(57)【要約】【課題】  この考案は、軟質な木材であっても曲げ強度を高めた硬質な木材に加工することができる木材の蒸気圧縮乾燥装置に関する。【解決手段】  この考案の木材の蒸気圧縮乾燥装置は、内部を１気圧に保持する圧力窯と、 該圧力窯内に水蒸気を供給して木材を蒸す蒸気供給装置と、前記圧力窯の内部に設けられて、蒸し上がった木材を挟んで加圧し所定の幅に圧縮する圧縮装置と、圧力窯内を真空にして前記圧縮された木材を所定の含水率まで真空乾燥させる真空乾燥装置とからなることを特徴とする。【選択図】  図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
内部を１気圧に保持する圧力窯と、
該圧力窯内に水蒸気を供給して木材を蒸す蒸気供給装置と、
前記圧力窯の内部に設けられて、蒸し上がった木材を挟んで加圧し所定の幅に圧縮する圧縮装置と、
圧力窯内を真空にして前記圧縮された木材を所定の含水率まで真空乾燥させる真空乾燥装置とからなることを特徴とする木材の蒸気圧縮乾燥装置。
【請求項２】
真空乾燥装置は、圧縮装置により圧縮された木材が拘束されたままの状態で作動することを特徴とする請求項１に記載の木材の蒸気圧縮乾燥装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この考案は、軟質な木材であっても曲げ強度を高めた硬質な木材に加工することができる木材の蒸気圧縮乾燥装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
木材は弾性と粘性が共存しているので、高温高圧プレス成形装置を用いて、水蒸気により軟化され、その後圧縮変形を与えられ、再度、高圧水蒸気処理することによりその形状が固定される圧縮成形加工が行われている。
また、例えば特開平５−５０４０９号の木材の処理方法および装置では、内部に高温、かつ、高圧の水蒸気と高周波が供給される高温高圧容器と、この高温高圧容器内にプレス金型を適宜に対向配置し、この対向配置する少なくとも一方のプレス金型を適宜の手段で駆動して木材を圧縮成形するプレス機とからなり、木材を高温高圧容器内で水蒸気と高周波により急速に加熱軟化させた後、プレス機で圧縮成形して固定化するようにした構成が開示されている。
しかし、西日本地方などの高温地域での成長の早い杉や檜の間伐材などでは、芯の間隔が広く、そのため材質がやわらかくて強度的にも弱いため、従来のような圧縮成形加工では、最初に水蒸気で軟化させ、再度高圧で水蒸気処理したり高周波で軟化させるため圧縮後に十分な硬化をすることができず家屋の建材や建具・家具材・フローリング・内装壁材・外装材等々に使用することができなかった。
【特許文献１】特開平５−５０４０９号
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００３】
この考案は上記事情に鑑みて創案されたものであって、その主たる課題は、１気圧の圧力窯内に木材を圧縮する圧縮装置を設け、前記圧力窯の内部に蒸気を供給して木材を蒸し、また真空にして木材を乾燥させることで、材質がやわらかく強度的にも弱い木材であっても曲げ強度を高めて、家屋用建材・建具・家具・フローリング・内装壁材・外装材・天井板等の用途に広く適用することができるようにした木材の蒸気圧縮乾燥装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために、請求項１の考案では、
内部を１気圧に保持する圧力窯と、
該圧力窯内に水蒸気を供給して木材を蒸す蒸気供給装置と、
前記圧力窯の内部に設けられて、蒸し上がった木材を挟んで加圧し所定の幅に圧縮する圧縮装置と、
圧力窯内を真空にして前記圧縮された木材を所定の含水率まで真空乾燥させる真空乾燥装置とからなることを特徴とする。
また、請求項２の考案では、
前記真空乾燥装置は、圧縮装置により圧縮された木材が拘束されたままの状態で作動することを特徴とする。
【考案の効果】
【０００５】
この考案では、材質がやわらかく強度的にも弱い木材であっても、１気圧の圧力窯を用いて木材を蒸すと共に圧縮して、真空乾燥するすることで木材の硬度や強度を高めることができる。
１気圧の圧力窯を用いることで、木材の割れを防止することができ、また木材を蒸し上げる際の温度上昇を早めることで省エネルギーを図ることができる。
【考案を実施するための最良の形態】
【０００６】
この考案では、１気圧の圧力窯の内部で、木材を蒸気で蒸し上げると共に圧縮し、真空乾燥することで軟質の木材の硬度や強度を高めるという目的を実現した。
以下に、この考案の木材の蒸気圧縮乾燥装置の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【０００７】
木材の蒸気圧縮乾燥装置は、図１から５に示すように、圧力窯１からなっており、該圧力窯１のハウジングの内部に木材を圧縮する圧縮装置２と、前記圧力窯１内に水蒸気を供給する蒸気供給装置５と、圧力窯１内を真空乾燥させる真空乾燥装置６とを有している。
【０００８】
［圧力窯］
ここで、前記圧力窯１は、内部が１気圧に維持される圧力窯であって、これにより木材の割れを防止し、またハウジング内の温度上昇を早めることができ省エネルギー対策ともなる。
【０００９】
［圧縮装置］
圧力窯１の内部には、圧縮装置２が備えられている。
圧縮装置２の一例を示すと、拘束部材３と、プレス装置４とからなっている。
拘束部材３は、圧縮装置２内で下方に水平に固定された鋼板からなって加工前の前記原料の木材を載置するベース面部３ａと、該ベース面部３ａに対して上方位置に設けられた天板部３ｂと、左右側方に設けられた側板部３ｃとからなっている。
【００１０】
プレス装置４は、前記ベース面部３ａ上に載置された木材を所定の幅に圧縮するものであり、例えば天板部３ｂの位置を固定した状態で、左右の側板部３ｃをエアー等で駆動するシリンダ部４ａによって中央寄りに圧縮することで、木材を長さを所定の寸法に圧縮することができる。
【００１１】
また、左右の側板部３ｃを固定した状態で、天板部３ｂをエアー等で駆動するシリンダ部１３によって下方に圧縮することで、木材の厚みを所定の寸法に圧縮することができる。
木材の長さまたは厚みのいずれか一方だけ圧縮すればよい場合は、前記シリンダ部４ａのいずれか一方だけを設けておけばよい。
【００１２】
圧縮時間は、木材の種類に応じて実験的に定めることができる。
本実施例では、１００ｍｍ幅の角材の場合、最大で幅が２０ｍｍも圧縮されたものもあり、平均で約１０ｍｍの幅が圧縮された。
【００１３】
［蒸気供給装置］
蒸気供給装置５は、ボイラー装置５ａとスチーム管５ｂとからなっている。
ボイラー装置５ａは、燃料を燃焼させて得た熱を水に伝えて水蒸気に換え、接続されているスチーム管５ｂに供給する熱源機であり、図示例では圧力窯１と別体に設けたが、圧力窯１と同じハウジング内に設けられるものであってもよい。
【００１４】
スチーム管５ｂは、多数の噴霧孔を有するパイプであって、図示例の場合、圧力窯１のハウジング内に延びており、ボイラー装置５ａから供給される水蒸気を圧縮装置２内に噴霧しうるようになっている。
【００１５】
［真空乾燥装置］
真空乾燥装置６は、圧力窯１内を真空にするための真空ポンプ６ａとダクト６ｂとからなっており、圧力窯１内を真空状態にして圧縮によって締め付けられた木材のまま真空乾燥する。本実施例では木材の含水率を１０〜１５％程度まで乾燥させる。
真空ポンプ６ａは圧力窯１の外部に設けてダクト６ｂを圧力窯に連結する構成でも、あるいは圧力窯１内に真空ポンプ６ａを設けるものでもよい。
【００１６】
符号７ａは圧力調整弁であり、圧力窯１内に上記スチーム管５から水蒸気が供給された際に、圧力窯１内の圧力を１気圧に維持し、真空乾燥時には閉じる調整弁からなっている。
符号７ｂは外気出入口であって、圧力窯１内に外気を取り入れ、また圧力窯１内部の空気を外気に放出するために用いられる。ファンを設けてもよい。
真空乾燥時には閉じられる。
【００１７】
［制御装置］
制御装置８は、コンピュータ構成からなって後述の使用法に従って蒸気圧縮乾燥装置を自動制御する処理部８ａと、操作パネルに設けられて外部表示するモニター部８ｂと、操作スイッチ８ｃとを有している。
【００１８】
［使用法］
以下に、蒸気圧縮乾燥装置の使用法について説明する。
まず、高温地域の杉や檜などの丸太から裁断された角材を１気圧に保持された圧力窯１内に搬入され、ベース面部３ａ上に積み重ねられる。
【００１９】
そして、圧力窯１のハッチ（図示せず）を閉じて密閉し、操作スイッチ８ｃを投入すると、ボイラー装置５ａから水蒸気が供給されスチーム管５ｂの噴霧孔から圧力窯１内に一定時間噴霧されて、前記角材を蒸す。
【００２０】
水蒸気の供給で圧力窯１内の温度と圧力が上昇するが、窯内の圧力上昇は、圧力調整弁７ａによって１気圧に維持される。
角材が蒸し上がったら、次に圧力窯１内の前記圧縮装置２で蒸された角材を一定の幅に圧縮する。
【００２１】
この締付圧力は角材の材質の硬軟に応じて適宜設定されるもので、例えば１００Ｐａまでの数値に設定することができが、本実施例では５０Ｐａとした。
ここで、本実施例では、角材を蒸してから圧縮を行ったが、角材を圧縮してから水蒸気により蒸し、その後常温で圧縮状態を維持するようにしてもよい。
【００２２】
圧縮装置２により角材が所定の寸法まで圧縮されると、次に、真空乾燥装置６の真空ポンプ６ａを作動させて圧力窯１を真空にする。
これにより、前記圧縮装置２に締め付けられたままの角材を前記所定の含水率となるまで真空乾燥する。
【００２３】
乾燥後に、圧力窯１のハッチを開放して、前記角材を台車に乗せる等して外へ運び出して作業を完了する。
このようにして得られた角材は、用途に応じて裁断し、内装材、外壁材、フローリング材、天井材、建具材、家具材用、強力合板などの製品に仕上げられる。
【００２４】
佐賀県産の生杉（２０年）で、１００（縦）×１００（横）×１０００ｍｍ（長さ）の芯もち角材を加工処理した場合のＦＦＴアナライザー測定器のヤング係数（曲げ）結果は下記の表の通りとなった。
【表１】
0003136659.tif 000003
【００２５】
木材総攬（全国木材共同組合連合会）によると、一般的な杉の曲げヤング係数の平均値は、上限が７５で最小値は５５と決められており、本装置によるヤング係数が極めて優れていることが分かる。
【００２６】
ここで、圧縮変形した角材が元に戻るのを防ぐと共に、変形の固化を早く行うために、ペースト状やゲル状の接着剤や薬品などを用い、高周波処理で固める処理をおこなってもよい。その他の変形を永久固化する方法を用いることができる。
その他、要するにこの考案の要旨を変更しない範囲で種々設計変更しうること勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】木材の蒸気加圧加工装置に木材をセットする状態を示す模式図である。
【図２】圧縮装置内に水蒸気を供給する状態を示す模式図である。
【図３】プレス装置で木材を圧縮した状態を示す模式図である。
【図４】圧縮した木材を真空乾燥する状態を示す模式図である。
【図５】圧縮加工の完了した状態を示す模式図である。
【符号の説明】
【００２８】
１    圧力窯
２    圧縮装置
３    上下拘束部材
３ａ  ベース面部
３ｂ  天板部
３ｃ  側板部
４    プレス装置
４ａ  シリンダ部
５    蒸気供給装置
５ａ  ボイラー装置
６    真空乾燥装置
６ａ  真空ポンプ
７ａ  圧力調整弁
７ｂ  外気出入口
８    制御装置
８ａ  処理部
８ｂ  モニター部
８ｃ  操作スイッチ
【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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