JP2011141175A

JP2011141175A - ファンネル粘度の計測装置及びそれを用いた計測システム

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Publication number: JP2011141175A
Application number: JP2010001609A
Authority: JP
Inventors: Chiaki Nagai; 千明長井; Tatsuya Tanaka; 達也田中; Kazuya Watanabe; 和哉渡辺
Original assignee: Obayashi Corp
Current assignee: Obayashi Corp
Priority date: 2010-01-07
Filing date: 2010-01-07
Publication date: 2011-07-21

Abstract

【課題】ファンネル粘度の計測、特にＡＰＩ規格に準じた手順によるファンネル粘度の計測を自動処理する。
【解決手段】本発明に係るファンネル粘度の計測装置１は、吐出口２が下に投入開口３が上になるように据え付けられ内部空間にファンネル粘度の計測対象となる材料としての泥水を貯留可能な漏斗状の容器本体４と、投入開口３の上方に設置された第１の非接触センサーとしての超音波式変位センサー５と、吐出口２に設けられた本体開閉弁６と、吐出口２の近傍に設けられた第２の非接触センサーとしての光変位センサー７と、泥水を容器本体４に投入する材料供給管としての泥水供給管８と、該泥水供給管に設けられた材料供給用開閉弁としての泥水供給用開閉弁９と、超音波式変位センサー５及び光変位センサー７からの出力信号に応答して本体開閉弁６及び泥水供給用開閉弁９を制御する演算制御部１０とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、主として泥水の粘度を計測するとき、特に計測場所が離隔している場合に適したファンネル粘度の計測装置及びそれを用いた計測システムに関する。

泥水シールド工法、地中連続壁工法といった泥水工法では、いわゆる掘削用泥水が使用されるが、かかる掘削用泥水には、切羽や溝壁を安定させるべく、良好な造壁性を有していることが基本的に要求されるほか、スラリー輸送等の関係上、逸液が防止される範囲内で低粘性が保持されることが望ましい。

そのため、粘性（粘度）は、掘削用泥水の重要な管理指標の一つとなっており、その計測手段としては、ファンネル粘度計（マーシュファンネル粘度計）やＢ型回転粘度計が広く用いられている。

ファンネル粘度計は漏斗型の容器で構成されてなり、投入された泥水が流出し終わるまでの時間を計測し、その流出に要した時間（秒）をファンネル粘度と呼んでいる。

かかるファンネル粘度は、トンネル等の土木工事では、５００ｍｌ投入し、その５００ｍｌが流出する時間として定義されることが多いが、石油井、地熱井等の坑井を掘削する際には、ＡＰＩ規格(American Petroleum Institute)に準じて、１５００ｍｌ投入し、そのうち、９４６ｍｌが流出するのに要した時間として定義されることもある。

特開平３−１４８０３９号公報

ファンネル粘度の計測は、上述したファンネル粘度計を用いて作業員が行っているが、掘削作業と並行して行うため、計測作業が慌ただしくなって計測精度が低下したり、泥水の投入量や流出量の確認を目視で行うため、経験によるばらつきが大きくなって、やはり計測精度が低下するという問題を生じていた。

かかる問題点を解決する計測装置も提案されてはいるが（特許文献１）、ＡＰＩ規格に準じた計測方法には適用することができない。

本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、ファンネル粘度の計測、特にＡＰＩ規格に準じた手順によるファンネル粘度の自動計測が可能なファンネル粘度の計測装置及びそれを用いた計測システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係るファンネル粘度の計測装置は請求項１に記載したように、ファンネル粘度の計測対象となる材料が貯留されるとともに吐出口が下に投入開口が上になるように据え付けられた漏斗状の容器本体と、前記投入開口の上方に設置され前記材料の液面までの距離又は液面の高さを計測する第１の非接触センサーと、前記吐出口に設けられた本体開閉弁と、該本体開閉弁を制御する演算制御部とを備えてなり、該演算制御部は、前記容器本体内における前記材料の貯留量が第１の基準量であるときに所定の開始信号に応答して前記本体開閉弁を開くとともに時間計測を開始し、前記容器本体内における前記材料の貯留量が第２の基準量に低下したことを知らせる前記第１の非接触センサーからの検出信号に応答して前記時間計測を終了し、該計測された時間をファンネル粘度データとして出力するようになっているものである。

また、本発明に係るファンネル粘度の計測装置は、前記材料を前記容器本体に投入する材料供給管を、その先端が前記容器本体の上方に位置するように又はその管内空間が前記容器本体の内部空間に連通するように配置するとともに該材料供給管に材料供給用開閉弁を設けてなり、前記演算制御部は、前記容器本体内における前記材料の貯留量が第１の基準量に達したことを知らせる前記第１の非接触センサーからの検出信号に応答して前記材料供給用開閉弁を閉じるとともに、該検出信号を前記開始信号とすることで前記本体開閉弁を開くとともに時間計測を開始するようになっているものである。

また、本発明に係るファンネル粘度の計測装置は、前記吐出口の近傍に設けられ前記容器本体からの材料流出の有無を検出する第２の非接触センサーを備え、前記演算制御部は、前記第２の非接触センサーからの検出信号が材料流出状態から材料非流出状態へと変化したとき、それに応答して前記本体開閉弁を閉じるとともに、前記材料供給用開閉弁を開くようになっているものである。

また、本発明に係るファンネル粘度の計測装置は、洗浄水を前記容器本体に投入するための洗浄水供給管をその先端が前記容器本体の上方に位置するように又はその管内空間が前記容器本体の内部空間に連通するように配置して該洗浄水供給管に洗浄水供給用開閉弁を設けるとともに、前記吐出口の近傍に設けられ前記容器本体からの材料又は洗浄水流出の有無を検出する第２の非接触センサーを備えてなり、前記演算制御部は、前記第２の非接触センサーからの検出信号が材料流出状態から材料非流出状態へと変化したとき、前記本体開閉弁を閉じるとともに前記洗浄水供給用開閉弁を開き、前記容器本体内における前記洗浄水の貯留量が第３の基準量に達したことを知らせる前記第１の非接触センサーからの検出信号に応答して前記本体開閉弁を開き、該開放動作から所定時間経過したとき、前記洗浄水供給用開閉弁を閉じるようになっているものである。

また、本発明に係るファンネル粘度の計測装置は、前記洗浄水供給用開閉弁を閉じた後、前記第２の非接触センサーからの検出信号が洗浄水流出状態から洗浄水非流出状態へと変化したとき、それに応答して前記本体開閉弁を閉じるとともに、前記材料供給用開閉弁を開くようになっているものである。

また、本発明に係るファンネル粘度の計測装置は、前記洗浄水供給管の先端近傍を湾曲形成して該湾曲形成部分を前記容器本体の逆円錐状内面に添わせたものである。

また、本発明に係るファンネル粘度の計測システムは請求項７に記載したように、請求項１乃至請求項６のいずれか一記載のファンネル粘度の計測装置を備えた計測システムであって、所定のネットワークを介して前記計測装置に管理側コンピュータを接続したものである。

本発明のファンネル粘度の計測装置を用いて材料のファンネル粘度を計測するには、まず、容器本体内における材料の貯留量が第１の基準量となるように該容器本体の投入開口を介して材料を投入する。材料投入は、貯留量に計量誤差が生じないよう、ゆっくりと若しくは静置時間を挟みながら行うようにするとともに、投入された材料を静置させてから、第１の基準量に達したかどうかの確認又は検出を行うのが望ましい。

次に、所定の開始信号に応答して本体開閉弁を開くことにより、容器本体内の材料を吐出口から流出させるとともに、本体開閉弁の開放動作あるいはそれに伴う材料流出と同時に時間計測を開始する。

開始信号は、材料が貯留された状態で本体開閉弁を開くとともにそれと同時に時間計測を開始させるための信号であり、操作スイッチの押下げによって生成させてもよいし、後述するように第１の非接触センサーによる検出信号を開始信号としてもよい。

次に、材料が流出している間、第１の非接触センサーを継続的に動作させ、材料の液面低下を演算制御部にてリアルタイムに把握するようにし、容器本体内における材料の貯留量が第２の基準量に低下したとき、第１の非接触センサーからの検出信号に応答して時間計測を終了するとともに、計測された時間をファンネル粘度データとして出力する。

このようにすると、材料が流下している途中であっても、その貯留量が第２の基準量に低下した瞬間を第１の非接触センサーで正確に検出し、ひいては第１の基準量から第２の基準値に低下するまでに要した時間を正確に計測することが可能となる。

そのため、例えば第１の基準量が１５００ｍｌ、第２の基準量が５５４ｍｌ（流出量は９４６ｍｌ）といったＡＰＩ規格に準じたファンネル粘度の計測を正確かつ容易に行うことができる。

ファンネル粘度の計測対象となる材料は、主として泥水が想定されるものの、ファンネル粘度を計測する必要がある限り、その対象が泥水に限定されるものではない。

第１の基準量は、静置状態で計量することができるため、作業員による手作業でも可能であり、本体開閉弁を開くとともに時間計測をスタートさせる開始信号は、第１の基準量を目視で確認した後、作業員によるスイッチの操作によって発生させることができる。

ここで、作業員による第１の基準量の目視に代えて、材料を容器本体に投入する材料供給管を、その先端が容器本体の上方に位置するように又はその管内空間が容器本体の内部空間に連通するように配置するとともに該材料供給管に材料供給用開閉弁を設け、演算制御部を、容器本体内における材料の貯留量が第１の基準量に達したことを知らせる第１の非接触センサーからの検出信号に応答して材料供給用開閉弁を閉じるとともに、該検出信号を開始信号とすることで本体開閉弁を開くとともに時間計測を開始するように構成したならば、材料投入プロセスが自動化され、計測開始時における材料の計量作業が容易になるとともに、その精度も大幅に向上する。

本発明に係るファンネル粘度の計測装置を用いた計測作業は、任意の時期に行うことが可能であって所定時間ごとに又は随時行うことができるが、第２の非接触センサーを吐出口の近傍に設けて容器本体からの材料流出の有無を検出するように構成するとともに、該第２の非接触センサーからの検出信号が材料流出状態から材料非流出状態へと変化したとき、それに応答して本体開閉弁を閉じて材料供給用開閉弁を開くように演算制御部を構成したならば、ファンネル粘度の連続計測が可能となり、材料投入の自動化とも相俟って計測効率がさらに向上する。

なお、材料が容器本体から滴下状態で流出している状態を材料非流出状態と誤認することがないよう、第２の非接触センサーを適宜構成するようにし、又は第２の非接触センサーが材料非流出状態を検出した後、所定時間経過してから本体開閉弁が閉じられるように演算制御部を構成するのが望ましい。

本発明においては、ファンネル粘度の計測作業を終えた後、容器本体の洗浄を行うかどうかは任意であるとともに、該容器本体の洗浄作業を行う場合において、該洗浄作業を手作業で行うようにしてもかまわないが、洗浄水を容器本体に投入するための洗浄水供給管をその先端が容器本体の上方に位置するように又はその管内空間が容器本体の内部空間に連通するように配置して該洗浄水供給管に洗浄水供給用開閉弁を設けるとともに、第２の非接触センサーを吐出口の近傍に設けて容器本体からの材料又は洗浄水流出の有無を検出するように構成し、該第２の非接触センサーからの検出信号が材料流出状態から材料非流出状態へと変化したとき、本体開閉弁を閉じるとともに洗浄水供給用開閉弁を開き、容器本体内における洗浄水の貯留量が第３の基準量に達したことを知らせる第１の非接触センサーからの検出信号に応答して本体開閉弁を開き、該開放動作から所定時間経過したとき、洗浄水供給用開閉弁を閉じるように演算制御部を構成することが可能である。

かかる構成においては、第２の非接触センサーからの検出信号が材料流出状態から材料非流出状態へと変化したとき、該検出信号に応答して演算制御部で本体開閉弁を閉じるとともに洗浄水供給用開閉弁を開くことで、容器本体内に洗浄水を投入する。

洗浄水は、水道水等の清水を用いればよい。

次に、洗浄水の貯留量が第３の基準量に達したとき、それを知らせる第１の非接触センサーからの検出信号に応答して本体開閉弁を開く。

このようにすると、投入開口から洗浄水が容器本体に投入される一方、吐出口から洗浄水が流出するため、かかる状態を所定時間維持することによって、容器本体内部を洗浄することが可能となる。

本体開閉弁の開放動作から所定時間経過したならば、洗浄水供給用開閉弁を閉じる。すると、容器本体への洗浄水の投入が停止するため、残った洗浄水が吐出口から流出することによって、容器本体内はやがて空になり、次の計測作業を開始可能な状態となる。

このように、上述した構成によれば、ファンネル粘度の計測およびその後の洗浄という一連の作業を自動で行うことが可能となる。

本発明に係るファンネル粘度の計測装置を用いた計測及び洗浄からなる一連作業は、任意の時期に行うことが可能であって所定時間ごとに又は随時行うことができるが、洗浄水供給用開閉弁を閉じた後、第２の非接触センサーからの検出信号が洗浄水流出状態から洗浄水非流出状態へと変化したとき、それに応答して本体開閉弁を閉じるとともに、材料供給用開閉弁を開くように演算制御部を構成することが可能である。

かかる構成によれば、材料投入、ファンネル粘度の計測、材料排出、洗浄水投入、洗浄水による洗浄及び洗浄水排出からなるプロセスが繰り返し行われることとなり、容器本体内部を洗浄しながらの材料の連続計測が可能となる。

なお、洗浄水が容器本体から滴下状態で流出している状態を洗浄水非流出状態と誤認することがないよう、第２の非接触センサーを適宜構成するようにし、又は第２の非接触センサーが洗浄水非流出状態を検出した後、所定時間経過してから本体開閉弁が閉じられるように演算制御部を構成するのが望ましい。

ここで、洗浄水供給管の先端近傍を湾曲形成して該湾曲形成部分を容器本体の逆円錐状内面に添わせた構成とするならば、洗浄水供給管から吐出された洗浄水が容器本体の内面に沿って螺旋状に流下するため、洗浄効率が向上する。

本発明に係るファンネル粘度の計測装置は、もちろん単独使用が可能であるが、上述の計測装置に所定のネットワークを介して管理側コンピュータを接続したならば、泥水プラントで製造される泥水のファンネル粘度を離隔した場所で集中管理することが可能となる。

第１実施形態に係るファンネル粘度の計測装置及びそれを用いた計測システムの概略図。第２実施形態に係るファンネル粘度の計測装置及びそれを用いた計測システムの概略図。Ａ−Ａ線方向から見た矢視図。

以下、本発明に係るファンネル粘度の計測装置及びそれを用いた計測システムの実施の形態について、添付図面を参照して説明する。

（第１実施形態）

図１は、本実施形態に係るファンネル粘度の計測装置及びそれを用いた計測システムを示した図である。同図でわかるように、本実施形態に係るファンネル粘度の計測装置１は、吐出口２が下に投入開口３が上になるように据え付けられ内部空間にファンネル粘度の計測対象となる材料としての泥水を貯留可能な漏斗状の容器本体４と、投入開口３の上方に設置された第１の非接触センサーとしての超音波式変位センサー５と、吐出口２に設けられた本体開閉弁６と、吐出口２の近傍に設けられた第２の非接触センサーとしての光変位センサー７と、泥水を容器本体４に投入する材料供給管としての泥水供給管８と、該泥水供給管に設けられた材料供給用開閉弁としての泥水供給用開閉弁９と、超音波式変位センサー５及び光変位センサー７からの出力信号に応答して本体開閉弁６及び泥水供給用開閉弁９を制御する演算制御部１０とを備える。

容器本体４は、泥水供給管８を介して投入開口３から投入された泥水を貯留できるようになっており、マーシュファンネル粘度計で構成することができる。

超音波式変位センサー５は、貯留された泥水の液面までの距離、あるいは該距離をセンサー設置高さから差し引いた液面高さを超音波で計測できるようになっている。

本体開閉弁６は、ロータリーソレノイド１１と該ロータリーソレノイドに取り付けられたプレート状の弁体１２とで構成してあり、ロータリーソレノイド１１への通電をオンオフすることにより、弁体１１を、吐出口２を塞ぐ水平姿勢位置と吐出口２から待避した鉛直姿勢位置との間（ほぼ９０度の範囲）で回動させて吐出口２を開閉できるようになっている。

ここで、容器本体４は、支柱１６を介して底板１５の上方に鉛直保持してあるとともに、底板１５に形成された凹部１７に連通するように排泥管１８を底板１５に貫通設置してあり、容器本体４の吐出口２から排出された泥水を底板１５に設けられた凹部１７でいったん受けた後、該凹部に連通接続された排泥管１８を介して排出できるようになっている。

なお、排泥管１８の先端を坑井現場の泥水プラントに接続するようにすれば、計測済の泥水を泥水プラントに戻すことができる。

泥水供給管８は、基端側を坑井現場にある泥水プラント（図示せず）に接続するとともに、先端が容器本体４の上方に位置するように配置してあり、先端から泥水を吐出して容器本体４に投入できるようになっている。

光変位センサー７は、容器本体４からの泥水流出の有無を検出できるようになっている。

演算制御部１０は、容器本体４内における泥水の貯留量が第１の基準量に達したことを知らせる超音波式変位センサー５からの検出信号を開始信号とし、該開始信号に応答して本体開閉弁６を開くとともに泥水供給用開閉弁９を閉じ、かかる弁制御と同時に時間計測を開始し、容器本体４内における泥水の貯留量が第２の基準量に低下したことを知らせる超音波式変位センサー５からの検出信号に応答して時間計測を終了し、計測された時間をファンネル粘度データとして出力し、光変位センサー７からの検出信号が泥水流出状態から泥水非流出状態へと変化したとき、それに応答して本体開閉弁６を閉じるとともに、泥水供給用開閉弁９を開くようになっている。

第１の基準量及び第２の基準量については、ＡＰＩ規格に準じた量、すなわち第１の基準量を１５００ｍｌ、第２の基準量を５５４ｍｌ（流出量は９４６ｍｌ）と定め、これらの貯留量と超音波式変位センサー５による計測値（泥水表面までの距離又は泥水の液面高さ）とを予め関連付けておけばよい。

また、本実施形態に係るファンネル粘度の計測システム１３は、上述したファンネル粘度の計測装置１と該計測装置にネットワーク接続された管理側コンピュータ１４とで構成してあり、計測装置１は例えば坑井掘削現場に設置され、管理側コンピュータ１４は、該坑井掘削現場から離隔した管理事務所に設置される。

本実施形態に係るファンネル粘度の計測装置１及びそれを用いた計測システム１３を用いて坑井掘削現場で使用されている泥水のファンネル粘度を計測する手順を各センサでの検出状況、弁の開閉状況、容器内の状態及び計時のタイミングに着目して整理したものを表１に示す。

坑井掘削現場から送られてきた泥水のファンネル粘度を計測するには、必要に応じて容器本体４の内部を予め洗浄した後、同表でわかるように、まず本体開閉弁６を閉じ、かかる状態で泥水供給用開閉弁９を開くことで、泥水供給管８を介して容器本体４の投入開口３から泥水を投入し、該泥水を容器本体４内に貯留する。

このようにすると、容器本体４内では泥水の水位が上昇するので、かかる水位上昇を超音波式変位センサー５で監視する。

なお、泥水が流入する勢いによる水位変動が懸念される場合には、泥水供給用開閉弁９を絞って若しくは随時閉じることによって、泥水を断続的若しくは静かに水位上昇させるのが望ましい。

次に、容器本体４内における泥水の貯留量が第１の基準量、すなわち１５００ｍｌに達したとき、それを超音波式変位センサー５で検出し、その検出信号に応答して演算制御部１０で本体開閉弁６を開くとともに泥水供給用開閉弁９を閉じ、さらに演算制御部１０で時間計測を開始する。

このようにすると、容器本体４への泥水供給がストップするとともに、吐出口２から泥水が流下して泥水水位が低下するので、かかる泥水水位の低下を超音波式変位センサー５で監視する。

なお、本体開閉弁６の開き操作によって容器本体４から泥水が流出するため、光変位センサー７による検出信号は、泥水非流出状態から泥水流出状態へと変化する。

次に、容器本体４内における泥水の貯留量が第２の基準量、すなわち５５４ｍｌ（流出量は９４６ｍｌ）に達したとき、それを超音波式変位センサー５で検出し、その検出信号に応答して演算制御部１０での時間計測を終了する。

次に、計測された時間、すなわち計測開始から計測終了までの経過時間をファンネル粘度データとして出力し、図示しない記憶手段に適宜記憶させるとともに、該ファンネル粘度データを必要に応じて管理側コンピュータ１４で取得する。

一方、第２の基準量が検出された後も本体開閉弁６が開いたままであるため、容器本体４からは継続して泥水が流出し、やがて空になる。

そして、光変位センサー７からの検出信号が泥水流出状態から泥水非流出状態へと変化したとき、それに応答して演算制御部１０で本体開閉弁６を閉じるとともに、泥水供給用開閉弁９を開く。

以下、上述した手順を所望回数だけ繰り返すことで、泥水のファンネル粘度を次々に自動計測する。

以上説明したように、本実施形態に係るファンネル粘度の計測装置１によれば、容器本体４内の泥水貯留量が第１の基準量である１５００ｍｌになった状態で本体開閉弁６を開いて吐出口２から泥水を流出させるとともに時間計測を開始し、泥水貯留量が第２の基準量である５５４ｍｌに低下したとき、超音波式変位センサー５からの検出信号に応答して時間計測を終了し、開始時刻から終了時刻までの経過時間をファンネル粘度データとして出力するようにしたので、泥水が流下している途中であっても、その貯留量が第２の基準量に到達した瞬間を超音波式変位センサー５で検出することが可能となり、第１の基準量から第２の基準量に至るまでに要した時間を演算処理部１０で正確に計測することができる。そのため、第１の基準量が１５００ｍｌ、第２の基準量が５５４ｍｌ（流出量は９４６ｍｌ）といったＡＰＩ規格に準じたファンネル粘度の計測を正確かつ容易に行うことが可能となる。

また、本実施形態に係るファンネル粘度の計測装置１によれば、泥水を容器本体４に投入する泥水供給管８を、その先端が容器本体４の上方に位置するように配置するとともに該泥水供給管に泥水供給用開閉弁９を設け、演算制御部１０を、容器本体４内における泥水の貯留量が第１の基準量に達したことを知らせる超音波式変位センサー５からの検出信号に応答して泥水供給用開閉弁９を閉じるとともに本体開閉弁６を開くように構成したので、泥水投入プロセスが自動化され、計測開始時における泥水の計量作業が容易になるとともに、その精度も大幅に向上する。

また、本実施形態に係るファンネル粘度の計測装置１によれば、光変位センサー７からの検出信号が泥水流出状態から泥水非流出状態へと変化したとき、その検出信号に応答して演算制御部１０で本体開閉弁６を閉じるとともに泥水供給用開閉弁９を開くことで、あらたな泥水を容器本体４内に投入するようにしたので、ファンネル粘度の計測を連続的に行うことが可能となり、計測効率がさらに向上する。

また、本実施形態に係るファンネル粘度の計測システム１３によれば、計測装置１を所定のネットワークを介して管理側コンピュータ１４に接続するように構成したので、泥水プラントで製造される泥水のファンネル粘度を離隔した場所で集中管理することが可能となり、泥水プラントまで作業員が赴く手間を省くことができる。

本実施形態では、光変位センサー７を設置するとともに該光変位センサーからの検出信号に応答して演算制御部１０で本体開閉弁６及び泥水開閉弁９を駆動制御するようにしたが、ファンネル粘度の計測を連続的に行う必要がないのであれば、光変位センサー７を省略してもかまわない。

この場合、次の計測に備えて手作業等で容器本体４を洗浄することが想定されるが、そのときに使用する洗浄水が該容器本体内に残留しないよう、本体開閉弁６を開いたままにしておくのが望ましい。

また、本実施形態では、泥水供給管８を、その先端が容器本体４の上方に位置するように配置したが、これに代えて、泥水供給管８をその管内空間が容器本体４の内部空間に連通するように該容器本体に配置してもかまわない。

また、本実施形態では、泥水供給管８を設けるとともに該泥水供給管に泥水供給用開閉弁９を設け、容器本体４内における泥水の貯留量が第１の基準量に達したことを知らせる超音波式変位センサー５からの検出信号に応答して泥水供給用開閉弁９を演算制御部１０で閉じるように構成したが、第１の基準量、上述の実施形態では１５００ｍｌの計量については、かかる自動計量ではなく、作業員による投入及びその投入量の目視確認で計量を行うようにしてもかまわない。

かかる構成においては、ファンネル粘度の計測装置１の操作盤（図示せず）にバルブ操作スイッチを設け、該スイッチの操作によって生成される信号を開始信号とし、該開始信号に応答して本体開閉弁６を開くとともに、時間計測を開始するように演算制御部１０を構成すればよい。

（第２実施形態）

次に、第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。

図２は、本実施形態に係るファンネル粘度の計測装置及びそれを用いた計測システムを示した図である。同図でわかるように、本実施形態に係るファンネル粘度の計測装置２１は第１実施形態と同様、容器本体４と、投入開口３の上方に設置された超音波式変位センサー５と、吐出口２に設けられた本体開閉弁６と、吐出口２の近傍に設けられた光変位センサー７と、泥水を容器本体４に投入する泥水供給管８と、該泥水供給管に設けられた泥水供給用開閉弁９とを備えるとともに、洗浄水を容器本体４に投入する洗浄水供給管２２と、該洗浄水供給管に設けられた洗浄水供給用開閉弁２３と、超音波式変位センサー５及び光変位センサー７からの出力信号に応答して本体開閉弁６、泥水供給用開閉弁９及び洗浄水供給用開閉弁２３を制御する演算制御部２６とを備える。

洗浄水供給管２２は図３でよくわかるように、その先端近傍を湾曲形成して該湾曲形成部分を容器本体４の逆円錐状内面に添わせてあり、先端から吐出された洗浄水を容器本体４の内面に沿って螺旋状に流下させつつ、該洗浄水を容器本体４内に投入することができるようになっている。

底板１５には、凹部１７に連通するように排泥管１８及び排水管２５をそれぞれ貫通設置してあるとともに、排泥管１８には排泥用開閉弁２７が、排水管２５には排水用開閉弁２８がそれぞれ設けてあり、容器本体４の吐出口２から排出された泥水や洗浄水を底板１５に設けられた凹部１７でいったん受けた後、排泥用開閉弁２７及び排水用開閉弁２８をそれらの開閉状態が互いに逆になるように交互に切り替えることで、排泥管１８を介して計測済の泥水を排出するとともに、排水管２５を介して使用済の洗浄水を排水管２５を介してそれぞれ排出できるようになっている。

演算制御部２６は、容器本体４内における泥水の貯留量が第１の基準量に達したことを知らせる超音波式変位センサー５からの検出信号に応答して本体開閉弁６を開くとともに泥水供給用開閉弁９を閉じ、かかる弁制御と同時に時間計測を開始し、容器本体４内における泥水の貯留量が第２の基準量に低下したことを知らせる超音波式変位センサー５からの検出信号に応答して時間計測を終了し、該計測された時間をファンネル粘度データとして出力し、光変位センサー７からの検出信号が泥水流出状態から泥水非流出状態へと変化したとき、それに応答して本体開閉弁６を閉じるとともに、洗浄水供給用開閉弁２３を開いて洗浄水用供給管２２を介して洗浄水を容器本体４内に投入し、容器本体４内における洗浄水の貯留量が第３の基準量に達したことを知らせる超音波式変位センサー５からの検出信号に応答して本体開閉弁６を開き、所定時間経過後、洗浄水供給用開閉弁２３を閉じ、光変位センサー７からの検出信号が洗浄水流出状態から洗浄水非流出状態へと変化したとき、それに応答して本体開閉弁６を閉じるとともに、泥水供給用開閉弁９を開くようになっている。

第３の基準量は、容器本体４内を洗浄するのに必要な水位であり、例えば１６００ｍｌ〜１８００ｍｌ程度に設定することができる。

なお、本体開閉弁６を介して泥水を流出させている間は、排水用開閉弁２８を閉じて排泥用開閉弁２７を開くことにより、計測済の泥水を排泥管１８を介して排出し、使用済の洗浄水を流出させている間は、排泥用開閉弁２７を閉じて排水用開閉弁２８を開くことにより、使用済の洗浄水を排水管２５を介して排出する。

第１の基準量及び第２の基準量については第１実施形態と同様、ＡＰＩ規格に準じた量、すなわち第１の基準量を１５００ｍｌ、第２の基準量を５５４ｍｌ（流出量は９４６ｍｌ）と定め、これらの貯留量と超音波式変位センサー５による計測値（泥水表面までの距離、又は泥水の液面高さとを予め関連付けておけばよい。

また、本実施形態に係るファンネル粘度の計測システム２４は、上述したファンネル粘度の計測装置２１と該計測装置にネットワーク接続された管理側コンピュータ１４とで構成してあり、計測装置２１は例えば坑井掘削現場に設置され、管理側コンピュータ１４は、該坑井掘削現場から離隔した管理事務所に設置される。

本実施形態に係るファンネル粘度の計測装置２１及びそれを用いた計測システム２４を用いて坑井掘削現場で使用されている泥水のファンネル粘度を計測する手順を各センサでの検出状況、弁の開閉状況、容器内の状態及び計時のタイミングに着目して整理したものを表２に示す。

次に、容器本体４内における泥水の貯留量が第１の基準量、すなわち１５００ｍｌに達したとき、それを超音波式変位センサー５で検出し、その検出信号に応答して演算制御部２６で本体開閉弁６を開くとともに泥水供給用開閉弁９を閉じ、さらに演算制御部２６で時間計測を開始する。

次に、容器本体４内における泥水の貯留量が第２の基準量、すなわち５５４ｍｌ（流出量は９４６ｍｌ）に低下したとき、それを超音波式変位センサー５で検出し、その検出信号に応答して演算制御部２６での時間計測を終了する。

次に、開始時刻から終了時刻までの経過時間をファンネル粘度データとして出力し、図示しない記憶手段に適宜記憶させるとともに、該ファンネル粘度データを必要に応じて管理側コンピュータ１４で取得する。

そして、光変位センサー７からの検出信号が泥水流出状態から泥水非流出状態へと変化したとき、それに応答して演算制御部２６で本体開閉弁６を閉じるとともに、洗浄水供給用開閉弁２３を開くことで、洗浄水供給管２２を介して容器本体４の投入開口３から洗浄水を投入し、該洗浄水を容器本体４内に貯留する。

このようにすると、容器本体４内では洗浄水の水位が上昇するので、かかる水位上昇を超音波式変位センサー５で監視する。

次に、容器本体４内における洗浄水の貯留量が第３の基準量、例えば１６００〜１８００ｍｌに達したとき、それを超音波式変位センサー５で検出し、その検出信号に応答して演算制御部２６で本体開閉弁６を開く。

このようにすると、容器本体４への洗浄水供給が維持されつつ、吐出口２から洗浄水が流出するので、容器本体４内を洗浄することができる。

すなわち、流出量に対する供給量を適宜調整することにより、容器本体４内での洗浄水の水位が維持されるとともに、洗浄水供給管２２の先端近傍を湾曲形成して該湾曲形成部分を容器本体４の逆円錐状内面に添わせてあるため、洗浄水供給管２２からの洗浄水が容器本体４の内面に沿って螺旋状に流下することとなり、より効率的な洗浄が行われる。

かかる洗浄プロセスを必要な時間だけ維持した後、洗浄水供給用開閉弁２３を閉じる。

このようにすると、洗浄水水位が低下し、やがて容器本体４内が空になる。

そして、光変位センサー７からの検出信号が洗浄水流出状態から洗浄水非流出状態へと変化したとき、それに応答して演算制御部２６で本体開閉弁６を閉じるとともに、泥水供給用開閉弁９を開く。

以下、上述した手順を所望回数だけ繰り返すことで、泥水のファンネル粘度計測及びその後の洗浄を次々に自動処理する。

以上説明したように、本実施形態に係るファンネル粘度の計測装置２１によれば、泥水投入、ファンネル粘度の計測、泥水排出、洗浄水投入、洗浄水による洗浄及び洗浄水排出からなるプロセスが繰り返し行われることとなり、かくして泥水のファンネル粘度計測及びその後の洗浄を連続的に自動処理することが可能となる。

また、本実施形態に係るファンネル粘度の計測装置２１によれば、容器本体４内の泥水貯留量が第１の基準量である１５００ｍｌになった状態で本体開閉弁６を開いて吐出口２から泥水を流出させるとともに時間計測を開始し、泥水貯留量が第２の基準量である５５４ｍｌに低下したとき、超音波式変位センサー５からの検出信号に応答して時間計測を終了し、開始時刻から終了時刻までの経過時間をファンネル粘度データとして出力するようにしたので、泥水が流下している途中であっても、その貯留量が第２の基準量に到達した瞬間を超音波式変位センサー５で検出することが可能となり、第１の基準量から第２の基準量に至るまでに要した時間を演算処理部２６で正確に計測することができる。

そのため、第１の基準量が１５００ｍｌ、第２の基準量が５５４ｍｌ（流出量は９４６ｍｌ）といったＡＰＩ規格に準じたファンネル粘度の計測を正確かつ容易に行うことが可能となる。

また、本実施形態に係るファンネル粘度の計測装置２１によれば、泥水供給管８をその先端が容器本体４の上方に位置するように配置するとともに該泥水供給管に泥水供給用開閉弁９を設け、演算制御部２６を、容器本体４内における泥水の貯留量が第１の基準量に達したことを知らせる超音波式変位センサー５からの検出信号に応答して泥水供給用開閉弁９を閉じるとともに本体開閉弁６を開くように構成したので、泥水投入プロセスが自動化され、計測開始時における泥水の計量作業が容易になるとともに、その精度も大幅に向上する。

また、本実施形態に係るファンネル粘度の計測装置２１によれば、光変位センサー７からの検出信号が泥水流出状態から泥水非流出状態へと変化したとき、その検出信号に応答して演算制御部２６で本体開閉弁６を閉じるとともに洗浄水供給用開閉弁２３を開くことで、洗浄水を容器本体４内に投入するようにしたので、ファンネル粘度の計測が終わった容器本体４を自動洗浄することが可能となる。

特に、洗浄水供給管２２の先端近傍を湾曲形成して該湾曲形成部分を容器本体４の逆円錐状内面に添わせた構成としたので、洗浄水供給管２２から吐出された洗浄水が容器本体４の内面に沿って螺旋状に流下することとなり、効率的な洗浄が可能となる。

また、本実施形態に係るファンネル粘度の計測システム２４によれば、所定のネットワークを介して計測装置２１を管理側コンピュータ１４に接続したので、泥水プラントで製造される泥水のファンネル粘度を離隔した場所で集中管理することが可能となる。

本実施形態では、泥水供給管８を、その先端が容器本体４の上方に位置するように配置したが、これに代えて、泥水供給管８をその管内空間が容器本体４の内部空間に連通するように該容器本体に配置してもかまわない。

また、本実施形態では、演算制御部２６を、光変位センサー７からの検出信号が洗浄水流出状態から洗浄水非流出状態へと変化したとき、それに応答して本体開閉弁６を閉じるとともに泥水供給用開閉弁９を開くように構成したが、計測及び洗浄からなる一連処理を繰り返し行わない場合においては、演算制御部２６の上述の構成は不要である。

この場合、洗浄水が容器本体４内に残留しないよう、次の計測に備えて、本体開閉弁６を開いたままにしておくのが望ましい。

１，２１ファンネル粘度の計測装置
２吐出口
３投入開口
４容器本体
５超音波式変位センサー（第１の非接触センサー）
６本体開閉弁
７光変位センサー（第２の非接触センサー）
８泥水供給管（材料供給管）
９泥水供給用開閉弁（材料供給用開閉弁）
１０，２６演算処理部
１３，２４計測システム
１４管理側コンピュータ
２２洗浄水供給管
２３洗浄水供給用開閉弁

Claims

ファンネル粘度の計測対象となる材料が貯留されるとともに吐出口が下に投入開口が上になるように据え付けられた漏斗状の容器本体と、前記投入開口の上方に設置され前記材料の液面までの距離又は液面の高さを計測する第１の非接触センサーと、前記吐出口に設けられた本体開閉弁と、該本体開閉弁を制御する演算制御部とを備えてなり、該演算制御部は、前記容器本体内における前記材料の貯留量が第１の基準量であるときに所定の開始信号に応答して前記本体開閉弁を開くとともに時間計測を開始し、前記容器本体内における前記材料の貯留量が第２の基準量に低下したことを知らせる前記第１の非接触センサーからの検出信号に応答して前記時間計測を終了し、該計測された時間をファンネル粘度データとして出力するようになっていることを特徴とするファンネル粘度の計測装置。
前記材料を前記容器本体に投入する材料供給管を、その先端が前記容器本体の上方に位置するように又はその管内空間が前記容器本体の内部空間に連通するように配置するとともに該材料供給管に材料供給用開閉弁を設けてなり、前記演算制御部は、前記容器本体内における前記材料の貯留量が第１の基準量に達したことを知らせる前記第１の非接触センサーからの検出信号に応答して前記材料供給用開閉弁を閉じるとともに、該検出信号を前記開始信号とすることで前記本体開閉弁を開くとともに時間計測を開始するようになっている請求項１記載のファンネル粘度の計測装置。
前記吐出口の近傍に設けられ前記容器本体からの材料流出の有無を検出する第２の非接触センサーを備え、前記演算制御部は、前記第２の非接触センサーからの検出信号が材料流出状態から材料非流出状態へと変化したとき、それに応答して前記本体開閉弁を閉じるとともに、前記材料供給用開閉弁を開くようになっている請求項２記載のファンネル粘度の計測装置。
洗浄水を前記容器本体に投入するための洗浄水供給管をその先端が前記容器本体の上方に位置するように又はその管内空間が前記容器本体の内部空間に連通するように配置して該洗浄水供給管に洗浄水供給用開閉弁を設けるとともに、前記吐出口の近傍に設けられ前記容器本体からの材料又は洗浄水流出の有無を検出する第２の非接触センサーを備えてなり、前記演算制御部は、前記第２の非接触センサーからの検出信号が材料流出状態から材料非流出状態へと変化したとき、前記本体開閉弁を閉じるとともに前記洗浄水供給用開閉弁を開き、前記容器本体内における前記洗浄水の貯留量が第３の基準量に達したことを知らせる前記第１の非接触センサーからの検出信号に応答して前記本体開閉弁を開き、該開放動作から所定時間経過したとき、前記洗浄水供給用開閉弁を閉じるようになっている請求項２記載のファンネル粘度の計測装置。
前記演算制御部は、前記洗浄水供給用開閉弁を閉じた後、前記第２の非接触センサーからの検出信号が洗浄水流出状態から洗浄水非流出状態へと変化したとき、それに応答して前記本体開閉弁を閉じるとともに、前記材料供給用開閉弁を開くようになっている請求項４記載のファンネル粘度の計測装置。
前記洗浄水供給管の先端近傍を湾曲形成して該湾曲形成部分を前記容器本体の逆円錐状内面に添わせた請求項４又は請求項５記載のファンネル粘度の計測装置。
請求項１乃至請求項６のいずれか一記載のファンネル粘度の計測装置を備えた計測システムであって、所定のネットワークを介して前記計測装置に管理側コンピュータを接続したことを特徴とするファンネル粘度の計測システム。