(57)【要約】      （修正有）【課題】木材チップを燃料として利用の為に脱水処理する燃料用木材チップの製造装置で、木材チップが脱水用の型枠に問題なく充填されたか否かによって工程進行の是非を判断する製造方法とその測定装置の提供。【解決手段】内部に木材チップが充填される型枠１に対して左右にホッパー１０及びシュート２０を配し、型枠１内の木材チップを圧縮する機構を備えた燃料用木材チップの製造装置で、（１）型枠１の上面に平行する方向を測定対象の軸方向を定め、（２）該測定対象軸方向（Ｘ軸方向）上で、型枠１の中心から等しい間隔をもって離れた前列Ａ、後列Ｂを定め、（３）前列Ａの充填されたチップの積み上げ高さＨａと、後列（Ｂ）のチップの積み上げ高さＨｂを測定し、その測定値から両者の差Δ（Ｈａ−Ｈｂ）を求めて許容基準値Δ（Ｈｘ）と比較し、充填状態の良・不良を判断し、工程の停止又は進行を決定する製造方法。【選択図】図１
2018080296.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に木材チップが充填される型枠に対して左右にホッパー及びシュートを配し、該型枠内の木材チップを圧縮する機構を備えた燃料用木材チップの製造装置を用いて、木材チップを型枠へ充填する充填工程と、該型枠内で木材チップを脱水する圧縮脱水工程とを連続させる製造工程において、
（１）型枠の上面に、右二つのシュートの下端面が型枠上部に臨む方向と平行する軸方向（Ｘ軸方向）と、直交する軸方向（Ｚ軸方向）とを設定した場合、平行する
方向（ｘ軸方向）を測定対象の軸方向として定め、
（２）該測定対象軸方向（Ｘ軸方向）上であって、型枠の中心から等しい間隔をもって平行する前列Ａ、後列Ｂを定め、
（３）該前列Ａにおける充填チップの積み上げ高さＨａと、後列Ｂにおける充填チップの積み上げ高さＨｂを測定し、その測定値から両者の差Δ（Ｈａ−Ｈｂ）を求め、
（４）圧縮装置のもつ許容値（偏芯モーメント値）から、充填されたチップの積み上げ高さＨａと（Ｈｂ）の差Δ（Ｈａ−Ｈｂ）の許容基準値Δ（Ｈｘ）を定め、
（５）上記（３）で求めたΔ（Ｈａ−Ｈｂ）と、（４）で定めた許容基準値Δ（Ｈｘ）とが、
Δ｜（Ｈａ−Ｈｂ）｜＞Δ（Ｈｘ）
となった場合、
（６）型枠への木材チップの充填状態を「不良」と判断し、その時点で工程を停止し、
（７）それ以外では次工程としての圧縮脱水工程へ進行させる、
ことを特徴とする燃料用木材チップの製造方法。
【請求項２】
型枠の中心から等しい間隔をもって平行する前列Ａ，後列Ｂを、型枠内径１１２ｃｍに対して中心から３５ｃｍずつ離れた間隔としたことを特徴とする請求項１記載の燃料用木材チップの製造方法。
【請求項３】
前列Ａにおける充填されたチップの積み上げ高さＨａと後列Ｂにおけるチップの積み上げ高さＨｂの差Δ（Ｈａ−Ｈｂ）の許容基準値Δ（Ｈｘ）を、３５０ｍｍとしたことを特徴とする請求項１、２記載の燃料用木材チップの製造方法。
【請求項４】
木材チップの充填状態を「不良」と判断した場合に充填された木材チップを系外に退けることを特徴とする請求項１〜３のいずれか記載の燃料用木材チップの製造方法。
【請求項５】
（ａ）型枠の上面で二つのシュートの下端面が型枠上部に臨む方向と平行する軸方向（Ｘ軸方向）に、型枠中心から一定の等距離間隔を保って前列、後列の二つの列を設定し、
該前列Ａ、後列Ｂに、型枠の中心位置で一定高さＨ０に基準点としての零点を設定し、
左右側面からレーザー光を照射したとき該レーザー光が前列Ａの零点、後列Ｂの零点でそれぞれ交差するように、前後左右に４個のレーザー測距機を配設し、
（ｂ）該レーザー測距機によって、
零点の高さＨ０を計測し、
零点とレーザー測距機と間の距離Ｌ０を計測し、
充填で山積されたチップと４つのレーザー測距機と間の距離Ｌ１を計測し、
（ｃ）上記（ｂ）での計測により求めたＨ０、Ｌ０、Ｌ１の値及びレーザー光入射角αの値と、
＜式＞
Ｈ１  ≒  Ｈ０＋（Ｌ０−Ｌ１）ｃｏｓα
とから、
前後左右４ヶ所での充填されたチップの高さＨ１を求め、
（ｄ）該４ヶ所でのチップ高さＨ１のうち、前列左右のレーザー測距機に基づいて算出される２つのチップ高さＨ１の平均値Ｈａと、後列左右のレーザー測距機に基づいて算出される２つのチップ高さＨ１の平均値Ｈｂとを求め、
（ｅ）その値からΔ（Ｈａ−Ｈｂ）の値を導き出す、
ことを特徴とする請求項１記載の燃料用木材チップの製造方法。
【請求項６】
Ｈ０＝１１００とし、α＝４０°としたことを特徴とする請求項５記載の燃料用木材チップの製造方法。
【請求項７】
型枠を囲んで、
型枠の上面に二つのシュートの下端面が型枠上部に臨む方向と平行する軸方向（Ｘ軸方向）に、型枠中心から一定間隔を保って等距離前列Ａ、後列Ｂの二つの列を設定し、
型枠の中心位置でその上部に基準点としての零点を、上記前列の零点Ｏａと後列の零点Ｏｂとして設定し、
該前列Ａの型枠中心から等間隔をもって前列左側レーザー測距機Ｒａと前列右側レーザー測距機Ｌａを左右一対に、該後列Ｂの型枠中心から等間隔をもって後列左側レーザー測距機Ｒｂと後列右側レーザー測距機Ｌｂを左右一対に支柱に固設し、
該前列左側レーザー測距機Ｒａと前列右側レーザー測距機Ｌａのレーザー光が前列Ａの零点Ｏａで交差し、後列左側レーザー測距機Ｒｂと後列右側レーザー測距機Ｌｂのレーザー光が後列Ｂの零点Ｏｂで交差し合うよう各レーザー測距機の光軸を調整したことを特徴とする燃料用木材チップの製造における充填チップ高さの測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木材チップを燃料として利用するために脱水処理する燃料用木材チップの製造装置にあって、木材チップが脱水用の型枠に問題なく充填されたか否かによって、充填工程から圧縮脱水工程への進行の是非を判断し、工程の円滑な運用を図る製造方法とそれに用いる測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明者らは、燃料用木材チップに関し、その製造装置を開発し、特許出願している（特願２０１５−１０３０７３）。
その概要は、以下の如き内容である。
その製造装置は、自由水を含む含水率５０％以上で、繊維直角方向を厚さとする扁平又は細長の木材チップを対象とし、相対する一対の一定面積を備えたプレス面が互いに等間隔をもって対面するプレス機によって、該木材チップの繊維長軸方向をプレス面に対し平行方向に配列して堆積したチップマットの厚さ方向からプレスで加圧脱水する工程を備えてなるものである。
その結果、可動性を有して内部に木材チップが充填される型枠と、該型枠に充填された木材チップを降下して加圧するピストンと、型枠の下部に設置され木材チップから脱水された水が透過するサクションプレートと、サクションプレートに接続され木材チップから脱水され透過した水を吸引する吸引機構とから成る簡潔な機構で、上記燃料用木材チップの製造方法が具現され、特別な高圧を要することなく、極めて効率の良い木材チップの脱水を可能とすることができるという効果を備えたものとなる。
【０００３】
ところで、上記製造装置にあって、該脱水機構としての型枠には対象となる木材チップを供給する装置が必要となり、その一手段としてホッパー及びシュートを付設させることが検討される。
そして、上記装置にそのホッパー及びシュートを付設させた場合には、以下の如き問題が生じる。
即ち、型枠に対して二つのホッパーを左右対称的に配して、そこから同様に左右二つのシュートを配した場合、そのホッパーから木材チップが落下する状況は、左右ホッパー排出口の開口のタイミングのズレや、シュートに沿って滑り落ちる際の形状・摩擦等による違い等によって、一様ではないものとなる。
その結果、型枠上部に充填されるチップの表面には山が形成され、その山は凸凹に変化したものや、左右で大きさ異なる非対称のもの等、高さ分布に大きな偏りが生じてしまうことがある。
一方、製造装置の圧縮脱水の機構には、その高さ分布の一様でないチップの山を圧縮しようとすると、そこに大きな負荷が生じる場合がある。
例えば、その圧縮用の支軸が一軸サポートのものであると、圧縮時に大きな偏芯荷重（曲げモーメント）が生じてしまい、プレスの疲労破壊に繋がる原因となる。
このように、充填されたチップの山の形状によっては、装置に重大な損傷を与える恐れがあり、これを避けねばならない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−２０１９７１号公報
【特許文献２】特開平１０−１８２７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、型枠に木材チップを充填する工程（以下チップの充填工程という）にあって、型枠に充填された木材チップの形状・形態等によって、そのまま次工程としての圧縮脱水工程へ進行させて良いものか否かを判別する手段を与え、その手段によって木材チップの充填状態が「不良」と判断された場合には、その時点で工程の進行を停止し、次工程の圧縮脱水工程における装置への過負荷等の非常事態を回避して、装置を安全且つ長期的な運用に耐え得るものとすることを目的とするものである。
尚、先行技術として装置への負荷等の許容値と偏芯モーメントを関連付ける技術が前記特許文献１及び特許文献２に存するが、いずれも造成工法等に関する技術であって本願とは趣旨を異にするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の燃料用木材チップの製造方法は、内部に木材チップが充填される型枠に対して左右にホッパー及びシュートを配し、該型枠内の木材チップを圧縮する機構を備えた燃料用木材チップの製造装置を用いて、木材チップを型枠へ充填する充填工程と、該型枠内で木材チップを脱水する圧縮脱水工程とを連続させる製造工程において、（１）型枠の上面に、右二つのシュートの下端面が型枠上部に臨む方向と平行する軸方向（Ｘ軸方向）と、直交する軸方向（Ｚ軸方向）とを設定した場合、平行する方向（ｘ軸方向）を測定対象の軸方向として定め、（２）該測定対象軸方向（Ｘ軸方向）上であって、型枠の中心から等しい間隔をもって平行する前列Ａ、後列Ｂを定め、（３）該前列Ａにおける充填チップの積み上げ高さＨａと、後列Ｂにおける充填チップの積み上げ高さＨｂを測定し、その測定値から両者の差Δ（Ｈａ−Ｈｂ）を求め、（４）圧縮装置のもつ許容値（偏芯モーメント値）から、充填されたチップの積み上げ高さＨａとＨｂの差Δ（Ｈａ−Ｈｂ）の許容基準値Δ（Ｈｘ）を定め、  （５）上記（３）で求めたΔ（Ｈａ−Ｈｂ）と、（４）で定めた許容基準値Δ（Ｈｘ）とが、Δ｜（Ｈａ−Ｈｂ）｜＞Δ（Ｈｘ）となった場合、（６）型枠への木材チップの充填状態を「不良」と判断し、その時点で工程を停止し、（７）それ以外では次工程としての圧縮脱水工程へ進行させる、ことを特徴とする。
【０００７】
請求項２記載の燃料用木材チップの製造方法は、型枠の中心から等しい間隔をもって平行する前列Ａ，後列Ｂを、型枠内径１１２ｃｍに対して中心から３５ｃｍずつ離れた間隔としたことを特徴とする。
【０００８】
請求項３記載の燃料用木材チップの製造方法は、前列Ａにおける充填されたチップの積み上げ高さＨａと後列（Ｂ）におけるチップの積み上げ高さＨｂの差Δ（Ｈａ−Ｈｂ）の許容基準値Δ（Ｈｘ）を、３５０ｍｍとしたことを特徴とする。
【０００９】
請求項４記載の燃料用木材チップの製造方法は、木材チップの充填状態を「不良」と判断した場合に充填された木材チップを系外に退けることを特徴とする。
【００１０】
請求項５記載の燃料用木材チップの製造方法は、（ａ）型枠の上面で二つのシュートの下端面が型枠上部に臨む方向と平行する軸方向（Ｘ軸方向）に、型枠中心から一定の等距離間隔を保って前列、後列の二つの列を設定し、該前列Ａ、後列Ｂに、型枠の中心位置で一定高さ（Ｈ０）に基準点としての零点を設定し、左右側面からレーザー光を照射したとき該レーザー光が前列Ａの零点、後列Ｂの零点でそれぞれ交差するように、前後左右に４個のレーザー測距機を配設し、（ｂ）該レーザー測距機によって、零点の高さＨ０を計測し、零点とレーザー測距機と間の距離Ｌ０を計測し、充填で山積されたチップと４つのレーザー測距機と間の距離Ｌ１を計測し、（ｃ）上記（ｂ）での計測により求めたＨ０、Ｌ０、Ｌ１の値及びレーザー光入射角αの値と、＜式＞Ｈ１≒Ｈ０＋（Ｌ０−Ｌ１）ｃｏｓαとから、前後左右４ヶ所での充填されたチップの高さＨ１を求め、（ｄ）該４ヶ所でのチップ高さＨ１のうち、前列左右のレーザー測距機に基づいて算出される２つのチップ高さＨ１の平均値Ｈａと、後列左右のレーザー測距機に基づいて算出される２つのチップ高さＨ１の平均値Ｈｂとを求め、（ｅ）その値からΔ（Ｈａ−Ｈｂ）の値を導き出す、ことを特徴とする。
【００１１】
請求項６記載の燃料用木材チップの製造方法は、上記請求項５にあって、Ｈ０＝１１００とし、α＝４０°としたことを特徴とする。
【００１２】
請求項７記載の燃料用木材チップの製造における充填チップ高さの測定装置は、型枠を囲んで、型枠の上面に二つのシュートの下端面が型枠上部に臨む方向と平行する軸方向（Ｘ軸方向）に、型枠中心から一定間隔を保って等距離前列Ａ、後列Ｂの二つの列を設定し、型枠の中心位置でその上部に基準点としての零点を、上記前列の零点Ｏａと後列の零点Ｏｂとして設定し、該前列Ａの型枠中心から等間隔をもって前列左側レーザー測距機Ｒａと前列右側レーザー測距機Ｌａを左右一対に、該後列Ｂの型枠中心から等間隔をもって後列左側レーザー測距機Ｒｂと後列右側レーザー測距機Ｌｂを左右一対に支柱に固設し、該前列左側レーザー測距機Ｒａと前列右側レーザー測距機Ｌａのレーザー光が前列Ａの零点Ｏａで交差し、後列左側レーザー測距機Ｒｂと後列右側レーザー測距機Ｌｂのレーザー光が後列Ｂの零点Ｏｂで交差し合うよう各レーザー測距機の光軸を調整したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１記載の燃料用木材チップの製造方法は、本来複雑且つ長時間となる型枠への木材チップの充填状態の良・不良の判断にあって、測定すべき軸方向を一つに特定し、且つ、その測定点を限定し、そこから充填によって山積みされるチップの形状等の特性を偏芯モーメントのデータ等をパターン認識し、そこから偏芯モーメントに基づく許容値と特定な点におけるチップ高さの差とを関連付けして、許容基準値Δ（Ｈｘ）を設定した。そしてその許容基準値Δ（Ｈｘ）と具体的に測定される特定な点における値（Ｈａ、Ｈｂ）から、その差Δ（Ｈａ−Ｈｂ）と許容基準値Δ（Ｈｘ）とを比較することで、木材チップの充填状態の良・不良を判断し、「不良」の場合にその時点で工程を停止し、次工程としての圧縮脱水工程への進行を回避することができる。
これによって、次工程としての圧縮脱水工程の装置において危惧される偏芯荷重による疲労破壊や機構変形等の非常事態を回避することができ、装置を安全且つ長期的な運用に耐え得るものとすることが可能となった。
且つ、本来複雑で長時間を要するであろう木材チップの充填状態の良・不良の判断を、簡潔且つ可及的に正確なものとすることができ、充填工程から圧縮脱水工程への進行を極めて円滑なものとすることが可能となった。
【００１４】
請求項２記載の製造方法では、型枠の中心から等しい間隔をもって平行する前列Ａ，後列Ｂを、型枠内径１１２ｃｍに対して中心から±３５ｃｍずつ離れた間隔としたことで、木材チップに対し真に有効な測定手段を提供するものとなった。
【００１５】
請求項３記載の製造方法では、前列Ａでの充填されたチップの積み上げ高さＨａと後列Ｂでのチップの積み上げ高さＨｂの差Δ（Ｈａ−Ｈｂ）の許容基準値Δ（Ｈｘ）を、３５０ｍｍとしたことで、現実に即して且つ安全率の高い値となった。
【００１６】
請求項４記載の製造方法では、木材チップの充填状態を「不良」と判断した場合に充填された充填工程を停止し、その木材チップを系外に退けることで、他の工程の進行を妨げないものとなった。
【００１７】
請求項５記載の製造方法では、本来真上からの測定が望ましい充填されたチップの積み上げ高さの測定を、現実的な装置の状況に合わせて斜め方向からでも可能とし、且つ、その測定が簡潔で短時間なものとなった。
【００１８】
請求項６記載の製造方法では、Ｈ０＝１１００とし、α＝４０°としたことで、現実的な装置に対応することができるものとなった。
【００１９】
請求項７記載のチップ高さの測定装置では、上記斜め方向からの測定を、レーザー光とそのシステム化によって具現化し、測定が簡潔且つ有効なものとなった。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】装置全体を表す側面図である。
【図２】装置の測定軸を示す模式的平面図である。
【図３】測定軸を決定するグラフである。
【図４Ａ】木材チップが山積みされる分布パターンを表すグラフである。
【図４Ｂ】木材チップが山積みされる分布パターンを表すグラフである。
【図４Ｃ】木材チップが山積みされる分布パターンを表すグラフである。
【図５】木材チップが山積みされる分布パターンをモデル化して表したグラフである。
【図６】偏芯モーメントを求めた試験３０例の結果を示す表図である。
【図７】測定方法の原理を示す模式図である。
【図８】チップ高さの測定装置を模式的に示した側面図である。
【図９】チップ高さの測定装置を模式的に示した正面図である。
【図１０】零点でのチップ高さの測定装置を模式的に示した平面図である。
【図１１】具体的測定時におけるチップ高さの測定装置を模式的に示した平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明においては、燃料用木材チップの製造装置にあって、図１に示される如く、内部に木材チップが充填される型枠１及び底部のサクジョンプレート６に対して左右にホッパー２０及びシュート１０を配し、ピストン又はプランジャー３等にて該型枠内の木材チップを圧縮する機構を備えた装置を対象とする（図１参照）。
この装置によって、型枠内に木材チップを充填させるチップの充填工程と、その充填された木材チップを圧縮して脱水する圧縮脱水工程とが遂行される。
【００２２】
上記装置にあって、型枠１の上面に、左右二つのシュート１０の下端面が型枠上部に臨む方向と平行する軸方向（Ｘ軸方向）と、直交する軸方向（Ｚ軸方向）とを定めた場合、平行する方向（ｘ軸方向）を測定対象の軸方向として定める（図２参照）。
本来、測定方向は、上記Ｘ軸方向とＺ軸の２方向で測定するのが望ましい。しかし、シュートが対向して木材チップが山積みされるＸ軸方向に対して、それが流れて山積みされるＺ軸方向では、山積みの形が異なる可能性がある。
そこで、Ｘ軸方向とＺ軸方向との山積みの形態の比較試験を行ったところ、その結果は図３に示す通りであった。
Ｘ軸方向（‖）の分布には山形が一定しないのに対し、Ｚ軸方向（⊥）はいずれも中心付近に山の頂点があり、ほぼ左右対称の分布を示していた。
この結果、山形に対しては、Ｚ軸は安定的であり、不安定となるＸ軸方向をもって測定対象軸とした。
【００２３】
次いで、上記測定対象軸方向（Ｘ軸方向）にあって、その測定点を、型枠の中心から等しい間隔をもって平行する前列Ａ，後列Ｂを設定し、型枠内径１１２ｃｍに対して中心から３５ｃｍずつ離れた間隔（内径に対し中心から３１％の比率間隔）のものとした。
Ｘ軸に沿ってできるだけ多くの点を測定することが望ましいが、それは測定の複雑さと、費用の高額化を招くものとなる。
そこで、上記山の形状の不安定さにあって、それを特徴づける点はないかを探索した。
【００２４】
探索は、型枠に対して左右対称に配したホッパーからシュートを伝って木材チップを流し入れて充填し、形成された山の高さをＸ軸方向に沿って約５ｃｍ間隔で測定する方法で、３０例（木材チップ高さ試験）を実施した。
試験方法は、上記の如く、型枠に対して左右対称に配したホッパーからシュートを伝って木材チップを充填した。次いで、型枠の中心を０とし、そこから右側に５ｃｍ間隔で、＋５，＋１０，＋１５・・・＋５０の各位置で、同様に左側に５ｃｍ間隔で、−５ｃｍ，−１０，−１５・・・−５０の各位置で、充填されたチップの山の高さを測定した。その測定結果をグラフ化して表したのが、図４（Ａ）、図４（Ｂ）、図４（Ｃ）である。
左右ホッパーは同時に開口するに拘わらず、ホッパーからの排出や滑り出し等に左右で違いが見られ、一部で対称、平坦等の安定なものが見られるものの、型枠への落下が遅れたシュートの反対側に山が偏在する等の傾向が見られた。
即ち、左右対称できれいな山形となるもの（図４（Ｂ））、高低差の少ない平坦なもの（図４（Ｃ））があった。
一方、山の頂点が左右いずれかに大きくズレる等して不安定なものが多数存在し、その典型的例が図４（Ａ）に示すもので、Ｎｏ４の試験では左側３５ｃｍ程度で山の頂点が現れ、右側へは一方的に下った傾斜が現れたものとなる。Ｎｏ９の試験では左側に下りの傾斜が大きく、右側１０〜２０ｃｍ程度に山の頂点が現れたものとなる。
【００２５】
そこで、この不安定なパターンのものを対象として、測定に有効な点の位置を求めるべく、データを集積した。
その結果を表１に示した。
【表１】
2018080296.tif 000003
実証３０例に対して、中心から離れた距離を±４５ｃｍ、±４０ｃｍ、±３５ｃｍ、±３０ｃｍ±、２５ｃｍに設定して、各点における山積みされたチップの高さを測定し、その平均値、最大値、変動係数に分けて値を求めた。
その結果、±３５ｃｍの点において、平均値及び最大値が大きく、且つ、変動係数が比較的安定していることが判明した。
従って、該測定対象軸方向（Ｘ軸方向）にあっては、その測定点を、型枠の中心から等しい間隔をもって平行する前列Ａ，後列Ｂを設定し、具体的には、その２つの列を中心から±３５ｃｍ離れたものとした。
【００２６】
尚、上記表１に示した中には、Ｍｏｄｅｌ−１とＭｏｄｅｌ−２としたものが示されている。これは、上記３０例の中から抽出したパターンとは異なり、この３０例には存在しなかったが、過去の経験上等から予想されるパターンをモデル化して、検討対象に加えたものである。
それを示したのが図５であり、Ｍｏｄｅｌ−１は、中心から−５０ｃｍでチップの頂点が型枠の上面高さに達する最大傾斜面となる例で、過去に出現した実際の分布モデルである。Ｍｏｄｅｌ−２は、チップの最大安息角（５０°）をもつ場合の仮想的分布モデルである。
【００２７】
さてここで、圧縮装置にとって負荷の許容される値（以下許容値という）は偏芯モーメントとして示される。一例として、１，０００ＫＮ−ｍ（１０２，０４１ｋｇ−ｍ）が示される。
この偏芯モーメントが許容値を超えなければ、装置として疲労限界を超えて破損することはない。従って、この偏芯モーメントが装置にとっての充填されたチップのあり方の是非を問う基準となる。
そこで、上記３０例についての、各点及びトータルとしての偏芯モーメントを求めた。
本発明にあってその偏芯モーメントの簡易的求め方は以下の通りとなる。
【００２８】
堆積された木材チップが一定のバネ常数をもつものとしたとき、Ｘ方向中心線からＺ方向にＬｍｍ離れた位置のチップ高さＨＬはすべて同じとした。設定条件は以下の通りである。型枠内径Ｄが１，１２０ｍｍで、金枠内面積Ａが９，８５２，０ｃｍ2で、チップ投入量を１，０００ｍ2（かさ容積）とし、チップ投入高さＨ０は１，０１５ｍｍとする。圧縮出力Ｆｍａｘは２０，０００ｋＮ（２，０４０，８１６ｋｇｆ）で、圧縮後のチップ推定高さＨ１は１５３ｍｍとなる。
【００２９】
上記条件から、偏芯モーメントの計算を以下の如くに行うことができる。
型枠内面積に１０×１０ｃｍ2のドットを配置すると、全ドット数Ｎは８０となる。
該ドットの１単位１に掛かる圧縮荷重は、Ｆｄｏｔ＝２，０４０，８１６ｋｇｆ／８０＝２５，５１０ｋｇｆとなる。
１ドットのバネ常数はｋ＝Ｆｄｏｔ／（Ｈ０−Ｈ１）＝２９．５９  ｋｇｆ／ｍｍとなる。
各列のＨ０からの高さｈ０を求め、次式から各列の圧縮反力Ｆｎを求めることができる。
Ｆｎ＝ｋ〔（Ｈ０＋ｈｎ）−Ｈ１〕
又、各列の偏芯モーメントＭｎを次式から求めることができる。
Ｍｎ＝ｎ×Ｆｎ×Ｌｎ    (Ｌｎ：中心からＺ方向の距離)    
以上から全偏芯モーメントΣＭをΣＭ＝ΣｎＭｎから求めることができる。
【００３０】
上記計算に基づいて上記３０例についての偏芯モーメントを求め、その結果を示したのが図６である。
即ち、上記３０例と同様の条件で、その例に対する偏芯モーメントを上記手段で求めたものである。
そして、その結果の特徴を捉えて評価を加えたのが下表２である。
【表２】
2018080296.tif 000004
【００３１】
特にＮｏ４，Ｎｏ９において高い全偏芯モーメント（トータルモーメント）を示したので表に示した。又、Ｍｏｄｅｌ−１、Ｍｏｄｅｌ−２についても全偏芯モーメントの値を表示した。
この結果から、３０例におけるＮｏ４の偏芯モーメントが４６，２２６（ｋｇｆ−ｍ），Ｎｏ９が−４２，３７９（ｋｇｆ−ｍ）で、Ｍｏｄｅｌ−１も６３，１４１（ｋｇｆ−ｍ）で比較的低い値であった。
一方、斜面勾配がチップの安息角（５０°）を持ち、最大ピークが型枠上面より植えに出るＭｏｄｅｌ−２では１１２，５３８（ｋｇｆ−ｍ）と極めて高い値であった。
【００３２】
上記３０例のなかで全偏芯モーメントが大きくなったＮｏ４，Ｎｏ９について、その原因を探った。すると、Ｎｏ４ではＸ軸方向における−３５ｃｍの点でのモーメントが１２８．０（ｋｇｆ−ｍ）で、＋３５ｃｍでのモーメントが９８．５であり、Ｎｏ９ではＸ軸方向における−３５ｃｍの点でのモーメントが９９．０で、＋３５ｃｍでのモーメントが１１６．３であり、他の例と比較して、それぞれ両者の差が大きいことが判った。
【００３３】
そこで、前列Ａにおける充填されたチップの積み上げ高さＨａと、後列Ｂにおけるチップの積み上げ高さＨｂを測定し、その測定値から両者の差Δ（Ｈａ−Ｈｂ）の絶対値を求めるものとした。
このチップの積み上げ高さＨａは、中心から一定距離（３５ｃｍ）離れた前列におけるチップの積み上げ高さを代表するもので、例えば、後述する前列３５ｃｍの線上の２点をとって、その平均値をもって代表させることができる。後列のＨｂにおいても同様である。
これは上記の通り、Δ（Ｈａ−Ｈｂ）の大きいものに偏芯モーメントが高いものが多いことが実証され、理論的にもΔ（Ｈａ−Ｈｂ）の大きさは、偏芯モーメントの高さに結びつくからである。
【００３４】
ところで、このＨａ、Ｈｂの測定にあっては、型枠の真上方向からの測定が好ましいが、本発明製造装置にあっては、型枠の真上には、型枠駆動機構とプランジャーの駆動機構等が存在し、その測定装置等の設置が困難である。
そこで、型枠の斜め側面から測定できる以下の方法及び装置を開発した。
【００３５】
先ず、その装置は、型枠を囲んで、型枠の上面に二つのシュートの下端面が型枠上部に臨む方向と平行する軸方向（Ｘ軸方向）に、型枠中心から一定間隔を保って等距離前列Ａ、後列Ｂの二つの列を設定する。
該前列Ａの型枠中心から等間隔をもって前列左側レーザー測距機Ｒａと前列右側レーザー測距機Ｌａを左右一対に、該後列Ｂの型枠中心から等間隔をもって後列左側レーザー測距機Ｒｂと後列右側レーザー測距機Ｌｂを左右一対に支柱に固設する。
そして、型枠の中心位置で一定高さ（Ｈ０）に基準点としての零点を、前列Ａの零点Ｏａと後列の零点Ｏｂとして設定する。
該前列左側レーザー測距機Ｒａと前列右側レーザー測距機Ｌａのレーザー光が前列Ａの零点Ｏａで交差し、後列左側レーザー測距機Ｒｂと後列右側レーザー測距機Ｌｂのレーザー光が後列Ｂの零点Ｏｂで交差し合うよう各レーザー測距機の光軸を調整して成る。
【００３６】
具体的には、図８〜図１１に示す如くで、型枠を囲んで２本の支柱を立設し、その上方に、前列左側レーザー測距機Ｒａと前列右側レーザー測距機Ｌａを左右一対に配設する。同様に該後列Ｂの型枠中心から等間隔をもって後列左側レーザー測距機Ｒｂと後列右側レーザー測距機Ｌｂを左右一対に配設する。前列２機の測距機所Ｒａ、Ｌａと、後列２機の測距機Ｒｂ、Ｌｂの計４機となる。
そのレーザー測距機の取付け位置は、例えば、支柱の型枠上面から１０２．８ｃｍで型枠底部から２２７８ｍｍの高さとし、正面から見て上下中心線から左右にそれぞれ３５ｃｍ離れた位置とする。
零点の高さＨ０を１１００ｍｍとしたとき、レーザーの照射角度を４０°とすると、レーザー入射角５０°で中心の零点において光軸を交差させることが可能となる（図８，図９参照）。
【００３７】
該測定装置によって、プランジャー３等を避けて斜め方向からの測定が可能となり、工程の進行を妨げることなく、簡潔且つ迅速な測定が促される。
【００３８】
次いで、上記装置を用いて、先ず、該レーザー測距機によって、零点の高さＨ０を計測し、零点と各レーザー測距機と間の距離Ｌ０を計測し、山積されたチップと４つのレーザー測距機と間の距離Ｌ１を計測する。
上記（ｂ）での計測により求めたＨ０、Ｌ０、Ｌ１の値と、レーザー光入射角αの値と、
＜関係式＞
Ｈ１  ≒  Ｈ０＋ΔＨ    （ΔＨ：零点からのチップの高さ）
＝  Ｈ０＋（Ｌ０−Ｌ１）ｃｏｓα
とから前後左右４ヶ所でのチップの高Ｈ１を算出する。
その原理は、図７に示す如くで、チップの高さＨ１は、零点の高さＨ０にその零点からのチップの高さΔＨを加えたものとなる。そのチップの高さΔＨは、零点とレーザー測距機と間の距離をＬ０とし、実際に測定されるチップとの距離をＬ１とし、レーザー照射角をαとしたとき、
ΔＨ＝（Ｌ０−Ｌ１）ｃｏｓα
と表記できる。
そして、Ｈ０＝１１００、α＝４０°としたとき、
Ｈ１≒Ｈ０＋（Ｌ０−Ｌ１）ｃｏｓ４０°
＝１１００＋０．７６６（Ｌ０−Ｌ１）
となる。
そこで、前列２機の測距機Ｒａ、Ｌａ、後列２機の測距機Ｒｂ、Ｌｂの４機において、チップとの距離Ｌ１を測定し、その値を上記式に代入して４ヶ所でのチップの高さＨ１を算出することができる。
【００３９】
次に、その４つの測距機でのチップ高さＨ１のうち、前列左右のレーザー測距機に基づいて算出される２つのチップ高さＨ１の平均値Ｈａを求める。同様に、後列左右のレーザー測距機に基づいて算出される２つのチップ高さＨ１の平均値Ｈｂを求める。
具体的には、図１０，図１１に示す如く、前列２つの測距機Ｒａ、Ｌａにおけるチップ高さＨ１をＨＲａ、ＨＬａとしたとき、Ｈａ＝（ＨＲａ＋ＨＬａ）／２と算出される。同様に、後列２つの測距機Ｒｂ、Ｌｂにおけるチップ高さＨ１をＨＲｂ、ＨＬｂとしたとき、Ｈｂ＝（ＨＲｂ＋ＨＬｂ）／２と算出される。
すると、その算出された値からその差Δ（Ｈａ−Ｈｂ）の値を導き出すことができる。
この値Δ（Ｈａ−Ｈｂ）は、後述する許容基準値Δ（Ｈｘ）との比較対象となる重要な値である。
【００４０】
さて、このΔ（Ｈａ−Ｈｂ）の測定値に対し、この測定値を木材チップ充填状態の良・不良の判断手段とし、「不良」の場合、その時点で工程を停止する。
即ち、上記の如く、Δ（Ｈａ−Ｈｂ）の値の大きなものは偏芯モーメントが高く、逆に小さなものは偏芯モーメントが低くなる。そして、図６及び表２に示す如く、試験例Ｎｏ４、Ｎｏ９、Ｍｏｄｅｌ−１における全偏芯モーメントが許容値以下であったのに対し、Ｍｏｄｅｌ−２では許容値を超えてしまった。そして、表１に示す如く、中心から±３５ｃｍの地点でのΔ（Ｈａ−Ｈｂ）の値は、Ｍｏｄｅｌ−１では３２９ｍｍであったのに対し、Ｍｏｄｅｌ−２では５８７ｍｍであった。つまり、全偏芯モーメントにおいて許容値を終えるＭｏｄｅｌ−２のΔ（Ｈａ−Ｈｂ）の値は５８７ｍｍであり、一方許容値を超えないＭｏｄｅｌ−１及び試験Ｎｏ４、Ｎｏ９の値は３２９ｍｍ以下であったものとなる。
そこで、これら実験結果を踏まえて、上記木材チップの充填状態の良・不良を決定する値を許容基準値Δ（Ｈｘ）としたとき、この許容基準値Δ（Ｈｘ）を「３５０ｍｍ」と定めるものとした。
この許容基準値Δ（Ｈｘ）は、状況に応じて変更可能なもので、例えば上記３５０ｍｍの値は頗る安全を考慮した数値であり、状況に応じてより大きな数値でも安全を図ることができる。
【００４１】
このように設定された許容基準値Δ（Ｈｘ）と、実際に測定されるΔ（Ｈａ−Ｈｂ）の絶対値とを比較して、
Δ｜（Ｈａ−Ｈｂ）｜＞Δ（Ｈｘ）＝３５０ｍｍ
即ち、Δ｜（Ｈａ−Ｈｂ）＞｜３５０ｍｍ
の場合には、木材チップの充填状態を「不良」と判断して、その時点で工程を停止する。
一方、それ以外のΔ｜（Ｈａ−Ｈｂ）｜≦３５０ｍｍ
の場合には、木材チップの充填状態を「良」と判断して、圧縮脱水工程へとそのまま工程を進行させる。
【００４２】
上記にあって木材チップの充填状態を「不良」と判断し、工程を停止した場合には、先ず、充填された木材チップを系外に退けることができる。
即ち、この不良と判断された場合には、型枠と底面のプランジャーを離して充填された木材チップを型枠の外に排出する等して系外に退けることができ、この場合には、準備中の次の充填工程をそのまま続行させることができ、他の工程との兼ね合いで、これらの進行を妨げず、連続運転による円滑な工程管理が可能となる。
或いは、この系外への退避によらず、振動を加える等して充填状態を改善する方法も採ることができる。
いずれにあっても、木材チップの充填状態が「不良」のままで、圧縮脱水工程へ進むことを回避するものとなる。
【００４３】
斯くして、該許容基準値Δ（Ｈｘ）と具体的に計測される（Ｈａ、Ｈｂ）の値から、その差Δ（Ｈａ−Ｈｂ）と許容基準値Δ（Ｈｘ）とを比較することで、木材チップの充填状態の良・不良を判断して工程を停止することが可能となった。
これによって、次工程としての圧縮脱水工程において危惧される偏芯荷重によるプレスの疲労破壊や機構変形等の非常事態を回避することができ、装置を安全且つ長期的な運用に耐え得るものとすることが可能となった。
且つ、本来複雑で長時間を要するであろう木材チップの充填状態の良・不良の判断を、簡潔且つ可及的に正確なものとすることができ、充填工程から圧縮脱水工程への進行を極めて円滑なものとすることが可能となった。
【００４４】
その際、型枠の中心から等しい間隔をもって平行する前列Ａ，後列Ｂを、型枠内径１１２ｃｍに対して中心から±３５ｃｍずつ離れた間隔とし、前列Ａでの充填されたチップの積み上げ高さＨａと後列Ｂでのチップの積み上げ高さＨｂの差Δ（Ｈａ−Ｈｂ）の許容基準値Δ（Ｈｘ）を３５０ｍｍとすることで、現実に即した判断が可能となった。
【００４５】
そして、木材チップの充填状態を「不良」と判断した場合に充填工程を停止し、その木材チップを系外に退けるものとすれば、他の工程の進行を妨げず、連続運転が可能となった。
又、本来真上からの測定が望ましい充填されたチップの積み上げ高さの測定を、零点とレーザー測距機との距離、レーザー光入射角等との関係式から算出することで、斜め方向からでも測定を可能とし、且つ、その測定が簡潔で短時間なものとなった。
【００４６】
更にチップ高さの測定装置によって、上記斜め方向からの測定をレーザー光とそのシステム化によって具現化し、測定が簡潔且つ有効なものとなった。
【００４７】
尚、本発明の対象とする木材チップとは、含水率５０％以上、望ましくは５５％以上の含水率を有するものを指す。繊維直角方向を厚さとする扁平又は細長のチップとし、例えば図１に示す如くの切削チップ又は破砕チップを用いる。繊維とは、針葉樹及び広葉樹にみられる主として仮道管、木繊維を指し、上記形状のものであればそのいずれを問わない。上記木材チップの形状は、具体的には、例えば、寸法がふるいの目開き３２ｍｍを通過し、８ｍｍに溜まるチップの重量割合が全チップ重量の８０％以上で、８ｍｍを通過するものおよび６３ｍｍを通過し３２ｍｍに溜まるものがそれぞれ１０％未満で、かつ長さが４〜１２０ｍｍのものを指す。
【符号の説明】
【００４８】
１・・  型枠
３・・  プランジャー
６・・  サクションプレート
１０・・ホッパー
２０・・シュート
Ａ・・  前列
Ｂ・・  後列
Ｈａ・・  前列Ａにおける充填チップの積み上げ高さ
Ｈｂ・・  後列Ｂにおける充填チップの積み上げ高さ
Δ（Ｈｘ）・・許容基準値
Ｈ１・・    測定点でのチップ高さ
Ｈ０  ・・  零点でのチップ高さ
α  ・・  入射角度
Ｌ０  ・・  零点とレーザー測距機と間の距離
Ｌ１・・    測定点とレーザー測距機と間の距離
Ｒａ・・    前列左側レーザー測距機
Ｒｂ・・    前列右側レーザー測距機
ＨＲａ  ・・  支柱Ｒａにおけるチップ高さ
ＨＬａ  ・・ 支柱Ｌａにおけるチップ高さ
Ｒｂ  ・・  後列左側レーザー測距機
Ｌｂ  ・・  後列右側レーザー測距機
ＨＲｂ  ・・ 支柱Ｒｂにおけるチップ高さ
ＨＬｂ  ・・ 支柱Ｌｂにおけるチップ高さ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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