(57)【要約】【課題】薬液を使用することなく長期間にわたって木材の腐蝕を防止し、しかも種々の用途においてユーザーが安心して安全に使用できる防腐処理方法を提供する。【解決手段】防腐処理方法は、天然木材１に水素水２を浸透させて、浸透する水素水２でもって木材に含まれる糖質とタンパク質とを分解して耐腐食木材とする。【効果】薬液を注入するのに代わって、糖質とタンパク質を分解する水素水を内部に浸透させて、腐朽菌などの栄養素となる糖質とタンパク質を分解して防腐作用を実現するので、薬液を含浸する従来の木材のように、定期的に処理する必要がなく、また、飲料水に使用されているほどに安全な水素水を使用して、全てのユーザーが安心して安全に使用できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
天然木材(1)に水素水(2)を浸透させて、浸透する水素水(2)でもって木材に含まれる糖質とタンパク質とを分解して耐腐食木材とすることを特徴とする天然木材の防腐処理方法。
【請求項２】
請求項１に記載される天然木材の防腐処理方法であって、
前記天然木材(1)を水素水(2)に浸漬して、木材に含まれる糖質とタンパク質とを分解することを特徴とする天然木材の防腐処理方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載される天然木材の防腐処理方法であって、
内部に水素水(2)を充填してなる密閉チャンバー(51)を前記天然木材(1)の木口(1A)に連結し、前記密閉チャンバー(51)を加圧して、天然木材(1)に水素水(2)を浸透させることを特徴とする天然木材の防腐処理方法。
【請求項４】
請求項３に記載される天然木材の防腐処理方法であって、
内部に水素水(2)を充填してなる圧力タンク(32)に前記天然木材(1)を入れて密閉し、密閉状態で前記圧力タンク(32)を減圧した後に加圧して、天然木材(1)に水素水(2)を浸透させることを特徴とする天然木材の防腐処理方法。
【請求項５】
請求項１ないし３のいずれかに記載される天然木材の防腐処理方法であって、
天然木材(1)に接触する水素水(2)を超音波振動させて前記木材内に浸透させることを特徴とする天然木材の防腐処理方法。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載される天然木材の防腐処理方法であって、
前記天然木材(1)に、スギ、ヒノキ、マツ、カラマツ、サクラの何れかを使用することを特徴とする天然木材の防腐処理方法。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載される天然木材の防腐処理方法であって、
前記水素水(2)を浸透させる天然木材(1)に、外皮を除去した原木と、原木を製材した角材の何れかを使用することを特徴とする天然木材の防腐処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薬液を使用することなく天然木材を防腐処理する方法に関し、とくに、飲用水にも使用されているほど安全な水素水を使用して、天然木材を防腐処理する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
天然木材は、自然な木材に特有の風合いがあって種々の用途に使用される。しかしながら天然木材は、細菌やバクテリアの栄養素となる糖質やタンパク質を含有するので、使用環境によっては腐敗し、あるいはカビなどが発生して耐用年数が短くなる欠点がある。とくに、湿気の多い環境や屋外での使用で、相当に寿命が短くなる欠点がある。たとえば、建物の基礎の上に固定される土台、浴槽、屋外のベランダやデッキプレート、床下の束柱などの用途に使用されて寿命が短くなる欠点がある。
【０００３】
天然木材の欠点を解消するために、薬液を注入して腐敗を防止する処理方法が開発されている。（特許文献１参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１１１１０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
薬液を注入する方法で処理された天然木材は、薬液が表面に移行するので、長期間にわたって防腐効果を実現するには、定期的に薬液を注入する必要があって保守に手間がかかる欠点がある。また、用途によっては、表面に移行する薬液による弊害がある。たとえば、浴槽に使用されて薬液が表面に移行すると、ユーザーは安心して入浴できなくなる弊害がある。
【０００６】
本発明は、従来の以上の欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、薬液を使用することなく長期間にわたって木材の腐蝕を防止でき、しかも種々の用途においてユーザーが安心して安全に使用できる天然木材の防腐処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００７】
本発明の天然木材の防腐処理方法は、天然木材１に水素水２を浸透させて、浸透する水素水２でもって木材に含まれる糖質とタンパク質とを分解して耐腐食木材とする。
【０００８】
以上の防腐処理方法は、人体に有害や薬液等を使用することなく、長期間にわたって木材の腐蝕を防止でき、しかも種々の用途においてユーザーが安心して安全に使用できる特徴がある。それは、以上の処理方法が薬液を注入するのに代わって、糖質とタンパク質を分解する水素水を内部に浸透させて、水素水でこれ等を分解するからである。以上の処理方法は、腐朽菌やバクテリアの栄養源となる糖質とタンパク質を分解、除去する。とくに、本発明は、水溶性で脂溶性の水素を含有する水素水を木材組織に浸透させて、腐朽菌などの栄養素となる糖質とタンパク質を分解して防腐作用を実現するので、薬液を含浸している従来の木材のように、定期的に処理する必要がなく、また、飲料水に使用されているほどに安全な水素水を使用するので、処理された天然木材は人体に有害な薬剤を含有せず、全てのユーザーが安心して安全に使用できる特徴がある。
【０００９】
本発明の防腐処理方法は、天然木材１を水素水２に浸漬して、木材に含まれる糖質とタンパク質とを分解することができる。この方法は、簡単な装置で天然木材に水素水を浸透できる特徴がある。それは、水素水を充填している水タンクに天然木材を浸漬して水素水を浸透できるからである。
【００１０】
本発明の防腐処理方法は、内部に水素水２を充填してなる密閉チャンバー５１を天然木材１の木口１Ａに連結し、密閉チャンバー５１を加圧して、天然木材１に水素水２を浸透させることができる。この方法は、長い天然木材をコンパクトな装置で水素水を浸透できる。それは、天然木材の端部に密閉チャンバーを連結して、木材の木口から水素水を浸透させるからである。
【００１１】
本発明の防腐処理方法は、内部に水素水２を充填してなる圧力タンク３２に天然木材１を入れて密閉し、密閉状態で圧力タンク３２を減圧した後に加圧して、天然木材１に水素水２を浸透させることができる。
【００１２】
以上の方法は、天然木材の内部までスムーズに水素水を浸透して、木材に含有される糖質とタンパク質を速やかに分解できる特徴がある。それは、減圧する圧力タンク内で木材組織の内部を減圧して気体成分と液体成分を強制的に排出して後、加圧された水素水を木材組織の内部に強制的に圧入するからである。
【００１３】
本発明の防腐処理方法は、天然木材１に接触する水素水２を超音波振動させて木材内に浸透させることができる。
【００１４】
以上の方法は、天然木材の内部に速やかに水素水を浸透させて、木材に含まれる糖質とタンパク質を速やかに分解できる特徴がある。それは、超音波振動のエネルギーで水素水が木材組織内に速やかに浸透されるからである。
【００１５】
本発明の防腐処理方法は、天然木材１に、スギ、ヒノキ、マツ、カラマツ、サクラ等を使用することができる。
【００１６】
また、本発明の防腐処理方法は、水素水２を浸透させる天然木材１に、外皮を除去した原木と、原木を製材した角材の何れかを使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施例にかかる天然木材の防腐処理方法に使用する防腐処理装置の概略構成図である。
【図２】本発明の他の実施例にかかる天然木材の防腐処理方法に使用する防腐処理装置の概略構成図である。
【図３】本発明の他の実施例にかかる天然木材の防腐処理方法に使用する防腐処理装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための天然木材の防腐処理方法を例示するものであって、本発明は天然木材の防腐処理方法を以下の条件や装置には特定しない。さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００１９】
本発明の防腐処理方法は、天然木材に含まれる糖質とタンパク質とを水素水で分解して腐蝕しない木材に加工する。防腐処理する木材は、スギ、ヒノキ、マツ、カラマツ、サクラ等の天然木材である。比重の小さいスギは、木材組織の内部に水素水を速やかに浸透できるので、短時間の処理で防腐処理できる特徴がある。ただ、本発明は、天然木材を以上の木材に特定せず、水素水を浸透できる他の全ての木材を使用できる。
【００２０】
本発明の防腐処理方法は、図１と図２に示すように、天然木材１の全体を水素水２に浸漬する方法と、図３に示すように、木材全体を水素水２に浸漬することなく、木口に密閉チャンバーを連結して内部に水素水２を浸透させる方法とがある。
【００２１】
また、水素水２を自然に木材の内部に浸透させる方法と、減圧した後に加圧して水素水２を浸透させ、あるいは水素水２を超音波振動させて木材の内部に浸透させる方法とがある。さらに、減圧した後、水素水２を加圧し、さらに加圧された水素水２を超音波振動させながら木材に浸透させる方法とがある。
【００２２】
図１に示す防腐処理装置１０は、天然木材１の全体を浸漬する水タンク１１と、この水タンク１１内に水素水２を供給する水素水供給装置１２とを備える。水タンク１１は、天然木材１の全長よりも長く、天然木材１を水没できる深さを有するタンク本体１１Ａの上面を蓋１１Ｂで閉塞している閉鎖構造のタンクである。水タンク１１は、タンク本体１１Ａの底板１１ａと周壁１１ｂに所定の間隔で複数の超音波振動子１３を設けて、内部の処理水２０を超音波振動させる。超音波振動される水素水２は天然木材１に効率よく浸透される。超音波振動子１３は超音波電源（図示せず）に接続されて、振動板（図示せず）を超音波振動させて処理水２０を超音波振動させる。
【００２３】
水素水供給装置１２は、水タンク１１に充填している水素を含有する水素水２である処理水２０を循環する循環ポンプ１４と、この循環ポンプ１４で循環される処理水２０に水素を添加して、水タンク１１の処理水２０の水素濃度を一定値よりも高く保持する水素発生器１５とを備える。
【００２４】
水素発生器１５は、流入側にフィルター１９を連結しており、このフィルター１９を通過した水を電解して、プラスの水素イオンを含む水素水２と、マイナスのイオンを含むマイナスイオン水とに分離する。水素発生器１５で電離された水素水２は水タンク１１に循環される。水素発生器１５は、流入する水を水素水２とマイナスイオン水に電解するプラス電極１６Ａとマイナス電極１６Ｂとを備えている。プラス電極１６Ａとマイナス電極１６Ｂは、互いに対向して配設されて、電源１８に接続されている。
【００２５】
プラス電極１６Ａは直流電源１８のプラス側に、マイナス電極１６Ｂはマイナス側に接続される。電源１８の出力電圧、すなわち、両電極１６間の電圧は、処理水２０の循環流量、電極１６の面積、要求される水素イオン濃度とを考慮して決定する。通常、両電極１６間の電圧は、５０〜１５００ボルトの範囲に調整する。
【００２６】
水素発生器１５で電離される水素イオンの含有量は、電極１６間の電流に比例する。電極１６間の電流は、電圧にほぼ比例する。したがって、水素水２の水素イオン濃度を最適値とするように、電極１６間の電圧が設定される。電極１６間の電圧を高くすると、水素イオン濃度は高くなる。水素水２の水素イオン濃度は、用途によって最適値が異なる。電極１６間の電圧を調整して、用途に最適の水素イオン水が得られる。
【００２７】
プラス電極１６Ａとマイナス電極１６Ｂの間には、鎖線で示すように、多孔板１７が配設される。多孔板１７は、プラス電極１６Ａとマイナス電極１６Ｂの近傍で分離された、マイナスイオン水と水素水２とが混合するのを防止している。水素水２は、多孔板１７よりもマイナス電極１６Ｂ側で分離される。したがって、処理水２０は多孔板１７よりもマイナス電極１６Ｂ側に循環される。
【００２８】
水素発生器１５から排出される水素水２とマイナスイオン水は、多孔板１７の両側で互いに分離されて別々に排出される。水素水２は水タンク１１に循環されて、マイナスイオン水は外部に排水される。
【００２９】
水素発生器１５は、水タンク１１に連続して水素水２を供給して、処理水２０の水素濃度が低下するのを防止する。水タンク１１から水素発生器１５に循環される処理水２０は、一部を外部に排出して液面レベルが低下する。図１の水タンク１１はレベルセンサ２１を備えており、このレベルセンサ２１で開閉弁２２を制御して水タンク１１の液面レベルを一定に保持する。開閉弁２２は、レベルセンサ２１で検出される液面レベルが最低レベルまで低下すると開閉弁２２を開いて給水する。図１に示す防腐処理装置１０は、開閉弁２２を水素発生器１５の流入側に連結して、水素発生器１５の流入側に給水する。水タンク１１の液面レベルが最大レベルまで上昇すると開閉弁２２を閉じて給水は停止される。開閉弁２２を水素発生器１５の流入側に連結する防腐処理装置１０は、給水される水を水素発生器１５で水素水２として水タンク１１に供給できるので、給水して水タンク１１の水素イオン濃度が低下するのを防止して、処理水２０の水素イオン濃度を高く保持できる。
【００３０】
図１の防腐処理装置１０は、水素水２を充填する水タンク１１に天然木材１を浸漬し、超音波振動子１３で水素水２を超音波振動させて、木材に水素水２を浸透させる。木材に浸透する水素水２は、木材の糖質とタンパク質とを分解して除去する。水素水２を超音波振動させて天然木材１に浸透させる防腐処理装置１０は、水素水２を速やかに内部に浸透できる。ただ、水素水２は必ずしも超音波振動させる必要はなく、水素水２に浸漬して内部まで水素水２を浸透できる。
【００３１】
天然木材１は、全体を水素水２中に沈めて水素水２を浸透させる。図１の防腐処理装置１０は、両端を側壁１１ｘに係止する水平ロッド２３で天然木材１を上から押し付けて水素水２に水没させている。天然木材１を水素水２に浸漬して糖質とタンパク質を分解する時間は、水素水２の水素イオン濃度と、木材の太さと、木材の全長とを考慮して調整される。たとえば、直径を１０ｃｍ、長さを４ｍとする丸棒に切削加工された天然木材１は、水素イオン濃度を１０００ｐｐｂとする水素水２に２４時間浸漬して、糖質とタンパク質とを分解できる。
【００３２】
以上の防腐処理装置１０は、水素水２を超音波振動してより短時間に天然木材１の内部に水素水２を浸透できる。たとえば、タンク本体１１Ａの底板１１ａと周壁１１ｂに３０ｃｍ間隔で出力１０Ｗの超音波振動子１３を配置して、水素水２の浸透時間を約５０％短縮できる。
【００３３】
図２の防腐処理装置３０は、水タンク３１を圧力タンク３２として、端部の開口部を開閉蓋３３で気密に密閉できる構造としている。圧力タンク３２は両端にフランジ３２ａを設けている円筒状で、一端の開口部は、フランジ３２ａに密閉プレート３４を固定して気密に密閉して、他端の開口部は開閉蓋３３で開閉できるように密閉している。開閉蓋３３は、蝶番３５を介してフランジ３２ａに連結され、フランジ３２ａと開閉蓋３３を貫通する止ネジ３６で気密に密閉される。密閉プレート３４と開閉蓋３３はフランジ３２ａとの間にパッキン（図示せず）を挟んで気密に密閉している。
【００３４】
圧力タンク３２は、排気弁３７を介して真空ポンプ３８を連結している。また、密閉状態で水素水２を加圧して供給する水素水供給装置４２とを連結している。水素水供給装置４２は、水素水２を加圧して圧力タンク３２に供給する圧力ポンプ（図示せず）を備え、圧力ポンプと圧力タンク３２との間に供給弁４３を連結している。
【００３５】
図２の防腐処理装置３０は、以下の工程で天然木材１に水素水２を浸透させる。
１．開閉蓋３３を開いて、圧力タンク３２に天然木材１を入れ、開閉蓋３３を閉じて気密に密閉する。
２．水素水供給装置４２に連結している供給弁４３を閉じ、排気弁３７を開いて真空ポンプ３８を運転する。真空ポンプ３８は圧力タンク３２内の空気を排気して、たとえば１０トール以下に減圧する。この状態で、天然木材１の微細な隙間から空気やガスが強制的に排気される。
３．その後、排気弁３７を閉じて真空ポンプ３８の運転を停止し、圧力タンク３２を密閉状態に保持して供給弁４３と排気弁３７を開き、水素水供給装置４２から水素水２を圧力タンク３２に供給する。圧力タンク３２に水素水２が供給されて内部の空気は排気弁３７から排出される。圧力タンク３２に水素水２が満たされると排気弁３７を閉じて、水素水２を加圧状態で供給する。排気弁３７を閉じて水素水２を供給して、水素水供給装置４２は０．２ＭＰａ以上の圧力で圧力タンク３２内に水素水２を加圧状態で供給する。加圧状態に保持して、水素水２を天然木材１に浸透させる。
【００３６】
以上の防腐処理装置３０は、３時間〜５時間で、直径を１０ｃｍ、長さを４ｍとする丸棒に切削加工した天然木材１に水素水２を浸透して糖質とタンパク質とを分解して除去できる。
【００３７】
図３の防腐処理装置５０は、内部に水素水２を充填している密閉チャンバー５１を天然木材１の木口１Ａに連結し、密閉チャンバー５１内の水素水２を加圧して、天然木材１に水素水２を加圧状態で浸透させる。図３の防腐処理装置５０は、天然木材１の両端に密閉チャンバー５１を連結している。天然木材１は、密閉チャンバー５１に水密構造に連結するために、両端面を平面状に切削加工している。
【００３８】
図３の防腐処理装置５０は、平面状に加工された天然木材１の木口１Ａに密着される密閉プレート５２と、この密閉プレート５２の外側に気密に固定している外側チャンバ５３とで密閉チャンバー５１を構成している。密閉プレート５２は、水素水２を天然木材１に供給する貫通孔５２Ａを有し、貫通孔５２Ａの外側をパッキン５４を介して天然木材１の木口１Ａに密着している。天然木材１の両端に密着される密閉プレート５２は結束具５５を介して連結されて、天然木材１の木口１Ａに気密に密着される。
【００３９】
密閉プレート５２の貫通孔５２Ａは外側チャンバ５３に連結され、外側チャンバ５３に供給される水素水２を貫通孔５２Ａから天然木材１の木口１Ａに供給する。外側チャンバ５３はエア抜き弁５６を連結している。エア抜き弁５６は、空気を排気して水素水２を通過させない弁である。エア抜き弁５６は、弁を開閉するフロートを内蔵しており、空気が供給される状態ではフロートが降下して弁が排出口から離れて開弁し、水素水２が供給されるとフロートが浮上して弁を押し上げて排出口を閉塞して、排出口を閉じる弁で、既に市販されている弁を使用できる。
【００４０】
外側チャンバ５３にから天然木材１の木口１Ａに供給される水素水２は、天然木材１の内部を木目に沿って縦方向に移動して内部浸透される。外側チャンバ５３は、加圧ポンプ５７を介して水素供給装置４２に連結され、加圧ポンプ５７が水素水２を加圧して外側チャンバ５３に供給する。
【００４１】
図３の防腐処理装置５０で水素水２を浸透させる天然木材１は、図の鎖線で示すように、中心部に縦孔１Ｂを設けて、速やかに内部まで水素水２を浸透できる。天然木材１の縦孔１Ｂは、たとえばガンドリルを使用し、ガンドリルを回転することなく、天然木材１を回転して中心部に縦方向に穿孔できる。縦孔１Ｂに供給される水素水２は、木材の内部を外側に移行して全体に浸透される。
【００４２】
以上の防腐処理方法は、薬液を注入するのに代わって水素水を内部に浸透させて、水素水で糖質とタンパク質を分解することで長期間にわたって木材の腐蝕を防止でき、しかも種々の用途においてユーザーが安心して安全に使用できる。さらに、この処理方法は、サポニン等の身体に害のある有機化合物を有効に除去できる特徴も実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、薬液を使用することなく防腐処理された天然木材を種々の用途に腐蝕しない状態で有効に利用することで、間伐材やその他の天然木材を多用途に有効に使用できる。
【符号の説明】
【００４４】
１…天然木材
１Ａ…木口
１Ｂ…縦孔
２…水素水
１０…防腐処理装置
１１…水タンク
１１Ａ…タンク本体
１１ａ…底板
１１ｂ…周壁
１１ｘ…側壁
１１Ｂ…蓋
１２…水素水供給装置
１３…超音波振動子
１４…循環ポンプ
１５…水素発生器
１６…電極
１６Ａ…プラス電極
１６Ｂ…マイナス電極
１７…多孔板
１８…電源
１９…フィルター
２０…処理水
２１…レベルセンサ
２２…開閉弁
２３…水平ロッド
３０…防腐処理装置
３１…水タンク
３２…圧力タンク
３２ａ…フランジ
３３…開閉蓋
３４…密閉プレート
３５…蝶番
３６…止ネジ
３７…排気弁
３８…真空ポンプ
４２…水素水供給装置
４３…供給弁
５０…防腐処理装置
５１…密閉チャンバー
５２…密閉プレート
５２Ａ…貫通孔
５３…外側チャンバ
５４…パッキン
５５…結束具
５６…エア抜き弁
５７…加圧ポンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
2017001241.tif 000005