(57)【要約】【課題】木材の含水率が１０％以下になるまで乾燥すると共に、乾燥に用いたオイルが木材の芯まで含浸しないようにした。 【解決手段】 植物油などのオイルが充填されたオイルタンクと、木材を収納すると共に、前記オイルタンクから内部にオイルを注入する処理窯と、該処理釜内のオイルを徐々に加熱し木材の含水率が１０％以下にすると共にオイルが木材の芯まで含浸せず表縁側の含浸にとどめさせる時間及び温度で加熱制御されたボイラーと、前記加熱されたオイルを流入し冷却する水中に設置した放熱器と、該放熱器でオイルが所定温度まで低下すると前記オイルタンクに戻すポンプとからなることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物油などの木材乾燥・含浸用のオイルが充填されたオイルタンクと、
木材を収納すると共に、前記オイルタンクから内部にオイルを注入する処理窯と、
該処理釜内のオイルを徐々に加熱し木材の含水率が１０％以下にすると共にオイルが木材の芯まで含浸せず表縁側の含浸にとどめさせる時間及び温度で加熱制御されたボイラーと、
前記処理窯内の加熱されたオイルを処理釜から管路を介して流入し冷却する放熱器と、
該放熱器でオイルが所定温度まで低下すると前記オイルタンクに戻すポンプと、
前記処理窯内のオイルの温度をボイラーの加熱制御で行う自動制御装置とからなることを特徴とするオイル浸透・乾燥装置。
【請求項２】
自動制御装置が、オイルタンク内のオイルを処理窯内に所定量注入させるオイル注入制御部と、
処理釜のオイルをボイラーにより２時間で常温から１２０℃まで徐々に加熱し、更に、ボイラーにより２時間でオイル及び木材の発火点を超えない高温まで徐々に加熱するオイル加熱制御部と、
処理窯内の加熱されたオイルを処理窯から放熱器に導入するオイル移送制御部と、
放熱器内のオイルが所定温度まで冷却されると加熱器からポンプを介してオイルタンクに戻すオイル回収制御部とからなっていることを特徴とする請求項１に記載のオイル浸透・乾燥装置。
【請求項３】
請求項１に記載のオイル浸透・乾燥装置を用いたオイル浸透・乾燥方法において、
処理窯内に植物油などのオイルを充填し、ボイラーにより常温から自由水が蒸発する温度まで徐々に加熱する第１乾燥工程と、更にボイラーでオイル及び木材の発火点を超えない高温まで徐々に加熱して木材中の結合水を気化させて木材の含水率を１０％以下にする第２加熱工程とを経て木材を乾燥させると共に、前記ボイラーによる処理窯内での乾燥時間を加熱したオイルが木材の芯まで含浸せず表面側に含浸する時間に設定してなることを特徴とするオイル浸透・乾燥方法。
【請求項４】
第１乾燥工程が、２時間で常温から１２０℃まで段階的に加熱してなり、
第２乾燥工程が、２時間で木材の発火点以下の２４０℃まで段階的に加熱してなることを特徴とする請求項３に記載のオイル浸透・乾燥方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同一の窯内で木材を含水率１０％以下に乾燥させると同時に、植物油などのオイルを木材中に浸透させることができる植物油浸透乾燥装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、木材を乾燥する装置として、例えば特許第３３９６６７３号では、加熱装置内に木材を収納し廃油を充填してから一定時間加熱し、加熱後は、置換処理された木材を加熱装置外の所定の保管場所に移動し、その間に加熱装置の内部を清掃してから前記置換処理された木材を戻して再加熱し、加熱後に空気を噴射して冷却する構成が開示されているが、加熱装置に２度出し入れを行う必要があり、また木材を再加熱する前に加熱装置内を洗浄する必要があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３３９６６７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この発明の解決しようとする課題は、同一の処理窯内で木材を含水率１０％以下に乾燥させると同時に、乾燥に用いた植物油などのオイル及びその方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、請求項１のオイル浸透・乾燥装置の発明では、
植物油などの木材乾燥・含浸用のオイルが充填されたオイルタンクと、
木材を収納すると共に、前記オイルタンクから内部にオイルを注入する処理窯と、
該処理釜内のオイルを徐々に加熱し木材の含水率が１０％以下にすると共にオイルが木材の芯まで含浸せず表縁側の含浸にとどめさせる時間及び温度で加熱制御されたボイラーと、
前記処理窯内の加熱されたオイルを処理釜から管路を介して流入し冷却する放熱器と、
該放熱器でオイルが所定温度まで低下すると前記オイルタンクに戻すポンプと、
前記処理窯内のオイルの温度をボイラーの加熱制御で行う自動制御装置とからなることを特徴とする。
請求項２の発明では、
前記自動制御装置が、オイルタンク内のオイルを処理窯内に所定量注入させるオイル注入制御部と、
処理釜のオイルをボイラーにより２時間で常温から１２０℃まで徐々に加熱し、更に、ボイラーにより２時間で木材の発火点以下の２４０℃まで徐々に加熱するオイル加熱制御部と、
処理窯内の加熱されたオイルを処理窯から放熱器に導入するオイル移送制御部と、
放熱器内のオイルが所定温度まで冷却されると加熱器からポンプを介してオイルタンクに戻すオイル回収制御部とからなっていることを特徴とする。
請求項３のオイル浸透・乾燥方法の発明では、
処理窯内に植物油などのオイルを充填し、ボイラーにより常温から自由水が蒸発する温度まで徐々に加熱する第１乾燥工程と、更にボイラーで木材の発火点未満の高温まで徐々に加熱して木材中の結合水を気化させて木材の含水率を１０％以下にする第２加熱工程とを経て木材を乾燥させると共に、前記ボイラーによる処理窯内での乾燥時間を加熱したオイルが木材の芯まで含浸せず表面側に含浸する時間に設定してなることを特徴とする。
請求項４の発明では、
前記第１乾燥工程が、２時間で常温から１２０℃まで段階的に加熱してなり、
前記第２乾燥工程が、２時間で木材の発火点以下の２４０℃まで段階的に加熱してなることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明のオイル浸透・乾燥装置は、処理窯内に植物油などのオイルを充填し、比較的短時間で徐々に加熱してオイルの温度を木材の発火点以下まで上昇させることで、高温に熱せられたオイルを木材の芯まで浸透させることなく浅く表面側に浸透させ、同時に木材中の水分を気化させて含水率を１０％以下まで下げるようにしたことを特徴とする。
即ち、木材の内部には自由水と結合水とが含まれており、自由水は木材の細胞間の隙間に入り込んでいるが、結合水は細胞壁の非晶状態のセルロースやリグニン・多糖類などの親水性水酸基と化学結合して結晶状をしている。
従って、木材の自由水は、太陽熱による自然乾燥あるいは１２０℃程度の加熱で内部から気化することができるが、結合水は、更に徐々に高温にすることで非晶状態の中に含まれている水分を気化することができ、含水率を１０％以下まで下げることができる。
これにより、セルロースやリグニン・多糖類などは、木材が常温に戻ると塊状に変化し、木材の収縮度合いが従来の中間乾燥木材（含水率１５％程度）の１０分の１以下になり、収縮の変化がほとんどないことが判明した。
そして、このような高温乾燥処理後の木材の強度測定値は、曲げ強度や圧縮強度が増加する。
また、オイル含浸・乾燥後の木材（板材・角材）は、その表面から深さ２〜３ｍｍ内に浸透したオイルが付着するので、防食・防虫効果を維持しながら木材が収縮しすぎるのを防ぐことができるので利便性に優れ、濡れ縁や野外用の用途にも適している。
また、油の付着を不要とする場合にはプレカットで削り取ることもできる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】オイル浸透・乾燥装置の実施例を示すブロック図である。
【図２】オイル浸透・乾燥装置の自動制御装置の制御手順を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
同一の処理窯内で、加熱したオイルで木材を含水率１０％以下に乾燥させると同時に、植物油などのオイルを木材の表面側に浸透させることで、木材の収縮度合いを僅かなものとし、また腐食しにくく防虫性に優れると共に、用途として濡れ縁や野外用の用途にも適したオイル含浸・乾燥木材を提供する。
以下に、オイルとして植物油を用いた場合のオイル浸透・乾燥装置の実施例について、図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【０００９】
［オイル浸透・乾燥装置］
オイル浸透・乾燥装置１は、図１に示すように、植物油が充填されたオイルタンク２と、処理用の木材（板材・角材）Ｗを収納すると共に、前記オイルタンク２から前記植物油を注入する乾燥処理窯３と、該乾燥処理釜３に充填された植物油を加熱する熱媒ボイラー４と、加熱された植物油を処理釜３から導入する水中に設置した放熱器５と、該放熱器５で植物油が所定温度まで低下すると前記オイルタンク２に戻すポンプ６と、これらを制御する自動制御装置１０とからなっている。
【００１０】
［オイルタンク］
オイルタンク２には木材を乾燥・含浸させるオイルとして植物油が充填されている。
前記オイルタンク２は、開閉弁（図示せず）を有しており、配管Ｌ１を介して処理釜３の注入口と接続されている。
前記植物油は、新しい植物油でも、使用済みの植物油を用いてもよい。
この発明では、植物油に限定されず、その他のオイルを用いてもよく、廃油であってもよい。
【００１１】
［乾燥処置窯］
乾燥処置窯３は、本実施例の場合、熱媒ボイラー４により乾燥処理窯内を加熱するヒーターＨを有する密閉された筒状からなり、木材を収納するための開閉扉３Ａを一側に設けている。
また、前記オイルタンク２から配管Ｌ１を介して植物油を注入する注入口３１と、乾燥処理後に高熱の植物油を後述の放熱器５へ流出させるための排出口３２とを有している。
【００１２】
［熱媒ボイラー］
熱媒ボイラー４は、前記乾燥処理窯３のヒーターＨを加熱する公知の熱媒ボイラーからなっており、後述の自動制御装置１０の制御で乾燥処理窯３内の植物油の加熱温度を制御している。
本実施例では、乾燥処理窯３内の加熱を熱媒ボイラー４によるヒーターＨの加熱で行ったが、ヒーターの構造は特に図示例に限定されず、熱媒ボイラを利用しない電熱ヒーターその他の公知のヒーター構造を用いてもよい。
【００１３】
［放熱器］
放熱器５は、熱交換を行うラジエータからなっており、該放熱器５は、本実施例の場合、河川などの自然の水中、又は水槽やプールなどの水中に水没させた水冷構造からなっている。
該放熱器５は、前記乾燥処理窯３の排出口３２と配管Ｌ２を介して接続されており、乾燥処理窯３により乾燥処置後に、乾燥処理窯３内の加熱された植物油を迅速に乾燥処理窯３から排出して、加熱された植物油が木材Ｗの芯まで含浸しないようにしている。
【００１４】
［ポンプ］
前記放熱器５には、放熱された植物油の温度を検出する温度センサーＳが設けられており、該温度センサーＳの検出値が一定温度に達すると、ポンプ６を作動させて、前記温度低下した植物油を放熱器５から管路Ｌ３を介してオイルタンク２に戻すようになっている。
【００１５】
［自動制御装置］
本実施例では、上記の処理は、自動制御装置１０によって自動的に操作される。
乾燥処理窯３内に木材Ｗが搬入され、開閉扉３Ａが閉じられて密閉されると、オペレータは図示しない制御盤の処理開始スイッチを投入する。
これにより、前記オイルタンク２から植物油が配管Ｌ１を経由して乾燥処理窯３に所定量充填される。
【００１６】
次いで、熱媒ボイラー４が、乾燥処理窯３内のヒーターＨを介して植物油を加熱する。
加熱に際して、自動制御装置１０は、約２時間で、油温を常温から１２０℃まで徐々に段階的に加熱する第１乾燥処理を行う（第１乾燥工程）。
１２０℃に設定したのは、木材の自由水は、木材から太陽熱による自然乾燥あるいは１２０℃程度の加熱で木材の外に気化することができるからである。
加熱は、例えば＋１０℃ずつ加熱する。
これにより、木材Ｗ内の自由水を、木材の外へと気化することができる。
【００１７】
同様に、自動制御装置１０は、約２時間で、１２０℃から２４０℃まで徐々に段階的に加熱する第２乾燥処理を行う（第２乾燥工程）。
上限を２４０℃に設定したのは、植物油、例えば菜種油の引火点は、３１３〜３２０℃であり、木材の発火点は２５０〜２６０℃である（日本油脂検査１９８３年、化学物質危険性予測データ・施策研究センター１９８４年）ので、安全を考慮にいれて２４０℃に設定したが、植物油及び木材の発火点以下であれば２４０℃を超えてもよい。
そして、油温が約２００℃を超えることで、木材の非晶状態の中に含んでいる水分（結合水）が気化して外部に弾き出される。
これにより木材の含水率を１０％以下にすることができる。
【００１８】
このように木材中の結合水を気化させると、多糖化のセルロースやリグニンなどは常温に戻ると塊になるため、木材の収縮の度合いが、含水率の多い従来の乾燥材の１０分の１以下になり、収縮の変化がきわめて少ないことが確認できた。
上記により、乾燥処理窯３により木材Ｗを含水率１０％以下に乾燥させると共に、植物油を木材Ｗの芯まで含浸させず、表面側だけに含浸させることができる。
【００１９】
上記乾燥・含浸処理が終了すると、前記熱媒ボイラー４は停止し、乾燥処理窯３の排出口が開いて、配管Ｌ２を介して乾燥処理窯３中の加熱された植物油が放熱器５内に移送され、放熱器５により熱交換が行われる。
本実施例で放熱器５は、河川やプール、水槽等の水中に水没させたラジエータからなるっており、上限を２４０℃とした植物油が充填され、水冷される。
冷却された温度が、４０〜５０℃の設定値になると、放熱器５に設けたセンサーＳが前記設定値を検出し、該検出信号を受けた自動制御装置１０はポンプ（汲上ポンプなど）６を作動させて放熱器５から配管Ｌ３を介して、低温となった植物油をオイルタンク２に戻すようになっており、自動制御のサイクルを終了する。
【００２０】
乾燥処理方法の相違による含水率の比較
（気温２０℃、湿度７６％の条件下における乾燥材の樹木種毎の含水率平均）
（１）天然乾燥（天日による乾燥）
樹木種      含水率
エゾマツ    １４．７２                          
ス  ギ      １４．５７                          
モ  ミ      １４．４３                          
アカマツ    １４．１９                          
ツ  ガ      １４．１７                          
ミズナラ    １４．００                          
（２）水蒸気を用いた乾燥
樹木種      含水率
エゾマツ    １３．４３            
ス  ギ      １２．３９            
モ  ミ      １２．３５            
アカマツ    １３．１３            
ツ  ガ      １２．４５            
ミズナラ    １２．２５            
（３）本実施例による乾燥
樹木種      含水率
エゾマツ      ９．５２            
ス  ギ        ８．２８            
モ  ミ        ８．２６            
アカマツ      ９．６３            
ツ  ガ        ８．９１            
ミズナラ      ８．６７            
本実施例の処理により１０以下の含水率になることが確認された。  
【００２１】
乾燥による収縮を考慮した挽きたて寸法の比較
公表寸法      天然・水蒸気乾燥用  本実施例用
４５ｍｍ        ４６．４ｍｍ      ４５．０ｍｍ
７５ｍｍ        ７７．４ｍｍ      ７５．０ｍｍ
１０５ｍｍ    １０８．４ｍｍ    １０５．０ｍｍ
１２０ｍｍ    １２３．８ｍｍ    １２０．０ｍｍ
２１０ｍｍ    ２１６．７ｍｍ    ２１０．０ｍｍ
含水率１０％以下にすることで、伸縮が殆ど無いことが確認された。
この発明は、上記実施例に限定されるものではなく、要するに、この発明の要旨を変更しない範囲で種々設計変更しうるものである。
【符号の説明】
【００２２】
１    オイル浸透・乾燥装置
２    オイルタンク
３    処理窯
４    熱媒ボイラー
５    放熱器
６    ポンプ
１０    自動制御装置
【図１】
2014046550.tif 000003
【図２】
2014046550.tif 000004