JPH0523110U - レーザ光回折式粒径測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光路の走査を正確、かつディテクタ手段上で
光軸のずれをなくして、噴霧全体の粒径や噴霧内部の粒
径の測定を精度良く簡便にできるレーザ光回折式粒径測
定装置を提供する。 【構成】 噴霧郡Ｐの両側に噴霧径方向へ移行可能とし
た一対のミラーＩＩＩ、ＩＶを対向配置し、一方のミラ
ーＩＩＩを通じてレーザ出射部Ｉからのレーザ光を噴霧
群Ｐに入射し、他方のミラーＩＶを通じて回折光を反射
してディテクタ手段ＩＩで測定することにより、噴霧全
域にわたって粒径測定が高精度で効率良くできる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、粒子群全体の粒径や粒子群内部の粒径を効率良く高精度に測定する レーザ光回折式粒径測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、粒径の測定は、例えば噴霧燃焼において、噴霧の空間的な広がりや粒子 の大きさが燃焼効率や排ガス特性に直接影響するため、噴霧粒径や噴霧濃度の空 間的な分布を把握することは極めて重要である。これに対応するものとして、従 来、レーザ光を用いた光散乱（回折）手法により測定するものがある。しかし、 この手法には、ＬＤＶ（レーザドップラベロシメータ）を利用して粒子一個ずつ 測定するものと、粒子群を一括して測定するものとがある。粒子一個ずつ測定す る前者は局所の粒径測定が正確に、かつ、粒子速度も併せて測定できるが、粒子 一個ずつ測定するために、ある程度まとまった粒子数を測定するにはやや時間を 要する。一方、粒子群を一括して測定する後者は、光路中の噴霧粒子群の粒径分 布を一括して瞬時に測定できるが、局所的な粒径の測定は困難であり、スリット によって噴霧の一部のみを通過させる方法でしか測定できなかった。 すなわち、後者の装置は、図４に示すように、レーザ光源２０とディテクタ２ １とが噴霧Ｐを介在して基台Ａ₀ に固定的に対向配置されている。このため、後 者の装置では、レーザビームの通過部分での極く限られた局部的部分の粒径のみ しか測定できなかった。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

本考案は、従来技術の問題点を解決するためになされたもので、粒子群、例え ば噴霧全体の粒径や噴霧内部の粒径の測定を、レーザ光回折式粒径測定装置の光 路の走査を正確に、かつディテクタ手段上で光軸のずれをなくすと共に、精度良 くかつ簡便に行うことができるレーザ光回折式粒径測定装置を提供することを目 的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

本考案のレーザ光回折式粒径測定装置は、平滑面を有する基台上に、電源に接 続し平行光を発生するレーザ光発生手段と、粒子群を発生する粒子群発生手段と 、該レーザ光発生手段からのレーザ光を入射し粒子により回折された光を集光し 回折パターンを測定するディテクタ手段とを連接装備し、前記粒子群を介して対 向配列され前記レーザ光発生手段からのレーザ光の光路と前記ディテクタ手段へ の回折光の光路をそれぞれ偏向する少なくとも一対の光路偏向手段を設けると共 に、当該光路偏向手段を互いを結ぶ光路が該粒子群の発生方向に対しほぼ直交す る面内で移行可能とする光路移行手段を設けて成る構成である。

【０００５】

【考案の効果・作用】

上記構成から成る本考案のレーザ光回折式粒径測定装置は、レーザ光発生手段 より出射される平行光が光路移行手段により少なくとも一対の光路偏向手段を粒 子群の発生方向に対しほぼ直交する面内で移動させることによって当該光路偏向 手段の光路を所望の位置に設定でき、光路中の粒子によって回折された光は光路 偏向手段によって偏向され、ディテクタ手段に導かれ、その回折像から粒径分布 を高精度で効率良く測定することができる。 このような本考案の装置の構成でＣＴ法の手法を適用することによって噴霧内 部の粒径分布および噴霧全体の粒径分布を正確に計算することができる。 本考案の装置は、レーザ光発生手段とディテクタ手段とを単に固定的に対向配 置した従来の装置と比べ、レーザ光発生手段とディテクタ手段とを平行配置でき 、少なくとも一対の光路偏向手段を介在することによって、光路を粒子群の発生 方向に対しほぼ直交する面内で精度良く簡便に移動させ、所望の位置の粒径を効 率よく測定できるという実用的作用効果を奏する。

【０００６】

【その他の考案】

本考案のその他の考案としては、平滑面を有する基台上に、電源に接続し平行 光を発生するレーザ光発生手段と、粒子群を発生する粒子群発生手段と、該レー ザ光発生手段からのレーザ光を入射し粒子により回折された光を集光し回折パタ ーンを測定するディテクタ手段とを連接装備し、前記粒子群を介して前記レーザ 光発生手段とディテクタ手段とを対向配列すると共に互いを結ぶ光路が該粒子群 の発生方向に対しほぼ直交する面内で移行可能とする光路移行手段を設けて成る 。このため、その他の考案の装置は、前述とほぼ同様の作用効果を奏すると共に 、構成要素の簡素化、コンパクト化をより一層図ることができる実用的効果を奏 する。

【０００７】

【実施例】

以下、本考案の一実施例装置を図面に基づき説明する。 本実施例のレーザ光回折式粒径測定装置は、図１ないし図３に示すように、平 滑面を有する基台Ａ上に、平行光を出射するレーザ光発射部１とレンズ２、４と 、ピンホール３とから成るレーザ光発生手段としてのレーザ出射部Ｉが設けられ ている。また、本実施例としての装置は、燃料粒子によって回折された光を集光 するフーリエ変換レンズ５と回折された光の回折パターンを測定するためにフー リエ変換レンズ５の焦点位置に設置された同心円状のフォトダイオード６から成 るディテクタ手段ＩＩを前記レーザ出射部Ｉに対して平行に配置して成る。

【０００８】 さらに本実施例のレーザ光回折式粒径測定装置は、前記レーザ出射部Ｉから出 射されたレーザ光を９０°偏向させるため光路偏向手段としてのミラーＩＩＩと ミラーＩＩＩで反射されたレーザ光をさらに９０°偏向させてディテクタ手段Ｉ Ｉに導くミラーＩＶを有する。

【０００９】 前記ミラーＩＩＩとミラーＩＶは、測定部Ｖの光路Ｌ、すなわち、ミラーＩＩ ＩとミラーＩＶの間の光路Ｌを図１及び図２に示すｘ方向（レーザ出射方向）に 走査できるようにｘ方向に往復移動可能な光路移行手段としての一対の移動装置 ＶＩ、ＶＩＩに取り付けられている。この移動装置ＶＩ、ＶＩＩにミラーＩＩＩ とミラーＩＶをそれぞれ設置する構成である。

【００１０】 すなわち、移動装置ＶＩ、ＶＩＩは、ミラーＩＩＩ、ＩＶを植立する移動体７ 、８の内部にピニオン９、１０を回動可能に軸支される。このピニオン９、１０ は、移動体７、８の外部に設けた操作部１３、１４と一体回転可能で、かつ、基 台Ａに固定的に取り付けた固定部材１５、１６のラック１７、１８に噛合されて いる。そして、ピニオン９、１０を操作部１３、１４により正逆回動することに より、ピニオン９、１０は、ラック１７、１８上を転動する。このため、移動体 ７、８は、固定部材１５、１６に対し相対移動することにより、ミラーＩＩＩ、 ＩＶを互いに結ぶ光路が噴霧の噴射方向に対しほぼ直交する面内で、すなわち噴 霧の径方向全域にわたって移動することができる構成である。

【００１１】 なお、本実施例に限らずこの他に、ミラーＩＩＩとミラーＩＶとを同一平板に 設置し、平板をｘ方向に移動可能な移動装置に取り付け、ミラーＩＩＩとミラー ＩＶとを同時に移動させる構成とすることができる。 また、本実施例は、前記ラックとピニオンに限らず、この他、雄ネジと雌ネジ を用い両者の螺合関係により移動することもできる。

【００１２】 また、ミラーＩＩＩは、レーザ出射部Ｉから出射されたレーザ光の直径かもし くはそれ以上の大きさに構成してあり、ミラーＩＶは粒径測定範囲の最小粒径に 相当する回折角、すなわち、測定範囲内の粒径によって回折される光のうちの最 大の回折角の光を反射できる直径か、もしくはそれ以上の大きさである。このよ うな構成とすることによって、所望の測定位置に光路を用意に設定できる。

【００１３】 また、本実施例の装置は、上記構成とした上でＣＴ法の手法を適用し、噴霧内 部の粒径分布や平均粒径、および噴霧全体の粒径分布を計算する。すなわち、図 １及び図２に示すように、ミラーＩＩＩ、ＩＶをｘ方向に走査し、Δｘ毎にその 光路中の透過光強度とザウタ平均粒径、および散乱光強度分布を求める。こうし て求めたデータを以下に示す２つの方法で噴霧全体の粒径を求める。なお、２つ の方法は基本的には等価な方法である。 光路内の粒子のザウタ平均粒径と透過光強度から噴霧全体の燃料体積と散乱 断面積を求め、その比から求める。 噴霧全体の散乱光エネルギを求め、それをもとにして粒径分布とザウタ平均 粒径を求める。

【００１４】 詳述すれば、内燃機関用渦巻燃料噴射弁の噴霧を対象として、本実施例装置と 図４に示す従来の装置で粒径測定を行ったときの結果を図３に示す。この結果を ザウタ平均粒径で表すと、本実施例装置では５０μｍ、従来の装置では３０μｍ となり４０％の差を生じた。従来の装置で測定される粒径は噴霧中心部の粒径が 強調されるために、必ずしも噴霧全体の粒径を表していないことがわかる。なお 、この傾向は噴霧の半径方向に粒径の分布があり、レーザビーム直径と比べて噴 霧の広がりが大きいときに顕著である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例装置を示す平面図

【図２】本考案の一実施例装置を示す斜視図

【図３】本実施例装置と従来装置の測定性能を対比して
示す線図

【図４】従来装置の概要図

【符号の説明】

Ａ、Ａ₀ 基台 １ レーザ ２、４ レンズ ３ ピンホール Ｉ レーザ出射部 ５ フーリエ変換レンズ ６ フォトダイオード ＩＩ ディテクタ手段 ＩＩＩ、ＩＶ ミラー Ｖ 測定部 Ｌ 光路 ＶＩ、ＶＩＩ 移動装置

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 平滑面を有する基台上には、 電源に接続し、平行光を発生するレーザ光発生手段と、 粒子群を発生する粒子群発生手段と、 該レーザ光発生手段からのレーザ光を入射し粒子により
   回折された光を集光し、回折パターンを測定するディテ
   クタ手段とを連接装備し、前記粒子群を介して対向配列
   され前記レーザ光発生手段からのレーザ光の光路と前記
   ディテクタ手段への回折光の光路をそれぞれ偏向する少
   なくとも一対の光路偏向手段を設けると共に、当該光路
   偏向手段を互いを結ぶ光路が該粒子群の発生方向に対し
   ほぼ直交する面内で移行可能とする光路移行手段を設け
   て成ることを特徴とするレーザ光回折式粒径測定装置。