JP7485680B2 - Integrated structural frame for interlocking structural blocks, interlocking structural blocks, and system of interlocking structural blocks - Google Patents
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Description
本出願は２０１８年１０月３日に提出されたカナダ国特許出願第３，０１９，７８１号に付与された優先権を主張する。 This application claims priority to Canadian Patent Application No. 3,019,781, filed October 3, 2018.
従来技術において建物の建設に使用される様々な建築用ブロックがあり、これは、自己位置合わせピンまたは内蔵補強手段を含む。例としてこの発明者のいくつかの以前の特許を読者に紹介する：ＣＡ２８９９４７３；ＣＡ２８９９４６５；ＣＡ２８９９４７６およびＵＳ１４／８１５，８３６。 There are various building blocks used in the prior art for the construction of buildings, which contain self-aligning pins or built-in reinforcement means. As examples, we refer the reader to some of the inventor's previous patents: CA2899473; CA2899465; CA2899476 and US14/815,836.
一般に、本発明がそれに対する改善である先行技術は、埋め込まれた要素を取り囲むマトリックス材料で作られたブロックを含み、この要素は、以下のうちの１つを提供する：圧縮耐荷重補強；パネルを形成するためにコースに積み重ねられたときのブロックの自己位置合わせ；またはブロックから形成されたパネル内に埋め込まれたポストテンション変形防止手段。従来技術の他の例には、その空洞に補強材を挿入することができ、またセメントまたは他の何らかの強化材料を注入できる積み重ねられたシンダーブロックから形成された壁が含まれる。 Generally, the prior art, over which the present invention is an improvement, includes blocks made of a matrix material surrounding embedded elements that provide one of the following: compressive load-bearing reinforcement; self-alignment of the blocks when stacked in courses to form panels; or post-tensioning deformation prevention means embedded within panels formed from the blocks. Other examples of the prior art include walls formed from stacked cinder blocks into whose cavities reinforcement can be inserted and into which cement or some other reinforcing material can be injected.
本明細書に開示される発明は、この先行技術に対する改善を提供する。 The invention disclosed herein provides an improvement over this prior art.
フレームはそれぞれ、壁または他のパネルに現場で組み立てるための構造ブロックを形成する材料のマトリックス内に埋め込まれている。フレームは壁または他のパネル内にインターロック要素を提供し、マトリックス材料は、壁またはパネルに、したがってこれらのフレームを有するブロックを使用して構築されている建物に断熱性、耐火性、防水性、またはいくつかの追加または他の機能を提供するように調整することができる。 The frames are each embedded within a matrix of material that forms a structural block for on-site assembly into a wall or other panel. The frames provide the interlocking elements within the wall or other panel, and the matrix material can be tailored to provide insulation, fire resistance, waterproofing, or some additional or other function to the wall or panel, and thus to the building being constructed using blocks with these frames.
本発明の広い態様によれば、インターロック式構造ブロック用の一体型構造フレームが提供され、一体型構造フレームは、ウェブに接続された複数の支柱であって、各支柱は、上部、外面、および内面を有し、各支柱は、別の一体型構造フレームの支柱の凹部内で係合するように構成され、ウェブは、支柱を比較的固定された空間対称に保持し、したがって、支柱が、ウェブに取り付けられた他のどの支柱に対してもあらゆる軸の周りで回転または並進するのを防ぐ、複数の支柱と；各支柱の底端にある開口部であって、隣接する構造ブロックの支柱の外面の上部と係合するように構成された開口部と；第１の方向に延びる複数のウェブであって、各ウェブは第１の端部および第２の端部を有し、各ウェブは１つまたは複数の支柱に接続されている複数のウェブと；第１の方向に対して実質的に直交する方向に延在する複数のウェブであって、各ウェブは第１の端部および第２の端部を有し、各ウェブは支柱の１つまたは複数に接続されている複数のウェブとを備える。 According to a broad aspect of the present invention, a one-piece structural frame for interlocking structural blocks is provided, the one-piece structural frame comprising: a plurality of posts connected to a web, each post having a top, an outer surface, and an inner surface, each post configured to engage within a recess of a post of another one-piece structural frame, the web holding the posts in a relatively fixed spatial symmetry, thus preventing the posts from rotating or translating about any axis relative to any other post attached to the web; an opening at a bottom end of each post configured to engage with a top of an outer surface of a post of an adjacent structural block; a plurality of webs extending in a first direction, each web having a first end and a second end, each web connected to one or more of the posts; and a plurality of webs extending in a direction substantially perpendicular to the first direction, each web having a first end and a second end, each web connected to one or more of the posts.
本発明の別の広い態様によれば、反対側の上面および底面、反対側の２つの側面、および反対側の２つの端面を有するブロック本体と；ブロック本体内に埋め込まれた一体型構造フレームとを備えたインターロック式構造ブロックが提供され、一体型構造フレームの一方の端部は底面と同一平面上にあり、一体型構造フレームの反対側の端部はブロック本体の上面を貫いて延びる。 According to another broad aspect of the present invention, there is provided an interlocking structural block comprising a block body having opposing top and bottom surfaces, two opposing side surfaces, and two opposing end surfaces; and an integral structural frame embedded within the block body, one end of the integral structural frame being flush with the bottom surface and an opposite end of the integral structural frame extending through the top surface of the block body.
本発明の別の広い態様によれば、１つのブロックの１つまたは複数の支柱を介して隣接するブロックの１つまたは複数の支柱に接続された複数のインターロック式構造ブロックを含むインターロック式構造ブロックのシステムが提供される。 According to another broad aspect of the present invention, there is provided a system of interlocking structural blocks including a plurality of interlocking structural blocks connected via one or more struts of one block to one or more struts of an adjacent block.
本発明の他の態様は、本発明の様々な実施形態が例示として示され、記載される以下の詳細な記載から当業者に容易に明らかになることが理解されるべきである。理解されるように、本発明は他の異なる実施形態が可能であり、そのいくつかの詳細は、すべて本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、他の様々な点で修正することができる。したがって、図面および詳細な記載は、本質的に例示的なものと見なされるべきであり、限定的なものとして見なされるべきではない。 It is to be understood that other aspects of the present invention will become readily apparent to those skilled in the art from the following detailed description, in which various embodiments of the invention are shown and described by way of illustration. As will be understood, the invention is capable of other different embodiments, and its several details can be modified in various other respects, all without departing from the spirit and scope of the present invention. Accordingly, the drawings and detailed description are to be regarded as illustrative in nature and not as restrictive.
本発明のいくつかの利点は、構成要素を工場で製造し組み立てることができることであり、これにより、自動化された装置を使用する制御されたシステムの下でのプレハブが可能になる。これにより、現場での特異な組立てエラーが回避される。これにより、無駄が減り、壁やその他のパネルがより強力に、より速く、より正確に設置され、より低い熟練度の労働力の使用が可能になる。 Some advantages of the present invention are that the components can be manufactured and assembled in a factory, allowing prefabrication under a controlled system using automated equipment. This avoids idiosyncratic assembly errors on-site. This reduces waste, allows walls and other panels to be installed stronger, faster and more accurately, and allows for the use of a less skilled labor force.
上で簡単に記載した本発明のさらに詳細な記載は、本発明の特定の実施形態の以下の図面を参照することにより続く。これらの図面は、本発明の典型的な実施形態のみを示しており、したがって、その範囲を限定すると見なされるべきではない。 A more detailed description of the invention briefly described above follows by reference to the following drawings of specific embodiments of the invention. These drawings depict only typical embodiments of the invention and therefore should not be considered as limiting its scope.
添付の図面に関連して以下に記載される詳細な記載は、本発明の様々な実施形態の記載として意図されており、本発明者によって企図される実施形態のみを表すことを意図するものではない。詳細な記載は、本発明の包括的な理解を提供することを目的とした特定の詳細を含む。しかしながら、本発明がこれらの特定の詳細なしで実施され得ることは当業者には明らかであろう。 The detailed description set forth below in conjunction with the accompanying drawings is intended as a description of various embodiments of the present invention and is not intended to represent the only embodiments contemplated by the inventors. The detailed description includes specific details intended to provide a comprehensive understanding of the present invention. However, it will be apparent to one skilled in the art that the present invention may be practiced without these specific details.
本発明は、インターロック式構造ブロック３００用の一体型構造フレーム１００を提供する。一体型構造フレームは、ウェブ１２０に接続された複数の支柱１１０を有し、各支柱は、上部１１２、外面および内面を有し、支柱は中空チューブまたはシリンダであり得る。各支柱は、別の一体型構造フレームの支柱の凹部１１１内で係合するように構成される。ウェブは、支柱を比較的固定された空間対称性で保持し、したがって、支柱が、ウェブに取り付けられた他の支柱に対してあらゆる軸の周りを回転するのを防ぐ。各支柱の底端には、隣接する構造ブロックの支柱の外面の上部と係合するように構成された開口部がある。一体型構造フレームは、インターロック式構造フレームの底部から垂直に細長い平らな部分として第１の方向に延びる複数のウェブ１２０をさらに含む。各ウェブは、第１の端部および第２の端部を有し、各ウェブは、１つまたは複数の支柱に接続されている。一体型構造フレームは、第１の方向に対して実質的に直交する方向に延びる別の複数のウェブを有し、各ウェブは、第１の端部および第２の端部を有し、各ウェブは、支柱の１つまたは複数に接続される。
The present invention provides a one-piece
一実施形態では、支柱は中空のシェルであり、１つまたは複数の側面と、底面のアパーチャと、アパーチャがあるまたはない上部とを有する。 In one embodiment, the support is a hollow shell with one or more sides, an aperture at the bottom, and a top with or without an aperture.
一実施形態では、支柱の上部は、隣接する構造ブロックの別の支柱の底部の段付き部分と係合する。上部にアパーチャがある場合、テンション手段をブロック間に配置することができる。 In one embodiment, the top of the post engages a stepped portion at the bottom of another post in an adjacent structural block. If there is an aperture at the top, a tensioning means can be placed between the blocks.
一実施形態では、ウェブは、並進および回転の両方において、支柱を互いに対して位置付けてロックする。 In one embodiment, the web positions and locks the posts relative to each other in both translation and rotation.
一実施形態では、支柱およびウェブは、製造プロセス中に同時に形成される。 In one embodiment, the posts and webs are formed simultaneously during the manufacturing process.
一実施形態では、スペーサリブ１１３は、位置合わせおよび接着剤の間隔のために、支柱の内面に沿って含まれる。
In one embodiment,
一実施形態では、ウェブの側面に張り出しリブ１３０、またはモールドロック（ｍｏｕｌｄ ｌｏｃｋ）が存在する。
In one embodiment, there is an overhanging
一実施形態では、スタンドオフ部分１４０が、一体型構造フレームの対向端に形成される。
In one embodiment,
一実施形態では、複数の支柱、１つまたは複数のウェブ、および１つまたは複数の側面は、金属材料、鉄、鋼、ステンレス鋼、ポリマー材料、シリコーンゴム、ポリエチレン、アクリル樹脂、ポリウレタンポリプロピレン、ポリメチルメタクリレート、合成および天然の生分解性ポリマー、バイオポリエステル、アグロポリマー、コポリマー、繊維強化プラスチック、複合材料、木質材料、またはそれらの任意の組み合わせのうちの１つまたは複数から形成される。 In one embodiment, the plurality of posts, the web(s), and the side(s) are formed from one or more of metallic materials, iron, steel, stainless steel, polymeric materials, silicone rubber, polyethylene, acrylics, polyurethane polypropylene, polymethylmethacrylate, synthetic and natural biodegradable polymers, biopolyesters, agropolymers, copolymers, fiber reinforced plastics, composite materials, wood materials, or any combination thereof.
一実施形態では、インターロック式構造ブロックは、反対側の上面および底面、反対側の２つの側面、および反対側の２つの端面を備えたブロック本体２００を有する。ブロック本体は、ブロック本体内に埋め込まれた一体型構造フレーム１００を含み、一体型構造フレームの一方の端部は底面と同一平面であり、一体型構造フレームの反対側の端部はブロック本体の上面を貫いて延びる。
In one embodiment, the interlocking structural block has a
一実施形態では、支柱は、断面が実質的に正方形である。 In one embodiment, the struts are substantially square in cross section.
一実施形態では、ブロック本体は、電気配線、配管、または公益事業設備を収容するための１つまたは複数の導管ボイド２１０をさらに含む。そのような実施形態では、一体型構造フレームは、各導管と整列するためのリングをさらに含む。リングは、小さな取り付け要素でウェブに保持することができ、小さな取り付け要素はまた、ブロック本体材料が完全に硬化する前に、ブロック本体材料がフレームを通って落下しないように保持するように設計されている。 In one embodiment, the block body further includes one or more conduit voids 210 for housing electrical wiring, piping, or utility equipment. In such an embodiment, the integral structural frame further includes rings for aligning with each conduit. The rings can be held to the webs with small mounting elements that are also designed to hold the block body material from falling through the frame before it is fully cured.
本発明はさらに、インターロック式構造ブロックのシステム４００を提供する。このシステムは、１つのブロックの１つまたは複数の支柱を介して隣接するブロックの１つまたは複数の支柱に接続された複数のインターロック式構造ブロック３００を含む。
The present invention further provides a system 400 of interlocking structural blocks. The system includes a plurality of interlocking
一実施形態では、隣接する一体型構造フレームからの支柱の係合は、一緒に接合され、接着剤を介して互いに対して所定の位置に固定される。 In one embodiment, engaging posts from adjacent integral structural frames are bonded together and secured in place relative to one another via adhesive.
一実施形態では、接着剤は、エポキシ、アクリル、シアノアクリレート、ウレタン、またはシリコーンのうちの１つまたは複数を含む。 In one embodiment, the adhesive comprises one or more of an epoxy, an acrylic, a cyanoacrylate, a urethane, or a silicone.
一実施形態では、２つのブロック本体の隣接する表面は、モルタル剤を使用することによって一緒に接合される。 In one embodiment, the adjacent surfaces of the two block bodies are joined together by using a mortar agent.
一実施形態では、モルタル剤は、石灰モルタル、ポリマーベース剤、セメント、または石膏のうちの１つまたは複数を含む。 In one embodiment, the mortar agent includes one or more of lime mortar, a polymer-based agent, cement, or gypsum.
一実施形態では、インターロック式構造ブロックは、パネルまたは壁構造の製造に使用される。 In one embodiment, the interlocking structural blocks are used in the manufacture of panel or wall structures.
一実施形態では、インターロック式構造ブロックは、柱または梁の製造に使用される。 In one embodiment, the interlocking structural blocks are used to manufacture columns or beams.
開示された実施形態の前述の記載は、当業者が本発明を作製または使用することを可能にするために提供される。それらの実施形態に対する様々な修正は当業者には容易に明らかであり、本明細書で定義される一般的な原理は、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく他の実施形態に適用され得る。したがって、本発明は、本明細書に示される実施形態に限定されることを意図するものではなく、請求項と一致する完全な範囲を与えられるべきであり、ここで、冠詞「ａ」または「ａｎ」の使用によるなど、単数形での要素への言及は、そのように明記されていない限り、「唯一の」を意味するのではなく、「１つまたは複数の」を意味する。当業者に知られている、または後に知られるようになる、本開示全体に記載された様々な実施形態の要素に対するすべての構造的および機能的均等物が、特許請求の範囲の要素によって網羅されることが意図されている。さらに、本明細書に開示されるものは、そのような開示が特許請求の範囲に明示的に記載されているかどうかにかかわらず、公衆に捧げられることを意図するものではない。 The foregoing description of the disclosed embodiments is provided to enable any person skilled in the art to make or use the present invention. Various modifications to those embodiments will be readily apparent to those skilled in the art, and the general principles defined herein may be applied to other embodiments without departing from the spirit and scope of the present invention. Thus, the present invention is not intended to be limited to the embodiments shown herein, but is to be accorded the full scope consistent with the claims, in which reference to an element in the singular, such as by use of the article "a" or "an," does not mean "only one," unless so expressly stated, but rather "one or more." All structural and functional equivalents to the elements of the various embodiments described throughout this disclosure that are known or that later become known to those skilled in the art are intended to be covered by the elements of the claims. Moreover, nothing disclosed herein is intended to be dedicated to the public, regardless of whether such disclosure is expressly set forth in the claims.
１００ 一体型構造フレーム
１１０ 支柱
１１１ 支柱凹部
１１２ 支柱上部
１１３ スペーサリブ
１２０ ウェブ
１３０ モールドロック／張り出しリブ
１４０ スタンドオフ部分
２００ ブロック本体
２１０ 導管孔
３００ インターロック式構造ブロック
４００ インターロック式構造ブロックのシステム
REFERENCE SIGNS
Claims (21)
ウェブに接続された複数の支柱であって、各支柱は、上部、外面、および内面を有し、各支柱は、１つのフレームの上部が別の一体型構造フレームの支柱の内面の凹部内で係合するように構成され、前記ウェブは、それが接続されている支柱を、比較的固定された空間対称で保持し、したがって、前記支柱が、同じウェブに接続された他のどの支柱に対してもあらゆる軸の周りで回転または並進するのを防ぐ、複数の支柱と、
各支柱の底端にある支柱の内面への開口部であって、前記開口部は凹部および段を備えて構成され、前記凹部および段は、隣接する構造ブロックの支柱の外面の上部と係合するためのものであり、およびその上部が前記段を越えて係合することを阻止するためのものである、開口部と、
第１の方向に延びる複数のウェブであって、各ウェブは第１の端部および第２の端部を有し、各ウェブは１つ以上の支柱に接続されており、少なくとも１つのウェブは、そのウェブの少なくとも１つの平らな表面から突き出るモールドストップを有する複数のウェブと、
前記第１の方向に対して実質的に直交する方向に延びる複数のウェブであって、各ウェブは第１の端部および第２の端部を有し、各ウェブは前記支柱の１つ以上に接続されている、複数のウェブと、
を備える、一体型構造フレーム。 1. A one-piece structural frame for interlocking structural blocks, comprising:
a plurality of posts connected to a web, each post having a top, an outer surface, and an inner surface, each post configured such that the top of one frame engages within a recess in the inner surface of a post of another integral structural frame, said web holding the post to which it is connected in relatively fixed spatial symmetry, thus preventing said post from rotating or translating about any axis relative to any other post connected to the same web ;
an opening into the inner surface of each post at a bottom end, said opening configured with a recess and a step for engaging an upper portion of the outer surface of the post of an adjacent building block and for preventing said upper portion from engaging beyond said step ;
a plurality of webs extending in a first direction, each web having a first end and a second end, each web connected to one or more posts, at least one web having a mold stop protruding from at least one planar surface of the web ;
a plurality of webs extending in a direction substantially perpendicular to the first direction, each web having a first end and a second end, each web connected to one or more of the struts ;
An integral structural frame comprising :
反対側の上面および底面と、反対側の２つの側面と、反対側の２つの端面とを有するブロック本体と、
前記ブロック本体内に埋め込まれた一体型構造フレームであって、前記一体型構造フレームの一方の端部は前記底面と同一平面であり、前記一体型構造フレームの反対側の端部は前記ブロック本体の上面を貫いて延び、前記一体型構造フレームは、
（ｉ）ウェブに接続された複数の支柱であって、各支柱は、上部、外面、および内面を有し、各支柱は、１つのフレームの上部が別の一体型構造フレームの支柱の内面の凹部内で係合するように構成され、前記ウェブは、それが接続されている支柱を、比較的固定された空間対称で保持し、したがって、前記支柱が、同じウェブに接続された他のどの支柱に対してもあらゆる軸の周りで回転または並進するのを防ぐ、複数の支柱と、
（ｉｉ）各支柱の底端にある支柱の内面への開口部であって、前記開口部は凹部および段を備えて構成され、前記凹部および段は、隣接する構造ブロックの支柱の外面の上部と係合するためのものであり、およびその上部が前記段を越えて係合することを阻止するためのものである、開口部と、
（ｉｉｉ）第１の方向に延びる複数のウェブであって、各ウェブは第１の端部および第２の端部を有し、各ウェブは１つ以上の支柱に接続されており、少なくとも１つのウェブは、そのウェブの少なくとも１つの平らな表面から突き出るモールドストップを有する、複数のウェブと、
（ｉｖ）前記第１の方向に対して実質的に直交する方向に延びる複数のウェブであって、各ウェブは第１の端部および第２の端部を有し、各ウェブは前記支柱の１つ以上に接続されている、複数のウェブと、
を備える、一体型構造フレームと、
を備える、インターロック式構造ブロック。 An interlocking structural block, comprising:
a block body having opposing top and bottom surfaces, two opposing side surfaces, and two opposing end surfaces;
a one-piece structural frame embedded within the block body, one end of the one-piece structural frame being flush with the bottom surface and an opposite end of the one-piece structural frame extending through a top surface of the block body , the one-piece structural frame comprising:
(i) a plurality of posts connected to a web, each post having a top, an outer surface, and an inner surface, each post configured so that the top of one frame engages within a recess in the inner surface of a post of another integral structural frame, said web holding the post to which it is connected in relatively fixed spatial symmetry, thus preventing said post from rotating or translating about any axis relative to any other post connected to the same web ;
(ii) an opening into the inner surface of each post at a bottom end, said opening configured with a recess and a step for engaging an upper portion of the outer surface of the post of an adjacent building block and for preventing the upper portion from engaging beyond the step ;
(iii) a plurality of webs extending in a first direction, each web having a first end and a second end, each web connected to one or more posts , at least one web having a mold stop protruding from at least one planar surface of the web ;
(iv) a plurality of webs extending in a direction substantially perpendicular to the first direction , each web having a first end and a second end, each web connected to one or more of the struts ;
an integral structural frame comprising:
An interlocking structural block comprising:
１つのブロックの１つ以上の支柱を介して隣接するブロックの１つ以上の支柱に接続された複数の請求項１０に記載のインターロック式構造ブロック
を備える、システム。 1. A system of interlocking structural blocks comprising:
11. The interlocking structural blocks of claim 10, wherein one or more struts of one block are connected to one or more struts of an adjacent block.
A system comprising :
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