JP6799780B2 - 木材処理装置及び木材処理方法 - Google Patents
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Description
例えば、下記特許文献1には、木材を高圧蒸気釜内部において高圧蒸気処理した後、水を供給して木材を水没させてから降温降圧処理する構成とされた装置の開示がある。
なお、以下の実施形態では、本実施形態に係る木材処理装置を設置した状態を基準として上下方向等の方向を説明する。
本実施形態に係る木材処理装置1は、図1(a)、(b)に示すように、被処理木材2を水に浸漬させた状態で収容可能な容器10と、容器10内に高圧高温水蒸気を供給する水蒸気供給部15と、を備えている。
開閉蓋12は、適宜の緊締手段によって、容器本体11を気密的(水密的)に封止し、かつ容器本体11に対して着脱自在または開閉自在とされている。
また、容器本体11の上部には、給水元17からの水を容器10内に供給する給水管が接続されている。給水元17としては、給水タンクや水道管等としてもよい。また、容器本体11の上部には、容器10内からの水蒸気乃至はガスを排出する排気管等が接続されている。
なお、容器10には、容器10内の温度(気相部6及び溜水部4の両方または一方の温度)を測定する温度センサーや、圧力を測定する圧力センサー等が設けられている。
また、この冷却路19は、容器10内に直接的に冷却媒体等を供給して容器10内を直接的に冷却するものではなく、当該冷却路19内に流通される冷却媒体によって容器10内を言わば間接的に冷却する熱交換部として機能する。
この冷却路19には、容器10外の冷却媒体供給部18に接続された媒体供給管が接続されている。この媒体供給管及び上記した各管路(水蒸気供給管、給水管、排水管、排気管)には、開閉弁(ON/OFF弁)がそれぞれに設けられている。
また、冷却媒体の温度は、常温程度としてもよく、また、例えば、5℃〜50℃程度としてもよく、好ましくは、10℃〜40℃程度としてもよい。
また、冷却媒体としては、水等でもよく、油系、アルコール系等の他の流体でもよく、さらには、流体に限られず、気体でもよい。
なお、冷却媒体供給部18としては、上記のような循環供給可能な構成とされたものに限られず、例えば、工場等に設置されるクーリングタワー等としてもよく、さらには、水道(工業用水道、上水道)を冷却媒体供給部18としてもよい。この場合は、冷却路19を通過させた冷却媒体が排水されるものとしてもよい。
本実施形態では、この冷却路19を、容器10内の水面5の上方側に位置するように設けた構成としている。つまり、水面5の上方側に位置する冷却路19は、その外周面が全周に亘って水蒸気等の気体に接触する構成とされている。図例では、容器10の長手方向に長手方向を沿わせた冷却路19を、容器10内の気相部6の上下方向略中央部に位置するように設けた例を示している。なお、冷却路19を、その全体が容器10内の水面5の上方側に位置するように設けた構成に限られず、容器10内に配された冷却路19の長手方向の大半が容器10内の水面5の上方側に位置するように設けた構成としてもよい。つまり、容器10内における冷却路19の長手方向の一部が溜水部4内に水没しているようなものでもよい。
また、冷却路19の長さ寸法や径は、後記する冷却工程の際に、効果的な冷却がなされるように適宜、設定するようにしてもよい。また、略円筒状の冷却路19に限られず、略多角筒状の冷却路19としたり、さらには、比較的に大判の平板状の冷却路19としたりしてもよい。また、冷却路19の外周に、径方向に突出する突部や鍔部等を設けた構成としてもよい。また、この冷却路19は、金属系材料等から形成されたものでもよい。
この制御部20には、例えば、CPU等の制御回路や、メモリ等によって構成され、後記する基本動作例を含む各種動作プログラム等を記憶する記憶部等が設けられている。
この制御部20によって各部が制御されて以下のような基本動作(本実施形態に係る木材処理方法)の実行がなされる。
以下、同木材処理方法の具体的工程の一例について説明する。
また、被処理木材2を浸漬させる水としては、水道水(清水)としてもよいが、例えば、ポリエチレングリコール(PEG)や、ポリエチレングリコールモノメタクリレート(PEGMA)等の寸法安定化成分を溶解させた水溶液を用いるようにしてもよい。
また、この加熱処理工程においては、容器10内が所定の温度となるように高圧高温水蒸気を供給するようにしてもよい。また、容器10内の水温が所定の温度となるように高圧高温水蒸気を供給するようにしてもよい。
この加熱処理工程における目標となる処理温度(容器10内の水温)は、105℃以上としてもよく、例えば、この処理温度を、105℃〜160℃程度、好ましくは120℃前後としてもよい。また、容器10内に高圧高温水蒸気を間欠的に供給する構成としてもよい。
また、高圧高温水蒸気を容器10内に供給する際には、排気管の開閉弁を間欠的に開放させたり、開閉弁を開閉制御し、圧力調整しながら、昇圧昇温させたりしてもよい。または、排気管に流量調整弁を設け、僅かに排気(リーク)させながら高圧高温水蒸気を容器10内に供給する態様等としてもよい。
また、この冷却工程においては、少なくとも容器10内の雰囲気圧力が大気圧以下となるまで冷却路19に冷却媒体を流通させるようにしてもよく、また、容器10内が所定の冷却目標温度となるまで冷却路19に冷却媒体を流通させるようにしてもよい。また、容器10内の水温が所定の冷却目標温度となるまで冷却路19に冷却媒体を流通させるようにしてもよい。つまりは、所定の冷却目標温度となれば、冷却媒体供給部18に接続された媒体供給管の開閉弁を閉鎖させて冷却工程を終了させるようにしてもよい。この冷却目標温度は、容器10内から取り出した処理木材2Aの割れを抑制する観点等から、また、樹種や処理条件、容器10外の温度等に応じて、適宜、設定するようにしてもよい。例えば、この冷却目標温度を、70℃〜20℃程度としてもよく、好ましくは、60℃〜30℃程度としてもよく、より好ましくは、50℃以下としてもよい。また、この冷却目標温度を、容器10外の温度との温度差が40℃以下となるように設定するようにしてもよく、好ましくは、容器10外の温度との温度差が20℃以下となるように設定するようにしてもよい。
なお、所定の冷却目標温度となるまで冷却路19に冷却媒体を流通させる態様に代えて、例えば、容器10内の圧力が大気圧となるまで降圧して冷却した後、または、適宜の温度となれば、処理木材2Aを浸漬させた状態で放置するようにしてもよい。つまりは、冷却工程の初期においてのみ冷却路19に冷却媒体を流通させて冷却するような態様等としてもよく、その他、種々の変形が可能である。
つまり、容器10内に高圧高温水蒸気を供給して容器10内に収容された被処理木材2を高圧高温下で処理することで、着色したり、被処理木材2に耐光性を付与したりすることができ、このような処理が施された処理木材2Aを製造することができる。
また、被処理木材2を容器10内において水に浸漬させた状態で容器10内を昇圧昇温させて高圧高温下で処理することができる。従って、加熱処理工程において処理木材2Aの外周表面の略全面に水が接触した状態となり、処理木材2Aの割れを効果的に抑制することができる。
また、このような冷却工程(の少なくとも初期)においても、処理木材2Aを容器10内において水に浸漬させた状態で行うことができ、処理木材2Aの割れを効果的に抑制することができ、また、温度ムラを生じ難くすることができる。また、加圧した水を容器10内に直接的に供給して冷却するようなものと比べて、加圧水を供給するポンプ等が不要となり、また、高圧の容器10内への水の供給による熱衝撃の発生を防止することができる。
10 容器
15 水蒸気供給部
19 冷却路
2 被処理木材
2A 処理木材(処理後の木材)
5 水面
6 気相部
Claims (3)
- 被処理木材を水に浸漬させた状態で収容可能な容器と、
前記容器内に高圧高温水蒸気を供給する水蒸気供給部と、
外表面の少なくとも一部が前記容器内の気相部に位置するように、かつ該容器内を通過するように設けられ、冷却媒体を流通させる冷却路と、
を備えており、
前記水蒸気供給部は、前記容器内において前記被処理木材が浸漬される水中に高圧高温水蒸気を供給する構成とされていることを特徴とする木材処理装置。 - 請求項1において、
前記冷却路は、前記容器内の水面の上方側に位置するように設けられていることを特徴とする木材処理装置。 - 容器内において被処理木材を水に浸漬させた状態で、該容器内に高圧高温水蒸気を供給して高圧高温下で前記被処理木材を処理した後に、外表面の少なくとも一部が前記容器内の気相部に位置するように、かつ該容器内を通過するように設けられた冷却路に冷却媒体を流通させて処理後の木材を水に浸漬させた状態で冷却することを特徴とする木材処理方法。
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