JP3590782B2 - 木材の処理方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、木材の前処理方法または乾燥方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、木材の前処理方法または乾燥方法に関する技術として、種々のものが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、木材は水分傾斜があるため、乾燥させるには、非常に長い時間をかけなくてはならない。水分傾斜の大きい状態で木材の乾燥をすると、表面割れ、内部割れ、反り、ねじれが発生し易い。
そこで、水分傾斜を取り除くために、高周波を印加することにより、木材の中心部の温度を上げ、発生した水蒸気の圧力差を利用して水分傾斜を小さくする方法が用いられている。
【０００４】
この方法は、高周波発生装置が必要となり、また運転の際には多大な電力が必要とされ、電極板のセットなどの手間がかかり、多額のイニシャルコストおよびランニングコストがかかる。
また、水分傾斜を取り除くために、蒸煮減庄前処理装置が用いられている。この装置は、水蒸気および空気の圧力を変化させ、温湿度をコントロールすることにより、圧力差を用いて水分傾斜を小さくする装置である。
【０００５】
しかし、この装置は蒸気式乾燥機の数倍のイニシャルコストがかかり、あくまでも前処理装置であるので、その後の乾燥を行うための乾燥機が別途必要となる。
また、表面割れを抑制するには、乾燥中、常に水分傾斜が小さくなるように、温湿度をコントロールしている。
しかし、木材の表面から蒸発する水分と木材内部の水分移動のバランスを取らなくてはならない。そのため、乾燥に多大の時間が必要である。
【０００６】
また、高温で木材表面を軟化させ、ドライングセットをすることにより表面割れを防ぐ方法がある。
しかし、この方法では、表面が本来の収縮をしないまま乾燥させ硬化させているので、木材の内部まで乾燥が進むと内部割れが発生し易い。
また、変色を抑える方法として、乾燥温度を低くすることと、乾燥時間を短縮することが挙げられる。
【０００７】
しかし、低温で乾燥させると多大な時間がかかる。逆に高温乾燥による乾燥時間の短縮を図ると、従来の技術では乾燥する前に変色してしまう。
また、反り、ねじれを抑制するには、リグニンを軟化させて内部応力を除去し、圧締した状態で乾燥させる。
しかし、従来の蒸気式の乾燥方法では、木材の中心部まで雰囲気温度と等しくするためには、材の厚さ１ｃｍ当り３０分かかってしまう。
【０００８】
また、乾燥時間を短縮するには、温度を上げる方法があるが、割れ、変色、反り、ねじれ等の問題がある。
このため、品質を保ちつつ時問を短縮しようとすると、高周波発生装置、蒸煮減圧前処理機などの設備が必要となるため、コストがかかる。
従来の乾燥では、木材の中心部と表面では、木材の厚さが厚くなるほど水分傾斜が大きく残る傾向にある。
【０００９】
そこで、高品質を保ち木材の中心部まで均一に乾燥させるには、多大なコストと時間をかけてゆっくり乾燥させるか、高周波発生装置や、蒸煮減圧前処理機などを用い、水分傾斜を小さくする方法を取らなくてはならない。
このため、高品質を保ち木材の中心部まで均一な乾燥をするには、多額なイニシャルコスト又はランニングコストがかかる。
【００１０】
従って、これらの条件を全て満足する処理方法は現存しない。
なお、前処理においても、その後、乾燥工程を行うので、同様の問題がある。本発明は斯かる従来の問題を解決するためになされたもので、木材の表面割れの抑制を可能とする木材の処理方法を提供することにある。
本発明の別の目的は、木材の内部割れの抑制を可能とする木材の処理方法を提供することにある。
【００１１】
本発明の別の目的は、木材の変色の抑制を可能とする木材の処理方法を提供することにある。
本発明の別の目的は、木材の反りの抑制を可能とする木材の処理方法を提供することにある。
本発明の別の目的は、木材のねじれの抑制を可能とする木材の処理方法を提供することにある。
【００１２】
本発明の別の目的は、木材の乾燥時間の短縮を可能とする木材の処理方法を提供することにある。
本発明の別の目的は、木材内部までの均一な乾燥を可能とする木材の処理方法を提供することにある。
本発明の別の目的は、乾燥設備のイニシャルコストの削減を可能とする木材の処理方法を提供することにある。
【００１３】
本発明の別の目的は、乾燥設備のランニングコストの削減を可能とする木材の処理方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、木材を前処理する際に、木材を容器内に収容し、加熱しながら木材に直接振動を与え、木材内の水分または成分を木材内部より外部へ移動させることを特徴とする。
請求項２に係る発明は、木材を乾燥する際に、木材を容器内に収容し、加熱しながら木材に直接振動を与え、木材内の水分または成分を木材内部より外部へ移動させることを特徴とする。
請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２記載の木材の処理方法において、容器内を加熱しながら木材に直接振動を与えるとともに加圧、加湿して、木材の中心部の温度が上昇するまで木材を蒸煮し、その後、容器内を大気圧とすることを特徴とする。
【００１５】
請求項４に係る発明は、請求項２記載の木材の処理方法において、容器内を加熱しながら木材に直接振動を与えるとともに加圧、加湿して、木材の中心部の温度が上昇するまで木材を蒸煮し、その後、容器内を大気圧とし、次に、容器内の温湿度を調節しながら木材に直接振動を与えて木材を乾燥し、次に、木材に直接振動を与えながら容器内を減圧し、次に、容器内を大気圧とし、次に、木材に直接振動を与えながら容器内の温湿度を調節して調湿を行い、次に、木材に直接振動を与えながら容器内を除湿して木材を冷却することを特徴とする。
請求項５に係る発明は、請求項１ないし請求項４のいずれか１項記載の木材の処理方法において、容器内に収容される台車上に木材を桟木を介して積載するとともに、各桟木間に高熱伝導率の熱伝達部材を介挿して木材への伝熱を一定にすることを特徴とする。
請求項６に係る発明は、請求項１ないし請求項４のいずれか１項記載の木材の処理方法において、容器内に収容される台車上に弾性部材を介して設けられた固定枠内に木材を桟木を介して積載するとともに、各固定枠の長手方向に振動発生装置をそれぞれ配置し、両振動発生装置の回転方向を相互に異ならせることを特徴とする。
【００１６】
請求項７に係る発明は、請求項６記載の木材の処理方法において、両振動発生装置の振動数を等しくすることを特徴とする。
請求項８に係る発明は、請求項６記載の木材の処理方法において、両振動発生装置の振動数を相互に異ならせることを特徴とする。
請求項９に係る発明は、請求項６または請求項７記載の木材の処理方法において、両振動発生装置を間欠運転することを特徴とする。
【００１９】
（作用）
本発明においては、木材に直接振動を与えることにより、木材内部の木材の成分および水分の分子運動を活性化することができる。
また、木材内部の水分移動経路を物理的に増大させるものである。この作用により、木材内部の水分傾斜を小さくすることが可能となる。
木材の割れを抑制するには、乾燥中、常に水分傾斜が小さくなるように、温湿度をコントロールし、木材の表面から蒸発する水分と木材内部の水分移動のバランスを取らなくてはならない。
【００２０】
従来の蒸気式乾燥では、温度を上げ木材内部からの水分移動を促進させると同時に、表面からの蒸発速度を乾燥機内の湿度を上げて抑制することにより、割れを防いでいた。
本発明では、木材に直接振動を与えながら乾燥させることにより、木材内部の水分の移動速度を増大させ、表面からの蒸発量が大きくなっても内部からの移動がそれに追従し、温度が高く湿度が低い厳しい温湿度条件であっても、表面割れ、内部割れを抑制することができる。
【００２１】
このため、乾燥時間の短縮が可能である。
振動によるエネルギーは先ず木材の運動エネルギーとなり、加速度が変化する度に内部エネルギーに変換される。この内部エネルギーは、木材内の水分に熱エネルギーとして供給され、水分の温度上昇、相変化、水蒸気圧の上昇等の現象を起こす。音波やマイクロ波等は同じ原理に基づき、同じ現象を起こすことができるが、波動の減衰が大きいため、木材のように断面の大きいもの、被加熱量の多いものに均一にエネルギーを与えることができない。これに比べ、本発明は木材に直接振動を与えるため、木材の表面から内部、各固体に均一にエネルギーを与えることができる。このため、高周波発生装置や蒸煮減圧前処理機と同じように、木材内部まで直接加熱することができる。木材内部の水分の移動速度は、高いエネルギーを持つ水分の方が低いエネルギーのものより大きい。よって、本発明は、木材に直接振動を与えることにより、木材内部の水分の移動を促進させるものである。
【００２２】
また、直接振動を与えることにより、導管などの木材内部の水分の経路を塞いでいる付着物を遊離させることができる。振動により発生した運動エネルギーが、摩擦力および分子間力を断ち切るためである。これは、超音波洗浄機と同じ原理である。これにより、木材内の水分の移動経路が増加し、水分の移動が促進される。
【００２３】
地震による地盤の液状化現象は、地震の振動により摩擦力および分子間力より大きな運動エネルギーを与えられ、分離し、比重の差により積層するものである。また、化学実験等で抽出の際に分液漏斗を振り振動を与えるが、これは、水溶性の物質を水に溶かし、水の相と油の相を短時間で分離させるためである。本発明では、これと同じ現象が木材内部で一部発生し、水分が遊離し移動しやすくなる。
【００２４】
さらには、熱と振動の相乗効果で表面張力が減少し、濡れやすくなり、木材の毛細管等を移動しやすくなる。
本発明では、木材に振動を与えながら乾燥させることにより、木材内部の水分の移動を促し、厳しい温湿度条件であっても、表面割れ、内部割れを抑制することができる。このため、乾燥時間の短縮が可能である。
【００２５】
本発明では、木材に振動を与えることにより、木材内の水分の移動経路が増加し、水分の移動が促進される。
これにより熱伝導率および熱容量が高い水分が熱媒体となり、対流の効果もあるので、木材の加熱およびリグニンの軟化を短時間で行える。これに加え、振動によるエネルギーが熱エネルギーに変換されるため、加熱が更に短時間で行える。
【００２６】
特に、反り、ねじれ、割れを抑制するには、乾燥工程に入る前にリグニンを軟化させる方法が効果的である。リグニンを軟化させるには、熱が必要であり、水分が豊富な方が、より低い温度で軟化が起こる。
請求項４に係る発明では、コンディショニング、およびイコーライジングの工程で、振動を与えることにより、木材内の水分移動が促進され、調湿がスムーズに行われ、時間短縮ができる。
【００２７】
請求項４に係る発明では、木材乾燥後の冷却の際に振動を与えることにより、水分傾斜を更に小さくすることができる。
特に、木材の雰囲気が加圧、減圧される際には、木材内部の蒸気圧と外部の圧力差が生じる。この時水分は木材内を移動しようとする力が働く。
請求項３，４に係る発明では、その際に振動を与えることにより、水分の移動経路を物理的に発生させることを促進することができる。
【００２８】
請求項５に係る発明では、木材に熱を均一に供給することができる。
請求項６ないし請求項９に係る発明では、長手方向の両側部に設けた振動発生装置によって木材に対し異なる回転方向で振動を与えるので、木材の荷崩れを起こすことなく木材の前処理又は乾燥を行うことができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を説明する。
第一実施形態：
図１は、本実施形態に使用する木材の乾燥装置Ａとこの乾燥装置Ａ内にて処理される木材２５を搬入する台車２１とを示す。
まず、乾燥装置Ａは、前面部に球面形状の開閉蓋２６を有する容器１と、容器１の外周に取り付けた断熱材２と、容器１内の空気を加熱する加熱装置３と、容器１内を加圧するとともに加湿する加湿装置７と、容器１に設けた除湿装置９と、容器１内の温度を測定する乾球温度計６および湿球温度計１０と、容器１内の圧力を測定する圧力計１４と、容器１内の熱，水蒸気を攪拌する攪拌装置１５と、容器１に設けた減圧装置１３と、容器１に開閉弁１８を介して設けた結露水排水口１７と、容器１に取り付けた振動発生装置１９と、容器１に設けた圧力開放弁２４と、容器１に開閉弁３１を介して設けた注入排水槽２７と、容器１の底部に設けた冷却装置２９とを備えている。
【００３０】
この乾燥装置Ａには、台車２１に桟木２２を介して積載された木材２５が搬入される。木材２５と桟木２２との間には、振動伝達装置２０が組み込まれている。
また、桟木２２間には、例えば、アルミニウム製の金網やパンチングメタルやラス板などのように、高熱伝導率の材料で構成された熱伝達部材４０を介挿してある。
容器１は、加圧減圧が可能で、例えば５気圧に耐えられる密閉式構造になっている。
【００３１】
開閉蓋２６は、例えばヒンジ等の公知の手段により回動自在に容器１の前面部に取り付けられるとともに、公知の施錠手段により気密状態を確保して取り付けられるように構成されている。
断熱材２は、図２に示すように、底面側の一部を除いて容器１の外周に取り付けられている。
【００３２】
加熱装置３として、電気式ヒータが容器１の側面に取り付けられている。この加熱装置３は、容器１外部に設けた制御盤４に取り付けた乾球調節計５に連絡している。乾球調節計５は乾球温度計６に連絡しており、容器１内の温度を乾球調節計５上に表示する。制御盤４に設けた制御装置は、容器１内が乾球調節計５で設定した温度に近づくように加熱装置３をＯＮ／ＯＦＦ制御により制御する。
【００３３】
加湿装置７として、高圧蒸気スプレーが容器１の側面および上面に取り付けられている。この加湿装置７は、制御盤４に取り付けた湿球調節計８に連絡している。
除湿装置９として、給排気ダンパー３１が容器１の上面に取り付けられている。この除湿装置９は、制御盤４に取り付けた湿球調節計８に連絡している。
湿球温度計１０は、制御盤４に取り付けた湿球調節計８に連絡しており、容器１内の湿度を湿球調節計８上に表示する。制御盤４に設けた制御装置は、容器１内が湿球調節計８で設定した湿度に近づくように加湿装置７および除湿装置９をＯＮ／ＯＦＦ制御により制御する。
【００３４】
加圧装置１１として、高圧蒸気スプレーが容器１の側面に取り付けられている（本例では、加湿装置７と兼用している。）。この加圧装置１１は、制御盤４に取り付けた圧力調節計１２に連絡している。
圧力開放弁２４は、容器１の天井側に取り付けられており、大気側と連絡している。この圧力開放弁２４は、制御盤４に取り付けた圧力調節計１２に連絡している。
【００３５】
減圧装置１３として、真空ポンプが容器１の側面に取り付けられている。この減圧装置１３は、制御盤４に取り付けた圧力調節計１２に連絡している。
圧力計１４は、制御盤４に取り付けた圧力調節計１２に連絡しており、容器１内の圧力を圧力調節計１２上に表示する。制御盤４に設けた制御装置は、容器１内が圧力調節計１２で設定した圧力に近づくように加圧装置１１、減圧装置１３および圧力開放弁２４をＯＮ／ＯＦＦ制御により制御する。
【００３６】
攪拌装置１５として電動式プロペラファンが容器１の後面部に取り付けられている。この攪拌装置１５は、制御盤４に取り付けた撹拌装置用インバータ１６を介して、図示しない電源にスイッチを介して連絡している。
結露水排水口１７は、容器１の底部に設けられており、大気側に結露水排水口開閉弁１８が設けられている。
【００３７】
振動発生装置１９は、台車２１が容器１内に収納された時、木材２５と木材２５の間の桟木２２に取り付けられた振動伝達装置２０に脱着可能となっている。
また、振動伝達装置２０は、各々接続可能となっている。
振動発生装置１９は、制御盤４に取り付けた振動発生装置用インバータ２３を介して、図示しない電源にスイッチを介して連絡している。
【００３８】
次に、このように構成された本実施形態に係る乾燥装置Ａを用いて木材乾燥を行う場合について説明する。
先ず、台車２１に木材２５と桟木２２を交互に積み込む。次に、桟木２２に取り付けられた振動伝達装置２０同士を接続する。
開閉扉２６を開き、台車２１を容器１内に収納する。そこで、振動伝達装置２０の端と振動発生装置１９を接続する。その後、開閉扉２６を閉じ、ロックする。
【００３９】
次に、乾燥装置Ａをスタートさせる。全乾燥工程はスケジュールによって異なるが、ここでは、１例を挙げて説明する。
先ず、攪拌装置１５を起動する。この際、風量を制御盤４に設けた攪拌装置用インバータ１６により調整する。
次に、振動発生装置１９を起動する。この際、振動の周波数を制御盤４に設けた振動発生装置用インバータ２３により調節する。
【００４０】
次に、加圧装置１１および加湿装置７により、容器１内の湿度を１００％近くに保ったまま加圧および加熱する。
この際、木材２５の温度が木材中心部まで上昇するまで、蒸煮する。木材２５に振動が与えられているため、木材２５内部までの温度上昇に要する時間が短縮できる。
その後、圧力開放弁２４を開放し、容器１内を大気圧とする。
【００４１】
次に、加熱装置３、加湿装置７、除湿装置９により容器１内の温湿度を調節し、木材２５を乾燥させる。
この際、木材２５に振動が与えられているため、水分傾斜が小さくなり、通常の木材乾燥の乾燥温度より高く、湿度を低く設定しても、木材２５の割れ、反り、ねじれ、変色が発生し難いため、時間短縮ができる。
【００４２】
また、桟木２２間に介挿した熱伝達部材４０は、加熱装置３からの熱により全長に渉って均一に加熱され、その後、対向する木材２５に対して均一に熱を放射し、加熱装置３からの熱を木材２５に対して定常的に与えることができる。
次に、減圧装置１３により減圧を行う。
最後に圧力開放弁２４を開放し、容器１内を大気圧とする。減圧時に木材２５の内部の温度より、容器１内の圧力下での水の沸点が低くなると、圧力差が生じ、木材２５の内部の水分が、外部に出ようとする力が働く。この時振動を加えることにより、より効果的に木材２５内部より外側への水分移動を促進する。
【００４３】
次に、加熱装置３、加湿装置７、除湿装置９により容器１内の温湿度を調節し調湿を行う。最後に除湿装置９を開にし、冷却を行う。この際に木材２５に振動を与えることにより、水分移動を促進させ、時間短縮が可能となる。
第二施形態：
本実施形態では、振動モータを備えた振動発生装置５５，５５を台車５０の長手方向の両側部に設けた固定枠５３にそれぞれ設けた点で、第一実施形態とは相違する。
【００４４】
図４ないし図６は、振動発生装置５５，５５を備えた固定枠５３を可動自在に配設した台車５０と、この台車５０上に載置された固定枠５３内に収容された木材５６を示す。
台車５０は、車輪５２を介して走行自在に構成された台車本体５１と、この台車本体５１上にスプリング５４を介して載置される固定枠５３とで構成されている。
【００４５】
本実施形態では、振動モータを備えた振動発生装置５５，５５が回転し、固定枠５３に荷重を与えるように構成されている。
荷重の向きは、固定枠５３内の木材５６に対して垂直方向となる向きである。荷重は、固定枠５３を振動させる目的で固定枠５３に与えられる。
振動モータを備えた振動発生装置５５，５５の回転方向は、互いに逆向きとされている。
【００４６】
図７ないし図２２は、振動モータを備えた振動発生装置５５，５５が荷重を加えるある一方向に着目して、時刻〔ｓ〕と荷重〔ｋＮ〕の波形を記述したものである。ただし、時刻〔ｓ〕＝０は振動モータを備えた振動発生装置５５，５５を起動して定常状態に入ってからの瞬間である。
一つの振動モータを備えた振動発生装置５５が、固定枠５３に与える荷重の一般式は下式に示すとおりである。
【００４７】
Ｆ＝Ｋω２ｓｉｎ（ωｔ＋ψ）
Ｆ：荷重〔Ｎ〕
Ｋ：定数〔ｋｇ・ｍ〕
ω：振動数〔ｒａｄ／ｓ〕
ｔ：時刻〔ｓ〕
ψ：初期位相〔ｒａｄ〕
上式から、振動数が小さくなるほど固定枠５３に与える荷重が小さくなることが分かる。ただし、振動モータの起動時に重りの重量や重心などを変えて、定数Ｋを調節すれば、荷重は増減できる。
【００４８】
木材５６に与える振動は、単調な波形ではなく、振幅が変化するような波形が適している。その点で、例えば、図１４〜図２１に示すような種々の波を合成しながら木材５６に振動を与えることが望ましい。
特に、２つの振動発生装置５５，５５の振動数に差を付けると、２つの振動発生装置５５，５５が互いに振動を相殺し続けることがなくなる。また、振動数に差を付けると、振幅が変化する波形になる。
【００４９】
図７ないし図２２に示す例は、振動数４７．５〔Ｈｚ〕、遠心力（荷重）５．３９〔ｋＮ〕の振動モータを２つ使って場合を示す。
図７〜図１３は、振動モータの基準波形とこの基準波形に対して振動数を５％宛少なくした場合の波形を示す。
図７は、振動数４７．５〔Ｈｚ〕、遠心力（荷重）５．３９〔ｋＮ〕としたときを基準とする波１を示す。
【００５０】
図８は、振動数を基準波形の９５％としたときの波２を示す。振動数４５．１〔Ｈｚ〕、振幅４．８６〔ｋＮ〕である。
図９は、振動数を基準波形の９０％としたときの波３を示す。振動数４２．８〔Ｈｚ〕、振幅４．３７〔ｋＮ〕である。
図１０は、振動数を基準波形の８５％としたときの波４を示す。振動数４０．４〔Ｈｚ〕、振幅３．８９〔ｋＮ〕である。
【００５１】
図１１は、振動数を基準波形の８０％としたときの波５を示す。振動数３８．０〔Ｈｚ〕、振幅３．４５〔ｋＮ〕である。
図１２は、振動数を基準波形の７５％としたときの波６を示す。振動数３５．６〔Ｈｚ〕、振幅３．０３〔ｋＮ〕である。
図１３は、振動数を基準波形の７０％としたときの波７を示す。振動数３３．３〔Ｈｚ〕、振幅２．６４〔ｋＮ〕である。
【００５２】
図１４〜図２０は、２つの振動モータを互いに回転方向を逆向きとするとともに、一方の振動モータの振動数を固定し、他方の振動モータの振動数を５％宛少なくして合成した波形を示す。
図１４は、波１と波２との合成波１を示す。すなわち、振動数１００％と９５％との合成波である。
【００５３】
図１５は、波１と波３との合成波２を示す。すなわち、振動数１００％と９０％との合成波である。
図１６は、波１と波４との合成波３を示す。すなわち、振動数１００％と８５％との合成波である。
図１７は、波１と波５との合成波４を示す。すなわち、振動数１００％と８０％との合成波である。
【００５４】
図１８は、波１と波６との合成波５を示す。すなわち、振動数１００％と７５％との合成波である。
図１９は、波１と波７との合成波６を示す。すなわち、振動数１００％と７０％との合成波である。
図２０は、波１と波１との合成波７を示す。すなわち、振動数１００％と１００％との合成波である。
【００５５】
図２１は、波１と波１との合成波８を間欠的に示す。すなわち、２つの振動モータの回転方向を互いに逆向きにするとともに、振動数を等しくし、かつ間欠的に運転した場合の合成波を示す。
図２２は、２つの振動モータの回転方向と振動数を同じにした場合の合成波９を示す。この場合には、木材５６に振動を与えることができず、本発明の目的を達成することができなかった。
【００５６】
なお、本実施形態で示された振動数、振幅を一例であって、用途目的に応じて適宜変更することは言うまでもない。
また、本発明は、木材の乾燥に限らず、減圧加圧することにより木材に液体、気体を注入する場合に適用できることは勿論のこと、物質の乾燥、分離に適用しても、従来に比して効果的に物質の乾燥、分離を行うことが可能となる。
【００５７】
【発明の効果】
本発明によれば、木材に直接振動を与えることにより木材内部の水分移動が促進されるので、乾燥時間の短縮が可能となり、高温乾燥でも変色する前に乾燥を終了することができる。
また、本発明によれば、木材の表面割れを抑制することができる。
また、本発明によれば、木材の内部割れを抑制することができる。
また、本発明によれば、木材の変色を抑制することができる。
【００５８】
また、本発明によれば、木材の反りを抑制することができる。
また、本発明によれば、木材のねじれを抑制することができる。
また、本発明によれば、木材内部までの均一な乾燥を行うことができる。
また、本発明によれば、乾燥設備のイニシャルコストを削減することができる。
また、本発明によれば、乾燥設備のランニングコストの削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る乾燥装置Ａと台車２１とを示す説明図である。
【図２】図１の縦断面図である。
【図３】図１の台車２１の要部を示す拡大図である。
【図４】本発明の別の実施形態に係る台車５０を示す説明図である。
【図５】図４の側面図である。
【図６】図４の平面図である。
【図７】振動数４７．５〔Ｈｚ〕、遠心力（荷重）５．３９〔ｋＮ〕としたときを基準とする波１を示す。
【図８】振動数を基準波形の９５％としたときの波２を示す。
【図９】振動数を基準波形の９０％としたときの波３を示す。
【図１０】振動数を基準波形の８５％としたときの波４を示す。
【図１１】振動数を基準波形の８０％としたときの波５を示す。
【図１２】振動数を基準波形の７５％としたときの波６を示す。
【図１３】振動数を基準波形の７０％としたときの波７を示す。
【図１４】波１と波２との合成波１を示す。
【図１５】波１と波３との合成波２を示す。
【図１６】波１と波４との合成波３を示す。
【図１７】波１と波５との合成波４を示す。
【図１８】波１と波６との合成波５を示す。
【図１９】波１と波７との合成波６を示す。
【図２０】波１と波１との合成波７を示す。
【図２１】波１と波１との合成波８を間欠的に示す。
【図２２】２つの振動モータの回転方向と振動数を同じにした場合の合成波９を示す。
【符号の説明】
Ａ 乾燥装置
１ 容器
２ 断熱材
３ 加熱装置
４ 制御盤
５ 乾球調節計
６ 乾球温度計
７ 加湿装置
８ 湿球調節計
９ 除湿装置
１０ 湿球温度計
１１ 加圧装置
１２ 圧力調節計
１３ 減圧装置
１４ 圧力計
１５ 攪拌装置
１６ 撹拌装置用インバータ
１７ 結露水排水口
１８，３１ 開閉弁
１９，５５ 振動発生装置
２０ 振動伝達装置
２１，５０ 台車
２２ 桟木
２３ 振動発生装置用インバータ
２４ 圧力開放弁
２５，５６ 木材
２６ 開閉蓋
２７ 注入排水槽
２９ 冷却装置
４０ 熱伝達部材
【発明の属する技術分野】
本発明は、木材の前処理方法または乾燥方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、木材の前処理方法または乾燥方法に関する技術として、種々のものが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、木材は水分傾斜があるため、乾燥させるには、非常に長い時間をかけなくてはならない。水分傾斜の大きい状態で木材の乾燥をすると、表面割れ、内部割れ、反り、ねじれが発生し易い。
そこで、水分傾斜を取り除くために、高周波を印加することにより、木材の中心部の温度を上げ、発生した水蒸気の圧力差を利用して水分傾斜を小さくする方法が用いられている。
【０００４】
この方法は、高周波発生装置が必要となり、また運転の際には多大な電力が必要とされ、電極板のセットなどの手間がかかり、多額のイニシャルコストおよびランニングコストがかかる。
また、水分傾斜を取り除くために、蒸煮減庄前処理装置が用いられている。この装置は、水蒸気および空気の圧力を変化させ、温湿度をコントロールすることにより、圧力差を用いて水分傾斜を小さくする装置である。
【０００５】
しかし、この装置は蒸気式乾燥機の数倍のイニシャルコストがかかり、あくまでも前処理装置であるので、その後の乾燥を行うための乾燥機が別途必要となる。
また、表面割れを抑制するには、乾燥中、常に水分傾斜が小さくなるように、温湿度をコントロールしている。
しかし、木材の表面から蒸発する水分と木材内部の水分移動のバランスを取らなくてはならない。そのため、乾燥に多大の時間が必要である。
【０００６】
また、高温で木材表面を軟化させ、ドライングセットをすることにより表面割れを防ぐ方法がある。
しかし、この方法では、表面が本来の収縮をしないまま乾燥させ硬化させているので、木材の内部まで乾燥が進むと内部割れが発生し易い。
また、変色を抑える方法として、乾燥温度を低くすることと、乾燥時間を短縮することが挙げられる。
【０００７】
しかし、低温で乾燥させると多大な時間がかかる。逆に高温乾燥による乾燥時間の短縮を図ると、従来の技術では乾燥する前に変色してしまう。
また、反り、ねじれを抑制するには、リグニンを軟化させて内部応力を除去し、圧締した状態で乾燥させる。
しかし、従来の蒸気式の乾燥方法では、木材の中心部まで雰囲気温度と等しくするためには、材の厚さ１ｃｍ当り３０分かかってしまう。
【０００８】
また、乾燥時間を短縮するには、温度を上げる方法があるが、割れ、変色、反り、ねじれ等の問題がある。
このため、品質を保ちつつ時問を短縮しようとすると、高周波発生装置、蒸煮減圧前処理機などの設備が必要となるため、コストがかかる。
従来の乾燥では、木材の中心部と表面では、木材の厚さが厚くなるほど水分傾斜が大きく残る傾向にある。
【０００９】
そこで、高品質を保ち木材の中心部まで均一に乾燥させるには、多大なコストと時間をかけてゆっくり乾燥させるか、高周波発生装置や、蒸煮減圧前処理機などを用い、水分傾斜を小さくする方法を取らなくてはならない。
このため、高品質を保ち木材の中心部まで均一な乾燥をするには、多額なイニシャルコスト又はランニングコストがかかる。
【００１０】
従って、これらの条件を全て満足する処理方法は現存しない。
なお、前処理においても、その後、乾燥工程を行うので、同様の問題がある。本発明は斯かる従来の問題を解決するためになされたもので、木材の表面割れの抑制を可能とする木材の処理方法を提供することにある。
本発明の別の目的は、木材の内部割れの抑制を可能とする木材の処理方法を提供することにある。
【００１１】
本発明の別の目的は、木材の変色の抑制を可能とする木材の処理方法を提供することにある。
本発明の別の目的は、木材の反りの抑制を可能とする木材の処理方法を提供することにある。
本発明の別の目的は、木材のねじれの抑制を可能とする木材の処理方法を提供することにある。
【００１２】
本発明の別の目的は、木材の乾燥時間の短縮を可能とする木材の処理方法を提供することにある。
本発明の別の目的は、木材内部までの均一な乾燥を可能とする木材の処理方法を提供することにある。
本発明の別の目的は、乾燥設備のイニシャルコストの削減を可能とする木材の処理方法を提供することにある。
【００１３】
本発明の別の目的は、乾燥設備のランニングコストの削減を可能とする木材の処理方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、木材を前処理する際に、木材を容器内に収容し、加熱しながら木材に直接振動を与え、木材内の水分または成分を木材内部より外部へ移動させることを特徴とする。
請求項２に係る発明は、木材を乾燥する際に、木材を容器内に収容し、加熱しながら木材に直接振動を与え、木材内の水分または成分を木材内部より外部へ移動させることを特徴とする。
請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２記載の木材の処理方法において、容器内を加熱しながら木材に直接振動を与えるとともに加圧、加湿して、木材の中心部の温度が上昇するまで木材を蒸煮し、その後、容器内を大気圧とすることを特徴とする。
【００１５】
請求項４に係る発明は、請求項２記載の木材の処理方法において、容器内を加熱しながら木材に直接振動を与えるとともに加圧、加湿して、木材の中心部の温度が上昇するまで木材を蒸煮し、その後、容器内を大気圧とし、次に、容器内の温湿度を調節しながら木材に直接振動を与えて木材を乾燥し、次に、木材に直接振動を与えながら容器内を減圧し、次に、容器内を大気圧とし、次に、木材に直接振動を与えながら容器内の温湿度を調節して調湿を行い、次に、木材に直接振動を与えながら容器内を除湿して木材を冷却することを特徴とする。
請求項５に係る発明は、請求項１ないし請求項４のいずれか１項記載の木材の処理方法において、容器内に収容される台車上に木材を桟木を介して積載するとともに、各桟木間に高熱伝導率の熱伝達部材を介挿して木材への伝熱を一定にすることを特徴とする。
請求項６に係る発明は、請求項１ないし請求項４のいずれか１項記載の木材の処理方法において、容器内に収容される台車上に弾性部材を介して設けられた固定枠内に木材を桟木を介して積載するとともに、各固定枠の長手方向に振動発生装置をそれぞれ配置し、両振動発生装置の回転方向を相互に異ならせることを特徴とする。
【００１６】
請求項７に係る発明は、請求項６記載の木材の処理方法において、両振動発生装置の振動数を等しくすることを特徴とする。
請求項８に係る発明は、請求項６記載の木材の処理方法において、両振動発生装置の振動数を相互に異ならせることを特徴とする。
請求項９に係る発明は、請求項６または請求項７記載の木材の処理方法において、両振動発生装置を間欠運転することを特徴とする。
【００１９】
（作用）
本発明においては、木材に直接振動を与えることにより、木材内部の木材の成分および水分の分子運動を活性化することができる。
また、木材内部の水分移動経路を物理的に増大させるものである。この作用により、木材内部の水分傾斜を小さくすることが可能となる。
木材の割れを抑制するには、乾燥中、常に水分傾斜が小さくなるように、温湿度をコントロールし、木材の表面から蒸発する水分と木材内部の水分移動のバランスを取らなくてはならない。
【００２０】
従来の蒸気式乾燥では、温度を上げ木材内部からの水分移動を促進させると同時に、表面からの蒸発速度を乾燥機内の湿度を上げて抑制することにより、割れを防いでいた。
本発明では、木材に直接振動を与えながら乾燥させることにより、木材内部の水分の移動速度を増大させ、表面からの蒸発量が大きくなっても内部からの移動がそれに追従し、温度が高く湿度が低い厳しい温湿度条件であっても、表面割れ、内部割れを抑制することができる。
【００２１】
このため、乾燥時間の短縮が可能である。
振動によるエネルギーは先ず木材の運動エネルギーとなり、加速度が変化する度に内部エネルギーに変換される。この内部エネルギーは、木材内の水分に熱エネルギーとして供給され、水分の温度上昇、相変化、水蒸気圧の上昇等の現象を起こす。音波やマイクロ波等は同じ原理に基づき、同じ現象を起こすことができるが、波動の減衰が大きいため、木材のように断面の大きいもの、被加熱量の多いものに均一にエネルギーを与えることができない。これに比べ、本発明は木材に直接振動を与えるため、木材の表面から内部、各固体に均一にエネルギーを与えることができる。このため、高周波発生装置や蒸煮減圧前処理機と同じように、木材内部まで直接加熱することができる。木材内部の水分の移動速度は、高いエネルギーを持つ水分の方が低いエネルギーのものより大きい。よって、本発明は、木材に直接振動を与えることにより、木材内部の水分の移動を促進させるものである。
【００２２】
また、直接振動を与えることにより、導管などの木材内部の水分の経路を塞いでいる付着物を遊離させることができる。振動により発生した運動エネルギーが、摩擦力および分子間力を断ち切るためである。これは、超音波洗浄機と同じ原理である。これにより、木材内の水分の移動経路が増加し、水分の移動が促進される。
【００２３】
地震による地盤の液状化現象は、地震の振動により摩擦力および分子間力より大きな運動エネルギーを与えられ、分離し、比重の差により積層するものである。また、化学実験等で抽出の際に分液漏斗を振り振動を与えるが、これは、水溶性の物質を水に溶かし、水の相と油の相を短時間で分離させるためである。本発明では、これと同じ現象が木材内部で一部発生し、水分が遊離し移動しやすくなる。
【００２４】
さらには、熱と振動の相乗効果で表面張力が減少し、濡れやすくなり、木材の毛細管等を移動しやすくなる。
本発明では、木材に振動を与えながら乾燥させることにより、木材内部の水分の移動を促し、厳しい温湿度条件であっても、表面割れ、内部割れを抑制することができる。このため、乾燥時間の短縮が可能である。
【００２５】
本発明では、木材に振動を与えることにより、木材内の水分の移動経路が増加し、水分の移動が促進される。
これにより熱伝導率および熱容量が高い水分が熱媒体となり、対流の効果もあるので、木材の加熱およびリグニンの軟化を短時間で行える。これに加え、振動によるエネルギーが熱エネルギーに変換されるため、加熱が更に短時間で行える。
【００２６】
特に、反り、ねじれ、割れを抑制するには、乾燥工程に入る前にリグニンを軟化させる方法が効果的である。リグニンを軟化させるには、熱が必要であり、水分が豊富な方が、より低い温度で軟化が起こる。
請求項４に係る発明では、コンディショニング、およびイコーライジングの工程で、振動を与えることにより、木材内の水分移動が促進され、調湿がスムーズに行われ、時間短縮ができる。
【００２７】
請求項４に係る発明では、木材乾燥後の冷却の際に振動を与えることにより、水分傾斜を更に小さくすることができる。
特に、木材の雰囲気が加圧、減圧される際には、木材内部の蒸気圧と外部の圧力差が生じる。この時水分は木材内を移動しようとする力が働く。
請求項３，４に係る発明では、その際に振動を与えることにより、水分の移動経路を物理的に発生させることを促進することができる。
【００２８】
請求項５に係る発明では、木材に熱を均一に供給することができる。
請求項６ないし請求項９に係る発明では、長手方向の両側部に設けた振動発生装置によって木材に対し異なる回転方向で振動を与えるので、木材の荷崩れを起こすことなく木材の前処理又は乾燥を行うことができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を説明する。
第一実施形態：
図１は、本実施形態に使用する木材の乾燥装置Ａとこの乾燥装置Ａ内にて処理される木材２５を搬入する台車２１とを示す。
まず、乾燥装置Ａは、前面部に球面形状の開閉蓋２６を有する容器１と、容器１の外周に取り付けた断熱材２と、容器１内の空気を加熱する加熱装置３と、容器１内を加圧するとともに加湿する加湿装置７と、容器１に設けた除湿装置９と、容器１内の温度を測定する乾球温度計６および湿球温度計１０と、容器１内の圧力を測定する圧力計１４と、容器１内の熱，水蒸気を攪拌する攪拌装置１５と、容器１に設けた減圧装置１３と、容器１に開閉弁１８を介して設けた結露水排水口１７と、容器１に取り付けた振動発生装置１９と、容器１に設けた圧力開放弁２４と、容器１に開閉弁３１を介して設けた注入排水槽２７と、容器１の底部に設けた冷却装置２９とを備えている。
【００３０】
この乾燥装置Ａには、台車２１に桟木２２を介して積載された木材２５が搬入される。木材２５と桟木２２との間には、振動伝達装置２０が組み込まれている。
また、桟木２２間には、例えば、アルミニウム製の金網やパンチングメタルやラス板などのように、高熱伝導率の材料で構成された熱伝達部材４０を介挿してある。
容器１は、加圧減圧が可能で、例えば５気圧に耐えられる密閉式構造になっている。
【００３１】
開閉蓋２６は、例えばヒンジ等の公知の手段により回動自在に容器１の前面部に取り付けられるとともに、公知の施錠手段により気密状態を確保して取り付けられるように構成されている。
断熱材２は、図２に示すように、底面側の一部を除いて容器１の外周に取り付けられている。
【００３２】
加熱装置３として、電気式ヒータが容器１の側面に取り付けられている。この加熱装置３は、容器１外部に設けた制御盤４に取り付けた乾球調節計５に連絡している。乾球調節計５は乾球温度計６に連絡しており、容器１内の温度を乾球調節計５上に表示する。制御盤４に設けた制御装置は、容器１内が乾球調節計５で設定した温度に近づくように加熱装置３をＯＮ／ＯＦＦ制御により制御する。
【００３３】
加湿装置７として、高圧蒸気スプレーが容器１の側面および上面に取り付けられている。この加湿装置７は、制御盤４に取り付けた湿球調節計８に連絡している。
除湿装置９として、給排気ダンパー３１が容器１の上面に取り付けられている。この除湿装置９は、制御盤４に取り付けた湿球調節計８に連絡している。
湿球温度計１０は、制御盤４に取り付けた湿球調節計８に連絡しており、容器１内の湿度を湿球調節計８上に表示する。制御盤４に設けた制御装置は、容器１内が湿球調節計８で設定した湿度に近づくように加湿装置７および除湿装置９をＯＮ／ＯＦＦ制御により制御する。
【００３４】
加圧装置１１として、高圧蒸気スプレーが容器１の側面に取り付けられている（本例では、加湿装置７と兼用している。）。この加圧装置１１は、制御盤４に取り付けた圧力調節計１２に連絡している。
圧力開放弁２４は、容器１の天井側に取り付けられており、大気側と連絡している。この圧力開放弁２４は、制御盤４に取り付けた圧力調節計１２に連絡している。
【００３５】
減圧装置１３として、真空ポンプが容器１の側面に取り付けられている。この減圧装置１３は、制御盤４に取り付けた圧力調節計１２に連絡している。
圧力計１４は、制御盤４に取り付けた圧力調節計１２に連絡しており、容器１内の圧力を圧力調節計１２上に表示する。制御盤４に設けた制御装置は、容器１内が圧力調節計１２で設定した圧力に近づくように加圧装置１１、減圧装置１３および圧力開放弁２４をＯＮ／ＯＦＦ制御により制御する。
【００３６】
攪拌装置１５として電動式プロペラファンが容器１の後面部に取り付けられている。この攪拌装置１５は、制御盤４に取り付けた撹拌装置用インバータ１６を介して、図示しない電源にスイッチを介して連絡している。
結露水排水口１７は、容器１の底部に設けられており、大気側に結露水排水口開閉弁１８が設けられている。
【００３７】
振動発生装置１９は、台車２１が容器１内に収納された時、木材２５と木材２５の間の桟木２２に取り付けられた振動伝達装置２０に脱着可能となっている。
また、振動伝達装置２０は、各々接続可能となっている。
振動発生装置１９は、制御盤４に取り付けた振動発生装置用インバータ２３を介して、図示しない電源にスイッチを介して連絡している。
【００３８】
次に、このように構成された本実施形態に係る乾燥装置Ａを用いて木材乾燥を行う場合について説明する。
先ず、台車２１に木材２５と桟木２２を交互に積み込む。次に、桟木２２に取り付けられた振動伝達装置２０同士を接続する。
開閉扉２６を開き、台車２１を容器１内に収納する。そこで、振動伝達装置２０の端と振動発生装置１９を接続する。その後、開閉扉２６を閉じ、ロックする。
【００３９】
次に、乾燥装置Ａをスタートさせる。全乾燥工程はスケジュールによって異なるが、ここでは、１例を挙げて説明する。
先ず、攪拌装置１５を起動する。この際、風量を制御盤４に設けた攪拌装置用インバータ１６により調整する。
次に、振動発生装置１９を起動する。この際、振動の周波数を制御盤４に設けた振動発生装置用インバータ２３により調節する。
【００４０】
次に、加圧装置１１および加湿装置７により、容器１内の湿度を１００％近くに保ったまま加圧および加熱する。
この際、木材２５の温度が木材中心部まで上昇するまで、蒸煮する。木材２５に振動が与えられているため、木材２５内部までの温度上昇に要する時間が短縮できる。
その後、圧力開放弁２４を開放し、容器１内を大気圧とする。
【００４１】
次に、加熱装置３、加湿装置７、除湿装置９により容器１内の温湿度を調節し、木材２５を乾燥させる。
この際、木材２５に振動が与えられているため、水分傾斜が小さくなり、通常の木材乾燥の乾燥温度より高く、湿度を低く設定しても、木材２５の割れ、反り、ねじれ、変色が発生し難いため、時間短縮ができる。
【００４２】
また、桟木２２間に介挿した熱伝達部材４０は、加熱装置３からの熱により全長に渉って均一に加熱され、その後、対向する木材２５に対して均一に熱を放射し、加熱装置３からの熱を木材２５に対して定常的に与えることができる。
次に、減圧装置１３により減圧を行う。
最後に圧力開放弁２４を開放し、容器１内を大気圧とする。減圧時に木材２５の内部の温度より、容器１内の圧力下での水の沸点が低くなると、圧力差が生じ、木材２５の内部の水分が、外部に出ようとする力が働く。この時振動を加えることにより、より効果的に木材２５内部より外側への水分移動を促進する。
【００４３】
次に、加熱装置３、加湿装置７、除湿装置９により容器１内の温湿度を調節し調湿を行う。最後に除湿装置９を開にし、冷却を行う。この際に木材２５に振動を与えることにより、水分移動を促進させ、時間短縮が可能となる。
第二施形態：
本実施形態では、振動モータを備えた振動発生装置５５，５５を台車５０の長手方向の両側部に設けた固定枠５３にそれぞれ設けた点で、第一実施形態とは相違する。
【００４４】
図４ないし図６は、振動発生装置５５，５５を備えた固定枠５３を可動自在に配設した台車５０と、この台車５０上に載置された固定枠５３内に収容された木材５６を示す。
台車５０は、車輪５２を介して走行自在に構成された台車本体５１と、この台車本体５１上にスプリング５４を介して載置される固定枠５３とで構成されている。
【００４５】
本実施形態では、振動モータを備えた振動発生装置５５，５５が回転し、固定枠５３に荷重を与えるように構成されている。
荷重の向きは、固定枠５３内の木材５６に対して垂直方向となる向きである。荷重は、固定枠５３を振動させる目的で固定枠５３に与えられる。
振動モータを備えた振動発生装置５５，５５の回転方向は、互いに逆向きとされている。
【００４６】
図７ないし図２２は、振動モータを備えた振動発生装置５５，５５が荷重を加えるある一方向に着目して、時刻〔ｓ〕と荷重〔ｋＮ〕の波形を記述したものである。ただし、時刻〔ｓ〕＝０は振動モータを備えた振動発生装置５５，５５を起動して定常状態に入ってからの瞬間である。
一つの振動モータを備えた振動発生装置５５が、固定枠５３に与える荷重の一般式は下式に示すとおりである。
【００４７】
Ｆ＝Ｋω２ｓｉｎ（ωｔ＋ψ）
Ｆ：荷重〔Ｎ〕
Ｋ：定数〔ｋｇ・ｍ〕
ω：振動数〔ｒａｄ／ｓ〕
ｔ：時刻〔ｓ〕
ψ：初期位相〔ｒａｄ〕
上式から、振動数が小さくなるほど固定枠５３に与える荷重が小さくなることが分かる。ただし、振動モータの起動時に重りの重量や重心などを変えて、定数Ｋを調節すれば、荷重は増減できる。
【００４８】
木材５６に与える振動は、単調な波形ではなく、振幅が変化するような波形が適している。その点で、例えば、図１４〜図２１に示すような種々の波を合成しながら木材５６に振動を与えることが望ましい。
特に、２つの振動発生装置５５，５５の振動数に差を付けると、２つの振動発生装置５５，５５が互いに振動を相殺し続けることがなくなる。また、振動数に差を付けると、振幅が変化する波形になる。
【００４９】
図７ないし図２２に示す例は、振動数４７．５〔Ｈｚ〕、遠心力（荷重）５．３９〔ｋＮ〕の振動モータを２つ使って場合を示す。
図７〜図１３は、振動モータの基準波形とこの基準波形に対して振動数を５％宛少なくした場合の波形を示す。
図７は、振動数４７．５〔Ｈｚ〕、遠心力（荷重）５．３９〔ｋＮ〕としたときを基準とする波１を示す。
【００５０】
図８は、振動数を基準波形の９５％としたときの波２を示す。振動数４５．１〔Ｈｚ〕、振幅４．８６〔ｋＮ〕である。
図９は、振動数を基準波形の９０％としたときの波３を示す。振動数４２．８〔Ｈｚ〕、振幅４．３７〔ｋＮ〕である。
図１０は、振動数を基準波形の８５％としたときの波４を示す。振動数４０．４〔Ｈｚ〕、振幅３．８９〔ｋＮ〕である。
【００５１】
図１１は、振動数を基準波形の８０％としたときの波５を示す。振動数３８．０〔Ｈｚ〕、振幅３．４５〔ｋＮ〕である。
図１２は、振動数を基準波形の７５％としたときの波６を示す。振動数３５．６〔Ｈｚ〕、振幅３．０３〔ｋＮ〕である。
図１３は、振動数を基準波形の７０％としたときの波７を示す。振動数３３．３〔Ｈｚ〕、振幅２．６４〔ｋＮ〕である。
【００５２】
図１４〜図２０は、２つの振動モータを互いに回転方向を逆向きとするとともに、一方の振動モータの振動数を固定し、他方の振動モータの振動数を５％宛少なくして合成した波形を示す。
図１４は、波１と波２との合成波１を示す。すなわち、振動数１００％と９５％との合成波である。
【００５３】
図１５は、波１と波３との合成波２を示す。すなわち、振動数１００％と９０％との合成波である。
図１６は、波１と波４との合成波３を示す。すなわち、振動数１００％と８５％との合成波である。
図１７は、波１と波５との合成波４を示す。すなわち、振動数１００％と８０％との合成波である。
【００５４】
図１８は、波１と波６との合成波５を示す。すなわち、振動数１００％と７５％との合成波である。
図１９は、波１と波７との合成波６を示す。すなわち、振動数１００％と７０％との合成波である。
図２０は、波１と波１との合成波７を示す。すなわち、振動数１００％と１００％との合成波である。
【００５５】
図２１は、波１と波１との合成波８を間欠的に示す。すなわち、２つの振動モータの回転方向を互いに逆向きにするとともに、振動数を等しくし、かつ間欠的に運転した場合の合成波を示す。
図２２は、２つの振動モータの回転方向と振動数を同じにした場合の合成波９を示す。この場合には、木材５６に振動を与えることができず、本発明の目的を達成することができなかった。
【００５６】
なお、本実施形態で示された振動数、振幅を一例であって、用途目的に応じて適宜変更することは言うまでもない。
また、本発明は、木材の乾燥に限らず、減圧加圧することにより木材に液体、気体を注入する場合に適用できることは勿論のこと、物質の乾燥、分離に適用しても、従来に比して効果的に物質の乾燥、分離を行うことが可能となる。
【００５７】
【発明の効果】
本発明によれば、木材に直接振動を与えることにより木材内部の水分移動が促進されるので、乾燥時間の短縮が可能となり、高温乾燥でも変色する前に乾燥を終了することができる。
また、本発明によれば、木材の表面割れを抑制することができる。
また、本発明によれば、木材の内部割れを抑制することができる。
また、本発明によれば、木材の変色を抑制することができる。
【００５８】
また、本発明によれば、木材の反りを抑制することができる。
また、本発明によれば、木材のねじれを抑制することができる。
また、本発明によれば、木材内部までの均一な乾燥を行うことができる。
また、本発明によれば、乾燥設備のイニシャルコストを削減することができる。
また、本発明によれば、乾燥設備のランニングコストの削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る乾燥装置Ａと台車２１とを示す説明図である。
【図２】図１の縦断面図である。
【図３】図１の台車２１の要部を示す拡大図である。
【図４】本発明の別の実施形態に係る台車５０を示す説明図である。
【図５】図４の側面図である。
【図６】図４の平面図である。
【図７】振動数４７．５〔Ｈｚ〕、遠心力（荷重）５．３９〔ｋＮ〕としたときを基準とする波１を示す。
【図８】振動数を基準波形の９５％としたときの波２を示す。
【図９】振動数を基準波形の９０％としたときの波３を示す。
【図１０】振動数を基準波形の８５％としたときの波４を示す。
【図１１】振動数を基準波形の８０％としたときの波５を示す。
【図１２】振動数を基準波形の７５％としたときの波６を示す。
【図１３】振動数を基準波形の７０％としたときの波７を示す。
【図１４】波１と波２との合成波１を示す。
【図１５】波１と波３との合成波２を示す。
【図１６】波１と波４との合成波３を示す。
【図１７】波１と波５との合成波４を示す。
【図１８】波１と波６との合成波５を示す。
【図１９】波１と波７との合成波６を示す。
【図２０】波１と波１との合成波７を示す。
【図２１】波１と波１との合成波８を間欠的に示す。
【図２２】２つの振動モータの回転方向と振動数を同じにした場合の合成波９を示す。
【符号の説明】
Ａ 乾燥装置
１ 容器
２ 断熱材
３ 加熱装置
４ 制御盤
５ 乾球調節計
６ 乾球温度計
７ 加湿装置
８ 湿球調節計
９ 除湿装置
１０ 湿球温度計
１１ 加圧装置
１２ 圧力調節計
１３ 減圧装置
１４ 圧力計
１５ 攪拌装置
１６ 撹拌装置用インバータ
１７ 結露水排水口
１８，３１ 開閉弁
１９，５５ 振動発生装置
２０ 振動伝達装置
２１，５０ 台車
２２ 桟木
２３ 振動発生装置用インバータ
２４ 圧力開放弁
２５，５６ 木材
２６ 開閉蓋
２７ 注入排水槽
２９ 冷却装置
４０ 熱伝達部材
Claims (9)
- 木材を前処理する際に、木材を容器内に収容し、加熱しながら木材に直接振動を与え、木材内の水分または成分を木材内部より外部へ移動させることを特徴とする木材の処理方法。
- 木材を乾燥する際に、木材を容器内に収容し、加熱しながら木材に直接振動を与え、木材内の水分または成分を木材内部より外部へ移動させることを特徴とする木材の処理方法。
- 請求項１または請求項２記載の木材の処理方法において、容器内を加熱しながら木材に直接振動を与えるとともに加圧、加湿して、木材の中心部の温度が上昇するまで木材を蒸煮し、その後、容器内を大気圧とすることを特徴とする木材の処理方法。
- 請求項２記載の木材の処理方法において、容器内を加熱しながら木材に直接振動を与えるとともに加圧、加湿して、木材の中心部の温度が上昇するまで木材を蒸煮し、その後、容器内を大気圧とし、次に、容器内の温湿度を調節しながら木材に直接振動を与えて木材を乾燥し、次に、木材に直接振動を与えながら容器内を減圧し、次に、容器内を大気圧とし、次に、木材に直接振動を与えながら容器内の温湿度を調節して調湿を行い、次に、木材に直接振動を与えながら容器内を除湿して木材を冷却することを特徴とする木材の処理方法。
- 請求項１ないし請求項４のいずれか１項記載の木材の処理方法において、容器内に収容される台車上に木材を桟木を介して積載するとともに、各桟木間に高熱伝導率の熱伝達部材を介挿して木材への伝熱を一定にすることを特徴とする木材の処理方法。
- 請求項１ないし請求項４のいずれか１項記載の木材の処理方法において、容器内に収容される台車上に弾性部材を介して設けられた固定枠内に木材を桟木を介して積載するとともに、各固定枠の長手方向に振動発生装置をそれぞれ配置し、両振動発生装置の回転方向を相互に異ならせることを特徴とする木材の処理方法。
- 請求項６記載の木材の処理方法において、両振動発生装置の振動数を等しくすることを特徴とする木材の処理方法。
- 請求項６記載の木材の処理方法において、両振動発生装置の振動数を相互に異ならせることを特徴とする木材の処理方法。
- 請求項６または請求項７記載の木材の処理方法において、両振動発生装置を間欠運転することを特徴とする木材の処理方法。
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