(57)【要約】【課題】  開発のための時間と労力の浪費を軽減し、木材に塗布される防腐剤に含まれる重金属の有無によって、確実に異なる測定結果を得ることができ、自動判別化により木材の分別作業性を向上する。【解決手段】  青果物の糖度を計測するときに用いる糖度計等の原理、すなわち、光源３２から照射された光の反射率に基づいて、非破壊で青果物の糖度を計る原理を木材１２に対する防腐剤（重金属含有）の塗布の有無（重金属の有無）に利用した。これは、重金属（ＣＣＡ）が、波長８５０ｎｍ〜９５０ｎｍの近赤外線光に対して反応し、反射率が変化することを見出したことによるものであり、従来、目視で防腐剤が塗布されてるか否かを分別していた作業を、格段に効率アップすることができ、作業効率の向上を図ることができる。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査物となる木材へ少なくとも８５０ｎｍ〜９５０ｎｍの波長を含む近赤外線波長帯域の光を照射し、その反射率に基づいて、少なくとも前記被検査物に防腐剤に含有される重金属物質の有無を判別することを特徴とする重金属含有木材の判別方法。
【請求項２】
被検査物となる木材へ少なくとも８５０ｎｍ〜９５０ｎｍの波長を含む近赤外線波長帯域の光を照射する光源部と、
前記光源部からの光を受けて、前記被検査物から反射する光を受ける受光部と、
前記受光部によって受けた光に基づいて、反射率を演算する反射率演算手段と、
を有し、
前記反射率演算手段による演算結果に基づいて、少なくとも前記被検査物に防腐剤に含有される重金属物質の有無を判別することを特徴とする重金属含有木材の判別装置。
【請求項３】
前記請求項２記載の重金属含有木材の判別装置が、青果物の糖度を測定する糖度測定装置であることを特徴とする重金属含有木材の判別装置。
【請求項４】
被検査物となる木材へ少なくとも８５０ｎｍ〜９５０ｎｍの波長を含む近赤外線波長帯域の光を照射する光源部と、
前記光源部からの光を受けて、前記被検査物から反射する光を受ける受光部と、
前記受光部によって受けた光に基づいて、反射率を演算する反射率演算手段と、
前記被検査物に重金属物質が含有されているときの反射率しきい値を記憶する記憶手段と、
前記反射率演算手段による演算結果と、前記記憶手段に記憶されているしきい値とを比較する比較手段と、
前記比較手段による比較の結果、演算された反射率がしきい値を越えている場合に、少なくとも前記被検査物に防腐剤に含有される重金属物質の有無を判別する判別手段と、
を有する重金属含有木材の判別装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築物を解体したときの木材を被検査対象とし、当該木材に塗布される防腐剤に含有する重金属物質の有無を判別するための重金属含有被検査物の判別方法及びその判別装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
建築物を解体したときの多量の木材の中には、防腐剤が塗布されたものが多く混入している。
【０００３】
基本的に木材は、焼却処理されることになるが、防腐剤は、重金属物質を含有していおり、このような重金属が含有された木材を焼却すると、焼却後の灰の中に重金属が残り、健康や環境に悪影響を及ぼす。このため、重金属が含有された木材の焼却は禁じられており、焼却が可能な木材と、不可能（禁じられている）木材との分別が必要となる。
【０００４】
なお、重金属物質とは、クロム（Ｃｒ）、銅（Ｃｕ）、ヒ素（Ａｓ）（以下総称してＣＣＡという）を言う。
【０００５】
ところが、防腐剤は無色であったり、仮に着色されていても経時的に脱色するため、解体された多量の木材を作業者の目視によって分別処理することは、かなりの労力と時間を要することになり、この分別を限られた時間で行うと、誤判別が発生し、焼却する木材に、防腐剤が塗布された木材が混入してしまう可能性が高かった。
【０００６】
このため、防腐剤の塗布の有無、すなわち重金属の含有の有無を自動的に判別することが望まれている。
【０００７】
参考として、非破壊検査で、被検査物の内部に含有している成分を自動測定するものとして、青果物の糖度を測定する糖度測定装置が知られている（特許文献１参照）。
【０００８】
この特許文献１に記載の青果物の糖度測定装置では、被検査物（青果物）に近赤外線領域の波長の光を照射し、その吸光度と、青果物の糖度との相関関係に基づいて、糖度を得る構成となっている。
【０００９】
より詳しくは、糖に帰属する波長９１２ｎｍの光の吸光度と、糖へ帰属しない波長８８８ｎｍの光の吸光度における二次微分値演算式を確立し、糖度の算出式を固定化したものである。
【特許文献１】特公平７−９２４３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、このような糖度測定装置のように、被検査物を非破壊検査によって含有する物質の有無を判別する装置としては、様々な分野に亘り広く存在しているが、木材に塗布される防腐剤に含まれる重金属の有無を判別する装置は、確立されていないのが現状である。
【００１１】
また、重金属であるＣＣＡの特性を十分に解析し、木材に含まれる重金属を検出する専用の装置を開発することは考え得ることであるが、需要を鑑みて専用の装置を開発、かつ流通させるには開発費用を必要とするばかりでなく、流通するまでには多大な労力と時間を要することになり、実用的ではない。
【００１２】
本発明は上記事実を考慮し、開発のための時間と労力の浪費を軽減し、木材に塗布される防腐剤に含まれる重金属の有無によって、確実に異なる測定結果を得ることができ、自動判別化により木材の分別作業性を向上することができる重金属含有木材の判別方法及びその判別装置を得ることが目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１に記載の発明は、被検査物となる木材へ少なくとも８５０〜９５０ｎｍの波長を含む近赤外線波長帯域の光を照射し、その反射率に基づいて、少なくとも前記被検査物に防腐剤に含有される重金属物質の有無を判別することを特徴としている。
【００１４】
請求項１記載の発明によれば、近赤外線波長域の光を照射した場合、重金属が含有されている防腐剤が塗布された木材では反射率が低く、重金属が存在しない木材では反射率が高くなる傾向を見出した。
【００１５】
さらに、波長８５０〜９５０ｎｍの光に対しては、反射率の差が顕著となり、重金属が含有されているか否かの判別に十分な測定差を得ることができ、自動判別が可能となる。
【００１６】
これにより、時間と労力を要していた木材の分別を効率よく行うことができる。
【００１７】
なお、照射する光の波長は、好ましくは、８８８ｎｍ〜９１２ｎｍとすることで、重金属の有無による出力値の差が顕著に現れる。
【００１８】
請求項２に記載の発明は、被検査物となる木材へ少なくとも８５０ｎｍ〜９５０ｎｍの波長を含む近赤外線波長帯域の光を照射する光源部と、前記光源部からの光を受けて、前記被検査物から反射する光を受ける受光部と、前記受光部によって受けた光に基づいて、反射率を演算する反射率演算手段と、を有し、前記反射率演算手段による演算結果に基づいて、少なくとも前記被検査物に防腐剤に含有される重金属物質の有無を判別することを特徴としている。
【００１９】
請求項２に記載の発明によれば、光源部から少なくとも８５０ｎｍ〜９５０ｎｍの波長を含む近赤外線波長帯域の光を、被検査物である木材に照射する。
【００２０】
この被検査物から反射された光を受光部で受け、反射率演算手段によって反射率を演算する。
【００２１】
ここで、重金属が含有されている防腐剤が塗布された木材では反射率が低く、重金属が存在しない木材では反射率が高くなるため、この反射率を見ることによって、重金属が含有されている木材と、重金属が含有されていない木材とに分別するときの目安とすることができる。
【００２２】
なお、光源部から照射する光の波長は、好ましくは、８８８ｎｍ〜９１２ｎｍとすることで、重金属の有無による出力値の差が顕著に現れる。
【００２３】
請求項３に記載の発明は、前記請求項２に記載の発明が、青果物の糖度を測定する糖度測定装置であることを特徴とする重金属含有木材の判別装置。
【００２４】
請求項３に記載の発明によれば、重金属含有木材の判別装置は、専用に開発されたものではなく、既存の青果物の糖度を測定する装置を転用したものである。すなわち、本出願人は、青果物の糖度によって出力差がでる近赤外線（特に、８５０ｎｍから９５０ｎｍ）の反射率により、木材に塗布される防腐剤に含有される重金属の有無によって出力差ができることを見出したものである。
【００２５】
これにより、開発費等は一切不要であり、安価な既存の装置によって、木材の分別作業性を格段に向上することができる。
【００２６】
請求項４に記載の発明は、被検査物となる木材へ少なくとも８５０ｎｍ〜９５０ｎｍの波長を含む近赤外線波長帯域の光を照射する光源部と、前記光源部からの光を受けて、前記被検査物から反射する光を受ける受光部と、前記受光部によって受けた光に基づいて、反射率を演算する反射率演算手段と、前記被検査物に重金属物質が含有されているときの反射率しきい値を記憶する記憶手段と、前記反射率演算手段による演算結果と、前記記憶手段に記憶されているしきい値とを比較する比較手段と、前記比較手段による比較の結果、演算された反射率がしきい値を越えている場合に、少なくとも前記被検査物に防腐剤に含有される重金属物質の有無を判別する判別手段と、を有している。
【００２７】
請求項４に記載の発明によれば、請求項２及び請求項３における出力結果を、記憶手段に記憶されたしきい値と比較する（比較手段）。
【００２８】
判別手段では、この比較結果に基づいて、木材である被検査物に塗布された防腐剤に含有する重金属の有無を自動判定する。
【００２９】
これにより、結果として重金属の有無までわかる、所謂専用機として用いることができ、例えば、被検査物である木材をベルトコンベア等で搬送しながら、自動分別するといったオートメーション化が可能となる。
【００３０】
なお、光源部から照射する光の波長は、好ましくは、８８８ｎｍ〜９１２ｎｍとすることで、重金属の有無による出力値の差が顕著に現れる。
【発明の効果】
【００３１】
以上説明したように本発明では、開発のための時間と労力の浪費を軽減し、木材に塗布される防腐剤に含まれる重金属の有無によって、確実に異なる測定結果を得ることができ、自動判別化により木材の分別作業性を向上することができるという優れた効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
図１には、本実施の形態に係る反射率測定装置１０が示されている。この反射率測定装置１０は、木材１２に塗布される防腐剤に含まれる重金属物質の有無を判別するために適用される。
【００３３】
反射率測定装置１０は、矩形のベース１４に支持された本体ケーシング１６を備えている。この本体ケーシング１６の一側面からは検査プルーブユニット１８の一端が突出されている。
【００３４】
検査プルーブユニット１８は、内部に光ファイバー２０及び信号線２２（図２参照）を含むフレキシブルケーブル２４と、このフレキシブルケーブル２４の先端に取付けられたアタッチメント２６と、で構成されている。
【００３５】
前記本体ケーシング１６の他の側面には、スイッチユニット２８が設けられ、また、上面には表示ユニット３０が設けられている。
【００３６】
スイッチユニット２８は、６個の操作ボタン２８が横一列に配設されている（便宜上、以下では、図１（Ｃ）の左側から順に操作ボタン２８Ａ、操作ボタン２８Ｂ、操作ボタン２８Ｃ、操作ボタン２８Ｄ、操作ボタン２８Ｅ、操作ボタン２８Ｆ）という。
【００３７】
操作ボタン２８Ａは、スタートスイッチであり、押圧することで測定が開始される。
【００３８】
操作ボタン２８Ｂは、リセットスイッチであり、初期化するとき、並びに後述するセレクトスイッチの操作による選択事項の決定を行うときに操作される。
【００３９】
操作ボタン２８Ｃは、ライトスイッチであり、表示ユニット３０のバックライト（図示省略）のオン・オフを行うときに操作される。
【００４０】
操作ボタン２８Ｄ及び操作ボタン２８Ｅは、セレクトスイッチであり、設定値の変更の際に、設定値をプラス（操作ボタン２８Ｄ）及びマイナス（操作ボタン２８Ｅ）するときに操作される。
【００４１】
操作ボタン２８Ｆは、電源スイッチであり、本体ケーシング１６内の電子機器に電源を投入するときに操作される。
【００４２】
前記表示ユニット３０は、液晶表示パネルによって構成されており、前記検査プルーブユニット１８によって測定される被検査物（木材１２）からの反射率が百分率（％）表示されるようになっている。この表示形態は、図１（Ａ）では、７セグメント表示形態としたが、ドットマトリクス表示形態であってもよい。
【００４３】
図２には、検査プルーブユニット１８の内部構造が示されている。
【００４４】
フレキシブルケーブル２４内には、本体ケーシング１６と、アタッチメント２６との間で電気信号を送受信するための信号線２２が配線されている。すなわち、アタッチメント２６には、光源３２と、前記操作スイッチ２８Ａと同一の機能を持つ手元側スイッチ３４（図１（Ｂ）参照）と、が設けられ、本体ユニット１６からの通電により光源３２を点灯させ、かつ手元側スイッチ３４の操作信号を本体ケーシング１６側へ送出することができるようになっている。
【００４５】
アタッチメント２６には、矩形ブロック状の把持部２６Ａに吸盤状のゴムフード２６Ｂが取付けられた構造となっており、前記手元側スイッチ３４は、前記把持部２６Ａに設けられている。
【００４６】
また、前記光源３２は、このゴムフード２６Ｂの中心部に設けられ、光源３２の周囲には、光ファイバー２０の一端部が配置されている。
【００４７】
なお、本実施の形態では、光源３２から照射された光が被検査物である木材１２で反射した反射光を光ファイバー２０の一端へ入光させ、本体ケーシング１６へと案内するのが目的であるが、アタッチメント２６には、温度センサ３６が設けられ、木材１２の温度も同時に測定することができるようになっている。
【００４８】
測定の際には、上記アタッチメント２６のゴムフード２６Ｂの開口を木材１２にあてがう。
【００４９】
この状態で手元側スイッチ３４又は操作ボタン２８Ａを操作することで、ゴムフード２６Ｂによって覆われた領域に光源部３２からの光が照射され、当該照射された光が木材１２によって反射した光（反射光）が光ファイバー２０に入力される。
【００５０】
ここで、本実施の形態に係る光源３２からは、近赤外線である波長８５０ｎｍ〜９５０ｎｍを含む光が照射されるようになっている。
【００５１】
ここで、本出願人は、前記波長８５０ｎｍ〜９５０ｎｍを含む近赤外線光は、木材１２に塗布された防腐剤に含まれる重金属（クロム、銅、ヒ素）に対して反応し、重金属が含まれているときの反射光量と、重金属が含まれていないときの反射光量とに差が生じることを見出した。
【００５２】
図３及び図４はその実験結果であり、横軸が波長（ｎｍ）、縦軸が反射率（％）である。
【００５３】
実験としては、防腐剤を塗布していない木材１２（図３及び図４のＡ線矢視特性曲線）、防腐剤を１回塗布した木材１２（図３及び図４のＢ線矢視特性曲線）、防腐剤を２回塗布した木材１２（図３及び図４のＣ線矢視特性曲線）の３種類の木材１２に対して行った。
【００５４】
この結果、１０００ｎｍを超す赤外線光では、ほとんど差が生じないが、８５０ｎｍ〜９５０ｎｍ、特に８８８ｎｍ〜９１２ｎｍの間では、防腐剤を塗布していない木材１２と、塗布した木材（塗布が１回、２回に関わらず）とで、反射率の差が顕著となっている。
【００５５】
図５には、本体ケーシング１６に組み込まれた測定機器における測定制御に関わる機能的なブロック図が示されている。
【００５６】
スイッチユニット２８は、操作状態認識部３８に接続され、それぞれの操作ボタン２８Ａ乃至Ｆの操作状態を認識する。この操作状態認識部３８には、前記アタッチメント２６の手元側スイッチ３４も接続されている。
【００５７】
操作状態認識部３８には、前記光源３２を通電するためのドライバ４０が接続されており、当該操作状態認識部３８おいて、操作ボタン２８Ａ或いは手元側スイッチ３４の操作が認識されると、測定開始と判断し、ドライバ４０に対して点灯指示信号を送出する。
【００５８】
また、操作状態認識部３８は、表示ユニット３０に接続されており、操作ボタン２８Ｃが操作された場合に、表示ユニット３０の図示しないバックライトを点灯する。
【００５９】
さらに、操作状態認識部３８は、データ解析部４２に接続され、操作ボタン２８Ｂ、操作ボタン２８Ｄ、操作ボタン２８Ｅの操作に基づいて、解析のためのパラメータ等の設定値が変更されるようになっている。
【００６０】
このデータ解析部４２には、光電変換部４４が接続されており、前記光ファイバー２０に案内されて入力される光に基づいて出力される電気信号が入力されるようになっている。この電気信号は、光源３２からの光に対する木材からの反射光の光量に相当するものであり、データ解析部４２では、この反射光の光量と、光源３２の照射光量とに基づいて反射率が演算され、表示ユニット３０に百分率（％）で表示されるようになっている。
【００６１】
この表示ユニット３０に表示される数値（％）をオペレータが目視することで、前記図３及び図４の特性図において、防腐剤が塗布された木材と、そうでない木材との反射率の違いの中間値（図３及び図４では、ほぼ６２％）のしきい値と比較し、被検査物の木材１２に対して、防腐剤が塗布されているか否かを分別することができる。
【００６２】
なお、前記アタッチメント２６に設けられた温度センサ３６は、温度認識部４６に接続されている。この温度認識部４６において認識した温度と、許容値メモリ４８に記憶された許容値とが比較され、許容温度範囲内か否かをデータ解析部４２へ送出するようにしている。すなわち、温度によって光源３２からの照射光量が異なる場合があり、このために生じる反射率の誤差の温度補償を行っている。これにより、正確な反射率の測定が可能となっている。
【００６３】
以下、本実施の形態の作用を図６のフローチャートに従い説明する。
【００６４】
このフローチャートは、操作ボタン２８Ｆが操作され、電源が投入されることで起動するルーチンであり、まず、ステップ１００では、初期設定が実行され、次いでステップ１０２へ移行して、操作ボタン２８Ａ乃至２８Ｆ又は手元側スイッチ３４が操作されたか否かが判断される。
【００６５】
このステップ１０２で肯定判定されると、ステップ１０４へ移行して操作された内容を認識し、ステップ１０６へ移行する。
【００６６】
ステップ１０６で、操作ボタン２８Ｆの操作、すなわち電源スイッチが操作されたと判断されると、このルーチンは終了し、電源は遮断される。
【００６７】
また、ステップ１０６で否定判定されると、ステップ１０８へ移行して検査開始スイッチの操作（操作ボタン２８Ａ又は手元側スイッチ３４の操作）がされたか否かが判断される。
【００６８】
このステップ１０８で否定判定された場合は、他の指示であると判断され、ステップ１１０へ移行して他の処理を実行し、ステップ１０２へ戻る。
【００６９】
また、ステップ１０８で肯定判定されると、検査を開始する指示であると判断し、ステップ１１２へ移行して光源３２を点灯し、次いでステップ１１４へ移行して測定検査を開始する。
【００７０】
測定検査手順は、光源３２から照射された光が木材１２で反射し、その反射光を光ファイバー２０で光電変換部４４へ案内する。光電変換部４４では、入力した光量に基づいて電気信号に変換し、データ解析部４２へ送出する。
【００７１】
次のステップ１１６では、データ解析部４２において、光電変換部４４から入力された電気信号（反射光量に相当）を解析し、反射率を演算する。反射率は、単純には反射光量／光源３２の照射光量となるが、環境温度によって光源３２からの照射光量や波長が変化する場合がある。そこで、温度センサ３６によって検査時の温度を測定し、演算された反射率を補正する（ステップ１１８）。
【００７２】
このようにして得た反射率は、ステップ１２０で表示ユニット３０に表示され、オペレータが確認する。
【００７３】
ここで、図３及び図４に示される如く、近赤外線（波長８５０ｎｍ〜９５０ｎｍ、好ましくは波長８８８ｎｍ〜９１２ｎｍ）の光を木材１２に照射すると、この木材１２に防腐剤に含まれる重金属の有無によって、反射率が異なることがわかっている。すなわち、防腐剤が塗布されていない木材１２は、防腐剤が塗布された木材に比べて、反射率が高くなる傾向にあり、その差が前記近赤外線の特定の波長域では、確実、かつ顕著に現れる。
【００７４】
今回の実験では、約６２％を境界として、防腐剤が塗布されていない木材１２と、防腐剤が塗布されている木材とを完全に分別することができた。
【００７５】
そこで、オペレータは、予め図３及び図４のデータに基づいて、しきい値（例えば６２％）を認識しており、表示された反射率がこのしきい値を越えている場合には、木材１２には防腐剤が塗布されていないと判断し、しきい値を下回っている場合には、木材１２に防腐剤塗布されていると判断できる。
【００７６】
なお、表示ユニット３０には、最新に検査（測定）した反射率の表示に加え、過去５回程度の検査値（反射率）、並びにこの５回の平均値を表示するようにしてもよい。
【００７７】
以上説明した如く本実施の形態では、青果物の糖度を計測するときに用いる糖度計等の原理、すなわち、光源３２から照射された光の反射率に基づいて、非破壊で青果物の糖度を計る原理を木材１２に対する防腐剤（重金属含有）の塗布の有無（重金属の有無）に利用した。これは、重金属（ＣＣＡ）が、波長８５０ｎｍ〜９５０ｎｍの近赤外線光に対して反応し、反射率が変化することを見出したことによるものであり、従来、目視で防腐剤が塗布されてるか否かを分別していた作業を、格段に効率アップすることができ、作業効率の向上を図ることができる。
【００７８】
なお、本実施の形態では、オペレータによる手作業（アタッチメント２６を被検査物の木材１２にあてがい、その都度操作ボタン２８Ａ又は手元側スイッチ３４を操作して測定を開始する作業）によって防腐剤の塗布の有無（重金属の有無）を判断するようにしたが、図７に示される如く、ベルトコンベア５０を用いて、木材１２を順次搬送し、その搬送経路途中に、本実施の形態の反射率測定装置１０を配設し、次々と搬送される木材１２を自動的に測定するようにしてもよい。
【００７９】
また、この場合、ベルトコンベア５０における、反射率測定装置１０よりも下流側に、一端を中心に回動する振り分けコンベア５０Ａを配設し、反射率測定装置１０による判別結果に基づいて、木材１２をストッカー５２又はストッカー５４に分別搬送するようにしてもよい。
【００８０】
すなわち、反射率測定装置１０に、測定した反射率を予め設定したしきい値と比較し、防腐剤が塗布されているか否か（重金属の有無）を自動的に判断する機能を具備し、その結果に基づいて、前記振り分けコンベア５０Ａの回動位置を制御することで、例えば、上流側のストッカー５２には、防腐剤が塗布された木材１２を集積し、下流側のストッカー５４には、防腐剤が塗布されていない木材１２を集積することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】（Ａ）は本実施の形態に係る反射率測定装置の平面図、（Ｂ）は反射率測定装置の正面図、（Ｃ）は反射率測定装置の側面図である。
【図２】アタッチメントの内部構造を示す断面図である。
【図３】波長−反射率特性図である。
【図４】図３の波長８００ｎｍ〜９００ｎｍの波長帯域の拡大図である。
【図５】本実施の形態に係る反射率測定装置の測定に関する機能ブロック図である。
【図６】本実施の形態に係る反射率測定手順を示す制御フローチャートである。
【図７】変形例に係り、反射率測定装置を用いた自動分別装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００８２】
１０    反射率測定装置
１２    木材
１４    ベース
１６    本体ケーシング
１８    検査プルーブユニット
２０    光ファイバー（受光部）
２２    信号線
２４    フレキシブルケーブル
２６    アタッチメント
２８    スイッチユニット
３０    表示ユニット
２８Ａ〜２８Ｆ    操作ボタン
３２    光源（光源部）
３４    手元側スイッチ
３６］    温度センサ
３８    操作状態認識部
４０    ドライバ
４２    データ解析部（反射率演算手段）
４４    光電変換部（受光部）
４６    温度認識部
４８    許容値メモリ
【図１】
2005049305.tif 000003
【図２】
2005049305.tif 000004
【図３】
2005049305.tif 000005
【図４】
2005049305.tif 000006
【図５】
2005049305.tif 000007
【図６】
2005049305.tif 000008
【図７】
2005049305.tif 000009