JP7139134B2

JP7139134B2 - 分散度判定装置および分散度判定方法

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Publication number: JP7139134B2
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Inventors: 佑貴河室; 信久半田
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Description

本発明は、分散質および分散媒のそれぞれの導電率が互いに異なる分散系の分散度を判定可能な分散度判定装置および分散度判定方法に関するものである。

近年、環境問題や資源問題を背景として、電気自動車やハイブリッド型電気自動車の需要が高まっている。また、近年、通信機器の通信速度の向上に伴い、高速通信型の携帯端末の普及が進んでいる。これらの自動車や機器は、多くの電気エネルギーを必要とする。このため、これらの自動車や機器には、多くの電気エネルギーを賄うことが可能な高性能な二次電池が搭載されている。

この種の二次電池の電極は、金属箔の表面に、導電性を有するスラリー状（ペースト状）の導電性材料を塗布して形成されている。また、電極に用いられる導電性材料は、導電性を有するカーボンブラック、活物質、活物質とカーボンとを結着させるバインダ樹脂、およびこれらの各材料を融解させる有機溶剤等を含んで構成されている。この場合、二次電池の性能は、カーボンブラックを分散質とし、活物質、バインダ樹脂および有機溶媒を分散媒とする分散系の分散度によって大きく左右される（分散度が高いほど性能が向上する）ため、高性能の二次電池を製造するには、分散系である導電性材料の分散度を正確に把握（判定）して、分散度を必要なレベル以上に維持する必要がある。

このような分散系の分散度を判定する分散度判定方法として、「ＪＩＳＫ５６００－２－５」において標準化されている「塗料一般試験方法（分散度）」や、「ＪＩＳＫ５１０１－５－２」において標準化されている「顔料試験方法（分散性の評価方法）」が知られている。これらの分散度判定方法では、判定対象とする分散系としての顔料（以下、「試料」ともいう）を貯留可能な溝が形成されたゲージと、試料を掻き均すためのスクレーパーとを使用する。この場合、ゲージに形成されている溝は、その深さが溝長方向の一端部から他端部にかけて徐々に浅くなるように形成されており、最深部の深さが、試料中に含まれていると想定される分散質の最大粒径以上で、最浅部の深さが、試料中に含まれていると想定される分散質の最小粒径以下となっている。

この分散度判定方法では、まず、上面が水平となるようにゲージを作業台上に設置する。次いで、上記の溝における最深部に規定量の試料を流し込んで溝から僅かに溢れさせる。続いて、長辺がゲージの幅方向と平行になるようにスクレーパーの刃先をゲージの上面に接触させる。次いで、ゲージの上面に対してスクレーパーを垂直にした状態で、スクレーパーをゲージの上面に押し付けつつ、溝の長手方向に沿って最深部側から最浅部側に向けて移動させて試料を掻き均す動作を手作業で行う。

この際に、スクレーパーの移動中に、スクレーパーの刃先と溝の底面との間の距離が、試料中に含まれている分散質の粒径以下となったときには、分散質がスクレーパーと共に溝内を移動させられるため、この分散質の移動によって試料（移動している分散質よりも小径の分散質および分散媒）が掻き分けられて、筋状または点状の模様が、数秒程度の短い時間だけ溝内に形成される。したがって、スクレーパーの移動を完了してから数秒以内に溝内に形成された模様の様子（模様形成位置や数）を観察し、その様子から、試料における分散質の分散度を判定する。

ＪＩＳＫ５６００－２－５ＪＩＳＫ５１０１－５－２

ところが、上記の分散度判定方法には、改善すべき以下の課題が存在する。具体的には、上記の分散度判定方法では、溝内の試料を掻き均す動作を手作業で行っている。この場合、ゲージに対するスクレーパーの押付け力の強弱、スクレーパーの移動速度、およびゲージの上面に対するスクレーパーの傾きの有無等により、溝内に形成される模様の様子が変化する。また、上記の分散度判定方法では、模様が消失するまでの数秒程度の短い時間内に模様の様子を観察して、分散質の分散度を判定する必要がある。このように、上記の分散度判定方法では、判定者の目視によって分散度を判定しているため、客観性に乏しく、また判定者の感覚の相違によるばらつきが生じ易い結果、正確性に欠けるという課題が存在する。また、上記の分散度判定方法では、煩雑な作業が必要なため、分散度の判定を効率的に行うことが困難であるという課題も存在する。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、分散系の分散度を正確かつ効率的に判定し得る分散度判定装置を提供することを主目的とする。

上記目的を達成すべく、請求項１記載の分散度判定装置は、分散質および分散媒のそれぞれの導電率が互いに異なり、かつ非オーム性を有する分散系についての当該分散質の分散の状態を相対的に表す分散度を判定可能に構成された分散度判定装置であって、一対の電極を介して前記分散系に直流電流を供給したときに当該一対の電極間に生じる電圧の電圧値と当該直流電流の電流値とに基づいて当該分散系の抵抗値を測定する処理を当該直流電流の当該電流値を変更して複数回行う測定処理を実行する測定部と、前記電流値の変更に伴う変化態様が前記分散度に応じて異なる物理量の当該変化態様を前記測定処理において測定された前記抵抗値に基づいて特定する特定処理を実行する処理部と、判定対象の前記分散系についての前記物理量の変化態様に基づいて当該分散系の前記分散度を判定する判定処理を実行する判定部とを備え、前記判定部は、前記判定処理において、前記分散度が予め規定された基準分散度のときの前記物理量の変化態様である基準変化態様における当該物理量の絶対値が最大のときの前記電流値と、前記判定対象の分散系についての前記物理量の変化態様における当該物理量の絶対値が最大のときの前記電流値との比較結果に基づいて、前記判定対象の分散系についての前記分散度を判定する。

また、請求項２記載の分散度判定装置は、分散質および分散媒のそれぞれの導電率が互いに異なり、かつ非オーム性を有する分散系についての当該分散質の分散の状態を相対的に表す分散度を判定可能に構成された分散度判定装置であって、一対の電極を介して前記分散系に直流電流を供給したときに当該一対の電極間に生じる電圧の電圧値と当該直流電流の電流値とに基づいて当該分散系の抵抗値を測定する処理を当該直流電流の当該電流値を変更して複数回行う測定処理を実行する測定部と、前記電流値の変更に伴う変化態様が前記分散度に応じて異なる物理量の当該変化態様を前記測定処理において測定された前記抵抗値に基づいて特定する特定処理を実行する処理部と、判定対象の前記分散系についての前記物理量の変化態様に基づいて当該分散系の前記分散度を判定する判定処理を実行する判定部とを備え、前記判定部は、前記判定処理において、前記分散度が予め規定された基準分散度のときの前記物理量の変化態様である基準変化態様における当該物理量の絶対値の最大値と、前記判定対象の分散系についての前記物理量の変化態様における当該物理量の絶対値の最大値との比較結果に基づいて、前記判定対象の分散系についての前記分散度を判定する。

また、請求項３記載の分散度判定装置は、請求項１または２記載の分散度判定装置において、前記処理部は、前記電流値の変化量に対する前記抵抗値の変化量の比率を前記物理量として算出する。

また、請求項４記載の分散度判定方法は、分散質および分散媒のそれぞれの導電率が互いに異なり、かつ非オーム性を有する分散系についての当該分散質の分散の状態を相対的に表す分散度を判定する分散度判定方法であって、一対の電極を介して前記分散系に直流電流を供給したときに当該一対の電極間に生じる電圧の電圧値と当該直流電流の電流値とに基づいて当該分散系の抵抗値を測定する処理を当該直流電流の当該電流値を変更して複数回行う測定処理を実行し、前記電流値の変更に伴う変化態様が前記分散度に応じて異なる物理量の当該変化態様を前記測定処理において測定された前記抵抗値に基づいて特定する特定処理を実行し、判定対象の前記分散系についての前記物理量の変化態様に基づいて当該分散系の前記分散度を判定する判定処理において、前記分散度が予め規定された基準分散度のときの前記物理量の変化態様である基準変化態様における当該物理量の絶対値が最大のときの前記電流値と、前記判定対象の分散系についての前記物理量の変化態様における当該物理量の絶対値が最大のときの前記電流値との比較結果に基づいて、前記判定対象の分散系についての前記分散度を判定する。
また、請求項５記載の分散度判定方法は、分散質および分散媒のそれぞれの導電率が互いに異なり、かつ非オーム性を有する分散系についての当該分散質の分散の状態を相対的に表す分散度を判定する分散度判定方法であって、一対の電極を介して前記分散系に直流電流を供給したときに当該一対の電極間に生じる電圧の電圧値と当該直流電流の電流値とに基づいて当該分散系の抵抗値を測定する処理を当該直流電流の当該電流値を変更して複数回行う測定処理を実行し、前記電流値の変更に伴う変化態様が前記分散度に応じて異なる物理量の当該変化態様を前記測定処理において測定された前記抵抗値に基づいて特定する特定処理を実行し、判定対象の前記分散系についての前記物理量の変化態様に基づいて当該分散系の前記分散度を判定する判定処理において、前記分散度が予め規定された基準分散度のときの前記物理量の変化態様である基準変化態様における当該物理量の絶対値の最大値と、前記判定対象の分散系についての前記物理量の変化態様における当該物理量の絶対値の最大値との比較結果に基づいて、前記判定対象の分散系についての前記分散度を判定する。

請求項１，２記載の分散度判定装置、および請求項４，５記載の分散度判定方法によれば、電流値を変更しつつ直流電流を供給して測定した分散系の抵抗値から特定した電流値の変更に伴う物理量の変化態様に基づいて判定対象の分散系についての分散度を判定することにより、電流値の変更に伴う物理量の変化態様という客観的な事項に基づいて分散系の分散度を判定することができる。このため、この分散度判定装置および分散度判定方法によれば、判定者の目視によって分散度を判定する従来の構成および方法とは異なり、判定者の感覚の相違に起因する不正確さを排除することができるため、判定対象の分散系の分散度を正確に判定することができる。また、この分散度判定装置および分散度判定方法によれば、煩雑な操作を行うことなく、判定対象の分散系の分散度を判定することができるため、判定効率を十分に向上させることができる。

また、請求項１，２記載の分散度判定装置、および請求項４，５記載の分散度判定方法によれば、分散系の分散度が基準分散度のときの物理量の変化態様である基準変化態様と、判定対象の分散系についての物理量の変化態様とに基づいて、判定対象の分散系についての分散度を判定することにより、基準変化態様と判定対象の分散系についての変化態様とを比較することで、判定対象の分散系の分散度が基準分散度と同一または同様であるのか、異なっているのかを正確かつ効率的に判定することができる。

また、請求項１記載の分散度判定装置、および請求項４記載の分散度判定方法によれば、基準変化態様における物理量の絶対値が最大のときの直流電流の電流値と、判定対象の分散系についての物理量の変化態様における物理量の絶対値が最大のときの直流電流の電流値との比較結果に基づいて、判定対象の分散系についての分散度を判定することにより、物理量の絶対値が最大のときの直流電流の電流値というより客観的な事項を比較することで、判定対象の分散系の分散度をより正確に判定することができる。

また、請求項２記載の分散度判定装置、および請求項５記載の分散度判定方法によれば、基準変化態様における物理量の絶対値の最大値と、判定対象の分散系についての物理量の変化態様における物理量の絶対値の最大値との比較結果に基づいて、判定対象の分散系についての分散度を判定することにより、物理量の変化態様における物理量の最大値というより客観的な事項を比較することで、判定対象の分散系の分散度をより正確に判定することができる。

また、請求項３記載の分散度判定装置では、直流電流の電流値の変化量に対する抵抗値の変化量の比率を物理量として算出する。この場合、直流電流の電流値の変更に伴う物理量の変化態様は、分散度に応じて明確に異なることが発明者の検証から明らかとなっている。このため、この分散度判定装置によれば、分散度の判定に物理量の変化態様を用いることで、判定対象の分散系についての分散度をさらに正確に判定することができる。

分散度判定装置１の構成を示す構成図である。測定処理５０のフローチャートである。特定処理６０のフローチャートである。判定処理７０のフローチャートである。抵抗値Ｒｖと電流値Ｉｖとの相関関係を表す第１の相関関係図である。分散度が標準的な状態の分散系Ｄｓを模式的に示す模式図である。分散度が高い状態の分散系Ｄｓを模式的に示す模式図である。分散度が低い状態の分散系Ｄｓを模式的に示す模式図である。物理量αと電流値Ｉｖとの相関関係を表す第２の相関関係図である。抵抗値Ｒｖと電流値Ｉｖとの相関関係を表す第３の相関関係図である。物理量αと電流値Ｉｖとの相関関係を表す第４の相関関係図である。

以下、分散度判定装置および分散度判定方法の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。

最初に、図１に示す分散度判定装置の一例としての分散度判定装置１の構成について説明する。分散度判定装置１は、同図に示すように、容器２、測定部３、操作部４、表示部５、記憶部６および処理部７を備えて、分散系Ｄｓ（図６参照）の分散度を判定可能に構成されている。この場合、分散系Ｄｓは、分散質Ｄｄ（同図参照）および分散媒Ｄｍ（同図参照）のそれぞれの導電率が互いに異なる分散系の一例であって、導電率が高い分散質Ｄｄとしてのカーボンブラック等の導電性粒子を、導電率が低い分散媒Ｄｍとしての溶媒（バインダ樹脂および活物質を含んだ有機溶媒）に分散させてスラリー状に形成されている。

なお、「分散度」は、分散系Ｄｓにおける分散質Ｄｄの分散の状態を相対的に表したものをいう。具体的には、分散系Ｄｓが用いられる（分散系Ｄｓから製造される）製品の品質を確保するのに必要な標準的な分散の程度と比較して、「通常」の状態（標準的な分散の程度と同程度の状態：図６に示す状態）、「高い」状態（標準的な分散の程度よりも分散質Ｄｄが均一に分散している状態：図７に示す状態）、および分散の程度が「低い」状態（標準的な分散の程度よりも分散質Ｄｄが不均一に分散している状態：図８に示す状態）との表現で表したものを分散度として用いるものとする。したがって、分散度判定装置１は、基準となる基準分散度を上記した標準的な分散の程度と予め規定して、判定対象の分散系Ｄｓについての分散度が、この基準分散度と比較して「低い」、「通常」および「高い」のいずれであるかの判定を行うように構成されている。

容器２は、一例として、上方に開口部を有する箱体と、箱体の開口部を閉塞させる蓋体とを備えて全体として直方体状に形成されて、分散系Ｄｓを収容可能に構成されている。また、図１に示すように、容器２における対向する一対の内面には電極２１がそれぞれ配設されている。

測定部３は、測定用信号Ｓ（測定用の電気信号であって、一例として直流電流）を出力する図外の信号出力部を備え、容器２の各電極２１を介して容器２に収容された分散系Ｄｓに測定用信号Ｓを供給したときに各電極２１間に生じる電圧の電圧値Ｖｖと測定用信号Ｓの電流値Ｉｖとに基づいて各電極２１間における分散系Ｄｓの抵抗値Ｒｖを測定する測定処理５０（図２参照）を実行する。この場合、測定部３は、測定処理５０において、測定用信号Ｓの電流値Ｉｖを変化させつつ供給し、各電流値Ｉｖにおける抵抗値Ｒｖを測定する。

操作部４は、各種のスイッチを備えて構成され、スイッチが操作されたときに、そのスイッチに応じた操作信号を出力する。表示部５は、処理部７によって判定された分散系Ｄｓについての分散度の判定結果を表示する。

記憶部６は、上記した測定部３によって測定された抵抗値Ｒｖを記憶する。また、記憶部６は、処理部７によって実行される後述する特定処理６０（図３参照）において特定される分散系Ｄｓについての物理量αの変化態様（物理量αの変化態様の詳細については後述する）を示す関数（後述する導関数ｆ’（Ｉｖ））を記憶する。また、記憶部６は、処理部７によって実行される判定処理７０（図４参照）において用いられる基準変化態様（基準変化態様の詳細については後述する）を示す関数（後述する導関数ｇ’（Ｉｖ））を記憶する。

処理部７は、操作部４から出力された操作信号に従って分散度判定装置１を構成する各部を制御する。また、処理部７は、判定部として機能し、判定対象の分散系Ｄｓについての分散度を判定する判定処理７０を実行する。また、処理部７は、判定処理７０において用いる物理量αの変化態様を示す関数を特定する特定処理６０を実行する。

ここで、物理量αは、測定用信号Ｓの電流値Ｉｖの変化に伴う変化態様が分散度に応じて異なる物理量に相当し、この分散度判定装置１および分散度判定方法では、電流値Ｉｖの変化量（ΔＩｖ）に対する抵抗値Ｒｖの変化量（ΔＲｓ）の比率（ΔＲｓ／ΔＩｖ）についてΔＩｖを限りなく０に近づけたときの値を物理量αとして、処理部７が特定処理６０を実行する。つまり、抵抗値Ｒｖを電流値Ｉｖの関数ｆ（Ｉｖ）（図５に示す曲線で表される関数）としたときの各電流値Ｉｖにおけるｆ（Ｉｖ）の微分値を物理量αとしている。また、物理量αの変化態様とは、物理量αが電流値Ｉｖの変化に伴って変化する場合における物理量αの変化の様子であって、具体的には、物理量αを電流値Ｉｖの関数で表したときの導関数を意味する。この場合、この分散度判定装置１および分散度判定方法では、上記したように、ｆ（Ｉｖ）の微分値を物理量αとしているため、電流値Ｉｖの変化に伴うｆ（Ｉｖ）の微分値の変化を表すｆ（Ｉｖ）の導関数ｆ’（Ｉｖ）（図９に示す曲線で表される導関数）を物理量αの変化態様として、処理部７が特定処理６０を実行する。

また、処理部７は、判定処理７０において、電流値Ｉｖの変化に伴う物理量αの変化態様を示す導関数ｆ’（Ｉｖ）に基づいて判定対象の分散系Ｄｓについての分散度を判定する。具体的には、処理部７は、判定処理７０において、分散系Ｄｓの分散度が図６に示す通常の分散度（基準分散度）であるときの物理量αの変化態様である基準変化態様を示す導関数ｆ’（Ｉｖ）を導関数ｇ’（Ｉｖ）としたときのその導関数ｇ’（Ｉｖ）と、判定対象の分散系Ｄｓについての物理量αの変化態様を示す導関数ｆ’（Ｉｖ）とに基づいて判定対象の分散系Ｄｓについての分散度を判定する。より具体的には、処理部７は、判定処理７０において、基準変化態様を示す導関数ｇ’（Ｉｖ）における物理量αの絶対値が最大のときの電流値Ｉｖと、判定対象の分散系Ｄｓについての物理量αの変化態様を示す導関数ｆ’（Ｉｖ）における物理量αの絶対値が最大のときの電流値Ｉｖとを比較して、その比較結果に基づいて判定対象の分散系Ｄｓについての分散度を判定する。

次に、分散度判定装置１を用いて判定対象の分散系Ｄｓについての分散度を判定する分散度判定方法について図面を参照して説明する。なお、分散系Ｄｓの分散度が基準分散度（通常の分散度）であるときの物理量αの基準変化態様を示す導関数ｇ’（Ｉｖ）が記憶部６に予め記憶されているものとする。

まず、判定対象の分散系Ｄｓを容器２に収容する。次いで、操作部４を操作して、処理の開始を指示する。この際に、処理部７が、操作部４から出力された操作信号に従い、測定部３に対して図２に示す測定処理５０の実行を指示する。この測定処理５０では、測定部３は、測定用信号Ｓの電流値Ｉｖを予め規定された低レベルの第１規定値Ｉｒ１（図５参照）に設定して、測定用信号Ｓの出力を開始する（ステップ５１）。この際に、容器２の各電極２１を介して容器２に収容されている分散系Ｄｓに測定用信号Ｓが供給される。続いて、測定部３は、測定用信号Ｓの供給によって各電極２１間に生じる電圧の電圧値Ｖｖを測定する（ステップ５２）。次いで、測定部３は、測定用信号Ｓの電流値Ｉｖと電圧値Ｖｖとに基づいて各電極２１間における分散系Ｄｓの抵抗値Ｒｖを測定する（ステップ５３）。この際に、処理部７が、測定された抵抗値Ｒｖを、測定時における電流値Ｉｖと共に記憶部６に記憶させる。

続いて、測定部３は、電流値Ｉｖが予め規定された高レベルの第２規定値Ｉｒ２（図５参照）以上であるか否かを判別する（ステップ５４）。この場合、この時点では、電流値Ｉｖが低レベルの第１規定値Ｉｒ１であるため、測定部３は、電流値Ｉｖが第２規定値Ｉｒ２以上ではないと判別し、次いで、電流値Ｉｖを予め規定された値だけ上昇させる（ステップ５５）。続いて、測定部３は、上記したステップ５２（電圧値Ｖｖの測定）およびステップ５３（抵抗値Ｒｖの測定）を実行し、次いで、上記したステップ５４を実行する。以下、測定部３は、電流値Ｉｖが第２規定値Ｉｒ２以上となるまでステップ５２～５５を繰り返して実行し、ステップ５４において電流値Ｉｖが第２規定値Ｉｒ２以上であると判別したきに測定処理５０を終了する。また、処理部７は、ステップ５３において抵抗値Ｒｖが測定される度に、抵抗値Ｒｖを、測定時における電流値Ｉｖと共に記憶部６に記憶させる。

ここで、物質がオーム性を有している場合においてジュール熱を考慮しないときには、その物質の抵抗値Ｒｖは電流値Ｉｖに拘わらず一定となる。一方、分散系Ｄｓは、一般的に、非オーム性を有しており（オーム性を有しておらず）、電流値Ｉｖの変化に伴って抵抗値Ｒｖが変化することが知られている。具体的には、分散系Ｄｓでは、図５に示すように、電流値Ｉｖの増加に伴って抵抗値Ｒｖが減少することが知られている。また、同図に示すように、分散質Ｄｄの濃度が同じ分散系Ｄｓであっても、分散度が通常の分散系Ｄｓ（図６に示す状態の分散系Ｄｓであって、図５に実線で示す分散系Ｄｓａ）、分散度が高い分散系Ｄｓ（図７に示す状態の分散系Ｄｓであって、図５に破線で示す分散系Ｄｓｂ）、および分散度が低い分散系Ｄｓ（図８に示す状態の分散系Ｄｓであって、図５に一点鎖線で示す分散系Ｄｓｃ）とでは、同じ電流値Ｉｖにおける抵抗値Ｒｖが異なる（非オーム性の程度が異なる）ことが知られている。これらのことから、発明者らは、抵抗値Ｒｖおよび電流値Ｉｖから算出される物理量αの電流値Ｉｖの変化に伴う変化態様に基づいて分散系Ｄｓの分散度の判定が可能であることを見いだした。このため、この分散度判定装置１および分散度判定方法では、処理部７が、図３に示す特定処理６０を実行して、測定処理５０において測定した抵抗値Ｒｖに基づいて物理量αの変化態様を示す関数（上記した導関数ｆ’（Ｉｖ））を特定し、続いて、図４に示す判定処理７０を実行して、特定処理６０において特定した関数に基づいて分散系Ｄｓの分散度を判定する。

具体的には、処理部７は、この特定処理６０において、まず測定処理５０において測定された各抵抗値Ｒｖ、および各抵抗値Ｒｖの各測定時における各電流値Ｉｖを記憶部６から読み出す（ステップ６１）。次いで、処理部７は、抵抗値Ｒｖを電流値Ｉｖの関数ｆ（Ｉｖ）としたときのその関数ｆ（Ｉｖ）を特定する（ステップ６２）。この場合、処理部７は、電流値Ｉｖおよび抵抗値Ｒｖを座標軸とする平面上に各電流値Ｉｖおよび各抵抗値Ｒｖを座標とする各点をプロットし、これらの各点から例えば非線形最小二乗法を用いて関数ｆ（Ｉｖ）を特定する。続いて、処理部７は、関数ｆ（Ｉｖ）から導関数ｆ’（Ｉｖ）を特定（算出）する（ステップ６３）。次いで、処理部７は、特定した導関数ｆ’（Ｉｖ）を記憶部６に記憶させて（ステップ６４）、特定処理６０を終了する。

続いて、処理部７は、判定処理７０を実行する。この判定処理７０では、処理部７は、判定対象の分散系Ｄｓについての導関数ｆ’（Ｉｖ）および導関数ｇ’（Ｉｖ）を記憶部６から読み出す（ステップ７１）。次いで、処理部７は、導関数ｇ’（Ｉｖ）における物理量αの絶対値が最大のときの電流値Ｉｖ（以下、この電流値Ｉｖを「電流値Ｉｍ」ともいう）を特定する（ステップ７２）。続いて、処理部７は、導関数ｆ’（Ｉｖ）における物理量αの絶対値が最大のときの電流値Ｉｍを特定する（ステップ７３）。次いで、処理部７は、導関数ｇ’（Ｉｖ）における電流値Ｉｍと導関数ｆ’（Ｉｖ）における電流値Ｉｍとを比較して、その比較結果に基づいて判定対象の分散系Ｄｓについての分散度を判定する（ステップ７４）。

この場合、図９に示すように、分散度が高い分散系Ｄｓｂにおける電流値Ｉｍは、分散度が通常の分散系Ｄｓａにおける電流値Ｉｍ、すなわち導関数ｇ’（Ｉｖ）における電流値Ｉｍよりも小さな値となり、分散度が低い分散系Ｄｓｃにおける電流値Ｉｍは、導関数ｇ’（Ｉｖ）における電流値Ｉｍよりも大きな値となる。このため、処理部７は、導関数ｆ’（Ｉｖ）における電流値Ｉｍが導関数ｇ’（Ｉｖ）における電流値Ｉｍよりも小さいときには、判定対象の分散系Ｄｓの分散度が高いと判定し、導関数ｆ’（Ｉｖ）における電流値Ｉｍが導関数ｇ’（Ｉｖ）における電流値Ｉｍよりも大きいときには、判定対象の分散系Ｄｓの分散度が低いと判定する。また、導関数ｆ’（Ｉｖ）における電流値Ｉｍが導関数ｇ’（Ｉｖ）における電流値Ｉｍと同じ（同程度の）ときには、判定対象の分散系Ｄｓの分散度が通常であると判定する。

続いて、処理部７は、判定結果を表示部５に表示させて（ステップ７５）、判定処理７０を終了する。

このように、この分散度判定装置１および分散度判定方法によれば、電流値Ｉｖを変化させつつ測定用信号Ｓを供給して測定した分散系Ｄｓの抵抗値Ｒｖから特定した電流値Ｉｖの変化に伴う物理量αの変化態様に基づいて判定対象の分散系Ｄｓについての分散度を判定することにより、電流値Ｉｖの変化に伴う物理量αの変化態様という客観的な事項に基づいて分散系Ｄｓの分散度を判定することができる。このため、この分散度判定装置１および分散度判定方法によれば、判定者の目視によって分散度を判定する従来の構成および方法とは異なり、判定者の感覚の相違に起因する不正確さを排除することができるため、判定対象の分散系Ｄｓの分散度を正確に判定することができる。また、この分散度判定装置１および分散度判定方法によれば、煩雑な操作を行うことなく、判定対象の分散系Ｄｓの分散度を判定することができるため、判定効率を十分に向上させることができる。

また、この分散度判定装置１および分散度判定方法によれば、分散系Ｄｓの分散度が基準分散度のときの物理量αの変化態様である基準変化態様と、判定対象の分散系Ｄｓについての物理量αの変化態様とに基づいて、判定対象の分散系Ｄｓについての分散度を判定することにより、基準変化態様と判定対象の分散系Ｄｓについての変化態様とを比較することで、判定対象の分散系Ｄｓの分散度が基準分散度と同一または同様であるのか、異なっているのかを正確かつ効率的に判定することができる。

また、この分散度判定装置１および分散度判定方法によれば、基準変化態様における物理量αの絶対値が最大のときの測定用信号Ｓの電流値Ｉｍと、判定対象の分散系Ｄｓについての物理量αの変化態様における物理量αの絶対値が最大のときの測定用信号Ｓの電流値Ｉｍとの比較結果に基づいて、判定対象の分散系Ｄｓについての分散度を判定することにより、物理量αの絶対値が最大のときの測定用信号Ｓの電流値Ｉｍというより客観的な事項を比較することで、判定対象の分散系Ｄｓの分散度をより正確に判定することができる。

また、この分散度判定装置１および分散度判定方法では、測定用信号Ｓの電流値Ｉｖの変化量に対する抵抗値Ｒｖの変化量の比率を物理量αとして算出する。この場合、電流値Ｉｖの変化に伴う物理量αの変化態様は、分散度に応じて明確に異なることが発明者の検証から明らかとなっている。このため、この分散度判定装置１および分散度判定方法によれば、分散度の判定に物理量αの変化態様を用いることで、判定対象の分散系Ｄｓについての分散度をさらに正確に判定することができる。

なお、分散度判定装置および分散度判定方法は、上記の構成および方法に限定されない。例えば、導関数ｇ’（Ｉｖ）（基準変化態様）における物理量αの絶対値が最大のときの電流値Ｉｖと、判定対象の分散系Ｄｓについての導関数ｆ’（Ｉｖ）（物理量αの変化態様）における物理量αの絶対値が最大のときの電流値Ｉｖとを比較して、その比較結果に基づいて、判定対象の分散系Ｄｓについての分散度を判定する例について上記したが、導関数ｇ’（Ｉｖ）および導関数ｆ’（Ｉｖ）に基づく他の手法で判定対象の分散系Ｄｓについての分散度を判定する構成および方法を採用することもできる。

一例として、図１０に示すように、電流値Ｉｖの増加に伴って抵抗値Ｒｖが高い状態から低い状態に移行する際の抵抗値Ｒｖの変化率（関数ｆ（Ｉｖ）によって表される同図に示す曲線の傾斜部分の傾斜角度）が分散度によって異なる分散系Ｄｓでは、図１１に示すように、導関数ｆ’（Ｉｖ）（同図に示す曲線で表される導関数）における物理量αの絶対値の最大値（以下、物理量αの絶対値の最大値を「最大値αｍ」ともいう）が分散度によって異なることとなる。このため、このような分散系Ｄｓの分散度を判定する際には、導関数ｇ’（Ｉｖ）（同図に実線で示す曲線で表される導関数）における最大値αｍと、導関数ｆ’（Ｉｖ）（同図に破線および一点鎖線で示す曲線で表される導関数）における最大値αｍとを比較して、その比較結果に基づいて、判定対象の分散系Ｄｓについての分散度を判定することができる。

具体的には、例えば、導関数ｆ’（Ｉｖ）における最大値αｍが、導関数ｇ’（Ｉｖ）における最大値αｍよりも大きいときには、分散度が低いと判定し、導関数ｆ’（Ｉｖ）における最大値αｍが導関数ｇ’（Ｉｖ）における最大値αｍよりも小さいときには、分散度が高いと判定する。また、導関数ｆ’（Ｉｖ）における最大値αｍが導関数ｇ’（Ｉｖ）における最大値αｍと同じ（同程度の）ときには、判定対象の分散系Ｄｓの分散度が通常であると判定する。この構成および方法によれば、物理量αの変化態様における物理量αの最大値αｍというより客観的な事項を比較することで、判定対象の分散系Ｄｓの分散度をより正確に判定することができる。

また、直流電流を測定用信号Ｓとして用いて、特定処理６０において、電流値Ｉｖの変化量に対する抵抗値Ｒｖの変化量の比率を物理量αとして算出する例について上記したが、直流電圧を測定用信号Ｓとして用いて、測定処理５０において電圧値Ｖｖを変化させつつ抵抗値Ｒｖを測定し、特定処理６０において、電圧値Ｖｖの変化量に対する抵抗値Ｒｖの変化量の比率を物理量αとして算出する構成および方法を採用することもできる。また、特定処理６０において、抵抗値Ｒｖに基づいて分散系Ｄｓの抵抗率ρを算出し、電流値Ｉｖの変化量に対する抵抗率ρの変化量の比率を物理量αとして算出する構成および方法を採用することもできる。

また、上記した分散系としての分散系Ｄｓは一例であって、各種の分散質Ｄｄを各種の分散媒Ｄｍに分散させた各種の分散系を分散度判定装置１および分散度判定方法の判定対象とすることができる。例えば、スラリー状の分散系Ｄｓを判定対象とした例について上記したが、気体状、液体状および固体状のいずれの状態の分散系Ｄｓも判定対象とすることができる。この場合、固体状の分散系Ｄｓ（非流動性の分散系Ｄｓ）を判定対象とするときには、容器２に収容することなく電極２１を分散系Ｄｓに直接接触させて抵抗値Ｒｖを測定する構成および方法を採用することができる。

また、導電率が高い分散質Ｄｄを導電率が低い分散媒Ｄｍに分散させた分散系Ｄｓを判定対象とした例について上記したが、導電率が低い分散質Ｄｄを導電率が高い分散媒Ｄｍに分散させた分散系Ｄｓを判定対象とすることもできる。

１分散度判定装置
３測定部
７処理部
Ｄｄ分散質
Ｄｍ分散媒
Ｄｓ分散系
Ｉｍ電流値
Ｉｖ電流値
Ｒｖ抵抗値
Ｓ測定用信号
Ｖｖ電圧値
α 物理量
αｍ最大値

Claims

分散質および分散媒のそれぞれの導電率が互いに異なり、かつ非オーム性を有する分散系についての当該分散質の分散の状態を相対的に表す分散度を判定可能に構成された分散度判定装置であって、
一対の電極を介して前記分散系に直流電流を供給したときに当該一対の電極間に生じる電圧の電圧値と当該直流電流の電流値とに基づいて当該分散系の抵抗値を測定する処理を当該直流電流の当該電流値を変更して複数回行う測定処理を実行する測定部と、前記電流値の変更に伴う変化態様が前記分散度に応じて異なる物理量の当該変化態様を前記測定処理において測定された前記抵抗値に基づいて特定する特定処理を実行する処理部と、判定対象の前記分散系についての前記物理量の変化態様に基づいて当該分散系の前記分散度を判定する判定処理を実行する判定部とを備え、
前記判定部は、前記判定処理において、前記分散度が予め規定された基準分散度のときの前記物理量の変化態様である基準変化態様における当該物理量の絶対値が最大のときの前記電流値と、前記判定対象の分散系についての前記物理量の変化態様における当該物理量の絶対値が最大のときの前記電流値との比較結果に基づいて、前記判定対象の分散系についての前記分散度を判定する分散度判定装置。
分散質および分散媒のそれぞれの導電率が互いに異なり、かつ非オーム性を有する分散系についての当該分散質の分散の状態を相対的に表す分散度を判定可能に構成された分散度判定装置であって、
一対の電極を介して前記分散系に直流電流を供給したときに当該一対の電極間に生じる電圧の電圧値と当該直流電流の電流値とに基づいて当該分散系の抵抗値を測定する処理を当該直流電流の当該電流値を変更して複数回行う測定処理を実行する測定部と、前記電流値の変更に伴う変化態様が前記分散度に応じて異なる物理量の当該変化態様を前記測定処理において測定された前記抵抗値に基づいて特定する特定処理を実行する処理部と、判定対象の前記分散系についての前記物理量の変化態様に基づいて当該分散系の前記分散度を判定する判定処理を実行する判定部とを備え、
前記判定部は、前記判定処理において、前記分散度が予め規定された基準分散度のときの前記物理量の変化態様である基準変化態様における当該物理量の絶対値の最大値と、前記判定対象の分散系についての前記物理量の変化態様における当該物理量の絶対値の最大値との比較結果に基づいて、前記判定対象の分散系についての前記分散度を判定する分散度判定装置。
前記処理部は、前記電流値の変化量に対する前記抵抗値の変化量の比率を前記物理量として算出する請求項１または２記載の分散度判定装置。
分散質および分散媒のそれぞれの導電率が互いに異なり、かつ非オーム性を有する分散系についての当該分散質の分散の状態を相対的に表す分散度を判定する分散度判定方法であって、
一対の電極を介して前記分散系に直流電流を供給したときに当該一対の電極間に生じる電圧の電圧値と当該直流電流の電流値とに基づいて当該分散系の抵抗値を測定する処理を当該直流電流の当該電流値を変更して複数回行う測定処理を実行し、前記電流値の変更に伴う変化態様が前記分散度に応じて異なる物理量の当該変化態様を前記測定処理において測定された前記抵抗値に基づいて特定する特定処理を実行し、判定対象の前記分散系についての前記物理量の変化態様に基づいて当該分散系の前記分散度を判定する判定処理において、
前記分散度が予め規定された基準分散度のときの前記物理量の変化態様である基準変化態様における当該物理量の絶対値が最大のときの前記電流値と、前記判定対象の分散系についての前記物理量の変化態様における当該物理量の絶対値が最大のときの前記電流値との比較結果に基づいて、前記判定対象の分散系についての前記分散度を判定する分散度判定方法。
分散質および分散媒のそれぞれの導電率が互いに異なり、かつ非オーム性を有する分散系についての当該分散質の分散の状態を相対的に表す分散度を判定する分散度判定方法であって、
一対の電極を介して前記分散系に直流電流を供給したときに当該一対の電極間に生じる電圧の電圧値と当該直流電流の電流値とに基づいて当該分散系の抵抗値を測定する処理を当該直流電流の当該電流値を変更して複数回行う測定処理を実行し、前記電流値の変更に伴う変化態様が前記分散度に応じて異なる物理量の当該変化態様を前記測定処理において測定された前記抵抗値に基づいて特定する特定処理を実行し、判定対象の前記分散系についての前記物理量の変化態様に基づいて当該分散系の前記分散度を判定する判定処理において、
前記分散度が予め規定された基準分散度のときの前記物理量の変化態様である基準変化態様における当該物理量の絶対値の最大値と、前記判定対象の分散系についての前記物理量の変化態様における当該物理量の絶対値の最大値との比較結果に基づいて、前記判定対象の分散系についての前記分散度を判定する分散度判定方法。