(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
風吹出し装置の吹出し口に設置されて、前記吹出し口から吹出される風に変化を与える暴風・脈動風生成装置であって、前記吹出し口の前方に設置される抵抗体と、該抵抗体を支持すると共に、前記風吹出し装置から吹出される風の中を移動又は通過させる抵抗体移動手段と、を備え、且つ、前記抵抗体移動手段は、前記抵抗体の両端を支持する横幅が前記吹出し口より大きく形成されたスライドフレームと、該スライドフレームを駆動源により上下方向にリンクを介して往復動させるようにしてスライド自在に支持するメインフレームと、を備えたものであることを特徴とする暴風・脈動風生成装置。
【請求項２】
前記抵抗体を、前記風吹出し装置から吹出される風の流れに対して任意の角度で傾斜させる傾斜手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の暴風・脈動風生成装置。
【請求項３】
前記抵抗体が前記抵抗体移動手段から着脱可能に取付られたことを特徴とする請求項１又は２記載の暴風・脈動風生成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建築物の外装材等の耐風性能試験において、前記外装材等を模擬した試験体に当てる暴風、脈動風等を生成する装置に関し、特に、風吹出し装置から吹出される風に変化を与えて暴風、脈動風等を生成する暴風・脈動風生成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
建築物の外装材には、様々な部材や材料が使用されている。外装材には、意匠性、耐久性などが求められるのはもちろん、台風、地震等の天災時でも、破損・飛散しないことが求められる。特に最近では、大型台風が本州を直撃することも増えており、外装材の耐風・防水性能の向上が求められるようになってきている。
【０００３】
これまで、建築物外装材の耐風性能、防水性能などを測定する場合、暴風発生装置、風洞等の試験機を用いて発生させた風を、建築物の外装等を模擬する試験体に当てて、試験を行うのが一般的であった。台風などの実際の強風は、風向き、風速などが変化するため、これら試験機で、図９の（ａ）に示すような風速が高い強風、（ｂ）に示すような瞬間的に風速が高い突風、（ｃ）に示すような風速が変動する脈動風などを発生させて耐風性能試験を行っていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、台風などの実際の強風は、風向き、風速などが目まぐるしく変化するうえ、渦なども発生する。実際は、これら風向き、風速の目まぐるしい変化、渦等が、外装材の破損等、特に、瓦の飛散に大きく影響する。ところが、上記した従来の強風等を発生させるための暴風発生装置、風洞等は、後述するダンパーやルーバーなどを動作させることによって、吹出される風に変化を与えるものであるため、緩慢な変化しか与えることができず、実際の台風による被害状況を再現するまでには到底及ばなかった。このため、耐風性能試験で実際の強風に近い状況を再現することのできる装置が切望されていた。
【０００５】
前記したダンパーやルーバーなどを利用して吹出す風に変化を与える暴風発生装置、風洞等としては、例えば、図１０に示すような、吹出し口３に遥動する複数の翼からなるルーバー１８が設置され、ダクト内部に回転する複数の回転扉からなるダンパー１９が設置されたものがある。前記ルーバー１８は、前記翼を遥動させることで風向きを変えるものであり、前記ダンパー１９は、前記回転扉を回転させてこれら回転扉の相互間の風の通過面積を変えることで、風の供給を調整するものである。
【０００６】
前記ダンパー１９を開閉させることによって、上記した強風、突風、脈動風などを作り出していたが、風速の変化は緩慢で、ダンパー１９の開閉速度を上げても、風速に急激な変化を与えることが困難であった。また、前記ルーバー１８を動作させて、風向きを変化させていたが、ルーバー１８の動作速度を上げても、風向きに急激な変化を与えることが困難であった。したがって、実際の台風などに似た風、すなわち、急激に風速、風向きが変化したり、渦が混ざった暴風を発生させることができず、実際の台風等による被害状況を再現することができなかった。また、風向きを変化させる前記ルーバー１８と風速を変化させる前記ダンパー１９とは、夫々別個に、供給される風に変化を与えるため、例えば、風向きと風速を同時に変化させることも困難であった。
【０００７】
また、図１１に示すように、前記暴風発生装置又は前記風洞と前記吹出し口３との間に、蛇腹式のフレキシブルダクト２０を設け、この前部及び中間部をシリンダー２１等で上下させて、図１１の実線から２点鎖線に示すように上下に動作をさせることで、風向きを上下に変化させることもあった。しかし、この装置は、風向きの変動幅を大きくすることはできるが、前記シリンダー２１のストローク速度の限界など、構造上の理由により、風向きに急激な変化を与えることが困難であった。
【０００８】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、より自然の暴風に近い風を発生させることができる装置、すなわち、風向き、風速等を同時に、かつ、急激に変化させることができる暴風・脈動風生成装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の暴風・脈動風生成装置は、風吹出し装置の吹出し口に設置されて、前記吹出し口から吹出される風に変化を与える暴風・脈動風生成装置であって、前記吹出し口の前方に設置される抵抗体と、該抵抗体を支持すると共に、前記風吹出し装置から吹出される風の中を移動又は通過させる抵抗体移動手段と、を備え、且つ、前記抵抗体移動手段は、前記抵抗体の両端を支持する横幅が前記吹出し口より大きく形成されたスライドフレームと、該スライドフレームを駆動源により上下方向にリンクを介して往復動させるようにしてスライド自在に支持するメインフレームと、を備えたものであることを特徴としている。
【００１０】
請求項２記載の暴風・脈動風生成装置は、請求項１記載の暴風・脈動風生成装置において、前記抵抗体を、前記風吹出し装置から吹出される風の流れに対して任意の角度で傾斜させる傾斜手段を備えたことを特徴としている。
【００１１】
請求項３記載の暴風・脈動風生成装置は、請求項１又は２記載の暴風・脈動風生成装置において、前記抵抗体が前記抵抗体移動手段から着脱可能に取付られたことを特徴としている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る暴風・脈動風生成装置について、図面に基づいて説明する。図１に示すように、前記暴風・脈動風生成装置１は、風吹出し装置２の吹出し口３に設置され、該吹出し口３から吹出される風に変化を与えることにより暴風、脈動風等を生成するものであって、例えば断面長方形の角柱がその長方形の長辺を上下方向に向けて設けられた抵抗体Ａと、該抵抗体Ａを支持すると共に、前記吹出し口３から吹出される風の中を移動又は通過させる抵抗体移動手段とを備えたものである。以下、詳細に説明する。
【００１５】
前記暴風・脈動風生成装置１は、図２に示すように、前記抵抗体Ａの両端を支持するスライドフレーム４と、該スライドフレーム４を上下にスライド自在に支持するメインフレーム６と、該メインフレーム６を直立させるために下部に形成された脚部７と、前記メインフレーム６の中間に水平に固定されて設けられたモータ支持台８と、前記スライドフレーム４をリンク９を介して上下方向に往復動させるようにして前記モータ支持台８に設置された駆動源としての電動モータ１０とを備えたものである。
【００１６】
前記スライドフレーム４は、例えば矩形の枠体からなるものであって、その大きさは、使用時に、前記吹出し口３から吹出される風の流れの中に入らないように、その横幅は、前記風吹出し装置２の吹出し口３より大きく形成されており、その縦幅は該スライドフレーム４が所定の範囲で上下に往復動しても風の流れの中に入らないような大きさに形成されている。また、該スライドフレーム４の裏面両側部には、滑動体５ｂが設けられており、前記メインフレーム６の両側部に溝５ａを相互に対向させて固定された断面Ｌ字形のガイド５ｃに、スライド自在に係合されている。さらに、前記抵抗体Ａは、前記スライドフレーム４の両側部材に、ボルト１１にて着脱可能に取付けられている。このため、前記抵抗体Ａは、簡単に着脱され、したがって、サイズ、形状等が異なる他の種類の抵抗体へ簡単に取り替えることができる。
【００１７】
前記抵抗体Ａは、上記した断面長方形の板材の他、丸、三角等、様々な断面形状を有する棒状体等の中から適宜選択されて前記スライドフレーム４に取付けられる。
【００１８】
また、他の実施の形態として、図３に示すように、前記抵抗体Ａの両側部に軸１２を設け、前記スライドフレーム４の両側部材に、前記軸１２を受ける軸受け１３を設け、さらに、前記軸１２の一方又は両方端部を、減速機１４を介して電動モータ１５等の回転駆動手段と接続し、前記電動モータ１５等を回転させることで、前記抵抗体Ａを風の流れに対して任意の角度で傾斜させるものがある。このように設けられた抵抗体Ａによれば、風の流れに対して任意の角度を形成することによって、前記角度毎に異なる暴風、脈動風等を生成することができる。
【００１９】
前記メインフレーム６は、その下部に形成された前記脚部７によって、鉛直方向に立てられたものであって、前記スライドフレーム４をスライド自在に支持するものである。また、両側部には、前記風吹出し装置２に固定するために、取付け穴６ａが穿設された板材等からなる取付部６ｂが設けられ、これが長ボルト１１にて、前記風吹出し装置２に固定される。このように固定されるのは、前記風洞２から吹出される風による風圧により、前記暴風・脈動風生成装置１に固定された前記抵抗体Ａが押圧されることで、前記暴風・脈動風生成装置１が倒されないようにするためである。
【００２０】
図４に示すように、前記モータ１０は、前記モータ支持台８の上に固定されており、該モータ１０の駆動軸に固定された前記リンク９の端部に設けられたベアリング等からなる滑子９ａが、前記スライドフレーム４の下部材に形成された溝４ｂにスライド自在に接続されている。
【００２１】
したがって、前記電動モータ１０を回転駆動させると、前記電動モータ１０の駆動軸と共に、前記リンク９が回転し、前記スライドフレーム４及び前記抵抗体Ａが上下に往復動する。なお、図示しないが、この暴風・脈動風生成装置１には、前記電動モータ１０に供給する電力等を制御することで回転数を制御する回転数制御手段が設けられており、該手段により、前記電動モータ１０の回転数とリンクしている前記スライドフレーム４及び前記抵抗体Ａの往復動周期を制御することができる。
【００２２】
ところで、上記した構成においては、前記スライドフレーム４及び前記抵抗体Ａは上下方向に往復動するが、往復動する方向は上下方向に限定されるものではなく、例えば前記脚部７を前記メインフレーム６に対して傾斜させて設け、前記風吹出し装置２に対して、前記スライドフレーム４及び前記抵抗体Ａが傾斜した方向に往復動するようにして設けてもよい。さらには、前記暴風・脈動風生成装置１を横にして、前記風吹出し装置２に対して前記スライドフレーム４及び前記抵抗体Ａが左右に往復動するようにして設けてもよい。
【００２３】
なお、前記抵抗体Ａ及び前記スライドフレーム４を往復動させる動力は、前記電動モータ１０によるものに限定されない。すなわち、所定の回転駆動力を発生するものであればよく、空気圧モータ、油圧モータ、超音波モータ等を電動モータ１０の代わりに使用してもよい。低速・高トルクを発生する前記超音波モータを使用すれば、前記抵抗体Ａに急激な動きを与えることが可能である。また、このときは、前記した回転数制御手段の代わりに、供給空気を制御する手段や供給油を制御する手段等を備えれば、同様にして、前記抵抗体Ａの往復動周期を任意の値で制御することができる。また、前記リンク９を介さずに、シリンダなどリニア駆動するアクチュエータ等で直接前記スライドフレーム４を往復動させてもよい。
【００２４】
ところで、前記抵抗体Ａは、前記スライドフレーム４に固定されて前記スライドフレーム４と共に往復動されるものであるが、例えば、前記抵抗体Ａの両端部に直接リニア駆動するシリンダ等を設け（図示せず）、該シリンダを往復動させる等して前記抵抗体Ａを往復動させるなど、前記抵抗体Ａを往復動させるものは前記スライドフレーム４以外のものであってもよい。
【００２５】
前記風吹出し装置２としては、従来から使用されている暴風発生装置や風洞などを利用することができる。前記吹出し装置２の一部、例えばダクトのフランジ２には、前記長ボルト１１を取付けるための穴２ｂが穿設されている。
【００２６】
上記構成からなる暴風・脈動風生成装置１を用いて、試験体に当てる暴風・脈動風を生成する場合について説明する。なお、前記試験体としては、図５に示すように、例えば、一定の角度で傾斜する屋根面を模擬した傾斜面を有する架台１６ａに瓦１６ｂを敷き詰め、これらが釘にて固定された瓦試験体１６を使用する。この瓦試験体１６は、葺かれた瓦の耐風性能試験で通常使用されるものである。
【００２７】
まず、図６に示すように、前記暴風・脈動風生成装置１を、前記風洞２の吹出し口３に、前記長ボルト１１を用いて固定し、前記吹出し口３から所定の距離をあけて、前記瓦試験体１６を設置する。
【００２８】
そして、前記風洞２を稼動させて、前記吹出し口３から風を吹出させる。前記抵抗体Ａは、例えば最下位にあって、前記吹出し口３から吹出される風の流れの外にある。このため吹出される風の流れは図７の（ａ）に示すように、乱れのないきれいな流れを形成する。
【００２９】
つぎに、前記電動モータ１０を駆動させる。すると、前記スライドフレーム４と共に前記抵抗体Ａは上動し、（ｂ）に示すように吹出される風の流れは上方へ曲げられ、吹出し口３が狭められて風の流速が速くなり、前記抵抗体Ａの上部近傍で渦１７が発生する。つぎに、（ｃ）に示すように前記抵抗体Ａが真ん中へ移動すると、風は、２つに分かれてそれぞれ斜め上方と斜め下方へ吹出し、前記抵抗体Ａの上部及び下部近傍で渦１７が発生する。つぎに、（ｄ）に示すように前記抵抗体Ａが吹出し口３の上部にくると風は斜め下方に吹出すと共に、前記抵抗体Ａの下部近傍で渦１７が発生する。抵抗体がさらに上動して前記吹出し口３より上に位置すると（ｅ）に示すように、再び乱れのないきれいな流れを形成する。前記抵抗体Ａは、最高位置に達した後、下動するが、このときは、上動する場合と逆の順で吹出される風の状態が変化する。
【００３０】
このようにして生成される風は、前記抵抗体Ａが往復動する毎に、風向きと、風速を急変させ、同時に発生する渦１７を含みながら、前記暴風・脈動風生成装置１の前に設置された前記瓦試験体１６に吹き当たる。
【００３１】
最後に、前記暴風・脈動風生成装置１から吹出す風の強さ、前記抵抗体Ａの往復動周期、前記抵抗体Ａの種類等を様々な条件で試み、図８に示すように、前記瓦試験体１６の瓦１６ｂが飛散するときのデータ等を収集する。
【００３２】
緩慢な変化しかしない従来の暴風装置等から吹出される風では、飛散することのなかった瓦１６ｂが、同じ風速でも、上記した前記暴風・脈動風生成装置１から吹出される風によって吹き飛ばされて飛散することがある。このように、前記暴風・脈動風生成装置１を使用して風吹出し装置２から吹出される風に変化を与えることで、より台風等自然の暴風、脈動風等に似た風を発生させることができるので、現実の被害状況に近い試験結果を得ることが可能となる。
【００３３】
【発明の効果】
請求項１記載の暴風・脈動風生成装置は、風吹出し装置の吹出し口に設置されて、前記吹出し口から吹出される風に変化を与える暴風・脈動風生成装置であって、前記吹出し口の前方に設置される抵抗体と、該抵抗体を支持すると共に、前記風吹出し装置から吹出される風の中を移動又は通過させる抵抗体移動手段と、を備え、且つ、前記抵抗体移動手段は、前記抵抗体の両端を支持する横幅が前記吹出し口より大きく形成されたスライドフレームと、該スライドフレームを駆動源により上下方向にリンクを介して往復動させるようにしてスライド自在に支持するメインフレームと、を備えたものであるので、急激に風向き、風速が変化すると共に、渦を伴って発生する風、すなわち、自然の暴風、脈動風等に似た風を発生させることができることから、この暴風・脈動風生成装置を使用して、耐風性能試験を行えば、より現実の被害状況に近い試験結果を得ることができる。
【００３４】
請求項２記載の暴風・脈動風生成装置は、請求項１記載の暴風・脈動風生成装置において、前記抵抗体を、前記風吹出し装置から吹出される風の流れに対して任意の角度で傾斜させる傾斜手段を備えたものであるので、請求項１記載の暴風・脈動風生成装置と同様の効果を得ると共に、風の流れに対して任意の角度を形成することによって、前記角度毎に異なる暴風、脈動風等を生成することができる。
【００３５】
請求項３記載の暴風・脈動風生成装置は、請求項１又は２の記載の暴風・脈動風生成装置において、前記抵抗体が前記抵抗体移動手段から着脱可能に取付られたものであるので、前記抵抗体のサイズ、形状等を変えて、簡単に風を変化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】風吹出し装置の吹出し口と暴風・脈動風生成装置を示した斜視図である。
【図２】暴風・脈動風生成装置の斜視図である。
【図３】抵抗体に迎角を与えるための構成例を示した他の実施形態に係る抵抗体の説明図である。
【図４】電動モータとスライドフレームとの接続を示した説明図である。
【図５】瓦試験体の斜視図である。
【図６】風吹出し装置、暴風・脈動風生成装置及び瓦試験体の配置を示した説明図である。
【図７】抵抗体の位置によって変化する吹出し口から吹出す風の流れの変化の説明図である。
【図８】瓦が飛散する状況を示した斜視図である。
【図９】従来の装置によって発生させた風を説明するため、時間に対する風速の変動を示したグラフである。
【図１０】ダンパー又はルーバーを利用した暴風発生装置等の説明図である。
【図１１】フレキシブルダクトを利用して風向きを変える暴風発生装置等の説明図である。
【符号の説明】
Ａ  抵抗体
１  暴風・脈動風生成装置
２  風吹出し装置
３  吹出し口
４  スライドフレーム
６  メインフレーム
９  リンク
１０  モータ
１２  軸
１３  軸受け
１４  減速機
１５  電動モータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0003838539.tif 000009
【図９】
0003838539.tif 000010
【図１０】
0003838539.tif 000011
【図１１】
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