JPH08201268A - 乾燥粉体分散装置 - Google Patents

乾燥粉体分散装置

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JPH08201268A
JPH08201268A JP7036697A JP3669795A JPH08201268A JP H08201268 A JPH08201268 A JP H08201268A JP 7036697 A JP7036697 A JP 7036697A JP 3669795 A JP3669795 A JP 3669795A JP H08201268 A JPH08201268 A JP H08201268A
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powder
particles
annular
dispersion
nozzle
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Trent A Poole
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    • 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
    • G01N15/02Investigating particle size or size distribution
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/30Mixing gases with solids
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/10Mixing by creating a vortex flow, e.g. by tangential introduction of flow components
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F33/00Other mixers; Mixing plants; Combinations of mixers
    • B01F33/80Mixing plants; Combinations of mixers
    • B01F33/834Mixing in several steps, e.g. successive steps

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Abstract

(57)【要約】 【目的】粉体試料を粒子に解離しかつその粒子を制御し
た流量で効率良く粒度測定装置等に供給することができ
る粉体分散装置及びこれに使用される流動化機を提供す
る。 【構成】急速加速室40はモーメンタムチューブ18内
を通して受け入れられた粒子を衝突させかつ解離させる
ための衝突面42を有し、衝突面42と環状ノズル44
との間の急速加速室40内を通してガス流を供給し、粒
子を前記衝突面42と環状ノズル44との間で急速に加
速する粒子加速手段と、環状ノズル44が粒子の堆積を
形成しないように環状ノズル44を機械的に振動させる
振動手段とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、乾燥粒子をガス流内に
分散又は流動化させる装置、さらに詳細には粉体試料を
ガス流内に制御して分散又は流動化させる粉体分散装置
又は流動化機に関する。なお、本発明装置は、飛行時間
測定法を用いた粒度測定装置に対して粒子を供給するの
に有用であるが、そのような用途に限定されるものでは
ない。
【0002】
【従来の技術】粗粒子及び微粒子からなる粉体は、多く
の工業プロセスにおいて使用されている。粉体の具体的
な使用例としては、食品、医薬品、研磨材、顔料、プラ
スチック、磁気塗料などを挙げることができる。かかる
粉体の粒子の直径は1μm未満から1000μmまでの
範囲にわたっている。
【0003】従来の粒度測定法には、飛行時間法を使用
しているものがある。この測定法では、測定すべき粒子
を含むエーロゾルをノズル内で加速して真空室内に注入
し、間隔配置させた2つの光ビームに通過させる。粒子
は各光ビームを通過するときに光散乱を起こす。
【0004】検出器は、各粒子に対して第1のビーム及
び第2のビームからの散乱光パルスを受け取る。パルス
間の時間遅れは粒子速度を示し、この粒子速度は粒度と
直接相関をなしている。このような測定器の出力は、主
にある粒度範囲の各粒度に対して測定された粒子数の分
布となる。このような装置には、Amherst Prcess Instr
uments,Inc. により製作販売されているエーロサイザー
(Aerosizer )粒度測定装置がある。
【0005】飛行時間法を用いた粒度測定装置の主要構
成は、粉体分散装置であり、粉体分散装置は完全に浮遊
されかつ均等に分散された一次粒子エーロゾルを粒度測
定領域に供給する。測定の対象となる粒子試料は乾燥し
たものが多い。粒子試料は、一次粒子が凝集状態をなし
たもので、個々の粒子は自由な流動状態をしておらず、
通常凝集塊をなしている。これらの凝集塊は、静電引
力、即ちファンデアファールの引力、「薄膜」の液面引
力及び機械的表面幾何学的インタロッキングのような種
々のタイプの吸引機が部分的に又は全体として作用する
ことに起因する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、飛行時間法
を用いて粒度を正確に測定するためには、凝集塊を個々
の粒子に解離して、ガス流内に同伴させて測定領域にラ
ンダムにかつ1個ずつ供給しなければならない。もし加
速ノズルに入る前に凝集粒子が完全に分散されないと、
測定領域内において粒子は測定対象とされなくなる。か
かる不良分散状態が起きると、光源及び検出光学装置は
粒子によって急速に被覆される。したがって、光源及び
検出光学装置の表面上に微粉体が堆積して、これら測定
器の性能を低下させるので、光学装置の頻繁なクリーニ
ング及びメンテナンスが必要となるという問題が生じ
る。
【0007】空気力学的粒度測定装置に使用される粉体
分散装置としては、1990年1月23日付で本発明者
(Poole )に対し発行された米国特許第4,895,034 号に
開示されている。開示された粉体分散装置は、先ず、粉
体試料にガスジェットを当てて粒子クラウドを発生させ
ている。粒子クラウドは、環状オリフィス内を通過し、
当該環状オリフィス内でエーロゾル搬送ガスにより高い
せん断力が与えられる。このとき、エーロゾル搬送ガス
は、一方で同伴された粒子に反力を与える。
【0008】ある粒子はガス流内への分散に対し特に抵
抗を示す。強凝集粉体として知られるこれらの粉体は、
主に極めて小さな粒子からなっている。強凝集粉体の例
としては TiO2 ,CrO2 , 磁性粉体、ポリマートナー及び
微粒医薬を挙げることができる。これらの粉体は、主に
湿式分散法と呼ばれる粉体を液体内に懸濁させる方法に
より分析される。この方法は適切な溶剤を見出すことが
必要であり、また汚染溶剤の処理にかなり配慮を必要と
する。
【0009】さらに、飛行時間法を用いた粒度測定装置
は、ある粒度を選択的に搬送する液滴を除き、液体を使
用することができないという問題がある。したがって、
強凝集粉体試料を取り扱うことが可能な粉体分散装置が
望まれている。かかる粉体分散装置は、特に粉体試料を
その構成粒子に解離しかつ粒子を制御した流量で供給で
き、しかも粒子が粉体分散装置内の表面に付着しやすい
傾向を低減することができる必要がある。
【0010】ここにおいて本発明の解決すべき主要な目
的は、次の通りである。本発明の第1の目的は、粉体試
料をその構成粒子に解離しかつ粒子を制御した流量で効
率良く粒度測定装置等に供給することができる粉体分散
装置及びこれに使用される流動化機を提供せんとするも
のである。
【0011】本発明の第2の目的は、粒子が装置内の表
面に付着しやすい傾向を低減させて、クリーニング及び
メンテナンス等の手間がかからない粉体分散装置及びこ
れに使用される流動化機を提供せんとするものである。
【0012】本発明のその他の目的は、明細書、図面、
特に特許請求の範囲の記載から自ずと明らかとなろう。
【0013】
【課題を解決するための手段】前記した課題の解決は、
本発明が次に列挙する新規な特徴的構成手法及び手段を
採用することにより達成される。すなわち、本発明装置
の第1の特徴は、急速加速室と、当該急速加速室に粒子
を供給するためのモーメンタムチューブと、前記急速加
速室の出口に設けられ、粒子を動的にせん断分散させる
ための環状ノズルとを備え、前記急速加速室は、前記モ
ーメンタムチューブ内を通して受け入れられた粒子を衝
突させかつ解離させるための衝突面を有し、前記衝突面
と前記環状ノズルとの間の前記急速加速室内を通してガ
ス流を供給し、前記粒子を前記衝突面と前記環状ノズル
との間で急速に加速する粒子加速手段と、前記環状ノズ
ルが粒子の堆積を形成しないように前記環状ノズルを機
械的に振動させる振動手段と、を有してなる粉体分散装
置にある。
【0014】本発明装置の第2の特徴は、前記本発明装
置の第1の特徴において、さらに、ハウジングと、当該
ハウジング内に装着された分散ピンとを有し、前記分散
ピンは、前記ハウジングの縦軸(longitudinal axis )
に設けられた粉体分散装置にある。
【0015】本発明装置の第3の特徴は、前記本発明装
置の第2の特徴における前記環状ノズルを機械的に振動
させる振動手段が、前記分散ピンを前記縦軸に沿って前
記ハウジングに対し相対的に移動するようにした粉体分
散装置にある。
【0016】本発明装置の第4の特徴は、前記本発明装
置の第1、第2又は第3の特徴における前記衝突面及び
前記モーメンタムチューブが、前記モーメンタムチュー
ブから入射した粒子を、接線方向すれすれの入射角で、
前記衝突面上に衝突可能な形状からなる粉体分散装置に
ある。
【0017】本発明装置の第5の特徴は、前記本発明装
置の第2、第3又は第4の特徴における前記衝突面が、
前記分散ピン上に形成され、かつ前記モーメンタムチュ
ーブが当該分散ピンの縦軸から偏らせて配置された粉体
分散装置にある。
【0018】本発明装置の第6の特徴は、前記本発明装
置の第2、第3、第4の特徴における前記衝突面が、前
記分散ピン上に形成され、さらに、当該分散ピンを前記
モーメンタムチューブに対し相対的に回転させる回転手
段を備えた粉体分散装置にある。
【0019】本発明装置の第7の特徴は、前記本発明装
置の第2、第3、第4、第5又は第6の特徴における前
記衝突面が、前記縦軸を含む平面上内で凹であり、前記
縦軸に垂直な平面上内で凸である粉体分散装置にある。
【0020】本発明装置の第8の特徴は、前記本発明装
置の第2、第3、第4、第5、第6又は第7の特徴にお
ける前記ガス流が、前記急速加速室内を通過する環状ガ
スカーテンと、前記モーメンタムチューブ及び前記急速
加速室内を通過する搬送ガス流とを有した粉体分散装置
にある。
【0021】本発明装置の第9の特徴は、前記本発明装
置の第8の特徴における前記粒子が、前記衝突面上に衝
突する前に前記環状ガスカーテン内を貫通するようにし
た粉体分散装置にある。
【0022】本発明装置の第10の特徴は、前記本発明
装置の第8又は第9の特徴において、さらに前記モーメ
ンタムチューブ内を通過する搬送ガス流の速度を制御す
る制御手段を有してなる粉体分散装置にある。
【0023】本発明装置の第11の特徴は、前記本発明
装置の第2、第3、第4、第5、第6、第7、第8、第
9又は第10の特徴における前記急速加速室が、前記ハ
ウジングにより形成された円筒側壁、前記衝突面と前記
環状ノズルとの間における前記分散ピンの連続曲面およ
び前記円筒側壁と前記環状ノズルとの間における前記ハ
ウジングの面を含み、当該急速加速室が前記縦軸の周り
に円形対称に構成されてなる粉体分散装置にある。
【0024】本発明装置の第12の特徴は、前記本発明
装置の第2、第3、第4、第5、第6、第7、第8、第
9、第10又は第11の特徴における前記モーメンタム
チューブが、前記ハウジングにより形成されかつ前記縦
軸に対し約35゜乃至47゜の範囲の角度で傾斜してな
る粉体分散装置にある。
【0025】本発明装置の第13の特徴は、前記本発明
装置の第2、第3、第4、第5、第6、第7、第8、第
9、第10又は第11の特徴における前記モーメンタム
チューブが、前記ハウジングにより形成されかつ前記縦
軸に対して約45゜の角度で傾斜してなる粉体分散装置
にある。
【0026】本発明装置の第14の特徴は、前記本発明
装置の第3、第4、第5、第6、第7、第8、第9、第
10、第11、第12又は第13の特徴における前記環
状ノズルが、環状隙間を有し、前記分散ピンが移動する
ことにより、前記環状ノズル内の前記隙間の幅が変化す
る構造をした粉体分散装置にある。
【0027】本発明装置の第15の特徴は、前記本発明
装置の第2、第3、第4、第5、第6、第7、第8、第
9、第10、第11、第12、第13又は第14の特徴
における前記ハウジングが、前記環状ノズルの下流側に
末広チューブを形成し、当該末広チューブの下流側に先
細チューブを形成してなる粉体分散装置にある。
【0028】本発明装置の第16の特徴は、前記本発明
装置の第15の特徴における前記分散ピンのテーパ部分
が、前記縦軸に沿って前記末広チューブ内に伸長してな
る粉体分散装置にある。
【0029】本発明装置の第17の特徴は、前記本発明
装置の第2、第3、第4、第5、第6、第7、第8、第
9、第10、第11、第12、第13、第14、第15
又は第16の特徴において、さらに、前記ガス流上の動
的せん断力を前記環状ノズル内で動的に制御するための
フィードバック手段を有し、一方で前記ガス流にて粒子
に反力を与えるようにした粉体分散装置にある。
【0030】本発明装置の第18の特徴は、前記本発明
装置の第17の特徴における前記環状ノズルが環状隙間
を有し、前記フィードバック手段が前記環状隙間の幅を
動的に制御するための隙間制御手段を有してなる粉体分
散装置にある。
【0031】本発明装置の第19の特徴は、前記本発明
装置の第18の特徴における前記隙間制御手段が、前記
環状ノズルの両側の差圧を検出するための差圧検出手段
と、検出された差圧と前記差圧の希望値との間の差に応
答して前記差圧の誤差を求めるための手段と、前記誤差
に応答して前記誤差を減少するように前記環状隙間を変
化させるための手段と、からなる粉体分散装置にある。
【0032】本発明装置の第20の特徴は、前記本発明
装置の第19の特徴における前記環状隙間を変化させる
ための前記手段が、前記分散ピンを前記縦軸に沿って前
記ハウジングに対し相対的に移動させるための手段から
なる粉体分散装置にある。
【0033】本発明装置の第21の特徴は、前記本発明
装置の第18、第19又は第20の特徴における前記環
状隙間が、前記分散ピン上のシャープな円形稜線と前記
ハウジングの円錐台形の内側表面との間に設けられた粉
体分散装置にある。
【0034】本発明装置の第22の特徴は、前記本発明
装置の第1の特徴において、粉体試料を流動化させて粒
子にし、当該粒子を前記モーメンタムチューブ内を流れ
る搬送ガス流に同伴させる流動化機を有する粉体分散装
置にある。
【0035】本発明装置の第23の特徴は、前記本発明
装置の第8の特徴における前記ハウジング及び分散ピン
が、前記環状ガスカーテンを供給するための環状マニホ
ルドと、前記環状マニホルドから前記急速加速室へ前記
環状ガスカーテンを搬送するための環状隙間とを形成す
るようにした粉体分散装置にある。
【0036】本発明装置の第24の特徴は、粉体分散装
置を構成する粉体流動化機において、一次室と、二次室
とを備え、前記一次室は、前記粉体試料を保持し、かつ
上端部に開口を有し、前記二次室は、前記粉体試料の粒
子を前記搬送ガス流と混合し、前記一次室の上方に設け
られるとともに、前記一次室の上端部の開口と連通する
開口と、かつ前記モーメンタムチューブに連通する開口
とを有し、前記開口を通してパルス状ガスジェットを前
記一次室内に案内し、これにより前記粉体試料の前記粒
子を前記二次室内に分散させるための手段と、前記二次
室を通して前記搬送ガスを案内し、これにより前記粒子
を前記二次室から前記モーメンタムチューブ内に搬送す
るための手段と、を有する流動化機にある。
【0037】本発明装置の第25の特徴は、前記本発明
装置の第24の特徴における前記一次室が、その上端部
及び下端部がほぼ半球形状をなした流動化機にある。
【0038】本発明装置の第26の特徴は、前記本発明
装置の第24又は第25の特徴における前記二次室が、
前記開口上に中心を有する円錐形下端部を有し、これに
より前記モーメンタムチューブ内に搬送されなかった粒
子が前記開口を通過して前記一次室内に落下して戻るよ
うにした流動化機にある。
【0039】本発明装置の第27の特徴は、前記本発明
装置の第24、第25又は第26の特徴における前記パ
ルス状ガスジェットを案内するための手段が、複数のガ
スパルスを前記一次室内に案内する手段であって、ここ
で希望ガス圧力に到達するまで前記ガスパルスの圧力を
連続的に増大させるようにした流動化機にある。
【0040】本発明装置の第28の特徴は、前記本発明
装置の第24、第25、第26又は第27の特徴におけ
る前記搬送ガス流が、前記二次室内への環状流となり、
前記二次室内にドーナッツ形の渦旋回流が発生して前記
粒子を前記搬送ガス流内に同伴するようにした流動化機
にある。
【0041】本発明装置の第29の特徴は、前記本発明
装置の第24、第25、第26、第27又は第28の特
徴における前記パルス状ガスジェットを案内するための
前記手段が、前記二次室の上端部に配置され、前記パル
ス状ガスジェットを前記一次室に案内するノズルを有
し、前記ノズルの外側に連続曲面を有してなる流動化機
にある。
【0042】本発明装置の第30の特徴は、本発明装置
の第29の特徴における前記一次室が、着脱可能な試料
カップにより形成され、前記試料カップが前記粉体試料
を受け入れるためのベース及び前記開口を有するキャッ
プを備えた流動化機にある。
【0043】本発明装置の第31の特徴は、本発明装置
の第29又は第30の特徴における前記粉体試料上の静
電荷を低減するように前記試料カップを接地するための
手段を有した流動化機にある。
【0044】本発明装置の第32の特徴は、動的せん断
分散ノズルと、前記動的せん断分散ノズルの上流側に配
置された第1の導管であって、粒子を受け入れるための
入口を有する前記第1の導管と、前記動的せん断分散ノ
ズルの下流側に配置された第2の導管と、前記第1の導
管及び前記動的せん断分散ノズル内を通して搬送ガス流
を前記第2の導管に供給し、これにより前記粒子を前記
動的せん断分散ノズル内を通して搬送するための手段
と、搬送ガス流上の動的せん断力を前記動的せん断分散
ノズル内で動的に制御するフィードバック手段であっ
て、一方で前記搬送ガス流が前記粒子に反力を与えると
ころの前記フィードバック手段とを有する粉体分散装置
にある。
【0045】本発明装置の第33の特徴は、本発明装置
の第32の特徴における前記動的せん断分散ノズルが、
前記粒子を動的にせん断分散させるための環状隙間を有
する粉体分散装置にある。
【0046】本発明装置の第33の特徴は、本発明装置
の第32の特徴における前記動的せん断分散ノズルが、
前記粒子を動的にせん断分散させるための環状隙間を有
する粉体分散装置にある。
【0047】本発明装置の第34の特徴は、本発明装置
の第32又は第33の特徴における前記フィードバック
手段が、前記環状隙間の幅を動的に制御するための隙間
制御手段を有する粉体分散装置にある。
【0048】本発明装置の第35の特徴は、本発明装置
の第34の特徴における前記隙間制御手段が、前記動的
せん断分散ノズルの両側の差圧を検出するための手段
と、検出された差圧と前記差圧の希望値との間の差に応
答して前記差圧の誤差を求めるための手段と、前記誤差
に応答して前記誤差を減少するように前記環状隙間を変
化させるための手段と、を有する粉体分散装置にある。
【0049】本発明装置の第36の特徴は、本発明装置
の第33、第34又は第35の特徴における前記環状隙
間がハウジングと分散ピンとの間に形成され、前記環状
隙間を変化させるための前記手段が前記分散ピンを前記
ハウジングに対し相対的に移動させるための手段を有す
る粉体分散装置にある。
【0050】
【作用】本発明装置の特徴における分散ピンは、環状ノ
ズルが粒子を堆積しないように縦軸に沿ってハウジング
に対し相対的に移動する。また、分散ピンは、モーメン
タムチューブに対し相対的に回転する。衝突面は、粒子
が垂直に衝突することを回避する。
【0051】搬送ガス流は、モーメンタムチューブ内を
通過しかつ急速加速室内で環状ガスカーテンと合流す
る。モーメンタムチューブ内を通過する搬送ガス流の速
度は制御可能であり、これにより衝突面上に衝突する凝
集体の運動量を制御することができる。分散ピンがその
縦軸に沿って移動するとき、環状隙間の幅は変化する。
【0052】急速加速室は急激に収斂するホッグホルン
の形状を有し、この形状はガス流を衝突面と環状ノズル
との間で急速に加速する。粒子は、衝突面上に衝突する
前に環状ガスカーテン内を貫通する。残留凝集体は環状
ノズル内で動的せん断ガス反力を受ける。
【0053】本発明の他の特徴によれば、装置は、粉体
試料を流動化して粒子となしかつ粒子を前記モーメンタ
ムチューブ内を流れる搬送ガス流内に同伴するための流
動化機をさらに含んでもよい。
【0054】本発明装置の第24の特徴における一次室
の深さは、大きい粒子及び/又は高い質量密度を有する
粉体試料に対して減少され、小さい粒子及び/又は低い
質量密度を有する粉体試料に対しては増大される。よっ
て、二次室は開口上に中心に有する円錐形下端部を有す
ることが好ましく、これによりモーメンタムチューブ内
に搬送されなかった粒子が開口を通過して一次室内に落
下して戻される。
【0055】希望ガス圧力に到達するまで、一次室内に
案内されるガスパルスの圧力が連続的に増大される。搬
送ガス流は二次室内に流入して環状流パターンとなり、
これによりに被室内にドーナッツ形の渦旋回流を発生さ
せて粒子を搬送ガス流内に同伴する。
【0056】着脱可能な試料カップが一次室を形成して
いる。試料カップは粉体を受け入れるためのベース及び
開口を有するキャップを有する。粉体試料上の静電荷を
低減するように試料カップが電気的に接地されているこ
とが望ましい。
【0057】
【実施例】以下、添付図面を参照し、本発明をその装置
例及び方法例に基づいて、より詳細に説明する。
【0058】図1及び図2は本発明装置例の粉体分散装
置10の構成を示している。粉体分散装置10は、粒子
を測定するための粒度測定装置12及び/又は粒子組成
分光装置(図を省略)へ粒子の流れ15を所定の流量に
制御して供給する装置である。粒度測定装置12には、
例えば Amherst Process Instrumennts,Inc.により製作
販売される飛行時間法を用いたエーロサイザー(Aerosi
zer )がある。
【0059】粒度測定装置12は、粒度を測定し、また
主に粉体サンプル内の粒度分布のプロットを行う。粉体
分散装置10は、粒子の流れを任意の測定装置、プロセ
ス装置又は他の機器に供給する場合に利用することがで
きる。
【0060】粉体分散装置10は、主に粉体分散機1
1、及び制御部13から構成されている。粉体分散機1
1は、図2に示すように、モーメンタムチューブ18に
より相互に結合された流動化機14、及び動的せん断分
散機16を備えている。流動化機14及び動的せん断分
散機16は、ともにハウジング17内に設けられてい
る。
【0061】流動化機14は、試料カップ20を有し、
試料カップ20は粉体試料24を入れるための一次室2
2を成している。一次室22内に案内されたパルス状ガ
スジェット26は、一次室22内で粉体試料24を一次
解離させて分散させる。パルス状ガスジェット26は、
一次室22の上方に配置された二次室30内に粉体試料
24を分散させる。
【0062】二次室30内に案内される搬送ガス流は、
粉体試料24の粒子を同伴しかつ粒子をエーロゾルとし
てモーメンタムチューブ18を通して動的せん断分散機
16に搬送する。モーメンタムチューブ18内を通って
搬送された粒子は急速加速室40に入つて衝突面42上
に衝突する。粒子は衝突面42に衝突して解離する。
【0063】次に粒子は急速加速室40内を通過して環
状ノズル44へ加速される。ここで粒子は動的なせん断
分散によって、さらに解離される。環状ノズル44を通
過した後、エーロゾルは、末広チューブ46内で膨張さ
れ、その後に先細チューブ47に案内される。粒子の流
れは、次に同調搬送チューブ45内を通過して測定のた
めに粒度測定装置12内に案内される。
【0064】粉体分散機11のハウジング17は、透明
アクリル材にて製作することが望ましい。ハウジング1
7は、透明アクリル材にすることで、2つの重要な特徴
を有することになる。即ち、(1)透明材料を用いるこ
とにより、ガス導管にクリーニングが必要な異常な堆積
及び汚れがあるか否かを目視検査できるという特徴、及
び(2)アクリル材料がガス導管及び構成要素を一定の
温度に維持するための絶縁体として機能し、これにより
周囲への熱の伝達が低減されるという特徴である。この
特徴はプラスチックの比較的高い比熱及びその低い熱伝
導特性に起因するものである。
【0065】粉体分散機11は、導管及び構成部を周囲
より高い温度に保持しているので、搬送ガス内で水蒸気
の凝縮を受けることはない。搬送ガスの温度上昇は、空
圧保持装置の前方端部に設けられた圧縮ポンプによって
行われる。
【0066】試料カップ20は、次の3つの目的を達成
する。それは、(1)粉体試料24を保持するための容
器としての目的、(2)初期の粒子凝集体の解離及びエ
ーロゾルクラウドの形成が行われる制御された流動室と
しての目的、及び(3)粒子電荷を低減させるための静
電荷の除去用接地としての目的である。
【0067】試料カップ20は、図3に示すように、ベ
ース48、及びシールされたはめ込み用のキャップ50
を備えている。ベース48及びキャップ50は、一次室
22を形成して、この中に粉体試料24が入れられ、か
つこの中で粉体試料24の最初の工程が行われる。
【0068】キャップ50は中心出口孔52を有し、出
口孔52は粉体試料24の粒子が一次室22から逃げる
ことを可能にする。接地された静電気放電接点54は、
試料カップ20の導電性ベース48に接触しかつ粉体試
料24の粒子上の静電荷を減少する。
【0069】試料カップ20の2つの重要な寸法は、一
次室22の深さ及び出口孔52の直径である。広範囲の
粉体タイプ及び粒度に対し利用可能にするために、試料
カップ20としては、図3乃至図6に示すような幾つか
の形状のものを用いる。
【0070】図3の試料カップ20は、中底深さベース
と、中口径出口孔52を有するキャップ50とを備えて
いる。図4の試料カップ58は、浅底ベース60と、大
口径出口孔64を有するキャップ62とを備えている。
図5の試料カップ66は、深底ベース68と、小口径出
口孔72を有するキャップ70とを備えている。
【0071】一般に、ベース深さは、粉体試料の質量密
度が小さければ小さいほど逆に大きくすべきである。こ
の逆比例の関係は粉体同伴工程の空圧アップリフト機構
によるものである。即ち、粉体試料が重くなればなるほ
ど、必要な空圧エネルギーは大きくなる。したがって、
粒度の大きい及び/又は重い粒子は浅底ベース内に試料
採取すべきであり、また粒度の小さい及び/又は軽い粒
度は深底ベース内に試料採取すべきである。
【0072】互換性のある2つの構成要素のベース/キ
ャップは、試料カップの一次室を可能な幾何形状をマト
リックスとして形成することができる。3つのキャップ
及び3つのベースは、9つの可能な一次室の形状を提供
する。このように幾何形状を拡張できることはより大き
な粉体形態取扱いの可能性を提供し、また重量の軽い大
粒径粒子又は重量の重い小粒径粒子のような逆の関係を
有する試料が使用されるときに有効である。
【0073】一次室22の形状は、また有効な流動化を
達成するためにも重要である。中底ベース48を有する
試料カップ20においては、一次室22はほぼ球形であ
る。浅底ベース60を有する試料カップ58において
は、一次室の深さを減少するように一次室の下部部分の
半径が図3に比較して増大される。
【0074】深底ベース68を有する試料カップ66に
おいては、図3の球形形状が伸長されて概して卵形断面
を有する一次室を形成する。試料カップ66における一
次室の上端部及び下端部は半球形である。各ケースにお
いて、一次室を形成するキャップ及びベースは粒子が堆
積しやすい場所を回避するように滑らかな曲面にすべき
である。
【0075】キャップ50内の出口孔52の直径は粉体
試料24の粒度及び密度により決定される。出口孔52
は、主に予想される最大試料粒子を十分通過できるよう
に4倍の隙間余裕をもたせて大きくしてある。たとえ
ば、700μmの粒子は一般的に直径3mmの出口孔を
必要とする。
【0076】小口径出口孔52は、パルス状ガスジェッ
トが作動される前に一次室22内のエーロゾル内容物が
搬送ガス内に早めに導入されるのを制限する。例えば、
小口径出口孔72は1.5mmでよく、中口径出口孔5
2は2.5mmでよく、また大口径出口孔64は3.0
mmでよい。
【0077】図7は流動化機14の拡大断面図を示して
いる。一次室22内の粉体試料24は、パルス状ガスジ
ェット26により連続流動搬送ガス流内に供給される。
この著しく平行化されかつ厳密に制御されたガスジェッ
トは一次室22の出口孔52内を通過して試料カップ2
0の底部に存在する粉体試料24上に直接衝突する。ガ
スジェットは、調節されたガスの吹き出しを与えるよう
にパルス状である。ガスの調節により、粉体試料24に
作用するガスジェットの力及び時間は精密に制御するこ
とができ、これにより粉体試料24の流動化、凝集体の
初期解離及び一次室22内のエーロゾルクラウド内への
粒子の定常的分散を正確に管理することができる。
【0078】ガスジェット26は、ガスマニホルド機8
0から一次室22内に案内される。ガスマニホルド機8
0はハウジング17内の円筒内孔84に対しOリングシ
ール83及び85によりシールされたガスマニホルド要
素82を有する。
【0079】ガスマニホルド機80は、2つの一次機能
を有する。それは(1)ガスジェットノズル86を通し
てパルス状ガスジェット26を一次室22内に案内する
機能及び(2)環状搬送ガス流88を二次室30内に案
内する機能である。パルス状ガスジェット26は、ガス
ジェットノズル86内の導管90を通して供給される。
【0080】導管90は、流動化機14の中心縦軸92
上に配置されている。パルス状ガスは、ハウジング17
内の導管94を通して、ガスマニホルド要素82内の環
状溝により形成される環状導管96に供給される。パル
ス状ガスは、環状導管96から、ガスマニホルド要素8
2内に形成された径方向導管98及び軸方向導管100
を通して導管90に導入される。
【0081】導管90は125Dの長さを有することが
望ましい。ここでDは、ガスジェットノズル86のオリ
フィス104の直径である。パルス状ガス容積流量が低
い場合は、より小さいノズルオリフィス、好ましくは
0.030インチのノズルオリフィスが単位衝突面積当
たりより高い衝突力を提供する。凝集性の強い試料に対
してはより小さなオリフィスが使用される。パルス状ガ
スの容積流量が高い場合は、より大きなノズルオリフィ
ス、好ましくは0.040インチのノズルオリフィスが
単位衝突面積当たりより低い衝突力を提供する。高い充
電電荷を有する微粒子に対してはより大きいオリフィス
を使用してもよい。
【0082】パルス状ガスジェット26は、図8に示す
ように低い初期値から定常値まで傾斜上昇されることが
望ましい。図8において、パルス状ジェット圧力は時間
の関数としてプロットされている。パルス110、11
1、112等はガスジェットノズル86内の比較的口径
の小さいオリフィスに対する傾斜上昇ガスジェット圧力
を示している。パルス114、115、116等はガス
ジェットノズル86内の比較的口径の大きいオリフィス
に対する傾斜上昇ガスジェット圧力を示している。以下
に図12を参照して、パルス状ガスジェット26の制御
を詳細に説明する。
【0083】パルス状ガスジェット26は、一次室22
を加圧しかつ粉体試料の破壊、流動化及び同伴工程を開
始する。一次室内に案内されたパルス状ガスジェットは
粒子の測定及び分析のために異なる試料形態に対応する
ための3つの機能を有している。それは、(1)衝突機
構による粒子の破壊機能、(2)ガスジェット衝突によ
る粒子の解離/流動化機能、(3)微粒子表面掃気同伴
機能である。
【0084】衝突機構では、旋回する凝集粒子が粒子間
衝突及び室壁面衝突によりサブ粒子に破壊される。主な
用途には酸化クローム粉体及び酸化チタン粉体がある。
【0085】衝突による解離機構では、流動化された凝
集体がガスジェット26の標的領域を通過するときにガ
スビームの直接衝突によりせん断力を受けてサブ凝集塊
となる。主な用途には加工食品粉末及び医薬品粉末があ
る。
【0086】表面掃気機構では、充電された微粒子が一
次室22の壁に付着しかつ表面を伝わって徐々に下降
し、遂には表面をこすりながら通る掃気ガス流又は出口
オリフィスにおける渦離散ガスにより破壊されて緩めら
れる。主な用途にはプリンタトナー、塗料顔料、磁性粉
体、荷電ポリマー粉体及び凍結乾燥粒子がある。
【0087】図7を参照すると、二次室30は、キャッ
プ50により形成された底壁120と、ハウジング17
内の内孔84により形成された円筒側壁122とを有す
る。二次室30の頂部はガスジェットノズル86により
形成されている。
【0088】モーメンタムチューブ18は、円筒側壁1
22を貫通して二次室30に入り込んだ構造になってい
る。ガスマニホルド機80は、マニホルド要素82内の
環状溝により形成された環状マニホルド126を有す
る。環状マニホルド126は、ハウジング17内の導管
128を通してガスを受け入れる。
【0089】搬送ガス流88は、環状マニホルド126
から、ハウジング17とガスマニホルド要素82上の円
形稜部132との間の環状隙間130を通して二次室3
0内に案内される。
【0090】環状搬送ガス流88は、二次室30内に円
環状渦旋回流を形成する。旋回流は粒子を含んだガスが
一次室22から二次室30の円環状渦内に流入すること
を可能にする。この作用は粒子濃度レベルが低いときに
広いガスピックアップ領域にわたり粒子の同伴及び混合
条件を形成しやすくし、これにより粒子の堆積による再
凝集の発生を低下させる。
【0091】二次室30内の粉体試料の粒子は、搬送ガ
ス流内に完全に浮遊された状態となり、これにより一次
レベルの同伴/解離が完了する。ガスの流速が凝集体を
同伴するのに十分でないために搬送ガス流内に浮遊でき
なかった大きな凝集塊は出口孔52から一次室22内に
落下して戻り、それらが搬送可能な粒度になるまでさら
に粒度が低下する。
【0092】二次室30の底壁120は、出口孔52上
に中心をもつ円錐台形状を有していることが望ましい。
これにより二次室30内の大きな凝集体は、出口孔52
から一次室22内に落下して戻ることができる。
【0093】ガスジェットノズル86のオリフィス10
4は、出口孔52及び縦軸92上に中心を有している。
ガスジェットノズル86の外側表面134は凸曲面を有
しかつ縦軸92の周りに回転面を形成している。外側表
面134の輪郭は、二次室30内に円環状渦旋回流を形
成する。環状搬送ガス流88は、粉体試料の粒子を同伴
しながら二次室30からモーメンタムチューブ18内に
流出する。
【0094】モーメンタムチューブ18は、二次室30
を急速加速室40に連結する(図1、図2及び図9参
照)。ガスから粒子への運動量の伝達機構により、同伴
された粒子はモーメンタムチューブ18内で搬送ガス速
度まで加速される。図9を参照すると、モーメンタムチ
ューブ18内を通過した粒子は急速加速室40に入りか
つ衝突面42上に衝突して粉体試料の凝集体をさらに減
少させる。この制御された衝突法により、モーメンタム
チューブ内の搬送ガス速度は調節されて任意の適切な衝
突力を発生することができる。
【0095】モーメンタムチューブ18内を通過する搬
送ガス流は、種々の設定レベルに調節することができ
る。ガス流内の粒子はガス流の終端速度に到達する。一
方これにより、粒子は種々の設定レベルの運動量の力で
衝突面42上に衝突することが可能である。
【0096】衝突の力学的運動量は、浮遊粒子の質量と
搬送ガス流の速度の積により求められる。搬送ガス速度
は、搬送ガスの一部を二次室30からバイパス導管を通
して急速加速室40に分岐することにより制御される。
モーメンタムチューブ18内を通過するガス流及びバイ
パス導管内に分岐されたガスは、急速加速室40内で再
合流され、これにより一定流速を得て粒度測定装置に入
り込む。
【0097】上記のような衝突力及び速度の制御によ
り、装置が調節されて試料の脆性限界内における最適解
離力を維持することができる。例えば、アスペクト比の
高い粉体試料、即ち脆い粉体試料に高すぎる衝突力が加
わると、試料の一次粒子を破壊させかつ微粒子ならびに
粒度の低い一次粒子を形成することにある。
【0098】モーメンタムチューブ18は、搬送ガス流
の速度制御を行うように設計されかつ動的せん断分散機
16の縦軸156に対して約45゜の最適上昇角度とな
るように形成されている。この上昇角度によりモーメン
タムチューブ18は二次室30及び急速加速室40と最
適空気力学的作動角をないして交差する。
【0099】45゜の交差は、モーメンタムチューブ1
8の空気力学的半径及びエッジ効果を向上することによ
り、より効果的な導管吸引/吐出ポートを形成する。な
お、効率の悪いチューブ端幾何形状は、ガス流を乱しか
つ粒子衝突ならびに再凝集を増大するガス回転因子を促
進しようとする。
【0100】図9は動的せん断分散機16の拡大断面図
を示している。動的せん断分散機16の主要構成要素
は、ハウジング17、可動分散ピン150及び分散ボウ
ル152からなる。ハウジング17には、円筒内孔15
4が設けられ、前記円筒内孔154内に分散ピン150
及び分散ボウル152が装着されている。ハウジング1
7内の円筒内孔154の下端部に先細チューブ47が形
成され、先細チューブ47は円筒内孔154と同軸であ
る。
【0101】分散ピン150は、縦軸156の周りに対
称形でありかつ円筒内孔154に対し摺動Oリングシー
ル158によりシールされている。分散ピン150内の
環状溝160は環状マニホルド162を形成している。
ハウジング17内の導管163を通して環状マニホルド
162にガスが供給される。ハウジング17と分散ピン
150上の円形リブ166との間に環状隙間164が形
成されている。環状隙間164は、以下に説明するよう
に、環状マニホルド162から急速加速室40に環状ガ
スカーテンを流動させる。
【0102】急速加速室40は先細の「ホッグホルン」
形状を有している。先細の「ホッグホルン」形状は粒子
を含有するエーロゾルを衝突面42から環状ノズル44
内の動的せん断分散領域へ急速ではあるが滑らかな加速
流で導き、これにより粒子の堆積及び粒子の再凝集を促
進するデッドゾーンが低減される。
【0103】急速加速室40は、ハウジング17の円筒
壁170、分散ピン150の曲面172及び分散ボウル
152の内側表面174からなる。図9に示すように、
縦軸156を含む平面内において、曲面172は衝突面
42と環状ノズル44との間に連続凹曲面を有してい
る。
【0104】衝突面42は、モーメンタムチューブ18
からの粒子流れが衝突する曲面172上の領域である。
分散ボウル152の内側表面174は、側壁170に隣
接する上部部分においては曲線をなしまた環状ノズル4
4に隣接する領域においては直線である。分散ピン15
0の曲面172及び分散ボウル152の内側表面174
は、縦軸156の周りの回転面である。したがって、内
側表面174は環状ノズル44に隣接する円錐台形状を
有している。概して、急速加速室40は環状ノズル44
の方向に急速に収斂する形状を有している。
【0105】環状ノズル44は、分散ボウル152の内
側表面174と分散ピン150上のシャープな環状稜線
182との間に環状隙間180を有する。内側表面17
4は、円錐台形状を有しているので、環状隙間180の
幅は分散ピン150の縦軸156に沿った変位の直線関
数となる。曲面172は、円形リブ166とシャープな
環状稜線182との間に伸長している。分散ピン150
は、この領域において円形断面を有している。
【0106】分散ピン150は、環状ノズル44から末
広チューブ46内に伸長するテーパ部分186をさらに
備えている。望ましい実施態様においては、テーパ部分
186は二重テーパ:全角5.5゜の角度をつけた一次
テーパ及び全角30゜の角度をつけたテーパを有する先
端部188を備えている。この形状は末広チューブ46
内の渦流を減少した滑らかなガス流れを形成しかつテー
パ部分186への粒子の付着を制限する。
【0107】分散ボウル152は、ハウジング17の円
筒内孔154に対しOリングシール190及び192に
よりシールされている。上記のように、分散ボウル15
2の内側表面174は急速加速室40の一部分及び環状
ノズル44の環状隙間180を形成している。また、分
散ボウル152は、末広チューブ46をも形成してい
る。末広チューブ46の壁194は縦軸196から全角
約20゜の角度で発散していることが望ましい。先細チ
ューブ47の壁196は縦軸156に向かって全角約2
0゜(又は半角10゜)の望ましい角度で収斂してい
る。
【0108】分散ピン150は、ステップモータ200
(図12に示す)に結合されている。ステップモータ2
00は、以下に説明するように、縦軸156に沿った分
散ピン150の制御された直線運動を可能にする。特
に、ステップモータ200は環状隙間180の幅を希望
値に調節させかつ環状隙間180のフィードバック制御
を可能にする。更に、ステップモータ200は縦軸15
6に沿って小さい変位で分散ピン150を振動又は揺動
させることを可能にし、これにより環状隙間180内の
粒子の堆積を防止することができる。
【0109】急速加速室40内を通過して環状ノズル4
4に粒子を搬送する搬送ガスは2つの搬送ガス源から供
給される。搬送ガスの第1の部分は搬送ガス流208と
してモーメンタムチューブ18内を通過しかつ二次室3
0から急速加速室40へ粒子を搬送する。搬送ガスの第
2の部分は環状ガスカーテン210として環状隙間16
4を通して急速加速室40に供給される。2つの搬送ガ
ス源から供給されるガスは急速加速室40内で合流しか
つ環状ノズル44、末広チューブ46及び先細チューブ
47内を通過し、同調搬送チューブ45を経由して次に
粒子を粒度測定装置12に搬送する。
【0110】上記のように、搬送ガス流208と環状ガ
スカーテン210との相対比率はモーメンタムチューブ
18内の搬送ガス流208の速度を制御するように調節
することができる。しかしながら、環状ノズル44を通
過する全ガス流量はほぼ一定である。
【0111】衝突面42は、粉体分散機11の重要な構
成要素である。モーメンタムチューブ18内を通過した
粒子は衝突面42上に衝突して、更に凝集体の解離及び
粒子の分離を行う。衝突面42の重要な特徴は、それが
実際的には粒子流れの垂直衝突を回避するような形状に
形成されていることである。このような垂直衝突は、粒
子が表面から入射経路に沿ってはね返りかつ入射粒子と
再凝集しようとするので、粒子の再凝集を発生しやすく
する。
【0112】衝突面42は、図9に示すように、縦軸1
56を含む平面内で連続凹曲面を有している。また、衝
突面42は、図10及び図11に示すように、縦軸15
6に垂直な平面内で連続凸曲面を有している。衝突面4
2の曲面輪郭は、粒子の垂直衝突を低減させる。
【0113】図10に示す動的せん断分散機16の一実
施態様においては、モーメンタムチューブ18は分散ピ
ン150の縦軸156から偏らせられ、これによりモー
メンタムチューブ18内を通過してきた粒子は接線方向
にすれすれの入射角で衝突面42上に入射する。モーメ
ンタムチューブ18は4〜5mmのオーダーの距離Aだ
け縦軸156から偏らせることが望ましく、また粒子が
約37゜〜50゜の角度で衝突面42に入射することが
望ましい。
【0114】図11に示す動的せん断分散機16の第2
の実施態様においては、分散ピン150は適切な回転モ
ータ212(図12)により縦軸156の周りに高速に
回転させる。この実施態様においては、図11に示すよ
うにモーメンタムチューブ18は縦軸156と芯が一致
していても良く、また図10に示すように縦軸156か
ら偏らせていても良い。粒子は高速回転中の衝突面42
上に衝突する。衝突粒子は、衝突面42の回転により回
転方向に転向されかつ衝突により凝集体が解離される。
この結果、粒子は急速加速室40内で有効に分散され
る。分散ピン150はいずれの方向に回転させても良
い。
【0115】上記のように、粉体試料エーロゾルはモー
メンタムチューブ18から急速加速室40内に入りかつ
分散ピン150の衝突面42上に直接衝突する。衝突面
42上に衝突する前に、粒子は環状ガスカーテン210
の小さい一部分内を貫通する。ガスカーテン210はハ
ウジング17と分散ピン150の円形リブ166との間
の環状隙間164から流出する。 粉体試料の制御され
た二次解離は環状ガスカーテン210の下向流/交流雰
囲気内で行われる。
【0116】分散ピン105上の衝突面42は、上記の
ような逆曲面幾何形状に形成されている。衝突面42は
2つの有効な機能を有する。それは、(1)モーメンタ
ムチューブ18から流出してくる搬送ガス流208を主
流の乱れなしに再転向させる機能、及び(2)種々の粒
度の粉体試料凝集体を衝突させるための表面にすれすれ
の入射角を形成する機能である。
【0117】分散ピン105の幾何形状は、直交する2
つの半径の交差面である三次元衝突面を形成する。粒子
のすれすれ入射角での衝突又は回転面上への衝突は凝集
体の最適破壊を達成するのに重要であり、これによりは
ね返りは最小となりまた一次粒子を破壊することなく粒
子の分離を最大にする。この形状は粒子のはね返り及び
再凝集を減少しまた衝突面上の粒子の堆積も減少する。
【0118】環状ガスカーテン210は3つの重要な機
能を有する。それは、(1)大部分の残留凝集粒子を同
伴しかつそれらを環状ノズル44内の動的せん断分散領
域に案内するシースガスのカーテンを形成する機能、
(2)粒子が分散ピン150の動的Oリングシール15
8及びOリングシール158がその上を摺動する表面を
汚染するのを防止する機能、及び(3)モーメンタムチ
ューブ187内を通過する搬送ガス流の速度が変化され
るときに環状ガスカーテン210が搬送ガスのためのバ
イパス通路を提供するという機能である。
【0119】モーメンタムチューブ18から分岐された
搬送ガスは、環状ガスカーテン210として急速加速室
40内に導入され、これにより粒度測定装置12へ供給
される全ガス流量は一定となる。
【0120】粉体試料エーロゾルは、衝突面42から急
速加速室40の先細形状内を通過するときに急速に加速
されかつ環状ノズル44から押し出される。エーロゾル
はこのとき末広チューブ46内で膨張する。環状ノズル
44からの吐出膨張ガスは主として亜音速から遷音速の
ガス流量範囲内で作動するが、必ずしもこの範囲内での
作動に限定されない。膨張ガスの気柱(プリューム)は
ガスの運動力学工程によりその高い空圧エネルギーをエ
ーロゾルの粒子相に伝達する。この工程は凝集体の最終
解離及び粉体試料の完全な粒子通気(エアレーション)
を提供する。
【0121】環状隙間180は、粉体試料の最大一次粒
子を通過させる隙間幅に設定されている。環状隙間18
0の幅より大きい残留凝集体は隙間上に直接堆積され
る。環状ノズル44の上流側と下流側との間の局部差圧
はオーバーサイズの凝集体にせん断力を与えて環状隙間
180を通過可能なサブ凝集塊に解離する。凝集体の局
部閉鎖通路に凝集体が急激に堆積して環状隙間全体に自
動成長粒子ダムを誘発する傾向に打ち勝つために、分散
ピン150は縦軸156に沿って急速に振動又は揺動さ
れる。
【0122】この運動は粒子ダムを流動化しかつ局部的
せん断差圧により個々の凝集体の凝集塊を減少させ、こ
れにより凝集塊は環状ノズル44を通過することができ
る。分散ピン150はステップモータ200により約1
000Hzの周波数及び約0.0001乃至約0.00
05インチの変位で振動されることが望ましい。
【0123】環状ノズル44の動的せん断領域において
粒子に与える動的せん断力効果はノズルを通過するガス
流量及び環状隙間180の幅の関数である。環状隙間の
幅は、初期公差、摩擦及び粒子の堆積を含む幾つかの因
子の関数として変化する。更に、ガス流量はある程度変
化しやすい。その結果、固定環状隙間を有する粉体分散
機11は、粉体試料の粒子に与える動的せん断力効果に
おいてかなり変動を受けやすい。
【0124】本発明の重要な特徴によれば、環状隙間1
80の幅を動的に制御するためにフィードバック制御装
置230が使用され、これによりエーロゾル搬送ガスに
与えられる動的せん断力を制御し、一方でエーロゾル搬
送ガスは粉体試料の粒子に反力を与える。
【0125】図12にフィードバック制御装置230が
分かりやすく示されている。差圧センサ232は急速加
速室40内の圧力を検出するための上流側タップ234
及び先細チューブ47内の圧力を検出するための下流側
通路236を備えている。
【0126】環状ノズル44の両側の差圧は、式(1)
に示すようにノズルのパラメータに関係している。 DP=(Const・DO4 ・QA4 )/ (KA2 ・(DO−TA)2 ・TA6 )…式(1)
【0127】式(1)でDPは環状ノズル44の両側の
差圧、QAは環状ノズルのガス流量、DOは環状隙間1
80の外径(環状ノズルにおける分散ボウル152の内
径)、KAはピン/ボウル形状の可変幾何形状係数、T
Aは環状隙間180の幅、及びConstは単位換算定
数である。
【0128】したがって、測定された差圧から、環状隙
間180の幅を求めることができる。環状隙間180の
実際の幅は希望値と比較されかつ誤差が求められる。誤
差信号はステップモータ200を制御するのに用いら
れ、これにより分散ピン150を縦軸156に沿って誤
差を低減する方向に移動させる。
【0129】環状ノズルの両側の差圧は、また、「ピン
/ボウル」幾何形状及びステップモータの縦方向駆動運
動位置のみに関係させてもよい。この関係は、ピン/ボ
ウル環状ノズル寸法を絶対項として知る必要があるの
で、校正上の重大な欠点を有している。このタイプの厳
密な寸法要求は構成要素の実際の機械加工公差に大きな
負担を与えている。純粋に幾何形状に基づく制御装置の
他の不都合は、それが長期間使用したのちの部分的摩擦
及び寸法変化を補償しないことである。
【0130】上記のように、環状ノズル44の領域内の
分散ボウル152の内側表面は直線スロープ、望ましく
は縦軸156に対して約7゜の直線スロープを有し、こ
れにより環状隙間180の幅と縦軸156に沿った分散
ピン150の変位との間に直線関係を提供している。フ
ィードバック制御装置230は、環状ノズル44内で環
状隙間180の幅及びエーロゾル搬送ガスに与えられる
動的せん断力に対し動的制御を提供し、一方でエーロゾ
ル搬送ガスは粒子に反力を与える。
【0131】縦軸156に沿った分散ピン150の振動
は振幅が比較的小さく、また、差圧センサ232は分散
ピン153が振動されるとき環状ノズル44の両側の圧
力の平均値を検出する。
【0132】一般的に、種々の粒度の粒子を受け入れる
ため、環状隙間180の幅は、約25μm及び750μ
mの間の範囲内で設定可能にしている。隙間幅は、ステ
ップモータ200を制御して分散ピン150が移動する
ことにより希望値に設定される。環状隙間180の幅は
縦軸156に沿った分散ピン150の位置の関数とし
て、分散ピン150を上下に移動させかつ差圧センサ2
32を用いて差圧を測定することにより校正することが
できる。
【0133】環状ノズル44の局部ガス速度は、環状隙
間180の幅に逆比例して変化する。環状隙間が増大す
ると局部のど速度は低下し、また逆に環状隙間が減少す
ると局部のど速度は増大する。せん断力の形のガス圧力
降下は環状ノズル44における局部ガス速度に直接関係
するので、フィードバック制御装置は動的せん断力の動
的制御を行う。
【0134】強凝集粉体試料は、分散ピン150上に堆
積エッジを形成し、これが環状隙間180のエッジから
流動流れ内まで成長しかつ環状隙間の最初の幅を減少す
る。もしそのままに放置して置くと、環状隙間は粒子の
堆積により塞がれることになる。分散ピン150の振動
は、局部的堆積及び残留粒子エッジ及びブランチの形成
を防止する。これらが発生したとき、成長したブランチ
及びエッジは不安定となり、振動するピン本体から引き
離されかつオーバーサイズ凝集体と同様に破壊される。
【0135】環状ノズル44内を通過したサブ凝集塊及
び粒子は、下流側の膨張吐出ガス領域内に一様に分散さ
れる。小さい残留凝集体及びサブ凝集塊は個々の凝集体
粒子に作用する動的ガス力の形で行われる動力学的ガス
エネルギー伝達によりそれらの一次粒子成分に変換され
る。膨張ガス領域拡大部における軸方向の加速力成分及
び横方向の膨張力成分は、低圧の吐出雰囲気内へのガス
膨張工程中に一次粒子間の隙間空間を開くことになる。
一次粒子中心間のベクトル分離距離は環状ノズル44の
両側の差圧の関数として増減可能である。圧力降下が大
きくなればなるほど粒子分離距離は大きくなる。より大
きい粒子分離距離に対しては、粒子間衝突及び再凝集の
確率は低くなる。
【0136】吐出エーロゾルガスは、次に先細チューブ
47内に圧縮され、先細チューブ47内において完全に
通気された分散質が同調搬送チューブ45内に再加速さ
れて測定器又はプロセス装置に供給される。純粋な分散
質コアの急速再加速は粒子を導管壁から離して流動さ
せ、一方適切な粒子分離を維持しながら粒子の堆積及び
再凝集を防止している。
【0137】図12には粉体分散機11を制御しかつ粉
体分散機11の運転のために制御ガス流を供給する制御
部13が示されている。制御部13は、空圧保持装置及
びマイクロプロセッサ300を備えている。第1の空圧
機260は、パルス状ガスジェット26のためのパルス
状ガスを供給する。第2の空圧機262は、環状搬送ガ
ス流88として二次室30に搬送ガスを供給し、また急
速加速室40に環状ガスカーテン210を供給する。マ
イクロプロセッサ300は、空圧機260及び262及
びステップモータ200を制御する。
【0138】第1の空圧機260には、主に1〜3リッ
トル/分において0.5乃至24psiaの運転範囲を有す
る圧縮ポンプ264が備えられている。圧縮ポンプ26
4の吐出流はパルス状ジェット弁266及び放出弁26
8に供給される。パルス状ジェット弁266の吐出流は
導管94を通して流動化機14に供給される。放出弁2
68の吐出流は、ディフューザ270を通して大気に吐
出される。圧力センサ272は弁266の圧縮ポンプ側
に結合され、また圧力センサ274は弁266のパルス
状ジェット側に結合されている。
【0139】パルス状ジェット弁266は、パルス幅変
調信号により制御される三方弁からなる。このパルス幅
変調信号は、発生したガスジェットの圧力の値を決定す
る。弁266の両側の圧力はモニタされ、マイクロプロ
セッサ300により制御される。パルス状ジェット弁2
66が閉じたときの圧力は三方弁により放出され、これ
により弁が開かれたときの圧力サージを防止している。
【0140】放出弁268は、サイクルの初期立ち上が
りの間にパルス状ジェット空気供給を大気に放出する。
スタートアップの間にポンプ圧力及び流量の大部分を放
出することにより、装置は正確なガスジェットパルスを
発生して粒子供給を正確に制御することができる。より
大きいガスジェット供給圧力が要求されて立ち上げ弁2
66により圧力が立ち上げられるとき、放出弁268は
徐々に閉じられて遂には閉鎖される。流動化機14に供
給されるガスジェットパルスは、主に約0.5〜1.0
秒のパルス幅及び約1〜2秒のパルス間隔を有するが、
これらの範囲に限定されない。
【0141】第2の空圧機262は、オプションの圧縮
ポンプ280を有し、圧縮ポンプ280は15〜17リ
ットル/分において5乃至17psiaの運転範囲を有する
ことが望ましい。
【0142】圧縮ポンプ280は、導管128及び環状
マニホルド126を通して二次室30に環状搬送ガス流
88として搬送ガスを供給する。圧縮ポンプ280の吐
出側は流量制御弁282にも結合されている。流量制御
弁282の吐出量は、導管163を通して環状マニホル
ド162に供給される。
【0143】上記のように、環状マニホルド162から
急速加速室40内に環状ガスカーテン210が供給され
る。なお、流量制御弁282に対して平行にオプション
の流量絞りノズル284を結合してもよい。
【0144】圧縮ポンプ280の出力側は、放出弁28
6にも結合されている。放出弁286の吐出側は流量絞
りノズル288及びディフューザ290を通して大気に
通じている。
【0145】弁266、268、282及び286は
0.1乃至0.5秒のオーダーの応答時間を有する電磁
弁であることが望ましい。ステップモータ200は、例
えばHSI.Inc.により供給されるリニアアクチュエータ3
6000シリーズであってもよい。
【0146】粒度測定装置は、図12に示すように、一
般的な真空ポンプ292を備えている。場合により、真
空ポンプ292は、粉体分散機11を通して十分な搬送
ガス流を供給するので、圧縮ポンプ280を用いる必要
はない。
【0147】圧縮ポンプ280より供給された搬送空気
の増大された流量及び圧力容量は、ノズル44の両側か
ら大きな圧力低下を提供することになるので、粉体分散
機能にとって有利である。
【0148】増大された圧力低下は、凝集体の解離及び
制御された粒子の分散のために利用可能なガスの動的エ
ネルギーを著しく増大する。ある場合には、粒子形態が
高いエネルギー分散工程を保証せず、したがって粒度測
定装置内に含まれる真空ポンプ292だけでは十分では
ない。パルス状ガスジェット26が一次室22内に注入
され、かつ搬送ガス流と混合されたとき、閉じた系内で
追加の流れ及び圧力サージが重ねられる。より一定な流
量及び圧力条件を維持するために、パルス状ジェット弁
266が開かれたときに放出弁286が開かれ、これに
より系内に作用する圧力及び流量サージを抑制すること
ができる。放出弁286を開くことにより、搬送空気の
一部が大気に吐出される。
【0149】流量制御弁282は、搬送空気を二次室3
0からある程度バイパスすることによりモーメンタムチ
ューブ18内を通過する流量を制御する。モーメンタム
チューブ18内を通過する搬送ガス流208の速度を制
御するために弁282が使用される。流量制御弁282
は環状ガスカーテン210のためのガスを供給し、これ
により分散ピンOリングシール及び粒子の下降ガイドを
保護している。
【0150】運転中、粉体分散機11内を通過する流量
は、主に15乃至17リットル/分の範囲内にあり、ま
た圧力は主に圧縮ポンプ280が使用されたとき、0.
5乃至12.5psi の範囲内にある。圧力及び流量は、
調整処理される粉体試料の有効な流動化及び分散を可能
にする。全ての粉体の約90%を分散させるためには約
7 psiの圧力が適切であることがわかった。
【0151】要約すると、流動化機14は、(1)導管
128を通して流入するパルス状ガスジェット26、及
び(2)導管94を通して流入する搬送ガスの2種の流
入ガス源を提供する。
【0152】パルス状ガスジェット26は、パルス状ジ
ェットの衝突工程により粉体試料24内の凝集体を流動
化しかつそれを低減する。搬送ガスは二次室30内の粗
いエーロゾルを同伴しかつそれを加速し、動的せん断分
散機16内での制御された衝突及び凝集体の解離により
粗いエーロゾルをさらに減少させる。
【0153】動的せん断分散機16は、また、同様に2
つの流入ガス源を有している。2つの流入ガス源は、
(1)モーメンタムチューブ18内を通過する粒子搬送
ガス流208、及び(2)導管163を通して供給され
る環状ガスカーテン210である。搬送ガス流208は
ガスの運動量伝達により粒子及び凝集体を加速し、これ
により分散ピン150の衝突面42上での衝突により凝
集体を解離させる。環状ガスカーテン210は分散ピン
の動的Oリングシール158のための保護シースを提供
しかつ解離された粒子の急速同伴を助ける連続下降空気
源を提供する。
【0154】解離された粒子は、環状ノズル44の強せ
ん断流領域内でさらに低減される。高エネルギー膨張ガ
ス吐出流は、残留凝集体を分離しかつ通気して完全に分
散されたエーロゾルとする。流出する分散質は次に再加
速されて分析測定器又は粉体処理装置に搬送される。
【0155】マイクロプロセッサ300は、差圧センサ
232と、圧力センサ272及び274とから入力信号
を受け取る。マイクロプロセッサ300は上記のような
運転により、ステップモータ200、パルス状ジェット
弁266、放出弁268、流量制御弁282及び放出弁
286に制御信号を発信する。マイクロプロセッサ30
0の一例としては、Motorola68000シリーズマイク
ロプロセッサを挙げることができる。
【0156】粉体分散機11は、また、粒度測定装置1
2への粒子供給量のフィードバック制御機能を備えてい
る。粒子供給量は、約500乃至80、000粒子/秒
の範囲内に調節されることが望ましい。粒度測定装置1
2は、粒度供給量を検出しかつ誤差信号を提供し、この
誤差信号は(弁266を制御することにより)パルス状
ガスジェット26のピーク圧力を制御するのに使用され
る。
【0157】パルス状ガスジェットの圧力を増大するこ
とにより粒子供給量は増大され、また逆にパルス状ガス
ジェットの圧力を低下することにより粒子供給量は低減
される。
【0158】場合により、分散されかつ分析されるべき
粒子は、粉体試料の形としてよりも、むしろ連続流れの
形として利用してもよい。例えば、プロセスラインにお
いて粒子をモニタすることが望ましいことがある。この
場合は流動化装置14は粉体分散機11から取り外され
かつ粒子流れはモーメンタムチューブ18内に直接供給
されて動的せん断分散機16内で処理される。
【0159】以上本発明の現時点の代表的な実施態様に
ついて説明したが、本発明は必ずしもこれらの実施態様
の手段だけに限定されるものではなく、特許請求の範囲
に記載された本発明の技術的範囲から逸脱しない限り、
適宜変更して実施することができるものである。
【0160】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、粉
体試料をその構成粒子に解離しかつ粒子を制御した流量
で効率良く粒度測定装置等に供給することができるとい
う効果を奏する。また、装置の構造により、粒子が装置
内の表面に付着しやすい傾向が低減するので、頻繁な装
置のクリーニング及びメンテナンス等を不要にでき
る。。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明装置例の粉体分散装置を示す略ブロック
線図である。
【図2】本発明装置例の粉体分散機の略立面図である。
【図3】図2の粉体分散装置において使用可能な試料カ
ップの一例の形状図である。
【図4】図2の粉体分散装置において使用可能な試料カ
ップの別例の形状図である。
【図5】図2の粉体分散装置において使用可能な試料カ
ップの別例の形状図である。
【図6】粉体試料を試料カップ内に入れるときの工程図
である。
【図7】本発明装置例の流動化機の拡大断面図である。
【図8】2つの異なるパルスジェットオリフィス寸法に
対する時間を関数としたパルスジェット圧力の線図であ
る。
【図9】動的せん断分散機の拡大断面図である。
【図10】粒子が接線方向にすれすれの入射角で衝突面
に衝突するところを示した、急速加速室の断面図であ
る。
【図11】粒子が回転衝突面上に衝突するところを示し
た、急速加速室の断面図である。
【図12】粉体分散装置の制御部を示した略系統図であ
る。
【符号の説明】
10…粉体分散装置 11…粉体分散機 12…粒度測定装置 13…制御部 14…流動化機 16…動的せん断分散機 17…ハウジング 18…モーメンタムチューブ 20,58,66…試料カップ 22…一次室 24…粉体試料 26…パルス状ガスジェット 30…二次室 40…急速加速室 42…衝突面 44…環状ノズル 45…同調搬送チューブ 46…末広チューブ 47…先細チューブ 48…ベース 50,62,70…キャップ 52…出口孔 54…静電気放電接点 60…浅底ベース 64…大口径出口孔 68…深底ベース 72…小口径出口孔 80…ガスマニホルド機 82…ガスマニホルド要素 83,85…Oリングシール 84…円筒内孔 86…ガスジェットノズル 88…環状搬送ガス流 90,94…導管 92…縦軸 96…環状導管 98…径方向導管 100…軸方向導管 104…オリフィス 120…底壁 126,162…環状マニホルド 128,163…導管 122…円筒側壁 130,164…環状隙間 132…円形稜部 134…外側表面 150…可動分散ピン 152…分散ボウル 154…筒内孔 156…縦軸 158,190,192…Oリングシール 160…環状溝 166…円形リブ 170…円筒壁 172…曲面 174…内側表面 180…環状隙間 182…環状稜線 186…テーパ部 187…モーメンタムチューブ 188…先端部 194…壁 196…縦軸 200…ステップモータ 208…搬送ガス流 210…環状ガスカーテン 212…回転モータ 230…フィードバック制御装置 232…差圧センサ 234…上流側タップ 236…下流側通路 260,262…空圧機 264…圧縮ポンプ 266…パルス状ジェット弁 268…放出弁 270,290…ディフューザ 272,274…圧力センサ 280…圧縮ポンプ 282…流量制御弁 284,288…流量絞りノズル 286…放出弁 292…真空ポンプ 300…マイクロプロセッサ
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G01N 21/47 Z

Claims (36)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】急速加速室と、当該急速加速室に粒子を供
    給するためのモーメンタムチューブと、前記急速加速室
    の出口に設けられ、粒子を動的にせん断分散させるため
    の環状ノズルとを備え、 前記急速加速室は、前記モーメンタムチューブ内を通し
    て受け入れられた粒子を衝突させかつ解離させるための
    衝突面を有し、 前記衝突面と前記環状ノズルとの間の前記急速加速室内
    を通してガス流を供給し、前記粒子を前記衝突面と前記
    環状ノズルとの間で急速に加速する粒子加速手段と、前
    記環状ノズルが粒子の堆積を形成しないように前記環状
    ノズルを機械的に振動させる振動手段と、を有する、 ことを特徴とする粉体分散装置。
  2. 【請求項2】さらに、ハウジングと、当該ハウジング内
    に装着された分散ピンと、 を有し、 前記分散ピンは、前記ハウジングの縦軸(longitudinal
    axis )に設けられている、 ことを特徴とする請求項1に記載の粉体分散装置。
  3. 【請求項3】前記環状ノズルを機械的に振動させる振動
    手段は、 前記分散ピンを前記縦軸に沿って前記ハウジングに対し
    相対的に移動する、 ことを特徴とする請求項2に記載の粉体分散装置。
  4. 【請求項4】前記衝突面及び前記モーメンタムチューブ
    は、 前記モーメンタムチューブから入射した粒子が、接線方
    向すれすれの入射角で、前記衝突面上に衝突可能な形状
    からなる、 ことを特徴とする請求項1、2又は3に記載の粉体分散
    装置。
  5. 【請求項5】前記衝突面は、前記分散ピン上に形成さ
    れ、かつ前記モーメンタムチューブは当該分散ピンの縦
    軸から偏らせて配置した、 ことを特徴とする請求項2、3又は4に記載の粉体分散
    装置。
  6. 【請求項6】前記衝突面は、前記分散ピン上に形成さ
    れ、 さらに、当該分散ピンを前記モーメンタムチューブに対
    し相対的に回転させる回転手段を備えた、 ことを特徴とする請求項2、3又は4に記載の粉体分散
    装置。
  7. 【請求項7】前記衝突面は、 前記縦軸を含む平面上内で凹であり、前記縦軸に垂直な
    平面上内で凸である、 ことを特徴とする請求項2、3、4、5又は6に記載の
    粉体分散装置。
  8. 【請求項8】前記ガス流には、前記急速加速室内を通過
    する環状ガスカーテンと、 前記モーメンタムチューブ及び前記急速加速室内を通過
    する搬送ガス流と、 を有する、 ことを特徴とする請求項2、3、4、5、6又は7に記
    載の粉体分散装置。
  9. 【請求項9】前記粒子は前記衝突面上に衝突する前に前
    記環状ガスカーテン内を貫通する、 ことを特徴とする請求項8に記載の粉体分散装置。
  10. 【請求項10】前記モーメンタムチューブ内を通過する
    搬送ガス流の速度を制御する制御手段を有する、 ことを特徴とする請求項8又は9に記載の粉体分散装
    置。
  11. 【請求項11】前記急速加速室には、前記ハウジングに
    より形成された円筒側壁、前記衝突面と前記環状ノズル
    との間における前記分散ピンの連続曲面および前記円筒
    側壁と前記環状ノズルとの間における前記ハウジングの
    面が含まれており、 当該急速加速室は、前記縦軸の周りに円形対称に構成さ
    れた、 ことを特徴とする請求項2、3、4、5、6、7、8、
    9又は10に記載の粉体分散装置。
  12. 【請求項12】前記モーメンタムチューブは、 前記ハウジングにより形成されかつ前記縦軸に対し約3
    5゜乃至47゜の範囲の角度で傾斜してなる、 ことを特徴とする請求項2、3、4、5、6、7、8、
    9、10又は11に記載の粉体分散装置。
  13. 【請求項13】前記モーメンタムチューブは、 前記ハウジングにより形成されかつ前記縦軸に対して約
    45゜の角度で傾斜してなる、 ことを特徴とする請求項2、3、4、5、6、7、8、
    9、10又は11に記載の粉体分散装置。
  14. 【請求項14】前記環状ノズルは、 環状隙間を有し、前記分散ピンが移動することにより、
    前記環状ノズル内の前記隙間の幅が変化する構造とし
    た、 ことを特徴とする請求項3、4、5、6、7、8、9、
    10、11、12又は13に記載の粉体分散装置。
  15. 【請求項15】前記ハウジングは、 前記環状ノズルの下流側に末広チューブを形成し、当該
    末広チューブの下流側に先細チューブを形成してなる、 ことを特徴とする請求項2、3、4、5、6、7、8、
    9、10、11、12、13又は14に記載の粉体分散
    装置。
  16. 【請求項16】前記分散ピンのテーパ部分は、 前記縦軸に沿って前記末広チューブ内に伸長してなる、 ことを特徴とする請求項15に記載の粉体分散装置。
  17. 【請求項17】さらに、前記ガス流上の動的せん断力を
    前記環状ノズル内で動的に制御するためのフィードバッ
    ク手段を有し、一方で前記ガス流にて粒子に反力を与え
    るようにした、 ことを特徴とする請求項2、3、4、5、6、7、8、
    9、10、11、12、13、14、15又は16に記
    載の粉体分散装置。
  18. 【請求項18】前記環状ノズルは環状隙間を有し、前記
    フィードバック手段は前記環状隙間の幅を動的に制御す
    るための隙間制御手段を有する、 ことを特徴とする請求項17に記載の粉体分散装置。
  19. 【請求項19】前記隙間制御手段は、 前記環状ノズルの両側の差圧を検出するための差圧検出
    手段と、 検出された差圧と前記差圧の希望値との間の差に応答し
    て前記差圧の誤差を求めるための手段と、 前記誤差に応答して前記誤差を減少するように前記環状
    隙間を変化させるための手段と、からなる、 ことを特徴とする請求項18に記載の粉体分散装置。
  20. 【請求項20】前記環状隙間を変化させるための前記手
    段は、 前記分散ピンを前記縦軸に沿って前記ハウジングに対し
    相対的に移動させるための手段からなる、 ことを特徴とする請求項19に記載の粉体分散装置。
  21. 【請求項21】前記環状隙間は、 前記分散ピン上のシャープな円形稜線と前記ハウジング
    の円錐台形の内側表面との間に設けられた、 ことを特徴とする請求項18、19又は20に記載の粉
    体分散装置。
  22. 【請求項22】粉体試料を流動化させて粒子にし、当該
    粒子を前記モーメンタムチューブ内を流れる搬送ガス流
    に同伴させる流動化機を有する、 ことを特徴とする請求項1に記載の粉体分散装置。
  23. 【請求項23】前記ハウジング及び分散ピンは、 前記環状ガスカーテンを供給するための環状マニホルド
    と、前記環状マニホルドから前記急速加速室へ前記環状
    ガスカーテンを搬送するための環状隙間とを形成するよ
    うにした、 ことを特徴とする請求項8に記載の粉体分散装置。
  24. 【請求項24】粉体分散装置を構成する流動化機におい
    て、 一次室と、二次室とを備え、 前記一次室は、前記粉体試料を保持し、かつ上端部に開
    口を有し、 前記二次室は、前記粉体試料の粒子を前記搬送ガス流と
    混合し、前記一次室の上方に設けられるとともに、前記
    一次室の上端部の開口と連通する開口と、かつ前記モー
    メンタムチューブに連通する開口とを有し、 前記開口を通してパルス状ガスジェットを前記一次室内
    に案内し、これにより前記粉体試料の前記粒子を前記二
    次室内に分散させるための手段と、 前記二次室を通して前記搬送ガスを案内し、これにより
    前記粒子を前記二次室から前記モーメンタムチューブ内
    に搬送するための手段と、を有する、 ことを特徴とする流動化機。
  25. 【請求項25】前記一次室は、 その上端部及び下端部がほぼ半球形状をなした、 ことを特徴とする請求項24に記載の流動化機。
  26. 【請求項26】前記二次室は、 前記開口上に中心を有する円錐形下端部を有し、これに
    より前記モーメンタムチューブ内に搬送されなかった粒
    子が前記開口を通過して前記一次室内に落下して戻るよ
    うにした、 ことを特徴とする請求項24又は25に記載の流動化
    機。
  27. 【請求項27】前記パルス状ガスジェットを案内するた
    めの手段は、 複数のガスパルスを前記一次室内に案内する手段であっ
    て、ここで希望ガス圧力に到達するまで前記ガスパルス
    の圧力を連続的に増大させるようにした、 ことを特徴とする請求項24、25又は26に記載の流
    動化機。
  28. 【請求項28】前記搬送ガス流は、 前記二次室内への環状流となり、前記二次室内にドーナ
    ッツ形の渦旋回流が発生して前記粒子を前記搬送ガス流
    内に同伴する、 ことを特徴とする請求項24、25、26又は27に記
    載の流動化機。
  29. 【請求項29】前記パルス状ガスジェットを案内するた
    めの前記手段は、 前記二次室の上端部に配置され、前記パルス状ガスジェ
    ットを前記一次室に案内するノズルを有し、前記ノズル
    の外側に連続曲面を有する、 ことを特徴とする請求項24、25、26、27又は2
    8に記載の流動化機。
  30. 【請求項30】前記一次室は、 着脱可能な試料カップにより形成され、前記試料カップ
    が前記粉体試料を受け入れるためのベース及び前記開口
    を有するキャップを備えた、 ことを特徴とする請求項29に記載の流動化機。
  31. 【請求項31】前記粉体試料上の静電荷を低減するよう
    に前記試料カップを接地するための手段を有する、 ことを特徴とする請求項29又は30に記載の流動化
    機。
  32. 【請求項32】動的せん断分散ノズルと、 前記動的せん断分散ノズルの上流側に配置された第1の
    導管であって、粒子を受け入れるための入口を有する前
    記第1の導管と、 前記動的せん断分散ノズルの下流側に配置された第2の
    導管と、 前記第1の導管及び前記動的せん断分散ノズル内を通し
    て搬送ガス流を前記第2の導管に供給し、これにより前
    記粒子を前記動的せん断分散ノズル内を通して搬送する
    ための手段と、 搬送ガス流上の動的せん断力を前記動的せん断分散ノズ
    ル内で動的に制御するフィードバック手段であって、一
    方で前記搬送ガス流が前記粒子に反力を与えるところの
    前記フィードバック手段と、を有する、 ことを特徴とする粉体分散装置。
  33. 【請求項33】前記動的せん断分散ノズルは、 前記粒子を動的にせん断分散させるための環状隙間を有
    する、 ことを特徴とする請求項32に記載の粉体分散装置。
  34. 【請求項34】前記フィードバック手段は、 前記環状隙間の幅を動的に制御するための隙間制御手段
    を有する、 ことを特徴とする請求項32又は33に記載の粉体分散
    装置。
  35. 【請求項35】前記隙間制御手段は、 前記動的せん断分散ノズルの両側の差圧を検出するため
    の手段と、 検出された差圧と前記差圧の希望値との間の差に応答し
    て前記差圧の誤差を求めるための手段と、 前記誤差に応答して前記誤差を減少するように前記環状
    隙間を変化させるための手段と、を有する、 ことを特徴とする請求項34に記載の粉体分散装置。
  36. 【請求項36】前記環状隙間はハウジングと分散ピンと
    の間に形成され、前記環状隙間を変化させるための前記
    手段が前記分散ピンを前記ハウジングに対し相対的に移
    動させるための手段を有する、 ことを特徴とする請求項33、34又は35に記載の粉
    体分散装置。
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