JPH0249139A - 液滴粒径測定装置 - Google Patents

液滴粒径測定装置

Info

Publication number
JPH0249139A
JPH0249139A JP20173788A JP20173788A JPH0249139A JP H0249139 A JPH0249139 A JP H0249139A JP 20173788 A JP20173788 A JP 20173788A JP 20173788 A JP20173788 A JP 20173788A JP H0249139 A JPH0249139 A JP H0249139A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
droplet
sensor
particle size
sensor probe
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP20173788A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2580011B2 (ja
Inventor
Yutaka Ozaki
裕 尾崎
Masahiro Uchiyama
内山 政弘
Tsutomu Fukuyama
福山 力
Masahiro Nakajima
中嶋 昌宏
Yukinari Sato
行成 佐藤
Hajime Kano
加野 元
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KOKURITSU KOGAI KENKYU SHOCHO
NIPPON KAGAKU KOGYO KK
Nippon Chemical Industrial Co Ltd
Original Assignee
KOKURITSU KOGAI KENKYU SHOCHO
NIPPON KAGAKU KOGYO KK
Nippon Chemical Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by KOKURITSU KOGAI KENKYU SHOCHO, NIPPON KAGAKU KOGYO KK, Nippon Chemical Industrial Co Ltd filed Critical KOKURITSU KOGAI KENKYU SHOCHO
Priority to JP63201737A priority Critical patent/JP2580011B2/ja
Publication of JPH0249139A publication Critical patent/JPH0249139A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2580011B2 publication Critical patent/JP2580011B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

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〕 本発明は水滴、油滴等種々の液滴の粒子径を蒸発に要す
る熱量に基づいて測定する液滴粒径測定装置に関するも
のである。
〔従来技術〕
一般に液滴等の粒径は測定することが比較的困難であり
、従来の粒径測定装置としては、レーザ光等の光ビーム
を測定領域に照射し測定領域を通過する液滴粒子より得
られる散乱光レベルに基づいて粒子径を測定する装置や
、液滴粒子を帯電させ一定の電界下でその移動度を測定
することによって粒子径を算出する装置が用いられてい
る。又加熱した細いワイヤであるホットワイヤ(熱線)
を測定領域に配置し一定の電流を通電しておき、液滴が
ホットワイヤに接触したときにホットワイヤの一部の温
度低下によって電圧のパルス的減少を引き起こすことに
より電圧の変化分に基づいて粒径を測定するようにした
装置が提案されている(DANIEL  E、  MA
GNUS  and  DAVID  S、  MAI
ILER:  八nIn−5itu Liquid D
roplet Sizing System、  Pr
ceedings of Advances  in 
Particle Samplingand Meas
urement、  Daytona Beach、 
 Florida、  USAOctober 197
9)−この測定方法では第5図(alに示すように、定
電流が通電されたワイヤ1に液滴2が接触すれば第5図
(blに示すようにワイヤ1の温度、即ち電圧が部分的
に低下する。従って液滴2が蒸発するまで第6図に示す
ようなワイヤ両端の電圧が低下し、その電圧低下及び時
間が液滴の粒径と相関関係を有することにより粒子径を
測定するようにしたものである。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかるにこのような従来の粒子径測定装置では、液滴の
粒径とワイヤの両端に得られる電圧の低下する値との関
係はワイヤの熱容量等によって定まる装置固有のもので
ある。従って液滴の粒径を測定するためには、あらかじ
め粒径が既知の試料を用いて装置を校正することが必要
となり、手間がかかるという欠点があった。又ホントワ
イヤをセンサとして用いているため機械的強度が弱く、
しかもセンサを加熱して液滴を蒸発させることにより粒
径を測定しているため、長時間の使用によりセンサであ
るホントワイヤが切断し易く度々交換する必要があると
いう欠点がある。そしてセンサを交換する毎に粒径が既
知の試料を用いて校正する必要があり、取り扱いに手間
がかかるという欠点があった。
本発明はこのような従来の粒径測定装置の問題点に鑑み
てなされたものであって、液滴の蒸発に必要な熱量を測
定することにより校正の必要がなく、長寿命なセンサを
用いて液滴の粒径を測定できるようにすることを技術的
課題とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は液滴の粒子径を蒸発に要する熱量に基づいて測
定する測定装置であって、液滴が通過する測定領域に配
置されたフィルム型のセンサプローブと、センサプロー
ブに電圧を印加し一定温度に加熱すると共に、センサプ
ローブに接触する液滴の蒸発に伴う電圧増加分を検出す
るセンサ回路部と、センサ回路部より検出される電圧増
加を液滴による電圧増加時間だけ積分することによって
電力量を検出する電力量検出手段と、電力量検出手段に
よって検出された電力増加量に基づいて液滴の粒径を測
定する粒径測定手段と、を存することを特徴とするもの
である。
〔作用〕
このような特徴を有する本発明によれば、フィルム型の
センサプローブを一定温度に加熱して粒径測定領域に配
置している。そしてセンサプローブに液滴が接触して蒸
発する場合には1.センサプローブを一定温度に保つた
めに印加する電圧が微小量だけ上昇することとなる。従
って液滴の蒸発に必要な電力の増加分を積分して蒸発に
必要な電力量を演算し、演算した電力量と液滴が蒸発し
てセンサプローブと同一の温度となるまでの熱量とに基
づいて液滴の粒径を測定するようにしている。
〔実施例の説明〕
第1図は本発明の一実施例による粒径測定装置の構成を
示す図である。本図において、ダクト11は測定すべき
液滴を含む空気を測定領域に導いている。測定領域には
ダグ1−11内にノズル12が設けられ、ノズル12に
対向させてフィルム型のセンサプローブ13を配置する
。フィルム型のセンサプローブ13は例えば前面が樹形
状に形成され一定の幅を有する部材であって、石英等の
ベースに白金やニッケル等がコーティングされたものを
用いてもよく、又円柱形状や円錐形状のベースに金属を
コーティングしたものを用いてもよい。
そしてこのセンザブローブ13はセンサ回路部14に接
続される。センサ回路部14は後述するようにセンサプ
ローブ13を一定温度に加熱すると共にその電圧増加分
を検出するものであり、その出力は電力量検出手段15
に与えられる。電力量検出手段15は増加する電力量を
検出するものであり、その出力は粒径検出手段16に与
えられる。
粒径検出手段16はセンサプローブの温度と液滴温度や
液滴の種類等に基づいて粒径を検出するものである。一
方ダクト11には液滴を取り除くトラップ17を介して
流量計18及びポンプ19が接続される。流量計18は
ダクト12を通過する液滴を含む空気の流量を測定する
ものである。
さてセンサ回路部14は第2図に示すようにセンサプロ
ーブ13を一片とし、固定抵抗R1,R2及び感温抵抗
R3から成るブリッジ回路21を有している。ブリッジ
回路21は抵抗R2とR3、及び抵抗R1とプローブ1
3の中点a、bの両端の電圧を夫々演算増幅器22の入
力端に与えている。演算増幅器22はそのブリッジ回路
の電圧差を増幅してブリッジ回路に帰還することによっ
てブリッジ回路21を常に平衡状態に保つものである。
ここでブリッジ回路21及び演算増幅器22はセンサ回
路部I4を構成している。センサ回路部14はセンサプ
ローブ13の温度を測定対象となる液滴の沸点よりやや
高く、例えば20℃程度高い温度に保つものとし、例え
ば水滴の場合には120℃の一定温度に保っておく。さ
て演算増幅器22の出力は波形を観測するためのオシロ
スコープ23及びA/D変換器24に与えられる。A/
D変換器24は所定のタイミングで演算増幅器22の出
力をデジタル信号に変換するものであって、その出力は
CPU25に与えられる。CPU25はメモリ26が接
続され、出力手段として表示部27が接続される。CP
U25はA/D変換された信号を処理して粒径を検出す
るものであり、前述した電力量検出手段15及び粒径検
出手段16を構成している。
次に本発明による粒径測定の原理について説明する。こ
こでフィルム型のセンサプローブ13の両端に印加され
ている電圧をVoとし、Rをセンサプローブ13の抵抗
値とする。抵抗値Rはセンサプローブとセンサ温度とに
よって定まり、センサ温度を120℃としたときには抵
抗値Rは数Ω〜十数Ωの値となる。ここでセンサプロー
ブ13に印加される電圧、即ち定常電圧Voはセンサ部
分の気体の流速によって定まりサンプリング流量やプロ
ーブの形状に依存する。例えば定常電圧VOは1〜1.
5V程度であり、水滴がセンサに衝突したときの電圧増
加量は例えばピーク時で10〜20mVとなる。さであ
る液滴がセンサプローブ13に衝突したときの印加電圧
の増加をΔ■とすると、電力増加量ΔPは次式で与えら
れる。
ΔP−(Vo+ΔV)2/ R−Vo”/ R#2 V
oΔV / R−−−−(1)さて1個の液滴がセンサ
プローブ13に接触したときに蒸発するために必要な熱
量ΔQは電力増加量ΔPを電力が増加する時間、即ち1
パルスの区間積分することによって求められる。
ΔQ−)ΔPdt= (2Vo/ R)/ΔVdtする
期間のパルス面積で算出される。さて液滴が加熱されセ
ンサと等しい温度の蒸気になるのに熱量ΔQが必要であ
るとすれば、液滴の粒径dは次式で与えられる。
d−(6ΔQ/cρπ) I / :l   −、、、
、、(31ここでCはセンサプローブ13に与えられる
液滴と同じ温度にある単位質量の液がセンサと等しい温
度の蒸気になるのに必要な熱量、例えば水滴の場合初期
温度が20℃、センサ温度が120℃であればc =2
645J/gであり、ρは液の密度である。
次に本実施例の動作について説明する。ポンプ19を駆
動し未知の液滴を生じている領域がらの液滴をダクト1
1を介して測定領域に吸引する。
そして液滴をノズル12の中央に配置したホットフィル
ム型のセンサプローブ13の近傍を通過させれば、その
一部の液滴は加熱されたセンサプローブ13と接触して
蒸発する。従って演算増幅器22より第3図に示すよう
に各液滴の蒸発毎にパルス状に電圧が上昇する信号が得
られる。ここで前述したパルス電圧Δ■は夫々第3図に
おいてΔVI+  ΔV、−・・−として示される。そ
してこのパルス電圧が与えられるΔjl+ Δt2・・
−・・・・の期間、パルス電圧を積分し式(2)で示さ
れた2Vo/Rを乗算することによって個々の液滴の蒸
発に必要な熱量ΔQが夫々算出される。そしてΔQに基
づいて各液滴の粒径dを式(3)により算出することに
より粒径が算出される。
第4図(a)、 (b)は液滴の粒径を粒径データに対
して統計処理を行いその分布をグラフ化したものであっ
て、液滴として夫々水及びエチルアルコールの場合の例
を示している。このように水以外の液滴についても蒸発
に必要な熱量Cと液の密度が変化するだけで同様にして
測定することができる。
しかしエチルアルコールでは気化熱が小さく蒸発に要す
る熱量も小さくなり、出力パルスのパルス幅が短くなる
。従って気化熱が小さい液滴では複数の液滴が同時に衝
突して蒸発する可能性が少なくなり、高濃度の液滴も測
定することが可能である。
このように本発明ではホットフィルム型のプローブを用
いて定温度モードでその蒸発に要する電力量に基づいて
粒径を算出するようにしている。
従って比熱や気化熱等の熱力学的データが知られている
種々の液滴、例えば水滴、油滴、アルコール液滴等につ
いて測定が可能である。しかも測定前にこの装置の感度
等を校正する必要がなく、粒径を測定することができる
。又ホットワイヤに較べてホットフィルムを用いること
によって取り扱いが容易となり、長寿命化することが可
能である。
又本実施例ではセンサプローブ13の温度を液滴の蒸発
温度よりも所定温度高くなるように設定しているが、任
意の値に選択することもできる。
しかし単位時間内に多くのパルスを観測するためにはパ
ルスの重なりを避けるためパルス幅が狭い方が有利とな
り、この点からはセンサ温度が高い方が好ましい。しか
しセンサ温度をあまり高くすればセンサプローブの破損
の可能性が増す。又センサ温度を低くすればパルス幅の
広がりのためピーク値はノズルレベルまで下がって測定
ができなくなる。従って水滴の測定の場合にはセンサプ
ローブ13の温度は例えば70〜170°C程度の範囲
で変化させることができるが、液滴の蒸発温度以上でセ
ンサの寿命があまり短くならないような温度を選択する
ことが好ましい。
〔発明の効果〕
このように本発明によれば、液滴がプローブと同一温度
の蒸気となるまでに必要な熱量を直接測定しているため
、装置を校正することなく正確な粒径測定が可能となる
。そしてセンサとして一定温度に加熱したフィルム型の
センサプローブを用いているため、センサ強度がホント
ワイヤに較べて強く、交換の頻度を極めて少なくするこ
とができる。又センサプローブを交換しても新たなセン
サプローブで直接プローブと同一温度の蒸気になるまで
に要する熱量が測定されるため、複雑な校正の必要がな
く容易に粒径を測定することができるという効果が得ら
れる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例による粒径測定装置の構成を
示すブロック図、第2図はセンサ回路部の構成を示すブ
ロック図、第3図は粒径測定時にオシロスコープで観測
される出力電圧を示す図、第4図fa)及び第4図(b
lは夫々水及びエチルアルコールを試料として用いたと
きの粒径分布の一例を示すグラフ、第5図は従来の粒径
測定装置の主要部を示す図、第6図は液滴接触時の電圧
変化を示すグラフである。 ンサ回路部  15・ 粒径検出手段 22−−一−−−−演算増幅器 25・−・−CPU   2 電力量検出手段  16 21−一一−−−ブリッジ回路 24−−−−−A / D変換器 6−−−−−−−メモリ 特許出願人   国立公害研究所長 特許出願人   日本科学工業株式会社代理人 弁理士
 岡本官喜(他1名) 11−・−ダクト   I2− ・・・ノズル  13
ホツトフイルム型センサプローブ  14−・−・−セ
第 図 13−−−−−−セン寸プO−フ 第 図 樵蚤(pm)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)液滴が通過する測定領域に配置されたフィルム型
    のセンサプローブと、 前記センサプローブに電圧を印加し一定温度に加熱する
    と共に、センサプローブに接触する液滴の蒸発に伴う電
    圧増加分を検出するセンサ回路部と、 前記センサ回路部より検出される電圧増加を液滴による
    電圧増加時間だけ積分することによって電力量を検出す
    る電力量検出手段と、 前記電力量検出手段によって検出された電力増加量に基
    づいて液滴の粒径を測定する粒径測定手段と、を有する
    ことを特徴とする液滴粒径測定装置。
  2. (2)前記フィルムセンサは液滴の蒸発温度より高い一
    定温度に加熱されたものであることを特徴とする請求項
    1記載の液滴粒径測定装置。
JP63201737A 1988-08-11 1988-08-11 液滴粒径測定装置 Expired - Lifetime JP2580011B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63201737A JP2580011B2 (ja) 1988-08-11 1988-08-11 液滴粒径測定装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63201737A JP2580011B2 (ja) 1988-08-11 1988-08-11 液滴粒径測定装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0249139A true JPH0249139A (ja) 1990-02-19
JP2580011B2 JP2580011B2 (ja) 1997-02-12

Family

ID=16446101

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP63201737A Expired - Lifetime JP2580011B2 (ja) 1988-08-11 1988-08-11 液滴粒径測定装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2580011B2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100814083B1 (ko) * 2007-01-26 2008-03-14 경북대학교 산학협력단 평균 액적 크기 측정장치

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100814083B1 (ko) * 2007-01-26 2008-03-14 경북대학교 산학협력단 평균 액적 크기 측정장치

Also Published As

Publication number Publication date
JP2580011B2 (ja) 1997-02-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2797198B2 (ja) 流体の熱伝導率及び比熱測定方法及び装置
JPH03175334A (ja) 流体の比重測定方法
US20090039073A1 (en) Methods and devices for controlling temperature without temperature sensor
JP2799290B2 (ja) ポケットサイズのレーザーパワーメーター
JP6222443B2 (ja) 絶対湿度センサおよびこれに用いる絶対湿度センサチップ
EP0500598A1 (en) DETECTION OF FUEL GASES.
EP1044365B1 (en) Method and apparatus for measuring selected properties of a fluid of interest using a single heater element
CN209342758U (zh) 一种电热性能检测系统
CN113176013B (zh) 一种用于热流测试的薄膜热电阻热流计和同轴热电偶的标定方法
JP2580011B2 (ja) 液滴粒径測定装置
Lyons et al. A method for the accurate determination of the thermal product (ρck) 1/2 for thin film heat transfer or surface thermocouple gauges
Thole et al. Simultaneous temperature and velocity measurements
GB2069709A (en) Temperature compensated ion measurement
RU2761932C1 (ru) Способ измерения расхода текучей среды и устройство для его осуществления
KR20020085091A (ko) 펠티어 검침을 이용한 진공 게이지
CN111351815B (zh) 一种电热性能检测系统与检测方法
Lee et al. Temperature compensation of hot-wire anemometer with photoconductive cell
RU2095799C1 (ru) Психрометрический измеритель влажности
JPH0697233B2 (ja) 流速センサ及びそれを用いた流速測定装置
RU2017089C1 (ru) Способ определения температуры
RU2311621C1 (ru) Устройство для измерения разности температур
RU2124707C1 (ru) Способ определения температуры контактного взаимодействия при трении и резании
Mancarella et al. A measurement technique for thermoelectric power of CMOS layers at the wafer level
Wolf et al. Differential scanning calorimetry. A reliable method of enthalpy calibration
Güths et al. A new sensor to measure fluid velocities: the Peltier anemometer