JPH11512513A - 木材の乾燥 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 木材乾燥装置は、一定量の木材を収容するためのマイクロ波キャビティ（４）を形成しているハウジングと、キャビティ内にマイクロ波エネルギを導入するようにハウジングに連結されたマイクロ波発生器（１）と、キャビティ内の木材の温度を感知するように構成された温度感知手段（１３）及びキャビティ内の木材の重量を感知する重量感知手段（８）の両方またはいずれか一方と、感知温度及び重量の両方またはいずれか一方に応じてマイクロ波発生器のパワー出力を変化させる制御手段とを備えている。また、湿度及び温度の両方またはいずれか一方をキャビティ内で感知してもよい。木材をキャビティ内で振動させてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】 木材の乾燥 本発明は、木材の乾燥、すなわちいわゆるシーズニングに関する。 新しく伐った木材は、一般的に（乾燥重量に基づいた重量で）約８０％の含水 率である。そのような木材を家具等の木工製品の製造にすぐに使用すると、木材 が徐々に乾燥していき、そうする間に形状が変化し、それによって木工製品がゆ がんでしまうであろう。この問題を避けるため、木工製品の製造に使用する前に 、それぞれ軟質及び硬質の木材について含水率がほぼ２０％から８％の範囲にな るまで木材を乾燥させる。 従来は、伐った木材を積み重ねて放置し、数年間外気で乾燥させることによっ てシーズニングを行っていた。あるいは、乾燥室を用いれば、木材を２〜３週間 で乾燥させることができる。 上記のシーズニング方法は両方とも十分ではない。外気乾燥または乾燥室乾燥 を用いた乾燥木材の製造には相当に時間が掛かるため、一定の供給量の乾燥木材 を確保するためには大量の木材ストックを保持しなければならない。長期間にわ たって大量の木材ストックを保管することは高コストである。さらに、両方法と も通常は木材を定期的に積み直す必要があり、また木材の多くは、シーズニング の後に割れや著しいひずみのために使用できない。例えば、上記方法のいずれか を使用した場合、ブナ材の廃棄率が一般的に３０％から４０％である。 本発明の目的は、木材を乾燥させる改良型の装置及び方法を提供することであ る。 本発明によれば、木材乾燥装置は、一定量の木材を収容するためのマイクロ波 キャビティを形成しているハウジングと、キャビティ内にマイクロ波エネルギを 導入するようにハウジングに連結されたマイクロ波発生器と、キャビティ内の木 材の温度を感知するように構成された温度感知手段及びキャビティ内の木材の重 量を感知する重量感知手段の両方またはいずれか一方と、感知温度及び重量の両 方またはいずれか一方に従ってマイクロ波発生器のパワー出力を変化させる制御 手段とを備えている。 本装置はまた、空気をキャビティ内で移動させることによってキャビティ内の 湿度及び空気温度の両方またはいずれか一方を調整する換気手段を備えている。 好ましくは、換気手段は、キャビティの空気入口及び出口の両方またはいずれか 一方に湿度センサを備えている。湿度センサで感知された湿度を、キャビティを 流れる所望の空気流量を決定するための換気手段用の制御入力として使用しても よい。 好ましくは本装置はさらに、キャビティ内で木材を支える木材キャリッジを備 えている。好ましくは、キャリッジは、支持されている木材への振動運動の付与 及びキャビティ内での木材の回転の両方またはいずれか一方を行うことによって 、木材へのマイクロ波照射の均一性を向上させる。本装置は、それの代わりか、 付け加えて、キャビティ内でのマイクロ波エネルギの空間的分散を変える撹拌手 段を用意し、木材への照射の均一性を向上させるようにしてもよい。さらに、木 材をキャビティ内でゆっくり移動させることによっても、同一効果を得ることが できる。 キャリッジは、好ましくは中央ハブから放射状に延びたアームを有する複数の スパイダを含む。乾燥させる木材をアームの先端部に取り付けることができ、ハ ブは、好ましくは回転軸に回転可能に取り付けられている。乾燥させる木材を２ つのそのようなスパイダの間に取り付けることによって、木材をマイクロ波キャ ビティ内で好都合に回転させることができる。木材の長さ方向に沿ってさらに１ つまたは複数のスパイダを取り付けることによって、乾燥中に長い木材が垂れ下 がる可能性を低減させることができる。 キャビティは、好ましくは、乾燥させるために木材の搬入及び搬出を行う閉鎖 可能な開口を備えている。キャビティに複数の開口を設けた構造にすれば、例え ばコンベヤベルトを用いて定期的に新しい木材群をキャビティに搬入することに よって、装置を連続的に動作させることができる。 温度感知手段は、好ましくは木材の表面温度を測定する手段を備えている。こ れらは好ましくは、一般的に木材の端部の中間とそこから１／３の位置の温度を 測定するように構成されている少なくとも１つの赤外線高温計を含む。各種類の 木材について内部温度と表面温度の間に所定の相関関係（これは表面測定値と関 連させて内部温度プローブを使用して決定できる）があるので、内部温度を測定 するために表面測定が有効である。木材の気孔内で水分が加熱された時に上昇す る木材の内圧をほぼ決定するのが内部温度であるので、内部温度そのものが重要 である。温度感知手段は、それに代えて、またはそれに追加して、１つまたは複 数の光ファイバ温度センサを含むことができる。これらの２種類のセンサは、非 金属であり、マイクロ波照射をほとんど、またはまったく遮蔽しないので、本装 置に特に好都合であることがわかっている。さらに、高温計の場合、感知装置を キャビティの外側に取り付けることもできる。 感知した温度を制御手段の制御入力として使用して、乾燥中に所定の温度／時 間曲線を維持できるようにすることができる。例えば、一部の木材は、比較的一 定の温度で乾燥させるのが最善である。感知温度だけか、それを感知重量と組み 合わせて使用することによって、適当なマイクロ波発生器のパワー出力を決定す ることができる。木材のひずみを避けるため、温度／時間曲線を所定の最高温度 より低温に維持することが好ましい。 マイクロ波発生器の出力パワーを正確に制御することによって、木材に対する 未制御状態のマイクロ波の照射による問題の多くが回避される。そのような制御 を行わないと、木材内の水分の除去が急速すぎて、木材の気孔構造が破壊される 可能性がある。これは、割れや、木材の内部構造内に大きい穴が形成された「ハ ニカム化」や、ハニカム化が激しくなって木材構造がつぶれる「落ち込み」の形 で木材の全般的なひずみを生じる。 マイクロ波エネルギは１００ＭＨｚ以上で３００ＧＨｚ以下か、そのいずれか の周波数範囲であることが好ましい。一般的に、（政府認可周波数である）周波 数は、４３４ＭＨｚ、８９６ＭＨｚ、９１５ＭＨｚ、２．４５ＧＨｚ及び４．７ ５ＧＨｚである。波長が長いほど、木材構造への貫入が良好になり、大きい木材 に好ましい。一般的に、８９６ＭＧｚの周波数によって、累積総厚さが２００ｍ ｍまでの木材を乾燥させることができる。２．４５ＧＨｚの周波数では、累積厚 さが少なくとも１００ｍｍの木材を乾燥させることができる。また、大きい木材 ほど、端部だけで水分が逃げようとし、そのため木材の中心の圧力上昇が大きく なるため、大きい木材ほどゆっくり乾燥させる必要がある。 好ましくは、制御手段は、感知重量から木材の重量の変化率の値を算出するこ とによって木材の乾燥率の値を算出することができる（重量損失が木材から蒸発 した水分によるものと仮定することによって乾燥率を算出することができる）。 それぞれの種類の木材は、木材の重大なひずみが生じる限界となる固有最大乾燥 率を備えていることがわかっている。従って、木材の乾燥率を所定の最大値より 低い値に維持できるようにマイクロ波発生源のパワー出力を制御できるように制 御手段を構成することが好ましい。木材が相当に乾燥した時を決定するために重 量変化率を使用することもできる。例えば、木材が十分に乾燥した時、重量の変 化が一般的にゼロか、それに非常に近い値まで減少し、所定時間にわたって重量 の変化がゼロであるか、所定の最大値より小さい時、あるいは乾燥中の全重量減 少が所定の最小重量減少以上である時、木材が十分に乾燥していると表示するよ うに装置を構成することができる。 好ましくは、マイクロ波発生器は異なった数種類のパワー出力を発生すること ができ、間欠的にオン／オフを切り換えるようにしてもよい。 本発明の方法の態様によれば、マイクロ波エネルギを使用して木材を乾燥させ る方法は、木材をマイクロ波キャビティ内に入れる段階と、木材の重量及び温度 の両方またはいずれか一方を繰り返し感知する段階と、感知した重量及び温度の 両方またはいずれか一方に従ってキャビティに連結されたマイクロ波発生器のパ ワー出力を制御する段階とを有する。 次に、図面を参照しながら例示として本発明の実施形態を説明する。 第１図は、本発明に従った木材乾燥装置の側面図であり、 第２図は、第１図のＡ−Ａ線に沿った断面図であり、 第３図は、第１図の装置で乾燥中の典型的な量の木材の時間に対する温度及び 重量を示すグラフである。 第１図を参照すると、木材乾燥装置は、８９６から９１５ＭＨｚの帯域幅内の エネルギを発生するマイクロ波発生器を備えている。これは、導波路によって多 重モードキャビティに連結されている。エネルギは、従来通りに動作するモード 撹拌器によってキャビティ内で結合される。 キャビティは、空気入口と空気出口を備えている。入口及び出口を流れる空気 の湿度が、それぞれ入口及び出口の湿度センサによって感知される。空気をキャ ビティに強制的に流すため、空気入口にファンが取り付けられている。 キャビティの壁に赤外線センサが取り付けられている。図示の実施形態では、 ４つのセンサが側壁に取り付けられている。しかし、センサの位置は変更可能で あり、キャビティ内の木材の表面温度をむらなく正確に測定できるように選択す る必要がある。 第２図に示されているように、キャビティの側壁は、木材キャリッジをキャビ ティに対して搬入及び搬出できるようにするために開放可能なドアを備えている 。キャリッジは、中央ハブから放射状に延びた４本の支持アームを備えている。 木材はアーム上に支持され、それをモータが中央ハブの回りに回転させる。ハブ はロードセル上に支持されており、そのロードセルで木材及びキャリッジの重量 を感知し、乾燥中に木材の重量の変化を監視することができる。図示の実施形態 では、キャリッジは、キャビティの各端部のアームに加えて、乾燥中に木材をそ れの長手方向に沿って支持するようにキャビティの中央に１組のアームを備えて いる。回転の代わりか、それに付け加えて、キャリッジをほぼ水平面上及びほぼ 垂直面上の両方またはいずれか一方において前後に移動させることによって、木 材を振動運動状態に「シャッフル」してもよい。それに追加するか、代わりに、 好ましくは回転方向を正逆に交互させて中央ハブ回りに木材を回転させることに よって、木材に回転振動を加えてもよい。これは、木材の均一な照射の達成を助 ける。モード撹拌器、相転移装置及びパワー調節器等の装置を用いてマイクロ波 エネルギをキャビティ内に分散させる。 キャビティを流れる空気の流量を変化させるための制御手段の制御入力として 、湿度センサに加えて重量感知手段を使用してもよい。 第３図は、ほぼ２０５ｍｍＸ３２０ｍｍＸ３０ｍｍのトネリコ材の重量及び温 度を示すグラフである。上のグラフは、水分が除去される時の木材の重量減少を 示している。この実験では、１３分の温度ピークが、木材ではじけ音が発生する 時に対応する。この音は、木材の構造の破壊によって発生しているのであろう。 このピークは望ましくなく、第３図の「温度５」の曲線と同様な温度曲線が得ら れるようにパワーを制御することが好ましい。このピークはまた、（１０分から １５分の間の急勾配の重量曲線で示されているような）乾燥率の増加部分に対応 している。個々の種類の木材に対してそのようなグラフを作成することによって 、安全な最大乾燥率を決定し、それを制御手段に入力することによって、以降の 木材に対してマイクロ波発生器のパワー出力を適当に制御することができるよう になる。 木材が乾燥するのに伴って、すべての温度曲線が急勾配で上昇することがわか るであろう。この急激な上昇を利用して、木材が乾燥した時を決定してもよい。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９７年１０月２２日 【補正内容】 補正明細書 木材の乾燥 本発明は、木材の乾燥、すなわちいわゆるシーズニングに関する。 新しく伐った木材は、一般的に（乾燥重量に基づいた重量で）約８０％の含水 率である。そのような木材を家具等の木工製品の製造にすぐに使用すると、木材 が徐々に乾燥していき、その間に形状が変化し、それによって木工製品がゆがん でしまうであろう。この問題を避けるため、木工製品の製造に使用する前に、そ れぞれ軟質及び硬質の木材について含水率がほぼ２０％から８％の範囲になるま で木材を乾燥させる。 従来は、伐った木材を積み重ねて放置し、数年間外気で乾燥させることによっ てシーズニングを行っていた。あるいは、乾燥室を用いれば、木材を２〜３週間 で乾燥させることができる。 上記のシーズニング方法は両方とも十分ではない。外気乾燥または乾燥室乾燥 を用いた乾燥木材の製造には相当に時間が掛かるため、一定の供給量の乾燥木材 を確保するためには大量の木材ストックを保持しなければならない。長期間にわ たって大量の木材ストックを保管することは高コストである。さらに、両方法と も通常は木材を定期的に積み直す必要があり、また木材の多くは、シーズニング の後に割れや著しいひずみのために使用できない。例えば、上記方法のいずれか を使用した場合、ブナ材の廃棄率が一般的に３０％から４０％である。 本発明の目的は、木材を乾燥させる改良型の装置及び方法を提供することであ る。 本発明の第１の態様によれば、一定量の木材を収容するハウジングと、ハウジ ング内の木材の温度を感知するように構成された温度感知手段と、ハウジング内 に収容されている木材を加熱する手段と、感知温度に応じて木材を加熱する手段 を変化させる制御手段とを備えた木材乾燥装置であって、ハウジングはキャビテ ィ（４）を含むか、備えており、加熱手段は、キャビティ（４）内へマイクロ波 エネルギを導入できるように少なくとも２つのダクト（２）でキャビティ（４） に連結されているマイクロ波発生器（１）であり、さらに、キャビティ（４）内 の木材の重量を感知する重量感知手段（８）を備えていることを特徴とする木材 乾燥装置が提供されている。 本発明の第１態様の第１の好適な形式に従った装置は、空気をキャビティ（４ ）内で移動させることによってキャビティ（４）内の湿度及び空気温度の両方ま たはいずれか一方を調整するように構成された換気手段（１０、１１）を特徴と している。一般的に、換気手段（１０、１１）は、キャビティの空気入口（１０ ）または空気出口（１１）に湿度センサ（９、１２）を備えており、湿度センサ （９、１２）はセンサ付近の空気の湿度を表す信号出力を発生することができ、 この信号出力は、換気手段（１０、１１）の動作を調整するための入力として使 用される。 本発明の第１態様の第２の好適な形式または第１の好適な形式に従った装置は 、木材をキャビティ（４）内に支持するように構成された木材キャリッジ（１６ ）を特徴としている。 本発明の第１態様の第３の好適な形式または先行の好適な形式のいずれかに従 った装置は、キャビティ（４）内でキャリッジ（１６）によって支持されている 木材に振動及び回転の両方またはいずれか一方の運動を与えることができるキャ リッジ（１６）用の手段（７）を特徴としている。 本発明の第１態様の第４の好適な形式または先行の好適な形式のいずれかに従 った装置は、キャビティ（４）内に設けられて、キャビティ内でのマイクロ波エ ネルギの空間的分散を変えることができる撹拌手段（３）を特徴としている。 本発明の第１態様の第５の好適な形式または先行の好適な形式のいずれかに従 った装置は、開口及びその蓋体（５）を備えて、蓋体が開放することによって開 口からキャビティ（４）の内部への出入りが可能となり、それによって木材をキ ャビティに搬入または搬出することができるようにしたことを特徴としている。 一般的に、複数の開口及びその蓋体（５）と、各開口の蓋体の開閉を連続的に調 整することによって、開口の１つまたは複数を介してキャビティ内への木材の搬 入及びキャビティからの木材の搬出の両方またはいずれか一方を定期的に行うこ とができるようにする手段とが設けられている。好ましくは、環境へのマイクロ 波エネルギの逃げを抑制するため、マイクロ波チョークをキャビティの入口また は出口に配置することができる。 本発明の第１態様の第６の好適な形式または先行の好適な形式のいずれかに従 った装置は、キャビティ内の木材の表面温度を測定できるように構成された少な くとも１つの赤外線高温計を含む温度感知手段（１３）を特徴としている。 本発明の第１態様の第７の好適な形式または先行の好適な形式のいずれかに従 った装置は、制御手段（８）が、キャビティ内に配置された木材の重量の変化率 の値を感知重量から算出することによって木材の乾燥率の値を算出することがで きるようにしたことを特徴としている。 本発明の第１態様の第８の好適な形式または先行の好適な形式のいずれかに従 った装置は、制御手段が、キャビティ（４）内の木材の乾燥率ではなく温度を所 定の最大値より低く維持することができるようにマイクロ波発生源（１）のパワ ー出力を制御するように構成されていることを特徴としている。 本発明の第１態様の第９の好適な形式または第７または第８の好適な形式に従 った装置は、所定時間にわたって木材の乾燥率がゼロか、所定の最大値より低い 時、または乾燥中の全重量減少が所定の最低重量減少以上である時等に、キャビ ティ（４）内の木材が十分に乾燥していることを制御手段が表示できることを特 徴としている。 本発明の第１態様の第１０の好適な形式または先行の好適な形式のいずれかに 従った装置は、マイクロ波発生器（１）が異なった幾つかの連続的または間欠的 パワー出力を発生することができることを特徴としている。 本発明の第１態様の第１１の好適な形式または先行の好適な形式のいずれかに 従った装置は、温度感知手段（１３）が少なくとも１つの光ファイバ温度センサ を含むことを特徴としている。 一定量の木材と、ハウジング内の木材の温度を感知するように構成された温度 感知手段と、ハウジング内に収容されている木材を加熱する手段と共に、感知温 度に応じて木材を加熱する手段を変化させる制御手段とを備えたハウジング内の 木材を乾燥させる本発明の第２態様に従った方法であって、マイクロ波発生器を 使用してマイクロ波エネルギをキャビティに、従ってその内部に配置されている 木材に照射するように、ハウジングをマイクロ波キャビティとして機能させる段 階と、キャビティ内の木材の重量及び温度の両方またはいずれか一方を繰り返し 感知する段階と、キャビティ内の木材の感知された重量及び温度の両方またはい ずれか一方に応じて発生器でキャビティ内に照射するパワーを制御する段階とを 有することを特徴とする方法。 キャリッジは、好ましくは中央ハブから放射状に延びたアームを有する複数の スパイダを含む。乾燥させる木材をアームの先端部に取り付けることができ、ハ ブは、好ましくは回転軸に回転可能に取り付けられている。乾燥させる木材を２ つのそのようなスパイダの間に取り付けることによって、木材をマイクロ波キャ ビティ内で好都合に回転させることができる。木材の長さ方向に沿ってさらに１ つまたは複数のスパイダを取り付けることによって、乾燥中に長い木材が垂れ下 がる可能性を低減させることができる。 キャビティは、好ましくは、乾燥のために木材の搬入及び搬出を行う閉鎖可能 な開口を備えている。キャビティに複数の開口を設けた構造にすれば、例えばコ ンベヤベルトを用いて定期的に新しい木材群をキャビティに搬入することによっ て、装置を連続的に動作させることができる。 温度感知手段は、好ましくは木材の表面温度を測定する手段を備えている。こ れらは好ましくは、一般的に木材の端部の中間と端部から１／３の位置の温度を 測定するように構成されている少なくとも１つの赤外線高温計を含む。各種類の 木材について内部温度と表面温度の間に所定の相関関係（これは表面測定値と関 連させて内部温度プローブを使用して決定できる）があるので、内部温度を測定 するために表面測定が有効てある。木材の気孔内で水分が加熱された時に上昇す る木材の内圧をほぼ決定するのが内部温度であるので、内部温度そのものが重要 である。温度感知手段は、それに代えて、またはそれに追加して、１つまたは複 数の光ファイバ温度センサを含むことができる。これらの２種類のセンサは、非 金属であり、マイクロ波照射をほとんど、またはまったく遮蔽しないので、本装 置に特に好都合であることがわかっている。さらに、高温計の場合、感知装置を キャビティの外側に取り付けることもできる。 感知した温度を制御手段の制御入力として使用して、乾燥中に所定の温度／時 間曲線を維持できるようにすることができる。例えば、一部の木材は、比較的一 定の温度で乾燥させるのが最善である。感知温度だけか、それを感知重量と組み 合わせて使用することによって、適切なマイクロ波発生器のパワー出力を決定す ることができる。木材のひずみを避けるため、温度／時間曲線を所定の最高温度 より低温に維持することが好ましい。 マイクロ波発生器の出力パワーを正確に制御することによって、木材に対する 未制御状態のマイクロ波の照射による問題の多くが回避される。そのような制御 を行わないと、木材内の水分の除去が急速すぎて、木材の気孔構造が破壊される 可能性がある。これは、割れや、木材の内部構造内に大きい穴が形成された「ハ ニカム化」や、ハニカム化が激しくなって木材構造がつぶれる「落ち込み」の形 で木材の全般的なひずみを生じる。 マイクロ波エネルギは１００ＭＨｚ以上で３００ＧＨｚ以下か、そのいずれか の周波数範囲であることが好ましい。一般的に、（政府認可周波数である）周波 数は、４３４ＭＨｚ、８９６ＭＨｚ、９１５ＭＨｚ、２．４５ＧＨｚ及び４．７ ５ＧＨｚである。波長が長いほど、木材構造への貫入が良好になり、大きい木材 に好ましい。一般的に、８９６ＭＨＧｚの周波数によって、累積総厚さが２００ ｍｍまでの木材を乾燥させることができる。２．４５ＧＨｚの周波数では、累積 厚さが少なくとも１００ｍｍの木材を乾燥させることができる。また、大きい木 材ほど、端部だけで水分が逃げようとし、そのため木材の中心の圧力上昇が大き くなるため、大きい木材ほどゆっくり乾燥させる必要がある。 好ましくは、制御手段は、感知重量から木材の重量の変化率の値を算出するこ とによって木材の乾燥率の値を算出することができる（重量減少が木材から蒸発 した水分によるものと仮定することによって乾燥率を算出することができる）。 それぞれの種類の木材は、木材の重大ないずみか生じる限界となる固有最大乾燥 率を備えていることがわかっている。従って、木材の乾燥率を所定の最大値より 低い値に維持できるようにマイクロ波発生源のパワー出力を制御できるように制 御手段を構成することが好ましい。木材が相当に乾燥した時を決定するために重 量変化率を使用することもできる。例えぱ、木材が十分に乾燥した時、重量の変 化が一般的にゼロか、それに非常に近い値まで減少し、所定時間にわたって重量 の変化がゼロであるか、所定の最大値より小さい時、あるいは乾燥中の全重量損 失が所定の最小重量損失以上である時、木材が十分に乾燥していると表示するよ うに装置を構成することができる。好ましくは、マイクロ波発生器は異なった数 種類のパワー出力を発生することができ、間欠的にオン／オフを切り換えるよう にしてもよい。 本発明の方法の態様によれば、マイクロ波エネルギを使用して木材を乾燥させ る方法は、木材をマイクロ波キャビティ内に入れる段階と、木材の重量及び温度 の両方またはいずれか一方を繰り返し感知する段階と、感知した重量及び温度の 両方またはいずれか一方に従ってキャビティに連結されたマイクロ波発生器のパ ワー出力を制御する段階とを有する。 次に、図面を参照しながら例示として本発明の実施形態を説明する。 第１図は、木材乾燥装置の側面図であり、 第２図は、第１図のＡ−Ａ線に沿った断面図であり、 第３図は、第１図の装置で乾燥中の典型的な量の木材の時間に対する温度及び 第１図及び第２図 木材乾燥装置は、８９６から９１５ＭＨｚの帯域幅内のエネルギを発生するマ イクロ波発生器１を備えている。これは、導波路２によって多重モードキャビテ ィ４に連結されている。エネルギは、従来通りに動作するモード撹拌器３によっ てキャビティ４内で結合される。 キャビティ４は、空気入口１０と空気出口１１を備えている。入口１０及び出 口１１を流れる空気の湿度が、それぞれ入口及び出口の湿度センサ９、１２によ って感知される。空気をキャビティ４に強制的に流すため、空気入口１０にファ ンが取り付けられている。 キャビティ４の壁に赤外線センサ１３が取り付けられている。図示の実施形態 では、４つのセンサ１３が側壁に取り付けられている。しかし、センサの位置は 変更可能であり、キャビティ４内の木材の表面温度をむらなく正確に測定できる ように選択する必要がある。 第２図は、木材キャリッジをキャビティ４に対して搬入及び搬出できるように するために開放可能なドア５を備えたキャビティ４の側壁を示している。キャリ ッジは、中央ハブ１７から放射状に延びた４本の支持アーム１６を備えている。 木材はアーム１６上に支持され、それをモータ７が中央ハブ１７の回りに回転さ せる。アーム１６を重量感知手段としてのロードセル８上に支持することができ 、それから木材及びキャリッジの重量を感知することによって、乾燥中に木材の 重量の変化を監視することができる。図示の実施形態では、キャリッジは、キャ ビティの各端部のアーム１６に加えて、乾燥中に木材をそれの長手方向に沿って 支持するようにキャビティの中央に１組のアームを備えている。回転の代わりか 、それに付け加えて、キャリッジをほぼ水平面上及びほぼ垂直面上の両方または いずれか一方において前後に移動させることによって、木材を振動運動状態に「 シャッフル」してもよい。それに追加するか、代わりに、木材を振動させるか、 好ましくは回転方向を正逆に交互させて中央ハブ回りに回転させてもよい。これ は、木材の均一な照射の達成を助ける。モード撹拌器３、相転移装置及びパワー 調節器等の装置を用いてマイクロ波エネルギをキャビティ４内に分散させる。 キャビティを流れる空気の流量を変化させるための制御手段の制御入力として 、湿度センサ９、１２に加えて重量感知手段８が使用されている。 第３図 これは、ほぼ２０５ｍｍＸ３２０ｍｍＸ３０ｍｍのトネリコ材の重量及び温度 を示すグラフである。上のグラフは、水分が除去される時の木材の重量減少を示 している。この実験では、１３分の温度ピークが、木材ではじけ音が発生する時 に対応する。この音は、木材の構造の破壊によって発生しているのであろう。こ のピークは望ましくなく、第３図の「温度５」の曲線と同様な温度曲線が得られ るようにパワーを制御することが好ましい。このピークはまた、（１０分から１ ５分の間の急勾配の重量曲線で示されているような）乾燥率の増加部分に対応し ている。個々の種類の木材に対してそのようなグラフを作成することによって、 安全な最大乾燥率を決定し、それを制御手段に入力することによって、以降の木 材に対してマイクロ波発生器のパワー出力を適当に制御することができるように なる。 木材が乾燥するのに伴って、すべての温度曲線が急勾配で上昇することがわか るであろう。この急激な上昇を利用して、木材が乾燥した時を決定してもよい。 請求の範囲 １．一定量の木材を収容するハウジングと、ハウジング内の木材の温度を感知す るように構成された温度感知手段と、ハウジング内に収容されている木材を加熱 する手段と、感知温度に応じて木材を加熱する手段を変化させる制御手段とを備 えた木材乾燥装置であって、ハウジングはキャビティ（４）を含むか、備えてお り、加熱手段は、キャビティ（４）内へマイクロ波エネルギを導入できるように 少なくとも２つのダクト（２）でキャビティ（４）に連結されているマイクロ波 発生器（１）であり、さらに、キャビティ（４）内の木材の重量を感知する重量 感知手段（８）を備えていることを特徴とする木材乾燥装置。 ２．空気をキャビティ（４）内で移動させることによってキャビティ（４）内の 湿度及び空気温度の両方またはいずれか一方を調整するように構成された換気手 段（１０、１１）を有することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の装置。 ３．換気手段（１０、１１）は、キャビティの空気入口（１０）または空気出口 （１１）に湿度センサ（９、１２）を備えており、湿度センサ（９、１２）はセ ンサ付近の空気の湿度を表す信号出力を発生することができ、この信号出力は、 換気手段（１０、１１）の動作を調整するための入力として使用されることを特 徴とする請求の範囲第２項に記載の装置。 ４．木材をキャビティ（４）内に支持するように構成された木材キャリッジ（１ ６）を特徴とする先行の請求の範囲のいずれか１項に記載の装置。 ５．キャビティ（４）内でキャリッジ（１６）によって支持されている木材に振 動または回転運動を与えることができるキャリッジ（１６）用の手段（７）を有 することを特徴とする請求の範囲第４項に記載の装置。 ６．キャビティ（４）内に設けられて、キャビティ（４）内でのマイクロ波エネ ルギの空間的分散を変えることができる撹拌手段（３）を有すること特徴とする 先行の請求の範囲のいずれか１項に記載の装置。 ７．開口及びそれの蓋体（５）を備えて、蓋体が開放することによって開口から キャビティ（４）の内部への出入りが可能となり、それによって木材をキャビテ ィに搬入または搬出することができるようにしたことを特徴とする先行の請求の 範囲のいずれか１項に記載の装置。 ８．複数の開口及びそれの蓋体（５）と、各開口の蓋体の開閉を連続的に調整す ることによって、開口の１つまたは複数を介してキャビティ内への木材の搬入及 びキャビティからの木材の搬出の両方またはいずれか一方を定期的に行うことが できるようにする手段とを有することを特徴とする請求の範囲第７項に記載の装 置。 ９．キャビティ内の木材の表面温度を測定できるように構成された少なくとも１ つの赤外線高温計を含む温度感知手段（１３）を有することを特徴とする先行の 請求の範囲のいずれか１項に記載の装置。 １０．温度感知手段（１３）は少なくとも１つの光ファイバ温度センサを含むこ とを特徴とする先行の請求の範囲のいずれか１項に記載の装置。 １１．制御手段（８）は、キャビティ内に配置された木材の重量の変化率の値を 感知重量から算出することによって木材の乾燥率の値を算出することができるよ うにしたことを特徴とする先行の請求の範囲のいずれか１項に記載の装置。 １２．制御手段は、キャビティ（４）内の木材の乾燥率を所定の最大値より低く 維持することができるようにマイクロ波発生源（１）のパワー出力を制御するよ うに構成されていることを特徴とする請求の範囲第１１項に記載の装置。 １３．所定時間にわたって木材の乾燥率がゼロか、所定の最大値より低い時、ま たは 乾燥中の全重量減少が所定の最低重量減少以上である時等に、制御装置は、キャ ビティ（４）内の木材が十分に乾燥していることを表示できることを特徴とする 請求の範囲第１１項または第１２項に記載の装置。 １４．マイクロ波発生器（１）が異なった幾つかの連続的または間欠的パワー出 力を発生することができることを特徴とする先行の請求の範囲のいずれか１項に 記載の装置。 １５．一定量の木材と、ハウジング内の木材の温度を感知するように構成された 温度感知手段と、ハウジング内に収容されている木材を加熱する手段と共に、感 知温度に応じて木材を加熱する手段を変化させる制御手段とを備えたハウジング 内の木材を乾燥させる方法であって、ハウジングをマイクロ波キャビティ（４） として機能させ、マイクロ波発生器（１）を使用してマイクロ波エネルギをキャ ビティ（４）に、従ってその内部に配置されている木材に照射し、キャビティ（ ４）内の木材の重量及び温度の両方またはいずれか一方を繰り返し感知し、キャ ビティ（４）内の木材の感知された重量及び温度の両方またはいずれか一方に応 じて発生器（１）でキャビティ（４）内に照射するパワーを制御することを特徴 とする方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ， ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，Ｇ Ｅ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ， ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，Ｐ Ｌ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ， ＶＮ (72)発明者 ウェイクフィールド，フランシス イギリス国・ジイエル６ ７エヌエイチ・ グロースターシャー・ビスリー・パーラー ファーム・（番地なし) (72)発明者 シュート，ラルフ イギリス国・エムケイ45 ４エスイー・バ ッキンガムシャー・ミルトン キーンズ・ ザ バウンダリー・50

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．一定量の木材を収容するためのマイクロ波キャビティを形成しているハウジ ングと、キャビティ内にマイクロ波エネルギを導入するようにハウジングに連結 されたマイクロ波発生器と、キャビティ内の木材の温度を感知するように構成さ れた温度感知手段及びキャビティ内の木材の重量を感知する重量感知手段の両方 またはいずれか一方と、感知温度及び重量の両方またはいずれか一方に応じてマ イクロ波発生器のパワー出力を変化させる制御手段とを備えた木材乾燥装置。 ２．空気をキャビティ内で移動させることによってキャビティ内の湿度及び空気 温度の両方またはいずれか一方を調整するように構成された換気手段を備えてい る請求の範囲第１項に記載の装置。 ３．換気手段は、キャビティの空気入口及び出口の両方またはいずれか一方に湿 度センサを含み、湿度センサによって感知された湿度は、換気手段用の制御入力 として使用される請求の範囲第２項に記載の装置。 ４．木材をキャビティ内に支持するように構成された木材キャリッジを備えてい る先行の請求の範囲のいずれか１項に記載の装置。 ５．キャリッジは、それによって支持されている木材への振動運動の付与及びキ ャビティ内での木材の回転の両方またはいずれか一方を行うことができる請求の 範囲第４項に記載の装置。 ６．キャビティ内でのマイクロ波エネルギの空間的分散を変えるために使用でき るように構成された撹拌手段を備えている先行の請求の範囲のいずれか１項に記 載の装置。 ７．乾燥のために木材の搬入及び搬出を行うための閉鎖可能な開口を備えている 先行の請求の範囲のいずれか１項に記載の装置。 ８．キャビティに複数の閉鎖可能な開口が形成されており、開放可能な開口を介 してキャビティ内への新しい木材の搬入及びキャビティからの木材の搬出を定期 的に行うことによって連続的に動作できるようにした請求の範囲第７項に記載の 装置。 ９．温度感知手段は、キャビティ内の木材の表面温度を測定できるように構成さ れた少なくとも１つの赤外線高温計を含む先行の請求の範囲のいずれか１項に記 載の装置。 １０．温度感知手段は少なくとも１つの光ファイバ温度センサを含む先行の請求 の範囲のいずれか１項に記載の装置。 １１．制御手段は、キャビティ内の木材の重量の変化率の値を感知重量から算出 することによって木材の乾燥率の値を算出することができる先行の請求の範囲の いずれか１項に記載の装置。 １２．制御手段は、木材の乾燥率を所定の最大値より低く維持することができる ようにマイクロ波発生源のパワー出力を制御するように構成されている請求の範 囲第１１項に記載の装置。 １３．所定時間にわたって木材の乾燥率がゼロか、所定の最大値より低い時、ま たは乾燥中の全重量損失が所定の最低重量損失以上である時、木材が十分に乾燥 していることを表示できるようにした請求の範囲第１１項または第１２項に記載 の装置。 １４．マイクロ波発生器は異なった幾つかの連続的パワー出力を発生できるよう にした先行の請求の範囲のいずれか１項に記載の装置。 １５．木材をマイクロ波キャビティ内に入れる段階と、木材の重量及び温度の両 方またはいずれか一方を繰り返し感知する段階と、感知した重量及び温度の両方 またはいずれか一方に応じてキャビティに連結されたマイクロ波発生器のパワー 出力を制御する段階とを有する、マイクロ波エネルギを使用して木材を乾燥させ る方法。 １６．図面を参照しながら以上に記載した構造及び配置の装置。 １７．図面を参照しながら以上に記載した方法。