JP2006133103A - Sample circulating device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、水や有機溶媒等の液体媒体中に試料粒子を分散させた試料懸濁液を測定場に導入して試料粒子の粒度を測定する粒度測定装置において、試料懸濁液を測定場に循環させる試料循環器に関し、詳しくは、測定に使用する試料懸濁液の量を大幅に減少させることができ、少量の試料および媒体で高精度の測定を行うことのできる試料循環器に関する。 The present invention relates to a particle size measuring apparatus for measuring the particle size of sample particles by introducing a sample suspension in which sample particles are dispersed in a liquid medium such as water or an organic solvent into the measurement field. More specifically, the present invention relates to a sample circulator that can greatly reduce the amount of sample suspension used for measurement and can perform highly accurate measurement with a small amount of sample and medium.
一般的に、粉体製品の開発時や製造時にその品質を確認する手段としては、粒度測定装置によって粉体試料の粒度(粒度分布)を測定する方法が広く利用されている。特に、粉体製品の製造プロセスにおいては、プロセス中の各段階(各工程)で粒度を測定することによって、粉体製品の品質を向上させたり品質を維持したり、あるいは製造設備の運転状態の監視等を行っている。 In general, a method for measuring the particle size (particle size distribution) of a powder sample using a particle size measuring device is widely used as a means for confirming the quality of a powder product during development or manufacture. In particular, in the powder product manufacturing process, by measuring the particle size at each stage (each step) in the process, the quality of the powder product can be improved and the quality can be maintained, or Monitoring is conducted.
この粒度測定の手段としては、レーザ散乱式あるいはレーザ回折・散乱式の粒度分析計がその簡便性、迅速性およびデータ再現性の観点から最も広く使用され、さらに使用範囲が増加しているのが実情である。そして、レーザ回折・散乱式の粒度分析計による粒度分布の測定は、フラウンフォーファの回折理論あるいはMieの散乱理論による演算式(散乱光の物理現象を数学的に解析した関係式や、この関係式に基づき実際の散乱現象を開き角度の小さい扇形検出器で検出した場合の関係式等)を利用して行われる。このような粒度分析計により、粉体製品の製造プロセスの各段階から採取した粉体製品の試料の粒度を測定する。 As a means of particle size measurement, a laser scattering type or laser diffraction / scattering type particle size analyzer is most widely used from the viewpoint of simplicity, rapidity, and data reproducibility, and the range of use is increasing. It is a fact. The measurement of particle size distribution using a laser diffraction / scattering particle size analyzer is based on the calculation formulas based on the diffraction theory of Fraunhofer or Mie's scattering theory (the relational expression mathematically analyzing the physical phenomenon of scattered light, Based on the relational expression, the actual scattering phenomenon is performed using a relational expression in the case of detecting with a fan-shaped detector having a small opening angle. With such a particle size analyzer, the particle size of the powder product sample collected from each stage of the powder product manufacturing process is measured.
以上のような粉体製品の粒度測定としては、粉体製品から試料を採取して液体媒体(分散媒)中に分散させ試料懸濁液とし、その試料懸濁液によって測定を行う湿式測定が一般的によく行われている。このような湿式測定には、測定位置に配置されたフローセルの内部に試料懸濁液を通過させ、試料懸濁液がフローセル内を一方向に流動する状態で試料粒子の粒度測定を行う方法と、バッチ式セルを測定位置に着脱可能に配置し、バッチ式セル内に収容された試料懸濁液によって試料粒子の粒度測定を行う方法がある。 The particle size measurement of the powder product as described above is a wet measurement in which a sample is collected from the powder product, dispersed in a liquid medium (dispersion medium) to form a sample suspension, and measurement is performed using the sample suspension. Generally done well. In such wet measurement, a sample suspension is passed through a flow cell arranged at a measurement position, and the particle size of the sample particles is measured while the sample suspension flows in one direction in the flow cell. There is a method in which a batch type cell is detachably disposed at a measurement position, and the particle size of sample particles is measured by a sample suspension accommodated in the batch type cell.
フローセルを使用する方法では、フローセル外部から試料懸濁液をフローセル内に供給し、測定後の試料懸濁液をフローセルから回収する試料循環器が必要となる。バッチ式セルを使用した方法では、試料循環器は不要であるが、バッチ式セル内に収容した試料懸濁液中で試料粒子が均一に分散するように試料懸濁液を撹拌する機構が必要となる。撹拌機構がない場合は粒子の沈降等により試料粒子の分布が不均一となり測定精度が悪化する。また、大きな粒子や重い粒子ほど沈降速度が速くなるため、測定結果の粒度分布が偏ったものになってしまう。 In the method using the flow cell, a sample circulator for supplying the sample suspension into the flow cell from the outside of the flow cell and recovering the measured sample suspension from the flow cell is required. The method using a batch cell does not require a sample circulator, but it requires a mechanism to stir the sample suspension so that the sample particles are uniformly dispersed in the sample suspension contained in the batch cell. It becomes. In the absence of a stirring mechanism, the distribution of sample particles becomes non-uniform due to particle settling and the like, resulting in poor measurement accuracy. In addition, since the sedimentation speed increases as the particles become larger or heavier, the particle size distribution in the measurement results becomes uneven.
バッチ式セルを使用した測定方法は、測定に使用する試料懸濁液の量が少なくて済むという利点がある。したがって、試料および分散媒の量も少なくなり、廃液処理のコストや分散媒の購入コストを減少させることができる。ただし、バッチ式セルを使用した測定方法には、以下に述べるような問題点がある。 The measurement method using the batch type cell has an advantage that the amount of the sample suspension used for the measurement is small. Therefore, the amount of the sample and the dispersion medium is also reduced, and the cost of waste liquid treatment and the purchase cost of the dispersion medium can be reduced. However, the measurement method using a batch type cell has the following problems.
バッチ式セルを使用して、高精度の測定を行うにはセル内の試料懸濁液を撹拌する必要があるが、セル内に撹拌羽根等の撹拌機構を設けたものでは、撹拌機構を動作させるためにセルの厚さをある程度以下には小さくすることができず、粒度の測定精度の点からは好ましくない。一般的に、レーザ回折・散乱式の粒度分析計では、レーザ光が透過する方向の試料懸濁液の厚さが小さいほど、高精度の測定が可能となる。 It is necessary to stir the sample suspension in the cell to perform high-accuracy measurement using a batch cell, but if the stirring mechanism such as a stirring blade is provided in the cell, the stirring mechanism operates. Therefore, the thickness of the cell cannot be reduced below a certain level, which is not preferable from the viewpoint of measurement accuracy of the particle size. In general, in a laser diffraction / scattering particle size analyzer, the smaller the thickness of a sample suspension in the direction in which laser light is transmitted, the higher the accuracy of measurement possible.
次に、セル中央部はレーザ光が透過するために撹拌機構を配置することができず、撹拌機構は中央部から外れた周辺位置に配置せざるを得ない。このため、セル中央部の試料懸濁液が十分均一に分散されないとか、一部の粒子が沈降してしまい粒度分布が偏ったものになってしまうというような問題点が発生することがあった。 Next, since the laser beam is transmitted through the central portion of the cell, the stirring mechanism cannot be disposed, and the stirring mechanism must be disposed at a peripheral position away from the central portion. For this reason, the sample suspension at the center of the cell may not be sufficiently uniformly dispersed, or there may be a problem that some particles settle and the particle size distribution becomes uneven. .
また、バッチ式セルに設ける撹拌機構は、位置や寸法上の制限により、撹拌能力を十分に大きくすることが困難である。このため、分散しやすい小粒径の粒子だけを選択的に分散させてしまい、大粒径の粒子や重い粒子を十分に分散させることができず、粒度分布が偏ったものになってしまうという問題点が発生することがあった。 Moreover, it is difficult to sufficiently increase the stirring capacity of the stirring mechanism provided in the batch type cell due to limitations on position and dimensions. For this reason, only small-sized particles that are easy to disperse are selectively dispersed, and large-sized particles and heavy particles cannot be sufficiently dispersed, resulting in uneven particle size distribution. There was a problem.
また、バッチ式セルは、フローセルのように試料懸濁液が1方向に流通する構造ではないため、撹拌機構によって試料懸濁液を撹拌しても、セル内で循環流や渦が発生してしまい、これらの流れの流線が通らない位置に、粒子の選択的な沈降や堆積等が発生してしまうことがある。このため、粒度や粒度分布の測定結果に誤差を生じてしまうという問題点が発生することがあった。 In addition, since the batch type cell does not have a structure in which the sample suspension flows in one direction unlike the flow cell, even if the sample suspension is stirred by the stirring mechanism, a circulating flow or vortex is generated in the cell. In other words, selective sedimentation or deposition of particles may occur at positions where these stream lines do not pass. For this reason, an error may occur in the measurement result of the particle size and particle size distribution.
また、高精度の粒度測定を行うためには、実際に試料懸濁液の測定(本測定)を行う前に、試料を含まない媒体のみによる測定をバックグラウンド測定として行うことが有効である。そして、本測定の測定値からバックグラウンド測定の測定値を差し引いて、試料粒子のみによる回折・散乱光の強度分布を求め、媒体の影響を取り除いた高精度の粒度の測定結果を得ることができる。 In order to perform highly accurate particle size measurement, it is effective to perform measurement using only a medium not including a sample as background measurement before actually measuring the sample suspension (main measurement). Then, the measurement value of the background measurement is subtracted from the measurement value of the main measurement to obtain the intensity distribution of the diffracted / scattered light only by the sample particles, and the measurement result of the high precision particle size without the influence of the medium can be obtained. .
バッチ式セルでは、セル内に媒体のみを収容してバックグラウンド測定を行うが、次の試料懸濁液による本測定を行う際には、いったんセルを測定位置から取り出して、セル内の媒体を試料懸濁液に入れ替えた後、測定位置に再度セットする必要がある。このため、測定位置のセルの姿勢や位置が微少量ずれたり、レーザ光の光軸調整がずれたりすることで、バックグラウンド測定と本測定の測定条件がわずかに変化してしまう。これにより、本測定の測定値からバックグラウンド測定の測定値を差し引いても、媒体の影響を完全に取り除いた試料粒子のみによる回折・散乱光の強度分布を求めることができず、バックグラウンド測定の結果を最大限に有効利用することができないという問題点があった。 In a batch type cell, only the medium is contained in the cell and the background measurement is performed, but when performing the main measurement with the next sample suspension, the cell is once taken out of the measurement position and the medium in the cell is removed. After replacing the sample suspension, it is necessary to set it again at the measurement position. For this reason, the measurement conditions of the background measurement and the main measurement slightly change due to a slight deviation in the orientation and position of the cell at the measurement position or a shift in the optical axis adjustment of the laser beam. As a result, even if the measurement value of the background measurement is subtracted from the measurement value of the main measurement, the intensity distribution of the diffracted / scattered light only from the sample particles from which the influence of the medium has been completely removed cannot be obtained. There was a problem that the results could not be used to the maximum.
また、バッチ式セルでは、試料の濃度調整を連続的に行うことができない。すなわち、セルを測定位置から取り出して、粉体試料または媒体を追加する等して濃度調整を行い、再び測定位置にセットする必要がある。このため、透過光の強度等から試料懸濁液の試料濃度を最適な値に調整することは手間のかかる作業であった。 Further, in the batch type cell, the concentration of the sample cannot be continuously adjusted. That is, it is necessary to remove the cell from the measurement position, adjust the concentration by adding a powder sample or medium, and set it again at the measurement position. For this reason, adjusting the sample concentration of the sample suspension to an optimum value from the intensity of transmitted light or the like is a laborious operation.
バッチ式セルは、一般的に使用されているフローセルと構造が異なるため、同一の試料を測定した場合でも、測定結果が異なることがある。このため、フローセルによって測定した結果とバッチ式セルによって測定した結果とを直接比較することができない。また、フローセルのみでなくバッチ式セルも使用可能とするためには、粒度測定装置にバッチ式セルを着脱可能に固定するための構造や、レーザ光の光路を変更するための機構等を付加する必要があり、粒度測定装置のコストが上昇してしまうという問題点があった。 Since the batch type cell has a different structure from a commonly used flow cell, the measurement result may be different even when the same sample is measured. For this reason, the result measured by the flow cell cannot be directly compared with the result measured by the batch type cell. In order to use not only the flow cell but also the batch type cell, a structure for detachably fixing the batch type cell to the particle size measuring device and a mechanism for changing the optical path of the laser beam are added. Therefore, there is a problem that the cost of the particle size measuring device increases.
バッチ式セルは、測定後に測定位置から取り外して洗浄する必要がある。この洗浄作業はセルを測定位置から取り外して行うため自動化が困難であり、人手による手間のかかる作業となっていた。また、バッチ式セルの場合、セルが独立しているために他の機器と組み合わせての連携作業等には利用しにくいという問題点があった。 The batch type cell needs to be removed from the measurement position and cleaned after the measurement. Since this cleaning operation is performed by removing the cell from the measurement position, it is difficult to automate the operation and is a labor-intensive operation. Moreover, in the case of a batch type cell, since the cells are independent, there is a problem that it is difficult to use for cooperation work in combination with other devices.
フローセルを使用した粒度測定では、以上のようなバッチ式セルの種々の問題点を解消できる。フローセルおよび試料循環器を使用して粒度測定を行うものとしては、下記の特許文献1が公知である。特許文献1には、分散バス(4)に試料懸濁液を貯留し、ポンプ(6)によって試料懸濁液をフローセル(20)に供給循環させるようにした粒子径分布測定装置が記載されている。
特許文献1に記載されているような、フローセルおよび試料循環器を使用した従来の粒度測定では、分散バスおよび試料の循環経路に必要な試料懸濁液の量が多く、一般的には100〜200mL以上の容量が必要であった。また、測定終了後には分散バスおよび循環経路を洗浄しなければならないが、洗浄のために試料懸濁液の量の2〜4倍の容量の媒体が必要である。このため、測定に使用する媒体全体の量が多量となり、廃液処理コストの増加や、環境に対する悪影響が問題となっていた。
In the conventional particle size measurement using a flow cell and a sample circulator as described in
フローセルを使用せず、前述のようなバッチ式セルを使用した測定を行えば、測定に使用する媒体の量を低減させることができる。しかし、バッチ式セルを使用した測定では、前述のような種々の問題点が発生してしまう。 If the measurement using the batch cell as described above is performed without using the flow cell, the amount of medium used for the measurement can be reduced. However, in the measurement using a batch cell, various problems as described above occur.
そこで、本発明は、フローセルを使用した粒度測定装置に試料懸濁液を循環させる試料循環器であって、測定に使用する媒体の量を大幅に低減させることができ、少量の試料および媒体で高精度の粒度測定を行うことができる試料循環器を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention is a sample circulator that circulates a sample suspension in a particle size measuring apparatus using a flow cell, and can greatly reduce the amount of medium used for measurement, with a small amount of sample and medium. An object of the present invention is to provide a sample circulator capable of performing highly accurate particle size measurement.
上記目的を達成するために、本発明の試料循環器は、粒子の粒度を測定するための粒度測定部に、試料粒子を液体媒体中に分散させた試料懸濁液を循環させるための試料循環器であって、上方が前記試料懸濁液の投入部として開放され、頂点側が下方に向けられた円錐形状の空洞からなる貯留部と、前記貯留部の下方に連通して設けられたインペラ室と、前記インペラ室の内部に回転可能に配置されたインペラと、前記貯留部の上方から前記貯留部の下方先端部を通って前記インペラ室内に到達するように設けられ、下端側が前記インペラに固定されたインペラ駆動軸と、前記インペラ駆動軸の上端側を回転駆動する駆動部と、前記インペラ室に連通して設けられた流出口と、前記貯留部の内面に連通して設けられた流入口と、前記流出口に接続され、前記粒度測定部に前記試料懸濁液を供給する試料供給管と、前記流入口に接続され、前記粒度測定部からの前記試料懸濁液を回収する試料回収管とを有するものである。 In order to achieve the above object, the sample circulator of the present invention provides a sample circulation for circulating a sample suspension in which sample particles are dispersed in a liquid medium in a particle size measurement unit for measuring the particle size of the particles. A storage part comprising a conical cavity whose upper part is opened as the input part for the sample suspension and whose apex side is directed downward, and an impeller chamber provided in communication with the lower part of the storage part And an impeller that is rotatably disposed inside the impeller chamber, and is provided so as to reach the impeller chamber from above the reservoir through the lower tip of the reservoir, and the lower end side is fixed to the impeller An impeller drive shaft, a drive unit that rotationally drives the upper end side of the impeller drive shaft, an outflow port provided in communication with the impeller chamber, and an inflow port provided in communication with the inner surface of the storage unit And at the outlet And a sample supply pipe for supplying the sample suspension to the particle size measurement unit, and a sample recovery pipe connected to the inlet and for collecting the sample suspension from the particle size measurement unit. is there.
また、上記の試料循環器において、前記貯留部は、円錐形状の中心軸線が鉛直方向から傾斜するように配置されたものであることが好ましい。 In the sample circulator, it is preferable that the storage portion is arranged so that a conical center axis is inclined from a vertical direction.
また、上記の試料循環器において、前記貯留部は、円錐形状の中心軸線が鉛直方向から傾斜する傾斜角が円錐形状の頂角の略1/2となるように配置されたものであることが好ましい。 In the sample circulator, the storage portion may be arranged such that the inclination angle at which the conical central axis is inclined from the vertical direction is approximately ½ of the apex angle of the conical shape. preferable.
また、上記の試料循環器において、前記インペラ駆動軸は、その中心軸線が前記貯留部の円錐形状の中心軸線と所定の角度を成すように配置されたものであることが好ましい。 In the sample circulator, it is preferable that the impeller drive shaft is disposed such that a central axis thereof forms a predetermined angle with a conical central axis of the storage portion.
また、上記の試料循環器において、前記流入口は、前記試料懸濁液の流入方向が前記貯留部の内面の曲面にほぼ接する方向となるように配置されたものであることが好ましい。 In the sample circulator, the inlet is preferably arranged so that the inflow direction of the sample suspension is substantially in contact with the curved surface of the inner surface of the reservoir.
本発明は、以上のように構成されているので、以下のような効果を奏する。 Since this invention is comprised as mentioned above, there exist the following effects.
貯留部の形状が頂点側を下方とした円錐形状となっているので、少量の試料懸濁液でも滞留部分がなく液全体を円滑に循環させることができ、粒度測定に必要な試料懸濁液の量を大幅に低減させることができる。 Since the shape of the reservoir is conical with the apex side down, even a small amount of sample suspension can be circulated through the entire liquid without any retention and sample suspension required for particle size measurement. Can be greatly reduced.
円錐形状の中心軸線が鉛直方向から前方側に傾斜しているので、貯留部が小容量であるにもかかわらず、試料懸濁液の投入が容易である。 Since the central axis of the conical shape is inclined forward from the vertical direction, the sample suspension can be easily introduced even though the storage portion has a small capacity.
円錐形状の中心軸線の傾斜角が頂角の略1/2となるように配置されているので、貯留部内を通して鉛直方向にインペラ駆動軸を配置することができ、かつ、貯留部の上方端の開放面が大きくなって試料懸濁液の投入が容易となる。 Since the inclination angle of the central axis of the conical shape is arranged to be approximately ½ of the apex angle, the impeller drive shaft can be arranged in the vertical direction through the storage portion, and the upper end of the storage portion The open surface becomes large and the sample suspension can be charged easily.
インペラ駆動軸の中心軸線が貯留部の円錐形状の中心軸線と所定の角度を成すように配置されているので、貯留部の上方端の開放面が大きくなって試料懸濁液の投入が容易となる。 Since the central axis of the impeller drive shaft is arranged at a predetermined angle with the conical central axis of the reservoir, the open surface at the upper end of the reservoir is large, and the sample suspension can be easily introduced. Become.
試料懸濁液の流入方向が貯留部の内面の曲面にほぼ接する方向となるように流入口が配置されているので、試料懸濁液が貯留部の円錐面に沿って円滑に流入し、試料懸濁液に空気等を巻き込むこともなく円滑に循環させることができる。 Since the inflow port is arranged so that the inflow direction of the sample suspension is substantially in contact with the curved surface of the inner surface of the reservoir, the sample suspension flows smoothly along the conical surface of the reservoir, The suspension can be smoothly circulated without involving air or the like.
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は、本発明の試料循環器2を使用した粒度測定装置の全体構成を示す図である。試料循環器2は試料懸濁液を粒度分析計1内のフローセル12に循環させるためのものである。本発明の試料循環器2は、粒度測定に必要な試料懸濁液の量を従来のものより大幅に減少させることができ、バッチ式セルでの使用量と同程度以下の20〜25mLの少量の試料懸濁液を効率よく循環させることができる。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a particle size measuring apparatus using a
試料循環器2は、基台20上に循環部21が配置され、循環部21の後部上方に駆動部26が配置されている。粉体試料は水や有機溶媒等の液体媒体(分散媒)中に分散され、試料懸濁液として試料循環器2の循環部21内に形成された円錐状の空洞である貯留部22(図3、図4参照)に投入される。そして、試料懸濁液は、貯留部22から流出口241、試料供給管242を介して粒度分析計1のフローセル12に供給され、さらに、フローセル12から試料回収管222、流入口221を介して貯留部22へと戻される。試料循環器2の構成および作用については後に詳細な説明を行う。
In the
試料供給管242および試料回収管222はできるだけ短くなるように配置することが望ましい。また、試料供給管242は、流出口241側が最も低位置となり局所的な位置の極小点を無くすために、単調な昇り傾斜となるように配置される。これにより、試料循環系の容量を減少させるとともに、全ての試料を滞留なく円滑に循環することができる。
It is desirable to arrange the
試料の粉体粒子の粒度は粒度分析計1で測定される。この粒度分析計1によって、試料懸濁液中の粉体の粒度に関する種々の測定データが求められる。また、それらの測定データは、粒度分析計1からコンピュータ3に送出される。コンピュータ3はそれらの測定データの集計処理やグラフ等の図形化処理等を行い、また、粒度分布やその経時変化等のデータを求め、それらのデータを表示部31に出力したり、固定ディスク装置等の補助記憶装置に記録・保存する。
The particle size of the powder particles of the sample is measured by a
コンピュータ3には、文字および画像を表示する表示部31、操作者がデータ等を入力するための入力部32が接続されている。表示部31としてはCRTや液晶表示板等が使用でき、入力部32としてはキーボードやポインティングディバイス等が使用できる。
Connected to the
試料供給管242途中の流出口241近傍位置には切替弁243が設けられており、切替弁243には排出管244が接続されている。測定時は切替弁243の出力が粒度分析計1側に切り替えられており、前述のように、試料懸濁液は試料循環器2の貯留部22から流出口241、試料供給管242、粒度分析計1、試料回収管222、流入口221、貯留部22と循環される。測定が終了すると、切替弁243の出力が排出管244側に切り替えられて、試料懸濁液は排出管244から廃液として排出される。そして、試料循環系が洗浄された後、切替弁243の出力が粒度分析計1側に切り替えられ、次の試料懸濁液が貯留部22に投入されて次の粒度測定が行われる。
A switching
図2は、粒度分析計1の構成を示す図である。粒度分析計1内には、コリメータ11を有するレーザ光源10が配置されており、平行レーザ光がレーザ光源10から出力される。フローセル12には粒度を測定するための試料懸濁液が導入され、平行レーザ光に試料粒子による回折・散乱を生じさせる。集光レンズ13は、フローセル12内の試料粒子により散乱された散乱光を集光するためのものである。光検出器14は、散乱光の強度分布を検出するためのものであり、複数の検出素子からなっている。
FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the
光検出器14の複数の検出素子により検出された散乱光の強度分布は、マルチプレクサ15によって各検出素子の検出データが時間軸に関して多重化される。強度分布のデータは、さらに増幅アンプ16により増幅され、A/D変換器17によって各検出素子の検出データごとにデジタルデータに変換される。A/D変換器17の出力は、演算制御部18に送られて、各検出素子の検出データを内部のメモリに記憶する。そして、演算制御部18は、所定の時間間隔にわたって検出データを時間的に平均化する処理や、検出データから試料の粒度分布を求める処理を行い、それらの測定データをデータ通信部19に出力する。
The intensity distribution of the scattered light detected by the plurality of detection elements of the
データ通信部19は、測定データを通信ケーブル等を介してコンピュータ3に送信する。また、データ通信部19は、コンピュータ3から、制御信号を受け取り、その制御信号を演算制御部18に出力する。制御信号には、測定開始のタイミングを示す信号や、平均化処理を行う時間間隔を示す信号が含まれる。演算制御部18は、この制御信号に従って検出データの演算処理を行い、測定データを作成する。
The
次に、図3から図6を参照して試料循環器2の構成を説明する。図3は、試料循環器2の主要部を拡大した側面図である。図3は試料循環器2を図1における右方向から見た側面図である。また図4は、循環部21をさらに拡大表示した断面図である。図4は循環部21を図3と同方向から見た断面図である。図5は、循環部21を流入口221位置の水平面で切断した断面図である。図6は、下部部材24内のインペラ室240およびインペラ23の構成を示す図である。図6は下部部材24を上方から見た図である。
Next, the configuration of the
試料循環器2の基台20上には循環部21が配置されている。循環部21の後部上方には駆動部26が配置されている。図3では、駆動部26のカバーの一部を取り外した状態を示す。循環部21の内部には、上方が開放された空洞部として貯留部22が形成されている。貯留部22は円錐形状の空洞部であり、頂点側が下方に向けられている。貯留部22の上方は開放され試料懸濁液の投入部となっている。
A
循環部21の下側には下部部材24が固定されており、下部部材24の内部には貯留部22と連通するようにインペラ室240が設けられている。インペラ室240はほぼ円筒形状であり、このインペラ室240の内部に回転可能にインペラ23が配置されている。インペラ23は中心部がインペラ駆動軸25に固定されており、インペラ駆動軸25によって回転駆動される。循環部21と下部部材24とは液密状態に接続固定されており、これらの接続部から試料懸濁液が漏れることがないようにされている。
A
また、図6に示すように、流出口241がインペラ室240に連通するように設けられている。インペラ室240内で回転するインペラ23によって撹拌され付勢された試料懸濁液は流出口241から矢印方向に流出する。インペラ23は4枚の回転羽根が十字形に配置されている。試料懸濁液はインペラ23の回転によって流出口241から流出するように付勢されるとともに、十分に撹拌されて試料粒子が分散媒中に均一に分散される。
Further, as shown in FIG. 6, the
インペラ23の中心部にはインペラ駆動軸25の下端部が固定されている。インペラ駆動軸25は循環部21上方の軸受27に回転可能に支持されており、貯留部22の内部を通って貯留部22の下端からインペラ室240内に到達するように鉛直方向に配置されている。
A lower end portion of the
駆動部26には、軸受27、駆動モータ28、伝達機構281、駆動回路29が設けられている。駆動モータ28の出力軸と、軸受27に支持されたインペラ駆動軸25の上端部との間には、歯付プーリと歯付ベルトからなる伝達機構281が設けられており、駆動モータ28の回転出力を増速してインペラ駆動軸25に伝達する。駆動モータ28は駆動回路29によって駆動され、その出力軸の回転速度は駆動回路29によって任意の値に調整可能となっている。また、駆動回路29は試料懸濁液がかかりにくい上方位置に配置されている。
The
循環部21に形成された貯留部22は、図4に示されるように、頂点側が下方に向けられた円錐形状の空洞部である。円錐形の頂角αは、例えば30度程度とする。また、円錐形の中心軸線22cは鉛直方向から前方側に角度βだけ傾斜させる。このようにすれば、貯留部22の上方端が作業者の手前側(前方側)に大きく広がることになり、試料懸濁液を貯留部22の上方から投入しやすくなる。傾斜角度βは頂角αの1/2程度が好ましい。
As shown in FIG. 4, the
貯留部22の形状が、頂点側が下方に向けられた円錐形状となっているので、少量の試料懸濁液でも滞留部分がなく液全体を円滑に循環させることができる。円錐形の中心軸線22cが鉛直方向から前方側に傾斜しているので、貯留部22が小容量であるにもかかわらず、試料懸濁液の投入が容易である。
Since the shape of the
粒度分析計1において粒度測定がなされた試料懸濁液は、フローセル12から試料回収管222、流入口221を介して貯留部22へと戻される。すなわち、試料懸濁液は図5の矢印で示されるように流入口221から貯留部22内に流入する。流入口221は、試料懸濁液の流入方向が貯留部22の円錐面に接する方向となるように配置されている。これにより、試料懸濁液が貯留部22の円錐面に沿って円滑に流入し、空気等を巻き込むこともなく、円錐面に沿って渦巻き状に落下して液溜まりに合流する。
The sample suspension whose particle size is measured in the
また、これらの試料循環系の内面は、試料の付着や堆積が生じないように円滑表面に仕上げられている。また、分散媒として酸性、アルカリ性の媒体や有機溶媒等も使用可能とするために、試料循環系の材質は、これらの媒体に対して耐腐食性、不溶性を有する材料(例えば、ステンレス鋼やフッ素樹脂等)を使用する。 In addition, the inner surfaces of these sample circulation systems are finished to have a smooth surface so that sample adhesion and deposition do not occur. In addition, in order to make it possible to use acidic and alkaline media, organic solvents, and the like as the dispersion medium, the material of the sample circulation system is a material having corrosion resistance and insolubility with respect to these media (for example, stainless steel or fluorine). Resin).
以上に説明したような構成の試料循環器2によれば、粒度測定に必要な試料懸濁液の量を通常のバッチ式セルと同程度以下の20〜25mLにまで減少させることができる。このような少量の試料懸濁液でも滞留部分がなく液全体を円滑に効率的に循環させることができる。
According to the
以上のように、本発明の試料循環器によれば、粒度測定に必要な試料懸濁液の量を大幅に低減させることができ、少量の試料および媒体で高精度の粒度測定を行うことができる。このため、分散媒の購入コストや廃液処理コストを低減させることができ、環境に対する悪影響も大幅に低減させることができる。また、前述のようなバッチ式セルを使用した粒度測定の種々の問題点を解消できる。 As described above, according to the sample circulator of the present invention, the amount of the sample suspension required for the particle size measurement can be greatly reduced, and a highly accurate particle size measurement can be performed with a small amount of sample and medium. it can. For this reason, the purchase cost of a dispersion medium and the waste liquid processing cost can be reduced, and the bad influence with respect to an environment can also be reduced significantly. Moreover, the various problems of the particle size measurement using the batch type cell as described above can be solved.
すなわち、通常容量の試料循環器を使用した場合と、本発明の小容量試料循環器を使用した場合とで、共通のセルにより同じ測定条件で高精度の粒度測定を行うことができる。また、全ての試料懸濁液を円滑に均一かつ選択性なく循環することができ、信頼性が高く安定して再現性のある測定結果が得られる。また、試料循環系の洗浄が容易であり、バッチ式セルに比較して作業者が媒体に触れてしまうことが少ない。また、試料に貴金属等の高価な物質を含む場合でも排出管から容易に回収できる。そして、試料の投入部が粒度分析計の光学系の外部となるため、他の機器と組み合わせて連携させ、測定の自動化を行うことが容易となる。 That is, it is possible to perform high-precision particle size measurement under the same measurement conditions using a common cell, when a normal volume sample circulator is used and when a small volume sample circulator of the present invention is used. In addition, all sample suspensions can be circulated smoothly and uniformly without selectivity, and measurement results with high reliability and stability can be obtained. Further, the sample circulation system can be easily cleaned, and the operator is less likely to touch the medium as compared with the batch type cell. Even when the sample contains an expensive substance such as a noble metal, it can be easily recovered from the discharge pipe. And since the sample input part is outside the optical system of the particle size analyzer, it becomes easy to automate the measurement by combining with other equipment.
本発明により、粒度測定に必要な試料懸濁液の量を大幅に低減させ、少量の試料懸濁液でも滞留部分がなく液全体を円滑に効率的に循環させることができ、少量の試料および媒体で高精度の粒度測定を行うことができる。 According to the present invention, the amount of sample suspension required for particle size measurement can be greatly reduced, and even a small amount of sample suspension can be circulated smoothly and efficiently without any stagnation. High precision particle size measurement can be performed with the medium.
1 粒度分析計
2 試料循環器
3 コンピュータ
10 レーザ光源
11 コリメータ
12 フローセル
13 集光レンズ
14 光検出器
15 マルチプレクサ
16 増幅アンプ
17 A/D変換器
18 演算制御部
19 データ通信部
20 基台
21 循環部
22 貯留部
23 インペラ
24 下部部材
25 インペラ駆動軸
26 駆動部
27 軸受
28 駆動モータ
29 駆動回路
31 表示部
32 入力部
221 流入口
222 試料回収管
240 インペラ室
241 流出口
242 試料供給管
243 切替弁
244 排出管
281 伝達機構
DESCRIPTION OF
Claims (5)
上方が前記試料懸濁液の投入部として開放され、頂点側が下方に向けられた円錐形状の空洞からなる貯留部(22)と、
前記貯留部(22)の下方に連通して設けられたインペラ室(240)と、
前記インペラ室(240)の内部に回転可能に配置されたインペラ(23)と、
前記貯留部(22)の上方から前記貯留部(22)の下方先端部を通って前記インペラ室(240)内に到達するように設けられ、下端側が前記インペラ(23)に固定されたインペラ駆動軸(25)と、
前記インペラ駆動軸(25)の上端側を回転駆動する駆動部(26)と、
前記インペラ室(240)に連通して設けられた流出口(241)と、
前記貯留部(22)の内面に連通して設けられた流入口(221)と、
前記流出口(241)に接続され、前記粒度測定部(1)に前記試料懸濁液を供給する試料供給管(242)と、
前記流入口(221)に接続され、前記粒度測定部(1)からの前記試料懸濁液を回収する試料回収管(222)とを有する試料循環器。 A sample circulator (2) for circulating a sample suspension in which sample particles are dispersed in a liquid medium, to a particle size measuring unit (1) for measuring the particle size of the particles,
A reservoir (22) consisting of a conical cavity whose upper part is opened as the input part for the sample suspension and whose apex side is directed downward;
An impeller chamber (240) provided in communication with the lower part of the storage part (22);
An impeller (23) rotatably disposed inside the impeller chamber (240);
Impeller drive provided so as to reach the impeller chamber (240) from above the storage part (22) through the lower tip of the storage part (22) and having a lower end fixed to the impeller (23) An axis (25);
A drive section (26) for rotationally driving the upper end side of the impeller drive shaft (25);
An outlet (241) provided in communication with the impeller chamber (240);
An inlet (221) provided in communication with the inner surface of the reservoir (22);
A sample supply pipe (242) connected to the outlet (241) and supplying the sample suspension to the particle size measuring unit (1);
A sample circulator having a sample recovery pipe (222) connected to the inlet (221) and recovering the sample suspension from the particle size measurement unit (1).
前記貯留部(22)は、円錐形状の中心軸線が鉛直方向から傾斜するように配置されたものである試料循環器。 The sample circulator according to claim 1,
The reservoir (22) is a sample circulator in which the conical center axis is arranged so as to incline from the vertical direction.
前記貯留部(22)は、円錐形状の中心軸線が鉛直方向から傾斜する傾斜角(β)が円錐形状の頂角(α)の略1/2となるように配置されたものである試料循環器。 The sample circulator according to claim 2,
The reservoir (22) is arranged so that the inclination angle (β) at which the central axis of the conical shape is inclined from the vertical direction is approximately ½ of the apex angle (α) of the conical shape. vessel.
前記インペラ駆動軸(25)は、その中心軸線が前記貯留部(22)の円錐形状の中心軸線と所定の角度を成すように配置されたものである試料循環器。 The sample circulator according to any one of claims 1 to 3,
The impeller drive shaft (25) is a sample circulator arranged such that the central axis thereof forms a predetermined angle with the conical central axis of the reservoir (22).
前記流入口(221)は、前記試料懸濁液の流入方向が前記貯留部(22)の内面の曲面にほぼ接する方向となるように配置されたものである試料循環器。 The sample circulator according to any one of claims 1 to 4,
The inflow port (221) is a sample circulator arranged so that the inflow direction of the sample suspension is substantially in contact with the curved surface of the inner surface of the reservoir (22).
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---|---|---|---|---|
US8262279B2 (en) | 2007-05-08 | 2012-09-11 | Korea Institute of Geoscience and Mineral Resouces | Automated recirculation system for large particle size analysis |
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- 2004-11-08 JP JP2004323281A patent/JP2006133103A/en active Pending
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