(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズル先端の噴射口から被測定粒子群を測定空間に噴射し、その測定空間に前記噴射の噴射方向と直交する方向からレーザ光を照射して被測定粒子群による回折・散乱光の空間強度分布を測定し、その測定結果から被測定粒子群の粒度分布を算出する粒度分布測定装置において、前記噴射口の断面形状を長径と短径からなる扁平な形状とするとともに、前記レーザ光が被測定粒子群の分布範囲と交わる長さである光路長を変化させるために、噴射口をその噴射方向の軸心を中心に回転させる回転手段を備えることを特徴とする粒度分布測定装置。
【請求項２】
前記噴射口の断面形状は楕円形または長円形であることを特徴とする請求項１に記載の粒度分布測定装置。
【請求項３】
前記噴射口の断面形状は２回回転対称以外の回転対称を持たない多角形であることを特徴とする請求項１に記載の粒度分布測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は被測定粒子群を含む試料中の粒体の粒度分布を測定するレーザ回折・散乱式粒度分布測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ回折・散乱式粒度分布測定装置（以下、粒度分布測定装置または装置と記載する）は、たとえばフィルム内の粒子、キャリアガス中に乾燥粉末や液滴として含まれノズルから噴射またはミストとして噴霧される粒子、媒液中に粒子を分散した懸濁液中の粒子などの、被測定粒子群を含む試料（以下、サンプルと記載する）にレーザ光を照射し、被測定粒子群とレーザ光の相互作用で生じる回折・散乱光の空間強度分布を測定し、その光強度分布がミーの散乱理論ないしはフラウンホーファの回折理論に従うことを利用した演算を行うことによって被測定粒子群の粒度分布を算出している。以下、乾燥粉末や液滴など、前記ノズルから噴射または（ミストとして）噴霧される試料の測定、いわゆる乾式粒度分布測定またはミスト粒度分布測定について説明する。なお以後、乾式粒度分布測定またはミスト粒度分布測定をまとめて乾式（ミスト）粒度分布測定と記載する。乾式（ミスト）粒度分布測定は媒液に溶解してしまう物質や媒液中で状態が変化する物質の測定に適用される。乾式の粒度分布測定装置はたとえば特許文献１に記載されている。
【０００３】
図３に示すようにレーザ光源１からのレーザ光は集光レンズ２、空間フィルタ３およびコリメータレンズ４を経由してサンプル流５を照射する。レーザ光はサンプル流５中の被測定粒子群によって回折・散乱される。回折・散乱されたレーザ光のうち、前方への回折・散乱光は集光レンズ６を介して前方集光センサ７の受光面上に集光され検出される。前方集光センサ７としては角度分解情報を得るために、同心円形状のフォトダイオードアレイなどが使用される。前方集光センサ７の形状は、同心円の中心を含んでおれば必ずしも同心円の全周を必要とはしない。なお、装置には側方への散乱光・後方への散乱光の情報を検出するために側方センサ・後方センサも配設されているが、本発明に直接の関連がないため側方センサ・後方センサについては詳細な説明は省略する。
【０００４】
サンプル流５は、空気供給器８から供給されるキャリアガス中に粒子供給器９から供給される被測定粒子を浮遊させるか、ミストとして混合したものである。キャリアガスおよび被測定粒子は混合器１０内で混合・流量調整され、ノズル１１の噴射口１２から前記レーザ光領域に供給される。レーザ光領域を通過後のサンプル流５は吸引ダクト１３を介して吸引装置１４に吸引され、外方に排出される。
【０００５】
前記前方集光センサ７および、側方センサ・後方センサ（図示せず）によって測定された光強度分布は、各センサから増幅器（図示せず）に入力され、各出力はコンピュータにより、回折・散乱光の空間強度分布信号に合成される。空間強度分布信号ならびに被測定粒子群および媒液の屈折率から、ミーの散乱理論ないしはフラウンホーファの回折理論に基づいた公知の演算により、被測定粒子群の粒度分布が算出される。
【０００６】
【特許文献１】特開平９−１７８６４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の粒度分布測定装置の構造は以上のとおりであるが、この構造では装置の感度を最適に制御するための操作が複雑になり、また多数の同種または異種サンプルから得られる多数のデータの相互比較に支障を生じる。すなわち、装置の感度を最適に制御するために従来は測定の都度、試行錯誤によりレーザ光の出力の変更や噴射または噴霧量の変更などが行われていた。噴射または噴霧量の変更のためには噴射または噴霧圧力や粒子供給速度、キャリアガス供給速度などの多くの条件（以下、噴射および噴霧は一括して噴射と記載する。また、噴射または噴霧量の変更のための噴射または噴霧圧力や粒子供給速度、キャリアガス供給速度などの諸条件を一括して噴射条件と記載する）を試行錯誤により変更する必要がある。しかし噴射条件の変更を行うには多くの条件要素をその都度連携を持って変更しなければならないが、各条件要素の変更範囲には被測定粒子およびキャリアガスのそれぞれの性状に応じて異なるそれぞれの制限があり、最適感度と調和する望ましい噴射条件を設定するのが困難な場合も多く、最適条件の設定に前記のように試行錯誤を要し操作を複雑にしていた。また噴射条件の変更の際に同時にサンプル流内の被測定粒子群の粒度分布が変化するため、多数のサンプルの多数のデータの相互比較に支障を生じていた。本発明はこのような問題点を解決する手段を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明が提供する粒度分布測定装置は上記課題を解決するために、第１にノズル先端の噴射口の断面形状を長径と短径からなる扁平な形状とするとともに、光路長を変化させるために噴射口をその噴射方向の軸心を中心に回転させる回転手段を備える。第２に前記噴射口の断面形状は楕円形または長円形とする。第３に前記噴射口の断面形状は２回回転対称以外の回転対称を持たない多角形とする。
【０００９】
本発明により、従来の試行錯誤による噴射条件の変更によるサンプル流内の被測定粒子群の粒度分布の変化を生じることなく、噴射口の回転によりサンプル流とレーザ光の交わる長さを連続的に変更し、円滑に最適感度を決定することが可能になる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、噴射条件を変更することなく感度が連続的かつ滑らかに変更されるため、測定に最適の感度が短時間で得られ、最適感度の決定が簡易化、高速化される。また噴射条件が変更されないので、サンプル流内の被測定粒子群の粒度分布が変化することがなく、多数のサンプルの多数のデータの相互比較に支障を生じることが防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明が提供する粒度分布測定装置はつぎのような特徴を有している。第１の特徴はノズル先端の噴射口の断面形状を長径と短径からなる扁平な形状とするとともに光路長を変化させるために噴射口をその噴射方向の軸心を中心に回転させる回転手段を備えるように構成された点である。第２の特徴は前記噴射口の断面形状は楕円形または長円形とするとともに噴射口をその噴射方向の軸芯を中心に回転させる回転手段を備えるように構成された点である。第３の特徴は前記噴射口の断面形状は２回回転対称以外の回転対称を持たない多角形とするとともに噴射口をその噴射方向の軸芯を中心に回転させる回転手段を備えるように構成された点である。したがって最良の形態の基本的な構成は、ノズル先端の噴射口の断面形状を長径と短径からなる扁平な形状とするとともに噴射口をその噴射方向の軸心を中心に回転させる回転手段を具備する粒度分布測定装置である。
【実施例１】
【００１２】
以下図示例にしたがって説明する。図１は本発明の第１の実施例の構成図である。図１において図３と同一符号の部品の構造および作動は図３と同一である。図１（Ａ）においてレーザ光源１Ｒからのレーザ光は集光レンズ２Ｒ、空間フィルタ３Ｒおよびコリメータレンズ４Ｒを経由してサンプル流５Ｎを照射する。レーザ光はサンプル流５Ｎ中の被測定粒子群によって回折・散乱される。回折・散乱されたレーザ光のうち、前方への回折・散乱光は集光レンズ６Ｒを介して前方集光センサ７Ｒの受光面上に集光され検出される。なお、装置には側方への散乱光・後方への散乱光の情報を検出するために側方センサ・後方センサも配設されているが、本発明に直接の関連がないため側方センサ・後方センサについては詳細な説明は省略する。サンプル流５Ｎは、空気供給器８Ｒから供給されるキャリアガス中に粒子供給器９Ｒから供給される被測定粒子を浮遊させるか、ミストとして混合したものである。キャリアガスおよび被測定粒子は混合器１０Ｒ内で混合・流量調整され、ノズル１１Ｎの噴射口２１から前記レーザ光領域に供給される。レーザ光領域を通過後のサンプル流５Ｎは吸引ダクト１３Ｒを介して吸引装置１４Ｒに吸引され、外方に排出される。
【００１３】
噴射口２１は楕円形の断面を有している。またノズル１１Ｎはノズル回転器２５により回転し、噴射口２１をその噴射方向の軸心の回りに回転させる。図１（Ｂ）はノズル１１Ｎおよび噴射口２１部分の詳細図である。ノズル１１Ｎの先端は前記のように楕円形の噴射口２１を備え、噴射口２１からサンプル流５Ｎを噴射する。サンプル流５Ｎはレーザ光が通過する領域で、長径ａおよび短径ｂの楕円形の範囲、すなわち分布範囲２２の範囲に分布する。前記のように、ノズル１１Ｎはその噴射口軸の周囲に回転する構造を有している。
【００１４】
ノズル１１Ｎの回転により、分布範囲２２も回転する。図１（Ｃ）に示すように、長径ａがレーザ光と同方向の場合は分布範囲２２がレーザ光と交わる長さ（以下、光路長と記載する）は散乱長ＳＡとなる。またノズル１１Ｎを回転させ、分布範囲２２を図１（Ｄ）の角度に置けば、光路長は散乱長ＳＢとなる。光路長が滑らかに変化すれば、レーザ光を散乱させる粒子量も滑らかに変化する。したがって、ノズル１１Ｎの回転により、装置の感度が光路長に比例して滑らかに調整される。ノズル回転器２５の回転の手段（図示せず）としては、たとえばパルスモータを用いその出力を歯車系を介して伝達する回転駆動機構を使用することができる。
【実施例２】
【００１５】
図２は本発明の第２の実施例の構成図である。図２において図１および図３と同一符号の部品の構造および作動は図１および図３と同一である。図２においてノズル１１Ｍは図１のノズル１１Ｎに対応するものであり、長方形の噴射口２３から図１に示されるサンプル流５Ｎに対応するサンプル流５Ｍを噴射する。サンプル流５Ｍはレーザ光が通過する位置で、長径ｃおよび短径ｄの長方形の範囲、すなわち分布範囲２４の範囲に分布する。ノズル１１Ｍはその噴射口軸の周囲に回転する構造を有している。ノズル１１Ｍの回転により、分布範囲２４も回転し、光路長も変化する。光路長が変化すれば、レーザ光により散乱される粒子量が変化する。したがって、ノズル１１Ｎの回転により、装置の感度が調整される。
【００１６】
本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、さらに種々の変形実施例を挙げることができる。たとえば実施例１では噴射口２１の形状は楕円として説明しているが、長円形、卵形、繭形など、他の形状を採用することもできる。また実施例２では噴射口２３の形状は長方形としているが、一般には任意の多角形が採用でき、また各稜を結ぶ線を曲線としても良い。また実施例１または実施例２では噴射口２１または噴射口２３はノズル１１Ｎまたは１１Ｍから喇叭状に拡大しているが、本発明は喇叭状に拡大していない形状および絞られた形状の噴射口２１または噴射口２３にも適用できる。さらにノズル１１Ｎ、１１Ｍ等の回転駆動を自動で行ったり、噴射口２１、２３などのレーザ光に対する回転角度を装置上に表示したりして、回転角度の異なる順次連続測定または、時期の異なる同種のサンプル測定時の感度の再現などに便ならしめることも可能となる。本発明はこれらをすべて包含する。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
本発明は被測定粒子群を含む試料中の粒体の粒度分布を測定するレーザ回折・散乱式粒度分布測定装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施例１の構成図である。
【図２】本発明の実施例１の構成図である。
【図３】従来の粒度分布測定装置の構成図である。
【符号の説明】
【００１９】
１、１Ｒ  レーザ光源
２、２Ｒ  集光レンズ
３、３Ｒ  空間フィルタ
４、４Ｒ  コリメータレンズ
５、５Ｎ、５Ｍ  サンプル流
６、６Ｒ  集光レンズ
７、７Ｒ  前方集光センサ
８、８Ｒ  空気供給器
９、９Ｒ  粒子供給器
１０、１０Ｒ  混合器
１１、１１Ｎ、１１Ｍ  ノズル
１２、２１、２３  噴射口
１３、１３Ｒ  吸引ダクト
１４、１４Ｒ  吸引装置
２２、２４  分布範囲
２５  ノズル回転器
【図１】
0004701891.tif 000002
【図２】
0004701891.tif 000003
【図３】
0004701891.tif 000004