JP2016037730A - 押出形材 - Google Patents

Abstract

【課題】軽量で剛性及び強度が高く、長手方向に容易に連結することができる押出形材を提供する。【解決手段】押出形材１は、横断面形状が方形で筒状に延在する外周壁１０と、外周壁１０の長手方向に沿って延在して外周壁１０の相隣する２つの壁部１１、１２の内面を連結する補強壁２０と、を有する。これにより、押出形材１の重量増加を抑えつつ、その強度及び剛性を向上させることができる。また、補強壁２０によって画成される中央の中空部３０を、押出形材１を他の押出形材１と連結する接続金具５０を嵌合させるための嵌合部としても良い。これにより、接続金具５０を用いて押出形材１を延在方向に容易に連結することができる。【選択図】図３

Description

本発明は、建築構造物等に用いられる押出形材に関し、特に、中空に形成されて、その内部に補強壁を有する押出形材に関する。

従来、建築構造物の柱や梁等に用いられる長尺の構造部材として、アルミニウムまたはアルミニウム合金等から成形される中空構造の押出形材が知られている。この種の押出形材において、中空に形成される押出形材の内部に強度及び剛性を向上させるための補強壁を備えたものがある。

例えば、特許文献１には、左右一対の主壁の間に架橋される翼壁（補強壁）を有するアルミニウム合金製の押出し形材が開示されている。前記翼壁は、前記主壁の幅方向に間隔をあけて複数段設けられ、中空状に形成される押出し形材の内部にも形成される。

また、自動車のバンパ等の衝撃吸収部材やサイドビーム等の構造部材として、横断面略「日」字状、略「目」字状、若しくは略「田」字状等の各種断面形状を有するアルミニウム合金製等の押出中空形材が用いられている。

例えば、特許文献２には、矩形筒状を成す面板と、対向する前記面板間を連結する補強リブ（補強壁）と、を備えて横断面略「日」字状に形成されるアルミニウム等から成る押出型材が開示されている。また、同文献には、補強リブを２本備えて横断面略「目」字状に形成される押出型材も記載されている。

また、例えば、特許文献３に開示されたアルミニウム押出し中空形材は、横断面形状が方形の外枠を有し、その外枠の左壁と右壁との間に架橋されて上壁及び下壁と平行な２本の中柱（補強壁）と、上壁と下壁との間に架橋されて左壁及び右壁と平行な１本の中柱（補強壁）と、を有する。また、同文献には、十字形の中柱（補強壁）を有し横断面略「田」字状に形成されるアルミニウム合金製の押出し中空形材も開示されている。
このように内部に補強壁を有する中空構造の押出形材は、強度及び剛性が高く軽量であるという利点を有する。

特開平６−３３５６１号公報（第２頁、第１図） 特開平７−５１７３８号公報（第２−３頁、第１図、第５図） 特開平６−１４２７５４号公報（第２−３頁、第１図、第６図）

しかしながら、上記した従来技術では、押出形材の強度及び剛性を高めて更なる軽量化を図る観点から改善の余地があった。また、押出形材を連結して使用する際、連結部の強度を確保しつつ作業効率を向上させることが望まれていた。

具体的には、上記した従来技術のように、横断面形状が方形の外周壁の相対向する壁部を連結するよう補強壁を形成した押出形材では、対角線方向に作用する荷重に対して、潰れ変形し易いという問題点があった。

即ち、押出形材を建築構造物等に利用する際の実使用条件においては、外力は、方形断面の縦横何れかの基準軸に平行な１つの方向のみから作用するわけではなく、複雑に作用する。例えば、基準軸に対して斜め方向から外力が作用する場合や、縦方向や横方向の曲げ荷重、せん断荷重、ねじり荷重等が複合して作用する場合もある。

このような斜め荷重が作用すると、上記した従来技術では、補強壁によって方形に区画される各中空部において、相対向する一方の一対の角部では内角が広がるように変形し、他方の一対の角部では内角が狭まるように変形し易い。即ち、全体として略平行四辺形状に潰れ変形する傾向にある。

また、従来技術では、押出形材の端部同士を接合して長手方向に連結する場合、押出形材の外面に取り付けられる継手を用いていた。即ち、押出形材の外面に継手を当てて、溶接やボルト締結等によって継手と押出形材とを固定することにより、押出形材同士を連結している。この場合、所定の強度を確保するために１つの接続箇所に複数の継手が必要となり、また、位置合わせや固定のための作業が容易ではなかった。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、軽量で剛性及び強度が高く、長手方向に容易に連結することができる押出形材を提供することにある。

本発明の押出形材は、横断面形状が方形で筒状に延在する外周壁と、前記外周壁の長手方向に沿って延在して前記外周壁の相隣する２つの壁部の内面を連結する補強壁と、を有することを特徴とする。

本発明の押出形材によれば、横断面形状が略方形で筒状に延在する外周壁の内部に、その外周壁の相隣する２つの壁部の内面を連結する補強壁を有する。これにより、押出形材の重量増加を抑えつつ、その強度及び剛性を向上させることができる。

特に、前記補強壁は、外周壁の角部において相隣する２つの壁部を支持するので、角部の内角の変化を抑えることができる。そのため、斜め方向からの荷重に対して、押出形材の横断面が略平行四辺形状に潰れ変形することを抑制することができる。

また、補強壁を外周壁の４つの角部に各々対応して形成し、各々の角部で相隣する２つの壁部の内面を連結しても良い。これにより、押出形材の強度及び剛性を更に高めることができる。

また、補強壁によって、外周壁の内部を、角部側に画成される角部の中空部と、中央側に画成される中央の中空部と、に区画して、前記中央の中空部を、前記押出形材を他の前記押出形材と連結する際に連結用の接続金具を嵌合させる嵌合部としても良い。これにより、押出形材を延在方向に連結する際、所定の接続強度を確保しつつ、位置合わせや固定作業の効率を向上させることができる。

特に、前記補強壁は、角部において相隣する２つの壁部を連結するので、前記中央の中空部を前記角部の中空部よりも大きく（横断面において断面積を広く）確保することができる。そのため、中央部に挿通される接続金具の横断面を大きく確保することができ、連結部の強度を高めることができる。

また、補強壁は、平板状に形成されても良い。これにより、外周壁に作用する外力を効率良く伝達できるので、押出形材の強度及び剛性を高めることができる。また、補強壁を平板状に形成することにより、前記角部の中空部が広くなるので、押出成形の中子の加工が容易になると共に、押出成形の加工性が向上する。

また、押出形材を連結する接続金具の外周面にも平板状の補強壁に対応する平面部を形成することにより、押出形材を連結する際、連結される２つの押出形材の外周壁の向きを容易に揃えることができる。これにより、連結作業時の位置合わせを更に容易に行うことができ、作業効率を向上させることができる。

また、補強壁は、横断面形状が円弧状に形成されても良い。そして、外周壁の４つの角部近傍に各々横断面円弧状の補強壁を設け、前記中央の中空部を横断面略円形状に形成しても良い。これにより、略円筒形状の接続金具を用いて押出形材を連結することができる。その結果、接続金具の加工が容易になると共に、接続金具の軽量化及び高強度化が可能となる。

本発明の実施形態に係る押出形材を用いた固定構造物の例を示す説明図である。 本発明の実施形態に係る押出形材の概略構造を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る押出形材の横断面図である。 本発明の実施形態に係る押出形材を連結した状態における連結部近傍を示す部分断面側面図である。 本発明の実施形態に係る押出形材を連結した状態における連結部近傍を示す横断面図である。 本発明の他の実施形態に係る押出形材の横断面図である。 本発明の他の実施形態に係る押出形材の横断面図である。 本発明の他の実施形態に係る押出形材を連結する接続金具の斜視図である。 本発明の他の実施形態に係る押出形材の横断面図である。 本発明の他の実施形態に係る押出形材の横断面図である。

以下、本発明の実施形態に係る押出形材を図面に基づき詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る押出形材１を用いた固定構造物の一例として、ソーラーパネル設置用構造物６０を示す説明図である。押出形材１は、アルミニウムまたはアルミニウム合金等を押出成形することによって形成される長尺の構造部材であり、例えば、図１に示すソーラーパネル設置用構造物６０のような固定構造物に用いられる。

ソーラーパネル設置用構造物６０は、地面等に設けられる基礎６２の上に構築されて、上部にソーラーパネル６１を設置するものである。ソーラーパネル設置用構造物６０は、押出形材１を柱、梁及び筋交い等の構造部材として用いている。このように、押出形材１は、トラス構造やラーメン構造等の各種建築構造物を構成する構造部材として広く利用可能なものである。

図２は、押出形材１の概略構造を示す斜視図である。図２に示すように、押出形材１は、横断面形状が略正方形で筒状に延在する外周壁１０を有する。換言すれば、押出形材１は、角パイプ状に形成される。これにより、外周壁１０の外面が平面状になるので、押出形材１同士を接合する際や、押出形材１とその他の構造部材とを接合する際、前記平面状の外面を接合面として容易且つ高強度に両者を固定することができる。

また、押出形材１は、外周壁１０に囲まれる内部空間に補強壁２０を有する。補強壁２０は、外周壁１０の長手方向に沿って延在して押出形材１の全長に亘って形成される。

図３は、押出形材１の横断面図である。図３に示すように、外周壁１０は、横断面略正方形状である。なお、外周壁１０の角部１５〜１８には、適度な丸みを付けても良い。外周壁１０に囲まれて形成される空間部には、外周壁１０の相隣する２つの壁部（例えば、上壁部１１と右壁部１２）の内面を連結する補強壁２０が形成される。

補強壁２０は、外周壁１０の４つの角部１５〜１８に各々対応して形成されて、各々の角部１５〜１８で相隣する２つの壁部（１１〜１４）の内面を連結する
具体的には、外周壁１０の角部１５において相隣する上壁部１１と右壁部１２との間には、互いの内面を連結する補強壁２１が形成される。同様に、角部１６においては右壁部１２と下壁部１３とを連結する補強壁２２が、角部１７においては下壁部１３と左壁部１４とを連結する補強壁２３が、及び角部１８においては上壁部１１と左壁部１４とを連結する補強壁２４が各々形成される。

このように、横断面略正方形状の外周壁１０の内部に、壁部１１〜１４の内面を連結する補強壁２０を形成することにより、押出形材１の重量増加を抑えつつ、その強度及び剛性を向上させることができる。

特に、補強壁２０は、外周壁１０の角部１５〜１８において相隣する２つの壁部（例えば、角部１５においては上壁部１１と右壁部１２）を支持するので、角部１５〜１８の内角の変化を抑えることができる。そのため、斜め方向からの荷重に対して、押出形材１の横断面形状が略平行四辺形状に潰れ変形することを抑制することができる。

なお、補強壁２０は、１つの角部（例えば、角部１５）のみに対応させて１つのみ形成されても押出形材１の強度及び剛性を向上せさる効果を発揮する。４つの角部１５〜１８に各々対応させて４箇所に補強壁２０を形成することにより、押出形材１の強度を更に高めることができる。

このように、押出形材１は、軽量且つ高強度に形成されるので、押出形材１を用いることにより、固定構造物（例えば、図１に示すソーラーパネル設置用構造物６０）を構築する際に、柱や梁等の間隔を広げて構造部材の数を減らすことができる。これにより、構造物の材料コスト及び組立コストを削減することができる。

また、高強度の押出形材１を採用して柱や梁等の間隔を広げて、構造部材の数を削減できることは、ソーラーパネル設置用構造物６０等において、ソーラーパネル６１（図１参照）の下方の空間を他の用途（例えば、駐車場等）に利用する場合等に有利である。

また、補強壁２０を形成することにより、外周壁１０の内部に形成される空間は、角部１５〜１８側に画成される中空部３１〜３４（角部の中空部）と、中央側に画成される中空部３０（中央の中空部）と、に区画される。

ここで、補強壁２０は、各々横断面形状が略円弧状に形成される。更に詳しくは、補強壁２０は、各々対応する角部１５〜１８の方向に膨出するよう略円弧状に形成される。これにより、中央の中空部３０は、４つの補強壁２１〜２４及び壁部１１〜１４に囲まれて、横断面略円形状に形成される。また、押出形材１の横断面において、略円形状に形成される中空部３０の中心と略正方形状に形成される外周壁１０の中心とは合致している。

図４は、押出形材１を他の押出形材１と連結した状態における連結部近傍を示す部分断面側面図である。図５は、押出形材１を連結した状態における連結部近傍を示す横断面図であり、図４に示すＡ−Ａ線断面を表している。

図４に示すように、押出形材１は、接続金具５０を用いて延在方向に連結自在である。具体的には、接続金具５０の一端５０ａを一方の押出形材１Ａの端部からその中空部３０Ａに挿入し、接続金具５０の他端５０ｂを他方の押出形材１Ｂの端部からその中空部３０Ｂに挿入する。これにより、接続金具５０を介して２つの押出形材１が連結される。

即ち、図５に示すように、接続金具５０は、押出形材１の中央の中空部３０に勘合される。換言すれば、中央の中空部３０は、押出形材１を他の押出形材１と連結する際、接続金具５０を勘合させるための勘合部となる。なお、押出形材１と接続金具５０とは、ボルト締結若しくは溶接等によって容易に固定することができる。また、突き合わされた押出形材１の端部同士を溶接しても良い。

このように、中空部３０に接続金具５０を勘合させることにより、押出形材１を延在方向に連結して、即ち端部同士を突き合わせて連結して、容易に延長することができる。また、中空部３０に接続金具５０を勘合させる構成により、押出形材１の位置合わせを容易に行うことができる。また、接続金具５０は、１つのみで良いので、従来のように、複数の継手を用いる場合に比べ、接続及び固定の作業を効率良く行うことができる。

また、接続金具５０は、中空部３０の形状に対応した外周形状を有する。具体的には、接続金具５０の外周面は、横断面略円形状に形成される。つまり、中空部３０を横断面略円形状に形成することにより、接続金具５０として略円筒形状、即ち略丸パイプ状の形態を採用することができる。このような略丸パイプ状の形態は、加工が容易であると共に強度面においても有利であるので、軽量且つ高強度な接続金具５０を低コストで生産することができる。

また、横断面略円形状の中空部３０を、その中心が横断面略正方形状の外周壁１０の中心と合致するように形成することにより、連結される２つの押出形材１の軸を容易に合わせることができる。即ち、各々の押出形材１の中空部３０に接続金具５０を勘合させることにより、各々の軸を略一直線上に揃えることができる。

また、中空部３０に接続金具５０を勘合させた状態で、２つの押出形材１の夫々１つの壁部（例えば、上壁部１１）を同じ向きに揃えることにより、連結される各々の押出形材１の全ての外周面を各々同じ向きに、且つ略平坦に揃えることができる。

また、前述のとおり、本実施形態に係る押出形材１では、補強壁２０は、各々の角部１５〜１８において相隣する２つの壁部（例えば、角部１５においては上壁部１１と右壁部１２）を連結する。そのため、中央の中空部３０を角部の中空部３１〜３４よりも大きく（横断面において断面積を広く）確保することができる。

また、従来技術のように相対向する壁部（例えば、上壁部１１と下壁部１３）を連結するように補強壁を設ける場合と比較しても、補強壁によって画成される中空部は、本実施形態の中央の中空部３０の方が大きい。そのため、中空部３０に挿通される接続金具５０の横断面を大きく確保することができ、連結部の強度を高めることができる。

次に、図６ないし図１０を参照して、実施形態を変形した例について詳細に説明する。なお、図６ないし図１０において、既に説明した実施形態と同一若しくは同様の作用、効果を奏する構成要素については、同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図６は、本発明の実施形態の変形例を示す押出形材１０１の横断面図である。図６に示すように、押出形材１０１では、外周壁１０の大きさと中空部３０の大きさとの比率を変更している。具体的には、中空部３０の大きさ比率が小さくなるよう変形している。

このように、各部の寸法比率や形状は、要求される強度や使用する接続金具５０（図４参照）の形状等に応じて適宜変更可能である。その際、補強壁２０と外周壁１０との接合部（１１ａ〜１４ａ）近傍において、壁部１１〜１４を内側に突出させるようにして、その厚みを他の部分よりも厚くなるように形成しても良い。

図７は、実施形態の変形例を示す押出形材２０１の横断面図である。図７に示すように、押出形材２０１では、一方の相対向する一対の壁部（上壁部１１と下壁部１３）の厚みｔ１を、他方の相対向する一対の壁部（右壁部１２と左壁部１４）の厚みｔ２よりも厚く形成している。

これにより、厚く形成される前記一方の一対の壁部１１、１３に対して垂直方向の曲げ剛性を高めることができる。例えば、押出形材２０１を、垂直荷重が作用する水平な梁材等として用いる場合には、厚く形成される上壁部１１及び下壁部１３を上下方向に向けて組み付ければ良い。それにより、構造物の重量増大を抑えつつ、垂直方向の曲げモーメントによる変形を抑えることができ、耐荷重強度を高めることができる。

また、押出形材２０１を、例えば、図１に示すソーラーパネル設置用構造物６０等のように、屋外に設置される固定構造物の柱として用いる場合には、厚く形成される上壁部１１若しくは下壁部１３が年間の卓越風向に略垂直となるような向きにして押出形材２０１を配設しても良い。例えば、年間の卓越風向が北西である場合には、上壁部１１若しくは下壁部１３が略北西を向くようにして押出形材２０１から成る柱を設置する。これにより、構造物の耐風力性能を高めることができる。

また、図７に示すように、押出形材２０１は、略平板状の補強壁２０を有する。これにより、外周壁１０に作用する外力を、補強壁２０を介して略直線状に効率良く伝達できるので、押出形材２０１の強度及び剛性を高めることができる。また、補強壁２０を略平板状に形成することにより、角部の中空部３１〜３４を広くすることができる。これにより、押出成形用の中子の加工が容易になると共に、押出成形の加工性が向上する。

また、前述のとおり、一方の相対向する壁部（上壁部１１と下壁部１３）の厚みを厚くする場合には、平板状の補強壁２０を採用することにより、補強壁２０の横断面形状を略円弧状に形成する場合に比較して、中央の中空部３０を大きく形成することができる。これにより、後述する接続金具２５０（図８参照）の横断面を大きくでき、接続部の強度及び剛性を向上させることができる。

図８は、図７に示す押出形材２０１を連結するための接続金具２５０の概略構造を示す斜視図である。図８に示すように、押出形材２０１を互いに連結する接続金具２５０は、図７に示す中空部３０の形状に対応した外周形状を有する。具体的には、接続金具２５０の外周面には、略平板状の補強壁２０（図７参照）に対応する平面部２５１が形成されて、接続金具２５０は、横断面略六角形状に形成される。

図７及び図８に示すように、補強壁２０を略平板状に形成して、接続金具２５０には、これに対応する平面部２５１を形成することにより、押出形材２０１を連結する際、連結される２つの押出形材２０１の外周壁１０の向きを容易に合わせることができる。

即ち、接続金具２５０に形成される平面部２５１と補強壁２０の内面とを合致させて接続金具２５０を中空部３０に挿入することにより、連結される各々の押出形材２０１の外周面を各々同じ向きに、且つ略平坦に揃えることができる。これにより、連結作業時の位置合わせを更に容易に行うことができ、組み立て作業の効率を向上させることができる。

図９は、他の変形例である押出形材３０１の横断面図である。図９に示すように、押出形材３０１は、外周壁１０が横断面略矩形状に形成されている。このように、外周壁１０の横断面形状を略矩形状にすることにより、押出形材３０１の重量の増加を抑えつつ、所定方向（短辺となる右壁部１２及び左壁部１４に垂直な方向）の曲げ剛性を高めることができる。これにより、構造物を構成する各部毎に要求される強度仕様に応じて押出形材３０１の取り付け向きを適宜選定することにより、構造物の軽量化を図ることができる。

なお、外周壁１０を横断面略矩形状に形成する場合、補強壁２０を略平板状に形成しても良い。これにより、中空部３０及びそこに勘合される接続金具５０（図４参照）の横断面を大きく確保することができ、押出形材３０１を連結する際の接続部の強度を高めることができる。

図１０は、他の変形例である押出形材４０１の横断面図である。図１０に示すように、押出形材４０１は、外周壁１０を構成する１つ壁部（例えば、上壁部１１）を延設して外周壁１０から突設されるフランジ部１９を有する。フランジ部１９の一主面は、上壁部１１の外面と連続する同一平面上に形成される。

このようにフランジ部１９を形成することにより、フランジ部１９を利用して、押出形材４０１を他の構造部材と容易に溶接若しくはボルト締結等によって固定することができる。その際、フランジ部１９の外面を他の構造部材に当接させることができるので、位置合わせや固定の作業が容易であると共に、接合部の強度を高く確保することができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更実施が可能である。

１、１０１、２０１、３０１、４０１ 押出形材
１０ 外周壁
１１、１２、１３、１４ 壁部
１５、１６、１７、１８ 角部
２０ 補強壁
２１、２２、２３、２４ 補強壁
３０ 中空部
３１、３２、３３、３４ 中空部
５０、２５０ 接続金具
６０ ソーラーパネル設置用構造物
６１ ソーラーパネル

Claims (5)

1. 横断面形状が方形で筒状に延在する外周壁と、
   前記外周壁の長手方向に沿って延在して前記外周壁の相隣する２つの壁部の内面を連結する補強壁と、を有することを特徴とする押出形材。
2. 前記補強壁は、前記外周壁の４つの角部に各々対応して形成されて各々の前記角部で相隣する２つの壁部の内面を連結することを特徴とする請求項１に記載の押出形材。
3. 前記補強壁によって前記外周壁の角部側に画成される角部の中空部と、
   前記補強壁によって前記外周壁の中央側に画成される中央の中空部と、を有し、
   前記押出形材の端部において、前記中央の中空部は、前記押出形材を他の前記押出形材と連結する際に連結用の接続金具を嵌合自在な嵌合部となることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の押出形材。
4. 前記補強壁は、平板状に形成されることを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の押出形材。
5. 前記補強壁は、横断面形状が円弧状に形成されることを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の押出形材。
   

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