JP5210569B2 - 外装材付属物 - Google Patents

Description

本発明はバルコニー手すり、日除けルーバー、目隠しルーバー等の建物の外装材付属物に関し、特に風騒音（風切音、風鳴音）を低減することのできる列状配置部材を有する外装付属物に関するものである。

従来、建物の外装材付属物は、一般的には一列に配置された部材の集合体（本明細書に於いて部材の集合体を「列状配置部材」と称する）を有することが多く、これらが強風時には風騒音（風切音、風鳴音）を発生することが知られている。棒状の部材又は列状配置部材の形状、配置と風向、風速によっては、風騒音はスペクトル上鋭いピークを有し、聴感上問題となるレベルに達する場合が有る。特に高層建物の場合には、風騒音が住環境や周辺環境に好ましくない影響を与える可能性がある。
このような風騒音の問題を解消することを目的として、以下に記載するような対策が提案されている。

特開平１０−２３８２５２号公報（特許文献１）は、風騒音の低減を目的とした手摺構造に関するもので、いわゆる風なり現象の発生を防止し騒音を低減することを目的として、縦桟の出隅部を面取りした、円形、楕円形、卵形のような断面形状の部材を開示する。同文献には、さらに、「採光を確保しつつ目隠し機能を有し、且つ子供がすり抜けることの無い安全な手摺構造をも提供する」ことを目的として、上述の断面形状を有する縦桟を前列の縦桟と後列の縦桟との２列に分けて千鳥状に配列した手摺構造を提案し、「安全であり、採光も期待できる」と記載している。

特許文献１に記載された発明の目的の１つは風騒音の低減であり、その点において本件発明と共通するが、その目的のために採用された手段は列状に配置された部材（特許文献１の「縦桟」がこれに該当する）の出隅部の面取りという断面形状の工夫であって、全ての列状配置部材は同一形状を有することが暗黙裏に了解されている。ここで部材の「形状」は、断面形状、断面積等を含む三次元的な形状の意味で用いる。特許文献１では、列状に配置された部材の形状が全て同一であることと風騒音の関係、あるいは列状に配置された部材の配置と風騒音の関係については考慮されていないし、まして、部材形状の同一性を崩すことや配置の工夫によって風騒音を低減できる可能性については開示も示唆もされていない。２列の縦桟を千鳥状に配置する構造が開示されてはるが、当該構造は、「採光を確保しつつ目隠し機能を有し、且つ子供がすり抜けることの無い安全な手摺構造をも提供する」ことを目的としたものであって、「安全であり、採光も期待できる」と評価されているに過ぎない。

一方、特開平７−２３８６４９号公報（特許文献２）は、ルーバー用のフィンによる風騒音の低減を目的として、横方向と縦方向に伸びる部材の断面形状を略Ｔ字状として、さらにこの形状を数値的に厳密に規定する発明を開示するものである。列状に配置された部材（特許文献２では、「横方向と縦方向に伸びる部材」と称している）の断面形状と風騒音との関係について、以下のように教示している。「従来型のルーバのような、平板を列状に並べたものに強風が当たって発生する騒音の主因は、平板の風上側端部から厚み方向に沿って発生する渦、すなわち端部の上流側角で剥離した流れが下流側角で再付着することであると考えられる。これに対し、本発明では、ルーバ用フィンの断面形状が略Ｔ字状をしており、しかも略Ｔ字状の断面形状の「風上側端部の厚み」に相当する横方向部において、その左右両側のコーナー部に丸みがつけられているので、その丸みなどが主要素となって、この剥離と再付着が阻害され、それを主効果として騒音発生が抑制されたと考えられる。」（段落００４９）

特許文献２に開示された発明は、列状に配列された部材の出隅部を面取りする特許文献１の発明とは逆に、列状に配列された部材の出隅部を膨らませて略Ｔ字状断面にするものであるが、全ての部材が同一の形状を有することが前提とされている点は特許文献１と同様である。特許文献２もまた、部材の断面形状と風騒音の関係にのみ注目しており、列状に配置された複数の部材の形状が全て同一であることと風騒音との関係や、部材の配置と風騒音との関係については全く考慮されていない。まして、列状に配列された部材の形状の同一性を崩すことや配列の工夫によって風騒音を低減することができる可能性については開示も示唆もされていない点は特許文献１と同様である。

特開２００４−１９３７６（特許文献３）もまた風騒音を低減することを目的とした手摺構造に関するものであり、具体的には、列状に配置された部材（特許文献３では「手すり子」と記載されている）の断面の所定の位置に突起を設けた手摺構造を開示したものである。同文献においてもまた、全ての部材が同一形状であることが前提とされており、さらに、部材の断面形状にのみ注目しており、列状に配置された部材の形状が全て同一であることと風騒音との関係や、部材の配置と風騒音との関係については全く考慮されていない。列状に配列された部材の形状と配列如何によって風騒音を低減することができる可能性については開示も示唆もされていない点についても、前出の特許文献と同様である。
特開平１０−２３８２５２号公報 特開平７−２３８６４９号公報 特開２００４−１９３７６号公報 吉川優他、「列状配置部材の風騒音に関する研究」、日本建築学会大会学術講演梗概集、Ｄ−１分冊、１０７ページ、２００６年９月

本発明が解決しようとする課題は、バルコニーの手摺、日除けルーバー、目隠しルーバー等の建物の外装材付属物の風騒音を低減すること、具体的には風騒音を低減することのできる外装材付属物、風騒音の低減方法を提案することである。

上記の課題を解決するために、本発明は、列状に配置された複数の部材からなる列状配置部材を有する建物の外装材付属物であって、該部材には、形状が互いに異なるものが含まれる外装材付属物を提案する。

気流中に物体が存在すると、その廻りでは気流の衝突、剥離、逆流といった流体運動が起こり、主に渦の挙動に伴う圧力変動が風騒音の原因となる。列状配置部材については、それらが構成する面（手すりの縦桟が構成する面やルーバーが構成する面）に正対する方向およびこれに近い風向き範囲（図１における風向きＡ）と、前記面に沿う方向およびこれに近い風向き範囲（図１における風向きＢ）では、種類の異なる風騒音が発生することが知られている（非特許文献１）。建物近傍の気流性状および風騒音の周波数特性を考慮すると、比較的狭いピッチ（例えば、１００ｍｍ以下のピッチ、さらには６０ｍｍ以下のピッチ）の格子に対して風向きＢで発生する風騒音が実務上問題となる（つまり、聴感上障害となるレベルの風騒音になる）可能性が高い。

風向きＢにおける風騒音については、その詳細な発音メカニズムは解明されていないが、風騒音は隣合う部材間における流れ場・音場の相互作用により増幅されていると推察される。したがって、従来の列状配置部材で風騒音の原因と考えられる「部材および部材配置の均一性」を崩し、断面形状あるいは断面形状に加えて部材配置を変化させることにより、前述の風騒音を低減できる可能性があることは新たな発見である。本発明はこのような発見に基づき、さらに風洞実験によってその効果を確認することによって完成したものである。本発明は、風騒音を低減することができる具体的な外装材付属物の構造と風騒音低減方法を提案する。

ここで列状配置部材とは、バルコニー手すりの縦桟、日除けルーバーや目隠しルーバーのように複数の棒状部材によって構成される集合体等を指す。列状配置部材を構成する部材は、互いに実質的に並行に設けられたほぼ同一形状の複数の部材であってもよいが、特に本発明においては、列状配置部材は、複数の部材群から構成され、部材群が異なれば部材の形状は異なるが、同一部材群の部材は実質的に同一形状である。外装材付属物とは、いわゆるバルコニー手摺構造、日除けルーバーや目隠しルーバー構造であって、前記列状配置部材を包含する構造である。

列状配置部材の「形状」とは、三次元空間において定義される形状である。断面積および断面形状が概ね等しい部材であっても、その端部近傍が一方は直線的であるのに対して他方が屈曲しているような部材（例えば、同一断面を有するＩ型部材とＪ型部材）は、形状が異なると考える。また、部材を取り出して単独で比較すると同一形状のものであっても、外装材付属物を構成する際は取り付け角度等が異なるために互いに平行ではないものも（三次元的な意味で）形状が異なると考える。つまり、平行移動しても互いに重なり合わない２つの部材はここでは形状が異なると考える。断面積又は断面形状とは、特に断らない場合、部材の長手方向と垂直な面できった断面における断面積又は断面形状を意味する。形状が互いに異なる部材を含むとは、例えば、列状配置部材が、断面形状がＡである一群の部材と断面形状がＢである一群の部材とによって構成されている場合、あるいは断面形状および断面積は同一であるが、端部に屈曲を有する部材と直線状の部材とが用いられているような場合が該当する。

前記複数の列状配置部材は、長さ方向の中央部近傍において断面中心が２以上の列を構成するように配置されていてもよい。例えば、図２に示すような部材配置が典型的な例であるが、後に詳細に述べるように、他にも多くのバリエーションが考えられる。このような構造によって、隣合う部材間における流れ場・音場の相互作用による風騒音の増幅を一層効果的に抑制することができる。

前記複数の列状配置部材は、両端部がそれぞれ実質的に一列に取り付けられ、少なくとも一部の列状配置部材は屈曲部を有するものであってもよい。このような構造は、例えば、図３に例示される構造である。図３Ａは列状配置部材の高さ方向の中央位置における水平断面図、図３Ｂは側面図である。図３Ａによれば、断面を白抜きで示した一群の部材３００が一列に配列されており、また断面をグレーで示した一群の部材３１０も一列に配列されているが、各列は同一線上に位置しない。しかし、部材３００は両端部近傍で屈曲しており、結果的に、図３Ｂから明らかなように部材３００と３１０の端部取り付け位置は一直線上である。このような構造にすれば、列状配列部材を取り付ける部材、ベランダ手摺構造であれば水平手摺部材と下部取り付け部材（水平部材）の奥行きを大きくする必要がなくなる。

断面積と断面形状の異なる複数の列状配置部材が、建物から見て外側と内側の２列に配置され、外側の列を構成する列状配置部材の外縁部は内側の列を構成する列状配置部材の外縁部よりも外側に位置してもよい。あるいは、２つの列の外縁部は同一平面を構成しており、内縁部が同一平面でないものであってもよい。さらには、形状の異なる２種類の部材が１列に配列されていてもよい。上記の外装材付属物は、特に強風時に外装材付属物により発生する風騒音を低減するよう設計されているものであることが好ましい。ここで、強風時とは、風速１０ｍ／秒程度以上の場合をいう。

本発明の目的は、複数の列状配置部材を有する建物の外装材付属物であって、該複数の列状配置部材は実質的に矩形断面を有し、長さ方向の中央部における断面中心が２以上の列を構成するよう配置されている外装材付属物によっても達成することができる。つまり、図６Ａ、Ｂに示すように、複数の列状配置部材は同一の矩形断面を有する直線状の部材であっても、これらを適切に配置することによっても風騒音の低減が可能である。
ここで、実質的に矩形とは、矩形（正方形を含む）の角を丸めた形状であって、角部が、ｒ（半径）１ｍｍ程度以下の円弧状であるもの、あるいは、角部が、部材の見付幅（建物外部から建物に向かって部材を見たときの部材の幅）の１／１０程度以下の円弧状であるもの、および、これより矩形に近いものを含む意味である。

この場合、例えば、図８Ａにおいて、列状配置部材の紙面水平方向（Ｘ軸方向）の厚みａと隣接する列状配置部材の同方向に測定した間隔ｂとが、ａ＜ｂの関係を満たすことが望ましい。この場合、上記の関係を満たしていれば、列状配置部材が矩形断面（ここでは「矩形」とは、「正方形」を含む意味で用いる）を有することは必ずしも必須ではない。また、一例では、隣接する列状配置部材のＸ軸方向の中心距離は６０ｍｍ程度である。
列状配置部材の第１列と第２列との紙面上下方向（Ｙ軸方向）の距離は、図８Ａに示すように、列状配置部材の紙面上下方向の寸法より大きくてもよいし、図８Ｂに示すように小さくてもよい。

以下に実施例を参照して本発明を詳細に説明する。ただし、実施例は発明の理解を助けるために例示したものであって、本発明がこれらの実施例に限定されるものではないことは言うまでもない。

本発明の効果を確認する目的でバルコニー手摺構造を例に風洞実験を行った。列状配置部材の状態は、以下に記載する２種類である。
実施例１：断面形状の異なる２種類の直線状部材を互いに並行に、千鳥状に設けた構造。
比較例：同一の矩形断面を有する直線状の部材を互いに並行に、一列に設けた構造。
上記列状配置部材に対して、風速１５ｍ／秒の風を、風向角（配列された列状配置部材によって構成される平面に対する垂線と風向きとがなす角）７０°で当てて、風騒音を測定した（図４参照）。

その結果を図５に示す。比較例の音圧レベルの周波数特性（黒線）がいくつかの顕著なピークを有しているのに対して、本発明（実施例１）を用いた場合の音圧レベルの周波数特性（グレー線）はピークがなだらかになっており、聴感上問題となる風騒音が顕著に低減されていることが示されている。

さらに、上記と同様の比較例に対して、図６に示す本発明の第２の実施例による風騒音低減効果を確認するために風洞実験を行った。
実施例２：断面が同一矩形状の直線状部材を互いに平行に、千鳥状に設けた構造。
風の条件は、図４と同様である。
その結果を図７に示す。前出の実施例１と同様に、本発明（実施例２）を用いた場合も音圧レベルの周波数特性（グレー線）はピークがなだらかになっており、聴感上問題となる風騒音が顕著に低減されていることが示されている。

図８は、本発明に基づく列状配置部材の種々のバリエーションについて、高さ方向中央位置における水平断面を示すものである。これらは単に例示であって本発明がごれらに限定されるものではないことは言うまでもない。
図８Ａおよび８Ｂは、外気側（風上側）の列に属する部材と建物側（風下側）の列に属する部材が、ほぼ同一の断面を有する例を示している。これらの部材は、既に述べたように直線状の部材であってもよいが、外気側（風上側）に属する部材は、図３において白抜きで示された部材のように上下両端部近傍で屈曲しており、三次元的な形状は建物側（風下側）の部材と異なるものであってもよい。図８Ｃ〜８Ｇに示した例では、部材は屈曲部を有していてもよいし、屈曲部がなくてもよい。図８Ａ〜８Ｇに示した列状配置部材は何れも形状が互いに異なるものを含む。

列状配置部材と風向きとの関係を示す概念図 本発明に基づく列状配置部材を例示した断面図 両端部が一直線状に位置し、中央部が外側と内側の２列に配列された、本発明に基づく列状配置部材の実施例 風洞実験を行った列状配置部材（実施例１）の概念図（水平断面図） 風洞実験（実施例１）によって得られた風騒音の音圧レベルの周波数特性 風洞実験を行った列状配置部材（実施例２）の概念図（水平断面図） 風洞実験（実施例２）によって得られた風騒音の音圧レベルの周波数特性 本発明に基づく列状配置部材の変形例

符号の説明

３００ 両端部に屈曲を有する部材
３１０ 直線状の部材

Claims (1)

1. 複数の部材を列状に配置した列状配置部材を有する建物の外装材付属物であって、
   該複数の部材には、形状が互いに異なるものが含まれ、
   該複数の部材は、両端部が一列に取り付けられ、中央部が直線の形状をなし両端部近傍に屈曲部を有する部材と屈曲部を有さず直線の形状をなす部材が隣合って取り付けられ、長さ方向の中央部における断面中心が２以上の列を構成するよう配置されている外装材付属物。

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