JP4153988B2 - 粒径分布測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、分散媒中に分散させた粒子群に光を照射して生じる回折散乱光の強度に基づいて粒径分布を測定する粒径分布測定装置に関するものである。

特許文献１に示されるようなこの種の粒径分布測定装置は、透明なセルに収容した粒子群にレーザ等の光源から光を照射し、その際生じる回折散乱光の強度角度分布を、セルの周囲に離散配置した多数の光検出器により検出し、その検出結果に基づいて粒子群の粒径分布を測定するようにしている。

そして従来は、前記光源や光検出器あるいはそれらの間に介在する光学系機器を１つの筐体に収容するとともに、その筐体の中央部にセル収容空間（いわゆる試料室）を設けてセルを配置するようにしている。

ところが、特許文献１に示すように、光源側を密封構造化しているものは知られているものの、セル収容空間は、ユーザ自身がセル交換などのために頻繁に開けることから、完全な密封構造化は図られておらず、検出器が配置されている空間と連通しているのが実状である。そしてその結果、検出器側の空間が、セル収容空間（試料室）と空気的につながった構造となって、空気の対流や温度差によって光検出器側での光の揺らぎが生じ、再現性のよい測定が難しいという不具合が生じている。
特開２０００−１４６８１４号公報

そこで本発明は、この種の粒径分布測定装置において全く新たな構造とすることで、測定系での空気の対流や温度変化などの環境変化を抑制し、再現性がよく安定性の高い測定を行うことをその主たる課題としたものである。

このような課題を解決すべくなされた本発明に係る粒径分布測定装置は、分散媒中に分散させた粒子群を収容する透明セルと、その透明セル中の粒子群に光を照射する光源と、その光の照射によって発生する回折又は／及び散乱光（以下、回折散乱光という。）の強度を検出する離散配置した複数の光検出器と、前記光源及び光検出器間に配置される光学機器とを備え、前記光検出器から出力される光強度信号に基づいて前記粒子群の粒径分布を算出するものであって、前記光検出器が、一定角度以下の小さい角度で回折散乱した光を検出する狭角散乱光検出器と、前記一定角度よりも広い角度で回折散乱した光を検出する広角散乱光検出器と、を備え、前記透明セルを収容するセル収容空間と、前記光源及び前記広角散乱光検出器を収容する第１の収容空間と、前記狭角散乱光検出器を収容する第２の収容空間とを設けるとともに、前記第１の収容空間及び前記第２の収容空間を、セル収容空間から分離した密閉構造にし、前記光学機器として、光源から拡がる光を屈折させる投光レンズを有し、前記光源と投光レンズとの間に機械開閉式のシャッタを設け、そのシャッタの駆動源を前記第１の収容空間及び前記第２の収容空間の外側に配置していることを特徴とする。

このようなものであれば、光源、光検出器及び光学機器が収容される第１及び第２の収容空間が、ユーザが開閉可能なセル収容空間から気密的に分離されているうえに密封構造であるため、温度変動や空気対流、異物混入等が防止されて、内部の環境が安定し、再現性がよく安定性の高い測定を行うことが可能になる。さらには長期間に亘るメンテナンスフリー等をも実現できる。

一方、このように機器収容空間（第１の収容空間及び第２の収容空間）を密封しても、その中にモータやファン、アクチュエータなどの動力機器が収容されていると、これらから発生する熱が環境を不安定にする原因となりかねない。これを回避するためには、第１の収容空間及び第２の収容空間の外に、モータやファンなどの動力機器を配置しているものが好ましい。

また、可動ミラーやシャッタなど、第１の収容空間及び第２の収容空間の中に配置されて動かす必要のあるものについては、アクチュエータを第１の収容空間及び第２の収容空間外に設置し、そのアクチュエータから当該第１の収容空間及び第２の収容空間を形成する外壁を貫通させた動力伝達機構によって駆動すればよい。

第１の収容空間及び第２の収容空間を密封化し、その内部での環境を安定化するには、あまりに容積が大きいとシールが難しくなるなど、好ましいものではない。そのためには複数の筐体を設けて第１の収容空間及び第２の収容空間を分割化すればよいが、このように筐体を分離配置すると、筐体間の組み立て位置のずれによって、それらが分担収容する光源や光検出器の位置関係もずれることとなり、組み立てやメンテナンスに大幅な手間をかけなければならなくなる恐れが生じる。こういった問題点を一挙に解決して、第１の収容空間及び第２の収容空間を密封化しやすい構造にするとともに、組み立てやメンテナンスでの齟齬が生じないようにするには、一体構造をなすベース構造体を設けるとともに、そのベース構造体を利用して互いに離間して配置した一対の筐体を形成しておき、それら各筐体内に、前記光源、光検出器及び光学機器を分担収容する第１の収容空間及び第２の収容空間をそれぞれ形成するとともに、前記筐体間にセル収容空間を形成しているものが好ましい。

セル収容空間での作業性と密閉性とを両立するには、前記セル収容空間の隣り合う少なくとも２面にそれぞれ開閉可能な開閉蓋を設け、前記開閉蓋を閉じた状態で当該セル収容空間が密閉されるとともに、前記開閉蓋を開けた状態でそれら２面が連続して開口するように構成しているものが好適である。

より具体的には、前記２つの開口面が、セル収容空間の上面と前面とであることが作業性の点からより好ましい。

このように構成した本発明によれば、光源、光検出器及び光学機器が収容される機器収容空間が、ユーザが開閉可能なセル収容空間から気密的に分離されているうえに密封構造であるため、温度変動や空気対流、異物混入等が防止されて、内部の環境が安定し、再現性がよく安定性の高い測定を行うことが可能になるうえ、長期間に亘るメンテナンスフリー等をも実現できる。また、このように機器収容空間を密封しても、その中にモータやファン、アクチュエータなどの動力機器が収容されていると、これらから発生する熱により環境が不安定になりかねないところ、前記機器収容空間の外に、モータやファンなどの動力機器を配置しておけば、かかる不具合も有効に回避することができる。

以下に本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

＜全体概要＞

本実施形態に係る粒径分布測定装置１００は、装置外観を図１、内部機能構成模式図を図２に示すように、測定対象となる粒子群に光を照射した際に生じる回折散乱光の回折散乱パターン（回折散乱光強度の角度分布）を検出し、その回折散乱パターンからＭＩＥ散乱理論に基づいて逆フーリエ変換演算を施し、粒径分布を測定するようにしたものであり、大きく分けると、測定系機器類、循環系機器類、演算系機器類、構造機器類及びその他の補器類を備えている。

＜測定系機器類＞

測定系機器類としては、図２に示すように、分散媒中に分散させた粒子群を収容する透明セル２と、その透明セル２中の粒子群に光を照射する光源と、前記光の照射によって発生する回折散乱光の強度を検出する離散配置した複数の光検出器５とを設けている。

セル２は、例えば樹脂製のもので、詳細は後述するが、タイプの異なる複数のセル（例えば湿式フローセル、湿式バッチセル、乾式バッチセル。図２では湿式フローセルのみを代表として示している。）を、後述するセル保持機構３（図２では図示していない。）により移動可能に保持させ、測定によってどのセル２を使用するかを切り替えられるように構成している。

光源には、例えば複数（２種類）を切替可能に設けている。第１の光源は半導体レーザ４１ａであり、例えば波長約６５０ｎｍの赤色のレーザ光を発する。第２の光源はＬＥＤ４２ａであり、例えば波長約４００ｎｍの青色の光を発する。大粒径の粒子を測定する場合には波長の長い光が有利になり、小粒径の粒子を測定する場合には波長の短い光が有利になるため、このように波長の異なる光を発する光源４１ａ、４２ａを複数設けておくことにより、粒径の測定可能レンジを精度を落とすことなく広げることができる。ここでは前記レーザ光の光軸を水平に設定するとともに、ＬＥＤ光の光軸を斜めに設定しており、それら光軸がセル２のほぼ中央で交差するようにして、その交差位置をセル２中の粒子群に対する光照射位置としている。

各光源４１ａ、４２ａの光射出側には投光レンズ４１ｂ、４２ｂをそれぞれ配置している。そして、各光源４１ａ、４２ａから拡がりながら出た光が、前記投光レンズ４１ｂ、４２ｂにより屈折し、収斂する向きの光となってセル２に照射されるように構成している。この実施形態においては、光源４１ａ、４２ａと投光レンズ４１ｂ、４２ｂとを構造的に一体化し、光源ユニット４１、４２にしてある。

レーザ光源ユニット４１は、図３、図４に模式的に示すように、前記半導体レーザ４１ａと、この半導体レーザ４１ａを搭載する基板４１ｄと、投光レンズ４１ｂと、投光レンズ４１ｂを収容する筒状の収容体４１ｆと、この収容体４１ｆの内部であって、これら半導体レーザ４１ａ及び投光レンズ４１ｂ間に設けたシャッタ４１ｃと、このシャッタ４１ｃを開閉駆動する駆動機構４１ｅと、収容体４１ｇに一体的に結合した取付部材４１ｇとをユニット化したものである。前記駆動機構４１ｅは、直動型電磁アクチュエータ４１ｅ１とその動きを前記シャッタ４１ｃの開閉動作に伝達変換する伝達変換機構４１ｅ２とからなり、電磁アクチュエータ４１ｅ１は、収容体４１ｆの外側に位置するように取り付けてある。シャッタ４１ｃは、一例を図４に示すように、斜めに切り欠き４１ｃ１を設けた矩形板状をなすものであり、前記収容体４１ｇの底壁を貫通させて回転可能に取り付けた支軸４１ｅ３（伝達変換機構４１ｅ２の一部である）にその隅部を固定してある。そしてその支軸４１ｅ３に接続した前記電磁アクチュエータ４１ｅ１の動作で当該支軸４１ｅ３が正逆回転することにより、このシャッタ４１ｃは、半導体レーザ４１ａの正面に前記切り欠き４１ｃ１が位置してレーザ光を透過させる開成位置Ｐと、半導体レーザ４１ａの正面に矩形板が位置してレーザ光を遮光する遮光位置Ｑとの間で回転動作する。矩形板における切り欠き４１ｃ１よりも下方部分４１ｃ２は、錘としての役割を果たし、電磁アクチュエータ４１ｅ１が作動しなかった場合でも、その錘によってシャッタ４１ｃが必ず遮光位置Ｑに来るようにフェールセーフ機構の役割を果たしている。

ＬＥＤ光源ユニット４２は、図２に模式的に示すように、ＬＥＤ４２ａと、このＬＥＤ４２ａを搭載する基板（図示しない）と、投光レンズ４１ｂ、４２ｂとを第２の収容体（図示しない）に収容してユニット化したものである。

そして、ＬＥＤ４２ａを用いて粒径分布を測定するときには、ＬＥＤ４２ａを点灯するとともに前記シャッタ４１ｃを閉じて半導体レーザ４１ａからの光を遮断し、半導体レーザ４１ａを用いて粒径分布を測定するときには、前記シャッタ４１ｃを開くとともにＬＥＤ４２ａを消灯するようにしている。半導体レーザ４１ａを消灯せず、点灯させたままにしておくのは、半導体レーザ４１ａの出力が点滅により変化することを防止するためである。

光検出器５は、フォトダイオード等を利用したもので、受光した光の強度に応じた強さの電気信号（光強度信号）を出力する。これら光検出器５の総数は、例えば９０〜１００個であり、セル２の周囲であって当該セル２を含む鉛直面上に離散配置してある。特にこの実施形態では、これら光検出器５を、一定角度以下の小さい角度で回折散乱した光を角度について精度よく検出するための狭角散乱光検出器５（Ａ）と、それよりも広い角度で、前方から側方、後方にかけて回折散乱した光を検出するための広角散乱光検出器５（Ｂ）に分類している。狭角散乱光検出器５（Ａ）は、多数を基板上に非常に細い幅で同心円状に密に配列してリングディテクタアレイにしており、広角散乱光検出器５（Ｂ）は、複数個ずつブロック化して、あるいは単独で離散配置している。なお、狭角散乱光検出器群５（Ａ）には、省スペースを保ちつつも光路長を延ばし、なおかつ微調整ができるように、可動ミラー６を介して回折散乱光が導かれるようにしている。

また、各光源４１ａ、４２ａの光軸上には、透過光の強度を検出するための透過光検出器５’をそれぞれ設けており、前記投光レンズ４１ｂ、４２ｂを通過した光が、この透過光検出器５’の受光面上で収斂するように設定している。

＜循環系機器類＞

循環系機器類とは、粒子群を分散媒（水やアルコール）に分散させてなる試料液を、湿式フローセル２に循環供給するための機器類のことである。この実施例では、図２に示すように、試料液を循環させるための循環経路を形成する循環配管１１と、その循環経路上に設けた試料投入用の循環バス１２と、循環経路内で試料を循環させる循環ポンプ１３とを少なくとも設けている。

循環配管１１は、閉じた循環経路を形成するもので、その循環系路上に湿式フローセル２や循環バス１２を設けている。この循環配管１１には、排水用配管１４や分散媒供給用配管１５をバルブ１４ａ、１５ａを介して接続しており、ここでは、分散媒供給バルブ１５ａを、排水バルブ１４ａと同じく、この循環経路上で最も低い位置に設け、分散媒が下方から空気を押し出しながら循環経路に供給されるようにして、その供給時に分散媒中に空気が混入することを可及的に防止している。

循環バス１２は、上面を試料投入口として開放した概略ロート状をなすもので、循環経路の最上部に設けてある。この循環バス１２には、多点検出型乃至連続検出型の水位センサ１６が取り付けてあって、この水位センサ１６による水位を検出しながら、前記供給バルブ１５ａ及び排水バルブ１４ａを制御して試料液の濃度調整を自動で行えるように構成している。またこの循環バス１２には撹拌用のモータ１７も取り付けてある。

循環ポンプ１３は、遠心型のもので、循環バス１２の下端に連続して設けたポンプ室１８に内蔵させてある。そして、循環バス１２の側面に設けた導入ポート１２ｐに循環配管１１の下流端が、ポンプ室１８の側面に設けた導出ポート１８ｐに循環配管１１の上流端が接続してあって、この循環ポンプ１３が作動すると、試料液が、導出ポート１８ｐから圧送されて循環経路上を循環し、導入ポート１２ｐを循環バス１２を経てポンプ室１８に戻るように構成してある。

なお、この循環系路上に設けてある符号１９は、例えば粒子群が凝集した際にこれを分離すべく用いられる超音波振動装置である。

＜演算系機器類＞

演算系機器類としては、図２に示すように、本体側演算装置６１及びこれと通信可能に接続された情報制御装置６２とを設けている。

本体側演算装置６１は、後述するメインケーシングＣ内に収容された専用のコンピュータ回路であり、主として、前記各光検出器５からの光強度信号をプリアンプ、ＡＤ変換器等を介して取り込み、粒径分布を算出して、あるいはその算出に至るある程度までの演算を施して、その結果データを情報制御装置６２に送信するものである。またその他に、情報制御装置６２からの指令に基づいて、前述した各機器類の制御やその他のデータの取得、演算等を行う。

情報制御装置６２は、例えば汎用のコンピュータであり、前記本体側演算装置６１と通信を行いつつ、オペレータの操作乃至自動で、粒径分布測定結果を種々の態様で表示したり、あるいは演算パラメータを設定したり、本体側演算装置６１を介して前記各機器類の制御を行うものである。

なお、これら本体側演算装置６１及び情報制御装置６２は一体的に動作して演算装置６を形成するものであり、機能分担は前述以外に種々考えられるし、これらを物理的に一体に設けてもよい。

＜構造機器類＞

構造機器類とは、前述した各機器類を収容乃至保持するためのメインケーシングＣ等に代表される構造部材である。本実施形態では、図５、図６（図５は模式図である）等に示すように、この構造機器類として、前記測定系機器類を支持するベース構造体７と、そのベース構造体７を利用して形成した一対の筐体７Ａ、７Ｂと、メインケーシングＣとを少なくとも設けている。

ベース構造体７は、左右に延びる矩形ブロック状（厚肉板状）の中間体７１と、その中間体７１の左右両端部から一体に起立する互いに離間した一対の起立支持体７２、７３とからなる概略凹字形状をなすものである。このベース構造体７は、例えばその表面の必要箇所につや消しの黒塗装を施した厚肉金属製の鋳型一体成型品であるが、もちろん、強度、取付位置精度等に問題がなければ複数に分離して組み立てにより一体的に接続して構成しても構わない。

具体的に詳述する。

一方の起立支持体７２は、図５等に示すように、レーザ光源ユニット４１及びＬＥＤ光源ユニット４２と、広角散乱光検出器群５Ｂのうちの一部とを主として支持するものである。より具体的に言えば、それら前記各機器４１、４２、５Ｂは、この起立支持体７２の内部に設けた機器収容空間である第１の収容空間Ｓ１に、外壁に設けた開口から挿入され、位置決めピン等で正確に位置決めして取り付けられる。前記開口は、専用のカバー７４や、光源ユニット４１の収容体４１ｆ自身などで閉塞するようにしている。このことにより、この第１の収容空間Ｓ１内には、光源４１ａ、４２ａの発光面側（反発光面側は基板に取り付けられて収容空間Ｓ１外にある）、前記投光レンズ４１ｂ、４２ｂ、シャッタ４１ｃ、光検出器５等のように熱をほとんど発生しない部材のみを配置する一方、シャッタ駆動用電磁アクチュエータ４１ｅ１等のように熱を比較的多く発生する動力機器は、この第１の収容空間Ｓ１の外に配置して別途カバー７７等で覆うようにしている。なお、カバー７７を設けるのに代えて、冷却用ファンを設けても良く、特に光源４１ａをファンで冷却してその温度上昇を防止するように構成しても良い。

一方、この第１の収容空間Ｓ１の内側面７２ｂは前後方向と平行をなす平面であり、当該内側面７２ｂには、前記第１の収容空間Ｓ１に貫通する上下に延びるスリット状の貫通孔が形成してある。その貫通孔には、ガラスや樹脂等の透明板を嵌め込んで気密な透光窓７２ｃとしており、この透光窓７２ｃから、前記半導体レーザ４１ａ及びＬＥＤ４２ａから出た光が透過して、他方の起立支持体７３に向かって射出される一方、セル２からの広角回折散乱光が入射するように構成してある。

このようにして、一方の起立支持体７２にカバー７４等を取り付けて密閉された第１の収容空間Ｓ１を形成し、前述した一方の筐体７Ａが形成されるように構成している。

他方の起立支持体７３は、図５等に示すように、狭角散乱光検出器５Ａ（リングディテクタアレイ）、広角散乱光検出器５Ｂ、透過光検出器５’、可動ミラー６等を主として支持するもので、前記一方の起立支持体７２の内側面７２ｂと対向して平行に起立する側壁７３１と、その側壁７３１から外側方へ一体に延伸する鉛直な取付壁（後壁）７３２とを備え、内部に機器収容空間である第２収容空間Ｓ２を形成するものである。

前記側壁７３１には、中央部に上下に延びるスリット状の貫通孔を設けており、その貫通孔に、ガラスや樹脂等の透明板を嵌め込んで透光窓７３ｃとしている。そして粒子群に光が照射されて発生した回折散乱光及び透過光を、その透光窓７３ｃから第２の収容空間Ｓ２に取り入れられるように構成している。

前記取付壁７３２には、その一方の鉛直面（前面）に、狭角散乱光検出器群５Ａ（リングディテクタアレイ）、広角散乱光検出器群５Ｂ、透過光検出器５’、可動ミラー６等が取り付けられる。このことによって、前述したようにセル２を含む鉛直面上に光検出器５が離散配置され、透光窓７３ｃから導入された回折散乱光及び透過光の光強度を検出できるようにしている。

そしてこの起立支持体７３の前面に、特定形状をなすカバー７５を取り付けることにより、第２の収容空間Ｓ２を、当該起立支持体７３、カバー７５及び中間体７１で囲んで密閉し、他方の筐体７Ｂが形成されるようにしている。

この第２収容空間Ｓ２には、前記第１収容空間同様、光検出器５や光学部品等のように熱を比較的発生しない部材のみを配置し、前記可動ミラー６を動かすようなアクチュエータ６１や、空冷ファンＦ等の動力機器は、起立支持体７３の外壁の外側に配置し、別途カバー７６で覆うようにしている。

ところで、このような構成によれば、前記一方の起立支持体７２（一方の筐体７Ａ）の内側面７２ｂと、他方の起立支持体７３（他方の筐体７Ｂ）の内側面７３ｂとの間に前後に貫通する空間が形成されるが、この実施形態では、その貫通空間をセル収容空間Ｓとして利用している。

より具体的に説明すると、このセル収容空間Ｓは、側面を前記各筐体７Ａ、７Ｂの内側面７２ｂ、７３ｂ、底面を中間体７１の上面とする前後及び上方に開口する空間であり、この実施形態では、図６、図１０に示すように、前記内側面７２ｂ、７３ｂの前後端縁から更に前方及び後方に仕切壁７８、７９を延出して、このセル収容空間Ｓを前後に延長したうえで、メインケーシングＣによって、当該セル収容空間Ｓの前後面及び上面をシール部材（例えばエプトシーラやパッキン部材）を介して覆い、このセル収容空間Ｓを、密閉された気密な空間としている。しかして、このメインケーシングＣにおいて、セル収容空間Ｓの前面に相当する部位には、側端を鉛直な枢支軸によって回転可能に支持された横開きの前開閉蓋８１を設け、この前面を開閉可能に構成している。また上面の前半分には、後端を水平な枢支軸によって回転可能に支持された上開きの上開閉蓋８２を設けて、この上面前半分を開閉可能に構成している。これら開閉蓋８１、８２は、閉じた状態では、パッキン等で周囲がシールされて、セル収容空間Ｓをほぼ確実に密閉する。なお、上開閉蓋８２の前端と前開閉蓋８１の上端との間には、図７、図８に示すように、一方（ここでは上開閉蓋）に側方から見て略４５°に傾斜させた接触面８２ａを設けるとともに、他方（ここでは前開閉蓋）に、閉じた状態において前記接触面８２ａに密接する弾性パッキン部材８１ａを設けている。このようにこの部分のシール構造において、開閉方向に対して斜めを向くシール面（前記接触面８２ａ及びパッキン部材８１ａの接触部分）とすることにより、いずれの開閉蓋８１、８２を開閉するときでも、パッキン部材８１ａと接触面８２ａとが長く擦れながらスライドすることを防止し、摩耗による損傷を可及的に抑制できるようにしている。

また、このセル収容空間Ｓには、複数のセル２の他に、それらセル２を前後方向（セル収容空間Ｓの貫通方向）に沿って進退移動可能に保持し、いずれか１つのセル２を前記光源からの光が照射される光照射位置に選択的に位置づけるセル保持機構３と、このセル保持機構３を搭載するトレイ９とを設けている。

複数のセル２は、前述したように、タイプの異なるもの（例えば湿式フローセル、湿式バッチセル、乾式バッチセル）である。

セル保持機構３は、前後方向に沿って延伸するレール部材３１と、前記各セル２を搭載するセル搭載部材３２と、狭持体３３と、前記セル搭載部材３２及び狭持体３３間に配置した弾性部材３４とを備えてなり、前記弾性部材３４の引っ張り力によって、セル搭載部材３２と狭持体３３とによりレール部材３１を挟み込みながら、このレール部材３１に沿ってセル搭載部材３２が前後に進退するように構成したものである。

詳述すれば、レール部材３１は、一対の平行なレール要素３１１を備えており、各レール要素３１１は、後述するトレイ９の底板９１から鉛直に起立する起立板３１２とその起立板３１２の上面に取り付けた水平板３１３とからなる。

セル搭載部材３２は、矩形板状をなすもので、前記レール部材３１の水平板３１３上に配置されている。そしてこのセル搭載部材３２の上面に前記各セル２を前後方向（進退方向）に沿って一列に保持する。各セル２は、直接又は図示しないセルホルダを介してこのセル搭載部材３２に着脱可能に、かつ光照射方向に対して斜めに保持される。これはセル２の表面での反射の影響を減らすためである。また、このセル搭載部材３２の少なくとも前端部には取っ手３２１が設けられて移動の便を図っている。

狭持体３３は、上面を開口させた箱形の狭持体本体３３１と、その狭持体本体３３１の側板上端部外側に、左右（セル進退方向と直交する方向）に延びる水平軸を介して回転可能に取り付けた円盤状の転動体３３２とを備えている。この転動体３３２は、前後部の左右にそれぞれ設けてあり、前記レール部材３１の水平板３１３よりも下に配置される。

弾性部材３４は、前記狭持体３３とセル搭載部材３２との間に設けた引っ張りコイルバネであり、狭持体３３の側板間に架け渡した横架軸にその下端を取り付けられるとともに、セル搭載部材３２に設けた係止部にその上端を取り付けられて、前記狭持体３３とセル搭載部材３２とを上下方向に引きつけるものである。この実施形態では引っ張りコイルバネを後部に２つ、前部に２つ設けている。後部の引っ張りコイルバネ３４は、後部転動体３３２の内側であって前後方向にはほぼ同じ位置に配置してある。また前部の引っ張りコイルバネ３４は、前部転動体３３２よりも前側に配置してある。そしてこれら弾性部材３４の引っ張り力により、前記セル搭載部材３２に設けた第１接触面（具体的には側縁部下面）と、前記狭持体３３に設けた第２接触面（具体的には転動体３３２の外周面）とが、レール部材３１の各水平板３１３を上下から挟みこんで移動可能に押圧接触する。

また、このセル保持機構３は、前記各セル２を前記光照射位置に規定する位置決め機構３５を備えている。この位置決め機構３５は、前記レール部材３１及びセル搭載部材３２のいずれか一方（ここではレール部材３１の水平板３１３）に設けた複数の嵌合孔３５１と、他方（ここではセル搭載部材３２の下面）に設けた嵌合ピン３５２とを備えており、いずれかの嵌合孔３５１に嵌合ピン３５２をがたなく嵌合させることにより、いずれか１つのセル２を選択的に光照射位置に配置することができるようにしている。なお、セル搭載部材３２の移動は、当該セル搭載部材３２の前側の取っ手３２１を上方に持ち上げてこれを傾斜させ、嵌合孔３５１と嵌合ピン３５２との嵌合を解除した状態で行う。

さらにこのセル保持機構３は、セル搭載部材３２の左右方向の移動を禁止する左右移動抑制機構３６を備えている。この左右移動抑制機構３６は、前記レール部材３１に設けた前後方向（セル進退方向）と平行な案内面３６ａ（具体的には一方のレール要素３１１の外側面から起立させた当たり板３１４の内側面）に、セル搭載部材３２に設けた被案内面３６ｂ（具体的にはセル搭載部材３２の一方の外側面）を押しつけることにより、セル搭載部材３２の左右方向の移動を抑制するものであり、そのために、セル搭載部材３２とレール部材３１との間に、左右方向に弾性復帰力を作用させる第２弾性部材３６１を設けている。この第２弾性部材は、例えばセル搭載部材３２の側縁部下面から垂下させた支持板３２２に設けた板バネである。この板バネ３６１は、レール部材３１における他方の起立板３１２の内面を押圧し、その反力でセル搭載部材３２の一方の外側面３６ｂを当たり板３１４の内側面３６ａに押しつける。

そしてこのような構成によって、複数のセル２を進退移動させて切替可能に構成しながらも、測定時におけるセル搭載部材３２の上下動及び左右移動を抑制し、確実な位置決めを行って測定精度を担保すべく図っている。

かかるセル保持機構３は、前記中間体７１の上面に固定したトレイ９の上に載置固定してある。トレイ９は、図１１に示すように、セル保持機構３を載置する底板９１と、左右側板９２と、後板９３とを有して前面を開口させた高さの低い箱体であり、前端縁の下部には左右に延びる樋９５をさらに備えている。このトレイ９は、セル２の交換時等に誤ってこぼした試料液を受け取るもので、トレイ９にこぼれた試料液は、図１２に模式的に示すように、前記樋９５を伝って、その端部に設けた排出口９５ａから、その下方の循環トレイＴに導かれ、最終的には循環トレイＴのドレンから外部に排出される。循環トレイＴとは、前記循環系機器類のおおよそ下方に配置され、これらからこぼれた試料液や分散媒を受け止めるためのものである。もちろん、トレイ９を上面にのみ開口する箱形にし、その底板からホース等の配管を用いて試料液を排出するなど、その排出方式はこの他にも種々考えられる。

最後にメインケーシングＣについて簡単に説明を加えておく。メインケーシングＣは、前記情報制御装置６２を除く全ての機器を収容して装置本体を形作るもので、図１、図６等に示すように、概略直方体形状をなす中空のものである。すなわち、このメインケーシングＣ内には、前述したベース構造体７やこれを用いて形成した筐体７Ａ、７Ｂが収容されるほか、これらと別スペースに、電源ユニット１０や、前記循環系機器類が収容される。なお、図１２に模式的に示すように、電源ユニット１０は、スライド脱着可能なように、このメインケーシングＣの底板Ｃ１に取り付けられている。

＜本実施形態による効果＞

このように構成した本実施形態によれば、光源４１ａ、４２ａの少なくとも一部、光検出器５及び光学機器４１ｂ、４２ｂ、６等が収容される機器収容空間Ｓ１、Ｓ２が、ユーザが開閉可能なセル収容空間Ｓから気密的に分離されているうえに密封構造であるため、温度変動や空気対流、異物混入等が防止されて、内部の環境が安定し、再現性がよく安定性の高い測定を行うことが可能になり、加えて長期間に亘るメンテナンスフリー等を実現できる。また、セル収容空間Ｓも、開閉されるとは言え、開閉蓋８１、８２を閉じた状態では、パッキン等のシール部材により十分な気密性を有しているため、やはりこのことによっても測定安定化に寄与し得る。

また、前記機器収容空間Ｓ１、Ｓ２が、左右に分離した各筐体７Ａ、７Ｂにそれぞれ分かれて形成されているため、１つの大きな機器収容空間を形成した場合に比べ、内部環境を安定させることや、密封することが容易になる。

さらに、前記各筐体７Ａ、７Ｂを密閉構造にするとともに、熱を発生するアクチュエータや電源等の動力機器を、各筐体７Ａ、７Ｂの外側であって、測定系機器類とは熱的に分離された別の部屋に配置するようにしているため、このことによっても、測定系機器類の環境を可及的に一定に保てるようになり、測定精度や安定性のさらなる向上を図ることができる。

また、この実施形態のようにセル収容空間Ｓを挟んで筐体７Ａ、７Ｂが分離配置される構造であると、通常は筐体７Ａ、７Ｂ間の組み立て位置のずれによって、それらが分担収容する測定系機器類の位置関係もずれることとなり、場合によっては最終光学調整段階で位置ずれを吸収できずに、再度組み立て直しといった事態も生じ得るところ、一体品であるベース構造体７を設け、そのベース構造体７に測定系機器類を取り付けるとともに、このベース構造体７を利用して前記各筐体７Ａ、７Ｂを形成するようにしているため、測定系機器類の組み立て位置精度を担保できる。

加えて、筐体７Ａ、７Ｂ間にセル収容空間Ｓを形成し、そのセル収容空間Ｓに対する上方及び前方からの作業を可能ならしめているので、従来のように上方からの作業しか行えなかったものに比べ、セル収容空間Ｓ内での作業性を大幅に向上させることができる。

さらに、筐体７Ａ、７Ｂの外側にセル収容空間Ｓを形成するという全く新しい発想であるため、セル収容空間Ｓと筐体７Ａ、７Ｂとの気密分離性を容易に保つことができ、例えばセル収容空間Ｓに噴霧してその噴霧粒子径を測定するといった新しい測定方式を取り入れることも容易にできる。加えて分離した２つの筐体７Ａ、７Ｂがあるため、それらの配置位置の変更など、設計段階において種々のバリエーションを考えることができ、将来的な発展性に非常に富んだものとすることができる。

更に言えば、貫通しているというセル収容空間Ｓの特性を活かし、複数のセル２を貫通方向に沿って移動可能に構成して、前記セル２のうちのいずれか１つを光源からの光が照射される光照射位置に選択的に位置づけることができるようにしているため、セル２を脱着交換することなく、スライドさせるだけで他の測定方式に簡単に切り替えることができ、セル収容空間Ｓでの作業性をさらに向上させることができる。

＜変形例＞

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、筐体を前後に配置しても構わないし、場合によっては上下に配置することも可能である。また、開閉蓋８１、８２を別体ではなく、一体に形成しても構わない。

またベース構造体における中間体が、底板ではなく、後板やあるいは上板となるような構成でも構わない。その場合、起立支持体は前方乃至下方に向かって起立することになる。

さらに前記実施形態では光検出器を鉛直面内に離散配置していたが、光検出器を水平面内に配置する構成も可能である。

その他本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

本発明の一実施形態における粒径分布測定装置の本体を示す全体斜視図。 同実施形態における粒径分布測定装置を示す模式的機能構成図。 同実施形態におけるシャッタ開閉構造を示す模式的縦断面図。 同実施形態におけるシャッタの開閉動作を示す模式的構造図。 同実施形態における筐体、ベース構造体、セル収容空間等を示す模式的内部構造図。 同実施形態における開閉蓋を開いた状態を示す装置本体の全体斜視図。 同実施形態における開閉蓋のシール構造を示す部分断面図。 同実施形態における開閉蓋のシール構造を示す部分断面図。 同実施形態におけるセル保持機構を示す模式的正面図。 同実施形態におけるセル保持機構を示す模式的平面図。 同実施形態におけるセル保持機構を示す所定角度から見た斜視図。 同実施形態における樋構造、電源ラックの取り付け構造等を示す模式的斜視図。

符号の説明

１００・・・粒径分布測定装置
２・・・セル
４１ａ・・・光源（半導体レーザ）
４２ａ・・・光源ＬＥＤ
５・・・光検出器
７Ａ、７Ｂ・・・筐体
７・・・ベース構造体
７１・・・中間体
７２、７３・・・起立支持体
８１、８２・・・開閉蓋
Ｓ・・・セル収容空間
Ｓ１・・・機器収容空間（第１の収容空間）
Ｓ２・・・機器収容空間（第２の収容空間）

Claims (4)

1. 分散媒中に分散させた粒子群を収容する透明セルと、その透明セル中の粒子群に光を照射する光源と、その光の照射によって発生する回折又は／及び散乱光（以下、回折散乱光という。）の強度を検出する離散配置した複数の光検出器と、前記光源及び光検出器間に配置される光学機器とを備え、前記光検出器から出力される光強度信号に基づいて前記粒子群の粒径分布を算出するものであって、
   前記光検出器が、一定角度以下の小さい角度で回折散乱した光を検出する狭角散乱光検出器と、前記一定角度よりも広い角度で回折散乱した光を検出する広角散乱光検出器と、を備え、
   前記透明セルを収容するセル収容空間と、前記光源及び前記広角散乱光検出器を収容する第１の収容空間と、前記狭角散乱光検出器を収容する第２の収容空間とを設けるとともに、前記第１の収容空間及び前記第２の収容空間を、セル収容空間から分離した密閉構造にし、
   前記光学機器として、光源から拡がる光を屈折させる投光レンズを有し、
   前記光源と投光レンズとの間に機械開閉式のシャッタを設け、そのシャッタの駆動源を前記第１の収容空間及び前記第２の収容空間の外側に配置していることを特徴とする粒径分布測定装置。
2. 前記セル収容空間、第１の収容空間及び第２の収容空間の外に、モータやファンなどの動力機器を配置している請求項１記載の粒径分布測定装置。
3. 一体構造をなすベース構造体を設けるとともに、そのベース構造体を利用して互いに離間して配置した一対の筐体を形成しておき、それら各筐体内に、前記光源、光検出器及び光学機器を分担収容する第１の収容空間及び第２の収容空間をそれぞれ形成するとともに、前記筐体間にセル収容空間を形成している請求項１又は２記載の粒径分布測定装置。
4. 前記セル収容空間の隣り合う少なくとも２面とにそれぞれ開閉可能な開閉蓋を設け、前記開閉蓋を閉じた状態で当該セル収容空間が密閉されるとともに、前記開閉蓋を開けた状態でそれら２面が連続して開口するように構成している請求項１、２又は３記載の粒径分布測定装置。