(57)【要約】  液体中の気泡のサイズが小さくなっても、気泡の状態を正確に把握できる気泡測定装置を提供する。  気泡測定装置（１０）は、液体中を移動する気泡を測定する装置である。気泡測定装置（１０）は、液体（Ｗ）を保持する計測チャンバ（１１）を備えている。この計測チャンバ（１１）には、液体（Ｗ）中の気泡を下側から導入する導入口（２７ａ）と、液体（Ｗ）に内在する気泡が上昇してくる位置に設けられ、斜め下を向いている透明傾斜面と、が設けられている。この透明傾斜面には、水との接触角が２０度以下である親水性膜（２３ｂ）が設けられている。この構成により、気泡が小さくなった場合でも透明傾斜面に気泡が付着するのを防止できる。これにより気泡が透明傾斜面にとどまるのを防止でき、気泡の状態、すなわち気泡のサイズおよび数量を正確に測定することができる。
2019189117.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体中を移動する気泡を測定する気泡測定装置であって、
該液体を保持する計測チャンバを備え、
該計測チャンバには、
前記液体中の前記気泡を下側から導入する導入口と、
前記液体に内在する前記気泡が上昇してくる位置に設けられ、斜め下を向いている透明傾斜面と、が設けられ、
前記透明傾斜面には、水との接触角が２０度以下である親水性膜が設けられている、
ことを特徴とする気泡測定装置。
【請求項２】
前記透明傾斜面を構成する部材が、塩化ビニル製である、
ことを特徴とする請求項１に記載の気泡測定装置。
【請求項３】
前記親水性膜が、酸化チタンを含んでいる、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の気泡測定装置。
【請求項４】
液体中を移動する気泡を測定する気泡測定装置であって、
該液体を保持する計測チャンバを備え、
該計測チャンバには、
前記液体中の前記気泡を下側から導入する導入口と、
前記液体に内在する前記気泡が上昇してくる位置に設けられ、斜め下を向いている透明傾斜面と、
該透明傾斜面に沿って下側から上側に向けた上昇流を生じさせるための、上昇流形成液体を注入する第１注入口と、が設けられ、
前記気泡が、前記上昇流に乗って前記透明傾斜面に沿って上昇する、
ことを特徴とする気泡測定装置。
【請求項５】
前記計測チャンバにおける、
前記透明傾斜面を正面から見たときの、前記透明傾斜面の一部である測定部の左右方向の長さが、
前記導入口の内面の左右方向の長さよりも長い、
ことを特徴とする請求項４記載の気泡測定装置。
【請求項６】
前記透明傾斜面を正面から見たとき、
前記測定部にいたる拡大連通部の左右方向の長さが、
下側から上側に向けて一定の割合で長くなっている、
ことを特徴とする請求項５記載の気泡測定装置。
【請求項７】
前記計測チャンバには、
前記透明傾斜面と垂直な面に沿って下側から上側に向けた補助流を生じさせるための、補助流形成液体を注入する第２注入口が設けられ、
前記補助流は、前記上昇流よりも流速が速い、
ことを特徴とする請求項４から請求項６のいずれかに記載の気泡測定装置。
【請求項８】
前記透明傾斜面に光を照射する投光装置と、
該投光装置により光が照射された前記透明傾斜面を撮影する撮影装置と、が備えられている、
ことを特徴とする請求項４から請求項７のいずれかに記載の気泡測定装置。
【請求項９】
計測チャンバ内に、液体を導入する液体導入工程と、
前記計測チャンバの下方に設けられている気泡採取部を浸漬する気泡採取部浸漬工程と、
前記気泡採取部を開放し気泡を導入する気泡導入工程と、
前記計測チャンバ内の透明傾斜面に沿う上昇流を生じさせるための上昇流形成液体を第１注入口から注入する上昇流形成工程と、を含む、
ことを特徴とする気泡測定方法。
【請求項１０】
前記上昇流形成工程は、
前記上昇流形成液体を第１注入口から注入する際に、前記透明傾斜面と垂直な面に沿って下側から上側に向けた補助流を生じさせるための、補助流形成液体を第２注入口から注入することを含む、
ことを特徴とする請求項９記載の気泡測定方法。
【請求項１１】
前記透明傾斜面の一部である測定部に投光装置により光を照射し、該測定部を撮影装置で撮影する気泡撮影工程を、さらに含む、
ことを特徴とする請求項９または請求項１０記載の気泡測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気泡測定装置および気泡測定方法に関する。さらに詳しくは、浮遊選鉱機を構成する槽内などで発生した気泡のサイズおよび数量を測定する気泡測定装置および気泡測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有用金属を分離する選鉱において広く行われている浮遊選鉱法は、疎水性の有用金属の粒子を油性溶液の気泡に付着させて不要鉱物から分離する方法である。特許文献１には、浮遊選鉱機の１つであるアジテア型浮遊選鉱機が開示されている。【０００３】
浮遊選鉱機では、スラリーが蓄えられた浮遊選鉱槽内に撹拌機が設けられており、スラリー内に空気を導入して気泡を発生させることで、発生した気泡に有用金属を付着させる。この浮遊選鉱を効率よく行うために、発生した気泡のサイズおよび数量を適切に把握し、これらを適切な状態にすることが求められている。たとえば、非特許文献１には、気泡の状態を測定するための装置が開示されている。この文献で開示されている気泡測定装置では、斜め下を向いているガラス板を備え、このガラス板に液体中を浮上してくる気泡が衝突する。この様子は、ＣＣＤデジタルカメラで撮影され、気泡のサイズおよび数量が測定される。気泡が衝突するガラス板が斜め下を向いていることで、ガラス板の部分の気泡を撮影できるので、カメラの焦点を合わせるのが容易になるとともに、気泡の重なりを防止できるという効果がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１８０２８９号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】J.R. Hernandez-Aguilar, C.O. Gomez, J.A. Finch, 「A technique for the direct measurement of bubble size distributions in industrial flotation cells」, Proceedings 34" Annual Meeting of the Canadian Mineral Processors,      Canada, January 22-24,2002
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
浮遊選鉱機における選鉱の効率を上げるために、浮遊選鉱槽内の気泡の大きさを小さくすることが求められている。しかるに、気泡の大きさを小さくすると、従来の気泡測定装置では、透明なガラス板に気泡が付着してしまい、気泡が下から上に動作しないため、液体中の気泡の状態を正確に把握できないという問題がある。
本発明は上記事情に鑑み、液体中の気泡のサイズが小さくなっても、気泡の状態を正確に把握できる気泡測定装置および気泡測定方法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】
【０００７】
第１発明の気泡測定装置は、液体中を移動する気泡を測定する気泡測定装置であって、該液体を保持する計測チャンバを備え、該計測チャンバには、前記液体中の前記気泡を下側から導入する導入口と、前記液体に内在する前記気泡が上昇してくる位置に設けられ、斜め下を向いている透明傾斜面と、が設けられ、前記透明傾斜面には、水との接触角が２０度以下である親水性膜が設けられていることを特徴とする。
第２発明の気泡測定装置は、第１発明において、前記透明傾斜面を構成する部材が、塩化ビニル製であることを特徴とする。
第３発明の気泡測定装置は、第１発明または第２発明において、前記親水性膜が、酸化チタンを含んでいることを特徴とする。
第４発明の気泡測定装置は、液体中を移動する気泡を測定する気泡測定装置であって、該液体を保持する計測チャンバを備え、該計測チャンバには、前記液体中の前記気泡を下側から導入する導入口と、前記液体に内在する前記気泡が上昇してくる位置に設けられ、斜め下を向いている透明傾斜面と、該透明傾斜面に沿って下側から上側に向けた上昇流を生じさせるための、上昇流形成液体を注入する第１注入口と、が設けられ、前記気泡が、前記上昇流に乗って前記透明傾斜面を上昇することを特徴とする。
第５発明の気泡測定装置は、第４発明において、前記計測チャンバにおける、前記透明傾斜面を正面から見たときの、前記透明傾斜面の一部である測定部の左右方向の長さが、前記導入口の内面の左右方向の長さよりも長いことを特徴とする。
第６発明の気泡測定装置は、第５発明において、前記透明傾斜面を正面から見たとき、前記測定部にいたる拡大連通部の左右方向の長さが、下側から上側に向けて一定の割合で長くなっていることを特徴とする。
第７発明の気泡測定装置は、第４発明から第６発明のいずれかにおいて、前記計測チャンバには、前記透明傾斜面と垂直な面に沿って下側から上側に向けた補助流を生じさせるための、補助流形成液体を注入する第２注入口が設けられ、前記補助流は、前記上昇流よりも流速が速いことを特徴とする。
第８発明の気泡測定装置は、第４発明から第７発明のいずれかにおいて、前記透明傾斜面に光を照射する投光装置と、該投光装置により光が照射された前記透明傾斜面を撮影する撮影装置と、が備えられていることを特徴とする。
第９発明の気泡測定方法は、計測チャンバ内に、液体を導入する液体導入工程と、前記計測チャンバの下方に設けられている気泡採取部を浸漬する気泡採取部浸漬工程と、前記気泡採取部を開放し気泡を導入する気泡導入工程と、前記計測チャンバ内の透明傾斜面に沿う上昇流を生じさせるための上昇流形成液体を第１注入口から注入する上昇流形成工程と、を含むことを特徴とする。
第１０発明の気泡測定方法は、第９発明において、前記上昇流形成工程は、前記上昇流形成液体を第１注入口から注入する際に、前記透明傾斜面と垂直な面に沿って下側から上側に向けた補助流を生じさせるための、補助流形成液体を第２注入口から注入することを含むことを特徴とする。
第１１発明の気泡測定方法は、第９発明または第１０発明のいずれかにおいて、前記透明傾斜面の一部である測定部に投光装置により光を照射し、該測定部を撮影装置で撮影する気泡撮影工程を、さらに含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
第１発明によれば、計測チャンバ内の透明傾斜面に、水との接触角が２０度以下である親水性膜が設けられていることにより、気泡が小さくなった場合でも透明傾斜面に気泡が付着するのを防止できる。これにより気泡が透明傾斜面にとどまるのを防止でき、気泡の状態、すなわち気泡のサイズおよび数量を正確に測定することができる。
第２発明によれば、透明傾斜面を構成する部材が、塩化ビニル製であることにより、透明傾斜面の透明性を確保しながら、計測チャンバの製作が容易になる。これにより気泡測定装置の製造コストを抑えることができる。
第３発明によれば、親水性膜が酸化チタンを含んでいることから、気泡の状態を撮影する際に照射される光により光触媒の親水性の効果が発揮され、これにより気泡の付着を防止できる。
第４発明によれば、透明傾斜面に沿って下側から上側に向けた上昇流を生じさせるための、上昇流形成液体を注入する第１注入口が設けられていることにより、気泡が小さくなった場合でも、気泡を上昇流に乗せて運び去ることができるので、気泡の状態、すなわち気泡のサイズおよび数量を正確に測定することができる。
第５発明によれば、透明傾斜面の一部である測定部の左右方向の長さが、導入口の内面の左右方向の長さよりも長いことにより、気泡が左右方向に分散できるので、気泡の重なりを避けることができ、気泡の状態をより正確に測定することができる。
第６発明によれば、測定部にいたる拡大連通部の左右方向の長さが、下側から上側に向けて一定の割合で長さが長くなっていることにより、気泡の左右方向への分散がより容易になる。
第７発明によれば、透明傾斜面と垂直な面に沿って下側から上側に向けた補助流を生じさせるための、補助流形成液体を導入する第２注入口が設けられ、補助流は上昇流よりも流速が速くなっていることにより、ベルヌーイの定理から流速が大きい補助流周辺の圧力が、上昇流周辺の圧力よりも低くなり、気泡の左右方向への分散がさらに容易になる。
第８発明によれば、測定部に光を照射する投光装置と、測定部を撮影する撮影装置とが備えられていることにより、透明傾斜面における気泡の状態、すなわち気泡のサイズおよび数量を正確に記録することができる。
第９発明によれば、液体導入工程と、気泡導入工程と、上昇流形成液体を第１注入口から注入する上昇流形成工程とを、気泡測定方法が含むことにより、気泡が小さくなった場合でも、気泡を上昇流に乗せて運び去ることができるので、気泡の状態を正確に測定することができる。
第１０発明によれば、上昇流形成工程は、透明傾斜面と垂直な面に沿って下側から上側に向けた補助流を生じさせるための、補助流形成液体を第２注入口から注入することを含むことにより、気泡の左右方向への分散が容易になり、気泡の状態を正確に測定することができる。
第１１発明によれば、投光装置により光を照射し、測定部を撮影する気泡撮影工程がさらに含まれることにより、透明傾斜面における気泡の状態、すなわち気泡のサイズおよび数量を正確に記録することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る気泡測定装置を構成する計測チャンバの側面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る気泡測定装置の構成の概略説明図である。
【図３】図１の計測チャンバの側面方向からの断面図である。
【図４】図１の計測チャンバの透明傾斜面を正面から見た場合の図である。
【図５】図１の計測チャンバを構成する主部材の斜視図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る気泡測定装置を構成する計測チャンバの側面方向からの断面図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る気泡測定装置を構成する計測チャンバの側面図である。
【図８】図７の計測チャンバの側面方向からの断面図である。
【図９】図７の計測チャンバの透明傾斜面を正面から見た場合の図である。
【図１０】本発明の第４実施形態に係る気泡測定装置を構成する計測チャンバの側面図である。
【図１１】図１０の計測チャンバの透明傾斜面を正面から見た場合の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
つぎに、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための気泡測定装置および気泡測定方法を例示するものであって、本発明は気泡測定装置を以下のものに特定しない。なお、各図面が示す部材の大きさまたは位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。また、本明細書において実際の「上下」を示す記載は、図１から図３、図６から図８、図１０の図面上の上下と一致し、実際の「左右」を示す記載は、図４、図９、図１１の図面上の左右と一致する。
【００１１】
（気泡測定装置１０の基本構成）
図２には、本発明の第１実施形態に係る気泡測定装置１０の構成の概略説明図を示す。気泡測定装置１０は、少なくとも後述する計測チャンバ１１を備えている。気泡測定装置１０は、たとえば浮遊選鉱機を構成する浮遊選鉱槽１６で用いられているスラリーなどの液体Ｗ内の気泡のサイズおよび数量を測定するのに用いられる。気泡測定装置１０は、浮遊選鉱槽１６内の液体Ｗに浸漬する気泡採取部１５と、この気泡採取部１５からの液体中の気泡を計測チャンバ１１へ導く延長管１４とを備えていることが好ましい。また気泡測定装置１０は、測定部２３ａ（図３参照）の気泡の状態を視認することができる撮影装置１２と、投光装置１３とを備えているのが好ましい。投光装置１３は、計測チャンバ１１の一方の面からあらかじめ定められた種類の光を測定部２３ａ（図３参照）に照射する。投光装置１３は、たとえば白色ＬＥＤなどの面照明などが好適に用いられる。撮影装置１２は、少なくとも静止画または動画のいずれかを撮影することができるデジタルカメラなどが好適に用いられる。撮影装置１２で撮影された気泡のサイズおよび数量は、画像処理を行うソフトウェアで解析されることが好ましい。
【００１２】
（第１実施形態）
図１には、本発明の第１実施形態に係る気泡測定装置１０を構成する計測チャンバ１１の側面図を、図３にはこの計測チャンバ１１の側面方向からの断面図を、図４には、計測チャンバ１１の透明傾斜面を正面から見た場合の図を示す。図５には計測チャンバ１１を構成する主部材２２の斜視図を示す。
【００１３】
計測チャンバ１１は、複数の透明な部材から構成されている。本実施形態ではこれらの部材の材質は塩化ビニルである。部材の材質としては投光装置１３から投光される光が計測チャンバ１１を透過して撮影装置１２で計測できるよう光透過率の高い部材を好適に用いることができる。部材の光透過率は波長４００ｎｍ〜７００ｍｍの可視光領域で８０％以上が好ましく、９０％以上がさらに好ましい。
上記光学特性を満足する部材としては塩化ビニルの他にガラス、アクリル、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート等を用いることができる。
塩化ビニルは安価で加工性が高く透明性も高いため計測チャンバ１１の部材として好適に用いることができる。またアクリルは塩化ビニルよりも透明性が高く、傷が付きにくく透明度の低下が少ないため、交換が難しい場所への設置に好適に用いることができる。
【００１４】
計測チャンバ１１には、主部材２２と、この主部材２２を挟むように、第１ふた部材２３と第２ふた部材２４とが設けられている。主部材２２の外形は、厚みのある四角形の板形状、すなわち扁平な四角柱の形状をしている。主部材２２には、径が比較的大きな計測孔２２ａが設けられている。この計測孔２２ａの軸線方向は、主部材２２の四角柱形態のもっとも薄い厚さの、厚さ方向（以下この方向を主部材２２の厚さ方向と称することがある）と一致している。この計測孔２２ａをふさぐように、主部材２２を、第１ふた部材２３と第２ふた部材２４とで挟み込むことで、計測孔２２ａ部分が、計測孔２２ａの軸線方向に閉じられた空間となる。
【００１５】
ここで、主部材２２と第１ふた部材２３と第２ふた部材２４とで構成される空間のうち、図３において第１ふた部材２３の右側の面を透明傾斜面と称することがある。また、透明傾斜面のうち、計測孔２２ａが位置している部分を測定部２３ａと称することがある。本実施形態では、この透明傾斜面に、気泡の付着を抑制するために水との接触角が２０度以下の親水性膜２３ｂが設けられている。
【００１６】
この親水性膜２３ｂは、水との接触角が２０度以下であり、光透過性があれば特に限定されない。たとえば、親水基を持つアクリル樹脂や、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、セルロース類などの有機材料や、アクリルシリコン樹脂などの有機−無機ハイブリッド材料や、水ガラス（珪酸ソーダ）、酸化チタン、シリカなどの無機材料を用いることができる。特に親水性膜２３ｂに酸化チタンを含有した材料は光触媒の作用により超親水性を示すため好適に用いられる。本実施形態における親水性膜２３ｂの厚みは１００μｍであるが、２０μｍ以上５００μｍ以下であれば親水性の効果が発揮できる。
【００１７】
計測チャンバ１１は、さらに主部材２２の下側に設けられている導入口接続部材２６と、導入口接続部材２６のさらに下側に設けられている導入管２７と、主部材２２の上側に設けられている導出管２５と、を含んで構成されている。導入口接続部材２６は通過孔を有し、導入管２７、導出管２５は、いずれも筒状構造であるので、図３に示すように、これらの部材を通して、計測チャンバ１１は上下方向に連通している。このように連通していることにより、図３に示すように、計測チャンバ１１内で液体Ｗを保持することが可能であるとともに、液体Ｗ内の気泡を導入口２７ａから導入することができる。
【００１８】
計測チャンバ１１を構成する導入管２７は、管の内面の軸線が鉛直方向となるように配置される。また、この導入管２７に接続する導入口接続部材２６の上面は、水平面から傾き角θだけ傾いている。このように導入口接続部材２６の上面が傾いていることにより、測定部２３ａを含む透明傾斜面が、鉛直から傾き角θだけ傾く。すなわち、透明傾斜面の法線が下向きになり、透明傾斜面が斜め下を向く姿勢となる。傾き角θは、導入口２７ａからの気泡の上昇してくる位置に透明傾斜面が位置するように決定される。本実施形態では傾き角θは１５度である。
【００１９】
図３に示すように、透明傾斜面が、傾き角θで傾いていることにより、液体Ｗ中を上昇してきた気泡は、測定部２３ａを含む透明傾斜面と接触し、一定の大きさ以上の気泡の場合、この透明傾斜面に沿って、図３に示す矢印のように気泡が上昇する。このように気泡が上昇することで、気泡の重なりを防止することができるので、気泡のサイズおよび数量を正確に測定できる。なおこの際、気泡が含まれる液体の移動はほとんどない。
【００２０】
本実施形態の気泡測定装置１０を構成する主部材２２の計測孔２２ａの直径Ｌ１は、導入管２７の導入口２７ａの内面の直径Ｌ２よりも長くなっている。ここで、計測孔２２ａの直径Ｌ１は、図４に示すように、透明傾斜面を正面から見たときの測定部２３ａの左右方向の長さである。
【００２１】
また主部材２２には、上述したように計測孔２２ａが設けられるとともに、この計測孔２２ａと導入口２７ａとを連通させるための拡大連通部２２ｂが設けられている。図４に示すように、拡大連通部２２ｂは、溝形状である。拡大連通部２２ｂの溝部分の測定部２３ａにいたるまでの左右方向の長さが、下側から上側に向けて一定の割合で長くなっている。拡大連通部２２ｂの溝形状の深さは、主部材２２の厚さ方向の長さの１／３の深さを有している。
【００２２】
本実施形態の気泡測定装置１０が上記のような構成であることにより、以下（１）から（３）に記載の効果を奏する。
（１）計測チャンバ１１内の透明傾斜面に、水との接触角が２０度以下である親水性膜２３ｂが設けられていることにより、気泡が小さくなった場合でも透明傾斜面に気泡が付着するのを防止できる。これにより気泡が透明傾斜面にとどまるのを防止でき、気泡の状態、すなわち気泡のサイズおよび数量を正確に測定することができる。
【００２３】
（２）透明傾斜面を構成する部材である第１ふた部材２３が、塩化ビニル製であることにより、透明傾斜面の透明性を確保しながら、計測チャンバ１１の製作が容易になる。これにより気泡測定装置１０の製造コストを抑えることができる。
【００２４】
（３）親水性膜２３ｂが酸化チタンを含んでいることから、気泡の状態を撮影する際に照射される光により光触媒の親水性の効果が発揮され、これにより気泡の付着を防止できる。
【００２５】
（第１実施形態に係る気泡測定装置１０の使用方法）
図２、図３を用いて第１実施形態に係る気泡測定装置１０の使用方法を説明する。
まず、気泡測定装置１０の使用者は、気泡測定装置１０の透明傾斜面が所定の傾き角θとなるように、すなわち導入管２７の軸心が鉛直になるように気泡測定装置１０の姿勢を決定する。そして、計測チャンバ１１の測定部２３ａが測定できるように、投光装置１３と、撮影装置１２とを準備する。
【００２６】
つぎに、気泡測定装置１０の使用者は、気泡測定装置１０の計測チャンバ１１内に導出管２５から液体Ｗを充填する。この際延長管１４の下端は閉じられている。この充填により液体Ｗが、計測チャンバ１１を始め、延長管１４、導入管２７、導入口接続部材２６内に導入される（液体導入工程）。導入された後導出管２５はバルブにより閉じられる。
【００２７】
つぎに、気泡測定装置１０の使用者は、液体Ｗが蓄えられた容器に気泡採取部１５を浸漬する（液体採取部浸漬工程）。たとえば使用者は、図２にあるように浮遊選鉱機の浮遊選鉱槽１６の所定の位置に気泡採取部１５を浸漬する。
【００２８】
つぎに、浸漬された気泡採取部１５を開放する。気泡採取部１５が開放されることにより、気泡採取部１５などに十手印されている液体Ｗ中を通過し気泡が計測チャンバ１１に向けて導入される（気泡導入工程）。
【００２９】
計測チャンバ１１に導入された気泡は、透明傾斜面に接触し、この透明傾斜面に沿って上側へ移動する。この際透明傾斜面には親水性膜２３ｂが設けられているので、気泡は透明傾斜面に付着することなく上側へ移動する。
【００３０】
つぎに、気泡測定装置１０の使用者は、投光装置１３で測定部２３ａに光を照射し、撮影装置１２で測定部２３ａの状態を撮影する（気泡撮影工程）。撮影された画像に基づいて、気泡のサイズおよび数量が解析され、気泡の状態を正確に知ることができる。
【００３１】
（第２実施形態）
図６には、本発明の第２実施形態に係る気泡測定装置１０を構成する計測チャンバ１１の側面方向からの断面図を示す。本実施形態と第１実施形態との相違点は、測定部２３ａにおける、第１ふた部材２３と第２ふた部材２４との間の距離が第１実施形態のものよりも短くなっている点である。すなわち第２ふた部材２４に、主部材２２の計測孔２２ａにはまり込むような円柱形状の凸部が設けられている。そのほかの点は、第１実施形態と同じである。第１ふた部材２３と第２ふた部材２４との間の最適な距離は、観測する気泡の大きさによって異なる。例えば気泡の大きさ（直径）が１μｍ以上１００μｍ以下である場合は、第１ふた部材２３と第２ふた部材２４との間の距離は０．９ｍｍ以上１．１ｍｍ以下であることが好ましい。
【００３２】
第１ふた部材２３と第２ふた部材２４との間の距離が０．９ｍｍ以上１．１ｍｍ以下であることにより、気泡の大きさが１μｍ以上１００μｍ以下の気泡を適切に観測することができる。
【００３３】
（第３実施形態）
図７には、本発明の第３実施形態に係る気泡測定装置１０を構成する計測チャンバ１１の側面図を、図８にはこの計測チャンバ１１の側面方向からの断面図を、図９には、計測チャンバ１１の透明傾斜面を正面から見た場合の図を示す。本実施形態に係る気泡測定装置１０の基本構成は、第１実施形態に係る気泡測定装置１０と同じである。第１実施形態の気泡測定装置１０との相違点は、親水性膜２３ｂが用いられていない点、および透明傾斜面に沿って下側から上側に向けた上昇流を生じさせるための、上昇流形成液体を注入する第１注入口２６ａが設けられている点である。以下の説明では、第１実施形態との相違点について説明する。なお、第３実施形態に係る気泡測定装置１０においては、親水性膜２３ｂが用いられていない構成について説明するが、親水性膜２３ｂが用いられる場合もある。
【００３４】
本実施形態の気泡測定装置１０では、計測チャンバ１１に、透明傾斜面に沿って、下側から上側に向けた上昇流を生じさせるための上昇流形成液体を注入するための第１注入口２６ａが設けられている。図８では、上昇流の流れを矢印で示している。上昇流形成液体は、計測チャンバ１１内に最初充填する透明な液体と同じもので、気泡のサイズおよび数量に影響を与えない液体である必要がある。たとえば、浮遊選鉱槽１６内の液体Ｗを使用することができる。第１注入口２６ａは、導入口接続部材２６に１つ設けられており、第１注入口２６ａは図示しないポンプに接続され、このポンプから上昇流形成液体が注入される。この第１注入口２６ａの、透明傾斜面に対する角度は、滑らかに上昇流が形成できるように設ける必要がある。上昇流の透明傾斜面に沿った流速は、導入口２７ａからの気泡の上昇速度よりも速いことが望ましい。なお、上昇流形成液体は、計測チャンバ１１から排出された後は、タンクに貯留され、気泡がないタンクの下部から再度上昇流形成液体としてポンプにより供給される場合がある。
【００３５】
また、第１実施形態と同じように、本実施形態の気泡測定装置１０を構成する主部材２２の計測孔２２ａの直径Ｌ１は、導入管２７の導入口２７ａの内面の直径Ｌ２よりも長くなっている。ここで、計測孔２２ａの直径Ｌ１は、図９に示すように、透明傾斜面を正面から見たときの測定部２３ａの左右方向の長さである。
【００３６】
また第１実施形態と同じように、主部材２２には、上述したように計測孔２２ａが設けられるとともに、この計測孔２２ａと導入口２７ａとを連通させるための拡大連通部２２ｂが設けられている。図９に示すように、拡大連通部２２ｂは、溝形状である。拡大連通部２２ｂの溝部分の測定部２３ａにいたるまでの左右方向の長さが、下側から上側に向けて一定の割合で長くなっている。拡大連通部２２ｂの溝形状の深さは、主部材２２の厚さ方向の長さの１／３の深さを有している。
【００３７】
本実施形態の気泡測定装置１０が上記のような構成であることにより、以下（４）から（６）に記載の効果を奏する。
【００３８】
（４）透明傾斜面に沿って下側から上側に向けた上昇流を生じさせるための、上昇流形成液体を注入する第１注入口２６ａが設けられていることにより、気泡が小さくなった場合でも、気泡を上昇流に乗せて運び去ることができるので、気泡の状態、すなわち気泡のサイズおよび数量を正確に測定することができる。
【００３９】
（５）透明傾斜面の一部である測定部２３ａの左右方向の長さが、導入口２７ａの内面の左右方向の長さよりも長くなり、計測チャンバ１１内に大きな空間があることにより、気泡が左右方向に分散できるので、気泡の重なりを避けることができ、気泡の状態をより正確に測定することができる。
【００４０】
（６）測定部２３ａにいたる拡大連通部２２ｂの左右方向の長さが、下側から上側に向けて一定の割合で長さが長くなっていることにより、気泡の左右方向への分散がより容易になる。
【００４１】
（第３実施形態に係る気泡測定装置１０の使用方法）
第３実施形態に係る気泡測定装置１０の使用方法について説明する。第１実施形態に係る気泡測定装置１０の使用方法との相違点は、気泡導入工程の後に上昇流注入工程が行われる点である。これ以外の点は第１実施形態の場合と同じである。以下の説明では、第１実施形態との相違点について説明する。なお、第３実施形態に係る気泡測定装置１０においては、親水性膜２３ｂが用いられていない構成について説明するが、親水性膜２３ｂが用いられる場合もある。
【００４２】
気泡導入工程のあと、気泡測定装置１０の使用者は、計測チャンバ１１内の透明傾斜面に沿う上昇流を生じさせるための上昇流形成液体を第１注入口２６ａから注入する（上昇流形成工程）。上昇流形成液体は、図示しないポンプを動作させて、第１注入口２６ａから注入される。
【００４３】
液体導入工程と、上昇流形成液体を第１注入口２６ａから注入する上昇流形成工程とを、気泡測定方法が含むことにより、気泡が小さくなった場合でも、気泡を上昇流に乗せて運び去ることができるので、気泡の状態を正確に測定することができる。
【００４４】
なお、気泡を導入する気泡導入工程の後に上昇流形成工程を行うように記載したが、工程の順番はこれに限定されない。たとえば上昇流形成工程が先に行われた後気泡導入工程が行われる場合もある。
【００４５】
（第４実施形態）
図１０には、本発明の第３実施形態に係る気泡測定装置１０を構成する計測チャンバ１１の側面図を、図１１には、計測チャンバ１１の透明傾斜面を正面から見た場合の図を示す。本実施形態に係る気泡測定装置１０の基本構成は、第１実施形態に係る気泡測定装置１０と同じである。また、第２実施形態の気泡測定装置１０との相違点は、気泡測定装置１０の計測チャンバ１１に、補助流形成液体を注入する第２注入口２６ｂが設けられている点である。なお図１１には、点線矢印で補助流の流れを記載している。
【００４６】
補助流は、主部材２２の溝を形成している拡大連通部２２ｂの、左右方向の長さが拡大している部分に形成される。この拡大している部分は、透明傾斜面と垂直な面である。補助流は、上昇流と同じく下側から上側に向けた流れである。この補助流は、導入口接続部材２６に２箇所設けられた第２注入口２６ｂから注入される補助流形成液体により形成される。補助流形成液体は、計測チャンバ１１内に最初充填する透明な液体と同じもので、気泡のサイズおよび数量に影響を与えない液体である必要がある。たとえば、浮遊選鉱槽１６内の液体Ｗを使用することができる。補助流の透明傾斜面に沿った流速は、少なくとも導入口２７ａからの気泡の上昇速度よりも速いことが望ましく、さらに上昇流の流速よりも速く、たとえば上昇流の流速の２倍とすることが望ましい。なお本実施形態では、第２注入口２６ｂが２つ設けられているが、特にこれに限定されず１つである場合もある。この場合導入口接続部材２６に補助流形成液体を分離する構成が設けられる。
【００４７】
本実施形態の気泡測定装置１０が上記のような構成であることにより、（７）に記載の効果を奏する。
（７）透明傾斜面と垂直な面に沿って下側から上側に向けた補助流を生じさせるための、補助流形成液体を導入する第２注入口２６ｂが設けられ、補助流は上昇流よりも流速が速くなっていることにより、ベルヌーイの定理から流速が大きい補助流周辺の圧力が、上昇流周辺の圧力よりも低くなり、気泡の左右方向への分散がさらに容易になる。
【００４８】
（第４実施形態に係る気泡測定装置１０の使用方法）
第４実施形態に係る気泡測定装置１０の使用方法について説明する。第３実施形態に係る気泡測定装置１０の使用方法との相違点は、上昇流注入工程で補助流形成液体を注入する点である。
【００４９】
気泡測定装置１０の使用者は、上昇流形成工程において、上昇流形成液体を第１注入口２６ａから注入する際に、前記透明傾斜面と垂直な面に沿って下側から上側に向けた補助流を生じさせるための、補助流形成液体を注入する。補助流形成液体は、図示しないポンプを動作させて第２注入口２６ｂから注入される。なお、本実施形態では、補助流形成液体を注入するためのポンプは、上昇流形成液体を注入するポンプとは異なっている。ただし、注入配管の途中に絞りを入れるなどして、同じポンプで注入を行うことも可能である。本実施形態では、補助流形成液体を注入し始めるタイミングは、上昇流形成液体を注入し始めるタイミングと同じであるが、必ずしも同じである必要はない。
【００５０】
上昇流注入工程は、透明傾斜面と垂直な面に沿って下側から上側に向けた補助流を生じさせるための補助流形成液体を第２注入口２６ｂから注入することを含むことにより、気泡の左右方向への分散が容易になり、気泡の状態を正確に測定することができる。
【００５１】
なお、第３実施形態および第４実施形態に係る気泡測定装置１０においては、第１ふた部材２３と第２ふた部材２４との間の距離は、第１実施形態に係る気泡測定装置１０と同じようにすることもでき、また第２実施形態で記載のように第１実施形態よりも短くすることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明に係る気泡測定装置１０について、浮遊選鉱機に対して使用する例を説明したが、本発明にかかる気泡測定装置１０は、気泡が生じる他の装置で使用することも可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１０  気泡測定装置
１１  計測チャンバ
２２  主部材
２２ｂ  拡大連通部
２３ａ  測定部
２３ｂ  親水性膜
２６ａ  第１注入口
２６ｂ  第２注入口
２７ａ  導入口
Ｗ  液体
θ  傾き角
【図１】
2019189117.tif 000003
【図２】
2019189117.tif 000004
【図３】
2019189117.tif 000005
【図４】
2019189117.tif 000006
【図５】
2019189117.tif 000007
【図６】
2019189117.tif 000008
【図７】
2019189117.tif 000009
【図８】
2019189117.tif 000010
【図９】
2019189117.tif 000011
【図１０】
2019189117.tif 000012
【図１１】
2019189117.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】令和2年1月27日(2020.1.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体中を移動する気泡を測定する気泡測定装置であって、
該液体を保持する計測チャンバを備え、
該計測チャンバには、
前記液体中の前記気泡を下側から導入する導入口と、
前記液体に内在する前記気泡が上昇してくる位置に設けられ、斜め下を向いている透明傾斜面と、が設けられ、
前記透明傾斜面には、該透明傾斜面に前記気泡の付着を抑制するために、水との接触角が２０度以下である親水性膜が設けられている、
ことを特徴とする気泡測定装置。
【請求項２】
前記透明傾斜面を構成する部材が、塩化ビニル製である、
ことを特徴とする請求項１に記載の気泡測定装置。
【請求項３】
前記親水性膜が、酸化チタンを含んでいる、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の気泡測定装置。
【請求項４】
液体中を移動する気泡を測定する気泡測定装置であって、
該液体を保持する計測チャンバを備え、
該計測チャンバには、
前記液体中の前記気泡を下側から導入する導入口と、
前記液体に内在する前記気泡が上昇してくる位置に設けられ、斜め下を向いている透明傾斜面と、
該透明傾斜面に沿って下側から上側に向けた上昇流を生じさせるための、上昇流形成液体を注入する第１注入口と、が設けられ、
前記上昇流形成液体は、前記計測チャンバ内に最初に充填する液体と同じものであり、
前記気泡が、前記上昇流に乗って前記透明傾斜面に沿って上昇する、
ことを特徴とする気泡測定装置。
【請求項５】
前記計測チャンバにおける、
前記透明傾斜面を正面から見たときの、前記透明傾斜面の一部である測定部の左右方向の長さが、
前記導入口の内面の左右方向の長さよりも長い、
ことを特徴とする請求項４記載の気泡測定装置。
【請求項６】
前記透明傾斜面を正面から見たとき、
前記測定部にいたる拡大連通部の左右方向の長さが、
下側から上側に向けて一定の割合で長くなっている、
ことを特徴とする請求項５記載の気泡測定装置。
【請求項７】
前記計測チャンバには、
前記透明傾斜面と垂直な面に沿って下側から上側に向けた補助流を生じさせるための、補助流形成液体を注入する第２注入口が設けられ、前記補助流は、前記上昇流よりも流速が速い、
ことを特徴とする請求項４から請求項６のいずれかに記載の気泡測定装置。
【請求項８】
前記透明傾斜面に光を照射する投光装置と、
該投光装置により光が照射された前記透明傾斜面を撮影する撮影装置と、が備えられている、
ことを特徴とする請求項４から請求項７のいずれかに記載の気泡測定装置。
【請求項９】
計測チャンバ内に、液体を導入する液体導入工程と、
前記計測チャンバの下方に設けられている気泡採取部を浸漬する気泡採取部浸漬工程と、
前記気泡採取部を開放し気泡を導入する気泡導入工程と、
前記計測チャンバ内の透明傾斜面に沿う上昇流を生じさせるための上昇流形成液体を第１注入口から注入する上昇流形成工程と、を含み、
前記上昇流形成液体は、前記計測チャンバ内に最初に充填する液体と同じものである、
ことを特徴とする気泡測定方法。
【請求項１０】
前記上昇流形成工程は、
前記上昇流形成液体を第１注入口から注入する際に、前記透明傾斜面と垂直な面に沿って下側から上側に向けた補助流を生じさせるための、補助流形成液体を第２注入口から注入することを含む、
ことを特徴とする請求項９記載の気泡測定方法。
【請求項１１】
前記透明傾斜面の一部である測定部に投光装置により光を照射し、該測定部を撮影装置で撮影する気泡撮影工程を、さらに含む、
ことを特徴とする請求項９または請求項１０記載の気泡測定方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
ｎｉｑｕｅ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  ｄｉｒｅｃｔ  ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｏｆ  ｂｕｂｂｌｅ  ｓｉｚｅ  ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓ  ｉｎ  ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  ｆｌｏｔａｔｉｏｎ  ｃｅｌｌｓ」，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ３４″Ａｎｎｕａｌ  Ｍｅｅｔｉｎｇ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｃａｎａｄｉａｎ  Ｍｉｎｅｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒｓ，Ｃａｎａｄａ，Ｊａｎｕａｒｙ  ２２−２４，２００２
発明の概要
発明が解決しようとする課題
［０００６］
浮遊選鉱機における選鉱の効率を上げるために、浮遊選鉱槽内の気泡の大きさを小さくすることが求められている。しかるに、気泡の大きさを小さくすると、従来の気泡測定装置では、透明なガラス板に気泡が付着してしまい、気泡が下から上に動作しないため、液体中の気泡の状態を正確に把握できないという問題がある。
本発明は上記事情に鑑み、液体中の気泡のサイズが小さくなっても、気泡の状態を正確に把握できる気泡測定装置および気泡測定方法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
［０００７］
第１発明の気泡測定装置は、液体中を移動する気泡を測定する気泡測定装置であって、該液体を保持する計測チャンバを備え、該計測チャンバには、前記液体中の前記気泡を下側から導入する導入口と、前記液体に内在する前記気泡が上昇してくる位置に設けられ、斜め下を向いている透明傾斜面と、が設けられ、前記透明傾斜面には、該透明傾斜面に前記気泡の付着を抑制するために、水との接触角が２０度以下である親水性膜が設けられていることを特徴とする。
第２発明の気泡測定装置は、第１発明において、前記透明傾斜面を構成する部材が、塩化ビニル製であることを特徴とする。
第３発明の気泡測定装置は、第１発明または第２発明において、前記親水性膜が、酸化チタンを含んでいることを特徴とする。
第４発明の気泡測定装置は、液体中を移動する気泡を測定する気泡測定装置であって、該液体を保持する計測チャンバを備え、該計測チャンバには、前記液体中の前記気泡を下側から導入する導入口と、前記液体に内在する前記気泡が上昇してくる位置に設けられ、斜め下を向いている透明傾斜面と、
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
該透明傾斜面に沿って下側から上側に向けた上昇流を生じさせるための、上昇流形成液体を注入する第１注入口と、が設けられ、前記上昇流形成液体は、前記計測チャンバ内に最初に充填する液体と同じものであり、前記気泡が、前記上昇流に乗って前記透明傾斜面を上昇することを特徴とする。
第５発明の気泡測定装置は、第４発明において、前記計測チャンバにおける、前記透明傾斜面を正面から見たときの、前記透明傾斜面の一部である測定部の左右方向の長さが、前記導入口の内面の左右方向の長さよりも長いことを特徴とする。
第６発明の気泡測定装置は、第５発明において、前記透明傾斜面を正面から見たとき、前記測定部にいたる拡大連通部の左右方向の長さが、下側から上側に向けて一定の割合で長くなっていることを特徴とする。
第７発明の気泡測定装置は、第４発明から第６発明のいずれかにおいて、前記計測チャンバには、前記透明傾斜面と垂直な面に沿って下側から上側に向けた補助流を生じさせるための、補助流形成液体を注入する第２注入口が設けられ、前記補助流は、前記上昇流よりも流速が速いことを特徴とする。
第８発明の気泡測定装置は、第４発明から第７発明のいずれかにおいて、前記透明傾斜面に光を照射する投光装置と、該投光装置により光が照射された前記透明傾斜面を撮影する撮影装置と、が備えられていることを特徴とする。
第９発明の気泡測定方法は、計測チャンバ内に、液体を導入する液体導入工程と、前記計測チャンバの下方に設けられている気泡採取部を浸漬する気泡採取部浸漬工程と、前記気泡採取部を開放し気泡を導入する気泡導入工程と、前記計測チャンバ内の透明傾斜面に沿う上昇流を生じさせるための上昇流形成液体を第１注入口から注入する上昇流形成工程と、を含み、前記上昇流形成液体は、前記計測チャンバ内に最初に充填する液体と同じものであることを特徴とする。
第１０発明の気泡測定方法は、第９発明において、前記上昇流形成工程は、前記上昇流形成液体を第１注入口から注入する際に、前記透明傾斜面と垂直な面に沿って下側から上側に向けた補助流を生じさせるための、補助流形成液体を第２注入口から注入することを含むことを特徴とする。
【手続補正書】
【提出日】令和2年9月15日(2020.9.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
つぎに、気泡測定装置１０の使用者は、液体Ｗが蓄えられた容器に気泡採取部１５を浸漬する（気泡採取部浸漬工程）。たとえば使用者は、図２にあるように浮遊選鉱機の浮遊選鉱槽１６の所定の位置に気泡採取部１５を浸漬する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
つぎに、浸漬された気泡採取部１５を開放する。気泡採取部１５が開放されることにより、気泡採取部１５などに充填されている液体Ｗ中を通過し気泡が計測チャンバ１１に向けて導入される（気泡導入工程）。
【国際調査報告】
2019189117.tif 000014
2019189117.tif 000015
2019189117.tif 000016
2019189117.tif 000017
2019189117.tif 000018
2019189117.tif 000019
2019189117.tif 000020
2019189117.tif 000021