JP2004036328A - 耐火パネル、およびそれを備えた壁構造の製造方法 - Google Patents
耐火パネル、およびそれを備えた壁構造の製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】耐火性能、断熱性能、および防音性能に優れた壁構造を簡易な構成で精度良く実現することが可能である耐火パネル、およびそれを備えた壁構造の製造方法を提供する。
【解決手段】耐火パネル１は、平坦部３ａに凸部３ｂ・３ｃ・３ｄを設けた金属補強板３と、耐火性能を有する表面材２とを積層して結合することにより構成されたものである。
【選択図】 図１
【解決手段】耐火パネル１は、平坦部３ａに凸部３ｂ・３ｃ・３ｄを設けた金属補強板３と、耐火性能を有する表面材２とを積層して結合することにより構成されたものである。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、住宅等の建築物の外壁、集合住宅の界壁等の壁構造を構成する耐火パネル、およびそれを用いた壁構造の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、住宅等の建築物の外壁や集合住宅等の界壁の壁構造には、所定の耐火性能、防音性能、および断熱性能が要求される。
例えば、建築基準法において、前記壁構造は、建築しようとする地域によって、４５分の耐火性能を有する準耐火構造であることや、６０分の耐火性能を有する防耐火構造であることが要求される。また、防音性能を確保するために、面材を含まない壁厚が１００（ｍｍ）以上であることや、遮音等級がＤ４０以上であることが要求される。更には、住宅金融公庫の融資を受けるためには、外壁の壁構造の室内から室外への熱伝達量が、地域によって定められた基準値以下であることが要求される。
【０００３】
従来の耐火性能を有する壁構造としては、例えば、金属製間柱の両側に耐火性能を有する面材を積層したものが挙げられる。この面材は、立設された状態で自立するのに十分な剛性を有していないため、このように狭いピッチ（例えば、４５０ｍｍ）で配設された金属製間柱により支持されて壁構造とされる。
上記の構成であると、金属製間柱が熱橋（ヒートブリッジ）となり、面材間で熱を伝達するため断熱性能が劣化する。そうすると、外気と接する建築物の外壁において、十分な断熱性能を得ることができない。そのため、上記住宅金融公庫の断熱性能の基準値を満足するために、図１５に示すように、金属製間柱１２の両側に面材１１・１１が積層された壁構造の、外気に接する側に面材１３を積層し、更に胴縁１５を介してサイディング１４を設けて壁構造１６とする外断熱工法を使用する場合がある。
また、金属製間柱が音の橋（サウンドブリッジ）となり、面材間で音を伝達するため防音性能が劣化する。そうすると、特に隣戸間での遮音が要求される集合住宅等の界壁において、十分な防音性能を得ることができない。そのため、同じ金属製間柱の両側に面材を取付ける共通柱方式ではなく、図１６に示すように、共通柱方式に用いられる間柱の倍の本数の間柱２２を用いて、両側の面材２１・２１をそれぞれ異なる間柱２２に取付けた壁構造２６とする千鳥取付け工法を採用する場合がある。
【０００４】
また、上記従来の壁構造において、壁構造を構成する面材には、ある周波数領域以上で急激に遮音性能が劣化してしまうコインシデンス現象が生じる。そこで、これを改善するために、図１７に示すように、金属製間柱３２の両側に面材３１・３１が積層された壁構造の、一方の面材３１に、面材３１とは板厚の異なる面材３３を重ねて壁構造３６とする場合がある。
こうして、板厚を変えることでコインシデンス現象が発生する臨界周波数を変化させた２枚の面材３１・３３を合わせ構造とすることで、一方の面材でコインシデンス現象が生じても、他方の面材では生じないこととなり、コインシデンス現象を改善することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の壁構造であると、何れの方法であっても、防音性能や断熱性能を得るためには、壁構造を構成する部品数や製造のための製造工程数が多くなり、輸送、施工性、建物の空間占有率等の見地から大きな問題点がある。また、壁構造の構成が複雑となるため、壁構造の製造に時間がかかり、精度良く製造するには一定の技術を要するものとなる。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、耐火性能、断熱性能、および防音性能に優れた壁構造を簡易な構成で精度良く実現することが可能である耐火パネル、およびそれを備えた壁構造の製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００８】
請求項１に記載の耐火パネルは、少なくとも一つ以上の凸部を設けた補強板と、耐火性能を有する表面板とを積層して結合することにより構成されたことを特徴としている。
【０００９】
上記の構成によると、耐火パネルは剛性を有するため、間柱となる金属形鋼で支持しなくても立設された状態で自立することができる。そのため、耐火パネルの表面板を外側にして設置するのみで、壁構造を構成することができる。従って、壁構造において、対向する表面板の間が熱や音を伝達してしまう金属により連結されないものとすることができ、効率良く断熱性能、防音性能を得ることができる。そのため、断熱性能、防音性能を得るための追加工事を最小限に抑えることができる。従って、耐火性能、断熱性能、および防音性能に優れた壁構造を簡易な構成で精度良く実現することが可能である。
【００１０】
また、補強板に設けられる凸部の高さ、数、凸部同士の間隔を適宜調整することにより、耐火パネルの剛性を設定することができる。
更には、補強板は、凸部を設けることによって、面密度を変化させることなく剛性のみを高めて、コインシデンス周波数を任意の値に設定することができる。そのため、材質・板厚により決定する表面板のコインシデンス周波数と大きく異なるように補強板のコインシデンス周波数を設定し、表面板と補強板との合わせ構造とすることで、耐火パネルのコインシデンス現象を改善することができる。
【００１１】
なお、補強板の凸部の頂部と表面板とを結合して、補強板と表面板との間に中空部を設けることで、この中空部により振動エネルギーを吸収することができる。そのため、上述したコインシデンス現象の改善に加え、その他の周波数での遮音性能を高めることが出来る。また、表面板と補強板との接触面積を小さくすることで、表面板と補強板との間の伝熱量が減少するため、耐火断熱性能が向上される。
【００１２】
請求項２に記載の耐火パネルは、請求項１において、前記凸部の高さよりも低い凸部を前記補強板に設けたことを特徴としている。
【００１３】
上記の構成によると、表面板と補強板との接触面積を軽減することができると共に、補強板の剛性を高めてコインシデンス周波数を変化させながら、表面板と補強板との合わせ構造とすることができる。そのため、耐火断熱性能を高めることと、コインシデンス現象の改善を同時に実現することができる。
【００１４】
請求項３に記載の耐火パネルは、請求項１または２において、前記補強板と前記表面板との間に形成された中空部に、耐熱性のある粒状体、繊維集合体、または発泡体を充填したことを特徴としている。
【００１５】
上記の構成によると、耐熱性のある粒状体、繊維集合体、または発泡体で振動エネルギーを吸収されるため、制振性能が向上する。また、表面板と補強板との間の中空部に生じる共鳴現象による防音性能の劣化を防止することができる。更には、凸部を介して、表面板から補強板の表面板との結合部以外の部分に伝達する音や熱を吸収することができるため、防音性能、断熱性能が向上する。
【００１６】
請求項４に記載の耐火パネルは、請求項１〜３の何れか１項において、前記凸部が長手方向に延材する直線状で、壁構造の間柱を兼ねることが可能であることを特徴としている。
【００１７】
上記の構成によると、凸部が高い剛性および強度を有するため、柱としての機能を十分に果たすことができる。そのため、凸部の断面形状、寸法、補強板の材質・板厚を変更することで、耐力壁として耐火パネルの剛性および強度を設定することができる。
【００１８】
請求項５に記載の耐火パネルは、請求項１〜４の何れか１項において、前記凸部の断面形状に、斜面を設けたことを特徴としている。
【００１９】
上記の構成によると、耐火パネルを構成する補強板を搬送するときに、凸部を設けた複数枚の補強板を、同じ方向にして凸部同士が嵌合するように重ねることで密着して積層することができる。そのため、限られた容積内で効率良く補強板を収容することができる。また、凸部同士が嵌合した状態で密着して積層されるため、運搬中の振動による傷付きを防止することができる。
【００２０】
請求項６に記載の耐火パネルは、請求項１〜５の何れか１項において、前記補強板の端部に、長手方向に延在する概Ｖ字形の断面形状の凸部を設けたことを特徴としている。
【００２１】
上記の構成によると、複数枚の補強板を連結するときに、隣接する補強板の端部の凸部同士や、一方の補強板の凸部の斜面と他方の補強板の凸部とを重ねて結合面とし、この結合面をネジ等で固定することができる。このように、補強板同士の結合面を耐火パネルの面に対して斜めにすることができるため、結合面が耐火パネルの面に対して垂直である場合と比べて、結合作業を結合面に対して垂直に行うことができる。従って、補強板同士の結合部の剛性を高くすることができると共に、結合作業を容易に確実に行うことができる。
また、隣接する補強板を結合するときに、ネジ結合する場合、ドリル等の工具により結合面を押さえ付けることになるが、凸部が概Ｖ字断面形状であれば、結合面が耐火パネルに対して垂直である場合と比べて、力が加わることで隣接する補強板の結合面がスライドしてしまうことが防止される。
【００２２】
請求項７に記載の耐火パネルは、請求項１〜６の何れか１項において、前記補強板が金属補強板であることを特徴としている。
【００２３】
上記の構成によると、火災が起こり、火災の加熱によって表面板が燃えて剥がれても、金属補強板が存在するため火災の延焼を防止することができ、所定の耐火性能を得ることができる。
【００２４】
請求項８に記載の耐火パネルは、請求項７において、前記金属補強板が鋼板であることを特徴としている。
【００２５】
上記の構成によると、耐力壁として十分な強度を剛性を確保することができる。
【００２６】
請求項９に記載の耐火パネルは、請求項１〜８の何れか１項において、前記表面板が石膏ボードであることを特徴としている。
【００２７】
上記の構成によると、十分な耐火性能を確保することができる。なお、耐火性能を有する表面板としては、石膏ボードの他、セメント板、コンクリート板、発泡コンクリート板、木毛セメント板等を用いることができる。
【００２８】
請求項１０に記載の耐火パネルを備えた壁構造の製造方法は、凸部を設けた金属板を、結合して所要の大きさとして金属補強板とする第１工程と、前記金属補強板を２枚形成し、前記凸部を内側にして対向配置し、スペーサを介して両者を結合する第２工程と、前記金属補強板の断面方向の両端部を形材で挟み、該形材と前記スペーサとを結合する第３工程と、前記第３工程で一体化された金属補強板の両面側に、耐火性能を有する表面板を取付ける第４工程とを有することを特徴としている。
【００２９】
上記の構成によると、耐火性能、断熱性能、および防音性能に優れた壁構造を、簡単な構成で容易に実現することができる。また、第３工程までを工場で行い、施工場所で第４工程を行うことができ、容易に精度良く壁構造を製造し施工することができる。
【００３０】
請求項１１に記載の耐火パネルを備えた壁構造の製造方法は、請求項１０において、前記第２工程において、２枚の前記金属補強板の間、および／または、前記第４工程において、前記金属補強板と表面板との間に、耐熱性を有する粒状体、繊維集合体、または発泡体を充填したことを特徴としている。
【００３１】
上記の構成によると、断熱性能、防音性能に優れた壁構造を、容易に製造し施工することができる。また、壁構造の性能や施工される状況に応じて、粒状体、繊維集合体、または発泡体の充填量を調節することができる。その場合、量を変えるのみの手間で行うことができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
次に、発明の実施の形態を、添付の図面を参照して具体的に説明する。
本発明の一実施形態としての耐火パネル１を、図１および図２を参照して説明する。耐火パネル１は、図１に示すように、平坦部３ａに凸部３ｂ・３ｃ・３ｄを設けた金属補強板３と、耐火性能を有する表面板２とを積層して結合することにより構成されている。
【００３３】
上記の表面材２は、耐火性能を有する平板であればよい。例えば、石膏ボードや、セメント板、コンクリート板、発泡コンクリート、木毛セメント板等を用いることができる。
【００３４】
上記の金属補強板３は、金属板３Ｘ・３Ｙ・３Ｚが結合されて形成されている。この金属板３Ｘには、断面方向一端部に凸部３ｃが、他端部に凸部３ｄが、凸部３ｃと凸部３ｄの間の中心から偏った位置に凸部３ｂが設けられている。それぞれの断面形状は、凸部３ｂは概台形であり、凸部３ｃは概Ｖ字形であり、凸部３ｄは前記凸部３ｃのＶ字形の一方の斜面に平坦部３ａと平行な面が連続するようにされている。この金属板３Ｘと金属板３Ｘと同じ形状の金属板３Ｙ・３Ｚとが、同じ方向となるように並べられ、隣接する一方の金属板の凸部３ｃと他方の金属板の凸部３ｄとが嵌合されて結合されている。
【００３５】
次に、上記の耐火パネル１を備えた壁構造の製造方法について、図３〜図１４を参照して説明する。
【００３６】
（第１工程）
先ず、金属板３Ｘ・３Ｙ・３Ｚが連結されて所要の大きさとされ、金属補強板３とされる。なお、金属板３Ｘ・３Ｙ・３Ｚには、ロールフォーミング等により、予め平坦部３ａに上述した形状の凸部３ｂ・３ｃ・３ｄが設けられている。
【００３７】
（第２工程）
次に、前記金属補強板３を２枚形成し、図３に示すように、凸部３ｂ・３ｃ・３ｄを内側にして対向配置する。このとき、スペーサ５を、金属補強板３の長手方向両端部の凸部３ｂの頂部に載置する。また、繊維集合体４を金属補強板３の平坦部３ａの上に載置する。そして、金属補強板３・３とスペーサ５とを接着剤等により固定すると、図４に示すように、金属補強板３・３は、繊維集合体４を挟んだ状態で、スペーサ５を介して接合一体化される。
【００３８】
（第３工程）
そして、図５に示すように、上記工程２で一体化された金属補強板３・３を、の長手方向両端部からコの字形の断面形状の形材６・６で挟む。そして、図６に示すように、この形材６・６と、金属補強板３・３を固定しているスペーサ５とを結合する。
【００３９】
（第４工程）
その次に、図７に示すように、前記第３工程で一体化された金属補強板３・３の両面側から、耐火性能を有する表面材２を取付ける。こうして、図８に示す壁構造７が製造される。この壁構造７は、図９に示すように、上記耐火パネル１を備えたものとされている。
この壁構造７は、長手方向を上下方向として（形材６・６を上下端として）、住宅等の建築物の壁構造に用いられる。この壁構造７の金属補強板３の凸部３ｂは、間柱を兼ねることが可能である。
【００４０】
以上で説明したように、住宅等の建築物の外壁や集合住宅の界壁等の壁構造には、所定の耐火性能、断熱性能、および防音性能が要求される。しかも、それらの条件を満たしながら、簡易な構成として構成部品数を少なくし、容易に精度良く製造することが可能であることが望まれる。
【００４１】
この点、本実施形態例においては、耐火パネル１は、凸部３ｂ・３ｃ・３ｄを設けた金属補強板３と、耐火性能を有する表面板２とを積層して結合することにより構成されている。これにより、耐火パネル１は剛性を有するため、間柱や金属形鋼で支持しなくても立設された状態で自立することができる。そのため、耐火パネル１の表面板２を外側にして設置するのみで、壁構造７を構成することができる。従って、壁構造７において、対向する表面板２の間が熱や音を伝達してしまう金属により連結されないものとすることができ、効率良く断熱性能、防音性能を得ることができる。そのため、断熱性能、防音性能を得るための追加工事を最小限に抑えることができる。更には、火災が起こり、火災の加熱によって表面板２が燃えて剥がれても、金属補強板３が存在するため火災の延焼を防止することができ、所定の耐火性能を得ることができる。従って、耐火性能、断熱性能、および防音性能に優れた壁構造７を簡易な構成で精度良く実現することが可能である。
【００４２】
また、金属補強板３に設けられる凸部３ｂ・３ｃ・３ｄの高さ、数、凸部同士の間隔を適宜調整することにより、耐火パネル１の剛性を設定することができる。更には、金属補強板３は、凸部３ｂ・３ｃ・３ｄを設けることによって、面密度を変化させることなく剛性のみを高めて、コインシデンス周波数を任意の値に設定することができる。そのため、材質・板厚により決定する表面板２のコインシデンス周波数と大きく異なるように金属補強板３のコインシデンス周波数を設定し、表面板２と金属補強板３との合わせ構造とすることで、耐火パネル１のコインシデンス現象を改善することができる。
【００４３】
なお、本実施形体の耐火パネル１において、金属補強板３の凸部３ｂの頂部と表面板２とを結合して、金属補強板３と表面板２との間に中空部を設けることで、この中空部により振動エネルギーを吸収することができる。そのため、上述したコインシデンス現象の改善に加え、その他の周波数での遮音性能を高めることが出来る。また、表面板２と金属補強板３との接触面積を小さくすることで、表面板２と金属補強板３との間の伝熱量が減少するため、耐火断熱性能が向上される。
【００４４】
また、本実施形態の耐火パネル１において、凸部３ｂよりも平坦部３ａからの高さの低い凸部が設けられてもよい。そうすると、表面板２と金属補強板３との接触面積を軽減することができると共に、金属板３の剛性を高めてコインシデンス周波数を変化させながら、表面板２と金属補強板３との合わせ構造とすることができる。そのため、耐火断熱性能を高めることと、コインシデンス現象の改善を同時に実現することができる。
【００４５】
更には、本実施形体の耐火パネル１において、金属補強板３と表面材２との間に形成された中空部に、耐熱性のある粒状体、繊維集合体、または発泡体を充填してもよい。そうすると、耐熱性のある粒状体、繊維集合体、または発泡体で振動エネルギーが吸収されるため、制振性能が向上する。また、表面板２と金属補強板３との間の中空部に生じる共鳴現象による防音性能の劣化を防止することができる。更には、凸部３ｂ・３ｃ・３ｄを介して、表面板２から金属補強板３の表面板２との結合部以外の部分に伝達する音や熱を吸収することができるため、防音性能、断熱性能を向上する。
【００４６】
また、本実施形態の耐火パネル１は、金属補強板３の凸部は、長手方向に延在する直線状で、壁構造の間柱を兼ねることが可能である。これにより、凸部３ｂが高い剛性および強度を有するため、柱としての機能を十分に果たすことができる。そのため、凸部３ｂの断面形状、寸法、金属補強板の材質・板厚を変更することで、耐力壁として耐火パネル１の剛性および強度を設定することができる。
【００４７】
なお、金属補強板に設けられる凸部は、耐火パネル１の長手方向に直線状に設けられるものに限定されるものではない。即ち、点状にまばらに設けられるものであってもよく、または、両者が混在するものであってもよい。
【００４８】
更には、本実施形態の耐火パネル１は、凸部３ｂ・３ｃ・３ｄの断面形状に、斜面を設けた。これにより、耐火パネル１を構成する金属補強板３を搬送するときに、凸部３ｂ・３ｃ・３ｄを設けた複数枚の金属補強板３を、同じ方向にして凸部３ｂ・３ｃ・３ｄ同士が嵌合するように重ねることで密着して積層することができる。そのため、限られた容積内で効率良く金属補強板３を収容することができる。また、凸部３ｂ・３ｃ・３ｄ同士が嵌合した状態で密着して積層されるため、運搬中の振動による傷付きを防止することができる。
【００４９】
また、本実施形態の耐火パネル１は、金属補強板３の端部に、長手方向に延在する概Ｖ字形の断面形状の凸部３ｃを設けた。これにより、複数枚の金属補強板３を連結するときに、隣接する金属補強板３の端部の凸部３ｃ・３ｃ同士や、一方の金属補強板３の凸部３ｄの斜面と他方の金属補強板３の凸部３ｄとを重ねて結合面とし、この結合面をネジ等で固定することができる。このように、図１０、図１１に示すように、金属補強板３同士の結合面を耐火パネル１の面に対して斜めにすることができるため、結合作業を結合面に対して垂直に行うことができる。従って、金属補強板３・３同士の結合部の剛性を高くすることができると共に、結合作業を容易に確実に行うことができる。仮に、金属補強板３・３同士の結合面が耐火パネル１の面に対して垂直であると、図１２に示すように、結合面に対して結合作業が斜めに行われることになり、図１３に示すように、ネジ結合する場合、結合面に対して斜めに螺合されることとなる。そうすると、結合された状態の金属補強板３に振動が加わると、ネジが緩んでしまう事態が発生する。また、隣接する金属補強板３・３を結合するときに、ネジ結合する場合、ドリル等の工具により結合面を押さえ付けることになるが、本実施形態のように、凸部３ｃが概Ｖ字断面形状であれば、Ｖ字断面の頂部で金属補強板３の移動が抑止され、力が加わることで隣接する金属補強板３・３の結合面がスライドしてしまうことが防止される。仮に、金属補強板３・３の結合面が耐火パネル１に対して垂直であると、図１４に示すように、金属補強板３の平坦部３ａの面がずれてしまう事態が発生する。
【００５０】
また、本実施形態の耐火パネル１の金属補強板３には、鋼板が好適に用いられる。これにより、耐力壁として十分な強度と剛性を確保することができる。
なお、金属補強板３は、鋼板に限定されるものではなく、例えば、アルミ合金板等であってもよい。また、金属製に限定されるものではなく、例えば、プラスチック板等であってもよい。
【００５１】
更には、本実施形体の耐火パネル１の表面材２には、石膏ボードが好適に用いられる。これにより、十分な耐火性能を確保することができる。なお、耐火性能を有する表面板２としては、石膏ボードの他、セメント板、コンクリート板、発泡コンクリート板、木毛セメント板等を用いることができる。
【００５２】
また、本実施形体の耐火パネル１を備えた壁構造７の製造方法は、凸部３ｂ・３ｃ・３ｄを設けた金属板３Ｘ・３Ｙ・３Ｚを、結合して所要の大きさとして金属補強板３とする第１工程と、金属補強板３を２枚形成し、凸部３ｂ・３ｃ・３ｄを内側にして対向配置し、スペーサ５を介して両者３・３を結合する第２工程と、金属補強板３の断面方向の両端部を形材６で挟み、該形材６とスペーサ５とを結合する第３工程と、第３工程で一体化された金属補強板３・３の両面側に、耐火性能を有する表面板２を取付ける第４工程とを有する。これにより、耐火性能、断熱性能、および防音性能に優れた壁構造７を、簡単な構成で容易に実現することができる。また、第３工程までを工場で行い、施工場所で第４工程を行うことができ、容易に精度良く壁構造７を製造し施工することができる。
【００５３】
更には、本実施形態の耐火パネル１を備えた壁構造７の製造方法は、前記第２工程において、２枚の金属補強板３・３の間に繊維集合体を充填している。これにより、断熱性能、防音性能に優れた壁構造７を、容易に製造し施工することができる。また、壁構造７の性能や施工される状況に応じて、繊維集合体４の充填量を調節することができる。その場合、量を変えるのみの手間で行うことができる。
なお、上述の説明では、補強板３は３枚の金属板３Ｘ・３Ｙ・３Ｚが連結されて所要の大きさとされているが、連結される金属板の枚数は３枚に限定されるものではなく、耐火パネル１の所定寸法となるように何枚連結されるものであってもよい。
【００５４】
【実施例】
次に、本発明を実施例によって説明するが、本発明はこれら実施例によって限定されるものではない。
【００５５】
（実施例１）
図９に示す壁構造７において、一方の表面材２を構造用合板、他方の表面材２を石膏ボードとし、構造用合板の表面板２の外側に更にモルタルを積層した。また、繊維集合体４としてグラスウールを用いた。それぞれの熱伝導率、厚さを、表１に示す。
上記のような構成とされた壁構造の、凸部３ｂが設けられた部分を柱部とし、他を一般部として、それぞれの熱抵抗を求めた。そして、上記の柱部と一般部の熱貫流抵抗から熱貫流率を求め、壁構造としての実質熱貫流率を求めた。それぞれの値を表１に示す。
【００５６】
【表１】
【００５７】
（比較例１）
図１５に示す壁構造１６において、一方の面材１１を構造用合板、他方の面材１１を石膏ボードとした。そして、サイディング１４を金属製とし、面材１３には硬質ウレタンボードを用いた。また、壁構造１６の隙間に充填する繊維集合体としてグラスウールを用いた。それぞれの熱伝導率、厚さを、表２に示す。
上記のような構成とされた壁構造の、対向する面材１１・１１が金属製間柱１２により連結された部分を熱橋部とし、金属製間柱１２の連結しないが面材１１に接触している部分を間柱フランジとし、その他の部分を一般部として、それぞれの熱抵抗を求めた。そして、上記の柱部と一般部の熱貫流抵抗から熱貫流率を求め、壁構造１６としての実質熱貫流率を求めた。それぞれの値を表２に示す。
【００５８】
【表２】
【００５９】
（比較例２）
図１７に示す壁構造３６において、一方の面材３１を構造用合板、他方の面材３１を石膏ボードとした。そして、構造用合板の面材３１の外側に、モルタルを積層した。また、壁構造３６の隙間に充填する繊維集合体としてグラスウールを用いた。それぞれの熱伝導率、厚さを、表３に示す。
上記のような構成とされた壁構造３６の、対向する面材３１・３１が金属製間柱３２により連結された部分を熱橋部とし、金属製間柱３２の連結しないが面材３１に接触している部分を間柱フランジとし、その他の部分を一般部として、それぞれの熱抵抗を求めた。そして、上記の柱部と一般部の熱貫流抵抗から熱貫流率を求め、壁構造３６としての実質熱貫流率を求めた。それぞれの値を表３に示す。
【００６０】
【表３】
【００６１】
表１の結果によると、実施例１は実質熱貫流率が０．２８であった。これに比べて、比較例１は実質熱貫流率が０．２９であり、同等に低いものとされているが、金属製間柱１２の両側の面材１１の外側に更にサイディング１４等が施されており、構成部材や製造工程数が多いものとされている。また、比較例２は、壁構造３６のコインシデンス現象を簡易な構成で軽減するものとされているが、実質熱貫流率が０．４７であり、実施例１の壁構造よりも高かった。
以上の結果から、本発明の壁構造であると、簡易な構成で熱貫流率を低減し、耐火断熱性能に優れたものを実現することができると言える。
【００６２】
（実施例２）
実施例１に示す壁構造７において、表面材２を板厚１５（ｍｍ）の強化石膏ボードとし、金属補強板３を板厚０．８（ｍｍ）の鋼板とし、金属補強板３・３間に厚さ７５（ｍｍ）、密度１６（ｋｇ／ｍ３）のグラスウールを充填した。この壁構造の遮音性能の測定結果を、図１８に示す。
【００６３】
（実施例３）
また、実施例２の壁構造において、更に表面材２と金属補強板３との間にグラスウールを充填した壁構造とした。この壁構造の遮音性能の測定結果を、図１８に示す。
【００６４】
（比較例３）
図１６に示す壁構造２６において、面材２１を、板厚１２．５（ｍｍ）と板厚１５．０（ｍｍ）の石膏ボードを２枚重ねたものとし、間柱２２を板厚１．２（ｍｍ）の軽量形鋼とした。この壁構造２６の遮音性能の測定結果を、図１８に示す。
【００６５】
図１８に示すように、上記の実施例２と実施例３とを比較すると、壁構造において、対向する金属補強板の間のみではなく、表面材と金属補強板との間にも繊維集合体が充填されることにより、表面材への制振効果が付与され、表面材のコインシデンス現象が改善された結果、実施例２の遮音等級はＤ４０に、実施例３の遮音等級はＤ４５に改善されている。
また、上記の実施例２と比較例３とを比較すると、図１８に示すように、実施例２は遮音等級Ｄ４０を全周波数帯域において満たしているが、本発明にかかる壁構造であると、簡易な構成で十分な遮音性能を得ることができることが言える。
【００６６】
【発明の効果】
以上で説明したように、請求項１の発明によると、耐火パネルは剛性を有するため、間柱となる金属形鋼で支持しなくても立設された状態で自立することができる。そのため、耐火パネルの表面板を外側にして設置するのみで、壁構造を構成することができる。従って、壁構造において、対向する表面板の間が熱や音を伝達してしまう金属により連結されないものとすることができ、効率良く断熱性能、防音性能を得ることができる。そのため、断熱性能、防音性能を得るための追加工事を最小限に抑えることができる。従って、耐火性能、断熱性能、および防音性能に優れた壁構造を簡易な構成で精度良く実現することが可能である。
【００６７】
また、補強板に設けられる凸部の高さ、数、凸部同士の間隔を適宜調整することにより、耐火パネルの剛性を設定することができる。
更には、補強板は、凸部を設けることによって、面密度を変化させることなく剛性のみを高めて、コインシデンス周波数を任意の値に設定することができる。そのため、材質・板厚により決定する表面板のコインシデンス周波数と大きく異なるように補強板のコインシデンス周波数を設定し、表面板と補強板との合わせ構造とすることで、耐火パネルのコインシデンス現象を改善することができる。
【００６８】
なお、補強板の凸部の頂部と表面板とを結合して、補強板と表面板との間に中空部を設けることで、この中空部により振動エネルギーを吸収することができる。そのため、上述したコインシデンス現象の改善に加え、その他の周波数での遮音性能を高めることが出来る。また、表面板と補強板との接触面積を小さくすることで、表面板と補強板との間の伝熱量が減少するため、耐火断熱性能が向上される。
【００６９】
請求項２の発明によると、表面板と補強板との接触面積を軽減することができると共に、補強板の剛性を高めてコインシデンス周波数を変化させながら、表面板と補強板との合わせ構造とすることができる。そのため、耐火断熱性能を高めることと、コインシデンス現象の改善を同時に実現することができる。
【００７０】
請求項３の発明によると、耐熱性のある粒状体、繊維集合体、または発泡体で振動エネルギーを吸収されるため、制振性能が向上する。また、表面板と補強板との間の中空部に生じる共鳴現象による防音性能の劣化を防止することができる。更には、凸部を介して、表面板から補強板の表面板との結合部以外の部分に伝達する音や熱を吸収することができるため、防音性能、断熱性能が向上する。
【００７１】
請求項４の発明によると、凸部が高い剛性および強度を有するため、柱としての機能を十分に果たすことができる。そのため、凸部の断面形状、寸法、補強板の材質・板厚を変更することで、耐力壁として耐火パネルの剛性および強度を設定することができる。
【００７２】
請求項５の発明によると、耐火パネルを構成する補強板を搬送するときに、凸部を設けた複数枚の補強板を、同じ方向にして凸部同士が嵌合するように重ねることで密着して積層することができる。そのため、限られた容積内で効率良く補強板を収容することができる。また、凸部同士が嵌合した状態で密着して積層されるため、運搬中の振動による傷付きを防止することができる。
【００７３】
請求項６の発明によると、複数枚の補強板を連結するときに、隣接する補強板の端部の凸部同士や、一方の補強板の凸部の斜面と他方の補強板の凸部とを重ねて結合面とし、この結合面をネジ等で固定することができる。このように、補強板同士の結合面を耐火パネルの面に対して斜めにすることができるため、結合面が耐火パネルの面に対して垂直である場合と比べて、結合作業を結合面に対して垂直に行うことができる。従って、補強板同士の結合部の剛性を高くすることができると共に、結合作業を容易に確実に行うことができる。
また、隣接する補強板を結合するときに、ネジ結合する場合、ドリル等の工具により結合面を押さえ付けることになるが、凸部が概Ｖ字断面形状であれば、結合面が耐火パネルに対して垂直である場合と比べて、力が加わることで隣接する補強板の結合面がスライドしてしまうことが防止される。
【００７４】
請求項７の発明によると、火災が起こり、火災の加熱によって表面板が燃えて剥がれても、金属補強板が存在するため火災の延焼を防止することができ、所定の耐火性能を得ることができる。
【００７５】
請求項８の発明によると、耐力壁として十分な強度を剛性を確保することができる。
【００７６】
請求項９の発明によると、十分な耐火性能を確保することができる。なお、耐火性能を有する表面板としては、石膏ボードの他、セメント板、コンクリート板、発泡コンクリート板、木毛セメント板等を用いることができる。
【００７７】
請求項１０の発明によると、耐火性能、断熱性能、および防音性能に優れた壁構造を、簡単な構成で容易に実現することができる。また、第３工程までを工場で行い、施工場所で第４工程を行うことができ、容易に精度良く壁構造を製造し施工することができる。
【００７８】
請求項１１の発明によると、断熱性能、防音性能に優れた壁構造を、容易に製造し施工することができる。また、壁構造の性能や施工される状況に応じて、粒状体、繊維集合体、または発泡体の充填量を調節することができる。その場合、量を変えるのみの手間で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る耐火パネルの斜視図である。
【図２】同じく断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に掛かる壁構造の製造工程を説明する斜視図である。
【図４】同じく壁構造の製造工程を説明する斜視図である。
【図５】同じく壁構造の製造工程を説明する斜視図である。
【図６】同じく壁構造の製造工程を説明する斜視図である。
【図７】同じく壁構造の製造工程を説明する斜視図である。
【図８】同じく壁構造の斜視図である。
【図９】同じく壁構造の断面図である。
【図１０】同じく壁構造の製造工程を説明する部分拡大断面図である。
【図１１】図７の拡大断面図である。
【図１２】従来の壁構造の製造工程を説明する部分拡大断面図である。
【図１３】図９の拡大断面図である。
【図１４】図９の拡大断面図である。
【図１５】従来の壁構造の断面図である。
【図１６】従来の壁構造の断面図である。
【図１７】従来の壁構造の断面図である。
【図１８】壁構造の遮音性能を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 耐火パネル
２ 表面板
３ 金属補強板
３ａ 凸部
【発明の属する技術分野】
本発明は、住宅等の建築物の外壁、集合住宅の界壁等の壁構造を構成する耐火パネル、およびそれを用いた壁構造の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、住宅等の建築物の外壁や集合住宅等の界壁の壁構造には、所定の耐火性能、防音性能、および断熱性能が要求される。
例えば、建築基準法において、前記壁構造は、建築しようとする地域によって、４５分の耐火性能を有する準耐火構造であることや、６０分の耐火性能を有する防耐火構造であることが要求される。また、防音性能を確保するために、面材を含まない壁厚が１００（ｍｍ）以上であることや、遮音等級がＤ４０以上であることが要求される。更には、住宅金融公庫の融資を受けるためには、外壁の壁構造の室内から室外への熱伝達量が、地域によって定められた基準値以下であることが要求される。
【０００３】
従来の耐火性能を有する壁構造としては、例えば、金属製間柱の両側に耐火性能を有する面材を積層したものが挙げられる。この面材は、立設された状態で自立するのに十分な剛性を有していないため、このように狭いピッチ（例えば、４５０ｍｍ）で配設された金属製間柱により支持されて壁構造とされる。
上記の構成であると、金属製間柱が熱橋（ヒートブリッジ）となり、面材間で熱を伝達するため断熱性能が劣化する。そうすると、外気と接する建築物の外壁において、十分な断熱性能を得ることができない。そのため、上記住宅金融公庫の断熱性能の基準値を満足するために、図１５に示すように、金属製間柱１２の両側に面材１１・１１が積層された壁構造の、外気に接する側に面材１３を積層し、更に胴縁１５を介してサイディング１４を設けて壁構造１６とする外断熱工法を使用する場合がある。
また、金属製間柱が音の橋（サウンドブリッジ）となり、面材間で音を伝達するため防音性能が劣化する。そうすると、特に隣戸間での遮音が要求される集合住宅等の界壁において、十分な防音性能を得ることができない。そのため、同じ金属製間柱の両側に面材を取付ける共通柱方式ではなく、図１６に示すように、共通柱方式に用いられる間柱の倍の本数の間柱２２を用いて、両側の面材２１・２１をそれぞれ異なる間柱２２に取付けた壁構造２６とする千鳥取付け工法を採用する場合がある。
【０００４】
また、上記従来の壁構造において、壁構造を構成する面材には、ある周波数領域以上で急激に遮音性能が劣化してしまうコインシデンス現象が生じる。そこで、これを改善するために、図１７に示すように、金属製間柱３２の両側に面材３１・３１が積層された壁構造の、一方の面材３１に、面材３１とは板厚の異なる面材３３を重ねて壁構造３６とする場合がある。
こうして、板厚を変えることでコインシデンス現象が発生する臨界周波数を変化させた２枚の面材３１・３３を合わせ構造とすることで、一方の面材でコインシデンス現象が生じても、他方の面材では生じないこととなり、コインシデンス現象を改善することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の壁構造であると、何れの方法であっても、防音性能や断熱性能を得るためには、壁構造を構成する部品数や製造のための製造工程数が多くなり、輸送、施工性、建物の空間占有率等の見地から大きな問題点がある。また、壁構造の構成が複雑となるため、壁構造の製造に時間がかかり、精度良く製造するには一定の技術を要するものとなる。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、耐火性能、断熱性能、および防音性能に優れた壁構造を簡易な構成で精度良く実現することが可能である耐火パネル、およびそれを備えた壁構造の製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００８】
請求項１に記載の耐火パネルは、少なくとも一つ以上の凸部を設けた補強板と、耐火性能を有する表面板とを積層して結合することにより構成されたことを特徴としている。
【０００９】
上記の構成によると、耐火パネルは剛性を有するため、間柱となる金属形鋼で支持しなくても立設された状態で自立することができる。そのため、耐火パネルの表面板を外側にして設置するのみで、壁構造を構成することができる。従って、壁構造において、対向する表面板の間が熱や音を伝達してしまう金属により連結されないものとすることができ、効率良く断熱性能、防音性能を得ることができる。そのため、断熱性能、防音性能を得るための追加工事を最小限に抑えることができる。従って、耐火性能、断熱性能、および防音性能に優れた壁構造を簡易な構成で精度良く実現することが可能である。
【００１０】
また、補強板に設けられる凸部の高さ、数、凸部同士の間隔を適宜調整することにより、耐火パネルの剛性を設定することができる。
更には、補強板は、凸部を設けることによって、面密度を変化させることなく剛性のみを高めて、コインシデンス周波数を任意の値に設定することができる。そのため、材質・板厚により決定する表面板のコインシデンス周波数と大きく異なるように補強板のコインシデンス周波数を設定し、表面板と補強板との合わせ構造とすることで、耐火パネルのコインシデンス現象を改善することができる。
【００１１】
なお、補強板の凸部の頂部と表面板とを結合して、補強板と表面板との間に中空部を設けることで、この中空部により振動エネルギーを吸収することができる。そのため、上述したコインシデンス現象の改善に加え、その他の周波数での遮音性能を高めることが出来る。また、表面板と補強板との接触面積を小さくすることで、表面板と補強板との間の伝熱量が減少するため、耐火断熱性能が向上される。
【００１２】
請求項２に記載の耐火パネルは、請求項１において、前記凸部の高さよりも低い凸部を前記補強板に設けたことを特徴としている。
【００１３】
上記の構成によると、表面板と補強板との接触面積を軽減することができると共に、補強板の剛性を高めてコインシデンス周波数を変化させながら、表面板と補強板との合わせ構造とすることができる。そのため、耐火断熱性能を高めることと、コインシデンス現象の改善を同時に実現することができる。
【００１４】
請求項３に記載の耐火パネルは、請求項１または２において、前記補強板と前記表面板との間に形成された中空部に、耐熱性のある粒状体、繊維集合体、または発泡体を充填したことを特徴としている。
【００１５】
上記の構成によると、耐熱性のある粒状体、繊維集合体、または発泡体で振動エネルギーを吸収されるため、制振性能が向上する。また、表面板と補強板との間の中空部に生じる共鳴現象による防音性能の劣化を防止することができる。更には、凸部を介して、表面板から補強板の表面板との結合部以外の部分に伝達する音や熱を吸収することができるため、防音性能、断熱性能が向上する。
【００１６】
請求項４に記載の耐火パネルは、請求項１〜３の何れか１項において、前記凸部が長手方向に延材する直線状で、壁構造の間柱を兼ねることが可能であることを特徴としている。
【００１７】
上記の構成によると、凸部が高い剛性および強度を有するため、柱としての機能を十分に果たすことができる。そのため、凸部の断面形状、寸法、補強板の材質・板厚を変更することで、耐力壁として耐火パネルの剛性および強度を設定することができる。
【００１８】
請求項５に記載の耐火パネルは、請求項１〜４の何れか１項において、前記凸部の断面形状に、斜面を設けたことを特徴としている。
【００１９】
上記の構成によると、耐火パネルを構成する補強板を搬送するときに、凸部を設けた複数枚の補強板を、同じ方向にして凸部同士が嵌合するように重ねることで密着して積層することができる。そのため、限られた容積内で効率良く補強板を収容することができる。また、凸部同士が嵌合した状態で密着して積層されるため、運搬中の振動による傷付きを防止することができる。
【００２０】
請求項６に記載の耐火パネルは、請求項１〜５の何れか１項において、前記補強板の端部に、長手方向に延在する概Ｖ字形の断面形状の凸部を設けたことを特徴としている。
【００２１】
上記の構成によると、複数枚の補強板を連結するときに、隣接する補強板の端部の凸部同士や、一方の補強板の凸部の斜面と他方の補強板の凸部とを重ねて結合面とし、この結合面をネジ等で固定することができる。このように、補強板同士の結合面を耐火パネルの面に対して斜めにすることができるため、結合面が耐火パネルの面に対して垂直である場合と比べて、結合作業を結合面に対して垂直に行うことができる。従って、補強板同士の結合部の剛性を高くすることができると共に、結合作業を容易に確実に行うことができる。
また、隣接する補強板を結合するときに、ネジ結合する場合、ドリル等の工具により結合面を押さえ付けることになるが、凸部が概Ｖ字断面形状であれば、結合面が耐火パネルに対して垂直である場合と比べて、力が加わることで隣接する補強板の結合面がスライドしてしまうことが防止される。
【００２２】
請求項７に記載の耐火パネルは、請求項１〜６の何れか１項において、前記補強板が金属補強板であることを特徴としている。
【００２３】
上記の構成によると、火災が起こり、火災の加熱によって表面板が燃えて剥がれても、金属補強板が存在するため火災の延焼を防止することができ、所定の耐火性能を得ることができる。
【００２４】
請求項８に記載の耐火パネルは、請求項７において、前記金属補強板が鋼板であることを特徴としている。
【００２５】
上記の構成によると、耐力壁として十分な強度を剛性を確保することができる。
【００２６】
請求項９に記載の耐火パネルは、請求項１〜８の何れか１項において、前記表面板が石膏ボードであることを特徴としている。
【００２７】
上記の構成によると、十分な耐火性能を確保することができる。なお、耐火性能を有する表面板としては、石膏ボードの他、セメント板、コンクリート板、発泡コンクリート板、木毛セメント板等を用いることができる。
【００２８】
請求項１０に記載の耐火パネルを備えた壁構造の製造方法は、凸部を設けた金属板を、結合して所要の大きさとして金属補強板とする第１工程と、前記金属補強板を２枚形成し、前記凸部を内側にして対向配置し、スペーサを介して両者を結合する第２工程と、前記金属補強板の断面方向の両端部を形材で挟み、該形材と前記スペーサとを結合する第３工程と、前記第３工程で一体化された金属補強板の両面側に、耐火性能を有する表面板を取付ける第４工程とを有することを特徴としている。
【００２９】
上記の構成によると、耐火性能、断熱性能、および防音性能に優れた壁構造を、簡単な構成で容易に実現することができる。また、第３工程までを工場で行い、施工場所で第４工程を行うことができ、容易に精度良く壁構造を製造し施工することができる。
【００３０】
請求項１１に記載の耐火パネルを備えた壁構造の製造方法は、請求項１０において、前記第２工程において、２枚の前記金属補強板の間、および／または、前記第４工程において、前記金属補強板と表面板との間に、耐熱性を有する粒状体、繊維集合体、または発泡体を充填したことを特徴としている。
【００３１】
上記の構成によると、断熱性能、防音性能に優れた壁構造を、容易に製造し施工することができる。また、壁構造の性能や施工される状況に応じて、粒状体、繊維集合体、または発泡体の充填量を調節することができる。その場合、量を変えるのみの手間で行うことができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
次に、発明の実施の形態を、添付の図面を参照して具体的に説明する。
本発明の一実施形態としての耐火パネル１を、図１および図２を参照して説明する。耐火パネル１は、図１に示すように、平坦部３ａに凸部３ｂ・３ｃ・３ｄを設けた金属補強板３と、耐火性能を有する表面板２とを積層して結合することにより構成されている。
【００３３】
上記の表面材２は、耐火性能を有する平板であればよい。例えば、石膏ボードや、セメント板、コンクリート板、発泡コンクリート、木毛セメント板等を用いることができる。
【００３４】
上記の金属補強板３は、金属板３Ｘ・３Ｙ・３Ｚが結合されて形成されている。この金属板３Ｘには、断面方向一端部に凸部３ｃが、他端部に凸部３ｄが、凸部３ｃと凸部３ｄの間の中心から偏った位置に凸部３ｂが設けられている。それぞれの断面形状は、凸部３ｂは概台形であり、凸部３ｃは概Ｖ字形であり、凸部３ｄは前記凸部３ｃのＶ字形の一方の斜面に平坦部３ａと平行な面が連続するようにされている。この金属板３Ｘと金属板３Ｘと同じ形状の金属板３Ｙ・３Ｚとが、同じ方向となるように並べられ、隣接する一方の金属板の凸部３ｃと他方の金属板の凸部３ｄとが嵌合されて結合されている。
【００３５】
次に、上記の耐火パネル１を備えた壁構造の製造方法について、図３〜図１４を参照して説明する。
【００３６】
（第１工程）
先ず、金属板３Ｘ・３Ｙ・３Ｚが連結されて所要の大きさとされ、金属補強板３とされる。なお、金属板３Ｘ・３Ｙ・３Ｚには、ロールフォーミング等により、予め平坦部３ａに上述した形状の凸部３ｂ・３ｃ・３ｄが設けられている。
【００３７】
（第２工程）
次に、前記金属補強板３を２枚形成し、図３に示すように、凸部３ｂ・３ｃ・３ｄを内側にして対向配置する。このとき、スペーサ５を、金属補強板３の長手方向両端部の凸部３ｂの頂部に載置する。また、繊維集合体４を金属補強板３の平坦部３ａの上に載置する。そして、金属補強板３・３とスペーサ５とを接着剤等により固定すると、図４に示すように、金属補強板３・３は、繊維集合体４を挟んだ状態で、スペーサ５を介して接合一体化される。
【００３８】
（第３工程）
そして、図５に示すように、上記工程２で一体化された金属補強板３・３を、の長手方向両端部からコの字形の断面形状の形材６・６で挟む。そして、図６に示すように、この形材６・６と、金属補強板３・３を固定しているスペーサ５とを結合する。
【００３９】
（第４工程）
その次に、図７に示すように、前記第３工程で一体化された金属補強板３・３の両面側から、耐火性能を有する表面材２を取付ける。こうして、図８に示す壁構造７が製造される。この壁構造７は、図９に示すように、上記耐火パネル１を備えたものとされている。
この壁構造７は、長手方向を上下方向として（形材６・６を上下端として）、住宅等の建築物の壁構造に用いられる。この壁構造７の金属補強板３の凸部３ｂは、間柱を兼ねることが可能である。
【００４０】
以上で説明したように、住宅等の建築物の外壁や集合住宅の界壁等の壁構造には、所定の耐火性能、断熱性能、および防音性能が要求される。しかも、それらの条件を満たしながら、簡易な構成として構成部品数を少なくし、容易に精度良く製造することが可能であることが望まれる。
【００４１】
この点、本実施形態例においては、耐火パネル１は、凸部３ｂ・３ｃ・３ｄを設けた金属補強板３と、耐火性能を有する表面板２とを積層して結合することにより構成されている。これにより、耐火パネル１は剛性を有するため、間柱や金属形鋼で支持しなくても立設された状態で自立することができる。そのため、耐火パネル１の表面板２を外側にして設置するのみで、壁構造７を構成することができる。従って、壁構造７において、対向する表面板２の間が熱や音を伝達してしまう金属により連結されないものとすることができ、効率良く断熱性能、防音性能を得ることができる。そのため、断熱性能、防音性能を得るための追加工事を最小限に抑えることができる。更には、火災が起こり、火災の加熱によって表面板２が燃えて剥がれても、金属補強板３が存在するため火災の延焼を防止することができ、所定の耐火性能を得ることができる。従って、耐火性能、断熱性能、および防音性能に優れた壁構造７を簡易な構成で精度良く実現することが可能である。
【００４２】
また、金属補強板３に設けられる凸部３ｂ・３ｃ・３ｄの高さ、数、凸部同士の間隔を適宜調整することにより、耐火パネル１の剛性を設定することができる。更には、金属補強板３は、凸部３ｂ・３ｃ・３ｄを設けることによって、面密度を変化させることなく剛性のみを高めて、コインシデンス周波数を任意の値に設定することができる。そのため、材質・板厚により決定する表面板２のコインシデンス周波数と大きく異なるように金属補強板３のコインシデンス周波数を設定し、表面板２と金属補強板３との合わせ構造とすることで、耐火パネル１のコインシデンス現象を改善することができる。
【００４３】
なお、本実施形体の耐火パネル１において、金属補強板３の凸部３ｂの頂部と表面板２とを結合して、金属補強板３と表面板２との間に中空部を設けることで、この中空部により振動エネルギーを吸収することができる。そのため、上述したコインシデンス現象の改善に加え、その他の周波数での遮音性能を高めることが出来る。また、表面板２と金属補強板３との接触面積を小さくすることで、表面板２と金属補強板３との間の伝熱量が減少するため、耐火断熱性能が向上される。
【００４４】
また、本実施形態の耐火パネル１において、凸部３ｂよりも平坦部３ａからの高さの低い凸部が設けられてもよい。そうすると、表面板２と金属補強板３との接触面積を軽減することができると共に、金属板３の剛性を高めてコインシデンス周波数を変化させながら、表面板２と金属補強板３との合わせ構造とすることができる。そのため、耐火断熱性能を高めることと、コインシデンス現象の改善を同時に実現することができる。
【００４５】
更には、本実施形体の耐火パネル１において、金属補強板３と表面材２との間に形成された中空部に、耐熱性のある粒状体、繊維集合体、または発泡体を充填してもよい。そうすると、耐熱性のある粒状体、繊維集合体、または発泡体で振動エネルギーが吸収されるため、制振性能が向上する。また、表面板２と金属補強板３との間の中空部に生じる共鳴現象による防音性能の劣化を防止することができる。更には、凸部３ｂ・３ｃ・３ｄを介して、表面板２から金属補強板３の表面板２との結合部以外の部分に伝達する音や熱を吸収することができるため、防音性能、断熱性能を向上する。
【００４６】
また、本実施形態の耐火パネル１は、金属補強板３の凸部は、長手方向に延在する直線状で、壁構造の間柱を兼ねることが可能である。これにより、凸部３ｂが高い剛性および強度を有するため、柱としての機能を十分に果たすことができる。そのため、凸部３ｂの断面形状、寸法、金属補強板の材質・板厚を変更することで、耐力壁として耐火パネル１の剛性および強度を設定することができる。
【００４７】
なお、金属補強板に設けられる凸部は、耐火パネル１の長手方向に直線状に設けられるものに限定されるものではない。即ち、点状にまばらに設けられるものであってもよく、または、両者が混在するものであってもよい。
【００４８】
更には、本実施形態の耐火パネル１は、凸部３ｂ・３ｃ・３ｄの断面形状に、斜面を設けた。これにより、耐火パネル１を構成する金属補強板３を搬送するときに、凸部３ｂ・３ｃ・３ｄを設けた複数枚の金属補強板３を、同じ方向にして凸部３ｂ・３ｃ・３ｄ同士が嵌合するように重ねることで密着して積層することができる。そのため、限られた容積内で効率良く金属補強板３を収容することができる。また、凸部３ｂ・３ｃ・３ｄ同士が嵌合した状態で密着して積層されるため、運搬中の振動による傷付きを防止することができる。
【００４９】
また、本実施形態の耐火パネル１は、金属補強板３の端部に、長手方向に延在する概Ｖ字形の断面形状の凸部３ｃを設けた。これにより、複数枚の金属補強板３を連結するときに、隣接する金属補強板３の端部の凸部３ｃ・３ｃ同士や、一方の金属補強板３の凸部３ｄの斜面と他方の金属補強板３の凸部３ｄとを重ねて結合面とし、この結合面をネジ等で固定することができる。このように、図１０、図１１に示すように、金属補強板３同士の結合面を耐火パネル１の面に対して斜めにすることができるため、結合作業を結合面に対して垂直に行うことができる。従って、金属補強板３・３同士の結合部の剛性を高くすることができると共に、結合作業を容易に確実に行うことができる。仮に、金属補強板３・３同士の結合面が耐火パネル１の面に対して垂直であると、図１２に示すように、結合面に対して結合作業が斜めに行われることになり、図１３に示すように、ネジ結合する場合、結合面に対して斜めに螺合されることとなる。そうすると、結合された状態の金属補強板３に振動が加わると、ネジが緩んでしまう事態が発生する。また、隣接する金属補強板３・３を結合するときに、ネジ結合する場合、ドリル等の工具により結合面を押さえ付けることになるが、本実施形態のように、凸部３ｃが概Ｖ字断面形状であれば、Ｖ字断面の頂部で金属補強板３の移動が抑止され、力が加わることで隣接する金属補強板３・３の結合面がスライドしてしまうことが防止される。仮に、金属補強板３・３の結合面が耐火パネル１に対して垂直であると、図１４に示すように、金属補強板３の平坦部３ａの面がずれてしまう事態が発生する。
【００５０】
また、本実施形態の耐火パネル１の金属補強板３には、鋼板が好適に用いられる。これにより、耐力壁として十分な強度と剛性を確保することができる。
なお、金属補強板３は、鋼板に限定されるものではなく、例えば、アルミ合金板等であってもよい。また、金属製に限定されるものではなく、例えば、プラスチック板等であってもよい。
【００５１】
更には、本実施形体の耐火パネル１の表面材２には、石膏ボードが好適に用いられる。これにより、十分な耐火性能を確保することができる。なお、耐火性能を有する表面板２としては、石膏ボードの他、セメント板、コンクリート板、発泡コンクリート板、木毛セメント板等を用いることができる。
【００５２】
また、本実施形体の耐火パネル１を備えた壁構造７の製造方法は、凸部３ｂ・３ｃ・３ｄを設けた金属板３Ｘ・３Ｙ・３Ｚを、結合して所要の大きさとして金属補強板３とする第１工程と、金属補強板３を２枚形成し、凸部３ｂ・３ｃ・３ｄを内側にして対向配置し、スペーサ５を介して両者３・３を結合する第２工程と、金属補強板３の断面方向の両端部を形材６で挟み、該形材６とスペーサ５とを結合する第３工程と、第３工程で一体化された金属補強板３・３の両面側に、耐火性能を有する表面板２を取付ける第４工程とを有する。これにより、耐火性能、断熱性能、および防音性能に優れた壁構造７を、簡単な構成で容易に実現することができる。また、第３工程までを工場で行い、施工場所で第４工程を行うことができ、容易に精度良く壁構造７を製造し施工することができる。
【００５３】
更には、本実施形態の耐火パネル１を備えた壁構造７の製造方法は、前記第２工程において、２枚の金属補強板３・３の間に繊維集合体を充填している。これにより、断熱性能、防音性能に優れた壁構造７を、容易に製造し施工することができる。また、壁構造７の性能や施工される状況に応じて、繊維集合体４の充填量を調節することができる。その場合、量を変えるのみの手間で行うことができる。
なお、上述の説明では、補強板３は３枚の金属板３Ｘ・３Ｙ・３Ｚが連結されて所要の大きさとされているが、連結される金属板の枚数は３枚に限定されるものではなく、耐火パネル１の所定寸法となるように何枚連結されるものであってもよい。
【００５４】
【実施例】
次に、本発明を実施例によって説明するが、本発明はこれら実施例によって限定されるものではない。
【００５５】
（実施例１）
図９に示す壁構造７において、一方の表面材２を構造用合板、他方の表面材２を石膏ボードとし、構造用合板の表面板２の外側に更にモルタルを積層した。また、繊維集合体４としてグラスウールを用いた。それぞれの熱伝導率、厚さを、表１に示す。
上記のような構成とされた壁構造の、凸部３ｂが設けられた部分を柱部とし、他を一般部として、それぞれの熱抵抗を求めた。そして、上記の柱部と一般部の熱貫流抵抗から熱貫流率を求め、壁構造としての実質熱貫流率を求めた。それぞれの値を表１に示す。
【００５６】
【表１】
（比較例１）
図１５に示す壁構造１６において、一方の面材１１を構造用合板、他方の面材１１を石膏ボードとした。そして、サイディング１４を金属製とし、面材１３には硬質ウレタンボードを用いた。また、壁構造１６の隙間に充填する繊維集合体としてグラスウールを用いた。それぞれの熱伝導率、厚さを、表２に示す。
上記のような構成とされた壁構造の、対向する面材１１・１１が金属製間柱１２により連結された部分を熱橋部とし、金属製間柱１２の連結しないが面材１１に接触している部分を間柱フランジとし、その他の部分を一般部として、それぞれの熱抵抗を求めた。そして、上記の柱部と一般部の熱貫流抵抗から熱貫流率を求め、壁構造１６としての実質熱貫流率を求めた。それぞれの値を表２に示す。
【００５８】
【表２】
（比較例２）
図１７に示す壁構造３６において、一方の面材３１を構造用合板、他方の面材３１を石膏ボードとした。そして、構造用合板の面材３１の外側に、モルタルを積層した。また、壁構造３６の隙間に充填する繊維集合体としてグラスウールを用いた。それぞれの熱伝導率、厚さを、表３に示す。
上記のような構成とされた壁構造３６の、対向する面材３１・３１が金属製間柱３２により連結された部分を熱橋部とし、金属製間柱３２の連結しないが面材３１に接触している部分を間柱フランジとし、その他の部分を一般部として、それぞれの熱抵抗を求めた。そして、上記の柱部と一般部の熱貫流抵抗から熱貫流率を求め、壁構造３６としての実質熱貫流率を求めた。それぞれの値を表３に示す。
【００６０】
【表３】
表１の結果によると、実施例１は実質熱貫流率が０．２８であった。これに比べて、比較例１は実質熱貫流率が０．２９であり、同等に低いものとされているが、金属製間柱１２の両側の面材１１の外側に更にサイディング１４等が施されており、構成部材や製造工程数が多いものとされている。また、比較例２は、壁構造３６のコインシデンス現象を簡易な構成で軽減するものとされているが、実質熱貫流率が０．４７であり、実施例１の壁構造よりも高かった。
以上の結果から、本発明の壁構造であると、簡易な構成で熱貫流率を低減し、耐火断熱性能に優れたものを実現することができると言える。
【００６２】
（実施例２）
実施例１に示す壁構造７において、表面材２を板厚１５（ｍｍ）の強化石膏ボードとし、金属補強板３を板厚０．８（ｍｍ）の鋼板とし、金属補強板３・３間に厚さ７５（ｍｍ）、密度１６（ｋｇ／ｍ３）のグラスウールを充填した。この壁構造の遮音性能の測定結果を、図１８に示す。
【００６３】
（実施例３）
また、実施例２の壁構造において、更に表面材２と金属補強板３との間にグラスウールを充填した壁構造とした。この壁構造の遮音性能の測定結果を、図１８に示す。
【００６４】
（比較例３）
図１６に示す壁構造２６において、面材２１を、板厚１２．５（ｍｍ）と板厚１５．０（ｍｍ）の石膏ボードを２枚重ねたものとし、間柱２２を板厚１．２（ｍｍ）の軽量形鋼とした。この壁構造２６の遮音性能の測定結果を、図１８に示す。
【００６５】
図１８に示すように、上記の実施例２と実施例３とを比較すると、壁構造において、対向する金属補強板の間のみではなく、表面材と金属補強板との間にも繊維集合体が充填されることにより、表面材への制振効果が付与され、表面材のコインシデンス現象が改善された結果、実施例２の遮音等級はＤ４０に、実施例３の遮音等級はＤ４５に改善されている。
また、上記の実施例２と比較例３とを比較すると、図１８に示すように、実施例２は遮音等級Ｄ４０を全周波数帯域において満たしているが、本発明にかかる壁構造であると、簡易な構成で十分な遮音性能を得ることができることが言える。
【００６６】
【発明の効果】
以上で説明したように、請求項１の発明によると、耐火パネルは剛性を有するため、間柱となる金属形鋼で支持しなくても立設された状態で自立することができる。そのため、耐火パネルの表面板を外側にして設置するのみで、壁構造を構成することができる。従って、壁構造において、対向する表面板の間が熱や音を伝達してしまう金属により連結されないものとすることができ、効率良く断熱性能、防音性能を得ることができる。そのため、断熱性能、防音性能を得るための追加工事を最小限に抑えることができる。従って、耐火性能、断熱性能、および防音性能に優れた壁構造を簡易な構成で精度良く実現することが可能である。
【００６７】
また、補強板に設けられる凸部の高さ、数、凸部同士の間隔を適宜調整することにより、耐火パネルの剛性を設定することができる。
更には、補強板は、凸部を設けることによって、面密度を変化させることなく剛性のみを高めて、コインシデンス周波数を任意の値に設定することができる。そのため、材質・板厚により決定する表面板のコインシデンス周波数と大きく異なるように補強板のコインシデンス周波数を設定し、表面板と補強板との合わせ構造とすることで、耐火パネルのコインシデンス現象を改善することができる。
【００６８】
なお、補強板の凸部の頂部と表面板とを結合して、補強板と表面板との間に中空部を設けることで、この中空部により振動エネルギーを吸収することができる。そのため、上述したコインシデンス現象の改善に加え、その他の周波数での遮音性能を高めることが出来る。また、表面板と補強板との接触面積を小さくすることで、表面板と補強板との間の伝熱量が減少するため、耐火断熱性能が向上される。
【００６９】
請求項２の発明によると、表面板と補強板との接触面積を軽減することができると共に、補強板の剛性を高めてコインシデンス周波数を変化させながら、表面板と補強板との合わせ構造とすることができる。そのため、耐火断熱性能を高めることと、コインシデンス現象の改善を同時に実現することができる。
【００７０】
請求項３の発明によると、耐熱性のある粒状体、繊維集合体、または発泡体で振動エネルギーを吸収されるため、制振性能が向上する。また、表面板と補強板との間の中空部に生じる共鳴現象による防音性能の劣化を防止することができる。更には、凸部を介して、表面板から補強板の表面板との結合部以外の部分に伝達する音や熱を吸収することができるため、防音性能、断熱性能が向上する。
【００７１】
請求項４の発明によると、凸部が高い剛性および強度を有するため、柱としての機能を十分に果たすことができる。そのため、凸部の断面形状、寸法、補強板の材質・板厚を変更することで、耐力壁として耐火パネルの剛性および強度を設定することができる。
【００７２】
請求項５の発明によると、耐火パネルを構成する補強板を搬送するときに、凸部を設けた複数枚の補強板を、同じ方向にして凸部同士が嵌合するように重ねることで密着して積層することができる。そのため、限られた容積内で効率良く補強板を収容することができる。また、凸部同士が嵌合した状態で密着して積層されるため、運搬中の振動による傷付きを防止することができる。
【００７３】
請求項６の発明によると、複数枚の補強板を連結するときに、隣接する補強板の端部の凸部同士や、一方の補強板の凸部の斜面と他方の補強板の凸部とを重ねて結合面とし、この結合面をネジ等で固定することができる。このように、補強板同士の結合面を耐火パネルの面に対して斜めにすることができるため、結合面が耐火パネルの面に対して垂直である場合と比べて、結合作業を結合面に対して垂直に行うことができる。従って、補強板同士の結合部の剛性を高くすることができると共に、結合作業を容易に確実に行うことができる。
また、隣接する補強板を結合するときに、ネジ結合する場合、ドリル等の工具により結合面を押さえ付けることになるが、凸部が概Ｖ字断面形状であれば、結合面が耐火パネルに対して垂直である場合と比べて、力が加わることで隣接する補強板の結合面がスライドしてしまうことが防止される。
【００７４】
請求項７の発明によると、火災が起こり、火災の加熱によって表面板が燃えて剥がれても、金属補強板が存在するため火災の延焼を防止することができ、所定の耐火性能を得ることができる。
【００７５】
請求項８の発明によると、耐力壁として十分な強度を剛性を確保することができる。
【００７６】
請求項９の発明によると、十分な耐火性能を確保することができる。なお、耐火性能を有する表面板としては、石膏ボードの他、セメント板、コンクリート板、発泡コンクリート板、木毛セメント板等を用いることができる。
【００７７】
請求項１０の発明によると、耐火性能、断熱性能、および防音性能に優れた壁構造を、簡単な構成で容易に実現することができる。また、第３工程までを工場で行い、施工場所で第４工程を行うことができ、容易に精度良く壁構造を製造し施工することができる。
【００７８】
請求項１１の発明によると、断熱性能、防音性能に優れた壁構造を、容易に製造し施工することができる。また、壁構造の性能や施工される状況に応じて、粒状体、繊維集合体、または発泡体の充填量を調節することができる。その場合、量を変えるのみの手間で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る耐火パネルの斜視図である。
【図２】同じく断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に掛かる壁構造の製造工程を説明する斜視図である。
【図４】同じく壁構造の製造工程を説明する斜視図である。
【図５】同じく壁構造の製造工程を説明する斜視図である。
【図６】同じく壁構造の製造工程を説明する斜視図である。
【図７】同じく壁構造の製造工程を説明する斜視図である。
【図８】同じく壁構造の斜視図である。
【図９】同じく壁構造の断面図である。
【図１０】同じく壁構造の製造工程を説明する部分拡大断面図である。
【図１１】図７の拡大断面図である。
【図１２】従来の壁構造の製造工程を説明する部分拡大断面図である。
【図１３】図９の拡大断面図である。
【図１４】図９の拡大断面図である。
【図１５】従来の壁構造の断面図である。
【図１６】従来の壁構造の断面図である。
【図１７】従来の壁構造の断面図である。
【図１８】壁構造の遮音性能を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 耐火パネル
２ 表面板
３ 金属補強板
３ａ 凸部
Claims (11)
- 少なくとも一つ以上の凸部を設けた補強板と、耐火性能を有する表面板とを積層して結合することにより構成されたことを特徴とする耐火パネル。
- 前記凸部の高さよりも低い凸部を前記補強板に設けたことを特徴とする請求項１に記載の耐火パネル。
- 前記補強板と前記表面板との間に形成された中空部に、耐熱性のある粒状体、繊維集合体、または発泡体を充填したことを特徴とする請求項１または２に記載の耐火パネル。
- 前記凸部が長手方向に延材する直線状で、壁構造の間柱を兼ねることが可能であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の耐火パネル。
- 前記凸部の断面形状に、斜面を設けたことを特徴とする請求鋼１〜４の何れか１項に記載の耐火パネル。
- 前記補強板の端部に、長手方向に延在する概Ｖ字形の断面形状の凸部を設けたことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の耐火パネル。
- 前記補強板が金属補強板であることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の耐火パネル。
- 前記金属補強板が鋼板であることを特徴とする請求項７に記載の耐火パネル。
- 前記表面板が石膏ボードであることを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の耐火パネル。
- 凸部を設けた金属板を、結合して所要の大きさとして金属補強板とする第１工程と、
前記金属補強板を２枚形成し、前記凸部を内側にして対向配置し、スペーサを介して両者を固定する第２工程と、
前記金属補強板の長手方向両端部を形材で挟み、該形材と前記スペーサとを結合する第３工程と、
前記第３工程で一体化された金属補強板の両面側に、耐火性能を有する表面板を取付ける第４工程と
を有することを特徴とする耐火パネルを備えた壁構造の製造方法。 - 前記第２工程において、２枚の前記金属補強板の間、および／または、前記第４工程において、前記金属補強板と表面板との間に、耐熱性を有する粒状体、繊維集合体、または発泡体を充填したことを特徴とする請求項１０に記載の耐火パネルを備えた壁構造の製造方法。
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