JPS6370049A

JPS6370049A - 空気集熱方式による木材乾燥装置

Info

Publication number: JPS6370049A
Application number: JP61214731A
Authority: JP
Inventors: Masanori Kashihara; 樫原　正規; Hiroyuki Takashima; 高島　啓行; Michiharu Hannoki; 播木　道春; Motoo Matsumoto; 元男松本; Katsumi Sawai; 澤井　克巳; Kazuhiro Yamanaka; 山中　一裕
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1986-09-11
Filing date: 1986-09-11
Publication date: 1988-03-30
Anticipated expiration: 2010-05-17
Also published as: JPH0746030B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野この発明は木材の乾燥に太陽熱を利用する技術に係り、
詳しくは太濶熱を利用して温風を製造する空気集熱方式
による木材乾燥システムに関する。

従来技術とその問題点木材乾燥設備としては従来の主流である蒸気式乾燥設備
に加え電気式および、最近注目されているヒートポンプ
を応用した除湿乾燥機が現在主に使用されている。蒸気
式は一般に大型でありほとんどの場合−基で教室もの乾
燥能力を持つのが多いのに対し、除湿式はやや規模が小
さく、電気式はさらに規模が小さい多品種少量生産向き
設備となっている。このように用途に合わせてこれらの
組合せで製材メーカーその他で使用されているが、蒸気
式は高温乾燥（７０〜９０°Ｃ）であるため調湿制御が
必須で乾燥操業に多年の経験と技術が必要とされる。こ
れに対し、除湿法は低ｍ９２燥（４０°Ｃ前後）である
ため比較的木材の損傷が少なく操作は簡単であるという
特徴を有するが、ランニングコストが嵩むという難点が
ある。

一方、木材乾燥に対する要求は建築技術の向上により年
々急速に増加しており、最近の住宅建築の高断熱化にと
もなう精度や狂によるすき間発生防止の要求、耐久性等
の面から乾燥木材の使用が増大してきている。また、木
材業界においても木材付加価値向上や、輸入木材に対す
る競争力強化等の面から木材乾燥の要求が高まっている
。しかしながら、前記の蒸気式や電気式ではその要求に
十分に対応できず、また除湿法はランニングコストが嵩
み乾燥コストが高くつくため木材価格の高置を招くこと
になり好ましくなかった。そのためランニングコストの
安い木材乾燥設備の開発が強く望まれていた。

そこで近年、ツーランシステムを木材乾燥に応用する方
法が試みられている。木材乾燥に太陽熱を利用すること
は早くから検討が行なわれており、置場に桟積みして簡
単な上屋を掛けた天然乾燥といわれている方法も広い意
味では太陽熱による乾燥といえる。しかし、より積極的
に太陽熱を利用した乾燥方法となると現状ではその例は
少なく、温室的な簡易ソーラー乾燥台や、ソーラードラ
イヤー程度であり、いずれも広く実用普及するまでには
至っていない。これは、現状のソーラーコレクターはす
べて温水式であり、しかも設備コス１へが相当嵩むため
木材乾燥用途への実用検討に至らなかったためと考えら
れる。

一方、省エネルギ一対策として温風を太陽熱により製造
する方法が試みられている。この方法は基本的には太陽
熱をある集熱部材に吸収し、空気流との熱交換により温
風を得る空気集熱方式による方法である。最近、この空
気集熱によるソーラーシステムの木材乾燥への応用が検
討され、空気集熱コレクターを用いた木材乾燥装置が開
発されている。この乾燥装置は透明カバーで外周面を被
覆した風洞内に黒色に塗装したアルミまたはステンレス
製の集熱材を敷設した構造のコレクターを用いた集熱装
置により、集熱材からの対流伝熱により温風を発生させ
、この温風を木材乾燥室に流通させるとともに空気集熱
コレクターに導入せしめ、集熱コレクターと木材乾燥！
間を循環させる方式である。この空気集熱方式による木
材乾燥装置は既存の温水式のソーラーコレクターに比べ
設備コストおよびランニングコストが安くつく利点があ
るため、木材の乾燥には有利である。

発明が解決しようとする問題点木材乾燥において、乾燥速度や品質に影響を与える要因
としては、■乾燥空気（温風）温度、■乾燥空気湿度、
■乾燥空気量等があげられる。一方、太陽熱集熱器の集
熱効率を変化させる要因としては、■集熱空気温度、■
集熱空気量、■外気温度、■日射量等があげられる。太
陽熱を主熱源とする乾燥装置にあっては、これらの２つ
の要因を適合させた装置とすることが重要であるが、一
般的には乾燥空気量と集熱空気量の最適値は乾燥速度や
品質に影響を与える要因の方が３〜５倍程度大きく、ま
た乾燥空気温度は木材の含水率によって最適温度が異な
る。

従来の前記空気集熱方式による木材乾燥装置の場合は、
乾燥空気と集熱空気の流通経路は同一でおり、乾燥空気
量を基準にして空気量が決定されている。その結果、太
陽熱集熱器にとっては最適値の３〜５倍の空気が流入す
ることになり、集熱温度の低下をもたらし最適な乾燥空
気温度を維持することが困難になるという問題があった
。また、この問題を解決するためには集熱器面積を必要
以上に大きくする必要があり、装置の経済性を損なうこ
とになる。

また、従来の空気集熱コレクターは前記したとおり風洞
内に敷設した集熱材からの対流伝熱による熱交換方式で
あるため、風洞内の流通空気は該空気層の上下で温度差
を生じ均一に昇温されない欠点を有し、また空気流路の
上下方向高さを狭く形成しなければならないため流通空
気の速度が速く圧力損失が大きくなる欠点があり、太陽
熱の集熱効率が低く、改善が望まれていた。

この発明は従来の前記問題点を解決するためになされた
ものである。

問題点を解決するための手段この発明は従来の前記問題点を解決するため、集熱用空
気と乾燥用空気系統を区分し、集熱系と乾燥系をそれぞ
れ最適風量で運転できるようにし、さらに、乾燥用空気
の加熱用放熱器と加湿手段を設けて乾燥用空気の温度と
湿度をより適性に保持できるようにし、また空気集熱コ
レクターとして風洞内にポーラスなシート状集熱材を傾
斜設置してなる高集熱効率のコレクターを用いた木材乾
燥装置を提案するものである。

すなわち、この発明に係る空気集熱方式による木材乾燥
装置は、透明カバーで外周面を被覆した風洞内に、太陽
光を受光するポーラスなシート状集熱材を傾斜設置して
なる空気集熱コレクターにより得た温風を木材乾燥用空
気として循環使用する木材乾燥装置でおって、木材乾燥
室を２重天井とし、外側天井に前記集熱式コレクター用
空気循環ファンを設けるとともに、該循環ファンにて２
重天井内に送風された乾燥用空気を乾燥室と２重天井内
を循環させる乾燥用空気循環ファンを内側天井に設け、
集熱式コレクター用空気循環系統と乾燥用空気循環系統
をそれぞれ別系統とし、さらに乾燥用空気放熱器を前記
２重天井内に設けるとともに、乾燥用空気加湿用蒸気ス
プレー管を乾燥室内に設けたことを特徴とするものでる
。

すなわち、この発明は太陽熱を主熱源とする乾燥装置に
おいては前記した通り、乾燥用空気量と集熱用空気量が
異なることおよび、乾燥用空気温度は木材の含水率によ
って最適温度が異なる点を考慮し、集熱系と乾燥系を別
系統とすることによってそれぞれ最適風量で運転できる
ようにし集熱効率、乾燥効率の最大化がはかれるように
するとともに、集熱送風量をコントロールし低日射量時
でも乾燥要求温度が得られるようにし太陽熱利用率を向
上させたものである。さらに、必要に応じて放熱器と蒸
気スプレーにより乾燥用空気の加熱と加湿を行なえるよ
うにしたものでおる。また、乾燥系の送風制御によって
乾燥室内の木材前後の空気静圧のばらつきを少なくし、
通風むらを可及的に減少させうれるようにしたものであ
る。

なお、風洞内にポーラスなシート状集熱材を傾斜設置し
た空気集熱コレクターは、有効伝熱面積の増大と圧力損
失の軽減がはかられることにより、空気流路の上下方向
高さを広く形成することが可能となり、大風量としても
圧力損失が軽減され、かつ流速を遅くしても伝熱面積が
充分あるため集熱効率の低下につながらない効果を有し
、さらに空気流路の上下方向高さを広く形成しても流通
空気層の上下で温度差を生じることなく均一に昇温する
ことが可能となるという利点を有する。従って、この集
熱コレクターによれば、太陽熱を高効率で集熱すること
が可能となり乾燥コストの低減にも大なる効果を奏する
。

発明の図面による開示第１図はこの発明の好適な木材乾燥装置を示す概略縦断
側面図、第２図は同上木材乾燥装置のエアーフロー、第
３図は同上装置における空気集熱コレクターを示す概略
図である。

第１図および第２図において、（１）は空気集熱コレク
ター、（２）は木材乾燥室、（３）は外側天井、（４）
は内側天井、（５）は集熱用空気循環ファン、（６）は
乾燥用空気循環ファン、（７）は桟積みされた木材、（
８）は補助熱源として用いる蒸気ボイラー、（９）は放
熱器、（１０）は蒸気スプレー管をそれぞれ示す。

すなわち、この発明は木材乾燥室（２）を外側天井（３
）と内側天井（４）とからなる２重天井とし、外側天井
（３）に設けた集熱用空気循環ファン（５）にて集熱用
空気を乾燥室の２重天井内に導入し、内側天井（４）に
設けた乾燥用空気循環ファン（６）にて乾燥用空気を２
重天井内と木材乾燥室（２）内を循環させる方式とした
ものである。集熱用空気循環ファン（５）は木材乾燥室
（２）内の温度により送風量がコントロールされるよう
になっており、乾燥用空気循環ファン（６）は２重天井
内と乾燥室内を循環させる関係上、押し込み送風用と吸
引用の２種に分れ、かつ２種のファンは一定時間間隔で
押し込みと吸引を逆転制御できるようになっている。補
助熱源の蒸気ボイラー（８）は乾燥用空気の加熱と加湿
に使用するもので、放熱器（９）は２重天井内に設置し
、蒸気スプレー管（転）は乾燥室に設けている。

また、空気集熱コレクター（１）は第３図にその概略を
示すごとく、太陽光透過率のすぐれた樹脂フィルム等の
透明カバー（１−２）で外周面を被覆してなる密閉構造
の風洞（１−１）内に、該風洞を透過した太陽光を受光
しかつ同風洞内を通る空気流を遮るように傾斜して設け
たポーラスなシート状集熱材（１−３）を有するもので
ある。ここで、シート状集熱材としては、例えば炭素繊
維スクリーンが好適である。炭素繊維スクリーンは炭素
繊維シートで製作され、太陽光を受は昇温したスクリー
ンの微小空隙を熱媒空気が通過することで効果的な熱交
換が行なわれる構造となっている。このようなポーラス
なシート状集熱材を風洞（１−１）内に傾斜設置すると
、伝熱面積の増大と圧力損失の軽減がはかられることに
より風洞の空気流路を広く形成することが可能となり、
大風量用としても圧力損失が軽減されるとともに、流通
空気層の上下で温度差を生じることなく均一に昇温する
ことが可能となる。従って、太陽エネルギーを効率よく
回収することができるとともに、人足の温風を容易に得
ることが可能となる。

作　　用集熱用空気循環系統と乾燥用空気循環系統をそれぞれ別
系統とした上記構成の木材乾燥装置において、空気集熱
コレクター（１）にて昇温された温風は集熱空気循環フ
ァン（５）にて乾燥室の２重天井内に導入され、内側天
井（４）に設置された乾燥用空気循環ファン（６）にて
木材乾燥室（２）内に押込まれ該室内の木材（７）を通
風した後、再び２重天井内に吸引されて循環する。

空気集熱コレクター（１）へは乾燥室（２）の空気が集
熱用空気循環ファン（５）にて導入され、風洞（１−１
）内（傾斜設置したシート状集熱材（１−３）と熱交換
されて再び昇温され、乾燥用空気として木材乾燥室（２
）へ供給される。

木材乾燥の場合、１回に乾燥させる木材量を例えば１０
〜１５ｍ３とした場合、乾燥に要する熱量から決定され
る空気集熱コレクター（１）の面積は８０〜１５０ｍ’
となる。このコレクターの集熱最適空気量は１６００〜
６０００ｍ３／Ｈｒ　、乾燥用空気量は１００００〜１
５０００ｍ”／Ｈｒが必要である。このように集熱用空
気量と乾燥用空気量が異なるため、この発明装置におけ
る集熱用空気循環ファン（５）は乾燥に要求される温度
により最適空気量になるようにコントロールされ、乾燥
用空気循環ファン（６）は空気集熱コレクター（１）に
無関係に最適乾燥風量で運転される。

また、乾燥用空気循環ファン（６）は乾燥室（２）内に
おける木材前後の空気静圧のばらつきを少なくし通風ム
ラを減少させために、一定時間間隔で乾燥空気の押込み
と吸引を逆転させて均一化をはかる。

また、太陽熱集熱量が不足し乾燥用空気の温度が低い場
合には、補助熱源の蒸気ボイラー（８）により放熱器（
９）に蒸気を送り、乾燥用空気を加熱し、乾燥用空気に
加湿を必要とする場合は、スプレー管（１０）より蒸気
を噴霧する。

発明の効果この発明は上記のごとく、太陽熱集熱用空気循環ファン
と木材乾燥用空気循環ファンを各別に設け、集熱用空気
と乾燥用空気を別系統としたことにより、空気量の異な
る集熱用空気と乾燥用空気をそれぞれ最適風量で運転す
ることができ乾燥速度、集熱効率を最良の状態で運転す
ることが可能となる。また、低日射ｄ時でも集熱送風量
をコントロールするだけで木材乾燥要求温度を得ること
ができ太陽熱利用率を向上させることができる上、必要
に応じて補助熱源を利用して放熱器により乾燥用空気を
加熱することができるとともに、蒸気スプレー管により
乾燥用空気の湿度をも調整することが可能であるから、
常に最適な温度および湿度で木材を乾燥することができ
る。また、乾燥用空気循環ファンを回転方向を変えるこ
とによって循環方向を自由に変えることができるので、
桟積木材の前後の空気静圧のばらつきを少なくして通風
ムラを減少させることができる効果を有する。

さらに、空気集熱コレクターとして、透明カバーで被覆
した風洞内にポーラスなシート状集熱材を傾斜設置した
高集熱効率のコレクターを用いたことにより、乾燥室の
大型化もはかることが可能となる。

従って、この発明装置によれば、木材乾燥コストの低減
が可能となり、木材付加価値向上や、輸入木材に対する
競争力強化等の面から高まっている木材乾燥の要求にも
十分に対応することができる等、そのもたらす効果は極
めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の好適な木材乾燥装置を示す概略縦断
側面図、第２図は同上木材乾燥装置のエアーフロー、第
３図は同上装置における空気集熱コレクターを示す概略
図である。１・・・空気集熱コレクター、２・・・木材乾燥装置、
３・・・外側天井、４・・・内側天井、５・・・集熱用
空気循環ファン、６・・・乾燥用空気循環ファン、７・
・・木材、８・・・蒸気ボイラー、９・・・放熱器、１
０・・・蒸気スプレー管。

Claims

【特許請求の範囲】

透明カバーで外周面を被覆した風洞内に、太陽光を受光
するポーラスなシート状集熱材を傾斜設置してなる空気
集熱式コレクターにより得た温風を木材乾燥用空気とし
て循環使用する木材乾燥装置であって、木材乾燥室を２
重天井とし、外側天井に前記集熱式コレクター用空気循
環ファンを設けるとともに、該循環ファンにて２重天井
内に送風された乾燥用空気を乾燥室と２重天井内を循環
させる乾燥用空気循環ファンを内側天井に設け、集熱式
コレクター用空気循環系統と乾燥用空気循環系統をそれ
ぞれ別系統とし、さらに乾燥用空気加熱用放熱器を前記
２重天井内に設けるとともに、乾燥用空気加湿用蒸気ス
プレー管を乾燥室内に設けたことを特徴とする空気集熱
方式による木材乾燥装置。