(57)【要約】      （修正有）【課題】多量のサンプルを測定対象にでき、粉体混合物の混合状態を判定する方法を提供する。【解決手段】粉体混合物の混合状態を判定する混合状態判定方法では、Ｘ種類の粉体を用いて粉体混合物を形成し、粉体の質量に対し比例関係を備えるＸ−１種類の物性値、Ｘ種類の粉体が所定の質量割合にて混合されることによって形成された粉体混合物の一部の質量、および、上記粉体混合物の一部の質量に比例するＸ−１種類の物性値から、Ｘ個の連立方程式を作成し、これを解くことによって、粉体混合物の一部におけるＸ種類の粉体の質量割合を算出することができる。これにより、粉体混合物を混合した所定の割合と比較することによって、粉体混合物の一部における混合状態を判定することができる。【選択図】図２
2009174874.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ種類の粉体からなる粉体混合物の混合状態を判定する混合状態判定方法であって、
上記Ｘ種類の粉体のそれぞれは、粉体の質量に対し比例関係を備えるＸ−１種類の物性値を有しており、
Ｘ種類の粉体を所定の質量割合にて混合することによって、粉体混合物を形成し、
上記粉体混合物の一部の質量を測定し、さらに、上記粉体混合物の一部に対し、上記Ｘ−１種類の物性値を測定した後に、
上記粉体混合物の一部に含まれるＸ種類の粉体の質量に係る総和が、粉体混合物の一部の質量と等しい第１の方程式を作成し、
上記Ｘ−１種類の物性値ごとに、Ｘ種類の粉体のそれぞれにおける、粉体の質量と物性値とを乗じた積の総和と、粉体混合物の一部における、粉体混合物の一部の質量と物性値とを乗じた積とが等しいＸ−１個の連立方程式からなる第２の方程式群を作成し、
第１の方程式および第２の方程式群からなる連立方程式を解くことにより、粉体混合物の一部におけるＸ種類の粉体の質量を算出し、粉体混合物の一部におけるＸ種類の粉体の質量割合を得た後に、
粉体混合物を形成するために所定割合にて混合したＸ種類の粉体の質量割合と、粉体混合物の一部におけるＸ種類の粉体の質量割合とを比較することによって、粉体混合物の混合状態を判定する混合状態判定方法。
【請求項２】
上記Ｘが２以上、４以下であり、
上記Ｘ−１種類の物性値が、粉体の粒子密度の逆数、粉体の比表面積および粉体の含水率からなる群から選ばれる何れかの物性値であることを特徴とする請求項１記載の混合状態判定方法。
【請求項３】
上記Ｘが５以上の整数であり、
上記Ｘ−１種類の物性値が、粉体の粒子密度の逆数、粉体の含水率、粉体の比表面積、粉体の元素含有率からなる群から選ばれる何れかの物性値を含むことを特徴とする請求項１記載の混合状態判定方法。
【請求項４】
Ｘ種類の粉体からなる粉体混合物の混合状態を判定する混合状態判定装置であって、
上記Ｘ種類の粉体のそれぞれは、粉体の質量に対し比例関係を備えるＸ−１種類の物性値を有しており、
Ｘ種類の粉体のそれぞれが有する、上記Ｘ−１種類の物性値、Ｘ種類の粉体が所定の質量割合にて混合されることによって形成された粉体混合物の一部の質量、および、上記粉体混合物の一部の質量に比例するＸ−１種類の物性値を記憶する記憶手段と、
上記粉体混合物の一部に含まれるＸ種類の粉体の質量に係る総和が、粉体混合物の一部の質量と等しい第１の方程式を作成し、上記Ｘ−１種類の物性値ごとに、Ｘ種類の粉体のそれぞれにおける、粉体の質量と物性値とを乗じた積の総和と、粉体混合物の一部における、粉体混合物の一部の質量と物性値とを乗じた積とが等しいＸ−１個の連立方程式からなる第２の方程式群を作成する方程式作成手段と、
方程式作成手段によって作成された、第１の方程式および第２の方程式群からなる連立方程式を解くことにより、粉体混合物の一部におけるＸ種類の粉体の質量を算出する混合割合算出手段と、
粉体混合物を形成するために所定割合にて混合したＸ種類の粉体の質量割合と、粉体混合物の一部におけるＸ種類の粉体の質量割合とを表示する表示手段を備えることを特徴とする混合状態計算装置。
【請求項５】
請求項４記載の混合割合算出手段としてコンピュータを機能させるための混合割合計算装置制御プログラム。
【請求項６】
請求項５記載の混合割合計算装置制御プログラムを記録したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉体混合物の混合状態を判定する混合状態判定方法、混合状態計算装置、混合割合計算装置制御プログラムおよびコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関するものであり、詳細には、粉体混合物の混合状態における質量割合の混合状態判定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複合材料は、ポリマー、金属、セラミックス、ガラス、炭素繊維などの複数種類の粉体の混合物を原料として用いられる。かかる複合材料の品質を安定させるためには、上記複数種類の粉体の混合物が所望の割合で均一であることが要求される。
【０００３】
複合材料の原料である混合物において、複数種の粉体が所望の含有量で均一に混合されたか否かを評価するためには、該混合物におけるそれぞれの粉体の含有量の測定結果と、混合物を作製するために用いた粉体の所望の含有量とを比較すればよい。
【０００４】
そして、粉体を構成する元素の含有量の分析方法としては、ＩＣＰ発光分析法、原子吸光分析法、Ｘ線スペクトル分析法、赤外分析法（赤外線吸収スペクトル法）、ラマン分光分析、核磁気共鳴スペクトル分析法などが挙げられる（非特許文献１を参照）。
【非特許文献１】「粉体分析講座」  株式会社アイ・ティー・アイ／総合工学出版会出版  １９９９年１１月１５日、ｐ．１〜１００
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、粉体の含有量の測定方法が確立されていなければ、複数種の粉体が所望の含有量で均一に混合されたか否かを評価することができないという問題点を有している。具体的には、非特許文献１にある既往の方法では，粉体を構成する元素量の測定ができても、混合前の各粉体の質量やその割合を測定することはできない。また、仮に単一元素から成る粉体であっても，非特許文献１にある既往の方法では，mgオーダーやそれ以下の微量質量しか測定できない。
【０００６】
本発明の課題は、複数種の粉体の混合物における混合状態を簡便に判定する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の混合状態判定方法は、上記課題を解決するために、Ｘ種類の粉体からなる粉体混合物の混合状態を判定する方法であって、上記Ｘ種類の粉体のそれぞれは、粉体の質量に対し比例関係を備えるＸ−１種類の物性値を有しており、Ｘ種類の粉体を所定の質量割合にて混合することによって、粉体混合物を形成し、上記粉体混合物の一部の質量を測定し、さらに、上記粉体混合物の一部に対し、上記Ｘ−１種類の物性値を測定した後に、上記粉体混合物の一部に含まれるＸ種類の粉体の質量に係る総和が、粉体混合物の一部の質量と等しい第１の方程式を作成し、上記Ｘ−１種類の物性値ごとに、Ｘ種類の粉体のそれぞれにおける、粉体の質量と物性値とを乗じた積の総和と、粉体混合物の一部における、粉体混合物の一部の質量と物性値とを乗じた積とが等しいＸ−１個の連立方程式からなる第２の方程式群を作成し、第１の方程式および第２の方程式群からなる連立方程式を解くことにより、粉体混合物の一部におけるＸ種類の粉体の質量を算出し、粉体混合物の一部におけるＸ種類の粉体の質量割合を得た後に、粉体混合物を形成するために所定割合にて混合したＸ種類の粉体の質量割合と、粉体混合物の一部におけるＸ種類の粉体の質量割合とを比較することによって、粉体混合物の混合状態を判定することを特徴としている。
【０００８】
上記の発明によれば、粉体混合物の一部の質量および物性値、Ｘ種類の粉体の物性値を測定し、上記連立方程式を解くことによって、測定対象となる粉体混合物の一部における混合状態を簡便に判定することができ、複数種の粉体の混合物における混合状態を簡便に判定することができる。また、上記の発明によれば、測定対象となる粉体混合物の一部の測定量は、特に限定されない。すなわち、数ｇ〜数１０ｇ単位以上を測定対象とすることができるため、多量のサンプルを測定対象にでき、測定結果の信頼性を向上させることができる。
【０００９】
また、本発明の混合状態判定方法では、上記Ｘが２以上、４以下であり、上記Ｘ−１種類の物性値が、粉体の粒子密度の逆数、粉体の比表面積および粉体の含水率からなる群から選ばれる何れかの物性値であることが好ましい。
【００１０】
上記粉体の粒子密度の逆数、粉体の比表面積および粉体の含水率は、測定が容易であり、本発明を容易に実施できるため、粉体混合物の混合状態をより容易に測定することができる。
【００１１】
また、本発明の混合状態判定方法では、上記Ｘが５以上の整数であり、上記Ｘ−１種類の物性値が、粉体の粒子密度の逆数、粉体の含水率、粉体の比表面積、粉体の元素含有率からなる群から選ばれる何れかの物性値を含むことが好ましい。
【００１２】
上記Ｘ−１種類の物性値が、粉体の粒子密度の逆数、粉体の含水率、粉体の比表面積に加え、粉体の元素含有率を含むことによって、さらに多種の粉体が混合された粉体混合物の測定が可能となる。また、元素含有率は、粉体の種類によっては０であるため、本発明に係る第２の方程式群が簡略化され、粉体混合物の一部におけるＸ種類の粉体の質量を算出することが容易となり得る。
【００１３】
本発明の混合状態計算装置は、上記課題を解決するために、Ｘ種類の粉体からなる粉体混合物の混合状態を判定する混合状態判定装置であって、上記Ｘ種類の粉体のそれぞれは、粉体の質量に対し比例関係を備えるＸ−１種類の物性値を有しており、Ｘ種類の粉体のそれぞれが有する、上記Ｘ−１種類の物性値、Ｘ種類の粉体が所定の質量割合にて混合されることによって形成された粉体混合物の一部の質量、および、上記粉体混合物の一部の質量に比例するＸ−１種類の物性値を記憶する記憶手段と、上記粉体混合物の一部に含まれるＸ種類の粉体の質量に係る総和が、粉体混合物の一部の質量と等しい第１の方程式を作成し、上記Ｘ−１種類の物性値ごとに、Ｘ種類の粉体のそれぞれにおける、粉体の質量と物性値とを乗じた積の総和と、粉体混合物の一部における、粉体混合物の一部の質量と物性値とを乗じた積とが等しいＸ−１個の連立方程式からなる第２の方程式群を作成する方程式作成手段と、方程式作成手段によって作成された、第１の方程式および第２の方程式群からなる連立方程式を解くことにより、粉体混合物の一部におけるＸ種類の粉体の質量を算出する混合割合算出手段と、粉体混合物を形成するために所定割合にて混合したＸ種類の粉体の質量割合と、粉体混合物の一部におけるＸ種類の粉体の質量割合とを表示する表示手段を備えることを特徴としている。
【００１４】
上記の発明によれば、粉体混合物の一部の質量および物性値、Ｘ種類の粉体の物性値を測定し、上記連立方程式を解くことによって、測定対象となる粉体混合物の一部における混合状態を簡便に判定することができ、複数種の粉体の混合物における混合状態を簡便に判定することができる。また、上記の発明によれば、測定対象となる粉体混合物の一部の測定量は、特に限定されない。すなわち、数ｇ〜数１０ｇ単位以上を測定対象とすることができるため、多量のサンプルを測定対象にでき、測定結果の信頼性を向上させることができる。
【００１５】
なお、上記混合状態計算装置は、コンピュータによって実現してもよく、この場合には、コンピュータを上記混合割合算出手段として動作させることにより上記計算装置をコンピュータにて実現させる計算装置の計算装置制御プログラム、およびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本発明の範疇に入る。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、複数種の粉体の混合物における混合状態を簡便に判定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明に係る発明について、以下に説明する。本発明に係る粉体混合物の混合状態を判定する方法は、複数種類の粉体が混合されている粉体混合物において、それを構成している各粉体がどのような質量割合で混合されているのか、すなわち、各粉体の質量分率を判定する方法である。よって、各粉体の元素の組成を分析する方法ではない。
【００１８】
本明細書において粉体混合物とは、複数種類の粉体を含んでいる混合物を示す。また、本発明に用いられる粉体としては、例えば、鉄球、銅球、アルミニウム粉などの金属粒子、例えば、シルカ、アルミナ、タルク、炭酸カルシウム、カーボンブラック、無機顔料、ウィスカーなどの無機粒子、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのプラスチックビーズ、有機顔料などの有機粒子等が挙げられる。
【００１９】
また、上記微粉末の粒子径としては、具体的に定義することは困難であるが、狭義の微粉末の粒子径（直径）として、１０−９ｍ以上、１０−３ｍ以下と定義することができる。微粉末の粒子径の測定方法としては、従来公知の測定方法を用いることができ、例えば、レーザー回折法によって測定することができる。
【００２０】
上記粉体を複数混合し粉体混合物を得るためには、複数の粉体を収容容器に入れた後に、攪拌させればよく特に限定されるものではない。攪拌方法としては、プロペラまたは回転子を備えた攪拌装置を用いる方法、収容容器内に気体を送風するエアレーションによる方法、または、手で混ぜるなど装置を用いない混合方法を用いてもよい。
【００２１】
次に、上記混合状態判定方法に好適に用いられる混合状態判定装置１について説明する。図１は、本実施の形態に係る混合状態判定装置１の概略構成を示すブロック図である。同図に示すように混合状態判定装置１は、インターフェイス部２と計算処理部３とを備えている。
【００２２】
インターフェイス部２は、混合状態判定装置１のユーザの操作入力を受け付けて計算処理部３に送信する。また、インターフェイス部２は、計算処理部３から出力される計算結果等を表示する。インターフェイス部２は、表示部４および操作・入力部５を備えている。
【００２３】
表示部４は、算出された粉体混合物の混合結果等を表示するものであり、公知の液晶ディスプレイ等で構成することができる。操作・入力部５は、インターフェイス部２に設けられた、図示しない入力手段に入力された入力データを計算処理部３に送信する。なお、入力データとは、後述するＸ種類の粉体のそれぞれが有する、上記Ｘ−１種類の物性値、Ｘ種類の粉体が所定の質量割合にて混合されることによって形成された粉体混合物の一部の質量、および、上記粉体混合物の一部の質量に比例するＸ−１種類の物性値を示すデータを指す。また、操作・入力部５の入力手段は、ユーザが粉体の質量や、物性値等を入力できるものであればよく、例えば、入力キーやタッチパネルで構成することができる。
【００２４】
計算処理部３は、インターフェイス部２が送信する入力データを受信し、該入力データに基づいて所定の処理を行い、該処理結果をインターフェイス部２に返す。計算処理部３は、記憶部６、方程式作成部（方程式作成手段）７、および混合割合算出部（混合割合算出手段）８を備えている。
【００２５】
記憶部６は、例えばＲＡＭ（random access memory）やＨＤＤ（ハードディスクドライブ）などの記憶装置を備えて、各種データおよび各種プログラムを記憶するものである。具体的には、記憶部６は、混合状態判定装置１を動作させるプログラム等を記憶している。方程式作成部７および混合割合算出部８は、計算処理部３における所定の処理を行うものであり、ＣＰＵ等で構成することができる。その処理の詳細については後述する。
【００２６】
次に、本発明に係る粉体混合物の混合状態を判定する混合状態判定方法（以下、「判定方法」と適宜略す）について具体的に説明する。本発明に係る判定方法の前提条件としては、（１）まず、粉体混合物に含まれる各粉体の種類が既知である必要があり、測定に必要な量があることを要する。測定に必要な量としては、電子天秤等により測定することができる量であればよいが、できる限り多くの質量をサンプリングすることできる量であることが好ましい。
【００２７】
（２）次に、上記粉体の種類の数をＸとすると、粉体の質量に対し比例関係を備える物性値がＸ−１種類必要となり、これらが粉体の数ごとに必要となる。上記物性を得るためには、上記の物性値を得るために粉体混合物に含まれるＸ種類の粉体について、（Ｘ−１）×Ｘ（物性値の種類×粉体の種類）回の測定を行うか、上記物性値の文献値を採用することができる。
【００２８】
上記物性値としては、粉体の質量に対し比例関係を備える物性値であればよく、特に限定されるものではない。具体的には、粉体の粒子密度の逆数１／ρ（cm3/g)、比表面積Ｓ(m2/g)、含水率Ｗ（g/g)、粉体の微粉末に含まれる炭素、硫黄などの元素含有量（g/g)などを用いることができる。粉体の元素含有率を用いることによって、さらに多種の粉体が混合された粉体混合物の測定が可能となる。また、元素含有率は、粉体の種類によっては０であるため、後述する第２の方程式群が簡略化され、所望の計算結果の算出がより容易となる場合がある。
【００２９】
これらの物性値は、Ｘ種類の粉体において、少なくとも１種類の粉体に含まれる成分に関する値であればよい。すなわち、含水率Ｗの場合、１種類の粉体が水を含んでいればよく、他のＸ−１種類の粉体は含水率Ｗを有していなくともよいことになる。
【００３０】
上記粉体の粒子密度の逆数１／ρ、粉体の含水率Ｗおよび粉体の比表面積Ｓは、測定が容易であり、本発明に係る判定方法をより容易に実施できることととなるので、所望の計算結果の算出がよりをより容易に得ることができる。
【００３１】
上記物性値を測定する方法としては、粉体の粒子密度の逆数１／ρ（粉体の粒子密度ρ）は、例えば、定容積ガス置換法によって測定されることができる。また、比表面積Ｓは、窒素ガス吸着法によって測定されることができる。含水率Ｗとしては、粉体を乾燥機内に静置させ、粉体が溶融や変性しない温度で（たとえば100℃で）１６時間真空乾燥させることによって、乾燥前後の粉体の質量から算出することができる。
粉体の含水率（g/g）＝１−（乾燥後の粉体の質量（g）／乾燥前の粉体の質量（g）
あるいは、カールフィッシャー法によって含水率Ｗを測定することもできる。
【００３２】
また、所定の元素に係る元素含有率（g/g）は、予め測定サンプルの質量を測定しておき、電子スペクトル分析、X線スペクトル分析、イオン質量スペクトル分析などの結果から算出することができる。なお、成分割合が既に既知の値であり、変動がない場合には文献値を採用してもよい。
【００３３】
以下に、混合状態判定装置１を用い、粉体混合物判定方法を実施する方法について説明する。なお、混合状態判定装置１を用いて演算を行う場合の説明をしているが、ユーザによる演算によっても本発明に係る粉体混合物判定方法を実施することが可能である。なお、当該粉体混合物判定方法は、粉体が有する固有の物性に着目してなされたものであり、単なる計算方法とは異なる技術思想に基づく方法である。
【００３４】
まず、Ｘ種類の粉体を、所定の質量割合で混合し、粉体混合物を形成する。混合方法については特に限定されず、公知の混合方法を用いればよい。
【００３５】
次に、混合後の粉体混合物の一部を採取し、その質量を測定する。さらに、上記採取した粉体混合物の一部に対し、Ｘ−１種類の物性値を測定する。
【００３６】
さらに、混合状態判定装置１を用い、粉体混合物判定方法での演算を行う場合のプロセスについて、図２に基づいて説明する。同図は粉体の混合状態を判定する演算プロセスを示すフローチャートである。
【００３７】
まず、Ｓ１（以下Ｓはステップを意味する）において操作・入力部５は、Ｘ種類の粉体のそれぞれが有する上記Ｘ−１種類の物性値、Ｘ種類の粉体が所定の質量割合にて混合されることによって形成された粉体混合物の一部の質量、および、上記粉体混合物の一部の質量に比例するＸ−１種類の物性値を受け付ける。Ｘ種類の粉体のそれぞれが有する上記Ｘ−１種類の物性値は、文献値を採用してももちろんよい。
【００３８】
操作・入力部５は、上記の入力が受け付けられたかを判定し（Ｓ１）、全ての入力が完了されていない場合には、入力完了と判断せず、再度入力されたかの判定を行う。一方、全ての入力が完了された場合には、入力完了と判断し、入力された値から入力データを生成し、記憶部６へ送信する。
【００３９】
次に、Ｓ２では、記憶部６の入力データに基づき、方程式作成部７によって、第１の方程式が作成される。さらに、Ｓ３においても同様に、記憶部６の入力データに基づき、方程式作成部７によって、第２の方程式が作成される。Ｓ４では、方程式作成部７において、第２の方程式がＸ−１式作成（第２の方程式群が作成）されたかが判断され、作成されていない場合、Ｓ３において第２の方程式がさらに作成される。一方、第２の方程式群が作成された場合には、方程式作成が終了し、次にＳ５に移行する。なお、Ｓ１〜Ｓ３における、必要なデータ入力、第１の方程式およびＸ−１の第２の方程式（第２の方程式群）の作成については、後述する。
【００４０】
Ｓ５では、混合割合算出部８によって、方程式作成部７で作成された第１の方程式および第２の方程式群か解かれることによって、粉体混合物の一部におけるＸ種類の粉体の質量割合が算出される。
【００４１】
さらに、Ｓ６では、Ｓ５で算出された粉体混合物の一部におけるＸ種類の粉体の質量割合が表示部４に表示される。この際、粉体混合物全体を形成するために用いた、Ｘ種類の粉体の質量割合、および、粉体混合物全体に係る質量割合と、粉体混合物の一部に係る質量割合との一致率などを表示することも勿論可能である。
【００４２】
〔第１の方程式および第２の方程式群の作成方法〕
＜Ｘ＝２の場合＞
以下、第１の方程式および第２の方程式群の作成方法について具体的に説明する。まず粉体混合物を形成するために、２種類の粉体を用いた場合について説明する。
【００４３】
粉体の種類Ｘは２であるので、物性値はＸ−１種類必要であるから、１種類必要となる。Ｓ１では、一例として、粉体の粒子密度の逆数１／ρが入力される構成とできる。粉体の混合前に、第１の粉体および第２の粉体のそれぞれについて、粉体の粒子密度を測定しておく（ρ１およびρ２）。さらに、第１の粉体および第２の粉体を混合させた後に、粉体混合物の一部として、質量ｍＴ（g）を採取する。なお、質量ｍＴは、粉体混合物の一部であり、粉体混合物全体の質量ではない。
【００４４】
Ｓ２において、質量ｍＴ（g）中における第１の粉体の質量を質量ｍ１、第２の粉体の質量を質量ｍ２とすると以下の式１が成立する。質量ｍＴは測定済みであるから既知であり、質量ｍ１および質量ｍ２は混合状態によって変化する未知の値である。
ｍ１＋ｍ２＝ｍＴ・・・（式１）
上記式１の両辺を質量ｍＴで除算すると、以下の第１の方程式である式２が得られる。
ｎ１＋ｎ２＝１・・・（式２）
ここで、ｎ１＝ｍ１／ｍＴ、ｎ２＝ｍ２／ｍＴであり、ｎ１は、粉体混合物における第１の粉体の質量分率であり、ｎ２は粉体混合物における第２の粉体の質量分率である。すなわち、ｎ１およびｎ２を求めることができれば、粉体混合物の一部における第１の粉体および第２の粉体の割合を得ることができ、粉体混合物全体を形成する際に用いたＸ種類の粉体の質量割合と比較することで、どの程度混合がなされているかを判定することができるのである。
【００４５】
Ｓ３では、粉体混合物の一部において、これに含まれる質量分率については、式２の関係が成り立つ。ここで、２種類の粉体は、質量に対し比例関係を備える物性値を備えている。すなわち、各粉体が有する粉体の質量に対し比例関係を備える物性値を、式２における粉体の質量分率に乗じることによって、以下の式３を得ることができる。
【００４６】
Ａ１・ｎ１＋Ａ２・ｎ２＝ＡＴ・・・（式３）
（式中、ｎ１およびｎ２は、粉体混合物の一部における第１または第２の粉体の質量分率であり、Ａ１およびＡ２は、粉体の質量に対し比例関係を備える物性値を、右側の数字は第Ｘの粉体に係る物性値であることを示し、ＡＴは、粉体混合物の一部の質量に対し比例関係を備える物性値を示す）
式３において、粉体の質量に対し比例関係を備える物性値としては、粉体の粒子密度ρの逆数を採用しているので、Ａ１は第１の粉体の、Ａ２は第２の粉体の、ＡＴは粉体混合物の一部に係る粒子密度ρの逆数を示している。
【００４７】
具体的には、式３は以下の式４のように表すことができる。
ｎ１／ρ１＋ｎ２／ρ２＝１／ρＴ・・・（式４）
ρ１およびρ２は既に測定されており、ρＴは採取した粉体混合物の質量ｍＴの粒子密度を測定することによって得られるから、未知数がｎ１およびｎ２の連立一次方程式として式２および式４を解析的に解くことができる。その結果、ｎ１およびｎ２を得ることができ、粉体混合物の一部における第１および第２の粉体の質量分率を算出することができる。
【００４８】
＜Ｘ≧３の場合＞
この場合においては、Ｘ≧３であり、粉体混合物中には、第１〜第３以上の粉体が含まれる。基本的には、Ｘが２の場合と同様に本発明に係る判定方法を実施することができ、共通する部分については同様である。
【００４９】
Ｘ＝２の場合における、式（２）に対応する式として第１の方程式である式５が、式３に対応する式として第２の方程式である式６−１から式６−（Ｘ−１）までが挙げられる。式６−１から式６−（Ｘ−１）までは総計Ｘ−１個でありこれらを総じて第２の方程式群とする。
ｎ１＋ｎ２＋…＋ｎＸ＝１・・・（式５）
Ａ（１）１・ｎ１＋Ａ（１）２・ｎ２＋…＋Ａ（１）Ｘ・ｎＸ＝Ａ（１）Ｔ・・・（式６−１）
・
・
・
Ａ（Ｘ−１）１・ｎ１＋Ａ（Ｘ−１）２・ｎ２＋…＋Ａ（Ｘ−１）Ｘ・ｎＸ＝Ａ（Ｘ−１）Ｔ・・・（式６−（Ｘ−１））
（上記式１、式６−１から式６−（Ｘ−１）までにおいて、ｎ１からｎＸまでは、粉体混合物の一部における第Ｘの粉体の質量分率を示し、Ａ（１）１からＡ（１）ＸまでおよびＡ（Ｘ）１からＡ（Ｘ−１）Ｘまでは、粉体混合物の一部における粉体の物性値を示しており、括弧内は第Ｘ種類の物性値であることを、右側の数字は第Ｘの粉体に係る物性値であることを示している。Ａ（１）ＴからＡ（Ｘ−１）Ｔは、粉体混合物の一部の質量に対し比例関係を備える物性値を示し、括弧内は第Ｘ種類の物性値であることを示している。）なお、Ｘ種類の物性値は、それぞれ異なる種類の物性値である。
【００５０】
まず、Ｘが３の場合、物性値として、粉体の粒子密度の逆数１／ρおよび粉体の比表面積Ｓを採用できる。もちろん、これらを含水率Ｗまたは元素含有率に置き換えることも可能である。上記式５、式６−１から式６−（Ｘ−１）までは、Ｘ＝３の場合、以下のように表される（Ｓ２，３）。
ｎ１＋ｎ２＋ｎ２＝１・・・（式５ａ）
Ａ（１）１・ｎ１＋Ａ（１）２・ｎ２＋Ａ（１）３・ｎ３＝Ａ（１）Ｔ・・・（式６ａ−１）
Ａ（２）１・ｎ１＋Ａ（２）２・ｎ２＋Ａ（２）３・ｎ３＝Ａ（２）Ｔ・・・（式６ａ−２）
上記Ａ（１）は粒子密度の逆数１／ρを、Ａ（２）は粉体の比表面積Ｓを表しており、第１〜第３の粉体を混合する前に測定しておいたＡ（１）１、Ａ（１）２、Ａ（１）３、Ａ（２）１、Ａ（２）２、Ａ（２）３および粉体混合物の一部を採取した質量ｍＴを測定して得られたＡ（１）ＴおよびＡ（２）Ｔを上記の式に代入し、３つの式から、ｎ１、ｎ２およびｎ３を算出することによって、第１〜第３の粉体の質量分率を得ることができ、粉体混合物中における混合状態を判定することができる（Ｓ５）。
【００５１】
また、上記の方法によれば、測定対象となる質量ｍＴを数ｇ〜数１０ｇ単位以上で測定対象とすることができるため、より多量のサンプルを測定対象にでき、測定結果の信頼性を向上させることができる。例えば、サンプル測定を１０回行うことによって、数１００ｇ以上のサンプル測定が可能であり、検出可能領域が小さな従来の方法と比較して、測定信頼性を非常に高めることができるのである。
【００５２】
また、上記ｎ１からｎＸまでは、粉体混合物に対する質量分率に該当するため、これらを算出し、混合時に用いた第１〜第Ｘの粉体の質量と比較することによって、粉体混合物の混合状態を判定することができる。
【００５３】
Ｘ＝４の場合には、物性値としてさらに含水率を用い、Ｘ＝３の場合と同様にして、未知数ｎ１、ｎ２、ｎ３およびｎ４を算出することによって、粉体混合物における混合状態を判定することができる。
【００５４】
Ｘ≧５の場合には炭素、硫黄などの所定の元素含有率を物性値として用いることによって、粉体混合物における混合状態を判定することができる。元素含有量を用いた場合には、例えば、炭素が第１の粉体にのみ含まれている場合、元素含有量をＡ（１）とすると、第２〜第５の粉体には炭素が含まれていないから、式６ａ−１を以下のように簡略化できる。
Ａ（１）１・ｎ１＝Ａ（１）Ｔ・・・(式６ａ−１ａ)
上記の場合、未知数ｎ１のみとなるため、非常に簡便に粉体の質量分率を算出することが可能となる。
【００５５】
また、Ｘが５以上のように粉体の種類が多い場合には、以下の式７のような数式を解くことによって、ｎ１・・・ｎＸを算出することができる。
【００５６】
【数１】
2009174874.tif 000003
なお、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【００５７】
最後に、混合状態判定装置１の各ブロック、特に方程式作成部７および混合割合算出部８は、ハードウェアロジックによって構成してもよいし、次のようにＣＰＵを用いてソフトウェアによって実現してもよい。
【００５８】
すなわち、混合状態判定装置１は、各機能を実現する制御プログラムの命令を実行するＣＰＵ（central processing unit）、上記プログラムを記憶したＲＯＭ（read only memory）、上記プログラムを展開するＲＡＭ（random access memory）、上記プログラムおよび各種データを記憶するメモリ等の記憶装置（記録媒体）などを備えている。そして、本発明の目的は、上述した機能を実現するソフトウェアである混合状態判定装置１の制御プログラムのプログラムコード（実行形式プログラム、中間コードプログラム、ソースプログラム）をコンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体を、上記混合状態判定装置１に供給し、そのコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記録媒体に記録されているプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成可能である。
【００５９】
上記記録媒体としては、例えば、磁気テープやカセットテープ等のテープ系、フロッピー（登録商標）ディスク／ハードディスク等の磁気ディスクやＣＤ−ＲＯＭ／ＭＯ／ＭＤ／ＤＶＤ／ＣＤ−Ｒ等の光ディスクを含むディスク系、ＩＣカード（メモリカードを含む）／光カード等のカード系、あるいはマスクＲＯＭ／ＥＰＲＯＭ／ＥＥＰＲＯＭ／フラッシュＲＯＭ等の半導体メモリ系などを用いることができる。
【００６０】
また、混合状態判定装置１を通信ネットワークと接続可能に構成し、上記プログラムコードを通信ネットワークを介して供給してもよい。この通信ネットワークとしては、特に限定されず、例えば、インターネット、イントラネット、エキストラネット、ＬＡＮ、ＩＳＤＮ、ＶＡＮ、ＣＡＴＶ通信網、仮想専用網（virtual private network）、電話回線網、移動体通信網、衛星通信網等が利用可能である。また、通信ネットワークを構成する伝送媒体としては、特に限定されず、例えば、ＩＥＥＥ１３９４、ＵＳＢ、電力線搬送、ケーブルＴＶ回線、電話線、ＡＤＳＬ回線等の有線でも、ＩｒＤＡやリモコンのような赤外線、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、８０２．１１無線、ＨＤＲ、携帯電話網、衛星回線、地上波デジタル網等の無線でも利用可能である。なお、本発明は、上記プログラムコードが電子的な伝送で具現化された、搬送波に埋め込まれたコンピュータデータ信号の形態でも実現され得る。
【実施例】
【００６１】
表１に示した微粒子および媒体を空気とする粉体を用いて、本発明に係る判定方法を実施した。
【００６２】
【表１】
2009174874.tif 000004
表１において、粒子径は、レーザー回折式粒子径分布測定器（マスターカイザーＳ、英国Malvern社製）によって測定した粒径分布の幾何平均径である。粒子密度は、マイクロメリティクスAccupyc1330（島津製作所製）を用い、定容積ガス置換法によって測定した。また、比表面積は、ASAP2020（島津社製）を用い、窒素ガス吸着法によって測定した。
【００６３】
〔実施例１〕
酸化アルミニウム５０．１ｇ、ガラスビーズ４９．９ｇ、ポリプロピレン５０．２ｇを１Ｌのポリエチレン製の瓶に入れて回転させることによって混合し、粉体混合物１５０．２ｇを作成した。検証実験のため、それぞれの質量分率は、０．３３４、０．３３２、０．３３４であることが分かっているが、通常は不明である。
【００６４】
粉体混合物の一部を５．０ｇ採取し、粒子密度および比表面積を測定したところ、
それぞれ１．６９(g/cm3)、３．０１(m2/g)であった。
【００６５】
上記式２および式６ａ−１、式６ａ−２から以下の式を作成した。
ｎ１＋ｎ２＋ｎ３＝１・・・（式２）
ｎ１／４．０１＋ｎ２／２．４９＋ｎ３／０．９０１＝１／１．６９・・・（式６ａ−１ｂ）
８．０・ｎ１＋０．２４・ｎ２＋０．８１・ｎ３＝３．０１・・・（式６ａ−２ｂ）
上記３つの３元連立一次方程式を解いた結果、質量分率としては、ｎ１＝０．３３２、ｎ２＝０．３２８、ｎ３＝０．３４０が得られた。作成時点で明らかな質量分率０．３３４、０．３３２および０．３３４にほぼ等しい値が得られ、上記粉体混合物は、非常に均一な状態であると判定できた。
【００６６】
〔実施例２〕
酸化アルミニウム３０．５ｇ、ガラスビーズ５０．１ｇ、ポリプロピレン６８．８ｇを１Ｌのポリエチレン製の瓶に入れて回転させることによって混合し、粉体混合物１４９．４ｇを作成した。検証実験のため、それぞれの質量分率は、０．２０４、０．３３５、０．４６１であることが分かっているが、通常は不明である。
【００６７】
粉体混合物の一部を５．０ｇ採取し、粒子密度および比表面積を測定したところ、それぞれ１．４３(g/cm3)、２．０７(m2/g)であった。
【００６８】
上記式２および式６ａ−１、式６ａ−２から以下の式を作成した。
ｎ１＋ｎ２＋ｎ３＝１・・・（式２）
ｎ１／４．０１＋ｎ２／２．４９＋ｎ３／０．９０１＝１／１．４３・・・（式６ａ−１ｃ）
８．０・ｎ１＋０．２４・ｎ２＋０．８１・ｎ３＝２．０７・・・（式６ａ−２ｃ）
上記３つの３元連立一次方程式を解いた結果、質量分率としては、ｎ１＝０．２０２、ｎ２＝０．３３５、ｎ３＝０．４６３が得られた。作成時点で明らかな質量分率０．２０４、０．３３５および０．４６１にほぼ等しい値が得られ、上記粉体混合物は、非常に均一な状態であると判定できた。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明によれば、複数種の粉体の混合物における混合状態を簡便に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本実施の形態に係る混合状態判定装置１の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本実施の形態に係る粉体の混合状態を判定する演算プロセスを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７１】
１      混合状態計算装置
２      インターフェイス部
３      計算処理部
４      表示部（表示手段）
５      操作・入力部
６      記憶部（記憶手段）
７      方程式作成部（方程式作成手段）
８      混合割合算出部（混合割合算出手段）
【図１】
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【図２】
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