JPH10260159A - Method and device for simulating behavior of grain in container - Google Patents

Method and device for simulating behavior of grain in container

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JPH10260159A
JPH10260159A JP6699997A JP6699997A JPH10260159A JP H10260159 A JPH10260159 A JP H10260159A JP 6699997 A JP6699997 A JP 6699997A JP 6699997 A JP6699997 A JP 6699997A JP H10260159 A JPH10260159 A JP H10260159A
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JP
Japan
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particles
container
contact
static electricity
amount
Prior art date
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Pending
Application number
JP6699997A
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Japanese (ja)
Inventor
Tsunehiro Yamashita
倫弘 山下
Yutaka Tsuji
裕 辻
Toshitsugu Tanaka
敏嗣 田中
Hisahiro Kawaguchi
寿裕 川口
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and a device for simulating behavior of grains in a container by which the quantity of static electricity generating in a container housing powder and grain accompanied with mixing/agitating of powder and grain can be estimated and grasped, trial-and-error experiment be reduced greatly and an index for optimal control design be obtained. SOLUTION: The changing positions of grains housed in a container are obtained every fine time elapse on the basis of container shape, mixing/agitating condition, physical property value of the grain, and physical property value of wall surface of the container. The quantity of static electricity generating in the grains 10 and 11 or on the wall surface of the container due to mixing/ agitating operation in the container is obtained assuming that it depends on the contact area between the grains 10 and 10 or between the grain and wall surface of the container.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、容器内に収容され
た粒子を、容器形状、混合撹拌条件、粒子の物理的特性
値、及び容器壁面の物理的特性値に基づいて、容器内に
おける粒子の微小時間経過毎の位置を求めて表示する容
器内粒子の挙動シミュレーション方法及び挙動シミュレ
ーション装置に関するものであり、特に、電子写真プロ
セスに代表される粉粒体の混合撹拌時の静電気発生量を
コンピュータを用いて数値的にシミュレートする方法及
び装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a method for reducing the number of particles contained in a container based on the shape of the container, mixing and stirring conditions, physical characteristics of the particles, and physical characteristics of the walls of the container. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method and apparatus for simulating the behavior of particles in a container, which calculates and displays the position of each minute time period, and particularly relates to a computer which measures the amount of static electricity generated during mixing and stirring of powders and granules represented by an electrophotographic process. The present invention relates to a method and an apparatus for numerically simulating by using.

【0002】[0002]

【従来の技術】粉体や粒体等の粒子を扱う分野では、粒
子の挙動を把握することが重要な課題となっている。従
来においては、このような粒子の挙動を試行錯誤の実験
等により把握していた。従って、その労力は時間的及び
経済的にも多大なものであった。
2. Description of the Related Art In the field of handling particles such as powders and granules, it is important to understand the behavior of the particles. Conventionally, the behavior of such particles has been grasped through trial and error experiments and the like. Therefore, the labor was enormous in terms of time and economy.

【0003】そこで、この試行錯誤の実験等を回避する
ものとして、例えば、特開平7−84992号公報に
は、回転する混合容器内の粒子挙動についてのシミュレ
ーション装置が開示されている。
In order to avoid such trial and error experiments, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-84792 discloses a simulation device for particle behavior in a rotating mixing vessel.

【0004】このシミュレーション装置では、回転する
混合容器内に収容された粒子に関して、回転混合容器の
内壁の三次元形状、回転混合容器の回転速度、内壁と粒
子との摩擦特性、重力方向に対する姿勢等を因子とし
て、回転混合容器内における粒子の位置の変化状態を経
時的にシミュレートできるようになっている。
In this simulation apparatus, regarding the particles contained in the rotating mixing vessel, the three-dimensional shape of the inner wall of the rotating mixing vessel, the rotation speed of the rotating mixing vessel, the friction characteristics between the inner wall and the particles, the attitude with respect to the direction of gravity, etc. With the factor as a factor, it is possible to simulate the state of change in the position of the particles in the rotary mixing vessel over time.

【0005】例えば、回転混合容器内に、粒子径1〜2
mm程度の粒子を500〜800個収容し、回転速度3
〜30rpmにて回転混合容器を回転して所定時間経過
したときの状態を、表示し得るようになっている。
For example, in a rotary mixing vessel, a particle diameter of 1-2
500 to 800 particles of about mm
The state when a predetermined time has elapsed after rotating the rotary mixing container at 回 転 30 rpm can be displayed.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の回転混合容器内の粒子挙動シミュレーション装置で
は、粒子挙動における位置についてはシミュレートでき
るが、粒子挙動における静電気発生量のシミュレートが
できないという問題点を有している。
However, the above-described conventional apparatus for simulating the behavior of particles in a rotary mixing vessel can simulate the position in the behavior of particles, but cannot simulate the amount of static electricity generated in the behavior of particles. have.

【0007】即ち、粉粒体等の粒子を扱う分野では、一
般に、操作の途中で混合撹拌が起こり、これに起因して
静電気が発生する。この静電気発生メカニズムは未だ理
論的に解明されておらず、静電気帯電量の予測、制御及
び抑制方法の決定は数多くの試行錯誤の実験や経験的な
勘のみに基づいて行われている。また、その結果、最適
制御設計を目的とした実験に多くの時間と労力が費やさ
れている。
That is, in the field of handling particles such as powders, mixing and agitation generally occur during the operation, and static electricity is generated due to this. The mechanism of the generation of static electricity has not been theoretically elucidated yet, and the prediction, control, and determination of the method of suppressing the amount of electrostatic charge have been performed based only on many trial and error experiments and empirical intuition. As a result, much time and effort is spent on experiments aimed at optimal control design.

【0008】特に、複写機、レーザプリンタ等の電子写
真プロセス技術を用いた分野では、その機器内で粉粒体
の混合撹拌操作を行い、その粉粒体をプロセスに最適な
帯電量に速やかに帯電させることが要求される。一方、
粉粒体の空気輸送のような分野では輸送中に混合撹拌が
起こり、かつ装置壁面との摩擦によって静電気が発生
し、粉粒体の凝集及び壁面への付着等の空気輸送の妨げ
になる現象が生じる。
In particular, in the field using electrophotographic process technology such as a copying machine and a laser printer, a mixing and stirring operation of powders and granules is performed in the apparatus, and the powders are promptly adjusted to an optimal charge amount for the process. It is required to be charged. on the other hand,
In fields such as pneumatic transportation of powder, mixing and agitation occur during transportation, and static electricity is generated due to friction with the equipment wall, which hinders pneumatic transportation such as aggregation and adhesion of the powder to the wall. Occurs.

【0009】しかし、このときの粉粒体における静電気
の発生量及び発生部位は、粉粒体及び装置壁面材の構成
成分、表面状態等の物理的特性値、温度・湿度等の環境
条件、並びに粉粒体の充填状態等によって大きく左右さ
れる一方、静電気の発生メカニズムは未解明であるた
め、事前に予測することは困難である。
However, at this time, the amount and location of the generation of static electricity in the powder and granules depend on the constituents of the powder and granules and the wall material of the apparatus, physical characteristic values such as surface conditions, environmental conditions such as temperature and humidity, and environmental conditions such as temperature and humidity. Although it largely depends on the state of filling of the powder and the like, the mechanism of generation of static electricity is unclear, and it is difficult to predict in advance.

【0010】また、実験によって静電気の発生量を計測
したとしても、実験環境の微小な変動等に起因して非常
に再現性の乏しい結果しか得られないことが殆どであ
る。本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたもので
あって、その目的は、粉粒体を収容した容器内での混合
撹拌操作に伴う静電気発生量を予測し、これによって、
試行錯誤の実験を大幅に削減し、最適制御設計のための
指標を供出し得る容器内粒子の挙動シミュレーション方
法及び挙動シミュレーション装置を提供するものであ
る。
Further, even if the amount of static electricity generated is measured by an experiment, in most cases, very poor reproducibility results can be obtained due to minute fluctuations in the experimental environment. The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and its purpose is to predict the amount of static electricity generated due to the mixing and stirring operation in the container containing the granular material,
An object of the present invention is to provide a method and apparatus for simulating the behavior of particles in a container, which can significantly reduce trial and error experiments and provide an index for optimal control design.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】請求項1に係る発明の容
器内粒子の挙動シミュレーション方法は、上記の課題を
解決するために、容器内に収容された粒子の経時位置
を、容器形状、混合撹拌条件、粒子の物理的特性値、及
び容器壁面の物理的特性値に基づいて求めて表示する容
器内粒子の挙動シミュレーション方法において、混合撹
拌の操作に起因して粒子或いは容器壁面に発生する静電
気量を、粒子の経時位置を基に求まる粒子間及び粒子−
容器壁面間の接触面積に基づいて予測することを特徴と
している。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for simulating the behavior of particles in a container. In the method of simulating the behavior of particles in a container, which is obtained and displayed based on the stirring conditions, the physical characteristic values of the particles, and the physical characteristic values of the container wall, static electricity generated on the particles or the container wall due to the mixing and stirring operation The amount is determined between particles and particles based on the position of the particles over time.
It is characterized in that the prediction is made based on the contact area between the container wall surfaces.

【0012】容器内で粉粒体を撹拌すると、粉粒体を構
成する粒子間及び粒子−容器壁面の接触界面において電
荷の移動が起こり、分離後にその電荷が残ることによっ
て、粒子及び容器壁面に帯電が起こり静電気が発生す
る。したがって、静電気発生量を、粒子間及び粒子−容
器壁面の接触面積に依存するとして算出することができ
る。
When the particles are agitated in the container, charges move between the particles constituting the particles and at the contact interface between the particles and the wall of the container, and the charges remain after separation, so that the particles and the wall of the container are left behind. Charging occurs and static electricity is generated. Therefore, the amount of generated static electricity can be calculated as depending on the contact area between the particles and between the particles and the wall surface of the container.

【0013】そこで、上記の発明では、混合撹拌の操作
に起因して粒子或いは容器壁面に発生する粒子の静電気
量を、粒子間及び粒子−容器壁面間の接触面積に基づい
て予測するようになっている。
Therefore, in the above invention, the amount of static electricity of the particles or the particles generated on the container wall surface due to the mixing and stirring operation is predicted based on the contact area between the particles and between the particles and the container wall surface. ing.

【0014】これにより、従来技術に比較して、試行錯
誤の実験件数の削減、計算機上での各種パラメータの影
響テストが可能となり、開発期間の大幅短縮、開発経費
の削減が見込まれる。
As a result, the number of trial and error experiments can be reduced and the effects of various parameters can be tested on a computer as compared with the prior art, so that the development period can be significantly reduced and development costs can be reduced.

【0015】また、二成分現像剤の撹拌帯電のシミュレ
ーションに本発明を適用することによって、一般に良く
知られる電子写真二成分現像剤の帯電曲線の再現も可能
となる。このため、要求される帯電特性を実現するため
に従来行っていた実験件数の削減が見込まれる。
Further, by applying the present invention to a simulation of stirring and charging of a two-component developer, it is possible to reproduce a generally well-known charging curve of an electrophotographic two-component developer. For this reason, it is expected that the number of experiments conventionally performed to achieve the required charging characteristics will be reduced.

【0016】請求項2に係る発明の容器内粒子の挙動シ
ミュレーション方法は、上記課題を解決するために、請
求項1記載の容器内粒子の挙動シミュレーション方法に
おいて、上記の静電気量の予測を、粒子間及び粒子−容
器壁面間の接触面積より求まる滑り摩擦面積に基づいて
行うことを特徴としている。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for simulating the behavior of particles in a container, wherein the method for simulating the behavior of particles in a container according to the first aspect comprises the steps of: It is characterized in that it is performed based on the sliding friction area obtained from the contact area between the particles and the particle-container wall surface.

【0017】実験的には、接触時に接触界面において滑
りが生じると、帯電量が増加することが確認されてい
る。微視的に見ると、滑り摩擦によって粒子表面の物質
がかきとられて、相手粒子に付着することによって保持
していた電荷を失うことも十分想像でき、表面粗さの影
響が滑り摩擦によって相殺され、実接触面積が増加する
ことによって接触面において電荷の移動が容易になるこ
とも想像できる。
It has been experimentally confirmed that the amount of charge increases when slippage occurs at the contact interface during contact. From a microscopic perspective, it can be fully imagined that the material on the particle surface is scraped off by the sliding friction and loses the charge it holds by adhering to the partner particle, and the effect of the surface roughness is offset by the sliding friction. Therefore, it can be imagined that an increase in the actual contact area facilitates the movement of charges on the contact surface.

【0018】そこで、上記の発明では、混合撹拌の操作
に起因して粒子或いは容器壁面に発生する静電気量を、
粒子間及び粒子−容器壁面間の接触面積より求まる滑り
摩擦面積に基づいて予測するようになっている。
Therefore, in the above invention, the amount of static electricity generated on the particles or the wall of the container due to the mixing and stirring operation is calculated as follows:
The prediction is made based on the sliding friction area obtained from the contact area between the particles and between the particles and the container wall.

【0019】これにより、混合撹拌の条件によっては、
粒子の重心間方向の接触力よりも滑りを生じる方向の力
が支配的であるような場合も多く存在するが、このよう
な場合でも、静電気発生量を正確にシミュレーションす
ることが可能となる。
Thus, depending on the conditions of mixing and stirring,
In many cases, the force in the direction that causes slippage is more dominant than the contact force between particles in the direction of the center of gravity, but even in such a case, it is possible to accurately simulate the amount of static electricity generated.

【0020】請求項3に係る発明の容器内粒子の挙動シ
ミュレーション方法は、上記課題を解決するために、容
器内に収容された粒子の経時位置を、容器形状、混合撹
拌条件、粒子の物理的特性値、及び容器壁面の物理的特
性値に基づいて求めて表示する容器内粒子の挙動シミュ
レーション方法において、混合撹拌の操作に起因して粒
子或いは容器壁面に発生する静電気量を、粒子間及び粒
子−容器壁面間の接触から分離までに要する接触所要時
間に基づいて予測することを特徴としている。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for simulating the behavior of particles in a container. In the method for simulating the behavior of particles in a container, which is obtained and displayed based on the characteristic value and the physical characteristic value of the container wall surface, the amount of static electricity generated on the particles or the container wall surface due to the mixing and stirring operation is determined between the particles and between the particles. -It is characterized in that it is predicted based on the required contact time required from contact between container walls to separation.

【0021】接触時に接触界面において起こる電荷の移
動速度は、その材質、表面状態などによって左右され、
一概に規定することはできないが、例えば電子写真プロ
セスに用いられるトナーなどのような電気抵抗の非常に
大きな樹脂材料からなる粉体では、接触界面における電
荷の移動に幾らかの時間がかかることは容易に想定でき
る。
The moving speed of the electric charge generated at the contact interface at the time of contact depends on its material, surface condition, and the like.
Although it cannot be specified unconditionally, in the case of a powder made of a resin material having a very high electric resistance such as a toner used in an electrophotographic process, it takes some time for the transfer of electric charge at the contact interface to take some time. Can be easily assumed.

【0022】そこで、上記の発明では、混合撹拌の操作
に起因して粒子或いは容器壁面に発生する静電気量を、
粒子間及び粒子−容器壁面間の接触から分離までの接触
所要時間に基づいて予測するようになっている。
Therefore, in the above invention, the amount of static electricity generated on the particles or the wall surface of the container due to the operation of mixing and stirring is calculated as follows:
The prediction is made based on the required contact time from the contact between the particles and between the particle and the container wall to the separation.

【0023】これにより、高分子などの電気抵抗の非常
に大きな材料条件のもとで行う混合撹拌に伴う静電気発
生において正確なシミュレーションが可能となる。
This enables accurate simulation of static electricity generation due to mixing and stirring performed under a material condition such as a polymer having a very high electric resistance.

【0024】請求項4に係る発明の容器内粒子の挙動シ
ミュレーション装置は、上記の課題を解決するために、
容器内に収容される粒子の物理的特性値、容器形状、混
合撹拌条件及び容器壁面の物理的特性値に基づき、容器
内における粒子の経時位置を求めて記憶手段に記憶した
後に表示する容器内粒子の挙動シミュレーション装置に
おいて、粒子の経時位置より、粒子間及び粒子−容器壁
面間の接触面積を求め、求めた接触面積に基づいて、混
合撹拌の操作に起因して粒子或いは容器壁面に発生する
静電気量を算出する算出手段と、該算出手段にて算出さ
れた静電気量と上記の記憶手段に記憶された粒子の経時
位置とを表示する表示手段とを備えていることを特徴と
している。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an apparatus for simulating the behavior of particles in a container.
Based on the physical characteristic values of the particles contained in the container, the shape of the container, the mixing and stirring conditions, and the physical characteristic values of the container wall surface, the temporal position of the particles in the container is obtained, stored in the storage means, and then displayed in the container. In the particle behavior simulation device, the contact area between the particles and between the particles and the vessel wall is determined from the position of the particles over time, and based on the determined contact area, the particles are generated on the particles or the vessel wall due to the mixing and stirring operation. It is characterized by comprising calculating means for calculating the amount of static electricity, and display means for displaying the amount of static electricity calculated by the calculating means and the temporal position of the particles stored in the storage means.

【0025】上記の発明によれば、算出手段にて、混合
撹拌の操作に起因して粒子或いは容器壁面に発生する静
電気量が、粒子間及び粒子−容器壁面間の接触面積に基
づいて、各粒子の経時位置に対応させて算出され、この
算出手段にて算出された各粒子の位置及び静電気発生量
が、表示手段にて表示される。
According to the above invention, the amount of static electricity generated on the particles or the container wall surface due to the mixing and stirring operation is calculated by the calculation means based on the contact area between the particles and the particle-container wall surface. The position of each particle and the amount of generated static electricity calculated by the calculating means are displayed on the display means.

【0026】この結果、粉粒体を収容した容器内での混
合撹拌操作に伴う各粒子の帯電量を予測及び把握するこ
とができる。また、これによって、試行錯誤の実験を大
幅に削減し、最適制御設計のための指標を供出し得る容
器内粒子の挙動シミュレーション装置を提供することが
できる。
As a result, it is possible to predict and grasp the charge amount of each particle accompanying the mixing and stirring operation in the container accommodating the granular material. In addition, this makes it possible to provide a device for simulating the behavior of particles in a container, which can greatly reduce trial and error experiments and can provide an index for optimal control design.

【0027】請求項5に係る発明の容器内粒子の挙動シ
ミュレーション装置は、上記の課題を解決するために、
請求項4に記載の容器内粒子の挙動シミュレーション装
置において、上記算出手段が、粒子間及び粒子−容器壁
面間の接触面積より求まる滑り摩擦面積に基づいて静電
気量を求めることを特徴としている。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an apparatus for simulating the behavior of particles in a container.
According to a fourth aspect of the present invention, in the apparatus for simulating the behavior of particles in a container, the calculation means obtains an amount of static electricity based on a sliding friction area obtained from a contact area between the particles and between the particles and the container wall.

【0028】上記の発明によれば、算出手段にて、混合
撹拌の操作に起因して粒子或いは容器壁面に発生する静
電気量が、粒子間及び粒子−容器壁面間の接触面積に基
づいて求まる滑り摩擦面積に基づいて算出される。
According to the above invention, the amount of static electricity generated on the particles or on the container wall due to the mixing and stirring operation is calculated by the calculating means based on the contact area between the particles and between the particles and the container wall. It is calculated based on the friction area.

【0029】この結果、粒子の重心間方向の接触力より
も滑りを生じる方向の力が支配的であるような混合撹拌
の条件の場合でも、静電気発生量を正確にシミュレーシ
ョンすることが可能な容器内粒子の挙動シミュレーショ
ン装置を提供することができる。
As a result, a container capable of accurately simulating the amount of generated static electricity even under the condition of mixing and agitation in which the force in the direction of causing slip is more dominant than the contact force in the direction of the center of gravity of the particles. An apparatus for simulating the behavior of internal particles can be provided.

【0030】請求項6に係る発明の容器内粒子の挙動シ
ミュレーション装置は、上記の課題を解決するために、
容器内に収容される粒子の物理的特性値、容器形状、混
合撹拌条件及び容器壁面の物理的特性値に基づき、容器
内における粒子の経時位置を求めて記憶手段に記憶した
後に表示する容器内粒子の挙動シミュレーション装置に
おいて、粒子間及び粒子−容器壁面間の接触から分離ま
でに要する接触所要時間を求め、求めた接触所要時間に
基づいて、混合撹拌の操作に起因して粒子或いは容器壁
面に発生する静電気量を算出する算出手段と、該算出手
段にて算出された静電気量と上記の記憶手段に記憶され
た粒子の経時位置とを表示する表示手段とを備えている
ことを特徴としている。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an apparatus for simulating the behavior of particles in a container.
Based on the physical characteristic values of the particles contained in the container, the shape of the container, the mixing and stirring conditions, and the physical characteristic values of the container wall surface, the temporal position of the particles in the container is obtained, stored in the storage means, and then displayed in the container. In the particle behavior simulation device, the required contact time required from contact between the particles and between the particle and the container wall to separation is determined, and based on the determined required contact time, the particles or the container wall surface are caused by the mixing and stirring operation. A calculator for calculating the amount of generated static electricity; and a display unit for displaying the amount of static electricity calculated by the calculator and the temporal position of the particles stored in the storage unit. .

【0031】上記の発明によれば、算出手段にて、混合
撹拌の操作に起因して粒子或いは容器壁面に発生する静
電気量が、粒子間及び粒子−容器壁面間の接触から分離
までに要する接触所要時間に基づいて、各粒子の経時位
置に対応させて算出され、この算出手段にて算出された
各粒子の位置及び静電気発生量が、表示手段にて表示さ
れる。
According to the above-mentioned invention, the amount of static electricity generated on the particles or the container wall surface due to the mixing and stirring operation by the calculation means is determined by the contact required between the contact between the particles and between the particle and the container wall surface to the separation. Based on the required time, it is calculated in correspondence with the position of each particle over time, and the position of each particle and the amount of generated static electricity calculated by this calculating means are displayed on the display means.

【0032】この結果、高分子などの電気抵抗の非常に
大きな材料条件のもとで行う混合撹拌に伴う静電気発生
を正確にシミュレーション可能な容器内粒子の挙動シミ
ュレーション装置を提供することができる。
As a result, it is possible to provide an apparatus for simulating the behavior of particles in a container capable of accurately simulating the generation of static electricity due to mixing and stirring performed under a material condition such as a polymer having an extremely high electric resistance.

【0033】[0033]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

〔実施の形態1〕本発明の実施の一形態について図1な
いし図6に基づいて説明すれば、以下の通りである。
[Embodiment 1] An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

【0034】本実施の形態の容器内粒子の挙動シミュレ
ーション方法では、粉粒体を構成する個々の粒子間の接
触は、図2に示すように、基本要素としての二球間の接
触力を仮想のバネ1とダッシュポット2と摩擦スライダ
3とを用いてモデル化される。
In the method for simulating the behavior of particles in a container according to the present embodiment, the contact between the individual particles constituting the granular material is based on the contact force between two spheres as a basic element, as shown in FIG. Is modeled using the spring 1, the dashpot 2, and the friction slider 3.

【0035】上記のバネ1は粒子間作用力のうちの弾性
反発力をモデル化するもので、ダッシュポット2はエネ
ルギー消散を伴う粘性減衰を、また、摩擦スライダ3は
滑り摩擦をそれぞれモデル化するものである。尚、これ
らは二球が接触しているときにのみ機能するものとす
る。
The above-mentioned spring 1 models the elastic repulsive force of the inter-particle acting force, the dashpot 2 models viscous damping with energy dissipation, and the friction slider 3 models sliding friction. Things. Note that these functions only when the two balls are in contact with each other.

【0036】弾性反発力を与えるバネ1のバネ定数k
を、ヘルツ(Hertz)の接触理論に基づき、粒子のヤング
率、ポアソン比、粒径等から算出される値とし、粘性減
衰を与えるダッシュポット2の粘性減衰係数ηを、粒子
の反発係数から算出される値とし、滑り摩擦を与える摩
擦スライダ3の摩擦係数を、粒子層の剪断試験等から得
られる値として、球同士あるいは壁面との間に働く反発
力P及び粘性減衰力Dはそれぞれ、法線方向及び接線方
向毎に以下に示す式(1)〜(4)にて表される。
The spring constant k of the spring 1 giving elastic repulsion
Is calculated from the Young's modulus, Poisson's ratio, particle size, etc. of the particles based on Hertz's contact theory, and the viscous damping coefficient η of the dashpot 2 that gives viscous damping is calculated from the repulsion coefficient of the particles. The repulsive force P and the viscous damping force D acting between the spheres or against the wall surface are defined as the values obtained from a shear test or the like of the particle layer, respectively. Expressions (1) to (4) shown below are given for each of the linear direction and the tangential direction.

【0037】[0037]

【数1】 (Equation 1)

【0038】ここで、δは粒子の接近量、νは材質のポ
アソン比、Eは材質のヤング率(縦弾性係数)、Gは材
質の横弾性係数、rは粒子半径、Vは粒子速度、mは粒
子質量、cは無次元定数、及びμは接線方向の滑りに関
する動摩擦係数であり、|Pt |> μ・|Pn |を満
たすときに接触点で滑りが生じるものとする。また、添
字A・Bは粒子を示すと共に、添字nは接触点から粒子
重心に向う法線方向を示し、添字tは接触点における接
線方向を示すものとする。尚、球と壁面との接触の場合
は、一方の粒子半径rを∞(無限大)とする。
Here, δ is the approach distance of the particles, ν is the Poisson's ratio of the material, E is the Young's modulus (longitudinal modulus) of the material, G is the transverse modulus of the material, r is the particle radius, V is the particle velocity, m is a particle mass, c is a dimensionless constant, and μ is a kinetic friction coefficient relating to tangential slip, and it is assumed that slip occurs at the contact point when | P t |> μ · | P n | is satisfied. In addition, the suffixes A and B indicate particles, the suffix n indicates the normal direction from the contact point to the particle center of gravity, and the suffix t indicates the tangential direction at the contact point. In the case of contact between a sphere and a wall surface, one particle radius r is set to ∞ (infinity).

【0039】尚、上記したヘルツの接触理論とは、2個
の固体が接触して荷重を受けると接触部分が弾性変形し
て接触領域を形成し、その領域内で接触圧力が生じると
する理論である。ヘルツの接触理論においては、接触領
域が固体に対して充分に小さいときの接触はHertzian c
ontactと称され、例えば、球と球との接触では、曲率半
径rA ・rB の球面が垂直力(法線方向の力)Pn の下
で接触しているときの接触領域は円形であり、その半径
a及び両球面の接近量δn はそれぞれ、以下に示す式
(5)(6)にて表される。
The above Hertzian contact theory is based on the theory that when two solids come into contact with each other and receive a load, the contact portion elastically deforms to form a contact region, and a contact pressure is generated in that region. It is. In Hertzian contact theory, when the contact area is small enough for a solid, the contact is Hertzian c
For example, in a contact between a sphere and a sphere, when a sphere having a radius of curvature r A · r B is in contact under a normal force (normal force) P n , the contact area is circular. The radius a and the approach distance δ n between the two spherical surfaces are expressed by the following equations (5) and (6), respectively.

【0040】[0040]

【数2】 (Equation 2)

【0041】次に、上記のように二球間の接触力をモデ
ル化した後、図3に示すように、着目粒子4に直接接触
している全ての粒子5・6・7・8・9に対して重心間
距離をそれぞれ算出し、各粒子5・6・7・8・9と着
目粒子4との接近量δn をそれぞれ求める。そして、こ
こで求めた各接近量δn と、先に決定したバネ定数k、
粘性減衰係数ηを上述の反発力P及び粘性減衰力Dを求
める前述の式(1)〜(4)に代入して、着目粒子4と
各粒子5・6・7・8・9との間の法線方向及び接線方
向の反発力Pと粘性減衰力Dとを求める。
Next, after modeling the contact force between the two spheres as described above, as shown in FIG. 3, all the particles 5, 6, 7, 8, 9, which are in direct contact with the particle 4 of interest. , The distance between the centers of gravity is calculated, and the amount of approach δ n between each particle 5, 6, 7, 8, 9 and the particle of interest 4 is calculated. Then, each of the approach amounts δ n obtained here and the spring constant k determined earlier,
By substituting the viscous damping coefficient η into the above-described equations (1) to (4) for obtaining the above-described repulsive force P and viscous damping force D, the distance between the particle 4 of interest and each particle 5, 6, 7, 8, 9. The repulsive force P and the viscous damping force D in the normal direction and the tangential direction are determined.

【0042】こうして得た反発力P及び粘性減衰力Dを
基に、着目粒子4と各粒子5・6・7・8・9との間の
それぞれの法線方向の接触力fn と接線方向の接触力f
t とを求める。法線方向の接触力fn と接線方向の接触
力ft とは、以下に示す式(7)(8)で表される。但
し、接触力fn 及び接線方向の接触力ft は、接触する
粒子5・6・7・8・9毎にそれぞれ異なる方向を有す
るベクトル量である。
Based on the thus obtained repulsion force P and viscous damping force D, the normal contact force f n and the tangential direction between the target particle 4 and each of the particles 5, 6, 7, 8, 9. Contact force f
and t . The normal contact force f n and the tangential contact force f t are represented by the following equations (7) and (8). However, the contact force f n and the tangential contact force ft are vector quantities having different directions for each of the particles 5, 6, 7, 8, and 9 in contact.

【0043】[0043]

【数3】 (Equation 3)

【0044】そして、着目粒子4に直接接触している全
ての粒子5・6・7・8・9との間の法線方向の接触力
n (ベクトル量)と接線方向の接触力ft (ベクトル
量)を合算し、さらに、この接触力の合算値に加えて、
重力等の力も考慮してこれらの力も合算し、これを着目
粒子4に作用する力ベクトルFとする。
Then, the normal contact force f n (vector amount) and the tangential contact force f t between all the particles 5, 6, 7, 8, 9 directly in contact with the target particle 4 (Vector quantity), and in addition to the sum of the contact forces,
These forces are added together in consideration of forces such as gravity, and this is used as a force vector F acting on the particle 4 of interest.

【0045】全粒子を順次着目粒子4として上記手法に
て計算することにより、個々の粒子が他の粒子、壁面及
び重力等によって受ける力ベクトルFがそれぞれ算出で
きる。
By sequentially calculating all particles as the focused particle 4 by the above-described method, the force vector F received by each particle due to another particle, a wall surface, gravity, or the like can be calculated.

【0046】こうして得られた各粒子に作用する力ベク
トルFに基づいて運動方程式を解き、微小時間経過後の
各粒子の加速度、速度及び位置等の情報を以下に示す式
によって算出する。
The equation of motion is solved based on the thus obtained force vector F acting on each particle, and information such as acceleration, velocity and position of each particle after a lapse of a minute time is calculated by the following equation.

【0047】[0047]

【数4】 (Equation 4)

【0048】ここで、ベクトルxは粒子重心の位置、Δ
tは微小な時間ステップである。また、記号上のドット
は時間による微分を示し、2ドットは2階微分を示す。
Here, the vector x is the position of the particle centroid, Δ
t is a minute time step. The dots on the symbols indicate differentiation with time, and the two dots indicate second-order differentiation.

【0049】上記手法は、ある時間の微小時間経過後の
全粒子の位置を求めたものであるが、各粒子の変位が求
められるので、この変位に基づいて新たな外力を得て、
上記の手法の繰り返し計算を行うことにより、領域内の
全粒子について微小時間経過毎の位置を求める。
In the above-described method, the positions of all particles after a lapse of a short period of time have been determined. Since the displacement of each particle is determined, a new external force is obtained based on the displacement.
By repeatedly performing the above-described method, the position of every particle in the region at every minute time is obtained.

【0050】そして、ここで得られた、領域内の全粒子
について微小時間経過毎の位置、速度及び加速度等の情
報を必要に応じてハードディスク等の補助記憶装置に記
録することで、粒子の挙動を追跡する。以上が経時位置
を求める得る、粒子の基本的な離散要素法のシミュレー
ション手法である。
Then, information on the position, speed, acceleration, etc. of every particle in the area obtained at every elapse of a minute time is recorded in an auxiliary storage device such as a hard disk as needed, thereby obtaining the behavior of the particles. To track. The above is the simulation method of the basic discrete element method for obtaining the temporal position.

【0051】そして、本実施の形態の挙動シミュレーシ
ョン方法では、この離散要素法のシミュレーションに、
さらに、粒子間及び粒子−壁面間の接触による静電気の
発生モデルが導入されている。
In the behavior simulation method of the present embodiment, the simulation of the discrete element method
Furthermore, a model for generating static electricity due to contact between particles and between particles and a wall surface is introduced.

【0052】ここでの接触による静電気の発生モデル
は、粒子の混合撹拌によって生じる静電気量が、粒子が
接触したときの接触面積に依存するとしたモデルであ
る。即ち、図1に示すように、二つの球で表される二つ
の粒子10・11が接触したときに形成される接触面の
面積(接触面積)を求め、この接触面積に依存した量の
電荷移動が二粒子間で起こり、二粒子が離れた後、接触
面積に依存した量の静電気量が二粒子間に発生するとし
ている。
The model of generation of static electricity due to contact here is a model in which the amount of static electricity generated by mixing and stirring particles depends on the contact area when the particles come into contact. That is, as shown in FIG. 1, the area (contact area) of the contact surface formed when two particles 10 and 11 represented by two spheres come into contact is determined, and the amount of charge depending on the contact area is determined. It is said that the movement occurs between the two particles, and after the two particles separate, an amount of static electricity depending on the contact area is generated between the two particles.

【0053】二粒子の接触面積は、先に粒子の微小時間
経過毎の位置を求めるときに説明した図2の二球間の接
触力をモデル化したものを用いて前述と同じ方法で、接
触時に各粒子に作用する力を算出し、これを二球が接触
したときの力と接触面の半径との関係を与える前述のヘ
ルツの接触理論に基づいて求めることができる。
The contact area between the two particles is determined in the same manner as described above using the model of the contact force between the two spheres in FIG. Sometimes, the force acting on each particle is calculated, and this can be obtained based on the Hertzian contact theory described above, which gives the relationship between the force when the two spheres come into contact and the radius of the contact surface.

【0054】具体的に説明すると、前述と同様、図3に
示すように、着目粒子4に直接接触している全ての粒子
5・6・7・8・9に対して重心間距離をそれぞれ算出
し、各粒子5・6・7・8・9と着目粒子4との接近量
δn をそれぞれ求める。
More specifically, similarly to the above, as shown in FIG. 3, the distance between the centers of gravity is calculated for all the particles 5, 6, 7, 8, and 9 that are in direct contact with the particle 4 of interest. Then, the approach amount δ n between each of the particles 5, 6, 7, 8, 9 and the target particle 4 is obtained.

【0055】そして、ここで求めた各接近量δn と、先
に決定したバネ定数kを上述の法線方向の反発力Pn
求める式(1)にそれぞれ代入して、着目粒子4と各粒
子5・6・7・8・9との間の法線方向の反発力Pn
求める。こうして得た法線方向の反発力Pn を前述の式
(5)に代入して、着目粒子4と各粒子5・6・7・8
・9との間の各接触面の半径aを求め、各接触面の面積
を求める。
Then, each of the approach distance δ n obtained here and the spring constant k determined above are substituted into the above-described equation (1) for obtaining the repulsive force P n in the normal direction, so that the target particle 4 The repulsion Pn in the normal direction between the particles 5, 6, 7, 8, and 9 is obtained. By substituting the thus obtained repulsion force P n in the normal direction into the above-described equation (5), the target particle 4 and each of the particles 5, 6, 7, 8
• Determine the radius a of each contact surface between 9 and determine the area of each contact surface.

【0056】次に、求めた着目粒子4と各粒子5・6・
7・8・9との間の各接触面の面積を基に、個々の接触
にて発生する静電気量を算出して合算し、着目粒子4に
生ずる静電気量とする。
Next, the determined target particle 4 and each particle 5.6
Based on the area of each contact surface between 7, 8, and 9, the amounts of static electricity generated by individual contacts are calculated and summed up to obtain the amount of static electricity generated in the particle 4 of interest.

【0057】全粒子に対して順次着目粒子4として上記
手法を用いて計算することにより、個々の粒子が他の粒
子、容器壁面と接触した際に発生する静電気量をそれぞ
れ算出する。
The amount of static electricity generated when each particle comes into contact with another particle or the wall surface of the container is calculated by sequentially calculating all particles as the particle of interest 4 using the above method.

【0058】尚、上記手法は、ある時間の全粒子の接触
面積を基にした静電気発生量を求めたものであるが、前
述した粒子の経時位置を求める方法で、各粒子の変位が
求められるので、この変位に基づいて新たな外力を得て
新たな接触を求め、その位置における接触面積を基にし
た上記手法の繰り返し計算により、粒子の経時位置に対
応した静電気発生量を求めることができる。
In the above method, the amount of generated static electricity is obtained based on the contact area of all the particles for a certain time. The displacement of each particle is obtained by the above-described method of obtaining the position of the particles over time. Therefore, a new external force is obtained based on this displacement to obtain a new contact, and the amount of static electricity generated corresponding to the temporal position of the particle can be obtained by repeatedly calculating the above method based on the contact area at that position. .

【0059】そして、ここで得られた領域内の全粒子に
ついて経時位置に対応した静電気発生量を、ハードディ
スク等の補助記憶装置に記録する。その後に、グラフィ
ックスによって粒子位置、帯電量等を表示可能なプログ
ラムを用いて記録された各データを読み込み、可視化し
て計算結果を表示する。
Then, the amount of static electricity generated corresponding to the position with the passage of time for all the particles in the obtained region is recorded in an auxiliary storage device such as a hard disk. Thereafter, each recorded data is read using a program capable of displaying a particle position, a charge amount, and the like by graphics, visualized, and a calculation result is displayed.

【0060】尚、実際には、帯電が生じるような絶縁体
粒子では、前回の接触で移動した電荷は次回の接触にお
いては電荷の移動を妨げるように作用することから、異
種の粒子Aと粒子Bとの接触において得られる飽和帯電
量をそれぞれqAmax・qBmaxとし、接触直前の帯電量を
A ・qB とすると、今回の接触によって生じる電荷移
動量ΔqA ・ΔqB は、次式(9)によって表わすこと
ができる。
Actually, in the case of insulator particles that cause charging, the charge transferred in the previous contact acts to prevent the transfer of the charge in the next contact, so that different types of particles A and particles and each q Amax · q Bmax saturation charge amount obtained in contact with the B, and the charge amount of immediately before contact with the q a · q B, the amount of charge transfer Δq a · Δq B caused by this contact, the following equation It can be represented by (9).

【0061】[0061]

【数5】 (Equation 5)

【0062】ここで、αは粒子A・Bの物理的特性値
(容器との接触の場合は粒子と容器壁面)と粒子A・B
間の接触面積(容器との接触の場合は粒子と容器壁面と
の接触面積)に依存する関数であり、次式(10)にて表
すことができる。
Here, α is a physical characteristic value of the particles A and B (in the case of contact with the container, the particles and the wall surface of the container) and the particles A and B
This is a function that depends on the contact area between the particles (in the case of contact with the container, the contact area between the particles and the wall surface of the container), and can be expressed by the following equation (10).

【0063】[0063]

【数6】 (Equation 6)

【0064】ここで、Qs は単位接触面積当たりの電荷
移動量であり、Sは接触面積、Veは接触界面における
電荷移動速度、Rは接触界面における電荷移動抵抗、β
1 は定数である。
Here, Q s is the charge transfer amount per unit contact area, S is the contact area, V e is the charge transfer speed at the contact interface, R is the charge transfer resistance at the contact interface, β
1 is a constant.

【0065】また、同種の粒子同士でも、帯電量の異な
る同種の粒子が接触すると、帯電量の差が緩和される方
向に電荷が移動することは容易に想像でき、しかもその
差が大きい程電荷移動量は大きくなることから、同種粒
子A1・A2の接触時電荷移動量ΔqA1・ΔqA2は、次
式(11)によって表すことができる。
It is easy to imagine that even when particles of the same kind come into contact with particles of the same kind having different charge amounts, the charge moves in a direction in which the difference in charge amount is reduced. Since the amount of movement becomes large, the amount of charge transfer Δq A1 · Δq A2 at the time of contact between the same kind of particles A1 and A2 can be expressed by the following equation (11).

【0066】[0066]

【数7】 (Equation 7)

【0067】ここで、qA1・qA2は接触直前の各帯電
量、αは粒子A1・A2の物理的特性値と粒子A1・A
2間の接触面積に依存する関数である。
Here, q A1 and q A2 are the respective charge amounts immediately before the contact, and α is the physical characteristic value of the particles A1 and A2 and the particles A1 and A2.
It is a function that depends on the contact area between the two.

【0068】したがって、接触にて発生する静電気量を
接触面積に依存して求めるとしているが、実際には、も
ちろん、該位置における粒子間或いは粒子−容器壁面間
の電荷量に起因する電荷の移動の起こり易さ(起こり難
さ)にも基づいて予測する。尚、このことは、以下に示
す他の実施の形態においても同様である。
Therefore, the amount of static electricity generated by the contact is determined depending on the contact area. However, in practice, of course, the movement of the charge due to the amount of charge between the particles at the position or between the particle and the wall surface of the container. Is predicted based on the likelihood of occurrence (or the likelihood of occurrence). This is the same in other embodiments described below.

【0069】次に、上記の容器内粒子の挙動シミュレー
ション方法を行い上記表示を行い得るシミュレーション
装置について説明する。本実施の形態のシミュレーショ
ン装置は、例えば、パーソナルコンピューターにて構成
され、図4に示すように、粒子の物理的特性値の記憶装
置21、粒子が収容される容器の三次元形状記憶装置2
2、混合撹拌条件記憶装置23、容器壁面の物理的特性
値の記憶装置24、粒子位置算出部25、静電気量算出
部26、算出粒子位置記憶部27、算出静電気量記憶部
28、表示手段としての静電気量/粒子位置表示装置2
9から構成されている。
Next, a description will be given of a simulation apparatus capable of performing the above-described display by performing the above-described behavior simulation method of the particles in the container. The simulation device according to the present embodiment is configured by, for example, a personal computer, and as shown in FIG. 4, a storage device 21 for physical property values of particles, a three-dimensional shape storage device 2 for a container in which particles are stored.
2, storage device for mixing and stirring conditions 23, storage device 24 for physical property values of container walls, particle position calculation unit 25, static electricity amount calculation unit 26, calculated particle position storage unit 27, calculated static electricity amount storage unit 28, and display means Static electricity / particle position display device 2
9.

【0070】上記の粒子の物理的特性値の記憶装置21
は、上述した粒子のヤング率、ポアソン比、粒径、粘性
減衰係数及び摩擦係数等の物理的特性値が記憶されてい
る。
Storage device 21 for physical property values of the above particles
Stores physical characteristic values such as Young's modulus, Poisson's ratio, particle size, viscous damping coefficient, and friction coefficient of the particles described above.

【0071】また、容器壁面の物理的特性値の記憶装置
24は、容器壁面を構成する材質に係わるヤング率、ポ
アソン比、粒径、粘性減衰係数及び摩擦係数等の物理的
特性値記憶されている。
The storage unit 24 of the physical property value of the container wall stores physical property values such as Young's modulus, Poisson's ratio, particle size, viscous damping coefficient and friction coefficient related to the material constituting the container wall. I have.

【0072】さらに、上記粒子位置算出部25、静電気
量算出部26は、本発明の算出手段を構成するものとな
っている。
Further, the particle position calculation section 25 and the static electricity amount calculation section 26 constitute calculation means of the present invention.

【0073】上記構成のシミュレーション装置の動作に
ついて、図5及び図6に示すフローチャート及び前記図
3及び図4に基づいて説明する。まず、容器の形状、混
合撹拌条件、流体及び容器壁面の物理的特性値を各記憶
装置21〜24に記憶させ、初期状態を設定する(S
1)。次に、接触力の計算に必要なバネ定数(法線方向
及び接線方向)を物質のヤング率及びポアソン比から算
出すると共に、粘性減衰係数(法線方向及び接線方向)
を粒子の反発係数によって算定して、シミュレーション
に必要な定数を計算する(S2)。
The operation of the simulation apparatus having the above configuration will be described with reference to flowcharts shown in FIGS. 5 and 6 and FIGS. 3 and 4. First, the shape of the container, the mixing and stirring conditions, the fluid and the physical characteristic values of the container wall surface are stored in the respective storage devices 21 to 24, and the initial state is set (S
1). Next, the spring constants (normal and tangential directions) required for the calculation of the contact force are calculated from the Young's modulus and Poisson's ratio of the material, and the viscous damping coefficients (normal and tangential directions) are calculated.
Is calculated by the coefficient of restitution of the particles, and a constant required for the simulation is calculated (S2).

【0074】ここまでの処理が終わると、容器内の1つ
の粒子に着目し、この着目粒子4について他の粒子との
接触を判定する(S3)。接触の判定は、粒子間の距離
と粒子半径の和との比較により行う。
When the above processing is completed, attention is paid to one particle in the container, and the contact of the particle 4 of interest with another particle is determined (S3). The contact is determined by comparing the distance between the particles and the sum of the particle radii.

【0075】S3の接触判定で接触が確認された粒子
(容器壁面の場合もある)については、前述の如く、接
触粒子5・6・7・8・9と着目粒子4との重心間距離
を算出し(S4)、重心間距離を求めて前述の計算を行
い、反発力及び粘性減衰力をそれぞれ算出し(S5)、
着目粒子4と接触する全粒子5・6・7・8・9との接
触力を算出する(S6)。
As described above, for the particles whose contact has been confirmed in the contact determination in step S3 (in some cases, the wall surface of the container), the distance between the centers of gravity of the contact particles 5, 6, 7, 8, and 9 and the target particle 4 is determined as described above. Calculation (S4), the distance between the centers of gravity is calculated, and the above-described calculation is performed to calculate the repulsive force and the viscous damping force, respectively (S5).
The contact force between all the particles 5, 6, 7, 8, and 9 in contact with the target particle 4 is calculated (S6).

【0076】こうして接触力まで算出されると、S5に
て得た着目粒子4とこの着目粒子4に接触する全粒子5
・6・7・8・9との間の各反発力を基にして接触面積
をそれぞれ求め、この接触面積に依存する関数として、
この位置でこの着目粒子4に発生した静電気量を求める
(S7)。
When the contact force is calculated in this way, the target particle 4 obtained in S5 and all the particles 5 in contact with the target particle 4
The contact area is determined based on each repulsive force between 6, 7, 8, and 9, and as a function depending on the contact area,
At this position, the amount of static electricity generated in the target particle 4 is obtained (S7).

【0077】次いで、全ての粒子について1個毎に着目
粒子4として上記計算処理を行うが、そのときに先ず全
粒子について完了したか否かを判断し(S11)、残っ
ている粒子があれば、次の粒子に着目し(S9)、S3
に戻る。そして、上記の処理を繰り返す。
Next, the above-described calculation processing is performed for each particle as a target particle 4 for each particle. At this time, it is first determined whether or not all particles have been completed (S11). Focusing on the next particle (S9), S3
Return to Then, the above processing is repeated.

【0078】そして、S8にて全粒子について計算が終
了したことが確認されると、S6にて算出した接触力を
基に、着目粒子4について加速度、速度等の算出、粒子
位置の算出を行い(S10・S11)、その後、算出し
た粒子位置及び静電気量を記録する(S12)。
When it is confirmed in S8 that the calculation has been completed for all the particles, the acceleration, velocity, etc., and the particle position of the target particle 4 are calculated based on the contact force calculated in S6. (S10 / S11) Then, the calculated particle position and static electricity amount are recorded (S12).

【0079】最後に、規定時間のステップが完了したか
否かを判断した後(S13)、所定時間の処理が残って
いるときには、時間ステップを1つ進めて(S14)、
S3に戻って前記処理S3〜S12を繰り返す。
Finally, after it is determined whether or not the step of the specified time has been completed (S13), if the process of the predetermined time remains, the time step is advanced by one (S14).
Returning to S3, the above-mentioned processes S3 to S12 are repeated.

【0080】この後、補助記憶装置に記録された粒子位
置及び静電気量を、図4に示す静電気量/粒子位置表示
装置29にて読み込み、グラフィックスによって可視化
表示する。
Thereafter, the particle position and the amount of static electricity recorded in the auxiliary storage device are read by the static electricity amount / particle position display device 29 shown in FIG. 4 and visualized and displayed by graphics.

【0081】この静電気量/粒子位置表示装置29の表
示のための動作は、図6に示すように、先ず、容器概形
の表示を行った後(S21)、粒子位置及び静電気量の
読み込みを行う(S22)。次いで、計算により得られ
た粒子位置に粒子を表示させると共に(S23)、静電
気量に応じて粒子を着色表示する(S24)。これに
て、1つの時間ステップの処理が完了する。
As shown in FIG. 6, the display operation of the static electricity amount / particle position display device 29 is as follows. First, the outline of the container is displayed (S21), and then the reading of the particle position and the static electricity amount is performed. Perform (S22). Next, the particles are displayed at the calculated particle positions (S23), and the particles are colored and displayed according to the amount of static electricity (S24). Thus, the processing of one time step is completed.

【0082】次いで、規定時間ステップが完了したか否
かを判断した後(S25)、次の時間ステップがあると
きには、時間ステップの進行を行い(S26)、S21
に戻って、S21〜S24の処理を繰り返す。これよっ
て、順次、各時間ステップについての、容器内の粒子位
置及び静電気量を把握することができる。
Next, after determining whether or not the specified time step has been completed (S25), if there is a next time step, the time step is advanced (S26), and S21 is performed.
And the processing of S21 to S24 is repeated. Thus, the position of the particles and the amount of static electricity in the container for each time step can be sequentially grasped.

【0083】以上のように、本実施の形態の容器内粒子
の挙動シミュレーション方法では、混合撹拌の操作に起
因して粒子或いは容器壁面に発生する静電気量を、粒子
間及び粒子−容器壁面間の接触面積に依存するとして求
められる。
As described above, in the method for simulating the behavior of particles in a container according to the present embodiment, the amount of static electricity generated on the particles or on the wall surface of the container due to the operation of mixing and stirring is determined between the particles and between the particles and the wall surface of the container. It is determined as depending on the contact area.

【0084】これによって、従来技術に比較して、試行
錯誤の実験件数の削減、計算機上での各種パラメータの
影響テストが可能となり、開発期間の大幅短縮、開発経
費の削減を見込める。
As a result, the number of trial and error experiments can be reduced and the effect of various parameters can be tested on a computer as compared with the prior art, so that the development period can be significantly reduced and development costs can be reduced.

【0085】また、二成分現像剤の撹拌帯電のシミュレ
ーションに本実施の形態を適用することによって、一般
に良く知られる電子写真二成分現像剤の帯電曲線の再現
も可能となる。このため、要求される帯電特性を実現す
るために従来行っていた実験件数の削減が見込まれる。
Further, by applying the present embodiment to the simulation of the stirring and charging of the two-component developer, it is possible to reproduce the generally well-known charging curve of the electrophotographic two-component developer. For this reason, it is expected that the number of experiments conventionally performed to achieve the required charging characteristics will be reduced.

【0086】また、本実施の形態の容器内粒子の挙動シ
ミュレーション装置では、粒子位置算出部25、静電気
量算出部26によって、容器形状、混合撹拌条件、粒子
の物理的特性値、及び容器壁面の物理的特性値とに基づ
いて、各粒子の経時位置に対応させて、発生した静電気
量が算出される。
In the apparatus for simulating the behavior of particles in a container according to the present embodiment, the particle position calculating unit 25 and the static electricity amount calculating unit 26 use the container shape, mixing and stirring conditions, physical property values of the particles, and the wall surface of the container. Based on the physical property values, the amount of generated static electricity is calculated in accordance with the position of each particle over time.

【0087】そして、これら粒子位置算出部25、静電
気量算出部26にて算出された各粒子の位置及び静電気
量は、静電気量/粒子位置表示装置29にて表示され
る。
The positions of the particles and the amount of static electricity calculated by the particle position calculator 25 and the static electricity amount calculator 26 are displayed on the static electricity / particle position display device 29.

【0088】この結果、粉粒体を収容した容器内での混
合撹拌操作に伴う各粒子の静電気発生量を予測及び把握
することができる。また、これによって、試行錯誤の実
験を大幅に削減し、最適制御設計のための指標を供出し
得る容器内粒子の挙動シミュレーション装置を提供する
ことができる。
As a result, it is possible to predict and grasp the amount of static electricity generated by each particle due to the mixing and stirring operation in the container containing the granular material. In addition, this makes it possible to provide a device for simulating the behavior of particles in a container, which can greatly reduce trial and error experiments and can provide an index for optimal control design.

【0089】尚、本実施の形態では、粉粒体を収容した
容器内での混合撹拌操作を取り扱っているが、本発明に
おいては必ずしもこれに限らず、例えば、粉粒体の空気
輸送のような分野における管内の輸送やその他の装置内
の粉粒体に対しても適用可能である。
In this embodiment, the mixing and stirring operation in the container containing the granular material is dealt with. However, the present invention is not limited to this. The present invention is also applicable to transportation in pipes in various fields and powders in other devices.

【0090】〔実施の形態2〕本発明における他の実施
の形態について図7に基づいて説明すれば、以下の通り
である。尚、説明の便宜上、前記の実施の形態1の図面
に示した部材と同一の機能を有する部材については、同
一の符号を付し、その説明を省略する。
[Second Embodiment] The following will describe another embodiment of the present invention with reference to FIG. For the sake of convenience, members having the same functions as those shown in the drawings of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

【0091】実験的には、接触時に接触界面において滑
りが生じると、帯電量が増加することが確認されてい
る。微視的に見ると、滑り摩擦によって粒子表面の物質
がかきとられて、相手粒子に付着することによって保持
していた電荷を失うことも十分想像でき、表面粗さの影
響が滑り摩擦によって相殺され、真実接触面積が増加す
ることによって接触面において電荷の移動が容易になる
ことも想像できる。
Experimentally, it has been confirmed that when slippage occurs at the contact interface during contact, the charge amount increases. From a microscopic perspective, it can be fully imagined that the material on the particle surface is scraped off by the sliding friction and loses the charge it holds by adhering to the partner particle, and the effect of the surface roughness is offset by the sliding friction. It can also be imagined that an increase in the true contact area facilitates the movement of charges on the contact surface.

【0092】そこで、本実施の形態の挙動シミュレーシ
ョン方法では、粒子の混合撹拌によって生じる静電気量
を、粒子が接触したときの接触面積より求まる流れ摩擦
面積に依存するとしたモデルである。即ち、図1に示す
ように、二つの球で表される二つの粒子10・11が接
触したときに形成される接触面の面積(接触面積)を求
め、この接触面積から図7に示すような流れ摩擦面の面
積を求め、この面積に依存した量の電荷移動が二粒子間
で起こり、分離後に、二粒子間に静電気量が発生すると
している。
Therefore, the behavior simulation method of the present embodiment is a model in which the amount of static electricity generated by mixing and stirring particles depends on the flow friction area obtained from the contact area when the particles come into contact. That is, as shown in FIG. 1, the area (contact area) of a contact surface formed when two particles 10 and 11 represented by two spheres come into contact is determined, and from this contact area, as shown in FIG. The area of the flow friction surface is determined, and an amount of charge transfer depending on the area occurs between the two particles, and after separation, an amount of static electricity is generated between the two particles.

【0093】具体的には、着目粒子4と各粒子5・6・
7・8・9との間の各接触面の面積を基にそれぞれの滑
り摩擦面積を求め、この滑り摩擦面積を基に個々の接触
にて発生する静電気量を算出して合算し、着目粒子4に
生ずる静電気量とする(図3参照)。
More specifically, the target particle 4 and each of the particles 5, 6,.
The respective sliding friction areas are determined based on the area of each contact surface between 7, 8, and 9, and the amount of static electricity generated in each individual contact is calculated based on the sliding friction area, and the sum is calculated. 4 (see FIG. 3).

【0094】これにより、混合撹拌の条件によっては、
粒子の重心間方向の接触力よりも滑りを生じる方向の力
が支配的であるような条件も多く存在するが、このよう
な場合でも、静電気発生量を正確にシミュレーションで
きる。
Thus, depending on the conditions of mixing and stirring,
There are many conditions in which the force in the direction that causes slippage is more dominant than the contact force in the direction between the centers of gravity of particles, but even in such a case, the amount of generated static electricity can be accurately simulated.

【0095】尚、前述したように、実際には、もちろ
ん、該位置における粒子間或いは粒子−容器壁面間の電
荷量に起因する電荷の移動の起こり易さ(起こり難さ)
にも基づいて予測する。ここでは、前述の式(9)(11)
のαが、実施の形態1と同様(10)にて表される。但
し、ここではSが滑り摩擦面積となる。
As described above, in practice, of course, the transfer of charges due to the charge amount between the particles at the position or between the particles and the wall surface of the container (probability of occurrence).
Predict based on also. Here, the above equations (9) and (11)
Is represented by (10) as in the first embodiment. Here, S is a sliding friction area.

【0096】〔実施の形態3〕本発明のさらに他の実施
の形態について図8に基づいて説明すれば、以下の通り
である。尚、説明の便宜上、前記の実施の形態1の図面
に示した部材と同一の機能を有する部材については、同
一の符号を付し、その説明を省略する。
[Embodiment 3] The following will describe still another embodiment of the present invention with reference to FIG. For the sake of convenience, members having the same functions as those shown in the drawings of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

【0097】接触時に接触界面において起こる電荷の移
動速度は、その材質、表面状態などによって左右され、
一概に規定することはできないが、例えば電子写真プロ
セスに用いられるトナーのような電気抵抗の非常に大き
な樹脂材料からなる粉体では、接触界面における電荷の
移動に幾らかの時間がかかることは容易に想定できる。
The speed of movement of the electric charge generated at the contact interface at the time of contact depends on the material, surface condition, and the like.
Although it cannot be specified unconditionally, it is easy for a powder made of a resin material having a very high electric resistance, such as a toner used in an electrophotographic process, to take some time for the transfer of electric charge at a contact interface. Can be assumed.

【0098】そこで、本実施の形態の挙動シミュレーシ
ョン方法では、粒子の混合撹拌によって生じる静電気量
を、粒子が接触してから分離するまでの接触に要した時
間(接触所要時間)に依存するとしたモデルである。即
ち、微小時間経過毎の粒子の位置を算出、追跡すること
で、図8に示すように、2つの粒子10・11が接触し
たときの接触から分離までの接触所要時間を計測し、こ
の所要時間に依存した量の電荷が移動し、静電気が発生
するとしている。
Therefore, in the behavior simulation method according to the present embodiment, a model in which the amount of static electricity generated by mixing and stirring particles depends on the time required for contact from contact of the particles to separation (required contact time). It is. That is, by calculating and tracking the position of the particles at each elapse of a minute time, as shown in FIG. 8, the contact time required from contact to separation when the two particles 10 and 11 come into contact is measured, and the required time is calculated. It is said that a time-dependent amount of charge moves and generates static electricity.

【0099】具体的には、着目粒子4と各粒子5・6・
7・8・9との間の各接触所要時間をそれぞれ求め、こ
の接触所要時間を基に個々の接触にて発生する静電気量
を算出して合算し、着目粒子4に生ずる静電気量とする
(図3参照)。
Specifically, the target particle 4 and each of the particles 5, 6,.
The respective required contact times between 7.8, 9, and 9 are obtained, and the amounts of static electricity generated by the individual contacts are calculated based on the required contact times and summed up to obtain the amount of static electricity generated in the target particle 4 ( (See FIG. 3).

【0100】これにより、高分子などの電気抵抗の非常
に大きな材料条件のもとで行う混合撹拌に伴う静電気発
生も正確にシミュレーションできる。
As a result, it is possible to accurately simulate the generation of static electricity due to mixing and stirring performed under a material condition such as a polymer having a very high electric resistance.

【0101】尚、前述したように、実際には、もちろ
ん、該位置における粒子間或いは粒子−容器壁面間の電
荷量に起因する電荷の移動の起こり易さ(起こり難さ)
にも基づいて予測する。ここでは、前述の式(9)(11)
のαが、次式(12)にて表すものとなる。
As described above, in practice, of course, the transfer of electric charge due to the amount of electric charge between particles or between the particle and the wall surface of the container at the position (probability of occurrence).
Predict based on also. Here, the above equations (9) and (11)
Is represented by the following equation (12).

【0102】[0102]

【数8】 (Equation 8)

【0103】ここで、QT は単位接触時間あたりの電荷
移動量であり、Tは接触所要時間、Ve は接触界面にお
ける電荷移動速度、Rは接触界面における電荷移動抵
抗、β2 は定数である。
Here, Q T is the amount of charge transfer per unit contact time, T is the required contact time, V e is the charge transfer speed at the contact interface, R is the charge transfer resistance at the contact interface, and β 2 is a constant. is there.

【0104】[0104]

【実施例】本発明に係る容器内粒子の挙動シミュレーシ
ョン方法及び挙動シミュレーション装置の実施例とし
て、直方体容器内に円柱状の撹拌部材を配置し、トナー
(小径粒子)とキャリア(大径粒子)の大小2種類の粒
子を充填して撹拌し、接触による発生静電気量の経時変
化を観察した。ここでは、接触による静電気発生は、大
小2種類の粒子であるトナーとキャリアとの接触時のみ
起こるとし、トナー粒子同士或いはキャリア同士の接触
では静電気は発生しないものとした。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS As an embodiment of the method and apparatus for simulating the behavior of particles in a container according to the present invention, a cylindrical stirring member is disposed in a rectangular parallelepiped container, and toner (small particles) and carrier (large particles) are mixed. Two types of particles, large and small, were filled and stirred, and the change with time in the amount of static electricity generated by contact was observed. Here, it is assumed that the generation of static electricity due to the contact occurs only when the toner, which is two kinds of large and small particles, and the carrier are in contact, and no static electricity is generated when the toner particles or the carrier are in contact with each other.

【0105】また、大小粒子の混合比と静電気発生量の
関係を知るために、図9に示すような、5種類の混合比
の異なるサンプルA・B・C・D・Eのについてシミュ
レーションを行った。
Further, in order to know the relationship between the mixture ratio of large and small particles and the amount of generated static electricity, simulation was performed on five samples A, B, C, D, and E having different mixture ratios as shown in FIG. Was.

【0106】計算は10秒まで行い、グラフィクスによ
って可視化表示すると共に、より正確に定量的に発生し
た静電気量を把握するために、トナーとキャリアのそれ
ぞれの静電気量(帯電量:発生静電気量の累積値)のグ
ラフを、得られた発生静電気量の値に基づいて作成し
た。
The calculation is performed for up to 10 seconds, visualized and displayed by graphics, and in order to more accurately grasp the amount of static electricity generated quantitatively, the amount of static electricity of each of the toner and the carrier (charge amount: cumulative amount of generated electrostatic amount) Value) was created based on the obtained value of the generated static electricity.

【0107】尚、計算条件は表1に記す通りである。The calculation conditions are as shown in Table 1.

【0108】[0108]

【表1】 [Table 1]

【0109】図10にトナーの帯電量経時変化を示し、
図11にキャリアの帯電量経時変化を示す。
FIG. 10 shows the change over time in the charge amount of the toner.
FIG. 11 shows the change over time in the charge amount of the carrier.

【0110】トナーに着目すると、大まかにはトナー混
合比が低い程、トナーの静電気発生量が急速に増加する
が、極端に混合比が低いと、かえって上昇度が鈍ること
が確認できる。
When attention is paid to the toner, roughly, the lower the toner mixture ratio, the more rapidly the amount of static electricity generated in the toner increases, but it can be confirmed that if the mixture ratio is extremely low, the degree of rise is rather slow.

【0111】[0111]

【発明の効果】請求項1に係る発明の容器内粒子の挙動
シミュレーション方法は、以上のように、混合撹拌の操
作に起因して粒子或いは容器壁面に発生する静電気量
を、粒子の経時位置を基に求まる粒子間及び粒子−容器
壁面間の接触面積に基づいて予測する方法である。
According to the method for simulating the behavior of particles in a container according to the first aspect of the present invention, as described above, the amount of static electricity generated on the particles or the wall surface of the container due to the mixing and stirring operation is determined by determining the position of the particles over time. This is a prediction method based on the contact area between the particles and the contact area between the particles and the container wall surface determined based on the base.

【0112】それゆえ、従来技術に比較して、試行錯誤
の実験件数の削減、計算機上での各種パラメータの影響
テストが可能となり、開発期間の大幅短縮、開発経費の
削減が見込まれる。
Therefore, as compared with the prior art, the number of trial and error experiments can be reduced, and the effects of various parameters can be tested on a computer.

【0113】また、二成分現像剤の撹拌帯電のシミュレ
ーションに、本発明を適用することによって、一般に良
く知られる電子写真二成分現像剤の帯電曲線の再現も可
能となる。このため、要求される帯電特性を実現するた
めに従来行っていた実験件数の削減が見込まれる。
Further, by applying the present invention to a simulation of stirring and charging of a two-component developer, it is possible to reproduce a generally well-known charging curve of an electrophotographic two-component developer. For this reason, it is expected that the number of experiments performed conventionally to achieve the required charging characteristics will be reduced.

【0114】請求項2に係る発明の容器内粒子の挙動シ
ミュレーション方法は、以上のように、請求項1記載の
容器内粒子の挙動シミュレーション方法において、上記
の静電気量の予測を、粒子間及び粒子−容器壁面間の接
触面積より求まる滑り摩擦面積に基づいて行う方法であ
る。
According to the method for simulating the behavior of particles in a container according to the second aspect of the present invention, as described above, the method for simulating the behavior of particles in a container according to the first aspect includes the step of predicting the amount of static electricity between particles and between particles. -This method is performed based on the sliding friction area obtained from the contact area between the container wall surfaces.

【0115】それゆえ、請求項1に係る発明の効果に加
えて、混合撹拌の条件によっては、粒子の重心間方向の
接触力よりも滑りを生じる方向の力が支配的であるよう
な条件も多く存在するが、このような場合でも、静電気
発生量をより正確にシミュレーションすることが可能と
なるという効果を奏する。
Therefore, in addition to the effect of the first aspect of the invention, depending on the conditions of the mixing and stirring, there is also a condition in which the force in the direction of causing slip is more dominant than the contact force in the direction of the center of gravity of the particles. Although there are many, even in such a case, there is an effect that the amount of generated static electricity can be simulated more accurately.

【0116】請求項3に係る発明の容器内粒子の挙動シ
ミュレーション方法は、以上のように、混合撹拌の操作
に起因して粒子或いは容器壁面に発生する静電気量を、
粒子間及び粒子−容器壁面間の接触から分離までに要す
る接触所要時間に基づいて予測する方法である。
According to the method for simulating the behavior of particles in a container according to the third aspect of the present invention, as described above, the amount of static electricity generated on the particles or on the wall surface of the container due to the mixing and stirring operation is determined as follows.
This is a method of estimating based on the required contact time required from contact between particles and between particles and the wall of the container to separation.

【0117】それゆえ、請求項1に係る発明の効果と同
様に、従来技術に比較して、試行錯誤の実験件数の削
減、計算機上での各種パラメータの影響テストが可能と
なり、開発期間の大幅短縮、開発経費の削減が見込まれ
る。
Therefore, in the same manner as the effect of the invention according to claim 1, the number of trial and error experiments can be reduced and the effect test of various parameters on a computer can be carried out, and the development period can be greatly reduced. Expected to be shorter and development costs reduced.

【0118】また、二成分現像剤の撹拌帯電のシミュレ
ーションに、本発明を適用することによって、一般に良
く知られる電子写真二成分現像剤の帯電曲線の再現も可
能となる。このため、要求される帯電特性を実現するた
めに従来行っていた実験件数の削減が見込まれる。
Further, by applying the present invention to a simulation of stirring and charging of a two-component developer, it is possible to reproduce a generally well-known charging curve of an electrophotographic two-component developer. For this reason, it is expected that the number of experiments conventionally performed to achieve the required charging characteristics will be reduced.

【0119】加えて、高分子などの電気抵抗の非常に大
きな材料条件のもとで行う混合撹拌に伴う静電気発生を
正確にミュレーションできるという効果を奏する。
In addition, there is an effect that it is possible to accurately simulate the generation of static electricity due to mixing and stirring performed under a material condition such as a polymer having a very high electric resistance.

【0120】請求項4に係る発明の容器内粒子の挙動シ
ミュレーション装置は、以上のように、粒子の経時位置
より、粒子間及び粒子−容器壁面間の接触面積を求め、
求めた接触面積に基づいて、混合撹拌の操作に起因して
粒子或いは容器壁面に発生する静電気量を算出する算出
手段と、該算出手段にて算出された静電気量と上記の記
憶手段に記憶された粒子の経時位置とを表示する表示手
段とを備えている構成である。
According to the fourth aspect of the present invention, the behavior simulation apparatus for particles in a container obtains the contact area between particles and between particles and the wall surface of the container from the aging position of the particles as described above.
Calculating means for calculating the amount of static electricity generated on the particle or container wall due to the mixing and stirring operation based on the determined contact area; and the amount of static electricity calculated by the calculating means and stored in the storage means. Display means for displaying the position of the particles over time.

【0121】それゆえ、粉粒体を収容した容器内での混
合撹拌操作に伴う容器内に発生する静電気発生量を予測
及び把握することができる。また、これによって、試行
錯誤の実験を大幅に削減し、最適制御設計のための指標
を供出し得る容器内粒子の挙動シミュレーション装置を
提供することができるという効果を奏する。
Therefore, it is possible to predict and grasp the amount of static electricity generated in the container accompanying the mixing and stirring operation in the container containing the granular material. In addition, this makes it possible to significantly reduce the number of trial and error experiments and to provide an apparatus for simulating the behavior of particles in a container that can provide an index for optimal control design.

【0122】請求項5に係る発明の容器内粒子の挙動シ
ミュレーション装置は、以上のように、請求項4に記載
の容器内粒子の挙動シミュレーション装置において、上
記算出手段が、粒子間及び粒子−容器壁面間の接触面積
より求まる滑り摩擦面積に基づいて静電気量を求める構
成である。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an apparatus for simulating the behavior of particles in a container according to the fourth aspect of the present invention, wherein the calculating means comprises an inter-particle and a particle-container. In this configuration, the amount of static electricity is obtained based on a sliding friction area obtained from a contact area between wall surfaces.

【0123】それゆえ、粒子の重心間方向の接触力より
も滑りを生じる方向の力が支配的であるような混合撹拌
の条件の場合でも、静電気発生量をより正確にシミュレ
ーションすることが可能な容器内粒子の挙動シミュレー
ション装置を提供することができるという効果を奏す
る。
Therefore, it is possible to more accurately simulate the amount of generated static electricity even under the condition of mixing and stirring in which the force in the direction of causing slip is more dominant than the contact force in the direction of the center of gravity of the particles. The effect of being able to provide a behavior simulation device for particles in a container is provided.

【0124】請求項6に係る発明の容器内粒子の挙動シ
ミュレーション装置は、以上のように、粒子間及び粒子
−容器壁面間の接触から分離までに要する接触所要時間
を求め、求めた接触所要時間に基づいて、混合撹拌の操
作に起因して粒子或いは容器壁面に発生する静電気量を
算出する算出手段と、該算出手段にて算出された静電気
量と上記の記憶手段に記憶された粒子の経時位置とを表
示する表示手段とを備えている構成である。
The behavior simulation device for particles in a container according to the invention according to claim 6 determines the contact time required from contact between particles and between particles and the wall surface of the container to separation, and obtains the required contact time as described above. Calculating means for calculating the amount of static electricity generated on the particles or the wall of the container due to the operation of mixing and stirring, based on Display means for displaying the position.

【0125】それゆえ、粉粒体を収容した容器内での混
合撹拌操作に伴う容器内に発生する静電気量を予測及び
把握することができる。また、高分子などの電気抵抗の
非常に大きな材料条件のもとで行う混合撹拌に伴う静電
気発生を正確にシミュレーションできる容器内粒子の挙
動シミュレーション装置を提供することができるという
効果を奏する。
Therefore, it is possible to predict and grasp the amount of static electricity generated in the container accompanying the mixing and stirring operation in the container containing the granular material. Further, there is an effect that it is possible to provide an apparatus for simulating the behavior of particles in a container, which can accurately simulate the generation of static electricity due to mixing and stirring performed under a material condition such as a polymer having an extremely large electric resistance.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明における容器内粒子の挙動シミュレーシ
ョン方法における第1の実施の形態を示すものであり、
二粒子が接触したときに生じる静電気発生量が接触面積
に依存するとしたモデルを示す説明図である。
FIG. 1 shows a first embodiment of a method for simulating the behavior of particles in a container according to the present invention,
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a model in which the amount of static electricity generated when two particles come into contact depends on the contact area.

【図2】粉粒体の挙動追跡を行うための基本要素である
二粒子間の反発力、粘性減衰力、摩擦力を算出するため
の接触力モデルの概念図である。
FIG. 2 is a conceptual diagram of a contact force model for calculating a repulsive force, a viscous damping force, and a frictional force between two particles, which are basic elements for tracking the behavior of a granular material.

【図3】着目粒子に作用する力を算出するときに考慮す
る近接粒子との接触力算出方法を示す概念図である。
FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating a method of calculating a contact force with neighboring particles that is considered when calculating a force acting on a particle of interest.

【図4】上記容器内粒子の挙動シミュレーション方法に
使用されるシミュレーション装置の構成を示すブロック
図である。
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a simulation device used in the method for simulating the behavior of particles in a container.

【図5】上記容器内粒子の挙動シミュレーション方法に
おける、粒子挙動及び発生静電気量算出方法を示すフロ
ーチャートである。
FIG. 5 is a flowchart showing a method of calculating particle behavior and the amount of generated static electricity in the method of simulating the behavior of particles in a container.

【図6】上記容器内粒子の挙動シミュレーション方法に
おける、粒子位置及び静電気量表示方法を示すフローチ
ャートである。
FIG. 6 is a flowchart showing a method for displaying a particle position and an amount of static electricity in the behavior simulation method for particles in a container.

【図7】本発明における容器内粒子の挙動シミュレーシ
ョン方法における第2の実施の態を示すものであり、二
粒子が接触したときに生じる静電気発生量が滑り摩擦面
積に依存するとしたモデルを示す説明図である。
FIG. 7 illustrates a second embodiment of the method for simulating the behavior of particles in a container according to the present invention, and illustrates a model in which the amount of static electricity generated when two particles come into contact depends on the sliding friction area. FIG.

【図8】本発明における容器内粒子の挙動シミュレーシ
ョン方法における第3の実施の形態を示すものであり、
二粒子が接触したときに生じる静電気発生量が接触所要
時間に依存するとしたモデルを示す説明図である。
FIG. 8 shows a third embodiment of the method for simulating the behavior of particles in a container according to the present invention,
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a model in which the amount of static electricity generated when two particles come into contact depends on the required contact time.

【図9】本発明の容器内粒子の挙動シミュレーション方
法にて行った静電気発生量の実施例の各サンプルを示す
説明図である。
FIG. 9 is an explanatory view showing each sample of an example of the amount of static electricity generated by the method for simulating the behavior of particles in a container according to the present invention.

【図10】本発明の容器内粒子の挙動シミュレーション
方法にて行った静電気発生量の実施例の結果であるトナ
ーの帯電量の経時変化を示すグラフである。
FIG. 10 is a graph showing the change over time in the charge amount of the toner as a result of the example of the amount of static electricity generated by the method for simulating the behavior of particles in a container according to the present invention.

【図11】本発明の容器内粒子の挙動シミュレーション
方法にて行った静電気発生量の実施例の結果であるキャ
リアの帯電量の経時変化を示すグラフである。
FIG. 11 is a graph showing the change over time in the charge amount of a carrier, which is the result of an example of the amount of static electricity generated by the method for simulating the behavior of particles in a container according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

21 粒子の物理的特性値の記憶装置 24 容器壁面の物理的特性値の記憶装置(容器壁面帯
電量記憶手段) 25 粒子位置算出部(算出手段) 26 静電気量算出部(算出手段) 29 静電気量/粒子位置表示装置(表示手段)
21 Storage Device for Physical Property Value of Particles 24 Storage Device for Physical Property Value of Container Wall (Container Wall Charge Amount Storage Means) 25 Particle Position Calculation Unit (Calculation Means) 26 Static Electricity Calculation Unit (Calculation Means) 29 Static Electricity / Particle position display device (display means)

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】容器内に収容された粒子の経時位置を、容
器形状、混合撹拌条件、粒子の物理的特性値、及び容器
壁面の物理的特性値に基づいて求めて表示する容器内粒
子の挙動シミュレーション方法において、 混合撹拌の操作に起因して粒子或いは容器壁面に発生す
る静電気量を、粒子の経時位置を基に求まる粒子間及び
粒子−容器壁面間の接触面積に基づいて予測することを
特徴とする容器内粒子の挙動シミュレーション方法。
1. The time-dependent position of particles contained in a container is determined and displayed based on the shape of the container, mixing and stirring conditions, physical property values of the particles, and physical property values of the container wall surface. In the behavior simulation method, it is necessary to predict the amount of static electricity generated on the particles or the container wall surface due to the operation of mixing and agitation based on the contact area between the particles and the particle-container wall surface obtained based on the temporal position of the particles. Characteristic behavior simulation method of particles in a container.
【請求項2】上記の静電気量の予測を、粒子間及び粒子
−容器壁面間の接触面積より求まる滑り摩擦面積に基づ
いて行うことを特徴とする請求項1記載の容器内粒子の
挙動シミュレーション方法。
2. The method for simulating the behavior of particles in a container according to claim 1, wherein the prediction of the amount of static electricity is performed based on a sliding friction area obtained from a contact area between particles and between a particle and a wall surface of the container. .
【請求項3】容器内に収容された粒子の経時位置を、容
器形状、混合撹拌条件、粒子の物理的特性値、及び容器
壁面の物理的特性値に基づいて求めて表示する容器内粒
子の挙動シミュレーション方法において、 混合撹拌の操作に起因して粒子或いは容器壁面に発生す
る静電気量を、粒子間及び粒子−容器壁面間の接触から
分離までに要する接触所要時間に基づいて予測すること
を特徴とする容器内粒子の挙動シミュレーション方法。
3. The time-varying position of the particles contained in the container is determined and displayed based on the shape of the container, mixing and stirring conditions, physical property values of the particles, and physical property values of the wall surface of the container. In the behavior simulation method, the amount of static electricity generated on particles or the container wall due to the operation of mixing and stirring is predicted based on the contact time required from contact between particles and between particles and container wall to separation. Simulation method for behavior of particles in a container.
【請求項4】容器内に収容される粒子の物理的特性値、
容器形状、混合撹拌条件及び容器壁面の物理的特性値に
基づき、容器内における粒子の経時位置を求めて記憶手
段に記憶した後に表示する容器内粒子の挙動シミュレー
ション装置において、 粒子の経時位置を基に求まる粒子間及び粒子−容器壁面
間の接触面積を求め、求めた接触面積に基づいて、混合
撹拌の操作に起因して粒子或いは容器壁面に発生する静
電気量を算出する算出手段と、 該算出手段にて算出された静電気量と上記の記憶手段に
記憶された粒子の経時位置とを表示する表示手段とを備
えていることを特徴とする容器内粒子の挙動シミュレー
ション装置。
4. A physical property value of particles contained in the container,
Based on the shape of the container, the mixing and stirring conditions, and the physical property values of the container wall surface, the aging position of the particles in the container is determined and stored in the storage means and displayed after the particle behavior simulation device. Calculating means for calculating the contact area between the particles and between the particles and the wall surface of the container, and calculating, based on the determined contact area, the amount of static electricity generated on the particles or the wall surface of the container due to the mixing and stirring operation; A behavior simulation apparatus for particles in a container, comprising: display means for displaying the amount of static electricity calculated by the means and the temporal position of the particles stored in the storage means.
【請求項5】上記算出手段が、粒子間及び粒子−容器壁
面間の接触面積より求まる滑り摩擦面積に基づいて静電
気量を求めることを特徴とする請求項4記載の容器内粒
子の挙動シミュレーション装置。
5. The apparatus according to claim 4, wherein said calculating means calculates the amount of static electricity based on a sliding friction area obtained from a contact area between the particles and a contact area between the particles and the container wall. .
【請求項6】容器内に収容される粒子の物理的特性値、
容器形状、混合撹拌条件及び容器壁面の物理的特性値に
基づき、容器内における粒子の経時位置を求めて記憶手
段に記憶した後に表示する容器内粒子の挙動シミュレー
ション装置において、 粒子間及び粒子−容器壁面間の接触から分離までに要す
る接触所要時間を求め、求めた接触所要時間に基づい
て、混合撹拌の操作に起因して粒子或いは容器壁面に発
生する静電気量を算出する算出手段と、 該算出手段にて算出された静電気量と上記の記憶手段に
記憶された粒子の経時位置とを表示する表示手段とを備
えていることを特徴とする容器内粒子の挙動シミュレー
ション装置。
6. A physical property value of the particles contained in the container,
A device for simulating the behavior of particles in a container, which is obtained based on the shape of the container, the mixing and stirring conditions, and the physical property values of the container wall surface, and which displays the time-dependent positions of the particles in the container and stores them in the storage means, and displays the results. Calculating means for determining a required contact time required from contact between the wall surfaces to separation, and calculating, based on the determined required contact time, an amount of static electricity generated on the particles or the container wall surface due to the mixing and stirring operation; A behavior simulation apparatus for particles in a container, comprising: display means for displaying the amount of static electricity calculated by the means and the temporal position of the particles stored in the storage means.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6823164B2 (en) 2002-04-23 2004-11-23 Sharp Kabushiki Kaisha Blade for a developing device
JP2006343155A (en) * 2005-06-07 2006-12-21 Canon Inc Particle behavior analysis device and method, program, and storage medium
JP2014154045A (en) * 2013-02-12 2014-08-25 Toyota Motor Corp Powder behavior prediction method

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