(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波を印加して木材の内部から加熱する誘電加熱工程及び熱媒体により前記木材の外部から加熱する外部加熱工程の一組以上が、前記木材の供給経路中に直列配置され、前記木材の供給経路に前記木材を供給しながら加熱乾燥する木材の乾燥方法において、
前記木材供給経路中に配設され、前記木材の乾燥状態を測定し、該測定した測定結果に応じて前記誘電加熱工程又は前記外部加熱工程の何れの上流側に前記木材を戻すかを分別する測定分別工程と、
該測定分別工程の分別結果に応じて前記誘電加熱工程又は前記外部加熱工程の上流側に前記木材を戻す戻り移送路を具備し、
前記木材の乾燥状態が所定の品質のときに前記木材の供給経路の下流から排出し、前記木材の乾燥状態が所定の品質に至っていないときに前記木材の供給経路中から戻り移送路を経て、前記誘電加熱工程又は前記外部加熱工程の何れかの上流側に前記木材を戻して再加熱することを特徴とする木材の乾燥方法。
【請求項２】
前記木材の乾燥状態を測定する測定方法は、重量測定工程、含水率測定工程、ヤング率測定工程の１以上の工程で測定する測定方法としたことを特徴とする請求項１に記載された木材の乾燥方法。
【請求項３】
前記誘電加熱工程又は外部加熱工程より上流側に前記木材を所定の温度に上昇させる予備加熱工程を行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載された木材の乾燥方法。
【請求項４】
高周波を印加して木材の内部から加熱する誘電加熱装置及び熱媒体により前記木材の外部から加熱する外部加熱装置の一組以上が、前記木材の供給経路中に直列配置され、前記木材の供給経路に前記木材を供給しながら加熱乾燥する木材の乾燥システムにおいて、
前記木材供給経路中に配設され、前記木材の乾燥状態を測定し、該測定した測定結果に応じて前記誘電加熱装置又は前記外部加熱装置の何れの上流側に前記木材を戻すかを分別し、該分別結果に応じて前記誘電加熱装置又は前記外部加熱装置の上流側に前記木材を戻す戻り移送路を具備し、
前記木材の乾燥状態が所定の品質のときに前記木材の供給経路の下流中から排出し、前記木材の乾燥状態が所定の品質に至っていないときに前記木材の供給経路中から戻り移送路を経て、前記誘電加熱装置又は前記外部加熱装置の何れかの上流側に前記木材を戻して再加熱することを特徴とする木材の乾燥システム。
【請求項５】
前記木材の乾燥状態を測定する測定装置は、重量測定装置、含水率測定装置、ヤング率測定装置の１以上の装置で測定することを特徴とする請求項４に記載された木材の乾燥システム。
【請求項６】
前記誘電加熱装置又は外部加熱装置より上流側に前記木材を所定の温度に上昇させる予備加熱装置を配設したことを特徴とする請求項４または請求項５に記載された木材の乾燥システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、木材の乾燥方法及び乾燥システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
伐採したスギ・ヒノキ等の原木（生木材）を建築用等の木材とするには、用途に適した含水率まで乾燥させる必要があり、従来から種々の乾燥方法が提案されている。従来における木材の乾燥方法としては、熱風を木材に吹き付ける等して木材を外部から加熱する外部加熱方式や、木材に誘電加熱を施して木材内側から加熱する内部加熱方式や、外部加熱と内部加熱を同時に行う同時加熱方式等が提案されている。
【０００３】
しかし、前記外部加熱方式によれば、木材の内部中心側が乾燥し難く、また前記内部加熱方式によれば、木材外周部付近に妨げられて木材内部の水分を効率よく外部へ放出し難いので、いずれも木材内での含水率分布を均一にし難い問題がある。一方、前記同時加熱方式の場合には、誘電加熱装置の電極を木材表面に当接させた状態で木材表面を熱風等で加熱するため、木材表面において電極と接触している部分は、熱風等との接触が妨げられて加熱不十分となり、効率よく乾燥できないのみならず、乾燥が不均一（含水率が不均一）になり易い問題がある。
【０００４】
また、従来の木材乾燥方法では、大量の木材をまとめて乾燥室等に収容し、その乾燥室内で大量の原木をまとめて乾燥させる、いわゆるバッチ式乾燥法が採用されている。
【０００５】
しかし、前記バッチ式乾燥法によれば、大量の木材を一乾燥室等内において同一条件で乾燥を行うため、一乾燥室等に収容する被乾燥材としては、樹種及び材質を同一のものに揃え、さらには含水率も同一に調整したものを用いるようにして、木材間で乾燥状態にバラツキを生じないようにする必要がある。そのため、乾燥に先立って大量の木材を仕分ける作業が必要であり、極めて面倒であった。しかも、同一乾燥室等内においても位置によって温度差を生じたり、熱風の流れ等が異なったりするため、前記のように樹種、材質及び含水率を予め同一にしておいても、均一な乾燥を行えず、乾燥仕上がり後の木材品質にバラツキが大きい問題がある。しかも、乾燥仕上がり後の木材品質にバラツキが大きいため、乾燥後の木材を用途に応じた含水率等からなるものに分別する仕分け作業も繁雑になる。さらに、大量の木材をまとめてバッチ式で乾燥処理するため、乾燥に必要な時間が長くなり、乾燥効率が低く、乾燥コストが嵩む問題もある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、このような点に鑑み提案されたものであって、木材を効率良くかつ経済的に乾燥でき、しかも木材の乾燥品質を均一にし易く、さらに目的の含水率にし易く、加えて木材を１本または複数本づつ連続的に乾燥させることのできる木材の乾燥方法及び木材の乾燥システムを提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、木材を乾燥する際に、誘電加熱により木材内部から加熱する内部加熱工程と、熱媒体により木材外部から加熱する外部加熱工程とを有する木材の乾燥方法に係るものである。前記木材の乾燥状態が所定の品質のときに前記木材の供給経路の下流中から排出し、前記木材の乾燥状態が所定の品質に至っていないときに前記木材の供給経路中から戻り移送路を経て、前記誘電加熱工程又は前記外部加熱工程の何れかの上流側に前記木材を戻して再加熱するものである。
【０００８】
請求項２の発明の前記木材の乾燥状態を測定する測定方法は、重量測定工程、含水率測定工程の１以上の工程で測定する測定方法としたものである。
【０００９】
請求項３の発明の前記誘電加熱工程又は外部加熱工程より上流側に前記木材を所定の温度に上昇させる予備加熱工程を行うものである。
【００１０】
請求項４の発明は、木材を１本又は複数本づつ供給しながら加熱乾燥するシステムであって、前記木材供給経路中に上流側から下流側へ順に加熱装置と、木材の乾燥品質を測定するための測定装置が配置され、前記加熱装置としては、木材内部から加熱するための誘電加熱装置と木材外部から加熱するための外部加熱装置とが配設された木材の乾燥システムであって、前記木材供給経路中に配設され、前記木材の乾燥状態を測定し、その測定結果に応じて前記誘電加熱装置又は前記外部加熱装置の何れの上流側に前記木材を戻すかを分別し、該分別結果に応じて前記誘電加熱装置又は前記外部加熱装置の上流側に前記木材を戻す戻り移送路とを具備し、前記木材の乾燥状態が所定の品質のときに前記木材の供給経路の下流中から排出し、前記木材の乾燥状態が所定の品質に至っていないときに前記木材の供給経路中から戻り移送路を経て、前記誘電加熱装置又は前記外部加熱装置の何れかの上流側に前記木材を戻して再加熱するものである。
【００１１】
請求項５の発明の前記木材の乾燥状態を測定する測定装置は、重量測定装置、含水率測定装置の１以上の測定装置で測定するものである。
【００１２】
請求項６の発明の前記誘電加熱装置又は外部加熱装置より上流側に前記木材を所定の温度に上昇させる予備加熱装置を配設したものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下添付の図面に従ってこの発明を詳細に説明する。
図１はこの発明の一実施例に係る木材の乾燥方法における工程を示す図、図２は同実施例における乾燥システムの構成を示すブロック図、図３は予備加熱装置の概略図、図４は誘電加熱装置の概略図、図５は外部加熱装置の概略図である。
【００１４】
この発明の一実施例に係る木材の乾燥方法は、スギやヒノキ等の木材を効率よく、均一に乾燥する方法であり、図１に示すように、予備加熱工程１０、第１内部加熱工程２０Ａ、第１外部加熱工程３０Ａ、第２内部加熱工程２０Ｂ、第２外部加熱工程３０Ｂ、測定分別工程（重量測定分別工程４０、含水率測定分別工程５０、ヤング率測定分別工程７０）及び冷却養生工程６０とよりなる。
【００１５】
また、前記実施例の乾燥方法を実現するシステムとして、この実施例では、図２に示すように、移送装置Ｔ１〜Ｔ１０によって構成される木材の供給経路中に上流側から下流側へ向かって、予備加熱装置１１、第１誘電加熱装置２１Ａ、第１外部加熱装置３１Ａ、第２誘電加熱装置２１Ｂ、第２外部加熱装置３１Ｂ、重量測定装置４１、含水率測定装置５１、冷却養生装置６１及びヤング率測定装置７１が配置されている。さらに、この実施例では、前記重量測定装置４１よりも下流位置、この例では重量測定装置４１と含水率測定装置５１の間から第２誘電加熱装置２１Ｂへ通じる第１戻り移送路Ｒ１，Ｒｕ、第２外部加熱装置３１Ｂへ通じる第２戻り移送路Ｒ２，Ｒｓが形成され、さらに含水率測定装置５１と冷却養生装置６１の間から第２誘電加熱装置２１Ｂへ通じる第３戻り移送路Ｒ３，Ｒｕ、第２外部加熱装置３１Ｂへ通じる第４戻り移送路Ｒ４，Ｒｓがそれぞれ形成されている。なお、前記戻り移送路Ｒｕは、第２誘電加熱装置２１Ｂへ通じる第２誘電加熱戻り移送路本体を構成していて、この第２誘電加熱戻り移送路本体Ｒｕに前記戻り移送路Ｒ１，Ｒ３が接続されている。また、前記戻り移送路Ｒｓは、第２外部加熱装置３１Ｂへ通じる第２外部加熱戻り移送路本体を構成していて、この第２外部加熱戻り移送路本体Ｒｓに前記戻り移送路Ｒ２，Ｒ４が接続されている。
【００１６】
乾燥に用いられる木材Ｗは、原木の外面を加圧する公知の機械式圧縮脱水法、あるいは自然乾燥による脱水法、又は木材の圧縮脱水法等により、含水率を８０％以下にしたものが好ましい。さらに、この例では、原木の含水率を８０％以下にした後、断面を略正方形に原木を製材し、その製材後の木材を乾燥用木材として使用している。
【００１７】
移送装置Ｔ１〜Ｔ１０は、ベルトコンベア又はコンベアロール等からなり、木材を１本又は複数本づつ所定間隔で連続的に移送できるよう、各工程の装置間に配設されている。この実施例における移送装置Ｔ１〜Ｔ１０は、ベルトコンベアからなり、木材Ｗを移送方向と直交させて（横にして）１本づつ所定間隔で移送するようになっている。
【００１８】
予備加熱工程１０は、必ずしも必要とされるものではないが、その後の内部加熱熱工程２０を効率的かつ省エネルギー的に行うため、設けるのが好ましい。この予備加熱工程１０における温度は適宜とされ、限定されるものではないが、特には４０〜８０℃で加熱するのが、次の内部加熱工程２０における加熱効率を高める上で、より好ましい。この予備加熱工程１０で使用される予備加熱装置１１は、図３に示すように、木材Ｗが所要時間かけて通過できる大きさとされた予備加熱室１２を有する。この予備加熱室１２は、一側に木材搬入口１３が形成されて上流側の移送装置Ｔ１に接続され、また反対側に木材搬出口１４が形成されて下流側の移送装置Ｔ２と接続されている。この予備加熱室１２内には、前記木材搬入口１３から木材搬出口１４へ木材を搬送するための搬送装置１５が設けられており、この搬送装置１５に載って木材Ｗが予備加熱室１２内を移動しながら連続的に加熱されるようになっている。このように、予備加熱室１２内を移動しながら木材Ｗが加熱されるため、予備加熱室１２内の温度分布が不均一であっても、大量の木材を動かすことなく加熱する従来のバッチ式の場合と異なり、木材間で加熱状態が不均一になるのを防ぐことができる。この例の搬送装置１５は、金網製など通気性のあるベルトコンベアとなっており、木材搬入口１３から搬出口１４までの木材移動時間については、予備加熱室１２の温度や木材Ｗの種類等によって、適宜設定される。
【００１９】
前記予備加熱工程１０における木材Ｗの加熱は、空気や蒸気等の熱媒体を用いる木材外部からの加熱で行われる。前記熱媒体の加熱は、通常の蒸気加熱や、太陽エネルギー等の自然エネルギーあるいは廃棄物利用エネルギー（廃棄物の燃焼あるいは発酵熱エネルギー等）等、適宜の方法で行うことができ、限定されるものではないが、廃棄物利用エネルギーにより行えば、廃棄物利用に役立って省資源効果が高まる。この実施例では、木材の廃材を燃焼させて熱媒体としての空気を加熱する熱媒発生装置１６が前記予備加熱室１２に接続され、前記加熱された熱媒体としての空気（４０〜８０℃の温度で相対湿度が１００％に近いもの）が予備加熱室１２の熱媒体供給口１７から予備加熱室１２内に吹き込まれる。
【００２０】
第１内部加熱工程２０Ａでは、前記予備加熱工程１０で所定温度に加熱された後、移送装置Ｔ２で移送されてきた木材Ｗを誘電加熱によって木材内部側から加熱する。この第１内部加熱工程２０Ａで使用される第１誘電加熱装置２１Ａには、図４に示すように、木材Ｗが所要時間かけて通過できる大きさに形成された木材内部加熱室２２と高周波発振機２７を有する。この木材内部加熱室２２は、一側に木材搬入口２３が形成されて上流側の移送装置Ｔ２に接続され、また反対側に木材搬出口２４が形成されて下流側の移送装置Ｔ３と接続されている。この木材内部加熱室２２内には、前記木材搬入口２３から木材搬出口２４へ木材Ｗを搬送するための搬送装置２５，２６が設けられており、この搬送装置２５，２６によって木材が木材内部加熱室２２内を移動しながら連続的に加熱されるようになっている。このように、木材内部加熱室２２内を移動しながら木材Ｗが加熱されるため、木材Ｗを連続的に供給して乾燥するのに好都合である。
【００２１】
この実施例では、上下に配置されたベルトコンベアからなる搬送装置２５，２６によって木材Ｗの上下面を挟み、前記ベルトコンベアの回転によって木材Ｗを１本づつ木材搬入口２３から木材搬出口２４まで連続的に移動させながら誘電加熱を行っている。前記木材Ｗを挟む上下のベルトコンベアは、高周波を木材に印加するための電極を兼ねており、全体が金属で構成されたもの、あるいは、少なくとも木材と接触するベルト内面側が金属薄板、フィルム又は導電性塗膜の積層等によって導電性の付与されたものとされ、上下のベルトには木材内部加熱室２２外に配置されている高周波発振機２７が接続されている。
【００２２】
前記誘電加熱は水分を含む物質に高周波を印加した際に物質内の主に水分分子が振動して発生する誘電損熱を利用するものであり、物質内部から加熱が行われる。前記誘電加熱によって木材Ｗの内部中心では水分が蒸発し、中心部の圧力が増大することにより木材Ｗの表面付近に水分が押しやられ、木材Ｗの表面内側付近で含水率が大になる。前記誘電加熱による木材内部の加熱条件は、木材Ｗの中心温度が６０〜１４０℃となるように設定されるのが好ましい。前記木材内部加熱室２２内での木材Ｗの移動距離は、木材Ｗのサイズ等によって適宜決定される。なお、前記ベルトコンベアからなる搬送装置２５，２６によって木材Ｗを挟んで移動させながら高周波を印加するのに変えて、コンベアロール等に木材Ｗを載せて移動させながら木材Ｗにマイクロ波を照射してもよい。
【００２３】
第１外部加熱工程３０Ａでは、前記第１内部加熱工程２０Ａで誘電加熱された後、移送装置Ｔ３によって移送されてきた木材Ｗを第１外部加熱装置３１Ａで木材Ｗの外部側から加熱する。この第１外部加熱装置３１Ａには、図５に示すように、木材Ｗが所要時間かけて通過できる大きさに形成された木材外部加熱室３２を有する。この木材外部加熱室３２は、一側に木材搬入口３３が形成されて上流側の移送装置Ｔ３に接続され、また反対側に木材搬出口３４が形成されて下流側の移送装置Ｔ４と接続されている。この木材外部加熱室３２内には、前記木材搬入口３３から木材搬出口３４へ木材を搬送するための搬送装置３５が設けられており、この搬送装置３５に載って木材Ｗが木材外部加熱室３２内を移動しながら連続的に加熱されるようになっている。このように、木材外部加熱室３２内を移動しながら木材Ｗが木材外部から加熱されるため、木材外部加熱室３２内の温度分布が不均一であっても、木材Ｗ間で加熱状態、すなわち乾燥状態が均一になり易い。この例の搬送装置３５は、金網製などの通気性を有するベルトコンベアとなっており、木材搬入口３３から搬出口３４までの木材移動時間は、木材Ｗの種類等によって、適宜設定される。
【００２４】
前記第１外部加熱工程３０Ａにおける木材Ｗの加熱は、空気等の熱媒体を用いる木材外部からの加熱で行われる。前記熱媒体の加熱は、通常の蒸気加熱、太陽エネルギー等の自然エネルギーあるいは廃棄物利用エネルギー利用等適宜の方法により行われ、限定されるものではないが、廃棄物利用エネルギーを利用すれば、省資源に貢献することができる。この実施例では、木材の廃材を燃焼させて空気を加熱するボイラー式の熱媒発生装置３６が前記木材外部加熱室３２に接続され、前記加熱された熱媒体としての熱気が木材外部加熱室３２の熱媒体供給口３７から木材外部加熱室３２内に吹き込まれる。
【００２５】
前記第１外部加熱工程３０Ａによって木材Ｗの外部表面が集中的に加熱されるため、前記誘電加熱による木材Ｗの内部側からの加熱でもって木材Ｗの表面付近に押しやられて滞留している水分が木材Ｗの表面から効率よく蒸発し、木材Ｗの内部まで均一に乾燥される。
【００２６】
第２内部加熱工程２０Ｂでは、前記第１外部加熱工程３０Ａ後に移送装置Ｔ４で移送されてきた木材Ｗに対して、第２誘電加熱装置２１Ｂにより２回目の誘電加熱、すなわち木材内部側からの加熱を行う。この実施例における第２誘電加熱装置２１Ｂは、図４に示す通り、前記第１誘電加熱装置２１Ａと同様の構成からなっている。
【００２７】
第２外部加熱工程３０Ｂでは、前記第２内部加熱工程２０Ｂ後に移送装置Ｔ５で移送されてきた木材Ｗに対し、第２外部加熱装置３１Ｂにより２回目の外部加熱、すなわち木材外部からの加熱を行い、その後ベルトコンベアからなる移送路Ｔ６によって測定分別工程（この例では重量測定分別工程４０）へ移送される。この実施例における第２外部加熱装置３１Ｂは、図５に示す通り、前記第１外部加熱装置３１Ａと同様の構成からなる。なお、この実施例では、誘電加熱装置と外部加熱装置を一組みとして、直列に二組（一組目が第１誘電加熱装置２１Ａと第１外部加熱装置３１Ａ、二組目が第２誘電加熱装置２１Ｂと第２外部加熱装置３１Ｂ）設けてあるが、一組だけ設けて２回繰り返すようにしてもよい。その場合、第２内部加熱工程２０Ｂ（第２誘電加熱装置２１Ｂ）と第２外部加熱工程３０Ｂ（第２外部加熱装置装置３１Ｂ）を省略し、戻り移送路を前記第１外部加熱工程３０Ａ（第１外部加熱装置３１Ａ）後から第１内部加熱工程２０Ａ（第１誘電加熱装置２１Ａ）へ通じるように設ける。ただし、その場合、前記予備加熱装置から移送されてきて最初の誘電加熱及び外部加熱が行われる木材と、戻り移送路によって戻されてきて２回目の誘電加熱と外部加熱が行われる木材との両方が、同じ誘電加熱装置及び外部加熱装置を通ることになるため、前記図１及び図２に示すこの例のように誘電加熱装置と外部加熱装置を二組直列に設けた場合に比べ、誘電加熱装置及び外部加熱装置による処理速度が遅くなって全体としての木材乾燥処理効率が低下するようになる。したがって、求められる乾燥処理速度等を考慮して、一組とするか二組以上とするかを適宜決定するのが好ましい。
【００２８】
測定分別工程は、木材Ｗの乾燥品質（この例では重量、含水率、ヤング率）を測定し、その測定結果に応じた用途に木材Ｗを分別したり、測定結果が目的の乾燥品質に至っていない場合には、木材供給経路から分岐するようにして設けられたベルトコンベア又はコンベアロール等からなる戻り移送路（第１戻り移送路Ｒ１，Ｒｕ、第２戻り移送路Ｒ２，Ｒｓ、第３戻り移送路Ｒ３，Ｒｕ、第４戻り移送路Ｒ４，Ｒｓ）によって前記第２内部加熱工程２０Ｂあるいは第２外部加熱工程３０Ｂへ木材Ｗを戻したりする際の判断に利用される。この実施例では、前記測定分別工程として、重量測定分別工程４０と含水率測定分別工程５０とヤング率測定分別工程６０がある。なお、前記測定分別工程としては、その他必要な測定分別工程を適宜加えたり、ヤング率測定分別工程６０等と交換したりして設けることもできる。
【００２９】
前記重量測定分別工程４０は、前記第２外部加熱工程３０Ｂ後に最初に行われる分別工程とされ、重量計等からなる公知の重量測定装置４１によって前記第２外部加熱工程３０Ｂ後の木材Ｗに対して重量が測定される。分別される木材重量の値は、予め木材寸法と用途に応じて所定段階に分けられている。一例として、木材重量をＸとした場合、Ｘ＜２４ｋｇ、２４ｋｇ≦Ｘ＜２５ｋｇ、２５ｋｇ≦Ｘ＜２６ｋｇ、２６ｋｇ≦Ｘ＜２８ｋｇ、２８ｋｇ≦Ｘの５段階に分ける例を挙げる。その際、２８ｋｇ以上の木材については、乾燥不足の程度が大であると判断して前記第１戻り移送路Ｒ１，Ｒｕを介して第２内部加熱工程２０Ｂへ戻し、再度第２内部加熱工程２０Ｂ及び第２外部加熱工程３０Ｂを順に行い、一方、２６ｋｇ≦Ｘ＜２８ｋｇの木材については、わずかに乾燥不足であると判断して第２戻り移送路Ｒ２，Ｒｓを介して前記第２外部加熱工程３０Ｂへ戻して再度第２外部加熱工程３０Ｂを行う。それに対し、Ｘ＜２４ｋｇ、２４≦Ｘ２５ｋｇ、２５≦Ｘ＜２６ｋｇのいずれかの範囲に当てはまる木材については、それぞれ測定重量値が木材Ｗに刻印等で表示された後、次の含水率測定分別工程５０へベルトコンベアからなる移送装置Ｔ７で送られる。
【００３０】
前記含水率測定分別工程５０では、前記重量測定値Ｘが所定範囲であった木材に対して公知の全乾法あるいは含水率計等からなる含水率測定装置５１によって含水率が測定され、その測定値が刻印等で表示されて含水率による分類がなされる。例えば、木材Ｗの含水率をＹとした場合、Ｙ＜１０％、１０％≦Ｙ＜１５％、１５％≦Ｙ＜２０％、２０％≦Ｙ＜２５％、２５％≦Ｙの５段階に分ける。そして、２５％≦Ｙの木材については、乾燥不足の程度が大であると判断して前記第３戻り移送路Ｒ３，Ｒｕを介して第２内部加熱工程２０Ｂへ戻し、再度第２内部加熱工程２０Ｂ及び第２外部加熱工程３０Ｂを順に行い、一方、２０％≦Ｙ＜２５％の木材については、わずかに乾燥不足であると判断して第４戻り移送路Ｒ４，Ｒｓを介して前記第２外部加熱工程３０Ｂへ戻して再度第２外部加熱工程３０Ｂを行う。このようにして戻された木材については、その後、再度前記重量測定分別工程で再測定され、その測定結果にしたがって分類されて測定結果が再刻印された後、この含水率測定分別工程５０に至り、再度含水率が測定される。それに対し、Ｙ＜１０％、１０％≦Ｙ＜１５％、１５％≦Ｙ＜２０％のいずれかの範囲に当てはまる木材については、それぞれ測定含水率が木材Ｗに刻印等で表示された後、ベルトコンベアからなる移送装置Ｔ８によって冷却養生工程６０へ送られる。
【００３１】
冷却養生工程６０では、木材Ｗの冷却安定化が行われる。この冷却養生工程６０で用いられる冷却養生装置６１は、木材Ｗが所要時間かけて通過できる大きさに形成された冷却養生室（図示せず）で構成される。該冷却養生室の一側には木材搬入口が形成されて上流側の移送装置Ｔ８に接続され、また反対側には木材搬出口が形成されて下流側の移送装置Ｔ９と接続されている。前記冷却養生室内には、前記木材搬入口から木材搬出口へ木材を搬送するためのコンベアロール又はベルトコンベア等からなる搬送装置が設けられており、この搬送装置に載って木材が冷却養生室内を移動しながら連続的に冷却養生されるようになっている。前記冷却養生室内の温度及び湿度は適宜とされる。
【００３２】
ヤング率測定分別工程７０では、前記冷却養生工程６０後にベルトコンベアからなる移送装置Ｔ９で送られてきた木材Ｗに対して、公知の打撃法等を利用したヤング率測定装置７１によりヤング率が測定され、その測定値が刻印等で表示されてヤング率による分類がなされる。例えば、木材Ｗのヤング率をＥとした場合、Ｅ＜５０、５０≦Ｅ＜７０、７０≦Ｅ＜９０、９０≦Ｅ＜１１０、１１０≦Ｅ＜１３０、１３０≦Ｅの６段階に分ける例を挙げる。このヤング率測定後の木材Ｗは、ベルトコンベアからなる移送装置Ｔ１０によって出荷工程へ送られる。
【００３３】
なお、前記の例では、木材Ｗを第２内部加熱工程２０Ｂ又は第２外部加熱工程３０Ｂへ戻す判断を重量測定結果と含水率測定結果によって行っているが、さらにヤング率測定結果によっても戻すようにしたり、あるいは、それらの少なくとも１つの測定結果に応じて戻すようにしたりしてもよい。さらには、この実施例では、前記測定分別工程として、重量測定分別工程４０と含水率測定分別工程５０とヤング率測定分別工程６０の３つを設けているが、乾燥木材の用途によっては、それらの少なくとも１つとしたり、さらに他の必要な物性測定分別工程及び物性測定装置を設けたり、その物性測定値によっても第２内部加熱工程２０Ｂあるいは第２外部加熱工程３０Ｂへ戻す判断をしたりしてもよい。
【００３４】
以下、一実施例における前記各工程の条件等について、より具体的に示す。まず、スギの原木（径２００ｍｍ、長さ４０００ｍｍ）を、水の収容された環状のゴム弾性体の中心に通し、前記弾性体内の水量を増加させて原木の外周面を弾性体内の水圧で圧縮する圧縮脱水法により、含水率８０％にした。このように含水率を調整した原木を１２０本用意し、その原木から１２０ｍｍ角、長さ４０００ｍｍの正角材を１２０本製材し、乾燥用木材とした。
【００３５】
次に前記乾燥用木材Ｗを、ベルトコンベアからなる移送装置Ｔ１によって連続的に予備加熱装置１１の予備加熱室１２（間口４．５ｍ、奥行き１０ｍ）へ供給し、予備加熱工程１０を行った。このとき、予備加熱室１２内は、廃材の燃焼エネルギーを利用して加熱された熱気によって、８０℃、相対湿度１００％となっており、この予備加熱室１２内を、図３に示したように、上下３段になった通気性を有するベルトコンベアからなる搬送装置１５で木材Ｗを１本づつ連続的に３時間かけて移動させた。これによって、木材Ｗを常温から７５℃に加熱した。
【００３６】
前記予備加熱工程１０後の木材Ｗをベルトコンベアからなる移送装置Ｔ２によって第１誘電加熱装置２１Ａの木材内部加熱室２２（間口４．５ｍ、奥行き１．５ｍ）へ１本づつ連続的に送り、誘電加熱によって第１内部加熱工程２０Ａを行った。その際、木材内部乾燥室２２内では、図４に示すように、電極を兼ねるベルトコンベアの搬送装置２５，２６で木材Ｗの上下を挟みながら１６ｃｍ／分の速度で木材Ｗを移動させて木材内部加熱室２２を通過させた。この誘電加熱においては、出力３５ＫＷの高周波発振機２７を用いて、木材内部中心の温度が１０１℃程度になるように加熱した。この誘電加熱によって、木材Ｗの中心含水率が約３０％、木材表面付近が８０％となって平均含水率が６０％になった。
【００３７】
前記第１内部加熱工程２０Ａ後の木材Ｗをコンベアベルトからなる移送装置Ｔ３によって、第１外部加熱装置３１Ａの木材外部加熱室３２（間口４．５ｍ、奥行き１０ｍ）へ送り、第１外部加熱工程３０Ａを行った。その際、木材外部加熱室３２内では、廃材の燃焼エネルギーを利用して加熱された熱気によって、温度８０℃（乾湿球温度差４℃以下）、相対湿度８５％、風速約２ｍ／秒に保たれており、この木材外部加熱室３２内を、図５に示すように、上下３段になった通気性のあるベルトコンベアからなる搬送装置３５で木材Ｗを１本づつ連続的に３時間かけて移動させた。これによって、木材Ｗは、表面付近の含水率も、前記内部加熱による木材中心部の含水率約３０％と等しい約３０％となった。
【００３８】
前記第１外部加熱工程３０Ａ後の木材Ｗを、ベルトコンベアからなる移送路Ｔ４によって、第２誘電加熱装置２１Ｂの木材内部加熱室２２へ送り第２内部加熱工程２０Ｂを行い、さらに続いてベルトコンベアからなる移送装置Ｔ５によって、前記第２外部加熱装置３１Ｂへ木材Ｗを送り第２外部加熱工程３０Ｂを行う。前記第２内部加熱条件及び第２外部加熱条件は、最初の第１内部加熱時及び第１外部加熱時の条件とそれぞれ同じである。前記第２内部加熱工程２０Ｂにより、木材Ｗの中心含水率１５％、表面付近の含水率３０％、平均含水率約２０％になり、続く第２外部加熱工程３０Ｂによって、木材の表面付近含水率も中心の含水率と同じ値、約１５％になった。
【００３９】
前記第２外部加熱工程３０Ｂが終わった木材Ｗをベルトコンベアからなる移送装置Ｔ６によって重量測定装置４１へ送り、前記第２外部加熱工程３０Ｂ後の木材重量を測定する重量測定分別工程４０を行った。その測定結果Ｘが、２８ｋｇ≦Ｘの木材については、乾燥不足の程度が大であると判断して前記ベルトコンベアからなる第１戻り移送路Ｒ１，Ｒｕを利用して第２誘電加熱装置２１Ｂへ戻して再度第２内部加熱工程２０Ｂと、それに続く第２外部加熱装置３１Ｂによる第２外部加熱工程３０Ｂとを順に行い、一方、２６ｋｇ≦Ｘ＜２８ｋｇの木材については、わずかに乾燥不足であると判断して前記第２戻り移送路Ｒ２，Ｒｓを利用して第２外部加熱装置３１Ｂへ戻し、再度第２外部加熱工程３０Ｂを行う。それら第２外部加熱工程３０Ｂ後の木材Ｗを再度前記重量測定装置４１へ送って木材の重量Ｘを再度測定し、前記分別基準にしたがい第２内部加熱工程２０Ｂ及び第２外部加熱工程３０Ｂの繰り返しを行った。
【００４０】
それに対し、前記測定結果Ｘ（最初の第２外部加熱工程３０後あるいはその後の第２外部加熱工程後における測定結果の場合を含む）が、Ｘ＜２４ｋｇ、２４≦Ｘ２５ｋｇ、２５≦Ｘ＜２６ｋｇのいずれかの範囲に当てはまる木材については、それぞれ測定重量値Ｘを木材Ｗに刻印した後、次の含水率測定分別工程５０へベルトコンベアからなる移送装置Ｔ７で送った。
【００４１】
含水率測定分別工程５０では、マイクロ波式含水率測定装置によって木材の含水率を測定し、その測定結果の値Ｙを、Ｙ＜１０％、１０％≦Ｙ＜１５％、１５％≦Ｙ＜２０％、２０％≦Ｙ＜２５％、２５％≦Ｙの５段階に分けた。そして、２５％≦Ｙのものについては、乾燥不足の程度が大であると判断して前記ベルトコンベアからなる第３戻り移送路Ｒ３，Ｒｕを利用して第２誘電加熱装置２１Ｂへ戻して再度第２内部加熱工程２０Ｂと、それに続く第２外部加熱装置３１Ｂによる第２外部加熱工程３０Ｂとを順に行い、一方、２０％≦Ｙ＜２５％の木材については、わずかに乾燥不足であると判断して前記第４戻り移送路Ｒ４，Ｒｓを利用して第２外部加熱装置３１Ｂへ戻し、再度第２外部加熱工程３０Ｂを行い、他の範囲の木材については、含水率の測定値を木材Ｗに刻印した。
【００４２】
前記含水率測定結果によって第２内部加熱工程２０Ｂ又は第２外部加熱工程３０Ｂへ戻されなかった木材Ｗを、ベルトコンベアからなる移送装置Ｔ８によって冷却養生装置６１の冷却養生室（間口４．５ｍ、奥行き１０ｍ）へ送り、冷却養生工程６０を行った。その際、冷却養生室内は、温度３０℃（乾湿球温度差３℃以下）、相対湿度８０％に保たれており、この冷却養生室内を、図３に示した予備加熱室１２のような上下３段になった通気性のあるベルトコンベアで木材を１本づつ連続的に３時間かけて木材搬入口から木材搬出口へ送った。
【００４３】
前記冷却養生工程６０後の木材Ｗをベルトコンベアからなる移送装置Ｔ９でヤング率測定装置（打撃式）７１へ送り、ヤング率（Ｅ）を測定し、その測定結果Ｅを、Ｅ＜５０、５０≦Ｅ＜７０、７０≦Ｅ＜９０、９０≦Ｅ＜１１０、１１０≦Ｅ＜１３０、１３０≦Ｅの６段階に分けて、木材表面に刻印した。その後、前記重量測定値Ｘ、含水率測定値Ｙ、ヤング率測定値Ｅによる分類にしたがって、所要の用途へ向けて出荷するようにした。
【００４４】
なお、この発明は、前記実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更されてもよい。前記測定分別工程について述べれば、実施例では、内部加熱工程と外部加熱工程を２回行った後に初めて最初の測定分別工程を行うようにしているが、木材の種類やサイズ、あるいは誘電加熱及び外部加熱等の条件よっては、内部加熱工程と外部加熱工程を１回行った後に最初の測定分別工程を行うようにしたり、内部加熱工程と外部加熱工程を３回繰り返した後に初めて測定分別工程を行うようにしてもよい。
【００４５】
【発明の効果】
以上図示し説明したように、請求項１の発明に係る木材の乾燥方法によれば、木材外部からの加熱によっては加熱効率の悪い木材内部中心の水分を、誘電加熱による内部加熱で木材表面近くへ効率よく移動させ、その後に木材表面を外部から加熱するため、加熱乾燥効率が高く、省エネルギーに優れ、また乾燥に必要な時間も短縮することができる。さらに、請求項１の発明は、誘電加熱と外部加熱を別工程で行うため、従来では誘電加熱と外部加熱を同時に行う際に木材表面と接触する電極によって外部加熱時の熱媒体が木材の４側面全てに直接届かず、加熱効率が劣っていたという問題を、この請求項１の発明では生じず、外部加熱の効率が高くなる。
また、外部加熱工程後の木材に対して木材の乾燥状態を測定し、その測定結果に応じて木材を分別する測定し、分別を行うため、用途に応じた木材を提供することができる。
特に、木材の乾燥状態の測定結果に応じて戻り移送路が木材を、内部加熱工程及び外部加熱工程の何れかに戻し、一方又は両方を所要回数繰り返すため、所定の乾燥品質を得ることができ、品質が均一な乾燥木材が得られる。
そして、木材を１本又は複数本づつ連続的に供給しながら各工程を行うため、小型の誘電加熱装置で可能な上に従来のバッチ式に比べて乾燥品質が高く、しかも木材を連続的に乾燥させることができるため、経済的であり、さらには、乾燥時間を短縮することもできる。
【００４６】
請求項２の発明によれば、前記木材の乾燥状態を測定する測定方法として、木材の重量測定、含水率測定、ヤング率測定の少なくとも一つを含むため、木材の用途に応じた乾燥品質のものを提供することができる。
【００４７】
請求項３の発明によれば、前記誘電加熱工程又は外部加熱工程より上流側に前記木材を所定の温度に上昇させる予備加熱工程を行うものであるから、木材の誘電加熱を効率よく短時間で行えるのみならず、誘電加熱時の電気使用量を少なくすることができる。
【００４８】
請求項４の発明によれば、木材を１本又は複数本づつ供給しながら加熱乾燥する木材の乾燥システムにおいて、前記木材供給経路中に木材内部から加熱するための誘電加熱装置と、木材外部から加熱するための外部加熱装置と、木材の乾燥品質を測定するための測定装置が配置されているため、木材を連続的に、効率良く、しかも均一に乾燥させ、さらには用途に応じて分類することができるようになる。
また、誘電加熱と外部加熱を別に行うため、従来では誘電加熱と外部加熱を同時に行う際に木材表面と接触する電極によって外部加熱時の熱媒体が木材の４側面全てに直接届かず、加熱効率が劣っていたという問題を解決でき、外部加熱の効率が高くなる。
そして、外部加熱後の木材に対して木材の乾燥品質を測定し、その測定結果に応じて木材を分別する測定及び分別を行うため、用途に応じた木材を提供することができる。
特に、測定結果に応じて内部加熱及び外部加熱の何れか一方又は両方を所要回数繰り返すため、所定の乾燥品質を得ることができ、品質が均一な乾燥木材が得られる。
さらに、木材を１本又は複数本づつ連続的に供給しながら各工程を行うため、小型の誘電加熱で可能な上に従来のバッチ式に比べて乾燥品質が高く、しかも木材を連続的に乾燥させることができるため、経済的であり、さらには、乾燥時間を短縮することもできる。
【００４９】
請求項５の発明によれば、測定装置として木材の重量測定装置、含水率測定装置、ヤング率測定装置及びその他必要とする物性測定装置のうち少なくとも一つが含まれるため、用途に応じた乾燥品質の木材を提供することができるようになる。
【００５０】
請求項６の発明によれば、誘電加熱装置と外部加熱装置とからなる加熱装置より上流側に木材の予備加熱装置が配置されているため、木材の誘電加熱を効率よく短時間で行えるのみならず、誘電加熱時の電気使用量を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】この発明の一実施例に係る木材の乾燥方法における工程を示す図である。
【図２】同実施例における乾燥システムの構成を示すブロック図である。
【図３】予備加熱装置の概略図である。
【図４】誘電加熱装置の概略図である。
【図５】外部加熱装置の概略図である。
【符号の説明】
１０   予備加熱工程
１１   予備加熱装置
１２   予備加熱室
２０Ａ   第１内部加熱工程
２０Ｂ   第２内部加熱工程
２１Ａ   第１誘電加熱装置
２１Ｂ   第２誘電加熱装置
２２     木材内部加熱室
３０Ａ   第１外部加熱工程
３０Ｂ   第２外部加熱工程
３１Ａ   第１外部加熱装置
３１Ｂ   第２外部加熱装置
３２   木材外部加熱室
４０   重量測定分別工程
４１   重量測定装置
５０   含水率測定分別工程
５１   含水率測定装置
６０   ヤング率測定分別工程
６１   ヤング率測定装置
Ｔ１〜Ｔ１０   移送路
Ｒ１〜Ｒ４，Ｒｕ，Ｒｓ   戻り移送路
Ｗ     木材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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