(57)【要約】【課題】軟化処理や圧縮成形などの工程を経ることなく簡易な方法で接合された接合材及びその製造方法、並びにそれを用いた構造物及びその建築方法を提供する。【解決手段】接合材は、平板材に長さ方向に沿って鳩尾状の蟻ほぞ４が加工された男木２と、平板材に長さ方向に沿って、前記蟻ほぞ４が嵌め込み可能な蟻溝５が加工された女木３とが接合されたことを特徴とする。この接合材は、男木２となる平板材に長さ方向に沿って、鳩尾状の蟻ほぞ４を形成する蟻ほぞ加工工程と、女木３となる平板材に長さ方向に沿って、前記蟻ほぞ４が嵌め込み可能な蟻溝５を形成する蟻溝加工工程と、前記男木２の蟻ほぞ４を前記女木３の蟻溝５に嵌め込んで締め付ける接合工程とを経ることによって得られる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板材に長さ方向に沿って鳩尾状の蟻ほぞが加工された男木と、
平板材に長さ方向に沿って前記蟻ほぞが嵌め込み可能な蟻溝が加工された女木とが接合された接合材。
【請求項２】
前記蟻ほぞは、その幅が前記平板材の一方の端部から他方の端部にかけて広くなるよう勾配がつけられていることを特徴とする請求項１記載の接合材。
【請求項３】
前記勾配は、前記平板材の長さに対して１／５０〜１／５００であることを特徴とする請求項２記載の接合材。
【請求項４】
男木となる平板材に長さ方向に沿って、鳩尾状の蟻ほぞを形成する蟻ほぞ加工工程と、
女木となる平板材に長さ方向に沿って、前記蟻ほぞが嵌め込み可能な蟻溝を形成する蟻溝加工工程と、
前記男木の蟻ほぞを前記女木の蟻溝に嵌め込んで締め付ける接合工程とを有する接合材の製造方法。
【請求項５】
請求項１から３のいずれかの項に記載の接合材を骨組み材として用いたことを特徴とする構造物。
【請求項６】
平板材に長さ方向に沿って鳩尾状の蟻ほぞが加工された男木と、平板材に長さ方向に沿って前記蟻ほぞが嵌め込み可能な蟻溝が加工された女木とを接合して接合材とし、この接合材を用いて構造物の骨組みを組み立てることを特徴とする構造物の建築方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接着剤などの人体に有害な物質や、釘などの接合具を使用しない接合材及びその製造方法、並びにそれを用いた構造物及びその建築方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
板材を集成して厚手の板材や角材を得ようとする場合、板材同士を厚み方向に接合する必要がある。この場合、接合強度を高めるために接着剤や釘などの金属製合具を用いて接合する方法が一般的である。しかしながら、接着剤や釘などの金具使用は、解体時の作業性を著しく低減させるばかりでなく、とくに接着剤の使用はＶＯＣ（揮発性有機化合物）等による住環境の悪化を招くおそれがある。そこで、接着剤を使用することなく板材を相互に集成する方法が提案されている（特許文献１、参照。）。
【０００３】
特許文献１には、中央に配置された丸太形状の間伐材の周囲に、長さ方向に沿って鳩尾形凹部が２つずつ形成された４つの間伐材を、少なくとも１つの鳩尾形凹部が中央の間伐材に対向するように配置し、これらを軟化処理して圧縮成形及び固定化処理することにより集合材を得る方法が記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特許第２７７４０８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の方法によれば、接着剤や金属製の接合具を用いることなく集合材を得ることができるが、木材同士の接合を行うためには、軟化処理や圧縮成形などの複数の工程を経らなければならず、作業が煩雑である。また、これらの工程には大がかりな装置が必要であり、装置の稼働にも多大なエネルギーを要する。
そこで、本発明は、軟化処理や圧縮成形などの工程を経ることなく簡易な方法で接合された接合材及びその製造方法、並びにそれを用いた構造物及びその建築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】
【０００６】
本発明の接合材は、平板材に長さ方向に沿って鳩尾状の蟻ほぞが加工された男木と、平板材に長さ方向に沿って蟻ほぞが嵌め込み可能な蟻溝が加工された女木とが接合されたことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の接合材の製造方法は、男木となる平板材に長さ方向に沿って、鳩尾状の蟻ほぞを形成する蟻ほぞ加工工程と、女木となる平板材に長さ方向に沿って、蟻ほぞが嵌め込み可能な蟻溝を形成する蟻溝加工工程と、男木の蟻ほぞを女木の蟻溝に嵌め込んで締め付ける接合工程とを有することを特徴とする。
【０００８】
蟻溝に蟻ほぞを挿し込み、男木および女木それぞれの両端部が一致するまで、もしくはそれ以上嵌め込むことにより、軟化処理や圧縮成形などの工程を経ることなく、男木と女木とを接合して接合材を得ることができる。ここで、平板材の片面または両面に蟻ほぞまたは蟻溝を形成し、これを複数枚組み合わせて、構造物の柱や梁、土台に使用することができる角材や厚板材とすることができる。
【０００９】
本発明の接合材を構成する平板材としては、スギなどの軟質材を用いる方が望ましい。接合材を構成する平板材が硬い材質のものであれば、接合材に座屈荷重が負荷されると、割れや反り返りを起こしてしまう。しかしながら、軟質材を用いることにより、座屈荷重が負荷されると、軟質材であるが故に、座屈荷重が締め付け荷重としてはたらき、板材同士の接合部分が締まっていってより強固な接合材とすることができる。なお、木材の軟質度は、比重を指標とすることができるが、本発明においては、平板材の比重は、０．４５以下、好ましくは０．４以下であるとよい。
【００１０】
なお、蟻ほぞは、その幅が平板材の一方の端部から他方の端部にかけて広くなるよう勾配がつけられている方が望ましい。
【００１１】
蟻溝の幅が広い方から蟻ほぞの幅の狭い方を挿し込み、男木および女木それぞれの両端部が一致するまで、もしくはそれ以上嵌め込んでいくと、鳩尾状の蟻ほぞと蟻溝とが次第に密着していき嵌合する。これにより、平板材同士を強固に固着することができる。
【００１２】
なお、前記勾配は、平板材の長さに対して１／５０〜１／５００である方が望ましく、１／１００〜１／３００である方がより望ましい。勾配が１／５０より大きいと、勾配が急となり、接合材に座屈荷重が負荷された際に、接合強度が弱い方となる蟻ほぞの幅が狭い端部側に応力が集中して、この部分の接合が破壊される恐れがある。また、勾配が１／５００より小さいと、勾配が緩いため、平板材同士の強固な接合が得にくくなる。
【００１３】
また、本発明の構造物は、上記本発明の接合材を骨組み材として用いたことを特徴とする。本発明の接合材を、柱や梁、土台などの骨組み材として使用することにより、接着剤などの人体に有害な物質を使用せずに構造物を製造することができる。従って、本発明によれば、室内の環境の悪化を招くおそれがない構造物を提供することができる。また、本発明の構造物は、骨組みを組み立てる際に接合材の端部同士を締め付け固定するボルト以外の接合具をあまり用いることがない。つまり、釘などの接合具をほとんど使用しないので、構造物の組み立てが容易であるとともに解体もまた容易である。
【００１４】
そこで、例えば本発明の構造物を仮設倉庫などとして使用することができる。この場合、特段の専門スキルを必要とすることなく簡便に、且つ、短時間で構造物を設営することができ、また、倉庫が不必要になった場合でも、手軽に解体することができるので、設営や解体を短時間で行うことが必要とされる災害時などにおいては、有効に活用することができる。また、接着剤や釘を使用していないので、解体後の接合材は他の目的に再利用することも可能である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、平板材の一方の端部から他方の端部にかけて徐々に幅が広くなるように勾配がつけられた蟻ほぞを蟻溝に嵌め込むだけで、接着剤などの人体に有害な物質を使用したり、釘などの接合具を使用したりせずに強固に接合された接合材を製造することができる。また、本発明によれば、軟化処理や圧縮成形などを行うことなく平板材同士が強固に固着した接合材を得ることができるので、製造が容易で、かつ、大型の装置や多量のエネルギーを消費することのない低コストの接合材とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について詳細に述べる。
本実施の形態において、使用する平板材の大きさや過去にどのような態様で使用していたか等についてはとくに制限はないが、本実施の形態における接合材を仮設の倉庫など低コストの構造物の骨組みとして使用する場合には、足場板材等を用いるとよい。
【００１７】
まず、本実施の形態における男木および女木について図１を用いて詳細に説明する。図１（ａ）は、本実施の形態における男木を示す図であり、同図（ｂ）は、女木を示す図である。
【００１８】
図１（ａ）に示すように、男木２は、一方の面に平板材の長さ方向に沿って鳩尾状の蟻ほぞ４が加工された平板材である。また、図１（ｂ）に示すように、女木３は、一方の面に平板材の長さ方向に沿って、男木２の蟻ほぞ４が嵌め込み可能な蟻溝５が加工された平板材である。本実施の形態では、蟻ほぞ４の幅ならびに蟻溝５の幅は、左右とも平板材の一方の端部から他方の端部にかけて１／１００の勾配となるように寸法を変化させている。なお、本実施の形態では蟻幅の勾配は、平板材の長さに対して１／１００となるように選定されているが、平板材の寸法に応じて、１／５０〜１／５００から適宜選定することができる。
【００１９】
また、幅方向及び厚み方向の蟻の大きさについても、平板材のバランスや歩留まりを考慮しつつ目的に応じて適宜設定することができる。例えば、幅方向の大きさは、平材材の幅の約１／４〜３／４程度が標準であるが、平板材のバランスや強度等を考慮すると幅方向の１／３〜１／２程度が望ましい。また、厚み方向の大きさは、例えば、３ｍｍ〜１０ｍｍが標準であるが、平板材のバランスや歩留まりを考慮すると５ｍｍ〜８ｍｍがより好ましい。
【００２０】
また、蟻首と蟻先の寸法も平板材のバランスや歩留まりを考慮して適性に設定する。例えば、蟻首の幅に左右約１ｍｍずつ２ｍｍを加えるのが標準である。
【００２１】
本実施の形態では、図１に示すように、長さが３０００ｍｍ、幅が２００ｍｍ、厚さが３５ｍｍの平板材を用いており、幅が小さい方の蟻首（図１中Ａ）は５０ｍｍ、蟻先（図１中Ｂ）は５２ｍｍとなっている。従って、幅の勾配を１／１００とすると、３０００ｍｍ先の幅が大きい方の蟻首（図１中Ｃ）は１１０ｍｍ、蟻先（図１中Ｄ）は１１２ｍｍとなっており、蟻首ならびに蟻先がそれぞれ６０ｍｍずつ変化したこととなる。
【００２２】
このような蟻ほぞ加工ならびに蟻溝加工は、墨付けを行い、電動丸鋸を蟻首の勾配に傾けて切削を行っていく。そして、不要な部分は電動ミゾキリで平らに仕上げていく。本実施の形態において、このような切削加工に使用される工具は、上記の電動丸鋸や電動ミゾキリ、ルーターなどの従来知られている各種の工具の中から適正に選定した工具を用いることができる。
【００２３】
ここで、本実施の形態における蟻ほぞ加工ならびに蟻溝加工においては、電動工具による切削作業の精度を高めるために定規を使用することが好ましい。以下、定規を使用した切削作業について図２に基づいて説明する。図２は切削作業の様子を示す図であり、（ａ）は男木２の場合の断面図、（ｂ）は女木３の場合の断面図である。
【００２４】
まず、図２に示すように、平面な台の上に、平板材を固定するためのあて木８（平板材とほぼ同等の高さ）を、平面を平板材側に向けた状態で取り付ける。次に、加工する平板材の幅方向の動きを固定するために、数カ所にくさびが入るように傾斜を考慮した留め木７を置いて押さえる。
【００２５】
次いで、あて木８の上に、電動丸鋸の当て金物から刃までの距離を確保するための定規６（無垢板でなく、変化の少ない合板が適当）を、所望する蟻幅の勾配に合わせて設置する。そして、これを男木２ならびに女木３の傾斜部を切り取る基本定規とする。このような基本定規に切削工具を当てて作業をすることで、電動丸鋸の当て金物から刃までの距離を一定に保った状態とすることができ、精度よく切削加工を行うことができる。
【００２６】
上記の定規６については、平板材の幅方向両側に対称に同じものを２箇所設置する方が望ましく、平板材は固定したままで、加工方向のみを変え、電動丸鋸や、電動ミゾキリの当て金物から刃までの距離を変えないようにするとよい。なお、プレカット等で加工を行う場合は、加工する平板材そのものの寸法が微妙に違う場合が多いことから、蟻の寸法を一定にするためには、全て片側からの定規に合わせるのが基本となる。このように、すべての工程は定規が基本となるため、定規の製作、その後の定規の管理は十分慎重に行う必要がある。
【００２７】
次に、男木２および女木３を嵌め合わせて接合する方法について説明する。上記方法により蟻加工した男木の蟻ほぞ４を女木の蟻溝５に滑らせて嵌め込んでいくが、板材どうしの締め付けは、嵌め込みの残り数十ｍｍ付近で堅く接合されるので、長い距離を滑らせて接合する必要はない。ここで、使用する平板材が軟質材の場合、板材どうしの締め付けは、嵌め込みの残り５０ｍｍ付近で堅く接合されるが、この接合の堅さは締め付けとして適当であり、施工性が大変よいものとなる。これは、軟質材の柔らかく割れにくいという性質に基づくものと考えられ、軟質材の性質をうまく利用した方法といえる。
【００２８】
２枚の平板材を接合する場合には、一方の平板材に蟻ほぞ４を、他方の平板材に蟻溝５を加工して、それぞれを嵌め合わせて接合する。この場合、木裏を外側にするため、加工される蟻ほぞ４および蟻溝５はそれぞれ木表側となる。従って、これらを接合することにより、それぞれの欠点を打ち消し合って、おおむね曲がりの少ない接合材ができる。このような２枚の平板材を接合した接合材は、横架材である土台、梁、屋根垂木用部材として使用される。
【００２９】
また、３枚の平板材を接合する場合には、中央の平板材には、両面に、蟻ほぞ／蟻ほぞ、蟻ほぞ／蟻溝、蟻溝／蟻溝の中から目的に応じて選択した加工を行い、両側の平板材はそれに合わせた蟻ほぞまたは蟻溝を加工して、それぞれを嵌め合わせて接合する。
【００３０】
次に、４枚の平板材を接合する場合について図３に基づいて説明する。４枚の平板材を接合した接合材を柱材などに使用する場合は、平板材の幅はあまり大きくないので、蟻幅の勾配は、１／２００程度とするのが好ましい。この場合、たとえば、一方の端部の蟻幅が３０ｍｍとすれば、他方の端部の蟻幅は、左右両側で１５ｍｍずつ増えて６０ｍｍとなる。図３に示すように、４枚の平板材を接合した接合材を柱として使用する場合には、蟻幅の広い方を上方とし、外側の平板材（Ｐ，Ｓ）で上から押さえて締め付ける。これは、上からの荷重を与えることで接合材どうしが締め付けられ、接合材自体が強固になると考えられるからである。言い換えれば、縦方向に配置して柱として使用する上記のような接合材は、上からの荷重を支える目的があるが、積雪などで、荷重が増加したとしても、その荷重により逆に４枚の平板材が一段と締まることから、さらに接合材の強度が上がると推測される。従って、重力をうまく利用した大変都合のいい方法であるといえる。また、接合材の外側の平板材として使う板は、外部に木表を使うのが基本であるが、将来の反りによる隙間を防ぐために、外部に木裏を使うことが好ましい。
【００３１】
次に、上記接合材１を骨組み材として用いた構造物の骨組みについて図４に基づいて説明する。基本的な考えとしては、上記方法により複数枚の平板材を接合した接合材１を、柱、横架材、補助材としてそれぞれ用い、これを組み合わせて四角の箱体を形成し、それぞれをボルト、ナットで接合する。つまり、本実施の形態においては、図４中に示すＡ、Ｂ、Ｃ通りそれぞれを１つのユニットとして３ユニットを製作し、これを桁等でつないだり、逆に図４中に示す１、２通りそれぞれを１ユニットとし、梁で接続したりすることも自由である。
【００３２】
上記骨組みに関して、桁材に対する曲げなどの応力の発生を防ぐためには、強度的には、梁の上に桁材を掛け渡す、あるいは桁材の上に梁を掛け渡す等の段違いの工法が有利である。また、交差する部材の下部に荷重に影響のない範囲内で欠き込みを行い、掛け渡すことで、寸法の正確性が増すことになる。非構造部材等（垂木など）についても基本的には、部材に乗せ掛けてボルト締めによる接合を採用することが出来る。
【００３３】
倉庫を組み立てる際には、各梁間方向のフレームを先に製作し、桁方向で接合する。桁材での接合は、断面欠損等を考慮して、梁に乗せ掛けて金物による接合を基本とする。意匠を重視したいケースでは、梁と同レベルでの接合（大入れ）を採用することが出来る。
【実施例】
【００３４】
（実施例１；圧縮試験）
４枚の平板材を接合した柱材の圧縮試験を行った。予備試験として、柱の大きさ（断面積）は１２ｃｍ×１２．５ｃｍ−３．５ｃｍ×１ｃｍ＝１４６．５ｃｍ2、柱の長さは材寸（短辺の寸法）の６倍の７２０ｍｍ、１体とした（一枚の板が１ｃｍ短いのは、当初壁板材を納めるためのしゃくりとしていたものである。）。圧縮開始後２９２ｋＮで座屈を生じたため、試験を中止し、観察を行ったが、最も心配される平板材の剥離は確認されなかった。また、座屈部分をカットしてみると、平板材の接触面で部分的に１ｍｍ程度の隙間に拡大している部分があったが蟻抜けはなかった。さらに、座屈方向については、当然のことながら、板面に対して直角方向になっており、それは圧縮に弱い方向に曲がったものと考えられる。柱として実際に使用する場合は、座屈対策を考慮することになるが、これについては、構造体を構成する各板材のヤング率を測定し、常に座屈してほしくない部分（柱の片方に壁などがくる場合はその反対側）は、ヤング率の高い材を使用するとよい。
【００３５】
本試験では、上記の予備試験の結果を踏まえ、座屈を考慮して、柱材の長さを４８０ｍｍとして圧縮試験を行った。結果は無垢の柱材と遜色ない結果となった。座屈荷重は最大で４０３．４ｋＮであった。表１に予備試験及び本試験の結果を示す。
【００３６】
【表１】
2008014081.tif 000003
【００３７】
（実施例２；短材の活用）
また、足場板の切れ端など短材を無駄にしないため、同じ技術を使って接合を試みた。数枚の短材を同じ幅にそろえ、材を突き合わせ固定する。あとは前述のとおり所定の長さまで蟻の工作を行う。突き合わせ部は、それぞれ千鳥状になるように考慮した。締め付けたあとはボルトで固定することになるが、所定の墨より約２５ｍｍ程度硬くたたき込むことで締めた。この試作の結果、堅調な接合性を確認でき、十分利用できる可能性を見いだした。この方法であれば、３ｍの材料で４ｍ部材も造ることができ、フレキシブルに利用できるものと考えられる。
【００３８】
（実施例３；倉庫の設計・製作）
現在最も一般的に生産されている足場板材は、３５ｍｍ×２００ｍｍ×３ｍものである。この足場板材（足場板として生産する場合、番線等で木口付近を束ねる前の材料）をそのまま使って土台、梁、根太用材とした。また、柱は３５ｍｍ×２００ｍｍ×３ｍの材を半分にわけ、３５ｍｍ×９０ｍｍ程度×３ｍを基本とし４枚合わせとした。さらに、垂木や造作材用として、３５ｍｍ×９０ｍｍ程度×３ｍの２枚あわせも製作した。なお、足場板材にこだわらず、一般的な板材（低ヤング率材）も対象として使用することもできる。
【００３９】
倉庫の平面の面積の設計にあたっては、緊急時での施工を可能にするために、建築基準法施行令第４０条の木造に適用されない大きさ、さらには、増築の場合、確認申請の義務がない１０ｍ2未満とするため、２間（３６００ｍｍ）×１．５間（２７００ｍｍ）の大きさとした。２間の中央に柱があるため、出入り口はどちらか片方とし、その他は全て板張りの壁とした。壁材は当然足場板の本実落とし込みとし、接着材を使わない工法とした。床も足場板材そのものを相欠加工し、蟻加工を利用するなど釘等をほとんど使わない方法にした。これにより、取り外しおよび取り替えが容易なものとすることができる。
【００４０】
なお、壁、床材の厚みは３５ｍｍとし、床材の下部には蟻溝を加工し、金物で固定した。床が何らかの原因によって大きな傷等を発生した場合は、取り外しを行い、表面研磨すれば、再使用することができる。また、屋根下地については、荷重がそれほどかからないためコンクリート型枠用合板（コンパネ）程度の合板とし、仕上げは波板程度とした。なお、寒冷地での積雪等は別途垂木の寸法を大きくするなどの検討を行うとよい。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明によれば、軟化処理や圧縮成形などの工程を経ることなく、また、接着剤などの人体に有害な物質を使用したり、釘などの接合具を使用したりせずに強固に接合された接合材を得ることができるので、この接合材を用いれば、ボルト、ナット以外の金物を使用せずに構造物の骨組みを組み立てることができ、シックハウスなどの問題を防ぐとともに、設置ならびに解体が容易な構造物として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】（ａ）は、本実施の形態における男木を示す図であり、（ｂ）は女木を示す図である。
【図２】切削作業の様子を示す図であり、（ａ）は男木の場合の断面図、（ｂ）は女木の場合の断面図である。
【図３】４枚の平板材を接合した接合材を示す図である。
【図４】接合材を骨組み材として用いた構造物の骨組みについて説明する図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  接合材
２  男木
３  女木
４  蟻ほぞ
５  蟻溝
６  定規
７  留め木
８  あて木
Ａ，Ｃ  蟻首
Ｂ，Ｄ  蟻先
Ｐ，Ｓ  外側の平板材
【図１】
2008014081.tif 000004
【図２】
2008014081.tif 000005
【図３】
2008014081.tif 000006
【図４】
2008014081.tif 000007