JPH02212741A - 粒度分布測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明はレーザ光回折／散乱式の粒度分布測定装置に関
する。

〈従来の技術〉 レーザ光回折／散乱式の粒度分布測定装置においては、
一般に、試料粒子を水等の媒液中に分散させて懸濁液を
作り、その懸濁液を試料槽内に収容して送液ポンプによ
ってフローセルとの間で循環させる。そして、この懸濁
液が流れているフローセルに平行レーザ光を照射し、試
料粒子による回折光もしくは散乱光の強度分布を測定し
て、その測定結果をフラウンホーファ回折理論もしくは
ミー散乱理論等を用いて試料の粒度分布に換算する。

回折光もしくは散乱光の強度分布測定は、例えば、フロ
ーセルを挟んでレーザ光源と反対側に置かれたフーリエ
変換レンズと、そのレンズの焦点位置に置かれたデテク
タによって行われる。そして、フローセルは通常、この
フローセルによる反射光が迷光となって測定光学系に影
響を及ぼさないように、照射レーザ光の光軸に直交する
面に対して若干の傾斜が与えられる。

〈発明が解決しようとする課題〉 ところで、フローセルの材質としては一般にはガラスが
用いられるが、乾燥すると媒液中の試料粒子やダストが
その内壁面に付着し、洗浄が必要となる。粒子の種類に
よっては、−旦イ；Ｊ着すると簡」、には除去し得ない
場合が多く、そのため、通常は測定終了後に送液ポンプ
で純水を循環させてフローセル内の洗浄を行うとともに
、その後、フｔｒｉ−セル内に純水を満たした状態で装
置を停止させておく等の対策が採られている。

しかし、従来の装置においては、上述のような手順が実
際に行われた後に装置が停止トされたか否かのチエツク
機能等が無く、これを忘れてフローセルを乾燥させてし
まうことがあった。特に、内面寸法の小さなフローセル
では内部に洗浄用具を挿入することが困難であり、乾燥
によって粒子等が付着してしまうとその洗浄に多大な労
力を要する。

なお、従来、マイクロスインチ等のメカニカルスイッチ
によって、フローセルが装置に装着されているか否かを
検出する機能を有するものがあるが、こればフローセル
を装着せずに懸濁液を循環させるミスを防止する等に対
しては有効であるが、この機能によってはフローセル内
に純水等が満たされているか否かの検出は不能であり、
前記したチエツクを行うことはできない。

本発明の目的は、フローセル内に実際に純水等が満たさ
れているか否かを自動的に判定するごとができ、もって
乾燥による粒子等の付着を未然乙こ防止することのでき
る粒度分布測定装置を稈供することにある。

〈課題を解決するだめの手段〉 本発明では、実施例に対応する図面に示すように、照射
されるレーザ光のフローセル３による反射光を入射する
フォ）・センサ６を設ける点点もに、そのフォトセンサ
６の出力を入力してその大きさに基づいてフローセル３
内の液体の有無を判別する回路（例えばコンパレータ１
３）を設けている。

〈作用〉 フローセル３による反射光は、その内部に液体が満たさ
れていない場合には、セル材質の全表面、つまり円外壁
面および円内壁面の合計四面からの反射光の和となる。

一方、フローセル３内ムこ液体が満たされていると、液
体とセル材質との屈折率差が小さくなるためにセルの内
壁面での反射はほとんど起こらず、従ってこの場合の反
射光は実質的に外壁面二面での反射光の和となり、前者
の場合に対してその強度は低いものとなる。よって、こ
の反射光を入射するフォトセンサ３の出力の大きさに基
づいてフローセル３内の液体を有無を判別でき、装置の
停止時等においてフローセル３内に純水等を満たしてい
るか否かをチエツクできる。

ぐ実施例〉 図面は本発明実施例の光学系と警報装置回路系を併記し
て示す構成図である。

レーザ光ａ１からのレーザ光はコリメータ２によって平
行光束とされた後、フローセル３に照射される。このレ
ーザ光源１の出力は、Ａ　Ｐ　Ｃ（Ａｕｔ。

Ｐｏｗｅｒ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）動作に基づいて一定に保
たれる。

フローセル３には、試料粒子を媒液中に分散させた懸濁
液Ｓを収容する試料槽および送液ポンプが配管（いずれ
も図示せず）によって接続されており、送液ポンプの駆
動によってフローセル３内に懸濁液Ｓが流される。

フローセル３内の試料粒子による回折光もしくは散乱光
は、フーリエ変換レンズ４によってデテクタ５上に集光
される。デテクタ５は、照射レーザ光の光軸Ａｎの一点
を中心として、互いに半径の異なる半リング状の受光面
を持つ複数のフ第１・センサが同心円状に配列された、
いわゆるリングデテクタであって、各フォトセンサの出
力は対応する回折／散乱角の光の強度を表す。このデテ
クタ５上の各フォトセンサの出力は、それぞれデジタル
化された後にコンピュータ（図示せず）に採り込まれ、
公知のアルゴリズムによって試料粒子の粒度分布に変換
される。なお、このコンピュータのＣＰＵは装置全体の
制御も司っている。

さて、フローセル３は、前記したように、このフローセ
ル３による照射レーザ光の反射光Ｒがレーザ光源１やコ
リメータ２に入射して迷光となることを避けるために、
照射レーザ光の光軸Ａに直交する面に対して若干角度だ
け傾斜して配設されている。これによってフローセル３
による反射光Ｒはレーザ光の光軸Ａに対して所定の角度
を持つ光路上を進行する。

そして、この反射光Ｒの光路上にフォトセンサ６が配設
されており、その強度が検出される。

フォトセンサ６の出力は増幅器１１によって増幅された
後、第１および第２のコンパレータ１２および１３に入
力されている。

第１のコンパレータ１２は、あらかじめ設定されている
基準電圧■１より入力電圧が低い状態でその出力がＨレ
ベルとなり、また、第２のコンパレータ１３は基準電圧
Ｖ２よりも入力電圧が高い状態でその出力がＨレベルと
なる。

第１コンパレータ１２の出力は装置を制御する前記した
コンピュータに採り込まれ、第２のコンパレータ１３の
出力は２人力のＡＮＤ素子１４の一方の入力となってい
る。ＡＮＤ素子１４の他方の入力には、電源監視回路１
５の出力が導かれている。

電源監視回路１５は、上述したコンピュータのＣＰＵ電
源電圧が、通常の駆動状態の＋５Ｖから、例えば６％降
下して＋４，７Ｖになった時点でＨレベルとなる信号を
出力する回路であり、装置の電源ＯＦＦを早期に検出す
るための回路である。

ＡＮＤ素子１４の出力は、シャッタ１８を開閉するため
のラフチングツレノイド１７を駆動するドライバ１６に
入力される。ドライバ１６は、装置電源とは別に設けら
れたバッテリ１９を電源として、ＡＮＤ素子１４の出力
がＨレベルとなった時点でシャッタ１８を開くようにラ
ッチングソレノイド１７を駆動する。

シャッタ１８の後方には、警告文が書かれた警告パネル
２０が配設されており、シャッタ１８が開かれた状態に
おいてのみ、その警告文が測定者によって視認できるよ
うに構成されている。

次に作用を述べる。

反射光Ｒの強度は、フローセル３の有無およびフローセ
ル３内の液体の有無に応じて異なるものとなる。

すなわち、フローセル３が装着されていなければ、フォ
トセンサ６への反射光Ｒの入射はなく、従ってこの場合
、フォトセンサ６の出力はほとんど０になる。第１のコ
ンパレータ１２の基準電圧Ｖ１をＯＶよりもわずかに高
い電圧としておくことにより、この第１のコンパレーク
１２の出力に基づいてフローセル３の装着の有無を判別
でき、従来のメカニカルスイッチによる判別結果と同様
に、例えばセル装置を忘れた状態での送液ポンプの駆動
を禁止する等のフェールセーフ機能等に供することがで
きる。

また、フローセル３が装着された状態においては、その
内部に液体（媒液）が満たされている場合には、液体が
ない場合よりも反射光Ｒの強度は低くなる。すなわち、
フローセル３の材質は、通常、ガラスであってその屈折
率は１．４５〜１．５５程度である。一方、フローセル
３内に流される媒液は主として純水もしくはアルコール
が使用されるが、水の屈折率は１，３３、アルコールは
１．３６程度であって、フローセル３を形成するガラス
の屈折率との差は小さい。従って、フローセル３内に水
もしくはアルコール等の液体が満たされていると、その
液体とガラス（フローセル３）の境界面であるセル内壁
面での反射は小さいものとなり、反射光Ｒはセルの円外
壁面からのものが主体をなす。これに対しフローセル３
内に液体が満たされていない場合には、ガラスと空気と
の屈折率差が大きいので、内壁面における反射も大とな
り、全体としての反射光Ｒの強度は増大する。

この現象によって、フローセル３内の液体の有無に応じ
てフォトセンサ６の出力電圧が相違することになるが、
第２のコンパレータ１３の基準電圧■２はその中間の電
圧に設定され、従ってフローセル３内に液体が入ってい
ない状態で第２のコンパレータ１３の出力はＨレベルと
なる。

このような第２のコンパレータ１３の出力と、装置電源
がＯＦＦになったことを早期に検出して出力をＨレベル
に転じる電源監視回路１５の出力とを入力するＡＮＤ素
子１４の出力は、従って、装置電源をＯＦＦにした時点
でフローセル３内に液体が満たされていない状態におい
てのみＨレベルとなり、ドライバ１６を介してラッチン
グツレノイド１７を駆動してシャッタ１８を開かしめる
。

これによって警告パネル２０が視認状態となり、測定者
にその旨を報知することができる。

なお、以トの実施例Ｑこおいて、警告パネル２０による
報知に代えて、ブザー等による警幸Ｉ手段を採用できる
ことは勿論である。

また、セルの有無の判別については、従来のメカニカル
スイッチを用いた判別手法を採用してもよく、従って、
第１のコンパレータ１２は必ずしも必要ではない。ただ
し、この第１のコンパレータ１２を設けておくことによ
って、メカニカルスイッチを石要とすることができる。

〈発明の効果〉 以上説明し７たように、本発明によれば、安価なフォト
センサ１個と簡単な凹１？８を４・ｉ１用するだけで、
フローセル内に液体が満たされているか否かを判別する
ことができ、例えば装置の停止時においてセル内に液体
が満たされていない場合には警告を発する等によって測
定者のその旨を知らせるようにすることが可能となり、
セルの乾燥による粒子等の付着を未然に防止することが
できる。

【図面の簡単な説明】

図面ば本発明実施例の光学系と警報装置回路系を並記し
て示す構成図である。 １　・ ２　・ ３　・ ６　・ １２　・ １３　・ １４　・ １５　・ １６　・ １７　・ １８　・ ２０　・

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 媒液中に試料粒子を分散させてなる懸濁液が流されるフ
   ローセルにレーザ光を照射し、そのフローセル内の試料
   粒子による回折光もしくは散乱光の強度分布を測定する
   ことによって試料粒子の粒度分布を求める装置において
   、上記レーザ光の上記フローセルによる反射光を入射す
   るフォトセンサと、そのフォトセンサの出力を入力して
   その大きさに基づいて上記フローセル内の液体の有無を
   判別する回路を備えたことを特徴とする粒度分布測定装
   置。