(57)【要約】【課題】簡易な手法で以って砂の粒度と粒度分布を連続的でかつ正確に測定できる、粒状体の粒度分布の測定技術を提供すること。【解決手段】落下中の粒状体の量を測定する手段と、落下中の粒状体の粒度を測定する手段と、前記の両手段の測定データを基に砂の粒度分布を算出する演算処理部とにより構成し、前記粒状体の量を測定する手段が、粒状体群を衝突させる受圧板３１と、受圧板３１に衝突する粒状体群の面圧を測定するセンサ３３とよりなり、粒状体の粒度を測定する手段が、粒状体群を衝突させて振動する受振体３４と、受振体３４の振動を測定するセンサ３５とにより粒度分布測定装置を構成する。【選択図】        図３
2005003395.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒状体の粒度分布を測定する粒度分布測定装置において、
落下中の粒状体の量を測定する手段と、
落下中の粒状体の粒度を測定する手段と、
前記の両手段の測定データを基に砂の粒度分布を算出する演算処理部とにより構成することを特徴とする、
粒状体の粒度分布測定装置。
【請求項２】
粒状体の粒度分布を測定する粒度分布測定装置において、
落下中の粒状体の量を測定する手段と、
落下中の粒状体の粒度を測定する手段と、
前記の両手段の測定データを基に砂の粒度分布を算出する演算処理部とにより構成し、
前記粒状体の量を測定する手段が、粒状体群を衝突させる受圧板と、
受圧板に衝突する粒状体群の面圧を測定するセンサとよりなり、
粒状体の粒度を測定する手段が、粒状体群を衝突させて振動する受振体と、
受振体の振動を測定するセンサとよりなり、
センサで測定した受圧板に衝突する粒状体群の面圧分布から粒状体の量を測定し、
センサで測定した粒状体が受振体に衝突して発生する振動分布から粒状体の粒度を測定し、
粒状体の量と粒状体の粒度を基に砂の粒度分布を算出することを特徴とする、
粒状体の粒度分布測定装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、落下中の粒状体の量を測定する手段と落下中の粒状体の粒度を測定する手段とを、粒状体の落下領域に固定して設けたことを特徴とする、粒状体の粒度分布測定装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２において、落下中の粒状体の量を測定する手段と落下中の粒状体の粒度を測定する手段とを、粒状体の落下領域を横移動可能に設けたことを特徴とする、粒状体の粒度分布測定装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４の何れかにおいて、粒状体が砂であることを特徴とする、粒状体の粒度分布測定装置。
【請求項６】
粒状体の粒度分布を測定する粒度分布測定方法において、
受圧板に粒状体群を衝突させて粒状体群の面圧をセンサで測定すると共に、
受振体に粒状体を衝突させて受振体の振動をセンサで測定し、
粒状体群の面圧分布から求めた粒状体の量と、
受振体の振動分布から求めた粒状体の粒度を基に砂の粒度分布を算出することを特徴とする、
粒状体の粒度分布測定方法。
【請求項７】
粒状体の粒度分布を測定する粒度分布測定方法において、
請求項２乃至請求項４に記載の何れかの粒度分布測定装置を使用し、
受圧板に粒状体群を衝突させて粒状体群の面圧をセンサで測定すると共に、
受振体に粒状体を衝突させて受振体の振動をセンサで測定し、
粒状体群の面圧分布から求めた粒状体の量と、
受振体の振動分布から求めた粒状体の粒度を基に砂の粒度分布を算出することを特徴とする、
粒状体の粒度分布測定方法。
【請求項８】
請求項６または請求項７において、粒状体が砂であることを特徴とする、粒状体の粒度分布測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は骨材製造設備のうち、製砂設備における砂等の粒度分布を連続的に計測する粒状体の粒度分布測定装置および粒度分布測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に骨材製造プラントで砂を生産する場合、原料となる砕石の原砂を衝撃式破砕機に投入して細かく砕き、５ｍｍ〜０ｍｍ範囲に砕いた細砂を篩式の分級機に案内し所定の粒度範囲に分級して砂製品を得ている。
砂製品の粒度分布はコンクリートの品質や物性に影響を与えることから、コンクリート材料として適格な粒度分布がＪＩＳ規格（Ａ５００５−１９９３）に定められている。
ＪＩＳ規格に適合させるためには、砂製品の粒度分布を適時測定し、測定した粒度分布に基づいて破砕機から排出される砂の粒度調整を行う必要がある。
砂の粒度分布を測定する方法としては、破砕機から連続して排出される砂の中からサンプルを採取し、採取したサンプル砂を規定のふるい分け器を使ってふるい分けを行い、次にふるい分けられた各粒度の砂重量を測定し、測定して得られた粒度毎にサンプル砂の全体重量に対する重量比を求めることによって砂の粒度分布を求める方法が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の砂の粒度分布の測定技術にはつぎのような問題点がある。
＜イ＞砂のサンプリング作業やふるい分け作業を作業員の手作業に頼っているため、粒度分布の測定に長時間と多大な労力を要している。
＜ロ＞骨材製造プラントの稼動中に連続的に粒度測定ができないこと、前記したように粒度分布の測定に長時間を要することから、破砕後ふるい分けされた破砕の粒度分布の変化をリアルタイムに把握することができなかった。
そのため、最終製品である砂の粒度分布を適性範囲に調整することができなかった。
【０００４】
本発明は以上の点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは簡易な手法で以って粒状体の粒度と粒度分布を連続的でかつ正確に測定できる、粒状体の粒度分布の測定技術を提供することにある。
また本発明の他の目的は、粒状体の粒度分布を適正範囲に調整できる、粒状体の粒度分布の測定技術を提供することにある。
【０００５】
【問題を解決するための手段】
第１の発明は、粒状体の粒度分布を測定する粒度分布測定装置において、落下中の粒状体の量を測定する手段と、落下中の粒状体の粒度を測定する手段と、前記の両手段の測定データを基に砂の粒度分布を算出する演算処理部とにより構成することを特徴とする、粒状体の粒度分布測定装置である。
第２の発明は、粒状体の粒度分布を測定する粒度分布測定装置において、落下中の粒状体の量を測定する手段と、落下中の粒状体の粒度を測定する手段と、前記の両手段の測定データを基に砂の粒度分布を算出する演算処理部とにより構成し、前記粒状体の量を測定する手段が、粒状体群を衝突させる受圧板と、受圧板に衝突する粒状体群の面圧を測定するセンサとよりなり、粒状体の粒度を測定する手段が、粒状体群を衝突させて振動する受振体と、受振体の振動を測定するセンサとよりなり、センサで測定した受圧板に衝突する粒状体群の面圧分布から粒状体の量を測定し、センサで測定した粒状体が受振体に衝突して発生する振動分布から粒状体の粒度を測定し、粒状体の量と粒状体の粒度を基に砂の粒度分布を算出することを特徴とする、粒状体の粒度分布測定装置である。
第３の発明は、前記した発明において、落下中の粒状体の量を測定する手段と落下中の粒状体の粒度を測定する手段とを、粒状体の落下領域に固定して設けたことを特徴とする、粒状体の粒度分布測定装置である。
第４の発明は、前記した発明において、落下中の粒状体の量を測定する手段と落下中の粒状体の粒度を測定する手段とを、粒状体の落下領域を横移動可能に設けたことを特徴とする、粒状体の粒度分布測定装置である。
第５の発明は、前記した何れかの発明において、粒状体が砂であることを特徴とする、粒状体の粒度分布測定装置である。
第６の発明は、粒状体の粒度分布を測定する粒度分布測定方法において、受圧板に粒状体群を衝突させて粒状体群の面圧をセンサで測定すると共に、受振体に粒状体を衝突させて受振体の振動をセンサで測定し、粒状体群の面圧分布から求めた粒状体の量と、受振体の振動分布から求めた粒状体の粒度を基に砂の粒度分布を算出することを特徴とする、粒状体の粒度分布測定方法である。
第７の発明は、粒状体の粒度分布を測定する粒度分布測定方法において、前記した何れかの粒度分布測定装置を使用し、受圧板に粒状体群を衝突させて粒状体群の面圧をセンサで測定すると共に、受振体に粒状体を衝突させて受振体の振動をセンサで測定し、粒状体群の面圧分布から求めた粒状体の量と、受振体の振動分布から求めた粒状体の粒度を基に砂の粒度分布を算出することを特徴とする、粒状体の粒度分布測定方法である。
第８の発明は、前記した発明において、粒状体が砂であることを特徴とする、粒状体の粒度分布測定方法である。
【０００６】
【発明の実施の形態１】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
【０００７】
＜イ＞全体の概要
図１に粒度分布測定装置を配備した骨材製造プラントのモデル図を示す。
骨材製造プラントの基本構成を工程順に説明すると、原砂ホッパ１０は例えば粒径２５〜０ｍｍの原料となる砕石を収容している。
原砂ホッパ１０の底部に設けたゲート１１を操作することで、破砕機１２へ供給する原砂の供給量が調整可能となっている。
【０００８】
破砕機１２は例えば衝突式の遠心破砕機（例えばコトブキ技研工業株式会社製「ＢＭ型クラッシャ」）で、破砕機１２で生産される粒状体である砂の粒度調整は、原砂の供給量と破砕機１２の駆動源１３を制御することで行なわれる。
破砕機１２の排出側はコンベアやバイブロモータ１５付きの搬送フィーダ１４を介してエアスクリーン装置２０と接続していて、密封構造の搬送フィーダ１４を通じてエアスクリーン装置２０へ原砂を搬送し得るようになっている。
【０００９】
エアスクリーン装置２０は、砂群に強制送風して砂の自重に反比例する飛距離の性質を利用して分級する装置で、従来の篩い式のスクリーン装置のような砂を篩い分ける機能と、従来のサイクロン装置等のような分級する機能とを併せ持っている。
エアスクリーン装置２０はその内部に一定の勾配を有する状態で網製のカットスクリーン２１が設置されていて、このカットスクリーン２１を間に挟んでその上方には選別室２２が形成され、またその下方には分級室２３が形成されている。
エアスクリーン装置２０は選別室２２内へ連続送風する送風機２４と、選別室２１内の微粉を回収路１６を通じて負圧吸引して貯槽１７へ回収する集塵機１８とを具備している。
【００１０】
選別室２１内に供給される砂群は送風機２４を通じて受ける風力により、粒径が小さく軽量なものほど遠くに吹き飛ばされる。吹き飛ばされた砂群の中でカットスクリーン２１を透過できないオーバーサイズの砂は回収された後、再破壊のため還流路１９を通じて破砕機１２の供給側へ還流される。
カットスクリーン２１を透過した砂群は、分級室２３を経て分級室２３の排出口の下方に配置したコンベア２６へ排出されるか、或いは図示しない貯槽へ蓄えられる。
【００１１】
図２の拡大モデル図を基にエアスクリーン装置２０の構成をさらに説明すると、選別室２２内には可動式のダンパ２５が配備されている。
ダンパ２５を可動式に構成したのは、ダンパ２５を飛び越える砂と、飛び越えられずダンパ２５の手前に落下する砂との割合を調整することで、製品サイズと非製品サイズとの粗粒率（ＦＭ値）を任意に調整するためである。
本発明でいうダンパ２５の可動とは、帯板の前後方向への揺動、前後方向または上下方向のスライドや伸縮を含むものである。
【００１２】
カットスクリーン２１は送風機２２側へ向けて下り勾配の状態で配置されていて、ダンパ２５を飛び越えた砂を篩いにかける。
カットスクリーン２１の透過直前の砂群は、送風機２４に近い側から遠い側へ粗粒から細粒となるようにエアで分級されているので、透過前とほぼ同等の分級状態を維持したまま砂群はカットスクリーン２１を透過して落下することになる。
【００１３】
＜ロ＞粒度分布測定装置
砂の粒度分布を電気的に測定するための粒度分布測定装置３０は砂群の落下領域に配置され、落下中の砂の量を測定する手段と、落下中の砂の粒度を測定する手段と、これらの両手段から得た数値を基に砂の粒度分布を算出する演算処理部とにより構成される。
図２に示すように複数の粒度分布測定装置３０が所定の間隔を隔てて分級室２３内のカットスクリーン２１の直下に固定して設置されている。
粒度分布測定装置３０を分級室２３内のカットスクリーン２１の直下に設置したのは、測定対象の砂群の量が少ない環境下で測定して粒度分布の測定精度を高めるためであり、また粒度分布測定装置３０を複数設置したのは、分級された砂群を広範囲に亘って測定対象とするためである。粒度分布測定装置３０の設置間隔や設置数は適宜選択するものとする。
【００１４】
＜ハ＞砂の量の測定手段
図３に示すように落下する砂群の量を測定する手段は、受圧板３１と、受圧板３１に一体に接続した支持体３２と、支持体３２の曲げ歪を測定する歪センサ３３とにより構成され、受圧板３１に砂群が衝突する際の力（運動エネルギー）を、支持体３２の曲げ歪を通して歪センサ３３が面圧として取り出し、この面圧を基に「砂の量」が求められる。
すなわち、砂群の量と、この砂群が衝突した際の受圧板３１の面圧分布との間に相関関係がある。この相関関係から逆に砂群の量を求めようとするものである。
【００１５】
［受圧板］
受圧板３１の大きさに制約はなく、落下中の砂群と衝突可能な部材であればよい。  受圧板３１の設置角度については、砂群が衝突して周囲の広範囲に跳ね返らないように傾斜させて設置することが望ましい。
【００１６】
［支持体］
支持体３２は棒状または板状の部材を略く字形に折曲した部材で、その基端は静止部材３６に可動不能に固定され、またその他端は受圧板３１に固定されている。
【００１７】
［歪センサ］
歪センサ３３は受圧板３１に作用する砂群の力を計測できるセンサであればよく、またその取付け位置も図示したように支持体３２に限定されず、受圧板３１に作用する砂群の力を計測できる位置であればよい。また受圧板３１の受撃面に公知の圧力センサを直接取り付けてもよい。
【００１８】
＜ニ＞砂の粒度測定手段
図３に示すように落下中の砂の粒度を測定する手段は、受振体３４と、受振体３４の振動を測定する振動センサ３５とにより構成され、砂粒子が受振体３４に衝突した際に発生する受振体３４の振動を振動センサ３５で測定して振動分布を求め、この振動分布から「砂の粒度」が求められる。
すなわち、砂粒子の粒度と、この砂粒子が衝突した際の受振体３４の振動分布との間に相関関係があるから、この相関関係から逆に砂の粒度を求めようとするものである。
【００１９】
［受振体］
受振体３４は、砂粒子が衝突した際、振動するものであればよい。受振体３４は、線状、棒状、板状、又は立体状（多面体状また球状、それらの内部に空間が有るものと無いもの、その空間に仕切が有るものと無いもの、立体の表面の一部が無いものなどを含む）のものを使用できる。
また図４に示すように、弓形のセンサ取付具３７の両端に線状の受振体３４を横断させて配置すると共に、受振体３４の一部に振動センサ３５を配置した形態であってもよい。
【００２０】
［振動センサ］
振動センサ３５による受振体３４の振動の測定方法としては、例えば受振体３４の振動を直接測定する方法や、受振体３４に取り付けた共振体の振動を測定して間接的に測定する方法がある。
また振動センサ３５は、受振体３４や共振体の振動を検知できるものであればよく、音を電気信号に変換するマイクや、振動による圧力変化を電気信号に変換する圧電素子などがある。
検知した電気信号は、振動処理装置で受振体３４の振動分布を求めることができる。振動処理装置は、例えば、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）装置を使用したり、或いは、バンドパスフィルターや演算処理装置などを使用して、検知された電気信号の振動を複数に分け、振動分布を求めることができる。
【００２１】
＜ホ＞演算処理部
演算処理部は、前記した歪センサ３３と振動センサ３５の検知データを基に砂の量と粒度を夫々求め、さらにこれらふたつのデータから砂の粒度分布を算出するものである。
前述したように砂群の量と、受圧板３１の面圧分布には相関関係があるから、予め砂の量に応じた受圧板３１の面圧データを求めておき、この基礎データに実際の面圧データを対比させることで砂群の量は簡単に求められる。
【００２２】
また砂粒子の粒度と受振体３４の振動分布にも相関関係があるから、同様に予め砂粒子の粒度と受振体３４の振動データ（周波数の分布）を求めておき、この振動の基礎データに実際の振動データ（周波数の分布）を対比させる。
砂の周波数分布は各粒度に応じた周波数分布のパターンがあるから、このパターンの相違を利用すれば落下中の砂の粒度を簡単に求めることができる。
【００２３】
落下中の砂群の量と砂の粒度が判明すれば、このふたつのデータを基にして砂の粒度分布を簡易に算出することができる。
このようにして求めた砂の粒度分布情報に基づき、図１，２に示すダンパ２５の可動調整操作、図１に示す原砂ホッパ１０の底部に設けたゲート１１による原砂の供給量の調整操作、破砕機１２の駆動源１３の制御操作の何れかひとつの操作、或いは複数の操作を行うことで、破砕機１２で生産される砂の粒度調整を行う。
【００２４】
このように本発明では、砂の粒度分布の測定をリアルタイムで、しかも連続的に行うことができる。そのため、最終製品である砂の粒度分布をＪＩＳ規格等の適性範囲に簡易でしかも正確に調整することができる。
また演算処理部で以って測定した砂の粒度分布と連動させて、ダンパ２５やゲート１１、或いは破砕機１２の駆動源１３を夫々自動制御するように構成すれば、骨材製造プラントの自動運転も可能である。
【００２５】
【発明の実施の形態２】
以降に他の実施の形態について説明するが、その説明に際し、前記した実施の形態１と同一の部位は同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。
【００２６】
以上は複数の粒度分布測定装置３０を固定して配置した場合について説明したが、図５に示すように一台の粒度分布測定装置３０を分級方向（図の左右方向）に沿って横移動可能に配置してもよい。
横移動手段としては例えば図６に示すように横移動する範囲に亘っておねじを形成したガイド棒４０を回転可能に設けると共に、粒度分布測定装置３０の支持体３２を垂下させた移動体４１をガイド棒４０に螺合させて配置し、移動体４１に形成したガイド溝４３に、ガイド棒４０と並行に配置した板状の固定カム４４を嵌合させ、ガイド棒４０を正逆転させることで、粒度分布測定装置３０を横移動させることができる。
本例では粒度分布測定装置３０をねじ送り機構により横移動させる場合について示したが、公知の横移動機構を適用できることは勿論である。
【００２７】
本例にあっては粒度分布測定装置３０の姿勢を保ちながら等速で横移動させることが前記した実施の形態１と異なるが、砂の粒度分布測定原理は前記した実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
【００２８】
また粒度分布測定装置３０の横移動範囲は、図示したように一台の粒度分布測定装置３０を使用する場合は分級室２３の縦断全範囲を往復移動させるか、或いは縦断範囲の一部区間を往復移動させるものとする。
【００２９】
また本発明は、数台の粒度分布測定装置３０を横移動可能に配置してもよい。
数台の粒度分布測定装置３０を使用する場合は、任意の分級範囲に亘って横移動させるように移動範囲を分担するようにするとよい。
【００３０】
本例にあっては、各分級室２３毎に粒度分布測定装置３０を配置する図１の形態に比べて、粒度分布測定装置３０の使用台数を大幅に低減できて、測定コストを低減できる利点がある。
【００３１】
【発明の実施の形態３】
以上は粒度分布測定装置３０をカットスクリーン２１の下方に配設した場合について説明したが、分級室２３の出口付近であってもよい。
粒度分布測定装置３０の配設位置は、粒状体の落下領域であればどこでもよい。
【００３２】
【発明の実施の形態４】
粒状体は砂に限定されるものではなく、砂以外の粒径の異なる粒体であれば各種の粒状体の粒度分布の測定に適用することが可能である。
【００３３】
【発明の効果】
本発明は、簡易な手法で以って粒状体の粒度と粒度分布を連続的でかつ正確に測定できると共に、粒状体の粒度分布を適正範囲に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】粒度分布測定装置を配備した骨材製造プラントのモデル図
【図２】エアスクリーン装置の拡大モデル図
【図３】図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩの断面図
【図４】一部を省略した他の粒度分布測定装置の斜視図
【図５】粒度分布測定装置を配備したエアスクリーン装置の拡大モデル図
【図６】粒度分布測定装置の横移動機構の説明図
【符号の説明】
１０    原砂ホッパ
１１    ゲート
１２    破砕機
１３    駆動源
１４    搬送フィーダ
１５    バイブロモータ
１７    集塵機
１８    貯槽
２０    エアスクリーン装置
２１    カットスクリーン
２２    選別室
２３    分級室
２４    送風機
２５    ダンパ
２６    コンベア
３０    粒度分布測定装置
３１    受圧板
３２    支持体
３３    歪センサ
３４    受振体
３５    振動センサ
３７    センサ取付具
４０    ガイド棒
４１    移動体
４３    ガイド溝
４４    固定カム
【図１】
2005003395.tif 000003
【図２】
2005003395.tif 000004
【図３】
2005003395.tif 000005
【図４】
2005003395.tif 000006
【図５】
2005003395.tif 000007
【図６】
2005003395.tif 000008