JP2018174799A - 農業用温室 - Google Patents

Abstract

【課題】簡素な構造で強度が向上する農業用温室を提供する。【解決手段】柱材と桁材として、対向する長辺１ｂと対向する短辺１ａと、長辺と短辺を連結する斜辺１ｃを備えた変形八角形断面の管材を用いて構築した農業用温室であって、棟木は短辺を天地とし、柱材は短辺を外面、柱材間に配置される桁材は短辺を天地とすることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、農業用温室に関する技術である。

温室栽培は、施設農業として、注目されており、普及している。
特に、日本農業の抱える構造的課題の解決、農業の再生、競争力強化が農業に求められている。農商工連携、六次産業化、輸出、企業の参入など変革点にある。市場から農業の産業化、品質の安定化、出荷数量の安定化、周年供給など要素の充足が求められている。農産物を生産し供給サイドから見ると、このような三要素を充足することができれば、安定した売り先（市場）を確保でき、経営の安定化を計ることができるようになって、家業から事業へ転換でき、産業として成長することが期待できる。
温室栽培は、天候変動の影響を緩和して、栽培環境をコントロールし、計画栽培、安定出荷の手段として有効である。農業の課題を解決する技術的に有効な手段の1つである。

農業用温室に使用される構造材として、断面八角形の管材を使用した温室を、特許文献１（特開２０１５−３９３５８号公報）、特許文献２（特開２０１６−１６８０３３号公報）に提案している。
また、断面長方形の管材を用いた温室が、特許文献３（実用新案登録第３１２９６８３号公報）に提案されている。
農業用温室には、農業の産業化に伴う栽培面積の拡大に伴う大型化、温室栽培の効率化のための簡素化など経営上の要請がある一方、大雪や強風など自然災害に対応する構造強度の向上が求められている。
温室は、円形断面の中空パイプ材をアーチ形の骨組みに用いたパイプハウスと、Ｈ型鋼、角形鋼管などを用いた鉄骨ハウスなどがある。
円形断面の中空パイプは、同じ部材を柱、梁に使用しており、組み立ても比較的容易であるので、普及している。外形が円形である中空パイプ同士がクロスする連結部などの接合強度と方向性の維持に限度があり、タイバーの配置や斜材（筋交い）などの配置を工夫する必要があり、温室の構造設計が複雑になる。

特開２０１５−３９３５８号公報 特開２０１６−１６８０３３号公報 実用新案登録第３１２９６８３号公報

本発明は、簡素な構造で強度が向上する農業用温室を開発することを目的とする。

１．柱材と桁材として断面多角形（四角形を除く）の管材を用いて構築したことを特徴とする農業用温室。
２．対向する長辺と対向する短辺と、長辺と短辺を連結する斜辺を備えた変形八角形断面の管材であることを特徴とする請求項１記載の農業用温室。
３．棟木は短辺を天地とし、柱材は短辺を外面、柱材間に配置される桁材は短辺を天地とすることを特徴とする請求項２記載の農業用温室。
４．湾曲部を備えた変形八角形断面の管材であって、短辺側を湾曲部の内面及び外面としたことを特徴とする請求項２又は３に記載の農業用温室。
５．断面多角形の管材同士がクロスする部分に十字接手による接合構造とされている農業温室であって、
十字接手は、管材の多角形断面形状に沿うように折り曲げられた管被覆部と多角形管材の外形が嵌る切欠き部を備えていることを特徴する請求項１〜３のいずれかに記載の農業用温室。
６．断面多角形の管材の端部同士の接合が、内孔形が該管材の外形と同様に多角形の鞘管或いは外形が該管材の孔形のロッドであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の農業温室。
７．アーチ形屋根を備えていることを特徴とする１．〜６．のいずれかに記載の農業用温室。
８．三角形屋根を備えていることを特徴とする１．〜６．のいずれかに記載の農業用温室。

従来の農業用鉄骨ハウスの主骨材に多く使用されていた正方形角パイプから多角形（四角形を除く）の鋼管に変更することで、温室の構造強度を向上させることができる。耐風性、耐雪性が向上した農業用温室を実現することができる。特に、変形八角部材によって部材単体の性能向上。曲げ加工の加工性能の向上。
従来の軒高を高くすることができ、屋根の補強構造を簡素化して空間利用性が向上し、栽培用設備機器などの配置の自由度が向上する。
また、柱スパンなどを拡大することができて部材の使用量を減らし、コストを低減することができる。
特に、変形八角形の管材を構造材として使用することにより、部材強度の外、接合強度を安定させることショック吸収性の双方が得られる農業用温室を構成することができる。農業用温室を簡素な構造で大型化でき、栽培作業性の向上、大型農業機械の使用、栽培空間の活用、高度な施設機器を導入することができる。
変形八角形の管材は、短辺側からの応力耐力が長辺側からの応力耐力に比べて高いので、応力が加わる方向を短辺側に向けて配置するのが適している。例えば、屋根部材としては、短辺側を天地方向に配置すると積雪荷重などの対荷重が向上する。柱部材は、短辺を外側に向けることにより、横風に対する抵抗を向上させることができる。
変形八角形管材をクロスして接合した場合、面と面との接合になって、丸パイプ同士の接合よりも接合強度が向上する。一方、正方形や長方形断面では、直角角部によって、面接合では長所があるものの、接合用部材も直角に変形することとなり、応力が集中して接合用部材が破損する原因になりやすい。また、温室は建造物としては簡素であり、風による撓み、雪による歪みなどを吸収する柔軟な構造を維持する必要もある。正方形や長方形などの接合によって、剛接合に近くなるほど、接合部分での拘束が大きくなり、剪断応力が集中することとなり、十分な強度を得るためには、大きな部材あるいは柱などを高密度に配置する必要が生ずる。
変形八角形管材は、カーテンや撒霧部材、各種吊り下げ機器、誘導紐などを結びつけ、移動させる各種部材の支持材として適している。正方形や長方形の角部では、紐帯などを掛け回して、長さ調整やむすび作業、移動調整などスムーズにできないこともあるが、変形八角形は、強度的長所のほか、鈍角であるので、これらの作業が容易にできる。

本発明に係る温室用変形八角形管の例を示す図である。 本発明に係る温室用変形八角形管を十字形に接合した接合構造を示す図である。正面図（ａ）、側面図（ｂ）。 湾曲加工した角形鋼管の例を示す図である。本発明による変形八角形管の湾曲図（ａ）、比較用長方形断面管の湾曲図（ｂ）。 本発明に係る変形八角形管によって構築した温室の横断面構造の概略図である。 本発明に係る変形八角形管を組み上げて構築した温室の骨組みの斜視図である。 本発明に係る変形八角形管によってアーチ形屋根構造に構築した温室の横断面構造の概略図である。 本発明に係る変形八角形管によって三角形屋根構造に構築した温室の横断面構造の概略図である。 本発明に係る湾曲した一対の変形八角形管からなるアーチ部材と棟方向の変形八角形直管との接合構造を示す斜視図（ａ）、柱用変形八角形管と側面連結用変形八角形直管との接合例を示す図（ｂ）である。 本発明で用いる接合具の例を示す図。十字接ぎ手の例（ａ）、屈曲接ぎ手鞘管の例（ｂ）。

本発明の農業用温室は、基本構造材として断面が変形八角形などの、多角形中空管材を用いて形成する。本発明では、多角形として正方形や長方形の四角形、正八角形を除くものである。
正方形よりも多角形は、曲げ等の応力に対して多方向からの力に対向可能であって、簡便な構造物である農業用温室の自然環境下で風雪に対応する構造部材に適している。
以下、変形八角形断面を有する中空管材を主な例として説明する。
図１に本発明に係る断面が変形八角形の中空管を示す。
図示（ａ）において、上下の短辺１ａ、１ａと左右の長片１ｂ、１ｂからなる上下及び左右の２組の平行辺と隣接する短辺と長辺を連結する４本の斜辺１ｃ、１ｃ、１ｃ、１ｃから形成される変形八角形管１である。均一な肉厚を有しており、中空部も相似形の変形八角形の断面を備えている。
短辺側と長辺側では耐荷重が異なり、正方形断面と比べて、断面積が同じであっても、大きな耐荷重を得ることができるので、短辺を上向きにして、屋根骨組みに使用する強度が向上し、小断面積の材料を使用すること、或いは、スパンを大きくすること、あるいは、軒高を高くすること、あるいは積雪荷重が大きくなり、風力耐性、寒冷地適性も向上する。
変形八角形管のサイズは、管の高さＬに対して短辺ｄが１０〜３０％程度が適切である（図１（ｂ）参照）。具体的な管のサイズは、重さや扱いやすさを考慮すると、例えば、高さＬが７５ｍｍとすると、短辺ｄは７．５〜２２．５ｍｍ、肉厚ｔは２．３ｍｍ程度あり、さらに、太い管としては、管高１００ｍｍでは、短辺ｄが１０〜３０ｍｍ、肉厚は２．３ｍｍ程度である。斜辺は、４５度として、左右対称とすると、それぞれ管の幅Ｄは、４５ｍｍ、５０ｍｍである。
長方形断面も短辺側を上向きに使用すると同様の強度的特徴を有するが、曲げ加工に弱く、損傷しやすく安定した湾曲管の製造が困難である。農業用温室は、アーチ形構造など、湾曲部が多く、湾曲加工適性は、農業用温室用構造材として重要である。

また、変形八角形管材はクロス接合などの接合性が良好である。
クロス面が、面接触となるため、安定した接合が得られる。十字接手などのジョイント部材は、八角形管材の外形に沿った屈曲加工、及び外形に沿った形の空隙部を備えたものとすることによって、供回りを防止でき、安定する。一方、角部は鈍角であるので、直角よりも角部に応力の集中が小さく、緩やかな接合性も併せ持つので、風による変形や雪などの荷重に対応する歪みなどに対する適応性など簡易構造物である農業用温室としての適性を備えている。

図２に変形八角形管を十字形に接合した接合構造を示す。正面図（ａ）、側面図（ｂ）である。
十字接手３は、両端側に切欠き部を有する一枚の鋼板を屈曲して形成した管被覆部材３１と楔部材３２から構成される。屈曲部３４は、変形八角形の外形に沿って接合する形状に折り曲げ加工されている。切欠き部の形も変形八角形の外形が嵌る形状に開口しており、挿通切欠き部３３を構成する。
管被覆部材３１の端部側は折り返して、係止溝３６を形成する。そして、楔部材３２が係止溝３６に差し込まれる構造である。
十字接手３の屈曲部３４に被覆された変形八角管１１は、屈曲部３４と巻回部３１ｂによってしっかりと押さえられて安定する。同様に、十字接手３の両側にある挿通切欠き部３３に挿通している変形八角管１２は、切欠き上部形状と内壁部３３ｂによってしっかりと押さえられて安定する。
図２に示されるように、管同士の接触面を適度に大きく確保できるとともに、一方の管１１と十字接手３の断面門形の巻回部３１ｂと変形八角形管１１の垂直面である長辺１ｂが拘束されている。また、十字接手３１の下部側に設けられた変形八角形管１２が挿通する挿通切欠き部３３を形成されており、変形八角形管１２の垂直面である長辺１ｂが、この空隙部の内側壁３３ｂに拘束されている。
したがって、変形八角管１１、１２は、面同士の接触と、短辺１ａと２つの斜辺１ｃで形成される部分と長片１ｂが十字接手３に拘束されることによって、回動が阻止され、安定性が向上する。

図３に湾曲加工の例を示す。（ａ）はアーチ形変形八角形管１４例であり、（ｂ）はアーチ形長方形管１１４、歪みアーチ形長方形管１１５の例である。
農業用温室では、アーチ形などに湾曲加工した材を使用することが多く、湾曲加工適性は重要な要素である。長方形断面を有する鉄骨は、強度的に優れているが、歪みアーチ形長方形管１１５に示すように、短辺側に湾曲させた場合、外面側に引っ張り、内面側に圧縮がかかり、差が大きくなって外側に伸びによるひび割れ、内側にシワが発生し、挫屈が生じ、構造材としては強度が低下する。
これに対して、変形八角形材は、短辺と斜辺によって、引っ張りと圧縮応力集中が分散され、曲げ加工による損傷が低下し、安心して、使用することができる。

図４に農業用温室の基本骨組みの例を示す。
柱材５１と屋根用の傾斜材４１から横断面の基本骨格が構成される。この柱材と傾斜材は原則として同じ断面形状の部材で構成することにより、部材の種類を増やすことなく、温室の規模を適宜設計することができる。
本例では、変形八角形管材を用い、Ａ−Ａ断面に示すように、柱も傾斜材も短辺側を外−内方向に向けて配置してある。
農業用温室は、間隔をあけてこの基本骨格を縦方向に並べて、棟木や桁材で連結して、温室の基本骨組みを形成し、さらに、上に透明シートなどの被覆材で覆って、栽培用温室を形成する。
並列に並べることによって、連棟形の温室を形成することもできる。

図５にこの変形八角形管を骨組み材に用いた温室の例を示す。この温室はアーチ形屋根の例である。屋根アーチ材（垂木）４、柱材５、棟方向材２にこの変形八角形管１が用いられている。これらの変形八角形管を接合する十字接手３などから、この温室の骨組みが構成されている。
地盤に立設される左右の柱５、５に左右から屋根アーチ材４、４を延ばして、両者を棟のところで接合する。これを適切な間隔を置いて多数建てこみ、頂部に棟木２１、軒桁材２２、裾桁材２３、屋根中間桁材２４などを棟方向に配置して、柱材５、５、・・・、屋根アーチ材４、４、４・・・と十字接手３、３、３・・・を用いて結合する。これに、必要に応じて骨組みを斜めに結合する筋交いを設けて補強する。
この例では、屋根アーチ材４の柱上部に接合する端部側が湾曲加工された材が用いられている。
この例では、柱５では短辺側が内−外に向き、屋根アーチ材４では、短辺側が上−下に向けて配置され、結合部は、図２に示されるように交差して十字接手によって接合されている。
なお、柱上部と屋根アーチ材の接合は、鞘管が用いられている。
そして、一対の中空湾曲管は、互いの湾曲部が凸状態、温室の棟部となる上端部において軸方向に接合され、図５に示されるように、略馬蹄形の屋根のアーチ部材４とされるものである。
このアーチ部材４の外面１２と内面１１、すなわち中空湾曲管の湾曲部の最も外側に位置する湾曲外面と最も内側に位置する湾曲内面が平坦面とされ、決して角部が上記した湾曲外面や湾曲内面に存在することはない。
この構成によって、棟方向に間隔を置いて建て込まれる多数のアーチ部材４を構成する中空湾曲管１と、棟方向に配設される中空直管２との接合部は、それぞれの管の平坦部同士が対向して直接接触することとなり、大きな接触面積が確保されるものである。

図６にアーチ形温室の断面例、図７に三角屋根形温室の断面例を示す。
図６のアーチ形温室の例は、柱材５２の上部に接合される軒の部分の曲げと屋根傾斜面全体に緩い湾曲が形成され、頂部の連結部も丸みが形成されており、屋根用の傾斜材は全体にアーチが形成されたアーチ材６であり、曲げ加工特性に優れていることは重要である。
図７の三角屋根形の場合は、柱材及び傾斜材は直管が用いられ、短辺と長辺による高い強度が実現されている。
これらの２つの例では、小屋組の上部側にタイバーが配置されており、小さなタイバーでも十分に強度が発揮でき、温室の内部空管を高くかつ大きく使用することができ、栽培用機器類の設置の自由度が向上する。

図８（ａ）に示した十字接手３は、図５に示される屋根アーチ材４、４に相当する左右２本の変形八角形管１１、１１端部を鞘管７に挿入して連結し、直交する棟木２１と十字接手３で結合した状態を示している。端部同士連結用鞘管は、変形八角管が外挿或いは内挿するどちらの形式でも良い。
図８（ｂ）は、柱材５などと軒桁材２２や裾桁材２３などの直交材を十字接合した例を示している。

図９（ａ）に十字接手の分解図、図９（ｂ）に連結用鞘管の例を示す。
変形八角形管の外形に嵌り込んで、姿勢が安定し、回動が阻止される一方、曲げ角度が鈍角であるので、過度な応力集中が無く、接合具の損傷も少ない。また、若干遊びも発生するので、温室の骨組み全体にしなりがあって、風圧などに対して、ショックを吸収し、受け流すことによって、安全性を維持することができる構造である。
図９（ａ）に示す十字接手３は、両端側に切欠き部を有する一枚の鋼板を屈曲して形成した管被覆部材３１と楔部材３２から構成される。
被覆部材３１は一枚の金属板を切断及び折り曲げ加工して形成されている。長方形などの金属板の両端側に管材挿通用の切欠き部３３を形成し、中央部を管材の外形に被覆する角度を付けて短辺部３１ａ、斜辺部３１ｃ、巻回部３１ｂ、先端部は折り返して係止溝３６が形成されている。巻回部３１ｂは、図示の例では、上下に重なった２本管材の厚み分と楔を通す分の長さを備えた脚部３５を形成している。
楔３２は、一枚の金属片を側面視で鋭角な三角形の部材であって、両側縁が折曲されて、被覆部材３１の係止溝３６に挿入される形状に構成されている。
例えば、屈曲部３４は、変形八角形管材の外形に沿って接合する形状に折り曲げ加工されている。切欠き部３３の形も変形八角形管材の外形が嵌る形状に開口している。

図９（ｂ）に示す連結用の鞘管７は、約３０度に曲げられたパイプであって、孔は、多角形管材を挿入することができる大きさと形状を備えている。多角形管材の外形に合わせた多角形の孔形状にすると管材の回転を規制することができ、円形の孔である場合は、位置固定されるが、相互の回転力は伝達されない接ぎ手となる。
図示の例では、曲げ加工されたパイプ材を示しているが、形状は、使用目的に応じて、直管、屈曲程度に応じて加工される。
また、管材の端部接合部材としては、鞘管の外、管の孔に挿入するロッドを用いることができる。ロッドは、多角形管材の孔に挿入できる太さを備えており、さらに、孔の形状に嵌る外形であると連結される相互の部材の回転力も伝達される。
端部接合部材として一方が鞘管で他方が挿入用ロッドにした接合部材も可能である。この部材を用いることにより、左右から伝達する回転力の影響を調整することができる。
管材同士の端部接続において、ひねりなどの回転力を他方に伝達しないように絶縁して、構造設計することもできる。

変形八角形の管材を構造材として使用することにより、間口が広く、腰高の高い簡易建物を提供することができる。農業用温室を簡素な構造で大型化でき、栽培作業性の向上、大型農業機械の使用、栽培空間の活用、高度な施設機器を導入することができる。
変形八角形の管材は、短辺側からの応力耐力が長辺側からの応力耐力に比べて高いので、応力が加わる方向を短辺側に向けて配置するのが適している。例えば、屋根部材としては、短辺側を天地方向に配置すると積雪荷重などの対荷重が向上する。柱部材は、短辺を外側に向けることにより、横風に対する抵抗を向上させることができる。
変形八角形管材をクロスして接合した場合、面と面との接合になって、丸パイプ同士の接合よりも接合強度が向上する。一方、正方形や長方形断面では、直角角部によって、面接合では長所があるものの、接合用部材も直角に変形することとなり、応力が集中して接合用部材が破損する原因になりやすい。また、温室は建造物としては簡素であり、風による撓み、雪による歪みなどを吸収する柔軟な構造を維持する必要もあり。正方形や長方形などの接合によって、剛接合に近くなるほど、接合部分での拘束が大きくなり、剪断応力が集中することとなり、十分な強度を得るためには、大きな部材あるいは柱などを高密度に配置する必要が生ずる。
変形八角形管材は、カーテンや、撒霧部材、各種吊り下げ機器、誘導紐などを結びつけ、移動させる各種部材の支持材として適している。正方形や長方形の角部では、紐帯などを掛け回して、長さ調整やむすび作業、移動調整などスムーズにできないこともあるが、変形八角形は、強度的長所のほか、鈍角であるので、これらの作業が容易にできる。

以上、変形八角形管材を中心に説明したが、これに限るものではない。

１、１１、１２ 変形八角管
１ａ 短辺
１ｂ 長辺
１ｃ 斜辺

１４ アーチ形変形八角形管
２ 棟方向材
２１ 棟木
２２ 軒桁材
２３ 裾桁材
２４ 屋根中間桁材
２５ 筋交

３ 十字接手
３１ 管被覆部材
３１ａ 短辺部
３１ｂ 巻回部
３１ｃ 斜辺部
３２ 楔
３３ 挿通切欠き部
３３ｂ 内壁部
３４ 屈曲部
３５ 脚部
３６ 係止溝

４ アーチ材（垂木）
４１ 傾斜材

５、５１、５２ 柱材
６ アーチ材
７ 鞘管

８ シート
９ タイバー

１１４ アーチ形長方形管
１１５ 歪みアーチ形長方形管
１１５ａ 歪み

Claims (8)

1. 柱材と桁材として断面多角形（四角形を除く）の管材を用いて構築したことを特徴とする農業用温室。
2. 対向する長辺と対向する短辺と、長辺と短辺を連結する斜辺を備えた変形八角形断面の管材であることを特徴とする請求項１記載の農業用温室。
3. 棟木は短辺を天地とし、柱材は短辺を外面、柱材間に配置される桁材は短辺を天地とすることを特徴とする請求項２記載の農業用温室。
4. 湾曲部を備えた変形八角形断面の管材であって、短辺側を湾曲部の内面及び外面としたことを特徴とする請求項２又は３に記載の農業用温室。
5. 断面多角形の管材同士がクロスする部分に十字接手による接合構造とされている農業温室であって、
   十字接手は、管材の多角形断面形状に沿うように折り曲げられた管被覆部と多角形管材の外形が嵌る切欠き部を備えていることを特徴する請求項１〜３のいずれかに記載の農業用温室。
6. 断面多角形の管材の端部同士の接合が、内孔形が該管材の外形と同様に多角形の鞘管或いは外形が該管材の孔形のロッドであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の農業温室。
7. アーチ形屋根を備えていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の農業用温室。
8. 三角形屋根を備えていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の農業用温室。
   

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