(57)【要約】【課題】搬送中の粒状の石炭群の平均的な粒度をオンサイトで、かつ、精度良く測定できるようにする。【解決手段】石炭の粒度測定システムは、所定の厚さを有し、厚みが均一になるように平坦化された粒状の石炭群１ａに向けてマイクロ波を照射する発振器５と、発振器５により照射されたマイクロ波のうち、平坦化した粒状の石炭群１ａを透過する透過成分を受信する第１の受信器６と、発振器５により照射されたマイクロ波のうち、平坦化した粒状の石炭群により散乱する散乱成分を受信する第２の受信器６と、第１の受信器６での受信結果と第２の受信器７での受信結果とを予め作成された検量線に照合して石炭の粒度を測定する粒度測定装置８とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送される途中でサンプリングされて、試料台上で厚みを均一にされた粒状の石炭群の粒度を測定するための石炭の粒度測定システムであって、
前記石炭群に向けてマイクロ波を照射する発振器と、
前記発振器により照射されたマイクロ波のうち、前記粒状の石炭群を透過する透過成分を受信する第１の受信器と、
前記発振器により照射されたマイクロ波のうち、前記粒状の石炭群により散乱する散乱成分を受信する第２の受信器と、
前記第１の受信器での受信結果と、前記第２の受信器での受信結果とに基づいて前記石炭の粒度を測定する粒度測定装置とを備えたことを特徴とする石炭の粒度測定システム。
【請求項２】
前記粒度測定装置は、
粒度が既知の石炭について測定を行うことにより予め作成された、粒度とマイクロ波の透過成分の信号強度との関係を示す第１の検量線、及び、粒度とマイクロ波の散乱成分の信号強度との関係を示す第２の検量線を保持する検量線保持手段と、
前記第１の受信器での受信結果である透過成分の信号強度を前記第１の検量線に、前記第２の受信器での受信結果である散乱成分の信号強度を前記第２の検量線にそれぞれ照合して、前記石炭の粒度を判定する判定手段とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の石炭の粒度測定システム。
【請求項３】
前記判定手段は、前記第１の検量線から読み取った粒度と、前記第２の検量線から読み取った粒度との差が所定の値以下である場合に、或いは、第１の検量線から読み取った粒度と、第２の検量線から読み取った粒度との比が所定の数値範囲に入る場合に、整合性が得られたと判定する整合性確認手段を更に備えたことを特徴とする請求項２に記載の石炭の粒度測定システム。
【請求項４】
前記粒度測定装置は、
粒度が既知の石炭について測定を行うことにより予め作成された、粒度と、マイクロ波の透過成分の信号強度とマイクロ波の散乱成分の信号強度との比との関係を示す第３の検量線を保持する検量線保持手段と、
前記第１の受信器での受信結果である透過成分の信号強度と、前記第２の受信器での受信結果である散乱成分の信号強度とを前記第３の検量線に照合して、前記石炭の粒度を判定する判定手段とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の石炭の粒度測定システム。
【請求項５】
前記マイクロ波の周波数が１０ＧＨｚ〜４０ＧＨｚであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の石炭の粒度測定システム。
【請求項６】
前記第２の受信器の受信部は、前記マイクロ波の透過方向に対して６０度以上の角度をもって配置されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の石炭の粒度測定システム。
【請求項７】
搬送される途中でサンプリングされて、試料台上で厚みを均一にされた粒状の石炭群の粒度を測定するための石炭の粒度測定方法であって、
前記石炭群に向けてマイクロ波を照射する発振器と、
前記発振器により照射されたマイクロ波のうち、前記粒状の石炭群を透過する透過成分を受信する第１の受信器と、
前記発振器により照射されたマイクロ波のうち、前記粒状の石炭群により散乱する散乱成分を受信する第２の受信器とを用いて、
前記第１の受信器での受信結果と、前記第２の受信器での受信結果とに基づいて前記石炭の粒度を測定することを特徴とする石炭の粒度測定方法。
【請求項８】
前記石炭の粒度を測定するに際して、
粒度が既知の石炭について測定を行うことにより予め作成された、粒度とマイクロ波の透過成分の信号強度との関係を示す第１の検量線、及び、粒度とマイクロ波の散乱成分の信号強度との関係を示す第２の検量線を検量線保持手段に保持しておき、
前記第１の受信器での受信結果である透過成分の信号強度を前記第１の検量線に、前記第２の受信器での受信結果である散乱成分の信号強度を前記第２の検量線にそれぞれ照合して、前記石炭の粒度を判定することを特徴とする請求項７に記載の石炭の粒度測定方法。
【請求項９】
前記第１の検量線から読み取った粒度と、前記第２の検量線から読み取った粒度との差が所定の値以下である場合に、或いは、第１の検量線から読み取った粒度と、第２の検量線から読み取った粒度との比が所定の数値範囲に入る場合に、整合性が得られたと判定することを特徴とする請求項８に記載の石炭の粒度測定方法。
【請求項１０】
前記石炭の粒度を測定するに際して、
粒度が既知の石炭について測定を行うことにより予め作成された、粒度と、マイクロ波の透過成分の信号強度とマイクロ波の散乱成分の信号強度との比との関係を示す第３の検量線を検量線保持手段に保持しておき、
前記第１の受信器での受信結果である透過成分の信号強度と、前記第２の受信器での受信結果である散乱成分の信号強度とを前記第３の検量線に照合して、前記石炭の粒度を判定することを特徴とする請求項７に記載の石炭の粒度測定方法。
【請求項１１】
前記マイクロ波の周波数が１０ＧＨｚ〜４０ＧＨｚであることを特徴とする請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の石炭の粒度測定方法。
【請求項１２】
前記第２の受信器の受信部は、前記マイクロ波の透過方向に対して６０度以上の角度をもって配置されていることを特徴とする請求項７乃至１１のいずれか１項に記載の石炭の粒度測定方法。
【請求項１３】
搬送される途中でサンプリングされて、試料台上で厚みを均一にされた粒状の石炭群の粒度を測定する処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記石炭群に向けてマイクロ波を照射する発振器と、
前記発振器により照射されたマイクロ波のうち、前記粒状の石炭群を透過する透過成分を受信する第１の受信器と、
前記発振器により照射されたマイクロ波のうち、前記粒状の石炭群により散乱する散乱成分を受信する第２の受信器とを用いて石炭の粒度を測定するためのプログラムであって、
前記第１の受信器での受信結果と、前記第２の受信器での受信結果とに基づいて前記石炭の粒度を測定する処理をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波を照射して粒状の石炭の粒度を測定する石炭の粒度測定システム、方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄鋼業における製銑工程では、高炉に焼結鉱とコークスを装入して化学反応させて、銑鉄を取り出す。コークスは、原料となる石炭に事前処理（粉砕、配合）を施した後、コークス炉で乾留して生成される。
【０００３】
コークスの強度指標であるＤＩ値（ドラムインデックス）は、原料である石炭の粒度に依存することが知られている。石炭が粗いと所望のＤＩ値が得られず、一方で細かくなりすぎると環境問題、歩留まり低下を招く原因となる。そのため、コークス操業において石炭の粉砕管理は重要な作業の一つとなっており、石炭の粒度分布を安定させるためには、リアルタイムで石炭の粒度を測定して粉砕機の調整を行うのが好ましい。現状のプロセスでは、石炭を乾燥させて篩で粒度毎（３〜４種類）に分類し秤量しているが、非接触でなく、乾燥処理があるためにバッチ処理になり、リアルタイム制御には適用できない。
【０００４】
非接触で粒度を測定する技術に関して、例えば特許文献１には、微粒子にレーザー光を照射して、散乱光を観測することによって粒度や数量を測定する微粒子測定装置が開示されている。
【０００５】
また、例えば特許文献２には、マイクロ波を高炉炉頂部の装入物の表面に照射し、それらの粒度によって散乱波のピーク方向が変化することを観測する粒状性物体の粒度測定方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−１６００３２号公報
【特許文献２】特開平５−５２７３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１では、１０μｍ以下の微粒子を対象としており、ウェハ上に粗に分布する微粒子しか測定することができない。本文献で用いている光散乱法は測定対象の粒径がレーザーの波長と同程度以下の場合に粒子散乱が発生する原理を用いているため、微粒子しか検出できない。レーザー波長より大きいサイズの粒子に対しては表面凹凸による散乱が大きくなり、これと粒子散乱とを分離することが困難である。更に本発明の測定対象である石炭は可視〜赤外の広い領域で不透明であり、特許文献１の手法では原理的に、内部も含めた粒径を測定することは不可能である。
【０００８】
また、特許文献２では、測定対象の表面凹凸で照射したマイクロ波の反射方向が変化する現象を利用している。このような後方散乱波を検出する手法では、主に表面凹凸によって反射方向が変化する。内部からの散乱は表面に比べて微弱であるため、表面散乱と内部散乱を識別することができず、内部も含めた全体的な粒度を測定することはできない。
【０００９】
本発明は以上のような状況に鑑みてなされたものであり、搬送中の粒状の石炭群の平均的な粒度をオンサイトで、かつ、精度良く測定できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の石炭の粒度測定システムは、搬送される途中でサンプリングされて、試料台上で厚みを均一にされた粒状の石炭群に向けてマイクロ波を照射する発振器と、前記発振器により照射されたマイクロ波のうち、前記粒状の石炭群を透過する透過成分を受信する第１の受信器と、前記発振器により照射されたマイクロ波のうち、前記粒状の石炭群により散乱する散乱成分を受信する第２の受信器と、前記第１の受信器での受信結果と、前記第２の受信器での受信結果とに基づいて前記石炭の粒度を測定する粒度測定装置とを備えたことを特徴とする。
本発明の石炭の粒度測定方法は、搬送される途中でサンプリングされて、試料台上で厚みを均一にされた粒状の石炭群に向けてマイクロ波を照射する発振器と、前記発振器により照射されたマイクロ波のうち、前記粒状の石炭群を透過する透過成分を受信する第１の受信器と、前記発振器により照射されたマイクロ波のうち、前記粒状の石炭群により散乱する散乱成分を受信する第２の受信器とを用いて、前記第１の受信器での受信結果と、前記第２の受信器での受信結果とに基づいて前記石炭の粒度を測定することを特徴とする。
本発明のプログラムは、搬送される途中でサンプリングされて、試料台上で厚みを均一にされた粒状の石炭群に向けてマイクロ波を照射する発振器と、前記発振器により照射されたマイクロ波のうち、前記粒状の石炭群を透過する透過成分を受信する第１の受信器と、前記発振器により照射されたマイクロ波のうち、前記粒状の石炭群により散乱する散乱成分を受信する第２の受信器とを用いて石炭の粒度を測定するためのプログラムであって、前記第１の受信器での受信結果と、前記第２の受信器での受信結果とに基づいて前記石炭の粒度を測定する処理をコンピュータに実行させる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、搬送中の粒状の石炭群の平均的な粒度をオンサイトで、かつ、精度良く測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明を適用した実施形態に係る石炭の粒度測定システムの概略構成を示す図である。
【図２】第１の検量線及び第２の検量線を示す図である。
【図３】粒度測定装置が実行する処理手順の例を示すフローチャートである。
【図４】試験システムの概要を示す図である。
【図５】サンプルＡ、サンプルＡ＋Ｂ、サンプルＢ、サンプルＢ＋Ｃ、サンプルＣそれぞれでの透過成分の信号強度を示す特性図である。
【図６】サンプルＡ、サンプルＡ＋Ｂ、サンプルＢ、サンプルＢ＋Ｃ、サンプルＣそれぞれでの散乱成分の信号強度を示す特性図である。
【図７】サンプルＡ、サンプルＡ＋Ｂ、サンプルＢ、サンプルＢ＋Ｃ、サンプルＣそれぞれでの試験結果を示す特性図である。
【図８】検量線の作成手順の例を示すフローチャートである。
【図９】第３の検量線を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
（第１の実施形態）
図１（ａ）、（ｂ）に、本発明を適用した実施形態に係る石炭の粒度測定システムの概略構成を示す。図１（ａ）は要部（図１（ｂ）の点線で囲む領域）の拡大図を、図１（ｂ）は全体構成を示す。図１（ｂ）に示すように、不図示の粉砕機で粉砕されて、０．１ｍｍ〜１０ｍｍ程度の粒状とされた石炭群１がベルトコンベア２によりコークス炉等に搬送される。
【００１４】
ベルトコンベア２の側部には試料台３が併設されるとともに、分離板４が立設されており、ベルトコンベア２による搬送にともなって分離板４によって石炭群１の一部がサンプリングされる。サンプリングされた石炭群１は、分離板４がスクレイパとなって、所定の厚さを有し、厚みが均一になるように平坦化されて試料台３上に導かれる。試料台３は、マイクロ波を透過する材質、例えばアクリル系の樹脂からなる。
【００１５】
なお、ベルトコンベア２により搬送される粒状の石炭群１から一部をサンプリングして平坦化する機構としては、図１に示したものに限られず、どのような構成のものであってもよい。例えば人がサンプリングして厚みが均一になるよう均して測定することも考えられる。これはベルトコンベアから人手或いは柄杓等で石炭群１の一部をサンプリングし、アクリル等のマイクロ波を透過する材質で作られた測定板上に乗せて表面を平らに均して測定する方法である。また、試料台３上に導かれた石炭群１ａが、後から連続的に試料台３上に導かれる石炭群１に押し込まれて再びベルトコンベア２上に戻される構成としてもよいし、戻さずに廃棄する構成としてもよい。
【００１６】
図１（ａ）に示すように、試料台３の上方には、発振器５が設置される。発振器５は、試料台３上で平坦化した粒状の石炭群１ａに向けて送信ホーン５ａからマイクロ波を照射する。
【００１７】
また、試料台３の下方には、第１の受信器６が設置される。第１の受信器６は、試料台３を挟んで発振器５の送信ホーン５ａと対向して受信ホーン６ａが配置されている。すなわち、第１の受信器６は、発振器５により照射されたマイクロ波のうち、平坦化した粒状の石炭群１ａを透過する透過成分を受信する。
【００１８】
さらに、試料台３の下方には、第２の受信器７が設置される。第２の受信器７は、マイクロ波の透過方向（図１（ａ）の直線Ｓ）に対して６０度以上の角度をもって受信ホーン７ａが配置されている。すなわち、第２の受信器７は、発振器５により照射されたマイクロ波のうち、平坦化した粒状の石炭群１ａにより散乱する散乱成分を受信する。なお、第２の受信器７を一台しか図示していないが、複数台設置するようにしてもよい。
【００１９】
ここで、発振器５から照射するマイクロ波の周波数は１０ＧＨｚ〜４０ＧＨｚに設定されている。本発明では、発振器５により照射されるマイクロ波のうち、平坦化した粒状の石炭群１ａを透過する透過成分と散乱する散乱成分とを同時に検出するものである。既述したように石炭の粒度は０．１ｍｍ〜１０ｍｍ程度であるが、この粒度に対してミー散乱からレイリー散乱に跨るような波長領域で測定することが望ましい。これは散乱波の粒度依存性が現れることから、マイクロ波の周波数を１０ＧＨｚ〜４０ＧＨｚに設定している。上記粒度の石炭に対しては、マイクロ波の周波数が４０ＧＨｚを超える場合、すべての粒度の石炭から散乱性の信号が得られて粒径の判別ができなくなる一方、１０ＧＨｚを下回る場合、波長が長いことから粒径によらず高い透過性を示すため同様に粒径の判別ができない。本波長領域は、散乱信号のスペクトルを取ったときに粒径が小さいものは高い透過性を示し且つ粒径が大きいものは高い散乱性を示し、粒径分布によってスペクトル形状が変化する領域である。
【００２０】
第１の受信器６での受信結果（マイクロ波の透過成分の信号強度）と、第２の受信器７での受信結果（マイクロ波の散乱成分の信号強度）とは粒度測定装置８に入力される。粒度測定装置８は、これら第１の受信器６での受信結果と、第２の受信器７での受信結果とに基づいて石炭の粒度を測定する。
【００２１】
粒度測定装置８において、８ａは検量線保持部であり、本システムを用いて粒度が既知の石炭（標準試料）について測定を行うことにより予め作成した第１の検量線Ｌ1と第２の検量線Ｌ2とを保持する。第１の検量線Ｌ1は、図２（ａ）に示すように、石炭の粒度とマイクロ波の透過成分の信号強度との関係を示す。第２の検量線Ｌ2は、図２（ｂ）に示すように、石炭の粒度とマイクロ波の散乱成分の信号強度との関係を示す。平坦化した粒状の石炭群１ａに向けてマイクロ波を発振すると、図２（ａ）に示すように、粒度が大きくなるに従ってマイクロ波の透過成分の信号強度が緩やかに（より詳しくは上に凸の２次曲線的に）低くなる一方、図２（ｂ）に示すように、粒度が大きくなるに従ってマイクロ波の散乱成分の信号強度が緩やか（より詳しくは下に凸の２次曲線的に）高くなる傾向がある。この検量線保持部８ａの処理により検量線保持手段が実現される。
【００２２】
８ｂは判定部であり、第１の受信器６で受信した透過成分の信号強度を第１の検量線Ｌ1に照合して、粒度を読み取る（図２（ａ）の矢印を参照）。また、第２の受信器７で受信した散乱成分の信号強度を第２の検量線Ｌ2に照合して、粒度を読み取る（図２（ｂ）の矢印を参照）。一回の粒度測定に際して、マイクロ波の発振及び受信を一回だけ行うようにしてもよいが、複数回行うようにしてもよい。すなわち、既述したように試料台３上に導かれる石炭群１ａは順次入れ替わっていくので、一定間隔でマイクロ波の発振及び受信を繰り返す。そして、各回のマイクロ波の発振及び受信で第１の検量線Ｌ1から読み取った粒度の平均をとって、それを第１の検量線Ｌ1から読み取った粒度として決定する。同様に、各回のマイクロ波の発振及び受信で第２の検量線Ｌ2から読み取った粒度の平均をとって、それを第２の検量線Ｌ2から読み取った粒度として決定する。このとき逐次得られる測定値の移動平均を計算することで、より測定の安定性を増す効果がある。ここでいう移動平均とは、時系列的に得られた測定値を例えば３２回平均して得られた値を測定値とするものであり、新たに１データが得られる毎に最も以前のデータと置換する計算法を言う。このようにすると各測定データのバラツキを平均化し、測定をより安定化させることができる。この判定部８ｂの処理により判定手段が実現される。
【００２３】
判定部８ｂは整合性確認部８ｃを有し、第１の検量線Ｌ1から読み取った粒度と、第２の検量線Ｌ2から読み取った粒度との整合性を確認する。例えば同タイミングで第１の検量線Ｌ1から読み取った粒度（上記各回の読み取った値の平均値）と、第２の検量線Ｌ2から読み取った粒度（上記各回の読み取った値の平均値）との差が、所定の値を超えるものである場合は、なんらかの要因例えば石炭の極端な偏在等で測定の精度が確保されていないとして、該タイミングで第１の検量線Ｌ1及び第２の検量線Ｌ2から読み取った粒度を無効なものとして取り扱う。なお、第１の検量線Ｌ1から読み取った粒度と第２の検量線Ｌ2から読み取った粒度との差を取る代わりに、両者の比を取り、その比が所定の数値範囲（例えば０．９以上、１．１以下）から外れる場合に、測定の精度が確保されていないと判断しても良い。また、第１の検量線Ｌ1から読み取った粒度と第２の検量線Ｌ2から読み取った粒度との比較（差又は比を取る）を、毎回の読み取った値の平均値を取った上で行う代わりに、毎回の読み取った値同士を比較して、測定の精度が確保されているものについて、平均を取っても良い。この整合性確認部８ｃの処理により整合性確認手段が実現される。
【００２４】
判定部８ｂは、第１の検量線Ｌ1及び第２の検量線Ｌ2から読み取った粒度の整合性を確認した上で、それらの例えば中間値を石炭の粒度であると判定する。なお、粒度の判定は他の方式で行ってもよい。例えば透過成分の信号強度に基づいて第１の検量線Ｌ1から粒度を読み取り、散乱成分の信号強度に基づいて第２の検量線Ｌ2から読み取った粒度との比をとって測定の妥当性を確認した上で、第１の検量線Ｌ1及び第２の検量線Ｌ2のいずれかから読み取った粒度を石炭の粒度として判定するような方式でもよい。
【００２５】
ここで、図３を参照して、粒度測定装置８が実行する処理手順の例を説明する。ステップＳ１０１で、判定部８ｂは、第１の受信器６で受信した透過成分を取得する。ステップＳ１０２で、ステップＳ１０１において取得した透過成分の信号強度を第１の検量線Ｌ1に照合し、第１の検量線Ｌ1から読み取った粒度を出力する。そして、ステップＳ１０３で、各回のマイクロ波の発振及び受信で第１の検量線Ｌ1から読み取った粒度の移動平均をとって、それを第１の検量線Ｌ1から読み取った粒度として決定する。
【００２６】
ステップＳ１０１〜Ｓ１０３と並行して、ステップＳ１０４で、判定部８ｂは、第２の受信器７で受信した散乱成分を取得する。ステップＳ１０５で、ステップＳ１０４において取得した散乱成分の信号強度を第２の検量線Ｌ2に照合し、第２の検量線Ｌ2から読み取った粒度を出力する。そして、ステップＳ１０６で、各回のマイクロ波の発振及び受信で第２の検量線Ｌ2から読み取った粒度の移動平均をとって、それを第２の検量線Ｌ2から読み取った粒度として決定する。
【００２７】
続いて、ステップＳ１０７で、整合性確認部８ｃは、第１の検量線Ｌ1から読み取った粒度と、第２の検量線Ｌ2から読み取った粒度との差分をとり、ステップＳ１０８で、その差分が所定の値以下であるか判定する。その結果、差分が所定の値以下である場合、整合性がとれているとして、ステップＳ１０９に進み、例えば第１の検量線Ｌ1及び第２の検量線Ｌ2から読み取った粒度の中間値を石炭の粒度の測定値として出力する。それに対して、差分が所定の値を超えるものである場合は、なんらかの要因例えば石炭の極端な偏在等で測定の精度が確保されていないとして、ステップＳ１１０に進み、第１の検量線Ｌ1及び第２の検量線Ｌ2から読み取った粒度を無効なものとして破棄する。
【００２８】
以上のようにして粒度測定装置８により測定された石炭の粒度は、粉砕機を制御する不図示の制御装置にフィードバックされ、所望の石炭の粒度となるように粉砕機の調整が行われる。
【００２９】
以下では、本発明の石炭の粒度測定手法の礎となる試験例について説明する。図４は、本試験の試験システムの概要を示す図である。５１は種々の粒度の石炭が充填される円筒プラスチック容器である。円筒プラスチック容器５１は、試験位置に立てた状態で３６０度回転可能となっている。
【００３０】
５２はマイクロ波を照射する発振器、５３は送信ホーン、５４はフォーカスレンズであり、円筒プラスチック容器５１に一側方からマイクロ波をシートビーム状に集光して円筒プラスチック容器５１内の石炭に照射する。
【００３１】
５５は送信ホーン５３と同一の受信ホーン、５６は受信器であり、円筒プラスチック容器５１のまわりに受信ホーン角度を変えられるようになっている。円筒プラスチック容器５１を挟んで送信ホーン５３に対向する位置を０度とし、±９０度の範囲で円筒プラスチック容器５１まわりに受信ホーン角度を変えられるようになっている。
【００３２】
５７はデータロガーであり、受信器５６で受信するマイクロ波の信号強度を収集する。５８はコンピュータであり、データロガー５７により収集されたマイクロ波の強度信号に基づいて解析を行う。
【００３３】
ここでは、マイクロ波の周波数を１５ＧＨｚとして、１．７ｍｍ以下の粒度の石炭（サンプルＡ）、１．７〜４．４ｍｍの粒度の石炭（サンプルＢ）、４．４ｍｍ以上の粒度の石炭（サンプルＣ）を用いて試験を行った。
【００３４】
図７（ａ）は、サンプルＡについて行った試験の結果を示す。サンプルＡを充填した円筒プラスチック容器５１を固定し、受信ホーン５５を−９０度〜＋９０度の範囲で移動させてマイクロ波の信号強度を測定する。その後、円筒プラスチック容器５１を１度回転させて固定し、同じく受信ホーン５５を−９０度〜＋９０度の範囲で移動させてマイクロ波の信号強度を測定する。これを、円筒プラスチック容器５１が３６０度回転するまで繰り返した。円筒プラスチック容器５１を回転させるのは、円筒プラスチック容器５１内の石炭の偏在による影響をなくすためである。
【００３５】
図７（ａ）の上図において、横軸が受信ホーン角度を、縦軸が円筒プラスチック容器５１の回転角度である。本図では信号強度が強くなるほど白色になるよう表現されており、受信ホーン角度の０度付近で白色、受信ホーン角度が０度から離れると黒色に変化している。すなわち、透過成分の信号強度が高いことがわかる。
【００３６】
図７（ａ）の下図は、受信ホーン５５の角度と信号強度との関係を示す特性図であり、この図からも受信ホーン角度の０度付近で信号強度が著しく高く、透過成分の信号強度が高いことがわかる。ここで、図７（ａ）の下図の横軸は、図７（ａ）の上図の横軸と同じく、受信ホーン角度を、縦軸は、任意単位（（ａ）−（ｅ）について同一スケール）で信号強度を表している。
【００３７】
同様に、図７（ｂ）は、サンプルＡとサンプルＢを１：１で配合したものについて行った試験の結果を示す。図７（ｃ）は、サンプルＢについて行った試験の結果を示す。図７（ｄ）は、サンプルＢとサンプルＣを１：１で配合したものについて行った試験の結果を示す。図７（ｅ）は、サンプルＣについて行った試験の結果を示す。
【００３８】
ここで、図７（ｅ）に代表的に示されるように、石炭の粒度が大きくなると、受信ホーン角度の０度付近での信号強度が低くなるとともに、他の受信ホーン角度での信号強度が高くなってきている。すなわち、透過成分の信号強度が低くなるとともに、散乱成分の信号強度が高くなってきている。
【００３９】
図７（ｅ）において、受信ホーン角度の±３０度、±４０度付近で信号強度のピークが見られるが、これは弾性散乱によるとみられる外乱であり、現れたり、現れなかったりする。そこで、このような外乱による影響を受けないようにするために、本実施形態においては、上述したように第２の受信器７の受信部である受信ホーン７ａをマイクロ波の透過方向（図１（ａ）の直線Ｓ）に対して６０度以上の角度をもつように配置している。
【００４０】
以上の試験により、図５、６に示す結果が得られる。図５は、サンプルＡ、サンプルＡ＋Ｂ、サンプルＢ、サンプルＢ＋Ｃ、サンプルＣそれぞれでの透過成分の信号強度から得られた特性線を示す図である。図５に示すように、石炭の粒度が小さいほど透過成分の信号強度が高く、粒度が大きくなるに従って透過成分の信号強度が緩やかに低くなっている。一方、図６は、サンプルＡ、サンプルＡ＋Ｂ、サンプルＢ、サンプルＢ＋Ｃ、サンプルＣそれぞれでの散乱成分の信号強度から得られた特性線を示す図である。図６に示すように、石炭の粒度が小さいほど散乱成分の信号強度が低く、粒度が大きくなるに従って散乱成分の信号強度が緩やかに高くなっている。すなわち、図２（ａ）、（ｂ）で説明した第１の検量線Ｌ1及び第２の検量線Ｌ2が示す特性が裏付けられている。
【００４１】
ここで、図８を参照して、第１の検量線Ｌ1及び第２の検量線Ｌ2の作成手順の例を説明する。ステップＳ２０１で、図１（ａ）、（ｂ）に示した試料台３に、粒度が既知のサンプルを、所定の厚さで均一な厚みを有するように平坦化して置く。そして、発振器５からマイクロ波を照射して、第１の受信器６で透過成分を受信し、第２の受信器７で散乱成分を受信して記録する。このサンプル測定をサンプル内の位置を変えて複数回行う。例えば１０回程度行えばよい。次に、ステップＳ２０２で透過成分及び散乱成分それぞれについて複数回の測定値の平均をとり、ステップＳ２０３で平均値を粒度と信号強度との相関としてプロットする。
【００４２】
ステップＳ２０４では、予め規定されている回数に達したか否かを判定する。この規定回数は、検量線を作成する粒度（横軸）範囲を分割して測定する点数のことであり、ここでは１０点（１０サンプル）程度測定することにしている。規定回数に達していなければ、粒度が異なるサンプルに変更した上でステップＳ２０１に戻る。規定回数に達していれば、すなわち１０点のプロット（粒度と信号強度との離散点）が得られたならば、ステップＳ２０５でプロット間を補間して検量線を完成させ、ステップＳ２０６で出力する。
【００４３】
以上述べたように、比較的密な状態にある平坦化した粒状の石炭群１ａを透過する透過成分と散乱する散乱成分とを同時に検出することにより、高精度に石炭の粒度を測定することができる。実際上は、石炭群１のすべてが均等な粒度を有することはなく、複数の粒度の石炭が混ざった状態にあるが、平均的な粒度として測定することが可能である。
【００４４】
レイリー散乱やミー散乱等の散乱現象の古典的解釈では、分離した粒子からの散乱は近似的に個々の散乱断面積の統計的加算で説明されるが、密に充填された粒子に対する電磁波の散乱は、多重散乱や媒質の伝播の効果も組み合わされ理論的に説明するのは難しいと考えられる。本発明では、石炭に照射したマイクロ波の散乱パターンが粒度に依存して変化すること、その変化が透過成分強度と散乱成分強度に強く現れることを実験的に実証したものである。
【００４５】
なお、基本的には一組の第１の検量線Ｌ1及び第２の検量線Ｌ2を用意しておけばよいが、複数組用意しておいてもよい。例えば石炭の水分量に応じた複数組の第１の検量線Ｌ1及び第２の検量線Ｌ2を用意しておく。この場合、粒度の測定の前段階で石炭群１の水分量を検出し、その検出された水分量に応じて第１の検量線Ｌ1及び第２の検量線Ｌ2の組を選択して用いるようにする。また、石炭の銘柄等の性状に応じた複数組の第１の検量線Ｌ1及び第２の検量線Ｌ2を用意しておいてもよい。
【００４６】
（第２の実施形態）
第１の実施形態で説明した第１の検量線Ｌ1及び第２の検量線Ｌ2は、平坦化した粒状の石炭群１ａが所定の厚さを有することを前提としている。換言すれば、第１の検量線Ｌ1及び第２の検量線Ｌ2は、その絶対値が平坦化した粒状の石炭群１ａの厚さによって変化するため、測定時には所定の厚さに揃える（一定にする）ことが要求される。
【００４７】
そこで、本実施形態では、第１の検量線Ｌ1及び第２の検量線Ｌ2ではなく、図９に示すような石炭の粒度と、マイクロ波の透過成分の信号強度とマイクロ波の散乱成分の信号強度との比との関係を示す第３の検量線Ｌ3を使用する。この第３の検量線Ｌ3は、２つの信号強度の比であるので、平坦化した粒状の石炭群１ａの厚さによらない。
【００４８】
なお、第２の実施形態に係る石炭の粒度測定システムの基本的な構成や処理手順は第１の実施形態と同様であるが、第２の実施形態では、判定部８ｂが、第１の受信器６で受信した透過成分の信号強度と第２の受信器７で受信した散乱成分の信号強度との比を演算する機能を有する。一方で、第２の実施形態では、一種類の検量線（第３の検量線Ｌ3）を使用することから、整合性確認部８ｂが不要となる。
【００４９】
本発明を適用した粒度測定装置８は、具体的にはＣＰＵ、メモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ等）を備えたコンピュータシステムにより構成することができる。この場合、メモリを検量線保持部８ａとして使用するとともに、ＣＰＵがＲＯＭ等に記憶されたプログラムを、ＲＡＭをワークエリアとして使用し実行することによって、判定部８ｂや整合性確認部８ｃが実現される。
【００５０】
また、粒度測定装置８における処理は、ソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、システム或いは装置に供給することによっても達成される。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が上述した実施形態の機能を実現することになり、プログラムコード自体及びそのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。
【符号の説明】
【００５１】
１、１ａ    石炭群
２    ベルトコンベア
３    試料台
４    分離板
５    発振器
５ａ  送信ホーン
６    第１の受信器
６ａ  受信ホーン
７    第２の受信器
７ａ  受信ホーン
８    粒度測定装置
８ａ  検量線保持部
８ｂ  判定部
８ｃ  整合性確認部
【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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【図９】
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