JP2008128750A

JP2008128750A - アルコール濃度計

Info

Publication number: JP2008128750A
Application number: JP2006312367A
Authority: JP
Inventors: Mariko Hiraoka; まり子平岡; Toshihiro Kawahara; 稔広川原; Naozo Aragaki; 直三新垣; Tsunekiyo Iwakawa; 常清岩川
Original assignee: YUWA KK
Current assignee: YUWA KK
Priority date: 2006-11-20
Filing date: 2006-11-20
Publication date: 2008-06-05

Abstract

【課題】
現在まで、焼酎製造過程に於いての「アルコール濃度測定」は、ガラスで出来た浮ひょうなる「浮き」と「温度換算表」による酒精計が主たる測定であった。手軽に濃度を測定する事は出来なかった。小型で軽く、安価で、再現性の良い、一般の人でも手軽に操作出来る、アルコール濃度計を提供すること。
【解決手段】
重さを調整した錘（ガラス製）−ロードセル−増幅器−マイコン−表示部から構成され、部品材料は特別なものではなく一般流通品で製作できる濃度による比重変化（重さ変化）をロードセルでとらえ、電気信号に変換します。その信号をマイコンで処理して濃度表示をさせたり、ある濃度に達したらブザーアラームでお知らせしたりします。
【選択図】図１

Description

本発明は、アルコール溶液に浸漬された錘が溶液の密度と錘の体積で定まる浮力を受けることを利用して溶液の濃度を測定するもので、アルコール溶液に浸漬される錘、この錘の浮力をロードセルに伝達するアーム、この浮力を測定するロードセル及びロードセルからの信号を増幅、デジタル変換した信号を内蔵されているコンピュータで処理し、濃度に変換して表示するものである。アルコール溶液の密度は溶液の濃度だけではなく、温度によっても変化するので温度も測定し、前記コンピュータで処理し、温度変化を含めた濃度の測定値を常時出力し表示できる。

本発明は、測定結果を、モニター出力で溶液濃度を表示させ事が出来、又外部周辺機器、パソコン・シーケンサー・自動機械などにも信号を渡し、復数台の測定器を集中的にしかも遠隔管理運用が出来るので、自動化省力化に適している。

従来アルコール溶液例えば焼酎の濃度を測定するには、溶液の比重と同程度の浮標を測定されるアルコール溶液に浸漬して、予めその浮標に付与された目盛りを読むことでアルコール濃度を測定していた。また別の測定方法として定まった容積を持つ容器の中に溶液を入れて、その重さを天秤等で測定して溶液の比重を知り、その比重から溶液の濃度を知る方法も用いられている。しかしこれらの方法では連続的に変化する濃度をリアルタイムで捕らえることが困難であるために生産装置のモニターとして使うことが出来ない。

焼酎工場における自動化には刻々と生産される焼酎の濃度をリアルタイムに知り、自動化ラインにフィードバックさせることが不可欠である。従来の方法ではこれを行うことが出来ていない欠点があった。
本発明の主な目的とするところは刻々と変化する濃度をリアルタイム測定し、これを自動化ラインのセンサーとして活用し、工場の省人化を実現することにある。

アルコール溶液の比重より大きな比重の錘をアルコール溶液に浸漬しこの錘が受ける浮力、その浮力を測定する測定部に伝達する手段と、伝達された浮力を測定する手段と、測定された浮力をアルコール濃度に変換する手段を持ち、連続的に変化するアルコール溶液の濃度をリアルタイムに測定し、数値として表示する手段を持つと同時に、その情報を他の装置に伝えるようにしてアルコール溶液の蒸留システムの実現したものである。

本発明によれば、錘としてガラス管に金属片を入れることにより任意の比重を作り出すことが出来、錘で得た浮力の測定には小型ロードセルを使用し、浮力とアルコール濃度との変換には演算素子を使用することによって、小型で高い信頼性と精度を有し且つ連続的に変化する濃度を測定できるアルコール濃度計が得られる。

本発明を、図面を参照して詳細に説明する。図１は構造の模式図である。１は浮力を検知する錘でガラス管１１から作られその中に小さなステンレス片１２が入れられ密閉された物である。２はステンレス線で錘１をアーム３に接続して、錘１の浮力をアーム３に伝える。アーム３はロードセル４に直接ネジ５で接続されている。ロードセル４は本体架台７にネジ６で止められている。アルコール溶液容器の８には容器の下入口９からアルコール溶液が入れ溶液の出口１０から出すことが出来るようにする。これにより連続的に変化するアルコール溶液の濃度を錘１の浮力として検知し、それをロードセルで測定することが出来る。

図２は本発明に使われるロードセルの信号を処理する電気回路のブロック図示した物である。図２の２１はロードセル内に形成されている回路で、ロードセルに加わる力の大きさでロードセルが歪を起こしせんの抵抗変わることを利用して信号を取り出す。これらは微弱信号であるために一般的にはホイストンブリッジ形に形成される。回路２２は回路２１で作られた信号をオペアンプ等、リニアー回路で重に信号の増幅を行う。回路２３は回路２２で充分大きな値まで増幅されたアナログ信号をデジタル信号に変換し、コンピュータ２４に送る。コンピュータ２４ではコンピュータ２４に送り込まれるデジタル信号とアルコール濃度との関係をコンピュータ内のロムに予め書き込んでおき、送られてくるデジタル信号にあった数値を選んで表示器２５と外部機器と接合する部分２６に送る。

図３はアルコール濃度とデジタル信号との関係の測定結果をしめした。
繰り返し精度を含め、全測定精度は０．５％以内に収まる事が確認されている。

図４は図３と同様にアルコール濃度とデジタル信号との関係を示したものであるが錘１にアルミ製を使うと表面のアルコールの塗れ性が変化し、測定値にバラツキが生ずる。表面がガラス管のようには安定しない。

次に本発明の実施例についてのべる。
図５は実際に試作した連続測定型のアルコール濃度計で先に述べた錘、ロードセル、種々の電気回路から構成されている。アルコール溶液の中に浸漬しその浮力感知する錘５１は、直径３０ミリガラス管で長さが約１５センチでその体積は約１００ミリリットル、水の比重はおよそ１、アルコールの比重約０．８であるので、この錘を水に浸漬した場合とアルコールに浸漬した場合浮力の差はやく２０グラムになる。５０％のアルコールでは１０グラム、２５％では５グラム浮力が発生する。１％のアルコール濃度の違いにより０．２グラムの浮力の変化が生じる。錘５１は水アルコールに沈む必要があるので、その平均比重は１よりも大きいこと必要であり、この実施例では、此れを満たすためにガラス管の中にはステンレルの箇片をいれ比重がやく１．１になる様に調整されている。このようにして得た錘５１にかかる浮力を吊り線５２と梁５３でロードセル５４に伝え測定する。ロードセルには測定する重さによって最適なものがあり、最適なものを選ぶ必要があります。この実施例では錘５１の重さは１００グラム、錘の変化は最大１０グラムであるので、ロードセルの測定範囲は１００グラム以上あればよい。本実験で使われたロードセルは測定範囲最大３００グラムで感度０．１グラムのものが用いられた。最大感度でも溶液のアルコール分０．５％が最大感度となる。さらに感度を上げるには液の浮力による変化量２０グラムを測定の最大値とするロードセルにすれば最大感度は０．０１グラムにすることが出来るので、アルコール分０．０５％まで測定できる。錘から伝えられた浮力はロードセルで電気信号に変換され、ホイストンブリッジで取り出された信号はオペアンプ５５で１００００倍程度に増幅されて０．２ボルトにされて、アナログデジタル変換５６に送られてデジタル信号にかわる。予め測定精度の高い酒精計を用いてこのデジタル信号とアルコール濃度との関係を測定し、コンピュータ５６内のロムに書き込んでおけば、デジタル信号からアルコール濃度を得ることが出来る。此の様にして得た濃度をデスプレイ５７に表示することも、外部へインターフェース回路を介して送り出すこともできる。

アルコールの濃度は液の比重と液の温度によってきまる。同じ浮力を示すものでも温度が異なると濃度は異なるものとなる。即ちアルコール濃度は比重と温度の関数で液温測定は必修である。錘と同時に液中に熱伝対等温度測定用の器具を入れて測定した値をコンピュータ送り、前述同様に温度とデジタル信号とアルコール濃度との関係を予め求めロムに書き込んでおけば、任意の温度におけるアルコール濃度得ることが出来る。

此れまで述べてきたことは一つの濃度計のことであったが、この濃度計を使って焼酎工場等の管理を行うには複数の蒸留塔を集中管理することが好ましい。この場合複数の濃度計からのデジタル信号を一つのパソコンに取り込みデスプレイに同時に表示することにより集中管理、遠隔操作がかのうとなる。

またアルコール濃度任意の値でアラームを出せるようにしておくと、デスプレイを監視しなくてもブザー当で情報を伝えることが出来るので、他の動作を行っていても対応が取れる利点がある。

構造図（概略）電気回路ブロック図デジタル換算後温度表示確認グラフ濡れ性確認データ比較試作機イメージ図

符号の説明

１錘
２ステンレス線
３アーム
４ロードセル
５アーム止めボルト
６ロードセル止めボルト
７本体架台
８アルコール溶液容器
９溶液入口
１０溶液出口
１１ガラス管
１２ステンレス片
２１ロードセル内部回路
２２増幅回路
２３ A／D変換器
２４コンピュータ（マイコン）
２５表示器
２６外部接続器
５１錘
５２吊り線
５３梁
５４ロードセル
５５オペアンプ
５６デスプレイ

Claims

アルコール溶液に浸漬しアルコール溶液の浮力を感知する錘と、その浮力を測定部に伝達する手段と、伝達された浮力を測定する手段とを有し、浮力とアルコール濃度との関係を変換する手段を持ち連続的に変化するアルコール溶液の濃度を連続的に測定出来、しかもその濃度をリアルタイムに数値として表示できる手段を持つことを特徴としたアルコール濃度計。
請求項１において、浮力を感知する錘は表面がアルコールとの濡れ性の高い硬質ガラスで、測定部にはロードセルが使われていることを特徴としたアルコール濃度計。
請求項２において、測定部のロードセルが２つのロードセルからなり、１つは錘からの浮力を感知し直接アルコール溶液の濃度を測定し、他のロードセルは測定部のロードセル温度変化に対する変動を補正することに使われていることを特徴としたアルコール濃度計。