JPH0735475A - 木材乾燥装置及び木材乾燥方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 乾燥コストの低減、省スペース・省力化、良
好な内部乾燥、良質な乾燥状態等を実現する木材乾燥装
置及び木材乾燥方法を提供する。 【構成】 それぞれ１本ずつ被乾燥材（木材）を収容す
る複数のチャンバ１ａを着脱可能に取付けてなる乾燥装
置本体（缶体）１と、この缶体１に連結された真空手段
２と、缶体１に連結された加熱手段３と、真空手段２及
び加熱手段３を制御するコンピュータ４と、このコンピ
ュータ４と連係して被乾燥材の温度を調節する温度調節
器５と、コンピュータ４と連係して缶体１のチャンバ１
ａの真空度を調節する圧力調節器６と、缶体１から収集
される被乾燥材からの水を回収するドレーン水回収缶８
とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、遠赤外線加熱と減圧又
は減圧・常圧の繰り返しにより木材を乾燥させる木材乾
燥装置、及び木材乾燥方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】上質な木造建築物（例えば住宅）の供給
のためには、的確に水分管理されて寸法安定性があり、
構造計算の基礎となる許容応力度が明確にされた製材が
要求され、それには木材の乾燥が重要な意味を持つ。従
来の木材乾燥装置としては、除湿乾燥装置、真空乾燥装
置が一般的である。除湿乾燥装置は、低温で湿度を制御
することにより木材を乾燥させるものであり、大断面の
針葉樹製材の人工乾燥に適しており、真空乾燥装置は高
真空下で木材を乾燥させるものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、除湿乾
燥装置は低温乾燥であるので、一般に生材含水率が高い
スギ角材では、２週間の乾燥期間を費やしても、平均含
水率はそれほど低くならず依然高い値を示す場合が多
い。この理由は、木材断面が大きいために角材の中心に
近い内部の水分が表面に出にくいことにある。従って、
除湿乾燥装置では、以下の実施例でも述べるように、２
週間の乾燥期間で角材の表面２ｃｍは平均２０％の含水
率まで率先して乾燥できるが、中心に近い内部は５０％
以上の高い含水率のままであり、内部の乾燥が不十分に
なる。

【０００４】一方、真空乾燥装置では、これも以下の実
施例で述べるように、例えば加熱を行わないで温度約７
℃の低温、０トルの高真空下でスギ角材を真空乾燥した
場合、低温ではあるが高真空であるため、乾燥は非常に
早く、平均含水率は９日間で約１３９％から約３６％ま
で急速に低下する。又、水分分布も除湿乾燥装置の場合
とは異なり、中心付近の含水率が低くなる。しかし、こ
の乾燥では、角材の表面に無数の割れが生じ、７℃で０
トルのような低温、高真空の乾燥条件は角材にとって厳
しすぎる。

【０００５】このように、従来の乾燥装置では、特に断
面の大きな針葉樹製材にあっては、内部まで十分に乾燥
するのに長時間を要して乾燥コストが嵩んだり、乾燥時
間を短くすると角材の表面に割れが生じたりするなどの
原因により、総じて建築材としての的確な水分管理がな
されていない場合が多い。その上、従来の乾燥装置は一
般的に高価で設置スペースを要するため、零細経営規模
が多く、しかも工場面積も小さい製材工場にとっては、
経営的且つ作業効率的観点からより安価で省スペースの
乾燥装置が要望されている。

【０００６】更に、多くの製材工場では、製材後倉庫内
にさん積みしておき、或る程度数量が溜まってからまと
めて乾燥している。このため、さん積みの間に木材に割
れやカビが発生し、さん積みやさん降ろしに多大な労力
と時間を要することになる。従って、本発明の目的は、
上記種々の問題点に鑑み、乾燥コストの低減、省スペー
ス・省力化、良好な内部乾燥、良質な乾燥状態等を実現
する木材乾燥装置及び木材乾燥方法を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の木材乾燥装置は、被乾燥材（木材）を収容
するチャンバと、このチャンバを所定の真空度に保つ真
空手段と、チャンバ内の被乾燥材に遠赤外線を照射して
被乾燥材を加熱する加熱手段と、チャンバの真空度及び
被乾燥材の温度を所定値にそれぞれ調節すると共に、チ
ャンバ内部を減圧状態に連続的に維持する制御、又は減
圧状態と常圧状態を一定時間ずつ繰り返す制御を行う制
御手段とを備えることを特徴とする。

【０００８】又、本発明の木材乾燥方法は、被乾燥材
（木材）を遠赤外線により加熱して一定温度に保ちなが
ら、被乾燥材を一定の減圧状態で保持するか、若しくは
減圧状態と常圧状態を一定時間ずつ繰り返すことによ
り、被乾燥材を乾燥させることを特徴とする。

【０００９】

【作用】本発明の装置及び方法では、被乾燥材（木材）
を遠赤外線により加熱して一定温度に保持しながら、減
圧を連続的に行うか、又は減圧と常圧とを一定時間ずつ
繰り返すことにより、木材を乾燥させる。従って、従来
の除湿乾燥装置や真空乾燥装置に比べて、短時間で乾燥
を済ませることができると共に、比較的内部まで乾燥で
きる。更に、遠赤外線による低温乾燥であるため、木材
の変色が少なく、しかも加熱手段は遠赤外線を利用する
ものであるため、熱源に太陽熱や廃材焼却熱を利用で
き、省エネルギー、省資源である。

【００１０】特に装置では、チャンバに木材を収容して
乾燥を行う構造であるため、製材の生産量や工場のスペ
ースに応じて必要な個数のチャンバを用意しておけば、
製材を直ちにチャンバに収容することができ、製材後に
行われていたさん積みやさん降ろしの必要がなく、省力
化が図れ、割れやカビの発生問題がなくなる。しかも、
以下の実施例でも述べるように、チャンバを単位数ごと
に着脱可能に構成することにより、乾燥装置の設置スペ
ースに応じてチャンバの集合体の形状を比較的自由に変
えることができるため、即ち乾燥装置の規模を拡張又は
縮小することができるため、工場等の空スペースを有効
に活用できる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の木材乾燥装置及び方法を実施
例に基づいて説明する。一実施例に係る装置の概略構成
図を図１に示す。この装置は、それぞれ１本ずつ被乾燥
材（木材）を収容する複数のチャンバ１ａを有する乾燥
装置本体（チャンバ集合体、以下、缶体という）１と、
この缶体１に連結された真空手段２と、缶体１に連結さ
れた加熱手段３と、真空手段２及び加熱手段３を制御す
るコンピュータ４と、このコンピュータ４と連係して被
乾燥材の温度を調節する温度調節器５と、コンピュータ
４と連係して缶体１のチャンバ１ａの真空度を調節する
圧力調節器６と、缶体１から収集される被乾燥材からの
水を回収するドレーン水回収缶８とを備える。ここで
は、コンピュータ４、温度調節器５及び圧力調節器６で
制御手段が構成される。

【００１２】図１に示す缶体１は、３６個のチャンバ１
ａが合体したものであるが、この実施例では４〜９個の
チャンバ１ａを１単位として所定単位だけ一体に結合し
て設置したものであり、乾燥木材の生産量や設置スペー
スに応じて任意数の単位のチャンバ体を連結又は取り外
しできる構造になっている。又、各チャンバ１ａの内部
表面には、熱効率向上のために遠赤外線を放射する塗料
が塗布されていると共に、各チャンバ１ａは密閉状態に
することができる。

【００１３】真空手段２は、例えば真空ポンプであり、
缶体１の各チャンバ１ａに収容された被乾燥材に適した
真空度にチャンバ１ａの内圧を調節して、木材内部の水
分を絞り出す。この真空ポンプ２により木材の乾燥が早
くなる。加熱手段３は、缶体１の各チャンバ１ａの内部
表面から遠赤外線を放射させ、チャンバ１ａ内の被乾燥
材に照射して、被乾燥材を加熱する。具体的に缶体１を
外部から加熱できるものとして、温水又は蒸気ボイラー
が例示される。

【００１４】コンピュータ４は、次の温度調節器５及び
圧力調節器６と共同して、被乾燥材に応じて乾燥温度、
真空度、減圧時間又は常圧・減圧の繰り返し時間、及び
乾燥時間等を自動的に調節して乾燥状態を全般的に監視
する。温度調節器５は、缶体１の各チャンバ１ａの真空
度に応じて被乾燥材の温度を、木材の大きさ、樹種、含
水率に適した温度に調節する。

【００１５】圧力調節器６は、缶体１の各チャンバ１ａ
の内部を被乾燥材に適した真空度に保ち、これにより木
材内部からの乾燥を促して乾燥時間を短縮する。そし
て、ドレーン水回収缶８は、各チャンバ１ａに収容され
た被乾燥材から絞り出された水分を回収し、沐浴剤、健
康増進剤、芳香剤等に再利用するためのものである。

【００１６】上記のように構成した乾燥装置は、特に缶
体１のチャンバ１ａを単位ごとに着脱できるようになっ
ているため、設置場所を選ばない。例えば、駐車場の地
面に並べたり、或いは缶体１自身を工場の壁面又は天井
等としたりしてもよく、工場の内外を問わず、空スペー
スに自由に設置できる。次に、この装置を用いて実際に
被乾燥材の乾燥（本発明の方法）を行った試験例につい
て述べる。ここでは、被乾燥材として、生材含水率が７
０〜１６０％の伐採直後のスギ正角材（１辺１２５ｍ
ｍ、長さ４３００ｍｍ）を用い、この角材を、１辺が２
５０ｍｍ、長さが４３００ｍｍの缶体１ａに収容し、温
度４０℃・真空度４０トルの条件で乾燥開始から終了ま
で一定に保ったままで乾燥を仕上げた。即ち、この乾燥
は、遠赤外線加熱と連続減圧による乾燥である。この試
験結果を図２（乾燥経過）及び図３（各乾燥日数におけ
る水分分布）に示す。

【００１７】又、比較として、従来の除湿乾燥装置、及
び真空乾燥装置を用いた場合の乾燥も行い、除湿乾燥装
置による結果を図７及び図８に、真空乾燥装置による結
果を図９及び図１０に示す。但し、除湿乾燥装置では、
乾燥が最も早く進んだ試料の乾燥経過を図７に示し、各
乾燥日数における水分分布を図８に示してある。真空乾
燥装置では、非加熱で温度約７℃、真空度０トルで乾燥
し、その乾燥経過を図９に、各乾燥日数における水分分
布を図１０に示す。

【００１８】まず、本発明の上記装置を用いた乾燥によ
ると、乾燥開始直後の３日間には、減圧効果により水分
が木材から絞り出されて、チャンバ１ａ内部には約２．
７ｌのドレーンが溜まり、角材の表面に近い部分から乾
燥が進んだ。それに伴って、３日間で含水率は約１１６
％から約５４％まで急速に低下し、加熱しながら連続的
に減圧乾燥することが、乾燥日数の短縮に効果的である
ことが分かる。図６から、真空度４０トルにおける水の
沸点は約３５℃であるので、木材の温度がそれ以上にな
る３日目以降には、水分は蒸発するので、ドレーンは溜
まらなくなる。

【００１９】図３に示す水分分布の変化において、遠赤
外線加熱と減圧による乾燥の効果がより顕著に現れてい
る。即ち、生材（線ａ）時には角材の中心付近の含水率
は１１０％以上の高い値を示しているにもかかわらず、
乾燥４日目（線ｂ）には約６０％に、７日目（線ｃ）に
は約１０％まで低下し、角材の表層のみならず、中心の
水分までが効率的に乾燥していることが理解できる。

【００２０】これに対し、除湿乾燥装置で乾燥を行った
場合、図７に示すように、乾燥条件のＩＶ以外は、２週
間の乾燥期間を費やしても、平均含水率はほぼ５０％以
上の高い値を示す場合が多い。この理由は、木材断面が
大きいために角材の中心に近い内部の水分が表面に出に
くいことにある。従って、除湿乾燥装置では、図８の水
分分布において、２週間の乾燥期間で角材の表面２ｃｍ
は平均２０％まで率先して乾燥しているが、中心に近い
内部は５０％以上の高い含水率を示し、内部の乾燥が悪
いことが分かる（線ｄ参照）。

【００２１】一方、真空乾燥装置による乾燥結果による
と、この乾燥は低温ではあるが高真空であるため、乾燥
は非常に早く、平均含水率は９日間で約１３９％から約
３６％まで急速に低下している（図９参照）。又、水分
分布も先の図８に示す除湿乾燥装置の場合とは異なり、
中心付近の含水率が低くなっており、真空乾燥の効果が
現れている（図１０参照）。しかし、この乾燥では、角
材の表面に無数の割れが生じ、７℃で０トルのような低
温、高真空の乾燥条件は角材にとって厳しすぎることが
分かる。これは、図６から分かるように、０トルの高真
空では、水は０℃以下で沸騰するからである。

【００２２】このように本発明の上記装置によれば、温
度約４０℃且つ真空度４０トルの条件で連続的に乾燥す
れば、乾燥速度は除湿乾燥装置の数倍早く、しかも木材
内部まで乾燥できることが明らかである。しかしなが
ら、４０トルという高い減圧状態を連続的に保つこと
は、エネルギー浪費になる上に、乾燥が早すぎて水分の
木材内部から表層への移動が間に合わず、乾燥材の表面
に細かい割れが生ずる恐れがある。これを回避するため
には、以下の試験例のように、遠赤外線加熱と減圧・常
圧の繰り返しによる乾燥を行うのが一層好ましい。

【００２３】次に、この乾燥の試験例について述べる。
ここでは、真空度を６６〜１００トルに下げ、減圧４時
間と常圧８時間を１サイクルとして、このサイクルを繰
り返す乾燥を行った。この乾燥による乾燥経過を図４
に、各乾燥日数における水分分布を図５に示す。この結
果を、先の試験例の温度４０℃、４０トルの連続減圧乾
燥の場合の結果（図２及び図３参照）と比較すると、減
圧・常圧の繰り返しの場合における実質乾燥時間は連続
減圧の場合の約３倍になるため、乾燥速度は遅れている
（図２と図４参照）。しかし、水分分布には減圧乾燥の
特徴が現れ、除湿乾燥装置では最後まで乾燥が遅れてい
た角材の中心付近の含水率が低下して、角材内部の含水
率が低くなる傾向が見られる。

【００２４】なお、後者の試験例では、真空度が低く且
つ減圧時間が短いため、角材内部から引き出された水分
が表面から２ｃｍほど内部寄りの付近に溜まり、この部
分の含水率が高くなっているが（図５参照）、これは適
切な乾燥スケジュールを組むことによって解消できる。
例えば、減圧と常圧を繰り返す場合には、乾燥時間又は
減圧時間を被乾燥材の状態によって調節することが有効
である。或いは、乾燥温度を真空度に合わせてもっと高
くすれば良い。なぜならば、６６トルの真空度における
水の沸点は約４２℃で、１００トルのそれは約５２℃で
あるので（図６参照）、４０℃では温度が低すぎて水分
を木材内部から蒸気として外部に効率良く蒸発させるこ
とができないためである。

【００２５】上記実施例は単なる一例であって、種々の
変更が可能である。例えば、上記実施例の乾燥装置で
は、４〜９個のチャンバを１単位にして、この１単位の
チャンバ体を着脱可能に構成してあるが、１個のチャン
バを１単位にしてもよいし、或いは２個や３個又は１０
個以上を１単位にしても構わない。勿論、１個のチャン
バを１単位とする方が装置規模の自由度がより高くな
る。

【００２６】又、上記実施例に示した加熱温度と真空度
も一例であり、遠赤外線による加熱温度、真空度、減圧
時間又は減圧・常圧の繰り返し時間、全体の乾燥時間等
の条件は、実際には被乾燥材の断面積、長さ、含水率等
を勘案した上で、最も効率良く乾燥を仕上げることがで
きるように適宜設定するのが望ましい。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の木材乾燥
装置及び木材乾燥方法は、被乾燥材に対して遠赤外線加
熱と減圧又は減圧・常圧の繰り返しによって木材を乾燥
させるため、下記の効果を有する。 （１）特に装置では、チャンバを単位個数ごとに着脱可
能にすることにより、チャンバ集合体の形状を或る程度
変えることができ、装置の設置場所に拘束されることな
く、空スペースに自由に設置できる。 （２）特に装置では、チャンバを単位個数ごとに着脱可
能にすることにより、装置の規模を拡張又は縮小するこ
とが可能である。 （３）除湿乾燥装置や真空乾燥装置に比べて、木材の質
を落とすことなく、短時間で乾燥仕上げが可能である。 （４）除湿乾燥装置や真空乾燥装置に比べて、木材の質
を落とすことなく、木材の比較的内部まで乾燥できる。 （５）遠赤外線加熱による低温で乾燥するため、木材の
変色が少ない。 （６）被乾燥材をチャンバに収容する構造であるため、
製材後に行われていたさん積みやさん降ろしの必要がな
く、作業コストが低く、省力化が図れる。 （７）遠赤外線加熱を行うため、加熱手段の熱源に太陽
熱や廃材焼却熱等を利用でき、省エネルギー、省資源で
あり、環境にも優しい。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例に係る乾燥装置の概略構成図である。

【図２】本発明の乾燥装置を用いて、遠赤外線加熱と連
続減圧により木材を乾燥させた場合の、乾燥日数と木材
の含水率との関係を示すグラフである。

【図３】本発明の乾燥装置を用いて、遠赤外線加熱と連
続減圧により木材を乾燥させた場合の、木材表面からの
距離と木材の含水率との関係を示すグラフである。

【図４】本発明の乾燥装置を用いて、遠赤外線加熱と減
圧・常圧の繰り返しにより木材を乾燥させた場合の、乾
燥日数と木材の含水率との関係を示すグラフである。

【図５】本発明の乾燥装置を用いて、遠赤外線加熱と減
圧・常圧の繰り返しにより木材を乾燥させた場合の、木
材表面からの距離と木材の含水率との関係を示すグラフ
である。

【図６】圧力と沸点との関係を示す表である。

【図７】除湿乾燥装置を用いて木材を乾燥させた場合
の、乾燥日数と木材の含水率との関係を示すグラフであ
る。

【図８】除湿乾燥装置を用いて木材を乾燥させた場合
の、木材表面からの距離と木材の含水率との関係を示す
グラフである。

【図９】真空乾燥装置を用いて木材を乾燥させた場合
の、乾燥日数と木材の含水率との関係を示すグラフであ
る。

【図１０】真空乾燥装置を用いて木材を乾燥させた場合
の、木材表面からの距離と木材の含水率との関係を示す
グラフである。

【符号の説明】

１ 缶体（チャンバ集合体） １ａ チャンバ ２ 真空手段（真空ポンプ） ３ 加熱手段（温水又は蒸気ボイラー） ４ コンピュータ ５ 温度調節器 ６ 圧力調節器 ７ 制御手段 ８ ドレーン水回収缶

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被乾燥材（木材）を収容するチャンバと、
   このチャンバを所定の真空度に保つ真空手段と、チャン
   バ内の被乾燥材に遠赤外線を照射して被乾燥材を加熱す
   る加熱手段と、チャンバの真空度及び被乾燥材の温度を
   所定値にそれぞれ調節すると共に、チャンバ内部を減圧
   状態に連続的に維持する制御、又は減圧状態と常圧状態
   を一定時間ずつ繰り返す制御を行う制御手段とを備える
   ことを特徴とする木材乾燥装置。
2. 【請求項２】被乾燥材（木材）を遠赤外線により加熱し
   て一定温度に保ちながら、被乾燥材を一定の減圧状態で
   保持するか、若しくは減圧状態と常圧状態を一定時間ず
   つ繰り返すことにより、被乾燥材を乾燥させることを特
   徴とする木材乾燥方法。