木材干燥技术专利技术综述

摘 要：文章通过对木材干燥技术领域专利文献的收集、标引和梳理，分析了近年来木材干燥各项技术的发展情况，并研究了主要木材干燥技术的演进路线，可有助于提高本领域审查员的审查效率，使审查员向本领域技术人员更进一步的靠近。

关键词：木材；干燥；节能减排

中图分类号：S784 文献标志码：A 文章编号：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

在木材各种形式的加工应用中，干燥是一个必不可少的重要工艺环节，其是木制品生产过程中能耗最大的工序。迄今已实现工业化的常用人工木材干燥方法包括常规干燥、除湿干燥（又称热泵干燥）、太阳能干燥、真空干燥、高频干燥、微波干燥、红外干燥及其他干燥方法（主要是联合干燥）等。常规干燥在木材干燥领域中占主导地位，而常规蒸汽干燥在其中又是占据主导地位，以炉气、热水、热油为热源的常规干燥则应用较少。我国在常规干燥设备的技术水平与技术性能方面已接近国外先进水平，某些方面还有自己的特点。除了常规的干燥方法外，真空、除湿、高频、微波、红外、太阳能也于20世纪70、80年代被成功的应用于木材干燥中，均在各自适用范围内具有较好的发展前景。其他干燥方法主要是联合干燥占据世界专利申请量的21%，因为每一种干燥方法都有各自的优点和适用范围，联合干燥可以达到扬长避短的目的，故是今后的木材干燥发展重点。

1 木材干燥技术专利申请趋势

1.1 专利申请人区域分析

图1列出了中国各省份专利申请量的分布状况，从图中可以看出，北京木材干燥技术专利申请量是最多的，其中申请人主要是北京林业大学对于木材干燥的专利申请；并且相对来说，我国北方地区木材干燥技术专利申请量的总数要比南方地区多，由于我国北方木材资源相对较少、沙尘暴等天气灾害对种植树木数量要求较多，这就使得在北方合理有效利用较少的木材资源显得更为重要。

1.2 木材干燥技术的历年专利申请量变化趋势

从图2可看出，木材干燥技术方面的专利申请可追溯至20世纪70年代，专利申请量在90年代开始高速增长，进入木材干燥技术方面的发展阶段，这几年来更是形成了专利申请的火热局面并保持持续发展的态势，这和人们生活水平的提高、现代人对环境保护意识的提升、能源消耗危机有很大的关系。

20世纪80年代以前各类木材干燥技术的专利申请量国内外均较少，且以国外专利申请量居多；20世纪80年代开始各类木材干燥技术的国内外专利申请较之前均有了明显的增长，从20世纪90年代开始各类木材干燥技术的国内外专利申请都出现了爆发式的增长，并且专利申请每五年的申请量总和在1999-2004年度达到高峰。

使用常规干燥方法来干燥木材在历年专利申请量中均占有主要地位，而在2005-2010年期间，使用联合干燥方法在专利申请量的比重首次超过常规干燥方法并保持其较大的比重，太阳能干燥方法在专利申请量的比重与常规干燥方法持平；之后常规干燥方法所占比重逐渐缩小，而除湿干燥、联合干燥、真空干燥、太阳能干燥的专利申请量均呈现出比重保持一定增长的趋势，这表明污染环境较严重、干燥效率较低的常规干燥方法已逐渐被上述节能环保且干燥质量好的较新干燥方法所替代，采用联合干燥方法是研究人员比较认可的干燥方法。

2 木材干燥主要技术路线演进

在木材干燥技术领域，联合干燥占据该领域世界专利申请量的比重逐年增加，是需要重点关注的热点技术；而太阳能因其廉价洁净可再生从而能够缓解近年来的能源危机，得到人们的重视并充分加以利用；除湿干燥因其在干燥质量、干燥效率和节能方面具有的较大优势，符合干燥技术发展要求，从而在世界各地得到广泛应用。

2.1 太阳能干燥技术路线演进

太阳能干燥是把太阳能转换为热能用于木材干燥，一般有温室型和集热器型两种。2007年之前涉及太阳能干燥的专利申请绝大部分为国外申请；从2008年开始随着中国科技的日益发展，出现了大量关于太阳能干燥并以北京林业大学为代表的中国申请，同时，为了克服太阳能能流密度低、受气候季节影响大、有效低成本贮能尚未解决的技术问题，采用其他能源与太阳能结合使用作为木材干燥的双热源，将显著提高干燥的速度和生产力，是未来太阳能干燥研究的重要方向。

2.2 除湿干燥技术路线演进

除湿干燥是由专用除湿机（热泵）的冷端将窑内部分空气冷凝除湿，并经除湿机热端及辅助加热器加热后，再与窑内其余空气混合所进行的低温、低风速的对流干燥。我国在20世纪80年代后期开始研究除湿干燥技术，1998年专利文献CN2336303Y选用热管辅助加热器作为前期预热，在除湿机冷凝器上设计热管散热器，从而改变现有木材干燥成本高、能耗大、周期長、干燥质量不能保证的技术问题，为热泵除湿提供了新的研究方向。2003年张璧光的专利文献CN2593142Y提出了一种多功能热泵干燥装置，其采用一套制冷系统利用转换风阀位置来实现空气除湿、热泵供热和干燥室排湿三种功能，从而克服了现有双热源热泵干燥机性能单一、成本高的缺陷，对除湿干燥技术起到了推动作用。

2.3 联合干燥技术路线演进

联合干燥技术已在许多木材干燥企业被采用，比如，2006年日本专利文献JP2006044135A将高频干燥方法与热风常规干燥方法结合，既加快干燥速度、缩短干燥周期又节省成本，为木材干燥联合方法提供了很好的技术途径。2009年专利文献CN102052823A将太阳能干燥方法与微波干燥、热泵干燥方法相结合，是目前人们解决太阳能干燥受气候影响的主要途径。近年来，由于今后工业用材中硬阔材、难干木材和容易出现干燥缺陷的速生材将逐渐增多，而高频和微波干燥均匀、温度梯度较小、应力和变形也小，将其用于干燥大断面的这类木材更具有优越性，故微波-真空、高频-真空这两种联合干燥的世界专利文献量日益增加，具有很好的工业应用发展前景。

3 总结和展望

综上，从时间上看，1987年之前的木材干燥技术还处于初级萌芽阶段，申请量还比较少， 1987年开始，木材干燥技术渐渐得到研究人员的重视，申请量逐年增加，其中中国专利申请量趋势变化尤为显著。

从区域上看，中国在常规干燥、除湿干燥、真空干燥、微波干燥、太阳能干燥、联合干燥等各个技术主题下均有研究，并且北京木材干燥技术专利申请量是最多的，其申请人主要是北京林业大学对于木材干燥的专利申请，相对来说，我国北方地区木材干燥技术专利申请量的总数要比南方地区多。

从技术主题上看，常规干燥由于技术成熟、适应性强等优点在目前相当长的一段时间内占据主要地位，而除湿干燥、真空干燥、太阳能干燥都以清洁能源作为热源又各具特点，都将在各自不同的适用范围内得到不同程度的持续发展，各种联合干燥技术将是今后木材干燥发展的重点，是科研人员研究的重要方向。

参考文献：

[1]谢拥群，张璧光.我国木材干燥技术与研究动态[J].干燥技术与设备，2009，7（4）.

[2]张璧光.我国木材干燥技术现状与国内外发展趋势[J].北京林业大学学报，2002，24（5/6）.

[3]李文军，等.木材特种干燥技术的发展现状[J].北京林業大学学报，2000，22（3）.

[4]王艳伟，孙伟圣，等.木材干燥技术研究进展[J].林业机械与木工设备，2014，42（10）.

[5]郑万友，等.木材干燥设备的创新途经与发展[J].林业机械与木工设备，2006，34（2）.

[6]谢英柏，等.热泵干燥技术的应用及其发展趋势[J].农机化研究，2006（4）.

[7]张璧光，伊松林.我国太阳能干燥现状及在热利用中应有的地位[J].干燥技术与设备，2012，10（1）.