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技術 液体の評価方法、及び液体の評価装置

出願人 三菱電機株式会社
発明者 上山智嗣宮本誠松井久恵
出願日 2008年10月17日 (10年2ヶ月経過) 出願番号 2008-268434
公開日 2010年4月30日 (8年7ヶ月経過) 公開番号 2010-096657
状態 拒絶査定
技術分野 光学的手段による材料の調査、分析
主要キーワード 識別用表示 防水式 平面測定 分別液 検査板 撹拌用モータ 気泡供給装置 管状体内
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2010年4月30日)のものです。
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図面 (13)

課題

評価対象である液体の少量化を図ることができるとともに、液体についての評価を容易かつより正確に行うことができる液体の評価方法、及び液体の評価装置を得る。

解決手段

液体の評価方法は、液体2に気泡を供給する気泡供給工程、液体2への気泡の供給を停止する供給停止工程、及び気泡の供給を停止してから所定の時間が経過したときに、気泡を含む液体2の光学特性を測定する気泡測定工程を備えている。気泡を含む液体2の光学特性の測定結果に基づいて、例えば洗浄液としての適性等について液体2を評価する。

概要

背景

従来、水質検査として水の発泡の程度を測定するために、縦型管状体内試料水を上部から連続的に導入しながら一定高さの水面を維持しつつ、発生する微小気泡の高さを測定する方法が提案されている。管状体内の水面は、管状体内に導入される試料水と同量の試料水を管状体外へ排出することにより、一定高さに維持される(特許文献1参照)。

特許第2581937号公報

概要

評価対象である液体の少量化をることができるとともに、液体についての評価を容易かつより正確に行うことができる液体の評価方法、及び液体の評価装置を得る。液体の評価方法は、液体2に気泡を供給する気泡供給工程、液体2への気泡の供給を停止する供給停止工程、及び気泡の供給を停止してから所定の時間が経過したときに、気泡を含む液体2の光学特性を測定する気泡測定工程を備えている。気泡を含む液体2の光学特性の測定結果に基づいて、例えば洗浄液としての適性等について液体2を評価する。

目的

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、評価対象である液体の少量化を図ることができるとともに、液体についての評価を容易かつより正確に行うことができる液体の評価方法、及び液体の評価装置を得ることを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

液体気泡を供給する気泡供給工程、上記液体への上記気泡の供給を停止する供給停止工程、及び上記気泡の供給を停止してから所定の時間が経過したときに、上記気泡を含む上記液体の光学特性を測定する気泡測定工程を備えていることを特徴とする液体の評価方法

請求項2

液体に気泡を供給する気泡供給工程、上記液体への上記気泡の供給を停止する供給停止工程、及び上記気泡の供給を停止してから、上記気泡を含む上記液体の光学特性が所定の基準に達するまでの時間を測定する気泡測定工程を備えていることを特徴とする液体の評価方法。

請求項3

上記気泡測定工程における上記光学特性の測定は、上記所定の時間が経過したときに上記気泡を含む上記液体を介して所定の識別用表示撮影し、撮影画像解析することにより行われることを特徴とする請求項1に記載の液体の評価方法。

請求項4

上記気泡測定工程では、上記気泡を含む上記液体を介して所定の識別用表示を撮影し、撮影画像において上記識別用表示が識別されるか否かにより、上記気泡を含む上記液体の光学特性が上記所定の基準に達しているか否かを決定することを特徴とする請求項2に記載の液体の評価方法。

請求項5

上記気泡測定工程では、上記気泡を含む上記液体を介して発光部からの光を受光部で受け、上記受光部で受けた光量に基づいて、上記気泡を含む上記液体の光学特性を測定することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の液体の評価方法。

請求項6

上記液体への上記気泡の供給を停止してから所定の時間が経過したときに、上記気泡の浮上により液面上に維持される泡沫の高さを測定する泡沫測定工程をさらに備えていることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の液体の評価方法。

請求項7

撹拌体を有し、上記撹拌体の一部を液体に挿入して上記撹拌体で上記液体を撹拌することにより上記液体に気泡を供給し、上記撹拌体を上記液体から外すことにより上記液体への上記気泡の供給を停止する気泡供給装置、及び上記気泡を含む上記液体の光学特性を測定する測定装置を備えていることを特徴とする液体の評価装置

請求項8

本体部と、上記本体部に連通する測定部とを有し、液体が入れられる容器、上記本体部内の上記液体に気泡を供給する気泡供給装置、上記本体部及び上記測定部間の連通部分開閉可能で、上記連通部分を閉じることにより上記本体部から上記測定部への上記気泡を含む上記液体の流入を阻止する開閉装置、及び上記測定部内の上記気泡を含む上記液体の光学特性を測定する測定装置を備えていることを特徴とする液体の評価装置。

請求項9

上記測定装置は、発光部と、上記気泡を含む上記液体を介して上記発光部からの光を受ける受光部とを有していることを特徴とする請求項7又は請求項8に記載の液体の評価装置。

請求項10

上記測定装置は、識別用表示が行われている識別体と、上記気泡を含む上記液体を介して上記識別用表示を撮影する撮影装置とを有していることを特徴とする請求項7又は請求項8に記載の液体の評価装置。

技術分野

0001

この発明は、例えば洗浄液としての適性等について液体を評価する液体の評価方法、及び液体の評価装置に関するものである。

背景技術

0002

従来、水質検査として水の発泡の程度を測定するために、縦型管状体内試料水を上部から連続的に導入しながら一定高さの水面を維持しつつ、発生する微小気泡の高さを測定する方法が提案されている。管状体内の水面は、管状体内に導入される試料水と同量の試料水を管状体外へ排出することにより、一定高さに維持される(特許文献1参照)。

0003

特許第2581937号公報

発明が解決しようとする課題

0004

しかし、管状体に対する試料水の導入量と排出量とを常に同量に調整しなければならないので、試料水の流量調整に手間がかかってしまう。また、測定時に管状体に対する試料水の出入りがあるので、水面の高さが変動しやすくなり、測定結果誤差が生じやすくなってしまう。さらに、測定時には試料水を常時供給しなければならないので、多量の試料水が必要になる。

0005

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、評価対象である液体の少量化を図ることができるとともに、液体についての評価を容易かつより正確に行うことができる液体の評価方法、及び液体の評価装置を得ることを目的とする。

課題を解決するための手段

0006

この発明に係る液体の評価方法は、液体に気泡を供給する気泡供給工程、液体への気泡の供給を停止する供給停止工程、及び気泡の供給を停止してから所定の時間が経過したときに、気泡を含む液体の光学特性を測定する気泡測定工程を備えている。

発明の効果

0007

この発明に係る液体の評価方法では、液体への気泡の供給を停止してから所定の時間が経過したときに、気泡を含む液体の光学特性を測定するので、液体中に維持される気泡の数を容易かつより正確に測定することができる。従って、例えば洗浄液としての適性等、液体に含まれる気泡に関係する項目について、液体を容易かつより正確に評価することができる。また、測定時には液体が容器1に出入りすることがないので、評価対象である液体の少量化を図ることができる。

発明を実施するための最良の形態

0008

実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1による液体の評価装置を示す構成図である。図において、透明の容器(光学セル)1には、評価対象である液体2が入れられている。液体2には、外気に触れる液面3が水平に形成されている。容器1の近傍には、液体2に気泡を供給する気泡供給装置4と、気泡を含む液体2の光学特性を測定する測定装置5とが設置されている。液体2は、液体2内に供給された気泡同士の融合を抑制する添加剤を含む水溶液とされている。なお、ここでは、概ね1mm以下の直径を持つ気泡を微小気泡とする。

0009

気泡供給装置4は、液体2を撹拌する撹拌体6と、撹拌体6が取り付けられ、液体2を撹拌する動力を撹拌体6に与える撹拌体駆動装置7と、撹拌体駆動装置7を支持し、液面3に対する撹拌体6の位置を上下方向について調整可能な高さ調整装置8とを有している。

0010

高さ調整装置8は、支持台9と、支持台9上に固定され、上下方向に沿って配置された案内部材10と、案内部材10に案内されながら上下方向へ変位可能な調整装置本体11とを有している。

0011

調整装置本体11には、位置調整用モータが搭載されている。調整装置本体11は、位置調整用モータの駆動力により、案内部材10に対して上下方向へ変位される。調整装置本体11の案内部材10に対する変位は、図示しない操作装置の操作により行われる。

0012

撹拌体駆動装置7は、水平に配置された固定アーム12を介して調整装置本体11に固定されている。また、撹拌体駆動装置7は、固定アーム12の支持により、液体2の上方に配置されている。撹拌体6、撹拌体駆動装置7及び固定アーム12は、調整装置本体11と一体に上下方向へ変位される。撹拌体6及び撹拌体駆動装置7の液面3に対する位置は、調整装置本体11の案内部材10に対する位置の調整により調整される。

0013

また、撹拌体駆動装置7は、撹拌用モータが搭載された駆動装置本体13と、上下方向に沿って配置され、駆動装置本体13により回転される回転軸14とを有している。固定アーム12には、駆動装置本体13が取り付けられている。

0014

撹拌体6は、回転軸14の下端部に固定されている。また、撹拌体6は、撹拌体駆動装置7の動力により、回転軸14の軸線を中心として回転される。即ち、撹拌体駆動装置7は、撹拌体6を回転させる回転装置となっている。さらに、撹拌体6は、回転軸14に固定された保持部材15と、保持部材15に設けられ、保持部材15の下部から下方へ突出する複数の挿入片16とを有している。

0015

保持部材15は、回転軸14の軸線に対して垂直に配置された円板状の部材である。挿入片16は、保持部材15の下面から下方へ延びる線状の部材である。

0016

撹拌体6は、挿入片16の一部が液体2内に存在し挿入片16の残りの部分が液面3から液体2外へ出ている状態で回転される。撹拌体6が回転されているときには、挿入片16の一部が液体2内に存在し挿入片16の残りの部分が液面3から液体2外へ出ている状態が維持される。各挿入片16は、撹拌体6が回転されることにより、液面3を剪断する方向へ液面3に対して高速(所定の速度)で移動される。

0017

各挿入片16の一部が液体2内に挿入された状態で撹拌体6が回転されることにより、液面3において液体2及び外気が撹拌され、微小気泡を含む多数の気泡が液体2に供給される。また、液体2への気泡の供給は、撹拌体6が液体2外へ変位されることにより停止される。

0018

多数の気泡が液体2に供給されると、時間の経過に伴って、大きい径を持つ気泡の順に液面3へ浮上する。液面3に達した気泡は、消滅するか、泡沫として液面3上に維持される。

0019

測定装置5は、水平方向について容器1を挟む位置に配置された検査板識別体)17及びデジタルビデオカメラ撮影装置)18を有している。検査板17は、取付部材19を介して容器1に取り付けられている。また、検査板17は、上下方向に立てて配置されている。

0020

ここで、図2は、図1の検査板17を示す正面図である。検査板17の容器1側の面には、上下方向に沿ったストライプ模様縞模様)を含む所定の識別用表示20が設けられている。検査板17は、識別用表示20の上端部と下端部との間に液面3が位置するように配置されている。

0021

デジタルビデオカメラ18は、気泡を含む液体2を介して識別用表示20を連続的に撮影撮影画像を記録する。従って、撮影画像には、気泡を含む液体2が識別用表示20に重なって示される。撮影画像では、気泡を含む液体2の透明度が高いほど識別用表示20のストライプ模様が明確に示される。即ち、撮影画像に示される識別用表示20のストライプ模様の識別可否は、気泡を含む液体2の透明度(光学特性)に応じて決まる。また、撮影画像には、液面3上に維持される泡沫も示される。

0022

次に、液体2の評価方法について説明する。まず、液面3において液体2を撹拌体6で撹拌することにより、液体2に多数の気泡を供給する(気泡供給工程)。この後、液体2への気泡の供給を継続しながら、デジタルビデオカメラ18により、気泡を含む液体2を介して識別用表示20を連続的に撮影する。

0023

この後、撹拌体6を液面3の上方へ引き上げて、撹拌体6を液体2から外す。これにより、液体2への気泡の供給が停止される(供給停止工程)。デジタルビデオカメラ18による識別用表示20の撮影は、液体2への気泡の供給を停止した後も継続する。

0024

ここで、図3は、図1の液体2への気泡の供給を停止した直後の液体2の状態を示す模式図である。気泡の供給が停止されると、短時間のうちに、比較的大きな径を持つ気泡は液体2中から液面3へ浮上し泡沫となる。一方、比較的小さな径を持つ気泡は液体2中にしばらく維持される。従って、気泡の供給が停止されたときには、容器1内では、液面3を境界として、気泡を含む液体2の領域21と、泡沫の領域22とに直ちに分離される。この後、液体2中に維持される気泡の数が気泡の浮上により次第に減少し、気泡を含む液体2の透明度が次第に向上する。

0025

デジタルビデオカメラ18による撮影画像には、気泡を含む液体2が識別用表示20に重なった状態で連続的に記録される。従って、撮影画像には、気泡を含む液体2の透明度(光学特性)の変化の様子が連続的に記録される。

0026

撮影終了後、デジタルビデオカメラ18による撮影画像に基づいて、識別用表示20のストライプ模様が識別されるか否かを解析する。即ち、気泡を含む液体2の透明度(光学特性)が所定の基準に達しているか否かを撮影画像により解析する。

0027

この後、撮影画像の解析結果に基づいて、液体2への気泡の供給を停止してから識別用表示20のストライプ模様が識別されるまでの時間(以下、「ストライプ識別時間」という)を測定する。即ち、液体2への気泡の供給を停止してから、気泡を含む液体2の光学特性が所定の基準に達するまでの時間を測定する(気泡測定工程)。また、撮影画像の解析結果に基づいて、液体2への気泡の供給を停止してから所定の時間が経過したときの泡沫の領域22の高さ(以下、「泡沫高さ」という)も測定する(泡沫測定工程)。

0028

この後、少なくともストライプ識別時間に基づいて、種々の項目(例えば洗浄液としての適性等)について液体2の評価を行う。

0029

次に、液体2への気泡の供給を停止してから所定の時間が経過したときの気泡の数、ストライプ識別時間、及び液体2への気泡の供給を停止してから所定の時間が経過したときの泡沫高さのそれぞれを複数種の液体2ごとに測定する実験を行った。

0030

液体2としては、0.02Mの1−ブタノール(即ち、ブチルアルコール)の水溶液、0.002Mの1−ブタノールの水溶液、0.02Mの1−プロパノールの水溶液、0.002Mの1−プロパノールの水溶液、及び水(イオン交換水)の5種類の試料液を用いた。なお、「M」とは1リットル当たりの濃度をモル量で表した単位である。例えば0.02Mの1−ブタノール(即ち、ブチルアルコール)の水溶液では、1−ブタノールの分子量が74.12であるので、0.02Mは1.48g/L即ち0.148%となる。

0031

実験には、内部の寸法が縦10mm、横10mm、高さ35mmとされたガラス製の角容器を容器1として用いた。また、容器1に入れられる液体2の量は2.0mLとした。従って、液体2の深さは20mmとなる。また、識別用表示20のストライプ模様は、容器1の底部から上方10mmまでの範囲には設けず、容器1の底部から10mm以上の範囲にのみ設けた。従って、液面3の下方10mmの高さから上方の範囲にのみ識別用表示20のストライプ模様が設けられている。また、撹拌体6としては、直径0.3mm、長さ10mmの黄銅製の挿入片16を金属製の保持部材15に設けて構成したブラシを用いた。なお、保持部材15の直径は8mmとしている。さらに、撹拌体駆動装置7としては、回転軸14の回転数が10000rpm(毎分10000回転)となる回転装置を用いた。

0032

まず、0.02Mの1−ブタノールの水溶液を液体2として実験を行った。実験では、撹拌体6を回転させると、回転による遠心力で、各挿入片16の先端部が径方向外側へ少し広がった。また、撹拌体6を回転させながら下方へ変位させ、挿入片16が液面3に触れると、挿入片16の移動による流れの渦が液体2に発生した。これにより、液面3の高さは渦の中央で低くなり渦の周囲で高くなった。

0033

この後、撹拌体6を回転させながら5mm下方へさらに変位させた後、撹拌体6の変位を停止させた。これにより、長さ10mmの挿入片16の半分を液体2内に挿入させ挿入片16の残りの半分を液体2外に露出させた状態で撹拌体6を回転させ、液体2を撹拌した。液体2には、撹拌体6の撹拌により、微小気泡を含む多数の気泡が供給された。

0034

この後、撹拌体6を回転させている状態で、デジタルビデオカメラ18による識別用表示20の撮影を開始した。

0035

この後、撹拌体6を液面3の上方へ引き上げた。これにより、液体2への気泡の供給が停止された。なお、液体2への気泡の供給開始から供給停止までの時間は、十分な量の気泡を液体2に供給するために10秒以上であることが望ましい。デジタルビデオカメラ18による識別用表示20の撮影は、液体2への気泡の供給を停止した後、30秒間継続した。撮影後、撮影画像を解析した。

0036

解析結果によると、気泡の供給時には、撮影画像中の識別用表示20のストライプ模様は、多数の気泡により遮られて全く確認されなかった。また、このときの撮影画像に基づいて、気泡の大きさと、1mm2の領域における気泡の分布とを調べたところ、気泡の主たる直径は10μm〜300μmであり、1mm2の領域における気泡の数は約300個であった。

0037

気泡の供給を停止した直後には、図2に示すように、気泡を含む液体2の領域21と、液面3上に維持される泡沫の領域22とに容器1内で直ちに分離した。

0038

気泡の供給を停止してから1秒後には、比較的大きな径を持つ気泡のほとんどが液面3への浮上により液体2中から消滅した。このときの液体2中の気泡の主たる直径は10μm〜50μmであった。

0039

気泡の供給を停止してから3秒後には、液面3付近の液体2に含まれる気泡は確認されたが、容器1の底部での液体2に含まれる気泡はほとんど確認されなくなった。この結果、容器1の底部での液体2の透明度は増したが、撮影画像における識別用表示20のストライプ模様が識別されるまでには至らなかった。このとき、撮影画像の1mm2の領域においては、約100個の気泡が確認された。また、このときの泡沫高さは15mmであった。

0040

撮影画像における識別用表示20のストライプ模様は、気泡の供給を停止してから6秒後にはじめて識別された。また、泡沫高さは次第に低下し、泡沫の領域22は30秒後にほぼ消滅した。

0041

なお、実験では、撮影による平面測定であるため、単位体積当たりの気泡の数は測定していないが、液体2に気泡を供給しているときや気泡の供給を停止した直後には、液体2の1mm3の体積内に10000個以上の気泡が存在しているものと見積もられる。

0042

他の4種類の試料液(0.002Mの1−ブタノールの水溶液、0.02Mの1−プロパノールの水溶液、0.002Mの1−プロパノールの水溶液、及び水)についても同様の実験を行った。

0043

図4は、図1の液体2として用いられている5種類の試料液について、泡沫高さの時間的変化を示すグラフである。図に示すように、泡沫高さは、添加剤の種類及び濃度に依存していることが分かる。また、泡沫高さの時間的変化も、添加剤の種類及び濃度に依存していることが分かる。

0044

また、図5は、図1の液体2として用いられている5種類の試料液について、3秒後の気泡の数、ストライプ識別時間及び3秒後の泡沫高さのそれぞれを測定した結果を示す表である。図に示すように、ストライプ識別時間が長くなるほど、3秒後の気泡の数も多くなることが分かる。従って、ストライプ識別時間と3秒後の気泡の数とは、相関していることが分かる。

0045

また、気泡の供給を停止した直後には、比較的大きな径(50μmよりも大きな径)を持つ気泡(大径微小気泡)が直ちに浮上して液面3で消滅するか泡沫となる。一方、比較的小さな径(50μm以下の径)を持つ気泡(小径微小気泡)は、しばらくの間、液体2中に維持される。従って、気泡の供給を停止してから3秒後には、大径微小気泡のほとんどが液体2中から除去されているものと考えられる。即ち、気泡の供給が停止された直後に液体2に含まれる多数の気泡のうち、50μm以下の径を持つ小径微小気泡の数は、3秒後の気泡の数に依存しているものと考えられる。

0046

上記のように、ストライプ識別時間と3秒後の気泡の数とが相関し、気泡の供給停止直後の液体2に含まれる小径微小気泡の数が3秒後の気泡の数に依存していることから、気泡の供給停止直後の液体2に含まれる小径微小気泡の数は、ストライプ識別時間に基づいて推定することができる。

0047

ここで、液体2に含まれる気泡は、液体2に漬けられた対象物汚れに付着して浮力により液面3へ汚れを浮上させる能力を有していることが知られている。また、液体2に含まれる気泡は、例えば銅粒子及びプラスチック粒子集合体のうち、プラスチック粒子に選択的に付着してプラスチック粒子のみを浮上させることにより、銅粒子とプラスチック粒子とを分別する能力を有していることも知られている。さらに、このような液体2の能力は、液体2中に維持される小径微小気泡の数が多いほど大きくなる。

0048

従って、多数の小径微小気泡を供給しやすい液体2であるほど、洗浄液や分別液等として優れているということができる。このことから、小径微小気泡の供給のしやすさを特定することにより、例えば洗浄液や分別液等としての適性について液体2を評価することができる。小径微小気泡の供給のしやすさは、気泡の供給停止直後の液体2中に含まれる小径微小気泡の数に現れるので、ストライプ識別時間に基づいて、洗浄液や分別液等としての適性について液体2を評価することができる。

0049

一方、液面3上の泡沫が多くなると、液体2は泡沫とともに容器1外へ排出されやすくなる。液体2が容器1外へ排出されると、容器1内の液体2の量が少なくなり、液体2による洗浄効果が低下してしまう。従って、泡沫が消滅しやすいほど(即ち、泡沫の安定性が低いほど)液体2が洗浄液として優れているということができる。このことから、泡沫の消滅のしやすさ(泡沫の安定性の低さ)を特定することにより、洗浄液としての適性について液体2を評価することができる。泡沫の消滅のしやすさは、気泡の供給を停止してから所定の時間が経過したときの泡沫高さに現れるので、所定の時間を経過したときの泡沫高さに基づいて、洗浄液としての適性について液体2を評価することができる。

0050

即ち、洗浄液としての適性については、ストライプ識別時間と、気泡の供給を停止してから所定の時間が経過したときの泡沫高さとを総合的に判断することにより、液体2を容易に評価することができる。また、このような液体2の評価は、液体2に含まれる添加剤の性質の評価を示していることになるので、液体2の評価を添加剤そのものの評価としても用いることができる。

0051

1−ブタノールの水溶液と1−プロパノールの水溶液とを共通の濃度(0.02M)で比較してみると、図5に示すように、ストライプ識別時間については1−プロパノールの水溶液のほうが1−ブタノールの水溶液よりも長く、3秒後の泡沫高さについては1−プロパノールの水溶液のほうが1−ブタノールの水溶液よりも低くなっている。これにより、1−プロパノールの水溶液は、1−ブタノールの水溶液よりも、小径微小気泡が供給されやすく、かつ泡沫が消滅しやすい液体であることが分かる。このことから、1−プロパノールの水溶液は、1−ブタノールの水溶液よりも洗浄液として優れていることが分かる。また、1−プロパノールは、1−ブタノールよりも洗浄液の添加剤として優れていることも分かる。

0052

このような液体2の評価方法では、液体2への気泡の供給を停止してから、気泡を含む液体2の光学特性が所定の基準に達するまでの時間を測定するので、液体2中に維持される気泡の数を容易かつより正確に測定することができる。従って、例えば洗浄液としての適性等、液体2に含まれる気泡に関係する項目について、液体2を容易かつより正確に評価することができる。また、測定時には液体2が容器1に出入りすることがないので、評価対象である液体2の少量化を図ることができる。

0053

また、気泡を含む液体2の光学特性が所定の基準に達しているが否かは、撮影画像において識別用表示20のストライプ模様が識別されるか否かにより決定されるので、気泡を含む液体2の光学特性が所定の基準に達しているか否かの判断を容易にすることができる。

0054

また、液体2への気泡の供給を停止してから所定の時間が経過したときに、泡沫高さを測定するので、液体2について泡沫の消滅のしやすさを特定することができ、洗浄液としての適性について液体2をさらに正確に評価することができる。

0055

また、このような液体2の評価装置では、撹拌体6を液体2から外すことにより液体2への気泡の供給を停止し、気泡を含む液体2の光学特性を測定するので、液体2への気泡の供給の停止を瞬時に行うことができる。これにより、気泡の供給停止後に気泡が液体2に流入したり液体2から流出したりすることを防止することができる。また、液体2への気泡の供給を停止してからの時間をより正確に測定することができる。

0056

また、気泡を含む液体2を介して識別用表示20がデジタルビデオカメラ18により撮影されるので、気泡を含む液体2を介して撮影した識別用表示20の画像を撮影画像として記録することができる。従って、撮影画像に基づいて、時間をかけて液体2の光学特性を測定することができ、液体2の光学特性をより正確に測定することができる。

0057

なお、上記の例では、高さ調整装置8は、液面3に対する撹拌体6の位置を位置調整用モータの駆動力により調整するようになっているが、液面3に対する撹拌体6の位置を手動で調整するような装置を高さ調整装置8としてもよい。

0058

また、上記の例では、液体2の添加剤が1−ブタノールや1−プロパノールとされているが、これに限定されない。例えば、エタノールペンタノールヘキサノールブタンジオールペンタンジオールヘキサンジオールあるいはヘプタンジオール等のアルコール類異性体を含む)や、エチレングリコールモノプロピルエーテルあるいはポリエチレングリコール等のエーテル結合を持つ有機物を添加剤としてもよい。また、酢酸プロピオン酸酪酸コハク酸安息香酸等の有機酸類トリプトファン等の疎水性アミノ酸塩化ナトリウム等の塩類を添加剤としてもよい。これらを添加剤とした液体2についても、容易かつより正確に評価することができる。さらに、いわゆる洗剤の水溶液についても、水で所定の濃度以下に希釈することにより評価することができる。

0059

実施の形態2.
実施の形態1では、液体2への気泡の供給を停止してから、識別用表示20のストライプ模様が識別されるまでの時間を測定することにより、気泡を含む液体2の光学特性を測定するようになっているが、気泡を含む液体2を介して発光部からの光を受光部で受け、受光部で受けた光量に基づいて、気泡を含む液体2の光学特性を測定するようにしてもよい。

0060

即ち、図6は、この発明の実施の形態2による液体の評価装置を示す要部構成図である。図において、測定装置31は、水平方向について容器1を挟む位置に配置された発光器(発光部)32及び受光器(受光部)33を有している。発光器32及び受光器33は、同一直線上に配置されている。

0061

発光器32は、受光器33への光を照射する。受光器33は、気泡を含む液体2を通過した発光器32からの光を受ける。受光器33では、発光器32から受けた光量が測定される。気泡を含む液体2の光学特性は、受光器33が受けた光量に基づいて求められる。他の構成は実施の形態1と同様である。

0062

次に、液体2の評価方法について説明する。まず、実施の形態1と同様にして、液体2に気泡を供給する(気泡供給工程)。このとき、液体2への気泡の供給を継続しながら、発光器32から光を照射させ、受光器33による受光量を測定する。

0063

この後、実施の形態1と同様にして、液体2への気泡の供給を停止する(供給停止工程)。気泡の供給を停止した後にも、発光器32からの光の照射を継続し、受光器33による受光量を測定する。

0064

この後、気泡供給停止後の所定の時点における受光器33による受光量の測定結果に基づいて、気泡を含む液体2の吸光度(光学特性)を求める。即ち、液体2への気泡の供給を停止してから所定の時間を経過したときの気泡を含む液体2の吸光度を測定する(気泡測定工程)。

0065

液体の吸光度は、発光器32と受光器33との間に液体がないときの受光器33による受光量をI0、発光器32と受光器33との間に液体があるときの受光器33による受光量をIとすると、−log(I/I0)で表される。従って、液体の光透過率(I/I0)が下がるほど液体の吸光度は大きくなる。例えば、液体の光透過率が10%又は1%であるとき、液体の吸光度はそれぞれ1又は2となる。

0066

この後、求めた吸光度に基づいて、種々の項目(例えば洗浄液としての適性等)について液体2の評価を行う。

0067

次に、実施の形態1の実験で用いられる5種類の試料液について、気泡の数及び吸光度を測定する実験を行った。実験の条件は実施の形態1と同様とした。

0068

図7は、図6の液体2として用いられている5種類の試料液について、液体2への気泡の供給を停止してから3秒後の気泡の数及び吸光度のそれぞれを示す表である。図に示すように、気泡を含む液体2の3秒後の吸光度は、3秒後の気泡の数に応じた値となっていることが分かる。即ち、3秒後の吸光度と3秒後の気泡の数とは、相関していることが分かる。また、実施の形態1で述べたように、気泡の供給停止直後の液体2に含まれる小径微小気泡の数は、3秒後の気泡の数に依存している。従って、気泡の供給停止直後の液体2に含まれる小径微小気泡の数は、3秒後の吸光度に基づいて推定することができる。

0069

従って、液体2への気泡の供給を停止してから所定の時間が経過したときの吸光度に基づいて、液体2に対する小径微小気泡の供給のしやすさを特定することができ、例えば洗浄液や分別液としての適性について液体2を評価することができる。

0070

また、図8は、図6の液体2として用いられている5種類の試料液について、吸光度の時間的変化を示すグラフである。図に示すように、気泡の供給停止直後における気泡の数(又はボイド率空隙率))は、試料液ごとに異なっている。また、液体2への供給を停止した後の一定の時間においては、吸光度の低下を直線近似したときの傾きの絶対値が試料液ごとに異なっていることが分かる。

0071

例えば、気泡の供給を停止してから1秒後と3秒後との間における吸光度の低下の傾きの絶対値を共通の濃度(0.02M)の1−ブタノールの水溶液と1−プロパノールの水溶液とで比較すると、吸光度の低下の傾きの絶対値は、1−ブタノールの水溶液のほうが1−プロパノールの水溶液よりも大きくなっている。このことは、1−ブタノールの水溶液に含まれる気泡のほうが、1−プロパノールの水溶液に含まれる気泡よりも、気泡の浮上により液体中から除去されやすくなっていることを示している。即ち、液体中に含まれる小径微小気泡の数の割合が、1−プロパノールの水溶液よりも1−ブタノールの水溶液のほうが低くなっていることを示している。

0072

即ち、気泡供給停止後の吸光度の低下を所定の時間において直線近似し、近似した直線の傾きに基づいて、液体2に対する小径微小気泡の供給のしやすさを特定することができ、例えば洗浄液や分別液としての適性について液体2を評価することができる。

0073

このような液体2の評価方法では、液体2への気泡の供給を停止してから所定の時間が経過したときに、気泡を含む液体2の吸光度(光学特性)を測定するので、液体2中に維持される気泡の数を容易かつより正確に測定することができる。従って、例えば洗浄液としての適性等、液体2に含まれる気泡に関係する項目について、液体2を容易かつより正確に評価することができる。また、測定時には液体2が容器1に出入りすることがないので、評価対象である液体2の少量化を図ることができる。

0074

また、気泡を含む液体2の光学特性は、気泡を含む液体2を介して発光器32からの光を受光器33で受け、受光器33で受けた光量に基づいて測定されるので、気泡を含む液体2の光学特性を容易に測定することができる。

0075

また、測定装置31は、発光器32と、気泡を含む液体2を介して発光器32からの光を受ける受光器33とを有しているので、気泡を含む液体2の光学特性を簡単な構成で容易に測定することができる。

0076

なお、上記の例では、液体2の評価は、液体2への気泡の供給を停止した後の所定の時間における吸光度の低下の傾きに基づいて行われるが、液体2への気泡の供給を停止した後の互いに異なる2つの時点における吸光度の差に基づいて、液体2の評価を行ってもよい。

0077

また、気泡を含んでいない状態で一定の吸光度を持つ液体については、液体が気泡を含むことにより吸光度が変化した場合、気泡を含んでいない状態からの吸光度の変化量を求め、求めた吸光度の変化量に基づいて、液体を評価することもできる。

0078

また、受光器33が受けた光量を連続的に測定することにより、気泡の供給を停止してから泡沫高さが所定値になるまでの時間も測定することができる。これにより、泡沫の消滅のしやすさを特定することができる。

0079

また、上記の例では、液体2への気泡の供給を停止してから所定の時間が経過したときに、気泡を含む液体2の吸光度を測定するようになっているが、所定の時間が経過したときに気泡を含む液体2を介して実施の形態1の検査板(識別体)17をデジタルビデオカメラ(撮影装置)18で撮影し、撮影画像を解析(例えばデジタル解析等)することにより、気泡を含む液体2の光学特性を測定するようにしてもよい。あるいは、気泡を撮影し画像解析することにより気泡数又は気泡占有面積を求めるなどして、気泡を含む液体2の光学特性を測定するようにしてもよい。このようにしても、液体2中に維持される気泡の数を容易かつより正確に測定することができる。

0080

実施の形態3.
実施の形態2では、発光器32と受光器33とが同一直線上に配置されているが、発光器32が配置されている直線から外して受光器を配置してもよい。

0081

即ち、図9は、この発明の実施の形態3による液体の評価装置を示す要部上面図である。図において、測定装置31は、発光器32と、発光器32が照射した光のうち、気泡を含む液体2を透過した光を受ける透過光用の受光器33と、発光器32が照射した光のうち、気泡を含む液体2によって散乱された光を受ける散乱光用の受光器34と、発光器32が照射した光のうち、気泡を含む液体2によって反射された光を受ける反射光用の受光器35とを有している。

0082

発光器32及び透過光用の受光器33は、同一直線上に配置されている。散乱光用及び反射光用の各受光器34,35は、発光器32及び透過光用の受光器33が配置された直線から外れた位置に配置されている。散乱光用の受光器34は、発光器32からみて、容器1よりも離れた位置に配置されている。反射光用の受光器35は、発光器32からみて、容器1よりも近い位置に配置されている。

0083

気泡を含む液体2の吸光度は、透過光用、散乱光用及び反射光用の各受光器33,34,35が受ける光量に基づいて求められる。他の構成は実施の形態2と同様である。

0084

このようにしても、気泡を含む液体2の吸光度(光学特性)を容易に測定することができる。

0085

なお、上記の例では、透過光用、散乱光用及び反射光用の各受光器33,34,35のそれぞれが受けた光量に基づいて、気泡を含む液体2の吸光度が求められているが、透過光用、散乱光用及び反射光用の各受光器33,34,35の少なくともいずれかが受けた光量に基づいて、気泡を含む液体2の吸光度を求めるようにしてもよい。

0086

実施の形態4.
図10は、この発明の実施の形態4による液体の評価装置を示す要部上面図である。図において、容器1は、本体部41と、本体部41に連通する測定部42とを有している。容器1の形状は長方形とされている。この例では、容器1の所定の角部が測定部42とされ、測定部42を除く容器1の残りの部分が本体部41とされている。

0087

容器1には、本体部41及び測定部42間の連通部分開閉可能なシャッタ開閉装置)43が設けられている。本体部41と測定部42との間の液体2の移動は、本体部41及び測定部42間の連通部分が閉じることにより阻止され、本体部41及び測定部42間の連通部分が開くことにより許容される。

0088

気泡供給装置4は、本体部41内の液体2に気泡を供給する。従って、撹拌体6は、本体部41内の液体2に挿入可能になっている。本体部41及び測定部42間の連通部分が開いているときには、本体部41内の液体2に気泡が供給されることにより、気泡を含む液体2が本体部41から測定部42へ流入する。本体部41及び測定部42間の連通部分がシャッタ43により閉じているときには、気泡を含む液体2の本体部41から測定部42への流入が阻止される。

0089

発光器32及び受光器33は、容器1外に配置され、かつ測定部42を挟む位置に配置されている。発光器32及び受光器33の構成は実施の形態2と同様である。

0090

測定部42には、発光器32と受光器33とを結ぶ直線上に配置された一対の透明板(光透過部)44が設けられている。各透明板44は、発光器32と受光器33とを結ぶ直線に対して垂直に配置されている。発光器32からの光は、一方の透明板44を通って測定部42内へ進入する。測定部42内を透過した発光器32からの光は、他方の透明板44を通って受光器33に達する。受光器33では、発光器32から受けた光量が測定される。他の構成は実施の形態2と同様である。

0091

次に、液体2の評価方法について説明する。まず、実施の形態2と同様にして、本体部41内の液体2に気泡を供給する(気泡供給工程)。このとき、本体部41及び測定部42間の連通部分は開放させておく。これにより、本体部41内で供給された気泡を含む液体2は測定部42内に流入する。また、このとき、液体2への気泡の供給を継続しながら、発光器32から光を照射させ、受光器33による受光量を測定する。

0092

この後、本体部41及び測定部42間の連通部分をシャッタ43により閉じる。これにより、気泡を含む液体2の本体部41から測定部42への流入が阻止される(供給停止工程)。シャッタ43で連通部分を閉じた後にも、発光器32からの光の照射を継続し、受光器33による受光量を測定する。

0093

この後、シャッタ43を閉じてからの時間が所定の時間になったときの受光器33による受光量を抽出し、抽出した受光量に基づいて、気泡を含む液体2の吸光度(光学特性)を求める(気泡測定工程)。

0094

この後、実施の形態2と同様にして、種々の項目(例えば洗浄液としての適性等)について液体2の評価を行う。

0095

このような液体の評価装置では、容器1の本体部41内の液体2に気泡が供給され、本体部41及び測定部42間の連通部分を開閉するシャッタ43が容器1に設けられているので、気泡を含む液体2の本体部41から測定部42への流入(供給)を瞬時に阻止することができる。これにより、シャッタ43で連通部分を閉じた後には、気泡を含む液体2が測定部42に対して出入りすることを防止することができる。また、測定部42内の液体2への気泡の流入(供給)を停止してからの時間をより正確に測定することができる。

0096

なお、上記の例では、あらかじめ形状が決まっている容器1の一部を利用して本体部41及び測定部42が設定されているが、本体部及び測定部のそれぞれの形状を個別に決めてから容器1の形状を決めてもよい。

0097

即ち、図11は、この発明の実施の形態4による液体の評価装置の他の例を示す要部上面図である。また、図12は、図11の液体の評価装置を示す要部側面図である。図に示すように、本体部41の形状は長方形とされている。測定部42は、本体部41の側面から突出している。また、測定部42は透明になっている。本体部41及び測定部42間は、一対の連通部分45で連通されている。

0098

一方の連通部分45は、シャッタ43の変位により開閉される。他方の連通部分45には、シャッタ43は設けられておらず、常に開放されている。

0099

本体部41内の液体2に気泡が供給されるときには、撹拌体6の回転により、一方の連通部分45を通って本体部41から測定部42へ移動し他方の連通部分45を通って測定部42から本体部41へ移動する液体2の流れが生じる。従って、一方の連通部分45がシャッタ43により閉じているときには、気泡を含む液体2の本体部41から測定部42への流入が阻止される。

0100

発光器32は測定部42の下方に配置され、受光器33は測定部42の上方に配置されている。即ち、発光器32及び受光器33は、測定部42を上下方向について挟む位置に配置されている。

0101

このようにしても、気泡を含む液体2の本体部41から測定部42への流入(供給)を瞬時に阻止することができ、測定部42内の液体2への気泡の流入(供給)を停止してからの時間をより正確に測定することができる。

0102

なお、図11の例では、シャッタ43が一方の連通部分45にのみ設けられているが、一対の連通部分45のそれぞれにシャッタ43を設けてもよい。このようにすれば、気泡を含む液体2の本体部41から測定部42への流入をさらに確実に阻止することができる。

0103

また、実施の形態2〜4では、発光器及び受光器が容器1外に配置されているが、発光器及び受光器を容器1内に配置してもよい。この場合、発光器及び受光器は防水式とされる。このようにすれば、容器1が透明でなくても、気泡を含む液体2の光学特性を測定することができる。

0104

また、実施の形態4では、発光器32及び受光器33を有する測定装置が、本体部41及び測定部42を有する容器1に適用されているが、検査板17及びデジタルビデオカメラ18を有する実施の形態1による測定装置5を、本体部41及び測定部42を有する容器1に適用してもよい。

図面の簡単な説明

0105

この発明の実施の形態1による液体の評価装置を示す構成図である。
図1の検査板を示す正面図である。
図1の液体への気泡の供給を停止した直後の液体の状態を示す模式図である。
図1の液体として用いられている5種類の試料液について、泡沫高さの時間的変化を示すグラフである。
図1の液体として用いられている5種類の試料液について、3秒後の気泡の数、ストライプ識別時間及び3秒後の泡沫高さのそれぞれを測定した結果を示す表である。
この発明の実施の形態2による液体の評価装置を示す要部構成図である。
図6の液体として用いられている5種類の試料液について、液体への気泡の供給を停止してから3秒後の気泡の数及び吸光度のそれぞれを示す表である。
図6の液体として用いられている5種類の試料液について、吸光度の時間的変化を示すグラフである。
この発明の実施の形態3による液体の評価装置を示す要部上面図である。
この発明の実施の形態4による液体の評価装置を示す要部上面図である。
この発明の実施の形態4による液体の評価装置の他の例を示す要部上面図である。
図11の液体の評価装置を示す要部側面図である。

符号の説明

0106

1容器、2液体、4気泡供給装置、5,31測定装置、6撹拌体、17検査板(識別体)、18デジタルビデオカメラ(撮影装置)、20識別用表示、32発光器(発光部)、33,34,35受光器(受光部)、41 本体部、42測定部、43シャッタ、45連通部分。

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