(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
開放状態にある木材を加熱状態で圧縮変形することで変形木材を製造する変形木材の製造方法において、圧縮する前の前加熱として、開放状態で前記木材をその軟化温度に昇温する工程を含むとともに、圧縮後、開放状態にある前記木材から、その内部の水分が抜けるまでの短時間の間に、前記木材を永久固定化のための温度に高周波の誘電加熱により急速に昇温加熱し、前記昇温加熱終了後に、前記木材を圧縮変形した状態のまま冷却することを特徴とする変形木材の製造方法。
【請求項２】
前記永久固定化のための温度は、ほぼ１８０℃以上であることを特徴とする請求項１に記載の変形木材の製造方法。
【請求項３】
木材を加熱し、圧縮変形し、圧縮状態のまま養生することで変形木材を製造する変形木材の製造装置において、開放状態で前記木材を挟んで圧縮変形する圧縮手段と、前記圧縮手段による圧縮前に、開放状態で前記木材をその軟化温度に昇温させる前加熱手段を有し、圧縮後、開放状態にある前記木材から、その内部の水分が抜けるまでの短時間の間に、前記木材を永久固定化のための温度に急速に昇温加熱するべく、前記木材を挟む一対の電極と前記一対の電極に高周波を供給する高周波発生手段とを有する加熱手段を備えてなる変形木材の製造装置。
【請求項４】
前記加熱手段は、前記木材の容積に対応するように、前記電極に供給する電力を変更設定可能であることを特徴とする請求項３記載の変形木材の製造装置。
【請求項５】
開放状態で木材を圧縮変形させる変形手段と、開放状態で前記木材を永久固定化のための温度に高周波の誘電加熱により昇温加熱する加熱手段と、前記加熱手段により前記木材をほぼ軟化温度に前加熱させ、この後、前記変形手段により前記木材を圧縮変形させ、次いで前記加熱手段により、開放状態にある前記木材を、その内部の水分が抜けるまでの短時間の間に、ほぼ１８０℃以上に急速に昇温加熱させ、この後、少なくとも軟化温度よりも低い温度に低下するまで前記木材を圧縮状態のまま養生させる駆動制御手段とを備えてなる変形木材の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、木材を圧縮加熱することで、変形木材を製造する変形木材の製造方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
従来、建築用材や内装用材として加工木材の需要が高まっている。木材加工の一つとして、木材圧縮が知られており、その強度や堅牢性等の利点を活かして、床材や家具を始めとして幅広い範囲で適用されている。
【０００３】
変形木材の製造方法として、従来、密閉水蒸気処理や密閉高周波処理が知られている。密閉水蒸気処理は、プレス機を内蔵した耐圧容器内で、１８０から２００℃の水蒸気を供給しながら木材を圧縮変形するものである。
【０００４】
また、密閉高周波処理は、密閉した状態で加工木材に高周波を印加して、いわゆる誘電加熱処理させるものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記の密閉高周波処理は、処理時間を飛躍的に短縮できる点では評価し得るものの、この密閉高周波処理や密閉水蒸気処理は、圧容器等の密閉を確保するための容器が必要となるため、装置が大型化し、高価なものとなってしまうという問題がある。反面、小型化すれば、大きなサンプルから圧縮木材を製造することができなくなる。
【０００６】
また、このような圧容器等を用いて加工木材を密閉する必要があるため、このような処理では、汎用性の点で大幅な制約を受けてしまう。即ち、密閉を必要とすることで汎用性が乏しくなる密閉水蒸気処理や密閉高周波処理を用いた装置では、今後ますます多様化するであろうデザインに対応するのは非常に困難であるという大きな問題がある。
【０００７】
更に、この密閉高周波処理や密閉水蒸気処理では、圧容器等を必要とするために、耐圧容器の使用に対する法規制が課せられてしまう。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、耐圧容器の使用に対する法規制が課せられることなく、将来ますます多様化するであろうデザインのニーズに対応可能となる飛躍的に高められた汎用性を有し、安価で簡単な構成でありながら、短時間で変形木材を得ることができる変形木材の製造方法及びその装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための請求項１記載の発明は、開放状態にある木材を加熱状態で圧縮変形することで変形木材を製造する変形木材の製造方法において、圧縮する前の前加熱として、開放状態で前記木材をその軟化温度に昇温する工程を含むとともに、圧縮後、開放状態にある前記木材から、その内部の水分が抜けるまでの短時間の間に、前記木材を永久固定化のための温度に高周波の誘電加熱により急速に昇温加熱し、前記昇温加熱終了後に、前記木材を圧縮変形した状態のまま冷却するようにしたものである。
【００１０】
この方法によれば、開放状態にある前記木材は、その内部の水分が抜けるまでの短時間の間に、即ちその内部に水分が残存しているうちの短時間の間に、前記永久固定化のための温度に急速に昇温加熱される。これにより、前記永久固定化のための温度に昇温した前記木材の内部には、水分が残存することとなる。なお、前記木材を急速に前記永久固定化のための温度に昇温加熱することができるものであれば、例えば外部加熱でもよく、或いは高周波の誘電加熱、マイクロ波加熱等の内部加熱でもよい。また、前記木材は、前記昇温加熱終了後に、変形した状態のまま冷却され、前記変形は固定化される。
【００１１】
また、この方法によれば、前記木材は圧縮変形され、この圧縮による前記木材の変形が固定されることになる。また、この方法により、前記木材は、高周波の誘電加熱により、前記木材の内部から昇温加熱される。また、この方法により、前記木材は、圧縮する前の前加熱として、軟化温度に昇温される。
【００１２】
また、前記永久固定化のための温度は、ほぼ１８０℃以上であるとしてもよい。この方法により、前記木材は、ほぼ１８０℃以上に昇温加熱され、これにより、高温に昇温された前記木材の内部に水蒸気が残存するいわゆる水蒸気処理が、前記木材に施されることとなる。
【００１３】
請求項３記載の発明は、木材を加熱し、圧縮変形し、圧縮状態のまま養生することで変形木材を製造する変形木材の製造装置において、開放状態で前記木材を挟んで圧縮変形する圧縮手段と、前記圧縮手段による圧縮前に、開放状態で前記木材をその軟化温度に昇温させる前加熱手段を有し、圧縮後、開放状態にある前記木材から、その内部の水分が抜けるまでの短時間の間に、前記木材を永久固定化のための温度に急速に昇温加熱するべく、前記木材を挟む一対の電極と前記一対の電極に高周波を供給する高周波発生手段とを有する加熱手段を備えてなるものである。
【００１４】
この構成によれば、前記加熱手段は、開放状態にある前記木材から、その内部の水分が抜けるまでの短時間の間に、前記木材を永久固定化のための温度に急速に昇温加熱する。なお、前記変形は、開放状態で前記木材を挟んで圧縮変形する圧縮手段によりなされるとしてもよい。この構成によれば、前記木材は、前記圧縮手段により開放状態で圧縮変形される。
【００１５】
また、前記木材は、これを挟む一対の電極と、前記一対の電極に高周波を供給する高周波発生手段とを有する前記加熱手段により、前記木材の内部から前記永久固定化のための温度に昇温加熱される。さらに、前記木材は、前記前加熱手段により、前記圧縮手段による圧縮前に、軟化温度に昇温させられる。
【００１６】
また、前記加熱手段は、前記木材の容積に対応するように、前記電極に供給する電力を変更設定可能であるとしてもよい。この構成によれば、前記木材は、前記電極に供給する電力を変更設定可能である前記加熱手段により、前記木材の容積に対応するように、前記永久固定化のための温度に昇温加熱される。
【００１７】
請求項５記載の発明は、開放状態で木材を圧縮変形させる変形手段と、開放状態で前記木材を永久固定化のための温度に高周波の誘電加熱により昇温加熱する加熱手段と、前記加熱手段により前記木材をほぼ軟化温度に前加熱させ、この後、前記変形手段により前記木材を圧縮変形させ、次いで前記加熱手段により、開放状態にある前記木材を、その内部の水分が抜けるまでの短時間の間に、ほぼ１８０℃以上に急速に昇温加熱させ、この後、少なくとも軟化温度よりも低い温度に低下するまで前記木材を圧縮状態のまま養生させる駆動制御手段とを備えてなるものである。
【００１８】
この構成により、前記駆動制御手段は、前記加熱手段に前記木材をほぼ軟化温度に前加熱させ、この後、前記変形手段に前記木材を変形させ、次いで前記加熱手段に前記木材を、その内部の水分が抜けるまでの短時間の間に、ほぼ１８０℃以上に急速に昇温加熱させ、この後、少なくとも軟化温度よりも低い温度に低下するまで前記木材を圧縮状態のまま養生させる。
【００１９】
なお、本発明の変形木材の製造装置は、請求項５の構成に限らず、前記変形手段及び前記加熱手段は、作業者の操作により駆動されてもよいが、メインとしては自動制御ということになる。
【００２０】
また、自動制御の際の前記駆動制御手段は、温度センサ（例えば、赤外線放射温度計）による直接的な温度管理によって、或いはタイマーを有し、ワークの種類に応じて予め設定された時間に従って、各々の処理を実行するようにするとしてもよい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る変形木材の製造装置の第１実施の形態を示す構成図である。木材１は、例えば針葉樹材等の無垢材であり、中空のセル構造体を形成する細胞壁の各壁面が幹に対して略平行となるように切断された、所要長の角材である。図２（ａ）は、木材１の左右小口面１Ｌ，１Ｒに露出するセル構造体の形状の例を示す一部拡大図である。これら左右小口面１Ｌ，１Ｒには、それぞれ細胞壁に囲まれた多数の細胞内腟が露出している。
【００２２】
図１において、加圧部２は、トッグル式、フリクション式、油圧式又はアイソスタッタ式等のプレス機の加圧機構であり、この加圧部２の駆動により昇降可能にされたプレス盤２ａを有している。台座３は、上記プレス機の定盤である。
【００２３】
加熱装置４は、電源回路４１、高周波発生回路４２及び自動同調回路４３等を有する高周波部であり、これにより生成された高周波の電力は、電極板５ａ，５ｂに印加されるように配線されている。電源回路４１は、商用又は工業用の交流電源から交流電力の供給を受け、これを所定レベルの直流電力に変換して高周波発生回路４２に供給するものである。高周波発生回路４２は、内部に発振器等を有し、電源回路４１から供給される直流電力を、数ＭＨｚから数百ＭＨｚの高周波の電力に変換するもので、木材１の容積に応じて例えば数ｋＷから数十ｋＷの電力を発生させるものである。自動同調回路４３は、木材１とのマッチングをとって、電極板５ａ，５ｂを介して、所要の整合状態で木材１に高周波電界による誘電加熱を施すものである。即ち、木材１は、通常あるレベルの含水率を有しているので加熱されると、その水分は、気化により水蒸気に状態変化して、セル構造体の孔部分（図２（ｂ）では黒く塗りつぶされた部分）を通して左右小口面１Ｌ，１Ｒから外部に抜けていく。このため、自動同調回路４３は、水蒸気が外部に抜けることにより変化する誘電率に応じて、所定の整合条件を維持させるようにするものである。電極板５ａ，５ｂは、断熱効果を有する絶縁体である断熱部材５ｃを介して、それぞれプレス盤２ａの下面及び台座３の上面に取り付けられている。なお、電極板５ａとプレス盤２ａとの間に用いられる断熱部材５ｃは、少なくとも絶縁体であればよく、また電極板５ｂと台座３との間に用いられる断熱部材５ｃは、絶縁体でなくてもよい。
【００２４】
加熱冷却装置６は、図３に示されるように、電極板５ａ，５ｂの各々の内部に形成された管内に、昇温加熱時は高温のスチームを、冷却時には冷却水を供給するものである。
【００２５】
駆動制御部７は、加圧部２、加熱装置４及び加熱冷却装置６の動作を、制御シーケンス又は制御プログラミングにより制御するものである。温度センサ８は、木材１の温度を検出するための、例えば赤外線放射温度計等のセンサである。
【００２６】
次に、本実施の形態の処理について、時間ｔに対する木材１の内部温度Ｔのグラフ等を示す図４、及び図１を参照しながら説明する。
【００２７】
加工対象となる木材１は、台座３の上面に取り付けられた電極板５ｂ上に載置され、木材１の上面に電極板５ａの下面が接するようにセットされる。
【００２８】
この状態から、図４（ａ）に示すように、ｔ０時点からｔ４時点の間（時間Ｍ１）に、加熱装置４は、電極板５ａ，５ｂを介して木材１に高周波の電界を印加し、加熱冷却装置６は、電極板５ａ，５ｂの各々の内部に形成された管内に高温のスチームを供給し、木材１を密閉しない状態で、即ち開放状態で温度Ｔ３（例えば、１８０℃から２００℃の範囲内の温度）以上に急速に加熱する。特に、木材１は、加熱装置４により高周波の非熱効果を伴いながら加熱される。この非熱効果は、木材１中の水酸基の切断に対して触媒的効果を有する。これにより、木材１は、ｔ３時点からｔ５時点まで（時間Ｍ２の間）、Ｔ３以上の温度を保持する。
【００２９】
この急速加熱の際に、加圧部２は、図４（ｂ）に示すように、木材１の温度が軟化し始める温度Ｔ１（軟化温度：７０から１００℃）に達するｔ１時点から、気化温度Ｔ２（約１００℃，Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３）に達するｔ２時点にかけて、プレス盤２ａを降下させ、所定の圧縮率Ｐ１で木材１を圧縮変形する。
【００３０】
ここで、木材１中に含有されている水分は加熱により気化し、その気化により状態変化した水蒸気は、主に、連通している左右小口面１Ｌ，１Ｒの各々にある多数の細胞内腟の開口部から外部に抜けていく傾向を示す。即ち、多数の細胞内腟は、圧縮によって、図２（ｂ）に示すように圧縮変形され（図２（ｂ）では、白い部分は圧縮変形した細胞壁を示し、黒く塗りつぶされた部分は水蒸気が抜けていく細胞内腟の圧縮変形された開口部を示す。）、左右小口面１Ｌ，１Ｒの各々における細胞内腟の開口部及びこれに至る通路は狭まり、水蒸気が抜け難くくなるものの、特に左右小口面１Ｌ，１Ｒの近傍にある水蒸気は、その狭まった通路を通り、左右小口面１Ｌ，１Ｒにおける圧縮変形された細胞内腟の開口部から外部に抜けていく。しかしながら、本実施の形態では、木材１は、その内部に含まれる水蒸気が抜けるまでの短時間の間に（或いは、木材１の内部に、例えば５％程度の水蒸気が含まれているうちに）、温度Ｔ１以上に加熱されて圧縮変形されるので、水蒸気は、木材１中に残存することとなる。従って、水蒸気は、激しい分子運動を伴いながら木材１中に残存することとなり、ｔ３時点からｔ５時点の間の時間Ｍ２において、密閉熱処理が得る効果と同様の水蒸気処理が確保されることとなる。なお、時間Ｍ１及びＭ２は、それぞれ、例えば２〜８分及び５〜１２分の時間に設定される。
【００３１】
加熱冷却装置６は、ｔ５時点から、電極板５ａ，５ｂの各々の内部に形成された管内に冷却水を供給して、木材１を温度Ｔ１以下に急速に冷却する。また、変形木材の製造装置は、図４（ｂ）に示されるように、ｔ２時点から、木材１の温度が強制冷却により温度Ｔ１以下に降下するｔ６時点まで、所定の圧縮率Ｐ１を維持するように電極板５ａ，５ｂを固定することにより、木材１の変形を拘束する。即ち、変形木材の製造装置は、木材１の温度が少なくとも軟化温度Ｔ１よりも低い温度に低下するｔ６時点まで、木材１を圧縮状態のまま養生させる。これにより、木材１中の水酸基が架橋を形成し、木材１の変形は永久固定される。
【００３２】
以上のように、木材１が密閉されていなくても、即ち木材１が開放状態であっても、木材１中に水分（水蒸気）が含まれているうちに、木材１を加熱し、圧縮変形することにより、膨潤状態の木材１を１００℃を越える高温、好ましくは１８０℃以上で加熱処理することが可能となる。
【００３３】
なお、本実施の形態では、変形木材の製造装置は、ｔ１時点からプレス盤２ａを降下させて、ｔ２時点でそのプレス盤２ａの降下を完了させるようにしたが、必ずしもこれに限らず、ｔ１時点からプレス盤２ａを降下させて、ｔ３時点でそのプレス盤２ａの降下を完了させるようにしてもよく、或いはｔ２時点からプレス盤２ａを降下させて、ｔ３時点でそのプレス盤２ａの降下を完了させるようにしてもよい。また、ｔ３又はｔ４時点からプレス盤２ａを降下させて、ｔ５を経過するまでの時点（＜ｔ５）にプレス盤２ａの降下を完了させるようにしてもよい。要するに、変形された状態にある木材１の温度がＴ３以上である時間を確保することができ、その時間の間に木材１内に水蒸気が残存していればよい。
【００３４】
また、本実施の形態では、変形木材の製造装置は、ｔ０時点からｔ４時点の間に、木材１を温度Ｔ３以上に急速に、即ち短時間に加熱するようにしたが、必ずしもこれに限らず、ｔ０時点から、木材１の左右小口面１Ｌ，１Ｒから水蒸気が外部に抜け出す時点、例えば、木材１の温度が約８０℃に達する時点又は温度Ｔ２に達するｔ２時点の間は、水蒸気が外部にあまり抜けないので短時間でなくてもよく、木材１の左右小口面１Ｌ，１Ｒから水蒸気が外部に抜け出す時点から或いはｔ２時点からｔ４時点までの間に、木材１を温度Ｔ３以上に急速加熱するようにしてもよい。要するに、木材１の温度が温度Ｔ３以上に昇温したｔ３時点で、或いは好ましくはｔ５時点で、木材１の内部に水蒸気が残存していればよい。
【００３５】
また、本実施の形態では、圧接面が平面である電極板５ａ，５ｂにより木材１を圧縮変形して、その木材１の圧縮変形を固定するようにしたが、変形木材を製造するために、圧接面が所定の形状に成形された電極板５ａ，５ｂにより木材１を圧縮変形して、その木材１の圧縮変形を固定するようにしてもよい。
【００３６】
また、本実施の形態では、木材１を圧縮変形して、その木材１の圧縮変形を固定するようにしたが、必ずしもこれに限らず、木材１に曲げ或いは捻り等の変形を加えて、木材１のその変形を固定するようにしてもよい。例えば、変形木材の製造装置は、加熱装置４、電極板５ａ，５ｂ、断熱部材５ｃ及び加熱冷却装置６に代えて、図５に示されるように、例えば数百ＭＨｚから数ＧＨｚのマイクロ波を出力するマイクロ波発信器１００と、そのマイクロ波を木材１に導くための導波管１０１とを有し、木材１の周囲にマイクロ波を照射するマイクロ波加熱手段を備えるようにしてもよい。また、変形木材の製造装置は、プレス盤２ａ及び台座３に代えて、それぞれ、弓なり状の変形木材を得るために、上に凸の円弧状に成形された下面を有するプレス盤１０２と、上に凸の円弧状に成形された上面を有する台座１０３を備えるようにしてもよい。またそのマイクロ波加熱手段は、電波を均等に木材１に照射するためのスタラー（攪拌ファン）１０４を更に備えるようにしてもよい。更に、木材１をシールド室１０５内に設置するようにしてもよい。
【００３７】
また、本実施の形態では、加熱冷却装置６によって、電極板５ａ，５ｂの各々の内部に形成された管内に、昇温加熱時は高温のスチームを、冷却時には冷却水を供給するようにしたが、必ずしもこれに限らず、電極板５ａ，５ｂの各々の内部に絶縁被服等を介してニクロム線等の電熱線を配線し、これらの電熱線に電力を供給して、電極板５ａ，５ｂを加熱するようにしてもよい。この場合、自然冷却となるので、ｔ５時点からの木材１の内部温度Ｔは、図４（ａ）に示される一点鎖線のように降下し、ｔ６時点よりも遅い時点ｔ７で軟化温度Ｔ１に達する。また、この場合、図４（ｂ）の一点鎖線のように、ｔ６時点ではなくｔ７時点まで、所定の圧縮率Ｐ１を維持するように、電極板５ａ，５ｂを固定するのが望ましい。
【００３８】
また、本実施の形態では、木材１は、角材であるとしたが、板状、円柱状等の形状に切断された木材であってもよい。
【００３９】
更に、本実施の形態では、例えば針葉樹材等の無垢材を木材１に用いるようにしたが、必ずしもこれに限らず、図２（ｃ）に示されるように、複数の針葉樹材等の無垢材が接着剤等を用いて互いに張り合わされたものを木材１に用いるようにしてもよい。或いは、本実施の形態で得られた複数の圧縮木材を接着剤等で互いに張り合わせて、変形木材を得るようにしてもよい。
【００４０】
本発明に係る変形木材の製造装置の第２実施の形態について、変形木材の製造方法とともに説明する。但し、本実施の形態における変形木材の製造装置は、第１実施の形態とほぼ同じであるので、同様である部分の構成と動作についての説明は省略する。
【００４１】
図６は、変形された木材１と、図１に対して追加される構成要素とを示す図である。図６において、左右圧締部９Ｌ，９Ｒは、それぞれ、圧縮変形された木材１の左右小口面１Ｌ，１Ｒの各々を圧締するための治具であり、圧縮変形された木材１の左右小口面１Ｌ，１Ｒの大きさに応じた形状を有する。左右弾性部材１０Ｌ，１０Ｒは、それぞれ、左右圧締部９Ｌ，９Ｒの各々に取り付けられたシリコンゴム等の部材である。左右加圧部１１Ｌ，１１Ｒは、それぞれ、左右圧締部９Ｌ，９Ｒに取り付けられた左右弾性部材１０Ｌ，１０Ｒを、変形された木材１の左右小口面１Ｌ，１Ｒ押しつけるための加圧装置である。この装置は、図１における駆動制御部７により制御される。
【００４２】
以下、第１実施の形態と異なる部分について、図１、図４及び図６を参照しながら説明する。
【００４３】
図４（ｂ）に示すように、ｔ２時点でプレス盤２ａの降下が完了すると、左右加圧部１１Ｌ，１１Ｒは、それぞれ、左右圧締部９Ｌ，９Ｒに取り付けられた左右弾性部材１０Ｌ，１０Ｒを、圧縮変形された木材１の左右小口面１Ｌ，１Ｒに押しつけて、左右小口面１Ｌ，１Ｒの各々に露出している細胞内腟の開口部を封止する。
【００４４】
図７は、第１及び第２実施の形態において、加熱の際に発生する木材１中の水蒸気のグラフである。破線が第１実施の形態における加熱の際に発生する木材１中の水蒸気のグラフであり、実線が第２実施の形態における加熱の際に発生する木材１中の水蒸気のグラフである。左右小口面１Ｌ，１Ｒの各々を封止することにより、左右小口面１Ｌ，１Ｒの各々の近傍の圧力が上昇し、この上昇した圧力の分だけ水蒸気が多く含まれるようになる。これにより、第１実施の形態と同様にして、木材１が圧縮変形されると、左右小口面１Ｌ，１Ｒにおける細胞内腟の開口部及びそれに至る通路は狭まるとともに、左右小口面１Ｌ，１Ｒの各々における図２（ｂ）に示すような圧縮変形された細胞内腟の開口部は、左右弾性部材１０Ｌ，１０Ｒによって更に封止されるので、左右小口面１Ｌ，１Ｒの各々の近傍における水蒸気の量は、第１実施の形態よりも多くなり、それらの部分の圧縮変形の特性は向上する。
【００４５】
以上、本実施の形態では、木材１の左右小口面１Ｌ，１Ｒを封止することにより、内部水蒸気が更に抜けにくくなるため、左右小口面１Ｌ，１Ｒの部分にも水蒸気が残り、第１実施の形態に比べて、木材１の両端部分の回復率を低く抑えることが可能となる。
【００４６】
なお、本実施の形態では、左右圧締部９Ｌ，９Ｒ、左右弾性部材１０Ｌ，１０Ｒ及び左右加圧部１１Ｌ，１１Ｒにより、木材１の左右小口面１Ｌ，１Ｒを封止するとしたが、これに代えて、透水性のない接着剤により、木材１の左右小口面１Ｌ，１Ｒを封止（脱水規制）するようにしてもよい。これにより、木材１自体は、内部に水分を含んだ状態で封止され、第２の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００４７】
また、水蒸気の噴霧口を木材１の左右小口面１Ｌ，１Ｒの各々に対向配置させて、これらに高温の水蒸気を補給的に噴霧させて、左右小口面１Ｌ，１Ｒの部分の水分低下を抑制するようにしてもよい。
【００４８】
更に、木材１の全体を、例えば５０％から７５％の圧縮率で強く圧縮するようにして、木材１の左右小口面１Ｌ，１Ｒからの水分の抜けを抑制するようにしてもよい。
【００４９】
本発明に係る変形木材の製造装置の第３実施の形態について、その構成図である図８を参照しながら、変形木材の製造方法とともに説明する。但し、第１実施の形態と同様である部分については、同一の符号を使用してその説明を省略し、異なる部分について説明する。
【００５０】
図８（ａ）において、電極板５ａの下面の左右端部側には、それぞれ絶縁体である四角柱状の左突起部材１２Ｌ及び右突起部材１２Ｒが、木材１の長尺寸法の両端に対応する位置に固定又は可変式で取り付けられている。
【００５１】
これにより、木材１の左右の小口端部は、木材１がプレス盤２ａにより所定の圧縮率で圧縮変形される際に、それぞれ、左右突起部１２Ｌ，１２Ｒにより、例えば圧縮率５０％に対して３０％、或いは圧縮率３０％に対して２０％等に過圧縮されて、左右小口面１Ｌ，１Ｒは効果的に封止される。
【００５２】
なお、第３実施の形態では、変形木材の製造装置は、四角柱状の左突起部材１２Ｌ及び右突起部材１２Ｒを備えるとしたが、図８（ｂ）に示すように、内側に斜面が位置するように、左突起部材１２Ｌ及び右突起部材１２Ｒの各々と同じ位置に取り付けられる左突起部材１３Ｌ及び右突起部材１３Ｒを備えるようにしてもよい。
【００５３】
【実施例】
以下、上記第１実施の形態の変形木材の製造装置及びその方法に関連する実験結果について説明する。即ち、以下の実験で使用される木材１にあたる「試料」の小口に対しては封止処理は施されていない。
【００５４】
「試料」は、長さ３００ｍｍ，幅１１５ｍｍ，厚み６０ｍｍのサイズに切断された杉材である。
【００５５】
以下の（表１）は、６種類の処理条件（表１では「処理方法」）下で、永久固定の処理が施された「試料」の回復率を求めたものである。
【００５６】
【表１】
0003809241.tif 000002
【００５７】
（表１）において、第１行目から第３行目の実験結果は、図１における加熱冷却装置６を動作させずに、加熱装置４のみを動作させることにより得られたものであり、第４行目及び第５行目の実験結果は、逆に加熱装置４を動作させずに、加熱冷却装置６のみを動作させることにより得られたものであり、第６行目の実験結果は、加熱装置４及び加熱冷却装置６を動作させることにより得られたものである。但し、第６行目の実験結果は、前加熱として加熱装置４を使用し、主に加熱冷却装置６を使用して得られたものである。
【００５８】
「初期」の列の各値は、加熱変形の処理の直後に計測された各試料の厚み（ｍｍ）である。「全乾」の列の各値は、加熱変形の処理の後に全乾され、計測された各試料の厚みである。「９０％飽和」の列の各値は、全乾後に各試料が９０％飽和の蒸気中にさらされた後に計測された各試料の厚みと回復率（％）である。「吸水１」から「吸水４８」の列の各値は、それぞれ全乾後に、各試料に１から４８時間の吸水処理が施された後に計測された各試料の厚みと回復率（％）である。
【００５９】
第１行目の処理条件は、２枚の試料１０−１，１０−２に、それぞれ、２分間に亘る３ｋＷの誘電加熱（内部加熱）を施して２００℃に加熱し、５０％の圧縮率で圧縮変形するものである。
【００６０】
第２行目の処理条件は、２枚の試料１１−１，１１−２を、それぞれ、４分間に亘る３ｋＷの誘電加熱（内部加熱）を施して２００℃に加熱し、５０％の圧縮率で圧縮変形するものである。
【００６１】
第３行目の処理条件は、２枚の試料１２−１，１２−２を、それぞれ、８分間に亘る３ｋＷの誘電加熱（内部加熱）を施して２００℃に加熱し、５０％の圧縮率で圧縮変形するものである。
【００６２】
第４行目の処理条件は、２枚の試料１７−１，１７−２を、それぞれ、２分間に亘る外部加熱（ホットプレス）を施して２００℃に加熱し、５０％の圧縮率で圧縮変形するものである。
【００６３】
第５行目の処理条件は、２枚の試料１８−１，１８−２を、それぞれ、４分間に亘る外部加熱（ホットプレス）を施して２００℃に加熱し、５０％の圧縮率で圧縮変形するものである。
【００６４】
第６行目の処理条件は、２枚の試料２２−１，２２−２を、それぞれ、２分間に亘る外部加熱（ホットプレス）を施して２００℃に加熱し、５０％の圧縮率で圧縮変形するものである。但し、前加熱として、誘電加熱有り。
【００６５】
図９から図１１は、それぞれ（表１）に基づいて作成した各試料の回復率を示すグラフである。これにより、開放型の木材の処理においては、短時間で内部加熱を行う高周波の誘電加熱の方が、外部からの熱伝導による外部加熱よりも、回復率を低く抑えることができるのが分かる。
【００６６】
次に、木材の中央部と小口端部とにおける回復率の違いについて、その実験結果を示す図１２を参照しながら説明する。図１２に示す実験結果は、図１における加熱冷却装置６を動作させずに、加熱装置４のみを動作させることにより得られたものであり、木材１にあたる「試料」の表面に露出している細胞内腟の開口部は封止されない。
【００６７】
図１２（ａ）は、長さ３００ｍｍ，幅１１５ｍｍ，厚み６０ｍｍのサイズに切断された杉材を「試料」として、これに４分間の誘電加熱を施して２００℃に加熱し、５０％の圧縮率で圧縮変形させて得たものである。これより、中央部の回復率（％）は、小口端部のそれよりも低く抑えられているのが分かる。
【００６８】
図１２（ｂ）は、長さ６００ｍｍ，幅１１５ｍｍ，厚み６０ｍｍのサイズに切断された杉材を「試料」として、これに４分間の誘電加熱を施して２００℃に加熱し、５０％の圧縮率で圧縮変形させて得たものである。これより、中央部の回復率（％）は、図１２（ａ）に示すそれよりも、吸水及び煮沸試験ともに安定的に低く抑えられているのが分かる。
【００６９】
なお、図１２において、５０％の圧縮率（仕上寸法は３０ｍｍとなる。）で各試料を圧縮するために、各試料には１３５トンの圧力を３０秒間加えた。また４分間の加熱時間について、試料に施す高周波の誘電加熱の内訳（加熱方式）は、前加熱として７ｋＷの誘電加熱を試料に施し、その後、３ｋＷの誘電加熱を施した。
【００７０】
【発明の効果】
以上のことから明らかなように、請求項１記載の発明によれば、木材から、その内部の水分が抜けるまでの短時間の間に、開放状態にあるその木材を永久固定化のための温度に急速に昇温加熱し、前記昇温加熱終了後に、前記木材を変形した状態のまま冷却するようにしたので、密閉熱処理と同様の効果としてのいわゆる水蒸気処理をその木材に施すことができる。また、木材は、前記昇温加熱終了後に、変形した状態のまま冷却され、前記変形は固定化されることになる。これにより、耐圧容器の使用に対する制約が課せられることなく、将来ますます多様化するであろうデザインのニーズに対応可能となる飛躍的に高められた汎用性を有し、安価で簡単な構成でありながら、短時間で圧縮変形木材を得ることができる変形木材の製造方法を提供することができる。また、高周波の誘電加熱を木材に施すようにしたので、その木材を内部から高効率で昇温することができ、均一性のある変形木材を製造することができる。さらに、前加熱として木材をその軟化温度に昇温するようにしたので、永久固定化のための温度に達する前に木材を変形することができ、例えば処理時間を短縮することができる。
【００７１】
請求項２記載の発明によれば、ほぼ１８０℃以上に木材を昇温加熱するようにしたので、その木材を高温で且つ内部に水蒸気を含む状態にでき、その木材に上記と同様の水蒸気処理を施すことができる。
【００７２】
請求項３記載の発明によれば、加熱手段が、木材からその内部の水分が抜けるまでの短時間の間に、開放状態にあるその木材を永久固定化のための温度に急速に昇温加熱するようにしたので、水蒸気処理をその木材に施すことができる。これにより、耐圧容器の使用に対する制約が課せられることなく、将来ますます多様化するであろうデザインのニーズに対応可能となる飛躍的に高められた汎用性を有し、安価で簡単な構成でありながら、短時間で圧縮変形木材を得ることができる変形木材の製造装置を実現することができる。また、木材を挟む一対の電極に高周波を供給するようにしたので、その木材を内部から高効率で昇温することができ、均一性のある変形木材を製造することができる。さらに、前加熱として木材をその軟化温度に昇温して、圧縮するようにしたので、永久固定化のための温度に達する前に木材を変形することができ、例えば処理時間を短縮することができる。
【００７３】
請求項４記載の発明によれば、加熱装置は、木材の容積に対応するように、一対の電極に供給する電力を変更設定できるようにしたので、木材から抜けていく水蒸気の量に応じて、木材を加熱することができる。
【００７４】
請求項５記載の発明によれば、木材内部の水分が抜けるまでの短時間の間に、ほぼ１８０℃以上に急速に昇温加熱させて圧縮変形木材を得ることができる簡単な構成の変形木材の製造装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る変形木材の製造装置の第１実施の形態を示す構成図である。
【図２】  （ａ）は木材の右小口面及びそれと対向する左小口面に露出するセル構造体の形状の例を示す一部拡大図であり、（ｂ）は圧縮変形された左右小口面の例を示す一部拡大図であり、（ｃ）は複数の無垢材を加工木材として用いる例を示す図である。
【図３】  高温スチーム又は冷却水が供給される電極板の内部配管の様子を示す斜視図である。
【図４】  （ａ）は時間ｔに対する木材の内部温度Ｔのグラフであり、（ｂ）は時間ｔに対する木材に対する圧縮率のグラフである。
【図５】  マイクロ波発信器を備えた変形木材の製造装置の構成図である。
【図６】  変形された木材と、図１に対して追加される構成要素とを示す図である。
【図７】  加熱時における木材の各位置毎の内部に含まれる水蒸気の量のグラフである。
【図８】  （ａ）は本発明に係る変形木材の製造装置の第３実施の形態を示す一部の構成図であり、（ｂ）は第３実施の形態に関する別の構成図である。
【図９】  （表１）に基づいて作成した各試料の回復率を示すグラフである。
【図１０】  （表１）に基づいて作成した各試料の回復率を示すグラフである。
【図１１】  （表１）に基づいて作成した各試料の回復率を示すグラフである。
【図１２】  木材の中央部と小口端部とにおける回復率の違いを示す長手方向の回復率のグラフである。
【符号の説明】
１  木材
２  加圧部
２ａ  プレス盤
３  台座
４  加熱装置
４１  電源回路
４２  高周波発生回路
４３  自動同調回路
５ａ，５ｂ  電極板
６  加熱冷却装置
７  駆動制御部
８  温度センサ
９Ｌ  左圧締部
９Ｒ  右圧締部
１０Ｌ  左弾性部材
１０Ｒ  右弾性部材
１１Ｌ  左加圧部
１１Ｒ  右加圧部
１２Ｌ，１３Ｌ  左突起部
１２Ｒ，１３Ｒ  右突起部
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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