JPH08136436A - 粒子の粒度分布測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 【構成】上方から気流と共に粒子が供給される測定セル
４中に音波振動を与える。セル４中にレーザー光１１を
投射し粒子の軌跡が音波振動から遅延する位相遅延量情
報が含まれた光信号をホトマルチプライヤー２０から得
る。その出力を電気信号に変換し、その電気信号に基い
て粒子の粒度を検出する。検出出力を用いて粒子の粒度
分布を作成する。測定セル４へ粒子を供給する前に除電
装置４０によって粒子に除電を施す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は粒子の粒度（粒径）分布
を測定する装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】このような粒子の粒度分布を測定する装
置は、例えば特開昭６３−１１８６３号公報に記載され
ている。尚、この装置では、所定の軸線上に伝搬された
音波振動と、その軸線を横切る方向に与えられた電場
（電界）とを有する雰囲気中に与えられた粒子の振舞い
を捕らえるため前記雰囲気中にレーザービームを投射し
粒子の振舞い情報が含まれたレーザービームをフォトマ
ルチプライヤーの如き光電変換手段により電気信号に変
換し、この電気信号に基いて粒子の粒度や帯電量を検出
するようにしている。

【０００３】尚、この場合、粒度は音波振動に従って正
弦波状運動をする粒子が音波振動から遅延する位相遅延
量を検出し、処理することによって得られる。そして、
粒度分布はパーソナルコンピュータ等を用いて横軸に粒
径、縦軸に所定体積当りの粒子の個数をとったグラフで
表わされる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、粒子には帯
電しているものもあり、そのためプラスの電荷をもった
粒子とマイナスの電荷をもった粒子が互いにクーロン力
により吸着されて一体となっているものが多い。その場
合、これらの合体した粒子は音波振動に対する位相遅延
量も大きく、粒度が大きい粒子として測定されてしま
う。そして、粒度分布が悪い（即ち、所望値よりも大き
い粒子が多すぎる）と、不良品として廃棄されてしまう
場合がある。即ち、実際には所望の粒度範囲に入るよう
に加工されているにも拘らず、帯電をしているために測
定の結果粒度が大きすぎると判定されることになり、場
合によっては廃棄され、無駄になってしまう。

【０００５】本発明は、このような点に鑑みなされたも
のであって、本来の粒度分布の測定を正確に行ない得る
ようにした粒子の粒度分布測定装置を提供することを目
的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する本
発明の第１の構成では、粒子を供給して所定方向へ走行
させ、且つその走行粒子に音波振動を与えて粒子の前記
音波振動に対する位相遅延量を検出し、その検出出力に
基いて粒度分布を測定する粒子の粒度分布測定装置にお
いて、粒子供給の際に粒子通路に粒子の除電を行なう除
電手段を設けたことを特徴としている。

【０００７】また、本発明の第２の構成では、上方から
気流と共に粒子が供給される測定セル中に音波振動を与
える音波発生手段と、前記セル中に短波長の光を投射し
粒子の軌跡が前記音波振動から遅延する位相遅延量情報
が含まれた光信号を出力する光学系手段と、前記光学系
手段の出力を電気信号に変換する変換手段と、前記変換
手段から出力された電気信号に基いて前記粒子の粒度を
検出する粒度検出手段と、前記粒度検出手段の出力を用
いて粒子の粒度分布を作成する手段とを有する粒子の粒
度分布測定装置において、測定セルへ粒子を供給する前
に粒子に除電を施す除電手段を設けたことを特徴として
いる。

【０００８】

【作用】これらの構成によると、測定セル内に供給され
る粒子は除電された状態で供給され、正弦波状運動をす
ることになる。除電によって、粒子間の吸引がなくなる
ので、粒子が他の粒子と合体する要素が激減し、測定結
果としては本来の粒子の大きさに基づく粒度分布が得ら
れる。

【０００９】

【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照しながら説
明する。粒子の粒度分布を測定する装置は、図１に示す
ように測定部１と、この測定部１に粒子を供給する粒子
供給部２と、測定部１の電気信号出力を増幅、周波数変
換、復調、演算等の処理を行なう回路部３とから構成さ
れている。そして、測定部１は直方体もしくは立方体形
状の測定セル４を有し、この測定セル４に粒子供給部２
から粒子を与えている。

【００１０】測定セル４は図３に示すように前記粒子を
受け入れる試料入口５と測定済みの粒子が出ていく試料
出口６を、それぞれ上方と下方に有する箱体７と、この
箱体７の一対の側面に設けられた音波振動発生器８ａ、
８ｂとを備えている。測定セル４の残りの側面にはレー
ザービーム１１の入口と出口が設けられている。

【００１１】図１に戻って、レーザービーム１１はレー
ザー管１２から出射され、ミラー１３で光路を直角に曲
げられた後、ビームスプリッタ１４により２本のビーム
に分岐される。この２本のビームはミラー１５で更に直
角に向きを変えられた後、三角ミラー１６およびミラー
１７、１８によって、前記測定セル４の内部に所定の角
度で入射し、粒子の測定雰囲気内で交差した後、コンデ
ンサレンズ１９を経てフォトマルチプライヤー２０の受
光面に入射する。

【００１２】レーザービームは測定セル４内で粒子に作
用することにより粒子の振舞い情報を盛り込んだ形で測
定セル４から出ていく（これはレーザードップラ方法を
利用して行なわれるが、この原理等は前記特開昭６３−
１１８６３４号に説明されている）。この情報を担った
レーザービームはフォトマルチプライヤー２０で電気信
号に変換された後、回路部３に入力される。

【００１３】尚、測定セル中で音波振動を受けた粒子は
図４に示すような正弦波状運動を行ないながら進行す
る。そして、粒度の大きい粒子の軌跡は粒度の小さい粒
子の軌跡に比べ音波振動に対する位相遅延量が大きくな
る。粒度測定はこれらの位相遅延量を検出することによ
って求められる。

【００１４】図１に戻って、回路部３は信号処理回路２
１やＣＰＵ２２およびＣＰＵ２２の出力を記録するフロ
ッピー等の記録手段２３、ＣＲＴ等の表示手段２４、プ
リンタ等のハードコピー手段２５を有している。図１の
測定装置全体の構成のうち、本実施例は特に粒子供給部
２に向けられている。即ち、本実施例は、測定セル４に
供給される粒子の通路に対して軟Ｘ線（波長：数オング
ストロング）を照射して粒子の帯電を除去する除電装置
４０を設けている。

【００１５】図２は本実施例における粒子供給部２の構
造を示している。粒子４５を収容するホッパ２６の下方
排出口２６ａ近くに周面が臨むように回転マグネット板
２７が配設されている。この回転マグネット板２７はモ
ータ２８によって回転させられ、前記ホッパ２６の排出
口２６ａから排出された粒子を、その周面に引着し、ホ
ッパ２６より反対側の位置まで回転したときチッ素ガス
Ｎ₂の吹き付けに遭遇し、その周面に保持していた粒子
を離脱する。この離脱した粒子を受けるようにフード２
９が配設されている。フード２９は全体としては円筒形
をしており、上方に断面Ｌ字状の受入口３０を備え、下
方側壁に排出口３１を有している。

【００１６】フード２９はベース板３２上に取り付けら
れており、下端部に測定セル４の入口を成す導入筒３３
が突入している。受入口３０から導入された粒子は排出
口３１を介して外部へ吸引される気流と測定セル４の出
口を介して吸引される気流によって下方向へ走行し、一
部は排出口３１から排出され、残りは導入筒３３を通し
て測定セル４へ供給される。

【００１７】フード２９に近接して軟Ｘ線照射器より成
る除電装置４０が図示の如く配設されており、その軟Ｘ
線照射面４１からフード２９の内部に向けて所定角度で
広がる軟Ｘ線（照射エネルギー４〜２０ｋｅＶ）を放射
する。この軟Ｘ線はフード２９中の気体分子をイオン化
させ、高濃度の正・負イオンと電子を生成する。その正
・負イオンと電子が高濃度で存在するＸ線照射領域Ｓに
上方から送られてきた粒子はその正・負イオンと電子に
よって中和される。即ち、プラスの電荷をもった粒子は
負イオン（電子を含む）と中和し、マイナスの電荷をも
った粒子は正イオンと中和する。このようにして除電さ
れた粒子が測定セル４へ供給される。

【００１８】軟Ｘ線を気体に照射することにより正・負
イオンと電子が生成されることについては公知であり、
例えば静電気学会誌１８、１（１９９４）の第３４〜第
４０頁に記載されている。尚、粒子の除電については軟
Ｘ線照射以外の方法も考えられるが、この軟Ｘ線照射に
よる除電は、短時間での除電が可能、逆帯電が生じ
ない、微粒子、オゾン、誘導電圧等の発生がない等の
利点を有しているので、本測定装置の零点補正に特に有
効である。

【００１９】本実施例は、上記原理により生成された正
・負イオンと電子によって帯電粒子を中和して除電を行
なうが、図２において、領域Ｓから測定セル４の入口ま
での距離は中和が充分行なわれ且つ余った正・負イオン
と電子が再結合するに充分な時間を与えるように比較的
長くとるのが望ましい。

【００２０】測定のときは、測定セル４内には図４に示
すように音波振動が発生しており、この音波振動に従っ
た振動をしながら粒子は下方へ走行する。その軌跡をレ
ーザードップラ法で測定することにより図１の装置によ
って最終的に粒子の粒度が求まり、多数の粒子の粒度分
布をとることによって粒度分布が求まる。

【００２１】図５のＬは、このようにして測定された多
数の粒子の粒度分布特性を示している。Ｍは同じ粒子群
について、軟Ｘ線照射器を動作させずに行なった場合の
粒度分布を示している。これから分かるように、Ｍは全
体的に右側へ寄っており、Ｌは左側へ寄っている。これ
は、Ｍは帯電ために擬似的に大きくなった粒子が多く、
Ｌは除電装置によって除電されたため擬似的に大きくな
る粒子が少なくなったことを示している。

【００２２】上記実施例では、除電装置として軟Ｘ線照
射器を用いた場合を示しているが、軟Ｘ線照射器に代え
て他の除電装置を用いてもよいことはいうまでもない。
例えば、紫外線照射装置やコロナ放電器等も採用可能で
ある。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、粒
子は除電された状態で測定されので、粒子が他の粒子と
合体することが少なくなり、粒子の本来の粒度分布を正
しく測定できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施した粒度分布測定装置の全体の概
略を示す構成図。

【図２】本発明を実施した粒度分布測定装置の粒子供給
部の詳細を示す一部断面図。

【図３】その測定セルに関する説明図。

【図４】その測定を説明するための図。

【図５】粒度分布を示す図。

【符号の説明】

２ 粒子供給部 ４ 測定セル １１ レーザービーム １２ レーザー管 ２０ フォトマルチプライヤー ２２ ＣＰＵ ２５ プリンタ ２９ フード ４０ 除電装置 ４１ 軟Ｘ線照射面

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】粒子を供給して所定方向へ走行させ、且つ
   その走行粒子に音波振動を与えて粒子の前記音波振動に
   対する位相遅延量を検出し、その検出出力に基いて粒度
   分布を測定する粒子の粒度分布測定装置において、 粒子供給の際に粒子通路に粒子の除電を行なう除電手段
   を設けたことを特徴とする粒子の粒度分布測定装置。
2. 【請求項２】上方から気流と共に粒子が供給される測定
   セル中に音波振動を与える音波発生手段と、前記セル中
   に短波長の光を投射し粒子の軌跡が前記音波振動から遅
   延する位相遅延量情報が含まれた光信号を出力する光学
   系手段と、前記光学系手段の出力を電気信号に変換する
   変換手段と、前記変換手段から出力された電気信号に基
   いて前記粒子の粒度を検出する粒度検出手段と、前記粒
   度検出手段の出力を用いて粒子の粒度分布を作成する手
   段とを有する粒子の粒度分布測定装置において、 前記測定セルへ粒子を供給する前に粒子に除電を施す除
   電手段を設けたことを特徴とする粒子の粒度分布測定装
   置。
3. 【請求項３】前記除電手段は、粒子供給通路に軟Ｘ線を
   照射する軟Ｘ線照射装置で構成されていることを特徴と
   する請求項１又は請求項２に記載の粒子の粒度分布測定
   装置。