JP6402164B2 - 建築資材及び構造物 - Google Patents

Description

本発明は、建築物や構造物に使用する建築資材及び構造物に関する。

建築物や構造物の強風対策として、植林や植樹などを利用したもの、防風壁を使用したものの他に、建築物に風力発電装置を設置し、風力発電装置の回転翼を風力で回転させることで風力を抑制するものが知られている（例えば特許文献１）。

特開２０１６−０７９９６６号公報

従来の風力発電装置は、建築物や構造物に使用する建築資材として利用することが考慮されていない。
本発明は、建築物や構造物に使用する新たな建築資材を提供することを、その目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る建築資材は、長手方向に延びる支柱部と、支柱部で囲まれた空間内に配置された回転翼部と、支柱部の長手方向両端を支持するとともに、回転翼部を回転可能に支持するベース部を備え、ベース部は、支柱部と回転翼部に対して着脱可能とされていて、回転翼部は、長手方向に延びるとともにベース部に回転可能に支持される回転軸と、回転軸に装着された支持アームと、支持アームによって回転軸の外周側に配置される回転翼とを有し、回転翼は、支柱部と回転翼部からベース部を取り外し、支持アームによる支持位置と回転翼の長手方向端部との間において、設置場所で所定の長さに切断可能とされていることを特徴としている。

本発明によれば、建築物や構造物に使用する新たな建築資材を提供することができる。

本発明に係る建築資材の外観を示す斜視図。 建築資材の構成を説明する正面図。 建築資材の構成を説明する平面視図。 （ａ）は建築資材の支柱部の構成と風の取込み状態を示す図、（ｂ）は建築資材の支柱部の構成と風の排出状態を示す図。 建築資材の回転翼部の構成を説明する図。 （ａ）は建築資材の分解前の状態を示す図、（ｂ）は建築資材の分解状態を示す図、（ｃ）は建築資材の長さを調整して組み付けた状態を示す図。 （ａ）〜（ｄ）は連結部材の構成を説明する図。 建築資材を水平方向に連結した状態を説明する図。 建築資材を垂直方向に連結した状態を説明する図。 （ａ）は建築資材を水平方向に連結する工程を説明する拡大図、（ｂ）は建築資材を水平方向連結した状態を説明する拡大図。 （ａ）は建築資材を垂直方向に連結する工程を説明する拡大図、（ｂ）は建築資材を垂直方向連結した状態を説明する拡大図。 建築資材を複数連結して構成した構造物の一形態を説明する斜視図。 図１２に示した構造物を建築物に適用した形態を説明する図。 （ａ）は建築資材を複数連結して構成した構造物の別な形態と設置状態を説明する斜視図、（ｂ）は構造物と建築物との固定部の構成を説明する拡大図。 建築資材を複数連結して構成した構造物の別な形態を説明する図。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。実施形態中、同一部材や同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、重複説明は省略する。図面は一部構成の理解を助けるために部分的に省略する場合がある。
図１、図２に示す、本実施形態に係る建築資材１は、主に建築物や構造物に使用されるものとする。建築資材１は、建築物や構造物の外側に使用される外装資材である。この建築資材１は、回転翼部３を内蔵していて、設置場所に吹き付けられた風によって回転翼部３を回転させることで、風の流速エネルギーを回転エネルギーに変換して風の力を減衰させる機能を備えている。建築資材１には、発電機５も装着可能とされていて、回転翼部３の回転を発電機５に伝達することで発電機５による発電を可能としている。発電機５を備える場合、風力発電機能を備えるので、風の力を発電機５の回転エネルギーとして取り出すことができ、風の力を減衰させつつも、発電に利用することができる。

本実施形態において、建築資材１は外観形状の意匠が四角柱である。建築資材１は、長手方向（軸線方向）Ｈに延びる複数本の支柱部２・・と、複数の支柱部２・・で囲まれた空間４内に配置された回転翼部３と、各支柱部２の長手方向両端２ａ、２ｂを支持するとともに、回転翼部３を回転可能に支持するベース部６、７を備えている。本実施形態において、支柱部２は、４本としているが、少なくとも３本以上で、ベース部６、７を三点以上で支持することができればよい。
ベース部６、７は、図３、図４に示すように、平面形状が正方形であって、ベース部６、７の四隅に、各支持部２の長手方向両端２ａ、２ｂをそれぞれ挿入して支持するための受け部８、９が形成されている。受け部８、９の内側形状は、各支柱部２の外側形状（断面形状）と同一形状で、各支柱部２の外側形状と同等か幾分大きく形成されていて、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、長手方向Ｈからベース部６、７が引き抜き可能とされている。各支柱部２は、受け部８、９にそれぞれ挿入されることで、ベース部６、７に支持される。つまり、ベース部６、７は、図６（ｂ）に示すように、各支柱部２に対して着脱可能とされている。

各支柱部２は、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、同一断面形状であって、断面略三角形状を成している。各支柱部２は、頂点側２ｃを外側にして底面２ｄ側がベース部６、７の内側に位置する向きで支持される。隣り合う支柱部２の側面２ｅ、２ｆの間は、それぞれ開口部２０とされていて、風の取込口と風の排出口として機能する。各側面２ｅ、２ｆは、風の流入方向下流側に向かうに従い開口部２０がそれぞれ狭められるように傾斜しており、風を開口部２０にそれぞれ導入するためのガイド面として機能するように形成されている。図４（ａ）は風の流入により回転翼部３０が回転している状態を示し、図４（ｂ）は回転翼部３０の回転により風が排出されている状態を示す。

回転翼部３は、図２に示すように、長手方向Ｈに延びるとともにベース部６、７に回転可能に、その両端３０ａ、３０ｂが支持される回転軸３０と、回転軸３０に装着された複数の支持アーム３１，３２と、支持アーム３１，３２によって回転軸３０の外周側に配置されて、回転軸３０と一体回転する複数の回転翼３３、３４、３５とを有している。支持アーム３１，３２は、長手方向（軸線方向）Ｈに間隔を開けて回転軸３０上に配置されている。支持アーム３１，３２は、図５に示すように、中心部に回転軸３０を挿通するための軸保持部３１ｂ、３２ｂと、軸保持部３１ｂ、３２ｂから回転方向に等間隔で３方向に延びるアーム３１ａ、３２ａを備えている。支持アーム３１，３２は、軸保持部３１ｂ、３２ｂに回転軸３０を挿通することで、回転軸３０の外周面３０ｃにおいて長手方向（軸線方向）Ｈに移動可能に支持される。支持アーム３１，３２は、図２に示すように、ネジなどの締結部材８０Ａによって軸保持部３１ｂ、３２ｂを回転軸３０に締結することで回転軸３０に固定され、回転軸３０と一体回転するように構成されている。支持アーム３１，３２は、長手方向（軸線方向）Ｈに間隔を開けて回転軸３０に配置されている。
各アーム３１ａ、３２ａの先端は、図５に示すように、回転翼３３、３４、３５の断面形状と同一形状の挿入部３１ｃ、３２ｃが形成されている。本実施形態において、回転翼３３、３４、３５は同一形状であって、長手方向Ｈから挿入部３１ｃ、３２ｃに挿入することで支持アーム３１，３２に保持される。支持アーム３１，３２に保持された、回転翼３３、３４、３５は締結部材８０Ｂによって支持アーム３１，３２に固定される。

各回転翼３３、３４、３５は、図２、図６に示すように、支持アーム３１，３２による支持位置Ａ１、Ａ２と長手方向端部３３ａ、３３ｂ、３４ａ、３４ｂ、３５ａ、３５ｂとの間で切断可能とされている。同様に、各支柱部２も任意の位置で切断可能とされている。これら各回転翼３３、３４、３５及び各支柱部２は、ベース部６、７と各支柱部２との締結状態を解除し、図６（ａ）、図６（ｂ）に示すように、ベース部６又はベース部７の少なくとも一方を長手方向Ｈに引き抜き、各支柱部２と回転翼３３、３４、３５とを同一寸法で切断機などを用いて所定の長さにする。なお、回転翼３３、３４、３５を切断する場合、長手方向端部３３ａ、３４ａ、３５ａ又は長手方向端部３３ｂ、３４ｂ、３５ｂの何れか一方側だけを切断することも可能であるが、回転時の回転翼部３のバランスを考慮すると、長手方向端部３３ａ、３４ａ、３５ａと長手方向端部３３ｂ、３４ｂ、３５ｂの双方から等距離で切断するのが好ましい。
切断する範囲については、支持アーム３１，３２による支持位置Ａ１と長手方向端部３３ａ、３４ａ、３５ａ及び支持位置Ａ２と長手方向端部３３ｂ、３４ｂ、３５ｂの間（図６（ｂ）の破線で示す部位）とすることで、ベース部６、７を取り外すことで、容易に切断することができるので、作業性がよい。

本実施形態において、ベース部６、７は、図２に示すように、その中央に発電機５、５を有している。回転軸３０の端部３０ａ、３０ｂは、発電機５、５が備えるロータ５１、５１と一体回転可能に設けられている。発電機５、５は、回転軸３０と一体で回転するロータ５１、５１と、ロータ５１、５１の外周側に配置されたステータ５２、５２とを有し、ロータ５１、５１が回転することで発電する周知の構成である。発電機５、５を備えない構成の場合には、ベース部６、７の中央にボールベアリングなどの軸受部材を配置し、回転軸３０を回転自在に支持すればよい。
切断後は、ベース部６、７を回転翼部３に近づけ、回転軸３０の両端３０ａ、３０ｂをロータ５１、５１に差し込むとともに、各支持柱２の長手方向両端２ａ、２ｂをそれぞれ受け部８、９に挿入し、図示しない締結部材を用いてベース部６、７に固定することで長手方向Ｈへの長さを調整された建築資材１となる。つまり、支柱部２と回転翼３３、３４、３５とを切断し、その後、図６（ｃ）に示すように、ベース部６，７と回転翼部３と支柱部２とを組み立てることで、長手方向Ｈにおける全長を任意の長さに調整した建築資材１とすることができる。

このように、本実施形態に係る建築資材１は、長手方向Ｈに延びる複数の支柱部２と、支柱部で囲まれた空間４内に配置された回転翼部３と、支柱部の長手方向両端２ａ、２ｂを支持するとともに、回転翼部３を回転可能に支持するベース部６、７を備えているので、回転翼部３がベース部６、７の外部に突出することはなく、建築資材１でありながら風の力で回転翼部３が回転することで抑制することができる。このため、建築物や構造物に使用する新たな建築資材１を提供することができる。
建築資材１は、支柱部２と回転翼部３が、長手方向Ｈへの長さＬが調整可能とされているので、建築物や構造物の景観に合わせて設置場所で大きさ（長さＬ）を調整することができる。

建築資材１は、ベース部６、７は、支柱部２と回転翼部３に対して着脱可能とされているので、支柱部２と回転翼部３の長手方向Ｈへの長さＬを調整する際の作業性がよい。
建築資材１は、回転翼部３が、長手方向Ｈに延びるとともにベース部６、７に回転可能に支持される回転軸３０と、回転軸に装着された支持アーム３１、３２と、支持アームによって回転軸の外周側に配置される回転翼３３〜３５とを有し、回転翼３３〜３５が支持アームによる支持位置Ａ１、Ａ２と長手方向端部３３ａ、３３ｂ、３４ａ、３４ｂ、３５ａ、３５ｂとの間で切断可能とされているので、建築物や構造物の景観に合わせて設置場所で大きさを調整することができる。
建築資材１は、ベース部６、７に発電機５、５を有し、回転軸３０の端部３０ａ、３０ｂは、発電機５、５が備えるロータ５１、５１と一体回転可能に設けられているので、風の力で回転翼部３が回転した力を利用して発電することができる。

ベース部６、７は、図７に示す連結部品１０を取り付けるための複数の取付部６１、７１を有している。取付部６１、７１は、図３に示すように、ベース部６、７の四方の縁部に同一形状で同一寸法となるようにそれぞれ形成されている。取付部６１、７１には、ベース部６、７を長手方向Ｈに貫通する複数の孔６２、７２がそれぞれ形成されている。取付部６１、７１には、通常、カバー６３、７３が装着されていて、外観上の見栄え向上と複数の孔６２、７２内に異物が侵入しないように保護されている。

連結部品１０は、目的に応じて複数設けられている。図７（ａ）に示す連結部品１０（Ａ）は、図８に示すように、２つの建築資材１を横に並べた状態で連結する際に用いるものである。図７（ｂ）に示す連結部品１０（Ｂ）は、図９に示すように、２つの建築資材１を縦に重ねた状態で連結する際に用いるものである。図７（ｃ）に示す連結部品１０（Ｃ）は４つの建築資材１を縦横に並べた状態で連結する際に用いるものである。図７（ｄ）に示す連結部品１０（Ｄ）は、１つの建築資材１を建物や構造物に取り付ける際に用いるものである。
連結部品１０（Ａ）〜（Ｃ）は、図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、それぞれフランジ１０ａ、１０ｂと、フランジ１０ａ、１０ｂをつなぐウェブ１０ｃを備えていて、フランジ１０ａ、１０ｂ間に取付部６１、７１が緩く嵌まるように形成されている。各フランジ１０ａ、１０ｂには、取付部６１、７１に装着された際に、取付部の孔６２、７２と重なる位置に取付孔１０ｄ、１０ｅが形成されている。

図１０（ａ）、（ｂ）は連結部材１０（Ａ）を用いて２つの建築資材１を横に並べて連結した場合の形態を示す。連結部材１０（Ａ）を用いる場合、互いに対向している部位のカバー６３、７３を、カバー６３、７３を取付部６１、７１に固定している締結部材８０Ｃを緩めて取り外す。そして、取付部６１、７１に連結部材１０（Ａ）を装着し、外した締結部材８０Ｃを用いて取付部６１、７１に連結部材１０（Ａ）を固定することで２つの建築資材１を一体化することができる。なお、図１０においては建築資材１の下方側の連結部のみを示している。
図１１（ａ）、（ｂ）は連結部材１０（Ｂ）を用いて２つの建築資材１を縦に並べて連結した場合の形態を示す。連結部材１０（Ｂ）を用いる場合、互いに同一方向に位置している部位のカバー６３、７３を、締結部材８０Ｃを緩めて取り外す。そして、取付部６１、７１に連結部材１０（Ｂ）を装着し、締結部材８０Ｃを用いて取付部６１、７１に連結部材１０（Ｂ）を固定することで２つの建築資材１を一体化することができる。なお、図１１において、カバー６３，７３は省略している。
このように、建築資材１は、ベース部６、７が、連結部品１０（Ａ〜Ｄ）を取り付ける取付部６１、７１を有するので、建築資材１同士を容易に連結することができるとともに、建築物や構造物に容易に取り付けることができる。

図１２は、建築資材１を縦方向に連結したものを横置きとし、互いに対向して配置した枠体９０、９１の間に複数並べて構造物１００としたものである。この構造物１００は、例えば図１３に示すように建築物２００の入り口などの上部に、建築物２００の壁面２００ａから突出するように設置される屋根（庇）として利用する。図１３では構造物１００を２つ並べている。
このように建築資材１を複数連結して構造物１００である屋根（庇）とすると、建築物２００の壁面２００ａに強風であるビル風Ｆがぶつかり四方に分散されることで発生するダウンフローの風Ｆ１を抑制することができるとともに、発電エネルギーとして取り出すことができる。

図１４（ａ）は、建築資材１を縦方向に連結したものを構造物１０１として建築物２００の窓２０１の近く（壁面２００ａやサッシ部分）に取り付けたものである。この場合、連結部材としては、図７（ｄ）に示す連結部材１０（Ｄ）を用いる。連結部材１０（Ｄ）は、ウェブ１０ｃに対して直交する方向に取付けフランジ１０ｆを形成したものである。フランジ１０ｆには、取付孔１０ｇが形成されている。
構造物１０１を建築物２００に設置するには、連結部材１０（Ｄ）を取付部６１、７１に装着した状態とし、図１４（ｂ）に示すように、取付けフランジ１０ｆを建築物２００の取付面となる壁面２００ａに設置されている固定器具２０２と合わせ締結部材８０Ｄで共締めして固定することで、建築物２００に設置することができる。この場合においても、構造物１０１の設置する高さ方向の位置を変更することで壁面２００ａにビル風Ｆがぶつかることで四方に分散される分散風Ｆ２や、ダウンフローの風Ｆ１（図１３参照）を抑制しながら、発電エネルギーとして取り出すことができる。なお、図１４（ｂ）においては、取付部７１側の構成のみを示している。
本実施形態で説明した建築資材１を利用した構造物としては、例えば図１５に示すように、防風林の代わりに、建築資材１を縦と横に複数連結して構造物１０２として設置してもよい。また、地下鉄や鉄道、高速道路や空港など、風害が発生しやすい場所にも適用可能である。

以上本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態や実施例に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
例えば建築資材１は、外観形状の意匠が四角柱のものを例示したが、建築資材１の形状としては、内部に回転翼部３が回転可能に収納できる大きさであれば、円柱状の物であってもよい。
開口部２０を長手方向全域に渡って覆う保護ネットを開口部２０の手前に装着するようにしてもよい。装着形態としては、交換（着脱）できる方式が好ましい。例えば、各支柱部２の側面２ｅ、２ｆに、長手方向Ｈに延びる溝を形成して。保護ネットの枠を当該溝に長手方向Ｈから挿入／抜去して着脱可能にする形態が挙げられる。保護ネットとは、通気性は確保されているが、人の指や異物は通過させない大きさのメッシュ部材である。このような保護ネットを備えていると、安全性が向上する。
本実施形態において、建築資材１に用いた材質は、強度と軽量化の観点からアルミニウム合金を用いているが、アルミニウム合金に材料を限定するものではなく、ステンレス鋼やプラスチック材を用いた構成のものであってもよい。あるいは、回転翼３３〜３５はプラスチック、その他の部材は金属としてもよい。
図１では、回転翼部３の軸線方向に位置する両端側に発電機５、５をそれぞれ配置した例を示すが、発電機５は建築資材１を使用する場所に応じて何れか一方側にだけ配置する構成であってもよい。
本発明の実施の形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。

１・・・建築資材
２・・・支柱部
３・・・回転翼部
４・・・空間
２ａ、２ｂ・・・長手方向両端
５、５・・・発電機
６、７・・・ベース部
１０（Ａ〜Ｄ）・・・連結部品
３０・・・回転軸
３０ａ、３０ｂ・・・回転軸の端部
３１、３２・・・支持アーム
３３、３４、３５・・・回転翼
３３ａ〜３５ａ、３３ｂ〜３５ｂ・・・長手方向端部
５１、５１・・・ロータ
６１、７１・・・取付部
１００、１０１、１０２・・・構造物
Ａ１、Ａ２・・・支持位置
Ｈ・・・長手方向
Ｌ・・・長手方向への長さ

Claims (6)

1. 長手方向に延びる支柱部と、
   前記支柱部で囲まれた空間内に配置された回転翼部と、
   前記支柱部の長手方向両端を支持するとともに、前記回転翼部を回転可能に支持するベース部を備え、
   前記ベース部は、前記支柱部と前記回転翼部に対して着脱可能とされていて、
   前記回転翼部は、前記長手方向に延びるとともに前記ベース部に回転可能に支持される回転軸と、前記回転軸に装着された支持アームと、前記支持アームによって前記回転軸の外周側に配置される回転翼とを有し、
   前記回転翼は、前記支柱部と前記回転翼部から前記ベース部を取り外し、前記支持アームによる支持位置と前記回転翼の長手方向端部との間において、設置場所で所定の長さに切断可能とされている建築資材。
2. 前記支柱部は、前記回転翼の切断時に、前記設置場所において所定の長さに切断可能とされている請求項１に記載の建築資材。
3. 前記支持アームは、前記回転翼の断面形状と同一形状の挿入部が形成されていて、
   前記回転翼は、前記長手方向から前記挿入部に挿入されることで前記支持アームに保持され、締結部材によって前記支持アームに固定される請求項１又は２に記載の建築資材。
4. 前記ベース部は、発電機を有し、
   前記回転軸の端部は、前記発電機が備えるロータと一体回転可能に設けられている請求項１、２又は３に記載の建築資材。
5. 前記ベース部は、連結部品を取り付ける取付部を有する請求項１乃至４の何れか１項に記載の建築資材。
6. 請求項１乃至５の何れか１項に記載の建築資材を複数連結して構成された構造物。

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