WO2006115145A1 - 粉粒体流動性評価装置及び該方法 - Google Patents

粉粒体流動性評価装置及び該方法 Download PDF

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WO2006115145A1
WO2006115145A1 PCT/JP2006/308223 JP2006308223W WO2006115145A1 WO 2006115145 A1 WO2006115145 A1 WO 2006115145A1 JP 2006308223 W JP2006308223 W JP 2006308223W WO 2006115145 A1 WO2006115145 A1 WO 2006115145A1
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WO
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granular material
amplitude
tube
vibration
fluidity
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PCT/JP2006/308223
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English (en)
French (fr)
Inventor
Shuji Matsusaka
Hiroaki Masuda
Yanbin Jiang
Masatoshi Yasuda
Original Assignee
Kyoto University
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N11/00—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties
    • G01N11/02—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties by measuring flow of the material
    • G01N11/04—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties by measuring flow of the material through a restricted passage, e.g. tube, aperture
    • G01N11/06—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties by measuring flow of the material through a restricted passage, e.g. tube, aperture by timing the outflow of a known quantity
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0091—Powders
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N5/00—Analysing materials by weighing, e.g. weighing small particles separated from a gas or liquid
    • G01N5/02—Analysing materials by weighing, e.g. weighing small particles separated from a gas or liquid by absorbing or adsorbing components of a material and determining change of weight of the adsorbent, e.g. determining moisture content

Definitions

  • the present invention relates to a granular material fluidity evaluation apparatus and a granular material fluidity evaluation method that can relatively evaluate the fluidity of a granular material.
  • the fluidity of a granular material is evaluated, for example, by measuring the angle of repose, measuring the degree of compression, or measuring the degree of aggregation.
  • the fluidity of the granular material is measured by the Carr method. Index values that evaluate sex are calculated and evaluated.
  • Patent Document 1 A method for measuring the angle of repose used when evaluating such fluidity is disclosed in Patent Document 1, for example.
  • This Patent Document 1 supports a sieve mesh, a vibrating means for vibrating the sieve mesh, a powder sample injection funnel, an angle of repose measurement table, and a vibrating means and a sample injection funnel in order of upward force.
  • a method for measuring the angle of repose of a wet powder in the range of m and the diameter of the lower outlet of the sample injection funnel in the range of 5 to 15 mm is disclosed.
  • the evaluation method according to the background art estimates the fluidity of a granular material, such as the angle of repose, the degree of compression, and the degree of aggregation measured in the state of a static granular material. It was not enough to evaluate the fluidity of the powder in the form of powder. For this reason, the evaluation by the evaluation method related to the background art is not necessarily an accurate reflection of the fluidity of the granular material.
  • Patent Document 1 JP 2002-162329 A
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and evaluates the fluidity of a granular material in a state of a dynamic granular material in which the granular material itself is flowing or starts to flow.
  • An object of the present invention is to provide a granular material fluidity evaluation apparatus and a granular material fluidity evaluation method.
  • the granular material fluidity evaluation apparatus applies vibration to the accommodating member that accommodates the granular material, and outputs the accommodating member force by the amplitude of the applied vibration and the applied vibration.
  • An evaluation value for evaluating the fluidity of the granular material is calculated based on the weight of the granular material.
  • vibration is given to the housing member that contains the granular material, and then the amplitude of the given vibration and the given vibration are used.
  • An evaluation value for evaluating the fluidity of the granular material is calculated based on the weight of the accommodating member.
  • amplitude (acceleration of vibration) Z (2 X ⁇ X (frequency)) 2 .
  • the amplitude is proportional to the acceleration of vibration when the frequency is constant.
  • the granular material fluidity evaluation apparatus and the granular material fluidity evaluation method configured as described above are used in the state of a dynamic granular material in which the granular material itself flows or starts to flow.
  • the fluidity of the body can be evaluated.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a granular material fluidity evaluation apparatus in an embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing the frequency characteristics of the tube.
  • FIG. 3 is a graph showing a flow rate per unit time with respect to amplitude.
  • FIG. 4 A graph showing the flow rate per unit time against the amplitude by continuous measurement.
  • FIG. 5 is a diagram showing a CT scan image obtained by imaging the state of the powder particles in the thin tube portion at the center of the thin tube portion.
  • FIG. 6 A graph showing changes in the flow rate per unit time of a granular material over time in the case of constant amplitude.
  • FIG. 7 is a graph showing a flow rate per unit time with respect to time.
  • FIG. 8 A graph showing the cumulative amount of powder that has flowed out of the pipe force with respect to changes in amplitude, according to another example.
  • FIG. 9 A graph showing the cumulative amount of granular material in which the pipe force with respect to the change in amplitude also flows out when the amplitude of vibration is increased to a predetermined value and then decreased.
  • FIG. 10 is a diagram showing a cross section taken along line XX shown in FIG. 1.
  • FIG. 11 is a graph showing a flow amount per unit time with respect to time when vibrations having different waveforms from two directions are given to the pipe.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a granular material fluidity evaluation apparatus in the embodiment.
  • the granular material fluidity evaluation apparatus A applies vibration to the accommodating member that accommodates the granular material, and based on the amplitude of the applied vibration and the weight of the granular material that has exited the accommodating member due to the applied vibration.
  • This is a device that calculates the evaluation value for evaluating the fluidity of the body.For example, as shown in Fig. 1, the powder flow part 1, vibrator (Vibrator) 2, laser vibration measuring instrument (Laser Vibrometer) 3 And an electronic balance device 4 and an arithmetic device 5.
  • the granular material flow part 1 supports the tube 11 so as to be perpendicular to the tube 11 (in other words, substantially parallel to the direction G in which gravity acts), and the horizontal rod 12 is supported. It comprises a stand 13 and
  • the tube 11 is a storage member that stores the granular material, and stores, for example, the granular material to be evaluated. Hopper section 111 for the purpose, and a pipe section 112 through which a flowing granular material passes.
  • the inlet 1111 is opened at the upper end so that the powder can be charged, and the powder stored in the outlet 1112 for discharging the powder flows smoothly.
  • the inlet 1111 has a funnel shape with a smaller diameter from the outlet 1112.
  • an upper end inlet 1121 is connected to the discharge port 1112 of the hopper portion 111, and a narrow tube portion 1122 having a smaller inner diameter is formed at the lower end.
  • the tube 11 is supported by the horizontal rod 12 at the upper end of the tube portion 112.
  • the inner diameter of the narrow tube portion 1122 is a dimension corresponding to the diameter for which the fluidity of the granular material is desired to be evaluated.
  • the inner diameter of the tube portion 112 is appropriately set according to the material, size, adhesion, etc. of the powder passing through the tube portion 112.
  • the outer diameter of the pipe part 112 (that is, the thickness of the pipe part 112) is appropriately set so that the pipe 11 has a strength that does not break when it is vibrated by the vibrator 2 and supported by the horizontal rod 12.
  • the length of the tube 112 is not particularly limited as long as vibration from the vibrator 2 is propagated throughout the tube 11, but a length of about several hundred mm is preferable from the viewpoint of downsizing the device.
  • the tube 11 is formed of a material having such a rigidity that the vibration of the vibrator 2 propagates to the entire tube 11 so that the vibration of the vibrator 2 propagates to the entire tube 11, for example, glass and It is made of metal (such as steel or copper)!
  • the tube 11 is arranged vertically so that gravity acts on the granular material most strongly.
  • the vertical direction is used as a reference. It may be placed at a predetermined angle.
  • the hopper 111 is an example of a storage tank according to the claims
  • the pipe 112 is an example of a pipe according to the claims.
  • the storage tank and the pipe according to the claims are integrally formed as the pipe 11.
  • the vibrator 2 is a device that applies vibration to the tube 11 that is an example of the housing member at a predetermined frequency and amplitude in accordance with a control signal from the arithmetic device 5, for example, a vibrator main body 21 that generates vibration. And a vibration transmission member 22 for transmitting the vibration generated in the vibrator main body 21.
  • the vibrator main body 21 includes, for example, an electromagnetic vibrator that vibrates a diaphragm connected to the movable coil by supplying an alternating current to the movable coil disposed in a DC magnetic field by a permanent magnet or an exciting coil, a fixed electrode plate, and the like.
  • a capacitor is formed by the diaphragm Apply an AC voltage to an electrostatic vibrator that vibrates the diaphragm by supplying an AC voltage superimposed on the DC bias voltage to the fixed electrode plate and diaphragm, or to an electrostrictive element that deforms when a voltage is applied.
  • the vibrator main body 21 may be a piezoelectric sounding vibrator configured to include a piezoelectric element.
  • a piezoelectric sounding vibrator the amplitude and frequency (frequency) of vibration can be controlled independently, so that the amplitude can be easily and continuously changed while fixing the frequency to a predetermined frequency.
  • a piezoelectric sounding vibrator includes, for example, a piezoelectric element that is formed in a donut shape and includes a pair of counter electrodes on both sides, and a circular piezoelectric metal diaphragm that is formed concentrically. Thus, it is configured to be fixed to one surface of the piezoelectric diaphragm.
  • the piezoelectric element when a voltage is applied to the pair of counter electrodes, the piezoelectric element expands and contracts in the radial direction according to the polarity of the voltage while the piezoelectric vibration plate does not expand and contract.
  • the piezoelectric diaphragm bends up and down in the normal direction of the piezoelectric diaphragm as it expands and contracts. For this reason, by applying an AC voltage to the pair of counter electrodes, the upper and lower bends are alternately repeated to vibrate the piezoelectric diaphragm.
  • the vibrator 2 is an electromagnetic vibrator or a piezoelectric sounding vibrator.
  • the vibration transmitting member 22 is connected to the lower end of the tube portion 112 on the side where the narrow tube portion 1122 is formed, and the vibration generated in the vibrator main body 21 is propagated to the tube 11.
  • the vibrator 2 may be an ultrasonic oscillator configured to vibrate the tube 11 by generating ultrasonic waves and irradiating the generated ultrasonic waves to the lower end of the tube portion 112.
  • the vibrator 2 is an example of a vibrating section in the claims.
  • Laser vibration measuring instrument Laser vibration measuring instrument
  • (Vibrometer) 3 is a device that measures the amplitude of the tube 11 and outputs the measured amplitude to the arithmetic device 5.
  • the laser vibration measuring device body 31 the probe 32, and an analog that converts analog to digital. Z digital transformation (hereinafter abbreviated as “AZD”) 33.
  • the laser vibration measuring instrument body 31 irradiates the probe 32 with laser light on the narrow tube portion 1122 near the outlet 1123 and receives the reflected light.
  • the laser beam irradiation and light reception timings are also calculated by the laser Doppler method at a predetermined sampling interval (for example, every second), and the calculation result is output to the calculation device 5 via the AZD33.
  • the vicinity of the outlet 1123 of the tube 11 from which the granular material flows out is the open end of the vibration.
  • the laser vibration measuring instrument 3 is the narrow tube in the vicinity of the outlet 1123 of the tube 11.
  • the unit 1122 is arranged to measure the amplitude and output the measurement result to the arithmetic unit 5.
  • the laser vibration measuring device 3 is an example of an amplitude measuring unit in the claims.
  • the balance 4 is a device that measures the weight of the granular material dropped from the hopper portion 111 through the pipe portion 112 and outputs the measured weight to the arithmetic device 5.
  • a weighing table 41 on which a measuring object whose weight is to be measured is placed below the outlet 1123 of the pipe 11. Then, the electronic balance device 4 receives the powder particles falling from the tube part 11 by the weighing table 41, measures its weight at a predetermined sampling interval (for example, every 1 second), and measures the measured weight. Is output to the arithmetic unit 5 digitally.
  • the detection sensitivity of the electronic balance device 4 is appropriately determined according to the average mass of one granular material and the accuracy required for the evaluation value to be calculated. In this embodiment, it is 0.1 mg.
  • the electronic balance device 4 is an example of a weight measuring unit in the claims.
  • the arithmetic device 5 controls the frequency and amplitude of vibration generated by the vibrator 2 and uses the amplitude and electronic balance device 4 measured by the laser vibration measuring device 3 in the state of a dynamic granular material. This is a device for calculating an evaluation value for evaluating the fluidity of the granular material based on the measured weight.
  • the computing device 5 includes, for example, a central processing unit 51, a storage unit 52, an interface unit 53, an input unit 54, an output unit 55, and a bus 56.
  • the interface unit 53 is an interface circuit for connecting the arithmetic device 5 and an external device so that data can be input and output.
  • the interface unit 53 converts the control signal from the central processing unit 51 into data of a format that can be processed by the vibrator 2, and the central processing unit 51 can process the data of the laser vibration measuring device 3 and the electronic balance device 4 Convert data to a proper format.
  • the input unit 54 has various commands such as a start command for instructing the start of evaluation value measurement. And a device for inputting various data such as a frequency value of vibration generated by the vibrator 2 to the arithmetic device 5, such as a keyboard and a mouse.
  • the output unit 55 is a device that outputs commands and data input by the input unit 54 and evaluation values of the granular material. For example, a display device or printer such as a CRT display, LCD, organic EL display, or plasma display And the like.
  • the storage unit 52 stores various programs such as a control program for controlling the present granular material fluidity evaluation apparatus A and various data such as data generated during the execution of the various programs.
  • the storage unit 52 includes, for example, a volatile storage element such as a RAM (Random Access Memory) that is a so-called working memory of the central processing unit 51, and a ROM (Read
  • a nonvolatile storage element such as Programmable Read Only Memory
  • the central processing unit 51 includes, for example, a microprocessor and its peripheral circuits, and functionally controls a vibrator 2 to control the vibrator 2 so as to generate vibrations having a predetermined frequency and amplitude.
  • the storage unit 52, the interface unit 53, the input unit 54, and the output unit 55 are controlled according to the functions according to the control program, and the vibrator 2 is controlled via the interface unit 53.
  • the central processing unit 51, the storage unit 52, the interface unit 53, the input unit 54, and the output unit 55 are connected by a bus 56 so that data can be exchanged with each other.
  • Such an arithmetic device 5 can be configured by, for example, a computer, more specifically, a personal computer such as a notebook type or a disk top type.
  • the computing device 5 may further include an external storage unit (not shown) as necessary.
  • the external storage unit is, for example, a flexible disk, CD—ROM (Compact Disc Read Only Memory), CD—R (Compact
  • a measurer When measuring an evaluation value related to the fluidity of a granular material, a measurer first determines a frequency (period) preferable for measurement of vibration applied to the tube 11 by the vibrator 2. This is because the frequency characteristics of the tube 11 to which the vibrator 2 is connected and supported by the horizontal rod 12 are different depending on the granular material to be measured passing through the tube 11. Therefore, it is necessary to determine the frequency of vibration applied to the tube 11 according to the granular material to be measured.
  • the measurer activates the arithmetic device 5, the laser vibration measuring device 3, and the electronic balance device 4, and introduces the granular material to be measured into the hopper portion 111 of the tube 11. To prepare for measurement. Then, the measurer measures the amplitude of the tube 11 while changing the frequency of vibration applied to the tube 11 (frequency of the vibrator 2) within a predetermined range.
  • Fig. 2 shows the frequency identification of the glass tube 11 for each of the polymethylmethalate, caustic oxide, aluminum oxide, and copper powders with an average particle size of about 10 ⁇ m.
  • the glass tube 11 has an inner diameter of the tube portion 112 of about 6 mm and an inner diameter force S of the thin tube portion 1122 at the lower end thereof of about 1.2 mm, and the total length of the tube portion 112 is about 150 mm, of which about The lower end of 50 mm is assigned to the narrow tube portion 1122.
  • the amplitude of the tube 11 the amplitude of the narrow tube portion 1122 in the vicinity of the outlet 1123 was measured.
  • FIG. 2 is a diagram showing the frequency characteristics of the tube.
  • the horizontal axis in FIG. 2 is the frequency (F requency) expressed in Hz, and the vertical axis is the amplitude (Amplitude) expressed in m.
  • a circle indicates a measured value when the powder is not allowed to pass through the tube 11.
  • the country shows the measured values when PMMA (polymethylmetatalylate) is passed through the tube 11 as a granular material.
  • the ⁇ indicates the measured value when SiO (oxidized silicon) is passed through the tube 11 as a granular material.
  • ⁇ as powder
  • the measurement of the evaluation value of the granular material according to the present invention requires the tube 11 to vibrate, it is necessary to drive the vibrator 2 at a frequency at which the tube 11 vibrates at least. Giving vibration to the tube 11 at the resonance frequency is advantageous in terms of power consumption, but if the frequency changes, the amplitude changes greatly compared to the change in frequency, which is not preferable in terms of measurement accuracy. For this reason, it is preferable to measure at a frequency with little change in amplitude even when the frequency that improves measurement accuracy changes.
  • the frequency range of about 250 Hz to about 300 Hz is a frequency range with little change in amplitude even if the frequency changes. Therefore, the measurement frequency is set within this frequency range. Preferred to decide ,.
  • a certain frequency may be selected from the frequency range as described above, but a plurality of types of granular material can be used without changing the measurement frequency.
  • the evaluation value of the body measure it with the same degree of measurement accuracy for each granular material. Even if the frequency changes for each granular material, measure it with a frequency with little change in amplitude. It is preferable. In the case of Fig. 2, for example, the change in amplitude is small even if the frequency changes for each granular material around 300 Hz.
  • the measurer activates the arithmetic device 5, the laser vibration measuring device 3 and the electronic balance device 4, sets the vibration frequency of the vibrator 2 in the arithmetic device 5, and sets the frequency of the object to be measured in the hopper 111 of the tube 11. Preparation for measurement is carried out by introducing powder from the inlet 1111. Then, the measurer instructs the arithmetic device 5 to start measurement.
  • the vibrator control unit 511 in the central processing unit 51 of the arithmetic device 5 causes the vibrator 2 to vibrate for a predetermined time at a predetermined frequency and amplitude, and the arithmetic device 5 Vibrator 2 gives vibration to tube 11.
  • the laser vibration measuring device 3 measures the amplitude of vibration of the tube 11 at a predetermined sampling interval, and outputs the measured amplitude of the tube 11 to the computing device 5.
  • the electronic balance device 4 is used to measure the weight of particles that fall at a predetermined sampling interval. The amount is measured, and the measured weight of the granular material is output to the arithmetic unit 5.
  • the evaluation value calculation unit 512 in the central processing unit 51 of the calculation device 5 stores the output from the laser vibration measuring device 3 and the output from the electronic balance device 4 in association with each other in the storage unit 52.
  • the arithmetic unit 5 causes the vibrator 2 to vibrate with the amplitude of the next magnitude and measures the vibrator for a predetermined time with the predetermined frequency and the amplitude of the next magnitude to be measured. 2 is caused to vibrate, and the arithmetic unit 5 vibrates the pipe 11 with the vibrator 2.
  • the laser vibration measuring device 3 measures the amplitude of vibration of the tube 11 at a predetermined sampling interval, and outputs the measured amplitude of the tube 11 to the arithmetic device 5.
  • the electronic balance device 4 measures the weight of the granular material dropped at a predetermined sampling interval, and outputs the measured weight of the granular material to the arithmetic device 5.
  • the evaluation value calculation unit 512 in the central processing unit 51 of the calculation device 5 stores the output from the laser vibration measuring device 3 and the output from the electronic balance device 4 in the storage unit 52 in association with each other.
  • the arithmetic unit 5 outputs from the laser vibration measuring instrument 3 while sequentially increasing the amplitude of the vibration generated by the vibrator 2 at predetermined intervals within a predetermined range.
  • the force and the output from the electronic balance device 4 are acquired, and the output from the laser vibration measuring device 3 and the output from the electronic balance device 4 are stored in the storage unit 52 in association with each other.
  • the central processing unit 51 of the arithmetic device 5 Based on the output from the laser vibration measuring device 3 and the output from the electronic balance stored in the storage unit 52, the evaluation value calculation unit 512 in the graph creates a graph of the flow rate per unit time against the amplitude. The created graph is output to the output unit 55. Since the amplitude and weight are measured at a predetermined sampling interval, the flow rate per unit time can be calculated by subtracting the previous weight from the current weight and dividing by the sampling interval time. wear. In particular, if the sampling interval is set to 1 second, the current weight force can also calculate the flow rate per second by subtracting the previous weight, and the division process is omitted, thus shortening the calculation time. Can do.
  • the arithmetic device 5 calculates a predetermined evaluation value based on the output from the laser vibration measuring device 3 and the output from the electronic balance device 4 stored in the storage unit 52, and the calculated evaluation value Is output to the output unit 55.
  • the evaluation value is the amplitude of the tube 11 (in this embodiment, the outlet 1 This is the flow rate per unit time of the granular material flowing through the tube 11 when vibration is applied to the tube 11 with the vibrator 2 so that the amplitude of the narrow tube portion 1122 near 123 becomes a predetermined magnitude. With this evaluation value, the flow rate between each granular material to be measured can be relatively evaluated. The magnitude of the amplitude is appropriately set in advance according to the granular material to be measured.
  • the evaluation value is the magnitude of the amplitude of the tube 11 (in this embodiment, the amplitude of the narrow tube portion 1122 in the vicinity of the outlet 1123) at the time when the granular material falls from the tube 11.
  • the time point when the powder particles fall from the tube 11 can be detected as the time point when the electronic balance device 4 detects the weight. This evaluation value allows relative evaluation of the flow start point between each granular material to be measured.
  • a titanium oxide surface catalyst having a diameter of about 10 ⁇ m polymethyl metatalylate (hereinafter abbreviated as “PMMA-TiO”), an acid aluminum surface catalyst.
  • PMMA-TiO polymethyl metatalylate
  • the amount of flow per unit time with respect to the amplitude was measured using tube 11.
  • the amplitude of the tube 11 the amplitude of the narrow tube portion 1122 in the vicinity of the outlet 1123 is measured.
  • the frequency characteristics of tube 11 were measured for each of these substances, and the frequency force of vibration of vibrator 2 was set to S400 Hz.
  • PMMA—Al O is a polymethylmethacrylate particle.
  • FIG. 3 is a diagram showing a graph of the flow rate per unit time with respect to the amplitude.
  • the horizontal axis in Fig. 3 is the amplitude in m, and the vertical axis is the flow rate per unit time in mgZs.
  • the mouth has a titanium oxide content of Owt%
  • Inverse ⁇ indicates the measured value when the amount of titanium oxide is 0.5 wt%.
  • ⁇ indicates the measured value when the amount of titanium oxide is ⁇ %.
  • ⁇ is 5wt% of acid ⁇ titanium The measured value in the case of% is shown.
  • ⁇ indicates the measured value when the amount of titanium oxide is 10 ⁇ %.
  • FIG. 3 (B) shows the amount of fusion to the aluminum oxide 0, 0. 5, 1, 5 , 10wt% ( wt 0/0) of the measurement result of the PMMA-Al O in case of changing . Mouth made of aluminum oxide
  • the measured value when the amount is Owt% is shown.
  • the inverse ⁇ indicates the measured value when the amount of aluminum oxide is 0.5 wt%.
  • ⁇ shows the measured value when the amount of acid aluminum is lwt%.
  • O represents the measured value when the amount of acid aluminum is 5 wt%.
  • ⁇ indicates the measured value when the amount of aluminum oxide is 1 ( ⁇ %.
  • Fig. 3 (C) shows the measurement results of PMMA-SiO when the amount of fused silicon oxide was changed to 0, 0.5, 1, 2, 5, 10wt% (wt%). Indicates. Mouth Oxygen content is Owt%
  • the measured value in the case of. Inverse ⁇ shows the measured value when the amount of calcium oxide is 0.5 wt%. ⁇ indicates that the amount of acid is lwt. Indicates the measured value for / c ⁇ .
  • the white pentagon shows the measured value when the amount of silicon oxide is 2 wt%. ⁇ indicates the measured value when the amount of acid key is 5 wt%.
  • the circles indicate the measured values when the amount of oxygen is 10 wt%.
  • the particle starts to fall (flow) at a certain amplitude of the tube 11, and then the flow rate per unit time with respect to the amplitude generally follows the increase in the amplitude. It increases at a certain amplitude in the tube 11 and decreases as the amplitude increases as soon as this maximum flow rate is maintained (saturated) or immediately.
  • FIG. 4 is a graph showing a flow rate per unit time with respect to the amplitude by continuous measurement.
  • FIG. 5 is a view showing a CT scan image obtained by photographing the state of the granular material in the thin tube portion at the center of the thin tube portion.
  • the horizontal axis in Fig. 4 is the amplitude in m
  • the vertical axis is the flow rate per unit time in mg / s.
  • FIG. 4 is a measurement result obtained by a measurement method described later that measures while continuously changing the amplitude of the vibration applied to the tube 11 by the vibrator 2 within a predetermined range at a predetermined ratio.
  • vibration is applied to the tube 11 with the amplitude indicated by arrow A in Fig.
  • FIG. 5 (B) shows the inside of the narrow tube section 1122 in the state immediately after the start of the fall (flow) of the granular material, in which the tube 11 is vibrated with the amplitude indicated by the arrow B in Fig. 4 (approximately 70 IX m)
  • Fig. 5 (C) shows a state in which the flow rate per unit time with respect to the amplitude is the maximum or immediately after the maximum when the tube 11 is vibrated at the amplitude indicated by arrow C in Fig.
  • FIG. 4 (approximately 100 ⁇ m). It is a CT scan image in the narrow tube part 1122 in the state.
  • Fig. 5 (D) shows that the flow rate per unit time with respect to the amplitude when the tube 11 is vibrated with the amplitude indicated by arrow D in Fig. 4 (about 130 ⁇ m) decreases as the amplitude increases. It is a CT scan image in the narrow tube part 1122 in the state of being in contact.
  • the upper stage is a transverse section at the center of the narrow tube portion 1122
  • the lower stage is a longitudinal section at the center of the narrow tube portion 1122.
  • the vibration is stopped when each state is reached. 4 and 5 show the measurement results of 310 having an average particle diameter of 13. 6 111 when vibrating at a frequency of 30 Hz.
  • the particle spacing is suitable for the flow of the granular material, and the flow amount of the granular material per unit time is maximized. If the amplitude is further increased, the particle spacing is reduced, and the frictional force between the particles and the frictional force between the inner wall of the tube 11 and the particles increase. For this reason, the flow rate per unit time of the granular material decreases as the amplitude increases. [0056] When the amplitude of the tube 11 is increased, it is assumed that the above-mentioned phenomenon occurs, and an external force against the adhesion and friction of the powder is added to the powder, so that the flow of the powder It is presumed that the effect of densely filling the powder and granule works at the same time.
  • the characteristic curve of the flow rate per unit time with respect to the amplitude represents the fluidity in which the compressibility of the granular material is involved, and not only the difference in the fluidity of the granular material but also the granular material.
  • This characteristic curve has various shapes, with different amplitude ranges giving flow rate and decreasing rate of flow rate per unit time with respect to the rate of increase in amplitude after passing through the maximum flow rate. It's a little bit.
  • the tube 1 depends on the amount of surface processed material (TiO, Al 2 O, SiO 2).
  • the amplitude of the tube 11 at the time when the granular material dropped from the tube 11 was about 47 ⁇ m for the titanium oxide Owt% and about 30 ⁇ m for the titanium oxide 0.5 wt%. m, about 17 ⁇ m for titanium oxide lwt%, about 12 ⁇ m for titanium oxide 5 wt%, and about 9 ⁇ m for titanium oxide 10 wt%.
  • PMMA-TiO increases in fluidity as the amount of TiO fused to the surface increases.
  • the amplitude of the tube 11 at the time when the granular material falls from the tube 11 can be used as an evaluation value of the fluidity of the granular material.
  • this fluidity evaluation value is also related to the compressibility of the powder, and if the compressibility of the powder is the main point of view, the compressibility evaluation It can also be used as a value.
  • PMMA-TiO, PMMA-AlO and P In either case of MMA-SiO, depending on the amount of surface processed material (TiO, Al 2 O, SiO 2),
  • the amount of flow per unit time is different. For example, in the case of PMMA-TiO shown in Fig. 3 (A) and the tube 11 has an amplitude of 40 m, the flow rate of the granular material per unit time is
  • the amount of movement is about OmgZs for titanium oxide Owt%, about 2 mgZs for titanium oxide 0.5 wt%, about 9 mgZs for titanium oxide lwt%, and about 11 mg for titanium oxide 5 wt%. 2 mgZs and about 15 mgZs for 10 wt% titanium oxide.
  • the fluidity evaluation value is also related to the compressibility of the granular material.
  • the evaluation value of compressibility is as follows. Can also be used.
  • the tube 11 when the vibration is applied to the tube 11 by the vibrator 2 so that the amplitude of the tube 11 (in this embodiment, the amplitude of the narrow tube portion 1122 in the vicinity of the outlet 1123) becomes a predetermined size, the tube 11
  • the change over time of the flow rate per unit time of the granular material flowing through the particle may be used as the evaluation value of the fluidity of the granular material.
  • FIG. 6 is a diagram showing a change in the flow rate of the granular material per unit time with respect to time in the case of constant amplitude.
  • the horizontal axis in FIG. 6 is the elapsed time in seconds, and the vertical axis is the flow rate per unit time in mgZs.
  • Fig. 6 shows the measurement results of PMMA with an average particle size of about 58.2 m when vibrating at a frequency of 330 Hz.
  • Fig. 6 (A) shows the case where the amplitude is about 12.
  • B) shows the case where the amplitude is about 28.
  • Figure 6 (C) shows the case where the amplitude is about 52.8 ⁇ m.
  • the temporal change in the flow rate of the powder particles per unit time changes from the pulsating flow to the steady flow as the amplitude increases in the example shown in FIG. Depends on being. Also, in the pulsating flow, as the amplitude increases, the flow rate per unit time changes from a small state force to a large state force and from a high frequency state to a low state.
  • the time of the flow amount per unit time of the granular material flowing through the tube 11 can be used as an evaluation value of the fluidity of the granular material, and in particular, the stability of the flow can be evaluated by the presence or absence of pulsation, that is, whether it is a pulsating flow or an intermittent flow or a steady flow.
  • the granular material fluidity evaluation apparatus A is configured to generate and output a graph of the flow amount per unit time with respect to the amplitude.
  • the granular material fluidity evaluation apparatus A may be configured to measure only the amplitude of the tube 11 at the time of the drop and calculate and output the evaluation value.
  • the vibrator 11 is vibrated with the vibrator 2 so that the amplitude of the pipe 11 becomes a predetermined magnitude, and in this case, only the flow rate per unit time of the granular material flowing through the pipe 11 is measured.
  • the granular material fluidity evaluation device A may be configured to calculate and output the evaluation value.
  • a vibration having a certain amplitude is given to the tube 11 by the vibrator 2 for a predetermined time and the amplitude is sequentially increased at a predetermined interval to thereby obtain a predetermined range.
  • the granular fluidity evaluation device A was configured to measure the amplitude of the tube 11 and the weight of the dropped granular material one by one for each amplitude of vibration of the vibrator 2 in the inside. In this case, the amplitude of the tube 11 and the weight of the dropped particle are measured while continuously changing the amplitude of the vibration applied to the tube 11 by the vibrator 2 at a predetermined ratio. Fluidity evaluation device A may be configured.
  • the amplitude is continuously changed at a predetermined ratio.
  • the storage unit 521 is functionally provided in the storage unit 52, and the evaluation value calculation unit 512 is stored in advance in the elapsed time amplitude relationship information storage unit 521. Even if the granular fluidity evaluation device A is configured to calculate an evaluation value for evaluating the fluidity of the granular material based on this elapsed time amplitude relationship and the weight measured by the electronic balance device 4. ⁇ ⁇ .
  • the elapsed time amplitude relationship is represented by, for example, an arithmetic expression indicating a relationship between the elapsed time and the amplitude, or a lookup table in which the elapsed time and the amplitude are associated with each other.
  • the evaluation value calculation unit 512 receives a notification of the weight of the granular material from the electronic balance device 4 via the interface unit 53
  • the evaluation time calculation unit 512 calculates the elapsed time from the start of measurement to the time when the notification is received.
  • FIG. 7 is a graph showing a flow rate per unit time with respect to time.
  • the horizontal axis in Fig. 7 is the time expressed in seconds, and the vertical axis is the flow rate expressed in mgZs.
  • the horizontal axis is time, but since the amplitude is continuously changed at a predetermined rate, this horizontal axis is also the amplitude.
  • Figure 7 shows the vibration applied to the tube 11 for each particle of copper (Cu) with an average particle size of about 5 m and acid-aluminum aluminum (Al 2 O 3) with an average particle size of about 10.5 m.
  • Cu copper
  • Al 2 O 3 acid-aluminum aluminum
  • the measurement results are shown when vibrator 2 is controlled so that the amplitude of is increased from 0 to 130 m in 2 minutes. That is, it is a measurement result when the amplitude is continuously increased at a rate of 130 ⁇ 20 / ⁇ ⁇ 3.
  • the frequency of vibration is 330Hz.
  • ⁇ shows the measurement result of copper
  • ⁇ shows the measurement result of aluminum oxide.
  • the vibration amount is given to the tube 11 by the vibrator 2 so that the amplitude of the tube 11 becomes a predetermined magnitude
  • the flow rate per unit time of the granular material flowing through the tube 11 is used as the evaluation value of the fluidity.
  • the estimated value for copper is about 55 mgZs and the estimated value for aluminum oxide is about 23 mgZs.
  • FIG. 8 is a diagram showing a dura of the accumulated amount of the granular material from which the pipe force with respect to the change in amplitude also flows out, according to another example.
  • the horizontal axis in FIG. 8 is the amplitude in m units, and the vertical axis is the cumulative amount of powder that has flowed out of the tube 11 in g units.
  • the horizontal axis is the time that indicates the passage of time because the force amplitude, which is the amplitude, is continuously changed at a predetermined rate.
  • the flow amount per unit time can be obtained as in FIG.
  • Figure 8 shows an average particle size of about 5.2 m (mouth), about 6.7! !! ( ⁇ ), about 12.3 m (A), about 13.8 m (O), about 17.3 m (*), about 27.6 m (country), about 38.9 m (*) Oscillate so that the amplitude of vibration applied to tube 11 increases from 0 to 130 m in 2 minutes for each PMMA particle of approximately 47.9 m (A) and approximately 58.2 i um ( ⁇ ).
  • the measurement results when device 2 is controlled are shown.
  • the frequency of vibration is 330Hz.
  • the force S is continuously increased at a predetermined rate, and the force S is measured by applying vibration to the tube 11.
  • the amplitude is You can also measure by applying vibration to tube 11 while decreasing continuously at a predetermined rate.
  • a vibration having a certain magnitude is given to the tube 11 by the vibrator 2 for a predetermined time and the amplitude is sequentially increased at a predetermined interval to thereby increase the predetermined range.
  • the granular fluidity evaluation device A was configured to measure the amplitude of the tube 11 and the weight of the dropped granular material one by one for each amplitude of vibration of the vibrator 2 in the inside.
  • the amplitude of the vibration applied to the tube 11 by the vibrator 2 is continuously increased or decreased at a predetermined rate up to a predetermined size, and then continuously decreased or increased at a predetermined rate.
  • the granular fluidity evaluation device A may be configured to measure the amplitude of the tube 11 and the weight of the dropped granular material. With this configuration, a flow rate per unit time with respect to the amplitude can be obtained in a relatively short time, and a hysteresis in the flow rate per unit time with respect to the amplitude can be obtained.
  • the amplitude of the vibration applied to the tube 11 by the vibrator 2 within a predetermined range is continuously increased or decreased at a predetermined rate up to a predetermined size, and then the predetermined rate
  • the relationship between the amplitude continuously changing at a predetermined rate and the elapsed time is determined in advance.
  • an elapsed time amplitude relationship information storage unit 521 (indicated by a wavy line in FIG. 1) for storing information indicating the previously obtained elapsed time amplitude relationship (elapsed time amplitude relationship information) is stored in the storage unit 52.
  • the evaluation value calculation unit 512 is based on the elapsed time amplitude relationship stored in advance in the elapsed time amplitude relationship information storage unit 521 and the weight measured by the electronic balance device 4. Calculate evaluation value to evaluate fluidity Yo ⁇ be configured the granular material flowability evaluation apparatus A to so that.
  • FIG. 9 is a diagram showing a graph of the cumulative amount of the granular material in which the pipe force with respect to the change in amplitude also flows out when the amplitude of vibration is increased to a predetermined size and then decreased.
  • the horizontal axis in FIG. 9 is the amplitude in m units, and the vertical axis is the cumulative amount of powder that has flowed out of the tube 11 in g units.
  • the horizontal axis represents the force amplitude, which is the amplitude, at a predetermined ratio Since it is continuously changed, this horizontal axis is also the time indicating the passage of time. Also figure
  • FIG. 9 the accumulated amount of the granular material flowing out from the pipe 11 is expressed.
  • the flow rate per unit time can be obtained as in FIG. 7.
  • Figure 9 shows that after controlling vibrator 2 so that the amplitude of vibration applied to tube 11 increases from 0 to 130 m in 2 minutes for PMMA granules with an average particle size of about 58.2 i um.
  • the measurement results are shown when vibrator 2 is controlled to decrease from 130 to 0 m per minute.
  • the frequency of vibration is 3 30Hz.
  • the measurement is performed three times, the first (Testl) is indicated by the mouth, the second (Test2) is indicated by ⁇ , and the third (Test3) is indicated by ⁇ . And the average of these is indicated by ⁇ .
  • the magnitude of the vibration applied to the tube 11 by the vibrator 2 is continuously increased at a predetermined rate up to a predetermined rate, and then continuously at a predetermined rate.
  • the change in the cumulative amount of the granular material from which the pipe force has flowed out in response to the change in amplitude that is, the change in the flow rate per unit time relative to the change in amplitude
  • the amplitude of the vibration is reduced to a predetermined magnitude
  • the amplitude change Pipe force The change in the cumulative amount of spilled powder (change in flow rate per unit time with respect to change in amplitude) draws a hysteresis curve.
  • the tube for the change in amplitude is shown.
  • the change in the accumulated amount of spilled granular material has a different profile.
  • the hysteresis of the change in the flow rate per unit time with respect to the change in the amplitude can be used as an evaluation value of the fluidity of the granular material, and in particular, the fluidity considering the compressibility of the granular material. Can be used as an evaluation value.
  • the vibrator 2 is composed of one vibrator main body 21 that generates vibration, and vibrates the pipe 11 from one direction in a horizontal plane with respect to the axial direction of the pipe 11.
  • the vibrator 2 is constituted by a plurality of vibrator bodies that generate vibrations, and the pipe 11 is vibrated from different directions while being horizontal to the axial direction of the pipe 11.
  • the vibrator 2 includes, for example, a vibrator main body (first vibrator main body) 21 that generates vibration, a second vibrator main body 23 indicated by a broken line in FIG. 1, and the first and second vibrators.
  • a vibration transmission member 22 for transmitting vibrations generated by the main bodies 21 and 23 is provided.
  • FIG. 10 is a diagram showing a cross section taken along the line XX shown in FIG. 1.
  • the first and second vibrator bodies 21, 23 are vibration transmitting members so as to apply vibration to the tube 11 from different directions with respect to the horizontal plane with respect to the axial direction of the tube 11. It is attached to the pipe 11 via 22.
  • the first and second vibrator bodies 21 and 23 are in the direction in which the first vibrator body 21 applies vibration to the tube 11 and the second vibrator body 23 vibrates in the tube 11. It is attached to the pipe 11 via the vibration transmitting member 22 so that the direction of applying the pressure is orthogonal.
  • the first and second vibrator bodies 21 and 23 give vibration to the tube 11 via the vibration transmission member 22 at a predetermined frequency and amplitude according to the control signal of the arithmetic device 5.
  • the vibrations that the first and second vibrator bodies 21 and 23 give to the tube 11 may have different vibration waveforms.
  • FIG. 11 is a graph showing a flow amount per unit time with respect to the passage of time when vibrations having different waveforms from two directions are given to the pipe.
  • the horizontal axis in Fig. 11 is the time expressed in seconds, and the vertical axis is the flow rate expressed in gZs.
  • this horizontal axis is also the amplitude.
  • FIG. 11 shows the measurement results for spherical silica having an average particle diameter of about 20 m.
  • the first vibrator body 21 increases in any case from 0 to 130 ⁇ m in amplitude in 330 minutes at a frequency of 330 Hz.
  • the tube 11 is vibrated like this.
  • the second vibrator body 23 has an amplitude of 2Hz.
  • ⁇ shows the measurement results when the second vibrator main body 23 applied vibration of a pulse with a frequency of 2 Hz and an amplitude of 50 m to the tube 11.
  • the measurement results when the second vibrator main body 23 does not give vibration to the tube 11 are indicated by ⁇ .
  • an ultrasonic oscillation device can be used for the vibrator 2 or higher frequency, of course, even in the ultrasonic region. Good.
  • the amplitude of the tube 11 is measured by the laser vibration measuring device 3, but the amplitude of vibration in the vibrator main body 21 (23) of the vibrator 2 is the same as that of the vibrator main body 21.
  • the level of the driving voltage for driving (23) is determined according to the level of the driving voltage. Therefore, based on the level of the driving voltage for driving the vibrator main body 21 (23) of the vibrator 2, the tube 11 The amplitude may be obtained. For example, the relationship between the level of the drive voltage and the amplitude of the tube 11 is obtained in advance, and the level force of the drive voltage is also obtained from the amplitude of the tube 11 using this relationship.
  • a piezoelectric element bonded to the outer peripheral surface of the thin tube portion 1122 in the vicinity of the outlet 1123 of the tube 11 is used.
  • the granular material fluidity evaluation apparatus 1 may be configured so that the amplitude of 11 is measured.
  • the piezoelectric element bonded to the thin tube portion 1122 is distorted by the vibration of the thin tube portion 1122, and outputs a voltage corresponding to the distortion.
  • the granular material fluidity evaluation apparatus 1 is configured.
  • the amplitude can be measured even when the tube 11 vibrates particularly in a high-frequency region or an ultrasonic region.
  • the granular material fluidity evaluation apparatus includes an inlet at a storage tank for storing the granular material to be evaluated and an outlet of the storage unit for discharging the granular material.
  • the granular fluidity evaluation method is a vertical or vertical tank provided with the storage tank at one end so that the granular body flows in from a storage tank for storing the granular material to be evaluated.
  • a vibration is applied to the inclined tube, the amplitude of the tube is measured, the weight of the granular material dropped through the tube from the storage tank, and the weight of the granular material is measured based on the measured amplitude and weight. It is characterized by calculating an evaluation value for evaluating fluidity.
  • the granular material itself flows, or the granular material is in the state of a dynamic granular material that starts to flow. Body fluidity can be evaluated.
  • the vibration unit applies vibration to the tube while continuously changing the magnitude of the amplitude at a predetermined ratio. Further, in the above-described powder granularity fluidity evaluation apparatus, the vibration unit applies vibration to the tube while continuously changing the amplitude at a predetermined ratio, and replaces the amplitude measurement unit with the predetermined value.
  • a storage unit that preliminarily stores the relationship between the magnitude of the amplitude that continuously changes at a rate and the elapsed time, and the evaluation value calculation unit is configured by the relationship stored in advance in the storage unit and the weight measurement unit. An evaluation value for evaluating the fluidity of the powder is calculated based on the measured weight.
  • a predetermined evaluation value can be calculated in a shorter time.
  • the continuous change by the vibration unit is a change that is increased or decreased to a predetermined magnitude and then decreased or increased.
  • a predetermined evaluation value can be calculated in a shorter time.
  • the hysteresis of the change in the flow rate per unit time with respect to the change in the amplitude can be calculated as the evaluation value of the fluidity. Thereby, the hysteresis of the flow between the powder particles to be measured can be relatively evaluated.
  • the evaluation value is obtained when the vibration is applied to the tube by the vibration unit so that the amplitude of the tube becomes a predetermined magnitude.
  • the flow rate per unit time of the granular material flowing in the tube In the granular material fluidity evaluation apparatus having such a configuration, the flow rate between the granular materials to be measured can be relatively evaluated by the evaluation value.
  • the evaluation value is obtained by applying vibration to the tube by the vibration unit so that the tube has a predetermined amplitude. It is a time change of the flow rate per unit time of the said granular material which flows through the said pipe
  • the granular material fluidity evaluation apparatus having such a configuration, stability, compressibility, and fluidity between the granular materials to be measured can be relatively evaluated based on the evaluation value.
  • the evaluation value is the magnitude of the amplitude of the tube at the time when the granular material falls from the tube.
  • the flow starting point between the granular materials to be measured can be relatively evaluated by the evaluation value.
  • the vibration section applies vibrations to the tube from different directions with respect to a horizontal plane with respect to the axial direction of the tube. Further, in these above-described powder body fluidity evaluation apparatuses, the vibrations applied to the pipe from different directions on the horizontal plane with respect to the axial direction of the pipe are different vibration waveforms. In the granular material fluidity evaluation apparatus having such a configuration, it is possible to suppress the hindrance to flow due to the formation of crosslinks. For this reason, the amplitude value and the maximum flow rate at which the granular material starts to flow in the characteristic curve of the flow rate per unit time with respect to the amplitude can be measured in a shorter time.
  • the vibrating section includes a piezoelectric element.
  • the amplitude of vibration and the frequency (frequency) can be controlled independently. Therefore, the amplitude is fixed while fixing the frequency to a predetermined frequency. It can be changed easily and continuously.

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Abstract

　本発明は、動的な粉粒体の状態で粉粒体の流動性を評価し得る粉粒体流動性評価装置及び該方法を提供する。本発明の粉粒体流動性評価装置Ａは、評価対象の粉粒体を貯めるためのホッパ部１１１と、粉粒体が排出するホッパ部１１１の排出口１１１２に流入口１１２１を接続する垂直の管１１と、管１１に振動を与える振動器２と、管１１の振幅を測定するレーザ振動測定器３と、ホッパ部１１１から管１１を通過して落下した粉粒体の重量を測定する電子天秤装置４と、測定された振幅及び重量に基づいて粉粒体の流動性を評価する評価値を演算する評価値演算部５１２とを備える。

Description

明 細 書
粉粒体流動性評価装置及び該方法
技術分野
[0001] 本発明は、粉粒体の流動性を相対評価し得る粉粒体流動性評価装置及び粉粒体 流動性評価方法に関する。
背景技術
[0002] 粉粒体の流動性は、例えば、安息角を測定したり、圧縮度を測定したり、凝集度を 測定したりすることによって評価されており、例えば、カー（Carr)法によって流動性を 評価する指数値が演算され、評価されている。
[0003] このような流動性を評価する際に利用される安息角を測定する方法が、例えば、特 許文献 1に開示されている。この特許文献 1には、上力 順に、篩網、該篩網を振動 させるための振動手段、粉体試料注入用漏斗、安息角測定用テーブル、及び、振動 手段と試料注入用漏斗を支持する支持台を有する装置を用いて粉体の安息角を測 定する方法であって、粉体試料の液体含有量が 10〜60重量％の範囲であり、篩網 の目開き寸法が 710〜5600 mの範囲であり、試料注入用漏斗の下部出口の径が 5〜 15mmの範囲である湿潤粉体の安息角の測定方法が開示されている。
[0004] また、日本工業規格 JIS Z 2502 (2000)又は ISO 4490には、「金属粉一流動 性試験方法」が規定されている。この「金属粉 流動性試験方法」は、大略、校正さ れた標準寸法の漏斗（ホールフローメータ）におけるオリフェスを 50gの金属粉が通 過して流れ出る時間をストップウォッチで測定し、この時間の長短で金属粉の流動性 を測定する方法である。
[0005] ところで、背景技術に係る評価方法は、静的な粉粒体の状態で測定される安息角、 圧縮度及び凝集度等力 粉粒体の流動性を見積もるものであり、動的な粉粒体の状 態で粉粒体の流動性を評価するものではな力つた。そのため、背景技術に係る評価 方法による評価は、粉粒体の流動性を正確に反映したものであるとは言えな 、場合 かあつた。
[0006] また、上記「金属粉 流動性試験方法」は、上述のように試験するので、測定対象 が金属粉であって重力によって自然に排出される粉粒体に限られると 、う不都合が ある。上記「金属粉 流動性試験方法」は、特に、付着性のある粉粒体には適用する ことができない。
特許文献 1 :特開 2002— 162329号公報
発明の開示
[0007] 本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、粉粒体自体が流動している 又は流動を始める動的な粉粒体の状態で粉粒体の流動性を評価し得る粉粒体流動 性評価装置及び粉粒体流動性評価方法を提供することを目的とする。
[0008] 本発明者は、種々検討した結果、振動する管を流動する粉粒体は、管の振幅の大 きさに応じて流動の開始点及び単位時間当たりの流動量が変化することを見出した
[0009] 本発明の一態様に係る粉粒体流動性評価装置は、粉粒体を収容する収容部材に 振動を与え、該与えた振動の振幅と該与えた振動によって前記収容部材力 出た粉 粒体の重量とに基づ 、て前記粉粒体の流動性を評価する評価値を演算する。本発 明の他の一態様に係る粉粒体流動性評価方法は、まず、粉粒体を収容する収容部 材に振動を与え、次に、該与えた振動の振幅と該与えた振動によって前記収容部材 力 出た粉粒体の重量とに基づいて前記粉粒体の流動性を評価する評価値を演算 する。
[0010] なお、振幅は、（振幅） = (振動の加速度) Z (2 X π X (振動数)）2の関係式によつ て対応付けられる。振幅は、振動数が一定の場合には、振動の加速度に比例するこ とになる。
[0011] このような構成の粉粒体流動性評価装置及び粉粒体流動性評価方法は、粉粒体 自体が流動して 、る又は流動を始める動的な粉粒体の状態で粉粒体の流動性を評 価することができる。
図面の簡単な説明
[0012] [図 1]実施形態における粉粒体流動性評価装置の構成を示す図である。
[図 2]管の周波数特性を示す図である。
[図 3]振幅に対する単位時間あたりの流動量のグラフを示す図である。 [図 4]連続測定による、振幅に対する単位時間あたりの流動量のグラフを示す図であ る。
[図 5]細管部中央の細管部内における粉粒体の状態を撮影した CTスキャン画像を示 す図である。
[図 6]—定振幅の場合における、時間経過に対する粉粒体の単位時間当たりの流動 量の変化を示す図である。
[図 7]時間経過に対する単位時間あたりの流動量のグラフを示す図である。
[図 8]他の例に係る、振幅の変化に対する管力 流出した粉粒体の累積量のグラフを 示す図である。
[図 9]振動の振幅の大きさを所定の大きさまで増カロさせた後に減少させた場合におけ る、振幅の変化に対する管力も流出した粉粒体の累積量のグラフを示す図である。
[図 10]図 1に示す XXにおける横断面を示す図である。
[図 11]2方向から異なる波形の振動を管に与えた場合における時間経過に対する単 位時間あたりの流動量のグラフを示す図である。
発明を実施するための最良の形態
[0013] 以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同 一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。
[0014] (実施形態の構成）
図 1は、実施形態における粉粒体流動性評価装置の構成を示す図である。粉粒体 流動性評価装置 Aは、粉粒体を収容する収容部材に振動を与え、この与えた振動の 振幅とこの与えた振動によって収容部材から出た粉粒体の重量に基づいて粉粒体 の流動性を評価する評価値を演算する装置であり、例えば、図 1に示すように、粉粒 体流動部 1と、振動器 (Vibrator) 2と、レーザ振動測定器 (Laser Vibrometer) 3と、電 子天秤装置 (Electric balance) 4と、演算装置 5とを備えて構成される。
[0015] 粉粒体流動部 1は、管 11と、垂直 (言い換えれば、重力が作用する方向 Gと略並行 )となるように管 11を支持する水平ロッド 12と、水平ロッド 12を支持するスタンド 13と を備えて構成される。
[0016] 管 11は、粉粒体を収容する収容部材であり、例えば、評価対象の粉粒体を貯める ためのホッパ部 111と、流動する粉粒体が通過する管部 112とを備えて構成される。 ホッパ部 111は、粉粒体を投入することができるように投入口 1111が上端に開口し ており、粉粒体を排出する排出口 1112へ貯留されている粉粒体がスムーズに流れ るように投入口 1111から排出口 1112へ径が小さくなる漏斗形状となって 、る。管部 112は、ホッパ部 111の排出口 1112に上方端の流入口 1121が接続され、下方端 に内径がより小さい細管部 1122が形成されている。管 11は、管部 112の上方端で 水平ロッド 12に支持されている。
[0017] 細管部 1122の内径は、粉粒体の流動性を評価したい径に相当する寸法である。
管部 112の内径は、管部 112を通過する粉粒体の材質や大きさや付着力等に応じ て適宜設定される。管部 112の外径 (即ち、管部 112の厚さ）は、振動器 2で振動が 与えられ水平ロッド 12で支持される場合に管 11が破損しない程度の強度を持つよう に適宜設定される。また、管部 112の長さは、振動器 2による振動が管 11全体に伝 播すれば、特に限定されないが、装置の小型化の観点力 数百 mm程度のものが好 ましい。そして、管 11は、振動器 2による振動が管 11全体に伝播するように、振動器 2による振動が管 11全体に伝播する程度の剛性を持つ材料で形成されており、例え ば、ガラス及び金属（例えば鋼や銅等)等で形成されて!、る。
[0018] なお、管 11は、本実施形態では、粉粒体に重力が最も強く作用するように垂直に 配置されたが、粉粒体に重力が作用すればよいので、垂直方向を基準に所定の角 度で傾斜して配置されてもょ ヽ。
[0019] ホッパ部 111は、請求項の貯槽の一例であり、管部 112は、請求項の管の一例で ある。本実施形態では、上記のように、請求項の貯槽と管が管 11として一体に形成さ れている。
[0020] 振動器 2は、演算装置 5の制御信号に応じて所定の周波数及び振幅で、収容部材 の一例である管 11に振動を与える装置であり、例えば、振動を生成する振動器本体 21と、振動器本体 21で生成した振動を伝達する振動伝達部材 22とを備えて構成さ れる。振動器本体 21は、例えば、永久磁石又は励磁コイルによる直流磁場内に配置 された可動コイルに交流電流を供給することによって可動コイルに接続する振動板を 振動させる電磁式バイブレータや、固定電極板と振動板とによってコンデンサを形成 し直流バイアス電圧に交流電圧を重畳して固定電極板及び振動板に供給することに よって振動板を振動させる静電式バイブレータや、電圧を加えると変形する電歪素 子に交流電圧を加えることによって電歪素子に接続する振動板を振動させる電歪式 バイブレータや、モータの回転軸に取り付けられた偏心ウェイトを回転させることによ つて振動を生成する振動モータ等である。また例えば、振動器本体 21は、圧電素子 を備えて構成された圧電発音式バイブレータでもよ ヽ。圧電発音式バイブレータでは 、振動の振幅と周波数 (振動数)とを独立に制御することができるので、周波数を予め 設定された所定の周波数に固定しながら振幅を容易に連続的に変化させることがで きる利点がある。このような圧電発音式バイブレータは、例えば、ドーナツ状に形成さ れ両面に一対の対向電極を備える圧電素子と、円形に形成され金属製の圧電振動 板とを備え、前記圧電素子が同心となるように前記圧電振動板の一方面に固着され て構成される。このような構成の圧電発音式バイブレータでは、前記一対の対向電極 に電圧を印加すると、電圧の極性に応じて圧電素子が径方向に伸縮する一方で圧 電振動板が伸縮しないため、圧電素子の伸縮に応じて圧電振動板が圧電振動板の 法線方向で上下に屈曲する。このため、前記一対の対向電極に交流電圧を印加す ることによって、この上下の屈曲が交互に繰り返されて圧電振動板が振動する。本実 施形態では、振動器 2は、電磁式バイブレータゃ圧電発音式バイブレータを用いた。 振動伝達部材 22は、細管部 1122が形成される側における管部 112の下方端に接 続され、振動器本体 21で発生した振動が管 11に伝播される。なお、振動器 2は、超 音波を生成しこの生成した超音波を管部 112の下方端に照射することによって管 11 を振動するように構成した超音波発振装置でもよい。振動器 2は、請求項の振動部の 一例である。
レーザ振動測定器 (Laser
Vibrometer) 3は、管 11の振幅を測定してその測定した振幅を演算装置 5に出力する 装置であり、例えば、レーザ振動測定器本体 31と、プローブ 32と、アナログをデイジ タルに変換するアナログ Zディジタル変翻 (以下、「AZD」と略記する。） 33とを備 えて構成される。レーザ振動測定器本体 31は、プローブ 32にレーザ光を流出口 11 23の近傍の細管部 1122に照射させると共にその反射光を受光させ、予め設定され た所定のサンプリング間隔 (例えば 1秒毎)でそのレーザ光の照射及び受光のタイミ ングカもレーザ 'ドッブラ法により振幅を演算し、その演算結果を AZD33を介して演 算装置 5に出力する。本実施形態では、粉粒体が流出する管 11の流出口 1123の 近傍は、振動の開放端となることから、このようにレーザ振動測定器 3は、管 11の流 出口 1123の近傍における細管部 1122の振幅を測定してその測定結果を演算装置 5に出力するように配置されている。レーザ振動測定器 3は、請求項の振幅測定部の 一例である。
[0022] 電子天秤装置（Electric
balance) 4は、ホッパ部 111から管部 112を通過して落下した粉粒体の重量を測定し てその測定した重量を演算装置 5に出力する装置である。電子天秤装置 4は、重量 を測定すべき測定対象を載せる秤量台 41が管 11の流出口 1123の下方に配置され る。そして、電子天秤装置 4は、管部 11から落下する粉粒体を秤量台 41で受けて、 予め設定された所定のサンプリング間隔 (例えば 1秒毎)でその重量を測定し、この 測定した重量をディジタルで演算装置 5に出力する。電子天秤装置 4の検出感度は 、 1個の粉粒体の平均的な質量及び演算する評価値に求められる精度に応じて適宜 決定されるが、本実施形態では、 0. lmgである。電子天秤装置 4は、請求項の重量 測定部の一例である。
[0023] 演算装置 5は、振動器 2が生成する振動の周波数及び振幅を制御すると共に、動 的な粉粒体の状態で、レーザ振動測定器 3で測定した振幅及び電子天秤装置 4によ つて測定された重量に基づいて粉粒体の流動性を評価する評価値を演算する装置 である。
[0024] 演算装置 5は、例えば、中央処理部 51と、記憶部 52と、インタフェース部 53と、入 力部 54と、出力部 55と、バス 56とを備えて構成される。
[0025] インタフェース部 53は、演算装置 5と外部機器との間でデータを入出力可能に接続 するためのインタフェース回路である。インタフェース部 53は、中央処理部 51からの 制御信号を振動器 2が処理可能な形式のデータに変換すると共に、レーザ振動測定 器 3及び電子天秤装置 4力ものデータを中央処理部 51が処理可能な形式のデータ に変換する。入力部 54は、評価値の測定開始を指示する開始コマンド等の各種コマ ンド、及び、振動器 2が生成する振動の周波数の値等の各種データを演算装置 5に 入力する機器であり、例えば、キーボードやマウス等である。出力部 55は、入力部 54 力 入力されたコマンドやデータ、及び、粉粒体の評価値等を出力する機器であり、 例えば CRTディスプレイ、 LCD、有機 ELディスプレイ又はプラズマディスプレイ等の 表示装置やプリンタ等の印字装置等である。
[0026] 記憶部 52は、本粉粒体流動性評価装置 Aを制御する制御プログラム等の各種プロ グラム及び各種プログラムの実行中に生じるデータ等の各種データを記憶する。記 憶部 52は、例えば、中央処理部 51の所謂ワーキングメモリとなる RAM (Random Acc ess Memory)等の揮発性の記憶素子、及び、 ROM (Read
Only Memory)や書換え可能な EEPROM (Electrically Erasable
Programmable Read Only Memory)等の不揮発性の記憶素子を備えて構成される。
[0027] 中央処理部 51は、例えば、マイクロプロセッサ及びその周辺回路等を備えて構成 され、機能的に、所定の周波数及び振幅の振動を生成するように振動器 2を制御す る振動器制御部 511と、レーザ振動測定器 3によって測定された振幅及び電子天秤 装置 4によって測定された重量に基づいて粉粒体の流動性を評価する評価値を演 算する評価値演算部 512とを備えると共に、制御プログラムに従い記憶部 52、インタ フェース部 53、入力部 54及び出力部 55を当該機能に応じてそれぞれ制御し、さら に、インタフェース部 53を介して振動器 2を制御する。
[0028] これら中央処理部 51、記憶部 52、インタフェース部 53、入力部 54及び出力部 55 は、データを相互に交換することができるようにバス 56でそれぞれ接続される。
[0029] このような演算装置 5は、例えば、コンピュータ、より具体的にはノート型やディスクト ップ型等のパーソナルコンピュータ等によって構成可能である。
[0030] なお、必要に応じて演算装置 5は、外部記憶部（不図示）をさらに備えてもよい。外 部記憶部は、例えば、フレキシブルディスク、 CD— ROM (Compact Disc Read Only Memory)、 CD— R (Compact
Disc Recordable)及び DVD— R (Digital Versatile Disc
Recordable)等の記録媒体との間でデータを読み込み及び Z又は書き込みを行う装 置であり、例えば、フレキシブルディスクドライブ、 CD— ROMドライブ、 CD— Rドライ ブ及び DVD— Rドライブ等である。
[0031] 次に、本実施形態の動作について説明する。
[0032] (実施形態の動作）
粉粒体の流動性に関する評価値を測定する場合、測定者は、まず、振動器 2によ つて管 11に与える振動の、測定に好ましい周波数 (周期）を決定する。これは、管 11 を通過する測定対象の粉粒体に応じて、振動器 2が接続され水平ロッド 12によって 支持されている管 11の周波数特性が異なるためである。そのため、測定対象の粉粒 体に応じて管 11に与える振動の周波数を決定することが必要である。
[0033] この周波数の決定に当たって、測定者は、演算装置 5、レーザ振動測定器 3及び電 子天秤装置 4を起動すると共に管 11のホッパ部 111に測定対象の粉粒体を投入口 1 111から投入することによって、測定の準備を行う。そして、測定者は、管 11に与える 振動の周波数 (振動器 2の周波数)を所定範囲で変えながら管 11の振幅を測定する
[0034] 一例として、平均粒径が約 10 μ m程度のポリメチルメタタリレート、酸化ケィ素、酸 化アルミニウム及び銅の各粉粒体に対するガラス製の管 11の周波数特定を図 2に示 す。このガラス製の管 11は、管部 112の内径が約 6mmであってその下方端の細管 部 1122の内径力 S約 1. 2mmであり、管部 112の全長が約 150mmであってそのうち 約 50mmの下方端が細管部 1122に割り当てられている。また、管 11の振幅は、流 出口 1123の近傍における細管部 1122の振幅が測定された。
[0035] 図 2は、管の周波数特性を示す図である。図 2の横軸は、 Hz単位で示す周波数 (F requency)であり、その縦軸は、 m単位で示す振幅（Amplitude)である。〇は、管 1 1に粉粒体を通過させなカゝつた場合の測定値を示す。國は、粉粒体として PMMA( ポリメチルメタタリレート）を管 11に通過させた場合の測定値を示す。▲は、粉粒体と して SiO (酸ィ匕ケィ素)を管 11に通過させた場合の測定値を示す。♦は、粉粒体とし
2
て Al O (酸ィ匕アルミニウム）を管 11に通過させた場合の測定値を示す。そして、參
2 3
は、粉粒体として Cu (銅)を管 11に通過させた場合の測定値を示す。
[0036] 図 2に示すように、管 11に粉粒体を通過させた場合と管 11に粉粒体を通過させな い場合、及び、粉粒体の材質を変えた場合における管 11の各周波数特性は、それ ぞれ異なることが分かる。このように各周波数特性は、それぞれ異なるが、上記寸法 の管 11において、約 330Hz前後で 1次の共振が現れ、その前後に高次の共振が現 れるプロフアイノレである。
[0037] 本発明に係る粉粒体の評価値の測定は、管 11を振動させる必要があるため、少な くとも管 11が振動する周波数で振動器 2を駆動する必要がある。共振周波数で管 11 に振動を与えると消費電力の点で有利であるが、周波数が変化すると周波数の変化 に較べて大きく振幅が変化してしまい測定精度の点で好ましくない。そのため、測定 精度を向上させるベぐ周波数が変化しても振幅の変化が少ない周波数で測定する ことが好ましい。
[0038] 図 2の場合では、例えば、約 250Hz〜約 300Hzの周波数範囲は、周波数が変化 しても振幅の変化が少な 、周波数範囲となって 、るので、この周波数範囲で測定の 周波数を決定することが好まし 、。
[0039] さらに、 1種類の粉粒体における評価値を測定する場合には、上記のような周波数 範囲から或る周波数を選択すればよいが、測定の周波数を変えずに複数種類の粉 粒体の評価値を測定する場合には、各粉粒体に対して同程度の測定精度で測定す ベぐ各粉粒体に対して周波数が変化しても振幅の変化が少ない周波数で測定する ことが好ましい。図 2の場合では、例えば、約 300Hzの前後で各粉粒体に対して周 波数が変化しても振幅の変化が少な 、。
[0040] 振動器 2の振動の周波数を設定した後に、測定対象の粉粒体の評価値を測定する 。測定者は、まず、演算装置 5、レーザ振動測定器 3及び電子天秤装置 4を起動して 演算装置 5に振動器 2の振動の周波数をセットすると共に管 11のホッパ部 111に測 定対象の粉粒体を投入口 1111より投入することによって測定の準備を行う。そして、 測定者は、演算装置 5に測定開始を指示する。
[0041] 測定開始の指示を受付けると、演算装置 5の中央処理部 51における振動器制御 部 511は、所定の周波数及び振幅で所定時間だけ振動器 2に振動を生じさせ、演算 装置 5は、振動器 2によって管 11に振動を与える。レーザ振動測定器 3は、所定のサ ンプリング間隔で管 11の振動の振幅を測定し、この測定した管 11の振幅を演算装 置 5に出力する。電子天秤装置 4は、所定のサンプリング間隔で落下した粉粒体の重 量を測定し、この測定した粉粒体の重量を演算装置 5に出力する。演算装置 5の中 央処理部 51における評価値演算部 512は、レーザ振動測定器 3からの出力と電子 天秤装置 4からの出力とを対応付けて記憶部 52に記憶する。
[0042] 所定時間が経過すると、演算装置 5は、次の大きさの振幅で振動器 2に振動を生じ させて測定すベぐ所定の周波数及び次の大きさの振幅で所定時間だけ振動器 2に 振動を生じさせ、演算装置 5は、振動器 2によって管 11に振動を与える。レーザ振動 測定器 3は、所定のサンプリング間隔で管 11の振動の振幅を測定し、この測定した 管 11の振幅を演算装置 5に出力する。電子天秤装置 4は、所定のサンプリング間隔 で落下した粉粒体の重量を測定し、この測定した粉粒体の重量を演算装置 5に出力 する。演算装置 5の中央処理部 51における評価値演算部 512は、レーザ振動測定 器 3からの出力と電子天秤装置 4からの出力とを対応付けて記憶部 52に記憶する。
[0043] 以下同様に、所定の範囲内において所定の間隔で、振動器 2で生成される振動の 振幅の大きさを順次に増加させながら、演算装置 5は、レーザ振動測定器 3からの出 力と電子天秤装置 4からの出力と取得し、レーザ振動測定器 3からの出力と電子天秤 装置 4からの出力とを対応付けて記憶部 52に記憶する。
[0044] 所定の範囲内における振動器 2で生成される振動の各振幅に対応する管 11の振 幅と落下した粉粒体の重量との測定が終了すると、演算装置 5の中央処理部 51にお ける評価値演算部 512は、記憶部 52に記憶したレーザ振動測定器 3からの出力と電 子天秤からの出力とに基づいて、振幅に対する単位時間あたりの流動量のグラフを 作成し、この作成したグラフを出力部 55に出力する。振幅及び重量は、所定のサン プリング間隔で測定しているので、単位時間あたりの流動量は、今回の重量から前回 の重量を減算してサンプリング間隔の時間で除算することによって演算することがで きる。特に、サンプリング間隔を 1秒に設定すると、今回の重量力も前回の重量を減 算することによって 1秒間当たりの流動量を演算することができ、除算処理が省略さ れるので演算時間を短縮することができる。
[0045] そして、演算装置 5は、記憶部 52に記憶したレーザ振動測定器 3からの出力と電子 天秤装置 4からの出力とに基づいて、所定の評価値を演算し、この演算した評価値を 出力部 55に出力する。例えば、評価値は、管 11の振幅 (本実施形態では、流出口 1 123近傍の細管部 1122の振幅）が所定の大きさとなるように振動器 2で管 11に振動 を与えた場合における管 11を流動する粉粒体の単位時間当たりの流動量である。こ の評価値によって測定対象の各粉粒体間における流動流量を相対的に評価するこ とができる。振幅の大きさは、測定対象の粉粒体に応じて適宜に予め設定される。ま た例えば、評価値は、管 11から粉粒体の落下があった時点における管 11の振幅 (本 実施形態では、流出口 1123近傍の細管部 1122の振幅）の大きさである。管 11から 粉粒体の落下があった時点は、電子天秤装置 4が重量を検出した時点として検出さ れ得る。この評価値によって測定対象の各粉粒体間における流動開始点を相対的 に評価することができる。
[0046] 一例として、径が約 10 μ m程度の酸ィ匕チタン表面カ卩ェポリメチルメタタリレート（以 下、「PMMA—TiO」と略記する。）、酸ィ匕アルミニウム表面カ卩ェポリメチルメタクリレ
2
ート（以下、 ΓΡΜΜΑ-ΑΙ Ο」と略記する。）及び酸ィ匕ケィ素表面カ卩ェポリメチルメタ
2 3
タリレート（以下、 ΓρΜΜΑ-SiO」と略記する。）の各粉粒体に対し、上記各寸法の
2
管 11を用いて振幅に対する単位時間あたりの流動量を測定した。また、管 11の振幅 は、流出口 1123の近傍における細管部 1122の振幅が測定される。さらに、これら各 物質に対して管 11の周波数特性が測定され、振動器 2の振動の周波数力 S400Hzに 設定された。
[0047] PMMA-TiOは、ポリメチルメタタリレート粒子の表面に酸化チタン粒子を融着（m
2
echanofosion)させたものであり、 PMMA—Al Oは、ポリメチルメタタリレート粒子の
2 3
表面に酸化アルミニウム粒子を融着させたものであり、そして、 PMMA— SiOは、ポ
2 リメチルメタタリレート粒子の表面に酸ィ匕ケィ素粒子を融着させたものである。
[0048] 図 3は、振幅に対する単位時間あたりの流動量のグラフを示す図である。図 3の横 軸は、 m単位で示す振幅であり、縦軸は、 mgZs単位で示す単位時間当たりの流 動量である。
[0049] 図 3 (A)は、融着する酸ィ匕チタンの量を 0、 0. 5、 1、 5、 10wt% (重量0 /0)に変えた 場合における PMMA—TiOの測定結果を示す。口は酸化チタンの量が Owt%の
2
場合の測定値を示す。逆△は酸ィ匕チタンの量が 0. 5wt%の場合の測定値を示す。 △は酸ィ匕チタンの量が ^％の場合の測定値を示す。◊は酸ィ匕チタンの量が 5wt %の場合の測定値を示す。そして、〇は酸ィ匕チタンの量が 10^%の場合の測定値 を示す。
[0050] 図 3 (B)は、融着する酸化アルミニウムの量を 0、 0. 5、 1、 5、 10wt% (重量0 /0)に 変えた場合における PMMA— Al Oの測定結果を示す。口は酸化アルミニウムの
2 3
量が Owt%の場合の測定値を示す。逆△は酸化アルミニウムの量が 0. 5wt%の場 合の測定値を示す。△は酸ィ匕アルミニウムの量が lwt%の場合の測定値を示す。 O は酸ィ匕アルミニウムの量が 5wt%の場合の測定値を示す。そして、〇は酸化アルミ- ゥムの量が 1(^％の場合の測定値を示す。
[0051] 図 3 (C)は、融着する酸ィ匕ケィ素の量を 0、 0. 5、 1、 2、 5、 10wt% (重量％)に変え た場合における PMMA—SiOの測定結果を示す。口は酸ィ匕ケィ素の量が Owt%
2
の場合の測定値を示す。逆△は酸化ケィ素の量が 0. 5wt%の場合の測定値を示す 。△は酸ィ匕ケィ素の量が lwt。/c^場合の測定値を示す。白抜きの五角形は酸化ケィ 素の量が 2wt%の場合の測定値を示す。◊は酸ィ匕ケィ素の量が 5wt%の場合の測 定値を示す。そして、〇は酸ィ匕ケィ素の量が 10wt%の場合の測定値を示す。
[0052] 図 3 (A)〜（C)から分かるように、 PMMA—TiO、 PMMA— Al O及び PMMA
2 2 3
— SiO
2の何れの場合も、或る管 11の振幅の大きさで粉粒体の落下 (流動）が始まり、 その後、振幅に対する単位時間あたりの流動量は、大略、振幅の大きさの増大に従 つて増大し、管 11における或る大きさの振幅で最大となり、この最大流動量の状態を 維持 (飽和）した後に又は直ちに、振幅の大きさの増大に従って減少して 、る。
[0053] 振幅に対する単位時間あたりの流動量力このようなプロファイルを呈するのは、粉 粒体の圧縮性が関与していると考えられる。
[0054] 図 4は、連続測定による、振幅に対する単位時間あたりの流動量のグラフを示す図 である。図 5は、細管部中央の細管部内における粉粒体の状態を撮影した CTスキヤ ン画像を示す図である。図 4の横軸は、 m単位で示す振幅であり、縦軸は、 mg/s 単位で示す単位時間当たりの流動量である。図 4は、所定の範囲内において振動器 2によって管 11に与える振動の振幅の大きさを所定の割合で連続的に変化させなが ら測定する後述の測定方法により得た測定結果である。図 5 (A)は、図 4に矢印 Aで 示す振幅 (約 50 μ m)で管 11に振動を与えて 、るが、粉粒体が管 11から落下しな!ヽ 状態における細管部 1122内の CTスキャン画像である。図 5 (B)は、図 4に矢印 Bで 示す振幅 (約 70 IX m)で管 11に振動を与えた、粉粒体の落下 (流動）が始まった直 後の状態における細管部 1122内の CTスキャン画像である。図 5 (C)は、図 4に矢印 Cで示す振幅 (約 100 μ m)で管 11に振動を与えた、振幅に対する単位時間あたり の流動量が最大の状態、あるいは最大の状態の直後の状態における細管部 1122 内の CTスキャン画像である。そして、図 5 (D)は、図 4に矢印 Dで示す振幅 (約 130 μ m)で管 11に振動を与えた、振幅に対する単位時間あたりの流動量が振幅の大き さの増大に従って減少している状態における細管部 1122内の CTスキャン画像であ る。なお、図 5 (A)乃至 (D)の各図において、上段が細管部 1122中央の横断面であ り、下段が細管部 1122中央の縦断面である。また、 CTスキャンの撮影に当たっては 、各状態に至った時点で振動を止めて撮影を行っている。図 4及び図 5は、周波数 3 30Hzで振動させた場合における平均粒径 13. 6 111の310の測定結果である。
2
測定対象の粉粒体を投入口 1111より投入した状態では、管 11の所々に空間（例 えば図 5 (A)に示す空間 SP1)が生じ、粉粒体に大きな粗密の分布が生じている。こ のため、管 11に振動を与え始めても、その振動のエネルギーがこのような空間（粉粒 体の粗な部位)の縮小に費やされる一方で、粉粒体の密な部位で流動が阻害される 。このため、管 11に振動を与え始めてもしばらく粉粒体が管 11から落下しない状態 が続く。さらに振幅を大きくすると、振動によりこのような空間が縮小され、粉粒体の粗 密の分布が緩和され、このような空間が或る大きさの空間になると、例えば図 4に示 す例では図 5 (B)に示す大きさの空間 SP2になると、粉粒体の落下 (流動）力 S始まる。 さらに振幅を大きくすると、振動によりこのような空間がさらに縮小され、粉粒体の粗 密の分布がさらに緩和されて均一化が進み、粉粒体の流動を阻害する密な部位が 減少する。このため、振幅の増大に従って粉粒体の単位時間当たりの流動量も増大 する。そして、或る大きさの振幅で、図 5 (C)に示すように、粉粒体の流動に適した粒 子間隔の状態となり、粉粒体の単位時間当たりの流動量が最大となる。そして、さら に振幅を大きくすると、粒子間隔が詰まり、粒子間の摩擦力や管 11の内壁と粒子と の間における摩擦力が増大する。このため、振幅の増大に従って粉粒体の単位時間 当たりの流動量が減少する。 [0056] 管 11の振幅を大きくすると、上述のような現象が生じているものと推察され、粉粒体 の付着や摩擦に抗する外力が粉粒体に付加されるので粉粒体の流動を向上させる 効果がある一方で、同時に粉粒体を密に充填させる効果も働くと推察される。
[0057] このように、振幅に対する単位時間あたりの流動量の特性曲線は、粉粒体の圧縮 性が関与した流動性を表しており、粉粒体の流動性の相違だけでなく粉粒体の圧縮 性の相違によっても、粉粒体が流動を開始する振幅値、振幅の増加率に対する単位 時間当たりの流動量の増加率、最大流動量、最大流動量を与える振幅の大きさ、最 大流動量を与える振幅の範囲、及び、最大流動量を経た後の振幅の増加率に対す る単位時間当たりの流動量の減少率等が相違して、この特性曲線が様々な形状を呈 すること〖こなる。これら特性曲線を特徴付ける、粉粒体が流動を開始する振幅値、振 幅の増加率に対する単位時間当たりの流動量の増加率、最大流動量、最大流動量 を与える振幅の大きさ、最大流動量を与える振幅の範囲、及び、最大流動量を経た 後の振幅の増加率に対する単位時間当たりの流動量の減少率の各値も粉粒体の流 動性の評価値として採用可能である。
[0058] そして、図 3 (A)〜（C)力 分かるように、 PMMA— TiO、 PMMA— Al O及び P
2 2 3
MMA-SiOの何れの場合も、表面加工材 (TiO、 Al O、 SiO )の量に応じて管 1
2 2 2 3 2
1力も粉粒体の落下があった時点における管 11の振幅（図 3の単位時間あたりの流 動量 =0における振幅）が異なっている。例えば、図 3 (A)に示す PMMA— TiOの
2 場合では、管 11から粉粒体の落下があった時点における管 11の振幅は、酸化チタ ン Owt%の場合が約 47 μ mであり、酸化チタン 0. 5wt%の場合が約 30 μ mであり、 酸化チタン lwt%の場合が約 17 μ mであり、酸化チタン 5wt%の場合が約 12 μ m であり、そして、酸化チタン 10wt%の場合が約 9 μ mである。この結果、 PMMA-T iOは、表面に融着する TiOの量が増大するに従って流動性が増大することが分か
2 2
る。このように管 11から粉粒体の落下があった時点における管 11の振幅を粉粒体の 流動性の評価値として用いることができる。もちろん、この流動性の評価値には、上 述したように、粉粒体の圧縮性も関与した値となっており、粉粒体の圧縮性を主要観 点とした場合、圧縮性の評価値としても利用可能である。
[0059] さらに、図 3 (A)〜（C)から分かるように、 PMMA -TiO、 PMMA—Al O及び P MMA-SiOの何れの場合も、表面加工材 (TiO、 Al O、 SiO )の量に応じて、管
2 2 2 3 2
11の振幅 (本実施形態では、流出口 1123近傍の細管部 1122の振幅）が所定の大 きさとなるように振動器 2で管 11に振動を与えた場合における管 11を流動する粉粒 体の単位時間当たりの流動量が異なっている。例えば、図 3 (A)に示す PMMA— Ti Oの場合であって管 11の振幅が 40 mの場合では、粉粒体の単位時間当たりの流
2
動量は、酸化チタン Owt%の場合が約 OmgZsであり、酸化チタン 0. 5wt%の場合 が約 2mgZsであり、酸化チタン lwt%の場合が約 9mgZsであり、酸化チタン 5wt %の場合が約 11. 2mgZsであり、そして、酸化チタン 10wt%の場合が約 15mgZs である。この結果、 PMMA— TiOは、表面に融着する TiOの量が増大するに従つ
2 2
て流動性が増大することが分かる。このように管 11の振幅が所定の大きさとなるように 振動器 2で管 11に振動を与えた場合における管 11を流動する粉粒体の単位時間当 たりの流動量を粉粒体の流動性の評価値として用いることができる。もちろん、この流 動性の評価値には、上述したように、粉粒体の圧縮性も関与した値となっており、粉 粒体の圧縮性を主要観点とした場合、圧縮性の評価値としても利用可能である。
[0060] また、管 11の振幅 (本実施形態では、流出口 1123近傍の細管部 1122の振幅）が 所定の大きさとなるように振動器 2で管 11に振動を与えた場合における、管 11を流 動する粉粒体の単位時間当たりの流動量の時間変化を粉粒体の流動性の評価値と してちよい。
[0061] 図 6は、一定振幅の場合における、時間経過に対する粉粒体の単位時間当たりの 流動量の変化を示す図である。図 6の横軸は、秒単位で示す経過時間であり、縦軸 は、 mgZs単位で示す単位時間当たりの流動量である。図 6は、周波数 330Hzで振 動させた場合における平均粒径約 58. 2 mの PMMAの測定結果であり、図 6 (A) は、振幅を約 12. とした場合を示し、図 6 (B)は、振幅を約 28. とした場 合を示し、そして、図 6 (C)は、振幅を約 52. 8 μ mとした場合を示す。
[0062] 一定振幅の場合における、粉粒体の単位時間当たりの流動量における時間的な変 化は、図 6 (A)及び図（B)に示すように、粉粒体の単位時間当たりの流動量が時間 経過に従って繰り返し大小に変化して脈動する場合 (脈動流）と、図 6 (C)に示すよう に、粉粒体の単位時間当たりの流動量が時間経過に従ってほとんど変化せずに略 一定な場合 (定常流）と、図示しないが、流動が一時的に止まり流動がパノレス的に生 じて間歇的に流動する場合（間歇流）とがある。この一定振幅の場合における、粉粒 体の単位時間当たりの流動量における時間的な変化は、図 6に示す例では、振幅が 大きくなるに従って脈動流から定常流になって、振動の振幅の大きさに依存している 。また、脈動流においても振幅が大きくなるに従って、単位時間当たりの流動量の変 化は、振幅が小さい状態力 大きな状態に変化すると共に、周波数の高い状態から 低い状態に変化している。
[0063] このように、管 11の振幅が所定の大きさとなるように振動器 2で管 11に振動を与え た場合における、管 11を流動する粉粒体の単位時間当たりの流動量の時間変化を 粉粒体の流動性の評価値として用いることができ、特に、脈動の有無、即ち、脈動流 又は間歇流であるか定常流であるかによって、流動の安定性を評価することができる
[0064] なお、上述の実施形態では、振幅に対する単位時間あたりの流動量のグラフを作 成、出力するように粉粒体流動性評価装置 Aが構成されたが、管 11から粉粒体の落 下があった時点における管 11の振幅の大きさだけを測定し、評価値を演算、出力す るように粉粒体流動性評価装置 Aが構成されてもよい。あるいは、管 11の振幅が所 定の大きさとなるように振動器 2で管 11に振動を与えて、この場合における管 11を流 動する粉粒体の単位時間当たりの流動量だけを測定し、評価値を演算、出力するよ うに粉粒体流動性評価装置 Aが構成されてもょ ヽ。
[0065] そして、上述の実施形態では、振動器 2によって或る大きさの振幅の振動を所定時 間だけ管 11に与えると共にこの振幅を所定の間隔で順次に増加させることによって、 所定の範囲内における振動器 2の振動の各振幅に対する管 11の振幅及び落下した 粉粒体の重量を 1つ 1つ測定するように粉粒体流動性評価装置 Aが構成されたが、 所定の範囲内にお 、て振動器 2によって管 11に与える振動の振幅の大きさを所定 の割合で連続的に変化させながら、管 11の振幅及び落下した粉粒体の重量を測定 するように粉粒体流動性評価装置 Aが構成されてもょ ヽ。このように構成されることに よって、より短い時間で、振幅に対する単位時間あたりの流動量のグラフが得られ、ま た、所定の評価値が演算され得る。振動の振幅の大きさを連続的に変化させる割合 は、測定対象の粉粒体に応じて適宜に予め設定される。
[0066] あるいは、所定の範囲内において振動器 2によって管 11に与える振動の振幅の大 きさを所定の割合で連続的に変化させる場合にぉ 、て、所定の割合で連続的に変 化する振幅の大きさと経過時間との関係 (経過時間振幅関係)を予め求めておき、管 11の振幅を測定する代わりに、図 1に破線で示すように、この予め求めた経過時間 振幅関係を示す情報 (経過時間振幅関係情報)を記憶する経過時間振幅関係情報 記憶部 521を記憶部 52に機能的に設け、評価値演算部 512が経過時間振幅関係 情報記憶部 521に予め記憶されているこの経過時間振幅関係と電子天秤装置 4によ つて測定された重量とに基づいて粉粒体の流動性を評価する評価値を演算するよう に粉粒体流動性評価装置 Aが構成されてもょ ヽ。
[0067] 経過時間振幅関係は、例えば、経過時間と振幅との関係を示す演算式や経過時 間と振幅とを対応付けたルックアップテーブルによって表される。また、評価値演算 部 512は、例えば、インタフェース部 53を介して電子天秤装置 4から粉粒体の重量の 通知を受けると、測定開始からこの通知を受けた時点までの経過時間を、経過時間 振幅関係を用いて振幅に変換し、そして、電子天秤装置 4から通知を受けた粉粒体 の重量とこの変換した振幅とから、振幅に対する単位時間あたりの流動量のグラフを 得て、粉粒体の評価値を演算する。
[0068] このように構成されることによってもより短い時間で、振幅に対する単位時間あたり の流動量のグラフが得られ、また、所定の評価値が演算され得る。
[0069] 図 7は、時間経過に対する単位時間あたりの流動量のグラフを示す図である。図 7 の横軸は、秒単位で表す時間であり、縦軸は、 mgZs単位で表す流動量である。図 7では、横軸は、時間であるが、振幅を所定の割合で連続的に変化させているので、 この横軸は、振幅でもある。図 7は、平均粒径が約 5 mの銅（Cu)及び平均粒径が 約 10. 5 mの酸ィ匕アルミニウム (Al O )の各粉粒体に対する、管 11に与える振動
2 3
の振幅が 2分間で 0から 130 mまで増加するように振動器 2を制御した場合におけ る測定結果を示す。即ち、振幅の大きさを 130Ζΐ20 /ζ πιΖ3の割合で連続的に増 カロさせた場合の測定結果である。振動の周波数は、 330Hzである。◊は、銅の測定 結果を示し、▲は、酸化アルミニウムの測定結果を示す。 [0070] 図 7に示す例では、図 7から分力るように、管 11から粉粒体の落下があった時点に おける管 11の振幅の大きさを流動性の評価値とすると、銅の評価値は、約 22. Ί ιχ m ( = 130Zl20 X 21)であり、酸ィ匕アルミニウムの評価値は、約 32. 5 m ( = 130 Z120 X 30)である。また、管 11の振幅が所定の大きさとなるように振動器 2で管 11 に振動を与えた場合における管 11を流動する粉粒体の単位時間当たりの流動量を 流動性の評価値とすると、例えば経過時間が 60秒 (つまり、振幅が 65 m)では、銅 の評価値は、約 55mgZsであり、酸化アルミニウムの評価値は、約 23mgZsである。 この結果、銅の方が酸ィ匕アルミニウムよりも流動性が高いことが分力る。
[0071] 図 8は、他の例に係る、振幅の変化に対する管力も流出した粉粒体の累積量のダラ フを示す図である。図 8の横軸は、 m単位で示す振幅であり、縦軸は、 g単位で示 す管 11から流出した粉粒体の累積量である。図 8では、横軸は、振幅である力 振幅 を所定の割合で連続的に変化させているので、この横軸は、時間経過を示す時間で もある。また、図 8では、管 11から流出した粉粒体の累積量で表しているが時間微分 することによって、図 7と同様に、単位時間当たりの流動量とすることができる。図 8は 、平均粒径力約 5. 2 m (口）、約 6. 7 ！!!(◊)、約 12. 3 m (A)、約 13. 8 m ( 〇）、約 17. 3 m( * )、約 27. 6 m (國）、約 38. 9 m(*)、約 47. 9 m (A)及 び約 58. 2 iu m(參）のPMMAの各粉粒体に対する、管 11に与える振動の振幅が 2 分間で 0から 130 mまで増加するように振動器 2を制御した場合における測定結果 を示す。振動の周波数は、 330Hzである。
[0072] 図 8に示す例では、図 8から分力るように、管 11から粉粒体の落下があった時点に おける管 11の振幅の大きさを流動性の評価値とすると、平均粒径が大きくなるほど評 価値が小さぐより小さい振幅で粉粒体の落下が始まる。また、管 11の振幅が所定の 大きさとなるように振動器 2で管 11に振動を与えた場合における管 11を流動する粉 粒体の単位時間当たりの流動量を流動性の評価値とすると、図 8に示す各特性曲線 の傾きから、平均粒径が大きくなるほど評価値が大きぐ流動性が高いことが分かる。
[0073] なお、図 4、図 7及び図 8では、振幅の大きさを所定の割合で連続的に増カロさせな 力 Sら管 11に振動を与えて測定したが、振幅の大きさを所定の割合で連続的に減少さ せながら管 11に振動を与えて測定してもよ 、。 [0074] さらに、上述の実施形態では、振動器 2によって或る大きさの振幅の振動を所定時 間だけ管 11に与えると共にこの振幅を所定の間隔で順次に増加させることによって、 所定の範囲内における振動器 2の振動の各振幅に対する管 11の振幅及び落下した 粉粒体の重量を 1つ 1つ測定するように粉粒体流動性評価装置 Aが構成されたが、 所定の範囲内にお 、て振動器 2によって管 11に与える振動の振幅の大きさを予め 設定された所定の大きさまで所定の割合で連続的に増加又は減少させた後に所定 の割合で連続的に減少又は増加させながら、管 11の振幅及び落下した粉粒体の重 量を測定するように粉粒体流動性評価装置 Aが構成されてもょ ヽ。このように構成さ れることによって、比較的短い時間で、振幅に対する単位時間あたりの流動量のダラ フが得られ、また、振幅に対する単位時間あたりの流動量におけるヒステリシスが得ら れる。
[0075] あるいは、所定の範囲内において振動器 2によって管 11に与える振動の振幅の大 きさを予め設定された所定の大きさまで所定の割合で連続的に増加又は減少させた 後に所定の割合で連続的に減少又は増加させる場合において、所定の割合で連続 的に変化する振幅の大きさと経過時間との関係 (経過時間振幅関係）を予め求めて おき、管 11の振幅を測定する代わりに、上記のように、この予め求めた経過時間振 幅関係を示す情報 (経過時間振幅関係情報)を記憶する経過時間振幅関係情報記 憶部 521 (図 1に波線で示す)を記憶部 52に機能的に設け、評価値演算部 512が経 過時間振幅関係情報記憶部 521に予め記憶されているこの経過時間振幅関係と電 子天秤装置 4によって測定された重量とに基づいて粉粒体の流動性を評価する評価 値を演算するように粉粒体流動性評価装置 Aが構成されてもょ ヽ。
[0076] このように構成されることによつても比較的短い時間で、振幅に対する単位時間あ たりの流動量のグラフが得られ、また、振幅に対する単位時間あたりの流動量におけ るヒステリシスが得られる。
[0077] 図 9は、振動の振幅の大きさを所定の大きさまで増加させた後に減少させた場合に おける、振幅の変化に対する管力も流出した粉粒体の累積量のグラフを示す図であ る。図 9の横軸は、 m単位で示す振幅であり、縦軸は、 g単位で示す管 11から流出 した粉粒体の累積量である。図 9では、横軸は、振幅である力 振幅を所定の割合で 連続的に変化させているので、この横軸は、時間経過を示す時間でもある。また、図
9では、管 11から流出した粉粒体の累積量で表しているが時間微分することによって 、図 7と同様に、単位時間当たりの流動量とすることができる。図 9は、平均粒径が約 58. 2 iu mのPMMAの粉粒体に対する、管 11に与える振動の振幅が 2分間で 0から 130 mまで増加するように振動器 2を制御した後に 2分間で 130から 0 mまで減 少するように振動器 2を制御した場合における測定結果を示す。振動の周波数は、 3 30Hzである。測定は、図 9に示す例では、 3回実行されており、 1回目（Testl)が口 で示され、 2回目（Test2)が△で示され、 3回目（Test3)が〇で示され、そして、これ らの平均が參で示されて 、る。
[0078] 図 9から分力るように、振動器 2によって管 11に与える振動の振幅の大きさを所定 の大きさまで所定の割合で連続的に増カロさせた後に所定の割合で連続的に減少さ せると、振幅の変化に対する管力も流出した粉粒体の累積量の変化は、即ち、振幅 の変化に対する単位時間当たりの流動量の変化は、振動の振幅の大きさを所定の 大きさまで所定の割合で連続的に増加させる場合と、その後、振動の振幅の大きさを 所定の大きさまで所定の割合で連続的に減少させる場合とで相違している。即ち、振 動器 2によって管 11に与える振動の振幅の大きさを所定の大きさまで所定の割合で 連続的に増加させた後に所定の割合で連続的に減少させると、振幅の変化に対す る管力 流出した粉粒体の累積量の変化 (振幅の変化に対する単位時間当たりの流 動量の変化）は、ヒステリシス曲線を描く。図 9に示す例では、特に、振幅の大きさを 0 力も約 60 mまで増加させた場合と、振幅の大きさを約 60から 0 mまで減少させた 場合とで、振幅の変化に対する管から流出した粉粒体の累積量の変化 (振幅の変化 に対する単位時間当たりの流動量の変ィ匕）は、異なるプロファイルとなっている。
[0079] これは、振幅の大きさを 0から 130 μ mまで増加させる場合では、上述したように、 当初、振動のエネルギーが管 11の所々に生じている空間（粉粒体の粗な部位)の縮 小に費やされ、或る大きさの振幅で粉粒体の流動が開始されるが、振幅の大きさを 1 30から 0 mまで減少させる場合では、このような空間が既に縮小されており、粉粒 体の流動を阻害する部位が略無いため、増力 []させる場合における粉粒体の流動が ない 0から m、即ち、減少させる場合における 20から 0 mの場合でも流動が見 られる。
[0080] このような振幅の変化に対する単位時間当たりの流動量の変化のヒステリシスを粉 粒体の流動性の評価値として用いることができ、特に、粉粒体の圧縮性を加味した流 動性の評価値として用いることができる。
[0081] そして、上述の実施形態では、振動器 2は、振動を生成する 1個の振動器本体 21 で構成され、管 11の軸方向に対する水平面にぉ 、て一方向から管 11に振動を与え たが、振動を生成する複数の振動器本体によって構成され、管 11の軸方向に対する 水平面にぉ 、て互いに異なる方向から管 11に振動を与えてもょ 、。この場合では、 振動器 2は、例えば、振動を生成する振動器本体 (第 1振動器本体) 21と、図 1に破 線で示す第 2振動器本体 23と、第 1及び第 2振動器本体 21、 23で生成した振動を それぞれ伝達する振動伝達部材 22とを備えて構成される。
[0082] 図 10は、図 1に示す XXにおける横断面を示す図であり、第 1及び第 2振動器本体 21、 23が振動伝達部材 22を介して管 11に取り付けられている取付け位置における 横断面を示している。図 1及び図 10に示すように、第 1及び第 2振動器本体 21、 23 は、管 11の軸方向に対する水平面にぉ 、て互いに異なる方向から管 11に振動を与 えるように振動伝達部材 22を介して管 11に取り付けられて 、る。図 1及び図 10に示 す例では、第 1及び第 2振動器本体 21、 23は、第 1振動器本体 21が管 11に振動を 与える方向と第 2振動器本体 23が管 11に振動を与える方向とが直交するように、振 動伝達部材 22を介して管 11に取り付けられて 、る。
[0083] そして、第 1及び第 2振動器本体 21、 23は、演算装置 5の制御信号に応じて所定 の周波数及び振幅で振動伝達部材 22を介して管 11に振動を与える。第 1及び第 2 振動器本体 21、 23が管 11に与える振動は、互いに異なる振動波形でよい。
[0084] 図 11は、 2方向から異なる波形の振動を管に与えた場合における時間経過に対す る単位時間あたりの流動量のグラフを示す図である。図 11の横軸は、秒単位で表す 時間であり、縦軸は、 gZs単位で表す流動量である。図 11では、横軸は、時間であ る力 振幅を所定の割合で連続的に変化させているので、この横軸は、振幅でもある 。図 11は、平均粒径が約 20 mの球状シリカに対する測定結果を示す。第 1振動器 本体 21は、何れの場合も周波数 330Hzで振幅が 2分間で 0から 130 μ mまで増加 するように管 11に振動を与えている。國は、第 2振動器本体 23が周波数 2Hzで振幅
50 mの矩形波の振動を管 11に与えた場合の測定結果を示す。△は、第 2振動器 本体 23が周波数 2Hzで振幅 50 mのパルスの振動を管 11に与えた場合の測定結 果を示す。また、参照データとして第 2振動器本体 23が管 11に振動を与えない場合 の測定結果を◊で示す。
[0085] 図 11から分力るように、第 1振動器本体 21の周波数に較べて小さい周波数の振動 を第 2振動器本体 23で管 11に与えると、第 2振動器本体 23で管 11に振動を与えな い場合に較べて、振幅に対する単位時間あたりの流動量の特性曲線における粉粒 体が流動を開始する振幅値 (流動開始点）は、変化しないが、この特性曲線における その後の流動量は、大きくなつている。このため、このような構成の粉粒体流動性評 価装置 1では、架橋形成による流動の阻害を抑制することができ、測定対象の各粉 粒体間におけるこのような評価値をより短時間で得ることができる。
[0086] なお、上述では周波数が比較的低い例を示したが、より高い周波数や、振動器 2に 超音波発振装置を採用可能であると記載したように、もちろん、超音波領域の周波数 でもよい。
[0087] そして、上述の実施形態では、管 11の振幅は、レーザ振動測定器 3によって測定さ れたが、振動器 2の振動器本体 21 (23)における振動の振幅は、振動器本体 21 (23 )を駆動するための駆動電圧のレベル (大きさ）に応じた大きさとなるので、振動器 2の 振動器本体 21 (23)を駆動するための駆動電圧のレベルに基づいて管 11の振幅を 求めてもよい。例えば、駆動電圧のレベルと管 11の振幅の大きさとの関係を予め求 めておき、この関係を用いて駆動電圧のレベル力も管 11の振幅の大きさを求める。こ のように粉粒体流動性評価装置 1が構成されることによって、特に、高周波領域や超 音波領域で管 11が振動する場合でも、振幅を測定することができる。
[0088] あるいは、レーザ振動測定器 3の代わりに、管 11の流出口 1123の近傍における細 管部 1122の外周面に一周するように接着された圧電素子が用いられ、この圧電素 子によって管 11の振幅が測定されるように、粉粒体流動性評価装置 1が構成されて もよい。細管部 1122に接着された圧電素子は、細管部 1122の振動によって歪みが 生じ、この歪みに応じた電圧を出力する。このように粉粒体流動性評価装置 1が構成 されることによって、特に、高周波領域や超音波領域で管 11が振動する場合でも、 振幅を測定することができる。
[0089] 本明細書は、上記のように様々な発明を開示している力 そのうち主な発明を以下 に纏める。
[0090] 本発明の一態様に係る粉粒体流動性評価装置は、評価対象の粉粒体を貯めるた めの貯槽と、前記粉粒体を排出する前記貯留部の排出口に流入口を接続する垂直 又は傾斜した管と、前記管に振動を与える振動部と、前記管の振幅を測定する振幅 測定部と、前記貯槽から前記管を通過して落下した前記粉粒体の重量を測定する重 量測定部と、前記振幅測定部によって測定された振幅及び前記重量測定部によつ て測定された重量に基づいて前記粉粒体の流動性を評価する評価値を演算する評 価値演算部とを備えることを特徴とする。本発明の他の一態様に係る粉粒体流動性 評価方法は、評価対象の粉粒体を貯めるための貯槽カゝら該粉粒体が流入するように 一方端に該貯槽を備える垂直又は傾斜した管に振動を与え、前記管の振幅を測定 し、前記貯槽から前記管を通過して落下した前記粉粒体の重量を測定し、測定した 振幅及び重量に基づいて前記粉粒体の流動性を評価する評価値を演算することを 特徴とする。
[0091] このような構成の粉粒体流動性評価装置及び粉粒体流動性評価方法では、粉粒 体自体が流動して 、る又は流動を始める動的な粉粒体の状態で粉粒体の流動性を 評価することができる。
[0092] そして、上述の粉粒体流動性評価装置において、前記振動部は、振幅の大きさを 所定の割合で連続的に変化させながら前記管に振動を与える。また、上述の粉粒体 流動性評価装置において、前記振動部は、振幅の大きさを所定の割合で連続的に 変化させながら前記管に振動を与え、前記振幅測定部に代え、前記所定の割合で 連続的に変化する振幅の大きさと経過時間との関係を予め記憶する記憶部を備え、 前記評価値演算部は、前記記憶部に予め記憶されている前記関係及び前記重量測 定部によって測定された重量に基づいて前記粉粒体の流動性を評価する評価値を 演算する。このような構成の粉粒体流動性評価装置では、より短い時間で、所定の評 価値が演算され得る。 [0093] さらに、上述の粉粒体流動性評価装置において、前記振動部による連続的な変化 は、振幅の所定の大きさまで増加又は減少させた後に減少又は増加させる変化であ る。このような構成の粉粒体流動性評価装置では、より短い時間で、所定の評価値が 演算され得る。特に、振幅の変化に対する単位時間当たりの流動量の変化のヒステリ シスが流動性の評価値として演算され得る。そして、これによつて測定対象の各粉粒 体間における流動のヒステリシスが相対的に評価され得る。
[0094] そして、これら上述の粉粒体流動性評価装置にお!、て、前記評価値は、前記管の 振幅が所定の大きさとなるように前記振動部で前記管に振動を与えた場合における 前記管を流動する前記粉粒体の単位時間当たりの流動量である。このような構成の 粉粒体流動性評価装置では、この評価値によって測定対象の各粉粒体間における 流動流量が相対的に評価され得る。
[0095] また、これら上述の粉粒体流動性評価装置にお!、て、前記評価値は、前記管の振 幅が所定の大きさとなるように前記振動部で前記管に振動を与えた場合における前 記管を流動する前記粉粒体の単位時間当たりの流動量の時間変化である。このよう な構成の粉粒体流動性評価装置では、この評価値によって測定対象の各粉粒体間 における安定性及び圧縮性と流動性が相対的に評価され得る。
[0096] さらに、これら上述の粉粒体流動性評価装置において、前記評価値は、前記管か ら前記粉粒体の落下があった時点における前記管の振幅の大きさである。このような 構成の粉粒体流動性評価装置では、この評価値によって測定対象の各粉粒体間に おける流動開始点が相対的に評価され得る。
[0097] そして、これら上述の粉粒体流動性評価装置において、前記振動部は、前記管の 軸方向に対する水平面にぉ 、て互いに異なる方向から前記管に振動を与える。また 、これら上述の粉粒体流動性評価装置において、前記管の軸方向に対する水平面 にお 、て互いに異なる方向から前記管に与えられる各振動は、互いに異なる振動波 形である。このような構成の粉粒体流動性評価装置では、架橋形成による流動の阻 害を抑制することができる。このため、振幅に対する単位時間あたりの流動量の特性 曲線における粉粒体が流動を開始する振幅値及び最大流動量がより短時間で測定 され得る。 [0098] また、これら上述の粉粒体流動性評価装置にお!、て、前記振動部は、圧電素子を 備えて構成される。このような構成の粉粒体流動性評価装置では、振動の振幅と周 波数 (振動数)とを独立に制御することができるので、周波数を予め設定された所定 の周波数に固定しながら振幅を容易に連続的に変化させることができる。
[0099] 本願発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して 本願発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更及 び/又は改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。従って、当業 者が実施する変更形態又は改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範 囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態又は当該改良形態は、当該請 求項の権利範囲に包括されると解釈される。
産業上の利用可能性
[0100] 本発明によれば、粉粒体の流動性を相対評価し得る粉粒体流動性評価装置及び 粉粒体流動性評価方法を提供することができる。

Claims

請求の範囲
[1] 粉粒体を収容する収容部材に振動を与え、該与えた振動の振幅と該与えた振動に よって前記収容部材から出た粉粒体の重量に基づいて前記粉粒体の流動性を評価 する評価値を演算することを特徴とする粉粒体流動性評価装置。
[2] 評価対象の粉粒体を貯めるための貯槽と、
前記粉粒体を排出する前記貯留部の排出口に流入口を接続する垂直又は傾斜し た管と、
予め設定された一定振動数で前記管に振動を与える振動部と、
前記管の振幅を測定する振幅測定部と、
前記貯槽から前記管を通過して落下した前記粉粒体の重量を測定する重量測定 部と、
前記振幅測定部によって測定された振幅及び前記重量測定部によって測定された 重量に基づいて前記粉粒体の流動性を評価する評価値を演算する評価値演算部と を備免ること
を特徴とする粉粒体流動性評価装置。
[3] 前記振動部は、振幅の大きさを連続的に変化させながら前記管に振動を与えること を特徴とする請求項 2に記載の粉粒体流動性評価装置。
[4] 前記振動部は、振幅の大きさを連続的に変化させながら前記管に振動を与え、 前記振幅測定部に代え、前記連続的に変化する振幅の大きさと経過時間との関係 を予め記憶する記憶部を備え、
前記評価値演算部は、前記記憶部に予め記憶されている前記関係及び前記重量 測定部によって測定された重量に基づいて前記粉粒体の流動性を評価する評価値 を演算すること
を特徴とする請求項 2に記載の粉粒体流動性評価装置。
[5] 前記振動部による連続的な変化は、振幅を予め設定された大きさまで増加又は減 少させた後に減少又は増加させる変化であること
を特徴とする請求項 3又は請求項 4に記載の粉粒体流動性評価装置。
[6] 前記評価値は、前記管の振幅が所定の大きさとなるように前記振動部で前記管に 振動を与えた場合における前記管を流動する前記粉粒体の単位時間当たりの流動 量であること
を特徴とする請求項 2乃至請求項 4の何れか 1項に記載の粉粒体流動性評価装置
[7] 前記評価値は、前記管の振幅が所定の大きさとなるように前記振動部で前記管に 振動を与えた場合における前記管を流動する前記粉粒体の単位時間当たりの流動 量の時間変化であること
を特徴とする請求項 2乃至請求項 4の何れか 1項に記載の粉粒体流動性評価装置
[8] 前記評価値は、前記管から前記粉粒体の落下があった時点における前記管の振 幅の大きさであること
を特徴とする請求項 2乃至請求項 4の何れか 1項に記載の粉粒体流動性評価装置
[9] 前記振動部は、前記管の軸方向に対する水平面において互いに異なる方向から 前記管に振動を与えること
を特徴とする請求項 2乃至請求項 8の何れか 1項に記載の粉粒体流動性評価装置
[10] 前記管の軸方向に対する水平面にぉ 、て互いに異なる方向から前記管に与えら れる各振動は、互いに異なる振動波形であること
を特徴とする請求項 2乃至請求項 9の何れか 1項に記載の粉粒体流動性評価装置
[11] 前記振動部は、圧電素子を備えて構成されること
を特徴とする請求項 2乃至請求項 10の何れか 1項に記載の粉粒体流動性評価装 置。
[12] 評価対象の粉粒体を貯めるための貯槽力 該粉粒体が流入するように一方端に該 貯槽を備える垂直又は傾斜した管に振動を与え、
前記管の振幅を測定し、
前記貯槽から前記管を通過して落下した前記粉粒体の重量を測定し、 測定した振幅及び重量に基づいて前記粉粒体の流動性を評価する評価値を演算 すること
を特徴とする粉粒体流動性評価方法。
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