JP4674217B2 - 吸着材の吸着容量測定装置 - Google Patents
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Description
一方、吸着材を利用している側では、吸着材の使用後に廃棄するかリサイクルするかを判断するために、吸着材の吸着容量を測定することが望まれている。
一般的には、吸着容量の測定装置としては、装置構成が簡易となることから、重量法が多く採用されている。
しかし、精密天秤は振動に弱く、振動の多い場所では使用できないという課題があった。さらに、このような吸着容量測定装置を運搬しようとすると運搬時の振動により精度が変化してしまい、場所を移動させる都度精密天秤の校正が必要であり、使用に際しては大変な手間がかかっているという課題があった。
一方、ばね秤を使用する吸着容量測定装置や、容量法による吸着容量測定装置については装置が大型化しており、運搬自体が困難であり、持ち運びが簡単にできる装置が望まれているという課題があった。
すなわち、本発明にかかる吸着材の吸着容量測定装置によれば、吸着材を収納する吸着材容器と、吸着材容器へ導入させる水を貯留させておく水容器と、水容器内の水温を測定する第1の温度センサと、吸着材容器内へ水を導入させた後の吸着材容器内の水温を測定する第2の温度センサと、吸着材容器に水を導入した後の水温の上昇温度と吸着材の水の吸着容量との関係式を予め記憶させてある記憶手段と、第1の温度センサで測定された第1の温度と第2の温度センサで測定された第2の温度との差である上昇温度を算出し、算出された上昇温度に基づいて記憶手段に記憶されている関係式から吸着容量を算出する算出手段とを具備し、前記吸着材容器は回転可能に設けられ、該吸着材容器を回転駆動させる駆動手段が設けられていることを特徴としている。
この構成を採用することによって、吸着容量の測定を温度上昇に基づいて算出可能となるので、秤や天秤など振動に弱い構成を採用しなくともよく、振動に強い吸着容量測定装置とすることができる。また、振動に強いので可搬性に優れる。さらに、吸着材が吸水して恒温状態となるには数分間程度で済むので、短時間で測定が完了する。そして、吸着材容器を回転可能に設けたことで、発生熱を均一化することができ、より正確な温度の測定が可能となる。
この構成によれば、仕切板によって吸着材容器内で吸着材が移動してしまうことを防ぎ、吸着材の摩耗を防止する。また、仕切板は網目状であり、水は自由に行き来できるので熱分散を均一化する。
このように、吸着材容器を、回転する網目状の内側の容器と、回転しない外側の容器の二重構造にしたので、水は網目状の容器と外容器との間に介在し、熱分散を均一化できる。
この構成によれば、第2の温度センサは吸着材容器の回転により吸着材が当接したりする影響を防ぐことができ、正確な温度の測定ができる。
図1に本実施形態の吸着容量測定装置の外観構成を示し、図2に吸着容量測定装置の内部構成について示す。
吸着容量測定装置20は、正面側が開口した収納空間23を有する筐体21内に、測定すべき吸着材10を収納する吸着材容器22と、吸着材容器22内の吸着材に吸着させる水を貯留させておく水容器24が設けられて成る。
また、筐体21の収納空間23の周囲の筐体内部には、断熱材(図示せず)が設けられており、収納空間23内が恒温となるように設けられている。
本実施形態による吸着材容器22は、内容器50と外容器52とからなる二重構造であり、内側に配置されている内容器50が吸着材を収納して回転し、内容器50の外側に配置されている外容器52は回転しないように設けられている。
内容器50は、樹脂または金属製の網目状の部材で構成されている。網目は、収納する吸着材よりも小さく、吸着材が内容器50からこぼれないように設けられている。内容器50は、平面視すると周方向に複数の仕切板54が配置されており、内容器50内部が複数の小部屋55に仕切られている。
温度センサ38は、細長い棒状であり、樹脂または金属製の網目状の部材が円筒状に形成されてなるセンサ配置部56の内部に収納配置されている。センサ配置部56は、温度センサ38の形状に合わせて細長い筒状に形成されており、内容器50の回転軸上に、回転軸の軸線方向に長手方向が一致するようにして設けられている。
このセンサ配置部56は、上述した仕切板54と一体に形成されていても、別体に形成されていてもよい。
モータ48の回転軸60は、外容器52の底面部72を貫通して外容器52内部に配置されている内容器50の底面部74に接続されている。外容器52の底面部72には回転軸60の周囲を軸封するメカニカルシール64が設けられており、外容器52内に貯留された水が回転軸60の周囲から漏れないように設けられている。
この構成では、モータ48の回転軸60の先端部にはマグネット68が取り付けられており、マグネット68は外容器52の底面部72の外底面に対向して配置されている。
一方、内容器50の底面部74の外底面にもマグネット70が取り付けられている。
また、外容器52の底面部72の内底面には、内容器50に設けたマグネット70を収納可能な凹部76が形成されている。内容器50は、マグネット70が凹部76内に収納されることにより、倒れることなく起立して回転することができる。
導入管34は単なるパイプであり、水容器24の下端部から流出した水を、吸着材容器22の下端部へ導入すべく設けられている。導入管34の中途部にはバルブ36が設けられており、導入管34を開閉させる機能を有する。
また、導入管34およびバルブ36は、筐体21の収納空間23の周囲の筐体内部に配設されているとよい。これにより、導入管34内を流通する水も恒温状態を維持することができ、吸着容量の正確な測定に寄与する。
これら温度センサ38,40としては、白金測温抵抗、サーミスタ、熱電対等を採用することができる。
そこで、吸着材容器22には、導入された水量を測定する水量測定センサ46が設けられている。水量測定センサ46としては、吸着材容器22内部または吸着材容器22外部に配置されて吸着材容器22内の液面を検出する液面センサ46を採用するとよい。
液面センサ46は、吸着材容器22に充填される吸着材10の上面よりもやや上方を検出設定位置とし、下端部から導入された水が吸着材10のやや上方に達した場合に液面センサ46がこの液面を検出するように設けられる。
液面センサ46としては、光学式、電極式、静電容量式など様々ものを採用することができる。
なお、記憶部44に記憶される関係式は1種類だけではなく、吸着材の種類により複数の関係式が記憶されているとよい。
また、制御部42は、駆動手段であるモータ48に制御信号を出力して、モータ48の回転の制御を実行する機能を有する。
測定開始スイッチ30は、制御部42に接続され、制御部42が測定動作を開始するトリガとなる測定開始信号を制御部42に送る。
ここで示す関係は、例として、所定の径を有する合成ゼオライトの吸着容量と、吸着後の水の温度上昇との関係についてグラフに表したものであるが、吸着材の種類によってその関係式は様々に異なるものである。このような関係式については予め実験を行って求めておく必要がある。
図7では、x軸に上昇温度を、y軸に吸着容量を示しており、グラフは右肩下がりの直線状になる。したがって、上昇温度と吸着容量との関係は1次関数で表され、上昇温度が判明すれば、1次関数によって吸着容量が容易に算出される。
このような関係式が吸着材10の種類毎に記憶部44に記憶される。
したがって、制御部42では、温度センサ38の測定値を常時チェックし、温度がピークに達したときの温度を吸着後の上昇温度とし、この温度を用いて最終的に吸着容量を算出する。
まず、ユーザは、吸着材容器22に測定しようとする吸着材10を所定量充填する。また、ユーザは、水容器24に所定量以上の水が充填されているか確認し、水の充填量が足りない場合には水を追加する。なお、この状態では、吸着材容器22と水容器24とを連通している導入管34のバルブ36は閉となっており、水容器24内の水は吸着材容器22内へ導入されないように設けられている。
バルブ36が開となることによって、水容器24内の水が導入管34を通って吸着材容器22へ流れ込む。
また、制御部42は、吸着材容器22の水位が液面センサ46の取り付け位置までの上昇を検知すると、モータ48へ制御信号を出力し、モータ48を回転駆動させ、内容器50を回転させる(ステップS109)。
そして、制御部42はモータ48へ制御信号を出力し、モータ48の回転を停止させ、内容器50の回転を停止させる(ステップS112)。
また、制御部42は、測定された水温T2を表示部28に表示させるように表示信号を出力する(ステップS113)。
そして、制御部42は、記憶部44に記憶させておいた関係式に上昇温度を代入することにより、吸着容量を算出する(ステップS116)。制御部42は、算出した吸着容量を表示部28に表示させるように表示信号を出力する。また算出された吸着容量は、制御部42内のメモリ内に記憶される(ステップS117)。
測定された吸着容量が表示部28に表示されることにより、吸着容量測定装置20の吸着容量の測定動作は終了する。
しかし、本発明としてはこの構成に限定されることなく、ある一定の時間を経過した場合には吸着材容器22の上昇温度に到達したとみなして、このときの温度を吸着材容器22内の水の温度T2としてもよい。例えば、吸着材に水を吸着させたときの温度上昇は、10〜20秒程度で最高に到達するので、吸着材容器22へ水を導入してから20秒経過時の温度を吸着材容器22内の水の温度T2とする。
また、吸着材容器の回転軸が鉛直方向に向くものについてのみ説明したが、吸着材容器の回転軸は鉛直方向を向くものに限定されない。
20 吸着容量測定装置
21 筐体
22 吸着材容器
22a,24a 連通穴
23 収納空間
24 水容器
26 正面扉
28 表示部
29 選択用表示部
30 測定開始スイッチ
32 収納穴
33 吸着材選択スイッチ
36 バルブ
38,40 温度センサ
42 制御部
44 記憶部
46 水量測定センサ(液面センサ)
48 モータ
50 内容器
52 外容器
54 仕切板
55 小部屋
56 センサ配置部
60 回転軸
64 メカニカルシール
66 計量線
68,70 マグネット
72,74 底面部
76 凹部
Claims (5)
- 吸着材を収納する吸着材容器と、
吸着材容器へ導入させる水を貯留させておく水容器と、
水容器内の水温を測定する第1の温度センサと、
吸着材容器内へ水を導入させた後の吸着材容器内の水温を測定する第2の温度センサと、
吸着材容器に水を導入した後の水温の上昇温度と吸着材の水の吸着容量との関係式を予め記憶させてある記憶手段と、
第1の温度センサで測定された第1の温度と第2の温度センサで測定された第2の温度との差である上昇温度を算出し、算出された上昇温度に基づいて記憶手段に記憶されている関係式から吸着容量を算出する算出手段とを具備し、
前記吸着材容器は回転可能に設けられ、
該吸着材容器を回転駆動させる駆動手段が設けられていることを特徴とする吸着材の吸着容量測定装置。 - 前記吸着材容器には、吸着材容器の内部を仕切る網目状の仕切板が設けられていることを特徴とする請求項1記載の吸着材の吸着容量測定装置。
- 前記吸着材容器は、
網目状部材で形成され、前記駆動手段により回転する内容器と、該内容器の外周面と所定の間隔をあけて配置され、回転不能な外容器とからなる二重構造に構成されていることを特徴とする請求項1または請求項2記載の吸着材の吸着容量測定装置。 - 前記外容器は透明な材質で形成されていることを特徴とする請求項3記載の吸着材の吸着容量測定装置。
- 前記吸着材容器には、
収納された吸着材と接触しないように前記第2の温度センサを配置するセンサ配置部を、他の部位との間を網目状の仕切部材で仕切って回転軸線上に設けたことを特徴とする請求項1〜請求項4のうちのいずれか1項記載の吸着材の吸着容量測定装置。
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