(57)【要約】【課題】木材に表面割れ及び内部割れを発生させることなく短期間で乾燥を行うことができる木材乾燥方法を提供することを目的とする。【解決手段】乾燥室内に木材を収容し、まず、蒸煮工程Ａとしてボイラ及びボイラ水蒸気供給弁を介して乾燥室内に飽和水蒸気を供給して蒸煮を行う。次に、乾燥工程Ｂとして、高温のボイラ水蒸気を熱源とするヒータを介して乾燥機内を加熱して木材の乾燥を行う。かかる乾燥工程Ｂの途中に、所定間隔で複数回、蒸煮工程Ａと同じ要領で再蒸煮工程Ｃを介在させる。これにより、木材に生じる応力が定期的に緩和されるので、高温低湿乾燥による短時間な乾燥を実現しながらも、表面割れ及び内部割れの双方を防止することができる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
乾燥室内に木材を収容し、水蒸気供給手段により該乾燥室内に水蒸気を供給して蒸煮を行う蒸煮工程と、
前記蒸煮工程後に前記乾燥室内の木材を乾燥させる乾燥工程と、
前記乾燥工程の途中に少なくとも一回は介在される木材の再蒸煮工程と
を備えることを特徴とする木材の乾燥方法。
【請求項２】
前記再蒸煮工程は、予め決定された所定の間隔で複数回、行われることを特徴とする請求項１に記載の木材の乾燥方法。
【請求項３】
前記再蒸煮工程は、木材の含水率に基づいて決定されるタイミングで複数回、行われることを特徴とする請求項１に記載の木材の乾燥方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、木材の乾燥に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
木材を人口乾燥する場合、コストパフォーマンスを考慮し、短時間での乾燥処理が望まれている。そして、一般的な熱源乾燥の場合、乾燥速度を上げるために高温低湿処理を行う。また、高温低湿処理を行う場合には木材の表面割れが生じることが問題となる。したがって、これを回避するために高温低湿処理を行う前に蒸煮処理を行い、ドライングセットと称される応力セットを材表層に形成し、表面割れの発生を防止するようにしている。（下記の、非特許文献１「今日からの木材乾燥」の５３頁参照）。
【０００３】
【非特許文献１】
長野県木材協同組合連合会の企画、吉田孝久氏（長野県林業総合センター）の著者による、「今日からの木材乾燥（乾燥マニュアル）」、２００２年２月２２日印刷
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のように高温低湿処理を行う場合、ドライングセットによって表面割れを防止することは可能であったが、乾燥処理が進むにつれて今度は内部割れが生じる問題がある。すなわち、乾燥が進むと材内部の含水率が低下し材内部の収縮が始まろうとするが、材表層はドライングセットによって変形できないようにされているため、結果的に、材内部に引張応力によって割れが生じる。これは、乾燥期間短縮のための高温低湿乾燥を実施するほど顕著に生じる問題である。
【０００５】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、木材に表面割れ及び内部割れを発生させることなく短期間で乾燥を行うことができる木材乾燥方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、本発明の木材乾燥方法は、乾燥室内に木材を収容し、水蒸気供給手段により該乾燥室内に水蒸気を供給して蒸煮を行う蒸煮工程と、前記蒸煮工程後に前記乾燥室内の木材を乾燥させる乾燥工程と、前記乾燥工程の途中に少なくとも一回は介在される木材の再蒸煮工程とを備えることを特徴とする。
【０００７】
その場合、前記再蒸煮工程は、予め決定された所定の間隔で複数回、行われるようにしてもよく、あるいは、木材の含水率に基づいて決定されるタイミングで複数回、行われるようにしてもよい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１に、本実施の形態１に係る木材乾燥装置の構成を示す。木材乾燥装置１は、主に、乾燥機３、ボイラ５、ボイラ水蒸気供給弁７、ヒータ９、熱源供給弁１１、排出弁１３、湿球温度制御部１５及び乾球温度制御部１７を備えている。
【０００９】
ボイラ５の出口側には、ボイラで作られた水蒸気を供給する共通流路２１が接続されており、この共通流路２１の下流側は、分岐点ａを介して二つに分岐している。分岐の一方側は、ボイラ水蒸気供給路２３を介して乾燥機３に接続している。かかるボイラ水蒸気供給路２３の途中には、ボイラ水蒸気供給弁７が設けられている。また、分岐の他方側は、熱源供給路２５を介して乾燥機３に接続している。この熱源供給路２５の途中には、熱源供給弁１１が設けられている。また、乾燥機３には排出弁１３が接続されており、さらに乾燥機３の乾燥室内には熱交換器としてのフィン付ヒータ９、湿球温度計２７及び乾球温度計２９が設けられている。
【００１０】
次に、このような構成を有する木材乾燥装置を用いた本実施の形態に係る木材の乾燥方法について図１〜３を参照しながら説明する。まず、被乾燥対象となる木材を乾燥機３の乾燥室内に収容し、蒸煮工程Ａを開始する。蒸煮工程Ａの開始に際して、熱源供給弁１１及び排出弁１３を閉弁しておく一方、ボイラ水蒸気供給弁７を開弁する。ボイラ水蒸気供給弁７が開かれると、ボイラ５内の飽和水蒸気が共通通路２１及びボイラ水蒸気供給路２３を介して乾燥機３内に供給され、かかる飽和水蒸気によって、乾燥機３内の木材の蒸煮が行われる。なお、飽和水蒸気の供給に際しては、排出弁１３を数回開き、乾燥室内の既存の空気を追い出すようにすると、飽和水蒸気の充填が円滑に行える。本実施の形態では、蒸煮工程Ａは、１００℃±１０℃前後の飽和水蒸気にて２〜４時間程度、蒸煮処理することにより、木材の軟化を促す。
【００１１】
次に、乾燥工程Ｂを開始する。乾燥工程Ｂでは、まず、熱源供給弁１１を開弁して、ボイラ５内の高圧高温水蒸気を熱源供給路２５を介してヒータ９内に供給する。ヒータ９は熱源供給路２５を介して供給された水蒸気を熱源として間接的に乾燥室内の雰囲気を加熱する。さらに、ボイラ水蒸気供給弁７も開弁して、ボイラ５内の水蒸気をボイラ水蒸気供給路２３を介して乾燥室内に供給する。また、このとき湿球温度計２７及び乾球温度計２９により乾燥室内の湿球温度及び乾球温度が検出されており、湿球温度制御部１５は、企図した湿球温度が得られるようにボイラ水蒸気供給弁７及び排出弁１３の開閉状態を適当に調整する。例えば、検出された乾燥室内の湿球温度が目標値より低い場合には、ボイラ水蒸気供給弁７を開弁し若しくは開度を増やして供給蒸気量を増やし、逆に湿球温度が目標値より高い場合には、排出弁１３を開弁する若しくは開度を増やすようにする。一方、乾球温度制御部１７は、熱源供給弁１１の閉閉状態を調整して加熱状態を制御し、乾燥室内の乾球温度が目標値になるように制御する。本実施の形態では、乾球温度１２０℃±１０℃、湿球温度９０℃±１０℃の乾燥条件で乾燥を行う。
【００１２】
乾燥機３内の木材は、その前の蒸煮工程Ａにおいて軟化された後に乾燥工程Ｂとして乾燥処理を受けるため、図３中、符号Ｄで示される状態で材表層にドライングセットが形成される。すなわち、一般に、木材の乾燥が始まるとまず木材表面から乾燥して収縮しようとするが、木材内部は未だ乾燥していないので収縮できず、表面には引張応力、内部には圧縮応力が作用し、その結果表面割れが生じる。しかしながら、木材の乾燥初期に９０〜１３０℃の範囲で蒸煮処理を施し木材を軟化させた後に乾燥させることで、材表層を引張変形させた状態で固定し、すなわち、材表層に効果的な引張りのドライングセットを形成させる。そして、その後、乾燥が進行すると、材表層と材内部とで応力の転換が生じ、材表層には圧縮応力が作用するため、以降、乾燥処理における表面割れが抑制される。
【００１３】
また、本実施の形態では、目標含水率１５％に達するまで継続される乾燥工程Ｂの途中に、予め決められた所定の間隔で複数回、再蒸煮工程Ｃを介在させる。再蒸煮工程Ｃは、蒸煮工程Ａと同じ要領により実施される。また、再蒸煮工程Ｃを介在させる間隔について説明すると、まず、前述の乾湿球温度条件で４〜８時間、乾燥工程Ｂを継続し、その後１〜２時間、再蒸煮工程Ｃを行い、その後も４〜８時間の乾燥工程Ｂと１〜２時間の再蒸煮工程Ｃとを目標含水率に達するまで繰り返し実施する。
【００１４】
ここで、図３に示されるように、木材の材内部に生じる応力は、乾燥初期には圧縮方向となっているが、応力転換期Ｅをこえた乾燥末期には引張方向に転換する。よって、材内部に生じる引張応力が内部応力破壊ラインで示される値を超えると内部割れが生じる。しかし、本実施の形態では、乾燥工程Ｂの途中に所定間隔の複数回の再蒸煮工程Ｃを介入させることによって、図３に符号ＩＰで示される点線のように、再蒸煮工程Ｃにおいて材内部に生じる引張応力が緩和されるため、従来のように木材に内部割れが生じることを防止することができる。
【００１５】
このように、本実施の形態によれば、蒸煮工程Ａの後の乾燥工程Ｂの途中に定期的に再蒸煮工程Ｃを介在させ、木材に生じる応力を定期的に緩和するので、高温低湿乾燥による短時間な乾燥を実現しながらも、表面割れ及び内部割れの双方を防止することができる。
【００１６】
次に、図４に、本発明の実施の形態２に係る木材乾燥装置の構成を示す。木材乾燥装置１０１は、主に、乾燥室を有するオートクレーブ圧力容器１０３と、ボイラ５と、ボイラ水蒸気供給弁７と、過熱水蒸気発生器１０９と、過熱水蒸気供給弁１１１とを備えている。
【００１７】
ボイラ５の出口側には、ボイラで作られた水蒸気を供給する共通流路２１が接続されており、この共通流路２１の下流側は、分岐点ｂを介して二つに分岐している。分岐の一方側は、ボイラ水蒸気供給路２３を介して圧力容器１０３に接続している。かかるボイラ水蒸気供給路２３の途中には、ボイラ水蒸気供給弁７が設けられている。また、分岐の他方側は、過熱水蒸気供給路１２５を介して圧力容器１０３に接続している。この過熱水蒸気供給路１２５の途中には、過熱水蒸気発生器１０９及び過熱水蒸気供給弁１１１が設けられている。また、圧力容器１０３には、空気抜き弁１２７及びドレン抜き弁１２９が接続されている。
【００１８】
このような構成を有する木材乾燥装置を用いた本実施の形態２に係る木材の乾燥方法も、上記の実施の形態１と同様に、まず蒸煮工程Ａを行い、次に目標含水率に達するまで継続される乾燥工程Ｂの途中に、予め決められた所定の間隔で複数回、再蒸煮工程Ｃを介在させる。具体的には、蒸煮工程Ａの開始に際して、過熱水蒸気供給弁１１１及び空気抜き弁１２７を閉弁しておく一方、ボイラ水蒸気供給弁７を開弁する。ボイラ水蒸気供給弁７が開かれると、ボイラ５内の飽和水蒸気が共通通路２１及びボイラ水蒸気供給路２３を介して圧力容器１０３内に供給され、かかる飽和水蒸気によって、圧力容器１０３内の木材の蒸煮が行われる。
【００１９】
次に、乾燥工程Ｂでは、過熱水蒸気供給弁１１１を開弁して過熱水蒸気発生器１０９で作られた過熱水蒸気を、過熱水蒸気供給路１２５を介して圧力容器１０３内に供給し、過熱水蒸気によって木材の乾燥を行う。このとき、図示省略した乾球温度計及び湿球温度計から得られる値に基づいて、圧力容器１０３内で所定の乾球温度差の乾燥状態が確保されるように、過熱水蒸気供給弁１１の開度が調整され、過熱水蒸気発生器９の運転状態が制御される。本実施の形態でも、乾球温度１２０℃±１０℃、湿球温度９０℃±１０℃の乾燥条件で乾燥を行う。さらに、乾燥工程Ｂの途中に、予め決められた所定の間隔で複数回、再蒸煮工程Ｃを介在させる。再蒸煮工程Ｃは、蒸煮工程Ａと同じ要領により実施される。
【００２０】
このように、本実施の形態においても、蒸煮工程Ａの後の乾燥工程Ｂの途中に定期的に再蒸煮工程Ｃを介在させ、木材に生じる応力を定期的に緩和するので、高温低湿乾燥による短時間な乾燥を実現しながらも、表面割れ及び内部割れの双方を防止することができる。
【００２１】
なお、上述した実施の形態１及び２に係る乾燥方法では、材表層及び材内部に生じる応力をリアルタイムで監視し、その結果に基づいて再蒸煮工程Ｃを介入させているものではなく、実験などを繰り返すことで内部割れが生じないような各工程の条件（温度や継続時間など）を予め求めておき、それと同条件で再現実施することによってなされるものである。したがって、少なくとも上述した実施の形態は、内部割れを生じない各工程条件の一例ではあるが、本発明は他の工程条件を採用して実施することも可能である。
【００２２】
また、将来、木材の材内部の応力をリアルタイムで検出する技術が確立された場合には、材内部の応力が内部応力破壊を起こす値を超えそうな場合に再蒸煮工程Ｃを介入させる態様でもよい。また、木材の含水率と内部割れとの相関関係を予め求めておき、木材の重量からリアルタイムに木材の含水率を検出して、所定の含水率に達した時点で再蒸煮工程Ｃを介入させる態様でもよい。
【００２３】
さらに、本発明における蒸煮や乾燥を実現する手段は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、乾球温度や湿球温度を調整することができる手段であればどのような形態のものでもよい。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、蒸煮工程後の乾燥工程途中に定期的に再蒸煮工程を介在させることで、木材の表面割れと同時に内部割れも防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に用いる木材乾燥装置の概要を示す図である。
【図２】本実施の形態に係る木材乾燥方法の乾燥スケジュールを示す図である。
【図３】木材に生じる応力の様子を示すグラフである。
【図４】本発明の実施の形態２に用いる木材乾燥装置の概要を示す図である。
【符号の説明】
１，１０１  木材乾燥装置、３  乾燥機（乾燥室）５  ボイラ（水蒸気供給手段）、７  ボイラ水蒸気供給弁（水蒸気供給手段）、１０３  オートクレーブ圧力容器（乾燥室）、Ａ  蒸煮工程、Ｂ  乾燥工程、Ｃ  再蒸煮工程。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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