(57)【要約】【課題】軽量、低密度の材料であっても短時間で容易に密度を測定可能とする。【解決手段】筒状部材６内に設置された材料１０に、重力方向と逆方向から流体を流し、その流体の流れにより重力と反対方向の摩擦力を与え、重力と摩擦力の釣り合うようにする。材料１０に加わる重力は密度に比例すること、摩擦力は流速の増加関数であることから、材料１０の密度は流速の増加関数となることにより、材料１０の密度を算出することができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象の材料に対して、重力方向と逆方向から流体を流すステップと、
前記流体の流速を検出するステップと、
前記流体の流速を変化させるステップと、
前記流体の流速を変化させて、前記材料が前記流体により重力方向において静止状態となる際の流速を基に、前記材料の密度を算出するステップと、
を含む密度測定方法。
【請求項２】
前記流体が液体である請求項１に記載の密度測定方法。
【請求項３】
前記流体が気体である請求項１に記載の密度測定方法。
【請求項４】
前記材料の密度を算出するステップにおいて、前記材料が静止状態となる際の流速と前記材料の密度との関係を表す関係式に基づき、前記材料の密度を算出する請求項１から３のいずれかに記載の密度測定方法。
【請求項５】
測定対象の材料を、重力方向に移動可能に格納する筒状部材と、
前記筒状部材内に、重力方向と逆方向に流体を流す流れ発生部材と、
前記流れ発生部材による流体の流速を検出する流速検出部材と、
前記流体の流速を変化させる流量調整部材と、
前記流量調整部材により前記流体の流速を変化させて、前記材料が前記流体により重力方向において静止状態となる際の流速を基に、前記材料の密度を算出するコントローラと、を備える密度測定装置。
【請求項６】
前記コントローラは、前記材料が静止状態となる際の流速と前記材料の密度との関係を表す関係式を保持し、前記関係式に基づき、前記材料の密度を算出する請求項５に記載の密度測定装置。
【請求項７】
前記筒状部材は、前記材料を複数格納し、前記材料を互いに仕切るスリットを備える請求項５又は６に記載に密度測定装置。
【請求項８】
前記筒状部材の少なくとも一部が導電性材料からなる請求項５から７のいずれかに記載の密度測定装置。
【請求項９】
前記流れ発生部材と前記スリットの間に設置された整流部材を備え、
前記整流部材を通過してそれぞれの前記スリットに流れ込む流体の速度が略一致する請求項５から８のいずれかに記載の密度測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に微小で低密度な材料の密度測定方法及び密度測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
物質の密度は、単位体積あたりの質量であるため、材料の密度の測定は、次のように行われるのが一般的である。物質の体積と質量（天秤で測定する量は重量であるが、地上の重力加速度環境では、質量と重量は同一の値になる）をそれぞれ測定し、質量を体積で割ることにより密度を算出する。
【０００３】
質量の測定は電子天秤により比較的容易になされる。更に、物質が低密度で寸法が小さい場合、質量が小さくなる。質量が小さくなるに従って、電子天秤の分解能の限界から、密度測定の分解能も制約を受ける。
【０００４】
一般に、体積の測定は質量の測定に比較して容易ではないが、例えば次の方法が試みられている。体積の測定は、内容積が既知の試料容器に試料を収容して測定用ガスを注入し、キャリアガスにより測定用ガスを排出し、排出されるガスに含まれる測定用ガスの濃度と容量の積から測定用ガスの量を求める。試料容器の内容積と、試料容器に注入された測定用ガスの量の差が、試料の体積に相当する。試料の質量を、このようにして計測した体積で除することにより、密度を計算することが検討されている(特許文献１参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平４−２５８７４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の特許文献１に記載の密度測定方法では、次の通り課題がある。
【０００７】
まず、測定の原理上、微小で低密度な試料の体積を測定することが困難である。すなわち、試料容器の内容積に占める試料の体積の割合が小さい場合、特許文献１の試料体積の測定時、排出されるガスに含まれる測定用ガスの濃度の変化は僅かである。従って、試料の体積が小さくなるに従って、測定が困難となる。これに加え、試料が軽量な場合、重量の測定には高精度の電子天秤等を用いることが想定されるが、高精度の電子天秤を用いた重量の測定には振動の除去等、誤差を低減することが困難である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記従来の課題を解決するために、本開示の密度測定方法は、測定対象の材料に対して、重力方向と逆方向から流体を流すステップと、前記流体の流速を検出するステップと、前記流体の流速を変化させるステップと、前記流体の流速を変化させて、前記材料が前記流体により重力方向において静止状態となる際の流速を基に、前記材料の密度を算出するステップと、を含むものである。
【発明の効果】
【０００９】
本開示の密度測定方法及び密度測定装置は、微小で低密度な材料の密度を、容易に、より精度良く測定可能とするものである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１における密度測定装置の材料設置前の模式図
【図２】実施の形態１における密度測定装置の材料設置後の模式図
【図３】実施の形態２における密度測定装置の材料設置前の模式図
【図４】実施の形態２における密度測定装置の材料設置後の模式図
【図５】実施の形態２における測定対象の材料の重量、厚さ、直径および密度を示す図
【図６】実施の形態２における流量の測定結果を示す図
【図７】実施の形態２における流量の平均値と材料の密度との関係を示す図
【図８】実施の形態２における流量の上限値、平均値および下限値のそれぞれと、材料の密度との関係を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（本開示の基礎となった知見）
低密度の材料の密度を測定するにあたって、材料に対して、流体により重力と反対方向の摩擦力を与え、これらの力が釣り合う摩擦力から材料の密度を算出する方法を考案した。
【００１２】
物質（材料）には重力が働く。一方、流体中に設置した材料に重力と反対方向の流れを与えると、材料との間に摩擦力が生じる。更に、流体が静止している場合であっても、流体中に設置された材料には重力と反対方向の浮力が加わる。この摩擦力と浮力の合力と、重力が同一である場合、材料は流体中で静止する。材料が流体中で静止している状態では、材料の運動方程式において、加わる力の合計が０となることから、次の関係で表される。
【００１３】
Ｆ＝ｍｇ―ρＶ−ｋｖ＝０
ここで、各記号の意味は次の通りである。
Ｆ：材料に加わる力
ｍ：材料の質量
ｖ：材料と流体の相対速度
ρ：材料の密度
Ｖ：材料の体積
ｋ：比例定数
この式は、重力方向の符号を正とすると、材料に加わる重力から、浮力、流体との摩擦力を差し引いた値が０になる、即ち加速度が０になることを意味している。
【００１４】
流体中に設置された材料の形状、大きさが同一である場合、流体との間に働く摩擦力は流体の速度の増加関数である。重力と浮力は流れの速さに関わらず一定であるため、浮力と摩擦力の合力を重力に等しくするためには、流れの速さを調整すればよい。更に、材料に加わる重力の大きさは密度に比例する。以上より、流速は材料の密度の増加関数であり、流速を測定することにより材料の密度を算出することができる。
【００１５】
ウレタンフォーム等、中空部材の密度は、一般に、油やアルコール等、密度が小さいとされている液体の密度より小さい。この場合、材料は流体に流れがない場合であっても浮いてしまう（浮力のみで重力より大きい）ため、浮力と摩擦力の合力が重力と同等である状態を実現できず、材料の密度の算出を行うことができない。
【００１６】
逆に、多くの気体は、ポリエチレンフォームのように非常に低密度の材料と比較しても密度が小さいため、流体が静止している場合、材料は、流体内で静止状態とはならず、重
力により移動し、流体を充填している容器に接触して、容器からの反作用と重力が釣り合うことにより静止するのが一般的である。従って、流体の速度が有限の場合に、浮力と摩擦力の合力と重力を一致させることができるため、非常に低密度の材料であっても密度を測定することができる。
【００１７】
第１の開示は、測定対象の材料に対して、重力方向と逆方向から流体を流すステップと、流体の流速を検出するステップと、流体の流速を変化させるステップと、流体の流速を変化させて、材料が流体により重力方向において静止状態となる際の流速を基に、材料の密度を算出するステップと、を含む密度測定方法である。
【００１８】
材料には、その密度と体積の積から算出される大きさの重力が働くため、通常は、机上等、何らかの固形状の物質に接触して、固形状の物質から反作用力を受けることにより、材料に働く合力はなくなる（釣り合う）ため静止している。
【００１９】
材料が流体中に設置されている場合、材料には重力、流体から受ける浮力が加わり、流体が流れている場合、材料と流体の相対速度（流速）に応じた摩擦力も加わる。流体の流れが重力方向と反対の場合、重力に対して、浮力と摩擦力の合計が等しい場合、材料は固形状物質から反作用を受けることなく中空に静止または静止に準じた状態になる。
【００２０】
ここで、材料の形状、寸法が等しい場合、材料の質量（材料に加わる重力）は密度に比例する。一方、流体中の材料に加わる浮力は一定であり、摩擦力は、材料と流体の相対速度の増加関数である。従って、材料が静止または静止に準じた状態になるための流速は、材料の密度の増加関数となり、流速を測定することにより材料の密度を算出することができる。
【００２１】
第２の開示は、第１の開示において、流体が液体である密度測定方法である。
【００２２】
液体が流体であることより、流体中に設置された材料には比較的大きい（気体に比較して）浮力が加わる。更に、流体と材料には流速が同じ場合（気体に比較して）大きい摩擦力が加わる。このような理由から、より小さい流速で材料を静止または静止に準じた状態とすることができる。従って、装置の設計が容易になり、より簡易的に密度を測定することができる。
【００２３】
第３の開示は、第１の開示において、流体が気体である密度測定方法である。
【００２４】
第１の開示において材料の密度を測定する際、材料に加わる浮力が重力より大きい場合、流速がない場合であっても、静止状態または静止に準じた状態とすることができないため、浮力は重力より小さい必要がある。材料の密度が、一般的な液体である水の比重より大幅に小さい場合、例えば０．５ｇ／ｃｍ３等の場合、流体が液体の場合、材料に加わる浮力が材料に加わる重力より小さい状態を実現することは不可能であるか非常に困難である（密度が０．５ｇ／ｃｍ３以下の液体が存在する可能性は非常に低い）。
【００２５】
逆に、流体が気体、例えば空気の場合、ヘリウムを充填したバルーン等を除き、ほぼ全ての物質において、材料に加わる浮力が材料に加わる重力より小さい状態を実現することができる。更に、流体として空気を用いた場合、流体を導入するための装置を容易に作製できることから、より簡易的に材料の密度を測定することができる。
【００２６】
第４の開示は、第１の開示における材料の密度を算出するステップにおいて、材料が静止状態となる際の流速と材料の密度との関係を表す関係式に基づき、材料の密度を算出する密度測定方法である。
【００２７】
材料が静止または静止に準じた状態になるための流速は、材料の密度の増加関数となり、流速と材料の密度とは所定の関係式で表すことができるため、流速を測定することにより材料の密度を算出することができる。
【００２８】
第５の開示は、測定対象の材料を、重力方向に移動可能に格納する筒状部材と、筒状部材内に、重力方向と逆方向に流体を流す流れ発生部材と、流れ発生部材による流体の流速を検出する流速検出部材と、流体の流速を変化させる流量調整部材と、流量調整部材により流体の流速を変化させて、材料が流体により重力方向において静止状態となる際の流速を基に、材料の密度を算出するコントローラと、を備える密度測定装置である。
【００２９】
筒状部材を重力と略平行方向に設置し、重力方向と逆方向に流体を流すことにより、材料に重力方向と逆方向に摩擦力を加えることができる。重力と摩擦力の絶対値を等しくすることにより、材料の重さを測定し、その重さから密度を算出することができる。
【００３０】
第６の開示は、第５の開示において、コントローラは、材料が静止状態となる際の流速と材料の密度との関係を表す関係式を保持し、関係式に基づき、材料の密度を算出する密度測定装置である。
【００３１】
材料が静止または静止に準じた状態になるための流速は、材料の密度の増加関数となり、流速と材料の密度とは所定の関係式で表すことができるため、流速を測定することにより材料の密度を算出することができる。
【００３２】
第７の開示は、第５又は第６の開示において、筒状部材は、材料を複数格納し、材料を互いに仕切るスリットを備える密度測定装置である。
【００３３】
材料が球状のように、対象性が高い場合、材料が流れより受ける力の方向依存性は小さい。これに対し、材料の形状対象性が球状に比較して低い場合、例えば板状の場合、面方向に平行に流れを受ける場合と、面方向に垂直に流れを受ける場合の力の伝わり方が著しく異なる。更に流れのある流体から力を受けることにより材料の方向がランダムに変わってしまう。
【００３４】
従って、板状の材料が流れのある流体内に設置されている場合、材料に加わる摩擦力の大きさは、流れの大きさの増加関数とならなくなってしまう。
【００３５】
そこで、板状の材料を流体内に設置する際、材料の面方向を重力方向に平行とする機構が必要となる。筒状部材内に重力方向と平行方向にスリットを設置して、筒状部材内の空間を、重力と平行方向の空間として分割し、この空間に沿って材料を設置することにより、材料を一定の方向に向かせることができるようになる。このようにして、密度の測定が可能となる。
【００３６】
第８の開示は、第５から第７の開示のいずれかにおいて、筒状部材の少なくとも一部が導電性材料からなる密度測定装置である。
【００３７】
帯電性を有する材料には、静電気力が作用する。材料に作用する静電気力が、重力等他の力より著しく小さい場合は、静電気力を無視することができる。一方、静電気力が、他の力に対して相当の大きさを有する場合は、材料に加わる静電気力の影響を無視できなくなる。例えば、材料と筒状部材が静電気力で付着してしまう場合、材料の密度の測定が不可能となる。
【００３８】
そこで、筒状部材の少なくとも一部が導電性材料であることにより、材料が帯電性を有する場合であっても、導電性部材を通じて除電され、材料と筒状部材の間に働く静電気力を、重力等他の力に比較して無視できる程度まで低減することができる。
【００３９】
従って、樹脂等、軽量で帯電性が強い材料であっても正確に密度を測定することができるようになる。
【００４０】
第９の開示は、第５から第８の開示において、流れ発生部材とスリットの間に設置された整流部材を備え、整流部材を通過してそれぞれのスリットに流れ込む流体の速度が略一致する密度測定装置である。
【００４１】
スリットに流れ込む流体の流量がそれぞれ異なる場合、流れの大きさを測定するためには各スリットに流量計を設置する必要がある。一方、整流部材により各スリットに流れ込む流体の流量が等しい場合、筒状部材に流れ込む流体の流量を測定し、スリットにより分割された空間の数で割ることにより、スリットにより分割された空間に流れ込む流量を算出することができる。従って、一度の測定でより多くの材料の密度を算出することができる。
【００４２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００４３】
（実施の形態１）
図１は実施の形態１における密度測定装置の材料設置前の模式図である。
【００４４】
図２は実施の形態１における密度測定装置の材料設置後の模式図である。
【００４５】
図１において、密度測定装置１は、液体ポンプ２、流量調整バルブ３、流量計４、流体供給管５、筒状部材６、台座７，液体回収管８からなる。密度測定装置１内の液体９の流れは次の通りである。液体ポンプ２から吐出した液体９は、流量調整バルブ３、流量計４が接続された流体供給管５、筒状部材６、液体回収管８を経て、液体ポンプ２に還流する。
【００４６】
図２において、材料１０の密度は次の通り測定する。先ず、図１の筒状部材６と液体回収管８が接続されていない状態で材料１０を筒状部材６に設置後、図２に示すように筒状部材６と液体回収管８を接続する。その後、液体ポンプ２から液体９を吐出させ、材料１０の下側から上方向に液体９が流れるようにする。更に、液体９は材料１０と筒状部材６の隙間を通り抜け、液体回収管８を経て液体ポンプ２に還流する。この状態で材料１０に加わる力は、重力と、液体９から受ける摩擦力である。材料１０が液体９から受ける摩擦力と重力が等しくなった時点で、材料は静止状態または静止に準じた状態になる。一般に、物質と液体の摩擦力は、これらの液体の粘度、物質と液体の相対速度（流速）に依存する。従って、同一の液体を用いる場合、摩擦力は速度の増加関数となる。これらより、材料１０が静止または静止に準じた状態になる流速が判れば、材料１０の質量を算出できる。更に、材料１０の体積を規定しておくことにより、密度を算出することができる。ここで、流速は、ポンプから単位時間あたりに吐出される液体の量と筒状部材の断面積の比から算出可能である。
【００４７】
（実施の形態２）
図３は実施の形態２における密度測定装置の材料設置前の模式図である。
【００４８】
図３において、密度測定装置１は気体ポンプ１１、流量調整バルブ３、流量計４、流体供給管５、３面がアルミニウム製、１面がアクリル製の筒状部材６、台座７、金属製のスリット１２、整流部材１４からなる。密度測定装置１における流体の流れは次の通りである。気体ポンプ１１から吐出した気体１３は、流量調整バルブ３、流量計４が接続された流体供給管５、筒状部材６を経て大気中に排出される。
【００４９】
図４は実施の形態２における密度測定装置の材料設置後の模式図である。
【００５０】
図４において、材料１０の密度を次の通り測定する。先ず、板状の材料１０をスリット１２の間に設置する。実施の形態２において、流体は気体であるため、樹脂等、比較的密度が小さい材料の密度測定に適している。一般に、導電性に乏しい樹脂は帯電しやすい特性を持つため、静電気力により他の部材に付着しやすいが、筒状部材の３面とスリット１２は金属であることから導電性を有する。この導電性により、帯電しやすい樹脂から電荷が取り除かれることにより、他の部材に付着し難くなり、密度の測定を行うことができる。更に、スリット１２により材料１０の面方向は、気体の流れ方向に安定させることができる。更に、整流部材１４により、スリット１２で分割された空間に流れ込む気体量の流量を統一することができる。これにより、気体ポンプ１１と整流部材１４の間の気体の流れをスリット１２で分割された空間の数で割ることにより、流れる気体の流量を算出でき、同時に複数の材料の密度測定を行うことができる。
【００５１】
ここで、静止に準じた状態とは、例えば物体が、振動している場合のように、短時間に限って速度を算出すると運動している状態、すなわち有意な速度を有するが、長い時間の平均から速度を算出すると、その大きさが非常に小さくなるものである。運動の種類としては、振動に限定されるものではなく、ランダムな動きであってもよい。
【００５２】
スリットとは、板状であり、例えばそれらを互いに一定の間隔で平行に配置することにより、筒状部材の空間を等分することができるものである。
【００５３】
整流部材とは、例えばポンプから吐出され、流速の空間分布大きい状態から、空間分布が小さい状態にすることができるものである。
【００５４】
以下、実施例により、さらに詳しく説明する。
【実施例】
【００５５】
（実施例１）
実施の形態１において、下記の通り密度の測定を行った。
【００５６】
流体として水を用い、直径１０ｍｍのアルミニウム球に関して、静止に準じた状態となる流速を測定した。
【００５７】
まず、アルミニウム球が完全にアルミニウムで満たされた場合において、筒状部材を流れる水の流速が６７．５ｃｍ／秒の場合に静止に準じた状態となることが判った。
【００５８】
次に、アルミニウム球に空隙が１０％存在する場合において、筒状部材を流れる水の流速が６１．５ｃｍ／秒の場合に静止に準じた状態となることが判った。
【００５９】
次に、アルミニウム球に空隙が２０％存在する場合において、筒状部材を流れる水の流速が５５．２ｃｍ／秒の場合に静止に準じた状態となることが判った。
【００６０】
以上の通り、空隙の割合が多くなる、即ち密度が小さくなるに従って、静止に準じた状
態となる流速が小さくなることが判った。従って、流速は密度の増加関数となることが判った。
【００６１】
（実施例２）
実施の形態１において、下記の通り密度の測定を行った。
【００６２】
流体として水を用い、直径２０ｍｍの鉄球に関して、静止に準じた状態となる流速を測定した。
【００６３】
まず、鉄球が完全に鉄で満たされた場合において、筒状部材を流れる水の流速が１９１．７ｃｍ／秒の場合に静止に準じた状態となることが判った。
【００６４】
次に、鉄球に空隙が１０％存在する場合において、筒状部材を流れる水の流速が１８０．９ｃｍ／秒の場合に静止に準じた状態となることが判った。
【００６５】
次に、鉄球に空隙が２０％存在する場合において、筒状部材を流れる水の流速が１６８．５ｃｍ／秒の場合に静止に準じた状態となることが判った。
【００６６】
以上の通り、空隙の割合が多くなる、即ち密度が小さくなるに従って、静止に準じた状態となる流速が小さくなることが判った。従って、流速は密度の増加関数となることが判った。
【００６７】
（実施例３）
実施の形態１において、下記の通り密度の測定を行った。
【００６８】
流体として水を用い、直径１０ｍｍのジルコニア球に関して、静止に準じた状態となる流速を測定した。
【００６９】
まず、ジルコニア球が完全にジルコニアで満たされた場合において、筒状部材を流れる水の流速が１１２．０ｃｍ／秒の場合に静止に準じた状態となることが判った。
【００７０】
次に、ジルコニア球に空隙が１０％存在する場合において、筒状部材を流れる水の流速が１０４．７ｃｍ／秒の場合に静止に準じた状態となることが判った。
【００７１】
次に、ジルコニア球に空隙が２０％存在する場合において、筒状部材を流れる水の流速が９７．７ｃｍ／秒の場合に静止に準じた状態となることが判った。
【００７２】
以上の通り、空隙の割合が多くなる、即ち密度が小さくなるに従って、静止に準じた状態となる流速が小さくなることが判った。従って、流速は密度の増加関数となることが判った。
【００７３】
（実施例４）
実施の形態２において、下記の通り密度の測定を行った。
【００７４】
材料として、ポリアセタールを、直径２０ｍｍ、厚さ２ｍｍの円盤状としたものを用いた。
【００７５】
気体として空気を用い、気体ポンプとして、公知のエアーコンプレッサーを用いて０．１５ＭＰａまで加圧（大気圧との差は０．０５ＭＰａ）して、空気の流れを発生させた。
【００７６】
気体ポンプには流量調整バルブを接続することにより、流量を調整できるようにした。流量調整バルブに続き流量計を配置した。整流部材として、ステンレス粉体を焼結することにより作製したフィルターを用いた。このフィルターは、次の通り作製した。
【００７７】
平均粒系５０μｍのステンレス粉末を直径１０ｍｍの金型に１０ｇ充填後、１０ＭＰａの圧力を加えてペレット状に成型し、窒素雰囲気下、１２００℃で１ｈ焼結することにより作製したものである。
【００７８】
筒状部材として、内接する長方形が２５ｍｍ×４３ｍｍの筒状のものを用いた。筒状部材の周囲は、その３面はアルミニウム製の板を用い、そのうち２面は厚さ５ｍｍ、幅２５ｍｍ、長さ３０ｃｍであり、１面は厚さ５ｍｍ、幅５３ｍｍ、長さ３０ｃｍのものを用いた。残りの１面は、厚さ５ｍｍ、幅５３ｍｍ、長さ３０ｃｍのアクリル製のものを用いた。
【００７９】
スリットとして、幅２５ｍｍ、厚さ２ｍｍ、長さ３０ｃｍのアクリル製の板を用いた。
【００８０】
スリットは９枚用い、筒状部材の４３ｍｍの方向を、長さ２．５ｍｍの幅に１０等分するよう配置し、それらを、筒状部材の幅２５ｍｍの板で配置した。これらに対して、垂直に筒状部材の幅５３ｍｍのアルミニウム製の板と、幅５３ｍｍのアクリル製の板を配置した。
【００８１】
これにより、設置した材料の動きを筒状部材の側面から観察することができる。
【００８２】
スリットで分割された空間を流れる空気の流速バラつきを評価するため、流量計を流れる気体の量が１００ｍｌ／ｍｉｎとなるように調整された状態で、スリットで分割された空間それぞれを流れる空気の量を評価した結果、いずれも１０．０ｍｍであった。この結果から、スリットで分割された空間の流量は同一であり、材料が静止に準じた状態になる流量は、流量調整バルブと整流部材の間に設置された流量計で測定した値の１／１０をかけることで算出可能である。
【００８３】
それぞれのスリットで分割された空間に材料を設置後、流量調整バルブにより流量を大きくしていくと、流量計を流れる空気の流量が１２０．５Ｌ／ｍｉｎとなった時点で、１枚が設置箇所から離れ、空気の流量が１２２．０Ｌ／ｍｉｎとなった時点で、全ての材料が設置箇所から離れた。
【００８４】
この後、初めに設置箇所から離れた材料の重量を測定すると、８７２．９ｍｇであった。直径、厚さから算出される体積と質量から密度を算出すると、１．３９ｇ／ｃｍ３であった。次に、最後に設置箇所から離れた材料の重量を測定すると、８７９．２ｍｇであった。同様に、厚さから算出される体積と質量から密度を算出すると、１．４０ｇ／ｃｍ３であった。
【００８５】
更に、２番目から９番目に設置箇所から離れた時点の流速と、体積と質量から算出される密度の相関を評価した結果、密度は流速の増加関数であることが判った。これにより、形状、寸法が同一で密度が異なる材料は、重量を測定することなく密度を算出できることが判った。
【００８６】
（実施例５）
実施例４において、スリットをアルミニウム製として同様の評価を行った。この結果、最も密度が小さい材料が設置箇所から離れる空気の流量は１２０．１Ｌ／ｍｉｎであり、最も密度が大きい材料が設置箇所から離れる空気の流量は１２２．２Ｌ／ｍｉｎであった
。実施例４に比較していずれの流量も小さくなっているが、材料の密度が、各々設置箇所から離れる際の流量の増加関数であることは変わらなかった。
【００８７】
なお、設置箇所から離れる流量が小さくなっている要因は、実施の形態４の場合、スリットが樹脂であるため材料との間に、静電気力による付着力が働くことにより、材料が設置箇所から離れるために、より大きな力が必要になるためであると考えられる。
【００８８】
（実施例６）
実施例４において、材料として低密度ポリエチレンを発泡することにより低密度化したものを用いた。スリットの間隔を１．２ｍｍ、材料として、図５に示す直径が同じで、重量、厚さおよび密度がそれぞれ異なる３種類のものを用いた。
【００８９】
３種類の材料について、その材料をスリット間に設置し、材料が設置箇所から離れ、静止に準じた状態となる際の流量を測定することを１０回行った。測定結果を図６に示す。図６において、横軸の１から１０は、測定を行った１０回のそれぞれの測定回数を示す。平均、標準偏差、並びに９９．７％信頼性区間の下限及び上限は、それぞれの材料の１０回の測定結果から算出した値である。
【００９０】
密度が０．０４７ｇ／ｃｍ３の材料について、流量を測定した結果、最小は１．３８Ｌ／ｍｉｎであり、最大は１．４６Ｌ／ｍｉｎであり、平均は１．４３Ｌ／ｍｉｎであった。さらにこの材料について、標準偏差は０．０２９であり、９９．７％信頼性区間の下限は１．３４Ｌ／ｍｉｎであり、上限は１．５２Ｌ／ｍｉｎであった。
【００９１】
密度が０．０６３ｇ／ｃｍ３の材料について、流量を測定した結果、最小は１．９１Ｌ／ｍｉｎであり、最大は１．９９Ｌ／ｍｉｎであり、平均は１．９５Ｌ／ｍｉｎであった。さらにこの材料について、標準偏差は０．０３１であり、９９．７％信頼性区間の下限は１．８６Ｌ／ｍｉｎであり、上限は２．０５Ｌ／ｍｉｎであった。
【００９２】
密度が０．０９０ｇ／ｃｍ３の材料について、流量を測定した結果、最小は２．５９Ｌ／ｍｉｎであり、最大は２．６５Ｌ／ｍｉｎであり、平均は２．６３Ｌ／ｍｉｎであった。さらにこの材料について、標準偏差は０．０１９であり、９９．７％信頼性区間の下限は２．５７Ｌ／ｍｉｎであり、上限は２．６９Ｌ／ｍｉｎであった。
【００９３】
流量の平均値と材料の密度との関係を図７に示す。また、流量の９９．７％信頼性区間の上限値と材料の密度との関係、流量の平均値と材料の密度との関係及び流量の９９．７％信頼性区間の下限値と材料の密度との関係をそれぞれ表したものを図８に示す。
【００９４】
図７及び図８に示す、流量の平均値と材料の密度との関係を関係式で表すと以下の形となる。
【００９５】
Ｌ＝−１７６．４４２ρ２＋５２．２６６ρ―０．６４９６
ここで、各記号の意味は次の通りである。
Ｌ：流体の流量
ρ：材料の密度
上記関係式より、密度が不明な材料について、その材料をスリット間に設置し、材料が設置箇所から離れ、静止に準じた状態となる際の流量を測定することにより、その材料の密度を算出することが可能となる。
【００９６】
密度測定装置１は各種演算可能なコントローラを備え、コントローラは上記関係式を保持し、流量計４で計測した流量から材料の密度を算出しても良い。
【００９７】
（比較例１）
実施例７で用いた材料の密度を、通常行われている方法にて算出した。
【００９８】
通常の方法では、直径と厚さから算出した体積で割ることにより密度を算出した。先ず、サブミリグラムまで測ることができる電子天秤で材料の重量の測定を行ったところ０．０６２０ｇ／ｃｍ３であった。電子天秤への材料の設置、安定化、質量のデータ取り込み、電子天秤からの材料撤去を含めた作業に要する時間は約３０秒であった。
【００９９】
（比較例２）
密度が０．０５ｇ／ｃｍ３の材料の密度を、通常行われている方法にて算出した。
【０１００】
通常の方法では、直径と厚さから算出した体積で割ることにより密度を算出した。先ず、サブミリグラムまで計ることができる電子天秤で材料の重量の測定を行ったところ、１／１００００ｇの桁の数値の読み取り値の安定までに約１分要した。この際、最も大きい値は０．００７９ｇ／ｃｍ３、最も小さい値は０．００７２ｇ／ｃｍ３であった。最小値と最大値の差は測定値の１０％程度あることが判る。更に、材料の密度が小さい場合、寸法が小さい場合は材料の質量が更に小さくなるため、重量の測定値に対するばらつきの割合は更に大きくなると考えられる。
【０１０１】
以上のように、材料の密度や寸法が小さくなるに従って、密度の測定が困難になる。
【産業上の利用可能性】
【０１０２】
以上のように、本開示にかかる密度測定方法及び密度測定装置は、材料の密度を短時間で容易に測定することができる。特に、密度の測定が困難な、低密度であり容積が小さく、樹脂のように帯電しやすい材料であっても短時間で多数の試料を測定することができる。
【符号の説明】
【０１０３】
１  密度測定装置
２  液体ポンプ
３  流量調整バルブ
４  流量計
５  流体供給管
６  筒状部材
７  台座
８  液体回収管
９  液体
１０  材料
１１  気体ポンプ
１２  スリット
１３  気体
１４  整流部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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