(57)【要約】【課題】切り出される骨材の１バッチ分の水分量をより正確に計側できるようにする。【解決手段】電極５を絶縁性を備えた耐摩耗性樹脂に封入してなる電極部材６を２枚形成する。骨材貯蔵ビン１の下部における切出口２の上流側近傍位置に、一対の電極部材６を正対するよう配置して、支持梁１２を介し骨材貯蔵ビン１の側壁内面に取り付ける。各電極部材６の電極５の寸法及び電極５同士の間隔は、各電極５の間に形成される領域が、骨材貯蔵ビン１より１バッチで切り出される骨材４を収容できる容積となるよう大きさ及び間隔を設定する。骨材貯蔵ビン１より次のバッチで切り出される骨材４が、切り出し直前に電極部材６の間に存在するときの電極５間に生じる静電容量を基に、次のバッチで切り出される骨材４の１バッチ分全体の水分量を計測させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
骨材貯蔵ビンの下部に設けられている切出口の近傍となる上流側位置に、所要の間隔を隔てて一対の絶縁電極を設け、上記切出口より切り出される直前の骨材が存在している各絶縁電極間に検出される静電容量を基に、上記骨材貯蔵ビンの切出口より切り出される骨材中の水分を計測するようにしてなることを特徴とする骨材水分計測装置。
【請求項２】
一対の絶縁電極は、バッチ操作で骨材を切り出すようにしてある骨材貯蔵ビンの下部に、次のバッチで切り出される骨材が切り出される直前に存在する領域を挟んだ配置となるよう設けるようにした請求項１記載の骨材水分計側装置。
【請求項３】
一対の絶縁電極の面積及び間隔を、該面積及び間隔から導かれる各絶縁電極の間の領域の容積が１バッチ分の骨材のほぼ全量を収容できる容積となるよう設定するものとした請求項２記載の骨材水分計側装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生コンクリート製造設備にて製造される生コンクリートの品質管理を行なうことができるようバッチャプラントの骨材貯蔵ビンより切り出される骨材に含まれる水分量を計測するための骨材水分計測装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、生コンクリートの打設作業時における作業性や、硬化後の強度は、生コンクリート製造設備にて製造される生コンクリートのスランプ値に多く支配される。このため、生コンクリート製造設備にて生コンクリートの製造を行う場合は、バッチャプラントにてセメント、骨材（砂、砂利等）、水等の材料を調合する際に、所望するスランプ値が得られるように各材料の配合比を設定するようにしている。特に、上記各材料のうち、配合する水の量の大小は上記スランプ値に与える影響が大きいため、生コンクリートを調製する際には、配合される水分量の管理を正確に行なうことが重要となる。
【０００３】
ところで、バッチャプラントに搬入される上記生コンクリートの製造材料となる骨材は、その産出場所や産出時の状況等に応じて含まれる水分量が変化し易い。そのために、生コンクリートの製造を行う場合は、バッチャプラントにて骨材を一旦貯蔵するようにしてある骨材貯蔵ビンより切り出して計量ホッパにて計量した後、下流側のミキサへバッチ供給するようにしてある骨材の各バッチごとの骨材に含まれている水分量を予め計測し、この骨材に同伴されてミキサへ供給されることとなる水分量を考慮して、該ミキサにてセメントと骨材、水等の各材料を所定の配合比で混練するときに加える水の量を調整するようにしている。
【０００４】
上記のようにミキサへ供給する骨材の水分量を計測する場合、従来は、図４に示す如く、骨材貯蔵ビン１の下端部における骨材の切出口２の直前位置に、マイクロ波式水分計測装置３を挿入して設置することが多く行われている。これにより、上記骨材貯蔵ビン１内に投入されて一旦貯蔵されている骨材４を、下流側の図示しない計量ホッパへ切り出して計量させるときに、上記骨材貯蔵ビン１の切出口２の直前位置にて上記マイクロ波式水分計測装置３の設置部を流下（落下）する骨材４に対して、該水分計測装置３よりマイクロ波を照射すると同時に、骨材４から反射されるマイクロ波の強度を計測するようにし、照射したマイクロ波が骨材４中に含まれる水分子に吸収されて減衰する量に基づいて、骨材４に含まれている水分量の計測を行わせるようにしてある（たとえば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】実開平５−５７６５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、上記マイクロ波式水分計測装置３では、測定範囲が該水分計測装置３の周囲の１００〜２００ｍｍ程度の領域にしか及ばないため、骨材貯蔵ビン１より計量ホッパへ切り出して計量する１バッチ分の骨材４全体の水分量を一度に計測することはできない。
【０００７】
そのために、骨材貯蔵ビン１の切出口２部を落下する際、上記マイクロ波式水分計測装置３の周囲を通過する骨材４に含まれる水分量を連続的に計測し、その計測値を積算することで該水分計測装置３の測定範囲を通過した骨材４に含まれている水分量を求め、上記マイクロ波式水分計側装置３の測定範囲を通過する骨材４の量と、骨材貯蔵ビン１より計量ホッパへ切り出される１バッチ分の骨材４の全量との比例関係から、該１バッチ分の骨材４の全量に含まれる水分量を算出させるようにしてある。しかし、このように骨材４を落下させながら水分量を計測する場合は、骨材４を計量ホッパで計量しながらの作業となるため、骨材４に含まれる水分量を考慮して事前に補正を加えた計量を行なうことが困難であるという問題がある。
【０００８】
更に、上記における骨材４の水分量の計測は、マイクロ波式水分計測装置３の測定範囲を通過した骨材４に含まれる水分量を基に、骨材貯蔵ビン１より切り出される１バッチ分の骨材４の全量に含まれる水分量を算出するようにしているが、実際には、骨材貯蔵ビン１中に貯蔵されている骨材４は、その水分量が全体に一様にはなっておらず、部分的に湿っていたり乾燥していることがしばしばある。このため、上記マイクロ波式水分計測装置３の測定範囲外を通過する骨材４の水分量が計測されていないことに伴い、上記マイクロ波式水分計側装置３の計測値を基に求められる１バッチ分の骨材４の水分量と、実際に含まれる水分量に誤差が生じる虞があるという問題もある。
【０００９】
そこで、本発明は、骨材貯蔵ビンより切り出して下流側で計量する１バッチ分の骨材に含まれている水分量をより正確に計測でき、更に、骨材貯蔵ビンより切り出す骨材について、事前に補正を加えた計量を行なうことが可能になる骨材水分計測装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するために、骨材貯蔵ビンの下部に設けられている切出口の近傍となる上流側位置に、所要の間隔を隔てて一対の絶縁電極を設け、上記切出口より切り出される直前の骨材が存在している各絶縁電極間に検出される静電容量を基に、上記骨材貯蔵ビンの切出口より切り出される骨材中の水分を計測するようにしてなる構成とする。
【００１１】
又、上記構成における一対の絶縁電極は、バッチ操作で骨材を切り出すようにしてある骨材貯蔵ビンの下部に、次のバッチで切り出される骨材が切り出される直前に存在する領域を挟んだ配置となるよう設けるようにした構成とする。
【００１２】
同じく、一対の絶縁電極の面積及び間隔を、該面積及び間隔から導かれる各絶縁電極の間の領域の容積が１バッチ分の骨材のほぼ全量を収容できる容積となるよう設定するものとした構成とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の骨材水分計測装置によれば、以下の如き優れた効果を発揮する。
（１）骨材貯蔵ビンの下部に設けられている切出口の近傍となる上流側位置に、所要の間隔を隔てて一対の絶縁電極を設け、上記切出口より切り出される直前の骨材が存在している各絶縁電極間に検出される静電容量を基に、上記骨材貯蔵ビンの切出口より切り出される骨材中の水分を計測するようにしてなる構成としてあるので、骨材貯蔵ビンの切出口より切り出される骨材に含まれる水分量を、該骨材が切り出される直前に上記骨材貯蔵ビンの下部にて切出口の上流側近傍に位置する段階で計測することができる。このため、骨材貯蔵ビンより切り出して計量する骨材について、含まれる水分量を考慮して事前に補正を加えた計量を行なうことが可能になる。
（２）一対の絶縁電極は、バッチ操作で骨材を切り出すようにしてある骨材貯蔵ビンの下部に、次のバッチで切り出される骨材が切り出される直前に存在する領域を挟んだ配置となるよう設けるようにした構成とすることにより、骨材貯蔵ビンの切出口より次のバッチで切り出されることとなる骨材に含まれる水分量を、切り出す直前に計測できる。
（３）一対の絶縁電極の面積及び間隔を、該面積及び間隔から導かれる各絶縁電極の間の領域の容積が１バッチ分の骨材のほぼ全量を収容できる容積となるよう設定するものとした構成とすることにより、骨材貯蔵ビンの切出口より次のバッチで切り出されることとなる１バッチ分の骨材の全量に含まれる水分量を一度に計測することができることから、下流側で計量する１バッチ分の骨材に含まれている水分量を、より正確に測ることができるようになる。このために、生コンクリートを調製する際に所定の配合比で配合する水分量の管理をより精度よく行なうことができて、製造される生コンクリートの品質管理をより良く行なうことが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。
【００１５】
図１（イ）（ロ）及び図２（イ）（ロ）は本発明の骨材水分計測装置の実施の一形態を示すもので、所要寸法の平板状としてある銅板の如き電極５を、絶縁できるよう耐摩耗性樹脂に封入してなる電極部材６を２枚形成し、バッチャプラントの骨材貯蔵ビン１内の低部であって切出口２近傍の上流側所要位置に、上記２枚の電極部材６を所要間隔を隔てて対向配置して、一対の該各電極部材６の電極５同士の間に挟まれる空間領域に、骨材貯蔵ビン１の切出口２より次回切り出される１バッチ分の骨材４を受け入れられるようにし、更に、上記２枚の電極部材６の電極５の間に生じる静電容量を検出することで、該各電極５間の空間領域に存在している次回切り出される１バッチ分相当の骨材４の全体の水分量を計測するようにしてある制御部７を備えた構成とする。
【００１６】
詳述すると、上記各電極部材６は、図２（イ）（ロ）に詳細を示す如く、平板状の電極５を、絶縁性を備えた耐摩耗性樹脂としての超高分子量ポリエチレンにて上記電極５よりも一回り大きな平板状に形成してある２枚の絶縁材８の間に挟み、電極５の外周側に位置する該各絶縁材８の外周縁部同士の間を、エポキシ樹脂等の充填材９を充填して接着することにより、上記電極５の防水、防食を図ると同時に絶縁性を確保できるようにしてある。更に、上記各電極部材６は、たとえば、その一側面部に、図２（イ）（ロ）に示す如く、上記絶縁材８より幅方向に所要寸法突出するよう横方向に延びる上下二段の位置固定用部材としてのアングル材１０を電極５と絶縁状態を維持できるように取り付けた構成としてもよい。１１は上記電極５に接続した導線を示す。
【００１７】
ここで、上記骨材貯蔵ビン１内における骨材４の挙動について考える。骨材貯蔵ビン１が縦に長く且つ下端中央部に切出口２がある場合、骨材貯蔵ビン１内より切り出しを行なうべく切出口２を通して骨材４を落下させると、該骨材貯蔵ビン１の側壁内面の近傍領域では、骨材４があまり移動されずにほぼ静止したまま保持される静止層が形成され、その内側に、上記静止層の内側をゆっくり滑り落ちる骨材４の移動層が形成され、更にその内側となる切出口２上方の骨材貯蔵ビン１の中央部に、骨材４が抜けるように急速に落下させられる移動層が形成される。したがって、上記のような骨材貯蔵ビン１に貯蔵されている骨材４を切出口よりバッチ操作で切り出す場合、各バッチでは、主に骨材貯蔵ビン１の中央部の下部に位置する骨材４が切り出されるようになる。
【００１８】
したがって、本実施の形態における上記２枚の電極部材６は、切出口２より次のバッチで切り出される骨材４が、切り出される直前に存在している領域に対応できるよう、図１（イ）（ロ）に示すように、骨材貯蔵ビン１の側壁内面近傍に形成される骨材の４の静止層よりも内側となる骨材貯蔵ビン１の下部の中央部付近に、切出口２よりもやや広い間隔でアングル材１０の非取付面同士が互いに正対するよう垂直に配置してある。かかる配置としてある該各電極部材６は、それぞれの外側面に取り付けてあるアングル材１０の両端部を、各電極部材６の幅方向の両側に横方向に配置して両端部を骨材貯蔵ビン１の側壁内面に溶接等により固定した上下二段の支持梁１２上にそれぞれ載置させて支持させるようにし、該各アングル材１０の両端部を、図示しないボルト・ナット等を用いて対応する支持梁１２に取り付けて固定するようにする。これにより、上記各電極部材６は、アングル材１０、支持梁１２を介して骨材貯蔵ビン１内にて位置固定できるようにしてある。なお、上記各電極部材６の下端は、骨材貯蔵ビン１の内底部より所要寸法浮かすようにして、該各電極部材６の外側を通して下方移動される骨材４の移動を妨げないようにしてある。
【００１９】
又、上記各電極部材６の電極に接続してある導線１１は、所要の支持梁１２に沿って配設すると共に、該支持梁１２の取付部分の骨材貯蔵ビン１の側壁を貫通させて外部に引き出すようにすればよい。
【００２０】
上記各電極部材６における電極５の寸法は、該各電極５の間の領域の容積が、１バッチ分の骨材４のほぼ全量を収容できる容積となるように設定する。具体的には、たとえば、上記２枚の電極部材６を、対応する電極５同士の間隔が１ｍとなるように配置する場合、１バッチで切り出される骨材４の量が２．０ｔ程度であり、該骨材４の密度が２．６ｔ／ｍ３であると仮定すると、上記各電極５に求められる面積Ｓは、
Ｓ ＝ ２．０／（２．６・１） ≒ ０．７７［ｍ２］
となる。したがって、たとえば、上記各電極５を正方形とする場合には、その一辺の長さＬは、
Ｌ ＝ √｛２．０／（２．６・１）｝ ≒ ０．８８［ｍ］
として設定すればよいこととなる。
【００２１】
次に、上記のように配置した各電極部材６を用いて、骨材４の水分量を計測する原理について説明する。
【００２２】
互いに正対する上記各電極部材６の電極５をコンデンサとして考えると、電流と静電容量の関係は次の式で表される。
【００２３】
ｉ ＝ ｖ／Ｘｃ ＝ ｖ・２π・ｆ・Ｃ
ここで、ｉ：電極間に流れる高周波電流（Ａ）、ｖ：電極間にかける高周波電流の電圧（Ｖ）、Ｘｃ：コンデンサのリアクタンス（Ω）、ｆ：高周波電流の周波数（Ｈｚ）、Ｃ：電極間の静電容量（Ｆ）
したがって、高周波電流値ｉは、水分量により変動する静電容量Ｃの一次関数となり、水分量を電気信号に変換することが可能となる。
【００２４】
このことに鑑みて、上記制御部７は、上記各電極部材６の各電極５に導線１１を介し接続して該各電極５間に高周波電流をかけることができるようにしてある発信部１３と、該発信部１３にて発信させた高周波電流を上記各電極５間にかける際、該各電極５間に存在する誘電体となる骨材４に含まれている水分量に対し静電容量が比例変化するため、この静電容量の大きさに応じて変化する電流信号を取り込んでＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部１４と、予め電流信号の大きさと上記各電極５間に存在する骨材４の水分量との相関性を、たとえば、上記各電極５間に２つの異なる既知の水分量の骨材４を配置した場合に、それぞれ得られる２つの異なる電流信号量の値を基に、水分量と電流値との相関性を一次方程式で表される検量線のかたちで記憶させた記憶部１５と、上記Ａ／Ｄ変換部１４にて変換された電流信号のディジタル量を取り込んで、記憶部１５に予め記憶されている検量線と対比することにより、上記各電極５間に存在する水分量を算出する演算部１６と、該演算部１６にて算出される骨材４中の水分量の値を出力する出力部１７とを備えた構成としてある。なお、該出力部１７は、アナログ表示器、ディジタル表示器、或いは、自動計量操作盤等の制御装置とすればよい。
【００２５】
ところで、上記骨材貯蔵ビン１は、縦に長く、骨材４は高い位置まで貯蔵されるため、上方より骨材４が投入される都度、該投入される骨材４に含まれる水分は、骨材４が骨材貯蔵ビン１に貯蔵されている間に徐々に下降する。そのため、切出口２付近となる骨材貯蔵ビン１の下部に存在する骨材４の水分量は徐々に多くなる傾向にある。上記骨材貯蔵ビン１に投入された骨材４がしばらく放置されれば、水分の移動も安定するようになるが、上方より新たな骨材４が投入されると、骨材貯蔵ビン１の下部に位置する骨材４に含まれる水分量は再び時々刻々と変化されるようになる。したがって、上記本発明の骨材水分計側装置では、上記制御部７における発信部１３、Ａ／Ｄ変換部１４、記憶部１５、演算部１６は常に機能させるようにして、各電極部材６の電極５間に存在する骨材４に含まれる水分量を常時算出させるようにするが、上記出力部１７における水分量の算出値の出力は、連続的ではなく、骨材貯蔵ビン１からの骨材４の切り出し操作を行なう直前、すなわち、上記各電極部材６の間に挟まれる領域に存在して落下移動が開始される直前に静止している時点での骨材４中に含まれる水分量の算出値を出力させるようにしてある。これにより、骨材貯蔵ビン１の切出口２よりバッチ操作で実際に切り出される各バッチごとの骨材４に含まれる水分量を計測できるようにしてある。
【００２６】
上記構成としてある本発明の骨材水分計側装置を装備させた骨材貯蔵ビン１より、従来と同様にしてバッチ操作により下流側の図示しない計量ホッパへの骨材４の切り出しを行なわせると、次のバッチで切り出されるようになる骨材４が、切り出される直前に上記２枚の電極部材６の電極５の間に挟まれた領域に位置しているときに、該各電極５の間に生じる静電容量を基に、１バッチ分の骨材４の全体に含まれる水分量が計測されて、上記制御部７の出力部１７より出力されるようになる。
【００２７】
このように、本発明の骨材水分計側装置によれば、各バッチごとに切り出される骨材４のほぼ全量に含まれる水分量を一度に計測することができるため、図４に示した如き従来のマイクロ波式水分計側装置３を用いる場合に比して、より正確な水分量の計側を行なうことができる。したがって、生コンクリートを調製する際に所定の配合比で配合する水分量の管理を従来に比してより精度よく行なうことができて、製造される生コンクリートの品質管理をより良く行なうことが可能になる。
【００２８】
更に、上記骨材４に含まれる水分量は、次のバッチで下流側の計量ホッパへ向けて切り出される骨材４が、切り出し操作の直前に骨材貯蔵ビン１の下部に位置する時点で予め計測できることから、骨材貯蔵ビン１より計量ホッパへ切り出す骨材４について、事前に補正を加えた計量を行なうことが可能となる。しかも、上記本発明の骨材水分量計側装置は、骨材貯蔵ビン１の内側には、該骨材貯蔵ビン１の下部の中央部付近に、２枚の電極部材６を所要間隔を隔てて正対するように配設すればよく、又、上記制御部７は比較的容易に構成できるため、比較的安価で装置を構築することが可能となる。
【００２９】
なお、本発明は上記実施の形態のみに限定されるものではなく、各電極部材６の電極５の形状、サイズや、２枚の電極５の間隔は、適用する骨材貯蔵ビン４の形状や、該骨材貯蔵ビン１より１バッチで切り出す骨材４の量、骨材４の比重等に応じて自在に変更してもよい。各電極部材６の配置は、切出口２より骨材４を切り出すときに生じる骨材貯蔵ビン１内部における骨材４の挙動に応じて変更してもよい。すなわち、たとえば、切出口２より骨材４を切り出すときに骨材貯蔵ビン１内の側壁内面近傍と中央部で骨材４の下方への移動速度にあまり大きな差が生じず、切出口２の上側の骨材貯蔵ビン１の下部にて水平方向に分布する骨材４が、壁面近傍の骨材４も含めて比較的平均して切り出される場合は、各電極部材６を骨材貯蔵ビン１の下部の中央部付近に支持梁１２を介して取り付けることに代えて、図３に示す如く、各電極部材６を骨材貯蔵ビン１の下部における対向する壁面の内側に直接取り付けるようにしてもよく、この場合、支持梁１２が省略できるようになるため設備コストの削減化が図れる。各支持梁１２は、平行な配置として示したが、図１（ロ）に二点鎖線で示す如く、各電極部材６の面に平行に延びる支持梁１２ａを加えて井桁状の配置としてもよく、更には、次のバッチで切り出されることとなる骨材４が切り出される直前に存在している領域を挟んで２枚の電極部材６を相対するよう配置することができ、且つ骨材貯蔵ビン１内における骨材４の流れを阻害する虞がないようにすれば、該各電極部材６の支持構造はいかなる構造としてもよい。各電極部材６の電極５と、骨材貯蔵ビン１の外部に配置してある制御部７とを繋ぐ導線１１は、上記各電極部材６の配置や支持構造に応じて任意の経路に配置してよい。上記各電極部材６は、電極５を２枚の高分子ポリエチレン製の絶縁材８で挟み、電極５の外周側に位置する該各絶縁材８の外周縁部同士の間を、エポキシ樹脂等の充填材９を充填して接着して形成するものとして示したが、上記電極５の防水、防食を図ると同時に絶縁性を確保できるようにすれば、絶縁性を備えた耐摩耗性樹脂としては超高分子量ポリエチレン以外の任意の素材を用いてもよく、又、上記電極５を耐摩耗性樹脂に封入できれば、封入方法は接着以外の任意の手法を用いるようにしてもよい。その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の骨材水分計側装置の実施の一形態を示すもので、（イ）は側面概要図、（ロ）は（イ）のＡ−Ａ方向矢視図である。
【図２】図１の装置における電極部材を拡大して示すもので、（イ）は一部切断正面図、（ロ）は切断側面図である。
【図３】本発明の実施の他の形態における電極部材の配置を示す側面概要図である。
【図４】マイクロ波式水分計側装置を装備した骨材貯蔵ビンを示す概略切断側面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  骨材貯蔵ビン
２  切出口
４  骨材  
５  電極（絶縁電極）
【図１】
2005195389.tif 000003
【図２】
2005195389.tif 000004
【図３】
2005195389.tif 000005
【図４】
2005195389.tif 000006