JP2003207474A - 静電容量型水分計 - Google Patents
静電容量型水分計Info
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Abstract
木材の中心部分の含水率まで正確に測定でき、その測定
精度も高く、コンパクトで持運びや取扱いに便利な静電
容量型水分計を提供することを課題とする。 【解決手段】 先端側に電極板(3A,3B)が取り付
けられ、手元側は握り部(23)として形成された一対
のハンドル部材(2A,2B)を互いに回動自在なよう
連結し、握り部を開閉操作することにより、先端側の互
いに対向する一対の電極板(3A,3B)の間に被測定
物(6)を挾持し得るよう構成した把持具(1)と; 上
記一対の電極板間に挟まれた被測定物(6)の静電容量
を検出し、これから被測定物の含水率を求める測定回路
(7)と; 上記測定回路を収容し、上記把持具の適宜の
箇所に取り付けられる回路ケース(4)と; から構成さ
れたことを特徴とする。
Description
し、主に木材の含水率を測定するのに適した静電容量型
水分計に関する。
を乾燥させ、保管、出荷する際には、木材の含水率を適
正に管理することが極めて重要である。現在市場に流通
している木材は、内部まで乾燥されていないものが大半
であり、欠陥住宅が発生する要因の一つにもなってい
る。木材の含水率を静電容量に基づいて測定する水分計
は従来から提供されており、木材の一面に電極を押し当
てて測定を行なえるようにした高周波静電容量式の水分
計も市販されているが、測定可能な深さが10〜20m
m程度であるため、厚い板材や角材の中心部分までの含
水率を測定することは困難であった。木材の中心部分の
含水率まで測定できるように、木材を一対の電極で挟ん
で測定を行なう装置も開発されているが、装置が大型と
なったり、木材の取付け操作が面倒であるという問題が
あった。
点を解決するためなされたものであり、その目的とする
ところは、測定操作が簡単で作業性に優れ、厚みのある
木材の中心部分の含水率まで正確に測定でき、その測定
精度も高く、コンパクトで持運びや取扱いに便利で、し
かも比較的低コストで生産できる静電容量型水分計を提
供することにある。
電極板が取り付けられ、手元側は握り部として形成され
た一対のハンドル部材を互いに回動自在なよう連結し、
握り部を開閉操作することにより、先端側の互いに対向
する一対の電極板の間に被測定物を挾持し得るよう構成
した把持具と、上記一対の電極板間に挟まれた被測定物
の静電容量を検出し、これから被測定物の含水率を求め
る測定回路と、上記測定回路を収容し、上記把持具の適
宜の箇所に取り付けられる回路ケースと、から構成され
たことを特徴とする静電容量型水分計によって達成でき
る。その場合、上記把持具に、その先端側が閉じるよう
に作用するスプリングを取り付けることが推奨される。
構成を具体的に説明する。図1は本発明に係る静電容量
型水分計の一実施例を示す正面図、図2はその側面図、
図3は本発明に係る静電容量型水分計の測定回路の一実
施例を示す説明図、図4は本発明に係る静電容量型水分
計の測定原理を示す説明図である。図1及び図2中、1
は把持具、2A及び2Bはハンドル部材、21はその先
端部、22は電極板ホルダ、23は握り部、24は連結
部、3A及び3Bは電極板、4は測定回路を収容した回
路ケース、5はスプリング、6は木材である。
の構造であるので、ここでは2Aについて説明する。)
は、その先端部21に電極板ホルダ22が取り付けら
れ、この電極板ホルダ22に電極板3A(3B)が固着
されている。電極板ホルダ22は、軸支ピン22aによ
って所定の角度範囲内で回動自在なよう保持され、木材
6の厚さに関係なく、電極板3A及び3Bが木材の表面
に密着し得るようになっている。
置に設けた連結部24において、連結ピン24aにより
互いに回動可能なように連結され、握り部23を持って
開閉操作することにより、電極板3Aと3Bの間が接離
し、任意の厚さの木材6を挾持できるようになってい
る。また、ハンドル部材2Aと2Bは、連結部24より
先端側に近い位置に取り付けたスプリング5により引っ
張られて、握り部23への力を緩めると先端側が閉じる
ように作用し、木材6の表面に電極板3Aと3Bを略一
定の圧力で当接せしめるようになっている。電極板3
A、3Bのサイズは、特に限定はしないが、これが小さ
すぎると外部からの誘導をうけやすく動作が不安定にな
るため、種々実験の結果、面積200平方cm程度、寸
法で8cm×25cm程度とするのが、性能及び取扱い
やすさの点から好適であることが判明した。
は、回路ケース4が取り付けられ、このケース内には、
上記一対の電極板3A及び3Bの間に挟まれた木材6の
静電容量を検出し、これから木材6の含水率を求める測
定回路7(図3参照)が収納されている。測定回路7中
の高周波発振器71a(図4参照。図3における静電容
量計測回路71中に設けられる。)から発振される例え
ば1V、1MHzの正弦波高周波電圧は、同軸ケーブル
31a及び31bを通じて電極板3A及び3B間に印加
されるようになっている。図1及び図2に示した回路ケ
ース4において、41はメインスイッチ、42は液晶表
示器、43及び44は設定値の変更ボタン、45は設定
モードの切換えボタン、46は計測開始ボタン、47は
スピーカー、48は外気温度測定用のサーミスタ(図2
参照)、49は外部接続用のコネクタである。
電容量型水分計に備えられる測定回路7の構成について
説明する。測定回路7中、71は静電容量測定回路、7
2はマイクロコンピュータ、73は音声回路、74は電
源回路である。静電容量測定回路71は、図4に示すよ
うに、発振器71aと静電容量計71bとから構成され
ており、その測定原理は、既に公知ではあるが、簡単に
説明すれば次の通りである。
し、両者間に木材6を挟むことなく、真空中に置いた状
態で、両電極間に発振器71aから交流電圧を印加する
と、電極間には下記の電流Iが流れる。I=2πfCE
ここで、fは交流の周波数(Hz)、Cは電極間の静電
容量(F)、Eは交流の電圧(V)である。静電容量C
は、電極の面積と電極間の距離により定まり、面積に比
例し、距離に反比例する。電極の間が真空でなく、さま
ざまな物質である場合、物質により流れる電流が異なる
が、常に真空中よりも大きな値となる。真空のときに流
れる電流を1としたとき、或る物質でe倍の電流が流れ
たとすると、eをその物質の比誘電率といい、このとき
の静電容量は真空時のe倍となる。完全に乾燥した木材
(全乾木材)の誘電率eは2〜3程度(杉、樫など木材
の種類により異なり、基本的にその木材の比重によって
変化する。)であるが、水の誘電率は80程度である。
従って、木材の含水率が高いほど誘電率が大きくなり、
静電容量は大きくなるので、木材の静電容量を測定する
ことにより、その含水率を求めることができる。
得た例えば1V、1MHzの正弦波高周波電圧を、同軸
ケーブル31a及び31bを通じて電極板3A及び3B
間に印加し、そのときの電流を静電容量計71bで検知
して、これに基づく静電容量と基準容量との比を電圧と
して出力するようになっている。この出力電圧をA/D
変換してマイクロコンピュータ72に送る。マイクロコ
ンピュータ72では、あらかじめ組み込まれた静電容量
から含水率への変換関数プログラムに従って、上記静電
容量計71bからの出力データに基づき含水率を演算し
て、その結果を液晶表示器42に表示すると共に、音声
回路73を介してスピーカ47により音声出力する。測
定時には、使用者は、測定すべき木材の材厚、比重及び
必要なパラメータをタッチパネル式入力操作部の設定値
変更ボタン43及び44を用いてあらかじめ入力、設定
しておくようにする。モード切換えボタン45は、入力
モードを材厚、比重、その他のパラメータ等に切り換え
るボタンである。計測開始ボタン46は、それらの設定
を終え、木材6を電極板3A及び3B間に挟んだ後、最
終的に計測を行なう際に押すボタンである。なお、正確
な含水率を求めるには、温度補償を行なうことが望まし
く、外気温度測定用のサーミスタ48の出力データを取
り入れて、含水率の演算を行なうようにすることが推奨
される。
の方が望ましいが、商用の交流電源を変圧、整流して用
いるようにしてもよい。外部接続用のコネクタ49は、
マイクロコンピュータ72で得られた含水率の記録デー
タを、あとで外部のコンピュータに取り出して、統計処
理等するために用いたり、或いはまた、マイクロコンピ
ュータ72の設定やプログラムを変更する際に用いるこ
とができる。
きは、(1)把持具1で木材を挟んで測定を行なうこと
が可能であるので、測定操作が簡単で作業性に優れ、コ
ンパクトで持運びや取扱いが便利である、(2)木材を
一対の電極板3A及び3Bで挟んで測定を行なうので、
厚みのある木材の中心部分の含水率まで正確に測定でき
る、(3)把持具1に取り付けた回路ケース4内に測定
回路7を収納してあり、測定回路から電極板までの距離
を短縮できるので、浮動容量が小さくかつ一定に保つこ
とができ、測定精度が高い、(4)全体的にコンパクト
に作製でき、部品数も少なく、ハンドル部材2A,2B
はプラスチック等で作製できるから、比較的低コストで
生産できる、等々の作用効果を得ることができる。
のでなく、把持具1の形態、測定回路7の回路構成等
は、使用形態に応じて適宜設計変更することが可能であ
り、また、最も好適には木材の含水率の測定に用いられ
るが、必要に応じて他の物体の含水率の測定にも用いる
ことが可能であり、その場合には、電極板の取付け構造
も目的に応じて適宜変更され得るものであり、従って、
本発明は、その目的の範囲内において上記の説明から当
業者が容易に想到し得るすべての変更実施例を包摂する
ものである。
示す正面図である。
一実施例を示す説明図である。
示す説明図である。
板ホルダ、23は握り部 21 連結部 22 電極板ホルダ 23 握り部 24 連結部 3A,3B 電極板 4 回路ケース 41 メインスイッチ 42 液晶表示器 5 スプリング 6 木材 7 測定回路
Claims (2)
- 【請求項1】先端側に電極板(3A,3B)が取り付け
られ、手元側は握り部(23)として形成された一対の
ハンドル部材(2A,2B)を互いに回動自在なよう連
結し、握り部を開閉操作することにより、先端側の互い
に対向する一対の電極板(3A,3B)の間に被測定物
(6)を挾持し得るよう構成した把持具(1)と、 上記一対の電極板間に挟まれた被測定物(6)の静電容
量を検出し、これから被測定物の含水率を求める測定回
路(7)と、 上記測定回路を収容し、上記把持具の適宜の箇所に取り
付けられる回路ケース(4)と、 から構成されたことを特徴とする静電容量型水分計。 - 【請求項2】上記把持具(1)に、その先端側が閉じる
ように作用するスプリング(5)を取り付けたことを特
徴とする請求項1に記載の静電容量型水分計。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002006922A JP3900410B2 (ja) | 2002-01-16 | 2002-01-16 | 静電容量型水分計 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JP3900410B2 JP3900410B2 (ja) | 2007-04-04 |
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2002
- 2002-01-16 JP JP2002006922A patent/JP3900410B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JP7009041B2 (ja) | 2019-04-09 | 2022-01-25 | 東芝情報システム株式会社 | 乾湿度合測定装置 |
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