(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定量の木材を装入し得る耐圧タンクと、該耐圧タンク内の空気を第１のバルブを介して排除する真空ポンプと、上部に開口する空気取入口を有し前記耐圧タンクの下方に設けられた薬液を貯留する貯留タンクと、該貯留タンクと前記耐圧タンクとを第２のバルブを介して連通する連絡管と、前記貯留タンクに隔壁を介して隣接し薬液を貯留可能な計量タンクと、該計量タンクから前記耐圧タンクに薬液を供給しうる加圧ポンプと、該加圧ポンプによって前記耐圧タンク内の圧力が所定圧力以上になると前記耐圧タンクの中の薬液を前記計量タンクに戻して前記耐圧タンク内の圧力を維持する圧力調整バルブと、前記計量タンク内の薬液減少量を計測しうる液量計とを有する木材の薬液定量注入装置を用い、前記木材を前記耐圧タンクに装入し、該耐圧タンクに薬液を供給して前記木材に該薬液を浸透させる木材の薬液定量注入方法であって、
前記耐圧タンクの装入口から該耐圧タンクに前記木材を装入して開閉扉を閉じ、前記第１のバルブを開放して前記真空ポンプにより前記耐圧タンク内の空気を排除し、前記木材を前記耐圧タンク内にて真空処理した後、前記第２のバルブを開放して前記木材を入れた前記耐圧タンクの中に前記貯留タンクから薬液を吸い上げ、前記耐圧タンクの中に薬液を充填し、次に、前記第１、第２のバルブを閉じ、前記加圧ポンプにより前記計量タンクから前記耐圧タンクに薬液を所定圧力を保持しながら供給した後、前記圧力調整バルブによって前記耐圧タンク内の圧力を維持しながら、前記計量タンクから前記耐圧タンクに薬液を前記加圧ポンプによって加圧状態で追加供給し、更に前記木材に薬液が注入されるために減少した前記計量タンクの薬液の減少量が前記液量計により所定値になったときに、前記加圧ポンプによる薬液の供給を停止して、前記第２のバルブを開放して前記耐圧タンク内の薬液を前記貯留タンク内に落とし、前記耐圧タンク内の薬液が排除されたら、前記開閉扉を開いて薬液が注入された前記木材を前記耐圧タンク内から取り出すことを特徴とする木材の薬液定量注入方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、木材に難燃性、防腐・防蟻性を付与したり、強化木を形成するための薬液を注入して、高機能建築材料等を製造する木材の薬液定量注入方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、杉や檜等の木材あるいは集成材に難燃性、防腐・防蟻性を付与したり、強化木を形成するための薬液を浸透させる薬液注入方法として、例えば、特開平１１−３００７０７号公報に記載されているように、木材を耐圧３０ｋｇ／ｃｍ2 程度の円筒型容器からなる耐圧タンクの中に入れて蓋をし、１３０℃以下に加熱した薬液を薬液ポンプ等により静水圧圧縮に必要な、例えば１５気圧程度の圧力で耐圧タンクの中に供給し、所定時間、例えば４０分〜１時間加圧した状態を保持して木材の組織内に薬液を注入する。その後、薬液の圧力を下げて木材を耐圧タンクから取り出して、木材の圧縮状態を回復させ、元の木材の寸法に戻った薬液が注入された木材を得ている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、木材に注入された薬液量は、木材の乾燥度合いと樹種によって大きく変わり、日本農業規格（ＪＡＳ）に規定された浸潤度に適合した注入量にする。例えば、容積が同じ１ｍ3 の木材でも、乾燥度合いが良ければ５００リットル程度注入されるが、乾燥度合いが悪ければ１００リットル程度しか注入されないということがあり、薬液の注入処理に大きなバラツキが生じることがある。
しかしながら、上記従来の方法では、最初に満杯になるだけの一定量の薬液を耐圧タンクの中に充填し、所定圧力を維持した状態で所定時間加圧して、木材に薬液を注入させるので、木材の乾燥度合いによっては、木材に注入される薬液量にバラツキが生じていた。また、一旦薬液注入処理をして、耐圧タンクから木材を取り出して、検査してみなければ所定量の薬液が注入されているかが判らないという問題があった。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、所定量の薬液が確実に注入され、安定した品質の高い木材を安価に製造する木材の薬液定量注入方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う本発明に係る木材の薬液定量注入方法は、所定量の木材を装入し得る耐圧タンクと、該耐圧タンク内の空気を第１のバルブを介して排除する真空ポンプと、上部に開口する空気取入口を有し前記耐圧タンクの下方に設けられた薬液を貯留する貯留タンクと、該貯留タンクと前記耐圧タンクとを第２のバルブを介して連通する連絡管と、前記貯留タンクに隔壁を介して隣接し薬液を貯留可能な計量タンクと、該計量タンクから前記耐圧タンクに薬液を供給しうる加圧ポンプと、該加圧ポンプによって前記耐圧タンク内の圧力が所定圧力以上になると前記耐圧タンクの中の薬液を前記計量タンクに戻して前記耐圧タンク内の圧力を維持する圧力調整バルブと、前記計量タンク内の薬液減少量を計測しうる液量計とを有する木材の薬液定量注入装置を用い、前記木材を前記耐圧タンクに装入し、該耐圧タンクに薬液を供給して前記木材に該薬液を浸透させる木材の薬液定量注入方法であって、
前記耐圧タンクの装入口から該耐圧タンクに前記木材を装入して開閉扉を閉じ、前記第１のバルブを開放して前記真空ポンプにより前記耐圧タンク内の空気を排除し、前記木材を前記耐圧タンク内にて真空処理した後、前記第２のバルブを開放して前記木材を入れた前記耐圧タンクの中に前記貯留タンクから薬液を吸い上げ、前記耐圧タンクの中に薬液を充填し、次に、前記第１、第２のバルブを閉じ、前記加圧ポンプにより前記計量タンクから前記耐圧タンクに薬液を所定圧力を保持しながら供給した後、前記圧力調整バルブによって前記耐圧タンク内の圧力を維持しながら、前記計量タンクから前記耐圧タンクに薬液を前記加圧ポンプによって加圧状態で追加供給し、更に前記木材に薬液が注入されるために減少した前記計量タンクの薬液の減少量が前記液量計により所定値になったときに、前記加圧ポンプによる薬液の供給を停止して、前記第２のバルブを開放して前記耐圧タンク内の薬液を前記貯留タンク内に落とし、前記耐圧タンク内の薬液が排除されたら、前記開閉扉を開いて薬液が注入された前記木材を前記耐圧タンク内から取り出す。
【０００５】
これにより、耐圧タンク内で真空処理された木材に薬液が浸透して注入され、注入された薬液量だけ耐圧タンク内に充填された薬液量が減少して、耐圧タンク内の圧力が下がるが、計量タンクから耐圧タンクに薬液を加圧ポンプによって加圧状態で追加供給することにより、木材に浸透した薬液量が補充される。したがって、計量タンクの薬液の減少量を測定することによって木材に注入された薬液量を求めることが出来る。
それで、予め耐圧タンクに装入する木材の容積から、その木材に注入する最適薬液量として、日本農業規格（ＪＡＳ）に規定された浸潤度に基づいて所定値を算定しておき、計量タンクの薬液の減少量が所定値に達したときに加圧ポンプによる薬液の供給を停止することにより、最適薬液量が注入された木材を得ることができる。
【０００６】
本発明に係る木材の薬液定量注入方法において、加圧ポンプによる薬液の供給は、所定圧力を保持しながら行う。
この場合、加圧ポンプによって計量タンクから薬液を耐圧タンクに供給するとき、加圧ポンプの運転条件及び圧力調整バルブの圧力設定等により所定圧力、例えば１５気圧程度に保持し、木材に薬液が注入されて耐圧タンク内の薬液が減少しても、加圧ポンプによって所定時間、耐圧タンク内の圧力を所定圧力に維持しながら薬液を供給することによって、木材組織の中に十分薬液を注入することができる。
【０００７】
【０００８】
耐圧タンクに所定量の木材を装入した後、真空ポンプと耐圧タンクの間に設けられた第１のバルブを開放し、耐圧タンクと貯留タンクの間に設けた第２のバルブを閉じ、真空ポンプを運転して耐圧タンク内の空気を排除し、耐圧タンク内を所定の真空度、例えば２０〜３０ｍｍＨｇにして４０〜６０分保持する。その後、第２のバルブを開放して、耐圧タンクの中に貯留タンクから薬液を吸い上げ、第１のバルブに達するまで耐圧タンクの中に薬液を充填し、第１のバルブ及び第２のバルブを閉じる。この状態で加圧ポンプを駆動して、計量タンクから耐圧タンクに薬液を所定圧力を保持しながら供給し、所定時間維持する。
したがって、耐圧タンクの中では、所定圧力を維持した薬液の中に真空処理された木材が装入された状態になるので、次第に木材組織内に薬液が注入される。
木材に薬液が注入されると、耐圧タンク内の薬液が減少し、耐圧タンク内の圧力が低下しようとするが、加圧ポンプによって所定圧力に維持するように薬液が計量タンクから耐圧タンクに追加供給される。追加供給された薬液は、計量タンクの薬液の減少量を液量計によって測定が可能であるので、常に注入状態を把握することができ、薬液の減少量が所定値になったときに、加圧ポンプを停止することにより、所望の薬液が注入された木材を得ることが出来る。
【０００９】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここに、図１は本発明の一実施の形態に係る木材の薬液定量注入装置の構成図である。
図１に示すように、本発明の一実施の形態に係る木材の薬液定量注入装置１０は、所定量の木材２０を装入し得る容積と、例えば３０ｋｇ／ｍｍ2 程度の耐圧強度を有する耐圧タンク３０を備えている。耐圧タンク３０には木材２０を出し入れするために、端部に開閉扉３１を有する装入口３２を設け、第１のバルブ４１及び空気管４２を介して耐圧タンク３０内の空気を排除する真空ポンプ４０が接続されている。また、耐圧タンク３０の上部には第３のバルブ３３を介して空気を取り入れる空気取入口３４を設けている。耐圧タンク３０の下方には、難燃性、防腐・防蟻性を付与したり、強化木を形成するための薬液１１を貯留する貯留タンク５０を備え、貯留タンク５０の上部には外部に開口する空気取入口５１を設けている。
【００１０】
耐圧タンク３０と貯留タンク５０とは、第２のバルブ５２及び連絡管５３を介して連通され、第２のバルブ５２を開くことにより、耐圧タンク３０内の薬液１１が貯留タンク５０に流れ落ちるようにしている。連絡管５３の下端は貯留タンク５０の底部５４の近傍まで伸ばされて、耐圧タンク３０が減圧されたとき、第２のバルブ５２及び連絡管５３を介して貯留タンク５０内の薬液１１が吸い上げられて、耐圧タンク３０に充填されるようにしている。貯留タンク５０の中には、浮き子５５を浮かし、浮き子５５には貯留タンク５０の上部を突き抜けて上方に延びる指示棒５６を取付け、指示棒５６の先端に設けた指示針５７の位置を、目盛り５８によって読み取り、貯留タンク５０の中の薬液１１の量を測定できるようにしている。
【００１１】
貯留タンク５０には所定高さの隔壁３５を介して隣接させた計量タンク６０を備え、貯留タンク５０に薬液１１を充填したとき、隔壁３５を越えて薬液１１が計量タンク６０に流れ込むようにし、隔壁３５の上端から下方には所定量（少なくとも１回の注入作業で所定量の木材２０に注入する薬液量）を超える薬液１１を貯留可能にしている。計量タンク６０には上方に延びる吸い上げ管７１とその途中に第４のバルブ７２とを設け、第４のバルブ７２の下流側の吸い上げ管７１近傍に接続された分岐管７３を介して計量タンク６０内の薬液１１を吸い上げる加圧ポンプ７０に接続されている。また、吸い上げ管７１には第５のバルブ７４を介して貯留タンク５０に連通する第１の薬液補充管７７が接続されている。また、貯留タンク５０より高い位置には、補助タンク６２を設け、第６のバルブ６１を介して第２の薬液補充管６３から薬液１１を貯留タンク５０に自然流入により供給するようにしている。なお、補助タンク６２には浮き子７５を設け目盛り７６によって浮き子７５のレベルを計測できるようにしている。また、加圧ポンプ７０は、所定圧力を維持する圧力調整バルブ７８、第７のバルブ６５及び薬液管７９を介して薬液１１を耐圧タンク３０に供給するようにしている。圧力調整バルブ７８は耐圧タンク３０側の圧力が所定圧力以上に上昇したときに戻し管６４を介して計量タンク６０に薬液１１を戻すようにしている。圧力調整バルブ７８と第８のバルブ６６との間の薬液管７９には、第８のバルブ６６を介して貯留タンク５０に連通する第３の薬液補充管６７を設けている。
【００１２】
計量タンク６０には、計量タンク６０内の薬液レベルの変化を検出して薬液減少量を計測する液量計８０を備えている。
液量計８０は、計量タンク６０に充填された薬液１１に浮き子８１を浮かし、浮き子８１には貯留タンク５０の上部を突き抜けて上方に延びる指示棒８２を取付け、指示棒８２の先端に設けた指示針８３の位置を、ガイド部材８４に設けた目盛り８５によって読み取りが可能にしている。ガイド部材８４には、目盛り８５に沿って、例えば近接スイッチからなる指示針検出器８６が着脱自在に、例えばマグネットなどにより取付けられている。
なお、計量タンク６０の薬液１１の減少量は指示針８３の移動量と計量タンク６０の水平方向の断面積との積から求められる。
【００１３】
ここで、本発明の一実施の形態に係る木材の薬液定量注入方法について説明する。
（１）先ず、貯留タンク５０及び計量タンク６０に、隔壁３５の上端を越えるまで薬液１１を充填しておき、更に耐圧タンク３０の中に装入する所定量の木材２０に注入する最適薬液量として所定値を計算し、その所定値から指示針８３の必要移動量を求め、液量計８０の指示針検出器８６を計量タンク６０が満杯の状態の指示針８３の位置から必要移動量だけ離れた位置に取付けておく（第１の工程）。
なお、薬液１１の最適薬液量は木材２０の種類によって異なるが、例えば、杉材では木材１ｍ3 当たり５００リットル程度、米マツ材であれば木材１ｍ3 当たり３５０リットル程度とされている。
（２）装入口３２から耐圧タンク３０に所定量の木材２０を装入した後、開閉扉３１を閉じ、第１のバルブ４１を開放し、第３のバルブ３３、第２のバルブ５２及び第７のバルブ６５を閉じる。そして、真空ポンプ４０を運転して耐圧タンク３０内の空気を排除し、耐圧タンク３０内を所定の真空度、例えば２０〜３０ｍｍＨｇにして４０〜６０分保持する（第２の工程）。
【００１４】
（３）木材１１の真空処理後、第２のバルブ５２を開放して、耐圧タンク３０の中に貯留タンク５０から薬液１１を吸い上げる。このとき、真空ポンプ４０により耐圧タンク３０内を真空にするだけでは、耐圧タンク３０内の上部に空間ができるので、この空間分の薬液１１を補充する。すなわち、第２のバルブ５２、第４のバルブ７２及び第８のバルブ６６を閉じ、第５のバルブ７４、及び第７のバルブ６５を開き、加圧ポンプ７０を駆動して、第１の薬液補充管７７から圧力調整バルブ７８及び薬液管７９を介して、薬液１１が空気管４２に達するまで耐圧タンク３０の中に薬液１１を充填する。耐圧タンク３０が充填された後、第１のバルブ４１及び第５のバルブ７４を閉じる（第３の工程）。
ここで、貯留タンク５０から薬液１１が耐圧タンク３０に充填されるまで供給されるので、貯留タンク５０内の薬液１１のレベルは隔壁３５の上端より下がるが、計量タンク６０内の薬液１１のレベルは隔壁３５の上端と一致し、この状態が計量タンク６０の初期状態となる。
【００１５】
（４）次に、第４のバルブ７２及び第７のバルブ６５を開き、加圧ポンプ７０を駆動して、計量タンク６０から耐圧タンク３０に薬液１１を所定圧力、例えば１５気圧程度を保持しながら供給し、所定時間例えば４０〜６０分維持する（第４の工程）。
したがって、耐圧タンク３０の中では、所定圧力を維持した薬液１１の中に真空処理された木材２０が装入された状態になるので、次第に木材２０の中に薬液１１が浸透して注入される。木材２０に薬液１１が注入されると、耐圧タンク３０内の薬液１１が減少し、耐圧タンク３０内の圧力が低下しようとするが、加圧ポンプ７０によって所定圧力に維持するように薬液１１が計量タンク６０から耐圧タンク３０に追加供給される。
なお、加圧ポンプ７０によって耐圧タンク３０内の圧力が所定圧力以上になると、圧力調整バルブ７８によって薬液１１が計量タンク６０に戻され、耐圧タンク３０内の圧力は常に所定圧力に維持される。
【００１６】
（５）追加供給された薬液１１は計量タンク６０の薬液１１の減少量として液量計８０によって測定され、時間が経過するにつれて、浮き子８１の位置は隔壁３５の上端の初期状態の位置から下がって、指示針８３は最初に指示した目盛り位置から移動し、指示針検出器８６に近づく。薬液１１の減少量が所定値になったときに、指示針検出器８６は指示針８３を検出し、加圧ポンプ７０を停止して、薬液１１の供給を停止する（第５の工程）。
したがって、計量タンク６０の薬液１１の減少量を指示針８３の位置の変化を観察することにより計測し、薬液１１の注入状態を監視することができる。
（６）第２及び第３のバルブ５２、３３を開放し、耐圧タンク３０内の薬液１１を連絡管５３を介して貯留タンク５０内に落とす（第６の工程）。
（７）耐圧タンク３０内の薬液１１が排除されたら、開閉扉３１を開いて耐圧タンク３０内の木材２０を取り出し、最適薬液量として所定値だけ薬液１１が注入された木材２０を得る（第７の工程）。
なお、耐圧タンク３０内の薬液１１が貯留タンク５０内に戻されたとき、貯留タンク５０及び計量タンク６０の薬液１１のレベルが隔壁３５の上端より下がっている場合は、第６のバルブ６１を開いて第２の薬液補充管６３から貯留タンク５０に充填するまで供給する。
【００１７】
以上、本発明を一実施の形態に係る木材の薬液定量注入方法について説明してきたが、本発明は、何ら前記の実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。
例えば、液量計は、浮き子を使用する代わりに、マイクロ波レベル計等の液面検出器を用い、計量タンクの上方から薬液のレベルを測定して、計量タンクの薬液減少量を求めるようにしてもよい。
更に、第１〜第８のバルブを電磁弁で構成し、前記実施の形態に係る木材の薬液定量注入方法で説明した第２の工程から第６の工程までの第１〜第８のバルブ、真空ポンプ、加圧ポンプ及び指示針検出器の動作をプログラマブルシーケンサー等のシーケンス制御装置により制御することにより、木材の薬液定量注入装置を自動化が可能な装置にしてもよい。
【００１８】
【発明の効果】
請求項１記載の木材の薬液定量注入方法においては、予め、所定量の木材を耐圧タンク内にて真空処理した後、耐圧タンクに薬液を充填し、次に、計量タンクから耐圧タンクに薬液を加圧ポンプによって加圧状態で追加供給し、計量タンクに設けた液量計が所定値になったときに、加圧ポンプによる薬液の供給を停止するので、最適薬液量として予め決めた所定値の薬液が注入されたバラツキのない、安定した高品質の木材を得ることができる。
特に、請求項１記載の木材の薬液定量注入方法においては、加圧ポンプによる薬液の供給は、所定圧力を保持しながら行っているので、常に所定時間、耐圧タンク内の圧力を所定圧力に維持することができる。
【００１９】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る木材の薬液定量注入装置の構成図である。
【符号の説明】
１０：木材の薬液定量注入装置、１１：薬液、２０：木材、３０：耐圧タンク、３１：開閉扉、３２：装入口、３３：第３のバルブ、３４：空気取入口、３５：隔壁、４０：真空ポンプ、４１：第１のバルブ、４２：空気管、５０：貯留タンク、５１：空気取入口、５２：第２のバルブ、５３：連絡管、５４：底部、５５：浮き子、５６：指示棒、５７：指示針、５８：目盛り、６０：計量タンク、６１：第６のバルブ、６２：補助タンク、６３：第２の薬液補充管、６４：戻し管、６５：第７のバルブ、６６：第８のバルブ、６７：第３の薬液補充管、７０：加圧ポンプ、７１：吸い上げ管、７２：第４のバルブ、７３：分岐管、７４：第５のバルブ、７５：浮き子、７６：目盛り、７７：第１の薬液補充管、７８：圧力調整バルブ、７９：薬液管、８０：液量計、８１：浮き子、８２：指示棒、８３：指示針、８４：ガイド部材、８５：目盛り、８６：指示針検出器
【図１】
0003823008.tif 000002