JP2016056576A - 屋根材の接続構造 - Google Patents

Abstract

【課題】上ハゼと下ハゼとの嵌合部からの雨水等の侵入について、サイフォン現象に起因する大量浸水を防止できる屋根材の接続構造を提案する。
【解決手段】本体部分の幅方向の一端に下ハゼ２を有し、該本体部分の幅方向の他端に上ハゼ３を有する複数枚の屋根材１を、軒方向に沿い横並び状態で配列するとともに、各屋根材の下ハゼ２、上ハゼ３を、これに隣接配置する屋根材１の上ハゼ３、下ハゼ２にそれぞれ嵌合させて屋根材同士を相互につなぎ合わせて建築構造物の屋根を葺きあげる屋根材の接続構造において、前記下ハゼと前記上ハゼとを嵌合させた嵌合部位につき、該下ハゼ２の頭部２ａの外側壁面２ａ_１と、該上ハゼ３の内側壁面との間に水平距離にして少なくとも２．０ｍｍの隙間Ｌを設ける。
【選択図】図３

Description

本発明は、屋根材本体部分の幅方向端縁に設けられた下ハゼ、上ハゼをそれぞれ隣接配置する屋根材の上ハゼ、下ハゼに嵌合させて屋根材同士を相互につなぎ合わせて建築構造物（一般住宅や事務所、マンション、福祉施設、リゾート施設等）の屋根を葺きあげるのに好適な屋根材の接続構造に関するものである。

従来、建築構造物の屋根を葺きあげるのに用いられる屋根材としては、屋根材本体部分の幅方向の端縁の一方に下ハゼを設け、もう一方の幅方向の端縁に上ハゼを設けた縦葺きタイプの屋根材が知られている。

かかる屋根材は、その本体部分が一対の短辺部と一対の長辺部にて区画され、軒乃至軒‐棟方向に沿って長尺な、偏平、矩形の平面形状を有するものが多く使用されており、下ハゼを、隣接配置する屋根材（同等の構成からなるもの）の上ハゼに嵌合させる一方、該上ハゼを隣接配置する他の屋根材の下ハゼに嵌合させることによって屋根材同士のつなぎ合わせが可能になっており、これによって屋根の効率的な葺きあげ施工を実現している。

ところで、この種の屋根材は、下ハゼと上ハゼとの嵌合部の合わせ面から毛細管現象により雨水が侵入しやすい不具合を有している。

この点に関する先行技術として、特許文献１には、係合雌部の開口部内に、接着時に流動性を示し、接着後に連結する他の屋根板材に対して接着性を示す弾性体となるシール材（ホットメルト型シール材）を装着した屋根板材およびその製造方法が提案されている。

また、特許文献２には、面板部の幅方向の一端に設けられた断面略三角形状の嵌合部の内側に長手方向に沿って弾性シール部材（スポンジ、ゴム、ウレタン材等）を装着し、この弾性シール部材を、鉤状膨出部の膨出頂片との間で圧縮変形させることによって雨水の侵入を防止した屋根板およびその屋根が提案されている。

特開２００５−２１３８１０号公報 特開平９−２５６５５７号公報

しかしながら、上記特許文献１、２で提案されている従来のシール構造においては、以下に述べるような解決課題が残されている。

すなわち、特許文献１のような、ホットメルト型シール材を用いたシール構造においては、屋根材の葺あげ施工に際してシール材の厚さ（断面積）を一定にするのが難しく、上ハゼ、下ハゼとの間に隙間が生じやすい。また、特許文献２のような弾性シール部材を用いたものにあっては、上ハゼ、下ハゼの嵌合に際してシール部材が位置ずれしやすいうえ、経年劣化等によりシール部材を固定する接着剤が劣化した場合に、屋根にかかる荷重の影響あるいは熱膨張による屋根材の変形等によりシール部材が剥がれてしまうこともある。

通常、この種のシール部材は、上ハゼと下ハゼとの相互間で挟持、圧着することによって防水性を確保しているところ、施工時に隙間が残されたままになっていたり、シール部材の位置ずれや剥がれ等によって上ハゼと下ハゼとの間に隙間が形成されると、降雨時に、毛細管現象によって嵌合部内の雨水の水位が外側の水位よりも上昇し、図５に示すような経路を辿って雨水が屋根裏側へと流れ込んでしまった場合に、その流れが継続し、外側の平板部に滞留している雨水が大量に屋根裏側へ侵入してしまうことがあった。これは、嵌合部の隙間が雨水により完全に満たされた状態になると、その部位（サイフォン管と見なせる）でサイフォン現象が起こることによる。

また、軒先に氷雪等が堆積し、雨水や融雪水が軒先でダム状に滞留して屋根の一部を水没させ、上ハゼと下ハゼとの嵌合部内が雨水や融雪水で満たされてしまうことがあり、この場合にあっても、上記のような隙間が形成されていると外部の水位が上ハゼ頂上を下回ってもサイフォン現象によって雨水が屋根裏へと流れ込み続けてしまい、これが「すが漏れ」を起こす原因になっていた。

本発明の目的は、上ハゼと下ハゼを嵌合させて屋根材同士をつなぎ合わせる場合において従来懸念された嵌合部分からの雨水の侵入について、サイフォン現象によって上ハゼ頂上以下の水位の滞留水が侵入することによる大量浸水を、シール部材を使用することなしに確実に防止できる屋根材の接続構造を提案するところにある。

本発明は、本体部分の幅方向の一端に下ハゼを有し、該本体部分の幅方向の他端に上ハゼを有する複数枚の屋根材を、軒方向に沿い横並びに配列して該下ハゼ、上ハゼを、これに隣接配置する屋根材の上ハゼ、下ハゼにそれぞれ嵌合させて屋根材同士を相互につなぎ合わせて建築構造物の屋根を葺きあげる屋根材の接続構造において、前記下ハゼと前記上ハゼとを嵌合させた嵌合部分につき、該下ハゼの頭部の外側壁面と、該上ハゼの内側壁面との間に、水平距離にして少なくとも２．０ｍｍの隙間を設けたことを特徴とする屋根材の接続構造である。

また、本発明は、本体部分の幅方向の一端に下ハゼを有し、該本体部分の幅方向の他端に上ハゼを有する複数枚の屋根材を、軒方向に沿い横並び状態で配列するとともに、各屋根材の下ハゼ、上ハゼを、これに隣接配置する屋根材の上ハゼ、下ハゼにそれぞれ嵌合させて屋根材同士を相互につなぎ合わせて建築構造物の屋根を葺きあげる屋根材の接続構造において、前記下ハゼと前記上ハゼとを嵌合させた嵌合部分につき、該下ハゼの頭部の頂面と該上ハゼの内側天面部との間に、垂直距離にして、下記式で求められる値（ｂ）を少なくとも超える隙間を設けたことを特徴とする屋根材の接続構造である。

記

ここに、ｂ：垂直距離（ｍｍ）
Ｔ：水の表面張力（μＮ／ｍｍ）
ｈ：平板上に水を滴下させたときに該平板の上に形成される水滴の最
大高さ（ｍｍ）
ρ：水の密度（ｇ／ｍｍ^３）
θ：水の屋根材裏面との接触角（ｄｅｇ）
ｇ：重力加速度（９．８×１０^３ｍｍ／ｓ^２）

さらに、本発明は、本体部分の幅方向の一端に下ハゼを有し、該本体部分の幅方向の他端に上ハゼを有する複数間の屋根材を、軒方向に沿い横並び状態で配列するとともに、各屋根材の下ハゼ、上ハゼを、これに隣接配置する屋根材の上ハゼ、下ハゼにそれぞれ嵌合させて屋根材同士を相互につなぎ合わせて建築構造物の屋根を葺きあげる屋根材の接続構造において、前記下ハゼと前記上ハゼとを嵌合させた嵌合部分につき、該下ハゼの外側壁面と、前記上ハゼの内側壁面との間に、水平距離にして少なくとも２．０ｍｍの隙間を設け、該下ハゼの頭部の頂面と該上ハゼの内側天面部との間に、垂直距離にして、下記式で求められる値（ｂ）を少なくとも超える隙間を設けたことを特徴とする屋根材の接続構造である。

記

ここに、ｂ：垂直距離（ｍｍ）
Ｔ：水の表面張力（μＮ／ｍｍ）
ｈ：平板上に水を滴下させたときに該平板の上に形成される水滴の最
大高さ（ｍｍ）
ρ：水の密度（ｇ／ｍｍ^３）
θ：水の屋根材裏面との接触角（ｄｅｇ）
ｇ：重力加速度（９．８×１０^３ｍｍ／ｓ^２）

本発明の屋根材の接続構造によれば、下ハゼの頭部の外側壁面と、上ハゼの内側側面との間に、水平距離にして少なくとも２．０ｍｍを超える隙間を設けるようにしたため、嵌合部の合わせ面での毛細管現象による水位の上昇を防ぐことができる。

また、本発明の屋根材の接続構造によれば、下ハゼの頭部の頂面と、上ハゼの内側天面部との間に、垂直距離にして上記式で求められる値（ｂ）を少なくとも超える隙間を設けるようにしたため、たとえ、雨水等が毛細管現象により下ハゼの頭部の頂面まで吸上げられたとしてもそれ自体の自重により、上ハゼと下ハゼの嵌合部の合わせ面で水の層（水路）が断ち切られることになり、サイフォン現象によって雨水等が屋根裏側へ流れ込み続けるのを阻止することができる。

さらに、本発明の屋根材の接続構造によれば、下ハゼの頭部の外側壁面と、上ハゼの内側側面との間に、水平距離にして少なくとも２．０ｍｍを超える隙間を設け、下ハゼの頭部の頂面と、隣接配置する屋根材の上ハゼの内側天面部との間および上ハゼの内側天面部と、隣接配置する他の屋根材の下ハゼの頭部の頂面との間に、垂直距離にして上記式で求められる値（ｂ）を少なくとも超える隙間を設けるようにしたため、嵌合部の合わせ面での毛細管現象によって雨水が嵌合部の合わせ面から吸上げられてもその水位が上昇するのを防ぐことが可能であり、かつ、たとえ、雨水等が下ハゼの頭部の頂面まで達することがあったとしても、それ自体の自重により、上ハゼと下ハゼの嵌合部の合わせ面で水の層（水路）を断ち切ることできるため、サイフォン現象によって雨水等が屋根裏側へ流れ込み続けるのを阻止することができる。

本発明に従う屋根材の接続構造の一部分を示した外観斜視図である。 本発明に従う屋根材の接続構造に用いて好適な屋根材の一枚をその正面を示した図である。 本発明に従う屋根材の接続構造の断面を要部について示した図である。 値（ｂ）を求める式の導出要領の説明図である。 雨水等が屋根材の嵌合部を通して屋根裏側へ流れていく状況を示した説明図である。

以下、図面を参照して本発明をより具体的に説明する。
図１は、本発明に従う屋根材の接続構造の一部分を示した外観斜視図であり、図２は、本発明に従う屋根材の一枚をその正面を示した図であり、図３は、本発明に従う屋根材の接続構造の断面を要部について示した図である。

図１〜３における符号１は、接続構造を構築するのに使用する屋根材である。この屋根材１は、軒方向に沿って伸延する一対の短辺部１ａ、１ｂと、この短辺部１ａ、１ｂにつながり、軒‐棟方向に沿って伸延する一対の長辺部１ｃ、１ｄとによって区画された偏平、矩形の平面形状からなる本体部分を有している。

屋根材１の本体部分は、軒方向に沿って伸延する一対の長辺部と、この長辺部につながり、軒‐棟方向に沿って伸延する一対の短辺部とによって区画された扁平、矩形の平面形状からなるものを適用することも可能であり、本発明では屋根材の平面形状については図示のものに限定されることはない。

屋根材１としては、具体的には、亜鉛めっき鋼板、アルミニウム亜鉛合金めっき鋼板、アルミニウム板、ステンレス鋼板、銅板等を用いることができる。本発明において「隣接配置する屋根材」とは、右隣、左隣に配置される屋根材を意味しており、形状や寸法等は全て同じ構成からなる屋根材をいうこととする。

また、２は、本体部分の幅方向の一端（長辺部１ｄ）に設けられた下ハゼでる。この下ハゼ２は、断面略三角形状をなしており、後述する上ハゼの内部空間に入り込む頭部２ａと、この頭部２ａに張り出し顎部２ｂ、２ｃを介してつながる脚部２ｄ、２ｅとから構成されている。下ハゼ２の脚部２ｄは、その下端で屋根材１の本体部分に一体連結しており、脚部２ｅには、その下端に一体連結して野地板等に締結ねじを介して屋根材１を固定保持するための固定板２ｆが設けられている。頭部２ａを構成する壁部のうち、脚部２ｄにつながる壁部を外側壁部とし、脚部２ｅにつながる壁部を内側壁部とする。

また、３は、本体部分の幅方向の他端（長辺部１ｄ）に設けられた上ハゼである。この上ハゼ３は、断面縦長のドーム形状をなしており、下ハゼ２の頭部２ａを入れ込む内部空間を有する頭部３ａと、この頭部３ａの下端につながり、下ハゼ２の張り出し顎部２ｂ、２ｃに係合可能な凸部３ｂ、３ｃと、この凸部３ｂ、３ｃにハの字姿勢を保持してつながる脚部３ｄ、３ｅから構成されている。上ハゼ３の脚部のうち、脚部３ｄは、凸部３ｂに垂下保持されており、脚部３ｅは、その下端が屋根材１の本体部分に一体連結している。脚部３ｄについては、それ自体を折り返して二重にすることによって強度を向上させている。

脚部３ｄと脚部３ｅとの間には、頭部３ａの内部空間につながる開口が設けられており、この開口を下ハゼ２の頭部２の頂面に位置させ、上ハゼ３を下ハゼ２に向けて強く押し込むことにより、上ハゼ３の脚部３ｄ、３ｅの弾性変形によって該開口が開放され、下ハゼ２の頭部２ａが上ハゼ３の頭部３ａの内部空間に入り込んで嵌合する。

下ハゼ２の頭部２ａが上ハゼ３の頭部３ａの内部空間に入り込んだのちは、上ハゼ３の脚部３ｄ、３ｅは、元の形状へとすぐさま復元するとともに図３に示すように、下ハゼ２の張り出し顎部２ｂ、２ｃに上ハゼ３の凸部３ｂ、３ｃが係合して下ハゼ２は上ハゼ３に抜け止めされる。

上記の構成からなる下ハゼ２、上ハゼ３は、いずれも、屋根材１となる板素材にロール等を用いて曲げ加工を施すことによって成形されるものであり、その形状については適宜変更することが可能であって図示のものに限定されることはない。

また、４は、固定板２ｆを通して屋根材１を野地板に固定する締結ねじである（図３参照）。

本発明の屋根材の接続構造においては、下ハゼ２の頭部２ａの外側壁面２ａ_１と、隣接配置する屋根材１の上ハゼ３の内側壁面との間の隙間Ｌを、水平距離にして少なくとも２．０ｍｍに設定すること、また、下ハゼ２の頭部２ａの頂面と、隣接配置する屋根材１の上ハゼ３の内側天面部との間に形成される隙間Ｈについては、垂直距離にして、値（ｂ）を少なくとも超える隙間に設定することから、嵌合部での毛細管現象による水位の上昇が抑制されるとともに、サイフォン現象に起因した雨水等の、屋根裏への流れ込みは防止されることになる。

隙間Ｌは、下ハゼ２の頭部２ａの形状あるいは上ハゼ３の頭部３ａの形状を適宜変形させることによって形成することができる。また、隙間Ｌは、下ハゼ２の頭部２ａの頂部から張り出し顎部２ｂに至るまでの間で設けれていればよく、図示のように下ハゼ２の頭部２ａの頂部外端縁で設定する場合に限定されることはない。

隙間Ｈについては、

で求められる値（ｂ）よりも大きくなるように設定することとしたが、この式は、以下のようにして導き出されるものである。

すなわち、図４に示すように、上下に隙間を隔てて水平かつ平行に配置された二枚の板材５、６（上側の板材を上ハゼ、下側の板材を下ハゼとみなすことができる）があって、その相互間に水の層７が介在していような状態において、該水の層７が上側の板材５から剥がれ落ちるのに必要なエネルギー（界面エネルギー）Ｗ_ａは、水の表面張力をＴ（μＮ／ｍｍ）、水と上側の板材５の裏面（水が接着している面）との接触角をθ（ｄｅｇ）、水の接着幅をＬ（ｍｍ）とすると、ヤング・デュプレの式から、
Ｗ_ａ＝Ｔ（１＋ｃｏｓθ）Ｌ …（１）
で求められる。

また、水の層７が上側の板材５から剥がれ落ちるときに失う重力ポテンシャルエネルギーＵは、二枚の板材５、６の隙間をｂ（ｍｍ）、水の密度をρ（ｇ／ｍｍ^３）、重力加速度をｇ（ｍｍ／ｓ^２）、水の接着幅をＬ（ｍｍ）、下側の板材に形成される水（水滴）の最大高さをｈ（ｍｍ）とすると、
Ｕ＝ρｇＬ（ｂ−ｈ）^２ …（２）
で求められる。

ここに、水の層７が上側の板材５から剥がれ落ちるときに失う重力ポテンシャルエネルギーＵが、界面エネルギーＷ_ａと釣り合うとすると、上記（１）、（２）より、
Ｔ（１＋ｃｏｓθ）Ｌ＝ρｇＬ（ｂ−ｈ）^２
⇒

となり、垂直隙間ｈを、少なくともｂの値よりも大きくすれば、サイフォン現象を引き起こすような水の層は形成されることはない。

最大高さｈが３．５（ｍｍ）であり、水の表面張力Ｔが７２．８（μＮ／ｍｍ）（２０℃）、接触角θが７９．７（ｄｅｇ）（カラー鋼板裏面）、水の密度ρが０．９９８×１０^-３（ｇ／ｍｍ^３）（２０℃）、重力加速度ｇが９．８×１０^３（ｍｍ／ｓ^２）とすると、

であり、この場合、垂直隙間Ｈはこの値よりも大きな値として７ｍｍ程度に設定される。

本発明に従う屋根材の接続構造を構成するに当たっては、同じ屋根材１を複数枚用意し、アスファルトルーフィング等により防水処理を施した野地板の上に屋根材１を締結ねじ４を介して固定するとともに、既に固定を終えた屋根材１（隣接配置する屋根材）の下ハゼ２に隣接配置する別の屋根材１の上ハゼ３を嵌合させて屋根材同士を相互につなぎ合わせる作業を軒方向に沿って繰り返し行っていけばよい。

隙間Ｌは、その値が大きくなるほど毛細管現象を抑制するのには有利であり、とくに、上限値については設定されない。また、隙間ｈに関しても、その値が大きくなればなるほどサイフォン現象を抑制するのに有利であるため、上限値は設定されない。

本発明によれば、上ハゼと下ハゼを嵌合させて屋根材同士を相互に連結する場合において従来避けられなかった嵌合部からの雨水等の侵入について、サイフォン現象に起因する大量浸水を回避し得る屋根材の接続構造が提供できる。

１ 屋根材
１ａ、１ｂ 短辺部
１ｃ、１ｄ 長辺部
２ 下ハゼ
２ａ 頭部
２ｂ、２ｃ 張り出し顎部
２ｄ、２ｅ 脚部
２ｆ 固定板
３ 上ハゼ
３ａ 頭部
３ｂ、３ｃ 凸部
３ｄ、３ｅ 脚部
４ 締結ねじ
５、６ 板材
７ 水の層

Claims (3)

1. 本体部分の幅方向の一端に下ハゼを有し、該本体部分の幅方向の他端に上ハゼを有する複数枚の屋根材を、軒方向に沿い横並び状態で配列するとともに、各屋根材の下ハゼ、上ハゼを、これに隣接配置する屋根材の上ハゼ、下ハゼにそれぞれ嵌合させて屋根材同士を相互につなぎ合わせて建築構造物の屋根を葺きあげる屋根材の接続構造において、
   前記下ハゼと前記上ハゼとを嵌合させた嵌合部分につき、該下ハゼの外側壁面と、該上ハゼの内側壁面との間に、水平距離にして少なくとも２．０ｍｍの隙間を設けたことを特徴とする屋根材の接続構造。
2. 本体部分の幅方向の一端に下ハゼを有し、該本体部分の幅方向の他端に上ハゼを有する複数枚の屋根材を、軒方向に沿い横並び状態で配列するとともに、各屋根材の下ハゼ、上ハゼを、これに隣接配置する屋根材の上ハゼ、下ハゼにそれぞれ嵌合させて屋根材同士を相互につなぎ合わせて建築構造物の屋根を葺きあげる屋根材の接続構造において、
   前記下ハゼと前記上ハゼとを嵌合させた嵌合部分につき、該下ハゼの頭部の頂面と該上ハゼの内側天面部との間に、垂直距離にして、下記式で求められる値（ｂ）を少なくとも超える隙間を設けたことを特徴とする屋根材の接続構造。
   記
   

   

   ここに
   ｂ：垂直距離（ｍｍ）
   Ｔ：水の表面張力（μＮ／ｍｍ）
   ｈ：平板上に水を滴下させたときに該平板の上に形成される水滴の最
   大高さ（ｍｍ）
   ρ：水の密度（ｇ／ｍｍ^３）
   θ：水の屋根材裏面との接触角（ｄｅｇ）
   ｇ：重力加速度（９．８×１０^３ｍｍ／ｓ^２）
3. 本体部分の幅方向の一端に下ハゼを有し、該本体部分の幅方向の他端に上ハゼを有する複数間の屋根材を、軒方向に沿い横並び状態で配列するとともに、各屋根材の下ハゼ、上ハゼを、これに隣接配置する屋根材の上ハゼ、下ハゼにそれぞれ嵌合させて屋根材同士を相互につなぎ合わせて建築構造物の屋根を葺きあげる屋根材の接続構造において、
   前記下ハゼと前記上ハゼとを嵌合させた嵌合部分につき、該下ハゼの外側壁面と、前記上ハゼの内側壁面との間に、水平距離にして少なくとも２．０ｍｍの隙間を設け、
   該下ハゼの頭部の頂面と該上ハゼの内側天面部との間に、垂直距離にして、下記式で求められる値（ｂ）を少なくとも超える隙間を設けたことを特徴とする屋根材の接続構造。
   記
   

   

   ここに
   ｂ：垂直距離（ｍｍ）
   Ｔ：水の表面張力（μＮ／ｍｍ）
   ｈ：平板上に水を滴下させたときに該平板の上に形成される水滴の最
   大高さ（ｍｍ）
   ρ：水の密度（ｇ／ｍｍ^３）
   θ：水の屋根材裏面との接触角（ｄｅｇ）
   ｇ：重力加速度（９．８×１０^３ｍｍ／ｓ^２）

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