(57)【要約】【課題】十分な接合強度が得られる集成材およびその製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】集成材１０は木材１２ａと１２ｂとの端部同士が継ぎ合わされている。木材１２ａおよび１２ｂにはそれぞれ、Ｘ方向に突出する複数の山部１４と、Ｘ方向に窪み山部１４が嵌まり込む複数の谷部１６とが設けられている。山部１４と谷部１６とが相互に噛み合わされた継合箇所１８にはＹ方向に貫通する貫通孔２０が設けられている。貫通孔２０には、Ｙ方向両面から一対の栓２２が圧入されている。山部１４および谷部１６はＹ方向に沿って交互に形成されており、それぞれＺ方向に沿って延在している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの木材の端部同士が継ぎ合わされた集成材であって、
前記木材にそれぞれ設けられ、継ぎ合わせ方向に突出する複数の山部と、
前記木材にそれぞれ設けられ、前記継ぎ合わせ方向に窪み、前記山部が嵌まり込む複数の谷部と、
前記山部と前記谷部とが相互に噛み合わされた継合箇所に設けられた孔部と、
前記孔部に圧入され、少なくとも前記継ぎ合わせ方向に対して押圧力を与える栓と、
を有し、
前記山部および前記谷部は、前記継ぎ合わせ方向に対する第１直交方向に沿って交互に形成され、それぞれ前記継ぎ合わせ方向に対する第２直交方向に沿って延在し、
前記孔部は、前記第１直交方向に貫通していることを特徴とする集成材。
【請求項２】
請求項１記載の集成材において、
前記山部の頂部および前記谷部の底部が、前記第２直交方向に対して傾斜していることを特徴とする集成材。
【請求項３】
請求項１記載の集成材において、
複数の前記山部の頂部および前記谷部の底部は、箇所により前記継ぎ合わせ方向にずれて形成されていることを特徴とする集成材。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の集成材において、
前記第１直交方向の両端面の少なくとも一方に面する前記山部および、該山部が嵌まり込む前記谷部はそれぞれ、
前記継ぎ合わせ方向に突出する複数の表面山部と、
前記継ぎ合わせ方向に窪み、前記表面山部が嵌まり込む複数の表面谷部と、
を有し、
前記表面山部および前記表面谷部は、前記第２直交方向に沿って交互に形成されていることを特徴とする集成材。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の集成材において、
前記栓は、木製で挿入先方向に向かって細くなる楔型であることを特徴とする集成材。
【請求項６】
継ぎ合わせ方向に突出する複数の山部と、前記継ぎ合わせ方向に窪み、前記山部が嵌まり込む複数の谷部とを備え、前記山部および前記谷部は、前記継ぎ合わせ方向に対する第１直交方向に沿って交互に形成され、それぞれ前記継ぎ合わせ方向に対する第２直交方向に沿って延在している２つの木材を形成する形成工程と、
２つの前記木材の端部同士を継ぎ合わせ、前記山部と前記谷部とを相互に噛み合わせる噛み合わせ工程と、
前記山部と前記谷部との継合箇所に設けられた孔部に対して栓を圧入し、少なくとも前記継ぎ合わせ方向に対して押圧力を与える栓圧入工程と、
前記継合箇所を両端面から挟み込んで圧締する圧締工程と、
を有することを特徴とする集成材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木材の端部同士が継ぎ合わされた集成材およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
木材の端部同士が継ぎ合わされた集成材は、小さい材から大きい材を形成することが可能である。また、製材の際にでる端材を再利用することや、節、割れ、目切れなどを除いて適切な強度の材をつくり出すことも可能である。従来、大面積集成材の継手においては、鋼板、ドリフトピン、ボルトなどの金物を多用することにより部材を接合している。例えば、特許文献１には、２つの木材の接合面に対向する穴を設け、これらの穴に鉄筋棒を挿入しておき、さらに鉄筋棒と孔との隙間にモルタルを充填するという技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１９３５７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、金物を使用する場合、該金物による熱伝導の影響により耐火性が低下する懸念がある。耐火性を向上させるためには木材表面から金物までの距離を確保する必要があり、断面積を大きくして埋木をするなどの対応をせざるを得ないことが多い。また、金物を多用することによる部材重量の増加、コストの増加、環境負荷の増加といった問題もある。
【０００５】
一方、金物を使わない伝統的な継手工法や、従来の接着接合による継手工法があるが、部材本来が保有する耐力に対して接合部の耐力が非常に低くなってしまうため、大面積の部材には採用することが難しく、金物を使用した継手とせざるを得ないことが多い。
【０００６】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、十分な接合強度が得られる集成材およびその製造方法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】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる集成材は、２つの木材の端部同士が継ぎ合わされた集成材であって、前記木材にそれぞれ設けられ、継ぎ合わせ方向に突出する複数の山部と、前記木材にそれぞれ設けられ、前記継ぎ合わせ方向に窪み、前記山部が嵌まり込む複数の谷部と、前記山部と前記谷部とが相互に噛み合わされた継合箇所に設けられた孔部と、前記孔部に圧入され、少なくとも前記継ぎ合わせ方向に対して押圧力を与える栓と、を有し、前記山部および前記谷部は、前記継ぎ合わせ方向に対する第１直交方向に沿って交互に形成され、それぞれ前記継ぎ合わせ方向に対する第２直交方向に沿って延在し、前記孔部は、前記第１直交方向に貫通していることを特徴とする。
【０００８】
前記山部の頂部および前記谷部の底部が、前記第２直交方向に対して傾斜していてもよい。
【０００９】
複数の前記山部の頂部および前記谷部の底部は、箇所により前記継ぎ合わせ方向にずれて形成されていてもよい。
【００１０】
前記第１直交方向の両端面の少なくとも一方に面する前記山部および、該山部が嵌まり込む前記谷部はそれぞれ、前記継ぎ合わせ方向に突出する複数の表面山部と、前記継ぎ合わせ方向に窪み、前記表面山部が嵌まり込む複数の表面谷部と、を有し、前記表面山部および前記表面谷部は、前記第２直交方向に沿って交互に形成されていてもよい。
【００１１】
前記栓は、木製で挿入先方向に向かって細くなる楔型であってもよい。
【００１２】
また、本発明にかかる集成材の製造方法は、継ぎ合わせ方向に突出する複数の山部と、前記継ぎ合わせ方向に窪み、前記山部が嵌まり込む複数の谷部とを備え、前記山部および前記谷部は、前記継ぎ合わせ方向に対する第１直交方向に沿って交互に形成され、それぞれ前記継ぎ合わせ方向に対する第２直交方向に沿って延在している２つの木材を形成する形成工程と、２つの前記木材の端部同士を継ぎ合わせ、前記山部と前記谷部とを相互に噛み合わせる噛み合わせ工程と、前記山部と前記谷部との継合箇所に設けられた孔部に対して栓を圧入し、少なくとも前記継ぎ合わせ方向に対して押圧力を与える栓圧入工程と、前記継合箇所を両端面から挟み込んで圧締する圧締工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明にかかる集成材およびその製造方法では、複数の山部と複数の谷部とが相互に噛み合わされており、しかもその継合箇所に設けられた孔部には栓が圧入されることで十分な接合強度が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、実施の形態にかかる集成材を示す図であり、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は側面図であり、（ｃ）は平面図であり、（ｄ）は一部拡大平面図である。
【図２】図２は、集成材の分解斜視図である。
【図３】図３は、集成材を圧締する工程を示す図であり、（ａ）はその側面図であり、（ｂ）はその平面図であり、（ｃ）は継ぎ合わせ方向から見た図である。
【図４】図４は、継ぎ合わせる２つの木材で、貫通孔をずらした例を示す一部拡大平面図である。
【図５】図５は、変形例にかかる集成材の分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明にかかる集成材の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１６】
図１は、本発明にかかる集成材の実施形態である集成材１０を示す側面模式断面図である。
【００１７】
図１に示すように、集成材１０は２つの木材１２ａと木材１２ｂとの端部同士が継ぎ合わされたものである。以下、説明の便宜上、継ぎ合わせ方向をＸ方向、継ぎ合わせ方向に直交する厚み方向をＹ方向（第１直交方向）、継ぎ合わせ方向および厚み方向に直交する方向をＺ方向（第２直交方向）とし、図中に矢印で表記する。
【００１８】
図１および図２に示すように、集成材１０は、木材１２ａおよび木材１２ｂにそれぞれ形成された複数の山部１４と複数の谷部１６とが相互に噛み合って継ぎ合わされている。山部１４と谷部１６とが噛み合わされた継合箇所１８には６つの貫通孔（孔部）２０が設けられており、該貫通孔２０には一対の栓２２がＹ方向両側から圧入されている。木材１２ａと木材１２ｂとは、接着強度が高く耐火性および耐久性の高い接着剤で接着されている。集成材１０について、まず山部１４および谷部１６の説明をする。
【００１９】
山部１４はＸ方向に突出している。谷部１６はＸ方向に窪み、山部１４が嵌まり込む形状である。山部１４および谷部１６はＹ方向に沿って交互に形成されており、それぞれＺ方向に沿って延在し、櫛歯形状を形成している。木材１２ａは山部１４を４つ有し、Ｙ方向両端の２つは中央の２つに比べてＸ方向高さが略半分である。木材１２ａは谷部１６を３つ有し、Ｙ方向両端の２つは中央のものに比べてＸ方向深さが略半分である。木材１２ｂは山部１４を３つ有する。木材１２ｂは谷部１６を４つ有し、Ｙ方向両端の２つは開口形状であって、中央の２つに比べてＸ方向深さが略半分である。
【００２０】
このように、木材１２ａの山部１４は木材１２ｂの谷部１６と数と形状が対応しており、木材１２ａの谷部１６は木材１２ｂの山部１４と数と形状が対応している。山部１４および谷部１６はそれぞれ合計７つあることから、継合箇所１８ではＹ方向に７つの層を形成することになる。なお、ここでは木材１２ａと木材１２ｂとを異形状としているが、山部１４および谷部１６の個数を合わせた同形状としてもよい。山部１４と谷部１６は噛み合い可能な逆形状となっているが、噛み合わせ公差を考慮して谷部１６を山部１４よりも僅かに広くしてもよい。
【００２１】
山部１４の頂部１４ａおよび谷部１６の底部１６ａは平面視（Ｘ−Ｙ平面）で半円弧形状となっており、互いに隙間なく当接する。頂部１４ａおよび底部１６ａは側面視（Ｘ−Ｚ平面）で、Ｙ方向に対してやや傾斜している（図１（ｂ）参照）。傾斜方向は左右で逆向きである。つまり、下方における左右の頂部１４ａ（底部１６ａ）同士の間隔Ｗ１は、上方における間隔Ｗ２よりもやや狭くなっている。頂部１４ａおよび底部１６ａは他の部分に比べて構造が異なることから応力が集中しやすい傾向がある。しかし、一般的に集成材１０に対してはＺ方向に沿って曲げるような力が加わることが多いため、Ｚ方向に対して傾斜した形状とすることで応力の集中が避けられ、強度が高くなる。
【００２２】
山部１４および谷部１６は、平面視でＹ方向両端がＸ方向に平行する２辺により形成されており、継ぎ合わせ時の摩擦力が大きく接合強度が高い。また、接合強度を確保するために、山部１４は十分に高く、谷部１６は十分に深く形成されている。具体的には、山部１４および谷部１６で形成される間隔Ｗ１は、山部１４および谷部１６のＹ方向ピッチＰ（図２参照）を基準として略２０倍の寸法が確保されている。間隔Ｗ１はＹ方向ピッチＰの少なくとも２倍、好ましくは５倍以上にするとよい。
【００２３】
次に、貫通孔２０および栓２２について説明する。
【００２４】
貫通孔２０はＸ方向に２列でＺ方向に３列の合計６つが設けられており、Ｚ方向に等間隔に配置されている。左右の各３つは中央接続線２４を基準に対称位置に配置されており、その間隔は上記の間隔Ｗ２の略半分である。貫通孔２０は継合箇所１８をＹ方向に貫通しており、Ｘ方向にやや長い長孔である。貫通孔２０のＸ方向両端は半円弧形状である。
【００２５】
貫通孔２０に圧入される一対の栓２２はそれぞれ同形状であり、挿入先方向に向かって細くなる楔型である。より具体的には、Ｘ方向の一方の側面が貫通孔２０の円弧端部に合う形状であり、他方の側面がＺ方向に対してやや傾斜した傾斜面を持つ。栓２２は、圧入前には集成材１０のＹ方向長さよりもやや長く、圧入後に突出部が削り取られる。栓２２は木製であり、例えば木材１２ａおよび木材１２ｂと同材である。栓２２は木材以外の非金属金属材であってもよい。
【００２６】
次に、集成材１０の製造方法について説明する。
【００２７】
まず、形成工程として、２枚の板材を加工して山部１４、谷部１６および貫通孔２０を形成し、木材１２ａおよび１２ｂを得る。貫通孔２０の加工は山部１４および谷部１６の加工に先行して行うと、安定した加工が可能である。
【００２８】
そして、各山部１４および各谷部１６に対して接着剤を塗布する。上記のように接着材は耐火性の高いものである。また、後に行う栓２２の打ち込み工程にある程度の作業時間の余裕を確保するためには、接着材として比較的遅く硬化するタイプを用いるとよい。
【００２９】
次いで、噛み合わせ工程として、図２の白抜き矢印で示すように、木材１２ａと木材１２ｂとをＸ方向に継ぎ合わせ、相互の山部１４と谷部１６とを噛み合わせる。この噛み合わせ工程では、木材１２ａと木材１２とをＸ方向両端から押圧具で押し付けるとよい。噛み合わせ工程では、Ｚ方向に対して傾斜している頂部１４ａと底部１６ａとが当接し合うが、図１（ｂ）に示すように傾斜方向は左右で逆向きであることから、Ｘ方向両端から押し付けても木材１２ａと木材１２ｂとがＹ方向にずれることがない。
【００３０】
さらに、栓圧入工程として、図１（ｃ）に示すように、貫通孔２０に対してＹ方向両面から一対の栓２２を差し込み、一方を固定して他方を圧入具Ｈで打ち込み、圧入する。一対の栓２２は互いの傾斜面が当接し合い、円弧面がその反対側となる向きとする。一対の栓２２は少なくともＸ方向に対して押圧力を与えることになり、木材１２ａと木材１２ｂとはより深く嵌まり込み一体化し固く固定される。また、木材１２ａ側に設けられた貫通孔２０と、木材１２ｂ側に設けられた貫通孔２０とがＸ方向に多少ずれていたとしても、栓２２の圧入によってその位置ずれが矯正される。栓２２によれば、接着剤が固化するまでの間に木材１２ａと木材１２ｂとが左右に離間するようにずれることを防止できる。
【００３１】
また、図１（ｄ）に示すように、複数の頂部１４ａおよび底部１６ａは、箇所により適宜数（例えば半数）がＸ方向位置を所定量ｄだけずらして形成されていてもよい。これにより、Ｘ方向に沿った接合部の急激な強度変化を防ぐことができて、強度が向上する。また、断面欠損する位置もずらすことができる。ずらす所定量ｄは１段階にかぎらず、複数段階にしてもよい。
【００３２】
さらに、図４に示すように、木材１２ａ側に設けられる貫通孔２０をＸ方向に沿った右にわずかにずれた位置に形成するか、または右に長く形成し、木材１２ｂ側に設けられる貫通孔２０をＸ方向に沿った左側にわずかにずれた位置に形成するか、または左に長く形成しておくと、木材１２ａおよび木材１２ｂの移動代がその分長くなり、頂部１４ａと底部１６ａとを強く押圧させることができる。
【００３３】
貫通孔２０と一対の栓２２とによれば、木材１２ａおよび木材１２ｂのＺ方向についても位置合わせがなされる。栓２２の打ち込みは、接着剤の硬化前に行う。栓２２には表面に接着剤を塗布してもよい。また、一対の栓２２をＹ方向両面から圧入することにより、一本の栓を用いる場合と比較してバランスが良くなる。条件によっては一対の栓２２に代えてダボを用いてもよい。ダボを用いる場合、貫通孔２０は丸孔にするとよい。
【００３４】
次に、圧締工程として、図３に示すように、圧締治具３０によって継合箇所１８の全体を挟み込んでＹ方向に圧締する。圧締治具３０は継合箇所１８全体をＹ方向両面で覆う一対のあて板３２と、一対のあて板３２にそれぞれ当てられてＺ方向に延在する複数の加圧ブロック３４と、加圧ブロック３４におけるＺ方向両端突出部でＹ方向に渡し掛けられて締め込みを行う複数組のボルト・ナット３６とを有する。あて板３２には、貫通孔２０を避ける逃げ孔３２ａが設けられている。加圧ブロック３４は逃げ孔３２ａを避けた位置に配置する。加圧ブロック３４は例えば堅木である。
【００３５】
このように圧締治具３０によって集成材１０を圧締することにより、山部１４と谷部１６とを密着させて接着強度を高めるとともに、山部１４の反り返りを抑えて適正寸法に形成することができる。また、この圧締工程ではボルト・ナット３６による圧締を数段階に分けて増圧させ、その途中で栓２２の増し打ちを行ってもよい。
【００３６】
接着剤の硬化後、圧締治具３０を取り外し、栓２２の突出部分を切断して形状を整える。最後に、表面全体をプレーナで削りとって仕上げる。
【００３７】
このように製造される集成材１０は、金物を使用せずとも十分な接合強度が得られ、小面積材はもちろん、大面積材にも適する。また、金物を使用していないことから、金属熱伝導の影響による耐火性の低下がない。金物を含まないことから部材重量を低減させるとともに、製造コストを抑えることができ、さらに環境負荷を低減させることができる。内部に金物などの補強材を設ける必要がないため、用途に応じてはＹ方向寸法およびＺ方向寸法を小さくすることも可能である。なお、集成材１０では、必ずしも金物を全く付加してはいけない訳ではなく、使用用途によっては例えば装飾金具を取り付けてもよい。
【００３８】
木材１２ａおよび１２ｂはＹ方向よりもＺ方向が長い板材であるが、逆でもよい。また、用途によっては頂部１４ａおよび底部１６ａは側面視で傾斜せず、Ｙ方向に沿っていてもよい。これにより山部１４および谷部１６の形成が容易となる。集成材１０では、山部１４および谷部１６により継合箇所１８で７つの層を形成しているが、層の数はこれに限らず適宜増減してよい。一対の栓２２が圧入される貫通孔２０は６か所に限らず、継合箇所１８の面積に応じて適宜増減してよい。頂部１４ａ底部１６ａの形状は半円弧型に限らず、例えば段差形状としてもよい。山部１４および谷部１６は、条件によっては例えば平面視で三角形でもよい。集成材１０は２つの木材１２ａ、１２ｂが継ぎ合わされているが、３以上の板材を同様の継ぎ合わせによって連続的に継いでもよいことはもちろんである。その場合、継ぎ合わせ方向はＸ方向だけではなく、例えばＺ方向に継いでもよい。
【００３９】
図５は、変形例にかかる集成材１０ａの分解斜視図である。集成材１０ａは上記の木材１２ａに相当する木材３８ａと、木材１２ｂに相当する木材３８ｂとを有する。集成材１０ａにおいて、上記の集成材１０と同様の構成要素については同符号を付してその詳細な説明を省略する。集成材１０ａでは、木材３８ａおよび木材３８ｂにそれぞれ形成された山部１４と谷部１６とが噛み合わさるとともに、木材３８ａおよび木材３８ｂにそれぞれ形成された複数の表面山部４０と複数の表面谷部４２とが相互に噛み合って継ぎ合わされている。木材３８ａでは４つの山部１４のうちＹ方向両端の２つにおいて、Ｘ方向の左面に表面山部４０が１８個、表面谷部４２が１９個設けられている。木材３８ｂでは４つの谷部１６のうちＹ方向両端の２つにおいて、Ｘ方向の右面に表面山部４０が１９個、表面谷部４２が１８個設けられている。
【００４０】
表面山部４０はＸ方向に突出している。表面谷部４２はＸ方向に窪み、表面山部４０が嵌まり込む形状である。表面山部４０と表面谷部４２はＺ方向に沿って交互に形成され、山部１４および谷部１６の厚み分だけＹ方向に延在している。表面山部４０および表面谷部４２は、山部１４および谷部１６と比較して相当に小さく形成されている。
【００４１】
このような表面山部４０と表面谷部４２との噛み合わせによれば接合強度を一層高めることができる。特に、集成材１０ａのような板材では、曲げ力が加わったときに引張力や圧縮力が最も大きくなるのは表面であることから、表面山部４０と表面谷部４２とによる接合強度の向上が有効である。なお、このような表面山部４０と表面谷部４２とによる継ぎ合わせは、集成材１０ａにおけるＹ方向両端面の少なくとも一方に設けると相応の効果が得られる。また、図１（ｄ）のように頂部１４ａと底部１６ａのＸ方向位置を適宜ずらすのに準じて、複数の表面山部４０の頂部と表面谷部４２の底部のうち適宜数はＸ方向位置をずらしてもよい。
【００４２】
本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。
【符号の説明】
【００４３】
１０，１０ａ  集成材
１２ａ，１２ｂ，３８ａ，３８ｂ  木材
１４  山部
１４ａ  頂部
１６  谷部
１６ａ  底部
１８  継合箇所
２０  貫通孔
２２  栓
２４  中央接続線
３０  圧締治具
４０  表面山部
４２  表面谷部
【図１】
2019188683.tif 000003
【図２】
2019188683.tif 000004
【図３】
2019188683.tif 000005
【図４】
2019188683.tif 000006
【図５】
2019188683.tif 000007