JP7334947B2

JP7334947B2 - 折り畳み式テント及び構造材

Info

Publication number: JP7334947B2
Application number: JP2019160323A
Authority: JP
Inventors: 万越智; 戒越智
Original assignee: 株式会社越智工業所
Priority date: 2019-09-03
Filing date: 2019-09-03
Publication date: 2023-08-29
Anticipated expiration: 2039-09-03
Also published as: JP2021038562A

Description

本発明は、軽量で強度が高く、低廉に製造できる折り畳み式テント及び構造材に関する。

従来、運動会や祭り、災害時などに用いられるテントは、独立した、複数の、金属製のパイプ及び連結部材を組み立てて用いるものであり、設置作業及び撤収作業の工数が多く、設置作業及び撤収作業に時間がかかることや、保管時に構成部品がかさばるという問題があった。

これに対し、例えば特許文献１では、二重以上に重ねられたマジックハンド構造体（特許文献１における蛇腹式フレーム（F））を用いた構造体の技術が開示されている。これによれば、全ての構成部品が一体化しているため、複数の構成部品を組み立てる必要はなく、マジックハンド構造体を伸縮させることで設置作業及び撤収作業を行うことができる。つまり、短時間に且つ容易に設置作業及び撤収作業を行うことができ、保管時には、マジックハンド構造体を収縮させることでコンパクトにすることができる。

特開２００８－３０８９４０号公報

しかしながら、特許文献１に開示された構造体は、その構造から重量が大きくなる傾向があり、容易に設置作業及び撤収作業を行うことを一目的にしているにも拘わらず、多くの人手が必要となったり、立ち上げに動力が必要になることがあった。当業者であれば材料の最適化を考え、高強度、低重量の材料として炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）製の構造材の使用を考えるが、製造コストが高い点や、加工が難しい点が問題であった。また、テントは適切に使用していたとしても、例えば、運搬や設営時は構造材に傷が付くことは避けられないが、ＣＦＲＰ製の構造材は、傷が付くと、その傷に負荷が集中して脆性的に破損される可能性があり、安全性の問題があった。

本発明は、従来のこのような問題点に鑑みてなされたものである。本発明の目的の一は、強度、重量の観点に加え、製造コストや製造の難しさ、安全性の観点等を総合的に判断し、現実的な範囲でより好適な構造材、及び、この構造材を用いた折り畳み式テントを提供することにある。

本発明の第１の側面に係る折り畳み式テントは、共に、両端に連結部を備える棒状部材と、前記連結部を除く棒状部材の外表面に積層された炭素繊維からなる外層部材とからなる、第一構造材と第二構造材とが交差するよう配され、該交差した部分が回動可能に軸支されてなるパンタグラフ構造体を一方向に複数並べ、隣接するパンタグラフ構造体間において、前記第一構造材と前記第二構造材とを前記連結部を介して回動可能に連結してなるマジックハンド構造体を複数用いたフレーム部と、前記フレーム部を覆うように配されるシート状部材と、からなり、前記フレーム部が、両端が設置面に接地するアーチ状に形成された前記マジックハンド構造体を少なくとも２つ並列させ、前記複数のマジックハンド構造体間を前記パンタグラフ構造体又は前記マジックハンド構造体で架設する。

本発明の第２の側面に係る構造材は、第一構造材と第二構造材とが交差するよう配され、該交差した交差部において回動可能に軸支されてなるパンタグラフ構造体を構成する構造材において、前記第一構造材及び第二構造材は、共に、前記交差部に両者を軸支するための軸穴を有する棒状部材と、前記交差部の前記軸穴を設ける位置を除く棒状部材の外表面に積層された炭素繊維からなる外層部材とで構成する。

本発明によれば、強度、重量の観点に加え、製造コストや製造の難しさ、安全性の観点等を総合的に判断し、現実的な範囲でより好適な構造材、及び、この構造材を用いた折り畳み式テントを提供することができる。

具体的には、アルミ合金製のパイプのみからなる構造材に比べ、軽量で強度が高く、また、ＣＦＲＰ製の構造材に比べて製造コストが低く、加工が容易である。また、例えば、棒状部材として金属製のパイプを用いれば、仮に、使用中に外層部材が脆性的に破壊したとしても、安全に使用できる。

本実施の形態に係る折り畳み式テントの模式図である。本実施の形態に係るマジックハンド構造体の模式図である。本実施の形態に係るパンタグラフ構造体の模式図である。本実施の形態に係るパンタグラフ構造体の模式図である。本実施の形態に係る構造材の模式図である。本実施の形態に係る構造材の模式図である。本実施の形態に係る構造材の製造方法を説明するフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための折り畳み式テント及び構造材を例示するものであって、本発明はそれらを以下のものに特定しない。また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。
（折り畳み式テント１）

本発明の一実施の形態に係る折り畳み式テント１について図１～７に基づいて説明する。

折り畳み式テント１は、図１に示すように、マジックハンド構造体１１１、パンタグラフ構造体１１２ｂ及び連結部材１１４ａとで構成されるフレーム部１１と、幕１２（特許請求の範囲における「シート状部材」の一例に対応する。）とで構成される。フレーム部１１は、マジックハンド構造体１１１及びパンタグラフ構造体１１２ｂの伸縮によって折り畳み式テント１を設置する際の態様（以下、「設置状態」と称す。）又は折り畳み式テント１をコンパクトにし保管する際の態様（以下、「保管状態」と称す。）へ変形することが可能である。すなわち、折り畳み式テント１は、マジックハンド構造体１１１及びパンタグラフ構造体１１２ｂの伸縮のみで設置又は撤収できるので、従来の独立した、複数の、金属製のパイプ及びジョイントを組み立てて用いるテントに比べ、設置作業及び撤収作業が容易に、短時間でできる。また、折り畳み式テント１を構成する部材は一体のまま保管状態となるため、構成部品がかさばる問題もない。以下で、各部材について説明する。
（マジックハンド構造体１１１）

マジックハンド構造体１１１は、フレーム部１１を構成する部材であって、図２に示すように、８つのパンタグラフ構造体１１２ａからなる。折り畳み式テント１では、６つのアーチ状のマジックハンド構造体１１１を備える。

具体的には、マジックハンド構造体１１１は、パンタグラフ構造体１１２ａを一方向に複数並べ、このパンタグラフ構造体１１２ａを構成する構造材１１３の端部の軸穴ＳＨ（特許請求の範囲における「連結部」の一例に対応する。）と、隣接するパンタグラフ構造体１１２ａを構成する構造材１１３の端部の軸穴ＳＨとを連結部材１１４ａを介して回動可能に連結した部材である。この構成により、マジックハンド構造体１１１は、自由に伸縮可能であり、折り畳み式テント１の設置状態又は保管状態へ短時間に且つ容易に変形できる。

なお、マジックハンド構造体１１１の構成は前述のものに限定されず、例えば、パンタグラフ構造体１１２ａの個数等は適宜変更してもよい。
（パンタグラフ構造体１１２ａ、１１２ｂ）

パンタグラフ構造体１１２ａ、１１２ｂは、フレーム部１１を構成する部材であって、図３、図４に示すように、２つの構造材１１３（特許請求の範囲における「第一構造材」及び「第二構造材」の一例に対応する。）を所望の位置で交差させ、この交差した部分に軸穴ＳＨ（以下、「交差部の軸穴ＳＨ」と称す。）を設け、連結部材１１４ｂを介して回動可能に軸支した部材である。また、パンタグラフ構造体１１２ａ、１１２ｂは、図３、図４に示すように、交差部の軸穴ＳＨを通り伸縮方向と直交する軸（図３、４中、破線で示す。）に対して線対称な形状である。これにより、折り畳み式テント１は、図２に示すように、保管状態では、構造材１１３の端部（連結部材１１４ａ）が略揃った状態になり、コンパクトに保管することができる。

また、パンタグラフ構造体１１２ａは、マジックハンド構造体１１１を構成する部材であり、図３に示すように、交差部の軸穴ＳＨは構造材１１３の中心から外れた位置に設けられる。具体的には、交差部の軸穴ＳＨから設置状態における折り畳み式テント１の外側（図３中、上側）が長くなるよう、交差部の軸穴ＳＨを設ける。これにより、隣接するパンタグラフ構造体１１２ａと角度を付けて連結することができ、アーチ状のマジックハンド構造体１１１を構成することができる。

なお、パンタグラフ構造体１１２ａの構成は、前述のものに限定されない。パンタグラフ構造体１１２ａは、交差部の軸穴ＳＨの位置を変更することで、パンタグラフを所望の形状にすることができる。具体的に、マジックハンド構造体１１１は、交差部の軸穴ＳＨを構造材１１３の中心に近づける程、曲率が小さい（直線的な）形状となり、交差部の軸穴ＳＨを構造材１１３の中心から遠ざける程、曲率が大きい形状となる。また、軸穴ＳＨの位置がそれぞれ異なるパンタグラフ構造体１１２ａを連結することも可能である。

一方、パンタグラフ構造体１１２ｂは、隣接するマジックハンド構造体１１１間を架設するための部材であり、図４に示すように、交差部の軸穴ＳＨは構造材１１３の中心に設けられる。これにより、隣接するマジックハンド構造体１１１間を平行に架設することができる。折り畳み式テント１では、図１に示すように、隣接するマジックハンド構造体１１１間を９つのパンタグラフ構造体１１２ｂで連結部材１１４ａを介して回動可能に連結する。

なお、折り畳み式テント１において、隣接するマジックハンド構造体１１１間を架設する部材としては、パンタグラフ構造体１１２ｂに代えて、直線状のマジックハンド構造体を用いることもできる。この構成は、マジックハンド構造体１１１の間隔が広くなるので、単位面積あたりのマジックハンド構造体１１１の数が減少する。これにより、折り畳み式テント１の重量は軽くなる一方、強度は低下する。言い換えれば、同サイズの折り畳み式テント１において、隣接するマジックハンド構造体１１１間をパンタグラフ構造体１１２ｂで架設するか、マジックハンド構造体で架設するかによって、また、マジックハンド構造体の長さによって、折り畳み式テント１の重さと強度を調整することができる。この点において、折り畳み式テント１の重さと強度はトレードオフの関係にあるため、状況に応じて適宜変更する。
（構造材１１３）

図５に示すように、構造材１１３は、アルミ合金製の角パイプＳＰ（特許請求の範囲における「棒状部材」の一例に対応する。）の両端部を除く外表面に矩形状の炭素繊維シートＣＳ（特許請求の範囲における「外層部材」の一例に対応する。）を巻き付け、硬化させた部材であって、パンタグラフ構造体１１２ａ、１１２ｂを形成する際に交差する部分と両端部との計３箇所に軸穴ＳＨが設けられる。つまり、構造材１１３は、炭素繊維シートＣＳが両端部の軸穴ＳＨを設ける位置に積層されないよう構成したものである。

前述の構成により、折り畳み式テント１は、アルミ合金製のパイプのみからなる構造材を用いた場合に比べ、軽量化でき、且つ、同程度、あるいは、より高強度の折り畳み式テントを実現することが可能である。具体的には、例えば、１．５ｍｍ厚のアルミ合金製のパイプを用いた折り畳み式テントに対して、１．０ｍｍ厚のアルミ合金製の角パイプＳＰを用いた本発明に係る構造材を適用することで、全体として約３０％の軽量化が可能となり、且つ、より高強度にできる。

また、炭素繊維シートＣＳは、高強度であるがゆえに加工が難しく、穴開け加工をした場合、経年劣化により穴から細かいクラックが入ることがあり、また、非常に高価であるといったことから、炭素繊維のみからなる構造材を折り畳み式テントに用いることは困難であった。これに対し、本発明に係る構造材は、角パイプＳＰと炭素繊維シートＣＳとを併用し、角パイプＳＰの両端部の軸穴ＳＨを設ける位置に炭素繊維シートＣＳを積層しない態様なので、製造が簡単で（詳細は後述する。）、炭素繊維シートＣＳへの穴開け加工を要する箇所を減らし、且つ、炭素繊維シートＣＳの使用量も抑えることができる。また、アルミ合金製の角パイプＳＰと炭素繊維シートＣＳとを併用しているため、仮に、使用中に炭素繊維シートＣＳ部分が脆性的に破壊したとしても、折り畳み式テント１が倒壊する危険性が少なく安全である。

なお、角パイプＳＰはアルミ合金製に限られず、所望の強度、材質に応じて適宜変更してよい。また、断面形状も四角形に限られず、例えば、円形や三角形であってもよい。また、炭素繊維シートＣＳも前述のものに限定されず、例えば、帯状の炭素繊維シートＣＳを螺旋状に巻き付ける態様であってもよい。さらにまた、構造材１１３の構成も前述のものに限定されず、例えば、図６に示すように、２枚の炭素繊維シートＣＳを用いて、炭素繊維シートＣＳが交差部の軸穴ＳＨを設ける位置においても積層されないよう構成してもよい。この構成であれば、炭素繊維シートＣＳへの穴開け加工が不要となる一方、部材数や製造工程が増加するので、炭素繊維シートＣＳを１枚用いるか、２枚用いるかは状況に応じて適宜選択すればよい。
（構造材１１３の製造方法）

以下で、構造材１１３の製造方法について、図７に基づいて説明する。

まず、ステップＳＴ１０１で、角パイプＳＰに未硬化の炭素繊維シートＣＳを巻き付け、次に、ステップＳＴ１０２で、炭素繊維シートＣＳの外側にテープ状の剥離材ＰＭを螺旋状に巻き付ける。この工程により、角パイプＳＰと炭素繊維シートＣＳとの間の気泡を除去することができる。

次に、ステップＳＴ１０３で、未硬化の炭素繊維シートＣＳを巻き付けた角パイプＳＰを１５０℃の工業用加熱炉に３０分間入れて熱硬化させる。なお、熱処理の温度や時間は、炭素繊維シートＣＳの種類や厚みによって変わるため、前述の時間や温度に限定されない。

次いで、ステップＳＴ１０４で、炭素繊維シートＣＳの外側に貼り付いている剥離材ＰＭを取り除く。

最後に、ステップＳＴ１０５で、パンタグラフ構造体１１２ａ、１１２ｂを形成する際に交差する部分と両端部との計３箇所に軸穴ＳＨを開ける。

以上の通り、構造材１１３は、少ない工程で容易に製造可能である。
（連結部材１１４ａ、１１４ｂ）

連結部材１１４ａ、１１４ｂはフレーム部１１を構成する部材であって、軸穴ＳＨにはめ合わせる軸を備え、連結部材１１４ａは、隣接する構造材１１３の端部同士を回動可能に連結し、連結部材１１４ｂは、パンタグラフ構造体１１２ａ、１１２ｂを形成する際に交差する部分を回動可能に連結する部材である。

連結部材１１４ａ、１１４ｂの構成は特に限定されず、構造材１１３がマジックハンド構造体１１１又はパンタグラフ構造体１１２ａ、１１２ｂの態様を維持する強度を備えるものであればよい。また、折り畳み式テント１において、端部の軸穴ＳＨを特許請求の範囲における「連結部」の一例として説明したが、連結部の構成はこれに限定されず、ひいては、連結部材１１４ａ、１１４ｂの構成も連結部の構成に合わせて適宜変更可能である。

なお、折り畳み式テント１は、図１に示すように、隣接するパンタグラフ構造体１１２ａ間の連結と、隣接するマジックハンド構造体１１１間の連結とに、連結部材１１４ａを共用する態様であるが、この態様に限定されず、例えば、隣接するパンタグラフ構造体１１２ａ間の連結と、隣接するマジックハンド構造体１１１間の連結とには異なる連結部材を用いるようにしてもよい。
（幕１２）

幕１２は、防水性のシート状物からなり、図１に示すように、フレーム部１１を覆うよう配され、フレーム部１１を構成するマジックハンド構造体１１１及びパンタグラフ構造体１１２ａ、１１２ｂにボルト、ナットを用いて着脱自在に固定される。この構成により、幕１２は、フレーム部１１の展開・縮小と共に展開、縮小するため、折り畳み式テント１は容易に設置、撤収することが可能である。

以上説明したように、本発明に係る折り畳み式テント１は、角パイプＳＰと炭素繊維シートＣＳとを併用した構造材１１３を用いることで、従来品の問題点を解決したものである。

特に、テントの構造材としては、強度と重量の観点が重要視されるため、通常の創作能力であれば、単に炭素繊維のみからなる高強度、低重量に特化した構造材の発明に留まるところ、本発明は、強度と重量の観点に加え、製造コストや製造の難しさ、安全性等の商業的な観点を含め、現実的な範囲で調和を取った画期的な発明である。また本発明に係る構造材は、折り畳み式テントに限らず、あらゆる構造体への適用が可能である。

本発明に係る折り畳み式テント及び構造材は、被災地などで、長時間屋外に設置される仮設テントの用途に使用できる。

１…折り畳み式テント
１１…フレーム部
１１１…マジックハンド構造体
１１２ａ、１１２ｂ…パンタグラフ構造体
１１３…構造材
１１４ａ、１１４ｂ…連結部材
１２…幕
ＳＰ…角パイプ
ＣＳ…炭素繊維シート
ＳＨ…軸穴
ＰＭ…剥離材

Claims

共に、両端に連結部を備える棒状部材と、前記連結部を除く棒状部材の外表面に積層された炭素繊維からなる外層部材とからなる、第一構造材と第二構造材とが交差するよう配され、該交差した部分が回動可能に軸支されてなるパンタグラフ構造体を一方向に複数並べ、隣接するパンタグラフ構造体間において、前記第一構造材と前記第二構造材とを前記連結部を介して回動可能に連結してなるマジックハンド構造体を複数用いたフレーム部と、
前記フレーム部を覆うように配されるシート状部材と、
からなり、
前記フレーム部が、両端が設置面に接地するアーチ状に形成された前記マジックハンド構造体を少なくとも２つ並列させ、前記複数のマジックハンド構造体間を前記パンタグラフ構造体又は前記マジックハンド構造体で架設してなる折り畳み式テント。
第一構造材と第二構造材とが交差するよう配され、該交差した交差部において回動可能に軸支されてなるパンタグラフ構造体を構成する構造材において、
前記第一構造材及び第二構造材は、共に、
前記交差部に両者を軸支するための軸穴を有する棒状部材と、
前記交差部の前記軸穴を設ける位置を除く棒状部材の外表面に積層された炭素繊維からなる外層部材と、
を備えることを特徴とする構造材。