JPH0778467B2 - 液体中の微粒子濃度計測装置 - Google Patents

液体中の微粒子濃度計測装置

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JPH0778467B2
JPH0778467B2 JP61097925A JP9792586A JPH0778467B2 JP H0778467 B2 JPH0778467 B2 JP H0778467B2 JP 61097925 A JP61097925 A JP 61097925A JP 9792586 A JP9792586 A JP 9792586A JP H0778467 B2 JPH0778467 B2 JP H0778467B2
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/04Investigating sedimentation of particle suspensions
    • G01N15/042Investigating sedimentation of particle suspensions by centrifuging and investigating centrifugates

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  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、液体中の微粒子を光散乱を用いて検出し計数
する微粒子濃度計測装置に係り、特に、試料液体中に存
在する気泡を除去し微粒子濃度の正確な計測を可能にす
るとともに、微粒子濃度が極端に低い試料液体の微粒子
濃度の計測を短時間に行うことを可能にする装置に関す
る。
〔従来の技術〕
液体中の微粒子濃度を計測する場合、従来、光散乱の検
出を基本原理とする方式が多く用いられてきた。例え
ば、特開昭51−136475号公報に記載のように、試料液体
に光ビームを照射し、試料液体中の微粒子によつて散乱
された光を集光して電気信号に変換し、その信号パルス
を一定時間計数することによつて液体中の微粒子濃度を
計測していた。
従来技術における光散乱を用いた液体中の微粒子濃度計
測装置の原理構成の一例を第2図に示す。第2図におい
て、例えばレーザのような光源3からの光ビームを、レ
ンズ4に入射させることによつて、パイプライン9を流
れる液体本流10から採取され、光散乱セル1中を流れる
試料液体2の検出点5に収束させる。試料液体2の検出
点5を微粒子が通過するとき、この微粒子によつて光が
散乱される。この散乱光をレンズ6によつて集光し、光
検出器7に入射させ、その強度を電気信号に変換する。
光検出器7からの電気信号は微粒子が検出点5を通過し
たときだけ発生するので微粒子に対応したパルス信号と
なる。従つてこのパルス信号をパルスカウンタ8によつ
て一定時間計数することによつて、検出点5を通過する
微粒子の個数を測定し、試料液体2中の微粒子濃度を求
めることができる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、パイプライン9を流れる液体本流10及び
これから採取され光散乱セル1中を流れる試料液体2は
多くの場合気泡を含む。微粒子と同様に、この気泡も散
乱光を発生させるので、光検出器7の出力には疑似信号
パルスとなつて現れ、パルスカウンタ8によつて計数さ
れる。ところが、計測の対象は微粒子だけであつて、こ
の気泡によるパルスはノイズパルスである。つまり、従
来技術では気泡について配慮がされておらず、微粒子濃
度の正確な計測ができないことになる。
また、検出点5を一定時間に通過する微粒子の数はほぼ
ポアソン分布をするので、パルスカウンタによる信号パ
ルス計数値をNとすると、相対計数精度は で表される。試料液体として、例えば、純水を考える
と、その中に含まれる微粒子の濃度は、例えば、1m1中
に100個というように極めて低い。一方、従来技術にお
ける試料液体2の最大流量は例えば、1分当たり100m1
程度が限度であるので、1%(0.01)の相対計数精度を
得るためには、1分の計数時間を必要とする。更に、微
粒子の粒径分布までも併せて計測する場合には、この10
倍以上の計数時間を必要とする。このため、パイプライ
ン9を流れる液体本流10の時々刻々変化する微粒子濃度
を細かく調べることができないという問題がある。
本発明の目的は、従来技術における試料液体中の気泡の
影響を除去し液体中の微粒子濃度を正確に、しかも短時
間で計測できる装置を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的を達成するために、本発明においては、採取し
た試料液体を遠心分離した後、外側に分離された一部の
液体についてだけ微粒子濃度を計数するように装置を構
成する。
以下に本発明における問題点解決手段を第1図を用いて
詳細に説明する。第1図において、従来技術の試料液体
採取パイプ11に、試料液体の流れを制御するバルブ12、
回転駆動機構19によつて回転する遠心分離室15、遠心分
離室15を回転半径の方向で隔室30及び隔室31に二分する
出し入れ可能な隔壁16を追加する。遠心分離室15には、
上記バルブ12を通過する試料液体を受け遠心分離室15に
導く受皿13、受け皿13から遠心分離室15への試料液体の
流れを制御するバルブ14、隔室30中の試料液体を外部へ
取り出す流れを制御するバルブ17、及び隔室31中の試料
液体を外部へ取り出す流れを制御するバルブ18を備え
る。また、バルブ17を通過する試料液体を受け、従来技
術における微粒子濃度計測装置の光散乱セル1に与える
受皿20を追加する。
以上の構成における装置の動作は次の通りとする。
第1図において、バルブ12を開けることによつて、試料
液体を受皿13、バルブ14を経て遠心分離室15に注入す
る。この時、バルブ17及びバルブ18は閉じられている。
遠心分離室15が試料液体によつて充満されたとき、バル
ブ12及びバルブ14を閉じる。
次に回転駆動機構19によつて遠心分離室15を回転させ
る。遠心分離室15を一定時間回転させた後、隔壁16を遠
心分離室15の内部に挿入することにより、遠心分離室15
の内部を隔室30及び隔室31に二分する。
次に、遠心分離室15の回転を停止させ、バルブ17を開け
ることによつて、遠心分離室15の隔室30にある試料液体
を受皿20へ注入する。一方、遠心分離室15の隔室31にあ
る試料液体は、バルブ18を開けることによつて、外部へ
放出する。受皿20に蓄えられた試料液体は、光散乱セル
1中を一定速度で流される。ここで、例えばレーザのよ
うな光源3からの光ビームを、レンズ4に入射させるこ
とによつて光散乱セル1中を流れる試料液体2の検出点
5に収束させる。検出点5を通過する微粒子によつて散
乱される光をレンズ6によつて集光し、光検出器7に入
射させ、その出力パルス信号をパルスカウンタ8を用い
て一定時間計数することによつて、検出点5を通過する
微粒子の個数を測定し、遠心分離室15と隔室30の容積比
で補正することによつて、もとのパイプライン9を流れ
る液体本流10における微粒子濃度を求める。
〔作用〕
上記遠心分離室15の回転によつて、試料液体中の微粒子
32は、遠心力の作用で、回転半径の大きい方向へ移動す
る。一方、試料液体中に気泡が含まれているとすると、
気泡を構成するガスの密度は試料液体の密度より小さい
ので、気泡33は上記の回転によつて回転中心に向かつて
移動する。従つて、遠心分離室15を一定時間回転させる
と、遠心分離室15内にある試料液体中の微粒子32及び気
泡33の濃度分布は均一ではなくなり、微粒子32は回転半
径の大きい部分に集中し、また、気泡33は回転中心軸付
近に集中する。
この状態で、隔壁16により遠心分離室15の内部を二分す
るので、隔室30中の試料液体には気泡33が含まれず、気
泡33の影響を除去した微粒子濃度の計測が可能になる。
また、計測の対象とする微粒子32については、濃縮され
たものとなつている。つまり、隔室30の容積の遠心分離
室15の全体の容積に対する比を1/M(ただし、M>1)
とすると、隔室30中の試料液体の微粒子濃度はM倍に濃
縮されたものとなつている。なお、バルブ12,バルブ14,
バルブ17,バルブ18、回転駆動機構19及び隔壁16を制御
手段(図示せず)によつて制御することによつて、遠心
分離と光散乱計測は並行して行うことができるので、微
粒子濃度の計測はほぼ連続して行うことができる。
従つて、前述の論法に従えば、従来方法と同じ相対計数
精度を得るためのパルスカウンタ8の計数時間は1/Mで
よいことになる。逆に従来方法と同じ計数時間を用いる
と、相対計数精度を に向上させることができる。言い換えれば、従来技術に
おける光散乱法による微粒子濃度計測装置の試料液体流
量をM倍増加させたことと等価である。すなわち、計測
の能率を向上させることが可能である。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例を第3図により説明する。第3
図において、パイプライン9中を流れる液体本流10か
ら、試料液体を採取パイプ11によつて取り出し、電磁石
21によつてバルブ12を開けることによつて、環状の受皿
13に与える。受皿13に注がれた試料液体は、受皿13の中
に設けられたバルブ14を電磁石22により開けることによ
つて、遠心分離室15に導かれる。遠心分離室15が試料液
体で充満された時、バルブ12及びバルブ14を閉じる。次
に、例えば、電動機のような回転駆動機構19によつて、
遠心分離室15を試料液体中の微粒子と気泡が分離される
まで回転した後、隔壁16を電磁石23によつて駆動するこ
とにより、遠心分離室15の内部に挿入し、遠心分離室15
の内部を隔室30及び隔室31に二分する。
次に、遠心分離室15の回転を停止させ、電磁石24により
バルブ17を開けることによつて、遠心分離室15の隔室30
にある試料液体を環状の受皿20へ注入する。一方、遠心
分離室15の隔室31にある試料液体は、電磁石25によりバ
ルブ18を開けることによつて、環状の受皿26へ注がれ、
受皿26の中に設けられた排水孔28を経て外部へ放出され
る。受皿20へ注がれた試料液体は受皿20の中に設けられ
た排水孔27を経て、光散乱セル1中を一定速度で流され
る。
ここで、例えばレーザのような波長0.2μm〜2μmの
光を発生する光源3からの光ビームを、レンズ4に入射
させることによつて、光散乱セル1中を流れる試料液体
2の検出点5に収束させる。検出点5からの散乱光は集
光レンズ6によつて集光され、光検出器7によつてその
強度が電気信号に変換される。光検出器7の出力パルス
はパルスカウンタ8で一定時間計数され、遠心分離室15
の内部容積に対する隔室30の容積の比で補正され、もと
の試料液体の微粒子濃度として表示される。
なお以上の動作の制御は、制御回路29によつて行われる
が、上記の遠心分離と散乱光パルスの計数は、制御回路
29によつて並行して行うようにシーケンス制御する。ま
た、制御回路29から電磁石21,22,23,24,25への配線は、
実際には、回転しゆう動端子34を介して行う。
以上の装置構成により、〔作用〕の項目で記載したと同
様な作用により、試料液体の微粒子濃度を、気泡の影響
を除去して正確に、しかも能率良く計測することが可能
になる。
〔発明の効果〕
以上に述べたごとく、本発明によれば、試料液体中に含
まれる気泡の影響を除去し、微粒子濃度を正確にしかも
短時間に計測する装置の提供が可能になる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明による液体中の微粒子濃度計測装置の
基本構成図、第2図は、従来の原理に基づく液体中の微
粒子濃度計測装置の基本構成図、第3図は、本発明の一
実施例を示す液体中の微粒子濃度計測装置の構成図であ
る。 1……光散乱セル、2……試料液体、3……光源、4,6
……収束レンズ、5……検出点、7……光検出器、8…
…パルスカウンタ、9……パイプライン、10……液体本
流、11……採取パイプ、12,14,17,18……バルブ、13,2
0,26……受皿、15……遠心分離室、16……隔壁、19……
回転駆動機構、21,22,23,24,25……電磁石、27,28……
排水孔、29……制御回路、30,31……隔室、32……微粒
子、33……気泡、34……回転しゆう動端子。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】計測対象液体の本流から試料液体を間歇的
    に採取する試料液体採取手段と、上記採取手段により間
    歇的に採取された試料液体を遠心分離する遠心分離室
    と、上記遠心分離室を回転させる回転手段と、上記遠心
    分離室を半径方向に二分する隔壁と、上記隔壁を移動さ
    せる移動手段と、上記隔壁により二分される外側及び内
    側のそれぞれの隔室からの試料液体を別個に外部へ取り
    出す開閉弁と、上記隔壁の外側の隔室から外部へ取り出
    された試料液体を受ける環状の受皿と、上記環状受皿中
    に取り出された試料液体を一定方向に一定速度で流す光
    学的に透明な管から成る光散乱セルと、上記光散乱セル
    中の特定箇所を照射する光ビーム照射手段と、上記光ビ
    ームによって照射された試料液体中の箇所を通過する微
    粒子によって散乱された光を集める集光手段と、上記集
    光手段によって集光された光を電気信号に変換する光検
    出手段と、上記光検出手段の出力パルスを計数するパル
    ス計数手段と、上記試料液体採取手段、回転手段、隔
    壁、開閉弁、及びパルス計数手段の動作を制御する制御
    手段とを具備し、上記制御手段は上記試料液体採取手段
    が上記遠心分離室を充満させ、上記遠心分離室を所定の
    時間回転させた後、上記隔壁により上記遠心分離室を二
    分し、上記遠心分離室の二分された外側の隔室にある試
    料液体だけを上記環状受皿を経て上記光散乱セルに流し
    込んで上記パルス計数手段によって該試料液体中の微粒
    子濃度の計測を行なうと共に、この微粒子濃度の計測を
    行なっている間に間歇的に採取された次の試料液体を上
    記遠心分離室に供給して遠心分離する動作を並行して行
    なうよう制御する如く構成されてなることを特徴とする
    液体中の微粒子濃度計測装置。
JP61097925A 1986-04-30 1986-04-30 液体中の微粒子濃度計測装置 Expired - Lifetime JPH0778467B2 (ja)

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JPS62255850A JPS62255850A (ja) 1987-11-07
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