(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
分散飛翔状態の被測定粒子群にレーザ光を照射する照射光学系と、そのレーザ光の被測定粒子群による回折・散乱光の空間強度分布を測定する測定光学系と、その測定結果から被測定粒子群の粒度分布を算出する演算手段を備えるとともに、上記照射光学系と測定光学系の間の測定空間に、エジェクタに対して圧縮空気を供給することにより生じる吸引力を利用した吸引手段により被測定粒子群を吸引してノズルを介してエアロゾル状態で供給する乾式粒度分布測定装置において、
上記吸引手段の被測定粒子群の吸引口が、上記測定空間に向けて開口するように固定されたノズルに対し、フレキシブルチューブを介して移動自在に接続されているとともに、上記吸引手段のエジェクタに供給する圧縮空気の開閉弁を兼ね、かつ、上記測定空間にエアロゾル状に供給される被測定粒子群の濃度を調整するための圧力調整弁が、上記吸引口と一体に設けられていることを特徴とする乾式粒度分布測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ回折・散乱式の粒度分布測定装置に関し、更に詳しくは、被測定粒子群を分散させる分散媒として空気を用いた、いわゆる乾式のレーザ回折・散乱式粒度分布測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レーザ回折・散乱式粒度分布測定法においては、一般に、分散飛翔状態の被測定粒子群にレーザ光を照射することによって生じる回折・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回折理論に則ることを利用し、回折・散乱光の空間強度分布の測定結果からミーの散乱理論ないしはフラウンホーファ回折理論に基づく演算によって被測定粒子群の粒度分布を算出する。
【０００３】
従来のこの種の粒度分布測定法においては、被測定粒子群を分散させるための媒体として液体を用いて懸濁液状態とする湿式測定と、気体を用いてエアロゾル状態とする乾式測定が知られている。乾式測定は、薬品などの液体に溶けやすい粉粒体の測定に主として用いられる。
【０００４】
乾式測定を行うための従来のレーザ回折・散乱式粒度分布測定装置では、被測定粒子群にレーザ光を照射する照射光学系と、そのレーザ光の照射により生じる回折・散乱光の空間強度分布を測定する測定光学系との間に、被測定粒子群をエアロゾル状にして供給する装置として、以下に示すような方式のものが採用されている。
【０００５】
その一つは、回転が与えられる円盤状の試料台の表面に、その回転中心を中心とする円弧に沿って溝を設けるとともに、その試料台に隣接して吸引装置を配置して、その吸引口を溝上に臨ませた状態で固定した構成により、測定に先立って溝内に投入しておいた被測定粒子群を試料台の回転により順次吸引口の下方に供給し、吸引口から吸引された被測定粒子群を配管を通じて照射光学系と測定光学系の間の測定空間に向けて開口する分散ノズルに誘導して、その分散ノズルから測定空間にエアロゾル状に被測定粒子群を供給する方式である。なお、溝を直線状として、直線的な運動によって溝内の被測定粒子群を順次吸引していくものもある。
【０００６】
また、他の一つは、照射光学系と測定光学系の間の測定空間の上方に被測定粒子群を投入するためのホッパを設け、そのホッパの下端部と測定空間とを閉じられた通路で連通させ、その通路の一端側から被測定粒子群を吸引することによって、ホッパ内の被測定粒子群を順次測定空間に被測定粒子群をエアロゾル状に供給する方式である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、以上のような従来の乾式のレーザ回折・散乱式粒度分布測定装置においては、いずれも、被測定粒子群を試料台上の溝内やホッパ内にセットする必要があるため、その作業に手間と時間が掛かるという問題がある。また、被測定粒子群を試料台やホッパにセットする際に粒子群がこぼれる可能性があり、無駄な試料が発生するという問題もある。更に、粒子群によっては簡単には試料台等にセットできない状態にあるものもあり、このような粒子群については従来のこの種の測定装置では測定できない場合もあった。
【０００８】
更にまた、ある種類の試料の測定を完了した後、引き続いてそれとは異なる種類の試料の測定を行うに際して、試料台やホッパを清掃する必要があり、特にホッパ内に投入した被測定粒子群を閉じられた通路を介して吸引する方式ではその清掃が困難であるという問題がある。
【０００９】
本発明とこのような実情に鑑みてなされたもので、被測定粒子群を試料台やホッパにセットすることなく、従って手間を掛けることなく、かつ、セット時にこぼれて無駄にすることなく、容易に粒度分布測定を行うことができ、しかも、手元操作で被測定粒子の吸引・測定が可能となり、使用の利便性を大幅に向上させることのできる乾式粒度分布測定装置の提供を目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の乾式粒度分布測定装置は、分散飛翔状態の被測定粒子群にレーザ光を照射する照射光学系と、そのレーザ光の被測定粒子群による回折・散乱光の空間強度分布を測定する測定光学系と、その測定結果から被測定粒子群の粒度分布を算出する演算手段を備えるとともに、上記照射光学系と測定光学系の間の測定空間に、エジェクタに対して圧縮空気を供給することにより生じる吸引力を利用した吸引手段により被測定粒子群を吸引してノズルを介してエアロゾル状態で供給する乾式粒度分布測定装置において、
上記吸引手段の被測定粒子群の吸引口が、上記測定空間に向けて開口するように固定されたノズルに対し、フレキシブルチューブを介して移動自在に接続されているとともに、上記吸引手段のエジェクタに供給する圧縮空気の開閉弁を兼ね、かつ、上記測定空間にエアロゾル状に供給される被測定粒子群の濃度を調整するための圧力調整弁が、上記吸引口と一体に設けられていることによって特徴づけられる。
【００１１】
本発明は、被測定粒子群を吸引して測定空間に導く吸引口を、従来のように試料台の上方等に固定配置するのではなく、自由に移動できるように構成し、任意の位置に存在する試料を吸引して測定空間に導けるように構成するとともに、その吸引口に一体に、エジェクタを主体とする吸引手段による被測定粒子群の吸引の開始／停止と、エアロゾル状に供給される被測定粒子群の濃度を調整するための圧力調整を含む吸引動作を制御するための操作部を設けることにより、所期の目的を達成しようとするものである。
【００１２】
すなわち、照射光学系と測定光学系の間の測定空間に向けて被測定試料群をエアロゾル状に噴射するように固定されたノズルに対し、被測定試料群を吸引して当該ノズルに導くためのエジェクタを用いた吸引手段の吸引口を、フレキシブルチューブを介して移動自在に接続した構成を採用することで、任意の位置にある試料を吸引して測定空間に導くことができる。具体的には、例えば被測定粒子群が入っている容器から直接吸引して粒度分布を測定することが可能となり、被測定粒子群を試料台やホッパにセットするための手間と時間を大幅に省略することができるとともに、試料台やホッパに被測定粒子群をセットする際にこぼれることによる無駄の発生を防止することができ、更には試料台等にセットできない被測定試料群であっても吸引口を移動させて吸引することにより、粒度分布の測定が可能となる。更には、試料台やホッパ等を使用する必要がないが故に、その清掃作業も不要となる。
【００１３】
しかも、被測定粒子群の吸引の開始／停止を含めた吸引動作の制御のための操作部、具体的には、吸引圧を生むエジェクタに対する圧縮空気の開閉弁を兼ね、かつ、測定空間にエアロゾル状に供給される被測定粒子群の濃度を調整するための圧力調整弁を吸引口と一体に設けていることにより、任意の位置にある試料を吸引すべく吸引口を移動させた状態で、その場での手元操作により被測定粒子群の吸引および被測定粒子群の濃度調整の制御を行うことが可能となり、使用の利便性を大幅に向上させることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の実施の形態の構成図で、光学系並びに粒子サンプリング・分散系の構成を表す模式図と、電気的構成を表すブロック図とを併記して示す図である。
【００１５】
照射光学系１は、レーザ光源１ａ，集光レンズ１ｂ、空間フィルタ１ｃおよびコリメータレンズ１ｄからなり、後述する粒子サンプリング・分散系６により被測定粒子群Ｐがエアロゾル状態で供給される測定空間Ａに向けて平行なレーザ光を照射する。
【００１６】
測定空間Ａを挟んで照射光学系１と反対側には、集光レンズ２ａおよびその焦点位置に置かれたリングディテクタ２ｂを主体とする測定光学系２が配置されている。リングディテクタ２ｂは、互いに半径の異なるリング状ないしは半リング状あるいは１／４リング状の受光面を有する複数の光センサを同心上に配置した光センサアレイであって、その各光センサの出力は、測定空間Ａ内に供給されたエアロゾル状の被測定粒子群Ｐによるレーザ光の回折・散乱光のうち、集光レンズ２ａにより集光された前方所定角度範囲の回折・散乱光の角度ごとの強度信号を表し、従ってこの測定光学系２によって、測定空間Ａ内で分散飛翔状態にある被測定粒子群Ｐによる回折・散乱光の空間強度分布が測定されることになる。なお、この図においては、測定光学系２の光センサとしてリングディテクタ２ｂのみを図示しているが、これに加えて、より広い角度範囲で回折・散乱光の空間強度分布を測定する必要のある場合には、必要な散乱角度に対応して単体の光センサをそれぞれ配置し、前方広角度散乱光センサ、側方散乱光センサおよび後方散乱光センサとして回折・散乱光の空間強度分布の測定に供することもできる。
【００１７】
以上の測定光学系２による各回折・散乱角度ごとの光強度検出信号は、それぞれのアンプ並びにＡ−Ｄ変換器を有してなるデータサンプリング回路３によって増幅されたうえでデジタル化され、回折・散乱光の空間強度分布データとしてコンピュータ４に取り込まれる。
【００１８】
コンピュータ４では、その回折・散乱光の空間強度分布データを用いて、レーザ回折・散乱式の粒度分布測定装置において公知の、ミーの散乱理論およびフラウンホーファの回折理論に基づく演算手法により、レーザ光が回折・散乱した原因粒子である被測定粒子群Ｐの粒度分布を算出する。
【００１９】
上記した照射光学系１および測定光学系２は、これらの間の測定空間Ａを含めて遮光のためのケース５内に収容されており、そのケース５内の測定空間Ａ内に、粒子サンプリング・分散系６により被測定粒子群Ｐがエアロゾル状態で供給される。
【００２０】
粒子サンプリング・分散系６は、測定空間Ａに向けて照射光学系１の光軸に直交する姿勢でケース５に固定された分散ノズル６ａと、圧縮空気源（図示せず）からの高圧空気が供給されることによって内部の吸い込み室に真空を発生させるエジェクタ６ｂと、そのエジェクタ６ｂの吸気ポートに一端が連通し、他端が開口する吸引口６ｃと、そのエジェクタ６ｂの排気ポートと分散ノズル６ａとを連通させる十分な長さを有するのフレキシブルチューブ６ｄを主体として構成されている。
【００２１】
エジェクタ６ｂに高圧空気を供給するための配管もフレキシブルチューブ６ｅとされており、このフレキシブルチューブ６ｅとエジェクタ６ｂの高圧空気供給ポートとの間には、開閉弁を兼ねた圧力調整弁７が装着されている。
【００２２】
また、前記したケース５には、分散ノズル６ａに対向して集塵機（図示せず）に連通する吸い込み口８が設けられている。
【００２３】
以上の本発明の実施の形態を使用するとき、エジェクタ６ｂ並びに吸引口６ｃを手で持って、例えば図示のように被測定試料群Ｐを収容した容器Ｖ内に吸引口６ｃを臨ませ、圧力調整弁７を操作して被測定試料群Ｐを吸引する。これにより、被測定試料群Ｐはフレキシブルチューブ６ｄ内を通って分散ノズル６ａから測定空間Ａに向けてエアロゾル状に噴射され、照射光学系１からのレーザ光が被測定粒子群Ｐにより回折・散乱する。この回折・散乱光の空間強度分布が測定光学系２によって測定され、その測定結果がコンピュータ４に取り込まれて被測定粒子群Ｐの粒度分布に換算される。また、測定空間Ａに向けて供給された被測定粒子群Ｐは、分散ノズル６ａに対向配置された吸い込み口８から集塵機に導かれ、その内部のフィルタに捕捉される。
【００２４】
以上の実施の形態において特に注目すべき点は、エジェクタ６ｂおよび吸引口６ｃを任意に移動させることができる点であり、これにより、図１に示すような任意の容器Ｖ等に被測定試料Ｐを収容した状態で粒度分布測定に供することができる。このとき、被測定粒子群Ｐの吸引量、換言すればエアロゾル状に測定空間Ａに供給される被測定粒子群Ｐの濃度は、エジェクタ６ｂに供給する高圧空気の圧力に依存するが、その高圧空気の圧力調整弁７がエジェクタ６ｂおよび吸引口６ｃに一体的に装着されているので、その操作も簡単である。
【００２５】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、被測定粒子群をエアロゾル状にノズルから測定空間に供給して回折・散乱光の空間強度分布を測定する乾式のレーザ回折・散乱式粒度分布測定装置において、被測定粒子群の吸引口を、ノズルに対して自由に移動できるように構成しているので、任意の容器などに収容された被測定粒子群を直接的に吸引して測定に供したり、あるいは粉粒体の製造ライン内の任意の位置にある粒子群を直接吸引して粒度分布の測定を行うことができる。その結果、従来のように試料台上の溝やホッパ内に被測定粒子群をセットする手間と時間を省略することができるとともに、そのセットの際に発生する可能性のあった粒子群の無駄をなくすることができ、より少量の試料で粒度分布を測定することができる。また、試料台等にセットできない状態にある粒子群についても粒度分布の測定が可能となる。
【００２６】
更に、異なる種類の粒子の測定に際して試料台やホッパなどを清掃する作業が不要となり、粒子の種類ごとに容器を用意するだけで連続して測定を行うことができ、前記した被測定粒子群の試料台等へのセットが不要なことと併せて、測定に要する労力を大幅に軽減させることができると同時に、所要時間も大幅に短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態の構成図で、光学系並びに粒子サンプリング・分散系の構成を表す模式図と、電気的構成を表すブロック図とを併記して示す図である。
【符号の説明】
１  照射光学系
２  測定光学系
３  データサンプリング回路
４  コンピュータ
５  ケース
６  粒子サンプリング・分散系
６ａ  分散ノズル
６ｂ  エジェクタ
６ｃ  吸引口
６ｄ  フレキシブルチューブ
７  圧力調整弁
Ａ  測定空間
Ｐ  被測定粒子群
【図１】
0003915534.tif 000002