JP3688652B2

JP3688652B2 - 温室用垂木及び温室

Info

Publication number: JP3688652B2
Application number: JP2002113919A
Authority: JP
Inventors: 賢昭彦坂
Original assignee: イシグロ農材株式会社
Priority date: 2002-04-16
Filing date: 2002-04-16
Publication date: 2005-08-31
Anticipated expiration: 2022-04-16
Also published as: JP2003304752A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、温室用垂木及び温室に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の温室の屋根は、図１３に示す様に、合掌梁１０１の上に母屋１０３を取り付け、この母屋１０３の上に垂木１０５を取り付けて構成されている。また、垂木１０５は、天窓１０７の下端までしか設けられておらず、天窓１０７の真下には、垂木１０５は設けられていない。さらに、従来の温室は、図１４に示す様に、大屋根構造となっており、間口が広く、柱１０９が短いものとなっている。また、垂木１０５には、アルミ合金製の型材が使用されている。
【０００３】
この温室用垂木１０５は、図１５，図１６に示す様に、中央部に突設したビス用係止溝１１１と、このビス用係止溝１１１の両側方においてガラス板Ｇを下方から受けて支持するガラス板支持部１１３とを有する垂木本体１１０と、この垂木本体１１０とは別体に設けられ、垂木本体１１０の上方に被せられ、ガラス板Ｇを上方から押さえ付けると共に、ビス用係止溝１１１にタッピングビスＢを係止するためのビス挿入穴１２１が適宜個数設けられているガラス押さえ１２０とからなり、垂木本体１１０とガラス押さえ１２０との間にガラス板Ｇを挟持してタッピングビスＢで固定する様に構成されている。なお、垂木本体１１０及びガラス押さえ１２０は、いずれもアルミ押し出し成形による型材を用いている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この様に、従来の温室では、合掌梁１０１や母屋１０３を備えているため、温室建設コストが高くなるという問題がある。
【０００５】
また、従来の温室では、柱１０９が短い結果、温室内に熱気がこもり易いという問題もある。
【０００６】
さらに、従来の温室に使用される垂木１０５は、曲げ荷重に対する変形量が大きいため、建設時や保守・点検時に作業者が垂木１０５に乗ることができず、建設や保守・点検に手間がかかるという問題がある。
【０００７】
また、従来の温室は、積雪地帯や風の強い地域では、垂木１０５が損傷するおそれがあるという問題もある。
【０００８】
そこで、本発明は、良好な室内環境と高い採光性を有し、建設時や保守・点検時における作業性の良好な温室を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためになされた本発明の温室用垂木は、アルミ型材とスチールパイプとを組み合わせた温室用垂木であって、前記アルミ型材は、上部に屋根材を受ける屋根材受け部を備えると共に、該屋根材受け部の下方に前記スチールパイプを収納するパイプ収納部を備え、前記スチールパイプが、前記パイプ収納部に収納された状態で、前記アルミ型材と結合された温室用垂木であって、さらに、以下の構成を備えたことを特徴とする。
（１）前記アルミ型材と前記スチールパイプとは、ビス、ネジ、ボルト、リベット等の回転可能な支点を形成し得る接合手段により、側面にて結合されていること。
（２）前記アルミ型材と前記スチールパイプとを結合してなる垂木が曲げ荷重を受けたとき、前記アルミ型材と前記スチールパイプに発生する応力と許容応力との比がほぼ同一となる様な断面形状の部材として構成されていること。
（３）前記パイプ収納部を下方開口構造としてあること。
【００１０】
この本発明の温室用垂木によれば、屋根に荷重が加わったとき、スチールパイプが引っ張り側、アルミ型材が圧縮側の荷重を受ける。従って、温室の建設や保守・点検のために屋根に人が乗ったり、屋根に雪が積もった様な場合に垂木が変形し難い。
【００１１】
ここで、強度を高めることだけを目的とするならば全てをスチール化してしまうという対策が考えられる。しかし、全てをスチール化してしまうと、屋根材を取り付けるのに適する断面形状に成形するのが困難であるという問題や、スチールの押し出し成型品ではバリが発生し易いので、ガラス板やビニールフィルムを取り付けたときにガラス板等を損傷を与えるという問題がある。
【００１２】
これに対し、本発明の温室用垂木によれば、アルミ型材とスチールパイプとを組み合わせることで、強度を満足しつつ種々の断面形状を容易に実現することができるという効果が発揮される。即ち、アルミ型材とスチールパイプの組合せは、強度を確保し、しかも軽量化を可能にし、さらに、温室用垂木として求められる種々の断面形状を容易に達成できるという効果を発揮することができるのである。
【００１３】
特に、この温室用垂木において、前記アルミ型材と前記スチールパイプとを、ビス、ネジ、ボルト、リベット等の回転可能な支点を形成し得る接合手段により結合する構造としたので、アルミ型材とスチールパイプとが、変形時に他方による拘束を受け難く、不測の応力を発生することがない。
【００１４】
また、この温室用垂木において、前記アルミ型材と前記スチールパイプとを、曲げ荷重を受けたときにそれぞれに発生する応力と許容応力との比がほぼ同一となる様な断面形状としたので、異なる材料を結合して構成されていても、一種類の材料で構成された垂木と同様の曲げ挙動を示す。従って、アルミ型材とスチールパイプとが、変形時に他方による拘束を受け難く、不測の応力を発生することがない。
【００１５】
なお、この温室用垂木において、５０ｋｇ／ｍの荷重を加えたときに前記アルミ型材及び前記スチールパイプに発生する応力が許容応力を越えない様な曲げ剛性にしておくとよい。かかる構成としておくことで、垂木に直接人が乗ることが可能となり、建設や保守・点検の作業性が大幅に向上する。
【００１６】
また、本発明の温室用垂木においては、前記パイプ収納部を下方開口構造としたので、スチールパイプをアルミ型材の下方からパイプ収納部に収納することができ、垂木の製造が容易になる。また、スチールパイプをこの開口部から直接目視することができ、垂木の点検が容易になる。
【００１７】
ここで、この温室用垂木において、前記スチールパイプに電蝕防止処理を施しておくとよい。この様に構成することで、異種金属により構成された垂木の電気的な腐蝕を防止し、垂木の寿命を長くすることができる。なお、電蝕防止処理としては、溶融亜鉛メッキ、コールタールや防蝕塗料によるコーティング等を例示することができる。
【００１８】
また、上記目的を達成するためになされた本発明の温室は、合掌梁及び母屋を備えず、天窓の開口部についても屋根の頂点まで延びる様に垂木を配置した温室であって、前記垂木として、上述した様な本発明の温室用垂木を使用したことを特徴とする。
【００１９】
この本発明の温室によれば、垂木として本発明の温室用垂木を使用することによって十分な強度を確保し、合掌梁及び母屋がなくても構造的に問題のない屋根を構成することができる。この結果、温室建設コストを低減することが可能である。また、かかる構成とすることで、本発明の温室では光を遮る骨材を減らし、各種部材を小型化できるので、採光性が向上する。そして、採光性が向上する結果、自然の太陽光を効率よく利用でき、省エネルギー化による農業生産コストの低減が達成できる。
【００２０】
また、本発明の温室において、柱と柱の間に補強用のトラスを備える構造とするとよい。この様にトラスを備えることでも、合掌梁なしに温室全体の強度を確保することができ、より一層、強度を増すことができる結果、作業性向上と採光性向上の効果を高めることができるからである。
【００２１】
また、本発明の温室において、さらに、小屋根連棟型とするとよい。小屋根連棟型とすることによって屋根が小さくなる結果、合掌梁や母屋を備えない構造であっても十分な屋根強度を確保することができる。また、小屋根連棟型とすることで屋根の重量を減らすことができる結果、柱を高くすることができる。そして柱を高くできる結果として、夏場の熱気を逃がし易くすることができ、作物にとっても作業者にとっても良好な室内環境を実現することができる。また、同じ棟高であれば室内空間が広くなるので、特に、トマトの栽培においては高い位置から作物を誘引するハイワイヤー方式を採用することができ、長く伸びた株を余裕を持って誘引できるので、作物への日射量が増え、収量・品質が向上する。さらに、室内空間を広くすることで、温室内の複合環境制御が可能になると共に、各種省力化設備を導入することができ、ユーザーのニーズに応じた様々な栽培設備の導入が可能になる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について、図１〜図４を参照しつつ説明する。実施の形態の温室１は、図１に示す様に、天窓３の開口部についても屋根の頂点まで延びる様に６０ｃｍ間隔で垂木１０を配置してある。本実施の形態では、この垂木１０として、図２に示す様に、アルミ型材１１とスチールパイプ１２とを組み合わせたものを用いている。
【００２３】
このアルミ型材１１は、上部に屋根材を受ける屋根材受け部１３を備えると共に、この屋根材受け部１３の下方にスチールパイプ１２を収納するパイプ収納部１４を備えている。パイプ収納部１４は、図示の様に、下方開口１５を有する構造とされている。そして、スチールパイプ１２は、パイプ収納部１４に収納された状態で、ボルト締めによりアルミ型材１１と結合されている。なお、このアルミ型材１１とスチールパイプ１２とは、図３に示す様に、長手方向に約８００ｍｍ間隔でボルト締めされている。なお、ＢＬＴはボルト、ＮＴはナット、ＷＳはワッシャ、ＢＳはビス、ＧＰはガラス板である。
【００２４】
また、アルミ型材１１の屋根材受け部１３には、中央部に突設したビス用係止溝１６と、このビス用係止溝１６の両側方に伸びるガラス板支持部１７，１７とが備えられている。そして、このガラス板支持部１７にガラス板ＧＰをセットして、上からガラス押さえ１８をかぶせ、このガラス押さえ１８をタッピングビスＢＳで固定することにより、屋根材としてのガラス板ＧＰを取り付けることができる様になっている。なお、ガラス押さえ１８もアルミ押し出し成形による型材でできている。
【００２５】
これらアルミ型材１１は、アルミ合金（６０６３−Ｔ５）を押し出し成形したもので、肉厚１．３ｍｍ、１ｍ当たり０．５８１ｋｇの重量を有するものとなっている。また、ガラス押さえ１８もアルミ合金（６０６３−Ｔ５）を押し出し成形したもので、肉厚は同じく１．３ｍｍであり、１ｍ当たり０．１９１ｋｇ／ｍの重量を有するものとなっている。スチールパイプ１２は、肉厚１．６ｍｍ、高さ３０ｍｍ、幅２０ｍｍの角形パイプを採用し、重量は１ｍ当たり１．１９ｋｇ／ｍである。このスチールパイプ１２には、溶融亜鉛メッキを施してある。
【００２６】
温室１の柱７は、奥行き方向に３ｍピッチで配置されている。また、柱７と柱７の間には、６０ｃｍピッチで間柱９が配置されている。さらに、間口方向には、各柱７同士の上部を幅方向に連結する補強用のトラス２０を配置してある。
【００２７】
この様にトラス２０を備える構造とした結果、本実施の形態の温室１では、従来の温室が備えていた合掌梁及び母屋をなくすことができている。また、上述の様なアルミ型材１１とスチールパイプ１２とからなる垂木１０を使用することによっても、合掌梁及び母屋がなくても構造的に問題のない屋根を構成することができている。この結果、温室の骨組み構造が単純になり、温室建設コストを低減することができる。
【００２８】
また、本実施の形態の温室１は、図４に示す様に、小屋根連棟型とされている。この結果、屋根を小さくすることができ、同一の屋根傾斜であれば、同じ棟高であっても従来の大屋根型の温室よりも柱７を高くすることができ、温室内の空間を広く取ることができる。加えて、小屋根連棟型とすることで、天窓３の数を増やすことができている。従って、本実施の形態の温室１によれば、夏場の熱気を逃がし易い構造となっている。この様に内部空間を広くし、天窓の数を増やすことで、温室内の環境を良好なものとできる結果、本実施の形態の温室１によれば、農作業の作業性を向上すると共に、作物の生育環境を良好なものとすることができている。
【００２９】
さらに、この温室１では、上述の様な構造とすることにより、光を遮る骨材を減らし、各種部材を小型化することができている。この結果、採光性が向上し、自然の太陽光を効率よく利用でき、省エネルギー化による農業生産コストの低減が達成できる。
【００３０】
さらに、本実施の形態の温室１によれば、内部空間が広くなるので、特に、トマトの栽培において高い位置から作物を誘引するハイワイヤー方式を採用することができ、長く伸びた株を余裕を持って誘引できるので、作物への日射量が増え、収量・品質が向上する。さらに、室内空間を広くすることで、温室内の複合環境制御が可能になると共に、各種省力化設備を導入することができ、農家のニーズに応じた様々な栽培設備の導入が可能になる。
【００３１】
次に、実施例としての垂木１０と従来の垂木１０５との強度計算の結果について、一例を説明する。強度計算のために採用した実施例としての垂木１０は、図５に示す様な寸法・形状のアルミ型材１１と、スチールパイプ１２とからなり、アルミ型材１１の材質は、６０６３−Ｔ５、スチールパイプ１２の材質は、ＳＳ４００とした。一方、従来例としての垂木１０５は、図６に示す様な寸法・形状のアルミ型材を採用し、その材質は、６０６３−Ｔ５とした。なお、実施例、従来例ともに、長さは２１５４ｍｍとした。
【００３２】
強度計算にあたっては、米国ＮＡＳＡにて開発され、ＭＳＣ社にて保守改良されている汎用構造解析プログラム（ＭＳＣ／ＮＡＳＴＲＡＮ）を使用した。また、構造解析モデルとしては、長さ方向、幅方向にそれぞれ１／２にて対称の全体１／４モデルとした。なお、実施例、従来例ともにガラス押さえはモデル化対象外とした。モデルは厚さ情報を持つ板要素にて、３次元立体モデルにモデル化した。拘束条件としては、両端単純支持梁とし、モデル上部に等分布荷重を作用させることとした。等分布荷重の大きさは５０ｋｇ／ｍとした。図７〜図９に実施例のＦＥＭモデルを、図１０〜図１２に従来例のＦＥＭモデルを示す。図７，図１０は、断面におけるモデル軸線を示しており、符号×が断面におけるＦＥＭ解析用の接点である。また、図９，図１２は、図８，図１１に示した実施例及び従来例のそれぞれの３次元立体モデルの要部拡大図である。なお、実施例の垂木のアルミ部とスチール部は、ボルト締め位置において長さ方向の接点を共有するものとした。
【００３３】
また、ＦＥＭ解析に当たってのアルミ合金及びスチールの物理的性質については、表１に示した値を採用した。
【００３４】
【表１】

【００３５】
解析結果を表２に示す。なお、表中の発生応力は、数１で表されるミーゼス応力にて算出している。
【００３６】
【数１】

【００３７】
【表２】

【００３８】
この構造解析結果から明らかな様に、実施例は、従来例に比べて、発生応力が低く、従来例では今回の計算条件では許容応力の２倍以上（σ／σａ＝２．２５）の発生応力と計算されたのに対し、実施例ではアルミ部でσ／σａ＝０．９８、スチール部でσ／σａ＝０．９３と、アルミ部、スチール部ともに許容応力以下に収まった。また、実施例ではアルミ部とスチール部でσ／σａがほぼ同一の値となっており、安全率として見た場合に、アルミ部、スチール部共に同じ値となった。
【００３９】
また、従来例では今回の荷重条件では発生応力が許容応力の２倍以上となっているため、破壊してしまうのに対し、実施例では破壊は起こらない。今回の荷重条件は５０ｋｇ／ｍとしているので、従来例では、仮に２本の垂木を利用して体重７０ｋｇの人が乗ったとした場合、各垂木には３５ｋｇの荷重が加わることとなり、従来例では、やはり発生応力は許容応力を越える。これに対し、実施例では許容応力を越えることはないから、垂木に人が乗って作業を行うことができるといえる。よって、実施例によれば、温室建設時や保守・点検の際の作業性が飛躍的に向上するものといえる。
【００４０】
また、たわみ量について比較した場合、実施例は従来例に比べて大幅に小さな値になった。たわみが小さいことから、積雪等によりガラス板が外れ落ちてしまうといったおそれがない。
【００４１】
なお、これら実施例と従来例とで温室のメンテナンスコストを比較すると、従来例の垂木を用いた場合にはガラスの取り替え作業に当たって足場の設置が必要となるのに対し、実施例の垂木を用いた場合には足場を設置しなくてもガラスの取り替え作業ができるという利点がある。従って、実施例では足場設置の費用をなくすことができると共に、足場の設置・解体作業に要する工数も不要となり、温室のメンテナンスコストを大幅に低減することができる。よって、実施例の垂木を用いた温室では、メンテナンスコストを低減できる分だけ農作物の生産コストを低減することができるという利点がある。また、実施例では足場の設置が不要なので、作物の成育中でも容易にガラスの取り替えが可能であり、保守が必要なときは直ちにこれを実行することができるという利点もある。従って、実施例によれば、作物の生育環境をいつでも良好に保っておくことができるという利点がある。
【００４２】
以上、本発明の一実施の形態について説明したが、本発明はこの実施の形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内においてさらに種々の形態を採用することができることはもちろんである。
【００４３】
例えば、スチールパイプとして、角パイプではなく、丸パイプを採用することもできる。また、スチールパイプに対して、溶融亜鉛メッキに代えて防蝕塗料による塗装を施すことで電蝕処理を施してもよいし、こうした電蝕処理を施してなくても構わない。さらに、アルミ型材とスチールパイプとは、ボルト締めではなく、ビスやネジによる結合でもよいし、リベットを用いて結合する様にしてもよいし、スポット溶接で結合する様にしてもよい。さらに、ガラス温室ではなくフィルム温室において本発明の垂木を採用しても構わない。また、垂木の構成において、アルミ型材は下方開口とせずにパイプ収納部にスチールパイプを軸方向から挿入する差込タイプとしても構わない。加えて、本発明の温室用垂木は、上述した様な合掌梁や母屋を備えない温室だけでなく、合掌梁や母屋を備えた従来型の温室の垂木として使用しても構わない。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明した様に、本発明によれば、良好な室内環境と高い採光性を有し、建設時や保守・点検時における作業性の良好な温室を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態の温室の骨組み構造を示す斜視図である。
【図２】実施の形態の温室で使用される垂木の断面図である。
【図３】実施の形態の温室で使用される垂木の示す斜視図である。
【図４】実施の形態の温室の構造を示す正面図である。
【図５】実施例の垂木の寸法・形状を示す断面図である。
【図６】従来例の垂木の寸法・形状を示す断面図である。
【図７】実施例の垂木のＦＥＭモデルを示す断面図である。
【図８】実施例の垂木のＦＥＭモデルを示す斜視図である。
【図９】図８の要部拡大図である。
【図１０】従来例の垂木のＦＥＭモデルを示す断面図である。
【図１１】従来例の垂木のＦＥＭモデルを示す斜視図である。
【図１２】図１１の要部拡大図である。
【図１３】従来の温室の屋根の構造を示す正面図である。
【図１４】従来の温室の屋根の構造を示す正面図である。
【図１５】従来の温室に使用されていた垂木の断面図である。
【図１６】従来の温室に使用されていた垂木の断面図である。
【符号の説明】
１・・・温室、３・・・天窓、７・・・柱、９・・・間柱、１０・・・垂木、１１・・・アルミ型材、１２・・・スチールパイプ１３・・・屋根材受け部、１４・・・パイプ収納部、１５・・・下方開口、１・・・ビス用係止溝、１７・・・ガラス板支持部、１８・・・ガラス押さえ、２０・・・トラス。

Claims

アルミ型材とスチールパイプとを組み合わせた温室用垂木であって、
前記アルミ型材は、上部に屋根材を受ける屋根材受け部を備えると共に、該屋根材受け部の下方に前記スチールパイプを収納するパイプ収納部を備え、
前記スチールパイプが、前記パイプ収納部に収納された状態で、前記アルミ型材と結合された温室用垂木であって、さらに、以下の構成を備えたことを特徴とする温室用垂木。
（１）前記アルミ型材と前記スチールパイプとは、ビス、ネジ、ボルト、リベット等の回転可能な支点を形成し得る接合手段により、側面にて結合されていること。
（２）前記アルミ型材と前記スチールパイプとを結合してなる垂木が曲げ荷重を受けたとき、前記アルミ型材と前記スチールパイプに発生する応力と許容応力との比がほぼ同一となる様な断面形状の部材として構成されていること。
（３）前記パイプ収納部を下方開口構造としてあること。
請求項１記載の温室用垂木において、
５０ｋｇ／ｍの荷重を加えたときに前記アルミ型材及び前記スチールパイプに発生する応力が許容応力を越えない様な曲げ剛性を有すること
を特徴とする温室用垂木。
請求項１又は請求項２記載の温室用垂木において、
前記スチールパイプに電蝕防止処理を施してあること
を特徴とする温室用垂木。
合掌梁及び母屋を備えず、天窓の開口部についても屋根の頂点まで延びる様に垂木を配置した温室であって、
前記垂木として、請求項１〜請求項３のいずれか記載の温室用垂木を使用したことを特徴とする温室。
請求項４記載の温室において、柱と柱の間に補強用のトラスを備えたことを特徴とする温室。
請求項５記載の温室において、小屋根連棟型としたことを特徴とする温室。