JPH11281560A - 安息角測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】容易に多数の安息角測定値が得られ、精度上、
作業性の点で優れた安息角測定装置を得ることを課題と
する。 【解決手段】回転台座25と、この回転台座25の上方に配
置され、該回転台座25上に測定粒子を落下させる測定粒
子供給手段（ロート24）と、前記測定粒子を加熱する加
熱手段（電気炉22）と、前記回転台座25上に積層した粒
子層26の回転台座25水平面に対する傾斜角（θ）を測定
する粒子層形成線観察手段（カメラ）とを具備すること
を特徴とする安息角測定装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は安息角測定装置に関
し、特に高温下における物質粒子の挙動を調べるための
安息角測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、高温における物質粒子の挙動を調
べるための安息角測定装置としては、図３及び図４
（Ａ），（Ｂ）に示すものが知られている。ここで、図
３は従来の安息角測定装置の全体図、図４（Ａ）は図３
の装置において粉粒体の安息角測定に用いた回転容器の
側面図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）のＸ−Ｘ矢視図を示
す。

【０００３】図中の符番１は一定速度で一定方向に回転
する回転容器であり、その上部に測定粒子２を入れるた
めの入口１ａを有している。前記回転容器１には、該回
転容器１を上述したように回転させることが可能な回転
軸３が取り付けられ、これにより回転容器１内の測定粒
子２に強制的に安息角を生じさせる。前記回転容器１の
端面１ｂは透明な端面となっており、該端面１ｂより回
転容器１中の測定粒子２の安息角を撮影装置４により観
察することができるようになっている。

【０００４】前記回転容器１の軸部には該回転容器１内
部のガスを抜くためのガス排気管５が接続されており、
抜いたガスは排ガス処理装置６により大気に排出される
ようになっている。回転容器１の内部を真空にした後、
測定粒子２が実際に置かれる環境に合せるべく該環境と
同じガスを注入して環境設定する。こうした操作のため
にガス供給管７が回転容器１の軸部に接続され、ボンベ
８から流量調節バルブ９を介して例えば水素を常時供給
し、回転容器１内をプラス圧にして空気が回転容器１内
に入ってこないようにしている。

【０００５】ここで、水素を回転容器１に入れるのは、
実現象と同じ雰囲気を模擬するためである。また、水素
を常時回転容器１に供給するのは、空気が流れ込むと、
水素と空気中の酸素が反応して爆発を起こす可能性があ
るからである。前記回転容器１は、高温の環境を作るた
めに円筒形の電気炉10により囲まれている。前記回転容
器１には熱電対11が接続されている。なお、回転容器１
内の温度を一定に保つには、回転容器１内にガスを閉じ
込めるよりも、流しながら若干量を抜く方が容易と考え
られている。

【０００６】図５〜図７は、それぞれ常温における安息
角測定例を示す。図５は注入法で、ロート13内の粒子14
を水平面15に落下させて、粒子層16の水平面15と粒子層
形成線17との安息角θ₁ を測定するものである。なお、
図５で水平面15は回転しないようになっている。図６は
排出法で、底部中央に孔を有する円筒容器18内の粒子14
を落下させ、落下時の円筒容器18内における粒子14の水
平面15と粒子層形成線17との安息角θ₂ を測定するもの
である。図７は傾斜法で、水平円筒容器19を転がし、該
水平円筒容器19内の粒子14の粒子層形成線17と水平面15
との安息角θ₃を測定するものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術は、回転容器１の透明な端面１ｂの一面のみの安息角
しか測定できないので、粉体を取り扱った測定値として
測定回数が少なくては精度上問題がある。従って、測定
回数を多くする必要があり、測定回数を多くするにはそ
れに費やす時間が多くなるという課題であった。

【０００８】本発明はこうした事情を考慮してなされた
もので、回転台座と、この回転台座の上方に配置され、
該回転台座上に測定粒子を落下させる測定粒子供給手段
と、前記回転台座周辺及び測定粒子供給手段周辺を加熱
する加熱手段と、前記回転台座上に積層した粒子層の回
転台座水平面に対する傾斜角を測定する粒子層形成線観
察手段とを具備する構成とすることにより、容易に多数
の安息角測定値が得られ、精度上、作業性の点で優れた
安息角測定装置を提供することを目的とする。

【０００９】また、本発明は、前記回転台座、測定粒子
供給手段及び加熱手段を収容する真空容器と、この真空
容器内のガスを別なガスに置換するガス置換手段とを更
に有する構成とすることにより、加熱手段周辺に最初か
ら存在するガスと反応性の高いガスとの反応を回避しえ
る安全性の高い安息角測定装置を提供することを目的と
する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、回転台座と、
この回転台座の上方に配置され、該回転台座上に測定粒
子を落下させる測定粒子供給手段と、前記回転台座周辺
及び測定粒子供給手段周辺を加熱する加熱手段と、前記
回転台座上に積層した粒子層の回転台座水平面に対する
傾斜角を測定する粒子層形成線観察手段とを具備するこ
とを特徴とする安息角測定装置である。

【００１１】本発明においては、更に前記回転台座、測
定粒子供給手段及び加熱手段を収容する真空容器と、こ
の真空容器内のガスを別なガスに置換するガス置換手段
とを具備する構成にすることが好ましい。これは、加熱
手段周辺に最初から存在するガス例えば空気中の酸素
と、加熱手段に送るガス例えば水素とが反応して爆発が
起こる危険性を回避するためである。

【００１２】本発明において、前記加熱手段としては、
例えば後述する実施例で説明するような円筒形の電気炉
（例えばヒータ）が挙げられる。本発明において、前記
粒子層形成線観察手段としては、例えば後述する実施例
で説明するように、加熱炉を挟んで真空容器の２側面に
観察窓が夫々設けられ、これら観察窓側にさらに発光
部，受光部が設けられているが、前記受光部として設け
られた撮像装置に内臓された例えばカメラが挙げられ
る。

【００１３】本発明において、前記ガス置換手段は、例
えば真空容器内の空気を抜取る真空ポンプと、測定粒子
の環境と同じガスに置換するためのボンベと、真空容器
とボンベを連結する流量調節バルブを介装したガス供給
管とから構成されている。

【００１４】本発明において、安息角の測定方法として
は、注入法、排出法、及び傾斜法が挙げられる。ここ
で、「注入法」とは、水平面上に上方から漏斗等で粉体
を静かに落下させて生ずる円錐状堆積層の傾斜角を測定
する方法を示す。「排出法」とは、円筒容器に粉体を入
れ、底面を水平に保ってその中心部の残留層の傾斜角を
測定する方法を示す。「傾斜法」とは、水平軸の回りに
回転する円筒容器に粉体とその内容積の１／２乃至１／
３ぐらい入れてゆっくり回転し、層表面に滑りが生ずる
とき、その面の傾斜角を測定する方法を示す。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図１
（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）及び図２を参照して説明する。
ここで、図１（Ａ）は本実施例に係る安息角測定装置の
全体を示す説明図で、図１（Ｂ）は同装置の一構成であ
る電気炉の斜視図、図１（Ｃ）は図１（Ｂ）の平面図
を、図２は図１（Ａ）の装置における粉粒体の安息角測
定部の詳細図である。なお、測定粒子の置かれる環境
は、可燃性ガス雰囲気の場合と不燃性ガス雰囲気の場合
とがあるが、本実施例では前者の場合について以下に説
明する。

【００１６】図中の符番21は、内部に加熱手段としての
円筒形の電気炉22を有する真空容器である。前記電気炉
22は、図１（Ｂ），（Ｃ）に示すように円筒体22ａの周
囲に可視光部Ｘを除いて筒状のヒータ22ｂを形成した構
成となっている。前記ヒータ22ｂは、縦方向に２つに分
割可能でかつ円筒体22ａを挟み込むような構成となって
いる。前記電気炉22の側面には、２つの穴23が対向して
設けられている。前記電気炉22の内側上部には測定粒子
供給手段としてのロート24が、かつ内側底部には回転台
座25が配置されている。前記加熱炉22により、回転台座
25周辺やロート24周辺が加熱されるようになっている。

【００１７】前記回転台座25は、特殊なガス環境で測定
粒子の均一な山（粒子層26）を形作るとともに、測定粒
子に及ぼす温度影響を均一にするために、回転軸27によ
り回転できる構成としている。前記ロート24には測定粒
子を供給するための供給管28が上部に設けられており、
所定量を注入した後、先端が円錐状のストッパー29でロ
ート底部の穴が塞がれる。ここで、ストッパー29は、一
定量の粉体を上部の供給管28にためるにある。

【００１８】前記電気炉22の２つの穴23側には、電気炉
22を挟むように観察窓30ａ，30ｂを夫々有した発光部3
1、受光部としてのカメラ（粒子層形成線観察手段）を
内臓した撮像装置32が配置されている。つまり、発光部
31から発光された光を一方の観察窓30ａ、穴23を通して
電気炉22内の粒子層26に照射させ、他方の観察窓30ｂ側
のカメラにてその影を観察して粒子の安息角を形成でき
るような構成となっている。

【００１９】前記真空容器21には、該真空容器21内を真
空にするための真空ポンプ33がガス排気管34を介して接
続されている。前記真空ポンプ33には、排ガス処理装置
35を介装したガス排気管36が接続されている。更に、前
記真空ポンプ33には、電源スイッチ37、真空ポンプスイ
ッチ38、電気炉スイッチ39、前記電気炉22の温度を調節
する温度調節器40、及び真空容器21内の圧力，回転台座
24の温度，ガスの流量等を記録する記録計41が取り付け
られた制御盤42が取り付けられている。

【００２０】前記真空容器21には、ガス排気件流量調節
弁43を介装したガス供給管44を介して水素を収容したガ
ス置換手段としてのボンベ45が接続されている。ここ
で、水素を真空容器21に入れるのは、実現象と同じ雰囲
気を模擬するためである。前記ロート22、回転台座25に
は熱電対46，47がそれぞれ接続され、これら熱電対46，
47による温度が前記温度調節器40にフィードバックされ
るようになっている。なお、図中の付番26´は注入前の
粒子層を示す。

【００２１】こうした構成の安息角測定装置の操作は、
次のようにして行う。まず、真空容器21内の空気を真空
ポンプ33を用いて抜き、その後特殊環境のガス例えば水
素をボンベ45から流量調節バルブ43を調節しながら真空
容器21内に供給する。このとき、電気炉22も加熱を始め
る。真空容器21の内部のガスが全て置換ガスで置換さ
れ、電気炉22が所定の温度に加熱されたら、次にストッ
パー29を開き、測定粒子をロート24から注入する。ここ
で、測地粒子の注入の際には、回転台座24は回転しなが
ら注入するようにし、測定粒子の山が均一になるように
する。

【００２２】測定粒子の山が所定の大きさになったら、
一方の観察窓30ａ側の発光部31から光を照射し、他方の
観察窓30ｂ側のカメラにてその影を観察する。この影の
傾斜を計測することにより、回転台座25の水平面51に対
する粒子層形成線52が求められる。粒子層形成線52の観
察のインターバルを短くとることにより計測精度を向上
させることができる。

【００２３】上記実施例に係る安息角測定装置によれ
ば、回転台座24の上に上方のロート24から注入すること
により形成される粒子層26を、回転台座24を回転させそ
の都度粒子層26とその水平面51との角度を撮像装置32の
カメラにより写真撮影する構成となってるため、注入法
により容易に多数の安息角（θ）測定値が得られる。従
って、従来と比べ、精度に優れ作業性も良好となる。ま
た、前記回転台座25、ロート24及び加熱炉22を収容する
真空容器21と、この真空容器21内の空気を水素に置換す
るボンベ45とを有するため、加熱炉周辺に最初から存在
する空気中の酸素と真空容器21に送る水素とが反応して
爆発が起こる危険性を回避できる。更に、前記電気炉22
で回転台座25周辺及びロート24周辺を加熱して一定の温
度に保持するような構成になっているため、測定粒子周
辺の雰囲気温度が安定し、安定したた安息角の測定が可
能となる。

【００２４】なお、上記実施例では、真空容器やボンベ
を用いた場合について述べたが、測定粒子雰囲気の空気
中の酸素と危険な反応を起こさなければ、必ずしも必要
なものではない。また、ボンベから真空容器へ送るガス
も水素に限らず、他のガスでもよい。更に、上記実施例
では、ヒータが２つに分割される構成のものを用いた
が、これに限定されない。

【００２５】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、回
転台座と、この回転台座の上方に配置され、該回転台座
上に測定粒子を落下させる測定粒子供給手段と、前記測
定粒子を加熱する加熱手段と、前記回転台座上に積層し
た粒子層の回転台座主面に対する傾斜角を測定する粒子
層形成線観察手段とを具備する構成とすることにより、
容易に多数の安息角測定値が得られ、精度上、作業性の
点で優れ、しかも安全性の高いた安息角測定装置を提供
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る安息角測定装置の説明
図。

【図２】図１の装置の装置における粉粒体の安息角測定
部の詳細図。

【図３】従来の安息角測定装置の全体図。

【図４】図３の装置において粉粒体の安息角測定に用い
た回転容器の説明図。

【図５】注入法による常温下での安息角測定例の説明
図。

【図６】排出法による常温下での安息角測定例の説明
図。

【図７】傾斜法による常温下での安息角測定例の説明
図。

【符号の説明】

21…真空容器、 22…電気炉、 24…ロート、 25…回転台座、 26，26´…粒子層、 30ａ，30ｂ…観察窓、 31…発光部、 32…撮像装置、 33…真空ポンプ、 31…排ガス処理装置、 35…排ガス処理装置、 45…ボンベ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊奈 孝 愛知県東海市新宝町507の２ 東邦瓦斯株 式会社内 (72)発明者 谷中 佑吉 東京都千代田区丸の内二丁目５番１号 三 菱重工業株式会社内 (72)発明者 鈴村 洋 広島県広島市西区観音新町四丁目６番22号 三菱重工業株式会社広島研究所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転台座と、この回転台座の上方に配置
   され、該回転台座上に測定粒子を落下させる測定粒子供
   給手段と、前記回転台座周辺及び測定粒子供給手段周辺
   を加熱する加熱手段と、前記回転台座上に積層した粒子
   層の回転台座水平面に対する傾斜角を測定する粒子層形
   成線観察手段とを具備することを特徴とする安息角測定
   装置。
2. 【請求項２】 前記回転台座、測定粒子供給手段及び加
   熱手段を収容する真空容器と、この真空容器内のガスを
   別なガスに置換するガス置換手段とを具備することを特
   徴とする請求項１記載の安息角測定装置。