JP6281713B2 - 高断熱の建物を構築する方法ならびにその方法により構築された建物 - Google Patents

Description

本発明は、高断熱の建物を構築するための新規の方法ならびにその方法により構築された建物に関するものである。

断熱性を向上させることを目的として、建物を構築する方法は既に知られている。一般に案出されたコンセプトは、基本的に、例えば発泡ポリスチレンなどの低熱伝導率の材料で構成されたパネルを使用することにある。一部の例では、それらのパネルは、建造物の壁を形成するためのみ使用され、その構造は、それ自体によってのみ所要の機械的強度が確保される骨組みであって、断熱パネルは、壁および仕切りと、断熱のための機能を果たすのみであり、よって、建物の機械的強度の観点から構造的機能を確保するものではない。

軽量断熱パネルを構造要素として最大限利用することを目的とした、他の方法も開発されている。その場合、相互に接着されたポリスチレンパネルを組み立てることのみによって建物を構築することが既に提案されている。ところが、この種の建造物では、一般に、そのように形成された壁を、垂直荷重を受ける機械的補強材として機能するとともに耐衝撃性、耐候性などを有する表面材としても機能する強化モルタル層で被膜することが図られる。

また、そのような表面材を一体化した軽量断熱材のパネルまたはブロックを構成し、それらを接着または他の方法により組み立てることも提案されている。例えば、そのようなパネルを厚いポリスチレン芯材と薄い樹脂表面材とで構成し、パネルの端を覆うとともに隣接するパネルの表面材を固定する樹脂継ぎによって、それらを組み立てることが既に提案されている。

特許文献１は、特に、端面に縦溝を有する高断熱性の軽量材パネルシステムついて記載している。これらのパネルは、特に、２つの隣接するパネルの端の間に流し込まれることで溝の中に入り込む硬化性材料の大きな継ぎ目によって組み立てることができ、これにより、密封性および耐性を有する継ぎ目が確保される。また、この硬化性材料は、硬化すると、耐荷重性を確保する支柱を形成する。

特許文献２は、中空セルポリウレタン断熱パネルを提示しており、それは被覆材で覆われるとともに、パネル間の接続用スプライン（雇い実）が、パネルの端面に形成された半セルの空洞内に挿入されている。しかしながら、このシステムは、複雑な形状のパネルを要するとともに、このように形成された仕切りの機械的強度を確保するために少なくとも一部のセルに挿入される木製の支柱を使用することが必要となる。

特許文献３は、同様の組立システムを提示しているが、ただし、断熱パネルは、より単純な形状で、中実であり、平坦な表面を有する。このシステムでは、パネルは中間支柱を用いて組み立てられ、パネルと支柱との接合はやはり縦スプラインによって構成される。また、特許文献４は、やはり同様のシステムを提示しているが、ただし、パネル間の接合部にそれぞれ配置される支柱は、単純なスプラインで置き換えられており、これらの低減した強度は、パネルの表面に形成された溝に補剛材を挿入することにより補償される。特許文献５は、同じく、雇い実継ぎまたは実継ぎによる組立システムについて記載している。

米国特許第３７５５９８２号明細書 米国特許第３２５４４６４号明細書 欧州特許第０１９０８１８号明細書 カナダ特許第１１１６３７１号明細書 欧州特許出願公開第０２９４０７９号明細書

これらのいくつかの異なるシステムは、特に、嵌合のために必要な溝または他の形状をパネルの端面に形成しなければならないという欠点がある。

本発明の目的は、上記の問題を解決することであり、具体的には、壁、天井、床の構築を簡単化するとともに、軽量建築要素のみを使用して建物の断熱を確保することを目的とする。

これらの目的を踏まえて、本発明は、その少なくとも一部の壁は基本的に低密度の断熱材のパネルで構成される高断熱の建物を構築する方法に関する。

本発明によれば、方法は、パネルを所要の寸法に切断することであって、このとき、パネルの厚さ全体にわたって連続して平坦な端面とすることと、２つの隣接するパネル間の接合領域に板を介在させることにより、パネルを相互に組み立てることであって、このとき、板は該接合領域において端面の幅全体にわたってパネルに接触して接続されることと、を特徴とする。

この構築方法により、こうして、溝または凸部（実）などの特別な形状を端面に形成する必要なく、単純な直線切断により得られる平坦な端面を有するパネルを使用することで、建築を非常に簡単化することが可能となる。

第１の実施形態によれば、パネルは、接着および／または嵌め込みにより、該接合領域の長さおよび幅の全体に沿って板を用いて組み立てられる。

別の実施形態によれば、パネルは、パネルの両側の端面に配置される２つの板の間に挟持されることにより組み立てられる。組み立ては、上記板の間に挟持されたパネルの幅を通して一方の板を他方の板にネジ止めすることにより、または板とそれらの板の間に挟持されたパネルを共に包囲して結束することにより、達成することができる。

本発明は、さらに、その少なくとも一部の壁は基本的に低密度の断熱材のパネルで構成される高断熱の建物に関し、建物は、パネルが、その厚さ全体にわたって一様に平坦な端面を有するとともに、２つの隣接するパネル間の接合領域に板を介在させることにより相互に組み立てられ、このとき、板は該接合領域において端面の長さおよび幅の全体にわたってパネルに接触して接続されること、を特徴とする。

ここで、「壁」とは、構造壁または他の仕切りを構成する垂直壁と、スラブまたは天井を構成する水平壁の両方を意味し、さらに、例えば建物の屋根を構成し得る傾斜壁をも意味する。接合領域は、所定の平面内で並んで組み立てられる２つのパネルの端面の間に形成され、または角部の組み立ての場合はパネルの端面と別のパネルの表面との間に形成される。また、建物の幾何学的形状によっては、端面において、または表面の端においても、あらゆる所要の角度を形成するために、斜角での組み立てもあり得る。

本発明により、典型的には１５０〜５００ｍｍまたはさらに大きい厚さ、好ましくは３００ｍｍほどの大きい厚さを有する軽量建築要素のみを使用して、建物の極めて優れた断熱を確保することが可能となる。それらの要素の軽量性、およびそれらの厚さによる高強度によって、それらの使用および搬送が容易になるとともに、機械的特性および耐震性に優れた建造物が得られる。これらの利点は、製造時間およびコストを削減する助けとなる。

接合領域の幅ひいては板の幅が、少なくともパネルの厚さに等しく、または斜角での角部の組み立ての場合にはさらに厚さが大きいことによって、結果的に、面内方向に板の高い曲げ強度が得られる。また、板の厚さは比較的小さいにもかかわらず、それらとパネルとの接合部において、板の平面に交差する方向の曲げによる変形、またはねじれによる変形も防止され、よって、板が垂直であるときに垂直荷重を受けることによる座屈のリスクが完全に排除される。パネルが、スラブ用として水平であるとき、または屋根用として傾斜しているときには、この場合もやはり、板の幅が比較的大きいことにより、垂直平面においてねじれの可能性なく板が平坦に維持されることが、ひいては最大限の曲げ強度であることが、パネルにおいて確保される。

こうして、板とパネルの組み合わせ、およびその堅固な組み立てによって、それらが垂直に、水平に、または傾斜して配置されるかに関わりなく、板自体が略垂直な平面内に維持されることで、このように構成された壁の全体的な強度が確保される。さらに注目されることは、結果的に、板は、例えば電気温水器または他の一般的な重量付属品である重量要素を壁または天井に取り付けるために効果的に用いることができるということである。

本発明の別の利点は、発泡ポリスチレンなどの断熱材を使用しているにもかかわらず、従来技術による断熱パネルの建造物と比較して、火災の場合に安全であることである。実際に、火災の場合に、ポリスチレンは溶けるが、板はより長く火に耐えて、相互に組み立てられたままとなることによって、断熱パネルの消失にもかかわらず、ある程度の構造耐力が確保され続ける。

さらに注目されることは、特に使用される材料の軽量性によって、これらの仕切りにより形成される建物を現場で容易に組み立てることができるが、一方、完成した壁を工場でプレハブ式に製作し、そしてこれらのプレハブ壁を搬送して建設現場で組み立てることも可能であり、これにより非常に短時間での建物の構築が可能になるということである。

第１の実施形態によれば、パネルは、接着により板を用いて組み立てられ、それらの板は、該接合領域の長さおよび幅の全体にわたって、パネル上に平坦に接着される。

第２の実施形態によれば、パネルは、嵌め込みにより板を用いて組み立てられる。この場合、具体的には、板の端面にストリップを取り付けることで、Ｉ形またはＨ形プロファイルのフランジを形成し、このように形成されたプロファイルのフランジの間にパネルの端面が圧入される。その結果、それらのプロファイルにパネルの端が嵌合して、パネルと板との堅固な組み立てが確保される。この嵌め込みによる組み立ては、このプロファイルのウェブの上またはフランジ間にパネルを接着することにより完成させることができる。パネルがプロファイル材に接着されない場合には、プロファイル内のパネルの嵌合の維持は、後述するように例えば帯板によって、同一平面上にあるパネルからなる特定の同じ組立体のプロファイル材を相互に接続することにより保証することができる。この第２の実施形態の利点は、接着を用いないことで、建造物の解体が容易に可能になるとともに、解体の場合の材料の再利用が容易に可能となることである。

第１の実施形態において、構造剛性を補うため、および／または建物の被覆材もしくは各種技術的装備の支持体として機能するために、板の端面に取り付けられる例えば水平帯板によって、同じく板を相互に接続することもできる。

別の実施形態によれば、パネルは、パネルの両側の端面に配置される２つの板の間に挟持されることにより組み立てられる。組み立ては、上記板の間に挟持されたパネルの幅を通して一方の板を他方の板に長い木ネジでネジ止めすることにより、または板とそれらの板の間に挟持されたパネルを共に包囲して結束することにより、達成することができる。

いずれの実施形態においても、壁の端か、または角部から外向きの側に端面が見えている角部か、いずれかにおいて、これらの端またはこれらの角部を補強するために、パネルの自由端面に当接させた板をさらに使用することもできる。

パネルは、好ましくは、以下のタイプの発泡フォームで構成される：発泡ポリスチレン、押出ポリスチレン、ポリウレタンフォーム、レゾールフォーム。また、木質繊維、高密度ロックウール、高密度グラスウール、またはコルクのパネルを使用することもできる。一般に、大型パネルであっても、最小限の輸送装置および吊り上げ装置と、最小限の人員で扱うことができるように、具体的には１人または２人による取り扱いおよび使用が可能となるように、断熱の観点から可能な限り最良の特性を示すとともに低密度の材料が使用される。

板は、好ましくは、木削片材、合板、積層木材、単板積層材（ＬＶＬ）などで構成され、難燃処理が施される可能性がある。

また、それらは、例えば複合木材または金属のストリップの形態の、耐火性の剛性材料で構成することもできる。

板は、パネルの厚さに略等しい幅と、その幅よりも小さい厚さを有し、その比率は典型的には１／８〜１／１５の間である。例えば、それらの板の断面は、３０ｃｍ×３ｃｍとすることができ、すなわち、幅と厚さの比は約１０とすることができる。

また、板の厚さが小さいことは、１人で容易に扱うことができるように、それらが軽量になるという利点もある。これにより、本発明による建物は、最小限の取扱装置と極めて少ない人員で構築することができる。

第２の実施形態の場合、ストリップは、板と同じ材料で、同じ厚さに構成することができ、または異なる材料かつ異なる厚さで構成することができる。ストリップは、接着、ネジ止めなどによって、板の端面に取り付けられる。

接着による組み立ての場合、パネルと板を組み立てるための接着剤は、それらのパネルおよび板の材質に応じて選択される。例えば、ポリウレタン、エポキシ、ネオプレンなどの接着剤を使用することができる。使用される接着剤は、板とパネルの間の高強度かつ高信頼性の接合を確保するものでなければならず、特に第１の実施形態では、この接着によって、建造物全体の機械的強度が確保される。

板の厚さが小さいにもかかわらず、接着および／または嵌合による板とパネルの組み立てによって、または２つの板の間にパネルを挟持する組み立てによっても、極めて優れた機械的強度を得ることが可能となる。実際に、まず第１に、パネルは、各種壁の対風構を確保することで、建造物全体の変形を防止する。また、パネルも、接着、圧力嵌めにより板に接合されることによって、または２つの板の間に挟持されることによって、特に曲げおよびねじれによる板の変形を防止し、また、その厚さが小さいことに起因する板の相対的な可撓性を何らかの形で補償することで、それらの長手方向の圧縮強度を維持および向上させる。このように、パネルにより、軸荷重が大きい場合であっても板の座屈が防止される。また、パネルは、板のねじれも防止し、従ってその結果としてさらに、板の幅が比較的大きいことにより、板の主平面における高い曲げ強度も得られる。これにより、板とパネルの組み立てにおいて、板の幅と略等しい厚さを有する断熱パネルの比較的低い曲げ強度が補償される。こうして板とパネルの組み立てにより得られるこの高い曲げ強度により、特に、スラブまたは屋根を構成することが可能となる。

板は、パネルの厚さと等しいか、またはそれより大きい幅を有するので、あらゆる周知のタイプの保護被覆材または装飾被覆材の装着を可能とする帯板または他のプロファイル材を、壁の内側もしくは外側で、またはさらに両側で、板の端面に取り付けることができる。板の端面に取り付けられる帯板または同様のプロファイル材は、離れた板を相互に接続することで、板とパネルの組み立てを堅固にする機能も果たすことができる。それらの帯板は、板に対して垂直に配置することができ、または斜めに配置することもでき、これにより、一般にパネル自体により得られるものに対して補足的に対風構を提供する。

第２の実施形態の場合、既に述べたように、板は、Ｉ形またはＨ形プロファイルを構成するように、板の端面にストリップを取り付けることによって完成され、そして、このプロファイルのフランジ間にパネルの端面が挿入される。Ｉ形またはＨ形プロファイルの断面によって、所定の同じ壁厚で板の強度を向上させることが可能となるか、または、例えばパネルの厚さが局所的もしくは建造物全体で減少される場合に、板のより小さい幅の影響を補償することが可能となる。加えて、Ｉ形またはＨ形のウェブ上で接着を実施することができ、さらに場合によって、プロファイルのフランジをパネルの主面の端に接着することによって完成させることができる。同様に、Ｔ形または角部を形成するようにストリップが補足された板を、必要に応じて局所的に使用することもできる。

本発明により、このように構成された壁に対して、例えば、強化石膏タイプ、複合タイプなどの一般的な被覆材を施すことができ、すなわち、パネル、および板の端面に対して、直接施すことができる。典型的には、そのような被覆材を壁の外面に施すことができ、また、前述のように、板を接続する水平帯板および板の端面に対して、装飾被覆材、石膏ボード、パネル材などが装着される。木製パネル、繊維強化板、金属被覆材、レインスクリーンなど、他の被覆材も同様に装着することができる。本発明を用いてスラブを構成する場合は、板の端面に取り付けられた根太の上に、または、板の間隔がそれらを根太として直接使用することを可能とする場合は板に直接でも、一般的な方法で床を張ることができる。同様に、本発明を用いて天井を構成する場合は、一般的なプロファイルの天井吊りを板の端面に取り付けることができ、または場合によって、板の下側端面に石膏ボードを直接取り付けることができる。

以下の説明を読解することで、本発明による建物ならびにその構築方法について、より良く理解されるとともに、発明の他の特徴および効果が明らかになるであろう。

次のような添付の図面を参照する。

図１は、かかる建物の斜視図である。 図２は、同様の図であり、壁、床、および屋根の構造を示すために２階の一部を取り除いている。 図３は、第１の実施形態によるパネルと板の組立例を示す斜視図である。 図４は、第２の実施形態によるパネルと板の組立例を示す斜視図である。 図５は、第３の実施形態によるパネルと板の組立例を示す斜視図である。 図６は、第４の実施形態によるパネルと板の組立例を示す斜視図である。

図１および２に示す建物は、上階が１つある単純な形の家屋である。下階と上階のスラブ１ａ、１ｂ、壁２、および屋根３は、本発明により、典型的な寸法が２．６ｍ×１．２ｍ×０．３ｍ厚のポリスチレンパネル１０と、３ｃｍ厚の合板２０とを組み立てることにより構成されている。

図２は、特に、本発明により構成された上階のスラブ１ｂおよび屋根を示しており、スラブおよび屋根の板２０’は、それぞれ壁の板２０”の端に載置されている。

壁は、既に設置された壁にそれを建てて接合する前に、例えば角部で接着またはネジ止めすることにより、地上で予め組み立てることができる。

図３は、第１の実施形態によるパネルと板の組み立てを示しており、この場合、パネル１０の端面は、板２０に接着される。角部では、垂直仕切りの板が、スラブを構成する板の側面に載置され、あらゆる一般的な固定手段によって固定することができる。また、壁を構成するパネルも、同じくスラブを構成するパネルに接着される。

図４は、第２の実施形態によるパネルと板の組み立てを示しており、この場合、Ｉ形プロファイルを構成するように、板２０の端面にストリップ３０が取り付けられて、このプロファイルのフランジの間に、パネルの端面１１が圧入される。図４は、さらに、ストリップ３０および板２０の端面にネジで取り付けられる水平帯板（押縁）４０を使用することも示している。これらの帯板４０は、前述のように、いくつかの板２０を相互に接続するとともに、例えば石膏ボードなどの内装被覆材の装着も可能とする。パネル１０とそれらのボードまたは他の仕上げ被覆材との間に電線ダクトを配置して、帯板４０により保持することができる。

図５は、第３の実施形態によるパネルと板の組み立てを示しており、この場合、２つの板の間にパネル１０を挟持するように、板２０をネジ止めすることにより組み立てられる。このために、例えば約６ｍｍの直径を有する特殊な長い木ネジ５０が使用され、その長さは、最後に設置された板２０ａから、パネル１０の幅全体を貫通して、前に設置されてパネル１０の他方の側に位置する板２０ｂに螺入されるように構成されている。この組立方法は、軽量断熱パネルにネジ５０を貫通させることは容易であることを利用している。さらには、ネジの締め付けによって、圧力により、板とパネルの端面との極めて良好な接触が確保される。この場合、壁の厚さにおいてある種の補強をなすネジがあること、およびネジの締め付けにより板２０とパネル１０の端面との間に得られる摩擦によって、組立強度が向上する。

本実施形態による壁の設置は、単に、相互にネジ止めされる２つの板の間に第１のパネルを組み付けることにより開始して行われる。次に、第２のパネルを、その端面を一方の板に当接させて配置することにより追加し、さらに第３の板を配置して、これを、既に配置されている板に第２のパネルを通してネジ止めする、などである。この建造物を解体して再利用するには、設置の際に最後に取り付けられた板の取り外しから開始して、板とパネルを切り離すためにネジ５０を外すだけでよい。

図６は、第４の実施形態によるパネルと板の組み立てを示しており、この場合、板２０は、例えば鋼ストリップ６０で結束することにより組み付けられる。設置する場合は、図６に示すように、既に配置されている板２０ｂに、パネルと新しい板を組み付けるために使用されるストリップ６０ａを、最終的に該板２０ｂをパネル１０ａに結束する前に、該板２０ｂとパネル１０ａとの間に配置する、などするだけでよい。

また、図３、５、および６の実施形態の場合は、前述のように、被覆材のための支持を提供する帯板を、特に水平帯板を、板２０の端面に直接取り付けることもでき、該被覆材とパネル表面との間に、ダクト、導管、またはケーブルを通すことが可能となる。

Claims (15)

1. その少なくとも一部の壁（１ａ，１ｂ，２，３）は基本的に低密度の断熱材のパネルで構成される高断熱の建物であって、
   前記パネル（１０）は、その厚さ全体にわたって一様に平坦な端面を有するとともに、２つの隣接するパネル間の接合領域に板（２０）を介在させることにより相互に組み立てられ、このとき、前記板（２０）は前記接合領域において前記端面の長さおよび幅の全体にわたって前記パネル（１０）に接触して接続され、これにより、前記板と前記パネルとの接合それ自体のみによって、前記板において、それらの平面に交差する方向の曲げによる変形、およびねじれによる変形が防止されるとともに、前記パネルによって前記壁の対風構が確保される、ことを特徴とする建物。
2. 前記パネル（１０）は、接着により、板（２０）を用いて組み立てられることを特徴とする、請求項１に記載の建物。
3. 前記パネル（１０）は、挟持されることにより組み立てられ、このとき、各パネルは、該パネルの両側の端面に配置される板（２０）の間に挟持される、ことを特徴とする、請求項１に記載の建物。
4. 前記組み立ては、前記板の間に挟持された前記パネル（１０）の幅を通して一方の板（２０ａ）を他方の板（２０ｂ）に長い木ネジ（５０）でネジ止めすることにより達成されることを特徴とする、請求項３に記載の建物。
5. 前記組み立ては、前記板（２０）と該板の間に挟持された前記パネル（１０ａ）を共に包囲して結束すること（６０）により達成されることを特徴とする、請求項３に記載の建物。
6. 前記板（２０）の端面にストリップ（３０）を取り付けることで、Ｉ形またはＨ形プロファイルのフランジを構成し、前記プロファイルの前記フランジの間に前記パネル（１０）の前記端面（１１）が挿入されることを特徴とする、請求項２〜５のいずれか一項に記載の建物。
7. 前記板（２０）は、帯板（４０）により接続されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の建物。
8. 前記帯板（４０）は、内装または外装被覆材のための支持体として機能することを特徴とする、請求項７に記載の建物。
9. 前記パネル（１０）は、発泡フォーム、発泡ポリスチレン、押出ポリスチレン、ポリウレタンフォーム、レゾールフォーム、木質繊維、ロックウール、グラスウール、コルクのうちから選択された材料で、１５０〜５００ｍｍの厚さに構成されることを特徴とする、請求項１に記載の建物。
10. 前記板（２０）は、木削片材、または合板、または積層木材、ＬＶＬ、複合木材で構成されることを特徴とする、請求項１に記載の建物。
11. 前記板（２０）は、前記パネル（１０）の厚さに略等しい幅と、該幅に対する比率が１／８〜１／１５の間に含まれる厚さとを有することを特徴とする、請求項１に記載の建物。
12. 接着剤は、ポリウレタン、エポキシ、ネオプレンの接着剤から選択されることを特徴とする、請求項２に記載の建物。
13. その少なくとも一部の壁（１ａ，１ｂ，２，３）は基本的に低密度の断熱材のパネルで構成される高断熱の建物を構築する方法であって、
    前記パネル（１０）を所要の寸法に切断することであって、このとき、前記パネルの厚さ全体にわたって連続して平坦な端面とすることと、２つの隣接するパネル間の接合領域に板（２０）を介在させることにより、前記パネルを相互に組み立てることであって、このとき、前記板は前記接合領域において前記パネルの前記端面の幅全体にわたって前記パネルに接触して接続され、これにより、前記板と前記パネルとの接合によって、前記板において、それらの平面に交差する方向の曲げによる変形、およびねじれによる変形が防止されるとともに、前記パネルによって前記壁の対風構が確保されることと、を特徴とする方法。
14. 前記パネル（１０）は、接着により、前記接合領域の長さおよび幅の全体に沿って板（２０）を用いて組み立てられ、このとき、嵌め込みを伴うことなく、前記板の端面は自由である、ことを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
15. 前記パネル（１０）は、前記パネルの両側の端面に配置される２つの板（２０）の間に挟持されて、前記板の間に挟持された前記パネルの幅を通して一方の板を他方の板にネジ止めすることにより、または前記板と該板の間に挟持された前記パネルを共に包囲して結束することにより、組み立てられることを特徴とする、請求項１３に記載の方法。

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