JP4171156B2 - 処理液含浸装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、木材をその長手方向とは直交する方向に圧縮処理した後に、その木材に例えば防腐処理液などの処理液を含浸させる処理液含浸装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の処理液含浸装置は、特開平１１−１１４９１６号公報に提案されているように、複数のロール列で構成された圧縮ロール機構を有する木材加圧装置を備えている。この木材加圧装置１００は、図１１に示すように、油圧シリンダ１０１により上側プレスロール１０２を下側プレスロール１０３側に下降させることにより、長尺棒状の木材である丸太１０４を上側プレスロール１０２と下側プレスロール１０３で上下方向から挟み込んで圧縮するようになっている。また、上側プレスロール１０２と下側プレスロール１０３は油圧モータ（図示せず）により回転駆動するようになっている。上側プレスロール１０２および下側プレスロール１０３の回転駆動により、圧縮した丸太１０４をその幹軸方向に搬送して処理液槽１０７内に導くようになっている。
【０００３】
左右一対のサポートロール１０５は、圧縮処理後の丸太１０４を所定幅間隔に規制することにより丸太１０４に対して左右方向から圧縮処理を行うようになっている。左右一対のサポートロール１０５の所定幅間隔は、図示しないアジャストボルトによって調節可能になっている。このサポートロール１０５の幅間隔調節機能により、丸太１０４の過度の圧潰を抑制して木材１０１の破損を防止することができるようになっている。また、一対のサポートロール１０５は、一対の上側プレスロール１０２および下側プレスロール１０３と、次段の一対の上側プレスロール１０２および下側プレスロール１０３との間に配設されており、丸太１０４に対して、上側プレスロール１０２および下側プレスロール１０３による上下方向からの圧縮処理と、一対のサポートロール１０５による左右方向からの圧縮処理とが交互に行なわれるようになっている。これによって、丸太１０４は、図１２に示すように上下方向Ａ，Ｂおよび左右方向Ｃ，Ｄから面圧縮処理が為されて断面略四角形状になる。
【０００４】
また、丸太１０４は、搬送ローラ１０６によって木材加圧装置１００までその幹軸方向に搬送されて木材加圧装置１００に受け渡されるようになっている。また、これらの搬送ローラ１０６および木材加圧装置１００は丸太１０４の搬送が容易なように処理液槽１０７の上部開放側に下がるように傾斜している。丸太１０４中への処理液の含浸を行うために、木材加圧装置１００は、圧縮処理後の丸太１０４を処理液槽１０７内の処理液中に投入するようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の構成では、木材加圧装置１００による圧縮処理が為された丸太１０４は全て、処理液槽１０７内の処理液中に投入され、処理液が丸太１０４中に注入される。このため、丸太１０４の含水率が高い場合には、丸太１０４を圧縮処理しても内部奥深くへの処理液の浸透が難しく、丸太１０４の外周部に沿って均一に処理液が浸透しない浸潤不良が生じると、特に、処理液が防腐処理液の場合には、浸潤不良の丸太１０４は、その外周部に沿った処理液の非浸透部分から早期に腐朽が進行するという問題を有していた。
【０００６】
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、高含水率の木材に対する浸潤不良を防止することができる処理液含浸装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の処理液含浸装置は、木材をその長手方向とは直交する方向に圧縮処理し、この圧縮処理した木材に処理液を加圧式注入する処理液含浸装置において、加圧式注入工程よりも上流側の工程において木材の水分量を検出する水分量検出手段と、該水分量検出手段で検出した木材の水分量が所定水分量以上であるときにこれを報知する報知手段とを有したことを特徴とするものである。
【０００８】
この構成により、木材の水分量に応じた適切な処理が可能である、即ち、例えば切ったばかりの丸太など、高水分量の木材の場合には、木材を圧縮処理しても木材内奥深くへの処理液の浸透が難しく、木材外周部に沿って処理液の非浸透部分による浸潤不良が発生してしまう。これを解決するべく、本発明の処理液含浸装置では、加圧式注入工程よりも上流側の工程において木材の水分量を検出し、この検出した木材の水分量が所定水分量以上であるときにこれを報知するようにしたので、木材の外周部に沿って均一に処理液が浸透しない浸潤不良が生じ得る高水分量の木材であることが報知されれば、処理液の加圧式注入工程の上流側の工程において高水分量の木材を乾燥させるために取り除くことが可能となって、高水分量の木材に対する浸潤不良が未然に防止されることになる。
【０００９】
本発明の処理液含浸装置は、木材をその長手方向とは直交する方向に圧縮処理し、この圧縮処理した木材に処理液を加圧式注入する処理液含浸装置において、加圧式注入工程よりも上流側の工程において木材の水分量を検出する水分量検出手段と、この水分量検出手段で検出した木材の水分量に応じて、乾燥に供する木材と処理液の加圧式注入に供する木材とに仕分けする仕分け手段とを有したことを特徴とするものである。
【００１０】
この構成により、木材の水分量に応じて、乾燥に供する木材と、処理液注入に供する木材とに自動的に仕分けするようにしたので、高水分量の木材に処理液を含浸させることがなくなって、高水分量の木材による浸潤不良が防止されることになる。また、圧縮処理後の高水分量の木材を乾燥させれば、乾燥効率が格段に向上する。この乾燥後の木材に処理液を加圧式注入すれば、木材全数に対して処理液を均一に加圧式注入することが可能となって、処理液の浸潤不良が防止されることになる。
【００１１】
また、好ましくは、本発明の処理液含浸装置において、木材を圧縮処理する手段は、一対のプレスロールによって木材をその長手方向とは直交する方向に両側から挟み込んで圧縮すると共に、一対のプレスロールを回転させて木材を所定方向に移動させつつ、一対の規制部材によって木材を所定厚さに規制する面圧縮加工手段が所定方向に複数配列された構成となっている。
【００１２】
この構成により、より簡単な構成で、木材を多面圧縮加工することが可能となる。
【００１３】
さらに、好ましくは、本発明の処理液含浸装置において、木材を圧縮処理する手段は、一対のプレスロールによって木材をその長手方向とは直交する方向に両側から挟み込んで圧縮すると共に、一対のプレスロールを回転させて木材を所定方向に移動させつつ、一対の規制部材によって木材を所定厚さに規制する面圧縮加工手段が所定方向に複数配列された構成となっており、水分量検出手段は、プレスロールによる木材の圧縮時に出る水分を検出する水分検出手段を有し、仕分け手段は、水分検出手段が水分を検出した場合に乾燥に供する丸太として仕分けし、水分検出手段が水分を検出しない場合に処理液の加圧式注入に供する木材として仕分けするようにしている。
【００１４】
この構成により、水分検出手段を用いて、プレスロールによる木材の圧縮時に水分が外部に出るかどうかを検出すれば、浸潤不良が発生する虞がある高水分量の木材かどうかが、より簡単な構成で検知することが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下においては、まず、全体構成として本発明に係る処理液含浸装置の実施形態について説明した後に、木材加圧装置の詳細構成について説明する。
【００１６】
図１は本発明の一実施形態における処理液含浸装置の構成を示す模式図である。図１において、処理液含浸装置１は、丸棒加工材としての長尺の木材２を断面略正８角形状に８面圧縮加工する木材加圧装置１０と、その圧縮加工用の木材２を木材加圧装置１０に搬入する搬入装置２０と、木材加圧装置１０に搬入された木材２の水分量（例えば含水率または容積重ｋｇ／ｍ3）に応じて、乾燥処理（放置処理などによる自然乾燥や、加熱処理などによる人工乾燥処理を含む）を必要とする木材２（乾燥に供する木材）と、乾燥処理が不必要な木材２（加圧式注入に供する木材）とに仕分けする仕分け装置３０と、乾燥した木材２に対して処理液３を加圧式注入する加圧式注入装置４０とを有している。
【００１７】
まず、木材２および処理液３について説明する。木材２は、例えば防腐処理液など、用途に応じた各種処理液３が含浸されて住宅や土木用などとして用いられる。また、木材２は、本実施形態では、例えば外径が略１００ｍｍ程度の間伐材を利用した長尺（例えば長さ４ｍ）の丸太材とする。処理液３を含浸する対象の木材２の樹種としては、処理液３が比較的含浸され易いスギ材の他、処理液３が比較的含浸され難い難浸透性樹種のスプルース材、ベイマツ材（米国産の栂材や椹材、栂椹材）およびカラマツ材などがある。また、処理液３としては、上記した防腐処理液の他、例えば防蟻処理液、難燃化処理液および材質強化処理液など、各種用途に応じた薬液がある。
【００１８】
木材加圧装置１０には、図２および図３に示すように、木材２の外周面に対して８面圧縮加工（図７参照）するための複数段（本実施形態では５段）のロール列が配設されている。このロール列は、装置本体１１に、木材２を上下方向から挟み込んで６面の圧縮を行う下側および上側のプレスロール１３ａ，１３ｂと、左右両側から丸太状の木材２を所定厚さ（または所定幅）に規制して２面の圧縮を行う厚さ規制手段１２（幅規制手段）とが、木材２の搬送方向（幹軸方向）に交互に順次配列されて構成されている。この一対の下側プレスロール１３ａおよび上側プレスロール１３ｂと厚さ規制手段１２とを１段とした５段のロール列によって木材２の８面圧縮加工を連続的でかつ順次圧縮率が高くなるように行って、木材２の破損を極力抑制するようにしている。なお、木材加圧装置１０の詳細構成については後述する。
【００１９】
搬入装置２０は、長尺の木材２を横向けに載置して木材２をその幹軸方向に搬送して、第１段目の上下一対のプレスロール１３ａ，１３ｂ間に木材２の先端部を案内するための複数の搬送ローラ２１と、搬送ローラ２１を回転駆動させるモータなどの回転駆動手段（図示せず）とを有している。
【００２０】
仕分け装置３０は、加圧式注入装置４０への搬送手段として、木材２をその幹軸方向に搬送するための複数の搬送ローラ３１と、搬送ローラ３１を回転駆動させるモータなどの回転駆動手段（図示せず）とを有している。また、仕分け装置３０は、木材２の水分量検知手段として、最も高い圧縮率（最終的に２０パーセント圧縮する場合に１５パーセント）に設定された第２段目の下側プレスロール１３ａの下方位置に配設され、水分を集めるためのホッパー３２と、ホッパー３２の出口部３２１の下方位置に配設された水分検知素子３３とを有している。さらに、仕分け装置３０は、搬送されてきた木材２の仕分け駆動手段として、搬送ローラ３１間に配設された２本のレバー３４１を移動させることによって搬送ローラ３１上の木材２をその幹軸方向（搬送方向）とは直交する方向に移動させる移動駆動手段３４と、水分検知素子３３による水分検知情報に応じて、搬送ローラ３１上の木材２を、移動駆動手段３４を制御して、乾燥処理に供する木材と処理液加圧式注入に供する木材とに仕分けする仕分け制御手段３５とを有している。
【００２１】
移動駆動手段３４としては、２本のレバー３４１を木材２の搬送方向とは直交する方向に駆動する例えば空気圧シリンダやモータおよび減速機構などで構成されている。
【００２２】
仕分け制御手段３５は、木材加圧装置１０による圧縮処理工程において木材２から出た水分を検知したかどうかを記憶するメモリ（図示せず）を有している。また、仕分け制御手段３５は、木材２が搬送ローラ３１上の所定位置に搬送されてきたことを検知するリミットスイッチ（検出器）や光センサなどの木材検知手段（図示せず）を有している。さらに、仕分け制御手段３５は、木材２が搬送ローラ３１上の所定位置に搬送されてきたことを、木材検知手段（図示せず）が検知したときに搬送ローラ３１用の回転駆動手段（図示せず）の駆動を一旦停止制御する（本実施形態では、回転駆動手段の駆動を一旦停止制御するようにしたが、回転駆動手段が駆動したままであってもよい。）と共に、メモリ（図示せず）内から水分検知情報を読み出し、水分を検知している場合（含水率が約８０パーセント以上に相当）にレバー３４１を駆動するようになっている。このレバー３４１の駆動によって、高含水率の木材２は、処理液加圧式注入装置４０への搬送路上から乾燥処理エリア側の搬送路上に移し変えられ、下記のような乾燥処理が施されるようになっている。
【００２３】
加圧式注入装置４０は、長尺の丸太状木材２および処理液３を収容かつ密閉可能とする注入タンク４１と、注入タンク４１内に連通（内部上方位置に連通）する処理液貯留タンク４２と、注入タンク４１内の圧力を上方から加減制御する圧力制御手段４３とを有している。注入タンク４１はその長手方向一方端側の入口に蓋部材４１１を有し、蓋部材４１１は入口を開口可能にしている。また、圧力制御手段４３は、注入タンク４１内に処理液３を充填した後に注入タンク４１内を加圧（所定の処理液注入用圧力）または減圧（大気圧）するようになっている。また、圧力制御手段４３による大気圧への減圧後に、注入タンク４１内の処理液３が排出可能になり、その排出された処理液はポンプなどによって処理液貯留タンク４２内に回収されるようになっている。
【００２４】
ここで、本発明に係る木材加圧装置１０の詳細な構成について説明する。図５は図１の厚さ規制手段１２の詳細構成を示す正面図である。図５において、厚さ規制手段１２は、丸太状の木材２の左右両側を所定間隔（例えばＷ１〜Ｗ２）で規制可能とする一対の各規制ロール１２１と、４角形状に枠組みされて木材加圧装置１０の側壁１４にボルト１４１で固定された枠部１２２と、枠部１２２に取り付けられ、両側の規制ロール１２１を接近または離間させる移動機構１２３とを有している。
【００２５】
規制ロール１２１は、長手方向を上下に配設した円柱形状の固定軸１２１ａと、固定軸１２１ａの上下部でベアリング１２１ｂを介して回転自在に支持された筒部材１２１ｃとを有している。
【００２６】
枠部１２２は、前面板１２２ａと、前面板１２２ａの奥側で前面板１２２ａに対向して平行に配設されると共に側壁１４に固定された後面板１２２ｂと、前面板１２２ａおよび後面板１２２ｂの上端部間に掛け渡されて固定された上板１２２ｃと、前面板１２２ａおよび後面板１２２ｂの下端部間に上板１２２ｃと平行に掛け渡されて固定された下板１２２ｄとを有している。
【００２７】
規制ロール移動部１２３は、前面板１２２ａの中央部に回転自在に立設されたハンドル用軸１２３ａと、ハンドル用軸１２３ａに固定された中央歯車１２３ｂおよびハンドル１２３ｃとを有している。また、規制ロール移動部１２３は、上板１２２ｃと下板１２２ｄとの間の上下位置にそれぞれ、前面板１２２ａと後面板１２２ｂとの間に掛け渡されて回転自在に軸支された長尺の各ボールねじ１２３ｄと、上下一対のボールねじ１２３ｄの前面板１２２ａからの各突出部にそれぞれ固定されると共に中央歯車１２３ｂにその上下位置でそれぞれ噛合する各ボールねじ用歯車１２３ｅとを有している。さらに、規制ロール移動部１２３は、上下に位置した各ボールねじ１２３ｄにそれぞれ螺合した上下一対の移動部材１２３ｆを左右位置に２組有している。このボールねじ１２３ｄには左右の２個所にねじ部が形成されているが、これらのねじ部は互いに逆方向のねじである。左側の固定軸１２１ａの上下端部はそれぞれ、左側上下一対の移動部材１２３ｆにそれぞれ固定され、また、右側の固定軸１２１ａの上下端部はそれぞれ、右側上下一対の移動部材１２３ｆにそれぞれ固定されている。これによって、規制ロール移動部１２３は、ハンドル１２３ｃを回すことにより各ボールねじ用歯車１２３ｅをそれぞれ介して上下一対のボールねじ１２３ｄをそれぞれ回転させ、各移動部材１２３ｆと共に左右一対の規制ロール１２１を接近または離間させて、規制ロール１２１の幅間隔（例えばＷ１〜Ｗ２）を調整できるようになっている。
【００２８】
図６は図２の上下プレスロール１３ａ，１３ｂのＭＭ線縦断面図である。図６において、下側のプレスロール１３ａは、装置本体１１の側壁１４に固定された下側円筒１５ａ内で回転自在に支持された中心軸１３１ａと、この中心軸１３１ａに外嵌固定された円形ロール１３２ａと、円形ロール１３２ａの外周面側に固定された円環状の外周部１３３ａとを有している。また、上側のプレスロール１３ｂは、装置本体１１の側壁１４に形成された上下円弧状の長穴１４１に沿って上下動可能に位置した上側円筒１５ｂ内で回転自在に支持された中心軸１３１ｂと、この中心軸１３１ｂに外嵌固定された円形ロール１３２ｂと、円形ロール１３２ｂの外周面側に固定された円環状の外周部１３３ｂとを有している。これらの円環状の外周部１３３ａ，１３３ｂはそれぞれ、丸太状木材２の断面略円形の外周部に対して３面で圧接する凹状部１３４ａ，１３４ｂを有している。この凹状部１３４ａ，１３４ｂはそれぞれ、円環状の底面部１３４ｃの幅方向両側から両側面部１３４ｄが外方に開いた凹状に構成され、木材２の外周部に対して底面１３４ｃおよび両側面１３４ｄで圧接するようになっている。つまり、長尺丸太状の木材２は、図７に示すように、上記上側の外周部１３３ｂの凹状部１３４ｂで３面圧縮（圧縮方向Ａ，Ｅ，Ｆ）されると共に、上記下側の外周部１３３ａの凹状部１３４ａで３面圧縮（圧縮方向Ｂ，Ｈ，Ｇ）され、かつ上記一対の規制ロール１２１で左右から２面圧縮（圧縮方向Ｃ，Ｄ）されることにより、木材２の外周部に沿って非圧縮部を残すことなく断面略正８角形状に８面圧縮加工されるようになっている。
【００２９】
図８は図２のＮＮ線断面図、図９は図２の上側プレスロール１３ｂの平面図、図１０は図２の下側プレスロール１３ａの平面図である。図２および図８〜図１０において、木材加圧装置１０は、上下一対のプレスロール１３ａ，１３ｂを持つロール列５段分を回転駆動させる回転駆動手段１６と、上下一対のプレスロール１３ａ，１３ｂの上下間隔を調整可能とする間隔調整手段１７とを備えている。
【００３０】
回転駆動手段１６は、図２および図８〜図１０に示すように、上側プレスロール１３ｂと連動する上側連動歯車手段１６１と、下側プレスロール１３ａと連動すると共に上側連動歯車手段１６１と連動する下側連動歯車手段１６２と、回転駆動回路（図示せず）およびモータ１６３と、モータ１６３の駆動力を、各ロール列毎に対応した上側連動歯車手段１６１および下側連動歯車手段１６２の何れかに伝達するチェーン１６４と、チェーン１６４を張架するためのテンショナー１６５およびアイドラー１６６とを有している。
【００３１】
上側連動歯車手段１６１は、図８に示すように、装置本体１１の側壁１４と後方の側壁１８との間に水平方向に掛け渡された固定軸１６１ａと、固定軸１６１ａに回転自在に支持された上側プレスロール連動歯車１６１ｂおよび上下連動歯車１６１ｃおよびスプロケット１６１ｆとを有している。プレスロール連動歯車１６１ｂは、図９に示すように、上側プレスロール１３ｂの歯車１３５ｂに噛合している。また、上側プレスロール１３ｂの上側円筒１５ｂには上側プレスロール１３ｂの上下移動用のレバー部材１９が、上側円筒１５ｂの長手方向とは直交する方向に突出して設けられている。
【００３２】
また、固定軸１６１ａには筒状部材１６１ｄが、図示しないベアリングなどを介して回転自在に設けられている。筒状部材１６１ｄの両端部にはアーム部材１６１ｅの一端部がそれぞれ固定されている。また、各アーム部材１６１ｅの他端部は上側プレスロール１３ｂの上側円筒１５ｂに連結されている。よって、上側プレスロール１３ｂは、固定軸１６１ａの軸心ＣＬ１を回動中心として筒状部材１６１ｄおよび各アーム部材１６１ｅと共に回動するように構成されている。この場合、側壁１４には、軸心ＣＬ１を中心とした上下円弧状の長穴１４１が形成されており、この長穴１４１に上側円筒１５ｂが貫通した状態で、上側プレスロール１３ｂが長穴１４１に沿って円弧状に上下動可能になっている。
【００３３】
このようにして、歯車１６１ｂ、１３５ｂの噛合状態を維持しつつ、上側プレスロール１３ｂが上下方向に位置変更可能となり、これにより、上下プレスロール間隔の調節が可能となっている。
【００３４】
下側連動歯車手段１６２は、図８に示すように、装置本体１１の側壁１４と後方の側壁１８との間に水平方向に掛け渡された固定軸１６２ａと、固定軸１６２ａに回転自在に支持された下側プレスロール連動歯車１６２ｂおよび上下連動歯車１６２ｃとを有している。プレスロール連動歯車１６２ｂは、図１０に示すように、下側プレスロール１３ａの歯車１３５ａに噛合している。また、上下連動歯車１６２ｃは、上側の上下連動歯車１６１ｃに噛合している。
【００３５】
チェーン１６４は、図２に示すように、モータ１６３の固定軸１６３ａに固定された歯車１６３ｆからロール列第１段目の上側連動歯車手段１６１のスプロケット１６１ｆ、ロール列第２段目の下側連動歯車手段１６２のチェーン用歯車１６２ｆ、ロール列第３段目の上側連動歯車手段１６１のスプロケット１６１ｆ、ロール列第４段目の下側連動歯車手段１６２のチェーン用歯車１６２ｆ、ロール列第５段目の上側連動歯車手段１６１のスプロケット１６１ｆ、さらに従動歯車１６５，１６６を介して巻回されている。モータ１６３の回転駆動力は、チェーン１６４および各歯車を介してロール列第１段目〜ロール列第５段目の上側プレスロール１３ｂと下側プレスロール１３ａにそれぞれ伝達されるようになっている。これにより、上側プレスロール１３ｂと下側プレスロール１３ａを互いに逆の回転方向に回転させて、ロール列第１段目からロール列第５段目への方向に木材２を搬送するようになっている。
【００３６】
間隔調整手段１７は、図２および図８に示すように、装置本体１１の上面に配設された軸支持部１７１と、軸支持部１７１に上端部分が螺合した連結棒１７２と、軸支持部１７１から上方に突出した連結棒１７２の上端に固定されたハンドル１７３とを有している。軸支持部１７１は、揺動軸心ＣＬ２を中心に揺動自在に支持されている。また、連結棒１７２は、その下端部がレバー部材１９（図９参照）の先端部に連結されている。軸支持部１７１に螺合した連結棒１７２は、ハンドル１７３の回転操作によって回転することで、連結棒１７２の下端部がレバー部材１９と共に上下動するようになっている。軸支持部１７１は、連結棒１７２およびレバー部材１９の上下動に伴って、揺動軸心ＣＬ２を中心に揺動しつつ、上側プレスロール１３ｂは、固定軸１６１ａの軸心ＣＬ１を回動中心として回動して上下動するようになっている。また、上下一対の上側プレスロール１３ｂと下側プレスロール１３ａの間の側壁１４には下側プレスロール１３ａの円形上端部を基準とした目盛が上下方向に表示されている。圧縮率設定時に、ユーザは、ハンドル１７３を回転させることにより上側プレスロール１３ｂを上下動させて、上記目盛を参照しつつ下側プレスロール１３ａと上側プレスロール１３ｂとの上下間隔を設定するようになっている。
【００３７】
上記構成により、まず、ユーザは、所定の圧縮率になるように、上記した目盛を確認しつつハンドル１７３を回転して上側プレスロール１３ｂを上下動させ、上側プレスロール１３ｂと下側プレスロール１３ａとの上下間隔を所定間隔に設定する。具体的には、ロール列の第１段目の上側プレスロール１３ｂと下側プレスロール１３ａでは、木材２を容易に受け入れることができるようにするために圧縮率は０パーセント（丸太状木材２の直径と略同等の上下間隔に設定）とし、木材２の破損を抑制するために第２段目では圧縮率を１５パーセント（丸太状木材２の直径に対して１５パーセントだけ小さい上下間隔に設定）に設定する。さらに、ロール列の第３段目〜第５段目では安定した圧縮率が得られるようにするために、木材２の圧縮率を１５パーセントから徐々に大きく設定して第５段目で最終圧縮率が２０パーセントになるように設定する。
【００３８】
また、ユーザが厚さ規制手段１２のハンドル１２３ｃを回転することにより、丸太状木材２が通過する左右の幅間隔（例えばＷ１）を設定する。この場合にも、上側プレスロール１３ｂと下側プレスロール１３ａとの上下間隔の設定と同様に、ロール列第１段目では木材２の圧縮率０パーセント、第２段目では圧縮率１５パーセント、第３段目〜第５段目では圧縮率１５パーセントから徐々に圧縮率を大きく設定して第５段目で最終圧縮率が２０パーセントになるように設定する。
【００３９】
次に、搬入装置２０により、木材２の木材加圧装置１０への搬入工程を実施する。即ち、複数の搬送ローラ２１上に長尺の木材２を横倒しにして載置した状態で、搬送ローラ２１を回転させて木材２をその幹軸方向に搬送し、第１段目の上下一対のプレスロール１３ａ，１３ｂ間に木材２の先端部を案内する。
【００４０】
さらに、木材加圧装置１０では、上下間隔が所定の圧縮率になるように設定された上下一対のプレスロール１３ａ，１３ｂが長尺の木材２を引き込むように回転しており、プレスロール１３ａ，１３ｂで木材２を上下から挟み込んで６面圧縮加工した後に、厚さ規制手段１２により左右両側から木材２を所定幅（所定の圧縮率になる間隔）に規制して２面圧縮加工する工程を５段階繰り返して、図７に示すように、木材２の外周部に沿って非圧縮部分を残すことなく断面略正８角形状に８面圧縮加工する。
【００４１】
このとき、最も高い圧縮率１５パーセントに設定された第２段目のプレスロール１３ａ，１３ｂで圧縮される木材２からは、切ったばかりの丸太材など、含水率が８０パーセント以上の場合、外部に水分が出る。この水分は、ホッパー３２で集められてその出口部３２１から落下する。この落下する水分を水分検知素子３３で検知して仕分け制御手段３５のメモリ内に水分検知情報として記憶しておく。
【００４２】
さらに、仕分け装置３０では、圧縮処理後の木材２が搬送ローラ３１上の所定位置に到達したことをリミットスイッチや光センサなどで検出すると、搬送ローラ３１の回転を一旦停止制御すると共に、メモリ内から水分検知情報を読み出し、水分を検知している場合（含水率が約８０パーセント以上）に２本のレバー３４１を駆動する。２本のレバー３４１の駆動によって、高含水率の木材２は、処理液加圧式注入装置４０への搬送路上から乾燥処理エリア側の搬送路上に移し変えられる。乾燥処理エリア側の搬送路上に載置された高含水率の木材２は、乾燥処理が効果的に為される。この乾燥処理を終えた木材２は、再び処理液加圧式注入装置４０への搬送路上に戻される。
【００４３】
このようにして、乾燥処理を終えた木材２の他、所定の高含水率未満（含水率が約８０パーセント未満）の乾燥木材は、処理液加圧式注入装置４０にて処理液３の加圧式注入処理が行なわれる。
【００４４】
加圧式注入装置４０では、注入タンク４１内に長尺の丸太状木材２が収容された後に蓋部材４１１が閉じられ、注入タンク４１内に処理液３が充填される。さらに、注入タンク４１内は圧力制御手段４３によって注入用の所定圧力に加圧される。この加圧状態が所定時間維持される。この含浸処理終了後は、圧力制御手段４３によって注入タンク４１内の圧力を減圧する。さらに、注入タンク４１内の処理液３を排出した後に処理液貯留タンク４２内に回収する。さらに、蓋部材４１１を開いて、注入タンク４１内から、処理液含浸済みの木材２を回収することになる。
【００４５】
以上のような本実施形態の処理液含浸装置１によると、木材加圧装置１０による圧縮処理後の丸太状木材２に対して加圧式注入処理を行うようにしているため、処理液３が木材２に格段に含浸され易くなる。例えば難浸透性樹種において、木材２に対して圧縮処理しない場合には含浸量（容積重Ｋｇ／ｍ3）が１００のところ、木材２に対して２０パーセント圧縮処理した場合には含浸量（容積重Ｋｇ／ｍ3）が２００〜３００となる。木材２への処理液の含浸量が多いことによって、処理液３が防腐処理液の場合には、木材２が腐り難いという効果を奏する。木材２を圧縮処理した場合に処理液３の含浸量が格段に増える理由は、木材２の圧縮によりピットを開かせ、圧縮後の復元力により管（導管や師管など）内に処理液３を導くと共に、木材２の隣接細胞間の連結部（壁孔）を強制的に開口させて細胞内の奥深くまで処理液３を容易に浸透させることができるためである。つまり、処理液３の含浸方向は、木が水分を吸引する管の長手方向（幹軸方向）であり、木材２の細胞内奥深くまで処理液３を浸透させるためには、隣接する細胞間の連結部（壁孔）内に樹脂が溜まって閉塞している場合に、その連結部を加圧することにより連結部を変形させ、連結部を開口させて細胞内奥深くまで貫通させる必要がある。
【００４６】
特に、木材加圧装置１０においては、一対の規制ロール１２１によって両側の２方向から丸太状木材２を規制して圧縮しつつ、上下のプレスロール１３ａ，１３ｂの各凹状外周部で、木材２の外周部を上側３方向と下側３方向から木材２の中心軸に向かう方向で圧縮するようにしたため、従来の４面圧縮加工に比べて、上下左右の４つの圧縮方向にそれらの間への圧縮方向を加えて、木材２の外周部に沿って８方向からの８面圧縮加工を行うことができるものである。このため、木材２の外周部に沿って非圧縮部分が発生するのを防止することができる。したがって、木材２の外周部に沿った８方向からの各圧縮部分を中心に処理液３が浸透するようになる。特に、処理液３が防腐処理液の場合には、木材２の外周部分に、処理液３が浸透していない非浸透部分が無くなって、腐朽を防止することができるものである。
【００４７】
また、丸太状木材２は外径が例えば１００ｍｍを中心としてばらついて一定化しておらず（例えば外径８０〜１２０ｍｍ）、従来は、上下一対のプレスロール１３ａ，１３ｂの上下間隔を、その都度、ノギスなどで測定しつつ所定の上下間隔になるように調整していたが、これでは作業者の手間と工数がかかり過ぎる。本実施形態においては、ハンドル１７３の回転操作による間隔調整であるため、ノギスなどで測定しつつ目標圧縮率に相当する上下間隔に調整する場合に比べて大幅に作業者の手間と工数を少なくすることができる。また、従来において、上下一対のプレスロール１３ａ，１３ｂによる圧縮処理は油圧モータおよび油圧シリンダーを用いて行っていたが、この場合には、その圧縮処理機構が複雑になると共にコストがかかり過ぎる。これに対して、本実施形態の装置では、ハンドル１７３の回転操作によるねじ機構によって上下のプレスロール１３ａ，１３ｂの圧縮間隔を調整した後に、その調整した上下一対のプレスロール１３ａ，１３ｂを電動モータ１６３によって回転させるようにすることで、その間隔内に長尺の木材２を引き込んで圧縮するように構成したので、その圧縮処理機構が簡単な構成になると共にコスト的にも大幅に有利になる。
【００４８】
また、木材加圧装置１０の下流側に仕分け装置３０を備え、処理液３の浸透が難しい所定の高含水率（例えば８０パーセント）以上の木材２に対しては、乾燥に供する丸太材として仕分け装置３０にて仕分けして所定の乾燥処理を行い、その乾燥処理後の木材２に対して処理液３を加圧式注入し、または、その所定の含水率未満の木材２に対しては、処理液注入に供する丸太材として仕分け装置３０にて仕分せずに処理液加圧式注入装置４０にて処理液３を加圧式注入するようにしている。このため、高含水率の木材２による処理液含浸不良を防止することができる。
【００４９】
即ち、含水率が極端に多くない木材２では、所定の含浸量（例えば２００Ｋｇ／ｍ3）以上に処理液３を容易に含浸できるが、高含水率（例えば８０パーセント以上）の木材２では、処理液３の所定の含浸量を容易に含浸できない。特に、切ったばかりの高含水率の木材２では、処理液３の含浸が困難で、木材２の断面円形外周部に沿って不均一な含浸状態（浸潤不良）になってしまう。この不均一な含浸状態とは、処理液３が含浸されている部分と処理液３が含浸されていない部分とが生じた状態である。よって、処理液３が防腐処理液の場合には、処理液３が含浸されていない未処理部分から腐朽が生じてしまう。このような不均一な含浸状態を防止するために、高含水率（例えば８０パーセント以上）の木材２は、処理液３の含浸処理（加圧式注入処理）を行う前に、一旦乾燥処理を行うようにしている。この乾燥処理後の木材２は、再び処理液加圧式注入装置４０への搬送路上に戻され、処理液加圧式注入装置４０にて処理液３の均一な加圧式注入が行なわれることになる。また、水分検出素子３３を用いて、第２段目の上下プレスロール１３ａによる木材２の圧縮時に出た水分を検出するようにすれば、処理液３の含浸不良が発生する虞がある高含水率の木材２かどうかが、より簡単な構成で検出することができる。なお、比較的乾燥した所定の高含水率未満の木材（例えば含水率が８０パーセント未満の木材；圧縮時に水分が外部に出なかった木材）は、処理液３の均一な含浸が可能であることから、圧縮加工後に上記乾燥処理を行う必要がなく、処理液加圧式注入装置４０で処理液３の加圧式注入処理を行うものである。
【００５０】
木材２の圧縮加工後の乾燥処理について説明する。切った時期や外径が同等のスギ丸太（スギ丸棒加工材）を用いて、スギ丸太１本当たりの重量変化により乾燥試験を実施した。その乾燥試験の結果は、図４に示すように、自然放置乾燥経過日数８日間後のスギ丸太１本当たりの平均減少重量（Ｋｇ）は、２０パーセント圧縮加工した木材２で３．５Ｋｇであったのに対して、圧縮加工していない木材では１．５Ｋｇであることが確認された。これによって、圧縮加工後の木材２の方が、圧縮加工をしていない木材よりも乾燥促進効果が高いことが判った。これは、圧縮加工によって、木材２の隣接細胞間の連結部（壁孔）を強制的に開口させて細胞内の奥深くまで連通させたことと、圧縮加工時に多少の水分を外部に放出したことなどの理由によるものと思われる。
【００５１】
次に、本実施形態の装置による効果を確認するために行った試験とその結果について説明する。
【００５２】
水分量（含水率または容積重）および心材率（丸太状木材の円形断面にはその中央部の心材部とその周りの辺材部とがあり、その断面全体における心材部の占める割合）などの丸太状木材２の素材情報が、処理液（薬液）の浸透性に及ぼす影響について評価試験を行った。含水率（高周波式測定、容積重）や産地の異なる試験木材（丸太）に対して、２０パーセントの圧縮加工を試験木材の半径方向に施し、これに処理液（商品名；マイトレックＡＣＱ、（株）コシイプレザービング製）を加圧式注入処理したものである。
【００５３】
無圧縮加工材では、乾燥状態（水分量が高周波式測定による含水率で３９．１８パーセント、容積重が５５０ｋｇ／ｍ3以下＝丸太１本当たりの重量が７ｋｇ以下）である木材産地が異なる試験木材において、処理液の加圧式注入試験を実施したところ、処理液注入量（ｋｇ／ｍ3）は、例えば九州産材では最小値２７１．１３〜最大値４８５．９２で平均値が３８７．２であり、上記４地区とも平均注入量が容積重として３５０ｋｇ／ｍ3を越えており、これはＪＡＳ規格の容積重２００ｋｇ／ｍ3以上を全数クリアしている。ところが、ＪＡＳ規格の処理液注入量としての容積重が２００ｋｇ／ｍ3以上であっても、不良な木材の断面の処理液浸透状態を確認したところ、心材部の形状や位置にも影響があるが、心材周りの辺材部分で非浸透部が存在する浸潤不良（丸太の外周部に沿って均一に処理液が浸透していない）が生じていた。その浸潤不良率（処理液注入不良率）としては、関西産材では２０パーセント、四国産材では３０．６パーセント、九州産材では３０．２３パーセント、東北産材では４１．３８パーセントであった。
【００５４】
このように、無圧縮加工材では、乾燥材を対象に浸透性の確認を行い、浸潤不良率の検討を目的に評価試験を実施した結果、心材部だけではなく辺材部でも浸透不良が生じており、処理液３の浸透には含水率以外に圧縮加工が不可欠であることが判る。
【００５５】
圧縮加工材（従来の４面圧縮加工）では、処理液注入量としての容積重（ｋｇ／ｍ3）は、例えば九州産材では最小値３５２．１１〜最大値５６０．５６で平均値が４６５．９６であり、高周波式測定による含水率が８５．３３パーセントであり、無圧縮加工材に比べて処理液３の注入量（浸透量）が格段に増加していた。ところが、木材の切断試験において、浸潤不良率（処理液注入不良率）が、関西産材では０パーセント、九州産材でも０パーセントであったものの、四国産材では１１．１パーセント、東北産材では１１．１パーセントであった。不良木材の状態を確認したところ、４面圧縮部分のみの処理液の浸透が確認され、面圧縮部分間の非圧縮部分には処理液の非浸透部分が存在していた。
【００５６】
これに対して、圧縮加工材（本発明の８面圧縮加工）では、処理液注入不良率（浸潤不良率）が、四国産材であっても０パーセント、東北産材であっても０パーセントとなり、全木材産地の試験木材において処理液注入不良率（浸潤不良率）が０パーセントとなった。したがって、試験木材の素材重量が１本当たり８．２５ｋｇ以下の乾燥状態（容積重６５０ｋｇ／ｍ3以下、含水率８０パーセント未満）に調整し、本発明の８面圧縮加工を行えば、木材断面において浸潤不良の全くない処理液３の良好な深浸潤状態を達成することができるものである。また、高含水率（８０パーセント以上）の木材２の場合には、圧縮処理後の一定期間の乾燥処理を実施し、その後、処理液３を加圧式注入することで、浸潤不良の全くない処理液３の深浸潤状態を達成することができるものである。このように、１本当たりの素材重量（水分量：容積重や含水率）が処理液３の浸透性（処理液注入量や深浸潤状態）への目安となることが判る。
【００５７】
例えば容積重で６５０ｋｇ／ｍ3以上の木材２では、その圧縮時に水分の流出があり、かなり含水率（８０パーセント以上）が高いことが考えられる。この場合、本発明の８面圧縮加工による浸潤不良の低減効果が薄れ、浸潤不良が例えば１２．５パーセント程度であった。この場合には、圧縮加工後に、一定の放置乾燥時間をおいて木材の含水率（または容積重）を下げることが必要である。また、容積重が６５０ｋｇ／ｍ3未満の乾燥木材２では、処理液３の浸透としては十分な結果（断面６０パーセント浸潤）が得られた。
【００５８】
なお、本実施形態では、圧縮処理工程において木材２から出た水分の有無を水分検知素子で検知することにより、その木材２の水分量が、浸潤不良となる虞のある所定水分量以上であるかどうを検出するように構成し、水分を水分検知素子で検知した場合に、その木材２の含水率が略８０パーセント以上で、浸潤不良となる虞がある含水率に対応させたが、これに限らず、木材２の所定水分量（閾値）以上であるかどうを検出するのに、高周波測定式の含水率測定手段を用いるなどして、所定含水率以上であるかどうかを直に検出してもよく、また、所定容積重ｋｇ／ｍ3以上であるかどうかを直に測定してもよく、さらに、例えば木材２の直径と長さを略同等にし、木材１本当たりの重量が所定重量以上であるかどうかを検出するようにしてもよい。木材１本当たりの重量は重量測定手段（例えば重量計など）を用いて測定し、その側定重量が閾値としての所定重量以上かどうかを比較手段などで検出するようにすれば、その検出出力に応じて、仕分け制御手段３５がレバー３４１の駆動を制御することができるものである。
【００５９】
また、本実施形態では、木材２の水分量（または含水率、容積重、木材１本当たりの重量）に応じて、乾燥に供する木材と処理液注入に供する木材とに自動的に仕分けするように構成したが、自動的に仕分けする代わりに、木材２の水分量が所定水分量（含水率８０パーセントまたは容積重６５０ｋｇ／ｍ3）以上であるときにこれを、例えばランプなどの警報表示や、ブザー音などの警報音などで報知することにより、作業者が、水分を多く含む木材２を、乾燥処理を行うべく、加圧式注入装置４０への搬送路から取り除くようにしてもよい。この場合、レバー３４１を手動で動かして、その高水分量（高含水率または高容積重）の木材２は、処理液加圧式注入装置４０への搬送路上から乾燥処理エリア側の搬送路上に移し変えるようにしてもよい。
【００６０】
さらに、本実施形態では、上下一対のプレスロール１３ａ，１３ｂの各凹状外周部で木材２の外周部を挟み込んで、木材２の長手方向に直交する圧縮方向、即ち上側からの３圧縮方向と下側からの３圧縮方向に左右からの２圧縮方向を加えた合計８圧縮方向による８面圧縮加工を施すように構成したが、この８面圧縮加工は、従来のものが４面圧縮加工であるのでそれ以上の５面圧縮加工〜７面圧縮加工、さらには９面以上の多面圧縮加工であってもよい。また、上側プレスロール１３ｂと下側プレスロール１３ａの凹状外周部を、木材２の外周部に沿った断面円弧状の曲面で構成し、これを用いた曲面圧縮加工を行ってもよい。これらの場合には、断面略円形の木材２を従来のように４方向から圧縮していた場合に比べて、木材２の外周部に沿った、より多くの圧縮面を形成できて処理液３を木材２の外周部に沿って、より均一に浸透させることができる。このため、木材２の外周部に沿って処理液３の非浸透部分が発生するのを防止することができる。特に、処理液３が防腐処理液の場合には、防腐処理液の非浸透部分からの早期腐蝕を防止することができるものである。
【００６１】
さらに、本実施形態では、丸太中心部に向かう圧縮方向で、丸太外周部に沿って略均等な正８面圧縮加工（図７参照）を行って、処理液３の非浸透部分の発生を防止することができるように構成したが、この正８面圧縮加工は、正５面圧縮加工〜正７面圧縮加工、さらには９面以上の正多面圧縮加工であってもよい。
【００６２】
さらに、本実施形態では、特に説明しなかったが、ロール列の第１段目の上側プレスロール１３ｂと下側プレスロール１３ａには、長尺の木材２が滑らないように滑り止め用のエンボス加工処理を施しておいてもよい。
【００６３】
なお、本実施形態では、上下の上記凹状部１３４ｂ，１３４ａと左右の規制ロール１２１とによる正８面圧縮加工について説明したが、これに限らず、上下の平ローラと左右の規制ロール１２１とによる従来の４面圧縮加工（正８面圧縮加工を含む）であってもよい。また、本実施形態では、木材として丸太について説明したが、これに限らず、角材や板材であってもよい。さらに、本実施形態では、圧縮時に出る水分の有無について検知したが、これに代えて、木材表面の水分を検知するようにしてもよい。
【００６４】
【発明の効果】
以上のように請求項１によれば、加圧式注入工程よりも上流側の工程において木材の水分量を検出し、この検出した水分量が所定水分量以上であるときにこれを報知するようにしたため、木材の外周部に沿って均一に処理液が浸透しない浸潤不良が生じ得る高水分量の木材であることが加圧式注入工程よりも上流側の工程で判り、高水分量の木材を乾燥させるために取り除くことができるものである。これによって、高水分量の木材に対する浸潤不良を未然に防止することができる。
【００６５】
また、請求項２によれば、木材の水分量に応じて、乾燥に供する木材と処理液注入に供する木材とに自動的に仕分けするようにしたため、高水分量の木材に処理液を含浸させることがなくなって、高水分量の木材による浸潤不良を防止することができる。また、圧縮処理後の高水分量の木材を乾燥処理すれば、乾燥効率を格段に向上させることができる。この乾燥後の木材に処理液を加圧式注入すれば、処理液の浸潤不良を防止できる。
【００６６】
さらに、請求項３によれば、一対の規制部材によって両側から所定幅に木材を規制しつつ、この規制方向とは異なる方向から一対のプレスロールによって挟み込んで圧縮すると共に、プレスロールを回転させて木材を所定方向に案内する複数のロール列が所定方向に順次配列されているため、より簡単な構成で、木材を容易に多面圧縮加工することができるものである。
【００６７】
さらに、請求項４によれば、水分検出手段を用いて、プレスロールによる木材の圧縮時に水分が外部に出るかどうかを検出すれば、浸潤不良の虞がある高水分量の木材かどうかが、より簡単な構成で検知することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における処理液含浸装置の構成を示す模式図である。
【図２】図１の木材加圧装置の側面図である。
【図３】図１の木材加圧装置の正面図である。
【図４】圧縮加工したスギ丸太と圧縮加工しないスギ丸太１本当たりの、自然放置乾燥経過日数に対する重量変化を示すグラフである。
【図５】図１の幅規制手段の詳細構成を示す正面図である。
【図６】図２の上下一対のプレスロールにおけるＭＭ線縦断面図である。
【図７】図１の木材加圧装置で８面圧縮加工した木材の断面図である。
【図８】図２のＮＮ線要部断面図である。
【図９】図２の上側プレスロールの平面図である。
【図１０】図２の下側プレスロールの平面図である。
【図１１】従来の処理液含浸装置の構成を示す側面図である。
【図１２】図１１の木材加圧装置による４面圧縮加工を施した丸太の断面図である。
【符号の説明】
１ 処理液含浸装置
２ 木材
３ 処理液
１０ 木材加圧装置
１２ 厚さ規制手段
１２１ 規制ロール
１２３ 移動機構
１３ａ 下側プレスロール
１３ｂ 上側プレスロール
１３３ａ，１３３ｂ 外周部
１３４ａ，１３４ｂ 凹状部
１３４ｃ 底面部
１３４ｄ 側面部
１６ 回転駆動手段
１６１ 上側連動歯車手段
１６２ 下側連動歯車手段
１６３ モータ
１６４ チェーン
１７ 間隔調整手段
１７１ 軸支持部
１７２ 連結棒
１７３ ハンドル
１９ レバー部材
２０ 搬入装置
３０ 仕分け装置
３２ ホッパー
３３ 水分検知素子
３４ 移動駆動手段
３４１ レバー
３５ 仕分け制御手段
４０ 加圧式注入装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、木材をその長手方向とは直交する方向に圧縮処理した後に、その木材に例えば防腐処理液などの処理液を含浸させる処理液含浸装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の処理液含浸装置は、特開平１１−１１４９１６号公報に提案されているように、複数のロール列で構成された圧縮ロール機構を有する木材加圧装置を備えている。この木材加圧装置１００は、図１１に示すように、油圧シリンダ１０１により上側プレスロール１０２を下側プレスロール１０３側に下降させることにより、長尺棒状の木材である丸太１０４を上側プレスロール１０２と下側プレスロール１０３で上下方向から挟み込んで圧縮するようになっている。また、上側プレスロール１０２と下側プレスロール１０３は油圧モータ（図示せず）により回転駆動するようになっている。上側プレスロール１０２および下側プレスロール１０３の回転駆動により、圧縮した丸太１０４をその幹軸方向に搬送して処理液槽１０７内に導くようになっている。
【０００３】
左右一対のサポートロール１０５は、圧縮処理後の丸太１０４を所定幅間隔に規制することにより丸太１０４に対して左右方向から圧縮処理を行うようになっている。左右一対のサポートロール１０５の所定幅間隔は、図示しないアジャストボルトによって調節可能になっている。このサポートロール１０５の幅間隔調節機能により、丸太１０４の過度の圧潰を抑制して木材１０１の破損を防止することができるようになっている。また、一対のサポートロール１０５は、一対の上側プレスロール１０２および下側プレスロール１０３と、次段の一対の上側プレスロール１０２および下側プレスロール１０３との間に配設されており、丸太１０４に対して、上側プレスロール１０２および下側プレスロール１０３による上下方向からの圧縮処理と、一対のサポートロール１０５による左右方向からの圧縮処理とが交互に行なわれるようになっている。これによって、丸太１０４は、図１２に示すように上下方向Ａ，Ｂおよび左右方向Ｃ，Ｄから面圧縮処理が為されて断面略四角形状になる。
【０００４】
また、丸太１０４は、搬送ローラ１０６によって木材加圧装置１００までその幹軸方向に搬送されて木材加圧装置１００に受け渡されるようになっている。また、これらの搬送ローラ１０６および木材加圧装置１００は丸太１０４の搬送が容易なように処理液槽１０７の上部開放側に下がるように傾斜している。丸太１０４中への処理液の含浸を行うために、木材加圧装置１００は、圧縮処理後の丸太１０４を処理液槽１０７内の処理液中に投入するようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の構成では、木材加圧装置１００による圧縮処理が為された丸太１０４は全て、処理液槽１０７内の処理液中に投入され、処理液が丸太１０４中に注入される。このため、丸太１０４の含水率が高い場合には、丸太１０４を圧縮処理しても内部奥深くへの処理液の浸透が難しく、丸太１０４の外周部に沿って均一に処理液が浸透しない浸潤不良が生じると、特に、処理液が防腐処理液の場合には、浸潤不良の丸太１０４は、その外周部に沿った処理液の非浸透部分から早期に腐朽が進行するという問題を有していた。
【０００６】
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、高含水率の木材に対する浸潤不良を防止することができる処理液含浸装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の処理液含浸装置は、木材をその長手方向とは直交する方向に圧縮処理し、この圧縮処理した木材に処理液を加圧式注入する処理液含浸装置において、加圧式注入工程よりも上流側の工程において木材の水分量を検出する水分量検出手段と、該水分量検出手段で検出した木材の水分量が所定水分量以上であるときにこれを報知する報知手段とを有したことを特徴とするものである。
【０００８】
この構成により、木材の水分量に応じた適切な処理が可能である、即ち、例えば切ったばかりの丸太など、高水分量の木材の場合には、木材を圧縮処理しても木材内奥深くへの処理液の浸透が難しく、木材外周部に沿って処理液の非浸透部分による浸潤不良が発生してしまう。これを解決するべく、本発明の処理液含浸装置では、加圧式注入工程よりも上流側の工程において木材の水分量を検出し、この検出した木材の水分量が所定水分量以上であるときにこれを報知するようにしたので、木材の外周部に沿って均一に処理液が浸透しない浸潤不良が生じ得る高水分量の木材であることが報知されれば、処理液の加圧式注入工程の上流側の工程において高水分量の木材を乾燥させるために取り除くことが可能となって、高水分量の木材に対する浸潤不良が未然に防止されることになる。
【０００９】
本発明の処理液含浸装置は、木材をその長手方向とは直交する方向に圧縮処理し、この圧縮処理した木材に処理液を加圧式注入する処理液含浸装置において、加圧式注入工程よりも上流側の工程において木材の水分量を検出する水分量検出手段と、この水分量検出手段で検出した木材の水分量に応じて、乾燥に供する木材と処理液の加圧式注入に供する木材とに仕分けする仕分け手段とを有したことを特徴とするものである。
【００１０】
この構成により、木材の水分量に応じて、乾燥に供する木材と、処理液注入に供する木材とに自動的に仕分けするようにしたので、高水分量の木材に処理液を含浸させることがなくなって、高水分量の木材による浸潤不良が防止されることになる。また、圧縮処理後の高水分量の木材を乾燥させれば、乾燥効率が格段に向上する。この乾燥後の木材に処理液を加圧式注入すれば、木材全数に対して処理液を均一に加圧式注入することが可能となって、処理液の浸潤不良が防止されることになる。
【００１１】
また、好ましくは、本発明の処理液含浸装置において、木材を圧縮処理する手段は、一対のプレスロールによって木材をその長手方向とは直交する方向に両側から挟み込んで圧縮すると共に、一対のプレスロールを回転させて木材を所定方向に移動させつつ、一対の規制部材によって木材を所定厚さに規制する面圧縮加工手段が所定方向に複数配列された構成となっている。
【００１２】
この構成により、より簡単な構成で、木材を多面圧縮加工することが可能となる。
【００１３】
さらに、好ましくは、本発明の処理液含浸装置において、木材を圧縮処理する手段は、一対のプレスロールによって木材をその長手方向とは直交する方向に両側から挟み込んで圧縮すると共に、一対のプレスロールを回転させて木材を所定方向に移動させつつ、一対の規制部材によって木材を所定厚さに規制する面圧縮加工手段が所定方向に複数配列された構成となっており、水分量検出手段は、プレスロールによる木材の圧縮時に出る水分を検出する水分検出手段を有し、仕分け手段は、水分検出手段が水分を検出した場合に乾燥に供する丸太として仕分けし、水分検出手段が水分を検出しない場合に処理液の加圧式注入に供する木材として仕分けするようにしている。
【００１４】
この構成により、水分検出手段を用いて、プレスロールによる木材の圧縮時に水分が外部に出るかどうかを検出すれば、浸潤不良が発生する虞がある高水分量の木材かどうかが、より簡単な構成で検知することが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下においては、まず、全体構成として本発明に係る処理液含浸装置の実施形態について説明した後に、木材加圧装置の詳細構成について説明する。
【００１６】
図１は本発明の一実施形態における処理液含浸装置の構成を示す模式図である。図１において、処理液含浸装置１は、丸棒加工材としての長尺の木材２を断面略正８角形状に８面圧縮加工する木材加圧装置１０と、その圧縮加工用の木材２を木材加圧装置１０に搬入する搬入装置２０と、木材加圧装置１０に搬入された木材２の水分量（例えば含水率または容積重ｋｇ／ｍ3）に応じて、乾燥処理（放置処理などによる自然乾燥や、加熱処理などによる人工乾燥処理を含む）を必要とする木材２（乾燥に供する木材）と、乾燥処理が不必要な木材２（加圧式注入に供する木材）とに仕分けする仕分け装置３０と、乾燥した木材２に対して処理液３を加圧式注入する加圧式注入装置４０とを有している。
【００１７】
まず、木材２および処理液３について説明する。木材２は、例えば防腐処理液など、用途に応じた各種処理液３が含浸されて住宅や土木用などとして用いられる。また、木材２は、本実施形態では、例えば外径が略１００ｍｍ程度の間伐材を利用した長尺（例えば長さ４ｍ）の丸太材とする。処理液３を含浸する対象の木材２の樹種としては、処理液３が比較的含浸され易いスギ材の他、処理液３が比較的含浸され難い難浸透性樹種のスプルース材、ベイマツ材（米国産の栂材や椹材、栂椹材）およびカラマツ材などがある。また、処理液３としては、上記した防腐処理液の他、例えば防蟻処理液、難燃化処理液および材質強化処理液など、各種用途に応じた薬液がある。
【００１８】
木材加圧装置１０には、図２および図３に示すように、木材２の外周面に対して８面圧縮加工（図７参照）するための複数段（本実施形態では５段）のロール列が配設されている。このロール列は、装置本体１１に、木材２を上下方向から挟み込んで６面の圧縮を行う下側および上側のプレスロール１３ａ，１３ｂと、左右両側から丸太状の木材２を所定厚さ（または所定幅）に規制して２面の圧縮を行う厚さ規制手段１２（幅規制手段）とが、木材２の搬送方向（幹軸方向）に交互に順次配列されて構成されている。この一対の下側プレスロール１３ａおよび上側プレスロール１３ｂと厚さ規制手段１２とを１段とした５段のロール列によって木材２の８面圧縮加工を連続的でかつ順次圧縮率が高くなるように行って、木材２の破損を極力抑制するようにしている。なお、木材加圧装置１０の詳細構成については後述する。
【００１９】
搬入装置２０は、長尺の木材２を横向けに載置して木材２をその幹軸方向に搬送して、第１段目の上下一対のプレスロール１３ａ，１３ｂ間に木材２の先端部を案内するための複数の搬送ローラ２１と、搬送ローラ２１を回転駆動させるモータなどの回転駆動手段（図示せず）とを有している。
【００２０】
仕分け装置３０は、加圧式注入装置４０への搬送手段として、木材２をその幹軸方向に搬送するための複数の搬送ローラ３１と、搬送ローラ３１を回転駆動させるモータなどの回転駆動手段（図示せず）とを有している。また、仕分け装置３０は、木材２の水分量検知手段として、最も高い圧縮率（最終的に２０パーセント圧縮する場合に１５パーセント）に設定された第２段目の下側プレスロール１３ａの下方位置に配設され、水分を集めるためのホッパー３２と、ホッパー３２の出口部３２１の下方位置に配設された水分検知素子３３とを有している。さらに、仕分け装置３０は、搬送されてきた木材２の仕分け駆動手段として、搬送ローラ３１間に配設された２本のレバー３４１を移動させることによって搬送ローラ３１上の木材２をその幹軸方向（搬送方向）とは直交する方向に移動させる移動駆動手段３４と、水分検知素子３３による水分検知情報に応じて、搬送ローラ３１上の木材２を、移動駆動手段３４を制御して、乾燥処理に供する木材と処理液加圧式注入に供する木材とに仕分けする仕分け制御手段３５とを有している。
【００２１】
移動駆動手段３４としては、２本のレバー３４１を木材２の搬送方向とは直交する方向に駆動する例えば空気圧シリンダやモータおよび減速機構などで構成されている。
【００２２】
仕分け制御手段３５は、木材加圧装置１０による圧縮処理工程において木材２から出た水分を検知したかどうかを記憶するメモリ（図示せず）を有している。また、仕分け制御手段３５は、木材２が搬送ローラ３１上の所定位置に搬送されてきたことを検知するリミットスイッチ（検出器）や光センサなどの木材検知手段（図示せず）を有している。さらに、仕分け制御手段３５は、木材２が搬送ローラ３１上の所定位置に搬送されてきたことを、木材検知手段（図示せず）が検知したときに搬送ローラ３１用の回転駆動手段（図示せず）の駆動を一旦停止制御する（本実施形態では、回転駆動手段の駆動を一旦停止制御するようにしたが、回転駆動手段が駆動したままであってもよい。）と共に、メモリ（図示せず）内から水分検知情報を読み出し、水分を検知している場合（含水率が約８０パーセント以上に相当）にレバー３４１を駆動するようになっている。このレバー３４１の駆動によって、高含水率の木材２は、処理液加圧式注入装置４０への搬送路上から乾燥処理エリア側の搬送路上に移し変えられ、下記のような乾燥処理が施されるようになっている。
【００２３】
加圧式注入装置４０は、長尺の丸太状木材２および処理液３を収容かつ密閉可能とする注入タンク４１と、注入タンク４１内に連通（内部上方位置に連通）する処理液貯留タンク４２と、注入タンク４１内の圧力を上方から加減制御する圧力制御手段４３とを有している。注入タンク４１はその長手方向一方端側の入口に蓋部材４１１を有し、蓋部材４１１は入口を開口可能にしている。また、圧力制御手段４３は、注入タンク４１内に処理液３を充填した後に注入タンク４１内を加圧（所定の処理液注入用圧力）または減圧（大気圧）するようになっている。また、圧力制御手段４３による大気圧への減圧後に、注入タンク４１内の処理液３が排出可能になり、その排出された処理液はポンプなどによって処理液貯留タンク４２内に回収されるようになっている。
【００２４】
ここで、本発明に係る木材加圧装置１０の詳細な構成について説明する。図５は図１の厚さ規制手段１２の詳細構成を示す正面図である。図５において、厚さ規制手段１２は、丸太状の木材２の左右両側を所定間隔（例えばＷ１〜Ｗ２）で規制可能とする一対の各規制ロール１２１と、４角形状に枠組みされて木材加圧装置１０の側壁１４にボルト１４１で固定された枠部１２２と、枠部１２２に取り付けられ、両側の規制ロール１２１を接近または離間させる移動機構１２３とを有している。
【００２５】
規制ロール１２１は、長手方向を上下に配設した円柱形状の固定軸１２１ａと、固定軸１２１ａの上下部でベアリング１２１ｂを介して回転自在に支持された筒部材１２１ｃとを有している。
【００２６】
枠部１２２は、前面板１２２ａと、前面板１２２ａの奥側で前面板１２２ａに対向して平行に配設されると共に側壁１４に固定された後面板１２２ｂと、前面板１２２ａおよび後面板１２２ｂの上端部間に掛け渡されて固定された上板１２２ｃと、前面板１２２ａおよび後面板１２２ｂの下端部間に上板１２２ｃと平行に掛け渡されて固定された下板１２２ｄとを有している。
【００２７】
規制ロール移動部１２３は、前面板１２２ａの中央部に回転自在に立設されたハンドル用軸１２３ａと、ハンドル用軸１２３ａに固定された中央歯車１２３ｂおよびハンドル１２３ｃとを有している。また、規制ロール移動部１２３は、上板１２２ｃと下板１２２ｄとの間の上下位置にそれぞれ、前面板１２２ａと後面板１２２ｂとの間に掛け渡されて回転自在に軸支された長尺の各ボールねじ１２３ｄと、上下一対のボールねじ１２３ｄの前面板１２２ａからの各突出部にそれぞれ固定されると共に中央歯車１２３ｂにその上下位置でそれぞれ噛合する各ボールねじ用歯車１２３ｅとを有している。さらに、規制ロール移動部１２３は、上下に位置した各ボールねじ１２３ｄにそれぞれ螺合した上下一対の移動部材１２３ｆを左右位置に２組有している。このボールねじ１２３ｄには左右の２個所にねじ部が形成されているが、これらのねじ部は互いに逆方向のねじである。左側の固定軸１２１ａの上下端部はそれぞれ、左側上下一対の移動部材１２３ｆにそれぞれ固定され、また、右側の固定軸１２１ａの上下端部はそれぞれ、右側上下一対の移動部材１２３ｆにそれぞれ固定されている。これによって、規制ロール移動部１２３は、ハンドル１２３ｃを回すことにより各ボールねじ用歯車１２３ｅをそれぞれ介して上下一対のボールねじ１２３ｄをそれぞれ回転させ、各移動部材１２３ｆと共に左右一対の規制ロール１２１を接近または離間させて、規制ロール１２１の幅間隔（例えばＷ１〜Ｗ２）を調整できるようになっている。
【００２８】
図６は図２の上下プレスロール１３ａ，１３ｂのＭＭ線縦断面図である。図６において、下側のプレスロール１３ａは、装置本体１１の側壁１４に固定された下側円筒１５ａ内で回転自在に支持された中心軸１３１ａと、この中心軸１３１ａに外嵌固定された円形ロール１３２ａと、円形ロール１３２ａの外周面側に固定された円環状の外周部１３３ａとを有している。また、上側のプレスロール１３ｂは、装置本体１１の側壁１４に形成された上下円弧状の長穴１４１に沿って上下動可能に位置した上側円筒１５ｂ内で回転自在に支持された中心軸１３１ｂと、この中心軸１３１ｂに外嵌固定された円形ロール１３２ｂと、円形ロール１３２ｂの外周面側に固定された円環状の外周部１３３ｂとを有している。これらの円環状の外周部１３３ａ，１３３ｂはそれぞれ、丸太状木材２の断面略円形の外周部に対して３面で圧接する凹状部１３４ａ，１３４ｂを有している。この凹状部１３４ａ，１３４ｂはそれぞれ、円環状の底面部１３４ｃの幅方向両側から両側面部１３４ｄが外方に開いた凹状に構成され、木材２の外周部に対して底面１３４ｃおよび両側面１３４ｄで圧接するようになっている。つまり、長尺丸太状の木材２は、図７に示すように、上記上側の外周部１３３ｂの凹状部１３４ｂで３面圧縮（圧縮方向Ａ，Ｅ，Ｆ）されると共に、上記下側の外周部１３３ａの凹状部１３４ａで３面圧縮（圧縮方向Ｂ，Ｈ，Ｇ）され、かつ上記一対の規制ロール１２１で左右から２面圧縮（圧縮方向Ｃ，Ｄ）されることにより、木材２の外周部に沿って非圧縮部を残すことなく断面略正８角形状に８面圧縮加工されるようになっている。
【００２９】
図８は図２のＮＮ線断面図、図９は図２の上側プレスロール１３ｂの平面図、図１０は図２の下側プレスロール１３ａの平面図である。図２および図８〜図１０において、木材加圧装置１０は、上下一対のプレスロール１３ａ，１３ｂを持つロール列５段分を回転駆動させる回転駆動手段１６と、上下一対のプレスロール１３ａ，１３ｂの上下間隔を調整可能とする間隔調整手段１７とを備えている。
【００３０】
回転駆動手段１６は、図２および図８〜図１０に示すように、上側プレスロール１３ｂと連動する上側連動歯車手段１６１と、下側プレスロール１３ａと連動すると共に上側連動歯車手段１６１と連動する下側連動歯車手段１６２と、回転駆動回路（図示せず）およびモータ１６３と、モータ１６３の駆動力を、各ロール列毎に対応した上側連動歯車手段１６１および下側連動歯車手段１６２の何れかに伝達するチェーン１６４と、チェーン１６４を張架するためのテンショナー１６５およびアイドラー１６６とを有している。
【００３１】
上側連動歯車手段１６１は、図８に示すように、装置本体１１の側壁１４と後方の側壁１８との間に水平方向に掛け渡された固定軸１６１ａと、固定軸１６１ａに回転自在に支持された上側プレスロール連動歯車１６１ｂおよび上下連動歯車１６１ｃおよびスプロケット１６１ｆとを有している。プレスロール連動歯車１６１ｂは、図９に示すように、上側プレスロール１３ｂの歯車１３５ｂに噛合している。また、上側プレスロール１３ｂの上側円筒１５ｂには上側プレスロール１３ｂの上下移動用のレバー部材１９が、上側円筒１５ｂの長手方向とは直交する方向に突出して設けられている。
【００３２】
また、固定軸１６１ａには筒状部材１６１ｄが、図示しないベアリングなどを介して回転自在に設けられている。筒状部材１６１ｄの両端部にはアーム部材１６１ｅの一端部がそれぞれ固定されている。また、各アーム部材１６１ｅの他端部は上側プレスロール１３ｂの上側円筒１５ｂに連結されている。よって、上側プレスロール１３ｂは、固定軸１６１ａの軸心ＣＬ１を回動中心として筒状部材１６１ｄおよび各アーム部材１６１ｅと共に回動するように構成されている。この場合、側壁１４には、軸心ＣＬ１を中心とした上下円弧状の長穴１４１が形成されており、この長穴１４１に上側円筒１５ｂが貫通した状態で、上側プレスロール１３ｂが長穴１４１に沿って円弧状に上下動可能になっている。
【００３３】
このようにして、歯車１６１ｂ、１３５ｂの噛合状態を維持しつつ、上側プレスロール１３ｂが上下方向に位置変更可能となり、これにより、上下プレスロール間隔の調節が可能となっている。
【００３４】
下側連動歯車手段１６２は、図８に示すように、装置本体１１の側壁１４と後方の側壁１８との間に水平方向に掛け渡された固定軸１６２ａと、固定軸１６２ａに回転自在に支持された下側プレスロール連動歯車１６２ｂおよび上下連動歯車１６２ｃとを有している。プレスロール連動歯車１６２ｂは、図１０に示すように、下側プレスロール１３ａの歯車１３５ａに噛合している。また、上下連動歯車１６２ｃは、上側の上下連動歯車１６１ｃに噛合している。
【００３５】
チェーン１６４は、図２に示すように、モータ１６３の固定軸１６３ａに固定された歯車１６３ｆからロール列第１段目の上側連動歯車手段１６１のスプロケット１６１ｆ、ロール列第２段目の下側連動歯車手段１６２のチェーン用歯車１６２ｆ、ロール列第３段目の上側連動歯車手段１６１のスプロケット１６１ｆ、ロール列第４段目の下側連動歯車手段１６２のチェーン用歯車１６２ｆ、ロール列第５段目の上側連動歯車手段１６１のスプロケット１６１ｆ、さらに従動歯車１６５，１６６を介して巻回されている。モータ１６３の回転駆動力は、チェーン１６４および各歯車を介してロール列第１段目〜ロール列第５段目の上側プレスロール１３ｂと下側プレスロール１３ａにそれぞれ伝達されるようになっている。これにより、上側プレスロール１３ｂと下側プレスロール１３ａを互いに逆の回転方向に回転させて、ロール列第１段目からロール列第５段目への方向に木材２を搬送するようになっている。
【００３６】
間隔調整手段１７は、図２および図８に示すように、装置本体１１の上面に配設された軸支持部１７１と、軸支持部１７１に上端部分が螺合した連結棒１７２と、軸支持部１７１から上方に突出した連結棒１７２の上端に固定されたハンドル１７３とを有している。軸支持部１７１は、揺動軸心ＣＬ２を中心に揺動自在に支持されている。また、連結棒１７２は、その下端部がレバー部材１９（図９参照）の先端部に連結されている。軸支持部１７１に螺合した連結棒１７２は、ハンドル１７３の回転操作によって回転することで、連結棒１７２の下端部がレバー部材１９と共に上下動するようになっている。軸支持部１７１は、連結棒１７２およびレバー部材１９の上下動に伴って、揺動軸心ＣＬ２を中心に揺動しつつ、上側プレスロール１３ｂは、固定軸１６１ａの軸心ＣＬ１を回動中心として回動して上下動するようになっている。また、上下一対の上側プレスロール１３ｂと下側プレスロール１３ａの間の側壁１４には下側プレスロール１３ａの円形上端部を基準とした目盛が上下方向に表示されている。圧縮率設定時に、ユーザは、ハンドル１７３を回転させることにより上側プレスロール１３ｂを上下動させて、上記目盛を参照しつつ下側プレスロール１３ａと上側プレスロール１３ｂとの上下間隔を設定するようになっている。
【００３７】
上記構成により、まず、ユーザは、所定の圧縮率になるように、上記した目盛を確認しつつハンドル１７３を回転して上側プレスロール１３ｂを上下動させ、上側プレスロール１３ｂと下側プレスロール１３ａとの上下間隔を所定間隔に設定する。具体的には、ロール列の第１段目の上側プレスロール１３ｂと下側プレスロール１３ａでは、木材２を容易に受け入れることができるようにするために圧縮率は０パーセント（丸太状木材２の直径と略同等の上下間隔に設定）とし、木材２の破損を抑制するために第２段目では圧縮率を１５パーセント（丸太状木材２の直径に対して１５パーセントだけ小さい上下間隔に設定）に設定する。さらに、ロール列の第３段目〜第５段目では安定した圧縮率が得られるようにするために、木材２の圧縮率を１５パーセントから徐々に大きく設定して第５段目で最終圧縮率が２０パーセントになるように設定する。
【００３８】
また、ユーザが厚さ規制手段１２のハンドル１２３ｃを回転することにより、丸太状木材２が通過する左右の幅間隔（例えばＷ１）を設定する。この場合にも、上側プレスロール１３ｂと下側プレスロール１３ａとの上下間隔の設定と同様に、ロール列第１段目では木材２の圧縮率０パーセント、第２段目では圧縮率１５パーセント、第３段目〜第５段目では圧縮率１５パーセントから徐々に圧縮率を大きく設定して第５段目で最終圧縮率が２０パーセントになるように設定する。
【００３９】
次に、搬入装置２０により、木材２の木材加圧装置１０への搬入工程を実施する。即ち、複数の搬送ローラ２１上に長尺の木材２を横倒しにして載置した状態で、搬送ローラ２１を回転させて木材２をその幹軸方向に搬送し、第１段目の上下一対のプレスロール１３ａ，１３ｂ間に木材２の先端部を案内する。
【００４０】
さらに、木材加圧装置１０では、上下間隔が所定の圧縮率になるように設定された上下一対のプレスロール１３ａ，１３ｂが長尺の木材２を引き込むように回転しており、プレスロール１３ａ，１３ｂで木材２を上下から挟み込んで６面圧縮加工した後に、厚さ規制手段１２により左右両側から木材２を所定幅（所定の圧縮率になる間隔）に規制して２面圧縮加工する工程を５段階繰り返して、図７に示すように、木材２の外周部に沿って非圧縮部分を残すことなく断面略正８角形状に８面圧縮加工する。
【００４１】
このとき、最も高い圧縮率１５パーセントに設定された第２段目のプレスロール１３ａ，１３ｂで圧縮される木材２からは、切ったばかりの丸太材など、含水率が８０パーセント以上の場合、外部に水分が出る。この水分は、ホッパー３２で集められてその出口部３２１から落下する。この落下する水分を水分検知素子３３で検知して仕分け制御手段３５のメモリ内に水分検知情報として記憶しておく。
【００４２】
さらに、仕分け装置３０では、圧縮処理後の木材２が搬送ローラ３１上の所定位置に到達したことをリミットスイッチや光センサなどで検出すると、搬送ローラ３１の回転を一旦停止制御すると共に、メモリ内から水分検知情報を読み出し、水分を検知している場合（含水率が約８０パーセント以上）に２本のレバー３４１を駆動する。２本のレバー３４１の駆動によって、高含水率の木材２は、処理液加圧式注入装置４０への搬送路上から乾燥処理エリア側の搬送路上に移し変えられる。乾燥処理エリア側の搬送路上に載置された高含水率の木材２は、乾燥処理が効果的に為される。この乾燥処理を終えた木材２は、再び処理液加圧式注入装置４０への搬送路上に戻される。
【００４３】
このようにして、乾燥処理を終えた木材２の他、所定の高含水率未満（含水率が約８０パーセント未満）の乾燥木材は、処理液加圧式注入装置４０にて処理液３の加圧式注入処理が行なわれる。
【００４４】
加圧式注入装置４０では、注入タンク４１内に長尺の丸太状木材２が収容された後に蓋部材４１１が閉じられ、注入タンク４１内に処理液３が充填される。さらに、注入タンク４１内は圧力制御手段４３によって注入用の所定圧力に加圧される。この加圧状態が所定時間維持される。この含浸処理終了後は、圧力制御手段４３によって注入タンク４１内の圧力を減圧する。さらに、注入タンク４１内の処理液３を排出した後に処理液貯留タンク４２内に回収する。さらに、蓋部材４１１を開いて、注入タンク４１内から、処理液含浸済みの木材２を回収することになる。
【００４５】
以上のような本実施形態の処理液含浸装置１によると、木材加圧装置１０による圧縮処理後の丸太状木材２に対して加圧式注入処理を行うようにしているため、処理液３が木材２に格段に含浸され易くなる。例えば難浸透性樹種において、木材２に対して圧縮処理しない場合には含浸量（容積重Ｋｇ／ｍ3）が１００のところ、木材２に対して２０パーセント圧縮処理した場合には含浸量（容積重Ｋｇ／ｍ3）が２００〜３００となる。木材２への処理液の含浸量が多いことによって、処理液３が防腐処理液の場合には、木材２が腐り難いという効果を奏する。木材２を圧縮処理した場合に処理液３の含浸量が格段に増える理由は、木材２の圧縮によりピットを開かせ、圧縮後の復元力により管（導管や師管など）内に処理液３を導くと共に、木材２の隣接細胞間の連結部（壁孔）を強制的に開口させて細胞内の奥深くまで処理液３を容易に浸透させることができるためである。つまり、処理液３の含浸方向は、木が水分を吸引する管の長手方向（幹軸方向）であり、木材２の細胞内奥深くまで処理液３を浸透させるためには、隣接する細胞間の連結部（壁孔）内に樹脂が溜まって閉塞している場合に、その連結部を加圧することにより連結部を変形させ、連結部を開口させて細胞内奥深くまで貫通させる必要がある。
【００４６】
特に、木材加圧装置１０においては、一対の規制ロール１２１によって両側の２方向から丸太状木材２を規制して圧縮しつつ、上下のプレスロール１３ａ，１３ｂの各凹状外周部で、木材２の外周部を上側３方向と下側３方向から木材２の中心軸に向かう方向で圧縮するようにしたため、従来の４面圧縮加工に比べて、上下左右の４つの圧縮方向にそれらの間への圧縮方向を加えて、木材２の外周部に沿って８方向からの８面圧縮加工を行うことができるものである。このため、木材２の外周部に沿って非圧縮部分が発生するのを防止することができる。したがって、木材２の外周部に沿った８方向からの各圧縮部分を中心に処理液３が浸透するようになる。特に、処理液３が防腐処理液の場合には、木材２の外周部分に、処理液３が浸透していない非浸透部分が無くなって、腐朽を防止することができるものである。
【００４７】
また、丸太状木材２は外径が例えば１００ｍｍを中心としてばらついて一定化しておらず（例えば外径８０〜１２０ｍｍ）、従来は、上下一対のプレスロール１３ａ，１３ｂの上下間隔を、その都度、ノギスなどで測定しつつ所定の上下間隔になるように調整していたが、これでは作業者の手間と工数がかかり過ぎる。本実施形態においては、ハンドル１７３の回転操作による間隔調整であるため、ノギスなどで測定しつつ目標圧縮率に相当する上下間隔に調整する場合に比べて大幅に作業者の手間と工数を少なくすることができる。また、従来において、上下一対のプレスロール１３ａ，１３ｂによる圧縮処理は油圧モータおよび油圧シリンダーを用いて行っていたが、この場合には、その圧縮処理機構が複雑になると共にコストがかかり過ぎる。これに対して、本実施形態の装置では、ハンドル１７３の回転操作によるねじ機構によって上下のプレスロール１３ａ，１３ｂの圧縮間隔を調整した後に、その調整した上下一対のプレスロール１３ａ，１３ｂを電動モータ１６３によって回転させるようにすることで、その間隔内に長尺の木材２を引き込んで圧縮するように構成したので、その圧縮処理機構が簡単な構成になると共にコスト的にも大幅に有利になる。
【００４８】
また、木材加圧装置１０の下流側に仕分け装置３０を備え、処理液３の浸透が難しい所定の高含水率（例えば８０パーセント）以上の木材２に対しては、乾燥に供する丸太材として仕分け装置３０にて仕分けして所定の乾燥処理を行い、その乾燥処理後の木材２に対して処理液３を加圧式注入し、または、その所定の含水率未満の木材２に対しては、処理液注入に供する丸太材として仕分け装置３０にて仕分せずに処理液加圧式注入装置４０にて処理液３を加圧式注入するようにしている。このため、高含水率の木材２による処理液含浸不良を防止することができる。
【００４９】
即ち、含水率が極端に多くない木材２では、所定の含浸量（例えば２００Ｋｇ／ｍ3）以上に処理液３を容易に含浸できるが、高含水率（例えば８０パーセント以上）の木材２では、処理液３の所定の含浸量を容易に含浸できない。特に、切ったばかりの高含水率の木材２では、処理液３の含浸が困難で、木材２の断面円形外周部に沿って不均一な含浸状態（浸潤不良）になってしまう。この不均一な含浸状態とは、処理液３が含浸されている部分と処理液３が含浸されていない部分とが生じた状態である。よって、処理液３が防腐処理液の場合には、処理液３が含浸されていない未処理部分から腐朽が生じてしまう。このような不均一な含浸状態を防止するために、高含水率（例えば８０パーセント以上）の木材２は、処理液３の含浸処理（加圧式注入処理）を行う前に、一旦乾燥処理を行うようにしている。この乾燥処理後の木材２は、再び処理液加圧式注入装置４０への搬送路上に戻され、処理液加圧式注入装置４０にて処理液３の均一な加圧式注入が行なわれることになる。また、水分検出素子３３を用いて、第２段目の上下プレスロール１３ａによる木材２の圧縮時に出た水分を検出するようにすれば、処理液３の含浸不良が発生する虞がある高含水率の木材２かどうかが、より簡単な構成で検出することができる。なお、比較的乾燥した所定の高含水率未満の木材（例えば含水率が８０パーセント未満の木材；圧縮時に水分が外部に出なかった木材）は、処理液３の均一な含浸が可能であることから、圧縮加工後に上記乾燥処理を行う必要がなく、処理液加圧式注入装置４０で処理液３の加圧式注入処理を行うものである。
【００５０】
木材２の圧縮加工後の乾燥処理について説明する。切った時期や外径が同等のスギ丸太（スギ丸棒加工材）を用いて、スギ丸太１本当たりの重量変化により乾燥試験を実施した。その乾燥試験の結果は、図４に示すように、自然放置乾燥経過日数８日間後のスギ丸太１本当たりの平均減少重量（Ｋｇ）は、２０パーセント圧縮加工した木材２で３．５Ｋｇであったのに対して、圧縮加工していない木材では１．５Ｋｇであることが確認された。これによって、圧縮加工後の木材２の方が、圧縮加工をしていない木材よりも乾燥促進効果が高いことが判った。これは、圧縮加工によって、木材２の隣接細胞間の連結部（壁孔）を強制的に開口させて細胞内の奥深くまで連通させたことと、圧縮加工時に多少の水分を外部に放出したことなどの理由によるものと思われる。
【００５１】
次に、本実施形態の装置による効果を確認するために行った試験とその結果について説明する。
【００５２】
水分量（含水率または容積重）および心材率（丸太状木材の円形断面にはその中央部の心材部とその周りの辺材部とがあり、その断面全体における心材部の占める割合）などの丸太状木材２の素材情報が、処理液（薬液）の浸透性に及ぼす影響について評価試験を行った。含水率（高周波式測定、容積重）や産地の異なる試験木材（丸太）に対して、２０パーセントの圧縮加工を試験木材の半径方向に施し、これに処理液（商品名；マイトレックＡＣＱ、（株）コシイプレザービング製）を加圧式注入処理したものである。
【００５３】
無圧縮加工材では、乾燥状態（水分量が高周波式測定による含水率で３９．１８パーセント、容積重が５５０ｋｇ／ｍ3以下＝丸太１本当たりの重量が７ｋｇ以下）である木材産地が異なる試験木材において、処理液の加圧式注入試験を実施したところ、処理液注入量（ｋｇ／ｍ3）は、例えば九州産材では最小値２７１．１３〜最大値４８５．９２で平均値が３８７．２であり、上記４地区とも平均注入量が容積重として３５０ｋｇ／ｍ3を越えており、これはＪＡＳ規格の容積重２００ｋｇ／ｍ3以上を全数クリアしている。ところが、ＪＡＳ規格の処理液注入量としての容積重が２００ｋｇ／ｍ3以上であっても、不良な木材の断面の処理液浸透状態を確認したところ、心材部の形状や位置にも影響があるが、心材周りの辺材部分で非浸透部が存在する浸潤不良（丸太の外周部に沿って均一に処理液が浸透していない）が生じていた。その浸潤不良率（処理液注入不良率）としては、関西産材では２０パーセント、四国産材では３０．６パーセント、九州産材では３０．２３パーセント、東北産材では４１．３８パーセントであった。
【００５４】
このように、無圧縮加工材では、乾燥材を対象に浸透性の確認を行い、浸潤不良率の検討を目的に評価試験を実施した結果、心材部だけではなく辺材部でも浸透不良が生じており、処理液３の浸透には含水率以外に圧縮加工が不可欠であることが判る。
【００５５】
圧縮加工材（従来の４面圧縮加工）では、処理液注入量としての容積重（ｋｇ／ｍ3）は、例えば九州産材では最小値３５２．１１〜最大値５６０．５６で平均値が４６５．９６であり、高周波式測定による含水率が８５．３３パーセントであり、無圧縮加工材に比べて処理液３の注入量（浸透量）が格段に増加していた。ところが、木材の切断試験において、浸潤不良率（処理液注入不良率）が、関西産材では０パーセント、九州産材でも０パーセントであったものの、四国産材では１１．１パーセント、東北産材では１１．１パーセントであった。不良木材の状態を確認したところ、４面圧縮部分のみの処理液の浸透が確認され、面圧縮部分間の非圧縮部分には処理液の非浸透部分が存在していた。
【００５６】
これに対して、圧縮加工材（本発明の８面圧縮加工）では、処理液注入不良率（浸潤不良率）が、四国産材であっても０パーセント、東北産材であっても０パーセントとなり、全木材産地の試験木材において処理液注入不良率（浸潤不良率）が０パーセントとなった。したがって、試験木材の素材重量が１本当たり８．２５ｋｇ以下の乾燥状態（容積重６５０ｋｇ／ｍ3以下、含水率８０パーセント未満）に調整し、本発明の８面圧縮加工を行えば、木材断面において浸潤不良の全くない処理液３の良好な深浸潤状態を達成することができるものである。また、高含水率（８０パーセント以上）の木材２の場合には、圧縮処理後の一定期間の乾燥処理を実施し、その後、処理液３を加圧式注入することで、浸潤不良の全くない処理液３の深浸潤状態を達成することができるものである。このように、１本当たりの素材重量（水分量：容積重や含水率）が処理液３の浸透性（処理液注入量や深浸潤状態）への目安となることが判る。
【００５７】
例えば容積重で６５０ｋｇ／ｍ3以上の木材２では、その圧縮時に水分の流出があり、かなり含水率（８０パーセント以上）が高いことが考えられる。この場合、本発明の８面圧縮加工による浸潤不良の低減効果が薄れ、浸潤不良が例えば１２．５パーセント程度であった。この場合には、圧縮加工後に、一定の放置乾燥時間をおいて木材の含水率（または容積重）を下げることが必要である。また、容積重が６５０ｋｇ／ｍ3未満の乾燥木材２では、処理液３の浸透としては十分な結果（断面６０パーセント浸潤）が得られた。
【００５８】
なお、本実施形態では、圧縮処理工程において木材２から出た水分の有無を水分検知素子で検知することにより、その木材２の水分量が、浸潤不良となる虞のある所定水分量以上であるかどうを検出するように構成し、水分を水分検知素子で検知した場合に、その木材２の含水率が略８０パーセント以上で、浸潤不良となる虞がある含水率に対応させたが、これに限らず、木材２の所定水分量（閾値）以上であるかどうを検出するのに、高周波測定式の含水率測定手段を用いるなどして、所定含水率以上であるかどうかを直に検出してもよく、また、所定容積重ｋｇ／ｍ3以上であるかどうかを直に測定してもよく、さらに、例えば木材２の直径と長さを略同等にし、木材１本当たりの重量が所定重量以上であるかどうかを検出するようにしてもよい。木材１本当たりの重量は重量測定手段（例えば重量計など）を用いて測定し、その側定重量が閾値としての所定重量以上かどうかを比較手段などで検出するようにすれば、その検出出力に応じて、仕分け制御手段３５がレバー３４１の駆動を制御することができるものである。
【００５９】
また、本実施形態では、木材２の水分量（または含水率、容積重、木材１本当たりの重量）に応じて、乾燥に供する木材と処理液注入に供する木材とに自動的に仕分けするように構成したが、自動的に仕分けする代わりに、木材２の水分量が所定水分量（含水率８０パーセントまたは容積重６５０ｋｇ／ｍ3）以上であるときにこれを、例えばランプなどの警報表示や、ブザー音などの警報音などで報知することにより、作業者が、水分を多く含む木材２を、乾燥処理を行うべく、加圧式注入装置４０への搬送路から取り除くようにしてもよい。この場合、レバー３４１を手動で動かして、その高水分量（高含水率または高容積重）の木材２は、処理液加圧式注入装置４０への搬送路上から乾燥処理エリア側の搬送路上に移し変えるようにしてもよい。
【００６０】
さらに、本実施形態では、上下一対のプレスロール１３ａ，１３ｂの各凹状外周部で木材２の外周部を挟み込んで、木材２の長手方向に直交する圧縮方向、即ち上側からの３圧縮方向と下側からの３圧縮方向に左右からの２圧縮方向を加えた合計８圧縮方向による８面圧縮加工を施すように構成したが、この８面圧縮加工は、従来のものが４面圧縮加工であるのでそれ以上の５面圧縮加工〜７面圧縮加工、さらには９面以上の多面圧縮加工であってもよい。また、上側プレスロール１３ｂと下側プレスロール１３ａの凹状外周部を、木材２の外周部に沿った断面円弧状の曲面で構成し、これを用いた曲面圧縮加工を行ってもよい。これらの場合には、断面略円形の木材２を従来のように４方向から圧縮していた場合に比べて、木材２の外周部に沿った、より多くの圧縮面を形成できて処理液３を木材２の外周部に沿って、より均一に浸透させることができる。このため、木材２の外周部に沿って処理液３の非浸透部分が発生するのを防止することができる。特に、処理液３が防腐処理液の場合には、防腐処理液の非浸透部分からの早期腐蝕を防止することができるものである。
【００６１】
さらに、本実施形態では、丸太中心部に向かう圧縮方向で、丸太外周部に沿って略均等な正８面圧縮加工（図７参照）を行って、処理液３の非浸透部分の発生を防止することができるように構成したが、この正８面圧縮加工は、正５面圧縮加工〜正７面圧縮加工、さらには９面以上の正多面圧縮加工であってもよい。
【００６２】
さらに、本実施形態では、特に説明しなかったが、ロール列の第１段目の上側プレスロール１３ｂと下側プレスロール１３ａには、長尺の木材２が滑らないように滑り止め用のエンボス加工処理を施しておいてもよい。
【００６３】
なお、本実施形態では、上下の上記凹状部１３４ｂ，１３４ａと左右の規制ロール１２１とによる正８面圧縮加工について説明したが、これに限らず、上下の平ローラと左右の規制ロール１２１とによる従来の４面圧縮加工（正８面圧縮加工を含む）であってもよい。また、本実施形態では、木材として丸太について説明したが、これに限らず、角材や板材であってもよい。さらに、本実施形態では、圧縮時に出る水分の有無について検知したが、これに代えて、木材表面の水分を検知するようにしてもよい。
【００６４】
【発明の効果】
以上のように請求項１によれば、加圧式注入工程よりも上流側の工程において木材の水分量を検出し、この検出した水分量が所定水分量以上であるときにこれを報知するようにしたため、木材の外周部に沿って均一に処理液が浸透しない浸潤不良が生じ得る高水分量の木材であることが加圧式注入工程よりも上流側の工程で判り、高水分量の木材を乾燥させるために取り除くことができるものである。これによって、高水分量の木材に対する浸潤不良を未然に防止することができる。
【００６５】
また、請求項２によれば、木材の水分量に応じて、乾燥に供する木材と処理液注入に供する木材とに自動的に仕分けするようにしたため、高水分量の木材に処理液を含浸させることがなくなって、高水分量の木材による浸潤不良を防止することができる。また、圧縮処理後の高水分量の木材を乾燥処理すれば、乾燥効率を格段に向上させることができる。この乾燥後の木材に処理液を加圧式注入すれば、処理液の浸潤不良を防止できる。
【００６６】
さらに、請求項３によれば、一対の規制部材によって両側から所定幅に木材を規制しつつ、この規制方向とは異なる方向から一対のプレスロールによって挟み込んで圧縮すると共に、プレスロールを回転させて木材を所定方向に案内する複数のロール列が所定方向に順次配列されているため、より簡単な構成で、木材を容易に多面圧縮加工することができるものである。
【００６７】
さらに、請求項４によれば、水分検出手段を用いて、プレスロールによる木材の圧縮時に水分が外部に出るかどうかを検出すれば、浸潤不良の虞がある高水分量の木材かどうかが、より簡単な構成で検知することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における処理液含浸装置の構成を示す模式図である。
【図２】図１の木材加圧装置の側面図である。
【図３】図１の木材加圧装置の正面図である。
【図４】圧縮加工したスギ丸太と圧縮加工しないスギ丸太１本当たりの、自然放置乾燥経過日数に対する重量変化を示すグラフである。
【図５】図１の幅規制手段の詳細構成を示す正面図である。
【図６】図２の上下一対のプレスロールにおけるＭＭ線縦断面図である。
【図７】図１の木材加圧装置で８面圧縮加工した木材の断面図である。
【図８】図２のＮＮ線要部断面図である。
【図９】図２の上側プレスロールの平面図である。
【図１０】図２の下側プレスロールの平面図である。
【図１１】従来の処理液含浸装置の構成を示す側面図である。
【図１２】図１１の木材加圧装置による４面圧縮加工を施した丸太の断面図である。
【符号の説明】
１ 処理液含浸装置
２ 木材
３ 処理液
１０ 木材加圧装置
１２ 厚さ規制手段
１２１ 規制ロール
１２３ 移動機構
１３ａ 下側プレスロール
１３ｂ 上側プレスロール
１３３ａ，１３３ｂ 外周部
１３４ａ，１３４ｂ 凹状部
１３４ｃ 底面部
１３４ｄ 側面部
１６ 回転駆動手段
１６１ 上側連動歯車手段
１６２ 下側連動歯車手段
１６３ モータ
１６４ チェーン
１７ 間隔調整手段
１７１ 軸支持部
１７２ 連結棒
１７３ ハンドル
１９ レバー部材
２０ 搬入装置
３０ 仕分け装置
３２ ホッパー
３３ 水分検知素子
３４ 移動駆動手段
３４１ レバー
３５ 仕分け制御手段
４０ 加圧式注入装置
Claims (4)
- 長尺の木材をその長手方向とは直交する方向に圧縮処理し、該圧縮処理した木材に処理液を加圧式注入する処理液含浸装置において、前記加圧式注入工程よりも上流側の工程において前記木材の水分量を検出する水分量検出手段と、該水分量検出手段で検出した前記木材の水分量が所定水分量以上であるときにこれを報知する報知手段とを有したことを特徴とする処理液含浸装置。
- 長尺の木材をその長手方向とは直交する方向に圧縮処理し、該圧縮処理した木材に処理液を加圧式注入する処理液含浸装置において、前記加圧式注入工程よりも上流側の工程において前記木材の水分量を検出する水分量検出手段と、該水分量検出手段で検出した前記木材の水分量に応じて、乾燥に供する木材と処理液の加圧式注入に供する木材とに仕分けする仕分け手段とを有したことを特徴とする処理液含浸装置。
- 木材を圧縮処理する手段は、一対のプレスロールによって木材をその長手方向とは直交する方向に両側から挟み込んで圧縮すると共に、前記一対のプレスロールを回転させて前記木材を所定方向に移動させつつ、一対の規制部材によって前記木材を所定厚さに規制する面圧縮加工手段が前記所定方向に複数配列された構成となっていることを特徴とする請求項１または２記載の処理液含浸装置。
- 木材を圧縮処理する手段は、一対のプレスロールによって木材をその長手方向とは直交する方向に両側から挟み込んで圧縮すると共に、前記一対のプレスロールを回転させて前記木材を所定方向に移動させつつ、一対の規制部材によって前記木材を所定厚さに規制する面圧縮加工手段が前記所定方向に複数配列された構成となっており、前記水分量検出手段は、前記プレスロールによる前記木材の圧縮時に出る水分を検出する水分検出手段を有し、前記仕分け手段は、前記水分検出手段が水分を検出した場合に乾燥に供する木材として仕分けし、前記水分検出手段が水分を検出しない場合に前記処理液の加圧式注入に供する木材として仕分けするようにしたことを特徴とする請求項２記載の処理液含浸装置。
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