JP6751303B2 - 固定用金具 - Google Patents

Description

本発明は、野地板上の屋根材に対して直接配置される固定用金具に関する。

従来、屋根上の設置物、例えば太陽電池モジュールを保持する架台（レール）を固定する固定用金具の留めつけは、固定強度を確保する必要があるため、屋根材及び材質や厚さに起因して固定強度を確保することが困難な野地板を介して野地板を支持する構造体（垂木や母屋）に、例えば特許文献１に記載の固定用金具をビスで固定していた。

屋根材を介して野地板に固定用金具を固定する必要がある場合は、野地板上に、構造体にビスで固定した補強板を配置し、この補強板上に特許文献１に開示されているような固定用金具をビスで固定することで、固定用金具の固定強度を確保していた。

特開２０１２−３１６９２号公報

集合住宅など、小屋裏に入れず、構造体の位置を確認できない場合など、やむを得ず屋根材を介して野地板に固定用金具を固定せざるを得ない場合が増えてきている。しかしながら、特許文献１に開示されているような固定用金具を、直接、スレート、金属屋根又はアスファルトシングルなどの瓦などに比べて剛性の小さい屋根材を介して野地板にビスで固定する場合、以下のような課題があることが発明者らの検証によりわかった。

太陽電池モジュール上に積雪した時など固定用金具に大きな荷重が加わると、構造体に固定用金具が固定された場合、屋根材の撓みはほとんどないが、野地板に固定用金具が固定された場合は屋根材や野地板に撓みが生じる。そのため、特許文献１に開示されているような底面が矩形の固定用金具を用いて太陽電池モジュールを、屋根材を介して野地板に固定した場合、大きな荷重が固定用金具に加わると、屋根材や野地板は撓む一方、固定用金具は変形しないので、図７に示すように、固定用金具５００の角と野地板５２０上の屋根材５１０とが点接触に近くなり、そのため、固定用金具５００から屋根材５１０に集中荷重が加わり、屋根材５１０にクラックが生じ、防水性を損ねる場合がある。

そのため、スレート、金属屋根又はアスファルトシングルなどの剛性の小さい屋根材を介して野地板に固定用金具を固定する場合、屋根材や野地板の撓みの影響を考慮する必要がある。

本発明は、屋根材上に直接配置され、該屋根材を介して野地板に固定される固定用金具において、屋根材の損傷を防止することを目的とする。

本固定用金具は、屋根材上に直接配置され、該屋根材を介して野地板に固定される固定用金具であって、四角形の四つの角部にそれぞれＲ形状が形成され、屋根材上に配置される平板部と、平板部の一方の面から突起して設けられ、設置物を固定する固定部と、を有し、固定部は、平板部の１組の対向する辺同士の間に所定間隔で並置され、設置物を支持する、細長状の２本のガイドと、ガイド同士の間を移動可能なボルトと、を含み、ガイドの設置物と接する面が、平板部の他方の面に対して傾斜している。

開示の技術によれば、屋根材上に直接配置され、該屋根材を介して野地板に固定される固定用金具において、屋根材の損傷を防止することができる。

第１の実施の形態に係る固定用金具の構造を例示する図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）及び（ｄ）は断面図、（ｃ）は斜視図である。 第１の実施の形態に係る固定用金具の使用例を示す斜視図である。 第１の実施の形態の変形例に係る固定用金具の構造を例示する断面図である。 第２の実施の形態に係る固定用金具の構造を例示する図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図、（ｃ）は斜視図である。 圧縮試験について説明する図である。 圧縮試験の結果を示す写真である。 課題を説明するための図であり、（ａ）は屋根材に固定された固定用金具の断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ部の拡大図である。

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固定用金具の構造を例示する図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図、（ｃ）は斜視図である。又、（ｄ）は、ガイド同士の間を移動可能なボルトを設けた例を示す断面図である。

図１に示す固定用金具１は、スレート、金属屋根またはアスファルトシングルなど、瓦に比べて剛性の小さな屋根材上に直接配置され、該屋根材を介して野地板に配置される部材である。固定用金具１は、平板部１１と固定部１２とを有している。なお、野地板とは、垂木又は母屋などの構造体に固定され、垂木又は母屋同士の間に位置し、屋根材を支える板の総称である。

平板部１１は、略四角形の平板であり、四つの角部にそれぞれＲ形状が形成されている。又、平板部１１には、平板部１１をビス等により屋根材を介して野地板に固定する際に使用する孔１１ｘが形成されている。図１の例では、６個の孔１１ｘが平板部１１に形成されているが、これには限定されない。

固定部１２は、設置物を固定する部分であり、平板部１１の一方の面から突起して設けられている。固定部１２は、図１（ａ）〜図１（ｃ）に示すように、平板部１１の１組の対向する辺同士の間に所定間隔で並置された細長状の２本のガイド１２１及び１２２を含んでいる。

固定部１２は、図１（ｄ）に示すように、ガイド１２１及び１２２の間を移動可能なボルト１２３を更に含んでもよい。ガイド１２１及び１２２の間を移動可能なボルト１２３を設けることで、設置物を固定する際に、固定用金具１に対する設置物の位置を調整することができる。

ガイド１２１及び１２２の断面形状は略Ｔ字型であり、ガイド１２１及び１２２の各上面は所定方向に傾斜している。これは、例えば、後述の図２に示すように固定用金具１が屋根材２１０に沿って傾斜して配置された場合に、複数の固定用金具１のガイド１２１及び１２２の各上面との間で平面を形成し、設置物の下面との隙間を低減するためのものである。

ガイド１２１及び１２２の略Ｔ字型の内側（ガイド同士が対向する方向）を向いている部分は、ボルト１２３を移動可能に保持するために設けられている。ガイド１２１及び１２２の略Ｔ字型の外側（ガイド同士が対向しない方向）を向いている部分は、設置物の下面と接する面積を大きくし、設置物を安定的に固定するために設けられているが、必須の構造ではない。

ガイド１２１及び１２２の略Ｔ字型の内側を向いている部分は、外側を向いている部分よりも肉厚に形成されている。これは、固定用金具１に設置物を固定する際に、ボルト１２３を用いて設置物を固定するので、肉厚部分はボルトと設置物に挟まれるため、強度を向上させるためであるが、必須の構造ではない。

平板部１１に形成されたＲ形状は、固定用金具１に所定の荷重が加わったときに、屋根材が損傷しない程度に平板部１１の各角部にかかる荷重を分散する曲率が必要である。具体的には、平板部１１に形成されたＲ形状は、平面視において、ガイド１２１及び１２２を切り欠くことのない大きさである。又、平板部１１に形成されたＲ形状は、平面視において、ガイド１２１及び１２２の、これらが延びる方向とは交差する方向の外側の辺と接していることが好ましい。ガイド１２１及び１２２を切り欠くことのない範囲内でＲ形状が大きいほど、荷重を分散する効果（後述）が大きくなるからである。

なお、平板部１１に形成されたＲ形状を、平面視において、ガイド１２１及び１２２を切り欠くことのない大きさとする理由は、Ｒ形状をガイド１２１及び１２２を切り欠く大きにすると、ガイド１２１及び１２２の機械強度が低下するためである。

又、曲率半径が小さと屋根材に対して大きな集中荷重が加わりやすい一方、曲率半径を大きくしすぎると、ガイド１２１及び１２２を切り欠くことになり、ガイド１２１または１２２の強度が低下する。そのため、単に平板部１１にＲ形状を設ければよいわけではないことを留意する必要がある。

平板部１１及び固定部１２は、例えば、アルミニウムの押し出し材やステンレス、スチール等から作製することができる。

図２は、第１の実施の形態に係る固定用金具の使用例を示す斜視図である。図２に示すように、野地板２００上に複数の例えばスレートである屋根材２１０が部分的に重なりながら配置されている。固定用金具１は、ビス２２０により屋根材２１０を介して野地板２００に固定されている。但し、固定用金具１は、屋根材２１０が配置されていない露出した野地板２００に、ビス２２０により直接固定されてもよい。

設置物である太陽電池モジュール固定用のレール２５０には、固定部１２のボルト１２３を挿通するための孔（図示せず）が設けられている。

レール２５０を固定する際には、レール２５０を下方に動かしてレール２５０の孔を固定部１２のボルト１２３に挿通し、ボルト１２３の先端部をレール２５０の上面から突出させる。そして、レール２５０の上面から突起したボルト１２３の先端部に、平ワッシャ２６０及びスプリングワッシャ２７０を介してナット２８０を螺合してレール２５０を固定する。

前述のように、特許文献１に開示されたような従来の固定用金具では平板部の四つの角部にＲ形状が形成されていない。そのため、レール２５０等の設置物を固定後、レール２５０に不図示の太陽電池モジュールを固定した場合において、太陽電池モジュール上に積雪すると、固定用金具に大きな荷重がかかる。この場合、屋根材２１０や野地板２００が大きく撓む一方、固定用金具は撓まないので、固定用金具の各角部に荷重が集中し、各角部を起点として屋根材２１０にクラックが生じ、防水性を損ねる可能性があった。

これに対して、本発明の固定用金具１では、平板部１１の四つの角部にそれぞれＲ形状が形成されている。レール２５０等の設置物を固定用金具１に固定後、レール２５０に不図示の太陽電池モジュールを固定した場合において、太陽電池モジュール上に積雪すると、固定用金具に大きな荷重がかかり、屋根材２１０や野地板２００が大きく撓む一方、固定用金具１はあまり撓まない。しかしながら、各角部にＲ形状が形成されているので、屋根材２１０（屋根材２１０がない場合は野地板２００）と線接触をし、１箇所に集中して荷重がからず、荷重が分散する。その結果、屋根材２１０に加わる荷重が分散され、各角部を起点として屋根材２１０や野地板２００にクラックが生じ、防水性を損ねることを防止することができる。

なお、平板部の四つの角部に、Ｒ形状に代えて直線状の切り欠きを形成することも考えられる。しかし、直線状の切り欠きを形成した場合には、Ｒ形状ではない角部が新たに形成され、新たに形成された各角部に荷重が集中するため、Ｒ形状に比べてクラックの発生を防止する効果は小さい。

なお、図３に示すように、固定用金具１において、平板部１１の固定部１２が設けられている面の反対側の面（屋根材と対向する面）に、防水シート２０が貼り付けられてもよい。防水シート２０としては、例えば、シート状のブチルゴム等を用いることができる。これにより、固定用金具１の周囲から雨水などが浸入することを防止することができる。

〈第２の実施の形態〉
第２の実施の形態に係る固定用金具は、第１の実施の形態の固定用金具とは、固定部の構造が異なる。なお、第２の実施の形態において、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４は、第２の実施の形態に係る固定用金具の構造を例示する図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図、（ｃ）は斜視図である。

図４に示す固定用金具２は、屋根材上に直接配置される部材であって、平板部１１と、固定部２２とを有している。固定部２２は、設置物を固定する部分であり、平板部１１の一方の面の略中央部から突起して設けられたスタットボルトである。

平板部１１及び固定部２２は、例えば、アルミニウムの押し出し材やスチール等から作製することができる。

固定用金具２は、図２と同様にして用いられる。但し、ボルト１２３に代えてスタットボルトである固定部２２をレール２５０の孔に挿通し、固定部２２の先端部をレール２５０の上面から突出させる。そして、レール２５０の上面から突出した固定部２２の先端部に、平ワッシャ２６０及びスプリングワッシャ２７０を介してナット２８０を螺合して固定することができる。

固定用金具２においても、平板部１１の四つの角部にそれぞれＲ形状が形成されている。そのため、第１の実施の形態で説明した固定用金具１と同様の効果を奏する。

〈圧縮試験〉
図１（ａ）〜図１（ｃ）に示した固定用金具１、及び比較例として固定用金具１Ａについて、以下の圧縮試験を実施した。

まず、厚さ１２ｍｍの野地板２００と、野地板２００上に配置される屋根材２１０としてスレートを用意した。又、平板部１１の長手方向の幅を１１０ｍｍ、短手方向の幅を６５ｍｍ、各角部のＲ形状をＲ１０ｍｍとした固定用金具１を用意した。又、平板部１１の長手方向の幅を１１０ｍｍ、短手方向の幅を６５ｍｍ、各角部にＲ形状が形成されていない固定用金具１Ａを用意した。

次に、図５に示すように、野地板２００上に屋根材２１０及び固定用金具１を順次配置し、ビス２２０を用いて固定用金具１を野地板２００及び屋根材２１０に固定した。そして、固定用金具１の固定部１２の上方から試験機４００により矢印方向に荷重Ｆをかけた。固定用金具１Ａについても同様に試験を行った。なお、本発明の固定用金具１に関しては同様の形状の試験片３つについて同様の試験を行った。固定用金具１Ａの試験片は１つである。

試験の結果、固定用金具１では、３つの試験片のいずれにおいても荷重Ｆが２６００Ｎに達しても図６（ａ）に示すように屋根材２１０にクラックが発生しなかった。これに対し、固定用金具１Ａでは、荷重Ｆが２６００Ｎにおいて図６（ｂ）に示すように各角部を起点として屋根材２１０にクラックが発生した。

このように、固定用金具１では、平板部１１の四つの角部にそれぞれＲ形状を形成することで、固定用金具１に荷重がかかった際に屋根材２１０に加わる局所的な荷重を緩和させることができる。この試験の結果から、固定用金具１では、屋根材２１０にクラックが発生するおそれを、従来の固定用金具１Ａよりも低減できることがわかる。

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 固定用金具
１１ 平板部
１２、２２ 固定部
２０ 防水シート
１２１、１２２ ガイド
１２３ ボルト

Claims (10)

1. 屋根材上に直接配置され、該屋根材を介して野地板に固定される固定用金具であって、
   四角形の四つの角部にそれぞれＲ形状が形成され、前記屋根材上に配置される平板部と、
   前記平板部の一方の面から突起して設けられ、設置物を固定する固定部と、を有し、
   前記固定部は、前記平板部の１組の対向する辺同士の間に所定間隔で並置され、前記設置物を支持する、細長状の２本のガイドと、
   前記ガイド同士の間を移動可能なボルトと、を含み、
   前記ガイドの前記設置物と接する面が、前記平板部の他方の面に対して傾斜していることを特徴とする、固定用金具。
2. ２本の前記ガイドは、前記平板部の一方の面から突起する部分と、前記突起する部分の先端部から他方のガイドに近接する方向に突出する第１部分と、他方のガイドから離れる方向に突出する第２部分と、をそれぞれ含む、請求項１に記載の固定用金具。
3. 前記第１部分は、前記第２部分よりも肉厚に形成されている、請求項２に記載の固定用金具。
4. 前記Ｒ形状の曲率は、前記固定用金具に所定の荷重が加わったときに、前記屋根材が損傷しないように前記平板部の各角部にかかる荷重が分散する大きさである、請求項１乃至３の何れか一項に記載の固定用金具。
5. 前記Ｒ形状は、平面視において、２本の前記ガイドを切り欠くことのない大きさである、請求項１乃至４の何れか一項に記載の固定用金具。
6. 前記Ｒ形状は、平面視において、２本の前記ガイドが延びる方向と交差する外側の辺と接している、請求項１乃至５の何れか一項に記載の固定用金具。
7. 前記平板部及び前記固定部はアルミニウムからなる、請求項１乃至６の何れか一項に記載の固定用金具。
8. 前記平板部の、前記屋根材と対向する他方の面には防水シートが貼り付けられている、請求項１乃至７の何れか一項に記載の固定用金具。
9. 前記屋根材は、瓦よりも剛性が小さい、請求項１乃至８の何れか一項に記載の固定用金具。
10. 前記屋根材は、スレート、金属屋根又はアスファルトシングルである、請求項１乃至９の何れか一項に記載の固定用金具。