(57)【要約】【課題】液滴の滑落角度を簡易測定する。液滴に含有される溶質の概算量を、極めて簡易な方法にて同定する。【解決手段】平板と、平板を徐々に傾斜させる手段と、平板上に静置された液滴の滑落時の平板角度を測定する手段とを有する、液滴の滑落角測定装置にて実現する。また、事前に液滴の溶質の種類および量と、液滴の滑落角との対応をとったテーブルを作成しておくことで、液滴の滑落角の測定結果から、液滴中の溶質の概算量が求められる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板と、平板を徐々に傾斜させる手段と、平板上に静置された液滴の滑落時の平板角度を測定する手段とを有する、液滴の滑落角測定装置。
【請求項２】
あらかじめ測定した、液滴の溶質含有割合と、液滴の滑落角のテーブルを用いて、
測定対象液滴内の溶質含有割合を同定する液滴の評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴の特性の一つである滑落角を測定する装置、および、液滴の評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在まで液滴の評価方法は複数提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、インクジェットプリンタで使用される液滴を、光センサを用いて液滴のサイズや速度を正確に検出する方法が開示されている。
【０００４】
特許文献２には、揮発するエアロゾルの、蒸発する前の液滴の大きさを、液滴を帯電させて荷電粒子の測定値より算出する方法が開示されている。
【０００５】
特許文献３には、液滴の特定波長領域の発行を測定することで、液滴量を測定する方法が開示されている。
【０００６】
特許文献４には、液滴に振動を印可したり、加熱したりした上で、エックス線をパルス照射し、反射像を画像化することで液滴の挙動を観察する手段が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−７１４７６号公報
【特許文献２】特開２００６−２５０７４０号公報
【特許文献３】特開２００７−１２１０２７号公報
【特許文献４】特開２０１０−０７１６５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、液滴の特性の一つである「滑落角」に関する測定については、現在のところ実用的なものが開示されていない。なお、滑落角とは、面上に液滴を静置し、面を徐々に傾け、液滴が下方に滑り出す角度のことを指す。
【０００９】
本願は、液滴の滑落角を容易に測定する装置を提案し、また、測定結果から液滴内のバブルの存在量を同定する方法を提案する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明では、液滴の特性を測定する手段として、装置面では、
１）平板と、平板を徐々に傾斜させる手段と、平板上に静置された液滴の滑落時の平板角度を測定する手段とを有する液滴の滑落角測定装置を提案する。
【００１１】
また、評価の方法としては、
２）あらかじめ測定した、溶質含有割合と、液滴の滑落角のテーブルを用いて、
測定対象液滴内の溶質含有割合を同定する液滴の評価方法を提案する。
【発明の効果】
【００１２】
液滴の滑落角を簡単な装置、測定方法にて測定することで、液滴中の溶質の量を概算にて同定することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の液滴の滑落角測定装置の一例
【図２】溶質含有割合と、液滴の滑落角のテーブルの一例（水中のウルトラファインバブル、マイクロバブルの数と、滑落角の関係を示すテーブル）
【図３】液滴量と接触角との関係の一例
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明では、液滴の特性を測る手段として、平板と、平板を徐々に傾斜させる手段と、平板上に静置された液滴の滑落時の平板角度を測定する装置とを有する液滴の滑落角測定装置を提案する。
【００１５】
また、液滴の測定方法、評価方法としては、あらかじめ測定した、溶質含有割合と、液滴の滑落角のテーブルを用いて、測定対象液滴内の溶質含有割合を同定する液滴の評価方法を提案する。
【００１６】
本発明の液滴の滑落角測定装置と液滴の評価方法について説明する。
【００１７】
評価装置については、平板と、平板を徐々に傾斜させる手段と、平板上に静置された液滴の滑落時の平板角度を測定する手段とを有する液滴の滑落角測定装置とする。
例えば、液滴の溶媒が水の場合を例にとって説明する。
【００１８】
測定対象とする液体が、どの程度の溶質（塩化ナトリウムの様な固体、エタノールの様な液体、マイクロバブルのような気体のいずれも含む）を含有しているかを、簡易、迅速かつ安価に測定したい場合がある。例えば、水が含む塩分濃度を適当な範囲に調整する工程や、加工液中に一定量のマイクロバブルを含有させたい場合等がある。これらの測定は、専用の画像分析測定器を使ったり、蒸発処理等により定量分析したりすることでそれぞれ求めることは可能であるが、いずれの方法も装置は高価であり、測定には時間を要する。例えば、ｐＨ濃度や比重であれば簡易に測定する方法もあるが、エタノールの含有量や、マイクロバブルの様な気体の分析はいずれも前記の問題を有している。
【００１９】
本発明者らは、同じ溶媒の液滴であっても、その溶質の種類と量によって滑落角が変化することを見出し、液滴の滑落角を測定することで溶質の量を概算にて同定する方法を見出した。
【００２０】
まず、本発明の滑落角測定装置について説明する。
【００２１】
滑落角測定装置は、平板と、平板を徐々に傾斜させる手段と、平板上に静置された液滴の滑落時の平板角度を測定する手段とを有する。
【００２２】
この装置は、一般に知られているＪＩＳ  Ｒ  ３２５７（１９９９）「基板ガラス表面のぬれ性試験方法」に用いる装置を転用してもよい。このＪＩＳの方法は、測定する対象が水滴を静置する試験片（板）であるので、様々試験片を変更することで、評価対象である試験片ごとの液滴の滑落角を求めることが可能である。
【００２３】
一方で本願の測定装置は、試験片に該当する板を特定の材質、表面状態を固定し、温度や気圧その他の条件を一定としたうえで液滴を種々変更し、調査対象である液滴の滑落角を求める装置である。
【００２４】
用いる平板の材質は特に問わない。ガラス板、セラミック板、金属板など、表面仕上げにより平滑性が確保でき、腐食などの変化が起こりにくい平板であればよい。各測定条件で統一することが望ましい。
【００２５】
平板を徐々に傾斜させる手段は、機械的な手段をはじめ、例えば平板の確度を０．１°単位や、０．１ｍｍ単位で変化させることができればその手段は問わない。例えば、図１に示すように、平板の下方からネジにて平板を押し上げるような簡易な手段でよい。
【００２６】
滑落角を測定する手段は、液滴が滑落を始めた際の平板の角度が測定できればよい。角度や変位測定器を用いてもよいし、分度器を当てて測ってもよい。
【００２７】
次に、あらかじめ測定した、溶質含有割合と、液滴の滑落角のテーブルを用いて、測定対象液滴内の溶質含有割合を同定する液滴の評価方法について説明する。
【００２８】
液滴は、その液滴に溶け込んでいる溶質の種類と量により、滑落角が変化する。
【００２９】
液滴の溶媒を水とし、微量を超える溶質が溶け込んでいない純水の場合を試料１、気泡として複数の濃度のマイクロバブル（直径１μｍ〜０．１ｍｍ程度の気泡）が溶け込んでいる水滴を試料２、複数の濃度のウルトラファインバブル（直径１ｎｍ〜０．１μｍ程度の気泡）が程度溶け込んでいる水滴を試料３とし、それらの滑落角を測定して比較した。なお、その際の条件は、液滴量は５０ｍｍ３、平板は材質ＳＵＳ３０４材で仕上げを鏡面仕上げとし、温度２５℃、湿度５０％の環境で行った。平板は、マシニングセンタにて角度を調整して、滑落時の確度を測定した。
【００３０】
その結果、最も滑落角が高い（滑落しにくい）のは純水であった。
【００３１】
マイクロバブルを含有する水滴は、その含有数が少ない場合は純水と大差ないが、マイクロバブル含有数が１０３（個／ｃｍ３）を超えたところで滑落角が低下した。
【００３２】
ウルトラファインバブルを含有する水滴は、その含有数が少ない場合は純水と大差ないが、ウルトラファインバブル含有数が１０５（個／ｃｍ３）を超えたところで滑落角が低下した。
上記の結果を図２にまとめる。図２に示すように、溶媒の種類と、その他の条件を固定し、含有する溶質の濃度（含有数）のみを変えた点をプロットしたテーブルをあらかじめ作成しておくことで、滑落角を測定することにより簡易に溶質の濃度（含有数）を概ね同定することができる。
例えば、マイクロバブルを含有する水滴の滑落角が３３°だった場合（図２中のＡに該当）、マイクロバブルの含有量は５×１０３〜１０４（個／ｃｍ３）程度であると求めることができる。同様に、ウルトラファインバブルを含有する水滴の滑落角が１２°だった場合（図２中のＢに該当）、マイクロバブルの含有量は２×１０６程度であると求めることができる。
【００３３】
また、同様の試験を、液滴の量を２００ｍｍ３として行った。
【００３４】
これらの試験結果をプロットしたグラフを図３に示す。溶質の量と同様に、液滴の量でも滑落角は変化するために、液滴量を変化させた試験をあらかじめ行ってテーブルを作成しておくことで、異なる液滴量での滑落試験結果についても、同様に溶質量を概ね同定することができる。
【００３５】
以上に、水溶媒に気泡溶質を含有させた一例を示したが、溶媒は水ではなく油やアルコール等液体であれば問わず、溶質も気体、液体、固体のいずれの場合も同様の方法（滑落角のテーブルを作成し、液滴の滑落角を測定する手段）にて含有用を同定することができた。
【符号の説明】
【００３６】
１００  液滴の滑落角測定装置
１、７  平板の角度調整手段
３      評価対象の液滴
４      平板
５      平板の回転支点
６      滑落角を測定する手段
８      支柱
【図１】
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【図２】
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【図３】
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