(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
生コンプラント内の骨材を貯蔵する貯蔵部と計量した骨材を混練する混練部との間に設置される水分センサーを用いて骨材の表面水率を測定する水分測定方法において、前記水分センサーの測定面が水平面より１０°〜３０°の傾きに回動され、且つ前記水分センサーが骨材が流出する骨材流出域内で移動されて骨材の表面水率を連続的に測定する測定工程と、該測定工程の後に水分センサーの測定面が水平面より６０°〜８０°の傾きに回動されることにより測定面上の骨材を入れ替える入替工程の２つの工程を備えることを特徴とする骨材の水分測定方法。
【請求項２】
生コンプラント内の骨材を貯蔵する貯蔵部と計量した骨材を混練する混練部との間に設置される水分センサーを用いて骨材の表面水率を測定する水分測定方法において、前記水分センサーの測定面が水平面より１５°の傾きに回動され、且つ前記水分センサーが骨材が流出する骨材流出域内で移動されて骨材の表面水率を連続的に測定する測定工程と、該測定工程の後に水分センサーの測定面が水平面より７５°の傾きに回動されることにより測定面上の骨材を入れ替える入替工程の２つの工程を備えることを特徴とする骨材の水分測定方法。
【請求項３】
前記測定工程と入替工程とからなる２つの工程を、毎バッチの計量の度に１回行うことを特徴とする請求項１または請求項２記載の骨材の水分測定方法。
【請求項４】
前記測定工程と入替工程とからなる２つの工程を骨材の計量中に複数回行うことを特徴とする請求項１または請求項２記載の骨材の水分測定方法。
【請求項５】
生コンプラント内の骨材を貯蔵する貯蔵部と計量した骨材を混練する混練部との間に設置されて骨材の表面水率を連続的に測定する水分測定装置において、骨材の表面水率を測定する水分センサーを有し、該水分センサーが測定面を備え、駆動源を備え水分センサーを回動させるセンサー回動部材と、流出する骨材の骨材流出域内に水分センサーを移動させるセンサー移動手段を備えることを特徴とする骨材の水分測定装置。
【請求項６】
請求項５記載の水分測定装置を骨材計量ゲート直下へ設けることを特徴とする骨材の水分測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、骨材（砂、砂利）、セメント、水、混和剤などを混練して生コンクリートを製造する生コンプラントにおける骨材の水分測定に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
生コンプラントでは、骨材（砂、砂利）、セメント、水、混和剤などの生コンクリート材料を所定の配合に計量し、それらをミキサーで混練して生コンクリートを製造している。
生コンクリートの製造においては各種材料の配合設計が重要であり、特に水の投入量はコンクリート強度などの物性に大きな影響を与えるため、骨材の表面に含まれる水分（以下、表面水率という）も正確に測定して、水の投入時には測定した表面水率から算出した水量を差し引く補正を行い、水量の調整を行っている。
【０００３】
そのため、生コンプラントでは骨材の貯蔵槽内部に水分センサーを設置し、貯蔵槽内における骨材の表面水率を静止状態、つまり計量ゲートが閉じていて貯蔵槽内の骨材が流出していない状態において決められたタイミング、例えば骨材の計量開始前や計量終了後に測定を行う静的測定をしている。また、より測定精度を上げるために水分センサーを複数基設け、その平均値を算出して補正水量を決定する方法もある。
しかし、生コンプラントに貯蔵されている骨材は、円錐状または角錐状の通称ビンと呼ばれる部分に静止状態で貯蔵される場合が多く、時間の経過と共に貯蔵槽内の骨材の表面水が次第に下方へ移動する。そのため、貯蔵槽内の下部になるにしたがって骨材の表面水率が高くなり、測定する場所又は測定する日時によって表面水率が大幅に変化することになる。
【０００４】
また、貯蔵槽内の骨材の払出し時において骨材は、骨材の質（粒度・粘度）、表面水率の大小、貯蔵槽形状による槽内の傾斜角度などの違いにより流出具合が大幅に変化する。即ち、水分センサーを設け骨材の表面水率を測定した部分全体の骨材が流出すればよいが、実状は壁面部分の骨材は流出しにくく、中央部分から流れ出ることが多い。
そのため、骨材が貯蔵槽内における静止状態での静的測定は、水分センサーの周囲のみの一時的な表面水率しか測定できず、たとえ水分センサーを復数基設けても骨材の流出の変動により表面水率の変化が不規則になるので、測定し平均化した表面水率と実際に流出した骨材全体の表面水率とは差が生じ、正確な表面水率の把握が困難な状態にある。
【０００５】
そこで、これらを解消するために骨材の流出する部分に水分センサーを設け流出する骨材の表面水率を連続的に測定する動的測定が行なわれている。
連続的に測定することとは、１回の測定工程中に表面水率の測定を１回だけでなく断続して複数回行うことで、これにより測定工程中の表面水率測定値の変位を捉えることができる。
静的測定の限られた場所の骨材を定点測定するのとちがい、動的測定は実際に流出する骨材を連続的に測定しつづけるため混練に使用するすべての骨材の変位値を測定でき、実際の表面水率の把握を正確に行うことができる。
この動的測定における骨材の表面水率の測定は、計量器へ流出する骨材を確実に測定するために水分センサーの測定面が骨材の流出する部分に位置するように貯蔵槽へ設け、測定面での骨材の流れを促すため測定面を傾斜させて骨材の流れ面とし、そこを流れている骨材の表面水率を連続的に測定している。
【０００６】
しかし、水分センサーの測定面が水平の状態では測定面に骨材が滞留・付着し常に同じ骨材を測定することになり真の動的測定にならないのである。
したがって、水分センサーの測定面を傾斜させて骨材の流れを測定面上に生じさせ、流出する骨材を連続的に測定する必要がある。
ところが、図６Ａで示すように測定面８の傾斜角度αが水平面に対して１５°に設定した場合は測定面８上での骨材の流れが悪く、何回もその状態で使用し続けると測定面８上に微小量の骨材が骨材の流れに押し流されることなく残りつづけて次第に堆積し、測定面８に骨材が滞留・付着して常に同じ骨材の表面水率を測定することになる。このような状態になると測定面８に滞留・付着した骨材によって真の連続的な測定にならず、正確な測定ができないことになる。
【０００７】
また、図６Ｂに示すように測定面８の傾斜角度αを水平面に対して４５°や６０°と設定した場合に流出する骨材は、骨材と空気とがまばらに混在する分布状態となり、測定面８上を通過する骨材の密度が粗・密の一定しない不安定な密度分布になってしまうのである。
ここで水分センサーの表面水率測定の原理について説明すると、水分センサーは測定面から測定面上の骨材の水分量を感知しそれを電気信号（電圧値）として取り込み、あらかじめ計測制御機器の記憶部に記憶格納している電圧値に対する表面水率の検量線データから表面水率を決定する。このとき水分センサーの特性から骨材の水分量は、測定する骨材の密度が一定でないと正確な数値を検出できずバラツキのある不正確な数値になるのである。
【０００８】
このため、測定面８の傾斜角度αが水平面に対して大きいと測定する電圧値が大きく変動し表面水率にバラツキが発生する。このバラツキは骨材の水分値ではなく密度分布の違いのために生じているバラツキであり、この状態では正確な骨材の表面水率は把握はできない。この時の測定値のグラフを図７、図８に示す。図７には水分センサーの測定面８の傾斜角度αが４５°の時の測定値を示し、図８には水分センサーの測定面８の傾斜角度αが６０°の時の測定値を示す。図７、図８中に示すλの幅で表面水率の測定値にバラツキが生じている。
【０００９】
このように従来の方法では、測定面８上の骨材の密度が安定しないため表面水率にバラツキが生じており通常約１％程度の違いが出る。表面水率に１％の違いがあると、例えば骨材８００ｋｇを計量する場合にそのうちの１％つまり８ｋｇ（約８リットル）の水量の差が生じる。
これを生コンクリートの品質を表すスランプ値で言えば、スランプ１８ｃｍの生コンクリートの場合表面水率が１％変わるとスランプ値で３．５〜４ｃｍも変動する。これはＪＩＳで規定しているスランプ値の変動許容値である２．５ｃｍを越える数値になり、生コンクリートの品質に大きく影響する。
【００１０】
また、プラント内に骨材を貯蔵する際に長時間貯蔵された骨材の水分は時間の経過と共に次第に貯蔵槽の下方に下がって移動する。そのため、貯蔵槽の下部になるにしたがって骨材の表面水率が高くなり、貯蔵槽内の骨材の表面水率の分布に偏りが生じる。さらに、貯蔵槽の骨材の残量が少なくなるとプラント外に蓄えられた骨材サイロやダンプ車などの骨材輸送手段からプラントへの骨材の供給を行い骨材ぎれを防いでいる。このとき、新しく供給される材料と既存の貯蔵槽に残っている骨材とは表面水率が全く異なるため、貯蔵槽に骨材の供給を行なった直後の貯蔵槽内では、残っていた骨材と新しく供給される骨材との間で表面水率に偏りが生じる。このように貯蔵槽内全体での骨材の表面水率の分布に偏りがあると水分センサー周囲の骨材の表面水率と、実際に計量器内に流出した骨材全体の表面水率の平均値とは差異が生じる。したがって、水分センサーで測定した表面水率を基に算出した補正水量は実際に流出した骨材全体に必要な補正水量とは異なってしまう。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明は骨材の水分測定をするに際し、水分センサーの測定面上の骨材の密度を安定させ且つ骨材の入れ替わりを行わせ、さらに実際に計量器へ流出する骨材全体の表面水率の測定を正確に行うことを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、生コンプラント内の骨材を貯蔵する貯蔵部と計量した骨材を混練する混練部との間に設置される水分センサーを用いて骨材の表面水率を測定する水分測定方法において、前記水分センサーの測定面が水平面より１０°〜３０°の傾きに回動され、且つ前記水分センサーが骨材が流出する骨材流出域内で移動されて骨材の表面水率を連続的に測定する測定工程と、該測定工程の後に水分センサーの測定面が水平面より６０°〜８０°の傾きに回動されることにより測定面上の骨材を入れ替える入替工程の２つの工程を備えることを特徴とする骨材の水分測定方法。及び、生コンプラント内の骨材を貯蔵する貯蔵部と計量した骨材を混練する混練部との間に設置されて骨材の表面水率を連続的に測定する水分測定装置において、骨材の表面水率を測定する水分センサーを有し、該水分センサーが測定面を備え、駆動源を備え水分センサーを回動させるセンサー回動部材と、流出する骨材の骨材流出域内に水分センサーを移動させるセンサー移動手段を備えることを特徴とする骨材の水分測定装置である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明は、測定面８上の骨材の密度を安定させるために、測定面８の測定角度αを水平面に対して１０°〜３０°の範囲で傾斜させ、骨材の流出に対して測定面８で抵抗をつくり、骨材の流れる速度を抑え、さらに骨材の自重による一定圧力によって測定面８上の骨材を押圧させる。これにより測定面８上の骨材の密度分布が一定になり、測定面８上の骨材は安定した密度を常に保つことができる。前述のように測定面８の測定角度αを小さくすると骨材の流出をさまたげ測定面８上に骨材の滞留・付着が発生するが、水分センサーを回動させて測定面８上の滞留・付着を取り除き滞留・付着を解消することによって、測定面８上の骨材の入れ替わりを完全なものにすることができる。
また、骨材の表面水率を測定している間に骨材が流出している範囲である骨材流出域内で水分センサーを移動させて貯蔵槽内の各所から流出する各々の骨材の表面水率を測定することにより、貯蔵槽内の場所によって偏りのある骨材の表面水率を全体的に把握することができ、表面水率の動的測定を行なう際の連続測定をより正確に測定することが可能となる。
【００１４】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。図１は本発明の実施例の側断面図を示し、図２は図１中の本発明の水分測定装置の側断面図を示す。
図１において、生コンプラントの骨材貯蔵槽６は下方に計量ゲート７を備えており、該計量ゲート７直下に設置された骨材計量器５は計量ゲート７の開閉によって骨材を投入され所定量の骨材を計量する。前記骨材貯蔵槽６と骨材計量器５の間に水分センサー１を備えて該水分センサー１を水平方向に移動できる伸縮自在なセンサー移動手段９を配設する。水分センサーは図３で示すように直径７．５ｃｍ、長さ３８ｃｍの円筒形の一部を切り欠いた形状をしており、縦７ｃｍ、横１５ｃｍ、面積１０５ｃｍ２の平面な測定面８を備え、該測定面８の上にある骨材の表面水率を測定する。
【００１５】
図２に示すように、水分センサー１は回動自在になされるように駆動源であるモーター４に連結されており、モーター４の回転により水分センサー１が回動される。モーター４はセンサー移動手段９に設置されており、該センサー移動手段９はシリンダ１０を駆動源として伸縮自在になされた棒状のアーム１１を備えてシリンダ１０の伸縮によってアーム１１がスライド移動されて、計量ゲート７の直下に水分センサー１が位置するようになされる。アーム１１の伸縮範囲は計量ゲート７が開いて骨材が流出する際に計量ゲート７から骨材が流出し落下する範囲（骨材流出域１２）の内を水分センサー１が水平移動するようになされている。
【００１６】
本発明の工程について図４を用いて説明する。
まず、測定工程について説明すると、通常の状態では水分センサー１は測定面８が水平面より６０°〜８０°の角度（α２＝６０〜８０°）で固定されているが、骨材の計量が始まると回動駆動源であるモーター４が回転して水分センサー１を測定傾斜角度α１＝１０°〜３０°の位置へ回動させる。水分センサー１が測定傾斜角度α１＝１０°〜３０°で傾いていることにより、測定面８上を骨材が急激な流れにならず安定した密度で測定でき正確な測定値が得られる。さらに、センサー移動手段９のシリンダ１０が伸びてシリンダ１０に連結されたアーム１１がスライド移動してアーム１１に設置した水分センサー１を骨材が流出し落下している範囲（骨材流出域１２）の内へ移動させる。
【００１７】
流出し落下する骨材流出域１２の内に入り込んだ水分センサー１は測定面８に落下する骨材の水分測定を行なう。骨材流出域１２の内に水分センサー１を水平移動させたセンサー移動手段１２は骨材が流出している間中も、骨材流出域１２の端部から他端部へ水分センサー１の水平移動を続けて骨材流出域１２の内の広範囲で移動させる。これにより、水分分布に偏りのある骨材貯蔵槽内の各所の骨材が水分センサー１の測定面８の上を流れることとなり、流出し落下するより多くの骨材の水分測定を行なう。骨材の計量が終了し計量ゲート７が閉じて骨材の流出が止まると、センサー移動手段９も停止して骨材の水分測定を終了する。
したがって、水分センサー１を骨材貯蔵槽６の内に固定して設置するのではなく水分センサー１を移動可能として流出する骨材流出域１２を移動しながら水分の測定を行なうため、固定された水分センサーでは測定できない部分の骨材の水分も測定が可能となり、骨材貯蔵槽６の全体での骨材の表面水率の分布に偏りがあっても、実際に計量器５へ流出する骨材の全体の表面水率を測定することができる。
【００１８】
次に、入替工程について説明する。
前記測定工程により骨材の表面水率の測定が終了するとモーター４が反転して水分センサー１が回動して入替傾斜角度α２＝６０°〜８０°の位置へ固定される。その後測定面８上を流出する骨材の流圧によって測定面８上に滞留・付着した微小量の骨材を押し流して取り除くことにより測定面８上の骨材の入れ替えを行う。
以上の２つの工程を１回の計量中に行うことにより測定面８上の骨材の密度を安定させ且つ骨材の入れ替えを行わせることができ、さらに実際に骨材貯蔵槽６から流出する骨材を測定できる。したがって、骨材の表面水率の正確な測定が可能となり、より実際の骨材の表面水率に合った補正水量を算出できる。
【００１９】
前記実施例では測定工程と入替工程の２つの工程を１回の計量中に複数回行っているが、他の実施例として１回の計量時間が短い場合でも本発明の測定工程と入替工程の２つの工程を計量中に１回行い、これを毎バッチの計量の度に繰り返し行うことによって前記実施例と同様に正確な測定が可能となる。
水分センサー１の傾斜角度は、前記実施例では測定工程での測定傾斜角度α１＝１０°から３０°としているが、これは使用する骨材の質（粒度・粘度）、表面水率の大小、骨材貯蔵槽６の形状の違いによる槽内の傾斜角度によって骨材の流出具合が変化するためである。この内、測定面８の測定傾斜角度の最適角度はα１＝１５°である。この測定傾斜角度の最適角度α１＝１５°の時の測定値のグラフを図９に示す。図９に示すλの幅が表面水率の測定値のバラツキであるがここでは０．５％程度であり、安定した数値を示している。
同様の理由で骨材入れ替え工程での骨材入れ替え傾斜角度α２も６０°〜８０°としているが、この内、骨材入れ替え角度の最適角度はα２＝７５°である。
【００２０】
前記実施例では水分センサー１の移動はシリンダ１０の伸縮方向の一方向だけの水平移動としているが、図５で示すように他の実施例としてアーム１１を旋回させて水分センサー１を骨材流出域１２（図５中の斜線部）の内で円周軌道を移動させてもよい。他にも、骨材流出域１２の内を旋回するアーム１１をさらに伸縮させることで前記の円周軌道よりも広範囲の骨材の水分を測定できる。
また、センサー移動手段がアーム１１ではなくスライド移動用のガイドレールを備え、ガイドレールに沿ってモーターやシリンダ１０などの駆動源により水分センサー１を移動させる方法もある。
【００２１】
前記実施例は、水分センサー１を骨材貯蔵槽６の外側の計量ゲート７と骨材計量器５の間に設けて測定面８を外気で乾燥させて乾きやすくしているが、他の実施例として骨材貯蔵槽６の内側にセンサー移動手段９を設けて骨材貯蔵槽６の内で骨材が移動している骨材流出域１２を水分センサー１が移動可能となるようにして、骨材貯蔵槽６の内部で実際に流出する骨材の表面水率を測定しても同様の効果を得ることが出来る。
【００２２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば生コンプラントの骨材の水分測定において、水分センサー１の測定面８上の骨材の密度を安定させ且つ骨材の入れ替わりを行うことにより、連続的に測定する動的測定による安定した正確な骨材の表面水率の測定が可能となる。さらに、水分センサー１を骨材流出域12の内で移動させて実際に流出する骨材の表面水率を測定するので、実際の表面水率に合った補正水量を算出して水分管理のなされた高品質な生コンクリートの製造が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の側断面図を示す。
【図２】本発明の水分測定装置の側面図を示す。
【図３】水分センサーの斜視図を示す。
【図４】本発明の水分測定状態図（図１のＡ−Ａ矢視図）を示す。
【図５】本発明の他の実施例のＢ−Ｂ矢視図を示す。
【図６】従来例の水分測定状態図を示す。
【図７】測定面傾斜角度４５°の表面水率の測定値のグラフを示す。
【図８】測定面傾斜角度６０°の表面水率の測定値のグラフを示す。
【図９】本発明の表面水率の測定値のグラフを示す。
【符号の説明】
１    水分センサー
３    センサー回動部材
６    骨材貯蔵槽
７    計量ゲート
８    測定面
９    センサー移動手段
１２  骨材流出域
【図１】
0004141681.tif 000002
【図２】
0004141681.tif 000003
【図３】
0004141681.tif 000004
【図４】
0004141681.tif 000005
【図５】
0004141681.tif 000006
【図６】
0004141681.tif 000007
【図７】
0004141681.tif 000008
【図８】
0004141681.tif 000009
【図９】
0004141681.tif 000010