(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作手順、測定結果を表示する表示部と、数値入力・項目選択を行う操作部とを具備する装置本体に設置した生コンクリート、モルタル、砂の内の任意の１つの被測定物の静電容量を計測する手段により、装置本体に着脱可能な状態で装着される試料ケースに収容した生コンクリート、モルタル、砂の内の任意の１つの被測定物の水分含有率を求めるようにした水分測定装置であって、
装置内における可変コンデンサを備えたＬＣＲ直列共振回路に、外部から所定の周波数の高周波電力を供給し、可変コンデンサの容量を可変して共振をとるようにした構成を具備するか、又は装置内における２個の可変コンデンサを備えたＣＲで構成される高周波ブリッジ回路に、外部から所定の周波数の高周波電源を加え、２個の可変コンデンサの容量を可変して高周波ブリッジ回路の平衡をとるようにした構成を具備してなることを特徴とするとともに、
前記被測定物を収容する試料ケースの収容領域の内面は開口面側が大きく底部にいくほど小さくなる傾斜面形状に形成し、当該試料ケースには電極部を設けたとともに、前記装置本体には試料ケースの当該電極部との電気的導通をとるコネクタ部分を設け、このコネクタ部分は前記装置本体から着脱可能で、装置における上ケース上には前記試料ケース底面に設けた装着案内溝に係合する装着ガイドを設けたものであることを特徴とする生コンクリート、モルタル、砂の内の任意の１つを測定する水分測定装置。
【請求項２】
生コンクリート、モルタル、砂の内の任意の１つの被測定物の静電容量を計測する手段により、被測定物の水分含有率を求める水分測定方法で、装置内において使用する被測定物を収容する試料ケースには電極部を設けたとともに、装置本体には試料ケースの当該電極部との電気的導通をとるコネクタ部分を設け、このコネクタ部分を装置本体から着脱可能とした水分測定装置を具備し、前記試料ケースの収容領域の内面は開口面側が大きく底部にいくほど小さくなる傾斜面形状に形成し、装置における上ケース上には前記試料ケース底面に設けた装着案内溝に係合する装着ガイドを設けたものであることを特徴とする水分測定方法であって、
可変コンデンサを備えたＬＣＲ直列共振回路に、外部から所定の周波数の高周波電力を供給し、可変コンデンサの容量を可変して共振をとる工程と、
共振状態とした後可変コンデンサの両端に生コンクリート、モルタル、砂の内の任意の１つの被測定物を接続し、可変コンデンサの容量を可変して共振をとる工程と、
前記各共振時の可変コンデンサの容量変化値から被測定物の静電容量を求める工程とを有することを特徴とする生コンクリート、モルタル、砂の内の任意の１つを測定する水分測定方法。
【請求項３】
生コンクリート、モルタル、砂の内の任意の１つの被測定物の静電容量を計測する手段により、被測定物の水分含有率を求める水分測定方法で、装置内において使用する被測定物を収容する試料ケースには電極部を設けたとともに、装置本体には試料ケースの当該電極部との電気的導通をとるコネクタ部分を設け、このコネクタ部分を装置本体から着脱可能とした水分測定装置を具備し、前記試料ケースの収容領域の内面は開口面側が大きく底部にいくほど小さくなる傾斜面形状に形成し、装置における上ケース上には前記試料ケース底面に設けた装着案内溝に係合する装着ガイドを設けたものであることを特徴とする水分測定方法であって、
２個の可変コンデンサを備えたＣＲで構成される高周波ブリッジ回路に、外部から所定の周波数の高周波電源を加え、２個の可変コンデンサの容量を可変して高周波ブリッジ回路の平衡をとる工程と、
一方の可変コンデンサの両端に生コンクリート、モルタル、砂の内の任意の１つの被測定物を接続し、２個の可変コンデンサの容量を可変して高周波ブリッジ回路の平衡をとる工程と、
被測定物を接続した一方の可変コンデンサの容量変化値から前記被測定物の静電容量を求める工程とを有することを特徴とする生コンクリート、モルタル、砂の内の任意の１つを測定する水分測定方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生コンクリート、モルタル、砂の内の任意の１つを測定する水分測定装置及び水分測定方法に関するものである。
【従来の技術】
従来、生コンクリート、モルタル等の水分を測定する水分測定装置として下記のように種々のものが提案されている。
例えば、被測定物を加熱乾操（ランプ、ヒーター、高周波加熱を使用）することにより、その重量変化から水分をもとめるものがあるが、この場合には測定に時間がかかりすぎる。また、被測定物に対して放射線（ラジオアイソトープ）を照射・透過させて、その減衰により水分をもとめるものがあるが、この場合には装置が大型で、高価格になってしまう。更に、被測定物にマイクロ波を照射・透過させ、その減衰により水分をもとめるものもあるが、この場合には砂以外は測定できず、生コンクリートやモルタル等を測定しようとすると、減衰が大きすぎて必要な感度が得られないという問題がある。
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、生コンクリートやモルタル等の水分を正確にかつ作業性よく測定することができる水分測定装置及び水分測定方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明に係る水分測定装置によれば、装置本体に備えた被測定物である生コンクリート、モルタル、砂の内の任意の１つの静電容量を計測する手段により、この装置本体に装着される試料ケースに収容した被測定物である生コンクリート、モルタル、砂の内の任意の１つの静電容量の計測に基づいて水分含有率を求めることができ、しかも、操作部を設けたことにより操作の容易化を図れ、また表示部を設けたことにより測定結果の確認の容易化を図ることができ、更に試料ケースが装置本体に対して着脱可能であるので、試料ケースの清掃が容易で、又は破壊時等において新品とのクタ部分の清掃が容易で、コネクタ部分が故障したり破壊したりした場合でも取り換えも容易となり、更にまた、装置本体のコネクタ部分が着脱可能であるため、コネコネクタ部分のみの交換ですむ利点がある。
更に、請求項１記載の発明に係る水分測定装置によれば、前記試料ケースが、内面を傾斜面としたケースであるので、試料ケースの内面を傾斜面としているので被測定物の出し入れが容易となり、また、装置における上ケース上には前記試料ケース底面に設けた装着案内溝に係合する装着ガイドを設けたことにより、コネクタとの位置関係を気にしなくても、試料ケースを装置本体の所定の位置に確実に装着できる。
請求項２記載の発明の生コンクリート、モルタル、砂の内の任意の１つを測定する水分測定方法は、生コンクリート、モルタル、砂の内の任意の１つの被測定物の静電容量を計測する手段により、被測定物の水分含有率を求める水分測定方法で、装置内において使用する被測定物を収容する試料ケースには電極部を設けたとともに、装置本体には試料ケースの当該電極部との電気的導通をとるコネクタ部分を設け、このコネクタ部分を装置本体から着脱可能とした水分測定装置を具備し、前記試料ケースの収容領域の内面は開口面側が大きく底部にいくほど小さくなる傾斜面形状に形成し、装置における上ケース上には前記試料ケース底面に設けた装着案内溝に係合する装着ガイドを設けたものであることを特徴とする水分測定方法であって、しかも、可変コンデンサを備えたＬＣＲ直列共振回路に、外部から所定の周波数の高周波電力を供給し、可変コンデンサの容量を可変して共振をとる工程と、共振状態とした後可変コンデンサの両端に生コンクリート、モルタル、砂の内の任意の１つの被測定物を接続し、可変コンデンサの容量を可変して共振をとる工程と、前記各共振時の可変コンデンサの容量変化値から被測定物の静電容量を求める工程とを有することを特徴とするものである。
この発明によれば、ＬＣＲ直列共振回路の中では最も簡略に構成した回路構成で、その共振を利用し、可変コンデンサの容量変化値から被測定物の静電容量を正確に求めることができる。
請求項３記載の発明の生コンクリート、モルタル、砂の内の任意の１つを測定する水分測定方法は、生コンクリート、モルタル、砂の内の任意の１つの被測定物の静電容量を計測する手段により、被測定物の水分含有率を求める水分測定方法で、装置内において使用する被測定物を収容する試料ケースには電極部を設けたとともに、装置本体には試料ケースの当該電極部との電気的導通をとるコネクタ部分を設け、このコネクタ部分を装置本体から着脱可能とした水分測定装置を具備し、前記試料ケースの収容領域の内面は開口面側が大きく底部にいくほど小さくなる傾斜面形状に形成し、装置における上ケース上には前記試料ケース底面に設けた装着案内溝に係合する装着ガイドを設けたものであることを特徴とする水分測定方法であって、しかも、２個の可変コンデンサを備えたＣＲで構成される高周波ブリッジ回路に、外部から所定の周波数の高周波電源を加え、２個の可変コンデンサの容量を可変して高周波ブリッジ回路の平衡をとる工程と、一方の可変コンデンサの両端に生コンクリート、モルタル、砂の内の任意の１つの被測定物を接続し、２個の可変コンデンサの容量を可変して高周波ブリッジ回路の平衡をとる工程と、被測定物を接続した一方の可変コンデンサの容量変化値から前記被測定物の静電容量を求める工程とを有することを特徴とするものである。
この発明によれば、Ｌ（インダクタンス）分が不要で、回路構成がＬＣＲ直列共振回路に比べより簡略化し、また、高周波ブリッジ回路の中では最も簡略に構成した高周波ブリッジ回路の平衡を利用し、前記一方の可変コンデンサの容量変化値から前記被測定物の静電容量を正確に求めることができる。
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
この生コンクリート、モルタル、砂等の水分測定装置は、生コンクリート、モルタル、砂等の静電容量を測定することにより、その水分率を推定するものである。
また、静電容量は嵩密度の影響を受けるため、サンプルの質量を測定し、静電容量を補正することによって、より精度の高い水分率推定が可能となる。
一般に水分量Ｗと静電容量Ｃとは、Ｗ＝Ｋ・Ｃの式で表すことができる。ここにいうＫは材質による定数である。
また、水分測定装置により測定する静電容量の変化は、主として測定電極間に存在する被測定物である生コンクリート等の水分量Ｗに依存するものと考えられる。
従って、被測定物の静電容量Ｃを測定することにより、その水分量Ｗを求めることが可能となる。
本発明の水分測定装置は、上記原理に基づくものであり、以下に本発明の実施の形態の水分測定装置について詳述する。
添付する図１、図２は、本発明の実施の形態の水分測定装置の構成を示すものであり、装置本体を構成する箱形状の下ケース１３と、パッキン１９と、上ケース１４とを具備している。
前記下ケース１３と、上ケース１４との間には、電池収納部５０、支持基板２１及びＬＣＤ（液晶）からなる表示部６０、この水分測定装置の制御プログラムを格納し、静電容量計算等の各種の演算、表示部６０の表示制御等を行うＣＰＵ８０を含むＣＰＵ基板アッセンブリ２、操作部７０を構成する操作スイッチ基板アッセンブリ３が組み込まれるようになっている。
更に、装置本体内には、後述するＬＣＲ直列共振回路、又は高周波ブリッジ回路を搭載している。
前記操作部７０は、操作スイッチ基板アッセンブリ３上にパネルシート４及びフィルタ１７を積層配置して、数値、項目入力等を行う多数の操作キー３ａを上ケース１４上で操作可能に構成している。
また、各種の測定結果等を表示する表示部６０の表示画面６０ａは、パネルシート４及びフィルタ１７に各々設けた穴部４ａ、透明部１７ａから上ケース１４上に表出するように構成し上ケース１４の上方から視認可能としている。
このような操作部７０、表示部６０を備えることにより、操作の容易化、表示内容の確認の容易化を図っている。
また、上ケース１４上には、試料ケース４０用の収容領域９０が形成され、この収容領域９０を形成する垂直壁部１４ａに、試料ケース４０との電気的接続をとる接点アッセンブリ１を着脱可能に取り付けている。接点アッセンブリ１を着脱可能としているので、接点アッセンブリ１の保守や取り換えが容易であるという利点がある。
前記試料ケース４０の収容領域９０の内面は、開口面側が大きく、底部にいくほど小さくなる傾斜面形状に形成されており、これにより、生コンクリート１００等の被測定物の出入を容易としている。
また、上ケース１４上には、試料ケース４０の底面に設けた装着案内溝４０ａに係合する例えば垂直壁部１４ａ側が広幅で、挿入端側が狭幅の装着ガイド４０ｂを設け、図３に示すように、試料ケース４０の装着案内溝４０ａに装着ガイド４０ｂを係合しつつ図１に示す矢印方向に試料ケース４０を装着することで、接点アッセンブリ１との位置関係を気にすることなく、試料ケース４０を上ケース１４上において前記接点アッセンブリ１と正確に位置決めして測定状態とすることができるようになっている。
前記装着案内溝４０ａ、装着ガイド４０ｂは、試料ケース及び本体装置に設ける場合だけでなく、試料ケース又は本体装置のいずれか一方にのみ設けるようにしても良い。
前記表示部６０は、上固定具７、下固定具８及びネジ２００を用いて定位置に固定されるようになっている。
前記電池収納部５０は、下ケース１３の下部に、電池下ホルダー１６ａ、電池上ホルダー１６ｂを備えるとともに、第１、第２の電池接点１０、１１間に例えば単１型の乾電池等を収容するようになっている。
また、前記下ケース１３の側壁部には、電池蓋パッキン２０、第２の電池接点１０、電池蓋１５、電池蓋止めネジ９が配置されるようになっている。
前記下ケース１３の裏面側には、通信用コネクタ２２が配され、プリンタやコンピュータへのデータ出力が可能であり、ＡＣジャック１２が配されることにより、２電源での使用が可能となっている。通信用コネクタ２２及びＡＣジャック１２には、それぞれ通信用コネクタカバー２３及びＡＣジャックカバー１８が取り付けられていて、防水構造となっている。
添付する図４は、試料ケース４０に設けた測定電極４１、４２との電気的接続をとる接点アッセンブリ１を示すものである。
前記接点アッセンブリ１は、図４に示すように、プレート３３に設けた一対構成のコネクタ受体３６に対して、一対構成からなる接点バネ３２、接点カバー３４、接点固定具３５をネジ２００等を用いて組み付けている。アナログ基板３１はプレート３３の背面に取り付けられている。
そして、図１に示すように、試料ケース４０に設けた測定電極４１、４２を一対構成の接点バネ３２に各々接続することで、試料ケース４０の内部に設けた試料収容部４５に露出する測定電極４１、４２の露出面４１ａ、４２ａ間に、例えば生コンクリート１００等を収納することで、この生コンクリート１００の水分量を本実施の形態の水分測定装置により測定しその静電容量を算出可能としている。
なお、本発明においては、前記試料ケース４０を具備することを必須とするものではなく、試料ケース４０と代替して、被測定物に挿入された電極をケーブル等で本実施の形態の水分測定装置に接続してより測定して静電容量を測定することも可能である。
添付する図５、図６は、本実施の形態に係る前記水分測定装置に搭載した静電容量を測定するＬＣＲ直列共振回路、高周波ブリッジ回路の構成を示すものである。
図５に示すＬＣＲ直列共振回路は、高周波電源１５０から周波数ｆの高周波電力を、抵抗Ｒ、ｒ、コイル（インダクタ）Ｌ、可変コンデンサＣからなる直列共振回路に供給し、可変コンデンサＣの容量を可変して共振をとり、次に、生コンクリート１００を収容した試料ケース４０を装置本体に装着して、共振状態とした可変コンデンサＣの両端に等価的に生コンクリート１００の電気特性を示す抵抗Ｒｘ、コンデンサＣｘの並列回路を接続して、可変コンデンサＣの容量を再度可変して共振をとり各共振時の可変コンデンサＣの容量変化値から生コンクリート１００の静電容量を測定するものである。
なお、図５中、Ｖは電圧計である。
これにより、ＬＣＲ直列共振回路の中では最も簡略に構成した回路構成で、その共振を利用し、可変コンデンサＶＣの容量変化値から被測定物の静電容量を正確に求めることができる。
図６に示す高周波ブリッジ回路は、高周波電源１５０から周波数ｆの高周波電力、検出器ＤＥＴを備え、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、可変コンデンサＶＣ１、ＶＣ２、コンデンサＣ３をブリッジ接続した高周波ブリッジ回路に供給し、２個の可変コンデンサＶＣ１、ＶＣ２の容量を可変して高周波ブリッジ回路の平衡をとり、次に、生コンクリート１００を収容した試料ケース４０を装置本体に装着した状態で、可変コンデンサＶ２の両端に、等価的に表される抵抗Ｒｘ、コンデンサＣｘの並列回路を接続して、２個の可変コンデンサＶＣ１、ＶＣ２の容量を再度可変して高周波ブリッジ回路の平衡をとる。
そして、一方の可変コンデンサＶＣ２の容量変化値から前記被測定物である生コンクリート１００の静電容量を求めるものである。
これにより、Ｌ（インダクタンス）分が不要で、回路構成がＬＣＲ直列共振回路に比べより簡略化し、また、高周波ブリッジ回路の中では最も簡略に構成した高周波ブリッジ回路の平衡を利用し、前記一方の可変コンデンサＶＣ２の容量変化値から前記被測定物である生コンクリートの静電容量を正確に求めることができる。
なお、金属等の測定値に影響する導電体を、前記装置本体における試料ケース４０の設置箇所の近傍位置に配置しない構造とすることで、この水分測定装置の組立時に、金属部品等の取り付け位置が多少ずれても、器差を生じることがなく、被測定物の特性をより忠実に測定値に反映させることが可能となって、測定結果の正確性を期すことができる。
【発明の効果】
以上詳述した本発明によれば、以下の各効果を奏する。
請求項１記載の発明によれば、生コンクリート、モルタル、砂等の被測定物の測定の正確性を期すことができる水分測定装置を実現でき、しかも、操作の容易化、測定結果の確認の容易化を図ることができ、また、試料ケースの清掃が容易で、新品との取り換えも容易となり、更に、コネクタ部分の清掃が容易で、コネクタ部分が故障したり破壊したりした場合でも、コネクタ部分の交換が容易で、更に、試料ケースの内面を傾斜面としているので被測定物の出し入れが容易となり、また、コネクタとの位置関係を気にしなくても、試料ケースを装置本体の所定の位置に確実に装着できる水分測定装置を提供することができる。
請求項２記載の発明によれば、ＬＣＲ直列共振回路を用いた簡略な構成で、被測定物の静電容量を正確に求めることができる水分測定方法を提供することができる。
請求項３記載の発明によれば、高周波ブリッジ回路を用いた簡略な構成で可変コンデンサの容量変化値から前記被測定物の静電容量を正確に求めることができる水分測定方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の水分測定装置の外観斜視図である。
【図２】本実施の形態の水分測定装置の分解斜視図である。
【図３】本実施の形態の水分測定装置における収容ケースの底部分の斜視図である。
【図４】本実施の形態の水分測定装置のコネクタ部分の分解斜視図である。
【図５】本実施の形態の水分測定装置に搭載したＬＣＲ共振回路を示す回路図である。
【図６】本実施の形態の水分測定装置に搭載した高周波ブリッジ回路を示す回路図である。
【符号の説明】
１    接点アッセンブリ
２    ＣＰＵ基板アッセンブリ
３    操作スイッチ基板アッセンブリ
３ａ  操作キー
４    パネルシート
１３    下ケース
１４    上ケース
１５    電池蓋
２２    ＬＣＤモジュール
４０    試料ケース
４１    測定電極
４２    測定電極
５０    電池収納部
６０    表示部
７０    操作部
９０    収容領域
１００    生コンクリート
１５０    高周波電源
Ｒｘ    抵抗
Ｃｘ    コンデンサ
ＶＣ１  可変コンデンサ
ＶＣ２  可変コンデンサ
Ｃ      可変コンデンサ
ＤＥＴ  検出器
Ｌ      コイル
【図１】
0004060008.tif 000002
【図２】
0004060008.tif 000003
【図３】
0004060008.tif 000004
【図４】
0004060008.tif 000005
【図５】
0004060008.tif 000006
【図６】
0004060008.tif 000007