(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
振幅の大きさを連続的に変化させながら、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評価値演算部とを備えること
を特徴とする粉粒体流動性評価装置。
【請求項２】
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１に記載の粉粒体流動性評価装置。
【請求項３】
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１に記載の粉粒体流動性評価装置。
【請求項４】
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１に記載の粉粒体流動性評価装置。
【請求項５】
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１に記載の粉粒体流動性評価装置。
【請求項６】
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１乃至請求項５の何れか１項に記載の粉粒体流動性評価装置。
【請求項７】
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１乃至請求項６の何れか１項に記載の粉粒体流動性評価装置。
【請求項８】
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１乃至請求項７の何れか１項に記載の粉粒体流動性評価装置。
【請求項９】
評価対象の粉粒体を貯めるための貯槽か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、振幅の大きさを連続的に変化させながら、予め設定された一定振動数で振動を与え、
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、
記憶部に予め記憶されている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及び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
を特徴とする粉粒体流動性評価方法。
【発明の詳細な説明】
【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、上から順に、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７１０〜５６００μｍ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−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オッチで測定し、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から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かった。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い場合があった。
【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いう不都合がある。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から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。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から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）／（２×π×（振動数））２の関係式によって対応付けられる。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】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から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から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いる。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から数百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）等で形成されている。
【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よい。
【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っ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い。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や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。
【００２１】
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、アナログをディジタルに変換するアナログ／ディジタル変換器（以下、「Ａ／Ｄ」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によってレーザ光を流出口１１２３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からレーザ・ドップラ法により振幅を演算し、その演算結果をＡ／Ｄ３３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、０．１ｍｇ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から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から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 Access 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 DiscRecordable）等の記録媒体との間でデータを読み込み及び／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によって管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１１１１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１０μｍ程度のポリメチルメタクリレート、酸化ケイ素、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の内径が約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（Frequency）であり、その縦軸は、μｍ単位で示す振幅（Amplitude）である。○は、管１１に粉粒体を通過させなかった場合の測定値を示す。■は、粉粒体としてＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）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ＳｉＯ２（酸化ケイ素）を管１１に通過させた場合の測定値を示す。◆は、粉粒体としてＡｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム）を管１１に通過させた場合の測定値を示す。そして、●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ァイルである。
【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べく、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い周波数範囲となっているので、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い。
【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べく、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い。
【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べく、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、今回の重量から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１０μｍ程度の酸化チタン表面加工ポリメチルメタクリレート（以下、「ＰＭＭＡ−ＴｉＯ２」と略記する。）、酸化アルミニウム表面加工ポリメチルメタクリレート（以下、「ＰＭＭＡ−Ａｌ２Ｏ３」と略記する。）及び酸化ケイ素表面加工ポリメチルメタクリレート（以下、「ＰＭＭＡ−ＳｉＯ２」と略記する。）の各粉粒体に対し、上記各寸法の管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の振動の周波数が４００Ｈｚに設定された。
【００４７】
ＰＭＭＡ−ＴｉＯ２は、ポリメチルメタクリレート粒子の表面に酸化チタン粒子を融着（mechanofusion）させたものであり、ＰＭＭＡ−Ａｌ２Ｏ３は、ポリメチルメタクリレート粒子の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−ＳｉＯ２は、ポリメチルメタクリレート粒子の表面に酸化ケイ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、μｍ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。
【００４９】
図３（Ａ）は、融着する酸化チタンの量を０、０．５、１、５、１０ｗｔ％（重量％）に変えた場合におけるＰＭＭＡ−ＴｉＯ２の測定結果を示す。□は酸化チタンの量が０ｗｔ％の場合の測定値を示す。逆△は酸化チタンの量が０．５ｗｔ％の場合の測定値を示す。△は酸化チタンの量が１ｗｔ％の場合の測定値を示す。◇は酸化チタンの量が５ｗｔ％の場合の測定値を示す。そして、○は酸化チタンの量が１０ｗｔ％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％）に変えた場合におけるＰＭＭＡ−Ａｌ２Ｏ３の測定結果を示す。□は酸化アルミニウムの量が０ｗｔ％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。△は酸化アルミニウムの量が１ｗｔ％の場合の測定値を示す。◇は酸化アルミニウムの量が５ｗｔ％の場合の測定値を示す。そして、○は酸化アルミニウムの量が１０ｗｔ％の場合の測定値を示す。
【００５１】
図３（Ｃ）は、融着する酸化ケイ素の量を０、０．５、１、２、５、１０ｗｔ％（重量％）に変えた場合におけるＰＭＭＡ−ＳｉＯ２の測定結果を示す。□は酸化ケイ素の量が０ｗｔ％の場合の測定値を示す。逆△は酸化ケイ素の量が０．５ｗｔ％の場合の測定値を示す。△は酸化ケイ素の量が１ｗｔ％の場合の測定値を示す。白抜きの五角形は酸化ケイ素の量が２ｗｔ％の場合の測定値を示す。◇は酸化ケイ素の量が５ｗｔ％の場合の測定値を示す。そして、○は酸化ケイ素の量が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−ＴｉＯ２、ＰＭＭＡ−Ａｌ２Ｏ３及びＰＭＭＡ−ＳｉＯ２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って増大し、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いる。
【００５３】
振幅に対する単位時間あたりの流動量が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スキャン画像を示す図である。図４の横軸は、μｍ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５０μｍ）で管１１に振動を与えているが、粉粒体が管１１から落下しない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７０μｍ）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１００μｍ）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１３０μｍ）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３３０Ｈｚで振動させた場合における平均粒径１３．６μｍのＳｉＯ２の測定結果である。
【００５５】
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）が始まる。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になる。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）から分かるように、ＰＭＭＡ−ＴｉＯ２、ＰＭＭＡ−Ａｌ２Ｏ３及びＰＭＭＡ−ＳｉＯ２の何れの場合も、表面加工材（ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２）の量に応じて管１１から粉粒体の落下があった時点における管１１の振幅（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−ＴｉＯ２の場合では、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０ｗｔ％の場合が約４７μｍであり、酸化チタン０．５ｗｔ％の場合が約３０μｍであり、酸化チタン１ｗｔ％の場合が約１７μｍであり、酸化チタン５ｗｔ％の場合が約１２μｍであり、そして、酸化チタン１０ｗｔ％の場合が約９μｍである。この結果、ＰＭＭＡ−ＴｉＯ２は、表面に融着するＴｉＯ２の量が増大するに従って流動性が増大することが分かる。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−ＴｉＯ２、ＰＭＭＡ−Ａｌ２Ｏ３及びＰＭＭＡ−ＳｉＯ２の何れの場合も、表面加工材（ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２）の量に応じて、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が異なっている。例えば、図３（Ａ）に示すＰＭＭＡ−ＴｉＯ２の場合であって管１１の振幅が４０μｍの場合では、粉粒体の単位時間当たりの流動量は、酸化チタン０ｗｔ％の場合が約０ｍｇ／ｓであり、酸化チタン０．５ｗｔ％の場合が約２ｍｇ／ｓであり、酸化チタン１ｗｔ％の場合が約９ｍｇ／ｓであり、酸化チタン５ｗｔ％の場合が約１１．２ｍｇ／ｓであり、そして、酸化チタン１０ｗｔ％の場合が約１５ｍｇ／ｓである。この結果、ＰＭＭＡ−ＴｉＯ２は、表面に融着するＴｉＯ２の量が増大するに従っ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もよい。
【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、ｍｇ／ｓ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５８．２μｍのＰＭＭＡの測定結果であり、図６（Ａ）は、振幅を約１２．４μｍとした場合を示し、図６（Ｂ）は、振幅を約２８．７μｍとした場合を示し、そして、図６（Ｃ）は、振幅を約５２．８μｍ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ル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、振幅が小さい状態から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が構成されてもよい。
【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、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が構成されてもよい。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、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が構成されてもよい。
【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、ｍｇ／ｓ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５μｍの銅（Ｃｕ）及び平均粒径が約１０．５μｍの酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）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１３０μｍ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１３０／１２０μｍ／ｓの割合で連続的に増加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から分かるように、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２２．７μｍ（＝１３０／１２０×２１）であり、酸化アルミニウムの評価値は、約３２．５μｍ（＝１３０／１２０×３０）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６５μｍ）では、銅の評価値は、約５５ｍｇ／ｓであり、酸化アルミニウムの評価値は、約２３ｍｇ／ｓである。この結果、銅の方が酸化アルミニウムよりも流動性が高いことが分かる。
【００７１】
図８は、他の例に係る、振幅の変化に対する管から流出した粉粒体の累積量のグラフを示す図である。図８の横軸は、μｍ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、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、平均粒径が約５．２μｍ（□）、約６．７μｍ（◇）、約１２．３μｍ（△）、約１３．８μｍ（○）、約１７．３μｍ（×）、約２７．６μｍ（■）、約３８．９μｍ（◆）、約４７．９μｍ（▲）及び約５８．２μｍ（●）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１３０μｍ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から分かるように、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く、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く、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加させながら管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い。
【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が構成されてもよい。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。
【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に破線で示す）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が構成されてもよい。
【００７６】
このように構成されることによっ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から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、μｍ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、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５８．２μｍ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１３０μｍ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０μｍ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、３３０Ｈｚ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（Ｔｅｓｔ１）が□で示され、２回目（Ｔｅｓｔ２）が△で示され、３回目（Ｔｅｓｔ３）が○で示され、そして、これらの平均が●で示されている。
【００７８】
図９から分かるように、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から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から約６０μｍまで増加させた場合と、振幅の大きさを約６０から０μｍ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化）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１３０μｍ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１３０から０μｍ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、増加させる場合における粉粒体の流動がない０から２０μｍ、即ち、減少させる場合における２０から０μｍ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おいて一方向から管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おいて互いに異なる方向から管１１に振動を与えてもよい。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おい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に取り付けられている。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に取り付けられている。
【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、ｇ／ｓ単位で表す流動量である。図１１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１１は、平均粒径が約２０μｍ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１３０μｍまで増加するように管１１に振動を与えている。■は、第２振動器本体２３が周波数２Ｈｚで振幅５０μｍ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５０μｍ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から分かるように、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、大きくなっている。このため、このような構成の粉粒体流動性評価装置Ａ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から管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Ａ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Ａ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Ａ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が、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か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、これによっ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いて、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いて、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おい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い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いて、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。
【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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【図１０】
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【図１１】
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