(57)【要約】【課題】本発明は、太陽熱のパッシブ利用を主とし、不足する熱量を温水循環の補助加熱で補完して、ドラフトで排気させる太陽熱パッシブ利用木材乾燥装置に関する。【解決手段】木材乾燥ハウスの屋根面５及び南面３の集熱部は、天井側を二重透明フイルム７で底面側を炭素繊維シート（ＣＦシート）８、一重透明フイルム９で構成される空気通路１０が形成されているので、太陽熱を集熱した炭素繊維シート（ＣＦシート）８から熱を得た高温の空気が温風として南面３側から北面１側へ空気通路１０を流れて室内へ排出されると共に、矢印で示すように該炭素繊維シート（ＣＦシート）８を通過した透過日射が前記木材乾燥ハウスの室内を暖める。２個のファンコイルコンベクターＦＣ２−１、ＦＣ２−２及び４個の室内ファンＦ３−１〜Ｆ３−４で室内の桟積製材の周囲を左回りに旋回しながら桟積製材の表面及び材間を通過して湿潤材の乾燥をつかさどる。【選択図】図２
2007285647.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半蒲鉾型の農業用ビニールハウスの屋根面及び南面の外側に二重透明フイルムに覆われた空気層を挟んで炭素繊維シートを張り、僅かな空間を保って内側から一重透明フイルムで覆った空気通路の集熱部を形成し、前記屋根面及び南面の集熱部で太陽の日射が炭素繊維シートを暖めると共に、該炭素繊維シートを通過した透過日射が前記木材乾燥ハウスの室内を暖めるので、アクティブに集熱された太陽熱とフイルムを透過した日射をパッシブに捕集して得られた太陽熱を熱源に用いて、室内に積み込まれた桟積製材を乾燥させることを特徴とする太陽熱パッシブ利用木材乾燥装置。
【請求項２】
前記集熱部で不足する熱量は、木質燃料の燃焼熱から得られた温水を用いた床暖パネル及びファンコンベクターを介してふく射と対流で補完することを特徴とする請求項１記載の太陽熱パッシブ利用木材乾燥装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽熱のパッシブ利用を主とし、不足する熱量を温水循環の補助加熱で補完して、ドラフトで排気させる太陽熱パッシブ利用木材乾燥装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
これまでは、太陽熱のアクティブ利用の木材乾燥は、屋根に強制循環式集熱器を設置してアクティブに利用する木材乾燥装置が主流である（特許文献１を参照）。
この太陽集熱乾燥技術は、炭素繊維シート（ＣＦシート）を集熱材に使った集熱面積１２０ｍ２の空気集熱器を屋根一杯に載せて、大型ファンで強制的に集熱し、得られた温風を乾燥室に導き攪拌して行う太陽熱のアクティブ利用である。
しかし、従来の木材乾燥装置は、イ．太陽熱の平均集熱効率が低い、ロ、ファンなどの動力費が高い、ハ、構造が複雑で建設費が高い、ニ、維持費が高い、ホ、乾燥コストが高い等の欠点があった。
【０００３】
【特許文献１】特開昭６３−７００４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、太陽熱のパッシブ利用を主とし、農業用ビニールハウスを改良したパッシブ方式で集熱し、不足する熱量を床暖パネルとファンコイルコンベクターで補完して、断熱円筒のドラフトで排気させる太陽熱パッシブ利用木材乾燥装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の太陽熱パッシブ利用木材乾燥装置は、半蒲鉾型の農業用ビニールハウスの屋根面及び南面の外側に二重透明フイルムに覆われた空気層を挟んで炭素繊維シートを張り、僅かな空間を保って内側から一重透明フイルムで覆った空気通路の集熱部を形成し、前記屋根面及び南面の集熱部で太陽の日射が炭素繊維シートを暖めると共に、該炭素繊維シートを通過した透過日射が前記木材乾燥ハウスの室内を暖めるので、アクティブに集熱された太陽熱とフイルムを透過した日射をパッシブに捕集して得られた太陽熱を熱源に用いて、室内に積み込まれた桟積製材を乾燥させるものである。
前記集熱部で不足する熱量は、木質燃料の燃焼熱から得られた温水を用いた床暖パネル及びファンコンベクターを介してふく射と対流で補完するものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の太陽熱パッシブ利用木材乾燥装置は、農業用ビニールハウスを改良したパッシブ方式であるため、イ、太陽熱の集熱効率が高い（通年平均で65%）、ロ、ファンなどの動力費は少ない（1kW程度）、ハ、補助熱量は木質燃料を用いた脱石油技術、ニ、構造が簡単で建設費が安い（床面積25m2で800万円程度）、ホ、維持費が安い、へ、乾燥コストが安い等、従来にないメリットと特徴がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の太陽熱パッシブ利用木材乾燥装置の一実施例を図面に基づいて、以下に説明する。
図１の概略斜視図に示すように、本発明の太陽熱パッシブ利用木材乾燥装置に使用される木材乾燥ハウスは、農業用ビニールハウスを改良した四周囲の北面１、西面２、南面３、東面４をそれぞれ垂直面とした側面を持ち、屋根面５を北面１から南面３にかけて円弧面を持つ半蒲鉾型としたものである。
前記木材乾燥ハウスの屋根面５及び南面３は、二重透明フイルムで覆われ、また東西面２、３は三重透明フイルムで覆われ、北面１のみ不透明断熱壁である。
さらに、前記木材乾燥ハウスの北面１の東西両端にドラフトで排気させるパッシブ排気用の断熱円筒６を２本立設したものである。
前記木材乾燥ハウスの一般的な寸法は、間口（北面１、南面３）５．０ｍ×奥行き（東面４、西面２）５．０ｍ×高さ（北面１側）３．４ｍである。
なお、南面３側の高さは２．５ｍである。
【０００８】
図２の左側断面図に示すように、前記木材乾燥ハウスの屋根面５及び南面３は、外側が二重透明フイルム７で覆われ、空気層（３００ｍｍ厚さ）を挟んで炭素繊維シート（ＣＦシート）８を張り、僅かな空間（２０〜３０ｍｍ）を保って内側からもう一枚の一重透明フイルム９で覆った集熱部を構成している。
したがって、前記集熱部は、天井側を二重透明フイルム７で、底面側を炭素繊維シート（ＣＦシート）８、一重透明フイルム９で構成される空気通路１０が形成される。
前記木材乾燥ハウスのコンクリート土間１１（床面）は、蓄熱層（４００ｍｍ）を介して床暖パネルＦＨを全面に敷設し、前記床暖パネルＦＨは木質燃料の燃焼熱を熱源に用いた温水ボイラーＢＨＷからの温水を温水ポンプＰＨＷで循環させて暖房する。
また、ファンコイルコンベクターＦＣを南面３の裾部に２組配置し、前記床暖パネルＦＨと同様に木質燃料の燃焼熱を熱源に用いた温水ボイラーＢＨＷからの温水を温水ポンプＰＨＷで循環させて温風による対流乾燥を行う。
北面１の天井部には室内ファンＦ３を下向きに４個配置し、前記木材乾燥ハウスの室内空気をコンクリート土間１１側に送風して室内空気を循環させる。
さらに、２本の前記断熱円筒６の下部に排気用のダンパーＤ３を各１個ずつ計２個配置すると共に、南面３の床面裾部に集熱用のダクトファンＦ１を対称的に２個と内外気切換用のダンパーＤ１、Ｄ２を各２個ずつ計４個設置する。
実際にはダンパーＤ１−１，Ｄ１−２は、図３に示すようにそれぞれハウス東面４、西面２に外向きに設置され、ダクトファンＦ１の軸方向から外気を吸入する。
なお、ＳＲは日射計、ＴＲは温度センサー、ＨＲは湿度センサーである。
【０００９】
図３の平面図に示すように、前記集熱部はフイルム隔壁１４により中央で東西エリアに２分され、それぞれに３本の空気通路１０（チャンネル）を有している。
東西のエリアが一体化された木材乾燥ハウス内には、前記ファンコイルコンベクターＦＣ２−１、ＦＣ２−２がそれぞれの東西エリア側に１個ずつ、室内ファンＦ３−１、Ｆ３−２及びＦ３−３、Ｆ３−４がそれぞれ２個ずつ配置される。
南面３の東西のサイドには、床面裾部に集熱用のダクトファンＦ１−１及びダンパーＤ１−１、Ｄ２−１とダクトファンＦ１−２及びダンパーＤ１−２、Ｄ２−２からなる送風機器の一対が東西に向き合って設置される。
なお、西面２側には搬入搬出用のドア１２を設けており、南面３側にはダクトファンＦ１の送風を空気通路１０（チャンネル）へ分配する送風管１５を設けている。
【００１０】
次に、本発明の太陽熱パッシブ利用木材乾燥装置の操作動作を図面に基づいて、以下に説明する。
図２に示すように前記木材乾燥ハウスの屋根面５及び南面３の集熱部は、天井側を二重透明フイルム７で底面側を炭素繊維シート（ＣＦシート）８、一重透明フイルム９で構成される空気通路１０が形成されているので、太陽の日射が炭素繊維シート（ＣＦシート）８を暖めると共に、矢印で示すように該炭素繊維シート（ＣＦシート）８を通過した透過日射が前記木材乾燥ハウスの室内を暖める。
太陽熱を集熱した炭素繊維シート（ＣＦシート）８から熱を得た高温の空気が温風として南面３側から北面１側へ空気通路１０を流れて天井にある集熱部開口１３から室内へ排出され、２個のファンコイルコンベクターＦＣ２−１、ＦＣ２−２及び４個の室内ファンＦ３−１〜Ｆ３−４で室内の桟積製材の周囲を図２に示す左回りに旋回しながら桟積製材の表面及び材間を通過して湿潤材の乾燥をつかさどる。
夜間及び日射の少ない日中は、床暖パネルFH及びファンコイルコンベクターＦＣ２−１、ＦＣ２−２のコイルに温水ポンプPHWで温水ボイラーBHWから温水が供給されて、日中同様、ふく射と対流で乾燥が促進される。
【００１１】
次いで、本発明の太陽熱パッシブ利用木材乾燥装置の制御・稼働法を（Ａ）日中と（Ｂ）夜間別にそれぞれ説明する。
（Ａ）太陽熱乾燥；早朝、日射計SRが日射を受けてその出力が設定値（１０分間の平均値が０．０２W）以上で、図３に示すダクトファンＦ１−１、Ｆ１−２が回転を開始し、同時にダンパーＤ１−１、Ｄ１−２が開へ、ダンパーＤ２−１、Ｄ２−２が閉へと逆比例制御で開閉する。
前記ダクトファンＦ１−１、Ｆ１−２は室内空気と室外空気を一定割合で吸い込んで集熱部に送風し、二重透明フイルム７を透過して炭素繊維シート（CFシート）８に吸収された太陽熱を空気に伝え、その熱が集熱部開口１３から温風として室内に排出される。
前記集熱部の炭素繊維シート（CFシート）８は約３割の日射を透過し、透過日射は直接木材に照射されてふく射乾燥を行う。
日中の乾燥時には室温が４０〜５０℃に達するが、その際の相対湿度は乾燥に適する２０〜３０%程度の低湿度である。
夕方、日射が低下して（日中でも日射が陰って）日射計SRの出力が設定値（１０分間の平均値が０．０２kW)以下になると、図３に示すダンパーＤ１−１、Ｄ１−２は全閉、ダンパーＤ２−１、Ｄ２−２は全開となり、やがてダクトファンＦ１−１、Ｆ１−２は停止し、集熱も停止する。
翌朝、太陽からの日射を受けると（日中に日射が回復すると）ダクトファンＦ１−１、Ｆ１−２が起動し、再び同じ作動を繰り返す。
ダクトファンＦ１−１、Ｆ１−２で吸入された外気は温風となり木材からの水分を吸収し、湿り空気となってダンパーＤ３−１、Ｄ３−２（普通は常時開放）を経て断熱円筒６のドラフト作用でパッシブ排気される。
【００１２】
（Ｂ）燃焼熱乾燥；夜間の乾燥は、図２に示す木質燃料の温水ボイラーBHWで作られた６０〜７０℃の温水をファンコイルコンベクターＦＣ２−１、ＦＣ２−２のコイル及び床暖パネルFHに送水して室内を４０〜５０℃の温度に保つ。
その際、ファンコイルコンベクターＦＣ２−１、ＦＣ２−２のコイルから放熱は温風の対流で、また床暖パネルFHからの放熱はふく射と対流で木材を乾燥する。
日中でも日射が極度に不足するときは夜間同様に燃焼熱乾燥が行われる。
木材から蒸発した水分は湿り空気となって断熱円筒６（ダンパーＤ３−１、Ｄ３−２は開）を経て外気に排出され、不足空気はハウス構造の隙間及びダンパーＤ１−１、Ｄ１−２の隙間などから外気を吸入して補充される。
乾燥工程の間、ファンコイルコンベクターＦＣ２−１、ＦＣ２−２のファン及び室内ファンＦ３−１〜Ｆ３−４は常時回転し、図２の矢印で示すように対流が行われ、排気用のダンパーＤ３−１、Ｄ３−２は通常常時開放されている。
【００１３】
（３）乾燥日数；嵩体積２．９m×１．８m×３．７m、実体積１２m3の桟積製材を、冬場で１週間、夏場は５日間で含水率５０%から２０%（乾量基準）に乾燥させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の木材乾燥ハウスの概略斜視図である。
【図２】本発明の木材乾燥ハウスの左側断面図である。
【図３】本発明の木材乾燥ハウスの平面図である。
【符号の説明】
【００１５】
１  北面
２  西面
３  南面
４  東面
５  屋根面
６  断熱円筒
７  二重透明フイルム
８  炭素繊維シート（ＣＦシート）
９  一重透明フイルム
１０  空気通路
１１  コンクリート土間
１２  ドア
１３  集熱部開口
１４  フイルム隔壁
１５  送風管
【図１】
2007285647.tif 000003
【図２】
2007285647.tif 000004
【図３】
2007285647.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成18年10月23日(2006.10.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二重透明フイルムに覆われた半蒲鉾型の農業用ビニールハウスのコンクリート土間に蓄熱層を介して床暖パネルを敷設して太陽熱をパッシブ集熱する木材乾燥ハウスを構成し、二重透明フイルムに覆われた屋根面及び南面の内側には空間をおいて一重透明フイルムを張り、前記空間の空気通路に炭素繊維シートを挿入して集熱部を形成し、前記木材乾燥ハウスの東西面は三重透明フイルム壁及び北面は不透明断熱壁とし、前記木材乾燥ハウス南側の東西隅にダクトファン、ダンパー及び送風管からなる一対の送風機器を配し、前記木材乾燥ハウス内外の空気を一定割合で混合して前記ダクトファンによって前記集熱部に送風して太陽熱を集熱した空気は温風となって集熱部開口から木材乾燥ハウス内に吹き出し、一方前記木材乾燥ハウス南側にファンコンベクターを上向きに配置し及びハウス北側に室内ファンを下向きに配置し、前記ファンコンベクター及び室内ファンの混合作用で生じた室内空気の循環による対流が桟積製材の乾燥をつかさどり、さらに前記木材乾燥ハウス北面に直立に外付けされたダンパー付き断熱円筒を設け、乾燥で生じた湿り空気は前記断熱円筒のドラフトによる吸引効果でパッシブ排気されることを特徴とする太陽熱パッシブ利用木材乾燥装置。
【請求項２】
夜間及び日射の少ない日中は、木質燃料燃焼熱を熱源とする温水を前記床暖パネル及び前記ファンコンベクターに供給して床暖パネルからのふく射及びファンコンベクターからの対流によって乾燥熱量を補完することを特徴とする請求項１記載の太陽熱パッシブ利用木材乾燥装置。  
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
本発明は、太陽熱のパッシブ利用を主とし、農業用ビニールハウスを改良したパッシブ方式で集熱し、不足する熱量を床暖パネルとファンコンベクターで保管して、断熱円筒のドラフトで排気させる太陽熱パッシブ利用木材乾燥装置を提供することを目的とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
本発明の太陽熱パッシブ利用木材乾燥装置は、二重透明フイルムに覆われた半蒲鉾型の農業用ビニールハウスのコンクリート土間に蓄熱層を介して床暖パネルを敷設して太陽熱をパッシブ集熱する木材乾燥ハウスを構成し、二重透明フイルムに覆われた屋根面及び南面の内側には空間をおいて一重透明フイルムを張り、前記空間の空気通路に炭素繊維シートを挿入して集熱部を形成し、前記木材乾燥ハウスの東西面は三重透明フイルム壁及び北面は不透明断熱壁とし、前記木材乾燥ハウス南側の東西隅にダクトファン、ダンパー及び送風管からなる一対の送風機器を配し、前記木材乾燥ハウス内外の空気を一定割合で混合して前記ダクトファンによって前記集熱部に送風して太陽熱を集熱した空気は温風となって集熱部開口から木材乾燥ハウス内に吹き出し、一方前記木材乾燥ハウス南側にファンコンベクターを上向きに配置し及びハウス北側に室内ファンを下向きに配置し、前記ファンコンベクター及び室内ファンの混合作用で生じた室内空気の循環による対流が桟積製材の乾燥をつかさどり、さらに前記木材乾燥ハウス北面に直立に外付けされたダンパー付き断熱円筒を設け、乾燥で生じた湿り空気は前記断熱円筒のドラフトによる吸引効果でパッシブ排気されるものである。
夜間及び日射の少ない日中は、木質燃料燃焼熱を熱源とする温水を前記床暖パネル及び前記ファンコンベクターに供給して床暖パネルからのふく射及びファンコンベクターからの対流によって乾燥熱量を補完するものである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
図２の左側断面図に示すように、前記木材乾燥ハウスの屋根面５及び南面３は、外側が二重透明フイルム７で覆われ、空気層（３００ｍｍ厚さ）を挟んで炭素繊維シート（ＣＦシート）８を張り、僅かな空間（２０〜３０ｍｍ）を保って内側からもう一枚の一重透明フイルム９で覆った集熱部を構成している。
したがって、前記集熱部は、天井側を二重透明フイルム７で、底面側を炭素繊維シート（ＣＦシート）８、一重透明フイルム９で構成される空気通路１０が形成される。
前記木材乾燥ハウスのコンクリート土間１１（床面）は、蓄熱層（４００ｍｍ）を介して床暖パネルＦＨを全面に敷設し、前記床暖パネルＦＨは木質燃料の燃焼熱を熱源に用いた温水ボイラーＢＨＷからの温水を温水ポンプＰＨＷで循環させて暖房する。
また、ファンコンベクターＦＣを南面３の裾部に２組配置し、前記床暖パネルＦＨと同様に木質燃料の燃焼熱を熱源に用いた温水ボイラーＢＨＷからの温水を温水ポンプＰＨＷで循環させて温風による対流乾燥を行う。
北面１の天井部には室内ファンＦ３を下向きに４個配置し、前記木材乾燥ハウスの室内空気をコンクリート土間１１側に送風して室内空気を循環させる。
さらに、２本の前記断熱円筒６の下部に排気用のダンパーＤ３を各１個ずつ計２個配置すると共に、南面３の床面裾部に集熱用のダクトファンＦ１を対称的に２個と内外気切換用のダンパーＤ１、Ｄ２を各２個ずつ計４個設置する。
実際にはダンパーＤ１−１，Ｄ１−２は、図３に示すようにそれぞれハウス東面４、西面２に外向きに設置され、ダクトファンＦ１の軸方向から外気を吸入する。
なお、ＳＲは日射計、ＴＲは温度センサー、ＨＲは湿度センサーである。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
図３の平面図に示すように、前記集熱部はフイルム隔壁１４により中央で東西エリアに２分され、それぞれに３本の空気通路１０（チャンネル）を有している。
東西のエリアが一体化された木材乾燥ハウス内には、前記ファンコンベクターＦＣ２−１、ＦＣ２−２がそれぞれの東西エリア側に１個ずつ、室内ファンＦ３−１、Ｆ３−２及びＦ３−３、Ｆ３−４がそれぞれ２個ずつ配置される。
南面３の東西のサイドには、床面裾部に集熱用のダクトファンＦ１−１及びダンパーＤ１−１、Ｄ２−１とダクトファンＦ１−２及びダンパーＤ１−２、Ｄ２−２からなる送風機器の一対が東西に向き合って設置される。
なお、西面２側には搬入搬出用のドア１２を設けており、南面３側にはダクトファンＦ１の送風を空気通路１０（チャンネル）へ分配する送風管１５を設けている。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
次に、本発明の太陽熱パッシブ利用木材乾燥装置の操作動作を図面に基づいて、以下に説明する。
図２に示すように前記木材乾燥ハウスの屋根面５及び南面３の集熱部は、天井側を二重透明フイルム７で底面側を炭素繊維シート（ＣＦシート）８、一重透明フイルム９で構成される空気通路１０が形成されているので、太陽の日射が炭素繊維シート（ＣＦシート）８を暖めると共に、矢印で示すように該炭素繊維シート（ＣＦシート）８を通過した透過日射が前記木材乾燥ハウスの室内を暖める。
太陽熱を集熱した炭素繊維シート（ＣＦシート）８から熱を得た高温の空気が温風として南面３側から北面１側へ空気通路１０を流れて天井にある集熱部開口１３から室内へ排出され、２個のファンコンベクターＦＣ２−１、ＦＣ２−２及び４個の室内ファンＦ３−１〜Ｆ３−４で室内の桟積製材の周囲を図２に示す左回りに旋回しながら桟積製材の表面及び材間を通過して湿潤材の乾燥をつかさどる。
夜間及び日射の少ない日中は、床暖パネルFH及びファンコンベクターＦＣ２−１、ＦＣ２−２のコイルに温水ポンプPHWで温水ボイラーBHWから温水が供給されて、日中同様、ふく射と対流で乾燥が促進される。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
（Ｂ）燃焼熱乾燥；夜間の乾燥は、図２に示す木質燃料の温水ボイラーBHWで作られた６０〜７０℃の温水をファンコンベクターＦＣ２−１、ＦＣ２−２のコイル及び床暖パネルFHに送水して室内を４０〜５０℃の温度に保つ。
その際、ファンコンベクターＦＣ２−１、ＦＣ２−２のコイルから放熱は温風の対流で、また床暖パネルFHからの放熱はふく射と対流で木材を乾燥する。
日中でも日射が極度に不足するときは夜間同様に燃焼熱乾燥が行われる。
木材から蒸発した水分は湿り空気となって断熱円筒６（ダンパーＤ３−１、Ｄ３−２は開）を経て外気に排出され、不足空気はハウス構造の隙間及びダンパーＤ１−１、Ｄ１−２の隙間などから外気を吸入して補充される。
乾燥工程の間、ファンコンベクターＦＣ２−１、ＦＣ２−２のファン及び室内ファンＦ３−１〜Ｆ３−４は常時回転し、図２の矢印で示すように対流が行われ、排気用のダンパーＤ３−１、Ｄ３−２は通常常時開放されている。
【手続補正８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2007285647.tif 000006
【図２】
2007285647.tif 000007
【図３】
2007285647.tif 000008