JP2017057957A - ビス - Google Patents

Abstract

【課題】構造用板材が劣化した場合でも必要な強度維持率を確保することが可能なビスを提供する。【解決手段】本ビスは、構造用板材に対して使用されるビスであって、外周にねじ山が設けられたねじ部を有し、ねじ山の高低差及びピッチは、高低差を横軸（ｍｍ）にとりピッチを縦軸（ｍｍ）にとった図において所定の領域内の値をとり、所定の領域は、高低差が２．３７ｍｍ以上でピッチが３．１７ｍｍ以上の領域であり、かつ、（高低差，ピッチ）とした場合に（２．３７，３．７０）と（２．７７，３．１７）とを結んだ線より高低差及びピッチの値が大きくなる側の領域である。【選択図】図２

Description

本発明は、構造用板材に対して使用されるビスに関する。

従来、屋根上設置物、例えば太陽電池モジュールを固定するための金具の留めつけは、構造体（垂木等）にビスを打ち込み、固定強度を確保していた。留めつけには、タッピンビスや木ビス等の様々なビスが使用されるが、一例として、ねじ呼び径ｄとねじ山ピッチｐとの比（ｄ／ｐ）を６．００以上６．４０以下としたタッピンビス等を挙げることができる（例えば、特許文献１参照）。

ところで、屋根材種によっては、若しくは構造体（垂木等）の位置がわからない物件等では、太陽電池モジュールを固定するための金具を構造用板材、例えば野地板にビス固定せざるを得ない場合がある。しかしながら、このような場合、太陽電池モジュールを固定するための金具を構造体（垂木等）にビス固定するためのビスが流用されていた。

特許第３９８２１１３号

しかしながら、構造体は水濡れ等による劣化はないが、野地板は水濡れ等により劣化するおそれがある。そのため、屋根上設置物である太陽電池モジュールを固定するための金具を構造体（垂木等）に固定するためのビスを野地板への固定に流用すると、野地板が劣化した場合、ビスが野地板から抜けやすくなり、必要な強度維持率（固定強度の維持率）を確保することができなかった。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、構造用板材が劣化した場合でも必要な強度維持率を確保することが可能なビスを提供することを課題とする。

本ビスは、構造用板材に対して使用されるビスであって、外周にねじ山が設けられたねじ部を有し、ねじ山の高低差及びピッチは、高低差を横軸（ｍｍ）にとりピッチを縦軸（ｍｍ）にとった図において所定の領域内の値をとり、所定の領域は、高低差が２．３７ｍｍ以上でピッチが３．１７ｍｍ以上の領域であり、かつ、（高低差，ピッチ）とした場合に（２．３７，３．７０）と（２．７７，３．１７）とを結んだ線より高低差及びピッチの値が大きくなる側の領域である。

開示の技術によれば、構造用板材が劣化した場合でも必要な強度維持率を確保することが可能なビスを提供できる。

第１の実施の形態に係るビスを例示する図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。 ビスの高低差Ｈ及びピッチＰと強度維持率との関係を例示する図である。 第１の実施の形態の変形例に係るビスを例示する正面図である。

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。なお、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

〈第１の実施の形態〉
図１は、第１の実施の形態に係るビスを例示する図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。図１に示すビス１は、壁材や野地板などの構造用板材に対して使用されるビスであって、頭部１１と、頭部１１から延伸する軸部１２とを有している。ビス１の材料は、例えば、ステンレス鋼である。なお、以降では構造用板材として野地板を用いた例について説明する。野地板とは、垂木の上に張られ、瓦などの屋根材を支える板の総称である。

頭部１１は、頭部本体１１１と、フランジ部１１２とを有している。頭部本体１１１は、例えば、六角柱状であって上面に十字状の溝１１１ｘが設けられている。フランジ部１１２は、頭部本体１１１の下面側（軸部１２側）に設けられた円盤状の部分であり、頭部本体１１１の周囲に張り出している。

軸部１２は、頭部１１側から順に、外周にねじ山が設けられていない根元部１２１と、外周にねじ山１５０が設けられたねじ部１２２と、ねじ部１２２の先端に位置し外周にねじ山１５０が設けられたねじ先部１２３とを有している。根元部１２１及びねじ部１２２は略円柱形状であり、ねじ先部１２３は略円錐形状である。

軸部１２の長さは、例えば、５０ｍｍ〜６０ｍｍ程度である。根元部１２１の長さは、例えば、数ｍｍ程度であるが、０ｍｍとしてもよい。つまり、根元部１２１を設けずに、軸部１２の全体にねじ山１５０を設けてもよい。又、根元部１２１及びねじ部１２２は、頭部１１側からねじ先部１２３側に向かって徐々に小径化するテーパ形状であってもよい。

本実施の形態では、ねじ部１２２及びねじ先部１２３において、ねじ山１５０の高低差Ｈ（外径−内径）、及びねじ山１５０のピッチＰは一定である。ビス１では、野地板が劣化した場合でも必要な強度維持率を確保できるように、ねじ山１５０の高低差Ｈ及びピッチＰが所定の条件を満足している。ここで、強度維持率とは、野地板劣化前のビスの固定強度に対する、所定の時間経過後のビスの固定強度の比率である。なお、野地板が劣化した場合に必要とされる強度維持率は、経験値として６０％以上である。

野地板が劣化した場合でも強度維持率が６０％以上となるために高低差Ｈ及びピッチＰが満足すべき所定の条件を、以下のようにして求めた。

まず、従来から野地板への固定に流用されているビス（３種）を用いて、厚さ１２ｍｍの野地板に対する強度維持率を調べた。各ビスの条件は表１の通りである。なお、何れのビスについても、形状は図１に示した通りであり、ねじ山の最外径は６ｍｍである。

又、試験条件は以下の通りである。野地板の劣化処理方法として煮沸繰り返し試験（ＪＡＳ１３７１）を採用した。そして、劣化前後の野地板に表１に示す各ビスを固定して引張る引張り試験を各ビスに対して１０回ずつ行った。引張り試験は、株式会社島津製作所の島津オートグラフ ＡＧ−Ｘ １００ｋＮを使用した。引張り荷重は徐々に増加し、ビスが野地板から抜けたときには引張り荷重が減少する。そのため、１０回の最大引張り荷重の平均値を固定強度と定義し、強度維持率を算出した。

この試験により、ビスＡ、Ｂ、及びＣの強度維持率は、夫々５７．４％、５８．９％、及び５４．１％であることがわかった。更に、ビスＡ、Ｂ、及びＣの試験結果から、ピッチＰが大きいほど強度維持率が高くなり、高低差Ｈが大きいほど強度維持率が高くなる傾向があることがわかった。但し、何れのビスも強度維持率が６０％未満であり、強度維持率は不十分な値である。

以上の結果に基づいて、表２に示す２種類のビスを試作し、上記と同様の試験条件により強度維持率を算出した。なお、何れのビスについても、形状は図１に示した通りであり、ねじ山の最外径は６ｍｍである。

この試験により、ビスＤ及びＥの強度維持率として夫々６５．１％及び６４．３％が得られた。何れのビスも強度維持率が６０％以上であり、十分な値の強度維持率が得られている。

以上から得られた、ビスＡ、Ｂ、及びＣの強度維持率、ビスＤ及びＥの強度維持率を図２にまとめた。図２より、高低差Ｈを２．３７以上かつピッチＰを３．１７以上とすることで強度維持率が６０％以上のビスが得られることがわかる。しかしながら、従来のビスの結果を見ると、ビスＣは、高低差Ｈが１．５６以上かつピッチＰが２．２２以上であるが、強度維持率は５４％程度である。

そのため、強度維持率が６０％以上となる条件として、縦軸（ｍｍ）を高低差Ｈ、横軸（ｍｍ）をピッチＰとした場合に（２．３７、３．７０）と（２．７７、３．１７）とを結んだ線より上又は右の梨地模様で示した領域（高低差Ｈ及びピッチＰの値が大きくなる側の領域）であることも必要である。以上の条件を満たすねじ山１５０を設けることで、野地板などの構造用板材が劣化した場合でも強度維持率が６０％以上となるビス１を得ることができる。

〈第１の実施の形態の変形例〉
第１の実施の形態の変形例に係るビスは、第１の実施の形態のビスとは、ねじ先部の構造が異なる。なお、第１の実施の形態の変形例において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。

図３は、第１の実施の形態の変形例に係るビスを例示する正面図である。なお、平面図については図１と同様であるため、図示を省略する。図３を参照するに、ビス２は、ねじ先部１２３がねじ先部２２３に置換された点がビス１（図１参照）と相違する。

ねじ先部２２３は二条ねじである。ねじ先部２２３を二条ねじにすることで、一条ねじの場合に比べてねじ先部２２３が野地板に挿入しやすくなる。なお、ねじ先部２２３のねじ山２５０の高低差は、ねじ部１２２のねじ山１５０の高低差Ｈよりも小さい。

このように、ねじ先部２２３が二条ねじであるビス２は、野地板が劣化した場合の強度維持率に関しては第１の実施の形態に係るビス１と同様の効果を奏し、更に、野地板に挿入しやすいという効果を奏する。

以上、好ましい実施の形態について詳説したが、上述した実施の形態に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態に種々の変形及び置換を加えることができる。

１、２ ビス
１１ 頭部
１２ 軸部
１１１ 頭部本体
１１１ｘ 溝
１１２ フランジ部
１２１ 根元部
１２２ ねじ部
１２３、２２３ ねじ先部
１５０、２５０ ねじ山

Claims (4)

1. 構造用板材に対して使用されるビスであって、
   外周にねじ山が設けられたねじ部を有し、
   前記ねじ山の高低差及びピッチは、前記高低差を横軸（ｍｍ）にとり前記ピッチを縦軸（ｍｍ）にとった図において所定の領域内の値をとり、
   前記所定の領域は、前記高低差が２．３７ｍｍ以上で前記ピッチが３．１７ｍｍ以上の領域であり、かつ、（高低差，ピッチ）とした場合に（２．３７，３．７０）と（２．７７，３．１７）とを結んだ線より前記高低差及び前記ピッチの値が大きくなる側の領域であることを特徴とする、ビス。
2. 前記ねじ部の先端に、外周にねじ山が設けられたねじ先部を有し、
   前記ねじ先部は二条ねじであることを特徴とする、請求項１に記載のビス。
3. 材料がステンレス鋼であることを特徴とする、請求項１又は２に記載のビス。
4. 前記構造用板材は野地板又は壁材である、請求項１から３の何れか１項に記載のビス。

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