JP3912385B2 - 木材乾燥装置 - Google Patents

Description

本発明は、木材の人工乾燥に伴って発生する変形やヒビ割れなどの不具合の発生を防止して均質な乾燥結果が得られるようにした木材乾燥装置に関する。

木材を加工して製品とする場合、経時的に収縮による変形やヒビ割れなどを防止し、寸法安定性を高くするため含水率が所定値以下となるように木質素材を乾燥させなければならない。このため、被乾燥材を木材乾燥装置により人工的に乾燥させる場合の標準的な一例として、乾燥室内において９５℃、８時間の初期蒸煮により被乾燥材を高温で熱軟化させた後、この被乾燥材を乾球温度１２０℃、湿球温度９０℃の条件で７２時間乾燥させる方法が知られている。

上記のような条件による人工乾燥は、比較的長時間の乾燥スケジュールにより被乾燥材の乾燥を実施するのであるが、被乾燥材の樹種の相違や乾燥室内の雰囲気の不均一などにより、被乾燥材の表面または内部にヒビ割れが生じたり、表面が暗色化したりすることがあり、一律に安定した乾燥結果を得ることが困難であった。

また、乾燥室による人工乾燥の場合、その生産性を向上するため、通常、被乾燥材を台車などに段積みして収容し、一工程で多量の乾燥材が得られるようにしている。図８は、このような目的で構築された木材乾燥装置の基本的構成の概要を示す図であり、同図に示すように気密性および断熱性の保たれた乾燥室１の床面には軌道レール２が設置され、この軌道レール２に配された台車３により被乾燥材Ｈが搬入または搬出される。

前記被乾燥材Ｈは、台車３上に桟木４を介在させて段積みされており、通気性を保ち調節された温度、湿度による雰囲気が均一となるようにしている。そして、台車３上の遮蔽板５と乾燥室１の天井面との間には乾燥室１内の空気循環を行うための送風機６が配設されており、その空気循環路に介在するように加熱装置（電気ヒーターまたは蒸気ヒーター）７が配設されている。さらにこの空気循環路には、加湿源となる蒸気Ｍを噴射する加湿装置（蒸煮パイプ）８が配設されている。乾燥室１内の温度、湿度を調節する必要のある場合、給気ファン９および排気ファン１０を駆動し、外気の導入または乾燥室１内の空気を排出するようにしている。なお、符号１１は、余剰水を排出するためのドレンパイプである。

このように構成された木材乾燥装置により被乾燥材の乾燥を行う場合、加湿装置８から蒸気Ｍを放散するとともに、送風機６により乾燥室１内の空気を循環させ、温度、湿度の調節された雰囲気を形成する。そして、樹種などの条件に応じてプログラムされた乾燥スケジュールが設定されるが、上層から下層までの間の事前に選定した被乾燥材Ｈに含水率センサーを固定しておき、これにより検出した含水率データを制御装置に与え、乾燥制御の自動化が可能となるようにしている（例えば、特許文献１）。
特開２００２−８６４０７号公報

このように構成された従来の木材乾燥装置においては、空気循環路中の加湿装置８からは蒸気Ｍが放散されるのであるが、霧状となっている蒸気Ｍは加熱装置７により昇温された空気循環路中で速やかに気化し、段積みされた上層から下層までの被乾燥材Ｈに対し均等な温度、湿度の雰囲気となるようにしなければならない。

ところが、図８の矢印で示すように乾燥室１内の空気循環路が一方向である場合、霧状の蒸気Ｍは気化しないまま、微細な水滴となって被乾燥材Ｈに直接付着してしまうことがある。このような現象が発生すると、被乾燥材Ｈは段積みされているため、下層より上層の被乾燥材Ｈが放散された蒸気Ｍに晒され易く、段積みされた部位により湿度の相違が発生し、乾燥結果に大きな相違が生じることとなる。

このような状態となった木材乾燥装置において乾燥作業を継続すると、被乾燥材Ｈの乾燥条件に相違が生じてしまうことから、乾燥作業を終了した後に高い水分を残していたり、変形やヒビ割れの生じたものを含む結果となり、歩留まりが悪く、生産性の低い結果をもたらす。しかも、加湿装置から放散される蒸気の温度は、乾燥条件に応じて４５〜１００℃と大きな温度差があり、どの温度帯域においても、速やかな気化を可能とするのが甚だ困難であった。

本発明は、かかる従来の問題に鑑みなされたもので、木材乾燥装置における乾燥室内のどの部位においても湿度が一定となるようにし、被乾燥材を段積みした場合においても均質の乾燥結果が得られるようにしたもので、歩留まりを高くし、生産性を向上するようにしたものであり、また、肉厚の大きい被乾燥材であっても、均質な乾燥度と変形やヒビ割れがなく、特に楽器の製作に好適な木質材料が得られる木材乾燥装置を提供することを目的とするものである。

そこで本発明は、以下に述べる各手段により上記課題を解決するようにした。即ち、請求項１記載の発明では、被乾燥材を気密性および断熱性の保たれた乾燥室に収容し、加熱手段、加湿手段、送風手段および吸排気手段により乾燥室内の温度と湿度を調節した雰囲気で前記被乾燥材を乾燥するようにした木材乾燥装置であり、前記乾燥室下部に加湿手段を配設する一方、乾燥室上部の天井面に送風手段を配設し、加湿手段は乾燥室の対向する側面に平行に少なくとも一対設けられ、送風手段による送風方向が一定時間間隔で反転するようになし、さらにこの反転に同期する切替により加湿手段の任意の一方のみが作動するようにする。

請求項２記載の発明では、被乾燥材を気密性および断熱性の保たれた乾燥室に収容し、加熱手段、加湿手段、送風手段および吸排気手段により乾燥室内の温度と湿度を調節した雰囲気で前記被乾燥材を乾燥するようにした木材乾燥装置であり、前記乾燥室下部に水を散水するようにした加湿手段を配設する一方、乾燥室上部の天井面に送風手段を配設し、加湿手段は乾燥室の対向する側壁面に平行する少なくとも一対設けられ、送風手段による送風方向が一定時間間隔で反転するようになし、さらにこの反転に同期する切替により加湿手段の任意の一方のみが作動するようにする。

本発明によれば、乾燥室の送風手段による送風方向を一定間隔で反転するようにし、この反転に同期する切替により加湿手段の任意の一方のみが作動するようにしたので、乾燥室内のどの部位においても湿度が一定となり、被乾燥材を段積みした場合においても均質の乾燥結果が得られことから歩留まりが高く生産性を向上することができる。

以下、本発明の実施の形態を図にもとづいて詳細に説明する。なお、従来と同一の構成には同一の符号を付して説明する。

図１は、本発明を実施した木材乾燥装置であり、乾燥室１は気密性および断熱性が保たれているが、同図前後方向の一方または両方に開閉扉が配設され、乾燥室１の床面に設置された軌道レール２に配され台車３により被乾燥材Ｈが外部から搬入または外部へ搬出される。

前記被乾燥材Ｈは、台車３上に桟木４を介在させて段積みされており、従来と同様に被乾燥材Ｈ間の通気性を保ち、調節された温度、湿度による雰囲気が均一となるようにする。台車３上の遮蔽板５と乾燥室１の天井面との間には乾燥室１内の空気循環を行うための送風機６を配設し、その空気循環路に介在するように加熱装置（電気ヒーターまたは蒸気ヒーター）７が配設されている。なお、本発明における前記送風機６は、例えば、ファンを正転させたとき空気流が前方に発生し、逆転させたとき空気流が後方に発生するように構成されたものを採用する。

そして、乾燥室１下部の床面上の側壁面に平行に台車３を挟んで対向する一対または複数対の送水パイプ１２・１３が配設され、この送水パイプ１２・１３は制御装置１６により制御されるポンプ１４・１５に接続されている。前記制御装置１６は、送水パイプ１２・１３から水Ｗの散水量およびタイミングを制御するとともに、送風機６の正転／逆転の制御および加熱装置７の発熱制御を司る。なお、前記ポンプ１４・１５を電磁バルブに代え、静水圧を利用するようにしてもよい。また、送水パイプ１２・１３から散水する水Ｗは、常温水あるいは任意の温度に昇温した加熱水など、乾燥条件に適合するものを適宜に採用する。さらに、前記送水パイプ１２・１３からの水Ｗの散水方向は、被乾燥材Ｈへの水滴の飛散を積極的に防止できるように床面に内向させるか壁面に外向させるようにするとよい。

つぎに、前述したように構成された本発明の木材乾燥装置を運転した場合の態様を以下に説明する。図２は、送風機６を正転させ、乾燥室１内の空気が同図矢印に示すように循環させており、この空気循環路中にある加熱装置７が制御装置１６により発熱制御され、循環する空気が昇温されて所定の高温となる。このとき、制御装置１６からの指示によりポンプ１４が駆動し、送水パイプ１２から定められた出水量の水Ｗを散水するが、ポンプ１５は制御装置１６からの指示によりその駆動が停止されているため、送水パイプ１３からの水Ｗの散水はない。

このように運転が開始されると、送水パイプ１２は乾燥室１の天井面から流下する気流を床面上で受ける状態となるため、散水した水Ｗはその気流の勢力により床面方向へ放散し、被乾燥材Ｈへ水滴が飛散することがない。そして、加熱装置７により高温となった空気により送水パイプ１２から散水された水Ｗは気化し、循環する空気と攪拌されて湿度を高め、乾燥室１内のどの部位においても一定の湿度が保たれることになる。

図３は、制御装置１６の指示にもとづいて送風機６が逆転され、同図矢印に示すように乾燥室１内の空気を循環させた状態を示すもので、図２に示す場合と同様に空気循環路中にある加熱装置７が制御装置１６により発熱制御され、循環する空気が昇温されて所定の高温となる。このとき、制御装置１６からの指示によりポンプ１５が駆動し、送水パイプ１３から定められた出水量の水Ｗを散水するが、ポンプ１４は制御装置１６からの指示によりその駆動が停止されているため、送水パイプ１２からの水Ｗの散水はない。

このように上記実施例によれば、乾燥室１の床面上における空気循環路の風上側の送水パイプから水Ｗを散水するようにし、風下側の送水パイプからの水Ｗの散水を停止することにより、台車３上の被乾燥材Ｈへの水Ｗの飛散を完全に防ぐことができる。しかも、本発明では蒸気によらず水を採用していることから、温度を上昇させずに湿度を上昇させることができ、被乾燥材Ｈの上層から下層まで均質な乾燥結果を得ることができる。

さらに本発明では、乾燥室１内の温度、湿度がより一定となるようにするため、空気循環の方向を一定時間間隔で切り替えることができるようにするとともに、この空気循環の方向の切り換えに同期させて送水パイプ１２・１３のいずれか一方から水Ｗを散水するようにした。即ち、一例として図４に示すように、制御信号の高レベル期間（Ｈ）には送風機６を正転するとともにポンプ１４を駆動して送水パイプ１２から水Ｗを散水し、同信号の低レベル期間（Ｌ）には送風機６を逆転するとともにポンプ１５を駆動して送水パイプ１３から水Ｗを散水するが、その動作スケジュールは連続あるいは間歇的に行い得るようにし、被乾燥材の樹種などの条件にもとづいて予め設定されたプログラムにより温度制御とともに実行される。このように制御することにより、乾燥室１内の空気が十分に攪拌され、温度、湿度がどの部位においてもより一定となるようにすることができる。

図５および図６は、本発明の実施の形態の他の例を示すもので、図５に示すように送風機６を正転させているときには送水パイプ１３から水Ｗを散水させ、送風機６が逆転した場合は、図６に示すように送水パイプ１２から水Ｗを散水するようにしたものである。このように運転した場合は、台車３下を循環する空気がエアーカーテン状となって上昇し、送水パイプ１２・１３からの水Ｗは、乾燥室１の壁面方向へ散水される状態となり、被乾燥材Ｈに水滴が飛散することがない。

上記の場合において空気循環方向と送水パイプ１２・１３からの散水のタイミングを制御する場合は、図７に示すように制御信号の高レベル（Ｈ）には送風機６を正転するとともにポンプ１５を駆動して送水パイプ１３から水Ｗを散水し、同信号の低レベル期間（Ｌ）には送風機６を逆転するとともにポンプ１４を駆動して送水パイプ１２から水Ｗを散水するようにすればよい。

本発明の木材乾燥装置により実験を繰り返した結果の一例によると、被乾燥材としてローズウッド（比重１．０）の角材（断面４０ｍｍ平方および８０ｍｍ平方）を、乾球温度４５℃、湿球温度４２℃で初期湿度８６％として乾燥を開始し、６８日の期間内で徐々に湿度を低下させつつ、最終的な乾球温度６５℃、湿球温度４０℃で湿度２９．５％とした場合、前記被乾燥材の初期含水率１４％を最終的に８％とすることができ、変形やヒビ割れのない楽器に最適な素材とすることができた。

本発明の木材乾燥装置の構成を説明する図である。 本発明の木材乾燥装置の動作態様を説明する第１工程の図である。 本発明の木材乾燥装置の動作態様を説明する第２工程の図である。 本発明の木材乾燥装置の動作タイミングの例を説明する図である。 本発明の他の実施形態を説明する第１工程の図である。 本発明の他の実施形態を説明する第２工程の図である。 本発明の他の実施形態の動作タイミングの例を説明する図である。 従来の木材乾燥装置の構成を説明する図である。

符号の説明

１・・・・・・・乾燥室
２・・・・・・・軌道レール
３・・・・・・・台車
４・・・・・・・桟木
５・・・・・・・遮蔽板
６・・・・・・・送風機
７・・・・・・・加熱装置
１２・１３・・・送水パイプ
１４・１５・・・ポンプ
１６・・・・・・制御装置
Ｈ・・・・・・・被乾燥材
Ｗ・・・・・・・水

Claims (2)

1. 被乾燥材を気密性および断熱性の保たれた乾燥室に収容し、
   加熱手段、加湿手段、送風手段および吸排気手段により乾燥室内の温度と湿度を調節した雰囲気で前記被乾燥材を乾燥するようにした木材乾燥装置であり、
   前記乾燥室下部に加湿手段を配設する一方、乾燥室上部の天井面に送風手段を配設し、
   加湿手段は乾燥室の対向する側壁面に平行に少なくとも一対設けられ、送風手段による送風方向が一定時間間隔で反転するようになし、
   さらにこの反転に同期する切替により加湿手段の任意の一方のみが作動するようにしたこと、
   を特徴とする木材乾燥装置。
2. 被乾燥材を気密性および断熱性の保たれた乾燥室に収容し、
   加熱手段、加湿手段、送風手段および吸排気手段により乾燥室内の温度と湿度を調節した雰囲気で前記被乾燥材を乾燥するようにした木材乾燥装置であり、
   前記乾燥室下部に水を散水するようにした加湿手段を配設する一方、乾燥室上部の天井面に送風手段を配設し、
   加湿手段は乾燥室の対向する側壁面に平行に少なくとも一対設けられ、送風手段による送風方向が一定時間間隔で反転するようになし、
   さらにこの反転に同期する切替により加湿手段の任意の一方のみが作動するようにしたこと、
   を特徴とする木材乾燥装置。

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