JP2016218048A - 試料導入装置 - Google Patents

Abstract

【課題】多量の液体を用いずに、試料Ｘを残すことなく粒径分布測定装置２００に導入する。【解決手段】試料Ｘの粒径分布を測定する粒径分布測定装置２００に前記試料Ｘを導入するものであって、試料Ｘが投入される投入空間Ｓ及び投入空間Ｓに投入された試料Ｘを導出する導出口２０ａを有する試料投入部２０と、試料Ｘと混合されて粒径分布を測定するために供される液体を投入空間Ｓに供給する液体供給機構５０とを具備し、液体供給機構５０により供給された液体が、試料投入部２０における投入空間Ｓを形成する内周面２４に沿って周回しながら導出口２０ａに導かれるようにした。【選択図】図３

Description

本発明は、試料の粒径分布を測定する粒径分布測定装置に前記試料を導入する試料導入装置に関するものである。

この種の試料導入装置としては、特許文献１に示すように、試料が収容された試料容器を有し、この試料容器を粒径分布測定装置の上方で傾けて、試料を粒径分布測定装置に導入するように構成されたものがある。

このような試料導入装置において、前記試料が粉体やゲル状物質である場合、図８に示すように、試料容器から粒径分布測定装置に向かって傾斜する傾斜面を設け、前記試料容器を傾けるとともに該試料容器内に水を噴射することで、試料と水とを混ぜ合わせて傾斜面に滑り落とし、これらを粒径分布測定装置に流し入れるようにしている。

しかしながら、上述した構成では、試料容器内に水を噴射する際に試料が飛散して傾斜面に試料が残ってしまうことがあり、そうすると、次の試料を導入する際に、該試料と傾斜面に残った試料とが混ざり合って、正確な測定ができないという問題が生じる。
一方、試料を残すことなく粒径分布測定装置に流し入れるべく、多量の水を噴射することが考えられるが、この場合は、粒径分布測定装置に許容量以上の水が流れ込む恐れがあり好ましくない。

特開２００２−２１４１１４号公報

そこで本発明は、上記問題点を解決すべくなされたものであって、多量の液体を用いずに、試料を残すことなく粒径分布測定装置に導入することをその主たる課題とするものである。

すなわち本発明に係る試料導入装置は、試料の粒径分布を測定する粒径分布測定装置に前記試料を導入するものであって、前記試料が投入される投入空間及び前記投入空間に投入された試料を導出する導出口を有する試料投入部と、前記試料と混合されて粒径分布を測定するために供される液体を前記投入空間に供給する液体供給機構とを具備し、前記液体供給機構により供給された前記液体が、前記試料投入部における前記投入空間を形成する内周面に沿って周回しながら前記導出口に導かれることを特徴とするものである。

このような試料導入装置であれば、液体供給機構により供給された液体が、試料投入部の内周面に沿って周回しながら導出口に導かれるように構成されているので、液体の供給量が少くなくても、投入空間に投入された試料は、周回する液体と混ざり合いながら導出口に導かれ、これにより試料を残すことなく粒径分布測定装置に導くことができる。

前記投入空間が、前記導出口に向かって徐々に縮径する縮径部を有していることが好ましい。
このような構成であれば、液体が縮径部を形成する内周面を周回しながら導出口に導かれるので、投入空間に投入された試料を残すことなく粒径分布測定装置に導くことができる。

多量の液体を用いずに試料を効率良く導出口に導くためには、前記内周面が、中心軸が鉛直方向に沿って設けられた回転体形状をなし、前記液体供給機構が、前記内周面の接線方向に沿って前記液体を供給することが好ましい。

簡単な構成で液体を内周面に沿って流すためには、前記液体供給機構が、前記内周面に開口して前記投入空間に連通するとともに、前記液体が流れる液体供給路を有していることが好ましい。

より確実に試料を残すことなく粒径分布測定装置に導入するためには、前記液体供給機構が、前記液体供給路を複数有していることが好ましい。

前記導出口に連通するとともに、該導出口から導出された前記試料及び前記液体を前記粒径分布測定装置に導く導入管をさらに具備し、前記液体供給機構により供給される前記液体の供給量が、前記導入管内を前記液体が途切れることなく流れるように設定されていることが好ましい。
このような構成であれば、導入管に試料が残存することを防ぐことができ、試料投入部が粒径分布測定装置から離れた場所にある場合でも、前記導入管を介して試料を残すことなく粒径分布測定装置に導入することができる。

投入空間に供給された液体が周囲に飛び散ってしまうことを防ぐためには、前記投入空間の上方に設けられて前記投入空間の少なくとも一部を覆い、前記液体供給機構により供給された前記液体が前記投入空間から飛散することを防止する飛散防止部材をさらに具備することが好ましい。

比較的重たい粉体などの試料は、液体を単純に周回させただけでは流れにくいことから、このような試料を残すことなく粒径分布測定装置に導くためには、前記液体供給機構が、前記投入空間に前記液体を間欠的に供給するように構成されていることが好ましい。

また、本発明に係る粒径分布測定装置は、上述した試料導入装置を用いたことを特徴とするものであり、このような粒径分布測定装置であれば、上述した作用効果を得ることができる。

このように構成した本発明によれば、多量の液体を用いずに、試料を残すことなく粒径分布測定装置に導入することが可能になる。

本実施形態の粒径分布測定装置を模式的に示す図。 同実施形態の試料導入装置の構成を模式的に示す図。 同実施形態の試料投入部の断面図。 変形実施形態の試料投入部の断面図。 変形実施形態の試料導入装置の構成を模式的に示す図。 変形実施形態の試料導入装置の構成を模式的に示す図。 変形実施形態の試料導入装置の構成を模式的に示す図。 従来の試料導入装置の構成を模式的に示す図。

以下に本発明に係る試料導入装置の一実施形態について説明する。

本実施形態の試料導入装置１００は、試料Ｘの粒子径分布を測定する粒径分布測定装置２００に前記試料Ｘを導入するものである。

まず、粒径分布測定装置２００について説明すると、このものは、粒子に光を照射した際に生じる回折／散乱光の拡がり角に応じる光強度分布が、ＭＩＥ散乱理論から粒子径によって定まることを利用し、前記回折／散乱光を検出することによって粒子径分布を測定するようにした、いわゆる回折／散乱式のものである。

具体的にこのものは、図１に模式的に示すように、試料Ｘを収容するセル１と、そのセル１内の試料Ｘにレンズ２を介してレーザ光を照射する光源３たるレーザ装置と、レーザ光の照射により生じる回折／散乱光の光強度を拡がり角に応じて検出する複数の光検出器４と、各光検出器４から出力された光強度信号を受信して粒子径分布を算出する演算部５とを具備したものである。
なお、本実施形態の試料Ｘは、粉体、ゲル状物質又は溶液であり、溶媒（例えば、水やエタノール等の有機溶媒）に分散させた状態でセル１に収容される。

続いて、試料導入装置１００について説明する。
前記試料導入装置１００は、上述した粒径分布測定装置２００に前記試料Ｘを自動的に導入するものであり、具体的には、図２に示すように、試料Ｘが収容される複数の試料容器１０と、前記試料容器１０から試料Ｘが投入される試料投入部２０と、試料投入部２０に投入された試料Ｘを前記粒径分布測定装置２００に導く導入管３０とを具備するものである。
なお、各試料容器１０は、互いに異なる種類の試料Ｘを収容しているものであっても良いし、互いに同じ種類の試料Ｘを収容するものであっても良い。

前記試料容器１０は、上端が開口するとともに下端が閉塞した筒状をなすものであり、ここでは、複数の前記試料容器１０が、互いに所定の間隔を隔てて周状に並び設けられている。

本実施形態では、前記試料容器１０は、駆動機構４０によって、試料Ｘを収容した起立姿勢Ｍと前記起立姿勢Ｍから下方に傾いた傾倒姿勢Ｎとの間で移動可能に設けられている。
この駆動機構４０は、図２に示すように、所定の軸周りに回転可能に構成されるとともに上述した複数の試料容器１０を保持する保持部材４１と、前記保持部材４１を回転させるとともに、所定位置にある試料容器１０を前記起立姿勢Ｍと前記傾倒姿勢Ｎとの間で移動させる図示しないアクチュエータとを有したものである。
この構成により、各試料容器１０は周方向に沿って回転移動し、前記所定位置にある試料容器１０が起立姿勢Ｍから傾倒姿勢Ｎに傾いて、該試料容器１０に収容された試料Ｘが下方に滑り落とされる。

前記試料投入部２０は、図２及び図３に示すように、所定位置にある試料容器１０の下方に設けられており、試料容器１０から滑り落ちた試料Ｘが投入される投入空間Ｓと、前記投入空間Ｓに連通するとともに投入された試料Ｘを導出する導出口２０ａとが形成されている。

具体的にこのものは、ブロック体形状をなし、上面２１に試料Ｘを投入するための投入口２０ｂが形成されるとともに、下面２２に前記導出口２０ａが形成され、前記投入空間Ｓが、前記投入口２０ｂと前記導出口２０ａとを連通するように形成されている。
なお、本実施形態の試料投入部２０は、前記下面２２から下方に突出する突出部２３を有しており、前記導出口２０ａが、前記下面２２の一部である前記突出部２３の先端面に形成されている。

前記投入空間Ｓは、前記投入口２０ｂから前記導出口２０ａに向かって徐々に縮径する縮径部Ｓ１を有しており、本実施形態では、この投入空間Ｓを形成する内周面２４のうち前記縮径部Ｓ１を形成する傾斜面２４１に試料Ｘが投入される。つまり、試料投入部２０は、所定位置にある試料容器１０から滑り落ちた試料Ｘが、前記傾斜面２４１上に落下するように配置されている。
本実施形態の投入空間Ｓは、回転体形状をなす例えば漏斗状のものであり、前記傾斜面２４１が周方向に沿って全周に形成されるようにしている。
より具体的に説明すると、前記投入空間Ｓは、前記縮径部Ｓ１の上端と前記投入口２０ｂとを連通するとともに中心軸Ｃに直交する断面が等断面円形状をなす大径部Ｓ２と、前記縮径部Ｓ１の下端と前記導出口２０ａとを連通するとともに中心軸Ｃに直交する断面が等断面円形状をなす小径部Ｓ３とを有し、前記中心軸Ｃが鉛直方向に沿って設けられている。

前記導入管３０は、前記導出口２０ａから導出された試料Ｘを粒径分布測定装置２００に導くものであり、ここでは、内径が前記導出口２０ａの径寸法と略一致するように形成された等断面円形状をなすものである。
具体的にこのものは、一端部が前記突出部２３に取り付けられるとともに他端部が例えば粒径分布測定装置２００に接続されたものであり、前記導出口２０ａと例えば前記粒径分布測定装置２００において試料Ｘを投入する試料投入口とを連通する。
なお、一端部は必ずしも突出部２３に取り付けられている必要はなく、例えば、一端部が前記導出口２０ａに臨むように導入管３０を固定しても良い。また、他端部は必ずしも粒径分布測定装置２００に接続されている必要はなく、例えば、他端部が前記混合部に臨むように導入管３０を固定しても良い。

しかして、本実施形態の試料導入装置１００は、前記試料Ｘと混合されて粒径分布を測定するために供される溶媒（例えば、水やエタノール等の有機溶媒）などの液体を前記投入空間Ｓに供給する液体供給機構５０をさらに具備してなる。

本実施形態では前記液体として水を用いており、前記液体供給機構５０は、例えば所定間隔で間欠的に投入空間Ｓに水を供給する。１回に供給する水の供給量や供給する間隔は、後述する供給量調整機構の設定として予め定められており、ここでは１回に供給された水が投入空間Ｓから全て排出された後に、次の供給が開始されるように例えば１秒間隔で複数回の供給が行なわれるように設定されている。このように水を間欠的に供給することで、試料Ｘが比較的重たい粉体など流れにくいものであっても、投入された試料Ｘを内周面２４に残すことなく流すことができる。

具体的にこの液体供給機構５０は、図２及び図３に示すように、前記液体である水が流れる液体供給路５１を有し、この液体供給路５１から吐出された水が投入空間Ｓを形成する内周面２４に沿って周回して、内周面２４における縮径部Ｓ１を形成する部分の全面に流れるように構成されている。

前記液体供給路５１は、一端開口５０ａから導入された水を他端開口５０ｂから吐出するものであり、前記他端開口５０ｂが前記内周面２４において試料Ｘが投入される位置よりも上方に形成されている。
より具体的に説明すると、前記液体供給路５１の一部は、前記試料投入部２０の側壁部を貫通して設けられており、前記一端開口５０ａが試料投入部２０の外部に設けられるとともに、前記他端開口５０ｂが傾斜面２４１よりも上方、すなわち大径部Ｓ２を形成する内周面２４に形成されている。

本実施形態では、前記内周面２４に沿って水を周回させるべく、前記液体供給路５１は、前記内周面２４の接線方向に沿って形成されており、ここでは、水平方向に沿って延びるとともに、前記他端開口５０ｂから水平方向に沿って水を吐出するように構成されている。

なお、前記液体供給機構５０は、図２に示すように、上述した液体供給路５１を複数（例えば２つ）有しており、各液体供給路５１の他端開口５０ｂは、前記内周面２４において中心軸Ｃに対して対称位置に形成されている。

さらに、本実施形態の試料導入装置１００は、前記液体供給機構５０により供給される水の供給量を調整する図示しない供給量調整機構を具備している。
なお、本実施形態では水を間欠的に供給するようにしており、ここでいう供給量とは、１回に供給する供給量のことである。１回に供給される供給量は、毎回同じ量であっても良いし、供給回数によって異なる量にしても良い。

この供給量調整機構は、例えば前記液体供給路５１に設けられた流量調整弁などを有し、手動又は自動で弁開度を調整することにより、前記供給量を調整できるように構成されている。

ここでは、前記供給量調整機構は、前記投入空間Ｓに水が溜まり続けることなく、且つ、前記導入管３０内を水が途切れることなく当該導入管３０の内周面全体を水が流れるように前記供給量を調整しており、具体的には、例えば導出口２０ａの径寸法又は前記導入管３０の内径に基づいて定められた所定量に調整している。
この供給量調整機構の具体的な実施態様としては、前記供給量と前記導出管から導出される液体（ここでは、水）の導出量とが一致するように前記供給量を調整するものや、前記供給量が前記導出量よりも多くなるように前記供給量を調整するものが挙げられる。
なお、前記供給量が前記導出量よりも多い場合は、投入空間Ｓに水が溜まることから、この場合の供給量調整機構は、前記投入空間Ｓに溜まった液体の貯留高さが、液体供給路５１の他端開口５０ｂよりも低い所定高さ以下となるように、前記供給量を調整するように構成されていることが好ましい。

このように構成された本実施形態に係る試料導入装置１００によれば、液体供給機構５０によって投入空間Ｓに供給された水が、投入空間Ｓの内周面２４に沿って周回するので、水の供給量が少くなくても、投入空間Ｓに投入された試料Ｘは、水とともに内周面２４を周回しながら水と混ざり合って導出口２０ａに導かれる。これにより、多量の水を用いずに、試料Ｘを残すことなく粒径分布測定装置２００に導くことができる。

また、液体供給機構５０が、複数の液体供給路５１を有しているので、より確実に試料Ｘを内周面２４に残すことなく粒径分布測定装置２００に導入することができる。

さらに、投入空間Ｓを漏斗状に形成してあるので、投入口２０ｂを十分な大きさにすることができ、試料容器１０から滑り落ちた試料Ｘを投入空間Ｓの外側にこぼすことなく、投入空間Ｓへ確実に投入することができる。

供給量調整機構が、投入空間Ｓに水が溜まり続けることのないように供給量を調整しているので、液体供給機構５０により供給された水が投入空間Ｓに溜まった水に吐出されて、試料Ｘや水が飛散することがない。
また、導入管３０の内周面全体に水が流れることなく導入管３０を流れる水が途切れてしまうと、試料Ｘが導入管３０の内周面に付着したまま残る恐れがあるところ、供給量調整機構が、導入管３０の内周面全体に水が流れるように供給量を調整しているので、導入管３０の内面に試料Ｘが取り残されることを防ぐことができる。これにより、粒径分布測定装置２００が導出口２０ａから離れた場所にある場合でも、前記導入管３０を介して試料Ｘを残すことなく粒径分布測定装置２００に導入することができる。

投入空間Ｓの内周面２４が、中心軸Ｃが鉛直方向に沿って設けられた回転体形状をなしているので、供給機構により供給された水を確実に内周面２４に沿って周回させることができ、少量の水で試料Ｘを効率良く導出口２０ａに導くことができる。

さらに、液体供給路５１の他端開口５０ｂが内周面２４において試料Ｘが投入される位置よりも上方に形成されており、この他端開口５０ｂから内周面２４の接線方向に沿って水を吐出するようにしているので、水が試料Ｘに直接吐出されることを防ぎ、試料Ｘの飛散を防止できる。

なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。

例えば、前記実施形態の液体供給機構は、液体供給路の他端開口から水平方向に沿って水を吐出するように構成されていたが、水平方向よりも上方又は下方に向かって水を吐出するように構成されていても良い。

また、前記実施形態では、液体供給路の一部が試料投入部を貫通して形成されたものであったが、液体供給路５１は、図４に示すように、投入空間Ｓに連通することなく、試料投入部２０の外部に設けられていても良い。
より具体的にこの液体供給路５１は、水を吐出する開口５０ｂが投入空間Ｓを臨むように設けられており、水を鉛直下方から傾いた方向に向かって吐出するものである。かかる液体供給路５１から供給された水を投入空間Ｓを形成する内周面２４に沿って確実に周回させるためには、液体供給機構５０が、例えば前記内周面２４に固定されたガイド部材６０をさらに有し、前記液体供給路５１から吐出された水を前記ガイド部材６０に沿って流すことで、前記内周面２４を周回させる構成が考えられる。

さらに、液体供給機構は、投入空間に水を供給するものには限られず、例えばエタノール等の有機溶媒を供給するものであっても良い。

前記実施形態の試料投入部は、回転体形状をなす投入空間が形成されたものであったが、投入空間は、例えば断面が多角形状や楕円形状をなす柱状のものであっても良い。この場合、この投入空間は、前記実施形態の縮径部のように、例えば導出口に向かって徐々に断面が小さくなるテーパ部を有していることが好ましい。

また、前記実施形態では、縮径部を形成する傾斜面が周方向に沿って全周に形成されていたが、傾斜面は周方向に沿った一部又は複数部分に形成されていても良い。

さらに、前記実施形態では、投入空間の中心軸が鉛直方向に沿って設けられていたが、投入空間の中心軸は鉛直方向から傾いて設けられていても良い。

前記実施形態の導入管は、内径が試料投入部の導出口と等しく設定されていたが、導入管の内径は、液体供給機構により供給される液体の供給量などによって適宜変更可能である。

また、試料導入装置は、必ずしも導入管を具備している必要はなく、例えば試料投入部の導出口の下方に粒径分布測定装置を配置して、導出口から試料を直接粒径分布測定装置に導入するようにしても良い。

そのうえ、試料導入装置１００としては、図５及び図６に示すように、投入空間Ｓの上方に設けられて投入空間Ｓの少なくとも一部を覆い、液体供給機構５０により供給された液体が投入空間Ｓから飛散することを防止する飛散防止部材７０をさらに具備するものであっても良い。
具体的にこの飛散防止部材７０は、図５に示すように、試料投入部２０の上面に例えば螺子などで取り付けられており、ここでは投入口２０ｂに臨むとともに投入口２０ｂよりも小さい開口７０ａが形成された平板状のものである。なお、この飛散防止部材７０には、起立姿勢にある試料容器の上端部が傾倒姿勢に傾いたときに入り込む切り欠き部７０ｂが形成されている。
この飛散防止部材７０は、図６に示すように、内周面２４において少なくとも液体供給路５１から供給された液体が直接当たる部分の上方に設けられており、ここでは、内周面２４において少なくとも液体供給路５１の中心軸Ｌが交わる部分Ｚを覆っている。言い換えれば、この飛散防止部材７０は、内周面２４において液体供給路５１の他端開口５０ｂの前方に位置する部分Ｚを覆うように設けられていることになる。
このように構成された試料導入装置１００であれば、投入空間Ｓに供給された液体が周囲に飛び散ってしまうことを防ぐことができる。

飛散防止部材７０は、平板状をなすものには限られず、例えば図７に示すように、切頭円錐形状をなすものなど、投入空間Ｓの少なくとも一部を傾斜面７１によって塞ぐように構成されたものでも構わない。このようなものであれば、仮に液体が飛散して傾斜面７１に付着したとしても、傾斜面７１に沿って液体を下方に流れ落とすことができる。

前記実施形態の粒径分布測定装置は、回折／散乱式のものであったが、動的光散乱理論に基づいて粒子径分布を測定する、いわゆる動的光散乱式のものであっても良い。

その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。

１００・・・試料導入装置
１０ ・・・試料容器
２０ ・・・試料投入部
Ｓ ・・・投入空間
Ｓ１ ・・・縮径部
２４ ・・・内周面
２５ ・・・傾斜面
２０ａ・・・導出口
Ｃ ・・・中心軸
３０ ・・・導入管
５０ ・・・液体供給機構
５１ ・・・液体供給路

Claims (9)

1. 試料の粒径分布を測定する粒径分布測定装置に前記試料を導入する試料導入装置であって、
   前記試料が投入される投入空間及び前記投入空間に投入された試料を導出する導出口を有する試料投入部と、
   前記試料と混合されて粒径分布を測定するために供される液体を前記投入空間に供給する液体供給機構とを具備し、
   前記液体供給機構により供給された前記液体が、前記試料投入部における前記投入空間を形成する内周面に沿って周回しながら前記導出口に導かれることを特徴とする試料導入装置。
2. 前記投入空間が、前記導出口に向かって徐々に縮径する縮径部を有していることを特徴とする請求項１記載の試料導入装置。
3. 前記内周面が、中心軸が鉛直方向に沿って設けられた回転体形状をなし、
   前記液体供給機構が、前記内周面の接線方向に沿って前記液体を供給することを特徴とする請求項１又は２記載の試料導入装置。
4. 前記液体供給機構が、前記内周面に開口して前記投入空間に連通するとともに、前記液体が流れる液体供給路を有していることを特徴とする請求項１乃至３のうち何れか一項に記載の試料導入装置。
5. 前記液体供給機構が、前記液体供給路を複数有していることを特徴とする請求項４記載の試料導入装置。
6. 前記導出口に連通するとともに、該導出口から導出された前記試料及び前記液体を前記粒径分布測定装置に導く導入管をさらに具備し、
   前記液体供給機構により供給される前記液体の供給量が、前記導入管内を前記液体が途切れることなく流れるように設定されていることを特徴とする請求項１乃至５のうち何れか一項に記載の試料導入装置。
7. 前記投入空間の上方に設けられて前記投入空間の少なくとも一部を覆い、前記液体供給機構により供給された前記液体が前記投入空間から飛散することを防止する飛散防止部材をさらに具備することを特徴とする請求項１乃至６のうち何れか一項に記載の試料導入装置。
8. 前記液体供給機構が、前記投入空間に前記液体を間欠的に供給することを特徴とする請求項１乃至７のうち何れか一項に記載の試料導入装置。
9. 請求項１乃至８のうち何れか一項に記載の試料導入装置を用いたことを特徴とする粒径分布測定装置。