木材干燥技術專利技術綜述

摘 要：文章通過對木材干燥技術領域專利文獻的收集、標引和梳理，分析了近年來木材干燥各項技術的發展情況，并研究了主要木材干燥技術的演進路線，可有助于提高本領域審查員的審查效率，使審查員向本領域技術人員更進一步的靠近。

關鍵詞：木材；干燥；節能減排

中圖分類號：S784 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）15-0006-02

Abstract： Based on the collection， indexing and combing of patent documents in the field of wood drying technology， this paper analyzes the development of wood drying technology in recent years， and studies the evolution route of main wood drying technology. It can help to improve the efficiency of the examination of the examiner in the field and bring the examiner closer to the technician in the field.

Keywords： wood； drying； energy saving and emission reduction

引言

在木材各種形式的加工應用中，干燥是一個必不可少的重要工藝環節，其是木制品生產過程中能耗最大的工序。迄今已實現工業化的常用人工木材干燥方法包括常規干燥、除濕干燥（又稱熱泵干燥）、太陽能干燥、真空干燥、高頻干燥、微波干燥、紅外干燥及其他干燥方法（主要是聯合干燥）等。常規干燥在木材干燥領域中占主導地位，而常規蒸汽干燥在其中又是占據主導地位，以爐氣、熱水、熱油為熱源的常規干燥則應用較少。我國在常規干燥設備的技術水平與技術性能方面已接近國外先進水平，某些方面還有自己的特點。除了常規的干燥方法外，真空、除濕、高頻、微波、紅外、太陽能也于20世紀70、80年代被成功的應用于木材干燥中，均在各自適用范圍內具有較好的發展前景。其他干燥方法主要是聯合干燥占據世界專利申請量的21%，因為每一種干燥方法都有各自的優點和適用范圍，聯合干燥可以達到揚長避短的目的，故是今后的木材干燥發展重點。

1 木材干燥技術專利申請趨勢

1.1 專利申請人區域分析

圖1列出了中國各省份專利申請量的分布狀況，從圖中可以看出，北京木材干燥技術專利申請量是最多的，其中申請人主要是北京林業大學對于木材干燥的專利申請；并且相對來說，我國北方地區木材干燥技術專利申請量的總數要比南方地區多，由于我國北方木材資源相對較少、沙塵暴等天氣災害對種植樹木數量要求較多，這就使得在北方合理有效利用較少的木材資源顯得更為重要。

1.2 木材干燥技術的歷年專利申請量變化趨勢

從圖2可看出，木材干燥技術方面的專利申請可追溯至20世紀70年代，專利申請量在90年代開始高速增長，進入木材干燥技術方面的發展階段，這幾年來更是形成了專利申請的火熱局面并保持持續發展的態勢，這和人們生活水平的提高、現代人對環境保護意識的提升、能源消耗危機有很大的關系。

20世紀80年代以前各類木材干燥技術的專利申請量國內外均較少，且以國外專利申請量居多；20世紀80年代開始各類木材干燥技術的國內外專利申請較之前均有了明顯的增長，從20世紀90年代開始各類木材干燥技術的國內外專利申請都出現了爆發式的增長，并且專利申請每五年的申請量總和在1999-2004年度達到高峰。

使用常規干燥方法來干燥木材在歷年專利申請量中均占有主要地位，而在2005-2010年期間，使用聯合干燥方法在專利申請量的比重首次超過常規干燥方法并保持其較大的比重，太陽能干燥方法在專利申請量的比重與常規干燥方法持平；之后常規干燥方法所占比重逐漸縮小，而除濕干燥、聯合干燥、真空干燥、太陽能干燥的專利申請量均呈現出比重保持一定增長的趨勢，這表明污染環境較嚴重、干燥效率較低的常規干燥方法已逐漸被上述節能環保且干燥質量好的較新干燥方法所替代，采用聯合干燥方法是研究人員比較認可的干燥方法。

2 木材干燥主要技術路線演進

在木材干燥技術領域，聯合干燥占據該領域世界專利申請量的比重逐年增加，是需要重點關注的熱點技術；而太陽能因其廉價潔凈可再生從而能夠緩解近年來的能源危機，得到人們的重視并充分加以利用；除濕干燥因其在干燥質量、干燥效率和節能方面具有的較大優勢，符合干燥技術發展要求，從而在世界各地得到廣泛應用。

2.1 太陽能干燥技術路線演進

太陽能干燥是把太陽能轉換為熱能用于木材干燥，一般有溫室型和集熱器型兩種。2007年之前涉及太陽能干燥的專利申請絕大部分為國外申請；從2008年開始隨著中國科技的日益發展，出現了大量關于太陽能干燥并以北京林業大學為代表的中國申請，同時，為了克服太陽能能流密度低、受氣候季節影響大、有效低成本貯能尚未解決的技術問題，采用其他能源與太陽能結合使用作為木材干燥的雙熱源，將顯著提高干燥的速度和生產力，是未來太陽能干燥研究的重要方向。

2.2 除濕干燥技術路線演進

除濕干燥是由專用除濕機（熱泵）的冷端將窯內部分空氣冷凝除濕，并經除濕機熱端及輔助加熱器加熱后，再與窯內其余空氣混合所進行的低溫、低風速的對流干燥。我國在20世紀80年代后期開始研究除濕干燥技術，1998年專利文獻CN2336303Y選用熱管輔助加熱器作為前期預熱，在除濕機冷凝器上設計熱管散熱器，從而改變現有木材干燥成本高、能耗大、周期長、干燥質量不能保證的技術問題，為熱泵除濕提供了新的研究方向。2003年張璧光的專利文獻CN2593142Y提出了一種多功能熱泵干燥裝置，其采用一套制冷系統利用轉換風閥位置來實現空氣除濕、熱泵供熱和干燥室排濕三種功能，從而克服了現有雙熱源熱泵干燥機性能單一、成本高的缺陷，對除濕干燥技術起到了推動作用。

2.3 聯合干燥技術路線演進

聯合干燥技術已在許多木材干燥企業被采用，比如，2006年日本專利文獻JP2006044135A將高頻干燥方法與熱風常規干燥方法結合，既加快干燥速度、縮短干燥周期又節省成本，為木材干燥聯合方法提供了很好的技術途徑。2009年專利文獻CN102052823A將太陽能干燥方法與微波干燥、熱泵干燥方法相結合，是目前人們解決太陽能干燥受氣候影響的主要途徑。近年來，由于今后工業用材中硬闊材、難干木材和容易出現干燥缺陷的速生材將逐漸增多，而高頻和微波干燥均勻、溫度梯度較小、應力和變形也小，將其用于干燥大斷面的這類木材更具有優越性，故微波-真空、高頻-真空這兩種聯合干燥的世界專利文獻量日益增加，具有很好的工業應用發展前景。

3 總結和展望

綜上，從時間上看，1987年之前的木材干燥技術還處于初級萌芽階段，申請量還比較少， 1987年開始，木材干燥技術漸漸得到研究人員的重視，申請量逐年增加，其中中國專利申請量趨勢變化尤為顯著。

從區域上看，中國在常規干燥、除濕干燥、真空干燥、微波干燥、太陽能干燥、聯合干燥等各個技術主題下均有研究，并且北京木材干燥技術專利申請量是最多的，其申請人主要是北京林業大學對于木材干燥的專利申請，相對來說，我國北方地區木材干燥技術專利申請量的總數要比南方地區多。

從技術主題上看，常規干燥由于技術成熟、適應性強等優點在目前相當長的一段時間內占據主要地位，而除濕干燥、真空干燥、太陽能干燥都以清潔能源作為熱源又各具特點，都將在各自不同的適用范圍內得到不同程度的持續發展，各種聯合干燥技術將是今后木材干燥發展的重點，是科研人員研究的重要方向。

參考文獻：

[1]謝擁群，張璧光.我國木材干燥技術與研究動態[J].干燥技術與設備，2009，7（4）.

[2]張璧光.我國木材干燥技術現狀與國內外發展趨勢[J].北京林業大學學報，2002，24（5/6）.

[3]李文軍，等.木材特種干燥技術的發展現狀[J].北京林業大學學報，2000，22（3）.

[4]王艷偉，孫偉圣，等.木材干燥技術研究進展[J].林業機械與木工設備，2014，42（10）.

[5]鄭萬友，等.木材干燥設備的創新途經與發展[J].林業機械與木工設備，2006，34（2）.

[6]謝英柏，等.熱泵干燥技術的應用及其發展趨勢[J].農機化研究，2006（4）.

[7]張璧光，伊松林.我國太陽能干燥現狀及在熱利用中應有的地位[J].干燥技術與設備，2012，10（1）.