Measuring method and measuring device for liquid material

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液体量を測定する液状物質計量方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、この種の液体計量方法及び装置は、例えば、医療生物学又は化学の専門機器を備えた実験室等で多く利用されている。 一般に、このような実験室では、例えば、ピペット等の器具により必要な量の液体を一定量添加している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一般に、実験室等で使用する際に、例えば、特定の気体又は混合気体に液化ガスを添加する場合のように、添加した液状物質の正確な計量が必要であり、ごく少量の液体を精度良く分注することが必要不可欠な場合が多い。 このような場合、微小な誤差が大きな誤差を生じることもあり、使用者は僅かな誤差公差で測り分けなければならない。

【０００４】従って、生成した液滴の数を基に液体量を測定する場合、又は特定粒径の個々の液滴を再現可能に製造しなければならない場合、個々の液滴の体積変動ができるだけ小さいことが必要である。

【０００５】しかしながら、実際には流量口の直径が一定であっても、液滴個々の粒径は微妙に誤差を生じているため、液滴個々の体積は一定ではない。 特に、ごく少量の液体であればさらに体積変動が激しくなる。 つまり、液滴粒径が微妙に異なるために、逆推論によって正確な液体量の測定を行うことができない。

【０００６】そこで本発明は、統一的密度と粒径を有する液滴を介することにより液状物質の精密な体積測定を行うことが可能な計量方法及び装置を提供する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく、
請求項１に係る発明は、流出口から液状物質を滴下させ、滴下させた液滴を介して液状物質の量を測定する液状物質の計量方法において、少なくとも一つの液状物質流出口を備えた液状物質供給部材(10)の流出口(3) に電場を発生させ、発生した電場により液滴(8) の粒径を調節することを特徴とする方法である。

【０００８】また、請求項２に係る発明は、請求項１の方法において、前記供給部材(10)と、前記供給部材に対向した位置に設けられ前記流出口と相対する箇所に間隙を有する電極(4) に、電圧を印加して電場を発生させることを特徴とする方法である。

【０００９】請求項３に係る発明は、流出口から液状物質を滴下させ、滴下された液滴を介して液状物質の量を測定する液状物質の計量装置において、電気伝導性物質で形成された少なくとも一つの液状物質流出口(3) が設けられた液状物質供給部材(10)と、前記供給部材(10)に対向した位置に設けられ、前記流出口(3) と相対する箇所に間隙を有する電極(4) と、一方の極が前記供給部材
(10)に接続され、他方の極が前記電極(4) に接続された電圧源(7) とを備えてなることを特徴とするものである。

【００１０】

【作用】一般に、流出口から液状物質を滴下させた時の液滴の粒径は、流出口の直径と液体の密度及び表面張力によって決定される。 これらは、液滴粒径が流出口の直径及び液体の表面張力にほぼ比例し、液体密度に逆比例するという関係がある。 従って、液滴の粒径が一定であれば、滴下された液滴数を計測することにより液体の体積を測定すことが可能である。

【００１１】また、液滴の表面張力は、その周辺に電場を形成させた場合、電場の強さにより調節することが可能であるので、流出口の直径と液体の密度が一定であれば、電場の強弱により液滴の粒径を大きな範囲内で調節することが可能である。

【００１２】従って、本方法の発明は、少なくとも一つの液状物質流出口を備えた液状物質供給部材の流出口に電場を発生させているため、流出口の直径と液体密度が常に一定していれば、液滴の粒径を調節することが可能である。

【００１３】さらに、特定の電場強度値に対応する液滴の粒径を割り当てるために、予備試験として電場の強さに対して予め精密に体積を測定した液体の検量を行っておけば、電場強度値を調節することにより希望する液滴の粒径がかなり精度良く調整される。 このように、液滴の粒径を精密に一定にすれば、液滴数を計数する好適な装置を利用して液滴数を介しかなり正確な液体量を測定することが可能である。

【００１４】また、本方法の発明は、電気伝導性材料からなる前記供給部材と、前記供給部材に対向した位置に設けられ前記流出口と相対する箇所に間隙を有する電極とに、電圧を印加して電場を発生させている。 前記流出口と流出口から特定距離を置いた前記電極との間隙に安定した電場を形成させることが可能である。

【００１５】これにより、前記流出口と流出口から特定距離を置いた前記電極との間隙に安定した電場を形成させることが可能であり、滴下する液滴は一定の粒径で支障なく間隙を落下することができる。

【００１６】さらに、液体は自己の静水圧により又は外部から供給される一定した圧縮力により流出口内を押圧されるので、電圧を変えることで液滴の表面張力が調整できる。 従って、大きな範囲内で液滴径を微妙に調整して制御することができる。 具体的には、液滴は直径１ｍ
ｍ未満〜数ｍｍの粒径で液滴を製造することが可能である。

【００１７】また、本方法の発明による液状物質計量方法は表面張力を最も強く調節することができる極性液体の場合、最も効果的に適用することができる。 具体的には、水、水溶液が好適な物質である。

【００１８】さらに、本発明の装置は、電気伝導性物質で形成された少なくとも一つの液状物質流出口が設けられた液状物質供給部材と、前記供給部材に対向した位置に設けられ、前記流出口と相対する箇所に間隙を有する電極と、一方の極が前記供給部材に接続され、他方の極が前記電極に接続された電圧源とを備えてなるため、前記電圧源から印加される電圧を調節することによって前記供給部材と前記電極との間に発生した電場の大きさを決定し、該電場の大きさにより流出させた液滴の粒径を調節することができるものである。

【００１９】

【実施例】図１は、並置した一連の容器のなかに正確に計量した量の化学物質を水溶液の形で充填する場合の本発明における一実施例を示す構成図である。

【００２０】この場合液状物質流出口(3) は電気伝導性材料より製造し、直径約１．５ｍｍのノズル状に構成している。 希望する液体量に応じて特定数の液滴が流出口
(3)の下にある容器に導入される。 該溶液は、導管(1)
から装置の供給部材(10)内部空間(9) に供給されるが、
該液体は自己の静水圧により流出口(3) に通されるので、内部空間(9) の充填高さが一定するよう注意しなければならない。

【００２１】また、流出口(3) に対向して電極(4) として設けてある金属格子はその間隙が流出口(3) から滴下する液滴の矢印で示した流出方向の下にあり、液滴は下部容器内（図示せず）に支障なく落下することができる。

【００２２】流出口(3) を備えたノズル(2) は相互に電気的に接続して高電圧源(7) の第一極(5) に接続しており、該電圧源の第二極(6) は電極(4) と電気的に接続することにより、流出口(3) の範囲に強い電場を生成することができる。 適宜に検量後、高電圧源(7) の各電圧値に液滴(8) の特定粒径及び質量を割り当てることができる。

【００２３】従って、液滴径は流出口(3) と電極(4) とに印加する高電圧により制御することができ、この電圧は破壊電圧のすぐ下の電圧にまで調整することができる。 水溶液の場合電圧を印加しないときには直径約４ｍ
ｍの液滴径が得られ、流出口(3) と電極(4) との距離１
ｃｍ当たり約１０ｋＶにまで電圧を高めると液滴径を直径１ｍｍ未満に低減することができる。

【００２４】このように、希望する液体量に応じて特定数の液滴が流出口(3) の下にある容器にかなり正確に注入される。

【００２５】

【発明の効果】均一密度、一定粒径の液滴を製造することができ、この液滴を介することにより液状物質の精密な体積測定を行うことが可能であると共に、工業的規模で利用することができ、安価であり、公知のいずれの計量法よりも時間を節約し又信頼性も高い液状物質の計量方法及び計量装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における一実施例を示す構成図である。

【符号の説明】

１ 導管 ２ ノズル ３ 流出口 ４ 電極 ５ 電圧源の第一極 ６ 電圧源の第二極 ７ 電圧源 ８ 液滴 ９ 内部空間 １０ 供給部材