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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-02-13
(45)【発行日】2024-02-21
(54)【発明の名称】構造材
(51)【国際特許分類】
E04C 2/30 20060101AFI20240214BHJP
E04C 2/08 20060101ALI20240214BHJP
B61D 17/18 20060101ALI20240214BHJP
B61D 17/08 20060101ALI20240214BHJP
【ＦＩ】
E04C2/30 L
E04C2/08 Z
E04C2/30 N
B61D17/18
B61D17/08
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2020162157
(22)【出願日】2020-09-28
(65)【公開番号】P2022054897
(43)【公開日】2022-04-07
【審査請求日】2023-03-15
(73)【特許権者】
【識別番号】000004743
【氏名又は名称】日本軽金属株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002147
【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】林 沛征
(72)【発明者】
【氏名】堀 久司
【審査官】家田 政明
(56)【参考文献】
【文献】特開２００４－２３０４１２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－１４９４２７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１１－５９４１２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－８４０６７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平８－４１９８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００４－２０４６３９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１０－１８３８０６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平８－２０７１９０（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｅ０４Ｃ ２／００－２／５４
Ｅ０４Ｂ １／１４
Ｂ６１Ｄ １７／１８
Ｂ６１Ｄ １７／０８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
平行な２つの平板と、前記２つの平板と一体形成され、断面形状において枠体を形成する２つの側板とを有し、断面形状において、前記２つの平板のそれぞれに設けられた前記枠体の長辺部と、前記２つの側板のそれぞれに設けられた短辺部と、前記枠体内で前記長辺部及び前記短辺部と交差する方向に延出して２つの前記長辺部同士を接続する２つの第１支部と、前記枠体内で前記２つの前記短辺部と平行に延出して前記２つの長辺部同士を接続する第２支部と、を備え、
前記２つの第１支部は、前記枠体内で２つの前記長辺部の一方を前記長辺部の他方よりも相対的に長い底辺とする等脚台形を形成するように設けられ、
前記第２支部は、前記等脚台形を等分し、
前記枠体内の空洞部のうち前記等脚台形の外側に位置する空洞部が発泡体で満たされている
構造材。
【請求項2】
前記長辺部の長さの二分の一をａとし、前記２つの長辺部の他方と前記第１支部との交点と、前記枠体の４つの頂点のうち当該交点に最も近い頂点との距離とをａ１とすると、
ａ１／ａが０．７０から０．７６の範囲内である
請求項１に記載の構造材。
【請求項3】
前記枠体は、アルミニウムの枠体である請求項１又は２に記載の構造材。
【請求項4】
前記発泡体は、ウレタンフォームである請求項１から３のいずれか一項に記載の構造材。
【請求項5】
前記発泡体で満たされている空洞部は前記長辺部と前記短辺部と前記第１支部とで囲まれた三角形状又は台形状である請求項１から４のいずれか一項に記載の構造材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、構造材に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来より、三角トラス構造を持つ構造材が公知である（特許文献１参照）。特許文献１に記載の構造材は、ダブルスキン材である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２００６－３６２０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
近年、構造材のさらなる軽量化が求められている。しかしながら、上述した従来の構造材は、平板の一方側から加わる力に対する剛性を確保するため、三角トラス構造による三角形が形成される断面視点で平板の長さが長くなるほど当該三角形の数を増やすように接続部の数を増やす必要がある。すなわち、従来の構造材は、接続部の数の増加に対応した重量の増加を免れない。従って、従来の構造材は、剛性を維持しながらのさらなる軽量化が困難だった。
【0005】
本発明はかかる問題にかんがみてなされたものであり、より軽量で、平板の一方側から加わる力に対する剛性を確保可能な構造材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の態様に係る構造材は、平行な２つの平板と、前記２つの平板と一体形成され、断面形状において枠体を形成する２つの側板とを有し、断面形状において、前記２つの平板のそれぞれに設けられた前記枠体の長辺部と、前記２つの側板のそれぞれに設けられた短辺部と、前記枠体内で前記長辺部及び前記短辺部と交差する方向に延出して２つの前記長辺部同士を接続する２つの第１支部と、前記枠体内で前記２つの前記短辺部と平行に延出して前記２つの長辺部同士を接続する第２支部と、を備え、前記２つの第１支部は、前記枠体内で２つの前記長辺部の一方を前記長辺部の他方よりも相対的に長い底辺とする等脚台形を形成するように設けられ、前記第２支部は、前記等脚台形を等分し、前記枠体内の空洞部のうち前記等脚台形の外側に位置する空洞部が発泡体で満たされている。
【0007】
本発明の一態様として、前記長辺部の長さの二分の一をａとし、前記２つの長辺部の他方と前記第１支部との交点と、前記枠体の４つの頂点のうち当該交点に最も近い頂点との距離とをａ１とすると、ａ１／ａが０．７０から０．７６の範囲内であることが好ましい。
【0008】
本発明の一態様として、前記枠体は、アルミニウムの枠体であることが好ましい。
【0009】
本発明の一態様として、前記発泡体は、ウレタンフォームであることが好ましい。
【0010】
本発明の一態様として、前記発泡体で満たされている空洞部は前記長辺部と前記短辺部と前記第１支部とで囲まれた三角形状又は台形状であることが好ましい。
【発明の効果】
【0011】
本発明に係る態様によれば、より軽量で、平板の一方側から加わる力に対する剛性を確保可能な構造材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下で説明する実施形態の構成要素は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。また、以下で説明する実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。
【0014】
図１は、構造材１の主要構成を示す図である。構造材１は、２つの短辺部１２と、長辺部３と、長辺部４と、２つの第１支部１５と、第２支部１１と、発泡体ＵＦと、を備える。
【0015】
構造材１は、２つの短辺部１２と、長辺部３と、長辺部４とで形成された矩形の枠体に対応した外形を有する構造材である。すなわち、２つの短辺部１２は、構造材１の２つの短辺部として機能する。また、長辺部３と長辺部４は、構造材１の２つの長辺部として機能する。以下、「構造材１の枠体」と記載した場合、２つの短辺部１２と、長辺部３と、長辺部４とで形成された矩形の枠体をさす。
【0016】
実施形態の説明では、２つの短辺部１２と、長辺部３と、長辺部４とで形成された矩形において長辺部３及び長辺部４に沿う方向を第１方向Ｄｘとし、２つの短辺部１２に沿う方向を第２方向Ｄｙとする。また、第１方向Ｄｘと第２方向Ｄｙに直交する方向を第３方向Ｄｚとする。図示しないが、構造材１は、第３方向Ｄｚに延出する構造材である。すなわち、長辺部３と長辺部４は、平行な２つの平板である。また、２つの短辺部１２は、当該２つの平板と一体形成され、断面形状において枠体を形成する２つの側板である。実施形態の構造材１は、押出加工で一体形成されるアルミニウムの構造材である。図１は、構造材１の断面形状に対応する。
【0017】
実施形態の構造材１は、所定の厚み（例えば、２ｍｍ）を有するアルミニウム製の枠体である。また、長辺部３と長辺部４とを接続する第１支部１５及び第２支部１１も当該所定の厚みを有するアルミニウムの延出構造である。従って、実施形態では、第２支部１１及び短辺部１２の第１方向Ｄｘの厚み、長辺部３及び長辺部４の第２方向Ｄｙの厚みならびに図１における第１支部１５の延出方向に直交する方向の厚みは、当該所定の厚みである。所定の厚みは、２ｍｍに限られるものでなく、枠体として構造材１に求められる剛性等の諸条件に応じて適宜変更可能である。
【0018】
第１支部１５は、構造材１の枠体内で第１方向Ｄｘ及び第２方向Ｄｙと交差する方向に延出して長辺部３と長辺部４とを接続する。第１支部１５は、長辺部３と一体的に設けられる第１連続部１５ａと、長辺部４と一体的に設けられる第２連続部１５ｂとを有する。
ここで、長辺部３のうち２つの第１支部１５の各々の第１連続部１５ａ同士の間の部分を第１部分とする。また、長辺部４のうち２つの第１支部１５の各々の第２連続部１５ｂ同士の間の部分を第２部分とする。この場合、当該第２部分は、当該第１部分よりも相対的に第１方向Ｄｘに長い。また、この場合、図１に示すように、２つの第１支部１５と、当該第１部分と、当該第２部分と、によって等脚台形が形成されている。このように、２つの第１支部１５は、構造材１の枠体内で長辺部４を相対的に長い底辺とする等脚台形を形成するよう設けられる。以下、「構造材１の等脚台形」と記載した場合、２つの第１支部１５と、当該第１部分と、当該第２部分とによって形成される等脚台形をさす。
ここで、長辺部３のうち２つの第１支部１５の各々の第１連続部１５ａ同士の間の部分を第１部分とする。また、長辺部４のうち２つの第１支部１５の各々の第２連続部１５ｂ同士の間の部分を第２部分とする。この場合、当該第２部分は、当該第１部分よりも相対的に第１方向Ｄｘに長い。また、この場合、図１に示すように、２つの第１支部１５と、当該第１部分と、当該第２部分と、によって等脚台形が形成されている。このように、２つの第１支部１５は、構造材１の枠体内で長辺部４を相対的に長い底辺とする等脚台形を形成するよう設けられる。以下、「構造材１の等脚台形」と記載した場合、２つの第１支部１５と、当該第１部分と、当該第２部分とによって形成される等脚台形をさす。
【0019】
第２支部１１は、構造材１の枠体内で２つの短辺部１２と平行に延出して長辺部３と長辺部４とを接続する。第２支部１１は、構造材１の等脚台形を等分する。
【0020】
構造材１は、４つの空洞部を有する。当該４つの空洞部のうち２つは、構造材１の等脚台形内に形成されている。より具体的には、構造材１の等脚台形内の２つの空洞部は、第２支部１１によって等分された構造材１の等脚台形内側の空洞部である。当該４つの空洞部のうち他の２つは、構造材１の等脚台形の外側に位置する。具体的には、当該他の２つの空洞部は、それぞれ、長辺部３と、第１支部１５と、短辺部１２と、長辺部４のうち構造材１の等脚台形に含まれない部分とによって囲まれている。当該他の２つの空洞部は、発泡体ＵＦで埋められている。
【0021】
発泡体ＵＦは、充填されたウレタンが発泡することで形成されたウレタンフォームである。具体的には、発泡体ＵＦは、例えば特開２００５－３２９６１６号公報に記載されているポリオール原液とポリイソシアネート原液とを混合して混合組成物を生成し、当該混合組成物を空洞部（図４の空洞部ＥＮ参照）に注入し発泡・充填することで形成される。当該空洞部は、長辺部３と、第１支部１５と、短辺部１２と、長辺部４のうち構造材１の等脚台形に含まれない部分とによって囲まれている空洞部である。当該混合組成物の発泡時の原液温度は、例えば１３℃から１９℃の範囲内の温度、好ましくは１４℃から１８℃の範囲内の温度となるよう設定される。なお、発泡体ＵＦの具体的形成方法はこれに限られるものでない。例えば、発泡体ＵＦは、特開２００５－３０５６５４号公報に記載されている飽和系炭化水素、ポリオール原液及びポリイソシアネート原液を混合して混合組成物を生成し、当該混合組成物を空洞部（図４の空洞部ＥＮ参照）に注入し発泡・充填することで形成されてもよい。また、発泡体ＵＦは、他のウレタン発泡剤、整泡剤、触媒等を混合して形成されたウレタンフォームであってもよいし、同様に機能する他の充填剤であってもよい。
【0022】
以上のように説明した構造材１は、部分構造１０Ｒと部分構造１０Ｌとが第２支部１１を中心に線対称的に設けられた構成であるともいえる。部分構造１０Ｒが図１において第２支部１１の第１方向Ｄｘの中心線ＣＬを挟んで相対的に右側に位置し、部分構造１０Ｌが図１において中心線ＣＬを挟んで相対的に左側に位置する。部分構造１０Ｒ又は部分構造１０Ｌの一方を、中心線ＣＬを基準として線対称に配置転換した場合、他方と同様の構成になる。従って、部分構造１０Ｒと部分構造１０Ｌの構成は共通であるといえる。以下、部分構造１０に関して説明した、部分構造１０Ｒと部分構造１０Ｌに共通の事項について説明している。
【0023】
図２は、１つの部分構造１０を示す図である。部分構造１０は、第２支部１１と、短辺部１２、長辺部１３と、長辺部１４と、第１支部１５と、発泡体ＵＦとを備える。１つの部分構造１０が備える第２支部１１は、図１に示す構造材１が備える第２支部１１の半分の部分である。１つの部分構造１０が備える長辺部１３は、図１に示す構造材１が備える長辺部３の半分の部分である。１つの部分構造１０が備える長辺部１４は、図１に示す構造材１が備える長辺部４の半分の部分である。１つの部分構造１０が備える短辺部１２は、図１に示す構造材１が備える２つの短辺部１２のうち１つである。また、１つの部分構造１０が備える発泡体ＵＦは、図１に示す構造材１が備える他の２つの空洞部にそれぞれ充填されている発泡体ＵＦのうち片方である。１つの部分構造１０は、構造材１の等脚台形のうち半分に対応する１つの空洞部と、発泡体ＵＦで空洞が埋められている充填部とを有する。
【0024】
構造材１は、長辺部３側からの押力Ｇによって生じるたわみが極めて小さい。具体的には、図１に示すように、構造材１の枠体が長辺部４側の頂点付近の２点支点Ｆ，Ｆで支えられている条件下で長辺部３側から押力Ｇが加えられた場合、押力Ｇは、構造材１の２点支点Ｆ，Ｆよりも内側を長辺部３側から長辺部４側にたわませる力として働く。ここで、構造材１は、枠体内に第１支部１５及び発泡体ＵＦを備えることで、長辺部３側からの押力Ｇに対する強度が極めて高い。
【0025】
図３は、長辺部３側から押力Ｇが構造材１に与えられた場合に構造材１が有する部分構造１０に生じるたわみの度合いを示す図である。なお、図３と、後述する図５及び図１４で示すたわみの数値は、小数点第四位を四捨五入したものを示している。図３に示すように、部分構造１０は、短辺部１２側のたわみに比して第２支部１１側のたわみの方が相対的に大きい。それでも、第２支部１１の第２方向Ｄｙのたわみは、約０．０９７ｍｍに過ぎない。
【0026】
図４は、図２に示す構成から発泡体ＵＦを除いた比較例の枠体１００を示す図である。図４に示す枠体１００は、長辺部１３と短辺部１２と第１支部１５とで囲まれた空洞部ＥＮが発泡体ＵＦで埋められていない。言い換えれば、部分構造１０では、空洞部ＥＮが発泡体ＵＦで埋められている。
【0027】
図５は、構造材１から発泡体ＵＦを除いた構成に対して長辺部３側から押力Ｇが与えられた場合に当該構成が有する枠体１００の各々に生じるたわみの度合いを示す図である。図５に示すように、発泡体ＵＦがない場合、空洞部ＥＮを囲う位置の長辺部１３に比較的大きなたわみが生じる。図５に示す例では、当該位置の長辺部１３に約０．１８９ｍｍのたわみが生じている。
【0028】
このように、発泡体ＵＦがない枠体１００に比して、発泡体ＵＦがある構造材１は、長辺部３側からの押力Ｇに応じたたわみをより抑制できる。なお、当該たわみの度合いは、第１連続部１５ａの位置によって変化する。
【0029】
１つの部分構造１０が備える長辺部１３の長さをａとすると、ａは、長辺部３の第１方向Ｄｘの長さの二分の一である。また、第１連続部１５ａと、構造材１の矩形の４つの頂点のうち当該交点に最も近い頂点との距離とをａ１とする。この場合、ａ１は、１つの部分構造１０が備える第１連続部１５ａから当該１つの部分構造１０の短辺部１２側の頂点に到達するまで長辺部１３に沿って移動する距離と同一である。ａ及びａ１の単位をｍｍとすると、ａ１は、０ｍｍ以上であり、かつ、ａｍｍ以下である。従って、ａ１／ａが取り得る値は、０≦ａ１／ａ≦１である。
【0030】
図６は、幅Ｗ＝３６４ｍｍ、高さＨ＝６０ｍｍである構造材１のａ，ａ１，ａ１／ａの各々の値と構造材１の重量と押力Ｇに応じた構造材１のたわみとの関係を示す表である。幅Ｗは、図１に示すように、構造材１の第１方向Ｄｘの幅である。高さＨは、図１に示すように、構造材１の第２方向Ｄｙの高さである。図６に示すモデルナンバー（Ｍｏｄｅｌ Ｎｏ．）Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５は、それぞれａ１の値が異なることでａ１／ａ、重量［ｋｇ／ｍ］及びたわみの度合いが異なるものになっている。なお、重量の単位［ｋｇ／ｍ］のうち「／ｍ」が示す伸び代の方向は、第３方向Ｄｚである。すなわち、図６と、後述する図７及び図８で示す重量［ｋｇ／ｍ］は、第３方向Ｄｚに１ｍあたりの構造材の重量である。
【0031】
図６に示すように、モデルナンバーＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５の構造材１の各々はいずれも第２方向Ｄｙのたわみが０．１７５ｍｍ未満に収まっており、長辺部３側からの押力Ｇに応じたたわみを抑制できている。特に、ａ１／ａが０．７６であるモデルナンバーＡ３の構造材１と、ａ１／ａが０．７０であるモデルナンバーＡ４の構造材１は、第２方向Ｄｙのたわみが０．１ｍｍ未満に収まっており、長辺部３側からの押力Ｇに応じたたわみをより一層抑制できている。このように、構造材１によれば、第１参考品のように三角トラス構造の構造材と遜色ないたわみ強度を得られる。なお、第１参考品ならびに後述する第２参考品及び第３参考品は、後述する図１９に示すような三角トラス構造を有する構造材である。
【0032】
また、幅Ｗ＝３６４ｍｍ、高さＨ＝６０ｍｍの構造材において、第１参考品が６．７４ｋｇ／ｍとなるのに対し、図１を参照して説明した構造を有する実施形態によれば、モデルナンバーＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５のいずれも参考例に比して軽い。このように、実施形態によれば、同一寸法の構造材を提供するにあたり、第１参考品のような従来品からの軽量化を実現できる。
【0033】
より具体的には、図６に示すように、第１参考品は、重量６．７４ｋｇ／ｍであり、長辺部３側からの押力Ｇに応じた第２方向Ｄｙのたわみが０．０７２ｍｍである。第１参考品との重量比は、当該第１参考品の重量６．７４ｋｇ／ｍとの比率を０から１の数値で表したものであり、第１参考品については当然１である。また、モデルナンバーＡ１は、ａ１＝１６２ｍｍであり、ａ１／ａ＝０．８９であり、重量が６．５０ｋｇ／ｍであり、長辺部３側からの押力Ｇに応じた第２方向Ｄｙのたわみが０．１５６ｍｍであり、第１参考品との重量比が０．９６である。また、モデルナンバーＡ２は、ａ１＝１４６ｍｍであり、ａ１／ａ＝０．８０であり、重量が６．３４ｋｇ／ｍであり、長辺部３側からの押力Ｇに応じた第２方向Ｄｙのたわみが０．１２１ｍｍであり、第１参考品との重量比が０．９４である。また、モデルナンバーＡ３は、ａ１＝１３８ｍｍであり、ａ１／ａ＝０．７６であり、重量が６．２７ｋｇ／ｍであり、長辺部３側からの押力Ｇに応じた第２方向Ｄｙのたわみが０．０９９ｍｍであり、第１参考品との重量比が０．９３である。また、モデルナンバーＡ４は、ａ１＝１２７ｍｍであり、ａ１／ａ＝０．７０であり、重量が６．１５ｋｇ／ｍであり、長辺部３側からの押力Ｇに応じた第２方向Ｄｙのたわみが０．０９７ｍｍであり、第１参考品との重量比が０．９１である。また、モデルナンバーＡ５は、ａ１＝１１８ｍｍであり、ａ１／ａ＝０．６５であり、重量が６．０８ｋｇ／ｍであり、長辺部３側からの押力Ｇに応じた第２方向Ｄｙのたわみが０．１７３ｍｍであり、第１参考品との重量比が０．９０である。なお、第１参考品及びモデルナンバーＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５共通で、幅Ｗ＝３６４ｍｍ、高さＨ＝６０ｍｍである。また、モデルナンバーＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５共通で、ａ＝１８２ｍｍである。
【0034】
なお、長辺部３側からの押力Ｇに応じた構造材１のたわみの度合いは、上述のａ１／ａに加えて、構造材１の幅Ｗと高さＨの影響も受けるが、ａ１／ａが０．７０から０．７６の範囲内である場合に当該たわみがより抑制される点については、構造材１の幅Ｗと高さＨに関わらず共通である。図６ならびに後述する図７及び図８では、ａ１／ａが０．７０から０．７６の範囲内であるものに対して、「最適」欄に丸の符号を付している。
【0035】
図７は、幅Ｗ＝３６４ｍｍ、高さＨ＝５０ｍｍである構造材１のａ，ａ１，ａ１／ａの各々の値と構造材１の重量と押力Ｇに応じた構造材１のたわみとの関係を示す表である。図７に示す例では、第２参考品及びモデルナンバーＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４の構造材１共通で、幅Ｗ＝３６４ｍｍ、高さＨ＝５０ｍｍである。また、モデルナンバーＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４の構造材１共通で、ａ＝１８２ｍｍである。
【0036】
図７に示すように、第２参考品は、重量６．３８ｋｇ／ｍであり、長辺部３側からの押力Ｇに応じた第２方向Ｄｙのたわみが０．０６８ｍｍである。また、モデルナンバーＢ１の構造材１は、ａ１＝１４６ｍｍであり、ａ１／ａ＝０．８０であり、重量が６．０９ｋｇ／ｍであり、長辺部３側からの押力Ｇに応じた第２方向Ｄｙのたわみが０．１３１ｍｍであり、第２参考品との重量比が０．９５である。また、モデルナンバーＢ２の構造材１は、ａ１＝１３８ｍｍであり、ａ１／ａ＝０．７６であり、重量が６．０１ｋｇ／ｍであり、長辺部３側からの押力Ｇに応じた第２方向Ｄｙのたわみが０．１０９ｍｍであり、第２参考品との重量比が０．９４である。また、モデルナンバーＢ３の構造材１は、ａ１＝１２７ｍｍであり、ａ１／ａ＝０．７０であり、重量が５．９１ｋｇ／ｍであり、長辺部３側からの押力Ｇに応じた第２方向Ｄｙのたわみが０．１０３ｍｍであり、第２参考品との重量比が０．９３である。また、モデルナンバーＢ４の構造材１は、ａ１＝１１８ｍｍであり、ａ１／ａ＝０．６５であり、重量が５．８６ｋｇ／ｍであり、長辺部３側からの押力Ｇに応じた第２方向Ｄｙのたわみが０．１８４ｍｍであり、第２参考品との重量比が０．９２である。
【0037】
図８は、幅Ｗ＝３２２ｍｍ、高さＨ＝６０ｍｍである構造材１のａ，ａ１，ａ１／ａの各々の値と構造材１の重量と押力Ｇに応じた構造材１のたわみとの関係を示す表である。図８に示す例では、第３参考品及びモデルナンバーＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の構造材１共通で、幅Ｗ＝３２２ｍｍ、高さＨ＝６０ｍｍである。また、モデルナンバーＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の構造材１共通で、ａ＝１６２ｍｍである。
【0038】
図８に示すように、第３参考品は、重量６．２１ｋｇ／ｍであり、長辺部３側からの押力Ｇに応じた第２方向Ｄｙのたわみが０．０５０ｍｍである。また、モデルナンバーＣ１の構造材１は、ａ１＝１４２ｍｍであり、ａ１／ａ＝０．８８であり、重量が５．８７ｋｇ／ｍであり、長辺部３側からの押力Ｇに応じた第２方向Ｄｙのたわみが０．１１２ｍｍであり、第３参考品との重量比が０．９５である。また、モデルナンバーＣ２の構造材１は、ａ１＝１２２ｍｍであり、ａ１／ａ＝０．７５であり、重量が５．６７ｋｇ／ｍであり、長辺部３側からの押力Ｇに応じた第２方向Ｄｙのたわみが０．０７３ｍｍであり、第３参考品との重量比が０．９１である。また、モデルナンバーＣ３の構造材１は、ａ１＝１１３ｍｍであり、ａ１／ａ＝０．７０であり、重量が５．５８ｋｇ／ｍであり、長辺部３側からの押力Ｇに応じた第２方向Ｄｙのたわみが０．０６０ｍｍであり、第３参考品との重量比が０．９０である。また、モデルナンバーＣ４の構造材１は、ａ１＝１０５ｍｍであり、ａ１／ａ＝０．６５であり、重量が５．５１ｋｇ／ｍであり、長辺部３側からの押力Ｇに応じた第２方向Ｄｙのたわみが０．１１３ｍｍであり、第２参考品との重量比が０．８９である。
【0039】
図９は、図６、図７及び図８で例示したａ１／ａの値と長辺部３側からの押力Ｇに応じた構造材１のたわみの度合いとの関係を、図６、図７及び図８で例示した構造材１の幅Ｗと高さＨ別に線グラフで示す図である。図６、図７、図８及び図９で例示するように、構造材１は、ａ１／ａが０．７０から０．７６の範囲内である場合に長辺部３側からの押力Ｇに応じた構造材１のたわみがより抑制される。
【0040】
また、幅Ｗと高さＨが決まっている場合、ａ１が小さい程、構造材１の重量はより軽くなる。
【0041】
図１０は、図６で例示したａ１／ａの値と長辺部３側からの押力Ｇに応じた構造材１のたわみの度合いとの関係及び図６で例示したａ１／ａの値と構造材１の重量との関係を個別の線グラフで示す図である。図１１は、図７で例示したａ１／ａの値と長辺部３側からの押力Ｇに応じた構造材１のたわみの度合いとの関係及び図７で例示したａ１／ａの値と構造材１の重量との関係を個別の線グラフで示す図である。図１２は、図８で例示したａ１／ａの値と長辺部３側からの押力Ｇに応じた構造材１のたわみの度合いとの関係及び図８で例示したａ１／ａの値と構造材１の重量との関係を個別の線グラフで示す図である。
【0042】
図１０から図１２で示すように、幅Ｗと高さＨが同じ構造材１では、ａ１が小さい程、構造材１の重量はより軽くなる。また、ａ１／ａを０．７０から０．７６の範囲内とすることで、長辺部３側からの押力Ｇに応じた第２方向Ｄｙのたわみの抑制と構造材１の軽量化とをより高いレベルで両立できる。
【0043】
なお、構造材１は、長辺部４側、すなわち、長辺部１４側から押力Ｇを受けた場合、長辺部３側、すなわち、長辺部３側から押力Ｇを受けた場合に比してたわみが大きくなる傾向がある。
【0044】
【0045】
図１４は、構造材１が長辺部１４側から押力Ｇを受けた場合に部分構造１０に生じるたわみの度合いを示す図である。図１４に示すように、構造材１が長辺部１４側から押力Ｇを受けた場合、最大で約０．７４５ｍｍのたわみが生じている。これは、図３を参照して説明した、構造材１が長辺部３側から押力Ｇを受けた場合の約０．０９７ｍｍのたわみに比して有意に大きい。言い換えれば、構造材１は、長辺部１４側から押力Ｇを受ける場合に比して、長辺部３側から押力Ｇを受ける場合により高い剛性を示す。
【0046】
構造材１において、発泡体ＵＦで満たされている空洞部は、長辺部１３と短辺部１２と第１支部１５とで囲まれた三角形状又は台形状である。理想的には、当該空洞部及び当該空洞部を満たす発泡体ＵＦの形状は、三角形状である。ただし、実際には、アルミニウムの構造材である構造材１の成形に用いられる抜き型の形状によって、発泡体ＵＦで満たされている空洞部及び当該空洞部を満たす発泡体ＵＦの形状が長辺部１３の反対側が三角形の頂点を切り落としたような極短い辺になることがある。従って、発泡体ＵＦで満たされている空洞部及び当該空洞部を満たす発泡体ＵＦの形状は、台形状になることがある。
【0047】
図１５は、発泡体ＵＦで満たされている空洞部及び当該空洞部を満たす発泡体ＵＦの形状が台形状である場合の長辺部１３の反対側の辺の長さｂ１を示す図である。図１６は、長さｂ１以外の条件を等条件として長さｂ１を変更した場合に長辺部３側からの押力Ｇに応じて構造材１に生じる第２方向Ｄｙのたわみの変化を図６、図７及び図８で例示した構造材１の幅Ｗと高さＨ別に線グラフで示す図である。
【0048】
図１６に示すように、長辺部１３の反対側に三角形の頂点を切り落としたような極短い辺が生じる場合、その長さが長い程、長辺部３側からの押力Ｇに応じて構造材１に生じる第２方向Ｄｙのたわみの度合いが大きくなる傾向がある。従って、長さｂ１は、より短いことが望ましい。具体例を挙げると、図６、図７及び図８で例示した幅Ｗと高さＨの構造材１では、長さｂ１が６ｍｍ以下であることが望ましい。
【0049】
【0050】
図１７は、部分構造１０の長辺部１３側から熱Ｊが加わることを示す模式図である。熱Ｊは、構造材１の外側にある空気が長辺部３と当接することで長辺部３側、すなわち、長辺部１３側から与えられる熱である。なお、当該空気は、短辺部１２及び長辺部１４とは当接しないものとする。また、長辺部１３と、長辺部１３が当接する空気と、の熱伝達係数は３５ｗ／ｍ２Ｋであるものとする。また、熱Ｊは、全体が２３℃である構造材１及び部分構造１０に対して３２℃の空気によって長辺部１３側から与えられる熱である。
【0051】
図１８は、全体が２３℃である構造材１及び部分構造１０に対して、３２℃の空気によって長辺部１３側から熱Ｊが３００秒間継続して与えられた後の部分構造１０の温度分布を示す図である。なお、図１８と、後述する図２０及び図２２で示す温度の数値は、小数点第二位を四捨五入したものを示している。図１８に示すように、部分構造１０は、全体が２３℃である状態から３２℃の空気によって長辺部１３側から熱Ｊが３００秒間継続して与えられた後、長辺部１３側の最高温度が約２８．１℃であるのに対し、長辺部１４側の温度の多くの部分が約２５．５℃未満に収まっている。
【0052】
図１９は、三角トラス構造を有する参考例を示す図である。図１９に示すように、参考例は、長辺部１３０と長辺部１４０とが対向し、長辺部１３０の端部と長辺部１４０の端部を短辺部１２０が接続する矩形状の構造材である。図示しないが、図１９に示す短辺部１２０と対向する位置の長辺部１３０の他端部と長辺部１４０の他端部も、短辺部１２０で接続される。長辺部１３０と長辺部１４０との間は、三角トラス構造を形成するように設けられた複数の傾斜部１５１，１５２，１５３，１５４で接続されている。なお、長辺部１３０、長辺部１４０及び傾斜部１５１，１５２，１５３，１５４の各々の組成及び厚みは構造材１を構成する長辺部３、長辺部４及び第１支部１５と同じであるものとする。
【0053】
図２０は、全体が２３℃である参考例に対して、３２℃の空気によって長辺部１３０側から熱Ｊが３００秒間継続して与えられた後の参考例の温度分布を示す図である。長辺部１３０と、長辺部１３０が当接する空気と、の熱伝達係数は３５ｗ／ｍ２Ｋであるものとする。図２０に示すように、参考例は、全体が２３℃である状態から３２℃の空気によって長辺部１３０側から熱Ｊが３００秒間継続して与えられた後、最低温度である部分の温度が約２６．５℃であり、最高温度である部分の温度が約２７．７℃であり、全体的に温度が均一化する傾向を示している。従って、参考例では、長辺部１３０側と長辺部１４０側との温度差が１．２℃未満である。
【0054】
図２１は、図１９に示す構造材の傾斜部１５１，１５２，１５３，１５４で区切られた各々の空洞部を発泡体１６０で満たした参考変形例４００を示す図である。なお、発泡体１６０の組成は、発泡体ＵＦと同じであるものとする。
【0055】
図２２は、全体が２３℃である参考変形例４００に対して、３２℃の空気によって長辺部１３０側から熱Ｊが３００秒間継続して与えられた後の参考変形例４００の温度分布を示す図である。図２２に示すように、参考変形例４００は、全体が２３℃である状態から３２℃の空気によって長辺部１３０側から熱Ｊが３００秒間継続して与えられた後、最低温度である長辺部１３０の一部分の温度が約２７．３℃である。また、長辺部１３０と対向する長辺部１４０の温度がほとんど約２６．０℃となっている。従って、参考変形例４００では、長辺部１３０側と長辺部１４０側との温度差が１．３℃未満である。
【0056】
図２３は、熱Ｊが加えられる表面と、構造材において表面と対向する面である裏面と、の各々の温度変化の傾向を示す模式的なグラフである。なお、図２３では、表面全体を平均化した温度の変化と裏面全体を平均化した温度の変化を例示している。なお、実施形態である部分構造１０の表面は、図１７に示すように長辺部１３である。従って、構造材１の裏面は、長辺部１４である。また、図２３における参考品は、図１９に示す参考例である。参考例の表面は、図１９に示すように長辺部１３０である。従って、長辺部１３０の裏面は、長辺部１４０である。
【0057】
図２３に示すように、実施形態によれば、三角トラス構造の参考例に比して、熱Ｊが加えられ始めた後の表面と裏面との温度差がより大きくなる。すなわち、実施形態によれば、参考品に比して表面から裏面への温度の伝達をより抑制できる。このため、例えば一部又は全部が構造材で囲まれた居住空間のような空間が形成される場合、構造材１のような実施形態の構造材を採用することで、当該空間外からの熱の影響を当該空間内により与えにくくすることができる。
【0058】
なお、グラフとしては図示しないが、図２１に示す参考変形例４００も、図２３における参考品と同様の傾向を示す。従って、構造材１のような実施形態の構造材を採用することで、参考変形例４００のような構成に比して表面から裏面への温度の伝達をより抑制できる。
【0059】
以上、実施形態によれば、構造材１は、平行な２つの平板と、当該２つの平板と一体形成され、断面形状において枠体を形成する２つの側板とを有し、断面形状において、２つの平板のそれぞれに設けられた枠体の長辺部３，４と、２つの側板のそれぞれに設けられた短辺部１２，１２と、当該枠体内で長辺部３，４及び短辺部１２，１２と交差する方向に延出して長辺部３と長辺部４とを接続する２つの第１支部１５，１５と、当該枠体内で２つの短辺部１２，１２と平行に延出して長辺部３と長辺部４とを接続する第２支部１１と、を備える。２つの第１支部１５，１５は、当該枠体内で長辺部４側を長辺部３側よりも相対的に長い底辺とする等脚台形を形成するように設けられる。第２支部１１は、当該等脚台形を等分する。構造材１は、当該枠体内の空洞部のうち等脚台形の外側に位置する空洞部（空洞部ＥＮ）が発泡体ＵＦで満たされている。これによって、図１９を参照して説明したような従来の三角トラス構造による構造材に比してより軽量で、平板の一方側から加わる力に対する剛性を確保可能な構造材１を提供できる。
【0060】
また、長辺部１３の長さの二分の一をａとし、第１連続部１５ａと、構造材１の枠体の４つの頂点のうち第１連続部１５ａに最も近い頂点との距離とをａ１とすると、ａ１／ａを０．７０から０．７６の範囲内とすることで、たわみをさらに抑制できる。
【0061】
また、構造材１の枠体がアルミニウムの枠体であることで、より軽量な構造材１を提供できる。
【0062】
また、発泡体ＵＦがウレタンであることで、空洞部ＥＮが埋められた構造材１をより容易に製造できる。
【0063】
また、発泡体ＵＦで満たされている空洞部（空洞部ＥＮ）が長辺部１３と短辺部１２と第１支部１５とで囲まれた三角形状又は台形状であることで、たわみをさらに抑制できる。
【0064】
さらに、建築構造材又は車両構造材として実施形態の構造材１を採用することで、三角トラス構造の構造材を採用した場合に比して、より軽量な構造材で建築構造又は車両構造を形成できる。さらに、建築構造材又は車両構造材として実施形態の構造材１を採用することで、三角トラス構造の構造材を採用した場合に比して、構造材の内側に形成される居住空間の内外の断熱性能をより高められる。
【0065】
なお、実施形態では、構造材１のうち発泡体ＵＦを除く部分がアルミニウムであるが、これに限られるものでない。構造材１のうち発泡体ＵＦを除く部分は、アルミニウムを主成分とする合金やアルミニウムを主成分とする金属間化合物であってもよいし、アルミニウム以外の軽金属若しくは当該軽金属を主成分とする合金又は金属間化合物であってもよい。
【0066】
以上、本願発明の種々の有用な実施例を示し、かつ、説明を施した。本願発明は、上述した種々の実施例や変形例に限定されること無く、この発明の要旨や添付する特許請求の範囲に記載された内容を逸脱しない範囲で種々変形可能であることは言うまでも無い。
【符号の説明】
【0067】
１ 構造材
３，４，１３，１４ 長辺部
１１ 第２部分
１２ 短辺部
１５ 第１部分
ＵＦ 発泡体
３，４，１３，１４ 長辺部
１１ 第２部分
１２ 短辺部
１５ 第１部分
ＵＦ 発泡体
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】