JP2012211784A

JP2012211784A - 噴霧検査装置

Info

Publication number: JP2012211784A
Application number: JP2011076625A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Kobayashi; 辰夫小林
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-03-30
Filing date: 2011-03-30
Publication date: 2012-11-01
Anticipated expiration: 2031-03-30
Also published as: JP5477321B2

Abstract

【課題】噴霧の解析を精度良く行うこと。
【解決手段】本発明は、噴射弁１２から噴射された噴霧粒子を凍結させる冷凍室２０と、冷凍室２０で凍結された凍結噴霧粒子２６のうち所定径以上の大きさの凍結噴霧粒子２６を捕捉する第１受け皿２２と、凍結噴霧粒子２６のうち第１受け皿２２を通過した凍結噴霧粒子２６を捕捉する第２受け皿２４と、第１受け皿２２で捕捉された凍結噴霧粒子２６と第２受け皿２４で捕捉された凍結噴霧粒子２６とを別々に撮影することによって、凍結噴霧粒子２６を解析する解析手段８４と、を備える噴霧検査装置である。
【選択図】図１

Description

本発明は、噴霧検査装置に関する。

エンジンにおいて、噴射弁から噴射された噴霧の形状、噴霧粒子の粒径などは、未燃燃料や気化遅れなどの点から重要である。このため、量産ラインにおいて噴射弁の噴霧検査がなされている。噴霧検査方法には様々な方法があるが、例えば光回折、ＰＤＰＡ（位相ドップラ法）、パタネータ、レーザホログラフィ、レーザシャドウ等、光学的に噴霧を撮影して噴霧粒子の粒径などを計測するものがある。また、噴霧に光を照射しその散乱光を利用して噴霧検査をする方法もある。例えば特許文献１には、微小粒子の数を散乱光の強度を利用して測定する方法が開示されている。

特開平１−３６０５５号公報

しかしながら、上述した噴霧検査方法のように、噴霧を光学的に撮影して噴霧粒子の粒径などを計測する方法では、噴霧全体の計測が困難であると共に、超微細粒の噴霧粒子や撮影時に焦点の合わない噴霧粒子については計測精度が不十分との課題がある。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、噴霧の解析を精度良く行うことが可能な噴霧検査装置を提供することを目的とする。

本発明に係る噴霧検査装置は、噴射弁から噴射された噴霧粒子を凍結させる噴霧凍結手段と、前記噴霧凍結手段で凍結された凍結噴霧粒子のうち所定径以上の大きさの凍結噴霧粒子を捕捉する第１捕捉手段と、前記噴霧凍結手段で凍結された凍結噴霧粒子のうち前記第１捕捉手段を通過した凍結噴霧粒子を捕捉する第２捕捉手段と、前記第１捕捉手段で捕捉された凍結噴霧粒子と前記第２捕捉手段で捕捉された凍結噴霧粒子とを別々に撮影することによって、前記凍結噴霧粒子を解析する解析手段と、を備えることを特徴とするものである。本発明に係る噴霧検査装置によれば、噴霧粒子を凍結させて固体化した凍結噴霧粒子とすることで噴霧の形状を維持できると共に、第１捕捉手段で捕捉した凍結噴霧粒子と第２捕捉手段で捕捉した凍結噴霧粒子とを別々に撮影することで、粒径の異なる凍結噴霧粒子を精度良く撮影し解析できるため、噴霧の解析を精度良く行うことができる。

上記構成において、前記噴射弁から噴射された噴霧の分裂および拡散を行う噴霧室と、前記噴霧室と連通し、前記分裂および拡散した後の噴霧粒子を凍結させる低温に維持され、前記噴霧室側から順に前記第１捕捉手段と前記第２捕捉手段とが設けられた冷凍室と、前記冷凍室に冷却ガスを導入する冷却ガス導入管と、を備え、前記冷却ガス導入管は、前記第１捕捉手段と前記第２捕捉手段との間に位置する前記冷凍室の側壁に接続されるようにしてもよい。これによれば、第１捕捉手段と第２捕捉手段とを効率良く冷却することができる。

上記構成において、前記冷却ガス導入管は、前記冷凍室の対向する側壁それぞれに接続されるようにしてもよい。これによれば、第１捕捉手段と第２捕捉手段との間で冷却ガスの衝突が起こるため、第１捕捉手段と第２捕捉手段とをより効率良く冷却できる。

上記構成において、前記噴霧室と前記冷凍室との連通および非連通を切り換えるシャッターと、前記噴射弁からの噴霧の噴射が終了してから前記シャッターを閉じるシャッター制御手段と、前記噴射弁からの噴霧の噴射が終了して前記シャッターが閉じられた後に、前記冷却ガス導入管から前記冷凍室に冷却ガスを導入する冷却ガス制御手段と、を備えてもよい。これによれば、噴射弁から噴射された噴霧の随伴流により持ち込まれた常温空気を冷却し、噴霧粒子をより確実に凍結させることができる。また、噴霧流を抑制して凍結噴霧粒子を第１捕捉手段および第２捕捉手段に安定して堆積させることができる。

上記構成において、前記冷凍室とは別に、前記第１捕捉手段および前記第２捕捉手段で捕捉した前記凍結噴霧粒子を回収する回収室を備えてもよい。これによれば、冷凍室の容積を小さくすることができ、冷凍室の冷却が容易となる。

上記構成において、前記回収室の温度は、前記冷凍室の温度と同程度であってもよい。これによれば、回収室にて、凍結噴霧粒子が溶け出し、蒸発することを抑制できる。

上記構成において、前記第１捕捉手段および前記第２捕捉手段には０．１μｍ以下の間隔の微細特記が設けられており、前記第１捕捉手段および前記第２捕捉手段は前記凍結噴霧粒子を前記微細突起上に捕捉してもよい。これによれば、凍結噴霧粒子と第１捕捉手段および第２捕捉手段との接触面積が小さくなると共に空気の断熱層によって、熱容量の小さい凍結噴霧粒子であっても、第１捕捉手段および第２捕捉手段に氷着することを抑制できる。

本発明によれば、噴霧粒子を凍結させて固体化した凍結噴霧粒子とすることで噴霧の形状を維持できると共に、第１捕捉手段で捕捉した凍結噴霧粒子と第２捕捉手段で捕捉した凍結噴霧粒子とを別々に撮影することで、粒径の異なる凍結噴霧粒子を精度良く撮影し解析できるため、噴霧の解析を精度良く行うことができる。

実施例１に係る噴霧検査装置の全体構成を示す側面図の例である。実施例１に係る噴霧検査装置の本体部の平面図の例である。図１のＡ−Ａ間の断面図の例である。凍結噴霧粒子の解析方法および回収方法を示すフローチャートの例である。第１受け皿および第２受け皿の断面図の例である。

以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。

図１は、実施例１に係る噴霧検査装置の全体構成を示す側面図の例である。図１を参照して、噴霧検査装置１００は、常温の噴霧室１０と、例えば−１００℃以下の極低温に冷却された冷凍室２０と、回収室５０と、制御部８０と、を備える。噴霧室１０と冷凍室２０とはそれぞれ円筒形状をしており、噴霧室１０の下側に冷凍室２０が設けられて互いに連通している。噴霧室１０と冷凍室２０との間には、噴霧室１０と冷凍室２０との連通および非連通を切り換えるシャッター６０が備わる。冷凍室２０とシャッター６０とは、例えばセラミクスなどの低熱伝達部材で構成されている。シャッター６０は、第４モータ６２が駆動することにより回転する。第４モータ６２の駆動は制御部８０によって制御される。即ち、制御部８０は、シャッター６０の回転を制御するシャッター制御手段８２として機能する。

ここで、シャッター６０について詳細に説明する。図２は、実施例１に係る噴霧検査装置の本体部の平面図の例である。図２を参照して、シャッター６０は円板状をしている。シャッター６０の中心点６４に対して対称となる窓６６が２つ設けられている。第４モータ６２が駆動すると、シャッター６０は、中心点６４を垂直軸の中心として水平方向で回転する。２つの窓６６のうちの一方が、噴霧室１０と冷凍室２０との間に位置した状態（図１および図２の状態）になると、シャッター６０はＯＰＥＮとなり、噴霧室１０と冷凍室２０とは連通する。この状態からシャッター６０が９０°回転すると、噴霧室１０と冷凍室２０との間にシャッター６０が挿入されて、シャッター６０はＣＬＯＳＥとなり、噴霧室１０と冷凍室２０とは非連通となる。さらにシャッター６０が９０°回転すると、２つの窓６６のうちの他方が噴霧室１０と冷凍室２０との間に挿入されて、シャッター６０はＯＰＥＮとなり、噴霧室１０と冷凍室２０とは連通する。

図１を再度参照して、噴霧室１０上部の中央部分に、噴射弁１２が装着されている。噴射弁１２は、制御部８０からの指示に従い、例えば燃料の噴霧を噴射する。噴射弁１２から噴射される噴霧粒子の大きさは、例えば直径１μｍ〜１０μｍである。噴射弁１２から噴射された噴霧は、噴霧室１０で分裂されて拡散される。噴霧室１０の側壁は、例えばガラスで構成されており透明である。噴霧室１０の一方の側壁の外側には、光源７０が設けられている。光源７０に相対するように、噴霧室１０の他方の側壁の外側には、例えば１万〜５０万フレームスピードの高速度カメラ７２が設けられている。高速度カメラ７２は、噴射弁１２から噴射された噴霧の噴霧中の噴霧画像を撮影する。レンズ７４は、高速度カメラ７２の撮影対象である噴霧との焦点合わせに使用される。噴霧室１０の上部には、噴射弁１２の両側にカメラ１４と光源１６とが更に装着されている。カメラ１４による撮影については後述する。

冷凍室２０内には、メッシュ状の第１受け皿２２と平底状の第２受け皿２４とが設けられている。第１受け皿２２と第２受け皿２４とは、噴霧室１０側から第１受け皿２２、第２受け皿２４の順に間隔をおいて重なるように設けられている。噴射弁１２から噴射された噴霧粒子は、冷凍室２０に到達すると凍結されて凍結噴霧粒子２６となる。第１受け皿２２はメッシュ状であることから、メッシュの目の粗さよりも直径の大きい凍結噴霧粒子２６を捕捉する。第２受け皿２４は平底状で全面に凍結噴霧粒子２６を捕捉でき、第１受け皿２２の下側に設けられていることから、凍結噴霧粒子２６のうち第１受け皿２２を通過した凍結噴霧粒子２６を全て捕捉する。第１受け皿２２のメッシュの目の粗さは、所望の所定径以上の凍結噴霧粒子２６を捕捉できるように予め決定されている。

噴霧室１０の上部に装着された光源１６は、制御部８０の指示に基づき、第１受け皿２２および第２受け皿２４で捕捉された凍結噴霧粒子２６を照らす。噴霧室１０の上部に装着されたカメラ１４は、制御部８０の指示に基づき、第１受け皿２２で捕捉された凍結噴霧粒子２６を撮影した後、第２受け皿２４で捕捉された凍結噴霧粒子２６を撮影する。そして、制御部８０は、カメラ１４で撮影した第１受け皿２２上の凍結噴霧粒子２６と第２受け皿２４上の凍結噴霧粒子２６とのそれぞれの撮影画像から凍結噴霧粒子２６を解析する。例えば、凍結噴霧粒子２６の平均粒子径、粒径分布、質量分布などを求める。即ち、制御部８０は、凍結噴霧粒子２６を解析する解析手段８４として機能する。

回収室５０は円筒形状をしており、回収室５０の底面は中心部に向かって下るように傾斜している。回収室５０底面の中心部には、排出管５２の一端が接続しており、排出管５２の他端には回収容器５４が接続されている。排出管５２には、例えば電磁弁である弁５６が設けられている。

図３は、図１のＡ−Ａ間の断面図の例である。図１および図３を参照して、冷凍室２０内に設けられた第１受け皿２２は、第１モータ２８が駆動することにより、垂直軸（破線４６）を中心にした水平方向の回転によって回収室５０に移動する。図３においては、第１受け皿２２の回転途中の状態を表している。同様に、第２受け皿２４は、第２モータ３０が駆動することにより、垂直軸（破線４６）を中心にした水平方向の回転によって回収室５０に移動する。回収室５０内にて、第１受け皿２２と第２受け皿２４とは、第３モータ３２が駆動することにより、水平軸（破線４８）を中心にした垂直方向の回転をする。これにより、第１受け皿２２および第２受け皿２４の表面に捕捉された凍結噴霧粒子２６は、回収室５０の底面に落とされる。図１において、第１受け皿２２が回収室５０に移動し、回収室５０にて垂直方向の回転を９０°した場合を破線で表し、それにより落とされた凍結噴霧粒子２６も破線で表している。排出管５２に設けられた弁５６をＯＰＥＮとすることで、凍結噴霧粒子２６は、排出管５２を介して回収容器５４に回収される。第１モータ２８、第２モータ３０、および第３モータ３２の駆動は制御部８０によって制御される。即ち、制御部８０は、第１受け皿２２および第２受け皿２４を制御する受け皿制御手段８６として機能する。

冷凍室２０には、冷却ガス導入管３４が接続されていて、冷却ガス導入管３４から冷却ガスとして例えば液体窒素が冷凍室２０に導入される。これにより、冷凍室２０は、例えば−１００℃以下の極低温に維持される。冷却ガス導入管３４は、第１受け皿２２と第２受け皿２４との間に位置する冷凍室２０の対向する側壁３６それぞれに接続されている。

冷却ガス導入管３４には、圧力計３８および流量調整弁４０が設けられている。流量調整弁４０の開閉は、制御部８０によって制御される。即ち、制御部８０は、冷凍室２０への冷却ガスの導入を制御する冷却ガス制御手段８８として機能する。具体的には、冷却ガス制御手段８８は、噴射弁１２からの噴霧の噴射が終了してシャッター６０が閉じられた後に、冷凍室２０内に冷却ガスを導入させるように流量調整弁４０を制御する。また、冷却ガス制御手段８８は、噴射弁１２からの噴霧の噴射前においては、冷凍室２０の側壁３６に装着された温度センサ４２（図２を参照）で測定された冷凍室２０内の温度が所定の温度に維持されるように、流量調整弁４０を制御して冷凍室２０に導入する冷却ガスの量を調整する。

ここで、第１受け皿２２および第２受け皿２４で捕捉された凍結噴霧粒子２６の解析方法および凍結噴霧粒子２６の回収方法について詳しく説明する。図４は、凍結噴霧粒子２６の解析方法および回収方法を示すフローチャートの例である。図４を参照して、噴射弁１２の噴射直前または直後に、制御部８０は、第４モータ６２を駆動させシャッター６０を９０°回転させて、シャッター６０をＯＰＥＮとする（ステップＳ１０）。これにより、噴霧室１０と冷凍室２０とは連通し、噴射弁１２から噴射された噴霧粒子は、冷凍室２０まで到達し、冷凍室２０で凍結されて凍結噴霧粒子２６となる。凍結噴霧粒子２６は、冷凍室２０内に設けられた第１受け皿２２および第２受け皿２４で捕捉される。第１受け皿２２には、メッシュの目の粗さよりも大きい直径の凍結噴霧粒子２６が捕捉され、第２受け皿２４には、第１受け皿２２のメッシュの目の粗さよりも直径が小さく、第１受け皿２２を通過した凍結噴霧粒子２６が全て捕捉される。

次いで、制御部８０は、噴射弁１２の噴射が終了してから第１所定時間経過後に、第４モータ６２を駆動させシャッター６０を更に９０°回転させて、シャッター６０をＣＬＯＳＥとする（ステップＳ１２）。第１所定時間は、噴射弁１２から噴射された噴霧の分裂時間を考慮して決定することができる。

次いで、制御部８０は、冷却ガス導入管３４から冷凍室２０内に冷却ガスを導入する（ステップＳ１４）。次いで、制御部８０は、シャッター６０がＣＬＯＳＥしてから第２所定時間経過後に、第４モータ６２を駆動させシャッター６０を９０°回転させて、シャッター６０をＯＰＥＮとする（ステップＳ１６）。第２所定時間は、噴霧粒子の凍結時間、および第１受け皿２２と第２受け皿２４とに凍結噴霧粒子２６が安定して堆積する時間を考慮して決定することができる。

次いで、制御部８０は、シャッター６０をＯＰＥＮさせた状態で、光源１６を発光させ、カメラ１４を用いて、第１受け皿２２に保持された凍結噴霧粒子２６を撮影する（ステップＳ１８）。これにより、第１受け皿２２で捕捉された、所定の直径以上の大きな凍結噴霧粒子２６を撮影することができる。

次いで、制御部８０は、第１モータ２８を駆動させ第１受け皿２２を水平方向で回転させて、第１受け皿２２を冷凍室２０から回収室５０に移動させる（ステップＳ２０）。次いで、制御部８０は、カメラ１４を用いて、第２受け皿２４で捕捉された凍結噴霧粒子２６を撮影する（ステップＳ２２）。これにより、第２受け皿２４に捕捉された、第１受け皿２２を通過した直径が小さい凍結噴霧粒子２６を撮影することができる。第２受け皿２４で捕捉された凍結噴霧粒子２６の撮影終了後、制御部８０は、第４モータ６２を駆動させシャッター６０を９０°回転させて、シャッター６０をＣＬＯＳＥとする（ステップＳ２４）。

次いで、制御部８０は、カメラ１４により撮影した、第１受け皿２２および第２受け皿２４上の凍結噴霧粒子２６のそれぞれの撮影画像から凍結噴霧粒子２６を解析する（ステップＳ２６）。例えば、凍結噴霧粒子２６の平均粒径、粒径分布、質量分布などを求める。

次いで、制御部８０は、第３モータ３２を駆動させ第１受け皿２２を垂直方向で回転させて、第１受け皿２２で捕捉された凍結噴霧粒子２６を回収室５０の底面に落とすことによって、凍結噴霧粒子２６を回収する（ステップＳ２８）。次いで、制御部８０は、第１モータ２８と第２モータ３０とを同時に駆動させ、第１受け皿２２と第２受け皿２４とを水平方向で回転させて、第１受け皿２２を回収室５０から冷凍室２０に移動させ、第２受け皿２４を冷凍室２０から回収室５０に移動させる（ステップＳ３０）。

次いで、制御部８０は、第３モータ３２を駆動させ第２受け皿２４を垂直方向で回転させて、第２受け皿２４で捕捉された凍結噴霧粒子２６を回収室５０の底面に落とすことによって、凍結噴霧粒子２６を回収する（ステップＳ３２）。次いで、制御部８０は、第２モータ３０を駆動させ第２受け皿２４を水平方向で回転させて、第２受け皿２４を回収室５０から冷凍室２０に移動させる（ステップＳ３４）。

以上説明したように、実施例１によれば、噴射弁１２から噴射された噴霧粒子を凍結させる冷凍室２０（噴霧凍結手段）と、凍結噴霧粒子２６のうち所定径以上の大きさの凍結噴霧粒子２６を捕捉する第１受け皿２２（第１捕捉手段）と、第１受け皿２２を通過した凍結噴霧粒子２６を捕捉する第２受け皿２４（第２捕捉手段）と、を備える。そして、第１受け皿２２で捕捉した凍結噴霧粒子２６と第２受け皿２４で捕捉した凍結噴霧粒子２６とを別々に撮影することによって、凍結噴霧粒子２６を解析する。このように、噴射弁１２から噴射された噴霧粒子を凍結させて固体化した凍結噴霧粒子２６とすることで、長時間噴霧の形状を維持することができるため、凍結噴霧粒子２６を撮影して解析することで、噴霧の解析を精度良く行うことができる。また、例えば、粗大粒の凍結噴霧粒子２６と、超微細粒な凍結噴霧粒子２６と、を１つの受け皿で捕捉し、捕捉した凍結噴霧粒子２６をカメラで撮影した場合、粗大粒の凍結噴霧粒子２６の影に廻りこんだ超微細粒の凍結噴霧粒子２６の撮影が難しい場合がある。しかしながら、実施例１のように、第１受け皿２２で捕捉した所定径以上の大きさの凍結噴霧粒子２６の撮影と、第２受け皿２４で捕捉した径の小さい凍結噴霧粒子２６の撮影と、を別々に行うことで、超微細粒から粗大粒まで異なる粒径の凍結噴霧粒子２６を精度良く撮影することができる。したがって、実施例１によれば、超微細粒から粗大粒まで粒径の異なる凍結噴霧粒子２６を精度良く撮影し解析できるため、噴霧の解析を精度良く行うことができる。

カメラ１４は、焦点距離を切り換えることが可能なカメラである場合が好ましい。これにより、第１受け皿２２で捕捉した凍結噴霧粒子２６と、第２受け皿２４で捕捉した凍結噴霧粒子２６と、をより鮮明に撮影することができ、凍結噴霧粒子２６の解析をより精度良く行うことができる。なお、カメラ１４を焦点距離の切り換えが可能なカメラとする代わりに、焦点距離の異なる複数台のカメラを噴霧室１０に装着する場合でもよい。

図１のように、噴射弁１２から噴射された噴霧の分裂および拡散を行う噴霧室１０と、噴霧室１０と連通し、噴霧室１０で分裂および拡散した後の噴霧粒子を凍結させる低温に維持され、噴霧室１０側から順に第１受け皿２２と第２受け皿２４とが設けられた冷凍室２０と、冷凍室２０に冷却ガスを導入する冷却ガス導入管３４と、を備え、冷却ガス導入管３４は、第１受け皿２２と第２受け皿２４との間に位置する冷凍室２０の側壁３６に接続されていることが好ましい。これにより、冷却ガス導入管３４から冷却ガスを導入することで、第１受け皿２２と第２受け皿２４とを同時に且つ同程度に冷却することができるため、第１受け皿２２と第２受け皿２４とを効率良く冷却することができる。よって、第１受け皿２２および第２受け皿２４に凍結噴霧粒子２６が氷着することを抑制できる。

図３のように、冷却ガス導入管３４は、冷凍室２０の対向する側壁３６それぞれに接続されていることが好ましい。これにより、冷却ガス導入管３４から導入された冷却ガスは、第１受け皿２２と第２受け皿２４との間で衝突するため、第１受け皿２２と第２受け皿２４とをより効率良く冷却することができ、凍結噴霧粒子２６が氷着することをより抑制できる。また、冷却ガス導入流を分散化させることができる。

図１のように、噴霧室１０と冷凍室２０との間に、噴霧室１０と冷凍室２０との連通および非連通を切り換えるシャッター６０を備えることが好ましい。これにより、冷凍室２０の低温維持と噴霧室１０の低温化抑制とが両立できる。また、図４のように、噴射弁１２からの噴霧の噴射が終了した後にシャッター６０を閉じ、シャッター６０を閉じた後に、冷却ガス導入管３４から冷却ガスを冷凍室２０内に導入させることが好ましい。これにより、噴射弁１２から噴射された噴霧の随伴流により持ち込まれた常温空気を冷却し、噴霧粒子をより確実に凍結させることができる。また、噴霧流を抑制して凍結噴霧粒子２６を第１受け皿２２および第２受け皿２４に安定して堆積させることができる。

図１のように、冷凍室２０とは別に、第１受け皿２２および第２受け皿２４で捕捉した凍結噴霧粒子２６を回収する回収室５０を備えることが好ましい。第１受け皿２２および第２受け皿２４で捕捉した凍結噴霧粒子２６の回収を冷凍室２０内で行おうとすると、第１受け皿２２および第２受け皿２４を水平方向および垂直方向で回転させるためのスペースが必要となり、冷凍室２０の容積が大きくなってしまう。しかしながら、実施例１のように、冷凍室２０とは別に回収室５０を備えることで、冷凍室２０の容積を小さくすることができ、冷凍室２０の冷却が容易となる。

図１のように、第１受け皿２２および第２受け皿２４を冷凍室２０から回収室５０に移動させ、第１受け皿２２および第２受け皿２４で捕捉した凍結噴霧粒子２６を回収室５０に落とすべく第１受け皿２２および第２受け皿２４を回転させることが好ましい。これにより、第１受け皿２２および第２受け皿２４の回転による振動によって、捕捉した凍結噴霧粒子２６を回収室５０に落とすことが容易にでき、凍結噴霧粒子２６をより確実に回収することができる。

なお、第１受け皿２２および第２受け皿２４で捕捉した凍結噴霧粒子２６を回収室５０に落とす方法は、第１受け皿２２および第２受け皿２４を回転させる場合に限られない。第１受け皿２２および第２受け皿２４を傾斜させることで、第１受け皿２２および第２受け皿２４で捕捉した凍結噴霧粒子２６を回収室５０に落とす場合でもよい。この場合でも、第１受け皿２２および第２受け皿２４を傾斜させる際の振動によって、捕捉した凍結噴霧粒子２６を容易に回収室５０に落とすことができる。

回収室５０の温度は、冷凍室２０の温度と同程度である場合が好ましい。これにより、回収室５０にて、凍結噴霧粒子２６が溶け出し、蒸発することを抑制でき、爆発の危険を回避できる。回収室５０の温度を冷凍室２０の温度と同程度にする場合、回収室５０は、例えばセラミクスなどの低熱伝達部材で構成されている場合が好ましい。

図５は、第１受け皿２２および第２受け皿２４の断面図の例である。図５を参照して、第１受け皿２２および第２受け皿２４の表面には０．１μｍ以下の間隔の微細突起４４が設けられ、第１受け皿２２および第２受け皿２４は凍結噴霧粒子２６を微細突起４４上で捕捉する場合が好ましい。これにより、凍結噴霧粒子２６と第１受け皿２２および第２受け皿２４との接触面積が小さくなると共に空気の断熱層によって、熱容量の小さい凍結噴霧粒子２６であっても、第１受け皿２２および第２受け皿２４に氷着することを抑制できる。微細突起４４の形成は、ナノサイズ粒子を接着、溶着、溶射したり、第１受け皿２２上および第２受け皿２４上に塗布した溶剤を温度処理で結晶化させることで形成することができる。

実施例１では、冷凍室２０内に設けられた受け皿は２枚である場合を例に示したが、３枚以上の複数枚設けられている場合でもよい。この場合、噴霧室１０側に設けられた受け皿ほど、メッシュの目の粗さが大きいことが好ましい。また、受け皿が３枚以上設けられた場合は、冷却ガス導入管３４は、最上段の受け皿と最下段の受け皿との間に位置する冷凍室２０の側壁３６に接続されることが好ましい。

実施例１では、噴射弁１２から噴射される噴霧には多くの噴霧粒子が含まれるとして説明してきたが、例えば、噴射弁１２から１粒や２粒など数粒の噴霧粒子が噴射されるような場合であってもよい。また、噴射弁１２から噴射される噴霧粒子を凍結させる噴霧凍結手段として冷凍室２０の場合を例に示したが、その他の方法により噴霧粒子を凍結させる場合でもよい。

以上、発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１０噴霧室
１２噴射弁
１４カメラ
１６光源
２０冷凍室
２２第１受け皿
２４第２受け皿
２６凍結噴霧粒子
２８第１モータ
３０第２モータ
３２第３モータ
３４冷却ガス導入管
３６冷凍室の側壁
３８圧力計
４０流量調整弁
４２温度センサ
４４微細突起
５０回収室
５２排出管
５４回収容器
５６弁
６０シャッター
６２第４モータ
６６窓
７０光源
７２高速度カメラ
７４レンズ
８０制御部
８２シャッター制御手段
８４解析手段
８６受け皿制御手段
８８冷却ガス制御手段
１００噴霧検査装置

Claims

噴射弁から噴射された噴霧粒子を凍結させる噴霧凍結手段と、
前記噴霧凍結手段で凍結された凍結噴霧粒子のうち所定径以上の大きさの凍結噴霧粒子を捕捉する第１捕捉手段と、
前記噴霧凍結手段で凍結された凍結噴霧粒子のうち前記第１捕捉手段を通過した凍結噴霧粒子を捕捉する第２捕捉手段と、
前記第１捕捉手段で捕捉された凍結噴霧粒子と前記第２捕捉手段で捕捉された凍結噴霧粒子とを別々に撮影することによって、前記凍結噴霧粒子を解析する解析手段と、を備えることを特徴とする噴霧検査装置。
前記噴射弁から噴射された噴霧の分裂および拡散を行う噴霧室と、
前記噴霧室と連通し、前記分裂および拡散した後の噴霧粒子を凍結させる低温に維持され、前記噴霧室側から順に前記第１捕捉手段と前記第２捕捉手段とが設けられた冷凍室と、
前記冷凍室に冷却ガスを導入する冷却ガス導入管と、を備え、
前記冷却ガス導入管は、前記第１捕捉手段と前記第２捕捉手段との間に位置する前記冷凍室の側壁に接続されていることを特徴とする請求項１記載の噴霧検査装置。
前記冷却ガス導入管は、前記冷凍室の対向する側壁それぞれに接続されていることを特徴とする請求項２記載の噴霧検査装置。
前記噴霧室と前記冷凍室との連通および非連通を切り換えるシャッターと、
前記噴射弁からの噴霧の噴射が終了してから前記シャッターを閉じるシャッター制御手段と、
前記噴射弁からの噴霧の噴射が終了して前記シャッターが閉じられた後に、前記冷却ガス導入管から前記冷凍室に冷却ガスを導入する冷却ガス制御手段と、を備えることを特徴とする請求項２または３記載の噴霧検査装置。
前記冷凍室とは別に、前記第１捕捉手段および前記第２捕捉手段で捕捉した前記凍結噴霧粒子を回収する回収室を備えることを特徴とする請求項２から４のいずれか一項記載の噴霧検査装置。
前記回収室の温度は、前記冷凍室の温度と同程度であることを特徴とする請求項５記載の噴霧検査装置。
前記第１捕捉手段および前記第２捕捉手段には０．１μｍ以下の間隔の微細特記が設けられており、前記第１捕捉手段および前記第２捕捉手段は前記凍結噴霧粒子を前記微細突起上に捕捉することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項記載の噴霧検査装置。