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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023114872
(43)【公開日】2023-08-18
(54)【発明の名称】流量計および流量計測システム
(51)【国際特許分類】
G01F 1/72 20060101AFI20230810BHJP
E04G 21/04 20060101ALI20230810BHJP
【ＦＩ】
G01F1/72
E04G21/04 ESW
【審査請求】有
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022017437
(22)【出願日】2022-02-07
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2023-06-22
(71)【出願人】
【識別番号】520384987
【氏名又は名称】有限会社ベトンテック
(71)【出願人】
【識別番号】522050952
【氏名又は名称】庄野 和隆
(74)【代理人】
【識別番号】100121728
【弁理士】
【氏名又は名称】井関 勝守
(74)【代理人】
【識別番号】100140338
【弁理士】
【氏名又は名称】竹内 直樹
(72)【発明者】
【氏名】庄野 和隆
【テーマコード（参考）】
2E172
2F035
【Ｆターム（参考）】
2E172AA05
2E172CA35
2E172HA03
2F035GA01
2F035GA02
(57)【要約】
【課題】ＩｏＴ非対応の建設用スラリーポンプをＩｏＴ化する技術を提供する。
【解決手段】流量計１０は、ＩｏＴ非対応のポンプ装置の運転・停止を表示する運転状況表示部に係止して運転状況を監視する光センサ１２，１３と、このポンプ装置に取り付けられてポンプシリンダ内をポンプピストンが往復する際に発する脈動を監視するマイク１１と、ポンプシリンダの体積に関する情報を入力される操作部１６と、光センサによって監視される運転状況、マイクによって監視される脈動の間隔、および操作部から入力される体積に関する情報に基づき、ポンプ装置が吐出するスラリーの流量を演算する演算部１７と、演算された流量を信号に変換して出力する信号出力部１８とを備える。
【選択図】図３
【解決手段】流量計１０は、ＩｏＴ非対応のポンプ装置の運転・停止を表示する運転状況表示部に係止して運転状況を監視する光センサ１２，１３と、このポンプ装置に取り付けられてポンプシリンダ内をポンプピストンが往復する際に発する脈動を監視するマイク１１と、ポンプシリンダの体積に関する情報を入力される操作部１６と、光センサによって監視される運転状況、マイクによって監視される脈動の間隔、および操作部から入力される体積に関する情報に基づき、ポンプ装置が吐出するスラリーの流量を演算する演算部１７と、演算された流量を信号に変換して出力する信号出力部１８とを備える。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
スラリー状の建設材料または廃棄物を吸入して吐出するピストン式ポンプ装置に附設されて当該スラリーの吐出量を計測する流量計であって、
前記ピストン式ポンプ装置の運転・停止を表示する運転状況表示部に係止して前記運転状況表示部に表示される運転状況を監視する運転状況監視センサと、
前記ピストン式ポンプ装置に取り付けられてポンプシリンダ内をポンプピストンが往復する際に発する脈動を監視する脈動監視センサと、
前記運転状況監視センサによって監視される運転状況、前記脈動監視センサによって監視される脈動の間隔、および前記ポンプシリンダの体積に関する情報に基づき、前記ピストン式ポンプ装置が吐出するスラリーの単位時間当たり流量を演算する演算部と、
前記流量を信号に変換して出力する信号出力部とを備える、流量計。
前記ピストン式ポンプ装置の運転・停止を表示する運転状況表示部に係止して前記運転状況表示部に表示される運転状況を監視する運転状況監視センサと、
前記ピストン式ポンプ装置に取り付けられてポンプシリンダ内をポンプピストンが往復する際に発する脈動を監視する脈動監視センサと、
前記運転状況監視センサによって監視される運転状況、前記脈動監視センサによって監視される脈動の間隔、および前記ポンプシリンダの体積に関する情報に基づき、前記ピストン式ポンプ装置が吐出するスラリーの単位時間当たり流量を演算する演算部と、
前記流量を信号に変換して出力する信号出力部とを備える、流量計。
【請求項2】
前記脈動監視センサは、前記ピストン式ポンプ装置の油圧管に取り付けられる圧力センサであって、油圧変化の脈動を監視する、請求項１に記載の流量計。
【請求項3】
前記演算部は、前記圧力センサから入力される圧力値に基づき、前記ポンプシリンダから吐出されるスラリーの吐出圧力値を演算し、
前記信号出力部は、前記吐出圧力値に関する信号と、該吐出圧力値に対応する流量に関する信号を出力する、請求項２に記載の流量計。
前記信号出力部は、前記吐出圧力値に関する信号と、該吐出圧力値に対応する流量に関する信号を出力する、請求項２に記載の流量計。
【請求項4】
前記脈動監視センサは、前記ピストン式ポンプ装置のポンプシリンダ内をポンプピストンが往復する際に発する音を検出するマイクである、請求項１に記載の流量計。
【請求項5】
前記脈動監視センサは、前記ピストン式ポンプ装置のポンプシリンダ内をポンプピストンが往復する際に発する脈振動を検出する振動計である、請求項１に記載の流量計。
【請求項6】
前記運転状況監視センサは、前記ピストン式ポンプ装置が正転中であることを表示する運転ランプの発光と、前記ピストン式ポンプ装置が逆転中および停止中であることを表示する停止ランプの発光をそれぞれ検出する光センサである、請求項１～５のいずれかに記載の流量計。
【請求項7】
前記演算部が演算した流量を表示する表示部をさらに備える、請求項１～６のいずれかに記載の流量計。
【請求項8】
請求項１～７のいずれかに記載の流量計と、
前記ピストン式ポンプ装置の吐出口から延びて自在に変位するスラリー圧送管の先端部に取付固定される位置センサとを具備し、
前記演算部は、前記先端部の位置毎の流量を演算し、
前記信号出力部は、前記先端部の位置に関する信号と、該位置に対応する流量に関する信号を出力する、流量計測システム。
前記ピストン式ポンプ装置の吐出口から延びて自在に変位するスラリー圧送管の先端部に取付固定される位置センサとを具備し、
前記演算部は、前記先端部の位置毎の流量を演算し、
前記信号出力部は、前記先端部の位置に関する信号と、該位置に対応する流量に関する信号を出力する、流量計測システム。
【請求項9】
未硬化コンクリートを吸入して吐出するコンクリートポンプ装置に設けられるシステムであって、
前記コンクリートポンプ装置に取り付けられて当該コンクリートポンプ装置の正転・逆転・停止を監視する運転状況監視センサと、
前記コンクリートポンプ装置に取り付けられて当該コンクリートポンプ装置が発する脈動を監視する脈動監視センサと、
前記運転状況監視センサによって監視される運転状況、前記脈動監視センサによって監視される脈動の間隔、および前記脈動の間隔１回につき吐出されるポンプ体積に基づき、前記未硬化コンクリートの流量を演算する演算部と、
前記流量を信号に変換して出力する信号出力部とを備える、流量計測システム。
前記コンクリートポンプ装置に取り付けられて当該コンクリートポンプ装置の正転・逆転・停止を監視する運転状況監視センサと、
前記コンクリートポンプ装置に取り付けられて当該コンクリートポンプ装置が発する脈動を監視する脈動監視センサと、
前記運転状況監視センサによって監視される運転状況、前記脈動監視センサによって監視される脈動の間隔、および前記脈動の間隔１回につき吐出されるポンプ体積に基づき、前記未硬化コンクリートの流量を演算する演算部と、
前記流量を信号に変換して出力する信号出力部とを備える、流量計測システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、建設業で用いられるコンクリートポンプやスラリーポンプに取り付けられる流量計に関する。
【背景技術】
【0002】
セメントを含むコンクリートないしモルタル、あるいはセメントを含まないスラリー（例えば土砂やフライアッシュ等を水で攪拌したスラリー）を建設材料（または廃棄物）として利用する場合においては昨今、作業人員の省力化や発注の最適化という観点で施工管理される。
【0003】
具体的には例えば、マスコンクリートを扱う大規模な建設現場にあっては、コールドジョイントが生じることがないよう、早すぎず遅すぎず適切なタイミングで、生コンプラントへ未硬化コンクリートを連続発注する必要がある。
【0004】
コンクリートポンプ車を使ってコンクリート打設を行う建設現場におけるコンクリート打設管理システムとして従来、例えば特開２０２０‐０２０１０３号公報（特許文献１）および特開２０２１‐１１３４３２号公報（特許文献２）記載の技術が知られている。特許文献１記載の管理システムでは、コンクリート運搬車の運搬状況とコンクリート打設ブロック毎の打設状況がデータベースに記録される。特許文献２記載の管理システムでは、コンクリート運搬車が生コンプラントを出発する時刻と、コンクリートポンプ車に荷下ろしする時刻と、生コンプラントに帰着する時刻と、コンクリートの打設が完了する時刻が、コンクリート運搬車毎に記録される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０２０‐０２０１０３号公報
【特許文献2】特開２０２１‐１１３４３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上記従来のような管理システムを使用するにあたり、さらに改善すべき点があることを本発明者は見いだした。第１に携帯端末を持った係員が、荷下ろし箇所あるいは打設ブロックに常駐して、荷下ろし状況および打設状況を監視しながら携帯端末を操作する必要があり、発注業務もこなさなければならず、監督業務が煩雑であった。このため業務省力化の点で改善の余地があった。第２にコンクリート運搬車毎（例えば５ｍ３毎）の伝票管理であったり、打設ブロック毎（例えば数十ｍ３毎）の目視管理であったりするため、きめ細かな打設管理ができなかった。第３にコンクリートポンプ車のホッパに荷下ろしされたコンクリートが打設ブロックに到達するまでタイムラグがあるところ、コンクリート運搬車毎の管理では、時々刻々と進行する現場の状況を管理することができない。第４にコンクリートポンプ車には、予測不能なポンプ詰まり等、アクシデントが起こりうるところ、管理システムではコンクリートポンプ車自体の管理ができなかった。
【0007】
昨今の管理システムでは、打設状況のデータを単純に記録するのみならず、IoT（Internet of Things）、ＡＩ（Artificial Intelligence）との融合が試みられている。打設中にコンクリート流量を秒単位で時々刻々と計測できれば、生コンプラントへのコンクリート発注をＡＩに予測させることができ、建設現場の省力化に役立つ。
【0008】
ところが既存のコンクリートポンプは、自走するコンクリートポンプ車にせよ、自走しないコンクリートポンプにせよ、その他のスラリーポンプにせよ、古い車体が多く、IoTに対応できない。
【0009】
本発明者は、今後の建設業のＩｏＴ化を鑑み、上述した第１～第４の課題を解決することを目的として、既存の建設用スラリーポンプに後付けで簡単に取り付けることができ、ポンプ流量を逐次計測して計測結果を信号出力する流量計を発明するに至った。
【課題を解決するための手段】
【0010】
この目的のため本発明による流量計は、スラリー状の建設材料または廃棄物を吸入して吐出するピストン式ポンプ装置に附設されて当該スラリーの吐出流量を計測する流量計であって、ピストン式ポンプ装置の運転・停止を表示する運転状況表示部に係止して運転状況表示部に表示される運転状況を監視する運転状況監視センサと、ピストン式ポンプ装置に取り付けられてポンプシリンダ内をポンプピストンが往復する際に発する脈動を監視する脈動監視センサと、運転状況監視センサによって監視される運転状況と脈動監視センサによって監視される脈動の間隔とポンプシリンダの体積に関する情報に基づいてピストン式ポンプ装置が吐出するスラリーの単位時間当たり流量を演算する演算部と、演算された流量を信号に変換して出力する信号出力部とを備える。
【0011】
本発明によれば、信号出力部から出力される流量の信号がＩｏＴに用いられ得ることから、本発明をＩｏＴ非対応のポンプ装置に後から取り付けることで、簡単にＩｏＴ化が可能になる。したがって時々刻々と流れるスラリーの流量と、開始から現時点までのスラリーの累積体積を正確かつ自動的に表示・記録することができ、係員の監督業務が軽減され、業務が省力化される。またスラリーの状況を細かく管理することができるばかりでなく、予測不能なアクシデントを瞬時に知ることができる。また本発明とＡＩを組み合わせることにより、スラリーの発注が自動化される。なお演算部はポンプシリンダの体積を予め知っていてもよいが、好ましくは、本発明は、ポンプシリンダの体積に関する情報を入力される操作部をさらに備えるとよい。操作部は演算部へポンプシリンダの体積を出力する。
【0012】
脈動監視センサは特に限定されない。監視対象は例えば、ポンプ装置が発する音や振動である。本発明の一局面として脈動監視センサは、ピストン式ポンプ装置の油圧管に取り付けられる圧力センサであって、油圧変化の脈動を監視する。かかる局面によれば、ポンプ装置を駆動する作動油の油圧を監視して、ポンプ装置の脈動を求めることができる。ポンプ装置の油圧管は、作動油が流れる管であってもよいし、背圧油が流れる管であってもよいし、これらの油圧管から分岐する管であってもよい。
【0013】
本発明の好ましい局面として、演算部は圧力センサから入力される圧力値に基づきポンプシリンダから吐出されるスラリーの吐出圧力値を演算し、信号出力部はスラリー吐出圧力値に関する信号と該吐出圧力値に対応するスラリー流量に関する信号を出力する。かかる局面によれば、スラリー吐出圧力値を検出して信号化することができ、流量毎の吐出圧力値をＩｏＴの管理対象にすることができる。
【0014】
本発明の他の局面として脈動監視センサは、ピストン式ポンプ装置のポンプシリンダ内をポンプピストンが往復する際に発する音を検出するマイクである。かかる局面によれば、ポンプ装置が発する音に基づいてポンプ装置の脈動を求めることができる。他の局面として脈動監視センサは、ピストン式ポンプ装置のポンプシリンダ内をポンプピストンが往復する際に発する脈振動を検出する振動計であってもよい。あるいは演算部は、ポンプ装置が発する音と脈動の両方に基づいて、ポンプ装置の脈動を求めてもよい。
【0015】
運転状況監視センサは、例えば既存のポンプ装置の運転状況表示ランプに対向する光センサであったり、あるいは既存のポンプ装置の運転状況表示部と接続する電流計であったりする。本発明の一局面として運転状況監視センサは、ピストン式ポンプ装置が正転中であることを表示する運転ランプの発光と、ピストン式ポンプ装置が逆転中および停止中であることを表示する停止ランプの発光をそれぞれ検出する光センサである。光センサの数は限定されず、１個でもよいし、２個１対であってもよい。好ましくは、光センサは、運転状況表示部に設けられるランプと同数個であって、１対１で対向し、運転状況表示部に設けられるランプそれぞれを監視する。本発明の他の局面として運転状況監視センサは、ピストン式ポンプ装置に後付けで附設される電流計である。
【0016】
本発明の一局面として、演算部が演算した流量を表示する表示部をさらに備える。かかる局面によれば、流量計の傍にいる係員がスラリーの流量を正確に知り、記録に資することができる。他の局面として、流量計から離れた箇所にいる係員が携帯端末を所持し、携帯端末は信号出力部から出力される信号に基づいてスラリーの流量を表示してもよい。
【0017】
本発明の流量計測システムは、上述した流量計と、ピストン式ポンプ装置の吐出口から延びて自在に変位するスラリー圧送管の先端部に取付固定される位置センサとを具備し、流量計の演算部は圧送管先端部の位置毎の流量を演算し、流量計の信号出力部は圧送管先端部の位置に関する信号と、該位置に対応する流量に関する信号を出力する。かかる本発明によれば、スラリー圧送管の先端から出てくるスラリーの位置を正確に知り、記録および管理に資することができる。したがって管理システムの管理向上を図ることができる。
【0018】
本発明の流量計測システムは、未硬化コンクリートを吸入して吐出するコンクリートポンプ装置に設けられるシステムであって、コンクリートポンプ装置に取り付けられて当該コンクリートポンプ装置の正転・逆転・停止を監視する運転状況監視センサと、コンクリートポンプ装置に取り付けられて当該コンクリートポンプ装置が発する脈動を監視する脈動監視センサと、運転状況監視センサによって監視される運転状況と脈動監視センサによって監視される脈動の間隔と脈動の間隔１回につき吐出されるポンプ体積に基づき未硬化コンクリートの流量を演算する演算部と、流量を信号に変換して出力する信号出力部とを備える。かかる本発明のシステムは、コンクリートポンプ装置に予め組み込み可能である。
【発明の効果】
【0019】
このように本発明によれば、ＩｏＴ非対応のスラリーポンプ装置を後から簡単にＩｏＴ化することができる。またコンクリートポンプ装置に本発明のシステムを予め組み込み可能である。産業用ポンプはＩｏＴ化によって高度に管理され、生産性が向上し、人手が省力化される。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】本発明の流量計が取り付けされるピストン式ポンプ装置を示す全体側面図である。
【図2】本発明の一実施形態になる流量計がピストン式ポンプ装置の運転／停止表示灯に後付けされる様子を示す図である。
【図3】本実施形態の流量計を示す模式的な全体図である。
【図4】本実施形態の流量計が用いられる管理システムを示す模式的な全体図である。
【図5】本実施形態の流量計から出力される流量に基づいて計算される実績ラインを例示するモニター画面である。
【図6】本発明の他の実施形態になる流量計を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき詳細に説明する。図１は、本発明の流量計が取り付けされるピストン式ポンプ装置を示す全体側面図である。図２は、本発明の一実施形態になる流量計がピストン式ポンプ装置の運転／停止表示灯に後付けされる様子を示す図である。図３は、本実施形態の流量計を示す模式的な全体図である。
【0022】
図１を参照して、ピストン式ポンプ装置１０２は例えばコンクリートポンプであり、具体的には例えば既存の汎用型のコンクリートポンプ車１００に搭載される。コンクリートポンプ車１００は、ピストン式ポンプ装置１０２の吸入口と接続するホッパ１０１と、ピストン式ポンプ装置１０２が運転中であるかその他の状態であるかを表示する運転状況表示部１０３と、旋回自在かつ折り曲げ自在なブーム１０４と、ピストン式ポンプ装置１０２の吐出口から延びブーム１０４に沿って配管される圧送管（図略）と、当該配管の先端から延びるホース１０６とを有する。
【0023】
ホース１０６は屈曲自在であって、ブーム１０４の先端から延出する。これによりホース１０６の筒先１０７はブーム１０４の先端に対して自由移動可能である。ブーム１０４の基端はコンクリートポンプ車１００の車体に連結され、係る基端を中心とする角度（方位角および仰角）を調整可能である。またブーム１０４は途中に関節１０４ｊを１または複数有し、関節１０４ｊで折り曲げ可能である。このためブーム１０４先端の平面位置および高さ位置が自在に変化する。
【0024】
ピストン式ポンプ装置１０２は、ホッパ１０１で受け入れた未硬化コンクリートを吸入してブーム１０４の圧送管に吐出する。ピストン式ポンプ装置１０２から吐出された未硬化コンクリートは、圧送管内を流動し、筒先１０７から打設ブロック（図略）へ流出する。
【0025】
運転状況表示部１０３はホッパ１０１に隣り合って設けられる。ピストン式ポンプ装置１０２が正転で運転される間、未硬化コンクリートはピストン式ポンプ装置１０２の吸入口から吸入されて吐出口から吐出される。このとき運転状況表示部１０３は＜運転状態＞を表示する。ピストン式ポンプ装置１０２が逆転で運転される間、未硬化コンクリートはピストン式ポンプ装置１０２の吐出口から吸入されて吸入口から吐出される。つまり未硬化コンクリートは配管からホッパ１０１へ向かって逆流する。このとき運転状況表示部１０３は＜停止状態＞を表示する。ピストン式ポンプ装置１０２の停止中、未硬化コンクリートはピストン式ポンプ装置１０２および配管内を流れない。このときも運転状況表示部１０３は＜停止状態＞を表示する。
【0026】
図２を参照して、既存の運転状況表示部１０３は緑ランプ（青ランプ）１０３ｂおよび赤ランプ１０３ｃを有する。上述した＜運転状態＞で、運転状況表示部１０３は緑ランプ１０３ｂを点灯させ、赤ランプ１０３ｃを消灯させる。反対に＜停止状態＞で、運転状況表示部１０３は赤ランプ１０３ｃを点灯させ、緑ランプ１０３ｂを消灯させる。流量計１０は、例えば箱体であり、フックやバンド等の係止具で運転状況表示部１０３の筐体に係止し、あるいは面ファスナ等で、運転状況表示部１０３の筐体に簡単に後付け固定される。流量計１０は、マイク１１および１対の光センサ１２，１３を有する。光センサ１２は緑ランプ１０３ｂと対向し、光センサ１３は赤ランプ１０３ｃと対向する。１対の光センサ１２，１３は運転状況監視センサである。
【0027】
図示しない変形例として流量計１０は、光センサ１２，１３に代えて、電流計を有してもよい。かかる電流計は、運転状況表示部１０３のケース内、あるいはピストン式ポンプ装置１０２の本体から運転状況表示部１０３まで延びるケーブル１０３ｆ、あるいは他の適切な部位に、後付けで附設される。かかる電流計も運転状況監視センサである。
【0028】
図３を参照して、後付けの流量計１０は、ケース１０ｂ、マイク１１、１対の光センサ１２，１３、振動検出部１４、バッテリ１５、操作部１６、演算部１７、表示部１８、信号出力部１９を有する。マイク１１は、ケース１０ｂの表面に固定されて、ピストン式ポンプ装置１０２の脈動を検出する。脈動とは、ピストン式ポンプ装置１０２のポンプシリンダの中をポンプピストンが１往復する際に１度だけ発する音および振動をいう。つまりポンプピストンが複数回往復すると、同数の脈動が現れる。光センサ１２，１３は、互いに間隔を空けてケース１０ｂの表面に設けられる。光センサ１２，１３はそれぞれ、フレキシブルなロッド１２ｒ，１３ｒ（図２）で流量計１０のケースに連結される。ロッド１２ｒ，１３ｒを所望の形状に変化させることにより、緑ランプ１０３ｂや赤ランプ１０３ｃと対向するよう光センサ１２，１３はそれぞれ位置調整可能である。
【0029】
振動検出部１４はケース１０ｂに内蔵され、ピストン式ポンプ装置１０２の脈動を検出する。本実施形態の運転状況表示部１０３は、ピストン式ポンプ装置１０２に立設される長尺なポール１０３ｅの上端に固定される。これにより運転状況表示部１０３と、運転状況表示部１０３に取り付けられた流量計１０は、ピストン式ポンプ装置１０２の脈動に同期して振動する。このため振動検出部１４はピストン式ポンプ装置１０２の脈動を容易に検出できる。なお図示しない変形例として流量計１０は、マイク１１および振動検出部１４のいずれか一方のみを有するものであってもよい。マイク１１および振動検出部１４はいずれも、ピストン式ポンプ装置１０２に取り付けられてポンプシリンダ内をポンプピストンが往復する際に発する脈動を監視する脈動監視センサである。
【0030】
操作部１６は、ケース１０ｂの表面に固定される。操作部１６は、係員に操作されて、演算部１７に、ピストン式ポンプ装置１０２のポンプシリンダに関する情報を入力する。ポンプシリンダに関する情報とは具体的には、ポンプシリンダの中をポンプピストンが１往復することによって吐出口から吐出される未硬化コンクリートの体積である。かかる体積は、ポンプシリンダの内空断面積に、ポンプピストンのストローク距離と、１．０未満の所定の係数を乗算して求められる。所定の係数は例えば０．８以上１未満の範囲に含まれる所定値あるいは変動値である。
【0031】
演算部１７は、ケース１０ｂに内蔵され、バッテリ１５によって駆動される（マイク１１、光センサ１２，１３、振動検出部１４も同じ）。バッテリ１５は、ケース１０ｂに内蔵され、繰り返し充電可能であり、あるいは使い捨ての乾電池である。演算部１７は、マイク１１および／または振動検出部１４から入力される音や振動に基づいて、単位時間当たりの脈動回数を演算する。そして演算部１７は、単位時間当たりの脈動回数に、上述したポンプピストン１往復当りにおいて吐出口から吐出される未硬化コンクリートの体積を乗算して、流量を算出する。かかる算出は、１間隔の脈動毎、あるいは１～数十秒毎に時々刻々と行われる。算出された流量は表示部１８および信号出力部１９へ出力される。
【0032】
表示部１８は、ケース１０ｂの表面に固定され、演算部１７で算出した未硬化コンクリートの流量値、例えば単位［ｍ３／ｍｉｎ］あるいは［ｍ３／ｓｅｃ］を表示する。本実施形態では、操作部１６と表示部１８が電気的に相互接続される。係員は、操作部１６を手動で操作して、表示部１８に表示される流量の情報、例えば単位であったり、あるいは累計体積であったり、を変更可能である。
【0033】
信号出力部１９は、演算部１７で算出した未硬化コンクリートの流量を、送信用の信号に変換して、流量計１０の外部、例えば管理システムのサーバ（図略）、へ出力する。かかる出力は、Ｗｉ－ｆｉ（登録商標）やＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）の規格、あるいは他の種類にされた無線信号である。あるいは図示しない変形例として、信号出力部１９とサーバをワイヤケーブルで相互に接続し、信号出力部１９はワイヤケーブルに有線信号を出力する。
【0034】
本実施形態の流量計１０によれば、ＩoＴ非対応の既存のピストン式ポンプ１０２あるいは他のスラリーポンプやコンクリートポンプに後から取り付けるだけで、ＩoＴ対応にすることができ、既存の建設用スラリーポンプをコンピュータ化された施工管理システムに組み入れることができる。
【0035】
図４は、ＩoＴ非対応の既存のコンクリートポンプ車１００を、コンピュータで管理された施工管理システムに組み込んだ様子を示す模式図である。図４に示す施工管理システムは、ホストコンピュータ３００と、以下に述べる幾つかのオプション機器を具備し、両矢印で表されるようにネットワーク接続されて、あるいは個々に１対１接続されて、データを送受信する。ホストコンピュータ３００は、各オプション機器からデータを収集し、分析し、結果を各オプション機器へ返すことから、サーバとも呼ばれる。
【0036】
施工現場およびこれを管理する施工管理システムにつき説明すると、打設ブロック８０１、８０２・・・に未硬化コンクリートを順次打設する施工現場において、施工現場から離れた生コンプラント５００で生産される未硬化コンクリートは、コンクリート運搬車６０１，６０２・・・に搭載、運搬されて、施工現場のコンクリートポンプ車１００のホッパ１０１に荷下ろしされる。
【0037】
コンクリート運搬車６０１，６０２・・・は、生コンプラント５００と施工現場の間を往復し、コンクリートポンプ車１００へ未硬化コンクリートを供給する。
【0038】
ピストン式ポンプ装置１０２は、ホッパ１０１の未硬化コンクリートを吸入し、ブーム１０４の圧送管へ吐出する。ブーム１０４の先端１０５は、１の打設ブロック（例えば打設ブロック８０５）に届くようにセットされる。ホース１０６は、打設ブロック８０５に差し込まれて、当該打設ブロックに未硬化コンクリートを打設する。
【0039】
流量計１０は、施工管理システムのホストコンピュータ３００との間でコンクリート流量に関するデータを送受信する。施工現場にいる係員２００は携帯端末２０１を所持しており、携帯端末２０１はホストコンピュータ３００との間で施工管理に関するデータを送受信する。また携帯端末２０１は流量計１０との間でコンクリート流量に関するデータを送受信可能である。
【0040】
ホストコンピュータ３００は工事事務所７００に置かれた１台あるいは複数台のコンピュータ７０１との間で施工管理に関するデータを送受信する。またホストコンピュータ３００は生コンプラント５００との間で、生産状況に関するデータを送受信する。またホストコンピュータ３００は個々のコンクリート運搬車６０１，６０２・・・との間で運搬状況に関するデータを送受信する。ホストコンピュータ３００は、施工現場に設置されてもよいし、あるいは工事事務所７００に設置されてもよいし、あるいはコンピュータ７０１であってもよいし、あるいはクラウドサービスプロバイダのように施工現場でも工事事務所でもない外部に設置されていてもよい。
【0041】
ホストコンピュータ３００は、受信した各種データに基づいて施工管理帳票を自動作成する。施工管理の一例として、打設ブロック８０５における打設計画および打設実績の対比図を自動作成する。
【0042】
図５は、施工管理に関するデータを例示するグラフである。図５中、横軸は時刻または時間であり、縦軸はコンクリート体積であり、破線ａは打設計画を表し、実線ｂは打設実績を表す。図５のグラフによれば、時刻ｔ１において、打設計画はａ１［ｍ３］であり、打設実績はｂ１［ｍ３］であり、打設実績が打設計画をａ１－ｂ１［ｍ３］下回っていることが、人手を介することなく瞬時で演算および表示される。係る表示は、コンピュータ７０１の画面７０２および／または携帯端末２０１の画面２０２による。本実施形態の流量計１０は、図４に示す施工管理システムの他、公知のスラリー管理、あるいは公知のコンクリート管理に適用可能である。
【0043】
本実施形態の流量計１０は、オプション機器として、位置センサ２０と連携するものであってもよい。位置センサ２０は、ブーム１０４の先端１０５に後付けによって取り付け固定されて、先端１０５の平面位置および／または高さ位置を検出し、検出結果をホストコンピュータ３００および／または流量計１０へ出力する。かかる出力は、Ｗｉ－ｆｉ（登録商標）やＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）の規格、あるいは他の種類にされた無線信号である。
【0044】
演算部１７は、先端１０５の位置毎の流量を演算する。信号出力部１９は、先端１０５の位置に関する信号と、該位置に対応する流量に関する信号を出力する。これにより、時々刻々と計算されるコンクリート流量と打設位置が関連付けされて、ホストコンピュータ３００に格納され、画面２０２、７０２に表示される。なおコンクリート流量と打設位置の関連付けは、上述した演算部１７に代えて、ホストコンピュータ３００が実行してもよい。
【0045】
次に本発明の他の実施形態を説明する。図６は本発明の他の実施形態を示す全体図である。他の実施形態につき、前述した実施形態と共通する構成については同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成について以下に説明する。他の実施形態になる流量計では、上述したマイク１１および振動検出部１４に代えて、圧力センサ２１を有する。
【0046】
圧力センサ２１は、ケース１０ｂから離れて、流量計１０の外部に設置される。具体的には、既存のピストン式ポンプ装置１０２の油圧回路１１１に後付けで取り付け固定される。
【0047】
ここで既存のピストン式ポンプ装置１０２の概要につき説明すると、図６に示すようにピストン式ポンプ装置１０２は、切換バルブ１１２と、切換バルブ揺動機構１１３と、油圧モータ１１４と、制御部１１５と、１対のポンプシリンダ１１６，１１７と、１対のポンプピストン１１８，１１９と、１対の油圧シリンダ１２０，１２１と、１対の油圧ピストン１２２，１２３と、１対のロッド１２４，１２５と、背圧管１２６，１２７と、圧力計１２８を有する公知のスラリーポンプである。
【0048】
ポンプシリンダ１１６，１１７はそれぞれ、一端を吸入／吐出口１１６ｂ，１１７ｂとして、ホッパ１０１と接続する。切換バルブ１１２は、Ｓ字状に延びるパイプであって、その両端を入口端１１２ｂおよび出口端１１２ｃとされる。また切換バルブ１１２は、ホッパ１０１内に配置され、ホッパ１０１を貫通して延びる回動軸Ｘを中心として揺動する。出口端１１２ｃは回動軸Ｘに近い位置に配置され、ブーム１０４（図１）に沿って配管される圧送管の基端と接続する。入口端１１２ｂは回動軸Ｘから遠い位置に配置され、切換バルブ１１２が揺動する際に、吸入／吐出口１１６ｂ，１１７ｂと交互に接続する。
【0049】
ポンプピストン１１８，１１９はポンプシリンダ１１６，１１７内にそれぞれ配置される。ロッド１２４，１２５の一端はそれぞれ、ポンプシリンダ１１６，１１７の他端に差し込まれて、ポンプピストン１１８，１１９と連結される。ロッド１２４，１２５の他端はそれぞれ、油圧シリンダ１２０，１２１の一端に差し込まれて、油圧シリンダ１２０，１２１内に配置される油圧ピストン１２２，１２３に連結される。
【0050】
油圧ピストン１２２，１２３は、油圧シリンダ１２０，１２１の内部空間を作動油室と背圧油室に区画する。一端側の背圧油室は、背圧油で満たされ、背圧管１２６で連通状態にされる。他端側の作動油室は、作動油で満たされ、油圧モータ１１４から延びる油圧回路１１１とそれぞれ接続する。油圧モータ１１４と、切換バルブ１１２を揺動させる切換バルブ揺動機構１１３は、制御部１１５と接続する。制御部１１５は、油圧モータ１１４および切換バルブ揺動機構１１３を同期させる。これにより吸入／吐出口１１６ｂ，１１７ｂの一方と切り換えバルブ１１２の入口端１１２ｂが接続して切り換えバルブ１１２へ未硬化コンクリートが吐出され、残る他方はホッパ１０１から未硬化コンクリートを吸入し、かかる動作が一方と他方で交互に実行される。
【0051】
１対のポンプシリンダ１１６，１１７は互いに平行に延び、同一断面積、同一長さとされ、両端が揃うよう並列配置される。１対の油圧シリンダ１２０，１２１も同様である。図６を参照して、油圧回路１１１の一方は送り側、他方は戻り側とされ、一方の油圧ピストン１２２を一方側へ押し込みつつ、他方の油圧ピストン１２３を他方側へ引き込む。これによりロッド１２４，１２５を介して、ポンプピストン１１８，１１９は交互に進退動しながら、ポンプシリンダ１１６，１１７内を摺動し、ホッパ１０１内の未硬化コンクリートを吸入し、切換バルブ１１２へ吐出する。
【0052】
ポンプピストン１１８および油圧ピストン１２２が一緒になって往復運動し、ポンプピストン１１９および油圧ピストン１２３が一緒になって往復運動する際、背圧管１２６の背圧油の圧力は脈動する。背圧管１２６から分岐して延びる背圧管１２７には既設のアナログ式の圧力計１２８が設けられる。既設の圧力計１２８は背圧油の圧力を単に表示するが、表示した圧力を電気信号に変換して外部出力するものではない。
【0053】
図６に示す実施形態では、圧力センサ２１が背圧管１２７に後付けで固定される。背圧管１２６はピストン式ポンプ装置１０２内部に在ってアクセスし難いが、背圧管１２７はピストン式ポンプ装置１０２から突出するように延び、アクセス容易である。また圧力計１２８と接続することから、係員は背圧管１２７を容易に見つけることができる。したがって係員は、既存のピストン式ポンプ装置１０２の適切な位置に、圧力センサ２１を迷わず簡単に後付け加工できる。
【0054】
圧力センサ２１は、背圧油の圧力を１０～１０００［ｍｓ］の範囲に含まれる所定時間毎に時々刻々と検出して演算部１７へ送信する。つまり圧力センサ２１は、ピストン式ポンプ装置１０２に取り付けられてポンプシリンダ１１６，１１７内をポンプピストン１１８，１１９が往復する際に発する脈動を監視する脈動監視センサである。演算部１７は背圧油の圧力変化からポンプピストン１１８が１往復するのに要する時間（脈動間隔）を演算する。油圧の脈動に基づくコンクリート流量の演算方法は、図３に沿って上述した音、振動の脈動に基づく場合と同様である。
【0055】
演算部１７は、圧力センサ２１から入力される背圧油の圧力値に基づき、ポンプシリンダ１１６，１１７から切換バルブ１１２へ吐出されるコンクリートの吐出圧力値を演算する。信号出力部１９は、コンクリートの流量に関する信号を出力することに重畳して、コンクリートの吐出圧力値に関する信号を出力する。これによりコンクリート流量値と、このときのコンクリート吐出圧力値が、ホストコンピュータ３００に送信され、端末２０１の画面２０２に表示される。
【0056】
図６に示す実施形態によれば、ＣＦＴ（Concrete Filled Steel Tube）構造物の建設において、未硬化コンクリートの吐出圧力値を施工管理することができる。
【0057】
以上、図面を参照して本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、図示した実施の形態のものに限定されない。図示した実施の形態に対して、本発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。本発明の流量計は、ＩｏＴ非対応のコンクリートポンプ、スラリーポンプ、および産業用ポンプに適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【0058】
本発明は、建設機械において有利に利用される。
【符号の説明】
【0059】
１０ 流量計、 １１ マイク、 １２，１３ 光センサ、
１４ 振動検出部、 １５ バッテリ、 １６ 操作部、
１７ 演算部、 １８ 表示部、 １９ 信号出力部、
２０ 位置センサ、 ２１ 圧力センサ。
１４ 振動検出部、 １５ バッテリ、 １６ 操作部、
１７ 演算部、 １８ 表示部、 １９ 信号出力部、
２０ 位置センサ、 ２１ 圧力センサ。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【手続補正書】
【提出日】2023-04-14
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
スラリー状の建設材料または廃棄物を吸入して吐出するピストン式ポンプ装置に附設されて当該スラリーの吐出量を計測する流量計であって、
前記ピストン式ポンプ装置の運転・停止を表示する運転状況表示部に係止して前記運転状況表示部に表示される運転状況を監視する運転状況監視センサと、
前記ピストン式ポンプ装置に取り付けられてポンプシリンダ内をポンプピストンが往復する際に発する脈動を監視する脈動監視センサと、
前記運転状況監視センサによって監視される運転状況、前記脈動監視センサによって監視される脈動の間隔、および前記ポンプシリンダの体積に関する情報に基づき、前記ピストン式ポンプ装置が吐出するスラリーの単位時間当たり流量を演算する演算部と、
前記流量を信号に変換して出力する信号出力部とを備える、流量計。
前記ピストン式ポンプ装置の運転・停止を表示する運転状況表示部に係止して前記運転状況表示部に表示される運転状況を監視する運転状況監視センサと、
前記ピストン式ポンプ装置に取り付けられてポンプシリンダ内をポンプピストンが往復する際に発する脈動を監視する脈動監視センサと、
前記運転状況監視センサによって監視される運転状況、前記脈動監視センサによって監視される脈動の間隔、および前記ポンプシリンダの体積に関する情報に基づき、前記ピストン式ポンプ装置が吐出するスラリーの単位時間当たり流量を演算する演算部と、
前記流量を信号に変換して出力する信号出力部とを備える、流量計。
【請求項2】
前記脈動監視センサは、前記ピストン式ポンプ装置の油圧管に取り付けられる圧力センサであって、油圧変化の脈動を監視する、請求項１に記載の流量計。
【請求項3】
前記演算部は、前記圧力センサから入力される圧力値に基づき、前記ポンプシリンダから吐出されるスラリーの吐出圧力値を演算し、
前記信号出力部は、前記吐出圧力値に関する信号と、該吐出圧力値に対応する流量に関する信号を出力する、請求項２に記載の流量計。
前記信号出力部は、前記吐出圧力値に関する信号と、該吐出圧力値に対応する流量に関する信号を出力する、請求項２に記載の流量計。
【請求項4】
前記脈動監視センサは、前記ピストン式ポンプ装置のポンプシリンダ内をポンプピストンが往復する際に発する音を検出するマイクである、請求項１に記載の流量計。
【請求項5】
前記脈動監視センサは、前記ピストン式ポンプ装置のポンプシリンダ内をポンプピストンが往復する際に発する脈振動を検出する振動計である、請求項１に記載の流量計。
【請求項6】
前記運転状況監視センサは、前記ピストン式ポンプ装置が正転中であることを表示する運転ランプの発光と、前記ピストン式ポンプ装置が逆転中および停止中であることを表示する停止ランプの発光をそれぞれ検出する光センサである、請求項１～５のいずれかに記載の流量計。
【請求項7】
前記演算部が演算した流量を表示する表示部をさらに備える、請求項１～６のいずれかに記載の流量計。
【請求項8】
請求項１～７のいずれかに記載の流量計と、
前記ピストン式ポンプ装置の吐出口から延びて自在に変位するスラリー圧送管の先端部に取付固定される位置センサとを具備し、
前記演算部は、前記先端部の位置毎の流量を演算し、
前記信号出力部は、前記先端部の位置に関する信号と、該位置に対応する流量に関する信号を出力する、流量計測システム。
前記ピストン式ポンプ装置の吐出口から延びて自在に変位するスラリー圧送管の先端部に取付固定される位置センサとを具備し、
前記演算部は、前記先端部の位置毎の流量を演算し、
前記信号出力部は、前記先端部の位置に関する信号と、該位置に対応する流量に関する信号を出力する、流量計測システム。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0018】
参考例の流量計測システムは、未硬化コンクリートを吸入して吐出するコンクリートポンプ装置に設けられるシステムであって、コンクリートポンプ装置に取り付けられて当該コンクリートポンプ装置の正転・逆転・停止を監視する運転状況監視センサと、コンクリートポンプ装置に取り付けられて当該コンクリートポンプ装置が発する脈動を監視する脈動監視センサと、運転状況監視センサによって監視される運転状況と脈動監視センサによって監視される脈動の間隔と脈動の間隔１回につき吐出されるポンプ体積に基づき未硬化コンクリートの流量を演算する演算部と、流量を信号に変換して出力する信号出力部とを備える。かかる本発明のシステムは、コンクリートポンプ装置に予め組み込み可能である。