JPS637317B2 - - Google Patents

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JPS637317B2
JPS637317B2 JP10290083A JP10290083A JPS637317B2 JP S637317 B2 JPS637317 B2 JP S637317B2 JP 10290083 A JP10290083 A JP 10290083A JP 10290083 A JP10290083 A JP 10290083A JP S637317 B2 JPS637317 B2 JP S637317B2
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JP
Japan
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wood
drying
dried
temperature
cracks
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JP10290083A
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Japanese (ja)
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Masami Noguchi
Yukio Kagawa
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、木材を乾燥する際に生じる割れ
を、木材が割れるのに先だつて生じる木材の構造
変化に伴い発生する弾性波(アコーステイツクエ
ミツシヨン:AE)を検出することにより予知し、
この情報に基いて乾燥割れを防止するための木材
の乾燥割れ予知及び防止装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] This invention detects cracks that occur when wood is dried by detecting elastic waves (AE) that occur due to structural changes in the wood that occur prior to the wood cracking. Foretell by
The present invention relates to a wood dry crack prediction and prevention device for preventing dry cracks based on this information.

周知のとおり、木材は通常挽き材にして乾燥さ
れるのが一般的であり、挽き材を乾燥するにあた
つて挽き材を棧積みして天日で乾燥するいわゆる
天然乾燥を施していた。天然乾燥を必要とする理
由としては(1)含水率の高い木材を用いるとしだい
に乾燥して収縮して狂いが生じる。(2)含水率を下
げると強度的諸性能、加工性、塗装性および接着
性を向上させることができる。などが挙げられ
る。
As is well known, wood is generally sawn and dried, and when drying the sawn wood, the sawn wood is piled up in piles and dried in the sun, a so-called natural drying process. The reasons why natural drying is necessary are: (1) If wood with a high moisture content is used, it will gradually dry out, shrink, and become distorted. (2) Lowering the water content can improve various strength properties, processability, paintability, and adhesion. Examples include.

一方、近年天然乾燥とは別に下記の理由により
人工乾燥が重視されている。すなわち、人工乾燥
は、(1)木製品を作るのに際して高い寸法精度が要
求され、それを満たすにはどの挽き材に対しても
所定の乾燥程度まで乾燥する必要がある。(2)接着
加工が多くなり十分に乾燥した材料が要求され
る。(3)大量生産を行うために、乾燥期間を大幅に
短くして大量の木材を乾燥する必要がある。など
の背景から出現した乾燥方式であり、天然乾燥に
比べて乾燥条件を厳しく設定して天然乾燥では得
られない低い含水率(たとえば8%)にまで乾燥
できると共に、乾燥室内の空気温度や関係湿度を
調整して短期間で均一に乾燥できるなどの特色が
ある。
On the other hand, in recent years, apart from natural drying, artificial drying has been gaining importance for the following reasons. That is, artificial drying requires (1) high dimensional accuracy when making wood products, and to meet this requirement, it is necessary to dry any sawn wood to a predetermined degree of dryness. (2) Adhesive processing is often required, and sufficiently dry materials are required. (3) In order to perform mass production, it is necessary to dry a large amount of wood by significantly shortening the drying period. This is a drying method that emerged from the background of Its special feature is that it can adjust the humidity and dry evenly in a short period of time.

ところが、乾燥条件が厳しく設定される人工乾
燥では、乾燥過程の初期段階において一たん木材
に脆性破壊である初期割れが生じると割れが容易
に伸展してしまう傾向にあり、特にミズナラ、ク
ルミなどの高価な家具用材などではその傾向が著
しく、割れのある用材は用いることができなくな
り大損害を被ることが多々ある。
However, in artificial drying, where drying conditions are set strictly, once an initial crack, which is a brittle fracture, occurs in the wood at the early stage of the drying process, the crack tends to easily extend. This tendency is remarkable with expensive furniture materials, and cracked materials often become unusable and suffer great damage.

そこで従来より、乾燥過程において乾燥作業を
中断することなくインプロセスで初期割れの発生
の予知が望まれており、予知ができればそれに基
づいて乾燥条件を変えて(緩和して)初期割れの
発生を防いで目標の乾燥状態にまで確実に乾燥で
きることになる。
Therefore, it has traditionally been desired to predict the occurrence of initial cracks in-process without interrupting the drying process, and if prediction is possible, the drying conditions can be changed (mitigated) based on the prediction to prevent the occurrence of initial cracks. This means that drying can be achieved reliably to the target dry state.

そこで、本発明者は、木材を乾燥する際に早期
乾燥過程において生じる割れすなわち初期割れが
発生するのに先だつて生じる脆性破壊の前駆現象
である微視的な木材構造の変化に伴い発生する弾
性波(アコーステイツクエミツシヨン:以下AE
という)に着目し、AEを検出することで初期割
れを予知することができ、また予知する情報に基
いて木材の周囲の温度・湿度などを適当な順序で
重みづけをしてコントロールすれば木材の乾燥割
れを防止できると考え、この発明をするに至つ
た。
Therefore, the present inventor investigated the elasticity that occurs due to microscopic changes in the wood structure, which is a precursor to brittle fracture that occurs prior to the occurrence of cracks that occur during the early drying process when wood is dried, that is, initial cracks. Wave (acoustic emission: hereinafter AE)
It is possible to predict early cracks by focusing on the This invention was conceived based on the idea that dry cracking could be prevented.

すなわちこの発明は、木材乾燥の際に、初期割
れが発生するのに先だつて生じる脆性破壊の前駆
現象である微視的な木材構造の変化に伴い発生す
るAEを検出して電気信号に変換して処理し、乾
燥作業を中断することなくインプロセスで初期割
れを予知し、かつ木材の乾燥割れを防止すること
ができる木材の乾燥割れ予知及び防止装置を提供
することを目的とする。
In other words, this invention detects AE that occurs due to microscopic changes in the wood structure, which is a precursor to brittle fracture that occurs before initial cracks occur during wood drying, and converts it into an electrical signal. To provide a dry crack prediction and prevention device for wood, which can predict initial cracks in-process without interrupting drying work, and prevent dry cracks in wood.

したがつて、この目的を達成するためにこの発
明の木材の乾燥割れ予知及び防止装置は、木材を
乾燥する際に生じる木材の割れを事前に捉える木
材の乾燥割れ予知装置であつて、木材に音響的に
密着して取付けられて乾燥による木材の割れに先
だつて起こる木材構造の変化に伴い発生する弾性
波を検出して電気信号に変換する検出器と、あら
かじめ設定したしきい値を超えた前記検出器の信
号を処理して木材構造の変化を捉える信号処理装
置と、少くとも前記信号処理装置により処理され
た信号に基づいて木材の周囲の温度・湿度を制御
する温・湿度制御装置と、を具備することを特徴
とする。
Therefore, in order to achieve this object, the wood dry crack prediction and prevention device of the present invention is a wood dry crack prediction device that can detect in advance the wood cracks that occur when drying the wood. A detector is mounted in close acoustic contact to detect elastic waves generated by changes in the wood structure that occur prior to wood cracking due to drying, and converts it into an electrical signal. a signal processing device that processes signals from the detector to detect changes in wood structure; and a temperature/humidity control device that controls temperature and humidity around the wood based on at least the signals processed by the signal processing device. It is characterized by comprising the following.

以下、図示の実施例に基づいてこの発明を説明
する。
The present invention will be described below based on illustrated embodiments.

第1図は、木材乾燥器内の被乾燥材の乾燥割れ
を予知して防止するこの発明に係る木材の乾燥割
れ予知及び防止装置を示している。図中1は木材
乾燥器であり、この木材乾燥器1内に加熱器2、
加湿器3および除湿器4を有している。上記木材
乾燥器1内には板状の被乾燥材Wが置かれてい
る。この被乾燥材Wは、たとえばミズナラ、クル
ミなどの樹種であり、実施例では天然乾燥されて
いない板目の生材が用いられている。
FIG. 1 shows a wood drying crack prediction and prevention device according to the present invention, which predicts and prevents drying cracks in materials to be dried in a wood dryer. 1 in the figure is a wood dryer, and inside this wood dryer 1 there is a heater 2,
It has a humidifier 3 and a dehumidifier 4. A plate-shaped material W to be dried is placed inside the wood dryer 1. The material W to be dried is, for example, a tree species such as Quercus oak or walnut, and in the embodiment, raw material with grain that has not been naturally dried is used.

上記被乾燥材Wの上面中央部には、第1図と第
2図に示すようにたとえばシリコングリースなど
からなる粘着塗膜6を介してAEセンサ7が音響
的に密着して取り付けられている。このAEセン
サ7は、木材の乾燥過程の初期に生じる初期割れ
に先だつて起こる木材構造の微視的な変化に伴い
発生するAE(弾性波)を検出して電気信号に変換
する検出器であり、圧電振動子たとえばチタン酸
ジルコン酸鉛圧電セラミツクが用いられており、
その共振周波数がたとえば536KHzあるいは
143.8KHzなどに設計されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, an AE sensor 7 is attached to the center of the upper surface of the material to be dried W in close acoustic contact with an adhesive coating 6 made of, for example, silicone grease. . This AE sensor 7 is a detector that detects AE (elastic waves) generated due to microscopic changes in the wood structure that occur prior to the initial cracking that occurs in the early stage of the drying process of wood, and converts it into an electrical signal. , piezoelectric vibrators such as lead zirconate titanate piezoelectric ceramics are used.
If its resonant frequency is 536KHz or
It is designed for 143.8KHz etc.

上記AEセンサ7がAEを検出し、さらに電気信
号であるAE信号Sに変換する。第1図に示すよ
うにAE信号Sは、あらかじめ設定したしきい値
を超えた前記AE信号Sのみ処理して木材構造の
変化を捉える信号処理装置8を介して、前記木材
乾燥器1内の温度・湿度を制御するための温・湿
度制御装置9に入力されるようになつている。
The AE sensor 7 detects AE and further converts it into an AE signal S which is an electrical signal. As shown in FIG. 1, the AE signal S is sent to the wood dryer 1 through a signal processing device 8 that processes only the AE signal S that exceeds a preset threshold value to detect changes in the structure of the wood. It is designed to be input to a temperature/humidity control device 9 for controlling temperature/humidity.

詳細には、前記信号処理装置8は、AEセンサ
7からのAE信号Sが、プリアンプ10、ハイパ
スフイルタ11(たとえばカツトオフ周波数10K
Hz)を通して設定したしきい値VTを超えた場合
のみカウンタ12により計数され、カウンタ12
からAEカウント累積数ACおよびAE発生率AD
出力できる構成となつており、このAEカウント
累積数ACとAE発生率ADは、前記温・湿度制御装
置9を構成するマイクロコンピユータ13に入力
されるようになつている。ここで、この実施例の
信号処理装置8においては第3図に示すように測
定系のノイズNのレベルがVN=0.1V以下である
ので、上記カウンタ12のしきい値VTのレベル
はたとえば0.5Vに設定されていると共に、カウ
ンタ12の信号のゲートタイムTはたとえば10秒
に設定されている。また、ハイパスフイルタ11
とカウンタ12の間に接続されているオシロスコ
ープ14により、ハイパスフイルタ11を通した
AE信号Sの波形を観察できる。
Specifically, the signal processing device 8 processes the AE signal S from the AE sensor 7 through a preamplifier 10, a high-pass filter 11 (for example, a cutoff frequency of 10K),
Hz), it is counted by the counter 12 only when it exceeds the threshold value V T set through the counter 12.
The configuration is such that the cumulative number of AE counts A C and the AE occurrence rate A D can be output from the microcomputer 13 that constitutes the temperature /humidity control device 9 . It is now entered into . Here, in the signal processing device 8 of this embodiment, as shown in FIG. 3, the level of noise N in the measurement system is V N =0.1V or less, so the level of the threshold value V T of the counter 12 is For example, it is set to 0.5V, and the gate time T of the signal of the counter 12 is set to, for example, 10 seconds. In addition, a high pass filter 11
The oscilloscope 14 connected between the counter 12 and the high-pass filter 11
The waveform of the AE signal S can be observed.

一方、被乾燥材Wには、第1図に示すように抵
抗計15aおよび温度計15bが接続されてお
り、被乾燥材Wの電気抵抗値R〔Ω〕と内部の温
度T〔℃〕は、A/D変換器16を介してA/D
変換されてマイクロコンピユータ13に入力され
るようになつている。上記抵抗計15aは、被乾
燥材Wの乾燥過程における電気抵抗値R〔Ω〕の
経時変化を追跡するためのものである。すなわ
ち、被乾燥材Wの乾燥状態の度合は、被乾燥材W
の含水率(Wa−Wo/Wo×100%、Wa:その時の被 乾燥材重量、Wo:被乾燥材の全乾重量)が良く
対応するから、木材乾燥器1内の雰囲気によつて
被乾燥材Wの含水率がどのように変化するかを知
る必要があるが、乾燥過程においてAE発生率AC
の記録中に同時に、木材乾燥器1内の被乾燥材W
の重量変化(水分吸湿に伴う重量変化)を捉えて
時々刻々と変化する含水率を算出することができ
ないので、含水率の代わりに含水率に追随変化し
て平均的含水率の指標を与える内部の電気抵抗値
R〔Ω〕を用いる。そのために、被乾燥材Wにた
とえば直径1.5mm程度の真ちゆうねじを20mmの間
隙をあけて二本貫通させ、その間の電気抵抗値R
を抵抗計15で得る構成となつている。
On the other hand, a resistance meter 15a and a thermometer 15b are connected to the material W to be dried, as shown in FIG. 1, and the electrical resistance value R [Ω] of the material W to be dried and the internal temperature T [°C] are , A/D via the A/D converter 16
The data is converted and input to the microcomputer 13. The resistance meter 15a is used to track the change over time in the electrical resistance value R [Ω] during the drying process of the material W to be dried. In other words, the degree of dryness of the material W to be dried is
Since the moisture content (Wa - Wo / Wo × 100%, Wa: weight of the material to be dried at that time, Wo: total dry weight of the material to be dried) corresponds well, the moisture content of the material to be dried depends on the atmosphere inside the wood dryer 1. It is necessary to know how the moisture content of material W changes, but the AE occurrence rate A C in the drying process
At the same time, the material to be dried W in the wood dryer 1 is being recorded.
Since it is not possible to calculate the moisture content, which changes from moment to moment, by capturing the weight change (weight change due to moisture absorption), it is not possible to calculate the moisture content, which changes from moment to moment. The electrical resistance value R [Ω] is used. For this purpose, two brass screws with a diameter of about 1.5 mm are passed through the material W to be dried with a gap of 20 mm, and the electrical resistance value R between them is
is obtained by a resistance meter 15.

また、上記温度計15bは、被乾燥材Wの内部
の温度T〔℃〕を測定するたとえば熱電対温度計
が用いられている。
The thermometer 15b is, for example, a thermocouple thermometer that measures the temperature T [° C.] inside the material W to be dried.

さらに、木材乾燥器1の内部の温度t〔℃〕お
よび湿度H〔%〕は、温度計17および湿度計1
8および前記A/D変換器16を介してA/D変
換されてマイクロコンピユータ13に入力される
ようになつている。
Furthermore, the temperature t [°C] and humidity H [%] inside the wood dryer 1 are determined by the thermometer 17 and the hygrometer 1.
8 and the A/D converter 16, the signal is A/D converted and input to the microcomputer 13.

前記温・湿度制御装置9は、前記AEカウント
累積数ACおよびAE発生率AD、がカウンタ12よ
り入力され、かつ被乾燥材Wの電気抵抗値R、内
部の温度T、そして木材乾燥器1内の温度tおよ
び湿度Hの情報がA/D変換器16を介して入力
され、少くともAEカウント累積数ACとAE発生
率ADに基づいて木材乾燥器1内の温度、湿度な
どの制御の幅(たとえば、温度を5℃上げると
か、湿度を3%下げるとか)やその制御の順序な
どを決定するプログラムが収納されているマイク
ロコンピユータ13と、マイクロコンピユータ1
3の出力をD/A変換するD/A変換器19と、
マイクロコンピユータ13の出力に基づいて前記
加熱器2、加湿器3、除湿器4をコントロールす
るコントローラ2a,3a,4aから構成されて
いる。
The temperature/humidity control device 9 receives the cumulative AE count A C and the AE incidence rate A D from the counter 12, and also inputs the electrical resistance value R of the material to be dried W, the internal temperature T, and the wood dryer. Information on the temperature t and humidity H in the wood dryer 1 is input via the A/ D converter 16 , and the temperature, humidity, etc. A microcomputer 13 stores a program that determines the range of control (for example, increasing the temperature by 5 degrees Celsius or decreasing the humidity by 3%) and the order of control, and the microcomputer 1.
a D/A converter 19 for D/A converting the output of No. 3;
It is composed of controllers 2a, 3a, and 4a that control the heater 2, humidifier 3, and dehumidifier 4 based on the output of a microcomputer 13.

次に、以上の構成における作用を説明する。 Next, the operation of the above configuration will be explained.

まず、木材乾燥器1内の被乾燥工Wの乾燥過程
のダイヤグラム(第4図参照)に基づいて乾燥過
程の一例を説明すると、第4図から判るように乾
燥所要時間(TIME)〔h〕は0〜8時間に設定
されている。木材乾燥器1内の温度t
(TEMPERATURE)〔℃〕は10℃で開始されて
1時間経過後には30℃まで上昇されそれ以降8時
間目まで30℃一定に保たれる。また、木材乾燥器
1内の湿度H(HUMIDITY)〔%〕は、70%で開
始されて1時間経過後から2時間経過時点までに
40%に降下されると共に2時間経過後から6時間
目までは40%に保持され、再び7時間経過時点で
は70%に上昇されて8時間目まで保持される。
First, an example of the drying process will be explained based on a diagram of the drying process of the drying work W in the wood dryer 1 (see Fig. 4).As can be seen from Fig. 4, the drying time (TIME) [h] is set to 0 to 8 hours. Temperature t inside the wood dryer 1
(TEMPERATURE) [°C] starts at 10°C, increases to 30°C after 1 hour, and is kept constant at 30°C until the 8th hour. In addition, the humidity H (HUMIDITY) [%] in the wood dryer 1 starts at 70% and changes from 1 hour after 2 hours have passed since it started at 70%.
It is lowered to 40% and held at 40% from the 2nd hour until the 6th hour, and then raised to 70% again at the 7th hour and held until the 8th hour.

さらに、被乾燥材Wの平衡含水率EMC
(EQUILIBRIUM MOISTURE CONTENT)
〔%〕は、上記温度t〔℃〕および湿度H〔%〕の
変化に対応して5段階の値をとり13.6%から12.6
%、7.5%と降下され再び12.6%に上昇される。
Furthermore, the equilibrium moisture content EMC of the material W to be dried is
(EQUILIBRIUM MOISTURE CONTENT)
[%] takes values in 5 stages from 13.6% to 12.6 corresponding to changes in the temperature t [°C] and humidity H [%].
%, then dropped to 7.5% and then rose again to 12.6%.

次に、上述の乾燥過程のダイヤグラムに基づい
て、一例としてミズナラ(OaK)の被乾燥材W
を乾燥した場合の乾燥割れ予知について述べる。
ここで、AEセンサ7は共振周波数は53.6KHzの
ものが用いられている。
Next, based on the above-mentioned diagram of the drying process, as an example, the dried material W of Quercus oak (OaK) is
We will discuss the prediction of drying cracks when dried.
Here, the AE sensor 7 used has a resonance frequency of 53.6 KHz.

第4図の乾燥過程のダイヤグラムに従つて乾燥
される被乾燥材Wは、内部の水分移動により初期
割れに先だつて木材構造の微視的な変化を起こ
し、AEを発生する。発生するAEは、第1図に示
すようにAEセンサ7によりAE信号Sに変換さ
れ、AE信号Sは、プリアンプ10、ハイパスフ
イルタ11を経て第3図に示すようにしきい値
VTを超えた場合のみカウンタ12により計数さ
れて、その10秒間のAEカウント累積数ACとAE
発生率ADが温・湿度制御回路9のマイクロコン
ピユータ13に入力される。この際、木材乾燥器
1内の温度t、湿度Hおよび被乾燥材Wの電気抵
抗値Rと内部の温度Tも同時にマイクロコンピユ
ータ13に入力される。
The material to be dried W, which is dried according to the drying process diagram shown in FIG. 4, undergoes microscopic changes in the wood structure due to internal moisture movement prior to initial cracking and generates AE. The generated AE is converted into an AE signal S by the AE sensor 7 as shown in FIG.
It is counted by the counter 12 only when V T is exceeded, and the cumulative AE count A C and AE for that 10 seconds are counted.
The incidence rate A D is input to the microcomputer 13 of the temperature/humidity control circuit 9. At this time, the temperature t and humidity H in the wood dryer 1, the electrical resistance value R of the material to be dried W, and the internal temperature T are also input to the microcomputer 13 at the same time.

第5図は、上述の要領で得られた木材乾燥器1
内の温度t・湿度Hの変化、すなわち被乾燥材W
(ミズナラ)の平衡含水率EMCの変化に対応する
ミズナラのAE発生率ADの時間経過特性を示して
いる。
Figure 5 shows the wood dryer 1 obtained as described above.
Changes in temperature t and humidity H within the drying material W
It shows the time course characteristics of the AE incidence rate A D of Quercus Quercus (Quercus Quercus) in response to changes in the equilibrium water content EMC of Quercus Quercus (Quercus Quercus).

第4図と第5図に示すように、上記乾燥過程の
ダイヤグラムに従い木材乾燥器1内の温度tを10
℃から30℃に上昇したのち湿度Hを70%から40%
に降下して被乾燥材Wの乾燥を促進する除湿過程
では、被乾燥材Wの平衡含水率EMCが12.6%か
ら7.5%に低下するのに伴い、AE発生率ADは敏感
に応答して増加する。
As shown in Figures 4 and 5, according to the diagram of the drying process described above, the temperature t in the wood dryer 1 is set to 10
After rising from ℃ to 30℃, humidity H is increased from 70% to 40%
In the dehumidification process, which accelerates the drying of the material W to be dried, the AE incidence rate A D responds sensitively as the equilibrium moisture content EMC of the material W to be dried decreases from 12.6% to 7.5%. To increase.

そして、湿度H=40%一定(平衡含水率
EMC7.5%一定)の定湿過程におけるAE発生率
ADは、上記除湿過程でのAE発生率ADの10倍以上
に達すると共に、湿度Hが40%から70%に再び上
昇して乾燥度合の緩和を図る加湿過程では、平衡
含水率EMCが7.5%から12.6%に上昇するに伴い
AE発生率ADは敏感に応答して減少する。
And humidity H = 40% constant (equilibrium moisture content
AE occurrence rate during constant humidity process (EMC7.5% constant)
A D is more than 10 times the AE occurrence rate A D in the dehumidification process mentioned above, and in the humidification process where the humidity H rises again from 40% to 70% to alleviate the degree of dryness, the equilibrium moisture content EMC As the rate rises from 7.5% to 12.6%
AE incidence A D decreases in response.

上述のように、被乾燥材Wの電気抵抗値Rが常
に増加、すなわち常に乾燥されている状態で除湿
過程から加湿過程にかけて発生する木材構造の微
視的な変化を確実かつ顕著にAE信号Sにより捉
えることができる。
As mentioned above, the electrical resistance value R of the material to be dried W constantly increases, that is, the AE signal S reliably and noticeably detects the microscopic changes in the wood structure that occur from the dehumidification process to the humidification process when the material W is constantly being dried. It can be captured by

そこで、上述の少くともAEカウント累積数AC
とAE発生率ADに基づいて、被乾燥材Wの電気抵
抗値R、内部の温度Tおよび木材乾燥器1内の温
度t、湿度Hの情報を参照しながらマイクロコン
ピユータ13で演算し、その出力をD/A変換器
19を介してD/A変換してコントロローラ2
a,3a,4aを制御する。
Therefore, at least the cumulative number of AE counts A C
The microcomputer 13 calculates the value based on the AE occurrence rate A D and the electrical resistance value R of the material to be dried, the internal temperature T, the temperature t in the wood dryer 1, and the humidity H. The output is D/A converted via the D/A converter 19 and sent to the controller 2.
Controls a, 3a, and 4a.

しかして、木材乾燥器1内の温度、湿度は、加
熱器2、加湿器3、除湿器4により最適に制御さ
れる。すなわち、AEカウント累積数ACとAE発
生率ADの情報に基づいて、被乾燥材Wの初期割
れの前兆を捉えて、乾燥過程中インプロセスで初
期割れが生じないように木材乾燥器1内の温度、
湿度を最適制御して乾燥スケジユールを変更し、
初期割れの発生を防止できることになる。
Thus, the temperature and humidity inside the wood dryer 1 are optimally controlled by the heater 2, humidifier 3, and dehumidifier 4. That is, based on the information of the cumulative number of AE counts A C and the AE incidence rate A D , a sign of initial cracks in the material W to be dried is detected, and the wood dryer 1 is adjusted in order to prevent initial cracks from occurring in-process during the drying process. temperature inside,
Optimally control humidity and change drying schedule.
This will prevent the occurrence of initial cracks.

上述したのは、この発明に係る第1の実施例で
あるが、多数の木材板を一度に乾燥する実際の木
材乾燥の現場においては、第6図に示す第2の実
施例の様に複数の乾燥割れ予知及び防止装置を配
置すればこの予知及び防止確実が向上する。ただ
し、ここでは、第1図と同一機能の部分に同一符
号を記す。
The above is the first embodiment of the present invention, but in actual wood drying sites where a large number of wood boards are dried at once, multiple wood boards are used as shown in the second embodiment shown in FIG. If a dry crack prediction and prevention device is installed, the prediction and prevention will be improved. However, here, parts having the same functions as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

すなわち、第6図に示す乾燥室100は、たと
えば一例として天井側にヒータ(図示せず)が設
けられていると共に一方の側面に熱風循環用のフ
アンFが設けられているもので、乾燥室100内
に棧積みされた多数の被乾燥材Wには、フアンF
により送られる熱風により乾燥されるようになつ
ている。この多数の被乾燥材Wにおいては、フア
ンFに面して熱風の流れが比較的良好で乾燥度合
の進行が速い部分P1と部分P1に比して熱風の流
れが悪く乾燥度合の進行が遅い部分P2が存在し、
乾燥度合の進行が速い部分P1の方が初期割れが
部分P2に比べて先に発生する。そこで部分P1
多箇所(実施例では3箇所)にAEセンサ7を粘
着塗膜6を介して取付けて、各AEセンサ7から
のAE信号Sを信号処理装置8を介して処理して、
AEカウント累積数ACおよびAE発生率ADとして
マイクロコンピユータ13に入力する。また、第
6図に示すように、乾燥室100内の温度t、湿
度Hを温度計17、湿度計18およびD/A変換
器9を介して、さらに被乾燥材Wの各AEセンサ
7付近の電気抵抗値Rおよび内部の温度Tを抵抗
計15、温度計17およびA/D変換器9を介し
てマイクロコンピユータ13に入力する。
That is, the drying chamber 100 shown in FIG. 6 is, for example, equipped with a heater (not shown) on the ceiling side and a fan F for circulating hot air on one side. A large number of materials to be dried W piled up in
It is designed to be dried by hot air sent by the In this large number of materials W to be dried, there is a part P 1 facing the fan F where the hot air flows relatively well and the degree of drying progresses quickly, and a part P 1 where the hot air flows poorly and the degree of drying progresses quickly compared to the part P1 . There exists a part P 2 where is slow,
In the portion P1 where the degree of drying progresses quickly, initial cracking occurs earlier than in the portion P2 . Therefore, the AE sensors 7 are attached to multiple locations (three locations in the example) in the portion P 1 via the adhesive coating 6, and the AE signals S from each AE sensor 7 are processed via the signal processing device 8.
The cumulative number of AE counts A C and the AE incidence rate A D are input to the microcomputer 13. In addition, as shown in FIG. 6, the temperature t and humidity H in the drying chamber 100 are measured via a thermometer 17, a hygrometer 18, and a D/A converter 9, and further near each AE sensor 7 of the material W to be dried. The electrical resistance value R and the internal temperature T are input to the microcomputer 13 via the resistance meter 15, thermometer 17, and A/D converter 9.

しかして、多数の被乾燥材Wを一度に乾燥する
場合において、たとえ部分的にその乾燥度合が速
く進んだとしても、事前に乾燥度合の速いところ
に複数箇所AEセンサ7を適宜取付けておけば、
初期割れの前兆である木材構造の変化に伴い発生
するAEを捉えて乾燥過程中にインプロセスで初
期割れを予知し、それに合わせて乾燥過程のスケ
ジユールを変更して従来経験にたよつて行なわれ
た初期割れの発生の防止を確実にしかも効果的に
実施できる。
Therefore, when drying a large number of materials W to be dried at once, even if the degree of drying progresses quickly in some parts, it is possible to install AE sensors 7 at multiple locations in advance where the degree of drying is quick. ,
This was done by relying on conventional experience and predicting early cracks in-process during the drying process by capturing the AE that occurs as the wood structure changes, which is a sign of early cracks, and changing the schedule of the drying process accordingly. It is possible to reliably and effectively prevent the occurrence of initial cracks.

尚、上述した第1と第2の実施例において、
AE発生率ADとAEカウント累積数ACの情報をマ
イクロコンピユータ13に入力するだけでも乾燥
割れを予知して乾燥過程のスケジユールの変更す
るのは可能である。また、被乾燥材はミズナラに
限らずクルミ、カンバ、ブナなど他樹種であつて
もよく、この発明の乾燥割れ予知装置により木材
構造の変化に伴い発生するAEを捉えて初期割れ
を予知できる。また、人工乾燥室は上記形式の外
に多種あるが、使用する乾燥室において最も乾燥
度合の速い位置の被乾燥材にAEセンサを取り付
ければよい。さらにAEセンサの共振周波数は、
低共振周波数(KHzオーダ)であれば、木材から
発生するAEを検出することができる。
In addition, in the first and second embodiments described above,
It is possible to predict drying cracks and change the schedule of the drying process by simply inputting information on the AE incidence rate A D and the cumulative number of AE counts A C into the microcomputer 13. Furthermore, the material to be dried is not limited to Quercus oak, but may also be other tree species such as walnut, birch, and beech, and the drying crack prediction device of the present invention can predict early cracks by capturing AE that occurs due to changes in the wood structure. Furthermore, although there are many types of artificial drying chambers other than the above-mentioned types, an AE sensor may be attached to the material to be dried at the position where the degree of drying is fastest in the drying chamber used. Furthermore, the resonant frequency of the AE sensor is
If the resonance frequency is low (KHz order), AE generated from wood can be detected.

ここで、木材乾燥器あるいは木材乾燥室の湿球
温度twと乾球温度tdの変化に対するこの発明の木
材の乾燥割れ予知装置により測定したAE発生率
ADの応答の一例を第7図に示しておく。第7図
は、乾球温度tdをたとえば60℃に保ちつつ湿球温
度twを上下させた場合のAE発生率ADの変化を示
しており、この図からAE発生率ADの応答は湿球
温度twの変化に敏感であつて、湿度が上昇すれば
AE発生率ADは減少し、湿度が下がればAE発生
率ADは増加することが判る。
Here, the AE incidence rate measured by the wood drying crack prediction device of the present invention with respect to changes in the wet bulb temperature t w and dry bulb temperature t d of the wood dryer or wood drying room.
An example of the response of AD is shown in Figure 7. Figure 7 shows the change in the AE incidence rate A D when the wet bulb temperature t w is raised or lowered while keeping the dry bulb temperature t d at 60℃, for example. From this figure, the response of the AE incidence rate A D is is sensitive to changes in wet bulb temperature tw , and as humidity increases,
It can be seen that the AE incidence rate A D decreases, and as the humidity decreases, the AE incidence rate A D increases.

このことは、前記木材乾燥器1あるいは木材乾
燥室100内の温度、湿度を変えることによつて
AE発生率ADを制御して木材の乾燥割れを防ぐこ
とができることを意味しており、換言すれば上述
したようなこの発明の木材の乾燥割れ予知及び防
止装置によるAE発生率ADの測定結果を参照し
て、即座に温度湿度を変えて木材の乾燥割れを極
力おさえる乾燥過程の最適制御がリアルタイムで
可能となり、木材の乾燥制御システムにこれまで
にない独自性をもたせることができる。
This can be done by changing the temperature and humidity inside the wood dryer 1 or the wood drying chamber 100.
This means that dry cracking of wood can be prevented by controlling the AE occurrence rate A D. In other words, the AE occurrence rate A D can be measured by the wood dry crack prediction and prevention device of the present invention as described above. By referring to the results, it is now possible to optimally control the drying process in real time by immediately changing the temperature and humidity to minimize dry cracking in the wood, giving the wood drying control system an unprecedented level of originality.

ところで、この装置でもつとも重要な点は、木
材が割れる瞬間の直前におけるAEの発生状態
(AE発生率ADおよびAE累積数AC)を知り、AE
発生率が限界値に到達したら、直ちに温・湿度制
御装置13を介して加温器3などの制御機器を作
動させ乾燥条件を緩和させて割れの発生を防ぐこ
とにある。ミズナラを乾球温度80℃、湿球温度52
℃で乾燥させた場合の試験例を第8図および第9
図に示す。被乾燥木材上に電気回路を設定し、木
材に割れが発生すれば回路が切れ回路のモニター
電圧Vは0を示すようにしたので、割れが発生し
た時点を確認できる。第8図では乾燥開始後約
120分でモニター電圧Vは0を示し、この時点で
のAE発生率ADは約380前後であることがわかる。
第二例を第9図に示すが、第9図では乾燥開始後
約92分でモニター電圧Vは0を示し、その時点で
のAE発生率ADは約400である。両図からこの検
出装置の再現性は良いことがわかる。この乾燥条
件ではAE発生率ADの限界値は380〜400程度と推
定されるが、割れの発生の警告のためにはAE発
生率AD300〜350を警戒領域とすればよい。もし
AE発生率ADが300に達したとき、前記制御機器
が作動するようにセツトしておけば、第8図では
約5分、第9図では△t=約10分の余裕がある。
そして、第7図からわかるように、湿球温度を上
げればほとんどタイムラグを示さずにAE発生率
ADは低下するので、この程度の余裕があれば木
材の乾燥割れは防止できる。
By the way, the most important point of this device is to know the state of AE occurrence (AE occurrence rate A D and cumulative number of AEs A C ) just before the moment the wood cracks.
When the occurrence rate reaches a limit value, the purpose is to immediately activate control equipment such as the warmer 3 via the temperature/humidity control device 13 to relax the drying conditions and prevent the occurrence of cracks. Quercus oak at dry bulb temperature 80℃, wet bulb temperature 52℃
Test examples when dried at ℃ are shown in Figures 8 and 9.
As shown in the figure. An electric circuit is set up on the wood to be dried, and if a crack occurs in the wood, the circuit is cut off and the monitor voltage V of the circuit shows 0, so it is possible to confirm when a crack occurs. Figure 8 shows that after the start of drying
It can be seen that the monitor voltage V shows 0 after 120 minutes, and the AE incidence rate A D at this point is around 380.
A second example is shown in FIG. 9. In FIG. 9, the monitor voltage V shows 0 about 92 minutes after the start of drying, and the AE incidence rate A D at that point is about 400. Both figures show that the reproducibility of this detection device is good. Under these dry conditions, the limit value of the AE incidence rate A D is estimated to be about 380 to 400, but in order to warn of the occurrence of cracks, the AE incidence rate A D of 300 to 350 may be set as a warning range. if
If the control equipment is set to operate when the AE incidence rate A D reaches 300, there is a margin of about 5 minutes in FIG. 8 and Δt=about 10 minutes in FIG. 9.
As can be seen from Figure 7, if the wet bulb temperature is increased, the AE occurrence rate increases with almost no time lag.
Since A D decreases, if there is a margin of this degree, dry cracking of the wood can be prevented.

以上説明したようにこの発明によれば、木材に
音響的に密着して検出器を取り付け、この検出器
により、乾燥による木材の割れに先だつて起こる
木材構造の変化に伴い発生する弾性波を検出して
電気信号に変換し、設定されたしきい値を超えた
検出器の信号を信号処理装置で処理して木材構造
の変化を捉え、処理された信号に基づいて木材の
温度の温度を温・湿度制御装置により制御する構
成としたので、木材乾燥する際に初期割れが発生
するのに先だつて生ずる脆性破壊の現駆現象であ
る微視的な木材構造の変化に伴い発生するAEを
検出して電気信号に変換して処理し、乾燥作業を
中断することなくインプロセスで初期割れの予知
ができ、さらにこの情報に基いて温度・湿度およ
び木材の含水率などを適当な順序で重みづけする
ことで乾燥条件を最適に制御することができる。
したがつて、高価な家具用材などの被乾燥材を乾
燥する際に、この発明の乾燥割れ予知装置により
得たAE累積数およびAE発生率をもとに乾燥条件
を変えて乾燥過程の最適制御をリアルタイムで行
ない初期割れの発生を防いで、目標の乾燥状態に
まで確実にかつ容易に被乾燥材を乾燥できる効果
がある。
As explained above, according to the present invention, a detector is attached acoustically in close contact with the wood, and this detector detects elastic waves generated due to changes in the wood structure that occur prior to cracking of the wood due to drying. The signal from the detector that exceeds the set threshold is processed by a signal processing device to detect changes in the wood structure, and the temperature of the wood is determined based on the processed signal.・Since the structure is controlled by a humidity control device, it detects AE that occurs due to microscopic changes in the wood structure, which is a precursor to brittle fracture that occurs before initial cracking occurs when wood dries. This information is then converted into an electrical signal and processed, making it possible to predict early cracks in-process without interrupting the drying process.Furthermore, based on this information, temperature, humidity, wood moisture content, etc. are weighted in an appropriate order. By doing so, the drying conditions can be optimally controlled.
Therefore, when drying materials to be dried such as expensive furniture materials, it is possible to optimally control the drying process by changing the drying conditions based on the cumulative number of AEs and the AE occurrence rate obtained by the drying crack prediction device of this invention. This is done in real time, preventing the occurrence of initial cracks, and making it possible to reliably and easily dry the material to the target dry state.

また、検出器(AEセンサ)を粘着塗膜を介し
て木材に密着して取り付けるようにすれば、AE
を音響的に確実に捉えることができると共に、フ
アンを有する乾燥室内においても検出器と木材と
を長期間にわたる人工乾燥中確実に密着できる効
果がある。
In addition, if the detector (AE sensor) is attached closely to the wood via an adhesive film, the AE
This method has the effect of not only being able to reliably capture the wood acoustically, but also ensuring that the detector and the wood are in close contact with each other during long-term artificial drying even in a drying room equipped with a fan.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、木材乾燥器内の被乾燥材の乾燥割れ
を予知して防止するこの発明に係る木材の乾燥割
を予知及び防止装置を示す構成図、第2図は、
AEセンサが粘着塗膜を介して木材(被乾燥材)
に密着して取り付けられた状態を示す斜視図、第
3図は、検出器(AEセンサ)の信号電圧のしき
い値を示す図、第4図は、乾燥過程のダイヤグラ
ム、第5図は、木材乾燥器内の温度、湿度の変化
すなわち被乾燥材(ミズナラ)の平衡含水率
EMCの変化に対応するミズナラのAE発生率AD
の時間経過特性を示すグラフ、第6図は、この発
明に係る第2の実施例であり、木材乾燥室に複数
の乾燥割れ予知装置を配置した例の説明図、第7
図は乾燥割れ発生時点の直前のAE発生率を推定
するための実測例であり、乾球温度を60℃に保ち
湿球温度を上下させた場合のAE発生率の変化を
示す図、第8図と第9図は、ミズナラを乾球温度
80℃、湿球温度52℃で乾燥させた場合の試験例を
示す図である。 1……木材乾燥器、6……粘着塗膜、7……検
出器としてのAEセンサ、8……信号処理装置、
13……温・湿度制御装置、100……木材の乾
燥室、W……被乾燥材。
FIG. 1 is a block diagram showing a device for predicting and preventing dry cracking of wood according to the present invention, which predicts and prevents dry cracking of materials to be dried in a wood dryer, and FIG.
The AE sensor connects wood (drying material) through an adhesive coating.
Figure 3 is a diagram showing the signal voltage threshold of the detector (AE sensor), Figure 4 is a diagram of the drying process, Figure 5 is Changes in temperature and humidity inside the wood dryer, i.e. the equilibrium moisture content of the material to be dried (Quercus oak)
AE incidence rate of Quercus oak in response to changes in EMC A D
A graph showing the time-lapse characteristics of FIG. 6 is a second embodiment of the present invention, and is an explanatory diagram of an example in which a plurality of drying crack prediction devices are arranged in a wood drying room.
The figure shows an actual measurement example for estimating the AE rate immediately before the occurrence of drying cracks. Figures and Figure 9 show the dry bulb temperature of Quercus
It is a figure which shows the test example when drying at 80 degreeC and wet bulb temperature 52 degreeC. 1... Wood dryer, 6... Adhesive coating film, 7... AE sensor as a detector, 8... Signal processing device,
13... Temperature/humidity control device, 100... Wood drying chamber, W... Material to be dried.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 木材を乾燥する際に生じる木材の割れを事前
に捉える木材の乾燥割れを予知し、この情報に基
いて乾燥割れを防止する装置であつて、木材に音
響的に密着して取り付けられて乾燥による木材の
割れに先だつて起こる木材構造の変化に伴い発生
する弾性波を検出して電気信号に変換する検出器
と、あらかじめ設定したしきい値を超えた前記検
出器の信号を処理して木材構造の変化を捉える信
号処理装置と、少くとも前記信号処理装置により
処理された信号に基づいて木材の周囲の温度・湿
度を制御する温・湿度制御装置と、を具備するこ
とを特徴とする木材の乾燥割れ予知及び防止装
置。 2 前記検出器は、粘着塗膜を介して木材に密着
して取り付けられている特許請求の範囲第1項記
載による木材の乾燥割れ予知及び防止装置。
[Claims] 1. A device that predicts cracks in wood that occur when drying wood and prevents dry cracks based on this information, which acoustically adheres to the wood. a detector that is attached to the wood and detects elastic waves generated due to changes in the wood structure that occur prior to cracking of the wood due to drying and converts it into an electrical signal; A signal processing device that processes signals to detect changes in wood structure; and a temperature/humidity control device that controls temperature and humidity around the wood based on at least the signals processed by the signal processing device. A device for predicting and preventing dry cracking of wood, characterized by: 2. The apparatus for predicting and preventing dry cracks in wood according to claim 1, wherein the detector is attached to the wood in close contact with the wood via an adhesive coating.
JP10290083A 1983-06-10 1983-06-10 Device for predicting and preventing crack due to drying of wood Granted JPS59229173A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1991007261A1 (en) * 1989-11-13 1991-05-30 Miyagiken Drying method for wood or the like

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO1991007261A1 (en) * 1989-11-13 1991-05-30 Miyagiken Drying method for wood or the like

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