JP6851614B2

JP6851614B2 - 被検木材の腐朽診断装置と該装置を用いた腐朽診断方法、及び木材設備の補修方法

Info

Publication number: JP6851614B2
Application number: JP2016189187A
Authority: JP
Inventors: 吉寛辻本; 友治久保
Original assignee: 株式会社コシイプレザービング
Priority date: 2016-09-28
Filing date: 2016-09-28
Publication date: 2021-03-31
Anticipated expiration: 2036-09-28
Also published as: JP2018054400A

Description

本発明は、被検木材の腐朽診断装置と該装置を用いた腐朽診断方法、及び木材設備の補修方法に関する。

木材の腐朽程度を診断するための装置が知られている。例えば、木材に先端径３ｍｍのネズミ歯錐を回転させながら一定の送り速度で前進させ、これによって木材を穿孔した時の穿孔抵抗（トルク）を測定することにより、木材の健全度を測定するレジストグラフがある。また、一定の力でピンを突き刺し、ピンの打込み深さを測定することにより、木材の腐朽程度や残りの耐用年数を推定する測定器としてピロディンが知られている。

また、検査の過程において樹木に損傷を与えることなく、腐朽量を正確に把握することができる非破壊検査方法が知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１によれば、樹木に放射線（ガンマ線）を透過させ、透過量を測定することにより樹木内部の樹木腐朽度を測定することができるとされている。

特開平１１−５１８７８号公報

レジストグラフの場合、穿孔抵抗（トルク）がそのまま記録されるため解析しやすいと共に、木材内部の深い場所まで測定できるという利点があるが、装置本体が大きいため持ち運びに難点があり、また作業の熟練が必要であり、装置本体が高価である。さらに、対象となる木材に孔を開けることで腐朽していない健全な状態の木材に対しても傷をつけてしまうという課題がある。

ピロディンの場合、レジストグラフよりも小型で携帯性は良いが、レジストグラフと同様に作業の熟練が必要であり、腐朽していない健全な状態の木材に傷をつけてしまうという課題がある。

特許文献１に記載された非破壊検査方法の場合、腐朽していない健全な状態の木材に傷をつけてしまうという問題は解消されるが、放射線源や放射線検出の装置等の準備が必要となり、携帯性、簡便性という観点で課題があると共に、装置本体が高価であるという課題がある。

本発明は上記の事情に着目してなされたものであって、その目的は、腐朽していない健全な状態の木材に対して傷をつけることなく、安価で簡便な木材の腐朽診断装置と該装置を用いた腐朽診断方法、及び木材設備の補修方法を提供することにある。

上記課題を解決し得た本発明の被検木材の腐朽診断装置は、被検木材に対する当接面を有する当接部と、弾性部材と、弾性部材により被検木材側に付勢されて突出している圧子を有し、前記当接面と前記圧子の先端との最大距離は、４〜１６ｍｍであり、前記当接面と前記圧子の先端との距離は、３ｍｍ以下に縮小可能である点に特徴を有する。

本発明の腐朽診断装置において、当接面は、円筒内面形状を有することが好ましく、当接部は、圧子の根元側に設けられているスペーサ部材に当接していることが好ましい。

また、本発明の腐朽診断装置において、被検木材の表面に腐朽診断装置の圧子の先端を押し当てる第１ステップと、被検木材の表面に腐朽診断装置の当接部を押し当てる第２ステップと、腐朽診断装置の出力値を記録する第３ステップを有する被検木材の腐朽診断方法も本発明に包含される。

さらに、本発明の腐朽診断方法において、第３ステップにおいて記録された腐朽診断装置の出力値が所定の第１閾値以下の場合には、被検木材を取り替え、当該腐朽診断装置の出力値が第１閾値より大きく、かつ第２閾値以下の場合に、被検木材の補修処理をする木材設備の補修方法も本発明に包含される。

本発明の腐朽診断装置によれば、被検木材に対する当接面を有する当接部と、弾性部材と、弾性部材により被検木材側に付勢されて突出している圧子を有しており、被検木材の表面に圧子の先端と当接部を押し当てることにより弾性部材が圧縮すると共に指針が作動し、当該指針が示す値（腐朽診断装置の出力値）を測定するものである。したがって、腐朽していない健全な状態の木材に対して腐朽診断を行う場合、木材表面に圧痕が残るものの、木材内部にまで及ぶ傷をつけることがない。また、圧子の先端と当接面の最大距離が４〜１６ｍｍであることから、表面から内部に薬剤を注入した耐久性木材の比較的深い箇所に対して腐朽診断をすることができる。

また、本発明の腐朽診断方法によれば、被検木材の表面に腐朽診断装置の圧子の先端を押し当てる第１ステップと、被検木材の表面に腐朽診断装置の当接部を押し当てる第２ステップと、腐朽診断装置の出力値を記録する第３ステップを有する構成であり、作業の熟練に関係なく比較的容易に行うことが可能であることから、簡便な木材の腐朽診断方法を提供することができる。

さらに、本発明の木材設備の補修方法によれば、上記第３ステップにおいて記録された腐朽診断装置の出力値が所定の第１閾値以下の場合には、被検木材を取り替え、当該腐朽診断装置の出力値が第１閾値より大きく、かつ第２閾値以下の場合には、被検木材の補修処理をする構成であり、対象となる被検木材に関する腐朽診断装置の出力値により処理を行うことから、処理決定に至る判断基準が明確であり、誤った判断を防止して確実に木材設備の補修方法を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る腐朽診断装置の一例を示した図である。本発明の他の実施の形態に係る腐朽診断装置の一例を示した図である。（ａ）は、被検木材が角材の場合、（ｂ）は被検木材が角材でスペーサ部材を取り付けた場合を示す。（ｃ）は被検木材が丸棒でスペーサ部材を取付けた場合を示す。本発明の実施の形態に係る腐朽診断装置（圧子の先端と当接面の最大距離を１０ｍｍに設定）と既存の腐朽診断装置との相関性を示した図である。本発明の実施の形態に係る腐朽診断装置（２ｍｍのスペーサ部材を装着して圧子の先端と当接面の最大距離を８ｍｍに設定）と既存の腐朽診断装置との相関性を示した図であり、被検木材が角材の場合である。本発明の実施の形態に係る腐朽診断装置（２ｍｍのスペーサ部材を装着して圧子の先端と当接面の最大距離を８ｍｍに設定）と既存の腐朽診断装置との相関性を示した図であり、被検木材が丸棒の場合である。本発明の腐朽診断方法を用いた木材設備の補修方法における被検木材毎の腐朽診断装置の出力値の一例を示した図である。

以下、図面を参照しつつ、より詳細な本発明の実施の形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態のみに限定されず、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。

図１に、本発明の腐朽診断装置の一例を示す。本発明の実施の形態に係る腐朽診断装置１は、被検木材２に対する当接面３を有し、当接部材４を含む当接部５と、弾性部材６と、弾性部材６により被検木材２側に付勢されて突出している圧子７を有する構成である。つまり、被検木材２の表面に圧子７の先端と当接部５が押し当てられることにより、弾性部材６が圧縮すると共に指針８が作動し、当該指針８が示す値が腐朽診断装置１の出力値となる。以下、当接部材４、当接部５、弾性部材６、圧子７について詳しく説明する。

当接部材４は、圧子７及び被検木材２に対して確実に応力を伝える観点から、硬度の高い材料からなるものを用いることが好ましく、金属材料や樹脂を用いることがより好ましい。また、当接面３は凹凸のない表面を有するものが好ましい。当接部５は、少なくとも当接部材４を含むものであり、例えば、当接部材４の他に当接面３と圧子７の先端との距離を変更する際に用いるスペーサ部材９Ｘ、９Ｙ（図２（ｂ）、（ｃ）参照）を含んだ構成である。

弾性部材６は、力を加えると歪みが生じ、力を除くと歪みが解消されて元の形状に戻る性質を有する部材であり、細長い金属線を螺旋状に巻いたつるまきばね（コイルスプリング）を用いることが好ましい。なお、上記つるまきばねに使用される金属線の種類、硬さ、太さ（線径）、巻き数等を変更することで、ばね定数を変更したものに交換することができ、例えば、比較的硬い材質の被検木材に対して、つるまきばねの線径を太くすることでばね定数を大きくさせたものを用いて測定することが可能である。

圧子７は、当接部材４と同様に、被検木材２に対して確実に応力を伝える観点から、硬度の高い金属材料からなるものを用いることが好ましく、ステンレス製を用いることがより好ましい。なお、被検木材の硬さや腐朽進行度の進んだ被検木材に対して、圧子７の先端形状を変更することで対応することが可能であり、例えば、圧子７の先端のＲ形状を小さく調節することで比較的硬い材質の木材の腐朽診断を行うことができる。

本発明の腐朽診断装置１の特徴は、当接面３と圧子７の先端との距離である。被検木材２の腐朽状態を調べるにあたり、被検木材２の表面状態だけでなく、内部状態も把握することが重要である。特に、木材の腐朽の進行を抑えて耐久性を向上させる目的で、木材表面から１０ｍｍ程度までの内部に薬剤を注入した耐久性木材を用いた設備（例えば、木製治山ダム、高耐久性住宅設備等）が存在し、これらの設備に使用される木材の腐朽の進行度を把握する必要がある。したがって、木材表面から１０ｍｍ程度までの内部に薬剤を注入した耐久性木材に関して腐朽の進行度を診断するには、薬剤が注入されている所定の箇所（木材表面から１０ｍｍ程度までの内部）まで圧子７が進入できるように、当接面３と圧子７の先端との距離を設定する必要がある。

このような観点から、本発明の腐朽診断装置１は、当接面３と圧子７の先端との最大距離の下限を４ｍｍ以上とするのが好ましく、より好ましくは６ｍｍ以上、更に好ましくは８ｍｍ以上、より更に好ましくは９ｍｍ以上とするのが良い。これにより、木材表面から薬剤が注入されている比較的浅い箇所における腐朽の進行度を診断することができる。一方、当接面３と圧子７の先端との最大距離の上限は、１６ｍｍ以下とするのが好ましく、より好ましくは１４ｍｍ以下、更に好ましくは１２ｍｍ以下、より更に好ましくは１１ｍｍ以下とするのが良い。これにより、木材表面から薬剤が注入されている比較的深い箇所における腐朽の進行度を診断することができる。また、当接面３と圧子７の先端との距離は、３ｍｍ以下に縮小可能であり、好ましくは２ｍｍ以下、より好ましくは１ｍｍ以下が良い。これにより、薬剤が注入されていない木材表面近傍における腐朽の進行度を診断することができる。

上記構成を備えることにより、本発明の腐朽診断装置１は、腐朽していない健全な状態の木材表面に圧痕が残るものの、木材内部にまで及ぶ傷をつけることがない。また、腐朽の進行度が進んだ木材や、木材表面から内部に薬剤を注入した耐久性木材等に対して、該木材内部の比較的深い箇所での腐朽診断を行うことができる。

本発明の腐朽診断装置１は、対象とする被検木材２について特に限定するものではないが、表面から内部に薬剤を注入した耐久性木材等の種々の木材に対して腐朽の進行度を診断する観点から、被検木材２は、日本農林規格における湿潤度の適合基準Ｋ４に該当するものが好ましい。

日本農林規格における湿潤度の適合基準とは、原木等を切断加工して寸法を調整した一般材、押角、耳付材、及び枕木に適用される製材の日本農林規格において、樹種区分毎の湿潤度を規定したものである。湿潤度とは、薬剤が木材にしみこんだ度合いのことであり、その周縁部から内部に向かってどれくらいの深さまで薬剤が入っているかを見るものである。また、試験片を木口面から見た時、どれくらいの面積で薬剤が入っているかを見るものである。

湿潤度の適合基準Ｋ４は、屋外における製材の湿潤度を規定したものであって、樹種区分が区分されており、心材の耐久性が比較的大きい樹種（例えば、ヒノキ、ヒバ、スギ等）では、辺材部分の８０％以上、材面から１０ｍｍ部分までの心材部分の８０％以上が適合基準とされる。

図２に、他の実施形態における本発明の腐朽診断装置１を示す。（ａ）に示すように被検木材２が角材の場合、当接面３はフラットな平面形状を用いることができる。（ｂ）に示すように被検木材２が角材で、当接面３と圧子７の先端との最大距離を調節したい場合、当接部５は圧子７の根元側に設けられているスペーサ部材９Ｘに当接するように構成することができる。（ｃ）に示すように被検木材２が丸棒の場合、当接面３は円筒内面形状を有することが好ましい。この場合、円筒内面形状を有するスペーサ部材９Ｙを用いることで、丸棒表面の曲面に対しても確実に腐朽診断装置１の当接部５を押し当てることができると共に、腐朽診断装置１のぐらつきを防止することができる。（ｂ）、（ｃ）に示すように、スペーサ部材９Ｘ、９Ｙは、当接面３と圧子７の先端との距離を変更する際に用いることができ、木材内部の比較的浅い箇所での腐朽診断を行う場合、所望の内部箇所に圧子７が届くように該距離を調整することができる。

次に、本発明の腐朽診断装置で得られる腐朽の程度について、既存の腐朽診断装置（レジストグラフ）で得られた値との相関性を確認した。以下、具体的に説明する。

レジストグラフ（ＩＭＬ−ＲＥＳＩＦ３００、ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔａＭｅｃｈａｎｉｋＬａｂｏｒＧｍＢＨ製）で確認した所定の腐朽深さの値の木材を準備し、該木材に対して、本発明の腐朽診断装置を用いて腐朽の程度を測定した。なお、本発明の腐朽診断装置における圧子の先端と当接面の最大距離の調整は、木材表面から１０ｍｍ程度の内部まで圧子が進入できるように、スペーサ部材を用いて行った。具体的には、被検木材として角材を用い、スペーサ部材を用いずに圧子の先端と当接面の距離を１０ｍｍにしたものと、被検木材として角材と丸棒を用い、２ｍｍのスペーサ部材を用いて圧子の先端と当接面の距離を８ｍｍにしたものをそれぞれ準備した。なお、測定で用いた木材はいずれもスギ材である。

表１に測定結果を示す。また、図３〜図５に、表１の結果を基にして本発明の腐朽診断装置で測定された値と既存の診断装置で測定された値との相関をプロットした。

図３〜図５より、本発明の腐朽診断装置による測定値（腐朽の程度）と既存の腐朽診断装置による測定値とは、明らかな相関性が認められた。また、圧子の先端と当接面の最大距離を８ｍｍ、または１０ｍｍに調整することで、本発明の腐朽診断装置による測定値は、既存の腐朽診断装置による測定値と良好な相関性があることが認められた。

次に、本発明の腐朽診断方法について説明する。本発明の腐朽診断方法は、以下の３ステップを有する。まず、第１ステップとして、被検木材の表面に腐朽診断装置の圧子の先端を押し当てる。この時、圧子の先端が被検木材の表面に対して垂直に当たるようにすることが好ましい。次に第２ステップとして、被検木材の表面に腐朽診断装置の当接部を押し当てる。この時、当接部が被検木材の表面に対して当接するように当接面を構成することが好ましい。さらに、第３ステップとして、腐朽診断装置の出力値を記録する。なお、腐朽診断装置の出力値は、図１で示すように、被検木材２の表面に圧子７の先端と当接部５が押し当てられることにより、弾性部材６が圧縮すると共に指針８が作動し、当該指針８が示す値（腐朽診断装置の出力値）を測定するものである。例えば、圧子７が被検木材２表面から内部に１０ｍｍまで進入した場合（圧子７の引込み量が１０ｍｍの場合）、図１に示す腐朽診断装置１の指針８は０を示す。また、圧子７が被検木材２表面から内部に全く進入できない場合（圧子７の引込み量が０ｍｍの場合）、図１に示す腐朽診断装置１の指針８は１００を示す。

また、本発明の腐朽診断装置にＡ／Ｄコンバータを内蔵させ、さらに、パーソナルコンピュータ等の解析装置と接続することにより、計測された腐朽診断装置の出力値のアナログデータをデジタルデータに変換し、変換されたデジタルデータを解析装置でデータ解析するシステムを構築することが好ましい。このようなシステム構成により、腐朽の進行度の異なる木材や木材表面から内部に薬剤を注入した耐久性木材等の種々の木材の腐朽のデータを蓄積してデータベース化することが可能であり、例えば、腐朽の進行度の経時変化や、木材表面と内部における腐朽メカニズムの解明等に役立てることができ、さらに、下記で説明する木材設備の補修方法における閾値を設定するための根拠とすることができる。

上記腐朽診断方法は、作業の熟練に関係なく比較的容易に行うことが可能であり、また、作業者が異なった場合でも測定データのバラツキが少ない。よって、簡便で、且つ正確な木材の腐朽診断方法を提供することができる。

次に、本発明の木材設備の補修方法について、薬剤注入処理した木材を用いた木製治山ダムを例にして説明する。本発明の木材設備の補修方法は、上記の腐朽診断方法を用いたものであり、上記第３ステップにおいて記録された腐朽診断装置の出力値が所定の第１閾値以下の場合には、被検木材を取り替え、上記第３ステップにおいて記録された腐朽診断装置の出力値が第１閾値より大きく、かつ第２閾値（＞第１閾値）以下の場合に被検木材の補修処理を行う。

図６に、本発明の腐朽診断方法を用いた木材設備の補修方法において、被検木材毎の腐朽診断装置の出力値データに対する補修方法の一例を示す。まず、予め対象とする木材設備について、第１閾値、及び第２閾値を定める。この値は、上記で説明した木材の腐朽データベース（例えば、腐朽の進行度の経時変化等）に基づいて、木材種や薬剤注入処理した木材に応じて適宜決めることが可能である。

具体的には、例えば、図１に示す本発明の腐朽診断装置１における指針８で示される値について、第１閾値を４０、第２閾値を６０に設定する。次に、腐朽診断装置１を用いて指針８の値を記録する。指針８の値が３０の場合、第１閾値４０以下であることから、被検木材２の腐朽がかなり進行していると判断し、被検木材２を取り替える。指針８の値が５０の場合、第１閾値４０より大きく、かつ第２閾値６０以下であることから、被検木材２の腐朽が一部進行していると判断し、腐朽が進行している箇所に対して接着剤等の注入による修繕をすることで補修処理を行う。指針８の値が８０の場合、第２閾値６０を超えていることから、被検木材２の腐朽は全く進行しておらず健全な状態にあると判断する。この場合、被検木材２の交換や補修等の作業は行う必要がない。

本発明の木材設備の補修方法によれば、被検木材で記録された腐朽診断装置の出力値と予め定められた２つの閾値に基づいて交換や補修等の処理を行うことから、処理決定に至る判断基準が明確であり、誤った判断を防止して確実に木材設備の補修方法を提供することができる。

１腐朽診断装置
２被検木材
３当接面
４当接部材
５当接部
６弾性部材
７圧子
８指針
９Ｘスペーサ部材
９Ｙスペーサ部材

Claims

被検木材の腐朽診断装置であって、
前記被検木材に対する当接面を有する当接部と、
弾性部材と、
前記弾性部材により前記被検木材側に付勢されて突出している圧子を有し、
前記当接面と前記圧子の先端との最大距離は、４〜１６ｍｍであり、
前記当接面と前記圧子の先端との距離は、３ｍｍ以下に縮小可能であることを特徴とする被検木材の腐朽診断装置。
前記圧子の先端に平坦部がある請求項１に記載の被検木材の腐朽診断装置。
前記当接面は、円筒内面形状を有する請求項１または２に記載の被検木材の腐朽診断装置。
前記当接部は、前記圧子の根元側に設けられているスペーサ部材に当接している請求項１〜３のいずれか１項に記載の被検木材の腐朽診断装置。
請求項１〜４のいずれか１項に記載の腐朽診断装置を用いた被検木材の腐朽診断方法であって、
前記被検木材の表面に前記腐朽診断装置の圧子の先端を押し当てる第１ステップと、
前記被検木材の表面に前記腐朽診断装置の当接部を押し当てる第２ステップと、
前記腐朽診断装置の出力値を記録する第３ステップを有する被検木材の腐朽診断方法。
請求項５に記載の腐朽診断方法を用いた木材設備の補修方法であって、
前記第３ステップにおいて記録された前記腐朽診断装置の出力値が所定の第１閾値以下の場合には、被検木材を取り替え、
前記第３ステップにおいて記録された前記腐朽診断装置の出力値が前記第１閾値より大きく、かつ第２閾値以下の場合に、被検木材の補修処理をする木材設備の補修方法。