(57)【要約】【課題】従来の木材乾燥室は、数千万円と高額であるため、斜陽産業となった国産材産業においては、国の助成金を得ることなくして自社で採用することは困難である。更に、生産性を高めるために短期間の高温乾燥が主流となっているが、短期間では割れ、ヒビ、反りを防ぐことは困難である。【解決手段】内槽材質および外装材質の双方に木質集成材を使用し、シラスバルーンにトルマリン粉末を混合させて形成されたプレートを乾燥室の内壁に装着させることで、約４０℃という低い熱風であるにもかかわらず、蓄熱効果、断熱効果、及び遠赤外線効果を同時に得ることができ、約４日間で含水率８％前後を、割れ、ヒビ、反りがない乾燥室を実現することで課題を解決した。【特許請求の範囲】
【請求項１】
シラスバルーンにトルマリン粉末、およびその他の天然成分を含んで形成されたプレートを乾燥室の構造体（ハウジング）の内壁面に装着した木材用乾燥室。
【請求項２】
請求項１において、トルマリン粉末を重量比で５％〜５０％含有させて形成されたプレートを乾燥室の構造体（ハウジング）の内壁面に装着した木材用乾燥室。
【請求項３】
請求項１〜２において、乾燥室の構造体（ハウジング）が内槽材質および外装材質による２重構造となっており、それらの間に空間を作った木材用乾燥室。
【請求項４】
請求項１〜３において、構造体の柱は構造用集成材であり、内槽材質および外装材質が木質集成材である木材用乾燥室。
【請求項５】
請求項１〜４において、乾燥室の構造体（ハウジング）を接合金物（スチールコネクター）を使用して接合させる構造である木材用乾燥室。
【請求項６】
請求項１〜５において、内槽材質および外装材質の双方とも不燃加工された木材用乾燥室。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】    木材乾燥室
【背景技術】
【０００２】    従来の木材人工乾燥には、蒸気加熱乾燥、蒸煮加熱乾燥、煙道乾燥、燻煙乾燥、除湿乾燥、薬品乾燥、高周波（マイクロ波）乾燥、真空減圧乾燥、赤外線加熱乾燥、熱板加熱乾燥などがある。
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】    生材はもちろんのこと、使用中の乾いた木材でも多少とも水分を含んでいる。木材中に含まれる水分には２種類あって、自由水と結合水に分けられる。自由水は生材などで細胞内腔などに液状で含まれている水分で、結合水は細胞壁中で木材実質と結合している水分である。結合水が増加すると木材は、膨張、電気抵抗の減少、強度や剛性の低下など、その量の変化は木材の多くの性質に大きな影響を及ぼす。一方、自由水の量が変化しても重量が増減する以外にあまり木材の性質に影響を及ぼさない。
【０００４】    細胞壁が結合水で飽和し、しかも自由水が含まれない状態を繊維飽和点という。生材は常に繊維飽和点以上で、自由水と結合水の両方を含んでいる。生材を乾燥すると、水分は減少してゆくが、初めは重量が減少するだけで、木材の性質はあまり変化しない。これは自由水が減るだけだからである。木材が乾燥して繊維飽和点以下になると、結合水が減少するとともに木材は収縮し始める。繊維飽和点での含水率はほとんどの樹種で２５〜３０％の範囲である。したがって、生材の含水率では自由水が含まれるので４０〜１５０％の広い範囲にわたっている。
【０００５】    木材実質（細胞壁）中の結合水が出入りすると、木材は収縮または膨張する。よって、生材が乾燥するとき木材は同時に収縮する。木材を使用するのは乾燥している条件であるから、生材の状態で部材を加工、施工すると、施工後、使用中に寸法変化や形状の変化（すなわち狂い）が生じる。住宅用部材として生材や乾燥が不十分な木材を使用すると種々の欠陥が現れる。これを防ぐために、使用箇所に適した含水率にまで乾燥した木材を使う必要がある。（出典；「建築に役立つ木材」、木質材科学、編集者；今村祐嗣氏など）
【０００６】    （財）住宅・木材技術センターでは、建築用針葉樹材（乾燥材）の含水率基準を策定しており、柱類は２０％以下（ただし、スギ、米ツガは２５％以下）、敷居、鴨居、長押などは１８％以下、床板、内装壁材などは１５％以下１０％以上であれば支障となるような狂いは少なくなるとしている。
【０００７】    製材後の乾燥過程において、断面積が大きな物は表面乾燥から内部乾燥と進むため、表面の収縮が先行し表面に割れを起こすことがある。更に、表面含水率が１５％より大きく低下すると、過乾燥による表面割れの増大が懸念される。
【０００８】    従来の乾燥技術を使用することで必要な含水率を達成することは可能である。しかし、短期間（１週間程度）で乾燥させるには高温乾燥（８０〜１５０℃）が必要となり、乾燥工程中に割れ、ヒビあるいは反りが生じて歩留まりが著しく低下する場合が多い。短期間乾燥でしかも割れ、ヒビあるいは反りを生じさせない技術としては高周波（マイクロ波）乾燥、あるいは真空減圧乾燥があるが高額な設備投資を必要とする。更に割れやヒビを生じさせない技術として燻煙乾燥があるが、原木には相応しいが製材には燻煙処理であるがゆえに適していない。また、低温除湿乾燥（４０℃前後）では割れやヒビが生じないが、乾燥期間が約４週間を要するためランニングコストの高揚と低生産化が問題となる。
【０００９】    本発明における第１の課題は、シラスバルーンにトルマリン粉末を含んで形成されたプレートを使用することにより、低温度（４０〜５０％）乾燥を行って、割れ、ヒビあるいは反りを生じさせないこと、高額な設備投資を必要としないことから低コストの乾燥室であること、しかも短期間（４日前後）の乾燥で、生材の含水率を６〜８％前後に得ることである。
【００１０】    本発明における第２の課題は、乾燥室の内槽材質および外装材質に木質集成材を、しかも２重構造として使用し、乾燥室内部の蓄熱効果と断熱効果を同時に得て、高い省エネルギー効果を得ることである。
【００１１】    本発明における第３の課題は、乾燥室の構造体（ハウジング）を接合金物（スチールコネクター）を使用して接合させ、乾燥室の構造体が木質でありながらすぐれた強度を持ち、軽量であるがゆえに組み立てや移動が短時間で容易にでき、更に乾燥室の大きさを自由に縮小、拡大ができ、設置後でも設計変更や部分的修理が容易にできることである。
【００１２】    本発明における第４の課題は、たとえ低温方式であれ、構造体の材質である集成材が木質であることから不燃加工されることである。
【００１３】    本発明における第５の課題は、スギ、ヒノキ、カラマツなどの国産材に対し高付加価値を付与した木質製品の普及化である。安い外国産輸入材が８０％以上を占める日本の木材市場の中で、国産材の普及が極めて低く、人件費の高騰などから間伐の実施が停止されており、森林の荒廃が日本中で社会問題となっている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】    上記の第１の課題を解決するため、本発明では、木材を加熱する工程として、シラスバルーンにトルマリン粉末、およびその他の天然成分を含んで形成されたプレートを乾燥室の構造体（ハウジング）の内壁面に装着した木材用乾燥室の製造方法を提供する。
【００１５】    シラスバルーンは、火山灰を原料とした０．１ｍｍ以下の微細な中空ガラス球で九州工業技術試験所において発明された。体積比３０〜４０％の気泡を有しているため、送風機を通じてバーナーから送られた熱は、乾燥室内部の壁面に装着されたプレートに蓄積される。さらに、送風機から送られる熱とプレートから発生する熱が、木材表面と木材内部の全てに均一に浸透されるため、木材表面の収縮を抑えることができ、木材の割れやヒビを防止する。更に、プレートに蓄えられた熱により、バーナーが停止した後にも熱風を送り続けることが出来、木材内部と木材表面との温度勾配を平衡的に維持する。このため、効率よく乾燥木材が製造できる。
【００１６】    トルマリン（電気石）は熱に反応して遠赤外線を発生させる。トルマリンの結晶両端には、プラス極とマイナス極がある。プラス極は結晶の外から電子を取り入れ、結晶の中をマイナス極へと送る。そして、マイナス極から結晶の外に電子を放出して消費。消費された電子は、あらたにプラス極から補充されてマイナス極へと送られる。この運動の繰り返しにより、永久的に電子を流し続ける（出展；「固体物理の応用、電気石がつくる水の界面活性」（久保技術事務所、久保哲治郎氏））。永久に電子を流し続ける特性を持つトルマリン粉末をシラスバルーンで形成されたプレートに含有させることにより、トルマリンは熱に反応して遠赤外線を放射させる。遠赤外線が発生する熱は物質の奥深く浸透する特殊な性質があり、よって、乾燥室内の木材の表面から芯にまで均一に熱が伝わり、よって、木材の割れやヒビを防止することが出来る。
【００１７】    送風機を通じてバーナーから送られた熱は、シラスバルーンとトルマリン粉末で形成されたプレートに蓄積されるのと同時に、送風機から送られる空気中の水分子が遠赤外線によって励起状態となり振動することによって新しいエネルギーを生み出す。同時に、熱エネルギー＋水分子の振動による新しいエネルギーの力によって熱風を作り出す。シラスバルーンの高い蓄熱効果と、トルマリンの高い遠赤外線効果が一体となることにより、シラスバルーン、及びトルマリンがそれぞれ単体では解決しない特出した効果として、低温乾燥（４０℃〜５０℃）であるにもかかわらず高温乾燥（８０℃〜１５０℃）以上の熱風を作り出し、低温乾燥であるにもかかわらず短期間（４日間前後）での乾燥が可能となり、更に木材表面と内部が均一な温度になることから割れとヒビの防止が可能となり、更に省エネルギーの効果を発揮するという、第１の課題を解決した。
【００１８】    本発明では、乾燥室の構造体（ハウジング）を製造する工程として、乾燥室の構造体の柱に対し、鉄板の代わりに構造用集成材を採用し、内槽材質および外装材質に集成材を採用し、さらに空気層を挟んだ２重構造にすることで、乾燥室内部が高い蓄熱効果と断熱効果を同時に得ることが出来る。構造用集成材の柱、および床、壁、天井および開閉扉の集成材を接合するため接合金物（スチールコネクター）を用いて組み立てることで、第２課題を解決した。
【００１９】    通常の乾燥室の構造体は鉄製であり、基礎はコンクリートであるケースが多い。鉄製やコンクリートでは、蓄熱効果も断熱効果も期待できない。素足でコンクリートや鉄板の上に立つとヒンヤリとした冷たさを感じる。これは体温が急速に奪われるためである。木材の熱伝導率は、石の約１／９、鉄の約１／５００と断熱効果が格段に高い。木材が熱を伝えにくいのは、コンクリートや鉄とは違ってその構造が、細胞の集合体であることによる。例えばスギの木口断面１平方センチには、約４万から３０万個もの細胞がつまっていて、それらの細胞には、熱を伝えにくい空気が含まれているため、断熱材に匹敵するほどの効果が期待できる。例えば、木造住宅は、鉄筋にくらべて、一度暖炉等で暖めてしまえば、いつまでも暖かさが持続する。また、調理用具の取っ手や柄は、鉄、ステンレス、アルミニウムなどの金属では熱が伝わりやすいため、木が使われている。逆に寒い地方では、外に面したガラス戸の枠やドアの取っ手などに木製のものを使い、冷たさが伝わらないようにしている（出展；静岡県環境森林部林業振興室）。
【００２０】    乾燥室の構造体に使用するスチールコネクターの強度は、阪神淡路大震災において、ほとんどの家どころか、ビル、高速道路まで倒壊、全壊、半壊という惨状の中、スチールコネクターの代表格であるＫＥＳシステム（株式会社シェルターのコネクターシステム）で建てた７３棟の住宅だけはすべて無傷で、すっくと建っていたことで証明されている。
【００２１】    乾燥室の構造体に木材を使用した場合、木材は鉄やコンクリートに比べてヤング係数が小さいため、たわみが問題であると言われる。しかし構造用集成材を採用することにより、製造時にあらかじめ計算された量のむくりをつけることが容易なので、大スパンの利用が可能である。同時に、デザインなど設計面でも自由となり、乾燥室の大きさを自由に拡大、縮小ができ、設置後でも生産規模に応じた設計変更や部分的修理が容易にできることである。更に、鉄やコンクリートに較べて軽量であるため、乾燥室の移動が容易にでき、金物接合の特徴として組み立てや解体が短時間で容易にできる長所をもつ。
【００２２】    従来の鉄板とコンクリート基礎で出来ている乾燥室では、蓄熱効果も断熱効果も期待出来ないのに対し、「木材で出来た乾燥室の中で木材を乾燥させる」という最も自然で効果的な蓄熱効果と断熱効果を採用したことと、接合金物（スチールコネクター）を使用して構造用集成材を接合させることにより木材自身で木材用乾燥室ができるようになったことと、構造体が木質であるため軽量であるがゆえに移動が容易で、金物接合であるがゆえに組み立てが短時間で容易にでき、更に乾燥室の大きさを自由に拡大、縮小が可能となり、設置後でも規模に応じた設計変更や部分的修理が容易にできるとう第３の課題を解決した。
【００２３】    集成材は表面が炭化したあとも、内部は強度がそのまま残る。炭化速度は１分間に０．６ｍｍ前後であるため、一定断面以上の構造用集成材は、３０分間以上の火災耐力をもつ材料として知られている。鉄骨は５００℃になると強度が１／２になり、７００℃になるとほとんど強度がなくなるので、集成材は、鉄骨以上の火災耐力があることが、火災実験だけでなく、実際の火災によって確かめられている。
しかしながら、集成材と言えども、乾燥室の操作を誤ったり、送風機の異常加熱で発火することも想定しなければならない。そのために乾燥室の構造体に対し不燃処理を行うという第４の課題を解決した。
【００２４】    本発明により、スギ、ヒノキ、カラマツなどの国産材を低コストで乾燥することが出来るようになった。本発明の内槽材質および外装材質には、不燃集成材を使用することが特徴になっているが、これらの集成材は国産のスギ、ヒノキ、カラマツなどの間伐材を使用することが出来る。例えば末口が直径１５ｃｍ程度の太さのスギ間伐材に対し台形集成材方式を採用すれば、本発明に必要な内槽材および外装材を制作することが可能である。コストが極めて低い間伐材を豊富に用いて当発明の乾燥室を普及させることで、全国的に社会問題化している間伐材の利用を促進させ、日本の再生資源である森林の復活に貢献できることと、低コストの乾燥室を提供することで、生産性の低い国産材扱いの全国の森林組合、採算性の低い多くの製材所に搬入し易く、国産林業ビジネスの復活に広く貢献することで第５の課題を解決した。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】    乾燥室の構造体（ハウジング）の柱、および床の基礎は構造用集成材であり、鉄骨ならぬ木骨構造である。内槽材質および外装材質は木質集成材である。材質は、床面、天井、壁、扉とも木質集成材であり、それぞれ若干（１０ｍｍ前後）の空気層を挟んで２重構造とする。内槽材、外装材、空気層を含めた壁全体の幅は、６０ｍｍ以上が相応しい。基礎あるいは壁材としてコンクリートを一切使用しない。グラスウールや石油発砲系の断熱材など、断熱材を一切使用しない。防錆処理鋼板などの外装材料を使用しない。【００２６】    ハウジングの長さ、高さ、内容積は、ユーザーの要望により自由自在に設計することができる。ハウジングの大きさによって、接合金具の使用量や電熱器容量は異なる。【００２７】    正面には開閉扉が付く。扉の材質は木質集成材であり、若干（１０ｍｍ前後）の空気層を挟んで２重構造とする。扉全体の幅は全体の壁幅（６０ｍｍ以上が相応しい）と同一とする。扉の取り付けには市販の蝶番を用い、開閉には市販の扉ロックハンドルを用いる。更に、正面には、排気を調整するためのダンパーレバー、ダンパー目盛版およびダンパーレバーをセットとして、また温度調節器を取り付ける。【００２８】    一方の側面には、上部と下部の２ヶ所に通風口を、更に温度過昇防止器を取り付ける。【００２９】    他方の側面には、上部に吸気口および排気口を取り付ける。【００３０】    内部構造としては、送風用プロペラファンが結合されている送風用電動機を内容積に応じて１台あるいは２台、ヒーター、温度計、加熱ダクト、温度過昇防止器検出端、温度調節器用検出端、乾燥木材の棚受が最低必要である。【００３１】    乾燥室内部の壁には、シラスバルーンとトルマリン粉末で形成されたプレートを装着する。プレートの厚さは、蓄熱効果、断熱効果、遠赤外線効果を十分発揮させるためにも２０ｍｍ前後が相応しい。大きさは自由であるが取り付けが容易な大きさが相応しい。プレートの取り付けは、荒めの金網で抑えることで十分である。プレートの装着数は、床と扉以外に、また送風用プロペラファンと排気口以外であれば多ければ多いほど効果は高いが、コストパーフォーマンスを考慮した場合、全体壁面積の１／３程度が相応しい。【００３２】    材質である集成材および構造集成材には不燃加工を行ったものを使用する。不燃加工に対しては、国土交通省の不燃材料認定を得る必要がある。
【実施例】
【００３３】    含水量が極めて高い国産のスギおよびヒノキの生の板材に対して乾燥テストを実施した。乾燥実施期間は全ての工程で４日間プラス２時間とした。第１段階として、排気口を密閉したままで最初に８０℃で２時間熱風を注いだ。排気口を密閉した理由は、乾燥室内部で発生する蒸気の温度と、内部に装着されたプレート内の温度と、更に木材の表面及び内部の温度の全てを同一の温度環境にするためである。第２段階として、排気口を少し広げて室内の蒸気を一気に排出させる。更に温度を４０℃に下げて、そのまま４日間の乾燥を実施した。排気口は広げ過ぎずに室内の湿度が抜け出る程度に調整する。排気口の広げ方は樹種と搬入時の木材の含水率による。【００３４】    本発明の結果は、４日間プラス２時間の乾燥工程で、乾燥後の木材に割れ、ヒビ、反りが確認されず、８％前後の低い含水率を達成することが出来た。以下に乾燥データを示す。【００３５】    木材の含水率を計測した部位は、板材の左小口から１０ｃｍ、中央、右小口から１０ｃｍの３ヶ所とした。樹種のＨはヒノキ、Ｓはスギを表す。【００３６】
【表１】
2005289032.tif 000002
【００３７】
【表２】
2005289032.tif 000003
【００３８】
【表３】
2005289032.tif 000004
【発明の効果】
【００３９】    本発明の第１の効果は、４日間プラス２時間という短期間で、割れ、ひび、反りがない、含水率８％前後の乾燥を実現したこと。第２の効果は、乾燥室の内槽材質および外装材質に木材自身を採用したことと、シラスバルーンにトルマリン粉末を混合させたことから蓄熱効果、断熱効果および遠赤外線効果を同時に得ることが出来、よって、平均４０℃という低温乾燥が出来たことから低いランニングコストの乾燥機が実現できたこと。第３の効果は、接合金物（スチールコネクター）を採用することから、集成材を内槽材質および外装材質に使用可能となったことから、軽量の乾燥室が実現でき、乾燥室の組み立てが短時間で行うことだでき、移動や設計変更が容易となったこと。第５の効果は、国産材の間伐材を内槽材質および外装材質に採用することにより、さらにコストを下げることが出来るようになったことと、国産材の復活に貢献できること。第６に効果は、不燃処理を内槽材質および外装材質に採用することにより、熱風乾燥においても火災の心配が解決できること。