JP7292088B2 - 固定構造物及び固定構造物の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、固定構造物及びその製造方法に関し、特にエクステリアとして使用可能な自立式の固定構造物及びその製造方法に関する。

従来、屋外空間において隣接する敷地又は領域を隔てるためにブロック塀（例えば、特許文献１）や垣根等の固定構造物が用いられている。

特開２０１７－０８９１９７号公報

通常、ブロック塀や垣根を設けるとき、少なくとも地面を掘り起こし、別の場所で製造した固定構造物を搬送し、埋め込むという比較的大規模な工事を行う必要があった。特に、ブロック塀は、自立できる強度を確保するために重量を増やす必要があり、プレキャスト品を現場に搬送する場合は困難を伴う。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、搬送性に優れた固定構造物を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様は、ひも状の繊維強化樹脂の巻体の状態で形成され、自立可能な中空構造を有することを特徴とする。

この構成によれば、軽量で搬送性に優れた固定構造物を提供できる。

また、本発明の第２の態様は、枠体で構成される冶具を準備し、枠体の周囲に硬化性樹脂が付着したひも状の繊維を巻き付け、硬化性樹脂を硬化させてから枠体を解体することを特徴とする。

また、本発明の第３の態様は、中空構造を形成する少なくとも１つの壁体を備え、壁体は、中空構造を自立可能にする、不規則に交差するひも状の繊維強化樹脂を有することを特徴とする。

第２及び第３の態様によっても、軽量で搬送性に優れた固定構造物を提供できる。

以上のように本発明によれば、軽量で搬送性に優れた固定構造物を提供できる。

本発明の実施形態による固定構造物の写真であり、斜め上から固定構造物を撮影したものである。 同固定構造物の写真であり、正面から固定構造物を撮影したものである。 同固定構造物の概略を示す正面図である。 同固定構造物の概略を示す正面図である。 同固定構造物の製造工程を示す概略図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。実施形態にかかる固定構造物は、隣接する敷地又は領域を隔てるための仕切りとして利用可能なエクステリアである。したがって、固定構造物は、フェンスや垣根のような役割を果たす。

図１は、固定構造物の写真であり、斜め上から固定構造物を撮影したものである。図２は、固定構造物の写真であり、正面から固定構造物を撮影したものである。また、図３及び図４は、固定構造物の概略を示す正面図であり、固定構造物の構成を簡略化して表したものである。

図１及び図２に示すように固定構造物１は、中空構造を有する矩形体であり、ひも状の炭素繊維強化樹脂Ｒの巻体で形成されている。巻体は、炭素繊維強化樹脂Ｒを所定形状の立体の周囲に巻き付けたような形状を有しており、実質的に立体の形状と対応する。巻体の両端は中空部に向けて開口しており、巻体は筒形状を有している。図示の例は、直方体に対応する巻体であり、４つの壁体（上壁２、下壁４、正面壁６、及び背面壁８）で中空部の四方を取り囲んでいる。各壁体の幅方向に延びる辺は、隣接する壁体の幅方向に延びる辺と重複しており、炭素繊維強化樹脂Ｒは、好ましくは各壁体をまたいで連続する。巻体は、１本の長い炭素繊維強化樹脂Ｒを幾重にも巻いた形態としてもよいし、複数本の炭素繊維強化樹脂を重なり合うように巻いた形態としてもよい。炭素繊維強化樹脂Ｒは、樹脂が硬化する前に巻体にされ、巻体にされたときに接触する部分同士が結合することで固定構造物１の強度を確保する。巻体は、炭素繊維強化樹脂の強度により、自立可能に構成される。したがって、炭素繊維強化樹脂Ｒの量を増やせば、固定構造物１の強度が増加する。

巻体の形状は、立方体に対応する形状に限らず、円筒に対応する形状、三角柱に対応する形状等、あらゆる立体形状に対応する形状とすることができる。

次に、壁体に着目して固定構造物１の構成を説明する。図３には、４つの壁体のうちの正面壁６だけを示す。なお、図３では、説明の便宜上、炭素繊維強化樹脂Ｒの巻き数を少なくして示している。図３に示すように、炭素繊維強化樹脂Ｒは不規則に交差しており、正面視したときに炭素繊維強化樹脂Ｒの間に無数の隙間１０が形成されている。隙間１０は、正面壁６に限らず、背面壁８、上壁２、及び下壁４にも形成されている。したがって、固定構造物１を正面視したときに、固定構造物１の背面側が僅かに見える。無数の隙間１０を形成することにより、固定構造物１を仕切りとして使用した場合に、光の透過を許容しつつ、一定のプライバシーを確保できる。

炭素繊維強化樹脂Ｒは、基本的には不規則に交差しているが、炭素繊維強化樹脂Ｒの配置を調整することにより以下のような技術的な利点が得られる。

図３に示す炭素繊維強化樹脂Ｒの配置は、図４に示す三種類の配置を組み合わせたものである。まず、図４（ａ）に示す例では、炭素繊維強化樹脂Ｒが正面壁６の対角線方向に延びるように配置されている。この場合、炭素繊維強化樹脂Ｒが厳密に正面壁６の対角線方向に延びている必要はない。図４（ａ）に示す例では、底辺と長辺を長さ方向に凡そ三等分し、炭素繊維強化樹脂Ｒの端は、三等分された両側の区間内で不規則に配置されている。炭素繊維強化樹脂Ｒをこのように配置することにより、炭素繊維強化樹脂Ｒが筋交いとして機能し、正面壁の面内せん断変形を抑制できる。

また、図４（ｂ）に示す例では、炭素繊維強化樹脂Ｒが正面壁の幅方向両側に配置されている。このように炭素繊維強化樹脂Ｒを正面壁６の幅方向両端に配置することにより、特に炭素繊維強化樹脂Ｒが柱として機能し、正面壁６の垂直方向の荷重に対する強度を向上させる。この場合も、炭素繊維強化樹脂Ｒが厳密に鉛直方向に延びている必要はない。図４（ａ）に示す例では、底辺と長辺を長さ方向に凡そ三等分し、炭素繊維強化樹脂Ｒの端を、三等分された両側の区間内に不規則に配置している。

また、図４（ｃ）に示す例では、炭素繊維強化樹脂Ｒが正面壁６の全面にわたってほぼ均一に配置されている。これにより、正面壁６の全面にわたって、炭素繊維強化樹脂Ｒの間に隙間１０を形成できる。

上述した炭素繊維強化樹脂Ｒの三種類の配置を全ての壁体で採用する必要はなく、自由に組み合わせてもよい。例えば正面壁６と背面壁８で図４（ａ）～図４（ｃ）に示す配置を採用し、上壁２と下壁４では、図４（ａ）及び図４（ｃ）に示す配置だけを採用してもよい。

炭素繊維強化樹脂Ｒの配置を調整する手段としては、例えば固定構造物１の製造段階で、炭素繊維強化樹脂Ｒの巻き方を調整する手段がある。以下、固定構造物１の製造方法について説明する。

図５は、固定構造物の製造工程を示す概略図である。図５に示すように、製造工程では、まず炭素繊維のロール１２を準備する。ロール１２に巻き付けられた炭素繊維は、例えば複数本の炭素繊維を撚り合わせたものであってもよい。

ロール１２から繰り出された炭素繊維Ｒ１は、例えばエポキシ樹脂の浴槽１４に浸され、コントロールローラ１６を介して冶具１８により巻き取られる。炭素繊維Ｒ１が浴槽１４を通過することで炭素繊維のＲ１表面にエポキシ樹脂を付着させる。その後、エポキシ樹脂が硬化する前に、冶具１８によって、表面にエポキシ樹脂が付着した炭素繊維Ｒ２を巻き取る。

コントロールローラ１６は、浴槽１４から出た炭素繊維Ｒ２の冶具１８による巻き取り位置を調整する。より具体的には、コントロールローラ１６は、Ｙ軸方向にスライドしながら炭素繊維Ｒ２を冶具１８の方向に繰り出し、冶具１８で炭素繊維Ｒ２を巻き取ることで、冶具１８に対する炭素繊維Ｒ２のＹ軸方向の位置を調整する。コントロールローラ１６のＹ軸方向の位置と冶具１８のＹ軸回りの回転により、上述した図４（ａ）～図４（ｃ）のパターンを実現できる。

冶具１８は、複数本のシャフトを組み合わせた枠体によって構成されている。より具体的には、冶具１８は、Ｙ軸方向に延びる４本のＹ軸シャフト２０と、Ｙ軸シャフト２０同士の間隔を保持する保持シャフト２２とを備えている。４本のＹ軸シャフト２０の位置が、固定構造物１の中空部の形状を定める。つまり、４本のＹ軸シャフト２０は、固定構造物１を側面視したときの中空部の角に対応する位置に配置される。したがって、４本のＹ軸シャフト２０が長方形の四隅に来るように配置することで、側面視したときに当該長方形に対応する中空部を有する固定構造物１を製造できる。また、例えば５本のＹ軸シャフトを準備し、正五角形の頂点に来るように配置すれば、側面視したときに正五角形に対応する中空部を有する固定構造物を製造できる。また、２本のＹ軸シャフトを準備した場合でも、Ｙ軸シャフトの直径に対応する幅を有する中空部を形成できる。したがって、冶具１８は、製造する固定構造物１の形状に応じて、少なくとも２本のＹ軸シャフト２０を有していればよく、Ｙ軸シャフト２０の本数に実質的な上限はない。

また、冶具１８は、Ｙ軸シャフト２０と保持シャフト２２とを分解できるように形成されている。冶具を分解可能にすることで、エポキシ樹脂が硬化したときに容易に固定構造物１を冶具から取り外せる。

冶具１８で炭素繊維Ｒ２を巻き取る際、冶具１８とコントロールローラ１６との間に一定以上の張力をかけることでまっすぐな炭素繊維強化樹脂Ｒを形成できる。また、張力を小さくすれば、わずかに湾曲した炭素繊維強化樹脂Ｒを形成できる。

冶具１８で炭素繊維Ｒ２を巻き取った後、エポキシ樹脂が硬化するまで炭素繊維Ｒ２を冶具に巻き付けて置く。エポキシ樹脂が硬化したら、冶具１８を解体して固定構造物１を冶具１８から取り外す。

固定構造物１は、非常に軽量であるため、炭素繊維及びエポキシ樹脂の強度により自立可能である。また、固定構造物１をエクステリアとして屋外に配置すると、固定構造物１が風に曝されるが、固定構造物１は、風を通過させる隙間１０を有しており、かつ全体として弾性を有しているため、風に押されても破壊されることなく変形できる。また、固定構造物１が微風にあたっているときはわずかに揺れるため、固定構造物１によって作り出される影に変化をもたらし、観察者を楽しませられる。

以上のように実施形態によれば、軽量で搬送可能な固定構造物１を提供できる。

以上の実施形態により具体化される発明を一般化すると、以下の技術的思想が導かれる。以下、発明が解決しようとする課題に記載の態様を用いて説明する。

第４の態様によれば、第１乃至第３の態様において、中空構造は、巻体の隣接する炭素繊維強化樹脂の間に隙間を有している。

この構成によれば、固定構造物が裏側からの光を透過できる。これにより、固定構造物の意匠性を向上できる。

第５の態様によれば、第１乃至第４の態様において、中空構造の両端付近の前記炭素繊維強化樹脂の巻き数は、その他の部分の巻き数よりも多い。

この構成によれば、固定構造物の強度を向上できる。

１ 固定構造物
２ 上壁
４ 下壁
６ 正面壁
８ 背面壁
１０ 隙間
１８ 冶具
Ｒ２ 炭素繊維強化樹脂

Claims (3)

1. ひも状の繊維強化樹脂の巻体の状態で形成され、自立可能な中空構造を有し、
   前記中空構造は、巻体の隣接するひも状の繊維強化樹脂の間に風の通過を許容する隙間を有している固定構造物。
2. 請求項１に記載の固定構造物の製造方法であって、
   枠体で構成される冶具を準備し、
   枠体の周囲に硬化性樹脂が付着したひも状の繊維を巻き付けることで前記固定構造物を製造し、
   硬化性樹脂を硬化させてから枠体を解体することを特徴とする、固定構造物の製造方法。
3. 前記ひも状の繊維強化樹脂は、不規則に交差することを特徴とする請求項１に記載の固定構造物。

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