JP2013177999A - 木材の乾燥方法、および木材用の乾燥装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】木材を80〜100℃で蒸煮する蒸煮工程S1と、この蒸煮工程S1で蒸煮された木材を、乾球温度が90〜100℃、湿球温度が80〜85℃、且つ減圧条件の下で、10〜30時間乾燥処理する表層乾燥工程S2と、を有している、木材の乾燥方法とした。このとき、表層乾燥工程S2では、湿球温度を維持するために、減圧条件を、湿球温度80〜85℃の範囲内の任意の湿球温度における飽和水蒸気圧と概ね等しい圧力まで減圧する条件とするとともに、この減圧条件下において加湿を行う、木材の乾燥方法とすることが好ましい。さらに、中内層乾燥工程S3では、乾球温度60〜90℃、湿球温度40〜80℃として、表層乾燥工程S2と同様な湿球温度制御及び減圧制御を行う木材の乾燥方法とすることが望ましい。
【選択図】図4
Description
このように、本願におけるドライングセットとは、「乾燥時の自由な収縮が引っ張りの力によって抑制される結果、小さな収縮量に固定されること。」をいう。
また、表層乾燥工程を有することで、変色や熱劣化を抑えつつ、木材の表層部にドライングセットを形成して表層部の材割れ(材面割れ)を少なくすることができる。
また、表層乾燥工程における乾球温度が100℃を越えると、木材の変色や熱劣化が生じやすくなる。一方で、表層乾燥工程における乾球温度が90℃未満であると、湿球温度との温度差が小さくなり、後述する減圧条件下においても、十分な乾燥を行いにくくなる。表層乾燥工程における乾球温度は、材色変化や割れ、熱劣化などの点から、95〜100℃が好ましい。
また、表層乾燥工程における乾燥時間が10時間未満であると乾燥が不十分となる。一方で、表層乾燥工程における乾燥時間が30時間を越えると、内部割れが生じやすくなる。乾燥時間は20〜30時間が好ましい。
木材(特に心持ち材)の材面割れを防止するには木材の表層部にドライングセットを形成することが重要であり、そのためには、木材中のリグニンの軟化点である80℃以上に湿球温度を維持する必要がある。その一方で、変色や熱劣化を考慮すると、乾球温度100℃程度以下の温度領域で乾燥させる必要がある。しかし、このような温度領域では、ドライングセット時点における木材表層部の十分な乾燥速度が得られなかった。
すなわち、湿球温度は少なくとも80℃以上、乾燥室内のムラを考えると85℃程度とすることが好ましい一方で、乾球温度を100℃以下に留めると、最大でも15℃程度の乾湿球温度差しか作れないことになり、乾燥速度は大きく減少し、結果として速やかなドライングセットが形成できずに、材面割れを誘発することになっていたのである。
この状況を改善するためには、何らかの要素を加えて乾燥速度を上昇させる措置が必要であった。そこで目をつけたのが減圧という要素であった。減圧することによって、沸点は下がり、低い温度域でも表面蒸発を促進することができる。また、ドライングセット初期には、木材表層部と外周の空気層との間の圧力差によっても、蒸発が促進され、大きな乾燥速度(蒸発速度)を得ることができるのである。
表層乾燥工程において、湿球温度と乾球温度の差は10〜20℃が好ましく、15〜20℃がより好ましい。なお、当然のことであるが、湿球温度が乾球温度よりも低くなる。
その一方、表層乾燥工程における減圧条件を、湿球温度80〜85℃の範囲内の任意の湿球温度における飽和水蒸気圧と概ね等しい圧力まで減圧する条件としたため、原理的には空気中の水蒸気量が頭打ちになり、これによって湿球温度の上昇を防止することができる。
このとき、中内層乾燥工程では、湿球温度を維持するために、減圧条件を、湿球温度(40〜80℃で乾球温度よりも低い温度)の範囲内の任意の湿球温度における飽和水蒸気圧と概ね等しい圧力まで減圧する条件とするとともに、この減圧条件下において加湿を行う、木材の乾燥方法とすることもできる。
中内層乾燥工程では、主に、木材の中層部と内層部を乾燥させる。
このとき、調湿工程では、湿球温度を維持するために、減圧条件を、湿球温度(乾球温度よりも1〜3℃低い温度)の範囲内の任意の湿球温度(湿球温度の設定値、湿球温度の目標値)における飽和水蒸気圧と概ね等しい圧力まで減圧する条件とするとともに、この減圧条件下において加湿を行う、木材の乾燥方法とすることもできる。
このとき、木口面と併せて、木口面付近の材面もそれぞれ被覆しておき、木口付近全体の応力緩和で木口割れを防止する措置を取ることが効果的である。具体的には、木口面外周縁から材面に向けて折り返すように、材面を10〜20cm、好ましくは15cm程度シ−ル材で被覆することができる。このとき、木口面を被覆するシ−ル剤と、材面を被覆するシ−ル剤とを連続させるようにする。
シ−ル剤は、材内部と表面を遮蔽できる塗膜を形成する材質のものを選択する。具体的には、耐熱、耐水性を有したシリコ−ンが好適である。
この木材用の乾燥装置は、上記構成を採用したことで、表層乾燥工程や中内層乾燥工程などにおいて、乾燥室の内部の圧力に殆ど影響を与えることなく、乾燥室の内部に生じた結露水を外部に排出することができる。
以下、図1〜4を用いて、木材用の乾燥装置(以降、乾燥装置と称する場合がある)について例示説明する。
木材用の乾燥装置Mは、乾燥室1、循環手段2、蒸気供給手段3、加熱手段4、減圧手段5、及び乾燥条件制御手段6を備えている。また、これに加えて、本実施形態では、乾燥室用ドレン排出手段9を備えている。以降、これら各構成要素について説明するが、本発明およびその構成要素は、以下の説明に限定されるものではない。なお、図2において、便宜上、乾燥条件制御手段6を省略してある。また、図1において、便宜上、センサ手段62が乾燥室1の外部に存在するように図示したが、通常は乾燥室1の内部に設けられる。
乾燥室1は、被乾燥材である木材Lを内部に収容して、蒸煮及び乾燥を行うためのものである。この乾燥室1の内部に、木材Lを桟積み(各木材Lを相互間に桟を挟んで隙間ができるように積む)するのであるが、本実施形態では、桟積みにした木材Lを乾燥室1へ入れ出しするための台車11を備えている。
本発明の木材の乾燥方法では、表層乾燥工程S2や中内層乾燥工程S3などで減圧条件を用いるため、開閉扉(図示せず)を閉じた状態で、ある程度は乾燥室1の密閉性が保たれる必要がある。
循環手段2は、乾燥室1の内部の空気を循環流動させるためのものである。この循環手段2は、乾燥室1の内部の空気の他、蒸気供給手段3(後述)によって乾燥室1の内部に供給された蒸気も循環流動させることになる。
本実施形態では、循環手段2として送風機21を用いてあり、この送風機21からの送風によって、桟積みした木材Lの隙間を通るように、乾燥室1の内部で空気が循環流動する。また、減圧状態では風量が減少してしまうため、送風機21の回転数を増加させるような制御をするように構成してある。即ち、常圧下で行う蒸煮工程S1よりも、減圧下で行う表層乾燥工程S2及び中内層乾燥工程S3などで送風機21の回転数を増加させるような制御をするように構成してある。
送風機21としては送風方向が反転自在なものを用いることが好ましい。
蒸気供給手段3は、乾燥室1の内部の空気に蒸気を供給するためのものである。蒸煮工程S1で木材Lを蒸煮する際や、表層乾燥工程S2や中内層乾燥工程S3などにおいて乾燥室1の内部を加湿する際に用いられる。表層乾燥工程S2や中内層乾燥工程S3などでは、加湿することにより、湿球温度の低下を抑制する。
本実施形態では、蒸気供給手段3として、蒸気を乾燥室1の内部に放出する蒸気噴射管34と、この蒸気噴射管34に制御弁33を備える配管32を通じて蒸気を供給する蒸気発生装置31と、を備えた構成としてある。
加熱手段4は、乾燥室1の内部の空気を加熱するためのものである。表層乾燥工程S2や中内層乾燥工程S3などで、乾球温度を制御する際に用いられる。
本実施形態では、加熱手段4として、フィン付きヒ−タ−41を用いた構成としてある。このフィン付きヒ−タ−41には、制御弁43を備える配管42を通じて蒸気発生装置44(31)から蒸気が供給されるように構成されている。
減圧手段5は、乾燥室1の内部の空気及び蒸気を吸引して乾燥室1の内部圧力を減圧させるものである。表層乾燥工程S2や中内層乾燥工程S3などで、減圧条件を実現する際に用いられる。減圧手段5は、真空ポンプ51と、この真空ポンプ51を乾燥室1に連通させる吸引配管(吸引経路)52と、この吸引配管52に設けた熱交換器7と、で構成される。そして、本実施形態では、乾燥室1と熱交換器7との間の吸引配管52に吸引制御弁53が設けてある。換言すると、熱交換器7が吸引制御弁53よりも真空ポンプ51側に設けてある。以降、熱交換器7について説明する。
本実施形態では、熱交換器7として、スパイラル式(図示せず)のものを採用し、蒸気含有空気を冷却する冷媒として水を用いている。蒸気含有空気側経路と冷媒水側経路とは熱交換隔壁で互いに隔てられ(以上、図示せず)、熱交換が行われる。
そして、熱交換器用排水管82は、熱交換器7の底部の蒸気含有空気側経路と熱交換器用ドレンタンク81の上部側とを連通しており、この熱交換器用排水管82の配管経路に熱交換器用排水弁83が設けてある。
一方、熱交換器用ドレンタンク排水管86は、熱交換器用ドレンタンク81の下部側と乾燥装置外部(又は乾燥室外部)の排水経路とを連通しており、この熱交換器用ドレンタンク排水管86の配管経路には熱交換器用ドレンタンク排水弁87が設けてある。
また、熱交換器用リ−ク管88は、熱交換器用ドレンタンク81の上部側と乾燥装置外部(空気雰囲気)とを連通しており、この熱交換器用リ−ク管88の配管経路には熱交換器用リ−ク弁89が設けてある。
そして、熱交換器用弁制御手段は、熱交換器用排水弁83、熱交換器用ドレンタンク排水弁87、及び熱交換器用リ−ク弁89の開閉を制御するものである。
このとき、熱交換器用ドレン貯溜工程と熱交換器用ドレン排水工程とを時間制御で切り替えたり、乾燥室1や熱交換器用ドレンタンク81に水位センサを設けて、これら測定水位に基づいて切り替えたりする制御を行えばよい。
このような熱交換器用弁制御手段は、マイコンなどで実現することができる。
乾燥条件制御手段6は、乾燥室1の内部の湿球温度、乾球温度、および圧力が所定の値(設定値、目標値)になるように、蒸気供給手段3、加熱手段4、および減圧手段5を制御するものである。そして、本実施形態では、図1に示すように、乾燥条件制御手段6が、設定値入力手段61、センサ手段62、加熱制御手段63、減圧制御手段64、および湿球温度制御手段65を備えている。以降、各構成要素について例示説明する。
設定値入力手段61は、乾燥室1の内部の湿球温度の設定値、乾球温度の設定値、および圧力(減圧条件)の設定値を入力するものである。設定値入力手段61としては、種々の方式のものを使用することができるが、本実施形態においては、ディスプレイ画面にタッチするだけで入力可能なタッチパネルTを用いてある。
センサ手段62は、乾燥室1の内部の湿球温度、乾球温度、および圧力を計測する手段であり、それぞれの用途に応じた複数個の各種センサを用いることができる。
加熱制御手段63は、設定値入力手段61によって入力された乾球温度の設定値となるように加熱手段4を制御するものである。具体的には、設定値入力手段61によって入力された乾球温度の設定値が、センサ手段62で計測された乾燥室1の内部の乾球温度となるように加熱手段4を制御する。本実施形態では、フィン付きヒ−タ−41の温度や制御弁43のスイッチングを制御する。この加熱制御手段は、例えば、CPU、ROM、メモリ等を備えたマイコンで実現することができる。ROMには各種制御プログラムが搭載される。
減圧制御手段64は、設定値入力手段61によって入力された圧力(減圧条件)の設定値となるように減圧手段5を制御するものである。具体的には、設定値入力手段61によって入力された乾燥室1の内部の圧力の設定値が、センサ手段62で計測された乾燥室1の内部の圧力となるように真空ポンプ51と吸引制御弁53を制御する。吸引制御弁53は、真空ポンプ51の起動、停止に合わせて、開閉される。この減圧制御手段もマイコンなどで実現することができる。
湿球温度制御手段65は、設定値入力手段61によって入力された湿球温度の設定値となるように後述する制御を行うものである。この湿球温度制御手段65は、演算手段651と蒸気供給制御手段652を備えている。以降、演算手段651と蒸気供給制御手段652について詳説する。これらの各制御手段もマイコンなどで実現することができる。
演算手段651は、設定値入力手段61によって設定された湿球温度の設定値に基づいて、この湿球温度の設定値における飽和水蒸気圧を求めるものである。湿球温度(の設定値)から飽和水蒸気圧を求めるには、例えば、式(1)に示す、マグヌス・テ−テンスの式を用いることができる。この式では、Tに湿球温度(の設定値)を代入すると、飽和蒸気圧E(T)[単位hPa]を求めることができる。
「湿球温度80〜85℃の範囲内の任意の湿球温度における飽和水蒸気圧と概ね等しい圧力まで減圧する条件」とは、そのとりうる範囲を考慮すると、「湿球温度80〜85℃に対応する飽和水蒸気圧である概ね475〜580hPaまで減圧する条件」ということになる。表層乾燥工程の他、中内層乾燥工程や調湿工程でも同様である。
なお、湿球温度55〜75℃に対応する飽和水蒸気圧は、概ね157〜386hPaとなる。
表示装置66としては種々の装置を用いることができるが、本実施形態のように、設定値入力手段61にタッチパネルTを用いた場合には、タッチパネルTのディスプレイ画面を用いてもよい。
蒸気供給制御手段652は、表層乾燥工程S2や中内層乾燥工程S3などで、蒸気供給手段3を制御して、湿球温度を維持するように減圧下において加湿を行うものである。加湿することによって、湿球温度の低下を抑制することができるため、木材Lの温度を確保することができる。
乾燥室用ドレン排出手段9は、乾燥室1の内部で生じた結露水を乾燥室1の外部に排出するものである。詳しくは、表層乾燥工程S2や中内層乾燥工程S3などにおいて、減圧されている乾燥室1の内部の圧力に殆ど影響を及ぼすことなく、結露水を乾燥室1の外部に排出する手段である。
本実施形態では、図3に示すように、乾燥室用ドレン排出手段9が、乾燥室用ドレンタンク91、乾燥室用排水管92、乾燥室用排水弁93、通気管94、通気弁95、乾燥室用ドレンタンク排水管96、乾燥室用ドレンタンク排水弁97、乾燥室用リ−ク管98、乾燥室用リ−ク弁99、および弁制御手段(図示せず)を備えている。以降、各構成要素について例示説明する。
そして、乾燥室用排水管92は、乾燥室1の床面側と乾燥室用ドレンタンク91の上部側とを連通しており、この乾燥室用排水管92の配管経路に乾燥室用排水弁93が取付けてある。本実施形態では、乾燥室用排水管92として、乾燥室1側で三本に分岐(図2参照)する一方、乾燥室用ドレンタンク91側で一本に集約された、いわゆる分岐タイプを用いてあり、一本に集約された乾燥室用ドレンタンク91側に乾燥室用排水弁93が取付けてある。
また、通気管94は、乾燥室1の壁面側と乾燥室用ドレンタンク91の上部側とを連通しており、この通気管94の配管経路に通気弁95が取付けてある。
一方、乾燥室用ドレンタンク排水管96は、乾燥室用ドレンタンク91の下部側と乾燥装置外部(又は乾燥室外部)の排水経路とを連通しており、この乾燥室用ドレンタンク排水管96の配管経路には乾燥室用ドレンタンク排水弁97が設けてある。
また、乾燥室用リ−ク管98は、乾燥室用ドレンタンク91の上部側と乾燥装置外部(空気雰囲気)とを連通しており、この乾燥室用リ−ク管98の配管経路には、乾燥室用リ−ク弁99が設けてある。
そして、弁制御手段は、乾燥室用排水弁93、通気弁95、乾燥室用ドレンタンク排水弁97、及び乾燥室用リ−ク弁99の開閉を制御するものである。
このとき、乾燥室用ドレン貯溜工程と乾燥室用ドレン排水工程とを時間制御で切り替えたり、乾燥室1や乾燥室用ドレンタンク91に水位センサを設けて、これら測定水位に基づいて切り替えたりする制御を行えばよい。
このような弁制御手段もマイコンなどで実現することができる。
木材Lの乾燥方法は、蒸煮工程S1と表層乾燥工程S2を有している。また、本実施形態では、これに加えて、中内層乾燥工程S3と調湿工程S4を有している。以降、これら各工程について説明するが、本発明およびその各工程は、以下の説明に限定されるものではない。
蒸煮工程S1は、被乾燥材である木材Lを高温の蒸気(水蒸気)で蒸煮する工程である。本実施形態では、蒸煮工程S1は常圧で行う。
このとき、送風機21の送風方向を所定の時間間隔で反転させることで循環気流の方向を変化させながら蒸煮することができる。
この蒸煮工程S1は、木材Lの中心部が80〜100℃に達するまで蒸煮を行い、中心部が蒸気温度に到達したとき蒸煮を終了するものであり、ヒノキ材の場合、概ね12〜18時間程度行う。
表層乾燥工程S2は、蒸煮工程S1で蒸煮された木材Lを、乾球温度が90〜100℃、湿球温度が80〜85℃、且つ減圧条件の下で、10〜30時間乾燥処理する工程である。そして、このとき、湿球温度を維持するために、減圧条件を、湿球温度80〜85℃の範囲内の任意の湿球温度(湿球温度の設定値、湿球温度の目標値)における飽和水蒸気圧と概ね等しい圧力まで減圧する条件とするとともに、この減圧条件下において加湿を行う。
乾燥室1の内部を湿球温度80〜85℃の範囲内であって実際に乾燥処理に用いる任意の湿球温度における飽和水蒸気圧と概ね等しい圧力まで減圧する。
このような圧力まで減圧しておくと、原理的には空気中の水蒸気量が頭打ちになり(飽和水蒸気量)、これによって設定した湿球温度から上昇することを防ぐことができる。換言すると、圧力の制御で水蒸気の最大量を制御することができる。
例えば、湿球温度82℃を設定値入力手段に入力すると表示装置66には飽和水蒸気圧である515hPa(515.38hPa)が表示され、表示された515hPaを減圧条件として設定値入力手段61に入力すれば、乾燥室の内部の湿球温度(82℃)の上昇が抑制されるのである。
その一方で、この減圧下において加湿を行う。これによって、湿球温度の低下が抑制される。例えば、センサ手段62で計測している湿球温度が、設定値入力手段61によって入力された湿球温度から所定温度低下(例えば、1〜5℃の範囲で設定)した場合に、蒸気供給手段3によって乾燥室1の内部を加湿するように湿球温度制御手段65で制御する。
中内層乾燥工程S3は、表層乾燥工程S2で乾燥された木材Lを、乾球温度が60〜90℃、湿球温度が40〜80℃で前記乾球温度よりも低い温度、且つ減圧条件の下で、3〜10日間乾燥処理する工程である。そして、このとき、湿球温度(40〜80℃で乾球温度よりも低い温度)の範囲内の任意の湿球温度(湿球温度の設定値、湿球温度の目標値)における飽和水蒸気圧と概ね等しい圧力に減圧するとともに、この減圧下において加湿を行う。減圧下で行う中内層乾燥工程S3によって、木材の水分傾斜を抑制することができる。
中内層乾燥工程は、湿球温度40〜80℃の範囲で、時間の経過に伴い、徐々に湿球温度を下げるようにすることが好ましい。
調湿工程S4は、中内層乾燥工程S3で乾燥された木材Lを、乾球温度が60〜80℃、湿球温度が乾球温度よりも1〜3℃低い温度、且つ減圧条件の下で、1〜5日間処理する工程である。そして、このとき、湿球温度(乾球温度よりも1〜3℃低い温度)の範囲内の任意の湿球温度(湿球温度の設定値、湿球温度の目標値)における飽和水蒸気圧と概ね等しい圧力に減圧するとともに、この減圧下において加湿を行う。減圧下で行う調湿工程S4によって、木材の水分傾斜を抑制することができる。
その後、長尺材は材長方向に分割して、5カ所の位置から小試片を採取し、全乾重量法による含水率や水分分布の測定を行った。さらに、切断した断面において内部割れの発生量などを測定した。
試験材の初期含水率と乾燥後の仕上がり含水率(乾燥前後の含水率)を、図5に示す。全乾重量法による含水率(全乾含水率)で、ロット平均で乾燥前に平均32.1%であったものが、乾燥終了時に10.2%に仕上がった。標準偏差は、初期には7.2%であったものが、仕上がり時には1.4%まで減少し、極めて小さいと判断される。また、乾燥後の含水率は、最高が12.9%、最低で7.6%であり、ロット全体がかなり均一な状態に仕上がった。
さらに、個体の平均重量は、乾燥前に30.118kgであったものが、乾燥によって25.153kgに減少した。標準偏差は、乾燥前が2.47kgであったものが、乾燥によって1.98kgに減少している。
また、高周波式木材水分計による含水率の測定(水分計含水率)では、ほとんどの材が9〜12%の範囲にあり、含水率計でも、均一な仕上がり状態である。
人工乾燥終了時の材長方向の水分分布を、図6に示す。各測定箇所の含水率は、断面の平均含水率である。全体的に材長方向の水分傾斜は小さく、最も大きい水分傾斜が観察された個体平均含水率(測定断面5箇所の含水率を平均して求めた個体全体の含水率)が10.4%の試験材H19−3においても、4%程度に留まっている。その他の試験材H19−1及びH19−2では2%程度に留まり、材長方向の水分傾斜は、極めて小さいものであった。また、通常は中温乾燥材においては元口付近の方が末口付近よりも含水率が多少高い状態に仕上がることが多いのであるが、今回の結果では一定の傾向は見られなかった。
また、これらの試験材は、全体的に一般的な高温乾燥材と比較して水分分布が顕著に小さく、今回の乾燥方法のメリットが現れている。
図6に示した個体の断面方向の水分分布を、図7に示した。試験材H19−1は個体含水率が10.5%であるが、断面方向の水分傾斜は材端部ではやや凹型、材中央部では凸型が観察されるが、全体的に水分傾斜は小さい。最も大きな水分傾斜が認められる材中央部においても、僅かに3%程度の傾斜に留まっている。また、表面には吸湿の履歴が認められ、乾燥末期の調湿の効果が認められる。このような水分傾斜での仕上がり状態は、今回採用した複合乾燥方法の特徴の一つと考えられる。
本実験では、材面割れの発生は、全ての個体において認められなかった。なお、材面割れの測定に際しては、材面に単独に発生した割れを、ヘア−クラック状のものは言うに及ばず、閉塞している割れであっても詳細に見てカウントするように努めた。
今回の実験で材面割れの発生が認められなかったことから、乾燥初期のドライングセットによって材面割れの発生を抑制するという目的は、今回採用した条件を用いれば、ほぼ達成可能であることが確認できた。また、若干の木口割れが見られたが、このような木口割れは、木口面をシ−ル剤で被覆しておくことで抑えることができる。
各試験材に発生した内部割れの長さを図8に示した。内部割れは、前述した断面方向の水分分布を測定する試験片を採取した5箇所の位置で、別に採取した試験片を用いて測定した。図中に示す内部割れの値は、これら5断面に発生していた内部割れの長さを合計したものである。なお、内部割れの測定に際しては、小さなものでも丹念に対象とするように努めた。
図に示すように、内部割れが発生したのは、25個体中、3個体のみである。最も大きな内部割れが発生したのは試験材H19−8であるが、5断面に発生した内部割れの長さの合計は約50mmに留まり、またその幅も1mm以下であり、発生の程度は極めて軽微であった。この状況は、通常の高温乾燥材とは極めて顕著に異なるもので、今回の乾燥方法が、これまでに存在しなかった極めて画期的なものであることを示唆するものである。
各個体の曲がりの発生量を図9に示した。最も大きな曲がりは2.5mmであり、2個体に生じていた。しかし、ロット全体の平均値は約0.84mmであり、全体的に小さいと判断される。
この実験では、乾燥時に通常行う重石あるいは油圧プレスによる載荷は行わなかったが、良好な結果が得られており、今回の乾燥方法が狂いの抑制に対しても有効であることがわかった。
変色測定用試験材(赤心材)の乾燥前、乾燥後および表面仕上げ後における材色の状態を、図10及び図11に、平均値で示した。ここで用いているのは、L*a*b*表色系で、明度指数L*は明るさ、クロマティックネス指数a*は赤みの成分、クロマティックネス指数b*は黄色みの成分を表現するものである。
ヒノキ材は、ヒノキ特有のピンクがかった心材色と明るい辺材色とのコントラストが好まれるが、今回の試験材は、一般的な中温乾燥材と比較しても、それ程違わない状態にあると判断された。
例えば、蒸煮工程に先立ち、図12に示すように、乾燥防止用のシ−ル剤Siで、木材の両木口面を中央部分を残して被覆しておくとともに、前記両木口面付近の材面(側面)もそれぞれ被覆しておくことができる。これによって、木口割れを低減させることができる。具体的には、木口部分を中心部(心持ち材の場合は髄付近)を含んで3〜7cm角、好ましくは5cm角を除いてシ−ル剤Siを塗布する。さらに、木口に隣接する付近の4材面も10〜20cm、好ましくは15cmほど折り返すようにしてシ−ル剤Siを塗布する。このことによって、木口付近の減圧の効果を維持しながら、木口割れを抑制できる。シ−ル剤Siは、材内部と表面を完全に遮蔽できる塗膜などを形成する材質のものを選択する。例えば、耐熱、耐水性を有したシリコ−ンを採用することができる。シ−ル剤は、液状のものの他、テ−プ状のものも用いることができる。
11 台車
2 循環手段
21 送風機
3 蒸気供給手段
31 蒸気発生装置
32 配管
33 制御弁
34 蒸気噴射管
4 加熱手段
41 フィン付きヒ−タ−
42 配管
43 制御弁
44 蒸気発生装置
5 減圧手段
51 真空ポンプ
52 吸引配管(吸引経路)
53 吸引制御弁
6 乾燥条件制御手段
61 設定値入力手段
62 センサ手段
63 加熱制御手段
64 減圧制御手段
65 湿球温度制御手段
651 演算手段
652 蒸気供給制御手段
66 表示装置
7 熱交換器
8 熱交換器用ドレン排出手段
81 熱交換器用ドレンタンク
82 熱交換器用排水管
83 熱交換器用排水弁
86 熱交換器用ドレンタンク排水管
87 熱交換器用ドレンタンク排水弁
88 熱交換器用リ−ク管
89 熱交換器用リ−ク弁
9 乾燥室用ドレン排出手段
91 乾燥室用ドレンタンク
92 乾燥室用排水管
93 乾燥室用排水弁
94 通気管
95 通気弁
96 乾燥室用ドレンタンク排水管
97 乾燥室用ドレンタンク排水弁
98 乾燥室用リ−ク管
99 乾燥室用リ−ク弁
S1 蒸煮工程
S2 表層乾燥工程
S3 中内層乾燥工程
S4 調湿工程
L 木材
Si シ−ル剤(シリコ−ン)
M 乾燥装置
T タッチパネル
C マイコン
Claims (11)
- 木材を80〜100℃で蒸煮する蒸煮工程と、
この蒸煮工程で蒸煮された木材を、乾球温度が90〜100℃、湿球温度が80〜85℃、且つ減圧条件の下で、10〜30時間乾燥処理する表層乾燥工程と、を有している、
木材の乾燥方法。
- 表層乾燥工程では、湿球温度を維持するために、
減圧条件を、湿球温度80〜85℃の範囲内の任意の湿球温度における飽和水蒸気圧と概ね等しい圧力まで減圧する条件とするとともに、この減圧条件下において加湿を行う、
請求項1記載の木材の乾燥方法。
- 表層乾燥工程の後、表層乾燥工程で乾燥させた木材を、乾球温度が60〜90℃、湿球温度が40〜80℃で前記乾球温度よりも低い温度、且つ減圧条件の下で、3〜10日間乾燥処理する中内層乾燥工程を有している、
請求項1又は2記載の木材の乾燥方法。
- 中内層乾燥工程では、湿球温度を維持するために、
減圧条件を、湿球温度の範囲内の任意の湿球温度における飽和水蒸気圧と概ね等しい圧力まで減圧する条件とするとともに、この減圧条件下において加湿を行う、
請求項3記載の木材の乾燥方法。
- 中内層乾燥工程の後、中内層乾燥工程で乾燥させた木材を、乾球温度が60〜80℃、湿球温度が乾球温度よりも1〜3℃低い温度、且つ減圧条件の下で、1〜5日間処理する調湿工程を有する、
請求項1〜4何れか記載の木材の乾燥方法。
- 調湿工程では、湿球温度を維持するために、
減圧条件を、湿球温度の範囲内の任意の湿球温度における飽和水蒸気圧と概ね等しい圧力まで減圧する条件とするとともに、この減圧条件下において加湿を行う、
請求項5記載の木材の乾燥方法。
- 木材として心持ち材を用いる、
請求項1〜6何れか記載の木材の乾燥方法。
- 蒸煮工程に先立ち、乾燥防止用のシ−ル剤で、
木材の両木口面を中央部分を残して被覆しておくとともに、前記両木口面付近の材面もそれぞれ被覆しておく、
請求項1〜7何れか記載の木材の乾燥方法。
- 請求項1〜8何れか記載の木材の乾燥方法に用いることができる木材用の乾燥装置であって、
木材を収容して蒸煮及び乾燥を行う乾燥室と、
この乾燥室の内部の空気を循環流動させる循環手段と、
前記乾燥室の内部の空気に蒸気を供給する蒸気供給手段と、
前記乾燥室の内部の空気を加熱する加熱手段と、
前記乾燥室の内部の空気及び蒸気を吸引して乾燥室の内部圧力を減圧させる減圧手段と、
前記乾燥室の内部の湿球温度、乾球温度、および圧力が所定の値になるように、前記蒸気供給手段、前記加熱手段、および前記減圧手段を制御する乾燥条件制御手段と、を備え、
前記減圧手段は、
真空ポンプと、この真空ポンプを前記乾燥室に連通させる吸引経路と、この吸引経路に設けた熱交換器と、を備え、
前記熱交換器が、前記乾燥室の内部から前記真空ポンプによって吸引された蒸気含有空気を吸引経路において冷却するように構成した、
木材用の乾燥装置。
- 乾燥条件制御手段は、
乾燥室の内部の湿球温度の設定値、乾球温度の設定値、および圧力の設定値を入力するための設定値入力手段と、
乾燥室の内部の湿球温度、乾球温度、および圧力を計測するセンサ手段と、
このセンサ手段によって計測された乾球温度が、前記設定値入力手段に入力された乾球温度の設定値となるように加熱手段を制御する加熱制御手段と、
前記センサ手段によって計測された圧力が、前記設定値入力手段に入力された圧力の設定値となるように減圧手段を制御する減圧制御手段と、
前記センサ手段によって計測された湿球温度が、前記設定値入力手段に入力された湿球温度の設定値となるように制御する湿球温度制御手段と、を備え、
この湿球温度制御手段は、
前記設定値入力手段によって入力された湿球温度の設定値に基づいて、この湿球温度の設定値における飽和水蒸気圧を求める演算手段を備え、この演算手段で求めた飽和水蒸気圧を乾燥室の内部の圧力として前記設定値入力手段に入力することができるように構成されているとともに、
蒸気供給手段を制御して減圧下において加湿を行う蒸気供給制御手段を備えている、
請求項9記載の木材用の乾燥装置。
- 乾燥室の内部で生じた結露水を乾燥室の外部に排出する乾燥室用ドレン排出手段を備えており、
前記乾燥室用ドレン排出手段は、
乾燥室の床面よりも低い位置に設置された乾燥室用ドレンタンクと、
乾燥室の床面側と前記乾燥室用ドレンタンクの上部側とを連通する乾燥室用排水管と、
この乾燥室用排水管の配管経路に設けた乾燥室用排水弁と、
乾燥室の壁面側又は上部側と前記乾燥室用ドレンタンクの上部側とを連通する通気管と、
この通気管の配管経路に設けた通気弁と、
前記乾燥室用ドレンタンクの下部側と乾燥装置外部の排水経路とを連通する乾燥室用ドレンタンク排水管と、
この乾燥室用ドレンタンク排水管の配管経路に設けた乾燥室用ドレンタンク排水弁と、
前記乾燥室用ドレンタンクの上部側と乾燥装置外部とを連通する乾燥室用リ−ク管と、
この乾燥室用リ−ク管の配管経路に設けた乾燥室用リ−ク弁と、
前記乾燥室用排水弁、前記通気弁、前記乾燥室用ドレンタンク排水弁、及び前記乾燥室用リ−ク弁の開閉を制御する弁制御手段と、を備え、
前記弁制御手段は、
前記乾燥室用排水弁と前記通気弁とを開くとともに、前記乾燥室用ドレンタンク排水弁と前記乾燥室用リ−ク弁とを閉じておくことで乾燥室用ドレンタンク内に結露水が溜まるようにしておき、その後、前記乾燥室用排水弁と前記通気弁とを閉じた後、前記乾燥室用ドレンタンク排水弁と前記乾燥室用リ−ク弁とを開くように制御して、乾燥室用ドレンタンク内に溜まった結露水を排出するように構成された、
請求項9又は請求項10記載の木材用の乾燥装置。
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