JP3001335U - ディジタル屈折計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 屈折率を正確に、かつ安定して求めることが
出来、特別の高価な設備を必要とせず、オンライン的な
測定が出来るディジタル屈折計を提供する。また、自動
測定も可能である。 【構成】 試料の液状物質１１は基準プリズム１８と開
閉自在な蓋体２０間に挟持され三者が同一温度で一体化
した状態で測定される。光学検出部１の光源ランプ２６
からの光線は基準プリズム１８上の液状物質１１で反射
し、ＣＣＤ３に入力される。ＣＣＤで光電変換されたア
ナログ検出信号は演算検出部２のＣＰＵ５に入力され所
定の演算が行われ屈折率が求められ、そのＤ／Ａ変換さ
れた値が表示される。また、試料の液状物質１１等の恒
温源１７により温度コントロールされ、その温度は温度
検出部３２を介しＣＰＵ５に入力され屈折率の温度補正
が行われる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、液状物質の屈折率を高精度に測定する屈折計に係り、特に、アッベ 式のディジタル屈折計に関する。

【０００２】

【従来の技術】

食品産業における各種の液状物，薬品産業における各種の液状薬剤や化学分野 における油脂，各種の液剤等の液状物質の物性の把握およびその品質管理には屈 折計が最適である。液状物質が所望の物性を有するものか否かを求めるには液状 物質の成分を分析したり、その比重を求める手段が上げられる。しかしながら、 前者は極めて多くの時間と特殊な高価な設備や技術を必要とする。また、比重は 物性の代用特性を表示するものとしては粗になりすぎる。そのため、現場的で、 かつ比較的正確な物性を迅速に把握することが出来る屈折計が従来より各方面に おいて広く使用されている。また、例えば、複数の液状物質を混合して所望の液 剤等を製作する場合には、その混合工程における各種の液状物質の特性をオンラ イン的に管理する必要がある。このためには屈折計が便利である。更に、定常的 に製作される液剤の品質管理には取り扱いの便利な屈折計が必要である。

【０００３】 図５は従来一般に使用されている屈折計の概要構造を示すものである。図示の ように、光学暗箱１０ａの上面には基準プリズム１８ａが表面を露出して配設さ れる。また、基準プリズム１８ａを覆ってカバ部材４４が配設される。なお、カ バ部材４４は光学暗箱１０ａに固定され、その基準プリズム１８ａ側には空間部 ４５が形成される。カバ部材４４には恒温源１７ａに連結する液状物質入口側口 金１５ａおよび液状物質出口側口金１６ａが設けられ、これ等の口金１５ａ，１ ６ａは空間部４５に連通する。一方、光学暗箱１０ａ内には光源ランプ２６ａ、 レンズ２７ａ，干渉フィルタ２８ａ、レンズ４６，検出部４７が収納される。ま た、検出部４７からの検出信号から屈折率を求めて表示する測定表示部４８が付 設される。以上の構造により、恒温源１７ａにより所定温度に温度コントロール された液状物質は液状物質入口側口金１５ａを介してカバ部材４４の空間部４５ に導入され基準プリズム１８ａの表面に接触し、液状物質出口側口金１６ａから 恒温源１７ａ側に戻入されて循環する。光源ランプ２６ａからの光線はレンズ２ ７ａを介して基準プリズム１８ａに入光され、基準プリズム１８ａの表面に付着 している液状物質１１に係合して反射し、基準プリズム１８ａおよびレンズ４６ を介して検出部４７側に入力する。この検出信号は測定表示部４８側に送られ屈 折率が求められる。一方、図示していないが手動タイプの屈折計も従来より採用 される。このものはその液状物質を基準プリズムとその蓋体間で保持し、光線を 照射し、屈折率を測定して表示するものである。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

図６は横軸に温度をとり、縦軸に屈折率を表示したものである。すべての液状 物質の屈折率は図示のように温度変化により大きく変化し、高温になるに従って 屈折率は低下する。図５に示すように液状物質１１の温度Ｔ₄，カバ部材４４の 温度Ｔ₁，光学暗箱１０ａの温度Ｔ₂，基準プリズム１８ａの温度Ｔ₃等は外気等 の温度変化の影響により変化する。そのため、液状物質１１の温度は一定ではな い。例えば、サッカロースのような液状物質の場合、温度が１℃変化すると屈折 率は０．１％変化する。液状物質の特性やその品質管理のためには０．１％程度 のオーダで屈折率を正確に把握することが必要である。従って、前記のように液 状物質１１の温度が大気等の影響によって変化する屈折計では液状物質１１の屈 折率を測定しても何の意味もない。そこで、従来では屈折計全体を恒温室内に収 納することが必要になり極めて不便であり、かつ設備費用が膨大なものになる問 題点があった。また、手動タイプの屈折計の中にはアッベ式の温度変化のしにく い構造のものもあるが、屈折計を手で握っている内に温度変化が生じ、安定した 測定が出来ない問題点があった。

【０００５】 本考案は、以上の問題点を解決するもので、安定で高精度な屈折率の測定が出 来ると共に、恒温室等を使用することなく現場的に使用され、かつ特別な測定技 術を必要としないディジタル屈折計を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

本考案は、以上の目的を達成するために、液状物質に光を照射すると共に屈折 光をキャッチする光学検出部と、当該検出部からのアナログ信号を基にして当該 物質の屈折率を自動演算してディジタル表示する演算操作部とを有する屈折計で あって、前記光学検出部は、前記液状物質を露出表面上に保持すべく光学暗箱の 上面側に固定される基準プリズムと、当該プリズム上に保持された前記液状物質 に着離可能に接触する当接部を有し前記光学暗箱側に開閉自在に支持される蓋体 と、前記光学暗箱内に収納される光源部と、当該光源部から前記液状物質に照射 される光線をＣＣＤ側に送る光学系を備えるものからなり、前記演算検出部は、 前記ＣＣＤからの検出信号をＡ／Ｄ変換し前記液状物質の屈折率を演算するＣＰ Ｕと、前記液状物質の温度を検出して前記ＣＰＵ側に入力する温度検出部と、前 記ＣＰＵに係合するＲＯＭ，ＲＡＭおよび操作部と、ＣＰＵの演算値をＡ／Ｄ変 換して表示する表示部とを備えてなるディジタル屈折計を構成するものである。 更に、具体的には前記基準プリズムの近傍には、当該プリズムおよび前記蓋体を 一定温度に保持する恒温機構が付設され、前記蓋体の液状物質との当接部が補助 プリズムから形成されることを特徴とするものである。

【０００７】

【作用】

基準プリズムの露出表面に被測定物である液状物質が配設される。光学暗箱に 開閉自在に支持されている蓋体を閉止し、蓋体の当接部を液状物質に接触させる 。それにより、液状物質は基準プリズムと蓋体の当接部間で挟持される。アッベ の理論によりこの状態において液状物質と基準プリズムおよび蓋体は同一温度に なり全体として一体的に温度変化する。そのため、蓋体又は基準プリズムの温度 を測定することにより液状物質の温度を正確に知ることが出来る。ある一定温度 状態にある液状物質に光源部から光線を照射すると光学系を介してＣＣＤに屈折 光が入力される。また、温度検出部を蓋体又は基準プリズムに係合させることに より温度の検出信号が発生する。前記ＣＣＤおよび温度検出部からの検出信号は ＣＰＵ内に入力される。ＣＰＵにはＲＯＭ，ＲＡＭ，Ｅ₂ｐＲＯＭが係合し、前 記検出信号を基にして屈折率が演算される。この演算された屈折率は表示部によ り表示される。温度変化が生じてもその時における温度がＣＰＵ側に直接入力さ れ温度補正が行われるため常に一定で、かつ高精度な屈折率を求めることが出来 る。また、恒温機構を用いて基準プリズム近傍の温度コントロールをすることに より液状物質の温度変化の幅が狭くなり、更に高精度な測定が可能になる。また 、蓋体の当接部に補助プリズムを用いることにより、蓋体と基準プリズムとの密 接性が向上し、更に高精度な測定をすることが出来る。

【０００８】

【実施例】

以下、本考案の一実施例を図面に基づき説明する。図１は本考案の一実施例の 光学検出計を示す構成図、図２は液状物質の屈折率の演算，表示を行う演算操作 部のブロック図、図３は本実施例の光学検出部の側面形状を示す側面図、図４は 図３の上面図、図５は従来の屈折計の構成図、図６は温度と屈折率との関係を示 す線図である。

【０００９】 図１および図２に示すように、ディジタル屈折計は大別して光学検出部１と演 算検出部２からなる。光学検出部１は被測定物である液状物質の屈折光をＣＣＤ ３を介してアナログ検出信号として発するものであり、演算検出部２は前記アナ ログ検出信号の入力部４とこの入力信号を基にして屈折率を演算するＣＰＵ５と その演算値をディジタル表示する表示部６等を有するものからなる。

【００１０】 まず、図１乃至図３により光学検出部１の詳細構造を説明する。筐体７にはＯ リング８を介して試料受け台９が固定される。試料受け台９の下方には密閉箱体 状の光学暗箱１０が連結される。試料受け台９には試料である液状物質１１の溜 る受け面１２と液だまり部１３が形成される。また、試料受け台９の内部には液 だまり部１３側に連通する通路１４が形成される。液状物質入口用口金１５およ び液状物質出口用口金１６は通路１４に連通して試料受け台９上に設けられ、恒 温源１７に連結する。液状物質１１は試料として受け面１２上に供給されると共 に恒温源１７から通路１４を介して循環供給される。なお、恒温源１７等からな る恒温機構は液状物質１１の温度を一定値に保持するためのものである。

【００１１】 基準プリズム１８はその上面を受け面１２と一致する位置に露出して試料受け 台９内に固定される。この露出表面１９は試料である液状物質１１の添付面に相 当する。すなわち、試料である液状物質１１は基準プリズムの露出表面１９上に 搭載されて配置される。

【００１２】 蓋体２０は蓋板２１，支持台２２，取手２３および当接部である補助プリズム ２４等からなる。支持台２２は試料受け台９上に立設して配置され、その上端に は蓋板２１の基端部が蝶番２５を介して回動自在に連結される。蓋板２１の光端 側には補助プリズム２４が固定され、その途中には蓋板２１を開閉するための取 手２３が連結される。なお、本実施例では補助プリズム２４は乱反射ガラスから 形成される。蓋板２１は閉止状態において補助プリズム２４の全面が基準プリズ ム１８の露出表面１９と当接可能な位置にくるように形成される。すなわち、蓋 板２１の閉止状態において液状物質１１は基準プリズム１８の露出表面１９と補 助プリズム２４との両者に挟持され、三者は全面接触状態に保持される。

【００１３】 光学暗箱１０内には光源ランプ２６、コンデンサレンズ２７、干渉フィルタ２ ８、対物レンズ２９、表面鏡３０およびＣＣＤ３等の光学系が収納される。光源 ランプ２６からの光線３１は図１に示す径路を介してＣＣＤ３側に入光される。 ＣＣＤ３は入光光線に対応するアナログ検出信号を発送する。

【００１４】 次に、図２により演算検出部２の概要構成を説明する。演算検出部２は大別し て温度検出部３２、入力部４、ＣＰＵ５、ＲＯＭ，ＲＡＭ等の記憶部３３、操作 部３４および表示部６等からなる。

【００１５】 図２に示すように光学検出部１の基準プリズム１８には感温素子３５が当接係 合して配設される。この感温素子３５は温度検出部３２と連結する。後に詳説す るが、以上の構造により感温素子３５は試料である液状物質１１の温度を検出す る。

【００１６】 入力部４は、ＣＣＤ３と温度検出部３２と連結する入力ポート３６（ＰＰＩ） と、それ等からのアナログ検出信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器３７等からな る。

【００１７】 ＣＰＵ５はＡ／Ｄ変換器３７からのディジタル信号を基にして検出温度におけ る試料の液状物質の屈折率を演算する回路が形成されるものである。このソフト ウエアの説明は省略するが明暗の境界曲線を基にした複雑な理論式等により求め られるものである。

【００１８】 記憶部３３は本実施例ではＲＯＭ３８，ＲＡＭ３９およびＥ₂ｐＲＯＭ４０等 からなり、ＣＰＵ５に連結し必要なデータを送る。なお、これ等の説明も省略す る。

【００１９】 操作部３４はＣＰＵ５を操作するもので各スイッチ類およびディジタルスイッ チ類等からなる。

【００２０】 表示部６はＣＰＵ５で演算した屈折率のディジタル値をＤ／Ａ変換して表示す るもので出力ポート４１（ＰＰＩ）Ｄ／Ａ変換器４２およびＣＲＴ４３等からな る。

【００２１】 次に、本実施例の作用を説明する。蓋体２０の蓋板２１を開放し、基準プリズ ム１８の露出表面１９上に試料の液状物質１１を適量だけ垂らす。次に、蓋板２ １を回動し閉止する。液状物質１１は蓋板２１の補助プリズム２４と基準プリズ ム１８の露出表面１９間で挟持される。アッベの法則にもあるように、部材が隙 間なく密に一体化すると一体化された部材はすべて同一温度に保持される。この 事から補助プリズム２４と試料の液状物質１１と基準プリズム１８とはすべて同 一の温度になる。従って、例えば基準プリズム１８の温度を感温素子３５により 測定することにより、その瞬間における試料の温度をオンラインで検知すること が出来る。また、基準プリズム１８等を保持する試料受け台９は恒温源１７から 液状物質入口用口金１５，通路１４，液状物質出口用口金１６を介して循環する 恒温の液状物質１１により一定温度に保持されるため試料の液状物質１１の温度 変化を極力低く抑えることが出来る。

【００２２】 図１に示すように、光源ランプ２６からの光線３１はコンデンサレンズ２７お よび干渉フィルタ２８を介して基準プリズム１８に照射され、基準プリズム１８ で屈折し試料の液状物質１１に当たり補助プリズム２４の乱反射プリズムで反射 する。反射光線は基準プリズム１８で屈折し対物レンズ２９および表面鏡３０を 介してＣＣＤ３に入光される。ＣＣＤ３は入光線を光電変換し、アナログ検出信 号にする。このアナログ検出信号は入力ポート（ＰＰＩ）３６に入る。一方、基 準プリズム１８に係合して配設された感温素子３５からの温度検出値のアナログ 検出信号は温度検出部３２を介して入力ポート３６に入力される。これ等のアナ ログ検出信号はＡ／Ｄ変換器３７でディジタル信号に変換され、ＣＰＵ５に入力 される。

【００２３】 ＣＰＵ５には前記したように記憶部３３および操作部３４が連結し、各種の記 憶データおよび操作データが入力される。ＣＰＵ５はこれ等のデータと前記のデ ィジタル信号を基にして所定の演算を行い屈折率を求める。

【００２４】 ＣＰＵ５で演算された屈折率のディジタル信号は表示部６に送られ出力ポート ４１（ＰＰＩ）を介しＤ／Ａ変換器４２でアナログ信号に変換されて出力される 。ＣＲＴ４３は屈折率を表示する。

【００２５】 測定中に試料の液状物質１１の温度が変化した場合には、前記したようにその 温度が感温素子３５および温度検出部３２により検出され、その値がＣＰＵに入 力される。ＣＰＵは温度補正を行い正確な屈折率を求めることが出来る。

【００２６】 本考案における屈折計は、例えば食品関係では糖液，ジュース，ソフトドリン ク，酒類，醤油，食用油，乳製品，液体調味料、添加物等に適用され、薬品関係 では、リンゲルおよび生理的食塩水等の薬液，液剤，ドリンク剤，香料等に適用 される。また、油脂関係では水素添化物、活性界面剤等に適用され、化学関係で は各種化学薬品，無機塩，有機塩，ニカワ，液状ゴム，メッキ液，製紙用薬剤， 感光剤，漂白剤，マシン油，バッテリ液，クーラント，石油化学製品有機溶媒等 に適用される。勿論、その他の液状物質にも適用される。

【００２７】 本考案の実施例では試料の注入，排出，洗浄を半自動で行っているが、コンピ ュータ制御による自動制御を行うようにしてもよい。また、各光学系の結露防止 のため結露防止装置を付設してもよい。また、光学検出部１と演算検出部２は別 体のものでも一体的構造のものでもよい。また、１つの演算検出部２に対し複数 台の光学検出部１を設けるものでもよい。

【００２８】

【考案の効果】

本考案によれば、次のような顕著な効果を奏する。 １）試料の液状物質が基準プリズムと蓋体により挟持されるため、これ等が常 に同一温度に保持される。そのため、例えば基準プリズムの温度を検出すること により液状物質の温度がオンライン的に検出される。以上により、高精度の屈折 率の測定が出来る。 ２）恒温源からの一定温度の液状物質を基準プリズム等のまわりに循環させる ことにより、試料の温度変化を極力低く抑えることが出来る。これにより、高精 度な測定が出来る。 ３）従来技術のように、試料の温度コントロールのために複雑で、かつ高価な 装置，設備を使用する必要がなく、比較的安価に実施出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例の光学検出部の構成図。

【図２】本実施例の演算操作部の構成図。

【図３】光学検出部の側面図。

【図４】光学検出部の上面図。

【図５】従来の屈折計の光学検出部の概要構成図。

【図６】温度と屈折率との関係を示す線図。

【符号の説明】

１ 光学検出部 ２ 演算検出部 ３ ＣＣＤ ４ 入力部 ５ ＣＰＵ ６ 表示部 ７ 筺体 ８ Ｏリング ９ 試料受け台 １０ 光学暗箱 １１ 液状物質 １２ 受け面 １３ 液だまり部 １４ 通路 １５ 液状物質入口用口金 １６ 液状物質出口用口金 １７ 恒温源 １８ 基準プリズム １９ 露出表面 ２０ 蓋体 ２１ 蓋板 ２２ 支持台 ２３ 取手 ２４ 補助プリズム ２５ 蝶番 ２６ 光源ランプ ２７ コンデンサレンズ ２８ 干渉フィルタ ２９ 対物レンズ ３０ 表面鏡 ３１ 光線 ３２ 温度検出部 ３３ 記憶部 ３４ 操作部 ３５ 感温素子 ３６ 入力ポート（ＰＰＩ） ３７ Ａ／Ｄ変換器 ３８ ＲＯＭ ３９ ＲＡＭ ４０ Ｅ₂ｐＲＯＭ ４１ 出力ポート（ＰＰＩ） ４２ Ｄ／Ａ変換器 ４３ ＣＲＴ

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 液状物質に光を照射すると共に屈折光を
   キャッチする光学検出部と、当該検出部からのアナログ
   信号を基にして当該物質の屈折率を自動演算してディジ
   タル表示する演算操作部とを有する屈折計であって、前
   記光学検出部は、前記液状物質を露出表面上に保持すべ
   く光学暗箱の上面側に固定される基準プリズムと、当該
   プリズム上に保持された前記液状物質に着離可能に接触
   する当接部を有し前記光学暗箱側に開閉自在に支持され
   る蓋体と、前記光学暗箱内に収納される光源部と、当該
   光源部から前記液状物質に照射される光線をＣＣＤ側に
   送る光学系を備えるものからなり、前記演算検出部は、
   前記ＣＣＤからの検出信号をＡ／Ｄ変換し前記液状物質
   の屈折率を演算するＣＰＵと、前記液状物質の温度を検
   出して前記ＣＰＵ側に入力する温度検出部と、前記ＣＰ
   Ｕに係合するＲＯＭ，ＲＡＭおよび操作部と、ＣＰＵの
   演算値をＡ／Ｄ変換して表示する表示部とを備えること
   を特徴とするディジタル屈折計。
2. 【請求項２】 前記基準プリズムの近傍には、当該プリ
   ズムおよび前記蓋体を一定温度に保持する恒温機構が付
   設されてなる請求項１のディジタル屈折計。
3. 【請求項３】 前記蓋体の液状物質との当接部が補助プ
   リズムから形成されてなる請求項１のディジタル屈折
   計。