JP2004001237A

JP2004001237A - 木材の乾燥方法及びその装置

Info

Publication number: JP2004001237A
Application number: JP2002114328A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Ishibashi; 石橋　剛
Original assignee: ENO SANGYO KK
Current assignee: ENO SANGYO KK
Priority date: 2002-04-12
Filing date: 2002-04-17
Publication date: 2004-01-08

Abstract

【課題】木材を乾燥する乾燥方法において、乾燥工程終了後に行う調湿処理と冷却を同時に行うことにより、木材の品質を低下させずに乾燥時間を短縮できる他ランニングコストを低減できる木材の乾燥方法及びその装置を提供すること。
【解決手段】乾燥室１内に蒸気を供給する蒸気供給機構１０と、乾燥室内を昇温する昇温機構１１と、乾燥室内に水を噴霧する水噴霧機構２０を設ける。乾燥室内の温度及び湿度を制御して乾燥室に収容した木材を乾燥し、乾燥工程終了後は、木材に水を噴霧して木材の熱量を除去すると共に乾燥室内の吸排気を調節することで平衡含水率を一定に保って木材の残留応力ならびに水分傾斜を除去する調湿処理と冷却を同時に行う。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、木材を人工的に乾燥する乾燥方法に関しており、詳しくは密封できる乾燥室に木材を収容し、乾燥室内の温度及び湿度を制御して木材を乾燥する乾燥方法及びその装置に関している。
【０００２】
【従来の技術】
従来における木材乾燥方法のうち、木材を乾燥室に収容して温度及び湿度を制御して乾燥する乾燥方法は、加熱工程、乾燥工程、調湿工程、冷却工程の各工程を有している。これらの各工程は、時間の経過にしたがって乾燥室内の温度（乾球温度）と湿度（湿球温度）の条件を設定するタイムスケジュール方式、及び、乾燥中に試験材を取り出して試験材の重量から木材の含水率を算出し含水率降下に適した温度湿度の条件を設定する含水率スケジュール方式が知られている。
【０００３】
従来の乾燥方法は、乾燥する木材の状態に適した乾燥条件を設定するものであるが、乾燥作業の開始後は設定されたプログラムによる工程を経過するだけなので、実際の乾燥状態とは若干相違する場合がる。このため、設定された各工程の所要時間が長過ぎたり又は短過ぎることが原因で木材を損傷するなどの問題が発生しやすい。
【０００４】
従来から知られる乾燥方法のうち、高温乾燥に属する乾燥作業の全工程に要する所要日数は、北海道南部産の杉材心持ち１２０ｍｍ角材の場合、最短で７日、長ければ１０日以上を必要としており、このうち、調湿工程に１日程度、冷却工程は乾燥室の扉を閉めた状態で３〜４日を要している。ただし冷却工程では、扉を開けて作業時間の短縮を計る方法もあるが、扉を開けると扉側の木材が急激に冷却され、奥側との温度差が大きくなって木材の品質を損傷する原因となるので扉を開けた冷却は好ましい方法ではない。しかしながら現実の問題としては、乾燥作業の全所要時間を短縮して生産効率を向上したいという要望があり、質が低下することを知りつつ扉を開ける冷却が行われている。又、従来の調湿工程ではボイラーで発生させた蒸気を使用しているので、調湿処理が終了するまでボイラーの運転を継続して行わなければならず、このためランニングコストが嵩んでしまうという問題がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、乾燥室に木材を収容し乾燥室内の温度及び湿度を制御して木材を乾燥する乾燥方法において、乾燥工程終了後に行う調湿処理と冷却を同時に行うことにより、木材の品質を低下させずに乾燥時間を大幅に短縮でき、しかもランニングコストを低減できる木材の乾燥方法及びその装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
解決手段の第１は乾燥方法に関するものであり、密封できる乾燥室に木材を収容し、乾燥室内の温度及び湿度を制御して乾燥室内の木材を乾燥する乾燥方法であって、作業工程が、乾燥室内に蒸気を供給して木材の材温を上昇させる加熱工程と、乾燥室内の温度と湿度を制御しながら木材を乾燥させる乾燥工程と、乾燥工程終了後の木材に水を噴霧して木材の熱量を除去すると共に、乾燥室内の吸排気を調節することで平衡含水率を一定に保って木材の残留応力並びに水分傾斜を除去する調湿処理と冷却を同時に行う調湿・冷却工程とからなることを特徴とする。
解決手段の第２は乾燥装置に関するものであり、密封できる乾燥室と、乾燥室内に蒸気を供給する蒸気供給機構と、乾燥室内を昇温する昇温機構と、乾燥室内の吸排気をする吸排気口と、乾燥室内に水を噴霧する水噴霧機構を設け、乾燥室内の温度及び湿度を制御して乾燥室に収容した木材を乾燥し、乾燥工程終了後に上記水噴霧機構から水を噴霧して木材の熱量を除去すると共に乾燥室内の吸排気を調節することで平衡含水率を一定に保って木材の調湿処理と冷却を同時に行うことを特徴とする。
解決手段の第３は、解決手段の第２において、昇温機構が、蒸気を熱源とする熱交換器であることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明方法を実施する木材の乾燥装置の構成を示しており、密封できる乾燥室１は、図示しない扉を有しており、扉を開けて台車に棧積みした木材２を搬出入するものである。乾燥室１は吸気口３及び排気口４を有している。吸気口３は、乾燥室１が小さいときはダンパーの開閉による自然換気でよいが、乾燥室が大きいときはファンを設ける。一方、排気口４は、乾燥室の大きさに係りなくファンを設ける。また、乾燥室１には、乾燥室内の温度・湿度を測定する乾湿球温度計６を設け、測定したデータは制御装置５に送信されるようになっている。７は乾燥室１の空気を撹拌して室内の温度及び湿度を一定に保つ循環ファンである。なお、吸気口３及び排気口４のダンパーの開閉は、乾湿球温度計６が測定するデータに基づいて制御される。
【０００８】
乾燥室１には、乾燥室内に蒸気を供給する蒸気供給機構１０と乾燥室内の温度を昇温させる昇温機構１１が設けられている。蒸気供給機構１０は蒸気供給口を有しており、ボイラー１２に蒸気供給管１３を介して接続され、ボイラー１２で発生させた蒸気を乾燥室内にそのまま供給するものであって、蒸気供給管１３に設けたスプレー制御弁１４によって供給する蒸気の量をコントロールする。又、昇温機構１１は、ボイラー１２で発生させた熱源を利用した熱交換器であって、熱源供給管１５を介してボイラー１２に接続され、ボイラー１２から供給された蒸気による熱源を乾燥室内で放熱するものである。なお、熱源供給管１５には熱交制御弁１６が設けられており、昇温機構１１に供給する熱源の量をコントロールする。
【０００９】
又、乾燥室１には、乾燥室内に水を霧状に噴霧する水噴霧機構２０を設けている。水噴霧機構２０は水噴霧口を有しており、給水加圧ポンプ２１に水供給管２２を介して接続したものである。
【００１０】
蒸気供給機構１０へ供給する蒸気の量を制御するスプレー制御弁１４と、昇温機構１１へ供給する熱源の量を制御する熱交制御弁６、並びに水噴霧機構２０へ水を供給する給水加圧ポンプ２１は、何れも制御装置５に組み込んだコンピュータ制御の演算部に接続されており、該制御装置５に入力設定された指令によって作動するものである。
【００１１】
乾燥する木材２は台車に棧積みされている。木材２は棧積みされたもののうち代表的な試験材を複数本選び、各試験材に材温測定センサー８と含水率測定センサー９を埋め込む。試験材は棧積みするロットの代表的なものを選び、極端に重い材や軽い材は避け、また黒心材も避ける。試験材に埋め込む含水率測定センサー９は、複数本を使用し材表層と材中心部など木材の水分傾斜を測定する。
【００１２】
木材の乾燥作業は、乾燥する木材２を台車に棧積みして乾燥室１に搬入し、扉を閉めて乾燥室内を密封してから開始する。搬入された木材２は、サンプルとして選んだ試験材の中心部に材温測定センサー８を埋め込む。又、含水率測定センサー９は、試験材の表層部近くおよび材の中心部など少なくとも２箇所に埋め込む。
【００１３】
乾燥作業は加熱工程から始める。加熱工程は、木材２を乾燥室１にセットした後、ボイラー１２で発生させた蒸気を蒸気供給管１３を介して蒸気供給機構１０へ供給し、乾燥室１内に蒸気をそのまま供給して木材２の材温を上昇させる。加熱工程の所要時間は、木材の材温を条件に入れることで、材温の目標値到達時点が正確に判定できるので、過不足なく木材を加熱することができる。
【００１４】
乾燥工程は、ボイラー１２で発生させた蒸気を熱源とする昇温機構１１により室内を高温に上昇し、高温状態を維持して乾燥する。乾燥工程では、木材の含水率の条件を加えているので、乾燥工程中の各ステップが目標とする含水率に到達すると次のステップに移行させる。乾燥作業は、木材の含水率を試験材に埋め込んだ含水率測定センサー９により測定し、測定値を制御装置５の演算部によって演算して適切な乾燥時間を判定し、入力されている乾燥時間と作業中に測定した含水率から演算した乾燥時間を比較修正しながら進める。
【００１５】
調湿・冷却工程は、水を給水加圧ポンプ２１から水供給管２２を介して水噴霧機構２０から乾燥室１に噴霧するものである。噴霧された水は、乾燥室内の熱を奪って水蒸気になり、乾燥室の室温ならびに木材の材温を下降させ湿球温度を上昇させる。上昇した湿球温度を下げるために、吸気口３及び排気口４により乾燥室内の吸排気をして平衡含水率を一定に保ちながら乾燥室１の室温ならびに木材２の材温を下降させるので、調湿処理が終了すると同時に冷却も終了する。
【００１６】
実施例
加熱工程は、乾燥室内の湿球温度１００℃の条件を１０〜２５時間維持して木材の材温を上昇させる。乾燥工程は、木材を含水率１５％程度まで乾燥させる工程であり、乾燥条件は木材の仕上り含水率や木材初期の含水率、木材樹種などによっても異なる。乾燥工程の所要時間は６３〜１６８時間である。
【００１７】
調湿・冷却工程は、水噴霧機構２０から水を噴霧して熱せられている木材２に水をかける工程である。乾燥工程を終了した乾燥室及び木材は、１００℃程度の高温に達しているので、水をかけることにより、木材の温度が下降すると同時に水が水蒸気に気化して乾燥室は湿球温度が上昇し乾球温度は下降する。調湿処理中に、乾燥室１の湿球温度が上昇したら、排気口４を開にして室内の熱気を排出し、吸気口３から大気を導入して室内の湿球温度を下降させる。木材２にかける水の量と吸排気の量を調節することで、乾燥室内の平衡含水率を一定に保って木材の残留応力ならびに木材の水分傾斜を除去する調湿処理を行い、同時に、乾燥室１の室温も下降させる。調湿・冷却工程に要する作業時間は２０〜３０時間である。
【００１８】
【発明の効果】
本発明は、木材乾燥に際し、従来、乾燥工程後に行う調湿工程と冷却工程をそれぞれ単独で行っていたものを、調湿処理と冷却を同時に行うようにしたものであるから、木材の品質を低下させずに乾燥時間を大幅に短縮できることの他、調湿処理に蒸気を使用しないから、ボイラーの運転は乾燥工程終了後に停止できるのでランニングコストを低減できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する装置を示す構成図。
【符号の説明】
１　乾燥室
２　木材
３　吸気口
４　排気口
５　制御装置
６　乾湿球温度計
７　循環ファン
８　材温測定センサー
９　含水率測定センサー
１０　蒸気供給機構
１１　昇温機構
１２　ボイラー
１３　蒸気供給管
１４　スプレー制御弁
１５　熱源供給管
１６　熱交制御弁
２０　水噴霧機構
２１　給水加圧ポンプ
２２　水供給管

Claims

密封できる乾燥室に木材を収容し、乾燥室内の温度及び湿度を制御して乾燥室内の木材を乾燥する乾燥方法であって、作業工程が、乾燥室内に蒸気を供給して木材の材温を上昇させる加熱工程と、乾燥室内の温度と湿度を制御しながら木材を乾燥させる乾燥工程と、乾燥工程終了後の木材に水を噴霧して木材の熱量を除去すると共に乾燥室内の吸排気を調節することで平衡含水率を一定に保って木材の残留応力並びに水分傾斜を除去する調湿処理と冷却を同時に行う調湿・冷却工程とからなることを特徴とする木材の乾燥方法。
密封できる乾燥室（１）と、乾燥室内に蒸気を供給する蒸気供給機構（１０）と、乾燥室内を昇温する昇温機構（１１）と、乾燥室内の吸排気をする吸排気口（３，４）と、乾燥室内に水を噴霧する水噴霧機構（２０）を設け、乾燥室内の温度及び湿度を制御して乾燥室に収容した木材を乾燥し、乾燥工程終了後に上記水噴霧機構から水を噴霧して木材の熱量を除去すると共に乾燥室内の吸排気を調節することで平衡含水率を一定に保って木材の調湿処理と冷却を同時行うことを特徴とする木材の乾燥装置。
昇温機構（１１）が、蒸気を熱源とする熱交換器であることを特徴とする請求項２に記載の木材の乾燥装置。