JP3049908B2 - 粒度分布測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】 本発明は液相のレーザ回折／散
乱式の粒度分布測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】 レーザ回折／散乱式の粒度分布測定装
置においては、分散飛翔状態の被測定粒子群にレーザ光
を照射し、被測定粒子群により回折または散乱されたレ
ーザ光の空間的な強度分布を測定して、フラウンフォー
ファ回折理論またはミーの散乱理論等に基づく演算によ
ってその光強度分布を粒度分布に換算する。

【０００３】このような粒度分布測定装置において、被
測定粒子群を分散させる媒体として液体を使用する場合
には、主としてフローセルが使用される。フローセルを
用いた測定においては、被測定粒子群を媒液中に分散さ
せた縣濁液（以下、試料縣濁液と称する）を攪拌槽に収
容して攪拌するとともに、この縣濁液を循環ポンプによ
り攪拌槽とフローセル間で循環させることにより、媒液
中に被測定粒子群が常に均一に分散された状態の縣濁液
がフローセル内を流れるようにし、このフローセルを介
して試料縣濁液にレーザ光を照射する。

【０００４】ところで、このようなフローセルを用いた
測定においては、セルが汚れると光強度分布の測定に誤
差が生じることになるから、フローセルは常に清浄状態
に保つ必要がある。

【０００５】フローセルの内壁面の洗浄方法として、従
来、このフローセルを含む縣濁液循環系内に洗剤を流す
方法、フローセルの内面側にワイパーを設ける方法等が
あるが、一般的にはフローセルの洗浄機構は測定装置に
具備されておらず、汚れたときにはフローセルを分解し
て洗浄している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】 従来のフローセルの
洗浄方法のうち、洗剤を循環系内に流す方法では、汚れ
が落ちにくくフローセルを十分に洗浄することはできな
い。また、ワイパーによりセルの内面を擦る方法では、
被測定粒子群の材質によってはセルの壁面に傷が付く恐
れがあるとともに、セル内に比較的複雑な構造物が配置
される関係上、粒子が溜まりやすいという問題がある。
更に、フローセルを分解洗浄する場合には、当然のこと
ながら作業が煩雑で測定能率が低下するという問題があ
る。

【０００７】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
ので、簡単な構成のもとに、フローセルを分解すること
なく十分に洗浄することができ、しかもセルの壁面に傷
がついたり粒子が溜まる等の不具合も生じないレーザ回
折／散乱式粒度分布測定装置の提供を目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】 本発明の粒度分布測定
装置は、フローセルを含む縣濁液循環系内に洗剤を注入
する手段と、同じく縣濁液循環系内に空気を強制的に混
入させる手段を備えたことによって特徴付けられる。

【０００９】

【作用】 縣濁液循環系内に洗剤とともに空気を強制的
に混入させると、媒体が洗剤（特にその成分である界面
活性剤）により表面張力が低下し、セル内には空気の混
入による泡が発生する。本発明はこの泡の攪拌効果を利
用し、フローセル内に特に構造物を配置することなく、
洗浄効果を向上させている。

【００１０】すなわち、単に洗剤を縣濁液循環系内に注
入して媒液を流すだけでは、媒液の表面張力は低下する
ものの、セルの内壁面近傍の流れは層流に近く線速度が
遅いため、壁面に付着している粒子は離脱しにくい。

【００１１】一方、セル内に泡を発生させると、セルの
内壁面のある点に着目したとき、その点には気体と液体
が交互に接するため、付着粒子に作用するエネルギが大
きくなり、粒子の離脱が促進される。

【００１２】

【実施例】 図１は本発明を適用したレーザ回折／散乱
式粒度分布測定装置の縣濁液循環系の構成例を示す図で
ある。フローセル１はその下端部に縣濁液入口１ａを、
上端部に縣濁液出口１ｂを持つセルであって、縣濁液入
口１ａは管２を介して攪拌槽３内に連通している。ま
た、縣濁液入口１ｂは管４を介して循環用ポンプ５の吸
入口に連通しており、この循環用ポンプ５の吐出口は管
６を介して攪拌槽３に至っている。攪拌槽３内には、攪
拌機７の攪拌羽根７ａが挿入されており、攪拌用モータ
７ｂの駆動によって攪拌槽３内の試料縣濁液が攪拌され
る。

【００１３】このような構成において、循環用ポンプ５
を駆動することによって攪拌槽３内の試料縣濁液がフロ
ーセル１内にその下方から流入し、セル１を経てその上
方から流出した試料縣濁液は循環用ポンプ５を介して攪
拌槽３内に戻される。

【００１４】フローセル１には、その外部の一方側に置
かれたレーザ光源（図示せず）からのレーザ光が照射さ
れるとともに、このフローセル１を挟んでレーザ光源と
反対側には集光レンズおよびリングデテクタ等からなる
測定光学系（図示せず）が配置され、この測定光学系に
よってフローセル１を流れる試料縣濁液中の被測定粒子
群による回折／散乱光の強度分布が測定されるようにな
っている。

【００１５】攪拌槽３とフローセル１の縣濁液入口１ａ
を結ぶ管２の途中には、開閉弁８を介して空気吸引口９
が設けられている。また、攪拌槽３の上部開口部には開
閉弁１０を介して清水を流入させるための清水流入管１
１が導かれているとともに、洗剤ポンプ１２の駆動によ
り洗剤容器１３内の洗剤を攪拌槽３内に注入するための
洗剤注入管１４が導かれている。更に、攪拌槽３の底面
部には開閉弁１５を介して内部の液体を排出するための
排出管１６が設けられている。更にまた、攪拌槽３には
レベル計１７が配設されており、内部の液体量を検知す
ることができるようになっている。

【００１６】以上のような縣濁液循環系の各要素は、各
部を駆動制御するドライバを介してコンピュータ（いず
れも図示せず）からの指令信号によって以下に述べる一
連の手順でシーケンシャルに自動的に動作するととも
に、必要に応じて各部を手動操作し得るように構成され
ている。

【００１７】測定を含めた自動制御状態におけるシーケ
ンスは次の通りである。 （１）攪拌槽３内に試料縣濁液を入れたことがレベル計
１７の出力によって確認されると、循環用ポンプ５をＯ
Ｎにして、試料縣濁液を系内で循環させ、回折／散乱光
の強度分布を測定する。

【００１８】（２）測定が終了すると、開閉弁１５を開
放して試料縣濁液を排出した後、開閉弁１０を開放して
攪拌槽３内に清水を満たす。 （３）洗剤ポンプ１２を一定時間駆動して洗剤容器１３
内の洗剤を攪拌槽３内に一定量注入した後、再び循環用
ポンプ５をＯＮにして攪拌槽３内の液を循環させる。

【００１９】（４）液の循環途中で開閉弁８を開放す
る。これにより、空気吸引口９を介して系内に空気が吸
い込まれ、フローセル１内に気泡が発生する。 （５）空気の吸い込みを続けることによって、フローセ
ル１の内壁面に付着している粒子が後述するように洗剤
および気泡の作用によって離脱するから、一定時間が経
過した後に開閉弁８を閉じるとともに、液の循環を続け
る。

【００２０】（６）攪拌槽３内の液の排水・清水充填を
行って再び液を循環させた後、次の測定に備えて待機す
る。 以上の動作において、（４）ないしは（５）で空気が吸
い込まれている過程では、フローセル１内は図２に模式
的に示すように、洗剤を含む清水Ｗと気泡Ｂとが混在し
た状態で、全体が下から上へと流れる状態となってい
る。この状態におけるフローセル１の内壁面では、図３
に拡大模式図を示すように、各部に気体Ｂと液体Ｗが交
互に接するため、この内壁面Ｉに付着している粒子に作
用するエネルギは大きくなって、粒子の離脱を促進す
る。すなわち、単に液のみを流す場合にはセルの内壁面
近傍の流れが層流となって線速度が遅く、付着粒子が落
ちにくいのに対し、気泡Ｂを混在させることによって、
その攪拌効果により付着粒子には大きなエネルギが作用
し、極めて落ちやすくなる。

【００２１】なお、以上の実施例において、循環用ポン
プ５としては空気が混入しても送液能力が低下しない型
式のポンプ、例えばペリスタポンプ等を使用することが
望ましい。

【００２２】また、以上の実施例では、循環用ポンプ５
の吸引力によって空気を系内に吸い込んでいるが、図４
に例示するように、空気をポンプ４１で系内に送り込む
ように構成してもよい。この場合、循環用ポンプ４２と
しては図示のようなうず巻式のものを採用して、この間
は停止させておくようにしてもよい。

【００２３】

【発明の効果】 以上説明したように、本発明によれ
ば、フローセルを用いた液相による粒度分布測定装置の
試料縣濁液循環系内に、洗剤を注入する手段および空気
を強制的に混入させる手段を設け、フローセルの洗浄に
際してその内部で気泡を発生させることにより、フロー
セルの内壁面に付着している粒子を気泡の攪拌効果を利
用して離脱させるように構成しているから、フローセル
内にワイパー等の構造物を配置することなく、極めて簡
単な構成のもとにフローセルを循環系から取り外さずに
その内部を十分に洗浄することが可能となり、常に誤差
のない粒度分布測定が可能となるとともに、測定の作業
能率も向上する。しかも、洗浄時にセルの内壁面に傷を
付けたり、あるいは粒子が溜まるという不具合も生じな
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明を適用したレーザ回折／散乱式粒度分
布測定装置の縣濁液循環系の一例を示す構成図

【図２】 本発明実施例において空気が吸い込まれてい
る状態でのフローセル１の内部の模式的説明図

【図３】 その状態でのフローセル１の内壁面近傍の拡
大模式的説明図

【図４】 本発明の他の実施例の要部構成図

【符号の説明】

１・・・・フローセル １ａ・・・・縣濁液入口 １ｂ・・・・縣濁液出口 ３・・・・攪拌槽 ５・・・・循環用ポンプ ８・・・・開閉弁 ９・・・・空気吸引口 １１・・・・清水流入管 １２・・・・洗剤ポンプ １３・・・・洗剤容器 １６・・・・排水管

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測定粒子群を媒液中に分散させた縣濁
   液が流されるフローセルに、レーザ光を照射して得られ
   る回折／散乱光の強度分布を測定して被測定粒子群の粒
   度分布を求める装置において、上記フローセルを含む縣
   濁液循環系内に、洗剤を注入する手段、および、空気を
   強制的に混入させる手段を備えたことを特徴とする粒度
   分布測定装置。