JP2020153149A - 木材連結用補強ロッド及び木材連結構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 一対の木材を強固に連結することができる木材連結構造を提供することを目的とする。【解決手段】 一対の木材１Ａ，１Ｂの接合面１０にそれぞれ穿設され、円形の断面をそれぞれ有し、互いに同軸に配置されて連通する一対のロッド埋設穴１２Ａ，１２Ｂ内に充填された接着剤３中に埋設され、一対の木材１Ａ，１Ｂを連結する木材連結用補強ロッド２において、略円形の断面を有し、軸方向に直線的に延びるロッド軸部２０と、前記接合面１０よりも一端側のロッド軸部２０の外周面から突出し、前記外周面上において軸方向に対し傾斜する方向に延びる第１バランス材２１Ａと、を備える。【選択図】 図１１

Description

本発明は、木材連結用補強ロッド及び木材連結構造に係り、更に詳しくは、一対の木材を連結するために使用される木材連結用の補強ロッド、並びに、当該補強ロッドを用いた木材連結構造の改良に関する。

一対の木材を連結する場合、臍継ぎと呼ばれる方法が広く知られている。臍継ぎは、一方の木材に凹部を形成し、他方の木材に凸部を形成し、これらを互いに嵌合させることにより、一対の木材を連結する連結方法である。臍継ぎは、凸部を凹部から引き抜く方向における引っ張り強度が確保できないという問題がある。

連結木材の引っ張り強度を向上させる方法として、補強筋を用いる従来技術が知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１には、一対の木材の各接合面に補強筋埋設穴をそれぞれ穿設し、両木材に亘るように１本の補強筋を両補強筋埋設穴内に収容しつつ、一対の木材を会合させた後、各木材の側面に設けられた接着剤充填孔から補強筋埋設穴内へ接着剤を充填して硬化させる方法が記載されている。この方法では、補強筋の両端が、接着剤を介して補強筋埋設穴内に固着されることにより、補強筋を介して一対の木材を連結し、引っ張り強度を向上させることができる。

しかし、接着剤を充填する際、補強筋埋設穴内に空洞が形成されるのを防止することが難しく、このような空洞が形成されると、補強筋と補強筋埋設穴の内壁面との結合が十分に確保できず、引っ張り強度が低下する問題がある。また、補強筋が補強筋埋設穴内において中心から偏って配置されている場合にも、補強筋と補強筋埋設穴の内壁面との結合が十分に確保できず、引っ張り強度が低下するという問題がある。さらに、補強筋埋設穴ごとに、木材の側面に接着剤充填穴を設ける必要があり、仕上がり時の美観を損ねるとともに、木材自体の強度を低下させるという問題があった。例えば、寺社などの歴史的建造物の柱材を補修する場合、接着剤充填穴を形成することにより、木材に割れが生じ、木材を損傷するおそれもある。

特許第６３５２５１３号公報

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、一対の木材を強固に連結することができる木材連結構造を提供することを目的とする。特に、十分な引っ張り強度を確保することができる木材連結構造を提供することを目的とする。また、本発明は、このような木材連結構造に使用することができる木材連結用補強ロッドを提供することを目的する。

本発明の第１の実施態様による木材連結用補強ロッドは、一対の木材の接合面にそれぞれ穿設され、円形の断面をそれぞれ有し、互いに同軸に配置されて連通する一対のロッド埋設穴内に充填された接着剤中に埋設され、前記一対の木材を連結する木材連結用補強ロッドにおいて、略円形の断面を有し、軸方向に直線的に延びるロッド軸部と、前記接合面よりも一端側の前記ロッド軸部の外周面から突出し、前記外周面上において前記軸方向に対し傾斜する方向に延びる第１バランス材と、を備える。

本発明の第２の実施態様による木材連結用補強ロッドは、上記構成に加えて、前記接合面よりも他端側の前記ロッド軸部の外周面上に設けられ、前記軸方向に対し平行に延びるバランス材であって、前記ロッド軸部の互いに異なる径方向にそれぞれ設けられた３以上の第２バランス材を備える。

本発明の第３の実施態様による木材連結用補強ロッドは、上記構成に加えて、前記第２バランス材が、前記外周面から前記ロッド軸部の径方向に突き出し、前記軸方向に平行に伸びる板状体である。

本発明の第４の実施態様による木材連結用補強ロッドは、上記構成に加えて、前記第１バランス材は、前記外周面から前記ロッド軸部の径方向に突き出し、前記軸方向に対し傾斜する方向に延びる板状体である。

本発明の第５の実施態様による木材連結用補強ロッドは、上記構成に加えて、前記第１バランス材は、前記外周面上に螺旋状に設けられた板状体又は紐状体である。

本発明の第６の実施態様による木材連結用補強ロッドは、上記構成に加えて、２以上の前記第１バランス材が、軸方向において互いに離間して配置される。

本発明の第７の実施態様による木材連結構造は、一対の木材を接合面で連結する木材連結構造において、一方の木材の接合面には、略中央に凹部又は凸部の一方が形成され、前記凹部又は凸部の一方を取り囲むように多数の第１ロッド埋設穴が穿設され、他方の木材の接合面には、略中央に前記凹部又は凸部の一方と嵌合する他方が形成され、前記凹部又は凸部の他方を取り囲むように前記第１ロッド埋設穴と対向する多数の第２ロッド埋設穴が穿設され、前記第１ロッド埋設穴に充填された硬化前の接着剤中に木材接合用補強ロッドの一端が挿入された後、前記第２ロッド埋設穴に充填された硬化前の接着剤中に前記木材接合用補強ロッドの他端が挿入され、前記木材接合用補強ロッドが、略円形の断面を有し、軸方向に直線的に延びるロッド軸部と、前記接合面よりも一端側の前記ロッド軸部の外周面から突出し、前記外周面上において前記軸方向に対し傾斜する方向に延びる第１バランス材とを有し、第１ロッド埋設穴に対し相対的に自転しながら挿入されるように構成される。

本発明の第８の実施態様による木材連結構造は、上記構成に加えて、前記木材接合用補強ロッドが、前記接合面よりも他端側の前記ロッド軸部の外周面上に設けられ、前記軸方向に対し平行に延びるバランス材であって、前記ロッド軸部の互いに異なる径方向にそれぞれ設けられた３以上の第２バランス材を有し、第１ロッド埋設穴に対し相対的に自転することなく挿入されるように構成される。

本発明によれば、一対の木材を強固に連結することができる木材連結構造を提供することができる。特に、十分な引っ張り強度を確保することができる木材連結構造を提供することができる。また、本発明は、このような木材連結構造に使用することができる木材連結用補強ロッドを提供することができる。

本発明の実施の形態１による木材連結構造の一構成例を示す説明図であり、一対の木材１Ａ，１Ｂの連結前の外観の一例が示されている。 図１の一対の木材１Ａ，１Ｂの連結後の外観の一例を示した図である。 図１の一対の木材１Ａ，１Ｂの接合面１０を示した図である。 図２の連結木材１Ｃを軸方向に切断したときの断面図である。 補強ロッド２の一構成例を示した図である。 バランス材モジュールＭ１の一構成例を示した図である。 バランス材モジュールＭ１の斜視図である。 バランス材モジュールＭ２の一構成例を示した図である。 バランス材モジュールＭ２の斜視図である。 接合面１０から第２バランス材２１Ｂ側を見た断面図である。 一対の木材１Ａ，１Ｂを連結するときの様子を示した図である。 図４の断面図の一部を拡大して示した一部拡大断面図である。 実施の形態２による補強ロッド２の一構成例を示した図である。 図１３の第１バランス材２１Ａの一構成例を示した図である。 実施の形態３による補強ロッド２の一構成例を示した図である。 図１５の第１バランス材２１Ａの一構成例を示した図である。

実施の形態１．
図１〜４は、本発明の実施の形態１による木材連結構造の一構成例を示す説明図である。図１には、一対の木材１Ａ，１Ｂの連結前の外観の一例が示され、図２には、一対の木材１Ａ，１Ｂの連結後の外観の一例が示されている。また、図３には、一対の木材１Ａ，１Ｂの接合面１０が示され、図４には、図２の連結木材１Ｃを軸方向に切断した切断面が示されている。

図１の（ａ）及び（ｂ）に示された一対の木材１Ａ，１Ｂは、本実施の形態による木材連結構造により互いに連結される柱材である。例えば、第１木材１Ａは寺社などの歴史的建造物の柱材であり、損傷部分の切除により長さが不足するに至った被補修材であり、第２木材１Ｂは、この不足分を補うために第１木材１Ａに連結される補修材である。なお、本発明は、古い柱材の補修に好適であるが、本発明の適用対象は、補修目的の場合のみに限定されない。例えば、新しい柱材同士の連結にも適用することができ、また、柱材以外の木材の連結にも適用することができる。

（１）第１木材１Ａ
第１木材１Ａは、円形の断面を有し、軸方向に直線的に延びる円柱状の柱材であり、軸方向に対し垂直な接合面１０Ａを有する。接合面１０Ａは、円形であり、凹部１１Ａ及びロッド埋設穴１２Ａが形成されている。例えば、１つの凹部１１Ａが接合面１０Ａの中央部に設けられ、２以上のロッド埋設穴１２Ａが接合面１０Ａの周辺部に設けられる。図中には、多数のロッド埋設穴１２Ａが１つの凹部１１Ａを取り囲むように配置されている様子が示されている。

凹部１１Ａは、第２木材１Ｂの凸部１１Ｂと嵌合する臍穴部であり、接合面１０Ａから軸方向へ後退する窪み部として形成される。図中には、凹部１１Ａが十字形の断面を有する場合が示されているが、その形状は任意であり、例えば矩形の断面を有するものであってもよい。

ロッド埋設穴１２Ａは、補強ロッド２の一端を埋め込むための穴であり、接合面１０Ａ上に開口を有し、第１木材１Ａ内を軸方向に延びる有底中空部である。ロッド埋設穴１２Ａは、円形の断面を有し、軸方向にわたって同一径からなる円柱形である。ただし、開口部付近はより広径に形成され、補強ロッド２の挿入に伴う接着剤の接合面１０Ａへのはみ出しを防止している。

（２）第２木材１Ｂ
第２木材１Ｂは、円形の断面を有し、軸方向に直線的に延びる円柱状の柱材であり、軸方向に対し垂直な接合面１０Ｂを有する。接合面１０Ｂは、円形であり、凸部１１Ｂ及びロッド埋設穴１２Ｂが形成されている。例えば、１つの凸部１１Ｂが接合面１０Ｂの中央部に設けられ、２以上のロッド埋設穴１２Ｂが接合面１０Ｂの周辺部に設けられる。図中には、多数のロッド埋設穴１２Ｂが１つの凸部１１Ｂを取り囲むように配置されている様子が示されている。

凸部１１Ｂは、第１木材１Ａの凹部１１Ａと嵌合する臍部であり、接合面１０Ｂから軸方向へ突き出す突出部として形成される。図中では、凸部１１Ｂが十字形断面を有する場合が示されているが、凸部１１Ｂは、凹部１１Ａと対応する形状であればよく、その形状は任意であり、例えば矩形断面を有するものであってもよい。

ロッド埋設穴１２Ｂは、補強ロッド２の他端を埋め込むための穴であり、接合面１０Ｂ上に開口を有し、軸方向にわたって同一径からなる円柱形である。ただし、開口部付近はより広径に形成され、補強ロッド２の挿入に伴う接着剤の接合面１０Ｂへのはみ出しを防止している。

（３）連結木材１Ｃ
図２には、連結木材１Ｃが示されている。第１及び第２木材１Ａ，１Ｂは、各接合面１０Ａ，１０Ｂを対向させて互いに連結することにより、連結木材１Ｃになる。第１及び第２木材１Ａ，１Ｂは、それぞれの軸が一致するように連結される。また、接合面１０Ａ，１０Ｂの径は同一であり、連結状態において外縁が一致している。図中の接合面１０は、密着して接合された木材１Ａ，１Ｂの接合面１０Ａ，１０Ｂに相当する。

図３には、図２の連結木材１Ｃの接合面１０が示されている。凹部１１Ａ及び凸部１１Ｂは、接合面１０上において互いに一致する位置に配置されている。また、各ロッド埋設穴１２Ａとロッド埋設穴１２Ｂも、接合面１０上において互いに一致する位置に配置され、互いに対向している。また、ロッド埋設穴１２Ａ，１２Ｂ内には、接着剤３が充填され、さらに当該接着剤中に補強ロッド２が埋設されている。

図４には、Ａ−Ａ切断線による連結木材１Ｃの切断面が示されている。凸部１１Ｂは、凹部１１Ａ内に挿入され、互いに嵌合する。ロッド埋設穴１２Ａ，１２Ｂは、軸、広径及び狭径のいずれもが互いに一致するように配置されているため、対向するロッド埋設穴１２Ａ，１２Ｂは、接合面１０を挟んで連通する。補強ロッド２は、接合面１０を横切るように配置され、接合面１０の一端側が、ロッド埋設穴１２Ａ内に埋設され、接合面１０の他端側が、ロッド埋設穴１２Ｂ内に埋設されている。補強ロッド２とロッド埋設穴１２Ａ，１２Ｂの内壁面との間には、接着剤３が充填されている。

このような木材連結構造を採用することにより、第１及び第２木材１Ａ，２Ｂは、凹部１１Ａ及び凸部１１Ｂの嵌合により連結される。また、第１及び第２木材１Ａ，２Ｂは、補強ロッド２を介して連結される。さらに、第１及び第２木材１Ａ，２Ｂは、接合面１０上においてロッド埋込穴１２Ａ，１２Ｂ内の接着剤３により連結される。

（４）補強ロッド２
図５は、補強ロッド２の一構成例を示した図である。補強ロッド２は、ロッド軸部２０と複数のバランス材２１により構成され、バランス材２１は、第１バランス材２１Ａ及び第２バランス材２１Ｂにより構成される。第１バランス材２１Ａは、接合面１０よりも一端側に配置され、第１木材１Ａのロッド埋設穴１２Ａ内に埋設される。第２バランス材２１Ｂは、接合面１０よりも他端側に配置され、第２木材１Ｂのロッド埋設穴１２Ｂ内に埋設される。

ａ）ロッド軸部２０
ロッド軸部２０は、略円形の断面を有し、軸方向に直線的に延びる形状からなる。ロッド軸部２０として、アラミド繊維を棒状に加工したアラミド繊維ロッドを用いることができる。アラミド繊維は、防錆性を有し、引張強度が高く、軽量であることから、鉄筋よりも補強ロッド２の材料として適している。例えば、アラミド繊維を組紐状に加工し、エポキシ系樹脂で硬化させ棒状に成形したアラミド繊維ロッドがロッド軸部２０として用いられる。

ｂ）バランス材２１
バランス材２１は、ロッド軸部２０をロッド埋設穴１２Ａ，１２Ｂの略中央に配置するためのスペーサ部材である。バランス材２１は、ロッド軸部２０の外周面から外側に向かって突出する突出部として形成される。また、ロッド軸部２０の中心軸からバランス材２１の最外縁までの距離は、ロッド埋設穴１２Ａ，１２Ｂの半径よりもやや小さくなっている。このため、ロッド軸部２０の中心軸から見て、互いに異なる方向に３以上のバランス材２１を配置することにより、ロッド軸部２０をロッド埋設穴１２Ａ，１２Ｂの断面の略中央に配置することができる。

ロッド軸部２０をロッド埋設穴１２Ａ，１２Ｂの中央に埋設することにより、ロッド軸部２０の外周面が、全方位にわたって十分な厚さの接着剤で覆われ、ロッド埋設穴１２Ａ，１２Ｂの内周面に対し強固に固着される。このため、補強ロッド２がロッド埋設穴１２Ａ，１２Ｂから抜けにくくなる。また、ロッド軸部２０からバランス材２１を突出させることにより、バランス材２１がストッパーとなり、補強ロッド２がロッド埋設穴１２Ａ，１２Ｂから更に抜けにくくなる。このため、補強ロッド２の引っ張り強度が増大し、木材１Ａ，１Ｂを強固に連結することができる。

図５に示したバランス材２１は、板状体であり、アラミド繊維をシート状に加工したアラミド繊維シートを用いることができる。例えば、アラミド繊維を１方向又は２方向に配列させてシート状に加工し、エポキシ系樹脂を含浸させて硬化させたアラミド繊維シートがバランス材２１として用いられる。また、バランス材２１は、エポキシ系樹脂等の接着剤を用いて、ロッド軸部２０の外周面に接着される。

ｃ）第１バランス材２１Ａ
図５のロッド軸部２０には、接合面１０よりも一端側に１２枚の第１バランス材２１Ａが設けられている。各第１バランス材２１Ａは、ロッド軸部２０の中心軸からみて、互いに直交する４つの方位に配置される板状体であり、互いに離間された軸方向の異なる３つの位置に４枚ずつ設けられている。軸方向の同じ位置に設けられる４枚の第１バランス材２１Ａは、バランス材モジュールＭ１として一体的に形成され、ロッド軸部２０に取り付けられる。

図６及び７は、バランス材モジュールＭ１の一構成例を示した図である。図６（ａ）〜（ｃ）には、バランス材モジュールＭ１の平面図、側面図及び底面図がそれぞれ示され、図７には、バランス材モジュールＭ１の斜視図が示されている。

図６及び７に示した通り、バランス材モジュールＭ１は、４枚の第１バランス材２１Ａと、これらを支持する支持部２２Ａとにより構成される。支持部２２Ａは、ロッド軸部２０の外周面を取り囲む筒状体である。この支持部２２Ａの外周面上に４枚の第１バランス材２１Ａが連結されている。

支持部２２Ａにもアラミド繊維シートを用いることができる。エポキシ系樹脂等の接着剤を用いて、４枚の第１バランス材２１Ａを支持部２２Ａの外周面に接着することにより、バランス材モジュールＭ１が得られる。このバランス材モジュールＭ１が、エポキシ系樹脂等の接着剤を用いて、ロッド軸部２０の外周面に接着される。

第１バランス材２１Ａは、ロッド軸部２０の外周面から径方向に突出する略矩形の板状体、例えば平板であり、軸方向に対し傾斜する方向に延びる形状を有する。軸方向に対し、第１バランス材２１Ａを傾斜させることにより、補強ロッド２を接着剤３中に挿入する際、接着剤３をかき混ぜつつ、ロッド埋設穴１２Ａのさらに奥へ押し込むことができる。このため、ロッド軸部２０の外周面と、ロッド埋設穴１２Ａの内周面との間に接着剤が満たされ、補強ロッド２が、ロッド埋設穴１２Ａ，１２Ｂに対し更に強固に固着され、ロッド埋設穴１２Ａ，１２Ｂから抜けにくくなる。なお、第１バランス材２１Ａの主面は、平面であってもよいし、穏やかな曲面であってもよい。

ｄ）第２バランス材２１Ｂ
図５のロッド軸部２０には、接合面１０よりも一端側に６枚の第２バランス材２１Ｂが設けられている。各第２バランス材２１Ｂは、ロッド軸部２０の中心軸からみて、互いに直交する方位に配置された板状体であり、互いに離間された軸方向の異なる３つの位置に２枚ずつ設けられている。軸方向の同じ位置に設けられる２枚の第２バランス材２１Ｂは、バランス材モジュールＭ２として一体的に形成され、ロッド軸部２０に取り付けられる。

図８〜１０は、バランス材モジュールＭ２の一構成例を示した図である。図８（ａ）〜（ｃ）には、バランス材モジュールＭ２の平面図、側面図及び底面図がそれぞれ示され、図９には、バランス材モジュールＭ２の斜視図が示されている。また、図１０には、接合面１０から第２バランス材２１Ｂ側を見た断面図が示されている。

図８及び９に示した通り、バランス材モジュールＭ２は、２枚の第２バランス材２１Ｂと、これらを支持する支持部２２Ｂとにより構成される。支持部２２Ｂは、ロッド軸部２０の外周面に沿って周方向に延びる形状を有し、半周分の長さを有する。この支持部２２Ｂの両端に２枚の第２バランス材２１Ｂが連結されている。

支持部２２Ｂにもアラミド繊維シートを用いることができる。エポキシ系樹脂等の接着剤を用いて、２枚の第２バランス材２１Ｂを支持部２２Ｂの両端に接着することにより、バランス材モジュールＭ２が得られる。このバランス材モジュールＭ２が、エポキシ系樹脂等の接着剤を用いて、ロッド軸部２０の外周面に接着される。

図示した支持部２２Ｂは、２つに分割され、軸方向の異なる位置に配列するが、分割されていなくてもよい。また、バランス材モジュールＭ２の利用は一例であり、例えば、各第２バランス材２１Ｂをロッド軸部２０に対し個別に取り付けることもできる。

第２バランス材２１Ｂは、ロッド軸部２０の外周面から径方向に突出する矩形の板状体、例えば平板であり、軸方向に延びる形状を有する。また、補強ロッド２を接着剤３中に挿入する際の抵抗を低減するために、前記他端側の辺は、径方向の外側が内側よりも後退するように傾斜している。

図１０に示した通り、３つのバランス材モジュールＭ２は、相互に９０°回転させて異なる方向からロッド軸部２０に取り付けられている。このため、外周を４等分した各方向に第２バランス材２１Ｂが突出するように配置される。このため、ロッド軸部２０をロッド埋設穴１２Ｂの略中央に配置することができる。

（５）連結工程
図１１は、一対の木材１Ａ，１Ｂを連結するときの様子を示した図である。まず、木材１Ａ，１Ｂのうち任意の一方に対し、補強ロッド２の長さの半分が埋め込まれ、補強ロッド２の残り半分が接合面から突出した状態になる。この突出部分が、木材１Ａ，１Ｂの他方に埋め込まれる。このとき、補強ロッド２は、第１バランス材２１Ａ側が先に埋め込まれ、第２バランス材２１Ｂ側が後から埋め込まれる。

図１１では、木材１Ａのロッド埋設穴１２Ａに対し、補強ロッド２の第１バランス材２１Ａ側が埋め込まれた状態が示されている。まず、ロッド埋設穴１２Ａ内に接着剤３が充填される。このとき、ロッド埋設穴１２Ａ内に空気が残り、接着剤３中に空洞が形成される。このような空洞が形成されないように接着剤３を充填することが望ましいが、空洞形成を完全に防ぐことは難しい。その後、充填した接着剤３の硬化前に、補強ロッド２の第１バランス材２１Ａ側が接着剤３中に挿入される。

接着剤３は所定の粘度を有する一方、第１バランス材２１Ａは軸方向に対し傾斜して設けられている。このため、補強ロッド２を挿入すると第１バランス材２１Ａが接着剤３から反力を受け、補強ロッド２は挿入にともなって自転する。このとき、接着剤３は、第１バランス材２１Ａによってロッド埋設穴１２Ａの奥側へ押し込まれ、空洞内の空気がロッド埋設穴１２Ａ内を開口側に向かって移動する。つまり、第１バランス材２１Ａが、接着剤３内に形成されていた空洞を減少させる。なお、補強ロッド２の挿入時には、外力により、上記自転方向と同じ方向へ補強ロッド２を回転させながら挿入することが望ましい。このときの回転速度は、補強ロッド２の挿入速度と、第１バランス材２１Ａの軸方向に対する角度から求められる自転速度よりも小さな値となるように制御する必要がある。

ロッド埋設穴１２Ａ内の接着剤が十分に硬化した後、もう一方の木材１Ｂのロッド埋設穴１２Ｂ内に接着剤３が充填される。その後、接着剤３の硬化前に、木材１Ａから突出する補強ロッド２の第２バランス材２１Ｂ側が、木材１Ｂのロッド埋設穴１２Ｂ内に挿入され、木材１Ａ，１Ｂの接合面１０Ａ，１０Ｂが会合するように、木材１Ａ，１Ｂが連結される。

第２バランス材２１Ｂは、軸方向と平行に設けられているため、補強ロッド２は、自転することなくロッド埋設穴１２Ｂに挿入することができる。既に木材１Ａに固定されている補強ロッド２を木材１Ｂのロッド埋設穴１２Ｂに挿入する際、ロッドを自転させることはできないため、バランス材２１Ａ，２１Ｂのうち、第１バランス材２１Ａのみが、軸方向に対し傾斜して設けられ、第２バランス材２１Ｂは、軸方向に対し平行に設けられる。

（６）連結構造の詳細
図１２は、図４の断面図の一部を拡大して示した一部拡大断面図である。接合面１０付近におけるロッド埋設穴１２Ａ，１２Ｂの様子が示されている。ロッド埋設穴１２Ａ，１２Ｂは、その開口に隣接してオーバーフロー収容部１２ｓを有する。また、ロッド埋設穴１２Ａ，１２Ｂの内壁面には、プライマー層４が形成されている。

ａ）オーバーフロー収容部１２ｓ
ロッド埋設穴１２Ａ，１２Ｂは、同一径からなる有底円筒中空部１２ｈからなるが、その開口近傍には、より広径のオーバーフロー収容部１２ｓが形成されている。オーバーフロー収容部１２ｓは、有底円筒中空部１２ｈよりも広く、開口と一致する径を有する中空円筒部である。ロッド埋設穴１２Ａ，１２Ｂは、オーバーフロー収容部１２ｓを備えることにより、補強ロッド２の挿入にともなって、ロッド埋設穴１２Ａ，１２Ｂ内に充填された接着剤３が接合面１０Ａ上に溢れ出すのを防止している。

ｂ）接着剤３、プライマー層４
ロッド埋設穴１２Ａ，１２Ｂの内壁面には、プライマー層４が形成され、十分に定着した後、その内側に接着剤が充填される。プライマー層４は、ロッド埋設穴１２Ａ，１２Ｂの内壁面に形成される薄い下地層であり、木材からなるロッド埋設穴１２Ａ，１２Ｂの内壁面と、接着剤３とを強固に結合させるために設けられる。例えば、接着剤３として、エポキシ系樹脂を用いる場合、アラミド繊維からなる補強ロッド２とは強固に結合するが、木材であるロッド埋設穴１２Ａ，１２Ｂの内壁面に対しては十分な結合強度を確保できない。このため、木材及び接着剤間に介在させて両者を強固に結合するためのプライマー層４がロッド埋設穴１２Ａ，１２Ｂの内壁面に形成される。なお、ロッド軸部２０の中心軸からバランス材２１Ａ，２１Ｂの最外縁までの距離は、プライマー層４の内表面の半径よりもやや小さくなっている。

（７）連結の効果
ａ） 本実施の形態によれば、一対の木材１Ａ，１Ｂのロッド埋設穴１２Ａ，１２Ｂに対し、先に接着剤３が充填され、硬化前の接着剤３中に補強ロッド２が挿入される。このため、先に補強ロッド２を挿入し、その後に接着剤３を充填する従来技術に比べ、ロッド埋設穴１２Ａ，１２Ｂ内の接着剤３中に空洞が生じにくくなる。このため、木材１Ａ，１Ｂに対し補強ロッド２をより強固に結合させ、抜けにくくすることができ、引っ張り強度を増大させることができる。

ｂ） ロッド軸部２０の外周面上にバランス材２１Ａ，２１Ｂを設け、ロッド埋設穴１２Ａ，１２Ｂ内の接着剤３中に完全に埋没させることにより、バランス材２１Ａ，２１Ｂがストッパーとして機能し、木材１Ａ，１Ｂから補強ロッド２を抜けにくくすることができる。

ｃ） ロッド軸部２０の外周面から外側に向かってバランス材２１Ａ，２１Ｂを突出させ、スペーサ部材として機能させることにより、ロッド軸部２０をロッド埋設穴１２Ａ，１２Ｂの略中央に配置することができる。このため、ロッド軸部２０の外周面は、全方位にわたって十分な量の接着剤３を介して支持され、バランス材を有しない従来技術に比べ、木材１Ａ，１Ｂに対し補強ロッド２をより強固に結合させ、抜けにくくすることができる。

ｄ） 接合面１０よりも一端側のロッド軸部２０の外周面上に設けられる第１バランス材２１Ａが、当該外周面上において軸方向に対し傾斜する方向に延びている。このため、補強ロッド２の挿入時に、接着剤３は、第１バランス材２１Ａによってロッド埋設穴１２Ａの奥側へ押し込まれ、接着剤３中の空洞を減少させることができる。このとき、補強ロッド２を外力により回転させながら挿入することが望ましい。

ｅ） 接合面１０よりも他端側のロッド軸部２０の外周面上に設けられる第２バランス材２１Ｂが、当該外周面上において軸方向と平行に延びる平板で構成されている。このため、補強ロッド２の第２バランス材２１Ｂ側をロッド埋設穴１２Ｂに挿入する際、自転させることなく挿入することができる。

ｆ） 木材１Ａ，１Ｂの接合面１０上には互いに嵌合する凹部１１Ａ又は凸部１１Ｂが設けられ、十分な剪断強度が確保される。また、接合面１０上には、互いに対向するロッド埋設穴１２Ａ，１２Ｂが穿設され、ロッド埋設穴１２Ａ，１２Ｂ内の接着剤中に両端が埋設される補強ロッド２が接合面１０を横切って配置され、十分な引っ張り強度が確保される。従って、剪断強度及び引っ張り強度のいずれにも優れた木材連結構造を実現することができる。特に、凹部１１Ａを多数のロッド埋設穴１２Ａで取り囲み、凸部１１Ｂを多数のロッド埋設穴１２Ｂで取り囲むように配置することにより、強度を更に向上させることができる。

ｇ） ロッド連結穴１２Ａ，１２Ｂは、その開口近傍には、より広径のオーバーフロー収容部１２ｓが形成されている。このため、補強ロッド２の挿入にともなって、ロッド埋設穴１２Ａ，１２Ｂ内に充填された接着剤３が接合面１０Ａ上に溢れ出すのを防止することができる。

なお、上記実施の形態では、接合面１０Ａにおいて凹部１１Ａ又は凸部１１Ｂが多数のロッド埋設穴１２Ａ，１２Ｂにより取り囲まれる構成例について説明したが、本発明は、このような構成のみに限定されない。例えば、凹部１１Ａ及び凸部１１Ｂを省略することもできる。また、接合面１０Ａ，１０Ｂ上に形成されるロッド埋設穴１２Ａ，１２Ｂは、１個であってもよいし、２個以上であってもよい。

また、上記実施の形態では、凹部１１Ａを有する木材１Ａに対し、補強ロッド２の第１バランス材２１Ａ側を埋め込む例を示したが、凸部１１Ｂを有する木材１Ｂに対し、補強ロッド２の第１バランス材２１Ａ側を埋め込むこともできる。

また、上記実施の形態では、一対の木材１Ａ，１Ｂがともに円形の断面を有する柱材であり、これらを長手方向に連結する場合の例について説明したが、本発明の適用対象は、このような場合のみに限定されず、様々な木材同士の様々な結合構造に適用することができる。例えば、矩形の断面を有する柱材を連結する場合や、梁材と柱材を連結する場合にも、本発明を適用することができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、第１バランス材２１Ａが、ロッド軸部２０の中心軸からみて、互いに直交する４つの方位に配置される板状体である場合の例について説明した。これに対し、本実施の形態では、第１バランス材２１Ａが、ロッド軸部２０の外周上に設けられた螺旋形の板状体である場合について説明する。

図１３は、実施の形態２による補強ロッド２の一構成例を示した図である。図５（実施の形態１）と比較すれば、第１バランス材２１Ａの形状が異なっている。なお、ロッド軸部２０及び第２バランス材２１Ｂは同一であるため、重複する説明を省略する。

図１４は、図１３の第１バランス材２１Ａの一構成例を示した図である。図１４（ａ）〜（ｃ）には、第１バランス材２１Ａの平面図、側面図及び底面図がそれぞれ示されている。第１バランス材２１Ａは、実施の形態１に記載したバランス材２１の一形態であり、ロッド軸部２０の外周面に沿って設けられた螺旋状の形状からなり、互いに離間された軸方向の異なる３つの位置にそれぞれ設けられている。

第１バランス材２１Ａは、ロッド軸部２０の外周面から径方向に突出する板状体であり、軸方向に対し傾斜する方向に延びつつ、ロッド軸部２０の外周上を巻回する形状からなる。第１バランス材２１Ａの主面は、穏やかな曲面からなる。第１バランス材２１Ａは、エポキシ系樹脂等の接着剤を用いて、ロッド軸部２０の外周面に接着される。図示した第１バランス材２１Ａは、外周上を約２周（中心角７２０°）する形状からなるが、その長さは任意に決定することができ、例えば１周（中心角３６０°）以上の長さとされる。

軸方向に対し、第１バランス材２１Ａを傾斜させることにより、補強ロッド２を接着剤３中に挿入する際、接着剤３をかき混ぜつつ、ロッド埋設穴１２Ａのさらに奥へ押し込むことができる。このため、ロッド軸部２０の外周面と、ロッド埋設穴１２Ａの内周面との間に接着剤３が満たされ、補強ロッド２が、ロッド埋設穴１２Ａ，１２Ｂに対し更に強固に固着され、ロッド埋設穴１２Ａ，１２Ｂから抜けにくくなる。

実施の形態３．
実施の形態２では、第１バランス材２１Ａが、ロッド軸部２０の外周上に設けられた螺旋状の板状体である場合の例について説明した。これに対し、本実施の形態では、第１バランス材２１Ａが、ロッド軸部２０の外周上に設けられた螺旋形の紐状体である場合について説明する。

図１５は、実施の形態３による補強ロッド２の一構成例を示した図である。図１３（実施の形態２）と比較すれば、第１バランス材２１Ａの形状が異なっている。なお、ロッド軸部２０及び第２バランス材２１Ｂは同一であるため、重複する説明を省略する。

図１６は、図１５の第１バランス材２１Ａの一構成例を示した図である。図１６（ａ）〜（ｃ）には、第１バランス材２１Ａの平面図、側面図及び底面図がそれぞれ示されている。第１バランス材２１Ａは、実施の形態１に記載したバランス材２１の一形態であり、ロッド軸部２０の外周面に沿って設けられた螺旋状の形状からなり、互いに離間された軸方向の異なる３つの位置にそれぞれ設けられている。

第１バランス材２１Ａは、ロッド軸部２０の外周面から径方向に突出する紐状体であり、軸方向に対し傾斜する方向に延びつつ、ロッド軸部２０の外周上を巻回する形状からなる。図示した第１バランス材２１Ａは、外周上を約２周（中心角７２０°）する形状からなるが、その長さは任意に決定することができ、例えば１周（中心角３６０°）以上の長さとされる。

第１バランス材２１Ａは、アラミド繊維を紐状に加工したアラミド繊維を用いることができ、略円形の断面を有する。例えば、第１バランス材２１Ａとして、アラミド繊維を組紐状に加工したものが用いられ、エポキシ系樹脂等の接着剤を用いて、ロッド軸部２０の外周面に接着される。

軸方向に対し、第１バランス材２１Ａを傾斜させることにより、補強ロッド２を接着剤３中に挿入する際、接着剤３をかき混ぜつつ、ロッド埋設穴１２Ａのさらに奥へ押し込むことができる。このため、ロッド軸部２０の外周面と、ロッド埋設穴１２Ａの内周面との間に接着剤３が満たされ、補強ロッド２が、ロッド埋設穴１２Ａ，１２Ｂに対し更に強固に固着され、ロッド埋設穴１２Ａ，１２Ｂから抜けにくくなる。

本発明は、木材の連結構造として好適であり、特に、柱材の連結構造として好適である。

１Ａ，１Ｂ 木材
１Ｃ 連結木材
２ 補強ロッド
３ 接着剤
４ プライマー層
１０，１０Ａ，１０Ｂ 接合面
１１Ａ 凹部
１１Ｂ 凸部
１２Ａ、１２Ｂ ロッド埋設穴
１２ｈ 有底円筒中空部
１２ｓ オーバーフロー収容部
２０ ロッド軸部
２１，２１Ａ，２１Ｂ バランス材
２２Ａ，２２Ｂ 支持部
Ｍ１，Ｍ２ バランス材モジュール

Claims (8)

1. 一対の木材の接合面にそれぞれ穿設され、円形の断面をそれぞれ有し、互いに同軸に配置されて連通する一対のロッド埋設穴内に充填された接着剤中に埋設され、前記一対の木材を連結する木材連結用補強ロッドにおいて、
   略円形の断面を有し、軸方向に直線的に延びるロッド軸部と、
   前記接合面よりも一端側の前記ロッド軸部の外周面から突出し、前記外周面上において前記軸方向に対し傾斜する方向に延びる第１バランス材と、を備えたことを特徴とする木材連結用補強ロッド。
2. 前記接合面よりも他端側の前記ロッド軸部の外周面上に設けられ、前記軸方向に対し平行に延びるバランス材であって、前記ロッド軸部の互いに異なる径方向にそれぞれ設けられた３以上の第２バランス材を備えたことを特徴とする請求項１に記載の木材連結用補強ロッド。
3. 前記第２バランス材は、前記外周面から前記ロッド軸部の径方向に突き出し、前記軸方向に平行に伸びる板状体であることを特徴とする請求項２に記載の木材連結用補強ロッド。
4. 前記第１バランス材は、前記外周面から前記ロッド軸部の径方向に突き出し、前記軸方向に対し傾斜する方向に延びる板状体であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の木材連結用補強ロッド。
5. 前記第１バランス材は、前記外周面上に螺旋状に設けられた板状体又は紐状体であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の木材連結用補強ロッド。
6. ２以上の前記第１バランス材が、軸方向において互いに離間して配置されることを特徴とする請求項５に記載の木材連結用補強ロッド。
7. 一対の木材を接合面で連結する木材連結構造において、
   一方の木材の接合面には、略中央に凹部又は凸部の一方が形成され、前記凹部又は凸部の前記一方を取り囲むように多数の第１ロッド埋設穴が穿設され、
   他方の木材の接合面には、略中央に前記凹部又は凸部の前記一方と嵌合する他方が形成され、前記凹部又は凸部の他方を取り囲むように前記第１ロッド埋設穴と対向する多数の第２ロッド埋設穴が穿設され、
   前記第１ロッド埋設穴に充填された硬化前の接着剤中に木材接合用補強ロッドの一端が挿入された後、前記第２ロッド埋設穴に充填された硬化前の接着剤中に前記木材接合用補強ロッドの他端が挿入され、
   前記木材接合用補強ロッドが、略円形の断面を有し、軸方向に直線的に延びるロッド軸部と、前記接合面よりも一端側の前記ロッド軸部の外周面から突出し、前記外周面上において前記軸方向に対し傾斜する方向に延びる第１バランス材とを有し、第１ロッド埋設穴に対し相対的に自転しながら挿入されることを特徴とする木材連結構造。
8. 前記木材接合用補強ロッドが、前記接合面よりも他端側の前記ロッド軸部の外周面上に設けられ、前記軸方向に対し平行に延びるバランス材であって、前記ロッド軸部の互いに異なる径方向にそれぞれ設けられた３以上の第２バランス材を有し、第１ロッド埋設穴に対し相対的に自転することなく挿入されることを特徴とする請求項７に記載の木材連結構造。

Images