JP7545332B2 - 断熱材に結合される少なくとも１つの硬化セメント質層を備えたプレハブ断熱建築用パネル - Google Patents

Description

本発明は、概して建物の壁、床、及び屋根を形成すべく組み立てられ得る少なくとも１つの硬化セメント質層を備えるプレハブ断熱建築用パネルに関し、より具体的には、流体を排出するチャネルを有するそのようなパネルと、断熱材の両側の面に接続される、対の硬化セメント質層とに関する。

構造断熱パネル（ＳＩＰ）は、建築業界で定評のある地位にある。このタイプのプレハブの工場製パネルは、通常、発泡スチロール（ＥＰＳ）などの厚い独立気泡断熱材と、それに結合された構造スキンを備えている。現在、２種類の構造スキンが一般的に使用されており、接着剤などでＥＰＳに結合させている。これには、配向性ストランドボード（ＯＳＢ）木製シートや、コンクリート板としても業界で知られている酸化マグネシウム板がある。

ＳＩＰを使用する建築システムの欠点は、パネルの大きさであり、これは一般に、大量生産される木またはコンクリートのシート状の板のサイズに制限される。これにより、壁、床、または屋根が、複数の接合部を備えた複数のＳＩＰパネルで構成されている。さらに、従来技術のパネルは、通常、耐候性及び装飾のために、追加の外層をＳＩＰに、つまり他の場合には木またはコンクリートのシートの外面に、取り付ける必要がある。さらに、ＳＩＰで形成される建物の内部は、通常、石膏シートロックの層とペイントを受け入れて内部を仕上げる必要がある。これまでのところ、ＯＳＢのＳＩＰの耐荷重能は２階建てに制限されている。

プレキャストコンクリートサンドイッチパネルはＳＩＰの制限に対処するものであり、適切な外装仕上げ、多大な耐荷重能を備え、ＳＩＰと比較して、通常大きさが大きくされて、他の同様のパネルと組み合わせたときに使用する接合部が少なくなっている。しかし、このタイプのパネルの欠点は、ＳＩＰに比べて重量がかさむことである。重量の増加に関連する欠点があるにもかかわらず、プレキャストサンドイッチコンクリートパネルは、ＳＩＰと比較して、耐荷重性と火災関連のパフォーマンスが向上している。

本発明の態様によれば、以下を含むプレハブ断熱建築用パネルが提供される：
反対の方向に向き、シート状の剛性断熱材の周囲を集合的に画定するシートの第１の面と第２の面を集合的に範囲設定する両側の第１及び第２の側部と両側の第１及び第２の端部を有するシート状の剛性断熱材、
剛性断熱材の前記第１の面に接続された内部構造層、
各々が剛性断熱材の第２の面から窪んだベースを有する、複数の溝を第２の面に画定する剛性断熱材、
シートの周囲で終端するそれぞれの溝の端部で開口するように、前記剛性断熱材の前記第２の面の位置からシートの周囲に各々延びる、前記溝、
複合セメント質材料であって、硬化セメント質層が剛性断熱材との結合作用により剛性断熱材の第２の面で支えられるように、剛性断熱材の第２の面から外層の外面まで測定される厚さを有する硬化セメント質外層を設けるために、剛性断熱材の第２の面に結合される複合セメント質材料、
パネルの外側にパネルの周囲の内部の位置から流体が流れるための通路を画定するために、溝のベースの反対側に閉鎖され、円周方向に囲まれるチャネルを画定するように前記溝を覆う前記複合セメント質材料。

本発明の別の態様によれば、以下を含むプレハブ断熱建築用パネルが提供される：
反対の方向に向き、シート状の剛性断熱材の周囲を集合的に画定するシートの第１の面と第２の面を集合的に範囲設定する両側の第１及び第２の側部と両側の第１及び第２の端部を有するシート状の剛性断熱材、
剛性断熱材の第１の面に接続された内部構造層、
硬化セメント質層が剛性断熱材との結合作用により剛性断熱材の第１の面で支えられるように、剛性断熱材の第１の面から内層の外面まで測定される厚さを有する硬化セメント質内層を設けるために、剛性断熱材の第１の面に結合される複合セメント質材料を備える内部構造層、
複合セメント質材料であって、硬化セメント質層が剛性断熱材との結合作用により剛性断熱材の第２の面で支えられるように、剛性断熱材の第２の面から外層の外面まで測定される厚さを有する硬化セメント質外層を設けるために、剛性断熱材の第２の面に結合される複合セメント質材料、
外側に延びる一対の両側のフランジを形成し、剛性断熱材の第１の面と略平行に向いているが、そこから窪んでいる、剛性断熱材の周囲に沿った棚面を画定するようにし、そのため、棚面の各々が、それぞれの棚面と第１の面に対して横向きの移行面によって第１の面と相互接続される、剛性断熱材の（ｉ）第１の側部と第２の側部、または（ｉｉ）第１の端部と第２の端部の少なくとも１つ、
剛性断熱材の第１の面と移行面の間に形成され、棚面まで延びる縁を包む、硬化セメント質内層、
棚面に結合される硬化セメント質内層、
棚面の１つから、剛性断熱材の第１の面を横切って、棚面の他方まで切れ目がない、硬化セメント質内層、
剛性断熱材の第１の面の硬化セメント質内層の厚さよりも厚い、棚面から内層の外面までの硬化セメント質内層の厚さ。

このように、剛性断熱材への複合セメント質材料の硬化中に行われる結合作用だけで、例えば断熱材の厚さを通るファスナーによって、セメント質層を内部構造層に直接固定することなく、所定の厚さの硬化セメント質層の重量を支えることができる。

セメント質外層が内部構造層に直接固定されていないために断熱材の厚さ全体を貫通して複合セメント質材料を内部構造層に接続する、ファスナーなどの熱伝導要素がないかのような配置では、したがって、熱エネルギーがパネルの厚さ方向に望まぬように通り得るサーマルブリッジは存在しない。したがって、途切れのない断熱ブランケットがそれぞれのパネルによって形成される。

さらに、比較的薄い硬化セメント質層を設けることでパネルの重量が軽減され、それらを輸送することや、クレーンの使用など建物の一部を形成するためにそれらを適所に配置することなどに伴う作業をするのが容易になる。

パネルの周囲に沿った厚い縁は、厚い縁の両側の各対の間に亘り一方向にパネルをさらに剛性化し、そのため、比較的薄い硬化セメント質層でも、パネルは、製造の間や輸送及び設置する間に、曲げや硬化セメント質層のひび割れなしに形状と元の状態を維持するのに十分な強度がある。

したがって、より大きなパネルを工場で構築して、建設中の建物の共通部分、例えば床や壁、エレベータシャフトを一体に形成するために使用するパネルの数を減らし、それによってその接合部の数を減らし、それに応じて現場での組み立ての労力を減らすことができる。

また、パネルは、パネルの外側と内側の任意の仕上げを含め、実質的に仕上げることができる。
さらに、セメント質外層と剛性断熱材の境界に形成及び配置されたチャネルは、壁を形成する際に使用するパネルが周囲環境及び要素にさらされたときに外層に浸透する風力駆動式の水分を、重力によりパネルの外へ放出する機能を実現する。チャネルは、壁用パネルに、外部の「雨よけ」と剛性断熱材との間の空域を備える。これにより、パネルを「均圧化」することができ、雨を伴う強風の状態にさらされたときに水分が建物に吸い込まれなくなる。

さらに、床を形成する際に使用する場合、チャネルは、このような給水管及び床内放射加熱パイプを配管するための導管を画定する。
さらに、屋根または天井の形成に使用する場合、チャネルは、消火スプリンクラーと給水管及び電気配線を支えるための導管を画定する。

製造時に、水平鋳床上のフォームにより限定される固化していない複合セメント質材料の中に溝付きの剛性断熱材を含む部分的に形成されたパネルを配置することによってセメント質外層が形成されると、これらの溝が、捕捉された空気のポケットを、パネルの外側へと溝に沿って逃がすことができる。したがって、結合は、固化していない複合セメント質材料と接触する剛性断熱材の表面全体にわたって生じる。

本開示で使用される場合、「複合セメント質材料」は、硬化すると硬質の耐久性材料を形成するセメントを含む複数の構成材料を含む材料を指す。複合セメント質材料の例には、コンクリート及びセメント質樹脂がベースのコーティングが含まれる。

好ましくは、複合セメント質材料は、剛性断熱材の第２の面と、第２の面からそれぞれのベースまで延びる溝の側壁との間に形成された溝の外縁を包み、その結果、複合セメント質材料は、溝内に延び、そのため、チャネルそれぞれがそれぞれの溝の側壁の一方から他方に亘る複合セメント質材料、溝の底部、及び溝の各側壁の一部によって集合的に画定される。複合セメント質材料の溝へのこの延在及びその側壁への取り付けは、硬化セメント質層の断熱材へのより強い結合を実現する。

通常、溝は、溝の少なくとも１つが他の１つの溝を貫通するように、交差するアレイで配置される。したがって、溝の標準化されたレイアウトは、壁、屋根、床用パネルのいずれであろうと、パネルのあらゆる用途に対して適切に機能する。

このような配置では、溝は通常、断熱材の一方の側部または端部からもう一方の側部または端部に向かう方向に、他方に対してそれぞれ平行に延びる第１の溝のセットと、断熱材の一方の側部または端部からもう一方の側部または端部に向かう方向に、それぞれ他方に対して平行に、第１のセットに対して横方向に延びる第２の溝のセットでグリッドを形成する。

好ましくは、断熱材の第２の面からそれぞれの溝のベースまで測定される各溝の深さは、第１の面から第２の面まで測定される断熱材の厚さの半分未満である。このことは、チャネルと内部構造層の間に十分な断熱材が残り、あたかもそのようなチャネルが存在しないかのように実質的に同様の断熱特性を実現させる。

好ましくは、内部構造層は、硬化セメント質層が剛性断熱材との結合作用により剛性断熱材の第１の面で支えられるように、剛性断熱材の第１の面から内層の外面まで測定される厚さを有する硬化セメント質内層を設けるために、剛性断熱材の第１の面に結合される複合セメント質材料を備える。

好ましくは、内部構造層及び硬化セメント質外層は、剛性断熱材の厚さによって互いに分離されている。
通常、剛性断熱材の第２の面の表面領域は平坦である。

通常、剛性断熱材の第１の面の表面領域は平坦である。
好ましくは、第１の面から第２の面まで測定される剛性断熱材の厚さは、硬化セメント質外層の厚さの３から３０倍程度である。

好ましくは、剛性断熱材の第１の面の硬化セメント質内層、及び剛性断熱材の第２の面の硬化セメント質外層のそれぞれの厚さは、０．２５インチ（０．６４ｃｍ）から１．５インチ（３．８１ｃｍ）の範囲である。

通常、フランジは剛性断熱材の第２の面と面一であり、第２の面の表面領域が第１の面より大きく、剛性断熱材の第２の面の実質的に全体を覆う硬化セメント質外層は、フランジでの剛性断熱材の厚さによって、硬化セメント質内層から分離されている。

好ましくは、剛性断熱材の（ｉ）第１の側部と第２の側部、及び（ｉｉ）第１の端部と第２の端部の両方が、棚面の両側をそれぞれ形成して、硬化セメント質内層が、シート状の剛性断熱材の周囲全体の周りで厚くなるようにする。

１つの配置では、硬化セメント質内層は、両側のフランジの一方から他方に亘る、切れ目のない埋め込み補強基板を備えている。
本発明のさらに別の態様によれば、以下を含むプレハブ断熱建築用パネルが提供される：
反対の方向に向き、シート状の剛性断熱材の周囲を集合的に画定するシートの第１の面と第２の面を集合的に範囲設定する両側の第１及び第２の側部と両側の第１及び第２の端部を有するシート状の剛性断熱材、
パネルに加えられた荷重を支えるための、剛性断熱材の第１の面に接続された内部構造層、
各々が剛性断熱材の第２の面から窪んだベースを有する複数の溝を第２の面に画定する剛性断熱材、
シートの周囲で終端するそれぞれの溝の端部で開口するように、剛性断熱材の第２の面の位置からシートの周囲に延びる溝、
複合セメント質材料であって、硬化セメント質層が剛性断熱材との結合作用により剛性断熱材の第２の面で支えられるように、剛性断熱材の第２の面から外層の外面まで測定される厚さを有する硬化セメント質外層を設けるために、剛性断熱材の第２の面に結合される複合セメント質材料、
パネルの外側にパネルの周囲の内部の位置から流体が流れるための通路を画定するために、溝のベースの反対側に閉鎖され、円周方向に囲まれるチャネルを画定するように溝を覆う複合セメント質材料、及び
剛性断熱材の第２の面と、それぞれのベースに第２の面から延びる溝の側壁との間に形成される溝の外側縁部を包み、複合セメント質材料が溝の中に延びるようにし、チャネルそれぞれがそれぞれの溝の側壁の一方から他方に亘る複合セメント質材料、溝のベース、及び溝の側壁の各々の一部分によって集合的に画定される、複合セメント質材料。

本発明のさらに別の態様によれば、以下を含むプレハブ断熱建築用パネルが提供される：
反対の方向に向き、シート状の剛性断熱材の周囲を集合的に画定するシートの第１の面と第２の面について集合的に範囲設定する両側の第１及び第２の側部と両側の第１及び第２の端部を有するシート状の剛性断熱材、
外側に延びる一対の両側のフランジを形成し、剛性断熱材の第１の面と略平行に向いているが、そこから窪んでいる、剛性断熱材の周囲に沿った棚面を画定するようにし、そのため、棚面の各々が、それぞれの棚面と第１の面に対して横向きの移行面によって第１の面と相互接続される、剛性断熱材の（ｉ）第１の側部と第２の側部、または（ｉｉ）第１の端部と第２の端部の少なくとも１つ、
前記棚面の１つから、剛性断熱第１の面を横切って棚面の他方に延びる第１の切れ目のない硬化セメント質層を設ける剛性断熱材の第１の面、棚面、及び移行面に結合された複合セメント質材料であって、第１の硬化セメント質層が剛性断熱材の第１の面から、第１の面と棚面の反対側の第１の硬化セメント質層の外面まで測定される厚さを有する、複合セメント質材料、
複合セメント質材料であって、剛性断熱材の第２の面からその反対側にある第２の硬化セメント質層の外面まで測定される厚さを有する第２の硬化セメント質層を設けるために、剛性断熱材の前記第２の面に結合される複合セメント質材料、及び
外面と、剛性断熱材の第１及び第２の面の対応するものとの間の厚さに各々寸法決めされ、剛性断熱材の第１及び第２の面の対応するもので、結合作用により支えられるようにする、第１及び第２の硬化セメント質層。

好ましくは、外面及び剛性断熱材の第１及び第２の面の対応するものの間にある第１及び第２の硬化セメント質層のそれぞれの厚さが、０．２５インチ（０．６４ｃｍ）から１．５インチ（３．８１ｃｍ）の範囲である。

１つの配置では、フランジは剛性断熱材の第２の面と面一であり、第２の面の表面領域が第１の面の表面領域より大きく、剛性断熱材の第２の面の実質的に全体を覆う硬化セメント質外層は、フランジでの剛性断熱材の厚さによって、硬化セメント質内層から分離されている。

１つの配置では、剛性断熱材の（ｉ）第１の側部と第２の側部、及び（ｉｉ）第１の端部と第２の端部の両方が、棚面の両側をそれぞれ形成して、第１の硬化セメント質層が、シート状の剛性断熱材の周囲全体の周りで厚くなるようにする。

１つの配置では、第１の硬化セメント質層は、両側のフランジの一方から他方に亘る、切れ目のない埋め込み補強基板を備えている。
１つの配置では、第１及び第２の硬化セメント質層の各々に、硬化セメント質内層及び外層の一方の内部の場所から剛性断熱材の厚さを超えて、硬化セメント質内層及び外層の他方に延び、第１及び第２の硬化セメント質層を相互接続するようにする相互接続ファスナーがない。

これより、本発明が添付の図面と関連して説明される。

パネルの様々な層を見るためにパネルの一部が切り取られている、本発明によるプレハブ断熱建築用パネルの配置の斜視図である。 図１のプレハブ断熱建築用パネルの配置の正面図である。 図１の線３－３に沿った断面図であり、説明を明確にするためにいくつかの構成要素が省かれている。 図３のＩに示されている部分拡大図である。 図３のＩＩに示されている部分拡大図である。 本発明によるプレハブ断熱建築用パネルの別の配置の斜視図であり、その剛性断熱材のみを示している。 図６の配置の立面図である。 パネルの様々な層を見るためにパネルの一部が切り取られている、本発明のプレハブ断熱建築用パネルのさらなる配置の斜視図である。 図８の線９－９に沿った水平断面図である。

図面では、同様の参照符号は、異なる図面の対応する部分を示している。
添付の図は、建物の壁、屋根、または床を形成するための同様のパネルで使用できるプレハブ断熱建築用パネルを示している。

１０に示されているパネルは、シート状の剛性の独立気泡断熱材１２、例えば発泡スチロール（ＥＰＳ）（例えば、ＥＰＳタイプ２）、業界で剛性ロックウールとしても公知の剛性ミネラルウール、または剛性ポリウレタンまたはポリイノシネート（ｐｏｌｙｉｎｏｓｉｎａｔｅ）で構成されている。シート状の断熱材１２は、全体的な形状が長方形であり、対向している左右の側部１４、１５ならびに対向している上端及び下端１７、１８を有する。これらは、平坦で互いに平行で、反対方向に向いているシートの内面１９及び外面２０を集合的に範囲設定する。また、シートの左右の側部１４、１５ならびに上端及び下端１７、１８は、シート状の剛性断熱材１２の周囲を集合的に範囲設定する。例えば左右として側部について、また上下として端部について言及することは、非限定的なことであり、パネル１０が建物の建設にどのように使用されるかに応じて多様な様式で配向され得るため、パネル１０が好都合に言及するのに簡便であるということが認識されよう。

パネルに加えられた荷重の少なくとも一部を支えるためのパネルの内部構造層２３は、複合セメント質材料２４を含み、これは断熱材１２と接触して配置されている間に硬化し、硬化セメント質層が、シート１２の内面１９への結合作用により、断熱材シートへ接続される。硬化セメント質内層２３は、シートの内面１９からセメント質層の外面または遠位面２６までで測定される厚さを有し、その結果、層２３を形成する材料の総量の重量は、断熱材に関連して結合作用のみで支えることができる。

硬化セメント質内層２３を形成する複合セメント質材料２４は、非収縮、高速硬化、高柔軟性、セルフレベリング、強化繊維、破砕岩石不含有のため、層を鋳造するときの製造プロセス中やパネルの強さに関して使用する際など、最高の性能が得られる。そのような材料の一例は、スルホアルミン酸カルシウム（ＣＳＡ）セメントを含む。

断熱材１２の横方向に離間した左右の側部１４、１５と縦方向に離間した上端と下端１７、１８の各対は、低断熱材料の対向する外側に延びるフランジ２８、２９、及び３１、３２の対を形成し、内面１９と外面２０との間で測定されるよりも薄い厚さを有するようにする。フランジ２８、２９及び３１、３２は、断熱シート１２の全周に沿って棚面３４を画定する。棚面３４は平坦であり、シート１２の内面１９に平行に向けられているが、内面１９から窪んでおり、棚面のそれぞれ１つは、それぞれの棚面３４及び内面に横方向に垂直に向けられた平面移行面３６によって相互接続される。したがって、移行面３６は、内面１９と棚面１６の両方に垂直に向けられる。フランジは、その内面１９上のシート１２の縁部分の切り欠きとして形成され、長方形のブロックが、最初完全に長方形の断熱材シートの内面１９の縁に沿って取り除かれる。棚面３４と反対側にあるフランジ２８、２９、及び３１、３２のそれぞれの側は平面であり、シート１２の外面２０と面一であり、外面２０の表面領域は内面１９よりも大きい。

硬化セメント質内層２３は、断熱材１２の内面１９を完全に覆うだけでなく、シートの内面１９と移行面３６の間に形成された縁３８を包み、棚面３４まで延びて棚面に結合され、移行面３６にも結合される。したがって、内層の内面１９と外面２６との間で測定される剛性断熱材の内面１９における硬化セメント質内層の厚さよりも厚い、棚面３４から内層２３の外面２６まで測定される硬化複合セメント質材料の厚さを有する硬化セメント質層２３の厚い縁部分４０が、棚面３４の対向する各対に形成される。硬化セメント質内層２３は、両側の各対の棚面のうちの一方の棚面３４から、内面１９を横切り、その対の棚面３４の他方まで切れ目がなく、材料の共通の一体層を形成する。これは、縁部が厚く、断熱シートの周囲全体に沿っており、反対側の側部１４、１５の間の横方向と、反対側の端部１７、１８の間の長手方向の両方で、硬化セメント質材料の層を硬化させながら、内部層２３の大部分を形成する内面の厚さを減少させることにより層の重量を最小限にしている。内層２３のそれぞれの厚い縁部分４０は、隣接する切れ目がない移行面３６の反対側にあるその自由遠位端からその表面３６まで棚面３４の幅全体に亘る、増大した厚みを含む。移行面３６からフランジの自由端の間で測定された縁部分４０の幅は、セメント質層の内面１９と外面２６との間で測定された層２３の厚さに実質的に等しい。パネルの製造中、内層２３は連続層として鋳造され、内層の外面２６は、断熱の内面１９と対向する各対の棚面３４を覆う全表面領域にわたって平坦である。

硬化セメント質内層２３はまた、硬化セメント質材料２４に埋め込まれた可撓性メッシュ、例えばガラス繊維スクリムまたは炭素繊維メッシュの形態の切れ目がない補強基板４３を含む。補強基板４３は、パネルの横方向及び長手方向の両方で、一方のフランジから反対側のフランジに及ぶ。基板４３は、単に断熱シート１２の内面１９の上に基板４３を置き、縁３８の上に垂下して棚面に下向きに依拠することにより、層２３に埋め込まれ、固化していない複合セメント質材料が注がれるときに、この材料は、メッシュ基板に画定された開口部４５の周りを流れ、その結果、複合セメント質材料は、断熱シートと内層２３の露出した外面との間の中間の位置に埋め込まれた基板４３と共に硬化する。補強基板４３が断熱シート１２の幅減少部分の全周に広がり、棚面３４に垂直に向けられていること、及び棚面３４から硬化セメント質内層２３の外面２６に向かって全体的に延びることに加えて、やはりメッシュの形態の二次補強基板４６を、厚い縁部分４０に配置してもよい。したがって、２つの補強基板４３、４６は、厚い縁部分で互いに重なり合う。

断熱材１２は、内面１９に中央トラフ４７を画定し、トラフ４７の長手方向に延びる少なくとも１つの金属補強バー４８を受け入れる。断熱シートの長手方向に延び、いずれかの端部１７、１８で開口しているトラフ４７は、一対の両側の側壁５１、５２を有し、これは内面１９と切れ目がなく、そこから内面１９と平行であるが離間した凹所にあるトラフベース５４まで延びる。トラフベース５４は、トラフ４７の深さが断熱シートの厚さ方向の距離に等しくなるように棚面３４と同一平面上にあり、それによって棚面３４が内面１９から窪んでいる。両側の側壁５１、５２の間のトラフ４７の幅は、約１．５インチ（３．８１ｃｍ）である。少なくとも１つの補強バー４８は、トラフベース５４及び側壁５１、５２から離間した位置でトラフ４７に配置され、トラフにある複数の従来式のクレードルによって製造中にそこで支えられ、その結果、固化していないセメント質材料が重力によってトラフとそれぞれの補強バーの周りに流れ込む。このようにすると、当技術分野で従来から理解されているように、硬化セメント質内層にＴビームが形成される。

剛性断熱材１２は、その外面２０に、それぞれベース５７が断熱シート１２の外面２０から窪んだ複数の細長い溝５６と、ベース５７から外面２０に延びる両側の側壁５９、６０とを画定し、縁部６２で切れ目がないようにする。溝ベース５７は、断熱シート１２の厚さ方向に断熱材をその間に残すように棚面３４から離間されている。

そのため、断熱材１２の外面２０からベース５７までの各溝５６の深さは、通常、内面１９と外面２０の間で測定された断熱材の厚さの半分未満であり、これは、本明細書で説明するようにチャネル４４が使用される目的としては十分である。例えば、溝５６は、深さが０．７５インチ（１．９１ｃｍ）、幅３１が０．５インチ（１．２７ｃｍ）であってもよい。また、これにより、溝のベース５７と断熱シート１２の内面１９との間に十分な断熱材１２が残り、図示の配置で深さが内面１９と外面２０の間の断熱材の４インチ（１０．１６ｃｍ）の厚さの１８．７５％であるようなチャネルが存在しないかのように、実質的に同様の断熱特性をもたらす。また、トラフ４７のベース５４と同一平面上にある外面２０と棚面３４との間の断熱材の厚さが薄くなっても、厚い縁部分４０及びトラフ４７の幅は、パネル１０の幅全体と比較して小さく、正味の断熱効果は依然として比較的高く、すぐに理解されるように、いずれのサーマルブリッジもないことによってさらに改善される。

断熱材１２の溝５６は、溝５６Ａの少なくとも１つがそれを横切る他の１つの溝５６Ｂを貫通するように、交差するアレイで配置される。また、各々の溝は、図示の配置の交差するアレイが正方形のグリッドを含むため、断熱材の一方の側部１４から反対側の側部１５に向かって横方向または垂直横方向に延びる５６Ａのものを含む第１の溝のセットと、断熱材の一端部１７から反対側の端部１８に向かってパネルの長手方向に延びる５６Ｂのものを含む第２の溝のセットを伴う複数のその他の溝と交差する。第１のセットの溝は互いに平行であり、第２のセットの溝は互いに平行であり、第１の溝のセットに対して垂直に横断する。

また、溝５６は、各々がその周囲の内側の断熱材１２の外面２０にある位置から、その断熱材の周囲に延びて、溝がパネル１０の外部に連通しているようにする。図示の実施形態の各溝は、断熱材の一方の側部または端部の周囲から、反対側の側部または端部の断熱材の周囲まで延びており、その結果、溝は、溝の両方の終端部のパネル１０の外側へ開口している。

溝５６は、硬化複合セメント質材料６６の外層６５により覆われており、これは、剛性断熱材１２の外面２０に結合され、外面２０全体を覆うが、フランジ２８、２９、３１及び３２における剛性断熱材１２の厚さで硬化セメント質内層２３から分離されている。このようにして、複数の管状チャネル６８が形成され、これらは、溝ベース５７の反対側で閉じて、パネルの周囲内部の位置からパネルの外側へ流体が流れるための円周方向に囲まれた経路を画定する。この複合セメント質材料６６は、内部構造層２３を形成するのと同じタイプであり、硬化セメント質外層６５は、断熱材の外面２０からセメント質層の外面または遠位面７０まで測定される厚さを有し、層６５を形成する材料の総量の重量を、結合作用のみによって断熱材に関連させて支えることが可能である。

硬化セメント質層２３、６５のそれぞれの厚さは、実質的に０．５インチ（１．２７ｃｍ）に等しいが、一般に、０．２５インチ（０．６４ｃｍ）から１．５インチ（３．８１ｃｍ）の間の第１の厚さの範囲、または０．３インチ（０．７６ｃｍ）から１インチ（２．５４ｃｍ）の間の第２の厚さの範囲にあり得る。

２つのセメント質層は、結合作用のみで断熱材１２に接続されているため、パネル１０には、例えば、複合セメント質材料から断熱材の厚さ全体に渡された金属ファスナーなどの断熱材にいずれかの層を直接固定するファスナーやアンカーがなく、内側の構造層に固定されるようにする。結果として、断熱材１２は、いずれかのそのような非断熱性の熱伝導性物体によって中断されず、内部の位置から、当該の橋絡非断熱性物体が内部構造層２３に接触している場所まで延びるか、断熱材の外面２０と接触している結合面で硬化セメント質層と少なくとも接触することによって、硬化セメント質外層６５と内部構造層２３との間を橋絡する。

パネルが、建設現場で処理され、適切にそれらの所望の位置に操縦することができるように、当技術分野において理解されているように、本明細書に記載のタイプの建築パネルは、比較的軽量にすることが望ましい。複合セメント質材料の比較的薄い層を使用することにより、その内面１９と外面２０の間の断熱材１２の厚さは、本発明のパネル１０の断熱特性、つまりＲ値を増強するために、従来式の配置で使用される厚さよりも増大し得るが、パネルは適切な重量を維持する。したがって、断熱材１２は、硬化セメント質層の数倍、例えば、断熱シート１２の面とそのセメント質層の外面との間の内層または外層のいずれかを形成する複合セメント質材料の厚さの３～３０倍であり得る。図示の実施形態では、内面１９と外面２０との間の断熱材の厚さは実質的に４インチ（１０．１６ｃｍ）に等しく、したがって、０．５インチ（１．２７ｃｍ）の厚さの硬化セメント質層よりも８倍厚い。しかし、一般的に言えば、パネル１０では、断熱材の厚さは、硬化セメント質層２３、６５よりも３～１０、４～８または５～３０倍程度厚くてもよい。

外層６５の複合セメント質材料６６は、断熱材１２の外面２０に結合するだけでなく、縁６２を包み、そこで外面が溝の側壁５９、６０、つまり溝５６の外側縁部と交わり、溝５６の中に延び、溝ベース５７から遠位の側壁５９、６０の一部に結合される。これは、断熱材のみの平坦な外面２０での結合よりも、断熱材１２へのより強い接続を実現する。さらに、図１にかかることが示されているが、この図では、断熱材１２及び内層２３は、単に図１には完全には示されていない溝５６に対応する硬化セメント質外層６５の内側結合面７３に画定された複数の交差する隆起７２が切り欠いている。

このように、各チャネル６８は、溝の一方の側壁５９から他方の６０までに亘り、結合させていない硬化セメント質面７２Ａを設けるようにする複合セメント質材料、溝のベース５７、及びベース５７から断熱材の外面２０から内向きに離間した位置まで延びる溝の各側部の一部分７５によって画定される。典型的には、セメント質材料は、溝５６の深さの約３分の１溝において延び、溝の深さの約３分の２を空隙とする。したがって、一般的に言えば、チャネルはそれぞれ、（ｉ）ベース５７が外面２０から窪んでいる断熱材の外面２０の溝３０、及び（ｉｉ）溝のベース５７から離間した位置で溝５６に亘る複合セメント質材料６６によって集合的に画定されており、円周方向に閉じているが、パネルの外側との流体連通のために、断熱材１２の周囲に位置するチャネル端部で開口しているようにする。結果として形成されたチャネル６８は、長方形の断面を有する。

チャネル６８は、特に建築パネル１０の硬化セメント質層が建物の外壁面を画定する場合に、パネルに対する均圧化と水分排出機能を実現し、パネルが強風の間増加する大気の空圧に対して均圧化でき、硬化セメント質外層６５の亀裂や開口部、例えばコンクリートの細孔を通して、水分を含んだ空気を強制的に追いやる傾向がある。そのような状況下では、硬化セメント質層を通るいずれの生じた水分も、重力によってチャネルを通ってパネルの底部に移動し、外部に排出される。

硬化セメント質外層６５はまた、断熱シート１２の外面２０の表面領域に実質的に広がるメッシュの形態の補強基板７７を含む。
パネル１０を形成する方法は、下向きの断熱材の外面２０を、水平鋳造床のフォームによって含まれる固化していない複合セメント質材料の本体へと下げることによって、溝５６を伴う断熱材１２を配置するステップを含む。シート状の断熱材１２が固化していない複合セメント質材料に降ろされると、断熱シートの周囲から離間した位置（複数可）で断熱材１２と固化していない複合セメント質材料との間に空気が閉じ込められ得、空気のポケットが形成され得る。しかし、この閉じ込められた空気は、溝５６に沿ってパネルの外側に逃がすことができる。さらに、溝５６のグリッドによって画定された流体通路のネットワークは、断熱材の外面２０上の実質的に任意の場所に非常に近接した放出経路を設け、閉じ込められた空気は、空気を押し出すためにパネルに加えられる重大な（外部の）下向きの圧力なしでパネルの外側に容易に放出され得る。このようにして、複合セメント質材料は、断熱材の外面２０の全表面領域にわたって結合することができる。

これを行った後、また断熱材の外面にある複合セメント質材料が硬化した後、上向きの断熱材１２の反対側の内面１９に鋳造フォームを配置し、その上に複合セメント質材料の層を鋳造する。第２のセメント質層のこの上向きの鋳造では、固化していない複合セメント質材料が、最初にトラフ４７の中及び棚面３４の上方に注がれ、断熱材１２に結合するように硬化するために放置される。これらの領域には、断熱材の内面１９と水平に硬化セメント質材料が含まれているため、均一な厚さの固化していない複合セメント質材料が内面１９の表面領域全体に注がれ、棚面３４とトラフ４７で以前に硬化した部分を覆い、それにより、断熱材の内面でパネルを覆う。

複合セメント質材料６６が硬化して断熱材の外面２０に結合された後、パネルを上げることによってパネル１０を鋳造床から取り除く。硬化セメント質外層の外面７０は、その後、塗料、アクリルスタッコ、コルクスタッコ、磁器タイル、サイディング、石及びレンガベニヤなどで処理して、複合セメント質材料に装飾の仕上げを施し、その中の開口部をシールすることができる。例えば、アクリルスタッコが所望の装飾の仕上げである場合、適切なアクリルスタッコプライマーが、硬化セメント質層の外面７０に塗布され、その後にアクリルスタッコが塗布される。

このようにして、工場で製造され、それぞれのパネルを形成するための追加の組み立てが現場で不要で、不燃性であり、外装が完成しており、パネルに形成された開口部６７に挿入される工場で設置される窓を含め得る、耐荷重性のプレハブ断熱建築用パネルが提供される。

図６及び図７には、パネルの長手方向に対して斜めになるように、溝が一方の側部１４または１５からその端部１７または１８に向かう方向（一端部１７から反対側の端部１８）に直線に延びている溝のグリッドのアレイが示されている。例えば、図６に示される溝５６Ｅは、長手方向に対して斜めの角度で側部１５と端部１７との間に延在し、溝５６Ｆは、長手方向に対して斜めの角度で側部１５と端部１８との間に延在する。したがって、各溝５６は、図示の配置では４５度の傾斜角で断熱材２０のそれぞれの側部または端部と交わる。結局、特にパネルが図６及び図７に示すように使用時に直立している場合、交差する溝のこのような配置では、チャネルの水平方向の長さはない。それにおいては水分が溜まるまたは静止でき、パネルのいずれの側部または端部がパネルの直立状態で上部にあるかに関係なく、各溝の全長に沿ったそれぞれのパネルの外側に重力が水を運ぶことができる。

いくつかの配置では、特にパネルを壁の形成に使用する場合、溝とチャネルはパネルの端部にのみ到達し得、側部から離間した位置で終了し得、グリッドまたはチャネルの交差するアレイが重力によって水を下向きに運び、水平に隣接するパネル間の接合部で強化されたシーリングのための連続した途切れのない側部を実現することが理解されよう。

図６及び図７は、例えば窓またはドアなどのパネルにおける「貫通」を受け入れるのに適したパネル１０の中央に形成された開口部７９も示すことが理解されよう。
このように、パネル１０は、硬化複合セメント質層２３と６５の間に挟まれた剛性断熱材２０を含み、そのそれぞれは、断熱材の面１９、２０で結合作用によって接続され、したがって、同じであってよい複合セメント質材料の厚さを備える。

本明細書で説明するパネルの配置は、プレキャストコンクリートとＳＩＰの両方であるユニット化されたパネルを提供する。超高性能コンクリートなどの複合セメント質材料を採用することで、パネルは耐荷重壁、床、屋根、及びバルコニーを形成できる。硬化セメント質層の厚さに起因して、これらの層は「ウェットキャスト」でき、そのため硬化セメント質層と断熱材の間にいずれの接着剤もなしで複合セメント質材料の結合作用により剛性断熱材に関連して支えられる。

本明細書で説明するパネルの構成は、簡便な言及のためにプレキャスト建築コンクリート（ＰＡＣ）ＳＩＰと呼ばれる場合があるものであり、先行技術のプレキャストコンクリートサンドイッチパネルと異なって、結合作用だけで十分なため、剛性断熱材とパネル構成要素とを含むパネルの残りの部分に硬化セメント質層を接続するための機械的な結合を省くことができる。

超高性能コンクリートなどの複合セメント質材料の高い圧縮及び曲げ特性により、複数階の建物の耐荷重性としてパネルを積み重ねることができる。さらに、軽量のため、パネルは以前のすべてのパネルよりもはるかに大きくなり得る。

外部コンクリート層の背後にある空気チャネルを均圧化することで、風力駆動式の水分の管理ができる。
硬化セメント質層２３、６５にＴビームと補強基板シートを組み込むと、パネルが追加の強度をもたらし、パネルが支えることができる荷重が増加する。構造は、パネルが以下の方法で使用される場合に組み込まれることが好ましい：
ｉ．土のフィルが地上の壁よりも高い極端な圧力を加える外部構造壁の場合のように、垂直である；
ｉｉ．地上の垂直な壁が２階を超える階を支える。建物が高くなるほど、下の階にかかる圧力が高くなる；
ｉｉｉ．１５フィート（４．５７ｍ）を超える非常に高い壁としての垂直パネル；
ｉｖ．極端な風の荷重がある領域の外壁としての垂直パネル；
ｖ．内部耐荷重性消失の壁；
ｖｉ．エレベータシャフトの壁；
ｖｉｉ．商業能力を有するまたは積雪による屋根の増加した積載量を支える水平な床または屋根用パネル；
ｖｉｉｉ．駐車場で使用される水平パネル；
ｉｘ．積雪荷重を含む長い範囲のバルコニー。

内部構造層２３の厚い縁部分４０は、接合部を間に形成するように隣接するパネルを互いに接続するのに適した表面を備える。厚い縁部分４０はまた、火災の場合に接合部を保護するのに機能する。

チャネル６８は、外層６５に浸透する水分の排出以外の他目的で使用できる。例えば、チャネル６８は、電気配線、下水管及び給水管などの配管導管、床内放射加熱管、消火用スプリンクラー給水管、及びセンサーを受け入れることができる。

隣接するパネル間の接合部は、次の方法で形成できる。
ａ）幅１／８インチ（０．３２ｃｍ）、深さ１／４インチ（０．６４ｃｍ）の垂直接合部の縁の溝が、パネルの周辺に沿って硬化セメント質材料に深く切り込む。

ｂ）設置している間、隣接するパネルは約３／８インチ（０．９５ｃｍ）離間している。
ｃ）第２のパネルを設置する前に、両面フォームシールテープを剛性断熱材に貼り付ける。第２のパネルが隣接する場所に配置されると、引かれてフォームシールテープに対して圧縮される。これにより、パネルの接合部が水密と気密の両方になる。

ｄ）パネルの前面で、事前に仕上げられた板金のストリップが、パネルの上部から両方のパネルのコンクリートベニアに切り込まれた溝に滑り落ちる。これは、金属ストリップの真後ろにあるフォームシールを保護するために、太陽と火の視覚的なシールと実用的なシールを設ける。

ｅ）パネル接合部の内側のフォームシールには、スプレーフォームが接合部に注入される。
ｆ）フォームロッドが接合部に押し込まれ、注入されたスプレーフォームを隠し、仕上げの深さを一定にする。

ｇ）ポリウレタンがコーキングされ、内側の隙間のある接合部に工具で固定されて、シールが完成する。
内部構造層が長方形の金属ベースフレーム８２を複合セメント質材料の硬化層の代わりに含む、パネル１０’として示されている、前述したパネル１０の変形例を、図８及び図９に示している。

長方形の金属ベースフレーム８２は、フレームの両側の側部部材８３Ａ、８３Ｂと、フレームの周囲を形成するフレームの両端部の端部部材８３Ｃ、８３Ｄと、を含む、複数の細長い金属部材８３で形成されている。これらのフレーム周囲部材は管状である。中間金属部材８３Ｅは、側部部材８３Ａ、８３Ｂに対して平行な向きで、端部部材８３Ｃ、８３Ｄ間に亘るフレームの側部の間に等間隔で配置される。フレームの周囲の内側に位置するこれらの内部フレーム部材は、フレームの質量を低減するために、３つの側部と、第４の側部の両端にある内側に突出するフランジ部分を備えたＣ字型の断面であり得る。典型的には、鋼部材が、荷重を支えるのに十分な強度をもたらすフレームを形成するために使用される。したがって、フレームは、フレームの側部部材、中間部材、及び端部部材の狭い面８９Ａに沿って内側及び外側の平面８７及び８８を画定し、そのような各部材の厚さを画定する。したがって、壁を形成する際に使用される場合、フレーム８２は、プレハブパネルの最も内側の層を形成し、その結果、面８７の１つに、シート状の石膏（石膏ボード）Ｇを設置して、装飾的な内面を設けることができる。金属フレーム部材は、ねじファスナーを使用して互いに接続される場合と比較して、耐久性及び強度を高めるために、融合によって、すなわち溶接によって一緒に接続されてもよい。

剛性断熱材１２は、フレームの外面８８に当接する内面１９で金属フレーム８２に接続される。
パネル１０’は、フレーム８２を組み立て、組み立てられたフレームに剛性断熱材１２の層を固定することによって構成される。剛性断熱材は、断熱材の厚さを通って、フレーム部材１３に固定されるねじファスナー８９によってフレームの面８８で所定の位置に保持され、プラスチック傘座金９０がファスナー８９の頭部から分岐して、フレーム部材８３の狭い面８９Ａに塗布されたポリウレタン接着剤９１が硬化して断熱材の内面をフレーム８２に結合するまで、ファスナーによるフレームでの断熱材の保持を強化する。座金９０とファスナー８９のヘッドの両方が剛性断熱材の外面２０から窪んでいるので、外側セメント質層の鋳造中に、固化していないセメント質材料と接触して配置されず、パネルのサーマルブリッジの形成を防ぐ。

次に、フレーム８２を含む部分的に形成されたパネルと断熱材１２を、パネルの外側層６５を形成するための固化していない複合セメント質材料の本体内への下向きの断熱材の外面２０と下げる。

特許請求の範囲は、例に記載されている好ましい実施形態によって限定されるべきではなく、全体としての説明と一致する最も広い解釈がなされるべきである。

Claims (12)

1. プレハブ断熱建築用パネルであって、
   反対の方向に向き、シート状の剛性断熱材の周囲を集合的に画定する前記シートの第１の面と第２の面を集合的に範囲設定する両側の第１及び第２の側部と両側の第１及び第２の端部を有する前記シート状の剛性断熱材、
   前記パネルに加えられた荷重を支えるための、前記剛性断熱材の前記第１の面に接続された内部構造層、
   各々が前記剛性断熱材の前記第２の面から窪んだベースを有する複数の溝を前記第２の面に画定する前記剛性断熱材、
   前記シートの前記周囲で終端する前記それぞれの溝の端部で開口するように、前記剛性断熱材の前記第２の面の位置から前記シートの前記周囲に各々延びる、前記溝、
   複合セメント質材料であって、硬化セメント質層が前記剛性断熱材との結合作用により前記剛性断熱材の前記第２の面で支えられるように、前記剛性断熱材の前記第２の面から外層の外面まで測定される厚さを有する硬化セメント質外層を設けるために、前記剛性断熱材の前記第２の面に結合される前記複合セメント質材料、
   前記パネルの外側に前記パネルの前記周囲の内部の位置から流体が流れるための通路を画定するために、前記溝の前記ベースの反対側に閉鎖され、円周方向に囲まれるチャネルを画定するように前記溝を覆う前記複合セメント質材料、及び
   前記剛性断熱材の前記第２の面と、前記それぞれのベースに前記第２の面から延びる前記溝の側壁との間に形成される前記溝の外側縁部を包み、前記複合セメント質材料が前記溝の中に延びるようにし、チャネルそれぞれを前記それぞれの溝の前記側壁の一方から他方に亘る前記複合セメント質材料、前記溝の前記ベース、及び前記溝の前記側壁の各々の一部分によって集合的に画定される、前記複合セメント質材料、を備え、
   前記内部構造層が、前記剛性断熱材の前記第１の面に結合された複合セメント質材料を含み、硬化セメント質内層であって前記剛性断熱材の前記第１の面から同硬化セメント質内層の外面まで測定される厚さの硬化セメント質内層を設けて、それにより前記硬化セメント質内層が前記剛性断熱材との結合作用によって前記剛性断熱材の前記第１の面で支持されており、
   前記剛性断熱材の（ｉ）前記第１の側部と第２の側部、または（ｉｉ）前記第１の端部と第２の端部の少なくとも１つは、外側に延びる一対の両側のフランジを形成し、前記剛性断熱材の前記第１の面と略平行に向いているが、そこから窪んでいる、前記剛性断熱材の前記周囲に沿った棚面を画定するようにし、そのため、前記棚面の各々が、前記それぞれの棚面と前記第１の面に対して横向きの移行面によって前記第１の面と相互接続され、
   前記硬化セメント質内層が、前記剛性断熱材の前記第１の面と前記移行面の間に形成され、前記棚面まで延びる縁を包み、
   前記硬化セメント質内層が、前記棚面に結合され、
   前記硬化セメント質内層が、前記棚面の１つから、前記剛性断熱材の前記第１の面を横切って、前記棚面の他方まで切れ目がなく、
   前記棚面から前記硬化セメント質内層の前記外面までの同硬化セメント質内層の厚さが、前記剛性断熱材の前記第１の面の前記硬化セメント質内層の前記厚さよりも厚い、プレハブ断熱建築用パネル。
2. 前記溝は、前記溝の少なくとも１つが１つの他の溝を通って延在するように、交差するアレイで配置される、請求項１に記載のプレハブ断熱建築用パネル。
3. 前記剛性断熱材の一方の側部または端部からもう一方の側部または端部に向かう方向に、他方とそれぞれ平行に延びる第１の溝のセットと、前記剛性断熱材の一方の側部または端部からもう一方の側部または端部に向かう方向にそれぞれ他方と平行に、また前記第１の溝のセットに対して横方向に延びる第２の溝のセットにより、前記溝がグリッドを形成する、請求項１または２に記載のプレハブ断熱建築用パネル。
4. 前記剛性断熱材の前記第２の面から、前記それぞれの溝の前記ベースまで測定される前記溝のそれぞれの深さが、前記第１の面から前記第２の面まで測定される前記剛性断熱材の厚さの半分未満である、請求項１～３のいずれか一項に記載のプレハブ断熱建築用パネル。
5. 前記内部構造層及び前記硬化セメント質外層が、剛性断熱材の厚さによって互いに分離されている、請求項１～４のいずれか一項に記載のプレハブ断熱建築用パネル。
6. 前記剛性断熱材の前記第２の面の表面領域が平坦である、請求項１～５のいずれか一項に記載のプレハブ断熱建築用パネル。
7. 前記剛性断熱材の前記第１の面の表面領域が平坦である、請求項１～６のいずれか一項に記載のプレハブ断熱建築用パネル。
8. 前記第１の面から前記第２の面まで測定される前記剛性断熱材の前記厚さが、前記硬化セメント質外層の前記厚さの３から１０倍程度である、請求項１～７のいずれか一項に記載のプレハブ断熱建築用パネル。
9. 前記剛性断熱材の前記第１の面にある前記硬化セメント質内層、及び前記剛性断熱材の前記第２の面にある前記硬化セメント質外層の各々の前記厚さが、０．２５インチ（０．６４ｃｍ）から１．５インチ（３．８１ｃｍ）の範囲である、請求項１に記載のプレハブ断熱建築用パネル。
10. 前記フランジが前記剛性断熱材の前記第２の面と面一であり、前記第２の面の表面領域が前記第１の面の表面領域よりも大きく、前記剛性断熱材の前記第２の面の実質的に全体を覆う前記硬化セメント質外層は、前記フランジで前記剛性断熱材の厚さによって前記硬化セメント質内層から分離される、請求項１または９に記載のプレハブ断熱建築用パネル。
11. 前記剛性断熱材の（ｉ）前記第１の側部と第２の側部、及び（ｉｉ）前記第１の端部と前記第２の端部の両方が、前記棚面の両側をそれぞれ形成し、前記硬化セメント質内層が、前記シート状の剛性断熱材の周囲全体の周りで厚くなるようにする、請求項１、９および１０のいずれか一項に記載のプレハブ断熱建築用パネル。
12. 前記硬化セメント質内層が、前記両側のフランジの一方から他方に亘る、切れ目のない埋め込み補強基板を含む、請求項１、９、１０および１１のいずれか一項に記載のプレハブ断熱建築用パネル。

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