JP3422699B2 - 粒度分布測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】この発明は、粉体試料などの
粒子の粒度分布を測定する粒度分布測定装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】粒子の測定技術は、薬品、食品、セラミ
ックス、化粧品、塗料、色素など広い分野にわたって、
粉末状の物質の性能を決定し、また、評価する上で不可
欠であり、その重要性は日増しに高まっている。このよ
うな粒子の粒度分布を測定する装置の一つにレーザ回折
散乱式粒度分布測定装置がある。この粒度分布測定装置
は、分散バスとフローセルとを循環流路を介して接続し
た試料液循環系において、分散バスに分散媒を供給する
と共に試料を投入し、これらを混合攪拌して試料液と
し、前記フローセル内を流れる試料液に対してレーザ光
を照射し、そのときの回折および／または散乱光パター
ンに基づいて前記試料液における試料の粒度分布を測定
するものである。そして、前記試料液循環系と測定系と
は１つの筐体内に設置されて装置本体とされる。 【０００３】このように構成された装置により粒度分布
測定を行う場合、先ず試料液循環系の分散バスに分散媒
を供給しなければならない。そのために、従来は、分散
媒を貯留した液槽と前記装置本体の分散バスとを供給ポ
ンプを介して配管で接続する作業が必要であった。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】しかし、前記分散媒は
測定試料によって種類を変えなければならない場合があ
り、前記装置の構成では、分散媒を変更するたびに、そ
れまで分散バスに配管接続されていた分散媒供給系を新
たな分散媒供給系と接続し直さなければならないので、
配管作業に手間がかかるばかりか、配管のし直しに伴い
装置本体などの改造も必要になるという問題点がある。 【０００５】また、装置本体と分散媒供給系とは電気的
に完全に分離されているので、装置本体の制御手段によ
り分散媒供給系を制御することができず、分散媒の自動
供給や試料液の濃度自動調整を簡単に行えないという問
題点もある。 【０００６】この発明は、上述の事柄に留意してなされ
たもので、その目的は、試料液循環系および測定系を設
けた本体筐体に対して、副筐体を横付けするだけで、配
管作業を要することなく、試料液循環系を構成する分散
バスへの分散媒の供給や試料液の濃度調整を自動的に行
うことのできる粒度分布測定装置を提供することであ
る。 【０００７】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明の粒度分布測定装置は、分散バスとフロー
セルとを循環流路を介して接続した試料液循環系と、前
記フローセル内を流れる試料液に対してレーザ光を照射
し、そのときの回折および／または散乱光パターンに基
づいて前記試料液における試料の粒度分布を測定する測
定系とを備えたものであって、前記試料液循環系および
測定系を本体筐体に設け、この本体筐体とは別体の副筐
体に、前記分散バスに分散媒を供給する分散媒供給系の
うち、少なくとも供給ポンプから注入端部までの部分
を、注入端部が副筐体から突出するように設け、前記本
体筐体の所定側面と前記副筐体の所定側面とが対向する
ように本体筐体に副筐体を横付けした状態で、本体筐体
側の分散バスの上に前記注入端部が臨むようにした点に
特徴がある。 【０００８】この発明の粒度分布測定装置では、本体筐
体に副筐体を横付けするだけで、試料液循環系の分散バ
スの上に分散媒供給系の注入端部が臨み、分散媒供給系
の制御部が本体筐体側の制御手段に電気的に接続される
ので、配管接続作業を要することなく、分散バスへの分
散媒の供給および試料液の濃度調整を自動的に行うこと
ができる。 【０００９】 【発明の実施の形態】以下、この発明の詳細を、図を参
照しながら説明する。図１（Ａ），（Ｂ）は、この発明
の一実施形態に係る粒度分布測定装置の正面図を示す。
この粒度分布測定装置は、分散バス１１とフローセル１
５とを循環流路１４を介して接続した試料液循環系１
と、前記フローセル１５内を流れる試料液に対してレー
ザ光を照射し、そのときの回折および／または散乱光パ
ターンに基づいて前記試料液における試料の粒度分布を
測定する測定系２とを備えたレーザ回折散乱式のもので
あって、前記試料液循環系１および測定系２は１つの本
体筐体４内に設置されている。 【００１０】また、この粒度分布測定装置は、前記本体
筐体４とは別体の副筐体５を備え、この副筐体５内に
は、前記試料液循環系１の分散バス１１に分散媒を供給
する分散媒供給系３のうち、供給ポンプ６から注入端部
７までの部分が設置され、先端を下向きとした逆Ｌ字状
の注入端部７は副筐体５の所定側面５ａから外方に突出
するように設けられている。 【００１１】前記分散媒供給系３は、前記供給ポンプ６
のほか、副筐体５の外に設置された分散媒貯留槽８を備
え、供給ポンプ６の吸入口はホース９を介して分散媒貯
留槽８に接続されている。また、供給ポンプ６の吐出口
は電磁弁１０を介して前記注入端部７に接続されてい
る。 【００１２】図４は、この粒度分布測定装置の全体の構
成を概略的に示す。本体筐体４内に設置される試料液循
環系１において、分散バス１１は、投入される測定試料
である粉体（あるいはスラリー）とこれを分散させる分
散媒（例えば純水やアルコールなど）を混合して試料液
とする円筒状の液槽であり、循環ポンプおよび排水ポン
プとして機能する遠心ポンプ１２と切換え弁１３を備え
る循環流路１４を介してフローセル１５に接続されてい
る。この分散バス１１は、前記本体筐体４の右半部に設
置される。また、循環流路１４において、分散バス１１
から試料液が流出する側の往路配管１６は分散バス１１
の底面に接続され、その往路配管１６の途中に配置され
た遠心ポンプ１２が、モータ１８によって駆動される。 【００１３】また、循環流路１４において、試料液が分
散バス１１に流入する側の復路配管１７は、図５に水平
断面で示すように、分散バス１１内へ戻る試料液の流入
方向が分散バス１１の中心方向からずれて分散バス１１
の周壁に沿う向きとなるように、分散バス１１の周壁に
接続されている。その接続位置は、分散バス１１内の試
料液の液面より低い位置とされている。これにより、循
環流路１４から分散バス１１内に流入する液の流れが、
図５に示すように、円筒形とした分散バス１１の周壁に
沿うので、攪拌羽根を用いることなく分散バス１１内の
試料液を渦状に攪拌することができる。 【００１４】また、分散バス１１の底面外部には、発振
器によって振動する超音波振動子１９が設けられてお
り、その駆動により分散バス１１内で試料液が偏析する
のを防止するようにされている。 【００１５】また、前記循環流路１４には、前記切換え
弁１３を介して排水流路２０が接続されている。切換え
弁１３の切換えにより、循環流路１４と排水流路２０と
の接続、および切離しが行われる。前記切換え弁１３
は、ソレノイド２１によって切換え駆動される。さら
に、分散バス１１の周壁の上位置と前記排水流路２０と
は、オーバーフロー流路２２を介して接続されており、
分散バス１１内で得られる試料液が所定の液位を越える
とき、余剰の試料液がオーバーフロー流路２２を経て排
水流路２０に導出されるようにしてある。 【００１６】また、前記分散バス１１内には、試料液が
枯渇に当たる所定液位まで低下したことを検出するフロ
ートスイッチ２３が設けられている。 【００１７】前記測定系２は、前記試料液循環系１のフ
ローセル１５に対してレーザ光を照射し、そのときの回
折および／または散乱光を検出し、これによって得られ
る回折および／または散乱光の強度分布を求め、フラウ
ンホーファ回折、ミー散乱理論に基づいて試料の粒度分
布を求めるものであり、フローセル１５の一方の側に設
けられるレーザ光源２４、フローセル１５の他方の側に
設けられる集光レンズ２５、光検出器２６、および光検
出器２６からの出力信号を処理する信号処理部２７など
によって構成される。 【００１８】図３は、前記本体筐体４および副筐体５の
内部の概略構成を示す平面図である。本体筐体４内に
は、先述した試料液循環系１および測定系２のほかに、
これらの系の電源３０と、装置全体の動作を制御する制
御手段３１とが設けられている。また、副筐体５内に
は、先述した分散媒供給系３を構成する供給ポンプ６お
よび電磁弁１０のほかに、これらの電源３２と制御部３
３とが設けられている。 【００１９】さらに、本体筐体４の一方の側面４ａに
は、図２（Ａ）に示すように、前記側面４ａに副筐体５
の一方の側面５ａが対向するように横付けされたとき、
副筐体５側の前記注入端部７が本体筐体４内に突入して
分散バス１１の上方に臨むのを許容する進入窓３４と、
コネクタ３５とが設けられている。また、副筐体５の前
記側面５ａには、図２（Ｂ）に示すように、前記横付け
状態で、本体筐体４側の前記コネクタ３５と電気的に接
続されるコネクタ３６と、本体筐体４の側面４ａから突
出する排水流路２０の端部２０ａを逃がす開口３７が形
成されている。前記両コネクタ３５，３６の接続によ
り、本体筐体４の制御手段３１（図３）から出力される
制御信号がコネクタ３５，３６を介して副筐体５側の制
御部３３（図３）に送信され、これにより供給ポンプ６
および電磁弁１０が制御される。尚、前記したような両
コネクタ３５，３６によらずに、適宜ケーブルを用いて
電気的に接続するようにしてもよい。 【００２０】次に、前記粒度分布測定装置の動作につい
て説明する。粒度分布測定に分散媒として例えば純水を
使用する場合、純水を貯留した分散媒貯留槽８に接続さ
れた副筐体５を選んで、これを図１（Ｂ）に示すよう
に、本体筐体４に横付けする。これにより、純水を分散
媒として供給する分散媒供給系３の注入端部７が、本体
筐体４内に設置される試料液循環系１の分散バス１１の
上方に臨み、従来例の場合のような配管作業を要するこ
となく、分散バス１１への分散媒の自動供給と、分散バ
ス１１で得られる試料液の自動濃度調整が可能となる。 【００２１】すなわち、本体筐体４側で分散媒供給の動
作開始指令を入力すると、制御手段３１からコネクタ３
５，３６を介して副筐体５側の制御部３３に、分散媒供
給系３の供給ポンプ６および電磁弁１０を制御する信号
が送られ、電磁弁１０が開き、供給ポンプ６が作動す
る。これにより、分散媒貯留槽８に貯留された分散媒で
ある純水が注入端部７から分散バス１１内に注入され
る。 【００２２】分散バス１１内および循環流路１４にわた
って所定量の分散媒が供給されると、制御手段３１の制
御により分散媒供給系３の供給ポンプ６が停止し、電磁
弁１０が閉じて、分散媒の供給が停止する。 【００２３】この後に、分散バス１１内に例えば所定量
（数ｍｇ〜数ｇ）の粉体試料を投入して、本体筐体４側
で分散処理の動作開始指令を入力すると、モータ１８が
駆動して遠心ポンプ１２が作動すると共に、超音波振動
子１９が作動する。これにより、粉体試料の混入した分
散媒が、分散バス１１内から循環流路１４を流れて再び
分散バス１１に戻るといった循環を繰り返す。 【００２４】このとき、循環流路１４から分散バス１１
内に流入する液の流れは、図５に示すように、円筒形と
した分散バス１１の周壁に沿うので、分散バス１１内で
液が渦状に攪拌されることになる。この攪拌作用と超音
波振動子１９の分散作用とにより、液が攪拌分散され、
さらに、循環流路１４を介して循環することにより、均
一で偏析のない試料液となる。 【００２５】得られた試料液の濃度は、循環流路１４内
を循環する状態のもとで、測定系２のレーザ光源２４
（図４）からレーザ光をフローセル１５に向けて照射す
ることにより、そのときの照射光と透過光との割合から
測定される。試料液の濃度が濃すぎる場合は、制御手段
３１の制御により分散媒供給系３を再度駆動して、さら
に分散バス１１内に分散媒を供給することにより希釈さ
れる。このようにして、試料液の自動濃度調整が行われ
る。そして、フローセル１５を流れる試料液が測定に適
した濃度となったところで粒度分布測定が行われる。 【００２６】測定が終了した後に、本体筐体４側で排水
の動作開始指令を入力すると、超音波振動子１９および
遠心ポンプ１２が作動し、さらに切換え弁１３が切換え
駆動されて循環流路１４が排水流路２０に接続される。
これにより、分散バス１１および循環流路１４内の試料
液が排水流路２０を経て排水される。また、超音波振動
子１９の作動により、分散バス１１内の周面や底面に付
着または堆積した粉体試料が排水時に浮遊するので、粉
体試料は分散バス１１内に残留することなく効率よく排
出される。なお、超音波振動子１９の作動は、フロート
スイッチ２３の検出信号に応答して、分散バス１１内が
空になる前に停止される。 【００２７】排水が終了すると、切換え弁１３が切換え
駆動されて循環流路１４が排水流路２０から切り離さ
れ、この状態で分散媒供給系３から分散バス１１への分
散媒の供給が行われ、さらに遠心ポンプ１２が作動して
試料液循環系１の洗浄が行われる。洗浄後の液は、先の
排水動作と同様にして排水される。このような、洗浄動
作を数回繰り返すことにより、試料液循環系１が完全に
洗浄される。なお、排水流路２０から導出された排水
は、本体筐体４に設けた配管を介して排出される。 【００２８】分散媒として、純水とは異なるもの、例え
ばアルコールを使用する場合には、前記本体筐体４から
前記副筐体５を引き離して、アルコールを供給分散媒と
する別の分散媒供給系を備えた副筐体５を、先の場合と
同様に本体筐体４に横付けすることにより、配管作業を
要することなく、本体筐体４側の分散バス１１に分散媒
であるアルコールを自動供給でき、試料液の濃度を自動
調整できる。 【００２９】 【発明の効果】以上説明したように、この発明の粒度分
布測定装置は、分散バスとフローセルとを循環流路を介
して接続した試料液循環系と、前記フローセル内を流れ
る試料液に対してレーザ光を照射し、そのときの回折お
よび／または散乱光パターンに基づいて前記試料液にお
ける試料の粒度分布を測定する測定系とを備えたもので
あって、前記試料液循環系および測定系を本体筐体に設
け、この本体筐体とは別体の副筐体に、前記分散バスに
分散媒を供給する分散媒供給系のうち、少なくとも供給
ポンプから注入端部までの部分を、注入端部が副筐体か
ら突出するように設け、前記本体筐体の所定側面と前記
副筐体の所定側面とが対向するように本体筐体に副筐体
を横付けした状態で、本体筐体側の分散バスの上に前記
注入端部が臨むようにしたので、本体筐体に副筐体を横
付けするだけで、試料液循環系の分散バスの上に分散媒
供給系の注入端部が臨み、配管接続作業を要することな
く、分散バスへの分散媒の供給および試料液の濃度調整
を自動的に行うことができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】（Ａ）はこの発明の一実施形態に係る粒度分布
測定装置の本体筐体から副筐体を引き離した状態を示す
正面図、（Ｂ）は同装置の本体筐体に副筐体を横付けし
た状態を示す正面図である。 【図２】（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ同装置の本体筐体か
ら副筐体を引き離した状態を示す斜視図である。 【図３】同装置の本体筐体内部および副筐体内部の構成
を示す平面図である。 【図４】同装置の構成を概略的に示す図である。 【図５】同装置における分散バスの水平断面図である。 【符号の説明】 １…試料液循環系、２…測定系、３…分散媒供給系、４
…本体筐体、５…副筐体、６…供給ポンプ、７…注入端
部、１１…分散バス、１４…循環流路、１５…フローセ
ル、３１…制御手段、３３…制御部

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 分散バスとフローセルとを循環流路を介
   して接続した試料液循環系と、前記フローセル内を流れ
   る試料液に対してレーザ光を照射し、そのときの回折お
   よび／または散乱光パターンに基づいて前記試料液にお
   ける試料の粒度分布を測定する測定系とを備えた粒度分
   布測定装置において、前記試料液循環系および測定系を
   本体筐体に設け、この本体筐体とは別体の副筐体に、前
   記分散バスに分散媒を供給する分散媒供給系のうち、少
   なくとも供給ポンプから注入端部までの部分を、注入端
   部が副筐体から突出するように設け、前記本体筐体の所
   定側面と前記副筐体の所定側面とが対向するように本体
   筐体に副筐体を横付けした状態で、本体筐体側の分散バ
   スの上に前記注入端部が臨むようにしたことを特徴とす
   る粒度分布測定装置。