JP2000180343A - 光散乱式粒子径分布測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 排水性能を向上できる光散乱式粒子径分布測
定装置を提供する。 【解決手段】 分散バス１は、平坦な傾斜底面２と、こ
の傾斜底面２から垂直方向に連設されて一方向に傾いた
状態で設けられた側面３と、この傾いた側面３の上方に
形成される水平開口部６とを有し、傾斜底面２の最下部
領域に試料液導出口７を設けるとともに、前記最下部領
域を除く領域に超音波振動子９を取り付け、分散バス１
内の試料液Ｓあるいは分散媒Ｐを吐出するための吐出用
パイプ１５を試料液導出口７に連通するよう試料液導出
口７の下方で前記一方向に沿う方向に突出させた状態で
設け、遠心ポンプ１２の駆動軸１６を水平開口部６の上
方から吐出用パイプ１５を通り遠心ポンプ１２の回転翼
１９に繋がるように前記一方向に沿う方向に傾けて取り
付け、回転翼１９のカバー体２０に設けた吐出口部２５
を下方に傾けて設けてある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、光散乱式粒子径
分布測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】粒子の測定技術は、薬品、食品、セラミ
ックス、化粧品、塗料、色素など広い分野にわたって、
粉末状の物質の性能を決定し、また、評価する上で不可
欠であり、その重要性は日増しに高まっている。このよ
うな粒子の粒度分布を測定する装置としてレーザ光源を
用いた光散乱式粒子径分布測定装置がある。

【０００３】図４は上記光散乱式粒子径分布測定装置の
従来構成を概略的に示すもので、この図において、５１
は分散バスで、その内部にはモータ５２によって回転す
る攪拌羽根５３が設けられていると共に、側面上部５４
の外部には発振器（超音波ドライバ）５５によって振動
する超音波振動子（超音波発振子）５６が設けられてお
り、投入される測定対象である粉体（あるいはスラリ
ー）とこれを分散させる分散媒（例えば純水やアルコー
ルなど）を混合攪拌して試料液とする。

【０００４】５７はフローセルで、前記分散バス１とは
ローラポンプ（ペリスタポンプ）５８、排水バルブ（切
換えバルブ）５９を備えた循環流路６０によって接続さ
れている。前記ローラポンプ５８はモータ軸５８ａによ
って反時計方向に回転駆動される３つのローラ５８ｂ、
チューブ５８ｃおよびボディ５８ｄからなり、循環ポン
プとして使用されている。そして、試料液をフローセル
５７に導入し、その状態でフローセル５７の一方の側に
設けられるレーザ光源６１からレーザ光をフローセル５
７に対して照射し、そのときの回折・散乱光をフローセ
ル５７の他方の側に設けられる集光レンズ６２を介して
光検出器６３によって検出し、これによって得られる回
折・散乱光パターンに基づいて試料液における粒子の粒
度分布を求めるものである。なお、フローセル５７、レ
ーザ光源６１、集光レンズ６２および光検出器６３など
によって測定部６４が形成される。なお、６５は排水流
路、６６は水位センサである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記構成の装
置は下記のような欠点がある。 （１）ローラポンプ５８を循環ポンプとして使用してい
るから、試料液の循環流量が少ない上に、破損等による
定期的なチューブ５８ｃの交換が必要である。 （２）超音波振動子５６を分散バス５１の側面上部５４
に取り付けるため、分散バス５１に多量の試料液を投入
しないと試料液に超音波を照射できない。つまり、分散
バス５１が空であったり、水位が側面上部５４に達しな
い少量の試料液のときに超音波振動子５６を動作させる
と印加電圧が急激に増大して破壊するため、超音波振動
子５６の取り付け領域をカバーするよう側面上部５４の
上位の位置まで試料液を投入する必要がある。

【０００６】また、図５に示すように、循環ポンプとし
て遠心ポンプ６７を用いている従来構成の光散乱式粒子
径分布測定装置では、超音波振動子５６を分散バス５１
の下方で遠心ポンプ６７直下に取り付けているけれど
も、この取り付け位置を確保するため分散バス５１に連
設する複雑な構造の外枠６７を設ける必要がある。な
お、図５において、６９は、攪拌羽根５３、遠心ポンプ
６７の回転翼７０を回転駆動するモータである。

【０００７】また、図６に示す従来構成の光散乱式粒子
径分布測定装置でも、超音波振動子５６を分散バス５１
の側面上部５４に取り付けるため、分散バス５１に多量
の試料液を投入しないと試料液に超音波を照射できな
い。更に、遠心ポンプ６７の駆動軸６７ａを回転翼７０
のカバー体７１に設けた軸挿通穴７２を介して横置きに
取り付けているから、駆動軸６７ａにシールが必要であ
るとともに、常に液漏れの心配がある。なお、図６にお
いて、７３は駆動軸６７ａ用のモータ、７４は上限水位
センサである。

【０００８】更に、図７に示す従来構成の光散乱式粒子
径分布測定装置では、遠心ポンプ６７の駆動軸６７ａを
分散バス５１の上方開口５１ａの上方から遠心ポンプ６
７との連通部７３を通り遠心ポンプ６７の回転翼７０に
繋がるように垂直方向に真っ直ぐ取り付け、高価なアク
チュエータタイプの超音波振動子７４を用い、循環流路
６０を流れる試料液に超音波を照射しているけれども、
この超音波振動子７４を循環流路６０途中の別部品に取
り付けるため、機構が複雑であるとともに、この超音波
振動子７４は、他の超音波振動子５６に比して高価であ
る。なお、図７において、７５は、プーリー７６、ベル
ト７７等の伝達機構を介して駆動軸６７ａを駆動するた
めのモータである。

【０００９】しかも、これら従来の分散バス５１、循環
ポンプ５８，６７およびアクチュエータタイプの超音波
振動子７４の取り付け機構では、循環ポンプ５８，６７
を停止させて大気開放状態下で排水しても、液溜まりが
発生し、排水性能が悪い。そのため、排水後の洗浄回数
を繰り返し行わなければ粒子が多数残留することになり
次測定時の測定誤差の原因ともなる。

【００１０】例えば、図４の従来装置では、ローラポン
プ５８のチューブ５８ｃ内の符号Ａで示す底部分や、試
料液導出パイプ８０内の符号Ｂで示す底部分に液溜まり
が発生するおそれがある。

【００１１】また、図５の従来装置では、遠心ポンプ６
７の回転翼７０のカバー７１内の符号Ｃで示す底部分に
液溜まりが発生するおそれがある。

【００１２】また、図６の従来装置でも、遠心ポンプ６
７の回転翼７０のカバー７１内の符号Ｄで示す底を含む
下部分に液溜まりが発生するおそれがある。

【００１３】更に、図７の従来装置でも、アクチュエー
タタイプの超音波振動子７４のケース９０内のデッドス
ペースや底部分に液溜まりが発生するおそれがある。

【００１４】この発明は、上述の事柄に留意してなされ
たもので、その目的は、試料液の循環流量を容易にコン
トロールでき、メンテナンス性に優れた循環ポンプを液
漏れしないよう配置でき、少量の試料液でも超音波を照
射できるとともに、循環ポンプを作動させ強制排水しな
くても大気開放状態下において液溜まりを作らずに排水
性能を向上できる光散乱式粒子径分布測定装置を提供す
ることである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明は、分散媒およびこの分散媒中に分散され
た粒子よりなる試料液を収容し、この試料液に超音波を
照射して粒子の凝集を分散しながら粒子を分散媒に分散
させるための分散バスを、遠心ポンプにより試料液が循
環する循環流路を介してフローセルに接続し、フローセ
ル内を流れる試料液に対してレーザ光を照射し、そのと
きの回折・散乱光パターンに基づいて試料液における粒
子の粒度分布を測定するように構成された光散乱式粒子
径分布測定装置において、前記分散バスは、平坦な傾斜
底面と、この傾斜底面から垂直方向に連設されて一方向
に傾いた状態で設けられた側面と、この傾いた側面の上
方に形成される水平開口部とを有し、前記傾斜底面の最
下部領域に試料液導出口を設けるとともに、前記最下部
領域を除く領域に超音波振動子を取り付け、分散バス内
の試料液あるいは分散媒を吐出するための吐出用パイプ
を前記試料液導出口に連通するよう前記試料液導出口の
下方で前記一方向に沿う方向に突出させた状態で設け、
前記遠心ポンプの駆動軸を前記水平開口部の上方から前
記吐出用パイプを通り前記遠心ポンプの回転翼に繋がる
ように前記一方向に沿う方向に傾けて取り付け、前記回
転翼のカバー体に設けた吐出口部を下方に傾けて設けて
ある。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面を参照しながら説明する。

【００１７】図１、図２および図３において、１は分散
バスで、例えばステンレス製であり、分散媒（例えば純
水やアルコールなど）Ｐおよびこの分散媒中に分散され
た粒子よりなる試料液Ｓを収容する。この分散バスは、
有底で例えば高さがＧの円筒体の開口側を最小高さＨを
残すように斜めに水平に切断した形状のものを、分散バ
ス１の水平開口部６が装置設置室の床面に対して平行に
なるよう傾けた状態で装置のシャーシ（図示せず）に取
り付けられてなる。すなわち、分散バス１の底面は、前
記床面に対して傾斜角θ（図１および図３参照）を有す
る状態で傾斜した、平面視円形の平坦な傾斜底面２とな
っている。また、分散バス１の側面３は、傾斜底面２か
ら垂直方向に連設されて一方向（Ｎ方向）に傾いた状態
で設けられている。すなわち、前記水平開口部６は、前
記傾いた側面３の上方に形成されている。

【００１８】５は側面３上端から外方に水平に延設され
たリング状の外向きフランジ、５ａは、この外向きフラ
ンジ５の端から垂直に立ち上がる立上り部である。

【００１９】分散バス１には、傾斜底面２の最下部領域
に試料液導出口７が設けてある。例えば、この試料液導
出口７は傾斜底面２の一部を下方に折り曲げた環状の下
向きフランジ７ａによって形成されている。この実施形
態では、コーナーに粒子が溜まらないようにするため
に、機能上、連設部８にアール部分を設けているので、
前記アール部分を避けて前記アール部分に隣接する位置
に前記試料液導出口７を設けている。なお、前記連設部
８を点線で示すような直角形状とした場合には、前記試
料液導出口７を更に下方に設けることができ、分散バス
１内の液溜まりをより効果的に防止できる。

【００２０】９は超音波振動子で、傾斜底面２の外面２
ａに取り付けられている。この取り付けは接着剤を用い
て行ってもよく、また、傾斜底面２の外面２ａにネジ部
材を設け、超音波振動子９の前記ネジ部材に対向する位
置にネジ穴を設けることで接着剤とネジ締めとで超音波
振動子９を外面２ａに取り付けてもよい。このように、
超音波振動子９を直接分散バス１の傾斜底面２に取り付
けることで、試料液Ｓが二点鎖線で示す水位１０までは
超音波の照射が可能となる。

【００２１】１１はフローセルで、分散バス１とは後述
する遠心ポンプ１２、排水バルブ（切換えバルブ）１３
を備えた循環流路１４によって接続されている。前記排
水バルブ１３は循環流路１４と排水流路４０を切換え
る。なお、４５は前記排水バルブ１３を切換えるための
ソレノイドである。また、５０は、分散バス１の側面３
における満水水位の位置に設けたオーバフロー口５０ａ
と排水流路４０を接続するオーバフロー流路である。

【００２２】１５は吐出用パイプで、前記試料液導出口
７に連通するようこの導出口７の下方で前記一方向（Ｎ
方向）に沿う方向に突出させた状態で設けられており、
例えばステンレス製である。この吐出用パイプ１５は、
前記試料液導出口７の下向きフランジ７ａの外径より大
きい径のパイプ穴１５ａ（図３参照）を有し、前記試料
液導出口７における前記下向きフランジ７ａに対して例
えばロウ付けにより外嵌されている。勿論、ロウ付け以
外の固着手段を用いてもよい。

【００２３】この吐出用パイプ１５は、 測定時には分散バス１内の試料液Ｓを排水バルブ１
３を介してフローセル１１側へ吐出したり、 測定終了後の試料液Ｓの排水時には、試料液Ｓを排
水バルブ１３を介して排水流路４０へ吐出したり、 排水後の洗浄時には分散媒収容タンク４２からポン
プ４３および分散媒供給バルブ４４を介して分散バス１
内へ自動供給された分散媒Ｐを、排水バルブ１３を介し
てフローセル１１側へ吐出したり、 洗浄終了後の分散媒Ｐの排水時には、分散媒Ｐを排
水バルブ１３を介して排水流路４０へ吐出するために使
用される。なお、４６は前記分散媒供給バルブ４４を開
閉するためのソレノイドである。

【００２４】４７は、試料液Ｓや分散媒Ｐの戻り口４８
を形成するＬ字形状の戻り口パイプで、分散バス１の側
面３のオーバフロー口５０ａよりは下位の適宜位置に設
けられている。４９は液面センサで、二点鎖線で示した
前記水位１０や、満水水位や、あるいは、両水位間での
所定水位を検知して超音波振動子９、遠心ポンプ１２、
排水バルブ１３、分散媒供給バルブ４４、ポンプ４３を
開閉する。

【００２５】以下、遠心ポンプ１２について説明する。
前記遠心ポンプ１２は、駆動軸１６と、これをプーリー
１６ａ、ベルト１６ｂ等の伝達機構を介して駆動するた
めのモータ１８と、回転翼１９と、この回転翼１９を覆
う例えば樹脂製あるいは金属製のカバー体２０とから構
成されている。

【００２６】前記カバー体２０は、カバー体２０を前記
吐出用パイプ１５に水密的に接続する上小径部２１と、
回転翼１９を収容するとともに、回転翼１９の中心から
吸い込まれた試料液Ｓあるいは分散媒Ｐが排水バルブ１
３側へ吐出させるための吐出口部２５を周壁２２に有す
る下大径部２３で構成されている。前記吐出口部２５
は、図３に示したように、下大径部２３の周壁２２から
接線方向に水平に突出した筒状のものであり、かつ、こ
の軸線Ｌは吐出口部２５の内底面２５ａ（図２参照）に
平行である。

【００２７】そして、前記駆動軸１６は、前記水平開口
部６の上方から前記吐出用パイプ１５を通り前記回転翼
１９に繋がるように前記一方向（Ｎ方向）に沿う方向に
傾けて取り付けてある。つまり、図３に示すように、駆
動軸１６を、鉛直な縦軸Ｙに対して上述した傾斜角θだ
け傾けてある。図３において、Ｙ’軸は駆動軸１６の軸
線に一致しており、前記Ｎ方向に沿った方向に向いてい
る。これにより、前記吐出口部２５は下方に傾けて設け
られる。

【００２８】更に、この実施形態では、遠心ポンプ１２
を作動させ強制排水しなくても大気開放状態下において
カバー体２０内に液溜まりを発生させないように、下大
径部２３の内底面２３ａを段差ｍを介して上流側の高い
部分Ｔと下流側の低い部分ｔに形成している。これによ
り、遠心ポンプ１２を作動させ強制排水しなくても大気
開放状態下においてカバー体２０内に液溜まりが発生す
ることはない。

【００２９】３０は、前記上小径部２１を縦軸Ｙ’方向
に貫通する中央孔で、下大径部２３の回転翼収容空間２
４に連通する。この中央孔３０にはネジ部材３１に螺合
するネジ３２が形成されており、このネジ３２の直下に
は環状のシール部材３３が嵌まり込む環状溝３４が形成
されている。よって、シール部材３３を環状溝３４に嵌
め込んだ状態で前記中央孔３０を介してカバー体２０を
前記吐出用パイプ１５に挿通し、ネジ部材３１によるネ
ジ３２の締め付けを行いながらシール部材３３を変形さ
せることでカバー体２０を前記吐出用パイプ１５に水密
的に接続できる。

【００３０】前記遠心ポンプ１２は回転する前記回転翼
１９によって試料液Ｓあるいは分散媒Ｐに遠心力を与え
て圧力を作りこれらを循環させたり排水したりするもの
で、流量の加減が容易である。

【００３１】前記吐出口部２５は、上述したように、下
方に傾けて設けられるが、そのためのカバー体２０の取
り付け手順は以下の通りである。 まず、縦軸Ｙ’方向にカバー体２０をセットする。
この場合、吐出口部２５は図３の一点鎖線で示すように
下方に傾いた状態となる。このときの下大径部２３の軸
線は前記軸線Ｌではなく軸線Ｘ’である。この軸線Ｘ’
は、縦軸Ｙ’方向に垂直な方向（Ｍ方向）を向いてい
る。つまり、図２における紙面に垂直な方向である。 続いて、下大径部２３の内底面２３ａのみならず、吐
出口部２５の内底面２５ａ（図２参照）の大気開放状態
下における液溜まりも確実に防止できるよう、ネジ部材
３１による締め付け時に、縦軸Ｙ’の回りでＪ方向（図
３参照）に外方側へカバー体２０を所定角度だけ振らせ
てセットすることで、下大径部２３の軸線を前記軸線Ｌ
に一致させている。

【００３２】而して、排出時に、循環ポンプ１２を作動
させなくても大気開放状態下において分散バス１の傾斜
底面２、吐出用パイプ１５の内壁、カバー体２０の内底
面２３ａおよび吐出口部２５の内底面２５ａにわたり液
溜まりが発生することはない。

【００３３】また、循環ポンプに遠心ポンプ１２を用い
るため、大きな流量が得られ、更に、ローラポンプ５８
のように定期的なチューブ５８ｃの交換が不要である。

【００３４】また、超音波振動子９を直接分散バス１の
傾斜底面２に取り付けられるため、構造が簡単になり、
更に、試料液Ｓが二点鎖線で示す水位１０までは超音波
の照射が可能となるというように少量の試料液Ｓでも超
音波分散が行える。

【００３５】しかも、遠心ポンプ１２の駆動軸１６のシ
ールが不要であるため、液漏れの心配はない。

【００３６】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、循環ポ
ンプとして、試料液の循環流量を容易にコントロールで
き、メンテナンス性に優れた遠心ポンプを液漏れしない
よう配置でき、少量の試料液でも超音波を照射できると
ともに、循環ポンプを作動させ強制排水しなくても大気
開放状態下において液溜まりを作らずに排水性能を向上
できる光散乱式粒子径分布測定装置を提供できる効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態を示す全体構成説明図で
ある。

【図２】上記実施形態における要部構成説明図である。

【図３】上記実施形態における吐出用パイプへのカバー
体の取り付け状態を説明するための図である。

【図４】従来構成の１を示す全体構成説明図である。

【図５】従来構成の２を示す全体構成説明図である。

【図６】従来構成の３を示す全体構成説明図である。

【図７】従来構成の４を示す全体構成説明図である。

【符号の説明】

１…分散バス、２…傾斜底面、３…側面、６…水平開口
部、７…試料液導出口、９…超音波振動子、１１…フロ
ーセル、１２…遠心ポンプ、１３…排水バルブ、１４…
循環流路、１５…吐出用パイプ、１６…駆動軸、１９…
回転翼、２０…カバー体、２１…上小径部、２３…下大
径部、２５…吐出口部、Ｐ…分散媒、Ｓ…試料液。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 分散媒およびこの分散媒中に分散された
   粒子よりなる試料液を収容し、この試料液に超音波を照
   射して粒子の凝集を分散しながら粒子を分散媒に分散さ
   せるための分散バスを、遠心ポンプにより試料液が循環
   する循環流路を介してフローセルに接続し、フローセル
   内を流れる試料液に対してレーザ光を照射し、そのとき
   の回折・散乱光パターンに基づいて試料液における粒子
   の粒度分布を測定するように構成された光散乱式粒子径
   分布測定装置において、前記分散バスは、平坦な傾斜底
   面と、この傾斜底面から垂直方向に連設されて一方向に
   傾いた状態で設けられた側面と、この傾いた側面の上方
   に形成される水平開口部とを有し、前記傾斜底面の最下
   部領域に試料液導出口を設けるとともに、前記最下部領
   域を除く領域に超音波振動子を取り付け、分散バス内の
   試料液あるいは分散媒を吐出するための吐出用パイプを
   前記試料液導出口に連通するよう前記試料液導出口の下
   方で前記一方向に沿う方向に突出させた状態で設け、前
   記遠心ポンプの駆動軸を前記水平開口部の上方から前記
   吐出用パイプを通り前記遠心ポンプの回転翼に繋がるよ
   うに前記一方向に沿う方向に傾けて取り付け、前記回転
   翼のカバー体に設けた吐出口部を下方に傾けて設けてあ
   ることを特徴とする光散乱式粒子径分布測定装置。