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技術 金属折板屋根における搭載物支持構造

出願人 株式会社銅藤
発明者 佐藤辰男佐藤輝美
出願日 2017年9月15日 (2年11ヶ月経過) 出願番号 2017-177241
公開日 2019年4月4日 (1年5ヶ月経過) 公開番号 2019-052473
状態 未査定
技術分野 屋根ふき・それに関連する装置または器具
主要キーワード 金属アングル 脱落事故 専用金具 スパナー 冷暖房器 外側巻 内側巻 設備機器類
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2019年4月4日)のものです。
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図面 (9)

課題

強風でも破損せずに搭載物を固定でき、屋根上から容易に施工できる金属折板屋根の搭載物支持構造を提供する。

解決手段

受け梁溶接したタイトフレーム22上部に設けた吊り子23を挟んで折板接合したハゼ式の金属折板屋根の受け梁上において、折板8の山部8aの傾斜面8cに沿うように逆V字形に傾斜させた傾斜部1bの上部には略中央部位ネジ挿通孔1dを穿設した平坦な上面部1aを形成すると共に該傾斜部1bの下端部には折板8の山部8aに重なる平坦な着座部1cを形成した金属板製の架台1を、折板8の山部8aを跨いで折板8の谷部8bのタイトフレーム22に架かる位置に着座部1c下にゴム状の緩衝板7を挟んで定置すると共に、折板8の接合部8eに直立させたネジ5で固定した把持金具3を介してネジ挿通孔1dから上へ突出させた芋ネジ5に着座部1cが緩衝板7を強圧するように締付ナット6で接合部8eに締着する。

概要

背景

倉庫工場体育館等の広い床面積の大型の建物には、屋根に強度を高めるために波形に折り曲げた金属の折板が使用され、該金属折板屋根に対して太陽光発電パネル看板などの搭載物を取り付ける場合、折板上に突出させたボルト等に固定している。
折板は、厚さが0.6〜0.8mmの鉄板が使用されることが多く、この厚さであると、こまでの搭載物支持構造では、搭載物が台風などの強風を受けて取り付け部分がその負荷に耐え切れず、折板が変形したり、その上に設置されている太陽光発電パネルや看板などの搭載物も損傷してしまうことがある。
一方、折板をハゼ接合した金属折板屋根では、接合部には突出したボルトがないので、搭載物の取り付けが困難であった。
本発明者は先に下記特許文献1の折板の山部の上に専用金具を設けたパネル支持構造を提案し、折板を貫通させた係着ボルトH型鋼受け梁に専用金具を固定することで上記問題を解決することができた。

概要

強風でも破損せずに搭載物を固定でき、屋根上から容易に施工できる金属折板屋根の搭載物支持構造を提供する。受け梁に溶接したタイトフレーム22上部に設けた吊り子23を挟んで折板を接合したハゼ式の金属折板屋根の受け梁上において、折板8の山部8aの傾斜面8cに沿うように逆V字形に傾斜させた傾斜部1bの上部には略中央部位ネジ挿通孔1dを穿設した平坦な上面部1aを形成すると共に該傾斜部1bの下端部には折板8の山部8aに重なる平坦な着座部1cを形成した金属板製の架台1を、折板8の山部8aを跨いで折板8の谷部8bのタイトフレーム22に架かる位置に着座部1c下にゴム状の緩衝板7を挟んで定置すると共に、折板8の接合部8eに直立させたネジ5で固定した把持金具3を介してネジ挿通孔1dから上へ突出させた芋ネジ5に着座部1cが緩衝板7を強圧するように締付ナット6で接合部8eに締着する。

目的

本発明は、ハゼ式による接合形式の金属折板屋根上に設置される太陽光発電パネルや看板などの搭載物が強風に煽られても折板及び屋根上に設置した搭載物は損傷しない支持構造を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

受け梁溶接したタイトフレーム上部に設けた吊り子を挟んで折板接合したハゼ式金属折板屋根の受け梁上において、前記折板の山部の傾斜面に沿うように逆V字形に傾斜させた傾斜部の上部には略中央部位ネジ挿通孔穿設した平坦な上面部を形成すると共に該傾斜部の下端部には前記折板の山部に重なる平坦な着座部を形成した金属板製の架台を、前記折板の山部を跨いで該折板の谷部のタイトフレームに架かる位置に着座部の下にゴム状の緩衝板を挟んで定置すると共に、前記折板の接合部に直立させたネジで固定した把持金具を介して前記ネジ挿通孔から上へ突出させた前記芋ネジに着座部が緩衝板を強圧するように締付ナットで接合部に締着したことを特徴とする金属折板屋根における搭載物支持構造

請求項2

架台を、搭載物の重量及び該搭載物が受ける風圧に耐え得る強度と弾発性とを有する金属板製としたことを特徴とする請求項1に記載の金属折板屋根における搭載物支持構造。

請求項3

芋ネジの架台と締付ナットとの間に座金を配設したことを特徴とする請求項1又は2に記載の金属折板屋根における搭載物支持構造。

技術分野

0001

本発明は、倉庫工場体育館等の金属折板屋根において、その屋根上に太陽光発電パネル看板等の搭載物を取り付けるための搭載物支持構造に関する。

背景技術

0002

倉庫、工場、体育館等の広い床面積の大型の建物には、屋根に強度を高めるために波形に折り曲げた金属の折板が使用され、該金属折板屋根に対して太陽光発電パネルや看板などの搭載物を取り付ける場合、折板上に突出させたボルト等に固定している。
折板は、厚さが0.6〜0.8mmの鉄板が使用されることが多く、この厚さであると、こまでの搭載物支持構造では、搭載物が台風などの強風を受けて取り付け部分がその負荷に耐え切れず、折板が変形したり、その上に設置されている太陽光発電パネルや看板などの搭載物も損傷してしまうことがある。
一方、折板をハゼ接合した金属折板屋根では、接合部には突出したボルトがないので、搭載物の取り付けが困難であった。
本発明者は先に下記特許文献1の折板の山部の上に専用金具を設けたパネル支持構造を提案し、折板を貫通させた係着ボルトH型鋼受け梁に専用金具を固定することで上記問題を解決することができた。

先行技術

0003

特許第5255384号公報

発明が解決しようとする課題

0004

本発明者は、そのパネル支持構造を実施する中で、特にハゼ式による接合形式の金属折板屋根に対してより容易に施工できる構造を工夫しつつ試行錯誤した結果、本発明の支持構造を完成させたものである。

0005

即ち本発明は、ハゼ式による接合形式の金属折板屋根上に設置される太陽光発電パネルや看板などの搭載物が強風に煽られても折板及び屋根上に設置した搭載物は損傷しない支持構造を提供すると共に、屋根の上から折板を傷付けることなく、容易に取り付け施工と取り外し施工が行える搭載物支持構造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

以上の課題を解決するため、本発明の金属折板屋根における搭載物支持構造は、受け梁に溶接したタイトフレーム上部に設けた吊り子を挟んで折板を接合したハゼ式の金属折板屋根の受け梁上において、前記折板の山部の傾斜面に沿うように逆V字形に傾斜させた傾斜部の上部には略中央部位ネジ挿通孔穿設した平坦な上面部を形成すると共に該傾斜部の下端部には前記折板の山部に重なる平坦な着座部を形成した金属板製の架台を、前記折板の山部を跨いで該折板の谷部のタイトフレームに架かる位置に着座部の下にゴム状の緩衝板を挟んで定置すると共に、前記折板の接合部に直立させたネジで固定した把持金具を介して前記ネジ挿通孔から上へ突出させた前記芋ネジに着座部が緩衝板を強圧するように締付ナットで接合部に締着したことを特徴とする。

0007

請求項2に記載の発明は、上記発明において、前記架台を、搭載物の重量及び該搭載物が受ける風圧に耐え得る強度と弾発性とを有する金属板製としたことを特徴とする。

0008

請求項3に記載の発明は、上記発明において、前記芋ネジの架台と締付ナットとの間に座金を配設したことを特徴とする。

発明の効果

0009

本発明の金属折板屋根における搭載物支持構造は、タイトフレーム上部の吊り子を挟んで折板を接合するハゼ式の金属折板屋根の折板上の接合部分に、把持金具を固定する芋ネジが架台から上に突出し、その突出部分に締付ナットを着座部が緩衝板を介して折板の谷部を押え付けるように締着されるため全ての施工工程が折板屋根の上部で行われ、このため施工作業者は屋根の下に潜ることなく、又折板に切断や孔あけなどの加工を全くすることなく容易に施工することが可能となる。
又、施工に際して折板を穿孔などで傷付けることがないので、不要となった搭載物を取り外す際には、雌ネジから芋ネジを緩めれば簡単に外すことが可能となり、折板に取り付け傷を残さすに元通りに復元させることが可能となる。
そして、施工に当っては、締付ナットを強く締め付けると架台の上部は折板の接合部を芋ネジが引き上げ、着座部が緩衝板を介して折板の谷部を押し下げる方向に働いて架台が折板屋根に強固に一体化され、架台の上部に取り付けた搭載物の荷重は、折板を固定した吊り子及びタイトフレームを介して受け梁に加わるため、荷重を折板の接合部分で局所的に支えるのではなく、架台を介してH型鋼等の高い強度の受け梁で支持されるので、結果として強風による風圧が受け梁で受け止められ、屋根上に設置される太陽光発電パネルや看板などの搭載物が強風に煽られて大きな荷重が搭載物支持構造に繰り返し加わっても折板及び屋根上の搭載物の変改や損傷の発生が防止される。
そして、着座部の下の折板の谷部との間にゴム状の緩衝板を挟むことで、急激に変化する荷重を緩衝板の素材の弾発性によって吸収しつつ、折板の谷部の周辺域及びタイトフレームを介して受け梁で広く受け止め、素材の弾発性によって、折板への押圧力が面的に分散され、断続して起こる強風などによる荷重の変化に柔軟に対応して折板の変形や破壊を防止することが可能となる。
又、折板の上面に対して下面は金属に対してゴム状に柔らかく接するので、風圧から生じる折板への衝撃や磨耗から発生する傷の発生や、その傷に雨水や塵埃切り返し接触することによる孔開き及び腐食の進行等による損傷が折板に発生するのが防止される。
なお、緩衝板は上面を覆おう着座部により太陽の紫外線から保護され、紫外線の化学作用による劣化から生じる緩衝板の変形及び変質を長期間防ぐとことが可能となる。

0010

請求項2に記載の発明は、前記締付ナットの締め付けにより架台が屋根に強く固定されると共に、搭載物から受ける強風等による大きな荷重に耐えて、損傷や脱落事故が防止可能となる。
又、前記架台の弾発性によって、着座部の下の折板の谷部との間の緩衝板の弾発性と相俟って、急激に変化する荷重をより効果的に吸収し、断続して起こる強風などによる荷重の急激な変化に対応して折板の変形や破壊を防止することが可能となる。

0011

請求項3に記載の発明は、前記芋ネジの架台と締付ナットとの間に座金を配設することで、強風を受けて、ボルト孔の局部に風圧は集中することなく、折板と架台とが座金の下面の広い面積に架台の上面が当接し、負荷がボルト孔の近辺に集中することなく、架台の上面全体に分散でき、架台の上面の変形や損傷が防止され、架台を安定的に固定しておくことが可能となる。

図面の簡単な説明

0012

図1は本発明の斜視図である。
図2は本発明に太陽光発電パネルを取り付けた状態を示す斜視図である。
図3は本発明の構造を示す縦断斜視図である。
図4は要部を拡大した状態の本発明の構造を示す縦断斜視図である。
図5は構成する部品を分離した状態を示す各部品の斜視図及び縦断斜視図である。
図6は本発明の吊り子を含む構造を示す縦断斜視図である。
図7は搭載物の荷重の圧力の方向を示す縦断側面図である。
図8は搭載物が横から強風を受けたときの圧力の方向を示す縦断側面図である。

実施例

0013

本発明を以下図面を参照して説明する。
倉庫、工場、体育館等の建物の平行な山部と谷部が波状起伏した金属折板屋根のうち、本発明は屋根の受け梁として角パイプ溝形鋼、H型鋼等を使用し、その受け梁上に固定されたタイトフレーム上の吊り子を挟んで折り曲げた両側の折板の辺縁が相互に接合されるハゼ式の接合形式とした金属折板屋根を対象とする。

0014

従来のハゼ接合の該金属折板屋根は、例えば図1に示すように、受け梁20がH形鋼21の場合には、H形鋼の上側フランジの上面21aの中央に沿って、折板8の波形に重なるような波形に形成されたタイトフレーム22が這うように溶接され、図7に示すように、そのタイトフレーム22の山部にはハゼ継ぎ用の吊り子23がボルト23やナット24で直立させた状態に固定される。
そして、図6及び図7に示すように、折板1は、その山部1aの辺縁が直立した吊り子22を抱持した状態にハゼ接合され、該タイトフレーム22の上に折板が連続した波形に葺かれる。

0015

本発明はこのようなハゼ式の金属折板屋根に対して、図5に示すように、下記(1)〜(5)の部品を使用した構造とする。
(1)折板8の山部8aの傾斜面8cに接触せず、該傾斜面8cに沿うように両側を逆V字形に傾斜させた傾斜部1b、1bの上部には略中央部位に下記芋ネジ5が挿通可能なネジ挿通孔1dを穿設した平坦な上面部1aを形成すると共に該傾斜部1b、1bの下端部には折板8の山部8aに重なる平坦な着座部1c、1cを形成した金属板製の架台1。
(2)前記着座部1cと略同形のゴム状の緩衝板7。
(3)肉厚金属板の中間部を上方へ引き抜き不能に湾曲させ、両端辺部を折板8の接合部8eに差し込み可能に開口させ、上部3aに垂直な雌ネジ4を貫通させた把持金具3。
(4)前記把持金具3の雌ネジ4に羅着可能なネジ部5cと該ネジ部5cに羅着するナットの中を挿通可能なネジ頭5aを備えた芋ネジ5。
(5)芋ネジ5に羅着可能な締付ナット6。

0016

上記部品を用いた本発明の構造は、図3に示すように、折板8の接合部8eに把持金具3を固定し、把持金具3に直立した芋ネジ5に架台1を固定し、図2に示すように、屋根上に設置する搭載物を前記架台1及びその上に突出した芋ネジ5で固定するものである。

0017

一般的に、吊り子23は折板8の山部8aの両側のハゼ継ぎ部8f、8gの間に巻き込んで挟み込まれるが、該吊り子23はタイトフレーム22を介してH形鋼21等の高強度の受け梁20に固定されている。
本発明は、その高強度の受け梁20を活用してその上の搭載物を受け梁20に近い位置で支持する構造とした。
従って、本発明の支持構造の位置は、図1に示すように、タイトフレーム22上の吊り子23部分又は吊り子23に近い受け梁20上に位置させる。
そして、前記把持金具3を取り付ける位置が吊り子23から少し離れた位置とした場合には、図1に示すように、一つの架台1に2箇所のネジ挿通孔1dを設けて、2個の把持金具3が吊り子23の位置を挟むように設け、架台1上の搭載物の荷重が集中して吊り子23に懸かるようにする。

0018

本発明は上記の如き受け梁20上の取り付け位置において、先ず折板8の山部8a上の折板8のハゼ式の接合部8eに前記把持金具3を固定する。
その際、図4に示すように、該把持金具3は差し込み可能に開口させた差込口3cをハゼ折りの折り返し部分に横から差し込み、中間部の湾曲部に接合部8eを飲み込むように奥まで入れる。
そして、該把持金具3上部3aの雌ネジ4に前記芋ネジ5を羅着し、前記芋ネジ5の先端部5bが接合部8eを上から圧迫するように強く締め付ける。
この結果、折板8の接合部8に把持金具3が強く固定された状態で芋ネジ5は接合部8eから直立状態となる。

0019

本発明で使用する芋ネジ5は、止めネジとも呼ばれるネジの一種であるが、図5に示すように、ネジ頭5aがある芋ネジ5であり、該ネジ頭5aを含めて全てがネジ孔を突き抜け可能となるネジである。
又、ネジ頭5aは、スパナーレンチドライバー等のネジ回し器具ネジ軸を回転できるものであって、本発明ではネジ山だけしかない棒状のボルトは強く締め付けることができないので使用しない。

0020

次に、折板8の接合部8上に直立している芋ネジ5に、前記架台1の上面部1aに形成したネジ差込孔1dを貫挿して折板8の山部8aに跨ぎ、折板8の山部8a両側の谷部8bに着座部1cを載せて取り付ける。
その際、前記緩衝板7を着座部1cの位置に合わせ、緩衝板7が前記着座部1cの下に隠れるように配着する。
前記緩衝板7は小さい圧力では殆ど変形がないほど硬いゴム状のものを使用する。
最後に、折板8上に突出した芋ネジ5に締付ナット6を羅着して架台1の着座部1cが緩衝板7を強圧するように締め付けて架台1を折板8の接合部8eに締着する。

0021

なお、仮に着座部1cと該着座部1cの谷部8bへの当接面との間に緩衝板7がない場合には、架台1の着座部1c下面の折板8の谷部8bの上面とが金属同士の重なり合いとなり、架台1上の搭載部物が風圧の変化等で揺れると、その影響を受けて金属同士が擦れ合い、折板8の谷部8b表面の防錆処理層を破壊し、更にその表面に傷を発生させてしまうこととなる。そして、谷部8bを流れる雨水や塵埃によって傷口が拡大し腐食などによって大きな孔が開いてしまうおそれがある。
このため、本発明では折板8の谷部8bの下面との間に前記緩衝板7を介在させることによって、表面の防錆処理層を保護し、折板8の谷部8bの損傷を防止することが可能となる。

0022

本発明は上記構造であり、太陽光発電パネル等の搭載物を金属折板屋根上に設置した場合には、搭載物は架台1の上面部1aと芋ネジ5とで直接的に支持され、全ての荷重は最終的に高強度の受け梁20で受け止められることなる。
このため、搭載物が太陽光発電パネルや金属看板など重量物であってしかも風圧を大きく受ける搭載物の荷重と強風に耐えて長期間支持可能となる。

0023

次に、本発明の支持構造の搭載物からの荷重と風圧の受け方を説明する。
図7は搭載物が風圧を受けていないときの状態を示している。
図7に示すように、風がない場合には、搭載物による垂直荷重のみが本発明の搭載物支持構造に加わり、その荷重は一方では、芋ネジ5から折板8の接合部8e、折板8の山部8a、吊り子23、タイトフレーム22へと伝わり、他方では、芋ネジ5から架台1、左右の緩衝板7、折板8の谷部8b、タイトフレーム22へと伝わり、架台1と緩衝板7は若干の変形を伴いながら、全ての荷重を最終的には高強度の受け梁20が受け止めるため、太陽光発電パネルや金属看板などの重量物の荷重に耐えて支持可能となる。

0024

図8は搭載物が横から強風を受けたときの状態を示し、負荷の方向を黒塗り矢印で示している。
図8に示すように、搭載物が横から風圧(黒塗り矢印で示す)を図の左から受けると、芋ネジ5から架台1、緩衝板7、折板8の谷部8b、タイトフレーム22へと伝わり、左右が開閉する若干の変形を伴いながら架台1の弾発性と緩衝板7の弾力性により緩衝作用が生じ、受ける風圧が大きい場合には、図中の右側に架台1の傾斜部1bが開いて着座部1cの位置ずれが生じ、最終的には高強度の受け梁20が受け止めることとなる。
どちらの方向の風であっても荷重が緩和されるので常に変わる風速の破壊力が大きい瞬間的な最大荷重を避けることができる。

0025

他方、方向が変化する強風の横揺れ荷重は、芋ネジ5から架台1、左右の緩衝板7、折板8の谷部8b、タイトフレーム22へと伝わり、最終的には高強度の受け梁20が受け止める。
その際、架台1を、弾発性と搭載物40の重量及び該搭載物が受ける風圧に耐え得る強度とを有する金属板製としたことで、左右交互に若干の変形を伴いながら架台1の弾発性及び緩衝板7の弾力性により緩衝作用が生じる。そして、風圧の変化から生じる破壊力が大きい瞬間的な最大荷重による搭載物及び搭載物支持構造自体の損壊を回避することができる。
又、看板等が強風を受けた場合、浮き上がる方向への力が働くことがあるが、その場合には、看板等を固定した芋ネジ5から把持金具3、折板8の接合部8e、吊り子23及びタイトフレーム22へと浮き上がる力が働いて、最終的には高強度の受け梁20がその力を引き止めるので看板等が屋根から抜けて飛ばされることはない。

0026

次に、以上の如く構成される本発明の折板屋根における搭載物支持構造を、図2に示す搭載物が太陽光発電パネルである場合を例に、図2に示す搭載物支持構造で説明する。
太陽光発電パネル40は内部の太陽光発電モジュールと外周の太陽光発電パネル枠41とからできており、折板屋根への取り付けは太陽光発電パネル枠41に対して行われる。
前記太陽光発電パネル40は製造各社によって異なり、サイズが統一されているわけではないので各種サイズに応じて対応可能となる取付金具を介して屋根に固定する。

0027

図2の実施例は、太陽光発電パネル40を固定する場合における前記取付金具に太陽の方向に合わせて北側を高くしたL型金属アングル31を使用した場合の例である。
前記L型金属アングル31の下側面には前記芋ネジ5のネジ部5c用のボルト孔を設けて、そのボルト孔から突出した前記芋ネジ5のネジ部5cに固定ナット32を螺着して固定する。
前記太陽光発電パネル40は屋根上に太陽に向けて傾斜させて固定するので北側が高いL型金属アングル31を使用し、これにパネル枠41側の位置調節フレーム35を接続させる。
その間は、L型金属アングル31には傾斜させた当板33をボルト34で固定し、該当板33に位置調節フレーム35を載せ、ボルト止め長孔を設けて固定ボルト36を差し込んで前記位置調節フレーム35の上下の位置合わせをして固定し、更にパネル枠41側の当板28を固定ボルト39で位置調節ボルト止め長孔37を左右移動させて位置合わせをして固定して前記太陽光発電パネルを傾斜させた状態に屋根に固定する。

0028

以上のように太陽光発電パネル40等の搭載物が、大きさによっては本搭載物支持構造を屋根の数箇所に設けるが、使用する取り付け用の部品については別にも各種態様の金具類を使用することが可能である。
そして本発明は前記芋ネジ5を介して強固なH形鋼21に間接的に連結されることで全体が強固に固定され、この結果、金属折板屋根と搭載物が強風に煽られても、搭載物も屋根も破損されるおそれがなくなり屋根の安全管理安心してできるようになる。

0029

本発明は金属折板屋根における搭載物支持構造であり、その上に取り付ける搭載物は、太陽光発電パネルや看板などの各種パネル冷暖房器等の設備機器類利用可能となる。

0030

1架台
1a 上面部
1b 傾斜部
1c着座部
1dネジ挿通孔
2締着部
3把持金具
3a 上部
3b湾曲部
3c差込口
4雌ネジ
4a溶接ナット
5芋ネジ
5aネジ頭
5b 先端部
5c ネジ部
6締付ナット
7緩衝板
8折板
8a 山部
8b 谷部
8c 傾斜面
8d 立上リ部
8e接合部
8f内側巻込み部
8g外側巻込み部
9座金
20受け梁
21H形鋼
21aフランジの上面
22タイトフレーム
23 吊り子
24ボルト
25ナット
30太陽光発電パネル固定金具
31L型アングル
32固定ナット
33当て板
34固定ボルト
35位置調節フレーム
36 固定ボルト
37 位置調節ボルト止め長孔
38当板
39 固定ボルト
40太陽光発電モジュール
41 太陽光発電パネル枠

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