(57)【要約】【課題】  木材の材質に拘わりなく、木材に対して充分な湿度を付与し、これにより木材にひび割れが発生せず、しかも均一な燻煙処理を低コストで施す木材の燻煙処理装置および燻煙処理方法を提供する。【解決手段】  燻煙処理時、燻煙処理室１４には水蒸気発生機１２により発生した水蒸気、燃料、木材から発生した水蒸気の他に、過剰水蒸気発生部１６から発生した多量の水蒸気が、直接、導入される。木材の材質に拘わりなく、木材に対して充分な湿度を付与でき、木材にひび割れが起きず、均一な燻煙処理ができる。また、過剰水蒸気発生部１６は、燻煙と水蒸気とを熱源とし、過剰水蒸気発生部１６から多量に発生した水蒸気は、直接、燻煙処理室１４に導入される。このような効果を有する木材の燻煙処理装置１０を低コストで提供できる。【選択図】図１
2005022371.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物系の燃料を不完全燃焼させて燻煙・水蒸気を発生させる燻煙発生機と、
水蒸気を発生させる水蒸気発生機と、
前記燻煙発生機からの燻煙・水蒸気および水蒸気発生機からの水蒸気を導入し、室内に収納された木材を加熱および加湿しながら燻煙処理する燻煙処理室とを備えた木材の燻煙処理装置において、
前記燻煙処理室に、前記燻煙の熱およびまたは水蒸気の熱を熱源として水蒸気を発生させる過剰水蒸気発生部を設けた木材の燻煙処理装置。
【請求項２】
前記水蒸気発生機は、前記燻煙発生機から発生した熱を熱源として水蒸気を発生させる請求項１に記載の木材の燻煙処理装置。
【請求項３】
前記燻煙を燻煙処理室に導入する通気路の途中には、燻煙に含まれる火の粉を消す火粉消火機が設けられた請求項１または請求項２に記載の木材の燻煙処理装置。
【請求項４】
前記火粉消火機には、通過する燻煙の熱を熱源として水蒸気を発生させる水蒸気発生部が設けられた請求項３に記載の木材の燻煙処理装置。
【請求項５】
前記燻煙処理室に存在する水蒸気には、
前記水蒸気発生機、水蒸気発生部および過剰水蒸気発生部からの水蒸気と、燃焼中の植物系の燃料および燻煙処理中の木材から発生した水蒸気とが含まれている請求項４に記載の木材の燻煙処理装置。
【請求項６】
前記過剰水蒸気発生部は、前記燻煙処理室の床に形成された貯水ピットを有し、
該貯水ピットには、前記燻煙およびまたは水蒸気を燻煙処理室の中に吹き出す吹出口が形成された吹出管が収納されている請求項１〜請求項４のうち、何れか１項に記載の木材の燻煙処理装置。
【請求項７】
前記燻煙およびまたは水蒸気の吹き出し風量の均一化を図るために、各吹出口は吹出管の元側から先側に向かって徐々に開口面積を拡大して複数形成され、かつ前記吹出管は、該吹出管の元側から先側に向かって徐々に縮径し、
各吹出口は、該吹出管の周方向の下半分の領域にそれぞれ形成されている請求項６に記載の木材の燻煙処理装置。
【請求項８】
木材が収納された燻煙処理室に燻煙および水蒸気を導入し、前記木材を加熱および加湿しながら燻煙処理する木材の燻煙処理方法において、前記燻煙処理室の温度を８５〜１１０℃に保持し、前記燻煙および水蒸気を燻煙処理室に導入しながら木材を燻煙処理する高温処理工程と、
この高温処理後、前記燻煙処理室の温度を７０〜８５℃に保持し、前記燻煙および水蒸気を燻煙処理室に導入しながら木材を燻煙処理する低温処理工程と、この低温処理後、前記木材を養生する養生工程とを備えた木材の燻煙処理方法。
【請求項９】
前記高温処理工程における木材の燻煙処理期間と、前記低温処理工程における木材の燻煙処理期間とを、前記木材の材質に応じて変更するようにした請求項８に記載の木材の燻煙処理方法。
【請求項１０】
前記燻煙処理室に導入される水蒸気量を１５〜３０リットル／分とした請求項８または請求項９に記載の木材の燻煙処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は木材の燻煙処理装置および燻煙処理方法、詳しくは高品質な燻煙木材が得られる木材の燻煙処理技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
伐採された木材に燻煙処理が施される場合がある。燻煙処理とは、木材を、燃料の木片などから発生した高温の燻煙および水蒸気に長時間曝し、木材を高湿度状態で加熱して乾燥させることで、木材の成長応力（木材の生長過程で形成された反りや歪み）を除去し、同時に燻煙に含まれる煤や微量の化学物質を木材に吸着させることで化学的、生物学的な安定を図り、木材に防腐性、防虫性を与える処理である。
従来、木材の燻煙処理装置として、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。
【０００３】
従来の木材の燻煙処理装置は、木片などの植物系の燃料を不完全燃焼させて燻煙を発生させる煙発生用燃焼室（燻煙発生機）と、煙発生用燃焼室からの燻煙を通路を介して床下から導入し、収納された木材を加熱および加湿しながら燻煙処理する処理室（燻煙処理室）とを備えている。
煙発生用燃焼室で燻煙を発生させ、燻煙は地下に形成された通路を通り、床下から処理室に導入される。そして、処理室内の木材を加熱および加湿しながら燻煙処理する。
【０００４】
燻煙処理することで、燻煙に含まれる煤や微量の化学物質が木材に吸着され、木材の黒心が明赤色に変化して美的外観が向上するとともに、木材に防腐性、防虫性を与えることができる。
また、このように木材を燻煙処理すると、木材が乾燥するとともに歪みが除去される。すなわち、木材の主成分はセルロース、ヘミセルロースおよびリグニンなどで、木材の細胞や組成は、木材の軸方向（幹軸方向）と、放射方向（髄から外方向）に配列されている。これにより、仮道管（通水管）や樹脂道が構成されている。
仮道管の細胞壁には、細胞内腔から一次壁に達する壁孔が形成されており、この壁孔の中央には、トールスという肥厚部と、そのまわりの薄い部分のマルゴが存在する。そして、心材化の過程などで壁孔が一方の孔口に引き寄せられ、トールスが孔口を塞ぐことがある。これを閉蓋壁孔対といい、閉蓋により水は通ることができなくなる。この閉蓋壁孔が木材を高温にした時、内部蒸気圧の上昇および水分の膨張によりその一部が破壊され、水の透過性能が良くなる。これにより、燻煙処理後の木材は、水分移動が急速に進み、その後の自然乾燥などにより内部まで低い含水率（２０％以下）に乾燥させることができる。
【０００５】
木材の成分であるヘミセルロースとリグニンは、木材の温度（材温）が８０℃程度で軟化が始まる。これにより、木材の主成分であるセルロースを取り巻く組織の結合が弛み、残留応力が除去されて木材の歪みがとれる。その後、ヘミセルロースが温度の低下と水分の離脱によりガラス状となり、セルロースは結合、固定される。したがって、仮にヘミセルロースとリグニンが軟化している間に、プレスで木材に外圧を加えると、木材繊維を傷めずに木材を変形させることができる。
また、このような燻煙処理は長時間にわたって行うことで、燻煙処理が安定し、例えば木材の成長過程で生じ、製材すると反りや歪が生じるアテ材の性質の緩和も可能になる。アテ材は、仮道管壁が厚く、横断面の形状が角張った正常部材よりも丸みを帯びている。そのため、燻煙処理を長い時間行えば、アテ材の応力は緩和される。
【０００６】
このような燻煙処理を高い湿度の雰囲気で行えば、燻煙処理を木材の全体にわたって均一に行うことができる。そのことも、特許文献１に記載されている。
すなわち、燻煙だけを処理室に導入する処理方法では、木材を均一に加熱することができず、木材の一部にひび割れが発生したり、部分的な処理ムラが起きていた。
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−３５４９７０号（第１頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来の燻煙処理装置によれば、燻煙処理中、処理室内には、不完全燃焼中の燃料および燻煙処理中の木材からの水蒸気だけが存在した。そのため、燻煙処理時に、処理室の高温化に伴う相対湿度の変化に充分な対応ができず、室内が湿度不足となる場合があった。
ところで、処理される木材の材質は、樹種、産地、採取時期、採取部位などにより変動する。従来の燻煙処理装置では、このように材質が異なる木材に応じて工業的に安定した燻煙処理を継続して行うことは、水蒸気量が少ないために難しかった。すなわち、木材に対する湿度不足が生じやすく、ひび割れが発生したり、処理ムラが生じるおそれがあった。
また、従来の木材の燻煙処理方法では、燻煙処理中、処理室の温度を８０〜１２０℃のうち、特定の温度に保っていた。そのため、様々な材質の木材に対して燻煙処理を行うには温度管理が単調すぎて、前記ひび割れ、燻煙処理のムラが発生しやすかった。
【０００９】
この発明は、木材の材質に拘わりなく、どのような材質の木材に対しても充分な湿度を付与することができ、これにより木材にひび割れが発生せず、しかも均一な燻煙処理を低コストで施すことができる木材の燻煙処理装置および燻煙処理方法を提供することを、その目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に記載の発明は、植物系の燃料を不完全燃焼させて燻煙・水蒸気を発生させる燻煙発生機と、水蒸気を発生させる水蒸気発生機と、前記燻煙発生機からの燻煙・水蒸気および水蒸気発生機からの水蒸気を導入し、室内に収納された木材を加熱および加湿しながら燻煙処理する燻煙処理室とを備えた木材の燻煙処理装置において、前記燻煙処理室に、前記燻煙の熱およびまたは水蒸気の熱を熱源として水蒸気を発生させる過剰水蒸気発生部を設けた木材の燻煙処理装置である。
【００１１】
請求項１に記載の木材の燻煙処理装置によれば、燻煙処理時、燻煙処理室には水蒸気発生機により発生した水蒸気、燃焼中の燃料および燻煙処理中の木材から発生した水蒸気の他に、燻煙処理室に設けられた過剰水蒸気発生部から発生した多量の水蒸気が、直接、導入される。木材の材質に拘わりなく、木材に対して充分な湿度を付与することができ、これにより木材にひび割れが発生せず、しかも均一な燻煙処理を施すことができる。
また、過剰水蒸気発生部は、燻煙の熱およびまたは水蒸気発生機により発生した水蒸気の熱を熱源としているとともに、過剰水蒸気発生部から多量に発生した水蒸気は、通気路を介さず、直接、燻煙処理室に導入される構造を有しているので、このような効果を有する燻煙処理装置を低コストで提供することができる。
【００１２】
植物系の燃料の種類は限定されない。例えば鋸屑、木片、プレーナ屑、バーク（樹皮）などを採用することができる。
燻煙発生機の構造は限定されない。例えば、耐火レンガ、耐火コンクリート、粘土などにより内張りされた燃焼炉などを採用することができる。
水蒸気発生機の構造は限定されない。例えば、燻煙発生機により発生した燻煙の熱を熱源として水蒸気を発生させるものでもよい。また、バーナやヒータなどの個別の熱源を有し、この熱源からの熱により水蒸気を発生させるものでもよい。
燻煙発生機で発生した燻煙と、水蒸気発生機で発生した水蒸気とは、同じ通気路を通して燻煙処理室に導入されてもよい。また、別々の通気路を通して導入されてもよい。
【００１３】
燻煙処理される木材の樹種は限定されない。例えば、杉、檜、松（地松、米松）、メルサワ、雑木（銀杏、欅、桜、タモ）などである。また、木材の太さ、長さ、産地、採取時期、採取部位などは限定されない。木材は原木でもよいし、半製品でもよい。半製品としては、例えば原木を長さ方向に沿って半割したもの、原木を長さ方向に沿って１／４割りしたもの、板材などが挙げられる。
燻煙処理室の構造は限定されない。燻煙および水蒸気が漏れにくい構造である方が好ましい。
過剰水蒸気発生部の構造は限定されない。例えば、燻煙処理室の床に所定数の貯水ピットを形成し、この貯水ピットの中に、燻煙や水蒸気を燻煙処理室に吹き出す吹出管を収納したものでもよい。吹出管は、燻煙だけが通過するもの、水蒸気だけが通過するもの、燻煙と水蒸気との混合ガスが通過するものでもよい。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、前記水蒸気発生機は、前記燻煙発生機から発生した熱を熱源として水蒸気を発生させる請求項１に記載の木材の燻煙処理装置である。
請求項２に記載の木材の燻煙処理装置によれば、水蒸気発生機は、燻煙発生機から発生した熱を熱源として水蒸気を発生させるので、燻煙処理装置のより低コスト化を図ることができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、前記燻煙を燻煙処理室に導入する通気路の途中には、燻煙に含まれる火の粉を消す火粉消火機が設けられた請求項１または請求項２に記載の木材の燻煙処理装置である。
請求項３に記載の木材の燻煙処理装置によれば、燻煙を燻煙処理室に導入する通気路の途中、火粉消火機により燻煙に含まれる火の粉が消火される。これにより、燻煙処理室内において、燻煙に含まれる火の粉を原因とした木材の焼失を防止することができる。
【００１６】
通気路を通過するガスは燻煙だけでもよいし、燻煙と水蒸気との混合ガスでもよい。
火粉消火機の構造は限定されない。例えば、機内に形成された燻煙用のガス路に、複数枚の邪魔板を配設した遠心分離機構を用いることができる。邪魔板を多孔板としてもよい。ただし、カロリーの変化（燃焼状況の変化）により、火粉消火機はコントロールでき、また、その変化に対応できるものが好ましい。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、前記火粉消火機には、通過する燻煙の熱を熱源として水蒸気を発生させる水蒸気発生部が設けられた請求項３に記載の木材の燻煙処理装置である。
請求項４に記載の木材の燻煙処理装置によれば、火粉消火機を燻煙が通過する際、水蒸気発生部において通過する燻煙の熱を熱源として水蒸気が発生する。これにより、燻煙処理室に多量の水蒸気を導入させることができる。
水蒸気発生部の構造は限定されない。例えば、火粉消火機のガス路の途中に、鉄板などの熱伝導率が高い板材を配置し、この板面に沿って徐々に水を流すことにより、水蒸気を発生させるようにしてもよい。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、前記燻煙処理室に存在する水蒸気には、前記水蒸気発生機、水蒸気発生部および過剰水蒸気発生部からの水蒸気と、燃焼中の植物系の燃料および燻煙処理中の木材から発生した水蒸気とが含まれている請求項４に記載の木材の燻煙処理装置である。
請求項５に記載の木材の燻煙処理装置によれば、燻煙処理時、燻煙処理室には、燃焼中の燃料から発生した水蒸気や木材から発生した水蒸気の他、水蒸気発生機で生じた水蒸気、火粉消火機に配置された水蒸気発生部からの水蒸気、さらには過剰水蒸気発生部で発生した水蒸気も含まれている。
このように、燻煙処理装置内の様々な箇所から複合的に生じた過剰な水蒸気が燻煙処理室に充満されるので、木材の材質に拘わりなく、木材に対して充分な湿度を付与することができ、これにより木材にひび割れが発生せず、しかも均一な燻煙処理を低コストで施すことができる。
【００１９】
請求項６に記載の発明は、前記過剰水蒸気発生部は、前記燻煙処理室の床に形成された貯水ピットを有し、該貯水ピットには、前記燻煙およびまたは水蒸気を燻煙処理室の中に吹き出す吹出口が形成された吹出管が収納されている請求項１〜請求項４のうち、何れか１項に記載の木材の燻煙処理装置である。
請求項６に記載の木材の燻煙処理装置によれば、燻煙およびまたは水蒸気は貯水ピットに収納された吹出管に導入され、吹出口から燻煙処理室に吹き出される。このとき、貯水ピットには水が張られている。そのため、吹出管の内部を流れる燻煙およびまたは水蒸気の熱により、貯水ピット内の水面から多量の水蒸気が発生する。このように、過剰水蒸気発生部を貯水ピットと吹出管とから構成したので、部品点数が減少し、低コストで多量の水蒸気を発生させることができる。
【００２０】
貯水ピットの断面形状、形成本数などは限定されない。
吹出管は、燻煙用の管、水蒸気用の管、燻煙と水蒸気との混合ガス用の管のいずれでもよい。
吹出口の大きさ、形状、形成数は限定されない。
吹出管において、吹出口の管軸方向の形成位置および周方向の形成位置はそれぞれ限定されない。
【００２１】
請求項７に記載の発明は、前記燻煙およびまたは水蒸気の吹き出し風量の均一化を図るために、各吹出口は吹出管の元側から先側に向かって徐々に開口面積を拡大して複数形成され、かつ前記吹出管は、該吹出管の元側から先側に向かって徐々に縮径し、各吹出口は、該吹出管の周方向の下半分の領域にそれぞれ形成されている請求項６に記載の木材の燻煙処理装置である。
請求項７に記載の木材の燻煙処理装置によれば、吹出管の導入された燻煙およびまたは水蒸気は、吹出管の軸線方向に所定間隔ごとに配された各吹出口を通して燻煙処理室に吹き出される。各吹出口は、元側から先側に向かって徐々に開口面積を拡大するとともに、吹出管は、吹出管の元側から先側に向かって徐々に縮径している。これにより、吹出管を通過する燻煙およびまたは水蒸気を、燻煙処理室の全域に略均等に導入することができる。また、各吹出口は吹出管の周方向の下半分の領域に形成されている。そのため、燻煙処理室において、上方から木屑などのごみ類が吹出管上に落下しても、そのごみ類が吹出口を通して吹出管の中に侵入し難くなる。
【００２２】
請求項８に記載の発明は、木材が収納された燻煙処理室に燻煙および水蒸気を導入し、前記木材を加熱および加湿しながら燻煙処理する木材の燻煙処理方法において、前記燻煙処理室の温度を８５〜１１０℃に保持し、前記燻煙および水蒸気を燻煙処理室に導入しながら木材を燻煙処理する高温処理工程と、この高温処理後、前記燻煙処理室の温度を７０〜８５℃に保持し、前記燻煙および水蒸気を燻煙処理室に導入しながら木材を燻煙処理する低温処理工程と、この低温処理後、前記木材を養生する養生工程とを備えた木材の燻煙処理方法である。
【００２３】
請求項８に記載の木材の燻煙処理方法によれば、燻煙処理の前期において、燻煙処理室の温度を８５〜１１０℃の高温に、例えば２〜３日間保持する。これにより、燻煙に含まれる煤や微量の化学物質が木材に吸着され、木材の黒心が明赤色に変化して美的外観が向上する。その結果、木材に防腐性、防虫性を与えることができる。
このように８５〜１１０℃の高温で木材を加熱すると、木材の内部蒸気圧の上昇および水分の膨張により、木材の仮道管の細胞壁に形成された閉蓋壁孔の一部が破壊され、水の透過性能が良くなる。その結果、燻煙処理後の木材は水分の移動が急速に進み、養生により木材の内部まで低い含水率で乾燥させることができる。
【００２４】
燻煙処理の前期、木材中のヘミセルロースとリグニンとは８０℃程度で軟化する。これにより、セルロースを取り巻く組織の結合が弛み、残留応力が除去され、その結果、木材の歪みが取れる。燻煙処理室には水蒸気が導入されている。そのため、燻煙処理室が高温化しても燻煙処理室の湿度はそれほど低下せず、湿度不足による燻煙処理を原因とした木材のひび割れが発生し難い。その結果、上述した効果を木材の全域にわたって均一に得ることができる。
また、燻煙処理の後期では、燻煙処理室の温度を７０〜８５℃の低温で、例えば３日間保持する。これにより、燻煙処理の安定化が図れる。よって、例えばアテ材の応力の緩和も可能になる。
【００２５】
高温処理工程の温度が８５℃未満では、原木における初期の高い生長応力の緩和が効率的に行えない。また、１１０℃を超えると、木材の構造、繊維を痛める場合がある。
高温処理の期間は３〜４日である。３日未満では成長応力の緩和が徹底されない。また、４日を超えると過乾燥による割れ、ヒビなどが生じ、製品化できない場合がある。半製品の場合には、原則として２日（原木の場合の半分の日数）である。ただし、初期含水率の高低で若干の期間の変動は生じる。
【００２６】
高温処理時の燻煙処理室内の湿度は２０〜４０％、好ましくは２５〜３５％である。２０％未満では過乾燥によるひび割れ、処理ムラなどが生じるおそれがある。また、４０％を超えると成長応力の緩和が徹底されない。
高温処理時の燻煙処理室内の圧力は、大気圧より若干高くもしくは若干低く設定される。大気圧より若干でも加圧状態または減圧状態であれば、木材に含まれる水分が外部に排出され易くなり、木材の乾燥時間が短縮される。
【００２７】
低温処理工程の温度が７０℃未満では原木における初期の高い生長応力の緩和が効率的に行えない。また、８５℃を超えると木材の構造、繊維を痛める場合がある。
低温処理の期間は３〜４日である。３日未満では成長応力の緩和が徹底されない。また、４日を超えると過乾燥による割れ、ヒビなどが生じ、製品化できない場合がある。半製品の場合には、原則として１日である。ただし、初期含水率の高低で若干の期間の変動は生じる。
【００２８】
低温処理時の燻煙処理室内の湿度は２０〜４０％、好ましくは２５〜３５％である。２０％未満では過乾燥によるひび割れ、処理ムラなどが生じるおそれがある。４０％を超えると成長応力の緩和が徹底されない。
低温処理時の燻煙処理室内の圧力は、大気圧より若干高くもしくは若干低く設定される。大気圧より若干でも加圧状態または減圧状態であれば、木材に含まれる水分が外部に排出され易くなり、木材の乾燥時間が短縮される。
【００２９】
養生時には、燻煙処理室への燻煙および水蒸気の供給を停止する。養生期間は１〜２日、好ましくは１日程度である。１日未満では、材表温度や材表湿度を緩やかに周囲の温度または湿度に同調させ難い。なお、室内へゆるやかに送風することで、木材の養生期間を短縮することができる。
【００３０】
請求項９に記載の発明は、前記高温処理工程における木材の燻煙処理期間と、前記低温処理工程における木材の燻煙処理期間とを、前記木材の材質に応じて変更するようにした請求項８に記載の木材の燻煙処理方法である。
請求項９に記載の木材の燻煙処理方法によれば、高温処理工程における木材の燻煙処理期間と、低温処理工程における木材の燻煙処理期間とを、木材の材質に応じて変更するようにしたので、木材の材質により適した燻煙処理を施すことができる。
【００３１】
請求項１０に記載の発明は、前記燻煙処理室に導入される水蒸気量を１５〜３０リットル／分とした請求項８または請求項９に記載の木材の燻煙処理方法である。
請求項１０に記載の木材の燻煙処理によれば、燻煙処理室に導入される水蒸気量を、従来の燻煙処理の場合よりも多量の１５〜３０リットル／分としたので、高温での燻煙処理時における木材の過乾燥（ヒビワレ、繊維を痛めるなど）を充分に防止することができる。
好ましい水蒸気量は２０〜２５リットル／分である。１５リットル／分未満では木材の表面割れおよび燻煙の発生量のばらつきが生じ、過乾燥が起き易い。また、３０リットル／分を超えると、木材に反りが発生し、あてが不十分となるとともに、木材を十分に乾燥させることができないおそれがある。
【発明の効果】
【００３２】
請求項１に記載の木材の燻煙処理装置によれば、燻煙処理時、過剰水蒸気発生部から発生した過剰な水蒸気を含む多量の水蒸気が燻煙処理室に、直接、導入されるので、木材の材質に拘わりなく、木材に対して充分な湿度を付与することができる。これにより、木材にひび割れが発生せず、しかも均一な燻煙処理を施すことができるとともに、このような効果を有する燻煙処理装置を低コストで提供することができる。
【００３３】
特に、請求項２に記載の木材の燻煙処理装置によれば、水蒸気発生機は、燻煙発生機から発生した熱を熱源として水蒸気を発生させるので、燻煙処理装置をさらに低コスト化することができる。
【００３４】
請求項３に記載の木材の燻煙処理装置によれば、燻煙を燻煙処理室に導入する通気路の途中、火粉消火機により燻煙に含まれる火の粉が消火されるので、燻煙処理室内において、燻煙に含まれる火の粉を原因とした木材の焼失を防止することができる。
【００３５】
請求項４に記載の木材の燻煙処理装置によれば、火粉消火機を燻煙が通過する際、水蒸気発生部において通過する燻煙の熱を熱源として水蒸気が発生するので、燻煙処理室に多量の水蒸気を導入させることができる。
【００３６】
請求項５に記載の木材の燻煙処理装置によれば、燻煙処理装置内の様々な箇所から複合的に生じた過剰な水蒸気が燻煙処理室に充満されるように構成したので、木材の材質に拘わりなく、木材に対して充分な湿度を付与することができる。これにより、木材にひび割れが発生せず、しかも均一な燻煙処理を低コストで施すことができる。
【００３７】
請求項６に記載の木材の燻煙処理装置によれば、過剰水蒸気発生部を貯水ピットと吹出管とから構成したので、部品点数が減少し、低コストで多量の水蒸気を発生させることができる。
【００３８】
請求項７に記載の木材の燻煙処理装置によれば、吹出管の各吹出口は、元側から先側に向かって徐々に開口面積を拡大しているので、吹出管を通過する燻煙およびまたは水蒸気を、燻煙処理室の全域に略均等に導入することができる。また、各吹出口は吹出管の周方向の下半分の領域に形成されているので、燻煙処理室において、上方から木屑などのごみ類が吹出管上に落下しても、そのごみ類が吹出口を通して吹出管の中に侵入し難くなる。
【００３９】
請求項８に記載の木材の燻煙処理方法によれば、燻煙処理を高温処理の前期と低温処理の後期とに分けたので、木材の材質に応じた燻煙処理を施すことができる。
【００４０】
請求項９に記載の木材の燻煙処理方法によれば、高温処理工程における木材の燻煙処理期間と、低温処理工程における木材の燻煙処理期間とを、木材の材質に応じて変更するようにしたので、木材の材質により適した燻煙処理を施すことができる。
【００４１】
請求項１０に記載の木材の燻煙処理によれば、燻煙処理室に導入される水蒸気量を、従来の燻煙処理の場合よりも多量の１５〜３０リットル／分としたので、高温での燻煙処理時における木材の乾燥を充分に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００４３】
図１〜図３において、１０はこの発明の一実施例に係る木材の燻煙処理装置（以下、燻煙処理装置）で、この燻煙処理装置１０は、装置上流から装置下流に向かって、順次、植物系の燃料Ａを不完全燃焼させて燻煙を発生させる燻煙発生機１１と、水蒸気を発生させる水蒸気発生機１２と、燻煙発生機１１により発生した燻煙に含まれる火の粉を消す火粉消火機１３と、火粉消火機１３を通過した燻煙および水蒸気の混合ガスを導入し、室内に収納された木材を加熱および加湿しながら燻煙処理する燻煙処理室１４と、混合ガスを大気へ放出する煙突１５とが配設されている。
【００４４】
以下、各構成体を詳細に説明する。
図５および図６に示すように、燻煙発生機１１は、耐火煉瓦により内張りされた平面視して矩形状の炉体１１ａを有している。炉体１１ａは二重壁構造の水冷式の炉で、その壁と壁との間にウォータジャケットＷが形成されている。炉体１１ａの上部には、鋸屑、木片、プレーナ屑などの燃料Ａを投入する燃料投入部１１ｂが立設されている。燃料投入部１１ｂの開口された上端面には、燃料投入扉１１ｃが設けられている。炉体１１ａの背面の中央部には、ウインチ１１ｄが取り付けられている。ウインチ１１ｄのドラムからはワイヤ１１ｅが導出され、ワイヤ１１ｅの先端部は上方に引き出され、ボール１１ｆの上端部の滑車１１ｇを介して燃料投入扉１１ｃの先端部に固定されている。また、炉体１１ａの前面中央部には、燃料Ａを手焚きする際に用いられる手焚き投入扉１１ｈが設けられている。また、炉体１１ａの水蒸気発生機１２側とは反対側の端部に、炉体１１ａの上部に設けられた作業場に昇り降りするステップが外設されている。
【００４５】
炉体１１ａの下部内には火格子１１ｉが敷設され、炉体１１ａの前面下部には、燃焼後の灰分の排出扉１１ｊが設けられている。炉体１１ａの下部空間には、炉体１１ａの一端部に外設されたブロアＢにより、燃焼用の空気が圧送される。炉体１１ａの一側部には、隔壁１１ｋを介して、水蒸気発生機１２が一体的に設けられている。水蒸気発生機１２は正面視して縦長な矩形状で、隔壁１１ｋの上端部には炉体１１ａの炉内と水蒸気発生機１２内の水蒸気発生部１２ａとを連通する連通孔１１ｍが形成されている。水蒸気発生機１２も二重壁構造で、壁と壁との間に、燻煙発生機１１のウォータジャケットＷと一体化した小型のウォータジャケットＷが形成されている。ウォータジャケットＷには、給水管１２ｂを介して、火粉消火機１３上に搭載された水タンク５０（図１）から水が供給される。また、水蒸気発生機１２側のウォータジャケットＷには、このウォータジャケットＷからオーバーフローした水蒸気を、後述する水蒸気排出管１２ｃの下端部に供給するオーバーフロー管１１ｎが、外部に突出した状態で設けられている。水蒸気発生機１２の上端板には、大径なアーチ形状を有する導入側連通管１２ｄの元部が突設されている。水蒸気発生部１２ａには、上端部が導入側連通管１２ｄにゆとりを持って挿入された水蒸気排出管１２ｃの下部が収納されている。
【００４６】
導入側連通管１２ｄの先端部は、火粉消火機１３に連通されている（図７）。火粉消火機１３は略直方体の耐火性を有する箱体である。火粉消火機１３内は、互いに離間配置された２枚の多孔板１３ａ，１３ａにより上流室、中間室、下流室の３つに分割されている。このうち、上流室の上部には導入側連通管１２ｄが連通されている。また、下流室の端部には排煙部１３ｂが外部に突設されている。両多孔板１３ａ，１３ａに配設された各孔は、互いの対向位置から若干ずれた位置に形成されている。また、下流室の上部内には、鉄板１３ｃが下方に向かって垂設されている。
鉄板１３ｃの上端部には、元部が水タンク５０に連通された散水用のノズル１３ｄが取り付けられている。このノズル１３ｄを介して、鉄板１３ｃの表面に水が噴射される。このとき、鉄板１３ｃは、あらかじめ火粉消火機１３の内部流路を流れる混合ガスの熱によって加熱されている。そのため、鉄板１３ｃの表面に噴射された水は、鉄板１３ｃの高熱により水蒸気となる。こうして、火粉消火機１３内で新たに発生した水蒸気が混合ガスに混入され、水蒸気量が増加する。これらの鉄板１３ｃおよびノズル１３ｄにより、通過する燻煙の熱を熱源として水蒸気を発生させる水蒸気発生部５１が構成される。
【００４７】
次に、火粉消火機１３を通過した混合ガスは、排煙部１３ｂを介して、燻煙処理室１４内に設けられ、燻煙処理室１４内に混合ガスの熱を熱源として水蒸気を発生させる過剰水蒸気発生部１６に供給される。排煙部１３ｂの排出口には、吸煙ファン１７が取り付けられている。吸煙ファン１７は、主に、軸線方向の長さが短い略円筒形状を有するケーシング６０と、ケーシング６０に収納された多数枚の羽根６１、その回転軸６２、回転軸６２を軸支する１対の軸受６３と、ケーシング６０の側部に配置され、両軸受６３が離間状態で上面に配設された架台６４とを有している。ケーシング６０は、一端面の中央部に導出側連通管１４ｃの端部が連通される連通口１９ａが形成されている。また、ケーシング６０の外周面の上部には、煙突１５側に延びる連通管１５ａの元部が連通される連通孔１９ｂが形成されている。羽根６１は、大きな風力が得られる翼車形の羽根である（図８）。
【００４８】
ケーシング６０の架台６４側の面には、多数枚の空冷用のフィン６４ａが突設されている。また、回転軸６２の長さ方向の中間部付近には、短尺な空冷用羽根６５が多数枚周設されている。回転軸６２の架台６４側の端部にはプーリ６６が固着されている。プーリ６６には、図示しない回転モータの出力軸に固着されたプーリとの間に、同じく図示しないＶベルトが架け渡されている。回転モータの出力軸を回転すると、その回転力はＶベルトを介してプーリ６６に伝達され、回転軸６２が回転する。これにより、ケーシング６０内で回転軸６２を中心にして各羽根６１が回転し、混合ガスが導出側連通管１４ｃからケーシング６０内に流れ込む。その後、連通管１５ａから最終的に煙突１５を通って大気へ開放される。
吸煙ファン１７の排出口には、２本の分岐管１３ｅ，１３ｅのジョイント部が連通されている。両分岐管１３ｅ，１３ｅは、燻煙処理室１４の床下に形成された１対の貯水ピット１４ａ，１４ａに配置された１対の吹出管１８，１８の元部にそれぞれ連通されている。
燻煙処理室１４は、横長な直方体の燻煙庫１４Ａの内部に画成されている。燻煙庫１４Ａの前板には、材木の出し入れ用の大きな開閉扉が設けられている。また、燻煙庫１４Ａの背板には、燻煙処理室１４内の上流部、中間部、下流部の各温度を測定する３本の温度センサＳ…がそれぞれ離間配置されている。燻煙処理室１４の床面上には、材木を支持する多数本の支柱１４ｂ…が、所定ピッチで立設されている。
【００４９】
前記貯水ピット１４ａ，１４ａは、底部に水タンク５０（別水源でもよい）から供給された所定量の水が貯留される断面矩形状を有した直線状の溝で、燻煙処理室１４の長さ方向に沿って平行に離間配置されている。各吹出管１８，１８の周板には、混合ガスを燻煙処理室１４の中に吹き出す多数の吹出口１８ａ…が形成されている。各吹出口１８ａ…は、両吹出管１８，１８の元側から先側に向かって徐々に開口面積を拡大しながら、両吹出管１８，１８の周方向の両下側部分に所定ピッチでそれぞれ形成されている（図４）。各吹出口１８ａ…は、燻煙処理室１４内のごみ類が両吹出管１８，１８の管内に侵入するのを防ぐ金網１８ｂ…により被われている。これらの貯水ピット１４ａ，１４ａおよび吹出管１８，１８から、前記過剰水蒸気発生部１６が構成されている。
【００５０】
また、燻煙庫１４Ａの下流部のうち、一方の貯水ピット１４ａ側の上端部には、導出側連通管１４ｃの先端部が連通されている。導出側連通管１４ｃの元部は、外設された一方の排煙ファン１９を介して、一方の煙突１５に連通されている。
前記燻煙庫１４Ａの下流部のうち、他方の貯水ピット１４ａ側の上端部には、導出側連通管１４ｃの先端部が連通されている。そして、燻煙庫１４Ａの下流部のうち、他方の貯水ピット１４ａ側の下端部には、別の導出側連通管１４ｄの先端部が連通されている。導出側連通管１４ｄの元部は、外設された他方の排煙ファン１９を介して、他方の煙突１５に連通されている。このとき、燻煙処理時、両排煙ファン１９による混合ガスの排出量は、吸煙ファン１７による混合ガスの供給量よりも少なく設定される。これにより、略密閉された燻煙処理室１４に、過剰の混合ガスを供給できるようにしている。その結果、燻煙処理室１４内の湿度、圧力および水蒸気量を、従来にない高湿度、高圧および高い水蒸気量に維持することができる。
図１および図２中、２０は排ガスを完全燃焼させるための炎を発生させるバーナボックス、２１はバーナ用の燃料オイルのタンク、２２は制御部が組み込まれた操作盤である。
【００５１】
次に、一実施例に係る燻煙処理装置１０を用いた木材の燻煙処理方法を説明する。
図１〜図８に示すように、開閉扉から燻煙処理室１４に多数本の木材を収納し、各支柱１４ｂ…上に横置き状態で載置する。ウインチ１１ｄを作動してドラムにワイヤ１１ｅを所定長さだけ巻き取り、燃料投入扉１１ｃを開口する。その後、この開口された燃料投入扉１１ｃに、フォークリフトＦを利用して燃料Ａを炉体１１ａ内に投入する。各ファン１７，１９，１９およびブロアＢを作動させる。燻煙発生機１１の炉体１１ａ内で植物系の燃料Ａを不完全燃焼させる。これにより、燻煙が発生し、それに伴って若干量の水蒸気も生じる。これらの混合ガスは、連通孔１１ｍを通って水蒸気発生機１２の水蒸気発生部１２ａに流れ込む。燃焼後の灰は、火格子１１ｉを通って炉体１１の底部に落下し、排出扉１１ｊから掻き出される。水蒸気発生室１２ａに流れ込んだ混合ガスは、水蒸気排出管１２ｃ内でオーバーフロー管１１ｎからの水蒸気と混ざり合い、導入側連通管１２ｄを通過する。ウォータジャケットＷとオーバーフロー管１１ｎによる水蒸気発生手段を採用したので、水蒸気発生機１２で発生した熱から効率良く水蒸気を発生させることができる。ウォータジャケットＷへの水の補給は、水タンク５０より給水管１２ｂを通して行われる。
【００５２】
続いて、混合ガスは水蒸気排出管１２ｃから導入側連通管１２ｄを通り、火粉消火機１３に流れ込む。ここでは、２枚の多孔板１３ａ，１３ａをそれぞれ通過する間、燻煙に含まれた火の粉が消火される。一方、火粉消火機１３の下流部では、散水用のノズル１３ｄより散水された水が、混合ガスにより熱せられた鉄板１３ｃの表面に沿って噴射される。その結果、火粉消火機１３の内部でも水蒸気が発生する。
水蒸気量が増した混合ガスは、排煙部１３ｂ、吸煙ファン１７、分岐管１３ｅ，１３ｅを通り、燻煙処理室１４に配設された１対の吹出管１８，１８にそれぞれ導入される。吸煙ファン１７では、羽根６１は大きな風力が得られる翼車形である。そのため、混合ガス中の比重が大きい木酢液（タール）をかき出すことができる。よって、吸煙ファン１７のメンテナンスが容易になる。また、回転軸６２の回転に伴い、空冷用羽根６５が回転し、発生した風がケーシング６０の架台６４側の面に吹き付けられ、ケーシング６０を空冷する。このとき、フィン６４ａにより熱の大気開放が早まり、冷却が促進される。その後、両吹出管１８，１８の各吹出口１８ａ…を通って、燻煙処理室１４の床側から上方に向かって吹き出される。吹き出された混合ガスは燻煙処理室１４内に充満し、支柱１４ｂ…に載置された木材を燻煙処理する。
【００５３】
ここでの燻煙処理は、前期と後期と養生期との３つに大別される。
まず、燻煙処理の前期において、燻煙処理室１４を８５〜１１０℃（高温）、湿度２０〜４０％、圧力は大気圧より若干高く、水蒸気量１５〜３０リットル／分で、２〜３日間保持する。燻煙処理室１４の温度は、３つの温度センサＳ…により検出する。また、燻煙処理室１４の湿度、圧力、水蒸気量は、所定の場所に配設された図示しない湿度センサ、圧力センサ、流量センサによりそれぞれ検出する。各センサの信号に基づき、制御部がファン１７，１９，１９およびブロアＢの出力などを制御する。これにより、燻煙に含まれる煤や微量の化学物質が木材に吸着され、木材の黒心が明赤色に変化して美的外観が向上する。その結果、木材に防腐性、防虫性を与えることができる。このように８５〜１１０℃の高温で木材を加熱すると、木材の内部蒸気圧の上昇および水分の膨張により、木材の仮道管の細胞壁に形成された閉蓋壁孔の一部が破壊され、水の透過性能が良くなる。その結果、燻煙処理後の木材は水分の移動が急速に進み、養生により木材の内部まで低い含水率で乾燥させることができる。
【００５４】
この燻煙処理の前期、木材中のヘミセルロースとリグニンとは８０℃程度で軟化する。これにより、セルロースを取り巻く組織の結合が弛み、残留応力が除去され、その結果、木材の歪みが取れる。燻煙処理室１４には水蒸気が導入されている。そのため、燻煙処理室１４が高温化しても燻煙処理室１４の湿度はそれほど低下せず、湿度不足を原因とした燻煙処理による木材のひび割れが発生し難い。その結果、上述した効果を木材の全域にわたって均一に得ることができる。
次に、燻煙処理の後期では、燻煙処理室１４の温度を７０〜８５℃（低温）、湿度２０〜４０％、圧力は大気圧より若干高く、水蒸気量１５〜３０リットル／分で、３〜４日間保持する。これにより、燻煙処理の安定化が図れる。よって、例えばアテ材の応力の緩和も可能になる。
【００５５】
このように、高温処理工程における木材の燻煙処理期間と、低温処理工程における木材の燻煙処理期間とを、木材の材質に応じて変更するようにしたので、木材の材質により適した燻煙処理を施すことができる。
燻煙処理に使用された混合ガスは、導出側連通管１４ｃ、導出側連通管１４ｄ、両排煙ファン１９，１９および煙突１５を介して大気放出される。
また、燻煙処理室１４に導入される水蒸気量を、従来の燻煙処理の場合よりも多量の１５〜３０リットル／分としたので、高温での燻煙処理時における木材の過乾燥を充分に防止することができる。
【００５６】
この燻煙処理時、燻煙処理室１４には、水蒸気発生機１２により発生した水蒸気、燃焼中の燃料および燻煙処理中の木材から発生した水蒸気の他に、過剰水蒸気発生部１６から発生した多量の水蒸気が、直接、導入される。すなわち、高温の混合ガスが両吹出管１８，１８を通過することで、その熱を熱源として、両貯水ピット１４ａ，１４ａに溜まった水を加熱する。これにより、燻煙処理室１４内に１５〜３０リットル／分という多量の水蒸気を導入することができる。その結果、木材の材質に拘わりなく、木材に対して充分な湿度を付与することができる。これにより、木材にひび割れが発生せず、しかも均一な燻煙処理を施すことができる。さらに、木材の低温発火も防止することができる。
また、過剰水蒸気発生部１６は、燻煙の熱およびまたは水蒸気の熱を熱源としているとともに、過剰水蒸気発生部１６から多量に発生した水蒸気は、通気路を介さず、直接、燻煙処理室１４に導入される構造を有している。そのため、このような効果を有する燻煙処理装置１０を低コストで提供することができる。
【００５７】
さらに、水蒸気発生機１２は、燻煙発生機１１から発生した熱を熱源として水蒸気を発生させる。そのため、燻煙処理装置１０のより低コスト化を図ることができる。
そして、前述したように燻煙を燻煙処理室１４に導入する通気路の途中、火粉消火機１３により燻煙に含まれる火の粉が消火される。これにより、燻煙処理室１４内において、燻煙に含まれる火の粉を原因とした木材の焼失を防止することができる。
次いで、火粉消火機１３を燻煙が通過する際、水蒸気発生部５１において通過する燻煙の熱を熱源として水蒸気が発生する。これにより、燻煙処理室１４に多量の水蒸気を導入させることができる。
燻煙処理時、燻煙処理室１４には、燃焼中の燃料から発生した水蒸気や木材から発生した水蒸気の他、水蒸気発生機１２で生じた水蒸気、火粉消火機１３に配置された水蒸気発生部５１からの水蒸気、さらには過剰水蒸気発生部１６で発生した水蒸気も含まれている。このように、燻煙処理装置１４内の様々な箇所から複合的に生じた過剰な水蒸気が燻煙処理室１４に充満されるので、木材の材質に拘わりなく、木材に対して充分な湿度を付与することができ、これにより木材にひび割れが発生せず、しかも均一な燻煙処理を低コストで施すことができる。
【００５８】
そして、燻煙およびまたは水蒸気は貯水ピット１４ａ，１４ａに収納された吹出管に導入され、吹出口１８ａ…から燻煙処理室１４に吹き出される。このとき、貯水ピット１４ａ，１４ａには水が張られている。そのため、吹出管１８，１８の内部を流れる燻煙およびまたは水蒸気の熱により、貯水ピット１４ａ，１４ａ内の水面から多量の水蒸気が発生する。このように、過剰水蒸気発生部１６を貯水ピット１４ａ，１４ａと吹出管１８，１８とから構成したので、部品点数が減少し、低コストで多量の水蒸気を発生させることができる。
吹出管１８，１８の導入された燻煙およびまたは水蒸気は、吹出管１８，１８の軸線方向に所定間隔ごとに配された各吹出口１８ａ…を通して燻煙処理室１４に吹き出される。各吹出口１８ａ…は、元側から先側に向かって徐々に開口面積を拡大している。これにより、吹出管１８，１８を通過する燻煙およびまたは水蒸気を、燻煙処理室１４の全域に略均等に導入することができる。また、各吹出口１８，１８は吹出管１８ａ…の周方向の下半分の領域に形成されている。そのため、燻煙処理室１４において、上方から木屑などのごみ類が吹出管１８ａ…上に落下しても、そのごみ類が吹出口１８ａ…を通して吹出管１８，１８の中に侵入し難くなる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】この発明の一実施例に係る木材の燻煙処理装置の正面図である。
【図２】この発明の一実施例に係る木材の燻煙処理装置の平面図である。
【図３】この発明の一実施例に係る木材の燻煙処理装置の燻煙処理室の縦断面図である。
【図４】この発明の一実施例に係る木材の燻煙処理装置の吹出管の要部拡大斜視図である。
【図５】この発明の一実施例に係る木材の燻煙処理装置の燻煙発生機ならびに水蒸気発生機の拡大正面図である。
【図６】この発明の一実施例に係る木材の燻煙処理装置の水蒸気発生機の拡大側面図である。
【図７】この発明の一実施例に係る木材の燻煙処理装置の火粉消火機の拡大斜視図である。
【図８】この発明の一実施例に係る木材の燻煙処理装置の排煙ファンの断面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１０  木材の燻煙処理装置、
１１  燻煙発生機、
１２  水蒸気発生機、
１３  火粉消火機、
１４  燻煙処理室、
１４ａ  貯水ピット、
１６  過剰水蒸気発生部、
１８  吹出管、
１８ａ  吹出口、
５１  水蒸気発生部。
【図１】
2005022371.tif 000003
【図２】
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【図３】
2005022371.tif 000005
【図４】
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【図５】
2005022371.tif 000007
【図６】
2005022371.tif 000008
【図７】
2005022371.tif 000009
【図８】
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