JP2001337028A

JP2001337028A - 粒度分布測定方法および装置

Info

Publication number: JP2001337028A
Application number: JP2000159415A
Authority: JP
Inventors: Yoshimichi Masuda; 吉通増田; Manabu Ohata; 学大畑
Original assignee: Nikkiso Co Ltd
Current assignee: Nikkiso Co Ltd
Priority date: 2000-05-30
Filing date: 2000-05-30
Publication date: 2001-12-07

Abstract

(57)【要約】【目的】画像解析方式とレーザ散乱・回折方式とを併用
することにより、広範囲の粒径の粒度分布が測定可能で
あり、また、粒子形状の測定も可能な粒度分布測定方法
および装置を提供する。【構成】試料２０をその粒度分布の測定領域に供給する
手順と、前記測定領域にある試料の粒度分布を、画像セ
ンサ７によって検出した画像データにより測定する第１
の粒度分布測定手順と、前記測定領域にある前記試料の
粒度分布を、レーザ光の散乱・回折により測定する第２
の粒度分布測定手順と、前記第１の粒度分布測定手順に
おける測定結果である第１粒度分布と、前記第２の粒度
分布測定手順における測定結果である第２粒度分布とを
合成して試料の粒度分布を算出する粒度分布合成手順と
を有するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、試料の粒度分布
を測定する粒度分布測定装置に関し、詳しくは、画像解
析方式とレーザ散乱・回折方式とを併用することによ
り、広範囲の粒径の粒度分布が測定可能であり、また、
粒子形状の測定も可能な粒度分布測定方法および装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、粉体製品の開発時や製造時の
性状や品質を確認する手段としては、粒度分析計によっ
て粉体試料の粒度（粒度分布）を測定する方法が広く利
用されている。この粒度分布測定には、粉体試料にレー
ザ光等の平行光線を照射し、粒子によって回折、散乱さ
れた光のパターンを測定・解析することによって粒度分
布を算出するレーザ散乱・回折方式の粒度分析計が、そ
の簡便性、迅速性および測定データ再現性の観点から最
も広く使用されている。

【０００３】また、上記以外の粒度分布測定方式として
は、本出願人が開示した特開平１１−２５８１４１号公
報に記載されているような、落下する粒子群をＣＣＤカ
メラ等により撮影して画像解析と統計的手法から粒度分
布測定を行う方式（以下、画像解析方式という）があっ
た。この画像解析方式は、コンピュータの高速化、画像
撮影装置の高解像度化等により、精度の高い測定が可能
となってきた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】レーザ散乱・回折方式
の粒度分析計は、レーザ光の波長に比べて極めて粒径の
大きな粒子の粒度測定には不向きである。また、粒子の
粒径は測定できるが、短径と長径との比等の粒子形状に
関する情報が得られないという問題点がある。一方、画
像解析方式の粒度分析計は、画像撮影装置の解像度の制
限により微粒子側の粒度測定が困難である。すなわち、
画像が最小画素以下となる粒子を測定することができな
い。さらに、カメラに装着する光学系の特性によって、
適正に撮影できない粒子がある場合に、画像測定データ
に誤差が生じて測定結果の信頼性が低下するという問題
点があった。このような光学系のピントずれ等による画
像の拡大、消失等も微粒子側での影響が大きいものであ
る。

【０００５】そこで、本発明は、画像解析方式とレーザ
散乱・回折方式とを併用することにより、広範囲の粒径
の粒度分布が測定可能であり、また、粒子形状の測定も
可能な粒度分布測定方法および装置を提供することを目
的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の粒度分布測定方法は、試料をその粒度分布
の測定領域に供給する手順と、前記測定領域にある前記
試料の粒度分布を、画像センサによって検出した画像デ
ータにより測定する第１の粒度分布測定手順と、前記測
定領域にある前記試料の粒度分布を、レーザ光の散乱・
回折により測定する第２の粒度分布測定手順と、前記第
１の粒度分布測定手順における測定結果である第１粒度
分布と、前記第２の粒度分布測定手順における測定結果
である第２粒度分布とを合成して前記試料の粒度分布を
算出する粒度分布合成手順とを有するものである。

【０００７】また、上記の粒度分布測定方法において、
前記画像センサによる検出後の前記試料を、所定の分別
粒径との大小関係に従って分別する分別手順を有し、前
記第２の粒度分布測定手順は、前記分別手順により分別
された小径側の試料の粒度分布を測定するものであるこ
とが好ましい。

【０００８】また、上記の粒度分布測定方法において、
前記分別粒径は、前記第２の粒度分布測定手順において
測定可能な上限の粒径とされるものであることが好まし
い。

【０００９】また、上記の粒度分布測定方法において、
前記粒度分布合成手順は、前記分別粒径よりも小さい所
定の接続粒径より大径側では前記第１粒度分布に基づく
分布とし、前記接続粒径より小径側では前記第２粒度分
布に基づく分布として、補正係数を少なくともいずれか
一方の分布に乗じて両分布を接続し合成する手順を含む
ものであることが好ましい。

【００１０】また、上記の粒度分布測定方法において、
前記粒度分布合成手順は、前記分別粒径よりも小径側に
設定された所定の合成粒径区間内の前記第１粒度分布に
おける粒子量と、前記第２粒度分布における前記合成粒
径区間内の粒子量とを算出し、それらの比により前記第
１粒度分布と前記第２粒度分布との前記補正係数を演算
する手順とを含むものであることが好ましい。

【００１１】また、上記の粒度分布測定方法において、
前記粒度分布合成手順は、前記接続粒径より大径側と小
径側の粒度分布の不連続を補正する手順を含むものであ
ることが好ましい。

【００１２】また、本発明の粒度分布測定装置は、試料
をその粒度分布の測定領域に供給する供給手段と、前記
測定領域にある前記試料の粒度分布を、画像センサによ
って検出した画像データにより測定する第１の粒度分布
測定手段と、前記測定領域にある前記試料の粒度分布
を、レーザ光の散乱・回折により測定する第２の粒度分
布測定手段と、前記第１の粒度分布測定手段による測定
結果である第１粒度分布と、前記第２の粒度分布測定手
段による測定結果である第２粒度分布とを合成して前記
試料の粒度分布を算出する粒度分布合成手段とを有する
ものである。

【００１３】また、上記の粒度分布測定装置において、
前記画像センサによる検出後の前記試料を、所定の分別
粒径との大小関係に従って分別し、分別した小径側の試
料を前記第２の粒度分布測定手段の測定位置に供給する
分別手段を有することが好ましい。

【００１４】また、上記の粒度分布測定装置において、
前記粒度分布合成手段は、前記分別粒径よりも小さい所
定の接続粒径より大径側では前記第１粒度分布に基づく
分布とし、前記接続粒径より小径側では前記第２粒度分
布に基づく分布として、少なくともいずれか一方の分布
に補正係数を乗じて両分布を接続し合成するものである
ことが好ましい。

【００１５】また、上記の粒度分布測定装置において、
前記粒度分布合成手段は、前記分別粒径よりも小径側に
設定された所定の合成粒径区間内の前記第１粒度分布に
おける粒子量と、前記第２粒度分布における前記合成粒
径区間内の粒子量とを算出し、それらの比により前記第
１粒度分布と前記第２粒度分布との前記補正係数を演算
するものであることが好ましい。

【００１６】また、上記の粒度分布測定装置において、
前記粒度分布合成手段は、前記接続粒径より大径側と小
径側との間の粒度分布の不連続を補正するものであるこ
とが好ましい。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
を参照して説明する。図１は、本発明の粒度分布測定装
置１の構成を示す概略図である。粒度分布測定装置１中
のコンピュータ２は、粒度分布に関わる種々のデータ処
理を行うものである。コンピュータ２には、文字および
図形を表示する表示装置３、文字および図形を印字する
プリンタ４、操作者がデータを入力するための入力装置
５が接続されている。表示装置３としてはＣＲＴ、ＥＬ
表示パネル、液晶ディスプレイ等が使用でき、入力装置
５としてはキーボード、マウス、トラックボール等が使
用できる。

【００１８】また、コンピュータ２には、ＣＣＤカメラ
７からの画像信号が画像処理ボード６を介して入力され
る。ＣＣＤカメラ７のレンズ７ａは、撮影する粒子から
レンズ７ａまでの距離が変化しても像の大きさが変わら
ないテレセントリックレンズ等が好ましい。画像処理ボ
ード６は、画像撮影時の画像データを保持し、粒子画像
の輪郭線抽出やその他の種々の画像処理を行うものであ
る。コンピュータ２は、この画像処理された画像信号を
さらにデータ処理して画像解析方式による試料の粒度分
析を行う。

【００１９】すなわち、各粒子ごとの粒径を算出し、そ
の粒径データから粒子の体積を計算し、さらに所定の粒
径区分ごとの粒子量を計算して、これらの結果から粒度
分布を算出する。算出した粒度分布は、表示装置３に表
示したりプリンタ４によって印刷することができる。光
源８は、ＣＣＤカメラ７に対して試料２０を挟んで対向
する位置に置かれている。ＣＣＤカメラ７は、測定領域
において透過光により粒子を投影像として画像撮影を行
う。ここでは、光源８を透過光型のものとしたが、光源
を試料２０に対してＣＣＤカメラ７と同じ側に置き反射
光により画像撮影を行うようにしてもよい。また、光源
８からの発光は、定常光、ストロボ光のいずれでも撮影
可能である。

【００２０】さらに、コンピュータ２には、平行レーザ
光が試料により散乱・回折された散乱光の強度分布を検
出する散乱光検出器１０の検出信号が、信号処理装置９
を介して入力される。散乱光検出器１０は、散乱光の強
度分布を検出するための複数の検出部を有する。信号処
理装置９は、散乱光の強度分布をデジタルデータに変換
してコンピュータ２に入力する。コンピュータ２は、こ
の散乱光の強度分布を処理してレーザ散乱・回折方式に
よる試料の粒度分析を行う。レーザ光源１２からはコリ
メータ１２ａによって平行光とされたレーザ光が試料に
照射され、試料により散乱・回折されて散乱光を生じ
る。散乱光は集光レンズ１１によって集光され、散乱光
検出器１０によって検出される。

【００２１】粒度分布の測定を行う試料２０は、ホッパ
ー１３から振動フィーダ１４に供給され、加振装置１４
ａによって振動を付与された振動フィーダ１４によりそ
の左端部まで搬送される。振動フィーダ１４の左端部に
到達した試料２０は、振動フィーダ１４の左端部から測
定領域に向かって落下移動する。落下移動としては、自
由落下による落下移動でもよいし、空気流等の外部力を
付加した落下移動であってもよい。測定領域の試料２０
に対しては、まず、ＣＣＤカメラ７によって画像撮影が
行われ、この画像信号により前述のように画像解析方式
の粒度分析が行われる。

【００２２】画像撮影が行われた試料２０からは、篩１
５により所定の粒径（分別粒径）以上の大径試料２１が
分別されて除去される。この篩１５には、振動装置１６
により振動が与えられている。篩１５によって分別され
た大径試料２１は、ベルトコンベア１７，１９によって
測定領域外に搬出される。試料２０から篩１５によって
大径試料２１が分別除去された残りの試料は、小径試料
２２としてさらに次のレーザ散乱・回折方式の測定領域
に落下していく。

【００２３】なお、篩１５を通過した小径試料２２は、
粒子が凝集している場合もあるので、噴出空気等により
分散させることが好ましい。また、振動フィーダ１４に
よる試料の搬送量、篩１５の振動装置１６による分別出
力量をコンピュータ２により制御して、測定領域での試
料濃度が最適値となるように調整維持するようにしても
よい。

【００２４】散乱光検出器１０によって検出された散乱
光の強度分布から、レーザ散乱・回折方式の公知の演算
処理により、小径試料２２の粒度分布を求めることがで
きる。粒度分布を測定された小径試料２２は、ロードセ
ル１８上に落下して蓄積され、小径試料２２の累積質量
が測定されて、コンピュータ２に送られる。一連の測定
が終了すると、ロードセル１８に蓄積された小径試料２
２は、ベルトコンベア１９上に排出され、ベルトコンベ
ア１９によって測定領域外に搬出される。

【００２５】このようにして、画像解析方式により試料
２０の粒度分布を求め、さらに、レーザ散乱・回折方式
により試料２０から分別した小径試料２２の粒度分布を
求める。これらの粒度分布を合成することにより、大径
の粒子から極めて小径の微粒子までの広範囲の測定レン
ジにおいて、試料２０の正確な粒度分布を測定すること
が可能となる。画像解析方式による粒度分布の測定は、
ＣＣＤカメラ７の解像度の制限により微粒子側の粒度測
定が困難である。そして、レーザ散乱・回折方式による
粒度分布の測定は、レーザ光の波長に比べて極めて粒径
の大きな粒子の粒度測定には不向きである。これらの両
方式を組み合わせることにより、それぞれの苦手とする
粒径領域の測定を互いに補い合うことができ、極めて広
範囲の測定レンジにおける粒度分布の測定が可能とな
る。

【００２６】図２および図３は、試料の粒度分布の合成
を行う手順を示す図である。これらの図により、粒度分
布の合成を行う手順を説明する。図２および図３におい
て、横軸は粒子の直径（粒径）を表し、縦軸は体積頻度
を表す。すなわち、粒度分布の任意の区間（例えば、Ａ
Ｂ間）での分布曲線と横軸座標軸とで囲まれた部分の面
積（黒塗り部分の面積）が、その粒径区間に存在する粒
子体積の合計値の全粒子の体積に対する割合を示すもの
となる。図２（ａ），（ｂ）ともに、全区間での分布曲
線と横軸座標軸とで囲まれた部分の面積が１００％にな
るように係数がかけられて正規化（ノーマライズ）され
ている。

【００２７】図２（ａ）は、画像解析方式による試料２
０の粒度分布を示すものである。図２（ｂ）は、試料２
０から大径試料２１が分別除去された小径試料２２の粒
度分布をレーザ散乱・回折方式による求めたものであ
る。大径試料２１を分別除去する篩１５の目の開きはＳ
である。したがって、試料２０から粒径Ｓ以上の粒子を
分別除去して、小径試料２２とし、図２（ｂ）のように
小径試料２２の粒度分布をレーザ散乱・回折方式により
測定する。

【００２８】なお、篩目の開きＳの値は、レーザ散乱・
回折方式の測定可能上限値を設定すればよい。このよう
にすれば、レーザ散乱・回折方式での測定時には、試料
２０から粒径Ｓ以上の粒子が分別除去されており、粒径
の測定不可能な粒径Ｓ以上の粗大な粒子が散乱光に悪影
響を与えることがなくなるので、粒度分布の測定精度が
向上する。

【００２９】図２（ａ）の画像解析方式での検出可能な
最小粒径以上であって、篩目の開きＳ（分別粒径）以下
の粒径領域において、粒度分布の合成のための所定の粒
径区間を設定する。この粒径区間の下限値がＡとして示
され、上限値がＢとして示されている。この区間ＡＢを
合成粒径区間と呼ぶ。合成粒径区間は、図２（ａ）の粒
度分布と図２（ｂ）の粒度分布とを合成する際に、一方
にかけられる補正係数を算出するための区間である。合
成粒径区間の下限値Ａと上限値Ｂは、前述の条件下で適
宜設定すればよい。

【００３０】次に、図２（ａ）の粒度分布において、合
成粒径区間ＡＢにおける体積頻度の累計値を計算する。
この体積頻度の累計値をＣとすると、累計値Ｃは図２
（ａ）の黒塗り部分の面積に相当する。そして、図２
（ｂ）の粒度分布においても、図２（ａ）と同じ合成粒
径区間ＡＢでの体積頻度の累計値を計算し、この体積頻
度の累計値をＤとする。そして、図２（ａ）の粒度分布
と図２（ｂ）の粒度分布とを合成する際に使用する補正
係数Ｈを、Ｈ＝Ｃ／Ｄにより算出する。

【００３１】合成粒径区間の上限値Ｂを超える粒径区間
では図２（ａ）の粒度分布を使用し、合成粒径区間の上
限値Ｂ以下では図２（ｂ）の粒度分布を使用するが、上
限値Ｂ以下の図２（ｂ）の粒度分布に対しては補正係数
Ｈをかけて、両者の粒度分布のスケールを適合させる。
このように両者の粒度分布を合成したのが図２（ｃ）の
粒度分布である。すなわち、上限値Ｂを超える粒径区間
では、図２（ａ）の粒度分布（斜線部分Ｆに対応する）
を使用し、上限値Ｂ以下では図２（ｂ）の粒度分布に補
正係数Ｈをかけて（黒塗り部分Ｇに対応する）、その両
者を接続して合成したものである。なお、このときに粒
度分布全体の体積頻度の合計値が１００％になるよう
に、粒度分布全体に係数がかけられて正規化されてい
る。

【００３２】図２（ｃ）の合成した粒度分布が、合成粒
径区間の上限値Ｂ（接続粒径）の近傍で滑らかに接続さ
れていれば、図２（ｃ）で合成処理を終了する。しか
し、合成した粒度分布においては、上限値Ｂの前後で所
定値以上の段差等の不連続が生じる場合があり、その場
合にはその不連続を補正するスムージング処理を行う。
図２（ｃ）では、上限値Ｂの前後で段差が生じている。
そこで、黒塗り部分Ｇにさらに所定のスムージング係数
をかけて、段差をなくしたものが図３（ｄ）の粒度分布
である。このスムージング係数は、上限値Ｂの前後での
体積頻度値の比によって求めることができる。

【００３３】そして、粒度分布全体の体積頻度の合計値
が１００％になるように、粒度分布全体に係数をかけて
再び正規化すると、図３（ｅ）の最終的な合成粒度分布
が得られる。なお、この図３（ｄ），（ｅ）に示したス
ムージング処理は、必ずしも行う必要はなく、スムージ
ング処理を省略して図２（ｃ）の粒度分布を最終的な合
成粒度分布としてもよい。

【００３４】図４は、以上の粒度分布の合成手順を示す
フローチャートである。粒度分布測定装置１により、画
像解析方式での粒度測定とレーザ散乱・回折方式での粒
度測定が行われると、コンピュータ２により図４に示す
粒度分布合成の処理が実行される。この粒度分布合成の
処理手順は、コンピュータ２内にコンピュータが実行可
能なプログラムとして記憶されている。この粒度分布合
成の処理が開始されると、まず、手順１０１で、合成粒
径区間の下限値Ａと上限値Ｂが補助記憶装置等から読み
出されて、メモリの所定領域に記憶される。合成粒径区
間の下限値Ａおよび上限値Ｂは、予め粒度分布測定装置
１の操作者等により設定され補助記憶装置等に記憶され
ている。

【００３５】次に、手順１０２において、画像解析方式
で測定した粒度分布（以下、第１粒度分布という）にお
ける合成粒径区間ＡＢでの体積頻度の累計値Ｃを算出す
る。続いて、手順１０３において、レーザ散乱・回折方
式で測定した粒度分布（以下、第２粒度分布という）に
おける合成粒径区間ＡＢでの体積頻度の累計値Ｄを算出
する。そして、手順１０４において補正係数Ｈを前述の
ようにＨ＝Ｃ／Ｄにより算出する。

【００３６】次に、手順１０５において、合成粒径区間
の上限値Ｂ以下では第２粒度分布に補正係数Ｈをかけた
ものを合成粒度分布とする。そして、手順１０６におい
て、合成粒径区間の上限値Ｂを超える粒径領域では第１
粒度分布を合成粒度分布とする。さらに、手順１０７に
おいて、手順１０５の粒度分布と手順１０６の粒度分布
とを接続した全体の合成粒度分布に対して、粒度分布全
体の体積頻度の合計値が１００％になるように、粒度分
布全体に係数をかけて正規化する。

【００３７】次の手順１０８では、上限値Ｂの前後の領
域においてスムージング（平滑化）を行うか否かを判断
する。スムージングを行うのであれば手順１０９に進
み、行わなければ手順１０７の処理を行った粒度分布を
最終的な合成粒度分布として粒度分布合成の処理を終了
する。スムージングを行うか否かの判断は、上限値Ｂの
前後において、図２（ｃ）に示すような不連続な段差が
あるかどうかによって判断することができる。ただし、
操作者が常にスムージングを行わないように設定するこ
とも可能である。

【００３８】スムージングを行う場合には、手順１０９
において、前述のようなスムージング処理を行う。その
後、手順１１０において、再度、粒度分布全体の体積頻
度の合計値が１００％になるように、粒度分布全体に係
数をかけて正規化する。そして、この正規化した粒度分
布を最終的な合成粒度分布として粒度分布合成の処理を
終了する。なお、スムージング処理としては、前述のよ
うなスムージング処理以外にも、上限値Ｂ近傍の合成粒
度分布曲線に最も近似する滑らかな曲線（例えば直線
等）を最小二乗法等により求めるようにしてもよい。

【００３９】図５は、粒度分布の合成の実例を示すグラ
フである。画像解析方式による粒度分布は曲線Ｐで示さ
れており、レーザ散乱・回折方式による粒度分布は曲線
Ｌで示されており、両者を合成した合成粒度分布は曲線
Ｔで示されている。大径試料を分別除去する篩目の開き
Ｓは２．３６ｍｍに設定されている。合成粒径区間ＡＢ
は、０．１８〜１．００ｍｍの区間に設定されている。
このとき、粒度分布Ｐにおける合成粒径区間での体積頻
度の累計値Ｃは５４．５１％となる。また、粒度分布Ｌ
における合成粒径区間での体積頻度の累計値Ｄは６０．
６７％となる。したがって、この場合の補正係数Ｈは、
Ｈ＝Ｃ／Ｄ＝０．９０となる。合成粒度分布Ｔは、この
補正係数Ｈを使用して前述のように合成されたものであ
る。

【００４０】図５の実例は、画像解析方式による粒度分
布の測定において、試料粒子の粒径と体積を次のように
して求めたものである。まず、粒子の画像データよりそ
の粒子の投影面積を求める。次に、その投影面積と同じ
面積となる円の直径を求める。その直径が粒子の円相当
径となる。粒子の体積は、円相当径を直径とする球の体
積として求める。図５の画像解析方式による粒度分布Ｐ
は、このようにして求めた各粒子の円相当径と体積によ
って算出したものである。

【００４１】図６は、粒度分布の合成の他の実例を示す
グラフである。測定した試料は図５の試料と同一であ
る。図５の場合と同様に、画像解析方式による粒度分布
は曲線Ｐで示されており、レーザ散乱・回折方式による
粒度分布は曲線Ｌで示されており、両者を合成した合成
粒度分布は曲線Ｔで示されている。大径試料を分別除去
する篩目の開きＳと合成粒径区間ＡＢは、図５の場合と
同じに設定されている。図６の実例では、画像解析方式
による粒度分布の測定における試料粒子の粒径と体積の
求め方が、図５の場合とは異なっている。

【００４２】図６の実例は、画像解析方式による粒度分
布の測定において、試料粒子の粒径と体積を次のように
して求めたものである。まず、粒子の画像データよりそ
の粒子の投影形状データ（面積、モーメント等）を求め
る。次に、その投影形状データから等価的な楕円形状を
求める。その等価楕円の短径を粒子の等価楕円短径相当
径とする。粒子の体積は、その等価楕円を長径軸の回り
に回転させた回転楕円体の体積として求める。図６の画
像解析方式による粒度分布Ｐは、このようにして求めた
各粒子の等価楕円短径相当径と体積によって算出したも
のである。

【００４３】このとき、粒度分布Ｐにおける合成粒径区
間での体積頻度の累計値Ｃは５８．５１％となる。ま
た、粒度分布Ｌにおける合成粒径区間での体積頻度の累
計値Ｄは６０．６７％となる。レーザ散乱・回折方式で
は、粒子の形状データを取り扱えないので、粒度分布Ｌ
および累計値Ｄは図５の場合と全く同じになる。したが
って、この場合の補正係数Ｈは、Ｈ＝Ｃ／Ｄ＝０．９６
となる。合成粒度分布Ｔは、この補正係数Ｈを使用して
前述のように合成されたものである。

【００４４】本発明の粒度分布測定装置１では、図５の
ような円相当径による粒度分布と、図６のような等価楕
円短径相当径による粒度分布のいずれも出力することが
できる。計算速度においては円相当径による粒度分布の
方が、高速に算出することができる。等価楕円短径相当
径による粒度分布は、試料粒子の形状が考慮されている
ので、粒度分布から算出する指数等が正確な値となる。

【００４５】例えば、粉体、粒状体の品質管理上の指数
である粗粒率（ＦＭ値）は、図５および図６の試料をＪ
ＩＳ標準篩により篩い分けによって求めると２．３２と
なる。図５の円相当径による粒度分布を合成した粒度分
布からＦＭ値を求めると２．５２となる。図６の等価楕
円短径相当径による粒度分布を合成した粒度分布からＦ
Ｍ値を求めると２．３４となる。このように、図６の等
価楕円短径相当径による粒度分布を使用すると、篩い分
けによるＦＭ値に近い正確なＦＭ値を算出することがで
きる。

【００４６】以上のように、画像解析方式により試料の
粒度分布を求め、さらに、レーザ散乱・回折方式により
試料の粒度分布を求めて、これらの粒度分布を合成する
ことにより、大径の粒子から極めて小径の微粒子までの
広範囲の測定レンジにおいて、試料の正確な粒度分布を
測定することが可能となる。また、画像解析方式により
試料粒子の形状を計測することができるので、粒子の長
径と短径との比等の形状に関するパラメータを算出する
ことができ、粒度分布から算出する種々の指数等を正確
に求めることが可能となる。

【００４７】なお、以上の実施の形態においては、ＣＣ
Ｄカメラによる画像検出のあとに篩によって大径粒子を
分別除去するようにしており、このようにすることが望
ましいが、大径粒子を分別除去せずに画像検出した試料
をそのままレーザ散乱・回折方式によって測定すること
もできる。また、コンピュータ、表示装置、プリンタ等
は１台だけ設置しているが、複数台設置するようにして
もよい。

【００４８】画像解析方式での画像センサとしてＣＣＤ
カメラ（エリアセンサ）を使用しているが、ＭＯＳ型の
エリアセンサでもよいし、ラインセンサ型の撮影装置を
使用することもできる。ラインセンサを使用する場合
は、試料粒子の落下移動に応じた１次元画像を連続的に
繰り返し取得することにより、粒子の全体の２次元画像
を得ることができる。また、ＣＣＤカメラ等の画像セン
サを１つだけでなく複数設けるようにすることができ
る。

【００４９】粒度分布は、試料の粒径と体積頻度との関
係により表しているが、体積頻度に限らず、体積そのも
の、質量頻度、質量、粒子の個数等により粒度分布を表
すようにすることもできる。また、第１粒度分布と第２
粒度分布とを接続する接続粒径を合成粒径区間の上限値
としているが、これに限ることはなく、接続粒径を第１
粒度分布の下限値と第２粒度分布の上限値の間に位置す
る別の値とすることもできる。

【００５０】補正係数Ｈを第１粒度分布における合成粒
径区間ＡＢでの粒子量Ｃと第２粒度分布における合成粒
径区間ＡＢでの粒子量Ｄとから、Ｈ＝Ｃ／Ｄにより求め
て第２粒度分布に補正係数をかけて粒度分布を合成して
いるが、補正係数ＨをＨ＝Ｄ／Ｃにより求めて第１粒度
分布に補正係数をかけるようにしてもよい。または、粒
子量Ｄに比例した補正係数を第１粒度分布にかけ、粒子
量Ｃに比例した補正係数を第２粒度分布にかけて、これ
らを合成するようにしてもよい。

【００５１】また、補正係数は、試料の全体質量と、篩
を通過した小径試料の質量（ロードセル上の試料の質
量）とから求めることもできる。これ以外にも、補正係
数を粒度分布のその他の測定値や計算値から求めるよう
にしてもよいし、補正係数の値を操作者が直接設定する
ようにしてもよい。

【００５２】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下のような効果を奏する。

【００５３】画像解析方式により試料の粒度分布を求
め、さらに、レーザ散乱・回折方式により試料の粒度分
布を求めて、これらの粒度分布を合成して試料の粒度分
布を算出するようにしたので、大径の粒子から極めて小
径の微粒子までの広範囲の測定レンジにおいて、試料の
正確な粒度分布を測定することが可能となる。また、試
料がどの程度微小な粒度まで分布しているのかが明確に
なる。さらに、画像解析方式により試料粒子の形状を計
測することができるので、粒子の長径と短径との比等の
形状に関するパラメータを算出することができ、粒度分
布から算出する種々の指数等を正確に求めることが可能
となる。また、粗粒子側と微粒子側の粒度測定が同時に
できるので、測定時間が短縮できる。

【００５４】画像センサによる検出後の試料を分別し、
レーザ散乱・回折方式の第２の粒度分布測定手順では分
別された小径側の試料の粒度分布を測定するようにした
ので、レーザ散乱・回折方式での測定時に、試料から分
別粒径以上の大径粒子を分別除去してレーザ散乱・回折
方式に適した粒径範囲とすることができ、粒度分布の測
定精度が向上する。

【００５５】試料を分別する分別粒径をレーザ散乱・回
折方式の第２の粒度分布測定手順において測定可能な上
限の粒径としたので、レーザ散乱・回折方式での測定時
に試料から分別粒径以上の粒子が分別除去されており、
粒径の測定不可能な粗大な粒子が散乱光に悪影響を与え
ることがなくなるので、粒度分布の測定精度が向上す
る。

【００５６】分別粒径よりも小さい所定の接続粒径より
大径側では第１粒度分布に基づく分布とし、接続粒径よ
り小径側では第２粒度分布に基づく分布として、補正係
数を少なくともいずれか一方の分布に乗じて両分布を接
続し合成するようにしたので、接続粒径の前後で粒度分
布のスケールを補正して同一のスケールとし、正確な粒
度分布を算出することができる。

【００５７】分別粒径よりも小径側に設定された所定の
合成粒径区間内の第１粒度分布における粒子量と、第２
粒度分布における合成粒径区間内の粒子量とを算出し、
それらの比により第１粒度分布と第２粒度分布との補正
係数を演算するようにしたので、合成粒径区間内の粒子
量により適切な補正係数を容易に演算することができ、
正確な粒度分布を短時間で算出することができる。

【００５８】接続粒径より大径側と小径側との間の粒度
分布の不連続を補正するようにしたので、接続粒径の前
後での粒度分布の段差をなくし、自然な粒度分布を算出
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の粒度分布測定装置の構成を示
す概略図である。

【図２】図２は、試料の粒度分布の合成を行う手順を示
す図である。

【図３】図３は、試料の粒度分布の合成を行う手順を示
す図である。

【図４】図４は、粒度分布の合成を行う手順を示すフロ
ーチャートである。

【図５】図５は、粒度分布の合成の実例を示すグラフで
ある。

【図６】図６は、粒度分布の合成の他の実例を示すグラ
フである。

【符号の説明】

１…粒度分布測定装置２…コンピュータ３…表示装置４…プリンタ５…入力装置６…画像処理ボード７…ＣＣＤカメラ７ａ…レンズ８…光源９…信号処理装置１０…散乱光検出器１１…集光レンズ１２…レーザ光源１２ａ…コリメータ１３…ホッパー１４…振動フィーダ１４ａ…加振装置１５…篩１６…振動装置１７…ベルトコンベア１８…ロードセル１９…ベルトコンベア２０…試料２１…大径試料２２…小径試料

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】試料（２０）をその粒度分布の測定領域に
供給する手順と、前記測定領域にある前記試料（２０）の粒度分布を、画
像センサ（７）によって検出した画像データにより測定
する第１の粒度分布測定手順と、前記測定領域にある前記試料（２２）の粒度分布を、レ
ーザ光の散乱・回折により測定する第２の粒度分布測定
手順と、前記第１の粒度分布測定手順における測定結果である第
１粒度分布と、前記第２の粒度分布測定手順における測
定結果である第２粒度分布とを合成して前記試料（２
０）の粒度分布を算出する粒度分布合成手順とを有する
粒度分布測定方法。
【請求項２】請求項１に記載した粒度分布測定方法であ
って、前記画像センサ（７）による検出後の前記試料（２０）
を、所定の分別粒径（Ｓ）との大小関係に従って分別す
る分別手順を有し、前記第２の粒度分布測定手順は、前記分別手順により分
別された小径側の試料（２２）の粒度分布を測定するも
のである粒度分布測定方法。
【請求項３】請求項２に記載した粒度分布測定方法であ
って、前記分別粒径（Ｓ）は、前記第２の粒度分布測定手順に
おいて測定可能な上限の粒径とされるものである粒度分
布測定方法。
【請求項４】請求項２，３のいずれか１項に記載した粒
度分布測定方法であって、前記粒度分布合成手順は、前記分別粒径（Ｓ）よりも小
さい所定の接続粒径（Ｂ）より大径側では前記第１粒度
分布に基づく分布とし、前記接続粒径（Ｂ）より小径側
では前記第２粒度分布に基づく分布として、補正係数
（Ｈ）を少なくともいずれか一方の分布に乗じて両分布
を接続し合成する手順を含むものである粒度分布測定方
法。
【請求項５】請求項４に記載した粒度分布測定方法であ
って、前記粒度分布合成手順は、前記分別粒径（Ｓ）よりも小
径側に設定された所定の合成粒径区間（ＡＢ）内の前記
第１粒度分布における粒子量（Ｃ）と、前記第２粒度分
布における前記合成粒径区間（ＡＢ）内の粒子量（Ｄ）
とを算出し、それらの比により前記第１粒度分布と前記
第２粒度分布との前記補正係数（Ｈ）を演算する手順と
を含むものである粒度分布測定方法。
【請求項６】請求項４，５のいずれか１項に記載した粒
度分布測定方法であって、前記粒度分布合成手順は、前記接続粒径より大径側と小
径側の粒度分布の不連続を補正する手順を含むものであ
る粒度分布測定方法。
【請求項７】試料（２０）をその粒度分布の測定領域に
供給する供給手段（１４）と、前記測定領域にある前記試料（２０）の粒度分布を、画
像センサ（７）によって検出した画像データにより測定
する第１の粒度分布測定手段（２，６〜８）と、前記測定領域にある前記試料（２２）の粒度分布を、レ
ーザ光の散乱・回折により測定する第２の粒度分布測定
手段（２，９〜１２）と、前記第１の粒度分布測定手段（２，６〜８）による測定
結果である第１粒度分布と、前記第２の粒度分布測定手
段（２，９〜１２）による測定結果である第２粒度分布
とを合成して前記試料（２０）の粒度分布を算出する粒
度分布合成手段（２）とを有する粒度分布測定装置。
【請求項８】請求項７に記載した粒度分布測定装置であ
って、前記画像センサ（７）による検出後の前記試料（２０）
を、所定の分別粒径（Ｓ）との大小関係に従って分別
し、分別した小径側の試料（２２）を前記第２の粒度分
布測定手段（２，９〜１２）の測定位置に供給する分別
手段（１５）を有する粒度分布測定装置。
【請求項９】請求項８に記載した粒度分布測定装置であ
って、前記粒度分布合成手段（２）は、前記分別粒径（Ｓ）よ
りも小さい所定の接続粒径（Ｂ）より大径側では前記第
１粒度分布に基づく分布とし、前記接続粒径より小径側
では前記第２粒度分布に基づく分布として、少なくとも
いずれか一方の分布に補正係数（Ｈ）を乗じて両分布を
接続し合成するものである粒度分布測定装置。
【請求項１０】請求項９に記載した粒度分布測定装置で
あって、前記粒度分布合成手段（２）は、前記分別粒径（Ｓ）よ
りも小径側に設定された所定の合成粒径区間（ＡＢ）内
の前記第１粒度分布における粒子量（Ｃ）と、前記第２
粒度分布における前記合成粒径区間（ＡＢ）内の粒子量
（Ｄ）とを算出し、それらの比により前記第１粒度分布
と前記第２粒度分布との前記補正係数（Ｈ）を演算する
ものである粒度分布測定装置。
【請求項１１】請求項９，１０のいずれか１項に記載し
た粒度分布測定装置であって、前記粒度分布合成手段（２）は、前記接続粒径（Ｂ）よ
り大径側と小径側との間の粒度分布の不連続を補正する
ものである粒度分布測定装置。