JPS5948338B2 - 流体内の粒子を粒度測定分析する装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、測定器具に関し、更に詳細には流体内に含ま
れる粒子の粒度測定（顆粒形量）分析装置、すなわち流
体中に含まれる外界粒子の量および大きさを測定する装
置に関する。

本発明は、例えば燃料および潤滑油中の不純物粒子の粒
度分析などの低濃度懸濁液の分析に適用することができ
る。流体の試料内の粒子の量を測定するための光学セン
サは周知である。

このセンサは、２つの窓を持つた流過室（ＦｌＯｗ−Ｔ
ｈｒＯｕｇｈｃｅｌｌ）を持つている。流体外包（１１
ｑｕｉｄｅｎｖｃ１０ｐｅ）は）この室を通つて流れ、
分析されるべき流体の試料は、この液体外包内に導入さ
れ、この液体外包は、それらの試料を室壁上の粒子から
分離して、試料内に含まれる粒子を、室の窓を通して入
射された光線の焦点に正確に向ける。流体中に含まれる
粒子を粒度分析するための装置はその他にも知られてい
る（１９７１年フランス特許第２０６５１９０号明細書
参照）。

それは、入口および出口を持つた分析器の流過室を持つ
ている。この装置は、更に流過室の外側に配置された光
線装置を有し、それは、光線に透明の窓に対接して室の
壁内に設けられる。光線装置は、室の中に収斂した光線
を指向するように計画されている。この装置は更に粒度
分析される流体内に含まれる粒子から反射した光線を受
けるための光線感受装置を含む。この光線感受装置は、
室の壁内に設けられた第２の窓に対接して、室の外側に
配置され、この第２の窓は反対光線に対して透明である
。光線感受装置の光学軸線は、光線装置の光学軸線に対
して直角に延び、室の内側でそれと交差している。室の
入口は、室の中心に配置された管状ノズルに連通してい
る。この管状ノズルの周囲に距離をおいて複数本のパイ
プがあつて、これらのパイプは、純粋な流体の供給源に
通じていて、被検流体の流れを包囲する液体外包を作る
ように計画されている。液体外包の光学的性質は、検査
中の流体の光学的性質と同一でなければならない。

この要求は、流体中に含まれる粒子を粒度分析するため
の上記の光学センサおよび装置のいずれにも適用される
。液体外包と、検査流体との同一の光学的性質は両者が
同一の組成を持つているときに最もよく達成されること
ができる。ただし、液体外包を形成するために使用され
る流体は、光線感受装置の感度限界値を超える粒子大の
すべての異物粒子を含まない、純粋であることが条件で
ある。この要求は次のことを不可避的にする。すなわち
、粒度分析のための装置は、流体のためのタンクと、ポ
ンプと、流体の高性能の清浄器となどの装置を含むこと
が必要である。そのほか、検査中の流体と光線との交差
区域内において、液体外包と検査中の流体との両方の流
れが混合することを防止するために、すなわち、検査中
の流体から液体外包への粒子の移動を阻止するために、
両方の流れ速度を等しくするための特別の装置を設けな
くてはならないまた、一つの粒度分析装置は、種々の種
類の流体を分析するために通常使用されることを忘れて
はならない。

液体外包の光学的性質が検査流体の光学的性質に対応す
るようにするためには、液体外包は、異なる流体を検査
するたびに交換されなければならない。かような交換は
、分析時間に著しく影響し、所要費用を増加する。本発
明の主目的は、流体に含まれている粒子を粒度分析する
ための装置の感度を改良することである。

本発明の他の目的は、流体内に含まれた粒子の粒度分析
の高精度を保証し、しかもこの目的に対して更に簡単な
設計の装置を使用することである。

本発明の上記の目的は、下記の装置を提供することによ
つて達成される。すなわち、流体中に含まれる粒子を粒
度分析するための装置は、入口および出口を持つた分析
装置の流過室と、前記室の外側に配置され、前記室の壁
に設けられた、光線に透明な窓に対接する光線装置とを
有し、前記光線装置は、前記流過室の中に収斂光線を向
けるように計画さ江検査されつつある流体に含まれた粒
子から反射した光線を受けるための光線感受装置を有し
、前記光線感受装置は、光線に透明で、前記室の壁内に
設けられた第２の窓に対接した前記室の外側に配置され
、前記光線感受装置の光学的軸線は、前記光線装置の光
学軸線に直角に延び、前記室の内側でそれと交差し、前
記装置が本発明によつて特徴とされる点は、前記第２窓
は、円筒状に形成され、この円筒窓の軸線は、前記光線
装置の光学軸線と整合状態にあつて、円筒は、室の壁の
役をし、光線装置の光学系は、光線装置の光学軸線と光
線感受装置の光学軸線の交点が、光束の方向に光線装置
の焦点より先方にあるようにされ、かつ前記円筒内に到
着する収斂光線の収斂角度αは、次の範囲にあるように
する。

ここに、ｎｌは粒度分析が行なわれる流体の屈折率であ
る。有用な情報を失なわないためには、光線感受装置の
光学系は、円筒の内面上の光線感受装置の規準線の角度
内に局限された領域の位置決めに注意をして選択されな
ければならない。

この領域は円筒の内面が光束の方向に、光線装置によつ
て投射される光束によつて横切される線よりも先方にな
ければならない。本発明による流体に含まれる粒子の粒
度測定分析装置は、流過室（ＦｌＯｗ−ＴｈｒＯｕｇｈ
ｃｈａｍｂｅｒ）の壁から反射される光線が光線感受装
置によつて受けられることなく、流体の流れ中の不純物
を検査することを可能にする。

これは、円筒の外側壁から光線の完全な内部反射を確保
するように、収斂角度αが選択されるという事実による
ものである。このことは、また、室の壁および検査中の
流体を通過する光束によつて生じる雑流を最小にし、す
なわち、信号対雑音の比（Ｓｉｇｎａｌ−ＴＯ−ＮＯｉ
ｒｅｒａｔｉＯ）を増加し、最大感度を保証する。本発
明の他の重要な特徴は、その光線感受装置の位置が、円
筒の内面における光線感受装置の規準線の角度内に局限
される領域が、光束の方向に光線装置によつて投射され
た光束によつて横切られる円筒内面上の線よりも先方に
あるように決められていることである。この特徴は光線
に露出した区域外、すなわち、光線感受装置の視野外の
粒子の通過を除外するものである。これは、有用情報の
損失を除去し、分析の精度を向上する。本発明のその他
の目的および利点は、添付図面について好適実施例を以
下詳細に説明することによつて更に明らかとなるであろ
う。第１図および第２図を参照すると、流体内に含まれ
た粒子を粒度測定（顆粒計量）分析する装置は、入口２
および出口３を持つた分析器の流過室１を持つている。

この装置は更に、窓５に対接して、室１の外側に配置さ
れた光線装置４を含む。窓５は、光線に対して透明であ
つて、室１の壁内に設けられている。光線装置４は、窓
５を通つて室１の中に収斂光線６を向けるように計画さ
れている。光線感受装置Ｔは、検査中の流体に含まれた
粒子から反射した光束８を受けるように設計されている
。光線感受装置Ｔは、室１の外側に配置され、光束８に
透明で、室１の壁内に設けられた第２の窓９に対接して
いる。この光線感受装置Ｔの光学軸線は光線装置４の光
学軸線に直角に延び、点１０において室１の内部でそれ
と交差する。窓９は、円筒状に形成され、円筒９とも呼
ばれる。円筒９の軸線は、光線装置４の光学軸線と整合
状態にある。円筒９は、室１の壁の作用をして検査され
る流体の流れを形成する。光線装置４の光学系は、光学
装置４と光線感受装置Ｔとの光学軸の交差点１０が、光
線装置４の光源１２によつて放射される光束６の方向に
、光線装置４の焦点１１より先方にあるように選択され
る。光線感受装置１は、光電子倍率器（ＰｈＯｔＯｅｌ
ｅｃｔｒＯｎｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ）などの光線感受素
子１３を持つている。収斂光線６の収斂角度αは、この
範囲内に選択される。

ここに、旧は粒度測定分析が行なわれる流体の屈折率で
ある。

上記の範囲は、円筒９の外側表面からの光線の完全内部
反射を確保することを意味する。

９０゜−ゝｋβユ、β１ ここに、βは円筒９の外側表面上の光線の入射角、β１
は入射臨界角であつて、円筒の外側表面からの光線の完
全内部反射に相当する。

完全内部反射のためには、次の条件が満足されなければ
ならない。

である。

流体と、円筒９の材料との境界における光線の反射法則
によれば、ここに、Ｓｉｎγは、円筒９の内面における
光線の入射角のＳｉｎである。

が得られる。

第２図により、 ここに、α！は光線の収斂最大角であつて、円筒９の外
側表面からの光線の完全内部反射に相当する。

（４）ｓ（５）式を（３）式に代入すると、一（６）式
からを得る。

光線感受装置７の流過室１の円筒９に対する配置は、円
筒９の内面における光線感受装置の規準線（光束８）の
角度内に局限された領域１４が、光線装置４によつて投
射された収斂光線６と、円筒内面との交差線１５よりも
光束の方向に先方にあるようにされる。

流体内に含まれた粒子を粒度測定分析するための本発明
による装置は、下記のように動作する。

検査されるべき流体は流過室１にポンプで送り込まれる
。このようにすると、流体は、入口２から室１の出口３
に流れ、透明円筒９を通るときに光線装置４から到来す
る光線６に露出する。流体中に含まれている不純物の粒
子が、領域１４、すなわち光線感受装置ｒの視野に到着
するときに、それらの粒子は、反射光線のパルスを光線
感受素子１３に送る。このパルスの大きさは、粒子の大
きさに比例する。一つの粒子によつて反射される光線の
角度は、円筒９の外側表面から光線が完全内部反射する
ための臨界入射角度β１よりも小である。その結果とし
て、光線パルスは、光電子倍率器に自由に到達し、対応
する電気パルスを生じて、図示しない指示器に伝送され
る。一方において、円筒９の壁によつて反射した光線は
、光電子倍率器によつて受け取られない。何となれば、
円筒９の外側壁面の反射光線の入射角は、完全内部反射
に対する臨界角β！よりも大きいからである。これは、
光電子倍率器の雑音流を完全に除去し、従つてその感度
を増加する。領域１４は、光線感受装置７の視野内にあ
り、かつまた円筒９の内面と、光線装置４によつて投射
された光束との交差線１５より先方にある。

その結果として、この領域１４は、光線に完全に露計さ
れ、有用な情報の損失を完全に除外する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による、流体内に含まれた粒子を粒度測
定分析するための装置の略図、第２図は本発明による、
光線装置と光線感受装置とが流過室の円筒に対して配置
される方法を例示する略図である。 １・・・分析器の流過室、２・・・入口、３・・・出口
、４・・・光線装置、５・・・窓、６・・・収斂光線、
７・・・光線感受装置、９・・・円筒状の窓、１０・・
・光学軸線の交点、１１・・・光線装置の焦点、１４・
・領域、１５・・・線。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 入口２および出口３を有する流過室１と、この流過
   室１の壁に設けられた透光材料の第１の窓５と、上記流
   過室１の外側で第１窓５に対向するように配置された、
   収斂光線６を第１窓５を通して流過室１内へ導く光線装
   置４と、上記流過室１の壁に設けられた、検査しようと
   する流体に含まれる粒子から反射される反射光線を通す
   第２の窓９と、上記流過室１の外側で第２窓９に対向す
   るように配置された反射光線を受ける光線感受装置７と
   を有し、光線感受装置７の光学軸線を、光線装置４の光
   学軸線に直交するように設定し、光学軸線が流過室で互
   いに交差するようにした流体内に含まれた粒子を粒度測
   定分析する装置において、上記第２窓９が軸線を光線装
   置４の光学軸線に一致するようにした円筒形をなしかつ
   流過室１の壁として作用し、光線装置４の光学系は、光
   線装置４の光学軸線と光線感受装置の光学軸線の交点１
   ０を光束の方向において光線装置の焦点１１より先方に
   位置するように設定され、収斂光線６の収斂角度αは、
   検査される流体の屈折率をｎ＿１とした場合に、０≦α
   ≦２ｃｏｓ＾−＾１１／ｎ＿１を満足することを特徴と
   する流体内の粒子を粒度測定分析する装置。 ２ 光線感受装置７の光学系は、円筒９の内面の規準線
   の角度内に局限された領域１４が、光束の方向において
   、円筒の内面と光線装置から投射された光束との交点１
   ５より前方に位置することを特徴とする特許請求の範囲
   の第１項記載の流体内の粒子を粒度測定分析する装置。