JPS62127656A - 粉粒体の水分測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、マイクロ波を応用した粉粒体の水分測定装置
に関するものである。

［従来の技術］ 例えば、コンクリートの混練水の量は、生コンクリート
の流動性、硬化後のコンクリートの強度などのコンクリ
ートの品質を左右する最大の要因である。通常、生コン
クリート１ｍ３を造るために、例えばセメント約３００
ｋｇ、砂約８００ｋｇ、砂利的１１００ｋｇ、本釣２０
０ｋｇが使用されるが、水量が５ｋｇ違うと生コンクリ
ートのスランプで約２ｃｍ、硬化後のコンクリートの圧
縮強度にして１０〜１５　ｋｇ／　ｃｍ２違うと云われ
ている。一般的には、砂利の水分は常にほぼ一定である
が、砂の水分は３〜１５％程度の変動がある。、従って
、品質の良いコンクリートを製造するためには、混練水
量の管理中での砂の水分量を正確に把握することが、最
も重要な課題の１つとされている。

この砂の水分量を測定するには、従来から次のような水
分測定方法が知られている。

（１）砂の貯蔵タンク又は輸送系統から使用する砂のサ
ンプルを抽出し、これを電熱、赤外線或いはマイクロ波
等で加熱乾燥して、乾燥前の重量−と乾燥後の重量との
差から水分を求める。

（２）砂の中に静電容量式センサを挿入して、静電容量
の変化から水分を求める。

（３）γ線のような放射線或いは中性子線などを砂に照
射し、散乱或いは透過させてその減衰量を測定して水分
を求める。

（４）砂の表面に光や赤外線を照射し、その反射や吸収
の程度から水分を測定する。

（５）　Ｊ　Ｉ　Ｓの重量法又は容積法により水分を求
める。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、これらの方法は何れも時間が掛かり過ぎたり、
信頼性に欠けるなどして一長一短があり、実用されるに
は至っていない。即ち、（ａ）測定される砂のサンプル
が、実際に使用される砂と時間的、位置的にずれている
。

（ｂ）測定位置が砂の表面付近だけで、測定値が全体を
代表していない。

（ｃ）測定精度が低く変動が多いため、測定値の信頼性
が悪い。

（ｄ）測定器の較正が複雑で使い難い。

（ｅ）人手を要する部分が多く自動計測ができない。

などの問題があり、更に測定法によっては水分以外の要
因、例えば砂そのものの粒度、成分、色、水分中の塩分
、アルカリ分、或いは装填の粗密などの影響を大きく受
けたり、またその補正に複雑な操作を必要とするなどの
問題点が多い。

［発明の目的］ 本発明の目的は、上述の問題点を解消し、粉粒体から成
る被測定物の水分を容易にかつ精度良く測定し得る粉粒
体の水分測定装置を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 上述の目的を達成するための本発明の要旨は、」二端部
に粉粒体から成る被測定物の受入部、下端部に排出ゲー
トを備えた筒状の計測槽と、該計測槽の上部と下部の側
壁に設けた一対のマイクロ波発信器、マイクロ波受信器
と、前記計測槽の重量を測定するための重量検出装置と
、前記マイクロ波受信器の出力信号と前記重量測定装置
からの信号とから前記計測槽内に充填された被測定物の
水分量を演算出力する演算装置とを具備することを特徴
とする粉粒体の水分測定装置である。

［発明の実施例］ 本発明を図示の生コンクリートバッチャプラントから排
出される砕中の水分を測定する場合の実施例に基づいて
詳細に説明する。

このプラントにおいては、第１図、第２図に示すように
砂の貯蔵ビン１の底部付近に取出口２が設けられ、スク
リューコンベアを内蔵するサンプリング装置３が構設さ
れている。サンプリング装置３の排出口３ａの下方には
、上端に受入口４を有する筒状の計測槽５が」二下方向
に向けて配置され、この計測槽５は重量測定用のロード
セル６と架台７から成る重量を測定するための重量検出
部により支持されている。計測槽５はマイクロ波を外部
に放散しないように、銅や黄銅などから成る電気的良導
体の材料で断面が矩形に造られている。計測槽５の上下
両端部内面には、マイクロ波吸収材８が貼り付けられて
おり、更に内面全体は合成樹脂製の耐摩耗材で覆われて
いる。また、計測槽５の上端部付近の側壁には、計測槽
５と同様の材料で造られた導波管９を介してマイクロ波
発信器１０が取り付けられ、下端部付近の側壁には同様
に導波管１１を介してマイクロ波受信器１２が取り付け
られている。また、計測槽５の下端には、パワーシリン
ダ１３により駆動される排出ゲート１４が設けられてお
り、計測槽５の上端にはレベル検出端１５が設置されて
いる。

貯蔵ビン１の排出口２から排出された砂は、サンプリン
グ装置３の排出口３ａを経て排出ゲート１４を閉止した
計測槽５に投入される。計測槽５に所定量の砂が投入さ
れると、レベル検出端１５の出力によりサンプリング装
置３の排出口３ａが閉止され、マイクロ波発信器１０か
ら充填された砂を通してマイクロ波がマイクロ波受信器
１２へ発射される。発射されたマイクロ波は、砂に含ま
れる水分により減衰してマイクロ波受信器１２に達する
。

この減衰、？ａ′Ｒは理論的には、ｆをマイクロ波の周
波数、εを被測定物の話電率、ｔａｎδを誘電正接、Ｅ
をマイクロ波強度、Ｈを水分率、通過距離をＬとすると
、次の式で与えられる。

Ｒ＝　（２πｆｅε・　ｔａｎ８ｅＥ２＊Ｈ＊Ｌ）即ち
、この場合にはｆ、ε、ｔａｎδ、Ｅ、Ｌは一定値なの
で、マイクロ波の減衰量Ｒはマイクロ波の通過行程中の
水分量りに比例することになる。ここで、水分量りは同
一水分率Ｈでも砂の装填密度により異なるので、計測槽
５及びその付属機構の重量を架台７に取り付けたロード
セル６により測定し、砂の粗密による水分量りを補正す
る。

マイクロ波の減衰量Ｒは計測槽５の風袋重量を除いた砂
の重量Ｗと水分率Ｈに比例するので、マイクロ波受信器
１２とロードセル６の信号を図示しない演算表示装置に
送って、水分量を演算表示する。この場合に、砂の温度
が大幅に変動する場合には、砂の温度により水分の演算
補正を行うことができる。

計測が終了すれば、計測槽５の排出ゲート１４を開いて
、排出シュートを介して本来の砂の経路に排出する。こ
の操作をコンクリートミキサの混練バッチ毎に繰り返す
ことにより、連続的に砂の水分を正確に測定することが
できる。従って、この信号を生コンクリートバッチャプ
ラントの混練制御装置にフィードバックすることにより
、混練水量を正確に補正することが可能となる。

第３図はマイクロ波の使用周波数を３ＧＨｚとして、左
官川砂を用いた試験装置による測定結果である。この試
験では、通常の生コンクリートのバッチャプラントで使
用される砂の水分の範囲では、±０．１％以内の誤差で
乾燥重量法の実測結果と一致した。また１回当りの測定
時間は、砂の投入から砂の排出まで平均２０秒〜３０秒
であった。

本発明は水分によるマイクロ波の吸収減衰量が、他の物
質に比べて極めて大きいことを利用しているので、マイ
クロ波の吸収減衰が水に比べて著しく小さい物質であれ
ば、秒置外の粉粒体に対しても適用することができる。

［発明の効果］ 上述したように本発明に係る粉粒体の水分測定装置によ
る効果をまとめると、次のようになる。

■実際に混練に使用される粉粒体と時間的、位置的に同
じ粉粒体の水分が測定できるので混練水量の補正が正確
にできる。

■測定時間が極めて短いので、必要であればバッチ毎に
水分を測定し、混線水量の補正が可能である。

■マイクロ波の水分による減衰が極めて大きいので、粉
粒体の成分や他の含有物、例えば塩分、アルカリ分など
の影響を受けずに正確に測定ができる。

■測定に熱エネルギを要しないので経済的である。

■全て電気的に測定操作が行えるので、遠隔操作や全自
動測定も可能である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る粉粒体の水分測定装置の実施例を示
し、第１図は正面図、第２図は側面図、第３図は測定結
果のグラフ図である。 符号１は砂貯蔵ビン、２は取出口、３はサンプリング装
置、５は計測槽、６はロードセル、７は架台、９．１１
は導波管、１０はマイクロ波発信器、１２はマイクロ波
受信器、１４は排出ゲート、１５はレベル検出端である
。 特許出願人　日本セメント株式会社 同　　　株式会社ニー・アンド・ディ 同　　アサノ精機株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、上端部に粉粒体から成る被測定物の受入部、下端部
   に排出ゲートを備えた筒状の計測槽と、該計測槽の上部
   と下部の側壁に設けた一対のマイクロ波発信器、マイク
   ロ波受信器と、前記計測槽の重量を測定するための重量
   検出装置と、前記マイクロ波受信器の出力信号と前記重
   量測定装置からの信号とから前記計測槽内に充填された
   被測定物の水分量を演算出力する演算装置とを具備する
   ことを特徴とする粉粒体の水分測定装置。 ２、前記計測槽の上下両端にマイクロ波吸収材を配置し
   た特許請求の範囲第１項に記載の粉粒体の水分測定装置
   。