(57)【要約】【課題】  木材の皮剥ぎ装置及び皮剥ぎ方法において、装置が損傷、劣化する等の問題を発生させず、また、皮剥ぎ処理後に木材の含水率が増加する問題を防止し、使用後のブラスト材処理の煩雑を解消する。【解決手段】  木材をその長手方向に延びる軸心を回転軸として回転させる回転手段と、当該回転手段によって回転されている木材の外周表面にドライアイス粒子を吹きつけるドライアイス粒子噴出ノズルとを備えてなるドライアイスブラストによる木材の皮剥ぎ装置。長手方向に延びる軸心を回転軸として回転している木材の外周表面にブラスト材として使用するドライアイス粒子を吹きつけて当該木材の皮を剥ぐドライアイスブラストによる木材の皮剥ぎ方法。【選択図】    図１
2007001015.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
木材をその長手方向に延びる軸心を回転軸として回転させる回転手段と、当該回転手段によって回転されている木材の外周表面にドライアイス粒子を吹きつけるドライアイス粒子噴出ノズルとを備えてなるドライアイスブラストによる木材の皮剥ぎ装置。
【請求項２】
ドライアイス粒子噴出ノズルは、木材の外周表面にドライアイス粒子を吹きつける角度を変更可能であることを特徴とする請求項１記載のドライアイスブラストによる木材の皮剥ぎ装置。
【請求項３】
ドライアイス粒子噴出ノズルはその先端と木材の外周表面との間隔を調整可能であることを特徴とする請求項１又は２記載のドライアイスブラストによる木材の皮剥ぎ装置。
【請求項４】
長手方向に延びる軸心を回転軸として回転している木材の外周表面にブラスト材として使用するドライアイス粒子を吹きつけて、当該木材の皮を剥ぐことを特徴とするドライアイスブラストによる木材の皮剥ぎ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ドライアイス粒子をブラスト材として用いるドライアイスブラストによる木材の皮剥ぎ装置及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
木材の皮剥ぎ機としては、ローターに剥離刃を配設した皮剥ぎ機や、リングにカッター刃を取付けたリングバーカーなどが知られているが、剥離刃やカッター刃などを用いた皮剥ぎ機では、刃同士の接触による刃体の損傷や、使用による刃の劣化損傷という問題が生じる。
【０００３】
そこで、カッター刃付きのアームを複数個揺動可能としてリングに配設したもので、隣接するアーム同士を前後して配設することにより刃同士の接触による損傷を防止する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平０７−１１７０１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に記載のリングバーカーは、刃体同士の接触は回避できるものの、刃体の使用による損傷、劣化は免れることができない。
【０００５】
超高圧水を用いたウォータジェット法による皮剥ぎ機においては、上記刃体の損傷劣化という問題は生じないが、含水率が増加した木材や樹皮の後処理に手間がかかること、さらに汚泥となった使用後のブラスト材処理に過大な負担がかかるという問題が生じる。サンドブラスト法による皮剥ぎも考えられるが、同じく粉塵を含んだ使用後のブラスト砂の処理に要する手間や費用が過大となる。
【０００６】
本発明は、上述した刃体損傷劣化等の装置の損傷、含水率の増加、及び使用後のブラスト材処理の煩雑という問題が生じることのない、装置の損傷劣化を抑え、作業効率の良い木材の皮剥ぎ装置及び皮剥ぎ方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、この発明が提案するドライアイスブラストによる木材の皮剥ぎ装置は、木材をその長手方向に延びる軸心を回転軸として回転させる回転手段と、当該回転手段によって回転されている木材の外周表面にドライアイス粒子を吹きつけるドライアイス粒子噴出ノズルとを備えてなるものである。
【０００８】
前記の回転手段は、例えば、木材の長手方向の一端と他端とを支持し、このようにして支持した木材をその長手方向に延びる軸心を回転軸として回転させる構成を採用することができる。また、このようにして回転させつつ、木材を、その長手方向に延びる軸心の方向に移動させる機能をも備えている構成にすることが望ましい。
【０００９】
このような回転装置で木材を回転させつつ、ドライアイス粒子噴出ノズルから木材の外周表面にブラスト材としてのドライアイス粒子を吹きつけて木材の皮剥ぎを行うので、ドライアイス粒子噴出ノズルが配備されている位置を固定しておいて、木材の全周の皮を剥ぐことができる。
【００１０】
また、木材を回転させつつその長手方向に延びる軸心の方向に移動させる機能をも備えている回転装置を採用することにより、ドライアイス粒子噴出ノズルが配備されている位置を固定しておいて、木材の全周の皮を、木材の全長に渡って剥ぐことができる。
【００１１】
前記ドライアイス粒子噴出ノズルは、ブラスト材としてのドライアイス粒子を、高圧気体によって、回転している木材の外周表面に吹きつけるものである。
【００１２】
例えば、木材の皮剥ぎ用のブラスト材として使用するドライアイス粒子を供給するドライアイス粒子供給手段と、前記のドライアイス粒子を圧送する高圧気体を供給する高圧気体供給手段とを備え、この高圧気体によって圧送されてきたドライアイス粒子を、ドライアイス粒子噴出ノズルから回転している木材の外周表面吹きつけるようにできる。
【００１３】
このように高圧気体によって圧送されてきたドライアイス粒子をブラスト材としてドライアイス粒子噴出ノズルから木材の外周表面に吹きつけることで、木材に与える衝撃力の作用により木材表面の樹皮が剥離される。そして吹きつけられたドライアイス粒子により木材表面が急激に冷却され、そのときの温度変化が樹皮を剥離させる効果を高めることになる。
【００１４】
また、前述したように、回転手段によって木材を回転させつつドライアイス粒子噴出ノズルから木材の外周表面にドライアイス粒子を吹きつけるので、最初の吹きつけによって剥離されない樹皮部分があったとしても、当該部分は、吹きつけられたドライアイス粒子により冷却固化された状態で、回転により、再びドライアイス粒子噴出ノズルに対向し、ドライアイス粒子の吹きつけを受ける。そこで、ここに再度ドライアイス粒子の衝撃力が加わり、前記のように最初の吹きつけによって剥離されなかった樹皮部分も破砕されて剥離される。
【００１５】
また、ドライアイス粒子をブラスト材として使用することにより、外周表面に吹きつけられたドライアイス粒子が樹皮部分に入り込み、急激に気化してその容積を増大させる。そこで、この容積変化によって隙間を拡げて、樹皮を容易に剥がすことができる。
【００１６】
更に、ドライアイス粒子は昇華によりただちに気体となるので、樹皮が剥離された木材及び剥離された樹皮に含水率増加は起こらず、使用後のブラスト材処理の煩雑という問題も生じなくなる。
【００１７】
前記において、ドライアイスを圧送する高圧気体は、外気から取り入れた空気を圧縮して用いることができるが、この場合除湿器等により空気内の水分を適度に除去することが好ましい。外気に含まれる水蒸気の凝固によりドライアイス粒子同士の固化結合が生じノズル先の詰まり等が起きるおそれがあるので、これを防止するために水蒸気の除去が必要となる。そこで、外気から取り入れた空気を使用することに替えて窒素ガス等の水分を含まない高圧気体を使用することもできる。
【００１８】
なお、前記の回転手段は、木材の種類、太さ等に応じてその回転数を調整可能とし、また、軸方向に移動させる速度を調整可能としておくことが望ましい。
【００１９】
また、ドライアイス粒子を木材の外周表面に吹きつけるべくドライアイス粒子噴出ノズルから噴射されるドライアイス粒子の噴出圧力も調整可能にしておくことが望ましい。
【００２０】
木材を回転させる速度、木材を長手方向に移動させる速度、ドライアイス粒子噴出ノズルから噴射されるドライアイス粒子の噴出圧力を、それぞれ、適宜調整して、最も好ましい条件で樹皮の剥離を行うことができる。
【００２１】
前記本発明のドライアイスブラストによる木材の皮剥ぎ装置において、ドライアイス粒子噴出ノズルは、木材の外周表面にドライアイス粒子を吹きつける角度を変更可能にしておくことが望ましい。このようにすると、木材の外周表面における所望の箇所、例えば、樹皮が剥離されずに残っている位置にドライアイス粒子を吹きつけることができるようになり、木材の全周の樹皮を簡単に残さずに剥離する上で有利である。
【００２２】
また、ドライアイス粒子噴出ノズルの先端と木材の外周表面との間隔を調整可能にしておくことが望ましい。このようにすると、木材の太さに応じて木材との対向位置を変化させることで、木材の太さに応じて簡単に樹皮を剥離することができるので有利である。
【００２３】
以上説明したように、本発明が提案するドライアイスブラストによる木材の皮剥ぎ方法は、長手方向に延びる軸心を回転軸として回転している木材の外周表面にブラスト材として使用するドライアイス粒子を吹きつけて当該木材の皮を剥ぐものである。この方法は、前述した本発明のドライアイスブラストによる木材の皮剥ぎ装置を用いて行うことができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、ドライアイスをブラスト材として使用するので、従来の皮剥ぎ装置、方法に於いて問題になっていた刃体の損傷等々を生じさせることなく木材の皮剥ぎを行うことができる。またドライアイス粒子は昇華により瞬時に気体になるので樹皮が剥離された木材及び剥離された樹皮に含水率増加は起こらず、さらに使用後のブラスト材処理の煩雑という問題も生じない。すなわち、木材の皮剥ぎにおいて、装置の損傷劣化を抑え、作業効率の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。
【００２６】
図１は本発明のドライアイスブラストによる木材の皮剥ぎ装置の一例を説明する概念平面図であり、図２はこの概念断面図である。
【００２７】
ドライアイスブラストによる木材の皮剥ぎ装置（以下「皮剥ぎ装置」という）１は、図示の実施形態では、主として搬入された木材２を支持して回転させる回転装置３、ブラスト材であるドライアイス粒子を生成供給するドライアイス粒子供給装置４ａ、４ｂ、ドライアイス粒子を圧送するための圧縮空気を生成するコンプレッサー５、回転する木材２にドライアイス粒子を吹きつけるドライアイス粒子噴出ノズル６ａ、６ｂとを備えている。
【００２８】
回転手段である回転装置３は、搬入された丸太状の原木である木材２の一端と他端とを挟み込んで支持し、木材２の長手方向に延びる軸心を回転軸として木材２を回転させるものである。
【００２９】
図示の回転装置３の構造では一端側にモータ７が設けられ、このモータ７にカップリング８を介してスピンドル９が連結されている。
【００３０】
スピンドル９は、筒状の回転軸１０にその一端側から挿入されており、スピンドル９の回転により回転軸１０はその軸方向への前後移動（図１中、左右方向への移動）が可能な構造となっている。この構造は周知の技術であり、例えば回転軸１０にらせん状の溝が形成されていて、この溝に係合する部材がスピンドル９に備えられている構造等を採用できる。
【００３１】
回転軸１０の他端側は搬入される丸太状の木材２の切断面に当接させるため、この実施例では、平坦状となっている。
【００３２】
回転装置３の他端側には、モータ１１が設けられており、このモータ１１に変速機１９を介してスピンドル１２が連結されている。そしてスピンドル１２は、筒状の回転軸１３にその一端側から挿入されており、スピンドル１２の回転により回転軸１３はその軸方向への前後移動（図１中、左右方向への移動）が可能となっている。前後移動の構造は前述した回転軸１０におけるものと同様にできる。
【００３３】
回転軸１３の他端側は搬入される木材２の切断面に当接させるため、この実施例では、平坦状となっている。
【００３４】
このように、回転軸１３と回転軸１０とで皮剥ぎ処理がされる木材２をその両端から挟持するようになっている。この木材２の挟持とその解除は、回転軸１０及び１３が前後方向（図１中、左右方向）に移動することで行われる。
【００３５】
回転装置３は、図示の実施形態では、筐体１４の内外にわたり設けられており、木材の支持及び回転、並びに木材の前後方向（図１中、左右方向）、即ち木材の長手方向に延びる軸心の方向への移動、後述する皮剥ぎ処理は筐体１４内部で行われる。
【００３６】
具体的には回転装置３の一端側にあるモータ７、カップリング８及びスピンドル９は、筐体１４の外部に位置して設けられ、回転軸１０は前後方向（図１中、左右方向）移動により筐体１４を貫通して内外を移動する。
【００３７】
一方、モータ１１、変速機１９、スピンドル１２及び回転軸１３は、図示の実施形態では、筐体１４内に設けられている。筐体１４と回転軸１０及び１３とは、それぞれ転がり軸受け１５ａ、１５ｂで係合して連結されている。
【００３８】
筐体１４の内部には、回転装置３の作動を補助する装置として、回転軸１３の過挿入を防ぐストッパー１６が変速機１２側に設けられている。また回転軸１０及び１３による木材２の支持及び回転のため、回転軸１３に設けられているリング部材２０を挟み込むべく固定用バー１７ａ、１８ａ及び１７ｂ、１８ｂがそれぞれ各一組ずつ配設されている。これら補助装置は、後述する制御装置２５によりその作動が制御されている。
【００３９】
また筐体１４の内部には、皮剥ぎ処理される木材２が支持、回転される位置の近傍に、回転装置３に対して木材２を搬入、受け渡しする木材運搬アーム２１が設けられている。
【００４０】
筐体１４の外側に位置するモータ７の一端側には、ドライアイス粒子を圧送するための高圧空気を生成するコンプレッサー５が設けられている。またスピンドル９の両側にドライアイス粒子供給手段であるドライアイス供給装置４ａ、４ｂが設けられている。
【００４１】
コンプレッサー５からは、高圧空気の供給管路が途中に配設された圧縮空気供給元弁３０を経てからそれぞれ分枝されてドライアイス粒子供給装置４ａ、４ｂに連通している。この分枝された管路の途中には圧力調節弁３１ａ及び３１ｂ、圧力調節弁入口弁３２ａ及び３２ｂ、出口弁３３ａ及び３３ｂ、バイパス弁３４ａ及び３４ｂとがそれぞれ分枝後の各管路に設けられている。
【００４２】
ドライアイス粒子供給装置４ａ、４ｂは、ブラスト材であるペレット状のドライアイス粒子を供給する装置であり、外部から搬入された塊状のドライアイスをクラッシャーで粉砕してペレット状のドライアイス粒子を製造すると共に、ドライアイス粒子相互が固化結合しないように温度、湿度を最適に調節している。
【００４３】
ドライアイス粒子供給装置４ａ、４ｂから供給されたドライアイス粒子は高圧空気により筐体１４内のドライアイス粒子噴出ノズル６ａ、６ｂまで管路内を圧送される。この管路の途中には、逆止弁３６ａ及び３６ｂ、逆止弁前弁３７ａ及び３７ｂ、圧力計３８ａ及び３８ｂがそれぞれ設けられている。
【００４４】
図１図示の実施形態では、ドライアイス粒子噴出ノズル６ａ、６ｂは回転装置３により支持、回転される木材２の両側にそれぞれ配設されている。
【００４５】
図３（ａ）、（ｂ）は、ドライアイス粒子噴出ノズルが木材の外周表面にドライアイス粒子を吹きつける角度を変更可能になっている形態を説明する一例であって、図３（ａ）は、図１中、右側方向から見た側面図で、ドライアイス粒子噴出ノズル６ｂのノズル先４０は、その噴射角度を１８０度（図中、左右に各９０度ずつ）の範囲で変化できる。図３（ｂ）は、図１の正面から見た正面図であり、ドライアイス粒子噴出ノズル６ｂのノズル先４０は、その噴射角度を９０度（図中、左右に各４５度ずつ）の範囲で変化できる。ドライアイス粒子はドライアイス粒子噴出ノズル６ｂのノズル先４０から、例えば、図示のように直線状に噴射される。
【００４６】
ドライアイス粒子噴出ノズル６ａ、６ｂのノズル先４０の図３（ａ）、（ｂ）に図示したような角度変更は、後述する制御盤２５からの操作によって制御して行うことができる。
【００４７】
また、ドライアイス粒子噴出ノズル６ａ、６ｂのノズル先４０の先端と木材２の外周表面との間隔は調整可能となっており、この間隔の変更も、制御盤２５からの操作によって制御し、木材２の太さ、材質などに応じて、その皮剥ぎに最適な距離を選択することができる。
【００４８】
この実施形態では、筐体１４の外部には、皮剥ぎ装置１の操作を制御する制御盤２５がモータ７を挟んでコンプレッサー５の反対側に配設されている。
【００４９】
制御盤２５は、前述したドライアイス粒子噴出ノズル６ａ、６ｂのノズル先４０の角度、位置制御のほか、圧力調節弁３１ａ、３１ｂの開度調整を行うものである。また、圧力計３８ａ、３８ｂ（図１）、温度計５０、電流計５１（図２）、木材２の回転数の回転検出器５２（図１）の各指示値表示や各指示値に基づく警報発生装置を内臓することができる。
【００５０】
この制御盤２５は自動制御に設定することも可能だが、筐体１４の壁面に設けられた覗き窓４１により確認された皮剥ぎ処理状態に応じて手動操作も可能とされている。
【００５１】
筐体１４内における皮剥ぎ処理に際しては、ブラスト材であるドライアイス粒子は木材２の外周表面に向けて噴出された後、ただちに昇華し、気体の二酸化炭素になって筐体１４下部に滞留する。この二酸化炭素を処理するため筐体１４内部には、通気口４２、通気管４３、ブロワ４４、通気管４３がこの順に連通して設けられ、さらに外部に向けて筐体１４の壁面に設けられている排気口４５に通じている。
【００５２】
次に、本実施形態の動作について説明する。木材運搬アーム２１により筐体１４内に運ばれた丸太状の原木である木材２は、回転装置３によりその両端を挟まれて支持され、図１中、矢印６２方向へ回転される。
【００５３】
回転装置３の所定位置に置かれた木材２の両端面は、スピンドル９、１２の回転により、矢印６０、６１方向（図２）へ前後運動する回転軸１０、１３により挟持される。モータ７及び１１の回転に伴い、回転軸１０及び１３に挟持された木材２は、その長手方向に伸びる軸を軸心として矢印６２方向へ回転される。
【００５４】
外気から取り入れられた空気は、図示しない除湿器で除湿された後、コンプレッサー５で圧縮される。生成された圧縮空気は、管路によりそれぞれ圧力調節弁３１ａ、３１ｂ等を経て、ドライアイス粒子供給装置４ａ、４ｂから供給されたドライアイス粒子をドライアイス粒子噴出ノズル６ａ、６ｂまで圧送する。
【００５５】
回転装置３により回転されている木材２の両端に配置されたドライアイス粒子噴出ノズル６ａ、６ｂからドライアイス粒子が噴出され、木材２の外周表面に衝突する。木材２の表面樹皮は、ドライアイス粒子を加圧された圧縮空気とともに噴きつけられた衝撃力により剥離される。一回目の噴出で剥離されず残った樹皮も、ドライアイス粒子により冷却されて固化されるので、回転により再びノズル６ａ、６ｂに向き合う位置に来て再度そこにドライアイス粒子の衝撃力が加わり、破砕されて剥離される。
【００５６】
このドライアイス粒子をブラスト材として用いて行う皮剥ぎ処理においては、ドライアイス粒子噴出ノズル６ａ、６ｂは、そのノズル先４０の角度を、例えば、図３（ａ）、（ｂ）を用いて説明したように、変化させることができるので、効率よく樹皮を剥がすことができる。また木材２に対向する噴出位置を変化させることができるので、木材２の太さ、材質等の条件に応じて最適な設定をすることが可能である。さらに木材２の回転数の設定を含めたこれらの設定、調節は、制御盤２５により自動及び手動にて行われる。
【００５７】
こうして木材２を矢印６２方向へ回転させつつドライアイス粒子をドライアイス粒子噴出ノズル６ａ、６ｂのノズル先４０から木材２の外周表面に吹き付けて、木材２の長手方向における所定の位置での全外周の皮剥ぎ処理が進んだならば、制御盤２５からの制御により、順次、回転軸１０、１３を矢印６０方向に前進させ、木材２をこの方向に移動させて、剥離処理を行う長手方向位置をずらし、木材２の全長に渡って、皮剥ぎ処理を行う。
【００５８】
剥がされた樹皮は、鉛直方向（図１、図２中、下側方向）に落下し、樹皮収集板５５（図２）によりコンベア５６上に集められ筐体１４外に搬出される。皮剥ぎ処理が行われた後の木材２は、木材運搬アーム２１により木材搬送コンベア（図示せず）に搬送される。
【００５９】
木材２の外周表面に吹き付けられた後のドライアイス粒子は、昇華して二酸化炭素となり筐体１４下部に滞留するが、ブロワ４４が働き、通気口４２、通気管４３を経て排気口４５から筐体１４外に排出される。なお排出された二酸化炭素中の粉塵はフィルタ（図示せず）で処理する。
【００６０】
このように、本発明によれば、ドライアイス粒子をブラスト材として使用するので、従来の皮剥ぎ装置におけるような装置・機械の損傷等々という問題を生じることなく木材の皮剥ぎを行うことができる。またドライアイス粒子は昇華により気体となるので樹皮が剥離された木材及び剥離された樹皮に含水率増加は起こらず、さらに使用後のブラスト材処理の煩雑という問題も生じない。こうして装置を損傷劣化させず、かつブラスト材の後処理も作業効率よくできる。
【００６１】
なお本実施形態では高圧空気として外気を圧縮した圧縮空気を生成使用しているが、高圧窒素ガス等を使用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】この発明のドライアイスブラストによる木材の皮剥き装置の一例を説明する概念平面図
【図２】図１図示のドライアイスブラストによる木材の皮剥き装置の概念断面図。
【図３】ドライアイス粒子噴出ノズルが木材の外周表面にドライアイス粒子を吹きつける角度を変更可能になっている一例を説明するものであって、（ａ）は、図１中、右側方向から見た側面図、（ｂ）は、図１の正面から見た正面図
【符号の説明】
【００６３】
１      ドライアイスブラストによる木材の皮剥ぎ装置
２      木材
３      回転装置
４ａ、４ｂ    ドライアイス粒子供給装置
５      コンプレッサー
６ａ、６ｂ    ドライアイス粒子噴出ノズル
１０、１３    回転軸
１４    筐体
２５    制御盤
【図１】
2007001015.tif 000003
【図２】
2007001015.tif 000004
【図３】
2007001015.tif 000005