JP6192323B2 - 建物用板材の取付け金具及び取付け装置、並びにこの金具を備えた建物 - Google Patents

Description

本発明は、建物用板材の取付けに使用する金具及び装置、並びにこの金具を使用した建物に関するものである。

プレハブ式等の住宅において、その外壁をセメント系や窯業系等の無機系耐火板材（以下、「サイディング」という）で構築することが行われている。サイディングは長尺の帯板状の外観を呈しており、横長姿勢で配置されていることが多い。そして、サイディングの取り付け構造としては、基本的には、後ろに配置した面材に重ねて上下のサイディング同士を嵌合させたり、面材に対してサイディングの裏面を嵌合させたりしている。

しかし、２階床部や３階床部のような上階床部にはＨ型鋼等からなる胴差しが配置されているため、面材をサイディングの裏面全体に重なるように配置できない場合がある。そこで、この場合は、サイディングの裏面に金具をねじで固定し、金具の上部と下部とをサイディングの外側にはみ出して、はみ出し部をサイディングの上方と下方とに配置された面材にねじで固定している。

そして、従来は、この金具は単なる平板が使用されている一方、自己穿孔ねじはドリルねじやタッピンねじが使用されていたが、切り粉がサイディングと金具との間に挟まって金具に浮きを生じることがあり、その結果、サイディングと面材との間に隙間が空いて、見栄えが悪くなったり雨水等が侵入しやすくなったりする問題があった。

そこで本願出願人たちは、特許文献１において、金具のうち自己穿孔ねじが嵌まる部分に外向き膨出部を形成して、外向き膨出部で囲われた内部に切り粉を溜めることで金具の浮きを防止できる技術を提案した。

特許第３９６４６９５号公報

特許文献１の金具は目的のとおり外向き膨出部の内部に切り粉を溜めることができて浮きを防止できるのみならず、外向き膨出部のリブ効果によって金具の剛性が高くなるため、金具の締結強度を向上できる利点もあったが、本願発明者たちが検討したところ、まだ改良の余地が見出された。

すなわち、外向き膨出部はその頂面を円板状に形成したに過ぎないため、外向き膨出部の頂面部がねじの頭で押えられて撓み変形する現象が見られ、このため締結強度を更に高くすることに限度があった。また、動力ドライバでねじをねじ込むにおいて、ねじの頭の頂面が外向き膨出部に当たってもねじは惰性で回転しようとするため、板材の組織が破壊されてねじが空回りする現象や、ねじを強くねじ込むと、ねじ山の引っ張り作用によって板材の一部がすっぽり引き出される現象も懸念される。

本願発明はこのような知見に基づいて成されたものであり、金具に外向き膨出部を設けることは特許文献１を踏襲しつつ、締結強度の向上など性能をより一層向上させることを目的とするものである。

本願発明は、建物用板材の取付け金具、この金具と自己穿孔ねじとからなる取付け装置、及び前記金具を使用した建物を含んでおり、金具の発明は請求項１，２で特定されている。

このうち請求項１の発明は、建物を構成する無機系板材の片面に重なる本体部を備えており、前記本体部に、他の部材に取り付けるために前記板材の外側に突出したはみ出し部と、前記本体部を板材に締結するための自己穿孔ねじの軸が嵌まるねじ挿入穴とを設けており、前記ねじ挿入穴の周囲の部位を前記板材と反対側に突出した外向き膨出部と成している構成であって、前記外向き膨出部の内周縁に、前記板材の表面に当接又は近接する内向き膨出部を一体に設け、前記自己穿孔ねじの侵入に伴って切り粉が発生すると前記外向き膨出部と内向き膨出部とで囲われた空間に溜まるようになっている。

請求項２の発明は請求項１を具体化したもので、この発明では、前記内向き膨出部の先端は、前記自己穿孔ねじをねじ込み切る前の状態では前記板材の表面との間に隙間が空いて、前記自己穿孔ねじをねじ込み切ると前記板材の表面に当接するように設定されている。

請求項３の発明は取付け装置に関するものであり、この装置は、請求項１又は２に記載した取付け金具と、前記取付け金具を建物用板材に固定するための自己穿孔ねじとから成り、前記自己穿孔ねじにおける頭の座面は軸部に向けて外径が窄まったテーパ形状になっている一方、前記取付け金具の内向き膨出部は、前記自己穿孔ねじにおける頭の座面に嵌合するテーパ形状になっている。

建物の発明は請求項４で特定している。すなわちこの建物は、横長又は縦長の長尺の無機系外壁用板材の裏面に、請求項１〜３のうちのいずれかに記載した取り付け金具の本体部が自己穿孔ねじで固定されており、前記取り付け金具のはみ出し部は、前記板材の内側に配置された部材に他のねじで固定されている。

本発明によると、板材がセメント系やセラミック系のサイディングのような無機系素材から成っていても、自己穿孔ねじのねじ込みによって発生した切り粉は特許文献１と同様に外向き膨出部と内向き膨出部とで囲われた空所に溜まるため、一々切り粉を除去する作業を行わなくても、金具を板材に密着した状態に固定することができる。

そして、内向き膨出部の存在によって外向き膨出部の剛性が格段に高くなるため、自己穿孔ねじの頭で外向き膨出部をしっかりと押さえて高い締結強度を確保できる。また、内向き膨出部で板材の表面を押さえることができるため、板材の組織がすっぽり引き出される現象を的確に防止することができ、この面からも締結強度の向上に貢献できる。

切り粉はねじの軸の外側に排出されるので、内向き膨出部は当初から板材の表面に当接していてもよいが、請求項２のようにねじ込み切る前に内向き膨出部と板材との間に少し隙間が空くように設定しておくと、切り粉が外向き膨出部と内向き膨出部と板材とで囲われた空間に排出されることを助長できる利点がある。

請求項３の構成を採用すると、自己穿孔ねじのねじ込みの終期においてねじの頭のテーパ部が内向き膨出部に当たることで、摩擦抵抗によってねじの回転に対して大きな抵抗が発生するため、いわばねじ込み終期にねじの回転に対してブレーキを掛けることができる。その結果、板材に過剰な引き抜き力が作用することを防止して、板材の組織が破壊されてねじが空回りする現象を的確に防止できる。

この場合、自己穿孔ねじを、請求項２のようにねじ込み切る前に内向き膨出部と板材との間に隙間が空くように設定しておくと、ねじのねじ込み終期に、頭の座面を内向き膨出部に密着させて抵抗を効かせた状態のままで、内向き膨出部を板材に向けて移動させることになるため、ねじの回転に対する内向き膨出部のブレーキ作用をより的確に発揮させることができて好適である。

更に請求項３の構成を採用すると、ねじの頭は皿形や鍋皿形などを採用することができるため、ねじの頭が外向き膨出部の頂面から大きく突出することを防止又は抑制することができる。その結果、金具付き板材を重ねて運搬等するにおいてスペースを有効利用できると共に、ねじの頭が建物の他の部材と干渉することも防止又は抑制できる。

本願発明に係る建物の部分的な平断面図である。 図１のII-II 視側断面図である。 横長サイディングと金具と自己穿孔ねじとの分離斜視図である。 （Ａ）は横長サイディングの裏面図、（Ｂ）は（Ａ）の部分拡大図、（Ｃ）は（Ｂ）のＣ−Ｃ視断面図、（Ｄ）（Ｅ）は作用を示す図である。 出隅部の個所を裏側から見た一部破断斜視図である。 （Ａ）は他の金具を示す裏面図、（Ｂ）は金具の下部の斜視図である。 図６の金具を使用してサイディングを取り付けた状態の縦断面図である。

(1).概要
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。まず、建物の外壁の構造の概要と第１の胴差し部サイディング（第１の板材）とを説明する。図１は建物のコーナー部の平断面図であり、コーナー部にはコーナー支柱１が配置されている。

コーナー支柱１は、メインメンバー２と、これにボルト３及びナット４で固定した２本のサイドメンバー５とから成っている。メインメンバー２は、交叉した方向に延びる２枚の外板２ａと、壁を横切るように配置された外片２ａと繋がった２枚の内板２ｂとを有しており、２枚の内片２ｂは直角の内角部２ｃを介して一体に繋がっている。

端的には、メインメンバー２は２本のチャンネル材を連接した形態を成しており、２枚の外板２ａは繋がっておらず、従って、メインメンバー２は中空角形に近い形態で、対角方向の外側に向けて開口している。

サイドメンバー５は、メインメンバー２の内板２ｂと背中合わせに配置されたコ字形の断面形状であり、メインメンバー２の外板２ａと並んだ外片５ａ、及び、メインメンバー２の段部２ｃと並んだ内片５ｂを有している。サイドメンバー５の内片５ｂにはスペーサ角材６が固定されており、スペーサ角材６に内装板７の端部が固定されている。

メインメンバー２の外板２ａはサイドメンバー５の外片５ａよりも少し段落ちしており、メインメンバー２の外板２ａの外面に目地板８を重ね固定し、サイドメンバー５の外片５ａと目地板８とに縦長面材９を重ね固定している。縦長面材９は、サイドメンバー５の外片５ａとメインメンバー２の外板２ａとにビス（図示せず）で固定されている。

建物の出隅部の外面は、交叉姿勢に配置した縦長の出隅サイディング１０で構成されている。出隅サイディング１０は請求項に記載した板材の一例であり、窯業系等の無機材から成っている。出隅サイディング１０の内面に、本願発明における取り付け金具の一例としてのコーナー金具１１がねじ１２で固定されており、コーナー金具１１は目地板８を介してコーナー支柱１におけるメインメンバー２の外片２ａに固定されている。なお、出隅サイディング１０は、Ｌ形の一体構造とすることも可能である。

図１は建物における上階床部の平断面図であり、図２に示すように、上階床部の個所にはＨ型鋼よりなる胴差し１４が水平姿勢に配置されており、胴差し１４の外側に、請求項に記載した板材の一例として、左右横長の胴差し部サイディング１５が配置されている。胴差し部サイディング１５も窯業系等の無機材からなっている。

胴差し１４は上板と下板とを有しており、胴差し部サイディング１５の上面と下面とに補助チャンネル材１６がボルト及びナット１８で固定されており、補助チャンネル材１６の外面に水平姿勢の胴差し部面材１９がビス（図示せず）で固定されており、この上下の胴差し部面材１９に胴差し部サイディング１５が胴差し部金具２０を介して固形されている。敢えて述べるまでもないが、上側の補助チャンネル材１６は上向きに開口し、下側の補助チャンネル材１６は下向きに開口している。胴差し部金具２０は本願発明における取り付け金具の一例である。

胴差し部サイディング１５の左右外端面と出隅サイディング１１の側端面との間には縦溝が空いており、この縦溝に目地材２１を嵌め込んでいる。また、コーナー支柱１と出隅サイディング１１との間の空間、及び、胴差し部サイディング１５の内側には、それぞれ断熱材２２を敷設している。胴差し部サイディング１５の上方と下方とには標準サイディング２３が多段に配置されており、標準サイディング２３の内側にも断熱材２２を充填している。

(2).胴差し部サイディングの固定構造
次に、胴差し部サイディング１５の取り付け構造を図３，４に基づいて説明する。図４（Ａ）のとおり、胴差し１４の裏面には複数（４枚）の胴差し部金具２０が左右に適宜間隔で配置されている。胴差し部金具２０はステンレス板又はメッキ鋼板からなっていて上下長手の帯状になっており、胴差し部サイディング１５の裏面に重なる本体部２５を有している。

本体部２５の上端部と下端部とには、胴差し部サイディング１５の外側に突出したはみ出し部２５ａが延長形成されており、はみ出し部２５ａには、これをねじ２６（他のねじ）で胴差し部面材１９に固定するための取り付け穴２７が空いている。また、はみ出し部２５ａには、胴差し部サイディング１５に上下方向から当接し得る位置決め片２８が切り起こしによって形成されている。切り起こしのための穴は本体部２５に開口している。

胴差し部金具２０は、上下複数本（３本）のねじ（自己穿孔ねじ）１２で胴差し部サイディング１５に固定されている。ねじ１２は、軸の先端を尖らせて自己穿孔性を持たせると共に最先端にはクチバシ状の食い込み刃を設けたタッピンねじであり、ねじ山１２ａは、一般的な木ねじに比べて角度が大きくなっていると共に、横断面に対する進み側フランクの角度θ１が追い側フランクの角度θ２より小さくなっている。

また、谷底には平行部が殆どないか又は存在しておらず（すなわち、谷底に素材の外周面が全く又は殆ど現れていない）、従って、隣り合ったねじ山１２ａの間の空間は横向き台形でなく横向きＶ形の形態を成している。また、ねじ山１２ａの外径が谷径の２倍程度になっていると共に、ピッチはねじ山１２ａの外径の半分程度になっている。通常の木ねじやタッピンねじに比べて谷系に対する山の高さが高いため、胴差し部サイディング１５の組織に対する引っ掛かりは相当に大きくなっている。

また、胴差し部サイディング１５は厚さに限度があってねじの長さにもおのずと限度があるが、外径に対するピッチが通常の木ねじやタッピンねじに比べて小さいため、単位長さ当たりの胴差し部サイディング１５に対する引っ掛かり面積は大きくなっている。

ねじ１２の頭１２ｂのうち、ねじ山１２ａと反対側に向いた面は外向き凸に湾曲した鍋形になっており、座面１２ｃは、ねじ山１２ａに向けて外径が小さくなるテーパ形状になっている。従って、頭１２ｂは「鍋皿形」の形状である。但し、外面の鍋の形状は通常の鍋頭に比べて曲率半径が大きくなっており、従って、頭１２ｂの先端が外向き膨出部３１の頂面から突出した寸法Ｈは、通常の鍋頭の場合に比べてかなり小さくなっている。頭１２ｂの外面には、ドライバ工具が嵌まる係合穴の一例として十字穴が空いている（六角穴や四角穴でもよい。）。

胴差し部金具２０における本体部２５のうち、ねじ挿入穴３０の周囲の部位は胴差し部サイディング１５と反対側に向けて突出した台形状の外向き膨出部（外向きバーリング部）３１になっており、かつ、外向き膨出部３１の内周縁には、ねじ１２のテーパ状座面１２ｃがきっちり嵌合するテーパ状の内向き膨出部（内向きバーリング部）３２が曲げ形成されている。ねじ１２による締結前の状態では、内向き膨出部３２の先端と胴差し部サイディング１５との間には僅かの寸法Ｅの隙間３３が空くように設定しているが、当初から内向き膨出部の先端が胴差し部サイディング１５の表面に当接するように設定してもよい。すなわち、Ｅ＝０でもよい。

外向き膨出部３１と内向き膨出部３２との間には胴差し部サイディング１５に向けて開口したリング状の空間が形成されるが、この空間の容積は、ねじ１２のねじ込みによって胴差し部サイディング１５の外側に排出される切り粉３４の体積と同じか大きい大きさに設定している。

以上の構成において、胴差し部サイディング１５は無機材であるため、ねじ１２のねじ込みによって切り粉３４が胴差し部サイディング１５の表面に排出されるが、切り粉３４は軸の外側に排出されるため、図４（Ｄ）に矢印で示すように外向き膨出部３１と内向き膨出部３２との間の空間に排出されて、この空間に溜まっていく。このため、胴差し部金具２０に浮きが発生するようなことはない。

そして、ねじ１２のねじ込み終期には、頭１９ｂの座面１２ｃが胴差し部金具２０の内向き膨出部３２に密着することで回転に対する大きな抵抗が発生するため、胴差し部サイディング１５の組織に過剰な引っ張りが作用することはなく、これにより、胴差し部サイディング１５の組織が崩れてねじ１２が空回りしたり、胴差し部サイディング１５の組織がすっぽり抜け出たりするような不具合を防止できる。

また、内向き膨出部３２の存在によって外向き膨出部３１の剛性が格段に高くなっていることと、内向き膨出部３２の先端が胴差し部サイディング１５の表面に当接することにより、高い締結強度を確保することができる。特に、内向き膨出部３２が胴差し部サイディング１５の表面に当接すると、胴差し部サイディング１５の表面が内向き膨出部３２で押えられた状態になるため、胴差し部サイディング１５の組織に対して強い引っ張り力を作用させることができ、これにより、特に高い締結強度を確保することができる。

また、ねじ１２の頭１２ｂが外向き膨出部３１の頂面から突出している寸法Ｈは通常の鍋頭よりも小さいため、ねじ１２の頭１２が他の部材に干渉することを抑制できる。また、胴差し部金具２０は工場で胴差し部サイディング１５に固定してから現場に運ばれることが多いが、胴差し部金具２０付きの胴差し部サイディング１５を重ねて運搬等するにおいて、スペースを有効利用することができる。

(3).コーナー金具
次に、図５を参照してコーナー金具１１を説明する。コーナー金具１１は、出隅サイディング１０の裏面に重なる２枚の側板１１ａを備えていて基本的にはＬ形の形態を成しており、両側板１０ａの縦長側縁を内側に折り曲げて、その先端縁に、目地板８に重なるはみ出し部１１ｂを形成している。はみ出し部１１ｂには、ねじ２６が挿入される取り付け穴２７を上下適宜間隔で複数個空けている。なお、コーナー金具１１を固定するねじ２６はコーナー支柱１に固定されるので、ドリルねじを使用してもよい。

コーナー金具１１における２枚の側板の連接部１１ｃは、内向きに突出するように直角に曲げている。これは、２枚の出隅サイディング１０の当接面から逃がすことで、２枚の出隅サイディング１０の端面をぴったり重ねるためである。

コーナー金具１１の側板１１ａは、その上下複数個所がねじ１２で出隅サイディング１０に固定されている。そして、側板１１ａのうちねじ１２による締結個所には、胴差し部金具２０の場合と同様に外向き膨出部３１が形成されて、これに内向き膨出部３２が一体に形成されている。

(4).他の形態の胴差し部金具
図６，７では、胴差し部金具２０の別例を示している。この胴差し部金具２０は、はみ出し部２６は本体部２５の上端のみに形成されており、かつ、はみ出し部２６の横幅は本体部２５の横幅より小さくなっている。また、本体部２５には、縦長の２条の補強リブ３５を後ろ向きに突設している。

この別例では、本体部２５の下端は胴差し部サイディング１５の下方には露出しておらず、本体部２５の下部に、胴差し部サイディング１５の後ろにずれた挟持片３６と、挟持片３６よりも更に後ろにずれたストッパー片３７を形成している。挟持片３６は折り曲げによって形成しており、下端部は、下に行くほど胴差し部サイディング１５から遠ざかるように傾斜したガイド片３６ａになっている。また、挟持片３６の下半部は幅狭になっている。

他方、ストッパー片３７は挟持片３６の内部に切り起こし形成しており、ストッパー片３７の下端部は、下に行くほど胴差し部サイディング１５に近づくガイド部３７ａになっている。

この例では、下部の胴差し部面材１９には、胴差し部金具２０の本体部２５との間に隙間が空くように切欠き部３８が形成されており、切欠き部３８に前後の規制片３９，４０を設け、前部の規制片３９が胴差し部サイディング１５と挟持片３６との間に挟まることで胴差し部サイディング１５の下部が前後ずれ不能に保持され、後部の規制片４０の上端に胴差し部金具２０のストッパー片３７が上から当たることで胴差し部サイディング１５の高さが規制されている。

(5).その他
以上、本願発明の実施形態を説明したが、本願発明は上記の実施形態の他にも様々に具体化できる。例えば、金具の形態は板材の構造等に応じて任意に変更できる。また、建物の入隅部に縦長の入隅サイディングを配置している場合は、本願発明を入隅金具に適用することも可能である。金具を板材に固定するねじとしては、図示した鍋皿頭の他にも、テーパ状の座面部の頂面にフランジ状の円板を一体に設けた「平皿頭」なども採用できる。

また、内向き膨出部は板材に対する突っ張り部としてのみ機能させることも可能であり、この場合は、ねじの頭の座面は外向き膨出部の頂面に重なるだけの形態であってもよい。この場合は、内向き膨出部はテーパ形状でなくてストレートの筒状でもよい（但し、テーパ形状にすると、広い範囲を曲げることになるため、曲げ加工は容易になる。）。

本願発明は、プレハブ式等の建物及びこれに使用する金具並びに取付け装置に実際に適用できる。従って、産業上利用できる。

１ コーナー支柱
１０ 板材の一例としての出隅サイディング
１１ 取付け金具の一例としてのコーナー金具
１２ 自己穿孔ねじ
１２ａ ねじ山
１２ｂ 頭
１２ｃ 座面
１５ 胴差し部サイディング
２０ 取付け金具の一例としての胴差し部金具
２５ 本体部
２５ａ はみ出し部
２６ 他のねじ
３１ 外向き膨出部
３２ 内向き膨出部
３３ 隙間
３４ 切り粉

Claims (4)

1. 建物を構成する無機系板材の片面に重なる本体部を備えており、前記本体部に、他の部材に取り付けるために前記板材の外側に突出したはみ出し部と、前記本体部を板材に締結するための自己穿孔ねじの軸が嵌まるねじ挿入穴とを設けており、前記ねじ挿入穴の周囲の部位を前記板材と反対側に突出した外向き膨出部と成している構成であって、
   前記外向き膨出部の内周縁に、前記板材の表面に当接又は近接する内向き膨出部を一体に設け、前記自己穿孔ねじの侵入に伴って切り粉が発生すると前記外向き膨出部と内向き膨出部とで囲われた空間に溜まるようになっている、
   建物用板材の取付け金具。
2. 前記内向き膨出部の先端は、前記自己穿孔ねじをねじ込み切る前の状態では前記板材の表面との間に隙間が空いて、前記自己穿孔ねじをねじ込み切ると前記板材の表面に当接するように設定されている、
   請求項１に記載した建物用板材の取付け金具。
3. 請求項１又は２に記載した取付け金具と、前記取付け金具を建物用板材に固定するための自己穿孔ねじとから成り、前記自己穿孔ねじにおける頭の座面は軸部に向けて外径が窄まったテーパ形状になっている一方、前記取付け金具の内向き膨出部は、前記自己穿孔ねじにおける頭の座面に嵌合するテーパ形状になっている、
   建物用板材の取付け装置。
4. 横長又は縦長の長尺の無機系外壁用板材の裏面に、請求項１〜３のうちのいずれかに記載した取り付け金具の本体部が自己穿孔ねじで固定されており、前記取り付け金具のはみ出し部は、前記板材の内側に配置された部材に他のねじで固定されている、
   建物。

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