JP7076228B2

JP7076228B2 - Ｒｉ水分計を用いた水量計測システム

Info

Publication number: JP7076228B2
Application number: JP2018036356A
Authority: JP
Inventors: 三郎片山; 浩章青木; 喬之石井
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 2018-03-01
Filing date: 2018-03-01
Publication date: 2022-05-27
Anticipated expiration: 2038-03-01
Also published as: JP2019152474A

Description

本発明は、ベルトコンベア上を流れる、建設用途に用いる材料の水量を、ＲＩ水分計で計測する水量計測システムに関し、特に、ダム現場で使用されるコンクリートプラントで使用されるコンクリート骨材や、ＣＳＧ（Cemented Sand and Gravel）混合プラントで使用されるＣＳＧ材などの水量を精度良く連続計測するためのシステムに関する。

材料の水分量を計測する方法には種々の方法が知られている。
例えば、特許文献１には、ベルトコンベア上を流れる地盤材料に近赤外線を照射して水分量を求める方法が開示されており、特許文献２には、地盤材料の表面水率を測定するためのシステムとして、地盤材料を収容・搬送する搬送筒部にＲＩ水分計やＲＩ密度計からなるＲＩ測定装置を設けた構造が開示されている。

このうち、ＲＩ水分計とは、放射性物質を用いて水分を計測する機器であり、放射性物質から放出される中性子と水分子との反応から水分量を推定している。

ＲＩ水分計は主に透過型と散乱型の２種類の方式に分かれており、土木の盛土現場で一般的に使用されているＲＩ水分計のタイプは、透過型ＲＩ水分計である。
この方式は、放射線を放出する棒状の線源を地盤に打ち込み、地表面にその中性子線を検出する検出器を設置する。これにより地中から放出される中性子が地盤中を通過して検出器に到達し、その量から地盤の水分を割り出すものである。

一方、散乱型ＲＩ水分計は、線源と検出器を地盤表面上に同時に配置して中性子線を検出するため、非破壊で水分量を計測することができる計測機器である。

特開２０１５－２８４４６号公報特開２００９－１２１９３０号公報

上記特許文献２に係るシステムによれば、以下に示す問題がある。
（１）排出筒部の中の地盤材料の量に応じて、計測場所での地盤材料の密度変化に変動が生じるため、計測精度が悪くなる。
（２）排出筒部の外面にＲＩ水分計を配置しているため、排出筒部内面に地盤材料が付着してしまっていると、その付着材料を計測し続けている結果となってしまう。

そこで、本発明はコンクリート骨材やＣＳＧ材などの建設用途に用いる材料の水量を精度良く計測可能な手段の提供を目的とする。

上記課題を解決すべくなされた本願の第１発明は、材料の水量を計測するためのシステムであって、ベルトコンベアと、前記ベルトコンベア上に材料を供給する、材料供給装置と、前記材料供給装置から供給される前記材料の積載高を調整可能な、積載高調整手段と、前記ベルトコンベアの上方に配置し、弾性力でもって上下に移動可能に構成し、前記積載高調整手段によって積載高を調整された前記材料の表面を整形可能な、プレートと、前記ベルトコンベアの搬送ローラの直上であって、かつ前記プレートの上面に取り付けてあり、前記ベルトコンベア上の材料の水量を計測する、散乱型のＲＩ水分計と、を少なくとも具備することを特徴とする。
また、本願の第２発明は、前記第１発明において、前記積載高調整手段が、前記ベルトコンベアの上方に離隔して配置するゲートであることを特徴とする。
また、本願の第３発明は、前記第１発明または第２発明において、前記ベルトコンベアの上方に配置し、弾性力でもって上下に移動可能なローラを、前記ベルトコンベアの進行方向における前記プレートの手前に設けてあることを特徴とする。
また、本願の第４発明は、前記第３発明において、前記ベルトコンベアの進行方向における前記プレートの手前側を上側に曲げてあることを特徴とする。
また、本願の第５発明は、前記第１発明ないし第４発明のうち少なくとも何れか１つの発明において、前記材料が、コンクリート骨材またはＣＳＧ材であることを特徴とする。

本発明によれば、以下に記載する効果を奏する。
（１）ベルトコンベアを流れる材料に対し、ＲＩ水分計での計測箇所上または計測箇所よりも手前の位置に設けた計測補助装置でもって、材料の積載高や見かけの密度の調整を行ったり、表面整形を行ったりすることで、計測箇所での材料の水量を精度良く計測することができる。
（２）積載高調整手段でもって材料の積載高を調整することでベルトコンベアの撓みを一定に維持できる。よって、ベルトコンベアを構成する複数の搬送ローラの間に配置したＲＩ水分計と、材料との間の距離を一定に保った状態での水量計測が可能となり、材料の水量を精度良く計測することができる。
（３）ベルトコンベアの進行方向において、整形手段を構成するプレートの手前側を上側に曲げておくことで、ベルト上の材料を円滑に流すことができる。
（４）ベルトコンベアを流れる材料を連続して計測できるため、現場の天候等によって含水率の変動が生じ易いＣＳＧ材などの全量検査に好適である。

実施例１に記載の水量計測システムの構成を示す概略図。ベルト上への材料の供給前後の状態を示す概略図。実施例２に記載の水量計測システムの構成を示す概略図。実施例３に記載の水量計測システムの構成を示す概略図。実施例４に記載の水量計測システムの構成を示す概略図。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施例について説明する。

＜１＞全体構成
本発明に係る水量計測システムは、ベルトコンベア１０と、ベルトコンベア１０上に材料Ａを供給する材料供給装置２０と、ベルトコンベア１０上の材料Ａの水量を計測するＲＩ水分計３０と、ＲＩ水分計３０での計測箇所上または計測箇所よりも手前の位置に設ける計測補助装置４０と、を少なくとも具備して構成する。
以下、各要素の詳細について説明する。

＜２＞ベルトコンベア
ベルトコンベア１０は、計測対象の材料Ａを所定の位置まで搬送するための装置である。
ベルトコンベア１０は、ベルト１１および搬送ローラ１２等を有する公知の装置を用いることができるため、詳細な説明は省略する。

＜３＞材料供給装置
材料供給装置２０は、ベルトコンベア１０上に計測対象の材料Ａを供給するための装置である。
材料供給装置２０は、公知のホッパーなどを用いることができるため、詳細な説明は省略する。

＜３．１＞材料の種類
計測対象となる材料Ａは、表面水量や単位水量などの水量を計測する必要のある建設用途の材料であれば何れであっても良く、例えばコンクリート骨材やＣＳＧ材などがある。
ＣＳＧ材は、河床砂礫等の岩石質の母材であって、建設現場の近傍で容易に採取可能な材料である。ＣＳＧ材は現場で野ざらしにされている事が多く、周囲の天候条件によって含水率が変動する可能性が生じるため、水分量の全量検査のニーズが大きい。

＜４＞計測補助装置
計測補助装置４０は、積載高調整手段４１、整形手段４２の二種類の手段のうち少なくとも何れか１つの手段を含む装置である。
本実施例に係る計測補助装置４０では、積載高調整手段４１のみを設けている。
以下、積載高調整手段４１の詳細について説明する。

＜４．１＞積載高調整手段
積載高調整手段４１は、ベルトコンベア１０上の材料Ａの積載高を調整する為の手段である。
本実施例では、積載高調整手段４１を、材料供給装置２０からベルトコンベア１０上に材料Ａを供給する箇所から、ＲＩ水分計３０による計測箇所までの途上であって、ベルトコンベア１０の上方に離隔するように配置してあるゲートでもって構成している。
本実施例に係る積載高調整手段４１を経由した材料は、その高さが一定に保たれることから、積載高も一定に保たれると解することができる。よって、材料によるベルトコンベアの撓みも一定となり、ＲＩ水分計との間の離隔距離Ｌが一定に保たれることとなる。
ベルト１１に対するゲートの位置は、材料供給装置２０によって材料Ａを連続的に供給する場合であってもボトルネックにならない程度や、ＲＩ水分計３０の性能等を踏まえて適宜決定すればよい。

＜５＞ＲＩ水分計
ＲＩ水分計３０は、ベルトコンベア１０上の材料Ａの水量を計測するための計測装置である。
ＲＩ水分計３０は、前述したとおり主として透過型と散乱型の二タイプに区分されるが、何れのタイプを用いても良い。
また、本実施例では、散乱型のＲＩ水分計３０ａを用いている。

＜５．１＞ＲＩ水分計の取付位置
ＲＩ水分計３０の取付位置は、ベルトコンベア１０上の材料Ａに対して計測作業が可能な位置であれば如何なる場所であっても良いが、特に、材料Ａとの間の距離を一定に保持できる位置に固定しておくことが好ましい。
本実施例では、散乱型のＲＩ水分計３０ａを、ベルト１１の裏面側の所定の位置に固定している。

＜６＞計測手順
図１，２を参照しながら、本実施例に係る水量計測システムでの計測手順について説明する。

＜６．１＞材料Ａの供給～ベルトコンベア１０の搬送
図１に示すように、ホッパーからなる材料供給装置２０からベルトコンベア１０上に連続的に材料Ａを供給する。
ベルト１１上の材料Ａは、搬送ローラ１２の回転によって送りだされて搬送される。

＜６．２＞材料Ａの高さ調整（離隔距離の調整）
材料Ａは、水量の計測箇所よりも手前の位置に設けてあるゲートからなる積載高調整手段４１の下端よりも高く積み上がっている部分が遮られる。
よって、積載高調整手段４１を通過した材料Ａは、一定の高さに揃った状態となって水量の計測箇所に搬送される。

＜６．３＞水量の計測
図２は、散乱型のＲＩ水分計３０ａを設けた位置でのベルト１１の横断面図である。
図２（ａ）では、材料Ａを供給していない際のベルト１１の状態を示しており、図２（ｂ）では材料Ａを供給している際のベルト１１の状態を示している。
図２（ｂ）に示すようにベルト１１に材料Ａを供給している際には、材料Ａの質量により、ベルト１１が下方に向かって撓んだ状態となる。
すなわち、材料Ａの密度が一定であることを前提とすれば、材料Ａの高さを一定にしておけば、材料Ａの質量も、ベルト１１の撓み量も一定となる。
よって、水量計測箇所において、材料Ａの高さが一定であれば、ベルト１１の裏側に設けてある散乱型のＲＩ水分計３０ａと材料Ａまでの離隔距離Ｌは一定に保たれることになる。
したがって、計測対象との離隔距離の変動によって計測値にブレが生じ得る散乱型のＲＩ水分計３０ａを用いた場合であっても、本実施例では、離隔距離Ｌを一定に保つことができるため材料Ａの水量を精度良く計測することができる。

＜１＞全体構成
図３を参照しながら、本発明の第２実施例に係る水量計測システムについて説明する。
本実施例に係る水量計測システムにおいて、前記した第１実施例と異なる点は、本発明に係る計測補助装置４０を、積載高調整手段４１の他に、整形手段４２を設けている点である。
以下、整形手段４２の詳細について説明する。

＜２＞整形手段
整形手段４２は、ベルトコンベア１０上の材料Ａの表面を整形するための手段である。
ベルトコンベア１０上を流れる材料Ａに、礫等の粒径が大きい材料が含まれる場合、礫が積載高調整手段４１を構成するゲートをこじ開けるように通過してしまい、材料の高さを一定に保ちきれない可能性がある。
そこで、別途設けた整形手段４２でもって、ゲートを通過した後の材料Ａの表面を均すことで、更に材料の積載高を一定に保持する効果を得ることができる。
図３（ａ）に示す本実施例では、整形手段４２を二箇所設けている。
以下、各整形手段の構成例について説明する。

＜２．１＞ローラを用いた構成
ベルトコンベア１０の進行方向に向かって手前側に設けた整形手段４２は、上下に伸縮する弾性部材４２１と、前記弾性部材４２１の下方に設けて、ベルトコンベア１０上の材料Ａの表面を均すことが可能なローラ４２２でもって構成しており、弾性部材４２１の弾性力でもってローラ４２２を常に材料Ａに接触させた状態としている。
この構成によれば、材料Ａの高さに応じてローラ４２２が上下に移動しつつ、該ローラ４２２の回転でもってローラ４２２に接触する材料Ａの表面を均して整形することができる。

＜２．２＞プレートを用いた構成
ベルトコンベア１０の進行方向に向かって奥側に設けた整形手段４２は、上下に伸縮する弾性部材４２１と、前記弾性部材４２１の下方に設けて、ベルトコンベア１０上の材料Ａの表面を均すことが可能なプレート４２３でもって構成しており、弾性部材４２１の弾性力でもってプレート４２３を常に材料Ａに面接触させた状態としている。
当該構成によれば、材料Ａの高さに応じてプレート４２３が上下に移動しつつ、該プレート４２３により材料Ａの表面を転圧することで材料Ａの表面を均して整形することができる。

＜２．２．１＞プレートの形状例
プレート４２３の形状はベルトコンベア１０上の材料Ａの表面と面接触できる箇所を含んだ構成であれば如何なる形状を含んでもよいが、図３（ａ）に示すように、ベルトコンベア１０の進行方向に向かってプレート４２３の手前側を上側に曲げたそり形状としておけば、ベルト１１上の材料Ａを円滑に流しながら整形作業を行うことができたり、簡易的な積載高調整手段４１としての機能を兼用させたりすることもできる。

＜２．２．２＞ＲＩ水分計の取付例
本発明では、ＲＩ水分計の取付位置をベルトコンベア１０上の材料Ａに対して計測作業が可能な位置であって、特に材料Ａとの間の距離を一定に保持できる位置であることが好ましい。
よって、本発明は、図３（ｂ）に示すように、プレート４２３の裏側に散乱型のＲＩ水分計３０ａを配置しておく構成とすることもできる。
この構成によれば、散乱型のＲＩ水分計３０ａとベルト１１の上を流れる材料Ａとの間の距離を前記プレートの厚さ（Ｔ）に相当する長さに保持することができるため、より計測精度の向上が期待できる。
また、前記した整形手段４２を経由した材料Ａの表面は平滑な状態が保たれているため、プレートの裏側に散乱型のＲＩ水分計３０ａを用いた構成としてもプレートと材料Ａとの間の不陸による計測値のブレは軽減される。

＜２．２．３＞プレートと搬送ローラとの位置関係
また、散乱型のＲＩ水分計３０ａを配置してあるプレート４２３でもって材料Ａの計測を行う際には、この計測箇所を仮想線で示す搬送ローラ１２の直上にしておくと、ベルト１１が下方に撓むことはなく、よりプレート４２３と材料Ａとの密着性を高めることもできる。

図４を参照しながら、本発明の第３実施例に係る水量計測システムについて説明する。
本実施例に係る水量計測システムにおいて、前記した第１実施例と異なる点は、本発明に係るＲＩ水分計３０を、透過型のＲＩ水分計３０ｂに変更してある点である。
透過型のＲＩ水分計３０ｂは、放射線を放出する棒状の線源３１ｂと、前記線源３１ｂによって計測対象から放出する中性子線を検出する検出器３２ｂとから具備してなる。
本発明において、線源３１ｂと検出器３２ｂの上下関係は限定しないが、本実施例では、線源３１ｂをベルトコンベア１０の上方に配置してベルト１１上の材料Ａに向かって放射線を放射可能に構成し、検出器３２ｂをベルト１１の裏側の所定の位置に固定している。

本発明は、前記した実施例の構成に限らず、以下のような変形例を採用することができる。

＜１＞各手段の組合せと配置順の設計変更
本発明に係る計測補助装置４０を構成する、積載高調整手段４１および整形手段４２は、自由に組み合わせて使用することができ、またその配置順も矛盾のない範囲で選択することができる。
例えば、図５に示すように、ベルトコンベア１０上に供給した材料Ａについて整形手段４２を積載高調整手段４１よりも手前に配置してもよい。

＜２＞各手段の兼用
本発明に係る計測補助装置４０を構成する、積載高調整手段４１および整形手段４２の各手段について、それぞれを独立した部材で構成せずに１つの部材で複数の手段を兼用した態様としてもよい。
例えば、図３（ａ）（ｂ）に示す整形手段４２を構成するローラ４２２を、弾性部材４２１で取り付けずに所定の高さに位置決めした態様とすれば、前記ローラ４２２が積載高調整手段４１としての機能を発揮することもできる。

Ａ材料
１０ベルトコンベア
１１ベルト
１２搬送ローラ
２０材料供給装置
３０ＲＩ水分計
３０ａ散乱型のＲＩ水分計
３０ｂ透過型のＲＩ水分計
３１ｂ線源
３２ｂ検出器
４０計測補助装置
４１積載高調整手段
４２整形手段
４２１弾性部材
４２２ローラ
４２３プレート

Claims

材料の水量を計測するためのシステムであって、
ベルトコンベアと、
前記ベルトコンベア上に材料を供給する、材料供給装置と、
前記材料供給装置から供給される前記材料の積載高を調整可能な、積載高調整手段と、
前記ベルトコンベアの上方に配置し、弾性力でもって上下に移動可能に構成し、前記積載高調整手段によって積載高を調整された前記材料の表面を整形可能な、プレートと、
前記ベルトコンベアの搬送ローラの直上であって、かつ前記プレートの上面に取り付けてあり、前記ベルトコンベア上の材料の水量を計測する、散乱型のＲＩ水分計と、
を少なくとも具備することを特徴とする、
水量計測システム。
前記積載高調整手段が、
前記ベルトコンベアの上方に離隔して配置するゲートであることを特徴とする、
請求項１に記載の水量計測システム。
前記ベルトコンベアの上方に配置し、弾性力でもって上下に移動可能なローラを、前記ベルトコンベアの進行方向における前記プレートの手前に設けてあることを特徴とする、
請求項１または２に記載の水量計測システム。
前記ベルトコンベアの進行方向における前記プレートの手前側を上側に曲げてあることを特徴とする、
請求項１乃至３のうち何れか１項に記載の水量計測システム。
前記材料が、コンクリート骨材またはＣＳＧ材であることを特徴とする、
請求項１乃至４のうち何れか１項に記載の水量計測システム。