(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
見かけ密度を計測するポーラス部品の空孔に侵入しえない粒径のビーズと、
前記ポーラス部品が通過可能な開口を有し、内部に前記ポーラス部品とビーズを収容可能な容器と、
前記開口を開閉可能に閉鎖し、かつ前記容器との間に前記ポーラス部品を収容しそのまわりに隙間なく前記ビーズを充填可能な蓋部材と、
前記開口を蓋部材で閉鎖し前記ポーラス部品のまわりに隙間なくビーズが充填された状態で、前記容器をすべてのビーズが最密状態に達するまで加振可能なバイブレータと、
前記ポーラス部品を含むビーズ全体の体積Ｖ’と前記ポーラス部品を除くビーズのみの体積Ｖを計測可能な体積計測手段とを備える、ことを特徴とするポーラス部品の見かけ密度測定装置。
【請求項２】
前記ビーズは、前記バイブレータの加振により破損しない硬度を有し、かつほぼ一定の球形を有するセラミックビーズである、ことを特徴とする請求項１に記載のポーラス部品の見かけ密度測定装置。
【請求項３】
前記ビーズは、直径０．５〜１．５ｍｍのジルコニアビーズである、ことを特徴とする請求項２に記載のポーラス部品の見かけ密度測定装置。
【請求項４】
見かけ密度を計測する質量Ｗのポーラス部品の空孔に侵入しえない粒径のビーズを準備し、
前記ポーラス部品が通過可能な開口を有する容器と前記開口を開閉可能に閉鎖する蓋部材との間に前記ポーラス部品と最密状態において体積Ｖの前記ビーズを収容し、
前記ポーラス部品のまわりに隙間なくビーズが充填された状態で、すべてのビーズが最密状態に達するまで前記容器を加振し、
加振後に前記ポーラス部品を含むビーズ全体の体積Ｖ’を計測し、
見かけ密度ＤをＤ＝Ｗ／（Ｖ’−Ｖ）で求める、ことを特徴とするポーラス部品の見かけ密度測定方法。
【請求項５】
前記ポーラス部品の空孔に侵入しえない球形であって、直径の異なる複数のセラミックビーズを準備し、
各セラミックビーズを使用してビーズのみの体積Ｖとポーラス部品を含むビーズ全体の体積Ｖ’をそれぞれ計測し、ΔＶ＝Ｖ’−Ｖが最小となるビーズを使用する、ことを特徴とする請求項４に記載のポーラス部品の見かけ密度測定方法。
【請求項６】
前記ビーズは、直径０．５〜１．５ｍｍのジルコニアビーズである、ことを特徴とする請求項５に記載のポーラス部品の見かけ密度測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加圧焼成前の焼結部品等、不定形なポーラス部品の見かけ密度を測定する装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
空孔のある物体、例えば鉄粉、銅粉、カーボン粉等を主体とするポーラス部品の見かけ密度を測定する場合、その重量Ｇと容積Ｖを測定してその比率Ｇ／Ｖとして見かけ密度Ｄを算出するのが一般的である。
【０００３】
しかし、加圧焼成前の焼結部品等のように、被測定物が不定形なポーラス部品の場合、不定形であるためその容積Ｖを精密に計測することが困難である。そこで、このような不定形ポーラス部品の見かけ密度を測定する場合には、Ｘ線、γ線等の電離放射線を使用し、密度の違いによる放射線の散乱や透過度を従来は利用していた。しかしこの手段は、取り扱う場合の放射線管理が煩雑であり、測定精度のばらつきが大きい（例えば８％以上）という問題点があった。
【０００４】
そこで、この問題点を解消するため、Ｘ線、γ線等を用いずに不定形なポーラス部品の見かけ密度を測定する手段として、特許文献１、非特許文献１等が提案されている。
【０００５】
特許文献１の手段は、図４に模式的に示すように、（Ａ）容器２内の所定レベルＳまで入った既知密度ρの液体重量Ｇｆｌと、（Ｂ）ポーラスな電極板１（被測定物）が液体３を吸収した状態で同じレベルＳまで入った容器内の重量Ｇａと、（Ｃ）液体３を吸収した状態の電極板１の重量Ｇｂとを計測し、ΔＧ＝Ｇｆｌ−Ｇａ＋Ｇｂで電極板の容積Ｖに相当する液体重量を求め、Ｖ＝ΔＧ／ρにより、電極板の容積Ｖを求め、（Ｄ）電極板の乾燥重量Ｇｃと電極板の容積Ｖからその比率Ｇｃ／Ｖとして見かけ密度Ｄを算出するものである。
【０００６】
非特許文献１の手段は、（Ａ）メスシリンダにガラスビーズを適当量注入し、軽くたたいて最密状態にしてその体積Ｖを測定し、（Ｂ）ガラスビーズを別の容器に移し、予め乾燥重量Ｗを測定した軽石試料（被測定物）をメスシリンダに入れ、再びガラスビーズを注入して、軽石＋ガラスビーズの体積Ｖ’を測定し、（Ｃ）軽石の見かけ密度ＤをＤ＝Ｗ／（Ｖ’−Ｖ）で求めるものである。
【０００７】
【特許文献１】特開平６−３４９５２８号公報、「蓄電池電極板の物理的パラメータを求める方法及び装置」
【０００８】
【非特許文献１】佐々木龍男、勝井義男、「ガラスビーズを使った軽石の密度測定法」、火山  第２集  第２６巻（１９８１）第２号１１７−１１８頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
Ｘ線、γ線等を使用する上述した測定手段は、放射線管理が煩雑であり、測定精度のばらつきが大きい（例えば８％以上）という問題点があった。
また、特許文献１の手段は、被測定物の空孔に液体が充満するため、計測後に液体を完全に除去する後工程（乾燥等）が必要であり、かつ液体の充満及びその除去工程（乾燥等）で被測定物の物性が変化するおそれがあった。
また、非特許文献１の手段は、ガラスビーズが使用中に破損して粒径分布が変化しやすく、そのため発泡度の大きい軽石の場合には誤差が大きい（２０％を超える）という問題点があった。
【００１０】
本発明は、上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち本発明の目的は、Ｘ線、γ線等の放射線管理が不要であり、乾燥等の後工程が不要であり、被測定物の物性変化のおそれがなく、簡易かつ高精度に不定形なポーラス部品の見かけ密度を測定することができるポーラス部品の見かけ密度測定装置および方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によれば、見かけ密度を計測するポーラス部品の空孔に侵入しえない粒径のビーズと、
前記ポーラス部品が通過可能な開口を有し、内部に前記ポーラス部品とビーズを収容可能な容器と、
前記開口を開閉可能に閉鎖し、かつ前記容器との間に前記ポーラス部品を収容しそのまわりに隙間なく前記ビーズを充填可能な蓋部材と、
前記開口を蓋部材で閉鎖し前記ポーラス部品のまわりに隙間なくビーズが充填された状態で、前記容器をすべてのビーズが最密状態に達するまで加振可能なバイブレータと、
前記ポーラス部品を含むビーズ全体の体積Ｖ’と前記ポーラス部品を除くビーズのみの体積Ｖを計測可能な体積計測手段とを備える、ことを特徴とするポーラス部品の見かけ密度測定装置が提供される。
【００１２】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記ビーズは、前記バイブレータの加振により破損しない硬度を有し、かつほぼ一定の球形を有するセラミックビーズである。
【００１３】
また前記ビーズは、直径０．５〜１．５ｍｍのジルコニアビーズであることが好ましい。
【００１４】
また本発明によれば、見かけ密度を計測する質量Ｗのポーラス部品の空孔に侵入しえない粒径のビーズを準備し、
前記ポーラス部品が通過可能な開口を有する容器と前記開口を開閉可能に閉鎖する蓋部材との間に前記ポーラス部品と最密状態において体積Ｖの前記ビーズを収容し、
前記ポーラス部品のまわりに隙間なくビーズが充填された状態で、すべてのビーズが最密状態に達するまで前記容器を加振し、
加振後に前記ポーラス部品を含むビーズ全体の体積Ｖ’を計測し、
見かけ密度ＤをＤ＝Ｗ／（Ｖ’−Ｖ）で求める、ことを特徴とするポーラス部品の見かけ密度測定方法が提供される。
【００１５】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記ポーラス部品の空孔に侵入しえない球形であって、直径の異なる複数のセラミックビーズを準備し、
各セラミックビーズを使用してビーズのみの体積Ｖとポーラス部品を含むビーズ全体の体積Ｖ’をそれぞれ計測し、ΔＶ＝Ｖ’−Ｖが最小となるビーズを使用する。
【００１６】
また前記ビーズは、直径０．５〜１．５ｍｍのジルコニアビーズであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
上記本発明の装置および方法によれば、ポーラス部品のまわりに隙間なくビーズが充填されかつビーズが最密状態に達した状態のポーラス部品を含むビーズ全体の体積Ｖ’と最密状態における前記ビーズの体積Ｖの差ΔＶ＝Ｖ’−Ｖとして、空孔を有する不定形なポーラス部品全体の体積を直接測ることができる。
従って、これとポーラス部品の質量Ｗから全体の平均見かけ密度が容易に求められる。これにより放射線に対するような特別な管理を必要とせず、簡単な作業工程で従来以上の測定精度が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。
【００１９】
図１は、本発明による見かけ密度測定装置の全体構成図である。
この図において、本発明の見かけ密度測定装置１０は、ビーズ１２、容器１４、蓋部材１６、バイブレータ１８および体積計測手段２０を備える。
【００２０】
ビーズ１２は、見かけ密度を計測するポーラス部品１の空孔に侵入しえない粒径のビーズである。ビーズ１２は、バイブレータ１８の加振により破損しない硬度を有し、かつ加圧焼成前の焼結部品等のように破損しやすいポーラス部品１に作用する面圧を低減するために真密度の小さい材質であるのが好ましい。
このような条件を満たすものとして、ビーズ１２は、ほぼ一定の球形を有するセラミックビーズであるのが好ましく、特に、直径０．５〜１．５ｍｍのジルコニアビーズであるのが好ましい。
【００２１】
容器１４は、上部にポーラス部品１が通過可能な開口を有し、内部にポーラス部品１とビーズ１２を収容可能な容器である。容器１４はこの例では、底のある円筒形容器であり、その側部にビーズ１２を排出する排出管１４ａと、その先端を開閉可能に閉じる開閉弁１５ａを備える。
なお、容器１４は、この形態に限定されず、任意の形状であってもよい。
【００２２】
蓋部材１６は、容器１４の開口を開閉可能に閉鎖し、かつ容器１４との間にポーラス部品１を収容しそのまわりに隙間なくビーズ１２を充填可能に構成されている。
容器１４の開口を蓋部材１６で閉鎖した状態で、その連結部分はビーズ１２が外部に洩れないようにシールされ、かつビーズ１２が互いにブリッジを起こさないように滑らかな内面形状となるように構成されている。
【００２３】
なお、本発明の容器１４と蓋部材１６は、上述した構成に限定されず、例えば両者を一体に形成してもよい。
【００２４】
バイブレータ１８は、容器１４の開口を蓋部材１６で閉鎖した状態で、容器１４をビーズ１２が最密状態に達するまで加振する機能を有する。なお、本出願において、「最密状態」とは、分子構造における最密構造（面心立方構造と六方最密構造）と相違し、ビーズが互いに接触してビーズ全体の見かけ密度が最大となる状態を意味する。
【００２５】
体積計測手段２０は、この例ではメスシリンダであり、蓋部材１６の上部に一体的に設けられ、ポーラス部品１を含むビーズ全体の体積Ｖ’とポーラス部品１を除くビーズのみの体積Ｖを計測可能に目盛が設けられている。
【００２６】
なお、本発明の体積計測手段２０は、上述した構成に限定されず、例えばメスシリンダの代わりに光学センサやレーザ光を用いてビーズ上端の位置を検出してもよい。
【００２７】
図２は、上述した装置を用いた本発明の見かけ密度測定方法の説明図である。
この図に示すように、本発明の方法は、（Ａ）〜（Ｄ）の４つのステップからなる。
ステップ（Ａ）では、開口を蓋部材１６で閉鎖した空の容器１４にビーズ１２を所定量充填し、バイブレータで最密充填になるまで容器１４を振動させた後、メスシリンダの目盛りを読んでビーズ１２のみの体積Ｖを記憶又は記録する。
ステップ（Ｂ）では、開閉弁１５ａを開いてビーズ１２を容器１４から補助容器２２に一部抜き出し、蓋部材１６を外して内部にポーラス部品１を収容し、再度開口を蓋部材１６で閉鎖する。
ステップ（Ｃ）では、ステップ（Ｂ）で抜き取ったビーズ１２を補助容器２２の開閉弁１５ｂを開いて容器１４と蓋部材１６の間に全量を再充填する。次いで、バイブレータ１８でポーラス部品１のまわりに隙間なくビーズ１２が充填されかつすべてのビーズ１２が最密状態に達するまで加振した後、メスシリンダの目盛りを読んでポーラス部品１を含むビーズ全体の体積Ｖ’を記憶又は記録する。
上述したステップ（Ａ）（Ｃ）で得られた被測定物１の有り無しの時の目盛りの読み値Ｖ’，Ｖの差ΔＶ＝Ｖ’−Ｖから、被測定物１の体積を算出する。
さらにステップ（Ｄ）で、ポーラス部品１の質量Ｗを精密天秤を用いて測定する。
ポーラス部品１の見かけ密度Ｄは、Ｄ＝Ｗ／（Ｖ’−Ｖ）で求めることができる。
【００２８】
なお、上述したステップ（Ａ）は、ステップ（Ｂ）（Ｃ）の後でもよく、ステップ（Ｄ）はステップ（Ｂ）（Ｃ）の前でもよい。
また、体積Ｖ’，Ｖを計測する代わりに、メスシリンダ内の同一レベルまでビーズ１２を充填し、その必要ビーズ量の差から被測定物１の体積を求めてもよい。
【００２９】
さらにこの方法において、ビーズ１２として、見かけ密度を計測するポーラス部品１の空孔に侵入しえない球形であって、直径の異なる複数のセラミックビーズを準備し、各セラミックビーズを使用してビーズ１２のみの体積Ｖとポーラス部品１を含むビーズ全体の体積Ｖ’をそれぞれ上述した方法で計測し、ΔＶ＝Ｖ’−Ｖが最小となるビーズを使用するのがよい。
【００３０】
図３は、ビーズの直径ｄとΔＶ＝Ｖ’−Ｖとの模式的関係図である。
ビーズの直径ｄがポーラス部品１の空孔に侵入しえない球形（図でｄ１以上）であっても、ビーズの直径ｄが大きい場合（図でａ）には、不定形なポーラス部品１の表面においてビーズ１２のみかけ密度が最密状態よりも粗になる傾向があるため、計測されるポーラス部品１の体積ΔＶは正確な体積Ｖ０よりも大きくなる。
また、逆にビーズの直径ｄが小さくなりすぎると（図でｂ）、粒子が凝集してブリッジを起こしやすくなり、ブリッジ現象によりビーズ１２のみかけ密度が最密状態よりも粗になるため、計測されるポーラス部品１の体積ΔＶは同様に正確な体積Ｖ０よりも大きくなる。
従って、ΔＶ＝Ｖ’−Ｖが最小となる粒径（図でｃ）のビーズを使用することにより、ポーラス部品１の正確な体積を求めることができる。
【００３１】
上述したように、本発明の装置および方法によれば、ポーラス部品１のまわりに隙間なくビーズ１２が充填されかつビーズ１２が最密状態に達した状態のポーラス部品１を含むビーズ全体の体積Ｖ’と最密状態におけるビーズの体積Ｖの差ΔＶ＝Ｖ’−Ｖとして、空孔を存する不定形のポーラス部品全体の体積を直接測ることができる。
従って、これとポーラス部品１の質量Ｗから全体の平均見かけ密度Ｄが容易に求められる。これにより放射線に対するような特別な管理を必要とせず、簡単な作業工程で従来以上の測定精度が得られる。
【００３２】
なお、本発明は上述した実施例及び実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明による見かけ密度測定装置の全体構成図である。
【図２】本発明の見かけ密度測定方法の説明図である。
【図３】ビーズの直径ｄとΔＶ＝Ｖ’−Ｖとの模式的関係図である。
【図４】特許文献１の手段の模式図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  ポーラス部品、
１０  見かけ密度測定装置、１２  ビーズ（ジルコニアビーズ）、
１４  容器、１４ａ  排出管、１５ａ，１５ｂ  開閉弁、
１６  蓋部材、１８  バイブレータ、
２０  体積計測手段（メスシリンダ）、
２２  補助容器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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