特許ウォッチ

公開番号2024063633
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-13
出願番号2022171734
出願日2022-10-26
発明の名称粒子移動速度計測装置及び粒子移動速度計測方法
出願人学校法人中央大学
代理人個人,個人,個人,個人
主分類G01P 3/68 20060101AFI20240502BHJP(測定;試験)
要約【課題】撮像することなく粒子の移動速度を計測する粒子移動速度計測装置及び粒子速度計測方法を提供する。
【解決手段】粒子移動速度計測装置は、粒子Pを射出する射出部1と、射出部1と離間しており、粒子Pが衝突したときに発光強度が変化する衝突部2と発光強度を検知する検知部3と、を備え、射出部1と衝突部2との距離と、射出部1から粒子Pが射出された時から発光強度の変化が検知されるまでの時間とに基づいて粒子Pの移動速度を取得する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
粒子を射出する射出部と、
前記射出部と離間しており、前記粒子が衝突したときに発光強度が変化する衝突部と
前記発光強度を検知する検知部と、を備え、
前記射出部と前記衝突部との距離と、前記射出部から前記粒子が射出された時から前記発光強度の変化が検知されるまでの時間とに基づいて前記粒子の移動速度を取得する粒子移動速度計測装置。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
前記衝突部は、応力発光体を含む発光部を有する請求項１に記載の粒子移動速度計測装置。
【請求項３】
前記衝突部は、
前記射出部に板面を対向させた板状に形成されており、
前記射出部に対向する面側に配置された遮蔽層と、
前記射出部に対向する側とは反対面側に配置され、層状に形成された前記発光部と、を有し、
前記検知部は、前記衝突部を挟んで前記射出部とは反対側に配置されている請求項２に記載の粒子移動速度計測装置。
【請求項４】
前記射出部と前記衝突部との間に配置された選択板を更に備え、
前記選択板は、板面に開口部が形成されており、
前記開口部は、前記射出部から前記衝突部に下した前記衝突部に対する垂線と重複する請求項３に記載の粒子移動速度計測装置。
【請求項５】
前記移動速度を算出する制御部を更に備え、
前記制御部は、前記発光強度の変化量に基づいて前記移動速度を算出する請求項１に記載の粒子移動速度計測装置。
【請求項６】
前記検知部は、前記衝突部の発光を受光する光電子増倍管を有し、
前記制御部は、前記光電子増倍管で検知されている光子数の変化量に基づいて前記移動速度を算出する請求項５に記載の粒子移動速度計測装置。
【請求項７】
前記移動速度を算出する制御部と、更に備え、
前記射出部と前記衝突部との間に配置された選択板と、を更に備え、
前記衝突部は、
前記射出部に板面を対向させた板状に形成されており、
前記射出部に対向する面側に配置された遮蔽層と、
前記射出部に対向する側とは反対面側に配置され、応力発光体を含む発光層と、を有し、
前記検知部は、前記衝突部の発光を受光する光電子増倍管を有し、
前記選択板は、板面に開口部が形成されており、
前記開口部は、前記射出部から前記衝突部に下した前記衝突部に対する垂線と重複し、
前記制御部は、前記光電子増倍管で検知されている光子数の変化量に基づいて前記移動速度を算出する請求項１に記載の粒子移動速度計測装置。
【請求項８】
前記射出部は、前記粒子を保持する板状の保持部を有し、
前記保持部は、レーザ光を受光して衝撃波を発生するエネルギー吸収層を有する請求項１に記載の粒子移動速度計測装置。
【請求項９】
前記エネルギー吸収層にレーザ光を照射する光源を更に備え、
前記保持部は、光透過性の素材で形成された支持層を有し、
前記エネルギー吸収層は、前記支持層における前記衝突部に対向する側の面上に配置されており、
前記光源は、前記保持部における前記支持層側から前記エネルギー吸収層に前記レーザ光を照射する請求項８に記載の粒子移動速度計測装置。
【請求項１０】
粒子を射出部から射出する射出工程と、
前記粒子が衝突したときに発光強度が変化する衝突部に前記粒子を衝突させる衝突工程と、
前記発光強度を検知する検知工程と、を含み、
前記射出部と前記衝突部との距離と、前記射出部から前記粒子が射出された時から前記発光強度の変化が検知されるまでの時間とに基づいて前記粒子の移動速度を取得する粒子移動速度計測方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、粒子移動速度計測装置及び粒子移動速度計測方法に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、粒子測定装置などが開示されている。この粒子測定装置は、シート状のレーザ光を照射する照射部と、レーザ光の照射位置を移動させる走査光学系と、受光光学系および撮像素子を含み、粒子によるレーザ光の散乱光を撮影する撮像部と、撮像部によって撮影した画像から、移動している粒子の位置および速度を求める算出部と、を備えている。撮像部の一例として高速カメラが例示されている。
【０００３】
特許文献２には、応力発光材料粉体及び樹脂組成物が開示されている。特許文献２には、物質が外部からの刺激を与えられることによって、室温付近で可視光を発する発光材料が知られており、なかでも外部から印加された力（圧縮、変位、摩擦、衝撃など）の力学的刺激を受けて発光する材料が応力発光材料として知られていることが記載されている。また、応力発光材料粉体を他の無機材料又は有機材料との複合材料とした後、成形して応力発光体を製造できることが記載されている。応力発光体は、例えば、応力発光材料粉体を樹脂やプラスチックなどの有機材料に任意の割合で混合又は埋め込んで複合材料を形成することで得ることができ、この応力発光体に機械的な外力を加えると、機械的な変形によって発光するとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２２－６８６４１号公報
特開２０１７－１４９８４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来技術にあっては、特許文献１に記載のごとく、カメラなどで粒子を撮像して粒子の移動速度を取得する必要があった。そのため、例えば、対象となる粒子の粒子径が小さい場合、粒子の色調が背景と識別し難い場合、周囲の環境が撮像に適さない場合などのように、カメラで粒子を撮像しにくい場合には、粒子の移動速度を計測できない場合があった。そのため、撮像することなく粒子の移動速度を計測する粒子移動速度計測装置及び粒子速度計測方法の提供が望まれる。
【０００６】
本発明は、かかる実状に鑑みて為されたものであって、その目的は、撮像することなく粒子の移動速度を計測する粒子移動速度計測装置及び粒子速度計測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】
上記目的を達成するための本発明に係る粒子移動速度計測装置は、
粒子を射出する射出部と、
前記射出部と離間しており、前記粒子が衝突したときに発光強度が変化する衝突部と
前記発光強度を検知する検知部と、を備え、
前記射出部と前記衝突部との距離と、前記射出部から前記粒子が射出された時から前記発光強度の変化が検知されるまでの時間とに基づいて前記粒子の移動速度を取得する。
【０００８】
上記目的を達成するための本発明に係る粒子移動速度計測方法は、
粒子を射出部から射出する射出工程と、
前記粒子が衝突したときに発光強度が変化する衝突部に前記粒子を衝突させる衝突工程と、
前記発光強度を検知する検知工程と、を含み、
前記射出部と前記衝突部との距離と、前記射出部から前記粒子が射出された時から前記発光強度の変化が検知されるまでの時間とに基づいて前記粒子の移動速度を取得する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、撮像することなく粒子の移動速度を計測する粒子移動速度計測装置及び粒子速度計測方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本実施形態に係る粒子移動速度計測装置の構成及び粒子移動速度計測方法を説明する概念図である。
本実施形態に係る粒子移動速度計測方法を説明する図である。
衝突部の発光強度と経過時間の関係のグラフの一例である。
３０μｍのジルコニア粒子を射出した場合における、発光強度と経過時間の関係のグラフである。
１５μｍのジルコニア粒子を射出した場合における、発光強度と経過時間の関係のグラフである。
ジルコニア粒子の移動速度を示すグラフである。
高速度カメラによる粒子移動速度の計測方法を説明する図である。
保持板と衝突板との距離を１．９ｍｍとして計測した場合の射出時のグラフと、バックグランドのグラフである。
粒子の移動速度を算出する別の手順の一例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許