JP2004306297A - 木材の燻煙乾燥方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】構造簡単で安価な設備で、高品質の処理を行う木材の燻煙乾燥方法及び装置を提供する。
【解決手段】この発明の方法は、高温の煙と水蒸気を乾燥室に供給して木材１３を燻煙乾燥させる方法に関し、燻煙発生用の燃焼部２１の温度で水を加熱して水蒸気を発生させ、該水蒸気を乾燥室１に供給するものである。
そして燃焼部２１は乾燥室１の下方で燃焼作動させ、乾燥室１と燃焼部２１の間に内部に水を収容した加熱用のタンク９を介在させ、加熱タンク９の加熱により水蒸気を発生させるとともに、乾燥室１内の加熱の少なくとも一部を担わせる。
またこの発明の装置は、燻煙を発生させる燃焼部２１と、該燻煙を導入し内部で木材１３を乾燥させる乾燥室１と、上記乾燥室１に供給する蒸気供給部９とを備え、前記蒸気供給部９を燃焼部２１に隣接させて設置し、該燃焼部２１からの加熱によって蒸気供給部９で蒸気を発生させる構造である。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は木材の燻煙乾燥方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に木材の燻煙乾燥（処理）は、木材を加熱して水分を除去するだけの他の人工乾燥に比べ、低含水率への乾燥，木材の反りや狂い、割れ等の原因となる内部応力（成長応力）の緩和，除去又はコスト面等で優れていることが確認されている。
【０００３】
しかし伝統的な木材の燻煙乾燥は単に密閉乾燥室内に木材を燃焼又は燻煙させて得た燻煙を供給又は循環させるだけのものであったため、乾燥割れや歪みを生じ易く、皮付きの丸太材に限定される等の問題があった。
この問題を解決するために燻煙中に乾燥炉内に水分（ミスト）を供給するもの（特許文献１参照）、又は水蒸気を供給するもの（特許文献２参照）等が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし上記の従来技術のうち引用文献１の発明では、ミスト発生のための高圧気体発生のためのコンプレッサーその他の装置が必要であり、また燃焼部が乾燥室の床下に固定的に形成されているために燃料補給時には乾燥木材を除去しなければならない等の問題がある。
【０００５】
引用文献２の発明は、乾燥室外の燻煙発生機及びボイラで燻煙と蒸気を発生させて乾燥室に送り込むものであるため、燻煙と蒸気の発生に各別の熱源を必要とし、ボイラ等の高価な設備を必要とするほかエネルギーロスも大きい等の欠点がある。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−３１７９１１号公報
【特許文献２】
特開２００１−２６０１０５号公報
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するための本発明の方法は、第１に高温の煙と水蒸気を乾燥室に供給して木材１３を燻煙乾燥させる方法において、燻煙発生用の燃焼部２１の温度で水を加熱して水蒸気を発生させ、該水蒸気を乾燥室１に供給することを特徴としている。
【０００８】
第２に、燃焼部２１を乾燥室１の下方で燃焼作動させ、乾燥室１と燃焼部２１の間に内部に水を収容した加熱用のタンク９を介在させ、加熱タンク９の加熱により水蒸気を発生させるとともに、乾燥室１内の加熱の少なくとも一部を担わせることを特徴としている。
【０００９】
第３に、木材１３を長手方向に揃えて乾燥室１内に収容し、上記木材１３の端部側より長手方向に沿って収容木材１３間の間隙を通過するように燻煙を供給又は循環させることを特徴としている。
【００１０】
また同様に本発明の装置は、第１に燻煙を発生させる燃焼部２１と、該燻煙を導入し内部で木材１３を乾燥させる乾燥室１と、上記乾燥室１に供給する蒸気供給部９とを備えた装置において、前記蒸気供給部９を燃焼部２１に隣接させて設置し、該燃焼部２１からの加熱によって蒸気供給部９で蒸気を発生させることを特徴としている。
【００１１】
第２に、燃焼部２１を構成する燃焼炉１９上に蒸気供給部を構成する加熱タンク９を設置してなることを特徴としている。
【００１２】
第３に、加熱タンク９を乾燥室１の底部側に設けてなることを特徴としている。
【００１３】
第４に、乾燥室１を床面上に設置し、燃焼炉１９を床面下に形成してなることを特徴としている。
【００１４】
第５に、燃焼部２１が燃焼炉１９と、該燃焼炉１９内に出し入れ可能に配置され、内部に燻煙発生用の燃料２８を載置して燃焼させる燃焼台１８とを備えてなることを特徴としている。
【００１５】
第６に、燃焼部２１から乾燥室１に燻煙を供給する供給路中に、燻煙の量又は温度を調節する燻煙調整部３２を設けてなることを特徴としている。
【００１６】
第７に、燻煙調整部３２が燻煙中の火粉を除去する機能を備えたことを特徴としている。
【００１７】
第８に、木材１３を長手方向に揃えて収容できるように乾燥室１を左右長手方向に形成し、上記木材１３の長手方向に沿った側面側に木材１３の出し入れ口を設け、該出し入れ口を外部と遮蔽する開閉部４を出し入れ口に設置してなることを特徴としている。
【００１８】
第９に、木材１３を長手方向に揃えて収容できるように乾燥室１を形成し、上記木材１３の長手方向の端部側に、木材１３の長手方向に沿って燻煙を供給又は循環させるダクト３３，４３の吐出口と吸気口を開口させて設けたことを特徴としている。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下図示する実施形態につき詳述すると、図面はいずれも本発明の一実施例を示すもので、乾燥室１は屋根２付の建物として構成され、正面，底面を除く周壁３ａ〜３ｄはすべてグラスウール等からなる耐熱性の断熱材で構成されその内面側は耐水性も備えている。
【００２０】
乾燥室１の正面側には両開き又は左右動式もしくは図示するような耐熱性の昇降型スチールシャッター等からなる開閉部４が略全面にわたって設けられ、シャッターの場合は必要に応じ左右方向に２分割又は３分割して設置することができる。
上記開閉部４の内面側には燻煙が外部に漏れるのを防止するための耐熱性のシート６が巻き上げ繰り出し可能に設けられている。
【００２１】
乾燥室１の床部７の一部には、水８を収容し上部開放型の箱状又は角皿状の蒸気発生用のタンク９が床部７と略同一高さ位置に設けられている。また乾燥室１の床面上及び上記タンク９上には左右方向と前後方向の梁状材１１，１２が交差状に重ねて配置されており、その上部には乾燥用木材１３を整列積載するためのパレット１４が載置されている。
【００２２】
木材１３はその軸（繊維）方向が左右方向を向くようにパレット１４上に複数段、複数列に整列して配置されるが、各段毎に下側のパレット１４又は上下隣接木材と適度な通風隙間を形成するように、梁状のスペーサー１６が前後方向に介挿されている。また木材１３は左右方向にも隣接間隔をとり、上下左右の通風が可能になっている。
【００２３】
上記パレット１４とスペーサー１６及び前後方向の梁状材１２には、図４に示すようにそれぞれ左右方向の通風を自由に行わせるための通風孔１７が形成されている。
【００２４】
上記床部７の下方には、トンネル状の燃焼炉１９とその内部に長手方向に沿って出し入れ可能に設置される燃焼台１８とからなる燃焼部２１が設けられている。燃焼台１８は箱状に形成された台車からなり、燃焼炉１９の床面に長手方向に沿って外部に通じるように敷設されたレール２２上を出し入れ移動可能に設置されている。燃焼炉１９はその入口の開閉扉２３を介して外部の燃料詰め込み等の作業スペース２４に接続されている。開閉扉２３には燃焼炉１９への空気導入調節窓２５が設置されている。
【００２５】
燃焼台１８は上記スペース２４で燻煙発生用の燃料２８を積み込み、バーナー等により又は単に石油等を散布した状態で着火した後燃焼炉１９内に挿入し、燃焼させ、燻煙を発生させる。２６は燃焼台出し入れ用のロープ、２７はロープ操作用の滑車である。作業スペース２４は乾燥室１の屋根の延長下等の屋内であることが望ましく、３０は屋内作業スペース２４の出入口用の扉である。
【００２６】
燃焼炉１９の先端部は燃焼台１８上で燃焼発生した燻煙を外部へ導くダクト２９が開口して接続され、該ダクト２９開口部と燃焼台１８との間には適宜間隔を介して燃焼炉１９の天井部又は床部より下向き又は上向きに突出した消煙板３１が設けられ、ダクト２９より外部に火粉が運ばれるのを防止している。
【００２７】
上記ダクト２９の先端側は内部に水８ｂを収容した水槽よりなる燻煙の調整部３２が接続して設置されている。この調整部３２内底部には水８ｂが所定の水位で収容され、ダクト２９はその水面上に開口して燻煙を導入し通過させる。
【００２８】
上記調整部３２にはさらに、先端が乾燥室１の右側壁３ａ内に挿入開口している燻煙供給用のダクト３３の下端が挿入されるほか、調節ダンパ３４付の排煙筒３６（図２，図３参照）の基端部が開口接続されている。３７は調整部３２内の燻煙を吸引して乾燥室１内に送り込むブロワである。
【００２９】
上記構成によりダクト２９より導出された燻煙は、調整部３２内で供給ダクト３３の基端部側に吸入されるが、水８ｂの水位の高低によりダクト３３の下端の開口面積が変動し、水位が高い程燻煙の供給量が減少し、且つ燻煙が水に接することによる温度低下が大きくなり、水位が低い程これらとは逆に作用する。
【００３０】
ダクト３３の下端が水８ｂによって塞がれた状態では燻煙成分は水に接触することにより著しく減少し或いは殆どゼロになる。この時ダンパ３４を開くと排煙筒３６より排煙が行われる。また乾燥室１への高温ガスと燻煙の供給量はブロワ３７の送風量（回転数）によっても調節できる。
【００３１】
またダクト３３の乾燥室１内への挿入端の下流側には、室内に残存する火粉が飛散するのを防止するためのプレート状の火粉止め３８が遮蔽方向に設置されており、火粉による乾燥木材への着火が防止される。
【００３２】
さらに供給ダクト３３のブロワ３７の上流側には、一端が乾燥室１の側壁３ａに挿入開口される燻煙の返送用ダクト４１の他方の端部が接続され、供給ダクト３３とともに乾燥室１の燻煙の循環駆動路を兼ねている。
【００３３】
この他乾燥室１の左右両側壁３ａ，３ｂには、上下端が壁３ａ又は３ｂ内に挿入開口し、途中にブロワ４２を介設したガス循環駆動路４３と、開度調節用のダンパ４４付の排煙筒４６とがそれぞれ設置されており、供給ダクト３３によって導入された燻煙及び加熱タンク９で作られた水蒸気が乾燥室１内を繰り返し循環させられて木材１３の燻煙乾燥に関与し、不要な煙等は必要に応じ排煙筒４６により外部に放出される。実験的には煙の排出は殆ど行われず且つ概ね必要ないケースが多い。
【００３４】
乾燥室１内の適所には室温を検出する温度センサ４７ａ，４７ｂや水温センサ４８，タンク９の水位センサ５１等が設けられ、タンク９には水道等の給水部４９が接続されている。また乾燥室１の屋根や周壁３ａ〜３ｄの外周には火災予防等のための散水ノズル又はスプリンクラー等からなる散水手段５２が設置されている。
【００３５】
上記の計測機器類やアクチュエータを用いた各部の駆動機器類はすべて乾燥室外に設置された制御装置５３に接続されて操作又は制御される。
【００３６】
次に本実施例による作業手順等につき説明すると、木材１３の積み込み作業は、予めパレット１４上に整列積載された状態でフォークリフト等を用いて正面側より搬入載置して行うことができる。
【００３７】
この時パレット１４への積み込みは乾燥場へ運び込まれる前のユーザーサイドでコンテナやトラックへの積み込み時に予め整列積載しておくことが可能であり、この場合はトラックやコンテナ等からの荷降ろしが乾燥室１への収納になる。
【００３８】
木材収納後は乾燥室１のシート６を繰り出し下降させた後開閉部４を下降させて乾燥室１を略密閉状態にする。蒸気発生用のタンク９への給水と燃焼台１８への燃料の投入順序は特に限定されないが、図示する例ではタンク９は複数に分割されており、全体として連通していてもそれぞれ独立させてもよい。
【００３９】
そして分割された例えば中央部に近い分割タンクの水を他のタンクより少量又は低水位にしておき、そのタンク部分を短時間で沸騰させて早期に水蒸気を発生させる等の操作が可能であり、このような操作は水位センサ５１を当該タンク位置と他のタンク位置に設けることにより、予め水位設定して自動制御することによっても実現できる。水位は７０〜２００ｍｍ位の範囲に保たれ、この範囲を越えると水位センサ５１の作動により給水し又は給水を停止する。
【００４０】
また燃焼台１８に投入する燃料は、木工所や製材作業、建築解体作業等により排出される廃木の利用が可能であり、これらの灰化されたものは土壌改良材に炭化されたものはそれ以外に吸湿材その他の材料としても有効利用できる。
【００４１】
燃料２８への着火は通常の石油等を添加した着火でもバーナー等による着火でもよい。着火後の燃焼台１８は燃焼炉１９内の所定位置まで挿入されて燃焼を続け、ダクト２９，調整部３２，ダクト３３を介して燻煙が乾燥室１内に送られてダクト３３，４１及び同４３等の作動により循環するとともに、タンク９の水が加熱されて乾燥室１内に水蒸気が発生し、燻煙とともに循環し、このことにより木材１３が燻煙乾燥される。乾燥室１及び燃焼炉１９を密閉した状態でも燃焼中の燃焼炉１９内への空気供給は殆ど必要ないが、燃焼のためのエアの過不足が発生したときは、空気調整窓２５を開閉調整することによって対応できる。
【００４２】
燃焼時の内部温度は１００℃に近いことが望ましいが、現実にはタンク９内に十分に水がある場合は８０℃〜９５℃程度の加熱範囲であり、例えば水分不足等により室温が１５０℃前後に至ると制御装置５３を介して外部に警報を発し、１８０℃に至るとブロワ４７を停止させて燃焼ガスの供給を停止させるとともに散水手段５２を作動させて乾燥室１の外周壁に散水を行い、内部冷却及び火災発生の防止を行わせる。燃料は乾燥処理途中で燃焼台１８を作業スペース２４側へ引き出して補給することができる。
【００４３】
上記のような作業においては作業時間の調節、調整部や燃焼量による温度の調節等により材質やその性情に応じた乾燥、希望する含水率に応じた乾燥等が可能となる。既述のようにこれらの作業中、燻煙の殆どは乾燥室循環中に木材や壁面等に付着するので、排煙筒４６から排出する必要性は殆どなく、排出しても概ね水蒸気のみである。
【００４４】
このような燻煙処理作業は有人管理時間帯である昼間の８〜１０時間かけて行われ、無人となる夜間は各ブロワを停止し、乾燥室１及び燃焼炉１９を略密閉し、翌朝前記同様な作業を繰り返す。
【００４５】
この処理は、材料により例えば軟質材の板材で２〜３日、硬質材の厚物で７〜１０日間程度行えば足り、燃焼を停止させた夜間単純な薫蒸に近い状態となり、翌朝には燃焼材は炭化して消化されており、室温は３０℃〜４０℃になっているが、結果としてこのような断続的な作業が乾燥の品質を高めることも確認された。
【００４６】
また木材１３はその木材の長手方向（軸又は繊維方向）に揃え、上下左右適宜な間隔を保っているので、燻煙は主としてその長手方向に循環通風され全体に均一に燻煙がまわる利点がある。
【００４７】
また乾燥室１内は常に高温で１００％に近い高湿度、高比熱の燻煙が流通しているため、室内の黒体輻射熱も加わり高い加熱効果と加熱による成長応力の緩和・除去効果を生じるものである。
【００４８】
【発明の効果】
以上のように構成される本発明の方法及び装置によれば、燻煙発生用の燃焼部の加熱により水分を加熱して乾燥室内に水蒸気を供給するので、単一のエネルギー源で熱源をまかなうことができ、ボイラその他の高価な熱源設備やコンプレッサー等を必要とせず、簡単な装置で且つ低コストな乾燥が実現できる。
【００４９】
特に燻煙と水蒸気を同時供給することにより、木材に対する燻煙成分の含浸性，狂いや反り、亀裂の発生防止等高い処理品質を得ることができる。
【００５０】
ちなみに従来の火力乾燥による含水率が１８〜４０％の範囲のバラつきがあったのに対し、本発明によれば１５〜２０％の範囲で均質な乾燥が可能であり、板材の場合は１１％程度の含水率迄均一乾燥が可能で、これらの数値は高機能でボイラ等の高価な設備による特許文献２の含水率と略一致するものである。
【００５１】
乾燥室の下方に燃焼部を設け、乾燥室と燃焼部との間に加熱用のタンクを設けているので、加熱と水蒸気の発生をエネルギーロスなく実現できる利点がある。
【００５２】
また燃焼台を燃焼炉から出し入れ可能に構成しているので、燃料補給や燃料投入調節が容易であり、燃焼火力調節による品質管理も容易になる。
【００５３】
乾燥室の長手方向側面（又は正面）から木材の出し入れが可能なので、リフト等を用いた出し入れ作業が簡単であり、乾燥途中の乾燥度合のチェック、適度な乾燥品質での乾燥の実現等が可能となる。また木材の長手方向に通風させて乾燥させることにより、全体の均一な乾燥が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の乾燥装置の正面断面図である。
【図２】同じく乾燥装置の概要平面図である。
【図３】乾燥装置の左側面図である。
【図４】乾燥装置の右側面図である。
【符号の簡単な説明】
１ 乾燥室
４ 開閉部（シャッター）
９ タンク（水蒸気供給部）
１３ 木材
１８ 燃焼台
１９ 燃焼炉
２１ 燃焼部
２８ 燃料
３２ 調整部
３３，４３ ダクト

Claims (12)

1. 高温の煙と水蒸気を乾燥室に供給して木材（１３）を燻煙乾燥させる方法において、燻煙発生用の燃焼部（２１）の温度で水を加熱して水蒸気を発生させ、該水蒸気を乾燥室（１）に供給する木材の燻煙乾燥方法。
2. 燃焼部（２１）を乾燥室（１）の下方で燃焼作動させ、乾燥室（１）と燃焼部（２１）の間に内部に水を収容した加熱用のタンク（９）を介在させ、加熱タンク（９）の加熱により水蒸気を発生させるとともに、乾燥室（１）内の加熱の少なくとも一部を担わせる請求項１の木材の燻煙乾燥方法。
3. 木材（１３）を長手方向に揃えて乾燥室（１）内に収容し、上記木材（１３）の端部側より長手方向に沿って収容木材（１３）間の間隙を通過するように燻煙を供給又は循環させる請求項１又は２の木材の燻煙乾燥方法。
4. 燻煙を発生させる燃焼部（２１）と、該燻煙を導入し内部で木材（１３）を乾燥させる乾燥室（１）と、上記乾燥室（１）に供給する蒸気供給部（９）とを備えた装置において、前記蒸気供給部（９）を燃焼部（２１）に隣接させて設置し、該燃焼部（２１）からの加熱によって蒸気供給部（９）で蒸気を発生させる木材の燻煙乾燥装置。
5. 燃焼部（２１）を構成する燃焼炉（１９）上に蒸気供給部を構成する加熱タンク（９）を設置してなる請求項４の木材の燻煙乾燥装置。
6. 加熱タンク（９）を乾燥室（１）の底部側に設けてなる請求項５の木材の燻煙乾燥装置。
7. 乾燥室（１）を床面上に設置し、燃焼炉（１９）を床面下に形成してなる請求項５又は６の木材の燻煙乾燥装置。
8. 燃焼部（２１）が燃焼炉（１９）と、該燃焼炉（１９）内に出し入れ可能に配置され、内部に燻煙発生用の燃料（２８）を載置して燃焼させる燃焼台（１８）とを備えてなる請求項４，５，６又は７の木材の燻煙乾燥装置。
9. 燃焼部（２１）から乾燥室（１）に燻煙を供給する供給路中に、燻煙の量又は温度を調節する燻煙調整部（３２）を設けてなる請求項４，５，６，７又は８の木材の燻煙乾燥装置。
10. 燻煙調整部（３２）が燻煙中の火粉を除去する機能を備えた請求項９の木材の燻煙乾燥装置。
11. 木材（１３）を長手方向に揃えて収容できるように乾燥室（１）を形成し、上記木材（１３）の長手方向の側面側に木材（１３）の出し入れ口を設け、該出し入れ口を外部と遮蔽する開閉部（４）を出し入れ口に設置してなる請求項４，５，６，７，８，９又は１０の木材の燻煙乾燥装置。
12. 木材（１３）を長手方向に揃えて収容できるように乾燥室（１）を形成し、上記木材（１３）の長手方向の端部側に、木材（１３）の長手方向に沿って燻煙を供給又は循環させるダクト（３３），（４３）を開口させて設けた請求項４，５，６，７，８，９，１０又は１１の木材の燻煙乾燥装置。

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