(57)【要約】【課題】外力により取付用枠体に生じる歪みを抑制することができるという効果を維持しつつ、パネルがせん断変形する可能性を抑制できるパネルを提供すること。【解決手段】パネル１は、上枠材４ａと下枠材４ｃと左枠材４ｂと右枠材４ｄとによって形成される四角形の取付用枠体４と、その取付用枠体４に形成される四角形の領域上に、取付用枠体４に対して斜交する向きで、複数の板材２ａを並置して取付けることによって形成される面２とを備え、複数の板材２ａが取付用枠体４に対して斜交する向きは、複数の板材２ａと左枠材４ａ又は右枠材４ｄとによって形成される鋭角の角度θが６０°以上８０°以下となる向きである。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上枠材と下枠材と左枠材と右枠材とによって形成される四角形の取付用枠体と、
その取付用枠体に形成される四角形の領域上に、前記取付用枠体に対して斜交する向きで、複数の板材を並置して取付けることによって形成される面とを備える木造建築物の構造躯体に取付けられるパネルであって、
前記複数の板材が前記取付用枠体に対して斜交する向きは、前記複数の板材と前記左枠材又は前記右枠材とによって形成される鋭角の角度が６０°以上８０°以下となる向きであることを特徴とするパネル。
【請求項２】
前記複数の板材が前記取付用枠体に対して斜交する向きは、前記複数の板材と前記左枠材又は前記右枠材とによって形成される鋭角の角度が６５°以上７５°以下となる向きであることを特徴とする請求項１記載のパネル。
【請求項３】
前記複数の板材が前記取付用枠体に対して斜交する向きは、前記複数の板材と前記左枠材又は前記右枠材とによって形成される鋭角の角度が７０°となる向きであることを特徴とする請求項１記載のパネル。
【請求項４】
前記面は、前記取付用枠体に形成される四角形の領域上の位置に並設して、少なくとも２つ設けられ、
１つの前記面を形成する前記複数の板材は、別の前記面を形成する前記複数の板材と斜交する向きで取付けられることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のパネル。
【請求項５】
１つの前記面と別の前記面とは同数ずつ設けられ、
１つの前記面を形成する前記複数の板材と前記左枠材又は前記右枠材とによって形成される鋭角の角度と、別の前記面を形成する前記複数の板材と前記左枠材又は前記右枠材とによって形成される鋭角の角度とが、同じ角度であることを特徴とする請求項４記載のパネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として木造建築物に用いられるパネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
木造建築物に用いられる構造用合板は、接着剤を使用しているため剛性が強く、木造建築物の特性である柔軟性に欠ける。そのため、柱に取付けられた構造用合板が地震の揺れによって外れてしまうおそれがあった。
【０００３】
これに対して、上枠材と下枠材と左枠材と右枠材とによって形成される矩形の取付用枠体と、複数の板材とを備え、左枠材（又は右枠材）に対して４５°の角度で交差する方向に複数の板材が並べて取付けられた木製パネルが知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１記載のパネルは、地震時には斜めに張った板同士がずれながら摩擦することで揺れを制限し、取付用枠体に歪みが生じることを抑制できるようになっている。また、このパネルは、接着剤を使用しないため木の特性である柔軟性があり、地震の揺れによる建築物の破損を最小限にとどめることができるようにもなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−２２７１０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１記載のパネルは、取付用枠体に生じる歪みが抑制され、十分な耐震効果が得られるため、外力が加わったときにパネルに生じ得るせん断変形について検討されてこなかった。
【０００６】
特許文献１記載のパネルはパネルの左枠材（又は右枠材）に対して４５°の角度で板材が取り付けられているため、パネルに左右方向からの外力が加わると、パネルの左枠材（又は右枠材）に対して４５°の角度に向かって板材がずれようとする。ところで、パネルに左右方向からの外力が加わると、各々の板材に生じるせん断応力は外力の方向に対して４５°の角度で最大になる。従って、特許文献１記載のパネルの板材には、最大のせん断応力が生じる。そして、板材を取付用枠体に取付けた強度よりも板材に生じるせん断応力が大きくなると、板材が取付用枠体からずれてパネルにせん断変形が生じる。よって、特許文献１記載のパネルは、強い外力が加わるとせん断変形が生じる可能性が高いという課題があった。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、外力により取付用枠体に生じる歪みを抑制しつつ、強い外力が加わってもパネルのせん断変形を抑制できるパネルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的を達成するために請求項１記載のパネルは、上枠材と下枠材と左枠材と右枠材とによって形成される四角形の取付用枠体と、その取付用枠体に形成される四角形の領域上に、前記取付用枠体に対して斜交する向きで、複数の板材を並置して取付けることによって形成される面とを備える木造建築物の構造躯体に取付けられるものであって、前記複数の板材が前記取付用枠体に対して斜交する向きは、前記複数の板材と前記左枠材又は前記右枠材とによって形成される鋭角の角度が６０°以上８０°以下となる向きである。
【０００９】
請求項２記載のパネルは、請求項１記載のパネルにおいて、前記複数の板材が前記取付用枠体に対して斜交する向きは、前記複数の板材と前記左枠材又は前記右枠材とによって形成される鋭角の角度が６５°以上７５°以下となる向きである。
【００１０】
請求項３記載のパネルは、請求項１記載のパネルにおいて、前記複数の板材が前記取付用枠体に対して斜交する向きは、前記複数の板材と前記左枠材又は前記右枠材とによって形成される鋭角の角度が７０°となる向きである。
【００１１】
請求項４記載のパネルは、請求項１から３のいずれかに記載のパネルにおいて、前記面は、前記取付用枠体に形成される四角形の領域上の位置に並設して、少なくとも２つ設けられ、１つの前記面を形成する前記複数の板材は、別の前記面を形成する前記複数の板材と斜交する向きで取付けられる。
【００１２】
請求項５記載のパネルは、請求項４記載のパネルにおいて、１つの前記面と別の前記面とは同数ずつ設けられ、１つの前記面を形成する前記複数の板材と前記左枠材又は前記右枠材とによって形成される鋭角の角度と、別の前記面を形成する前記複数の板材と前記左枠材又は前記右枠材とによって形成される鋭角の角度とが、同じ角度である。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１記載のパネルによれば、上枠材と下枠材と左枠材と右枠材とによって四角形の取付用枠体が形成され、取付用枠体に形成される四角形の領域上に、取付用枠体に対して斜交する向きで、複数の板材が並置して取付けられることによって面が形成される。複数の板材と左枠材又は右枠材とによって形成される鋭角の角度が６０°以上８０°以下となる向きに複数の板材が取付用枠体に取付けられる。複数の板材と左枠材又は右枠材とで形成される鋭角の角度が６０°以上の場合、パネルの左右方向からの外力によって板材に生じるせん断応力は、鋭角の角度が４５°の場合より１０％以上弱くなる。そのため、強い外力が加わっても板材に生じるせん断応力が板材を取付用枠体に取付けた強度よりも大きくなる可能性を下げることができる。よって、パネルのせん断変形を抑制することができる。
【００１４】
一方で、パネルに左右方向の外力が加わると、左枠材、右枠材の一方には伸びようとする引張り力が生じ、他方には縮もうとする圧縮力が生じて、取付用枠体は歪もうとする。ところが、複数の板材と左枠材又は右枠材とで形成される鋭角の角度が６０°以上８０°以下であれば、取付用枠体と板材とによって形成される三角形部分であるトラス構造の面積は、鋭角の角度が４５°の場合の少なくとも約１８％が維持される。そのため、左右方向からの外力によって取付用枠体が歪む可能性を抑制することができる。よって、取付用枠体が歪むのを抑制しつつ、強い外力が加わってもパネルのせん断変形を抑制することができるという効果がある。
【００１５】
請求項２記載のパネルによれば、請求項１記載のパネルの奏する効果に加え、次の効果を奏する。即ち、複数の板材と左枠材又は右枠材とで形成される鋭角の角度が６５°以上７５°以下となる向きに複数の板材が取付けられる。複数の板材と左枠材又は右枠材とで形成される鋭角の角度が６５°以上の場合、パネルの左右方向からの外力によって板材に生じるせん断応力は、鋭角の角度が４５°の場合より２０％以上弱くなる。そのため、強い外力が加わっても板材に生じるせん断応力が板材を取付用枠体に取付けた強度よりも大きくなる可能性を下げることができる。よって、より確実にパネルのせん断変形を抑制することができる。
【００１６】
一方で、パネルに左右方向の外力が加わると、左枠材、右枠材の一方には伸びようとする引張り力が生じ、他方には縮もうとする圧縮力が生じて、取付用枠体は歪もうとする。ところが、複数の板材と左枠材又は右枠材とで形成される鋭角の角度が６５°以上７５°以下であれば、トラス構造の面積は、鋭角の角度が４５°の場合の少なくとも約２７％が維持される。そのため、左右方向からの外力によって取付用枠体が歪む可能性を抑制することができる。よって、取付用枠体が歪むのを抑制しつつ、強い外力が加わってもパネルのせん断変形をより確実に抑制することができるという効果がある。
【００１７】
請求項３記載のパネルによれば、請求項１又は２記載のパネルの奏する効果に加え、次の効果を奏する。即ち、複数の板材と左枠材又は右枠材とで形成される鋭角の角度が７０°となる向きに複数の板材が取付けられる。複数の板材と左枠材又は右枠材とで形成される鋭角の角度が７０°の場合、パネルの左右方向からの外力によって板材に生じるせん断応力は、鋭角の角度が４５°の場合より約３６％も弱くなる。そのため、強い外力が加わっても板材に生じるせん断応力が板材を取付用枠体に取付けた強度よりも大きくなる可能性を下げることができる。よって、より確実にパネルのせん断変形を抑制することができる。
【００１８】
一方で、パネルに左右方向の外力が加わると、左枠材、右枠材の一方には伸びようとする引張り力が生じ、他方には縮もうとする圧縮力が生じて、取付用枠体は歪もうとする。ところが、複数の板材と左枠材又は右枠材とで形成される鋭角の角度が７０°であれば、トラス構造の面積は、鋭角の角度が４５°の場合の約３６％が維持される。そのため、左右方向からの外力によって取付用枠体が歪む可能性を抑制することができる。よって、取付用枠体が歪むのを抑制しつつ、強い外力が加わってもパネルのせん断変形をより確実に抑制することができるという効果がある。
【００１９】
請求項４記載のパネルによれば、請求項１から３のいずれかに記載のパネルの奏する効果に加え、次の効果を奏する。即ち、取付用枠体に形成される四角形の領域上の位置に並設して、少なくとも２つの面が設けられる。１つの面を形成する板材と別の面を形成する板材とは、斜交する向きで取付けられる。そのため、パネルの１つの面と別の面とには、斜辺の傾斜の向きが異なるトラス構造が形成される。そして、パネルに左右方向の外力が加わると、外力の向きが左右いずれの方向の向きであっても、１つの面のトラス構造と別の面のトラス構造との一方が取付用枠体の歪みを抑制する。よって、左右方向の外力の向きにかかわらず、パネルが変形するのを防ぐことができるという効果がある。
【００２０】
請求項５記載のパネルによれば、請求項４記載のパネルの奏する効果に加え、次の効果を奏する。即ち、１つの面と別の面とは同数ずつ設けられ、１つの面を形成する複数の板材と左枠材又は右枠材とで形成される鋭角の角度と、パネルの別の面を形成する複数の板材と左枠材又は右枠材とで形成される鋭角の角度とは、同じ角度となっている。そのため、１つの面と別の面とには、斜辺の傾斜の傾きが同じで傾斜の向きが異なるトラス構造が形成される。斜辺の傾斜の傾きが同じで傾斜の向きが異なるトラス構造は、パネルに左右方向の外力が加わると、左方向からの外力に対する取付用枠体の歪みと右方向からの外力に対する取付用枠体の歪みとを同じように抑制する。１つの面と別の面とは同数ずつ設けられるため、１つの面のトラス構造が取付用枠体の歪みを抑制する場合と、別の面のトラス構造が取付用枠体の歪みを抑制する場合との歪みの抑制を同等にすることができる。よって、左右方向の外力の向きにより、取付用枠体の歪みやすさが変わることを抑制できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】（ａ）は、本発明の一実施形態であるパネルの正面を模式的に示した模式図であり、（ｂ）はパネルの左側面を模式的に示した模式図である。
【図２】パネルの分解正面図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、板材と左枠材とで形成される鋭角の角度とトラス構造との関係を示す模式図である。
【図４】（ａ）は、板材に生じる力を模式的に示した模式図であり、（ｂ）は、板材と左枠材とにより形成される鋭角の角度と、せん断応力との関係を示すグラフである。
【図５】板材と左枠材とにより形成される鋭角の角度と、トラス構造の面積、せん断応力との関係を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を実施するための形態について添付図面を参照して説明する。まず、図１（ａ）、（ｂ）及び図２を参照して、本発明の一実施形態であるパネル１の概略について説明する。図１（ａ）は、そのパネル１の正面を模式的に示した模式図であり、（ｂ）は、パネル１の左側面を模式的に示した模式図であり、図２はパネル１の分解正面図である。なお、本実施形態では、後述する面２を正面視したときを正面とし、そのときのパネル１の左側を左、右側を右、面２の裏側を背面として説明する。
【００２３】
パネル１は、主として木造建築物の構造躯体に取付けられて、屋根材、床材、又は、壁材として使用される耐震性を有するパネルである。このパネル１は、左右方向から外力が加わったときに、後述する取付用枠体４が歪むのを抑制しつつ、パネル１がせん断変形する可能性を抑制することで耐震性を発揮するものである。
【００２４】
図１（ａ）、（ｂ）及び図２に示す通り、パネル１は複数の板材２ａ、３ａ、上枠材４ａ、左枠材４ｂ、下枠材４ｃ、右枠材４ｄを備える。上枠材４ａ、左枠材４ｂ、下枠材４ｃ、右枠材４ｄは取付用枠体４を形成するための部材である。板材２ａは、取付用枠体４に取付けられ、パネル１の面２を形成するための部材である。板材３ａは、取付用枠体４に取付けられ、パネル１の面２と取付用枠体４との間に面３を形成するための部材である。板材２ａ、３ａ、上枠材４ａ、左枠材４ｂ、下枠材４ｃ、右枠材４ｄは、一本の原木から角材や板を直接必要な寸法に切り出した無垢材である。
【００２５】
取付用枠体４は、複数の板材２ａ、３ａを取付けるための枠である。上枠材４ａと下枠材４ｃとは同じ長さであり、左枠材４ｂと右枠材４ｄとは同じ長さである。左枠材４ｂと右枠材４ｄとの上端には上枠材４ａが釘で取付けられ、左枠材４ｂと右枠材４ｄとの下端には下枠材４ｃが釘で取付けられている。
【００２６】
図２に示す通り、形状（三角形、台形、平行四辺形）の異なる複数の板材２ａが、パネル１を正面視した場合に斜め左上がりの向きで並置されて、それぞれが取付用枠体４の正面側に取付けられている。これにより、面２が形成されている。このとき、板材２ａと左枠材４ｂとにより形成される鋭角の角度θは７０°である。
【００２７】
また、形状（三角形、台形、平行四辺形）が異なる複数の板材３ａは、パネル１を正面視した場合に斜め右上がりの向きで並置されて、それぞれが取付用枠体４の正面側において板材２ａと取付用枠体４との間に挟まれる位置に取付けられている。これにより、面３が形成され、面２と面３とは取付用枠体４上で並設された状態となっている。このとき、板材３ａと左枠材４ｂとにより形成される鋭角の角度θは７０°である。
【００２８】
図示しないが、釘５は板材２ａと板材３ａとを貫通し、釘５の先端は取付用枠体４に到達している。これにより、板材２ａと板材３ａとが釘５によって取付用枠体４に取付けられるようになっている。
【００２９】
板材２ａは、隣り合う板材２ａと接している。同様に、板材３ａは、隣り合う板材３ａと接している。しかしながら、隣り合う板材２ａ同士、隣り合う板材３ａ同士が、接着剤等により接合されておらず、地震などによってパネル１に左右方向の外力が加わると、それぞれの板材２ａ同士、板材３ａ同士がずれながら摩擦することで揺れを制限できるようになっている。
【００３０】
板材２ａと左枠材４ｂとにより形成される鋭角の角度θと、板材３ａと左枠材４ｂとにより形成される鋭角の角度θとは７０°で同じであって、傾斜の向きが異なるため、板材２ａと板材３ａとは斜交する向きに取付けられるようになっている。
【００３１】
このように構成されるパネル１の長手方向の長さＨは、本実施形態では２７３０ｍｍであり、短手方向の長さＷは９１０ｍｍである。そして、形状が異なる複数の板材２ａ、３ａのうち、平行四辺形の板材の長辺の長さＬは９６８ｍｍとなっている。
【００３２】
ここで、板材２ａ、３ａのうち、平行四辺形の板材の長辺の長さＬは、パネル１の短手方向の長さＷと、板材２ａ、３ａと左枠材４ｂとにより形成される鋭角の角度θとによって決まる。そのため、パネル１の短手方向の長さＷが９１０ｍｍで、板材２ａ、３ａと左枠材４ｂとにより形成される鋭角の角度θが４５°であれば、平行四辺形の板材の長辺の長さＬは１２８７ｍｍとなる。
【００３３】
例えば、原材料となる長さ２０００ｍｍ×幅１２０ｍｍの野地板から板材２ａ、３ａを切り出そうとした場合、板材２ａ、３ａと左枠材４ｂとにより形成される鋭角の角度θが７０°のときは、平行四辺形の板材の長辺の長さＬは９６８ｍｍなので、１枚の野地板から平行四辺形の板材を２枚切り出すことができる。一方で、板材２ａ、３ａと左枠材４ｂとにより形成される鋭角の角度θが４５°のときは、平行四辺形の板材の長辺の長さＬは１２８７ｍｍなので、１枚の野地板から切り出すことのできる平行四辺形の板材は１枚である。このように、板材２ａ、３ａと左枠材４ｂとにより形成される鋭角の角度θが７０°の場合は、４５°の場合に比べて平行四辺形の板材の長辺の長さＬが短くなるので、板材を原材料から効率的に切り出すことができる。よって、パネル１の原材料に掛かるコストを削減することができる。よって、パネル１を安価に提供することができるという効果がある。
【００３４】
次に、図３（ａ）〜（ｃ）を参照して、パネル１における取付用枠体４が変形するのを抑制するための構成について説明する。図３（ａ）は、板材２ａと左枠材４ｂとで形成される鋭角の角度θが７０°の場合のパネル１中のトラス構造を示す模式図であり、図３（ｂ）は、板材２ａと左枠材４ｂとで形成される鋭角の角度θが８０°の場合のパネル１中のトラス構造を示す模式図であり、図３（ｃ）は、板材２ａと左枠材４ｂとで形成される鋭角の角度θが６０°の場合のパネル１中のトラス構造を示す模式図である。
【００３５】
図３（ａ）〜（ｃ）におけるトラス構造とは、板材２ａと上枠材４ａと右枠材４ｄとにより形成される三角形の部分と、板材２ａと左枠材４ｂと下枠材４ｃとにより形成される三角形の部分とをいう。三角形は、三辺の長さが決まると形状が決まるという特性があるため、三角形の構造に外力が加わった場合でも、三角形の構造は変化しにくい。そのため、構造物中に三角形の構造を設けることで、外力に対して安定な構造物を得ることができる。パネル１は、パネル１中に三角形のトラス構造を設けることで、取付用枠体４の形状を安定化させ、パネル１に左右方向の外力が加わったときに取付用枠体４が歪んで変形することを抑制できるようになっている。
【００３６】
図３（ａ）〜（ｃ）に示す通り、板材２ａと左枠材４ｂとで形成される鋭角の角度θが８０°の場合（図３（ｂ））のトラス構造の面積Ｓが図（ａ）〜（ｃ）に示す３つの中で最も狭く、板材２ａと左枠材４ｂとで形成される鋭角の角度θが７０°の場合（図３（ａ））のトラス構造の面積Ｓが２番目に広く、板材２ａと左枠材４ｂとで形成される鋭角の角度θが６０°の場合（図３（ｃ））のトラス構造の面積Ｓが最も広くなっている。このように、トラス構造の面積Ｓは、板材２ａと左枠材４ｂとで形成される鋭角の角度θに依存している。
【００３７】
ところで、パネル１の左方向から外力Ｐが加わると、左枠材４ｂを伸ばそうとする引張り力が生じ、右枠材４ｄを縮めようとする圧縮力が生じて、結果的に取付用枠体４は歪もうとする。このとき、トラス構造の強度が左枠材４ｂ、右枠材４ｄに生じる引張り力、圧縮力よりも強い場合は、取付用枠体４の歪みは抑制される。一方で、トラス構造の強度が左枠材４ｂ、右枠材４ｄに生じる引張り力、圧縮力よりも弱い場合は、取付用枠体４は歪む。ここで、トラス構造の面積Ｓが狭い程、トラス構造の強度が左枠材４ｂ、右枠材４ｄに生じる引張り力、圧縮力より弱くなりやすく、取付用枠体４に歪みが生じやすくなることになる。そのため、取付用枠体４に歪みが生じることを抑制するためには、できるだけトラス構造の面積Ｓを広くすることが必要となっている。
【００３８】
次に、図４（ａ）、（ｂ）を参照して、板材２ａに生じるせん断応力τを抑制するための構成について説明する。図４（ａ）は、板材２ａに生じる力を模式的に示した模式図であり、図４（ｂ）は、板材２ａと左枠材４ｂとで形成される鋭角の角度θと、せん断応力τとの関係を示すグラフである。せん断応力τとは、物体内部のある面と平行方向に、その面にすべらせるように作用する応力のことである。応力とは、物体の内部に生じる力の大きさや作用方向を表現するために用いられる物理量である。外力Ｐによって生じるせん断応力τが板材２ａを取付用枠体４に釘５で取付けた強度よりも大きくなると、板材２ａがずれて、パネル１にせん断変形が生じる。そのため、パネル１にせん断変形が生じないようにするには、せん断応力τを抑制することが必要になっている。
【００３９】
図４（ａ）に示す通り、パネル１の左側から外力Ｐが加わった場合について説明する。板材２ａと左枠材４ｂとにより形成される鋭角の角度をθとする。そして、応力を考える断面Ａ´は、左枠材４ｂと平行な断面Ａから角度θだけ傾いた断面である。応力を考える断面Ａ´を左枠材４ｂと平行な断面Ａから角度θだけ傾いた断面とした理由は、板材２ａが左枠材４ｂに対して角度θだけ傾けて取付けられているため、パネル１に左側から外力Ｐが加わると、板材２ａは左枠材４ｂに対して角度θだけ傾いた方向にずれようとする力が生じるからである。
【００４０】
断面Ａ´において生じる垂直方向の力（垂直力）をＰＮ、せん断力をＰＳ、断面Ａの面積をＳＡとすると、断面Ａ´の面積ＳＡ´、せん断力ＰＳは次式（１）、（２）で表すことができる。
【００４１】
ＳＡ´＝ＳＡ／ｃｏｓθ・・・（１）
ＰＳ＝Ｐｓｉｎθ  ・・・（２）
そして、せん断応力τは、次式（３）で表すことができる。
【００４２】
τ＝ＰＳ／ＳＡ´＝Ｐｓｉｎθｃｏｓθ／ＳＡ＝（Ｐ／ＳＡ）ｓｉｎ２θ・・・（３）
従って、せん断応力τは、板材２ａと左枠材４ｂとにより形成される鋭角の角度θに依存する。
【００４３】
図４（ｂ）に示す通り、角度θが０°のときのせん断応力τは０であり、角度θが０°から大きくなるにつれて徐々にせん断応力τは増加する。そして、角度θが４５°のときにせん断応力τは最大（τ４５）となる。角度θが４５°から大きくなるにつれて徐々にせん断応力τはτ６０、τ７０、τ８０へと減少する。そして、角度θが９０°のときにせん断応力τは０となる。
【００４４】
上述の通り、せん断応力τが板材２ａを取付用枠体４に釘５で取付けた強度よりも大きくなると、板材２ａがずれて、パネル１にせん断変形が生じる。板材２ａと左枠材４ｂとにより形成される鋭角の角度θが４５°の場合、せん断応力τが最大となるため、せん断応力τがパネル１の板材２ａを取付用枠体４に釘５で取付けた強度よりも大きくなる可能性が最も高まる。即ち、板材２ａと左枠材４ｂとにより形成される鋭角の角度θが４５°の場合、パネル１にせん断変形が生じる可能性が最も高まるといえる。
【００４５】
一方で、板材２ａと左枠材４ｂとにより形成される鋭角の角度θが０°、９０°場合、せん断応力τが０となるため、せん断応力τが板材２ａを取付用枠体４に釘５で取付けた強度よりも大きくなる可能性が低くなる。即ち、板材２ａと左枠材４ｂとにより形成される鋭角の角度θが０°、９０°に近付くほど、パネル１にせん断変形が生じる可能性が低くなるといえる。
【００４６】
次に、図５を参照して、板材２ａと左枠材４ｂとにより形成される鋭角の角度θと、トラス構造の面積Ｓ、せん断応力τとの関係性について説明する。図５は、板材２ａと左枠材４ｂとにより形成される鋭角の角度θと、トラス構造の面積Ｓ、せん断応力τの関係を示す表である。図５では、鋭角の角度θが４５°の場合のトラス構造の面積Ｓとせん断応力τとをそれぞれ「１００」としている。なお、鋭角の角度θについて４５°より小さい角度を表していない。それは、板材２ａと左枠材４ｂとにより形成される鋭角の角度θが４５°より小さい場合、形成されるトラス構造は上下方向からの外力に対して取付用枠体４の歪みを抑制する力が強くなるので、左右方向からの外力について比較する本実施形態と趣旨が異なるものとなるからである。
【００４７】
図５に示す通り、トラス構造の面積Ｓは、鋭角の角度θが４５°のときが最も広い。そして、鋭角の角度θが大きくなるほど、トラス構造の面積Ｓは狭くなっている。上述の通り、外力によって取付用枠体４に歪みが生じるのを避けるためには、トラス構造の面積Ｓはできるだけ広くする方が好ましい。即ち、鋭角の角度θをできるだけ４５°に近付けることが好ましい。
【００４８】
せん断応力τは、鋭角の角度θが４５°のときが最も大きい。そして、鋭角の角度θが大きくなるほど、せん断応力τは小さくなっている。上述の通り、パネル１にせん断変形が生じるのを避けるためには、せん断応力τをできるだけ小さくする方が好ましい。即ち、鋭角の角度θをできるだけ４５°から遠ざけることが好ましい。
【００４９】
つまり、トラス構造の面積Ｓを広くするためには鋭角の角度θをできるだけ４５°に近付ける必要があり、せん断応力τを小さくするためには鋭角の角度θをできるだけ４５°から遠ざける必要がある。
【００５０】
この相反する条件を満足するために、板材２ａと左枠材４ｂとにより形成される鋭角の角度θは、６０°以上８０°以下とすることが望ましい。鋭角の角度θが６０°以上８０°以下であれば、トラス構造の面積Ｓは鋭角の角度θが４５°の場合の少なくとも約１８％が維持されている。そのため、左右方向からの外力によって取付用枠体４が歪む可能性を抑制することができる。
【００５１】
一方で、複数の板材２ａと左枠材４ｂとで形成される鋭角の角度θが６０°以上の場合、パネル１の左右方向からの外力によってパネル１に生じるせん断応力τは、鋭角の角度θが４５°の場合より１０％以上弱くなる。そのため、強い外力が加わってもパネル１に生じるせん断応力τが板材２ａを取付用枠体４に取付けた強度よりも大きくなる可能性を下げることができる。よって、取付用枠体４が歪むのを抑制しつつ、強い外力が加わってもパネル１のせん断変形を抑制することができるという効果がある。
【００５２】
また、上記の相反する条件を満足するために、板材２ａと左枠材４ｂとにより形成される鋭角の角度θは、６５°以上７５°以下とすることがより望ましい。鋭角の角度θが６５°以上７５°以下であれば、トラス構造の面積Ｓは、鋭角の角度θが４５°の場合の少なくとも約２７％が維持される。そのため、左右方向からの外力によって取付用枠体４が歪む可能性を抑制することができる。
【００５３】
一方で、複数の板材２ａと左枠材４ｂとで形成される鋭角の角度θが６５°以上の場合、パネル１の左右方向からの外力によってパネル１に生じるせん断応力τは、鋭角の角度θが４５°の場合より２０％以上弱くなる。そのため、強い外力が加わってもパネル１に生じるせん断応力τが板材２ａを取付用枠体４に取付けた強度よりも大きくなる可能性を下げることができる。よって、取付用枠体４が歪むのを抑制しつつ、強い外力が加わってもより確実にパネル１のせん断変形を抑制することができるという効果がある。
【００５４】
さらに、上記の相反する条件を満足するために、板材２ａと左枠材４ｂとにより形成される鋭角の角度θは、７０°とすることがより望ましい。鋭角の角度θが７０°であれば、トラス構造の面積Ｓは、鋭角の角度θが４５°の場合の少なくとも約３６％が維持される。そのため、左右方向からの外力によって取付用枠体４が歪む可能性を抑制することができる。
【００５５】
一方で、複数の板材２ａと左枠材４ｂとで形成される鋭角の角度θが７０°の場合、パネル１の左右方向からの外力によってパネル１に生じるせん断応力τは、鋭角の角度θが４５°の場合より約３６％も弱くなる。そのため、強い外力が加わってもパネル１に生じるせん断応力τが板材２ａを取付用枠体４に取付けた強度よりも大きくなる可能性を下げることができる。よって、取付用枠体４が歪むのを抑制しつつ、強い外力が加わってもより確実にパネル１のせん断変形を抑制することができるという効果がある。
【００５６】
以上説明した通り、本実施形態におけるパネル１によれば、複数の板材２ａと左枠材４ｂとで形成される鋭角の角度θが７０°であるため、取付用枠体４が歪むのを抑制しつつ、強い外力が加わってもより確実にパネル１のせん断変形を抑制することができるという効果がある。
【００５７】
上述の通り、パネル１には面２と面３とが形成されている。そして、面２を形成する板材２ａと面３を形成する板材３ａとは、斜交する向きで取付けられている。そのため、面２のトラス構造と面３のトラス構造とは、斜辺が斜交する向きでトラス構造が形成されている。そして、パネル１に左右方向の外力Ｐが加わると、外力Ｐの向きが左右いずれの方向の向きであっても、パネル１の面２のトラス構造と面３のトラス構造との一方が取付用枠体４の歪みを抑制する。よって、左右方向の外力Ｐの向きにかかわらず、パネル１が変形するのを防ぐことができるという効果がある。
【００５８】
また、面２を形成する複数の板材２ａと左枠材４ｂとで形成される鋭角の角度θとパネル１の面３を形成する複数の板材３ａと左枠材４ｂとで形成される鋭角の角度θとは、同じ角度（７０°）となっている。そのため、面２と面３とに斜辺の傾斜の傾きが同じで、傾斜の向きが異なるトラス構造が形成される。斜辺の傾斜の傾きが同じで傾斜の向きが異なるトラス構造は、パネル１に左右方向の外力Ｐが加わると、左方向からの外力Ｐに対する取付用枠体４の歪みと右方向からの外力Ｐに対する取付用枠体４の歪みとを同じように抑制する。また、面２と面３とは１つずつ設けられるため、面２のトラス構造が取付用枠体４の歪みを抑制する場合と、面３のトラス構造が取付用枠体４の歪みを抑制する場合との歪みの抑制を同等にすることができる。よって、左右方向の外力の向きにより、取付用枠体４の歪みやすさが変わることを抑制できるという効果がある。
【００５９】
以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。また、上記実施形態に挙げた数値は一例であり、他の数値を採用することは当然可能である。
【００６０】
上記実施形態では、パネル１に面２と面３との２つの面を設けたが、これに限定されるものではない。例えば、面の数は１つでもよく、３以上でもよい。面の数を１つとした場合、使用する板材の点数を減らすことができるため、原材料費を抑制することができるという効果がある。一方で、面の数を３以上とした場合、パネル１が厚くなるためパネル１の強度を高めることができるという効果がある。また、面の数を３以上とした場合、面の数が増えるため、それぞれの面１枚に生じるせん断応力が小さくなり、強い外力が加わってもパネル１のせん断変形を抑制することができるという効果がある。
【００６１】
上記実施形態では、板材２ａと板材３ａとを重ねて取付用枠体４に取付けたが、これに限定されるものではない。例えば、板材２ａと板材３ａとで取付用枠体４を挟むように取付用枠体４に取付けてもよい。
【００６２】
上記実施形態では、パネル１の形状は矩形としたが、これに限定されるものではない。パネルの形状は四角形であればよく、例えば、台形であってもよい。この場合、左枠材４ｂが台形の上底又は下底を形成するよう配置することで、左右方向からの外力に対向することができる。
【００６３】
上記実施形態では、取付用枠体４は上枠材４ａ、左枠材４ｂ、下枠材４ｃ、右枠材４ｄによって形成されるものとしたが、これに限定されるものではない。例えば、左枠材４ｂと右枠材４ｄと同じ長さの補助部材を、左枠材４ｂと右枠材４ｄとの中間の位置に、左枠材４ｂと右枠材４ｄと平行な向きに設けてもよい。そして、左枠材４ｂと右枠材４ｄと補助部材の上端を上枠材４ａに取付け、左枠材４ｂと右枠材４ｄと補助部材との上端を上枠材４ａに取付け、左枠材４ｂと右枠材４ｄと補助部材との下端を下枠材４ｃに取付けて取付用枠体４を形成してもよい。これにより、補助部材にも板材２ａ、３ａを釘５で取付けることができるようになるため、板材２ａ、３ａをより強固に取付用枠体４に取付けることができるという効果がある。
【００６４】
上記実施形態では、パネル１を正面視したときの縦方向を長手方向、横方向を短手方向としたが、これに限定されるものではない。例えば、縦方向を短手方向として、横方向を長手方向としてもよい。
【００６５】
上記実施形態では、板材２ａと左枠材４ｂとにより形成される鋭角の角度θと、トラス構造の面積Ｓ、せん断応力τとの関係性について説明したが、板材２ａと右枠材４ｄとにより形成される鋭角の角度と、トラス構造の面積Ｓ、せん断応力τとの関係性は、板材２ａと左枠材４ｂとにより形成される鋭角の角度θと、トラス構造の面積Ｓ、せん断応力τとの関係性と同様である。そのため、板材２ａと左枠材４ｂとにより形成される鋭角の角度θの代わりに、板材２ａと右枠材４ｄとにより形成される鋭角の角度を用いてもよい。
【符号の説明】
【００６６】
１              パネル
２、３          面
２ａ、３ａ      板材
４              取付用枠体
４ａ            上枠材
４ｂ            左枠材
４ｃ            下枠材
４ｄ            右枠材
θ              鋭角の角度
【図１】
2020186518.tif 000003
【図２】
2020186518.tif 000004
【図３】
2020186518.tif 000005
【図４】
2020186518.tif 000006
【図５】
2020186518.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】令和2年7月8日(2020.7.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上枠材と下枠材と左枠材と右枠材とによって形成される四角形の取付用枠体と、
その取付用枠体に形成される四角形の領域上に、前記取付用枠体に対して斜交する向きで、複数の板材を並置して取付けることによって形成される面とを備える木造建築物の構造躯体に取付けられるパネルであって、
前記複数の板材が前記取付用枠体に対して斜交する向きは、前記複数の板材と前記左枠材又は前記右枠材とによって形成される鋭角の角度が６０°以上８０°以下となる向きであり、
前記面は、前記取付用枠体に形成される四角形の領域上の位置に並設して、少なくとも２つ設けられ、
１つの前記面を形成する前記複数の板材は、別の前記面を形成する前記複数の板材と斜交する向きで取付けられることを特徴とするパネル。
【請求項２】
前記複数の板材が前記取付用枠体に対して斜交する向きは、前記複数の板材と前記左枠材又は前記右枠材とによって形成される鋭角の角度が６５°以上７５°以下となる向きであることを特徴とする請求項１記載のパネル。
【請求項３】
前記複数の板材が前記取付用枠体に対して斜交する向きは、前記複数の板材と前記左枠材又は前記右枠材とによって形成される鋭角の角度が７０°となる向きであることを特徴とする請求項１記載のパネル。
【請求項４】
１つの前記面と別の前記面とは同数ずつ設けられ、
１つの前記面を形成する前記複数の板材と前記左枠材又は前記右枠材とによって形成される鋭角の角度と、別の前記面を形成する前記複数の板材と前記左枠材又は前記右枠材とによって形成される鋭角の角度とが、同じ角度であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のパネル。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
この目的を達成するために請求項１記載のパネルは、上枠材と下枠材と左枠材と右枠材とによって形成される四角形の取付用枠体と、その取付用枠体に形成される四角形の領域上に、前記取付用枠体に対して斜交する向きで、複数の板材を並置して取付けることによって形成される面とを備える木造建築物の構造躯体に取付けられるものであって、前記複数の板材が前記取付用枠体に対して斜交する向きは、前記複数の板材と前記左枠材又は前記右枠材とによって形成される鋭角の角度が６０°以上８０°以下となる向きであり、前記面は、前記取付用枠体に形成される四角形の領域上の位置に並設して、少なくとも２つ設けられ、１つの前記面を形成する前記複数の板材は、別の前記面を形成する前記複数の板材と斜交する向きで取付けられる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
請求項４記載のパネルは、請求項１から３のいずれかに記載のパネルにおいて、１つの前記面と別の前記面とは同数ずつ設けられ、１つの前記面を形成する前記複数の板材と前記左枠材又は前記右枠材とによって形成される鋭角の角度と、別の前記面を形成する前記複数の板材と前記左枠材又は前記右枠材とによって形成される鋭角の角度とが、同じ角度である。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
一方で、パネルに左右方向の外力が加わると、左枠材、右枠材の一方には伸びようとする引張り力が生じ、他方には縮もうとする圧縮力が生じて、取付用枠体は歪もうとする。ところが、複数の板材と左枠材又は右枠材とで形成される鋭角の角度が６０°以上８０°以下であれば、取付用枠体と板材とによって形成される三角形部分であるトラス構造の面積は、鋭角の角度が４５°の場合の少なくとも約１８％が維持される。そのため、左右方向からの外力によって取付用枠体が歪む可能性を抑制することができる。よって、取付用枠体が歪むのを抑制しつつ、強い外力が加わってもパネルのせん断変形を抑制することができるという効果がある。
また、取付用枠体に形成される四角形の領域上の位置に並設して、少なくとも２つの面が設けられる。１つの面を形成する板材と別の面を形成する板材とは、斜交する向きで取付けられる。そのため、パネルの１つの面と別の面とには、斜辺の傾斜の向きが異なるトラス構造が形成される。そして、パネルに左右方向の外力が加わると、外力の向きが左右いずれの方向の向きであっても、１つの面のトラス構造と別の面のトラス構造との一方が取付用枠体の歪みを抑制する。よって、左右方向の外力の向きにかかわらず、パネルが変形するのを防ぐことができるという効果がある。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
請求項４記載のパネルによれば、請求項１から３のいずれかに記載のパネルの奏する効果に加え、次の効果を奏する。即ち、１つの面と別の面とは同数ずつ設けられ、１つの面を形成する複数の板材と左枠材又は右枠材とで形成される鋭角の角度と、パネルの別の面を形成する複数の板材と左枠材又は右枠材とで形成される鋭角の角度とは、同じ角度となっている。そのため、１つの面と別の面とには、斜辺の傾斜の傾きが同じで傾斜の向きが異なるトラス構造が形成される。斜辺の傾斜の傾きが同じで傾斜の向きが異なるトラス構造は、パネルに左右方向の外力が加わると、左方向からの外力に対する取付用枠体の歪みと右方向からの外力に対する取付用枠体の歪みとを同じように抑制する。１つの面と別の面とは同数ずつ設けられるため、１つの面のトラス構造が取付用枠体の歪みを抑制する場合と、別の面のトラス構造が取付用枠体の歪みを抑制する場合との歪みの抑制を同等にすることができる。よって、左右方向の外力の向きにより、取付用枠体の歪みやすさが変わることを抑制できるという効果がある。