(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
硬化可能材料よりなる第１構造層及び第２構造層と、この第１及び第２の構造層間に配置した熱抵抗性の高い断熱層とを有する断熱性複合壁構造の製造に用いるコネクタロッドであって、前記コネクタロッドは高い熱抵抗性を有する硬化した樹脂性又はプラスチック材料からなり、前記コネクタロッドは、
（１）貫通部、衝撃部、及びその両者間に中間部を有する細長いシャフトと、
（２）未硬化状態で前記断熱層及び第１構造層に貫入するよう前記中間部から遠い側の前記貫通部の端に設けた十分に先の尖った先端部と、
（３）複合壁構造の製造に使用するとき前記第２構造層内に埋設するよう前記中間部から遠い側の前記衝撃部の端に設けた大きな頭部と、
（４）断熱材中で予め決められた深さにコネクタロッドを配向する手段と、
（５）前記貫通部にあり、構造層がほぼ硬化したとき前記貫通部を第１の構造層内に固定するための手段と、
（６）前記衝撃部にあり、構造層がほぼ硬化したとき前記衝撃部を第２の構造層内に固定するための手段とを有し、
前記第１及び第２の構造層間に断熱層が所望の形態で位置する複合壁構造を製造するのにコネクタロッドが使用されるとき、前記コネクタロッドは前記構造層内に強固に埋設されるとともに前記構造層及び断熱層を所望の形態に保持できる強度と形態を有するものとした
ことを特徴とするコネクタロッド。
【請求項２】
請求項第１項に記載のコネクタロッドであって、前記断熱材中でコネクタロッドを配向する手段は、前記中間部と前記衝撃部の間の交点の近傍の前記細長いシャフトの表面に張り出し部を有することを特徴とするコネクタロッド。
【請求項３】
請求項第２項に記載のコネクタロッドであって、前記張り出し部はフランジであることを特徴とするコネクタロッド。
【請求項４】
請求項第３項に記載のコネクタロッドであって、前記フランジは、コネクタロッドを複合壁構造に挿入する所望の角度に対応するよう長いシャフトの表面に関してある角度で配向されていることを特徴とするコネクタロッド。
【請求項５】
請求項第１項に記載のコネクタロッドであって、前記貫通部にあり、前記貫通部を第１の構造層内に固定するための前記手段は前記中間部と前記先端部の間に位置する前記細長いシャフトの部分にある凹部からなることを特徴とするコネクタロッド。
【請求項６】
請求項第１項に記載のコネクタロッドであって、前記衝撃部にあり、前記衝撃部を第２の構造層内に固定するための前記手段は前記中間部と前記衝撃部間の交点の近傍の前記細長いシャフトの表面にある張り出し部及び大きな頭部からなることを特徴とするコネクタロッド。
【請求項７】
請求項第１項に記載のコネクタロッドであって、前記コネクタロッドはポリ炭酸エステル材料からなることを特徴とするコネクタロッド。
【請求項８】
請求項第１項に記載のコネクタロッドであって、前記樹脂性又はプラスチック材料は不連続なファイバーを含むことを特徴とするコネクタロッド。
【請求項９】
請求項第２項に記載のコネクタロッドであって、さらに、断熱層を通してコネクタロッドを挿入したとき、前記張り出し部が断熱層の表面に接するようにコネクタロッドを固定する手段を有し、前記固定手段は貫通部と中間部の交点近傍の前記細長いシャフト上にあることを特徴とするコネクタロッド。
【請求項１０】
断熱性の高い複合壁構造であって、
（１）高強度材料からなる第１の構造層と、
（２）硬化可能な高強度材料からなる第２の構造層と、
（３）高い熱抵抗性を有する材料からなる断熱層からなり、ここで前記断熱層は前記第１の構造層と第２の構造層の間に所定の形態で位置し、前記第１の構造層、前記第２の構造層、及び前記断熱層は高い熱抵抗性を有する材料からなるコネクタロッドで互いに固定され、ここで前記コネクタロッドは、
（ａ）細長いシャフトと、ここで前記シャフトは、
（ｉ）前記第１の構造層中に大部分が埋設される貫通部と、
（ii）前記第２の構造層中に大部分が埋設される衝撃部と、
（iii）前記断熱層中に大部分が位置する中間部とを有し、
（ｂ）未硬化状態で前記断熱層及び第１構造層に貫入するよう前記中間部から遠い側の前記貫通部の端に設けた先のほぼ尖った先端部と、
（ｃ）前記第２構造層内に埋設するよう前記中間部から遠い側の前記衝撃部の端に設けた大きな頭部と、
（ｄ）前記断熱層中で予め決められた深さに前記コネクタロッドを配向する配向手段と、
（ｅ）前記貫通部にあり、構造層がほぼ硬化したとき前記貫通部を前記第１の構造層内に固定するための手段と、
（ｆ）前記衝撃部にあり、構造層がほぼ硬化したとき前記衝撃部を前記第２の構造層内に固定するための手段とを有し、
前記コネクタロッドが前記構造層内に強固に埋設されるとともに前記構造層及び断熱層を所定の形態に保持する強度と形態をコネクタロッドが有し、また、このコネクタロッドの形態は、また前記配向手段が前記断熱層を完全に貫通しないようにした
ことを特徴とする断熱性の高い複合壁構造。
【請求項１１】
請求項第10項に記載の断熱性の高い複合壁構造であって、前記第１の構造層及び前記第２の構造層の少なくも一つはコンクリートからなることを特徴とする断熱性の高い複合壁構造。
【請求項１２】
請求項第10項に記載の断熱性の高い複合壁構造であって、前記断熱層はポリスチレン発泡体からなることを特徴とする断熱性の高い複合壁構造。
【請求項１３】
請求項第10項に記載の断熱性の高い複合壁構造であって、前記断熱層はファイバーガラスからなることを特徴とする断熱性の高い複合壁構造。
【請求項１４】
硬化可能材料よりなる第１構造層及び第２構造層と、この第１及び第２の構造層間に配置した熱抵抗性の高い断熱層とを有する高断熱性複合壁構造を製造する方法であって、該方法は、
（１）高い熱抵抗性を有する材料からなる少なくも一つのコネクタロッドを供給するステップと、ここで前記コネクタロッドは
（ａ）貫通部、衝撃部、中間部を有する細長いシャフトと、
（ｂ）前記中間部から遠い側の前記貫通部の端に先の尖った先端部と、
（ｃ）前記中間部から遠い側の前記衝撃部の端に大きな頭部と、
（ｄ）前記断熱層中で予め決められた深さにコネクタロッドを配向する手段と、
（ｅ）前記貫通部にあり、前記貫通部を前記第１の構造層内に固定するための手段と、
（ｆ）前記衝撃部にあり、前記衝撃部を前記第２の構造層内に固定するための手段とを有し、
（２）硬化していない構造材料からなる第１の未硬化層を形成するステップと、
（３）高い熱抵抗性を有する材料からなる断熱層を前記第１の未硬化層の表面に形成するステップと、
（４）前記断熱層の露出した表面及び前記第１の層の一部を通して少なくも一つのコネクタロッドを挿入し、前記貫通部が前記断熱層及び前記第１の未硬化層に貫入して貫通部の大部分は前記第１の未硬化層中に位置させ、前記中間部の大部分は前記断熱層中に位置させて、前記衝撃部の大部分は前記断熱層の露出した表面から突き出るようにするステップと、
（５）前記断熱層の露出した表面上に硬化していない構造材料からなる第２の未硬化層を形成し、前記衝撃部の大部分が前記第２の未硬化層中に位置するようにするステップと、
（６）前記第１の未硬化層を硬化させ第１の構造層を形成し、前記第２の未硬化層を硬化させ第２の構造層を形成することにより複合壁構造を形成するステップと
を有することを特徴とする高断熱性複合壁構造を製造する方法。
【発明の詳細な説明】
発明の背景
産業上の利用分野
本発明は、複合壁構造中の多層材料を互いに固定するのに用いる大きな断熱性を有するコネクタロッドに関し、特に、コネクタロッドは大きなせん断力及び高いＲ−値を有し、コンクリート層で両側を挟まれた高断熱層をその両側のコンクリート層と連結するのに用いられる。
関連技術
新材料及び新組成がたゆみなく開発されてきたのと共に、今まで明らかに無関係と考えられていた材料を共働的に結合し有用な複合材料を製作する新しい方法も同時に開発されてきた。このことは、建築建設分野でも同様であり、高強度の構造壁がまず製作され、それに比較的強度は弱いが高断熱性の材料がコートされたりそのような層が付けられたりして、高強度高断熱の構造が形成される。一般には、まず構造枠部分を作り、その後その構造枠部分に断熱マットを張り付ける。より具体的には、外壁構造を作り、その外壁構造の内側に断熱材料を配置し、その上から内壁を作り、断熱材料を保護し隠すようにする。断熱の目的は、内壁と外壁間の熱エネルギーの伝達を抑止するため又は少なくも遅延するためである。一般には、建造物の大部分の構造強度が外壁で与えられるので外壁は高強度材料で作られている。
例えば、最も安価でしかも最も強度の大きな建築材料で建設業界で広く用いられているものはコンクリートである。コンクリートは、水硬性セメントバインダ、水、並びに、石、小石、砂のような比較的安価で高い圧縮力を持つ骨材材料からできた混合物から形成される。これらは全体として比較的高強度で、安価な建築材料である。しかし、コンクリートは、ファイバーガラスや高分子発泡体に比べて断熱性が小さいという欠点を持つ。例えば、８インチのコンクリート板のＲ−値（熱抵抗）は0.64であるが、１インチのポリスチレン板のＲ−値は5.0である。しかし、逆に、後者のような材料は、断熱性は高いが、構造強度又は保持力に対しては殆ど寄与しないという欠点を持つ。セメント又はレンガでできた構造壁に、外壁と内壁の間に吹き付ける発泡体又は断熱マットのような断熱材料を何層でも付け加えることは可能であるが、その時、これらの材料の断熱性を最も効率よく発揮することができない。その理由は、外壁構造と内壁構造とを構造的に連結する必用があるためである。
そのような二壁構造が高い強度と保持力を有し、また、建設中及び使用中にそれらが互いに倒壊したり反対に分離することのないようにするためそのような構造的連結が必用なのである。通常、これは金属間柱、ボルト、又は、梁を用いて行われてきた。しかし、金属は良好な熱伝導体であるため（従って非常に低い断熱性を持つ）、そのような間柱、ボルト、梁、又は、２つの壁を構造的に連結する他の手段により、その回りが十分な断熱材で取り囲まれているにもかかわらず熱的連結が生じることになる。その結果、例えば寒い日には、比較的温かな内壁側から冷たい外壁側へと熱が速く流れることになる。従って、断熱材のＲ−値が比較的大きな価であっても、２壁の全体としてのＲ−値は断熱材のＲ−値よりもはるかに小さく、断熱層を加える効果を相殺するか最低にしてしまう。勿論、外壁と内壁の間に構造的連結がない建築物を作ることもできるが、そのような壁は殆どの場合十分な強度を持たないであろう。
これらの欠陥を解決するため、コンクリートスラブの２つの壁の間にポリスチレンのような高断熱層を形成することが試みられている。例えば、以下の米国特許は、金属連結棒又は間柱を用いて連結したそのような複合壁構造を開示している。即ち、ロング（Long）に発行された米国特許4,393,635、ロング他への4,329,821、マクローラン（McLaughlin）への2,775,018、ジョーンズ（Jones）への2,645,929、及びネルソン（Nelson）への2,412,744等である。しかし、２つのコンクリート壁を構造的に連結するのに金属間柱又はコネクターを用いると、その大きな熱伝導性によりポリスチレン発泡体の高断熱性が著しく喪失してしまう。このように、ポリスチレン発泡体又は他のＲ−値の高い断熱材がその断熱性を可能な限り最大限に発揮することは不可能となる。
熱伝導の問題を十分に解決するため、コンクリート層に当たる部分は金属、断熱層に当たる部分は断熱材でできたコネクタロッドを用いることが試みられた（例えば、アセリン（Asselin）に発行された米国特許No.4,545,163）。また他の試みでは大きなＲ−値を有する材料で全体を作った高断熱性連結コネクタロッドを用い、２つのコンクリート構造層を連結し、両側のコンクリート層間の熱伝導を最小に抑えるようにした。例えば、ロング（Long）に発行された米国特許4,829,733（以後「ロング'733」と呼ぶ）は、コンクリートでできた内構造層と外構造層を有しその２層間に高断熱層を有する高断熱壁を作成するためのプラスチックせん断コネクタを開示している。ロング'733特許で述べられたプラスチックせん断コネクタは建設業界である程度用いられているが、そのコネクタを形成する方法が比較的難しいこと及びそれを用いる方法が難しいため、そのコネクタの設計及びそのようなコネクタの製作法の双方が材料費、製造費、及び労賃を引き上げている。
例えば、ロング'733特許のコネクタを製造するには、そのコネクタを製造するのに用いる材料及びコネクタの設計のため、少なくとも５つの若しくはそれ以上の基礎的製造ステップを必用とする。まず、ロング'733特許のコネクタは、異なった材料及び異なった製造法で作られた２つの分離した部分を結合して形成される。
一方では、ロング'733特許のコネクタの全長にわたる細長く平な部分がポリエステルビニールエスタエポキシ又は他の適当な高分子バインダを浸み込ませたガラス、グラファイト、ボロンのような連続繊維から形成される。ロング'733特許にはその細長く平な部分の製造工程に関する開示は特にないが、適当な大きさを持ち細長く平なロッドの最も経済的で信頼性のある製作法は引き出し法である。引き出し法では（押し出し法と同様）均一な断面積を有するものが得られるので、その細長く平な部分を適当な長さに切断し、硬化したコンクリート板の内部にコネクタを保持するためのテーパー部を持つように加工しなくてはならない。それ故、細長く平な部分を作るだけで３つの製造工程が必要となる。
さらに、中央のスリーブ部は、例えば、注入型成形で別に成形され、細長く平な部分の中央部の上に取付けられる（第３列、２−４行目）。中央スリーブ部の一つの目的は、断熱シートの側壁に押しつけるためのフランジを提供することで、ロング'733特許のコネクタが複合壁構造の異なった層内に入り過ぎたり余り入らなかったりすることを防止するためである（第３列、４−８行目）。細長く平な部分は引き出し法で作られるので、中央スリーブ部のフランジは１ステップでは作られない。ロング'733特許は優れた断熱性及び強度を有するコネクタを提供しているが、そのコネクタは、非常に特別な設計及び製造法を有するせん断コネクタにすぎない。
ロング'733特許は、設計上の制限のため複合壁構造を製造する際使用法が複雑なコネクタも開示している。例えば、比較的巾が広く平らなコネクタの先は断熱層と第１のコンクリートスラブ中に挿入されるが、ロング'733特許のコネクタの平らな先の最大巾よりも十分に大きな直径を有する断熱層に予め開けられた穴を通して注意深くコネクタを挿入しないかぎりその先に大きな抵抗が生じる。
さらに、ロング'733特許のコネクタの他の端はフランジに近く位置しているが、それは、断熱層及び第１のコンクリート層に挿入されるフランジから遠くに位置する端と同じく平で細い寸法を有している。長いロング'733特許のコネクタを２つの層を通して挿入しようとする技術者にとって近くにある平で細い端は掴むのが難しいだけでなく、ハンマー又は木槌などで、断熱層及び第１のコンクリート層を通してコネクタを挿入するために加えられる強い衝撃又は一撃を受けるのにも困難である。
前述のことから、必要とすることは、高い断熱性を有する複合壁コネクタのより優れた設計とその製造法であることは明らかであろう。
さらに必要なことは、一度の工程で成形でき、しかもコンクリート層内にコネクタを固定する手段を持ち、複合壁構造を形成するとき断熱層内のコネクタの位置決めをする手段も備えたコネクタロッドのより優れた設計とその製造法である。
特に細長いコネクタシャフト部で外部構造層内でそれを保持する手段を有するコネクタシャフト、及び、中央スリーブ部でフランジと大きくなった中央半径を有し、断熱層中のコネクタの位置決めを行うための中央スリーブ部を別々に成形することなく、一つのステップで一体として成形できるコネクタロッドを提供することは現在の技術を大きく進歩させることになるであろう。
さらに、必要なことは、複合壁構造を作る際に２つの構造層の１つと断熱層を貫通しやすくする手段を有する改良したコネクタロッドの設計及び製作法である。
さらに、ハンマー又は木槌のようなもので得られる衝撃を受けやすくなるように改良されたコネクタ、又は、第１の構造層と断熱層をコネクタロッドが貫通しやすくするため、コネクタを掴みやすく改良したコネクタを得ることは現在の技術を大きく進歩させることになるであろう。
本出願では、前述した特徴を有するコネクタロッドの改良した設計と製造法について説明し特許を請求する。
発明の開示
本発明は、複合壁構造を製造する際に用いる壁用コネクタに対する改良した設計及びその製造法に関するものである。特に、そのようなコネクタは一段階で製造でき、２つのコンクリート層及びその間に挟まれた断熱性の高い断熱材を有する高断熱性壁構造の製造に用いられる。そのような壁用コネクタは断熱材を挟む２つのコンクリート壁間の熱の流れを完全に妨げ、或いは著しく減少させ、複合壁構造の製造工程においてコンクリート層と断熱材層内でのコネクタの位置決めを容易にするものである。このような断熱性壁用コネクタは、例えば、注入型成形、樹脂トランスファ成形、反応性注入型成形等で、一段階で成形することが可能で、ロング'733特許のように多段階でコネクタを形成する必要がない。
好ましい実施例では、コネクタロッドは、ポリ炭酸エステル樹脂、他の高強度樹脂、又は成形可能なプラスチック材料を用い注入型成形で形成される。他の好ましい材料は、ポリ炭酸エステルとポリブチレンテラフタレートとの”合金”である。大きな引っ張り強度及び曲げ強度が必要な場合には、ガラスファイバー、炭素ファイバー、ミネラルファイバー、臭素ファイバー、セラミックファイバーのような不連続ファイバー、又はそれと類似物を樹脂に混入させ強度及び靭性を増加させたコネクタロッドを形成してもよい。セルロース、ナイロン、又は他の高分子ファイバーのようなより柔らかなファイバーを用いるとコネクタロッドの靭性を増加させるがこわさを減少させる。しかし、ファイバーを必要としない場合には、コストが高くなるのでファイバーを用いないのが好ましい。ロング'733特許に於いては、連続ファイバーが主たる構造成分で、樹脂はそれらを単に結合しているに過ぎないが、本発明のコネクタの主な構造成分は成形可能な樹脂又は他のプラスチック材料そのもので、不連続ファイバーはその中に注入してもしなくてもよいものである。このため本発明のコネクタは色々な所望の形状に成形でき、いくつもの付帯物や他の変化を加えることができる。
以前は、鋼鉄製のコネクタと置き代わるべき適切なコネクタはそれと同程度の引っ張り強度がなくてはならないと考えられていた。そのため、ロング'733特許のようなコネクタでは引っ張り強度の高い連続ファイバーを用い、２つのコンクリート層を固定するのに必要な最小引っ張り強度（これは誤りであったが）を有するコネクタを得ようとした。
しかし、本発明の発明者が行った研究により、連続ファイバーを引き出して形成したコネクタの引っ張り強度は断熱性複合壁の形成に必要な最小値よりはるかに大きいことが分かっている。実際、より重要な強度変数は、せん断強度及び曲げ強度であり、これらはコネクタロッドの靭性に影響を与える。本発明者は、ポリ炭酸エステル、ポリ炭酸エステルとポリブチレンテラフサレートとの合金、エポキシ、又は他の高強度樹脂のような適当な樹脂性材料を用いて、必要以上の引っ張り強度を有するコネクタを一段階で注入型成形できることを確認した。連続ファイバーはコネクタロッドのせん断強度及び曲げ強度に対してほとんど又は全く寄与しないため通常必要ではない。実際、不連続ファイバーを加える場合には、不連続ファイバーの乱雑な配向のため、連続ファイバーに比べてコネクタのせん断強度、曲げ強度、及び靭性が増加することが期待される。
それ以上に重要なことは、樹脂又は他の成形可能なプラスチック（不連続ファイバーを入れても入れなくても）を用いるため、無数の異なった形状が得られ、しかも一段階で成形可能となることである。それにひきかえ、引き出し法では、円柱、又は矩形、六角棒のような最も簡単な形状（即ち、縦軸方向に沿った直径は引き出された製品の長さ方向にわたり全て同一である）を持つようなもののみに適用できる。引き出された棒の形状を変更し構造的特徴を付加するには加工工程、及び／又は、別の成形又は連結工程が必要となる。
一口に言って、強度変数の中でより重要なのはせん断強度及び曲げ強度であり引っ張り強度ではないという出願人の発見に基づき、コストの低減と改良した設計を同時に行ったコネクタロッドを生産するため一段階で樹脂を成形する優れた製造法を採用した。複合壁の性能規準、コネクタの頻度、及び樹脂又は他の成形可能なプラスチック材料の種類により、適当な強度を得るため多量又は少量のファイバーが必要となる。ある場合にはそれを全く入れなくすることもできる。
ある好ましい実施例では、コネクタロッドは中央シャフトを有し、その一方の端には先の尖った先端があり、それにより複合壁構造の製造過程で断熱材を通り硬化していない第１のコンクリート層にコネクタロッドを挿入することが容易になる。コネクタロッドの他の端には大きな頭部があり、これはハンマー又は木槌で与えられる衝撃力を受けるため、又は、コネクタロッドを断熱層と硬化していない第１のコンクリート層に挿入する際コネクタロッドを容易に掴めるようにするためである。一方の端に先の尖った先端、また他の端に大きな頭部があるため、複合壁構造を製造する際にコネクタロッドが非常に使いやすいものになる。先の尖った先端は材料を貫通するのに役立ち、また先の尖った先端の直径を大きくするカム効果（camming effect）はコネクタのシャフトをいくつかの層を通して導くのに役に立つ。
本発明のコネクタロッドを用いることによりコネクタロッドを複合層に挿入するのが速く容易にできるだけでなく、先の尖った先端のため、ドリルで開けた小さな穴をのある、又はそのような穴を全く開けていない断熱材を通してコネクタロッドを挿入することができる。さらに、大きな頭部があるため、小さな穴を通して、或いは、断熱材中に穴がないところにコネクタロッドをハンマーや木槌で打ち込みやすくなる。
さらに、コネクタはそのいずれか一方の側で１つ以上の凹部を有する。その凹部に硬化していないコンクリートが流れ込み、その後硬化し、複合壁のコンクリート層内にコネクタを信頼性よく強固に固定する。例えば、ある好ましいコネクタは先の尖った先端の近くの中央シャフト内に少なくも一つの凹部を有する。コネクタロッドをハンマーや木槌で打ち込む（又は、手で捩じる）ときに生じる振動により、まだ硬化していないコンクリートが中央シャフトの凹部に広がっていくのがより容易になる。このようにして、コネクタロッドは第１のコンクリート板の中でそれが硬化したとき強固に固定される。
コネクタロッドの他の端の方にはフランジ又は中央シャフトの表面から横方向に広がった張り出し部があるが、この部分は断熱層面上に接しコネクタロッドが断熱層及び第１のコンクリート層にそれ以上挿入されるのを防いでいる。ここで採用する注入型成形工程は一段階のものであるから、このフランジ又は他の張り出し部は一段階のステップでコネクタロッド型に成形される。
第１の構造層が注入され、まだ十分に硬化していないときにその上に断熱層が形成される。断熱層には、コネクタロッドの挿入用としてドリルで穴が開けられているのが好ましい。コネクタロッドの先の尖った先端のため、コネクタロッドは断熱層を通り第１の構造層に容易に挿入される。しかし、コネクタロッドが先の尖った先端を持ち、また本発明で用いるほとんどの断熱材料が柔らかいため、予め穴が開けられていない断熱層を通して直接にコネクタロッドを挿入することも可能である。中央シャフトにあるフランジは断熱層を通り第１の構造層の所望の深さににコネクタロッドを挿入することを可能にする。その後、第２の構造層が断熱層の残りの表面上に注入される。
最後に、大きな頭部を有するコネクタロッドの端が突き出ている断熱材の表面上に第２のコンクリート層が注入されるとき、大きな頭部とフランジ又は他の張り出し物が第２の凹部を形成し、その中に新しいコンクリートが流れ込む。硬化したとき、頭部及び凹部はせん断コネクタロッドの第２の端を硬化したセメント層内に固定する。それらは、双方で、第１の構造層に対して第２の構造層が分離したり倒壊したりするのを防止する。第１の構造層にある中央シャフトの第１の凹部はこれら２つの機能を行う。
図の簡単な説明
第１図は、一般に円形をした断面を有する断熱性コネクタロッドの透視図である。
第２図は、角度の付いた張り出し部を有する第１図の断熱性コネクタロッドの透視図である。
第３図は、わずかに楕円形の断面を有する断熱性コネクタロッドの透視図である。
第４図は、偏平な楕円形の断面を有する断熱性コネクタロッドの透視図である。
第５図は、十字形の断面を有する断熱性コネクタロッドの透視図である。
第6A図は、部分的に完成した複合壁構造の前面立面断面図である。
第6B図は、完成した複合壁構造の前面立面断面図である。
好ましい実施例の詳細な説明
本発明は、複合壁構造を形成するのに用いる改良した設計に基づく大きな断熱性を有するコネクタ又はコネクタロッド、並びにそのコネクタロッドの製造法及び使用法に関する。このコネクタロッドは一度のステップで製造可能である上に、広範囲の構造的特徴及び付帯物を有している。このコネクタロッドは、２つの構造層及びそれらの層で両側から挟まれた断熱性の高い層を固定するように設計されている。このコネクタロッドは大きなＲ−値（即ち、高い熱抵抗）を有しているため、従来の金属製コネクタに比べ、２つのコンクリート壁間の熱流を遮断又は大きく減少させる。また、このコネクタロッドは、複合壁を形成する際使用しやすいように設計されている。
本発明のコネクタロッドは、適当な樹脂又は他の高強度プラスチック材料から、好ましくは注入型成形で形成される。勿論、樹脂トランスファ成形、反応性注入型成形、又は他の公知の一段階で行われる成形や比較的簡単な成形によって形成してもよい。重要な判断規準は、成形のコストがコネクタロッドの全体のコストと釣り合ったものであることである。
好ましい樹脂材料は容易に注入型成形することが可能なポリ炭酸エステルである。他の同様な樹脂材料として、ポリ炭酸エステルとポリブチレンテラフタレートの合金があり、ポリ炭酸エステル樹脂より安価である。その他、エポキシ樹脂、熱硬化性プラスチックのような高強度高Ｒ−値を持つ他の樹脂を用いてもよい。重要なことは、製作しようとする複合壁の性能に合った強度及び断熱性を有する樹脂材料又はプラスチックを選ぶことである。
多くの場合には必要でないが、ある場合には、ガラスファイバー、炭素ファイバー、臭素ファイバー、セラミックファイバーのような不連続ファイバー、又はそれと類似物を樹脂材料又は他のプラスチック材料に混入させコネクタロッドの引っ張り強度、曲げ強度、及び靭性を増加させるのが望ましい。不連続ファイバーはまた、樹脂材料又は他のプラスチック材料中に適当に不規則に分散してあれば、コネクタロッドのせん断強度を増加させることも可能である。しかし、コネクタロッドにそれ以上の強度又は剛性を持たせる必要がない場合には、コストが高くなるのでそのようなファイバーを用いない方がよい。
樹脂又は他の成形可能なプラスチックを用いることにより（不連続ファイバーを入れるか入れないかにかかわらず）一段階で成形可能な、ほとんど限りない種類のコネクタロッドを設計することが可能になる。従って、製造コストを増やすことなくコネクタロッドに広範囲の構造的特徴又は付帯物を付けることが可能となる。
図１において、本発明の好ましいコネクタロッド10には、通常、円柱状又は楕円体状の長いシャフト12が含まれている。コネクタロッド10は、一方の側に貫通部16、他方の側に衝撃部18、貫通部16と衝撃部18の間に位置する中間部20を有する。中間部20には、適当なアクセサリや他の特徴を持たせ他の機能性を持たせることも可能であるが、この中間部20は本質的には長いシャフト12の中間部からなる。
中間部20から離れた方の貫通部16の端は先の尖った先端22である。尖った先端22は通常図１に示すように円錐状であるが、長いシャフト12の直径に比較して十分小さな直径の先端になっていればいかなる形状でもよい。以下に詳しく述べるが、この先の尖った先端22により、コネクタロッドは断熱層及び硬化していない構造材料の第１の層に容易に挿入することができる。
さらに、貫通部16は、中間部20と先の尖った先端22近傍の貫通部16との間に１つ以上の凹部24を有する。以下により詳しく説明するが、貫通部は第１の構造層に十分挿入されそこで固定されるように設計されている。そして凹部24は貫通部16が第１の構造層中で固定されるのに非常に役に立つ。
長いシャフト12のさらに上方には中間部20があるが、これは通常一様な形状をしており、円柱状か、楕円又は十字状の断面をしている。貫通部から離れた側の中間部20の端にはフランジ26又は張り出し部があるが、それは、第１の構造層と重ね合わされる断熱層中のコネクタロッド10の方向を定める手段である。中間部20は、断熱層中に開けられた穴又は貫通部16の先の尖った先端部22によって開けられた穴にしっくりと嵌まり、コネクタロッド10が断熱層とまだ硬化していない第１の構造層に挿入される。従って、定義により、中間部の長さは一般的に断熱層の厚さに等しくなる。
フランジ26又は張り出し部は断熱層と第１の構造層中の適当な深さにコネクタロッド10を配置するのに役に立つ。勿論、フランジ26は、コネクタロッド10を複合壁構造に挿入する望ましい角度に対応するよう長いシャフト12に関してある角度で配向されている。例えば、コネクタを断熱層の表面に垂直に配向するのであれば（図6A）、フランジ26を、長いシャフトの表面に直交するように配向するのが好ましい。しかし、フランジはどんな適当な角度にオフセットしてもよい。
長いシャフトのさらに上方で貫通部16から離れた位置に衝撃部18がある（図１）。衝撃部は、長いシャフトに沿ったフランジ26又は張り出し部又はその近傍から始まり、衝撃部18の中間部20から遠い方の端にある大きくなった頭部28で終わる。フランジ26又は張り出し部は中間部20と衝撃部18の交点又はその近傍にあるといわれるが、その理由は、コネクタロッドの３つの部分の定義とその各部が埋め込まれる複合壁構造層間の相関、それらの層内でのコネクタロッドの位置の精度、及び、フランジ26又は張り出し部の厚さによるためである。大きな頭部28を付ける目的は、ハンマー又は木槌のようなもので与えられる衝撃力を受けやすくするため、又は、コネクタロッド10を断熱層と第１の構造層に挿入する際コネクタロッドを容易に？めるようにするためである。さらに、大きな頭部28は、衝撃部18の回りに形成される第２の構造層が第１の構造層と断熱層から分離するのを防止する機能も持つ。
それらと協同してフランジ26又は張り出し部は第２の構造層が第１の構造層の方向に倒壊するのを防止する。長いシャフト12の大きな頭部28とフランジ26間の部分は長いシャフト12の他の部分と同じ直径を有しているかも知れないが（凹部24を除いて）、大きな頭部28とフランジ26又は張り出し部は、本質的には、その両者間にある長いシャフト12の部分に疑似凹部30を形成している。本発明のコネクタロッドが容易に注入型成形で作れるため、先の尖った先端22、凹部24、フランジ26、大きな頭部28は、コネクタロッド10中に一段階の成形工程で速くまた容易に形成することができる。（しかし、一つ以上の構造的特徴又はアクセサリを、一つ以上の成形工程又は成型工程を用いてコネクタロッドに組み込むのが望ましい場合もある。さらに、成形から外されたコネクタロッドを、それがまだ硬化していない間に曲げたりしてコネクタロッドに構造的な変更を与えることも可能である。）
図１に示すコネクタロッド10の構造的特徴に加えて、図２に示すように、貫通部16と中間部20の交点の近傍で長いシャフト12に沿った部分にカム状の張り出し部32を設けることが可能である。カム状の張り出し部32を設ける目的は、コネクタロッドが断熱層を通してフランジ26まで十分に挿入されたときそれを固定する手段とするためである。
図３は他の実施例を示しているが、長いシャフト40及びコネクタロッド42の他の部分が円柱ではなくわずか楕円形の断面を有することを除いて、この実施例は図１に示したコネクタロッド10と非常によく似た構造的特徴を示している。多くの点において、コネクタロッド40は図１のコネクタロッド10と本質的に同様な機能をする。この実施例では凹部の形は図１及び図２のものと異なっているが、この凹部は他のものと同様な固定機能を行う。実際、凹部の形状又は深さは、その凹部が貫通部を第１の構造層内に固定する適当な手段である限り、比較的重要ではない。
図４に本発明のもう一つのコネクタロッドの実施例を示すが、これは図３のものと類似している。ただ異なるところはコネクタロッド52の長いシャフト50の断面が図３のコネクタロッド40のものよりさらに偏平な楕円形になっていることである。長いシャフトの断面の形状や他の設計上の特徴はそれらの機能的特徴に比較するとそれほど重要ではない。実際の断面の形状は、製造しようとする複合壁構造特有の設計及び性能規準に合致するように選ばれる。図４のコネクタロッドの断面が楕円形であるため、先の尖った先端は円錐というよりスカロップ（貝殻）の形をしている。
図５は本発明の他の実施例であるが、コネクタロッド62の長いシャフト60はおおよそ十字形の断面をしている。十字形構造のヒレが作る空間に張り出し部64が設けられており、それはコネクタロッド62を第１の構造層内に固定するのに役立つ。前と同様、フランジ66及び大きな頭部68はコネクタロッド62を第２の構造層に固定するのに役立っている。
次に、図6Aには第１の構造層70及び断熱層80に打ち込まれたコネクタロッド10の全体が前面立面断面図に示されている。複合壁構造を製造する好ましい方法では第１の層の構造材が適当な形状に流し込まれる。通常、第１の構造層70は矩形の板であるが、これには他の装飾物又は構造物が付いていてもよい。ただ一つの制限はその層に十分な厚みまたは深さがあり、その構造層が適切な強度を有し、コネクタロッド10の貫通部16をその中にしっかりと固定することができることである。
第１の構造層70の材料としては、最初型に注入されるときは流動性があり、その後硬化して一般的には堅い構造層を形成するような適当な材料を用いる。好ましい実施例では、第１の構造層70は水硬性セメントバインダ、水、骨材材料、他の適当な添加物を含むコンクリートが使われる。コンクリートは、安価で、強度が高く、注入が容易であるため他の材料に比べて好まれる。しかし、高強度高分子、樹脂、又は注入時には流動性を持ち後に硬化する他の材料のような適当な構造材料を用いてもよい。
第１の構造層70が堅くなり過ぎ、コネクタロッド10を挿入すると構造層の構造強度が弱くなるようになる前に、第１の構造層70の露出した面上に断熱層80を配置する。断熱層には適当な断熱材ならどんなものでも用いることができる。例として、ポリスチレン発泡体、ファイバーガラス、エーロゲル、キセロゲル、ゾノトラ石、シーゲル、ポリイソシアネート発泡体、ポリウレタン発泡体、尿素ホルムアルデヒド発泡体、低密度高断熱セメント性材料等が挙げられる。前記の材料は単に例として挙げたものであり制限を与えるものではない。
断熱層80にはドリル又はパンチで開けた複数個の穴があることが好ましく、その中に本発明のコネクタロッド10が挿入される。コネクタロッド10は断熱層80の夫々の穴から第１の構造層70にフランジ26のためにそれ以上挿入できないところまで挿入される。適当に配向されておれば、貫通部16（図１）はその大部分が第１の構造層70内に位置し、また、中間部20はその大部分が断熱層80内の穴又は空間を占めることになる（図6A）。コネクタロッド10の先端22は先が尖っているため、コネクタロッド10の長いシャフト12の直径に比べ十分に小さな直径の穴をドリルしておくことも可能である。そのような穴が一切不要な場合もある。
第１の構造層70が適当な硬度又は強度に達した後、第２層目の構造材が断熱層80の上から注入され、図6Bに示されるように第２の構造層90が形成される。第２の構造層90にも、最初流動性があり後に硬化し十分に堅い構造壁を形成する適当な材料ならどんなものを用いてもよい。しかし、安価で、強度が高く、成型が容易なことからコンクリートが好ましい。通常、第２の構造層90は矩形の板であるが、それには他の装飾物又は構造物が付いていてもよい。第２の構造層90の厚さ又は深さは、コネクタロッド10の大きな頭部28を完全に或いは少なくも十分に飲み込み、コネクタロッド10を第２の構造層90内に適切に固定できるようなものでなくてはならない。フランジ26は硬化した第２の構造層90が第１の構造層70上に倒壊するのを防止する役目をする。
ある場合には、まだ硬化していない第２の構造層の上に第２の断熱層を敷き、これら第２の断熱層と第２の構造層内にもう一種類のコネクタロッドを挿入することが望ましいことがある。その後、前と同様にして、第３の構造層が第２の断熱層の表面上に注入される。本発明のコネクタロッドを成形するのが簡単なため、３つの構造層を一つに連結する夫々に合ったコネクタロッドを成形することができるだろう。
ここで述べた色々のコネクタロッドを実験的に作られた複合壁に適用したが、これらのコネクタロッドは、実験に使われた複合壁の３層を一体に保つのに十分なせん断力を持つことが確認された。実際、複合壁構造が破壊するほどの応力が掛けられたときには、破壊するのはいつもコンクリートの構造層であり、コネクタロッドはそのままの形であった。
前述のことから、本発明は断熱性のよい複合壁コネクタに対する改良した設計及びその製造法を提供することが分かる。
さらに、本発明は、一段階で成形でき、しかも構造層内でコネクタロッドを固定する手段を有し、複合壁構造形成時に断熱層内でコネクタの位置決めをする手段も有する改良したコネクタロッドの設計及び製造法を提供する。
それに加え、本発明のコネクタロッドは一段階で一体を成形できるもので、細長いコネクタシャフト部で外部構造層内でそれを保持する手段を有するコネクタシャフト、及び、中央スリーブ部でフランジと大きくなった中央半径を有し、断熱層中のコネクタの位置決めを行うための中央スリーブ部を別々に成形する必要がない。
さらに、本発明の改良したコネクタロッドは、複合壁構造の形成時に断熱層及び２つの構造層のうちの１層に挿入するのを容易にする手段を有する。
最後に、本発明の改良したコネクタロッドは、ハンマー又は木槌のようなもので得られる衝撃を受けやすくし、又は、第１の構造層と断熱層を貫通しやすくするためコネクタを掴みやすくする手段を有している。
本発明は、その精神又は本質から逸脱せず異なった形で具体的に表現してもよい。前述した具体例は全ての点において単に例として考えられるべきもので制限を与えるものではない。したがって、本発明の範囲は前述した事柄ではなく以下に述べる特許請求範囲で表される。特許請求項の意味するところ及びそれと同等な範囲に入る全ての改変は本特許請求範囲に入るものとする。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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