JP2874203B2 - アルコール濃度検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はアルコール濃度検出装置、更に詳しくは細か
い不純物と共に、アルコール、例えばエチルアルコー
ル、イソプロピルアルコール等を含んだ検体中のアルコ
ール濃度を測定するための装置であって、特に印刷時に
使用するしめし液中のアルコール濃度の測定に適したア
ルコール濃度検出装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来から、酒、ミリンの製造工程におけるアルコール
濃度の検出、あるいはオフセット印刷等に用いるしめし
液中のアルコール濃度の検出が行なわれていた。

このような従来行なわれていたアルコール濃度の検出
は、一般に、アルコールを含有した検体を汲みだして、
その水溶液の比重によってアルコール濃度を検出するも
のであった。

しかしながら、従来のような検出方法を取っていたの
で、検出の度にアルコールを含有した検体を汲みだす必
要があり、極めて面倒なこととなっていた。

そこで第４図に示すように、アルコールを含んだ検体
１にパイプ２を設けた箱体３をかぶせ、この箱体３中に
蒸発するアルコール濃度を箱体３に設けたガスセンサ６
によって測定することによって検体１中のアルコール濃
度を測定するような手段が提供されるに至った。

ただこのような測定にあっては、一方のパイプ２から
箱体３中に空気を送入させ、かつ地方のパイプ２から箱
体３中の空気を排出して、箱体３中にアルコールがない
状態とした後、一定時間が経過した時の箱体３中のアル
コール濃度を測定することによって、アルコールを含ん
だ検体中のアルコール濃度を測定するものであった。

従って、依然としてアルコールの連続濃度測定が行な
えないこととなっていた。

また同時にアルコール蒸気圧は、検体１は温度に依存
することから、蒸発したアルコールの濃度によって、直
接アルコールを含んだ検体１中のアルコール濃度を検出
することはできないこととなっていた。

そこでアルコールを含んだ検体から蒸発するアルコー
ル濃度をガスセンサで連続検出すると共に、アルコール
を含んだ検体の温度を測定して温度補正を行なうことに
よって、アルコールを含んだ水溶液のアルコール濃度を
測定することが行なわれるに至っている。

このような測定手段としては、第５図に示したよう
に、通風ポンプ４に連結した送風管５の一部にガスセン
サ６を設け、このガスセンサ６よりも送風側の送風管５
に、アルコールを含んだ検体１中に位置させる気液分離
膜によって形成した気体採取管７を設けると共に、検体
１中には温度センサ８を位置させ、かつ温度センサ８か
らの検体温度出力によって、ガスセンサ６からのアルコ
ール濃度出力に温度補正を与えて最終出力するように形
成した測定手段があった。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら前述したような従来の手段によると、不
純物をあまり含んでいないアルコール、例えば飲料用の
アルコールの濃度測定には向いているものの、印刷に用
いるしめし液のように、水とアルコールとの中に、イン
クカスあるいはpH調整用のＨ液等の不溶分が存在する検
体中のアルコール濃度を測定しようとすると、これら不
溶分が気液分離膜につまってしまい、実験の結果による
と、約40日の使用によって、同一アルコール濃度であっ
ても測定値が約１割程度低下することとなっていた。

そこで本発明は、アルコールを含んだ検体中に空気を
吹き込み、気泡となって上昇した空気中のアルコール濃
度を測定することによって不溶物が存在する場合であっ
ても、検体からの直接測定及び連続測定を可能にすると
共に、特に検体中に安定して空気を吹き込むことができ
るようにしたアルコール濃度検出装置を提供することを
目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 前述した目的を達成するために、本発明は、アルコー
ルを含んだ検体中に位置させられる外筒と、この外筒の
筒内に設けられる送気管としての内筒と、この内筒に吹
き出し調整弁を介して空気を送り込む送風ポンプと、前
記内筒から検体中に吹き出されて気泡となった空気を前
記外筒内部で捕獲し、その空気中のアルコール濃度を測
定するガスセンサとを備えるとともに、前記送風ポンプ
と前記吹き出し調整弁との間に分岐部を設け、この分岐
部から開放調整弁を介して空気放出可能に形成したこと
を特徴とする。

［作用］ 本発明に係るアルコール濃度検出装置は、外筒を検体
であるアルコールを含んだ水溶液中に入れる。

するとこの外筒中の内筒も検体中に位置することとな
る。

その後、検体中に位置する内筒に空気を送り込むこと
によって、この内筒に送り込んだ空気を検体中に吹き出
す。

するとこの空気が泡となって外筒を上昇し、やがてガ
スセンサによってアルコール濃度を測定されながら大気
中に放出されるものである。

このように内筒に空気を吹き込むに際して、本発明で
は、内筒に空気を送り込む送風ポンプから、内筒には吹
き出し調整弁を介して空気を吹き込むように形成すると
共に、分岐部によって開放調整弁を介して空気放出可能
に形成したものである。

従って、送風ポンプから供給される空気を吹き出し調
整弁で急に絞って、所定の空気量とする必要がないの
で、吹き出し調整弁が詰まったりすることがないだけで
なく、送風ポンプにも負荷をかけることがない。

［実施例］ 以下本発明の一実施例を、図示例に従って説明する。

第１図は本発明に係る装置を示す概略図である。

図において、本発明に係るアルコール濃度検出装置
は、外筒10と、この外筒10の筒内に位置させる送気管と
しての内筒20と、外筒10及び内筒20をアルコールを含ん
だ検体30中に位置させて、中筒20から検体30中に吹き出
して気泡となった空気を外筒10内部で捕獲し、その空気
中のアルコール濃度を測定するガスセンサ40とから形成
されている。

外筒10は、内筒20から検体30中に吹き出されてアルコ
ール蒸気を含んだ気泡となった空気を捕獲するためのも
のであり、検体30中に差し込まれて使用するものであ
る。またこの外筒10の筒内には、内筒20の他に、温度セ
ンサ50が位置させてある。またこのまた温度センサ50
は、検体30であるアルコールを含んだ水溶液の温度を検
出できるものであれば、半導体を用いるか否かに関わら
ず使用することができる。

内筒20は、送風ポンプ21からの空気を、吹き出し調整
弁22によって適宜流量に調整して検体30中に吹き出すた
めのものであり、その先端の吹き出し口23が外筒10の筒
内に位置するような長さとなっている。また送風ポンプ
21からの空気は、分岐部24によって吹き出し調整弁22を
介して内筒20に送りこまれる空気と、開放調整弁25を介
して開放口に送られて空気中に放出される空気とに分け
られている またここで外筒10及び内筒20の材質としては、錆びに
くく、かつアルコールによって劣化しないものであるこ
とが必要とされ ガスセンサ40は、外筒10内部のアルコールを含んだ空
気中のアルコール濃度を測定するためのものであって、
外筒10の内部に開口された捕獲口41と外部に連通してい
る送出口42との間に位置させてある。また捕獲口41とガ
スセンサ40との間には、目の粗いフィルタ43、例えば連
続気泡性のスポンジが位置させてある。更にここで使用
するガスセンサ40は、アルコール濃度の測定を行なうた
めに二重金網で覆った防爆構造となっているだけでな
く、内金網44と外金網45との間に目の細かい多孔質膜46
が配してある。具体的にガスセンサ40としては、接触燃
焼式ガスセンサ40あるいは半導体式ガスセンサ40等を使
用するものである。

次に本発明に関わるアルコール濃度検出装置の作動に
ついて説明する。

まず最初に、検体30中に、外筒10を差し込む。またこ
のとき外筒10中の内筒20及び温度センサ50も同時に検体
30中に位置させるものである。

その後、送風ポンプ21から内筒20に空気を吹き込む。

この時、送風ポンプ21から送られる空気は、吹き出し
調整弁22と開放調整弁25との調整によって、必要な流量
だけ吹き出し調整弁22を介して吹き出し口23から検体30
中に吹き出され、残りの空気は開放調整弁25を介して空
気中に直接放出されるものである。

するとこの空気が、内筒20の吹き出し口23から検体30
中に吹き出され、吹き出された空気は気泡となって外筒
10中を上昇することとなる。

このとき、外筒10中には、外筒10中の検体30表面から
蒸発したアルコールが存在すると共に、検体30中を上昇
してくる気泡中に溶けたアルコールが共に外筒10中を上
昇することとなる。

このようにして外筒10中を上昇してくるアルコールを
含んだ空気は、フィルタ43を介してガスセンサ40に至る
こととなる。

ここで内筒20から検体30中に送り出された空気は、気
泡となって外筒10の筒内に相当する検体30中を上昇し、
やがて検体30上面に達すると気泡が破裂した状態で外筒
10内部に位置し、フィルタ43を介してガスセンサ40に達
することとなる。従って気泡が破裂した直後の空気は、
気泡の破裂によるバブリングによって脈流となるもの
の、ガスセンサ40に達する空気は、フィルタ43によって
この脈流が押えられ、層流として測定できることとな
る。

このようにして、上昇してくる気体中のアルコール濃
度をガスセンサ40によって測定することとなる。

一方温度センサ50からは、外筒10中の検体30の温度情
報が出力されることとなるので、出力された温度情報の
もとでのあらかじめ計測しておいたガスセンサ40からの
出力テーブルを図示しない検索部によって検索し、その
結果とガスセンサ40からの出力とを図示しない比較部に
よって比較し、検体30のアルコール濃度を図示しない出
力部に出力するものである。なおこのような手段をとら
ず、あらかじめ各温度に対応した係数を求めておき、温
度センサ50による測定結果によって一定の演算を行なっ
て出力部に出力することもできる。

なおここにおける出力は、単に数値を表示するだけの
ものとして形成することもできるし、あらかじめ設定し
た一定濃度範囲を外られ時に警報を発する、あるいはア
ルコール追加の指示を出す等のようにすることもでき
る。

このような実施例に係るアルコール濃度検出装置は、
検体30中に不溶物が存在したとしても、この不溶物によ
って故障する部分がないので、長期間安定して使用する
ことができるものである。

また単に検体30表面からの蒸発アルコールによるアル
コール濃度測定に比べて、気泡中に溶けているアルコー
ルも測定に利用できるので、外筒10の直径が小さい場合
であっても充分連続測定が行なえるものである。

また外筒10を検体30中に差し込むので、検体30の流れ
等によって測定誤差が生じることもない。

この実施例では、送風ポンプ21からの空気を、分岐部
24によって吹き出し調整弁22を介して内筒20に送りこま
れる空気と、開放調整弁25を介して開放口に送られて空
気中に放出される空気とに分けている。これは送風ポン
プ21からの全送風量を、吹き出し調整弁22のみで絞って
内筒20に送り出そうとすると、吹き出し調整弁22のオリ
フィスをかなり絞らなければならないためにがゴミ等で
詰まってしまうことから、不要な風量分に相当する空気
を、外部に開放することによって、吹き出し調整弁22の
詰まりを防止するためである。

具体的に、1.5/minの性能の送風ポンプ21を用い、
この風量を0.5/minに絞って検体30中に送り出す場
合、第２図に示すように、同一の調整弁を単独で使用し
た場合は、５日の使用で約２割の送風量低下が測定され
たものの、実施例のように吹き出し調整弁22の他に開放
調整弁25を設けた場合には20日の使用によってもほとん
ど送風量の低下はみられず、２〜３ヶ月はメインテナン
スフリーで使用できるものであった。また更に、この実
施例のようにすると、送風ポンプ21からの送風量を極端
に絞ることがないので、送風ポンプ21にも負担がかから
ず、送風ポンプ21の耐用年数も長くできるものである。

またこの実施例では、外筒10内部に設けた捕獲口41と
ガスセンサ40ーとの間に、目の粗いフィルタ43、例えば
連続気泡性のスポンジが位置させてあるので気泡の破裂
によるバブリングによって脈流となった空気の流れが、
ガスセンサ40に達するまでに、フィルタ43によってこの
脈流が押えられ、層流として測定できることとなる。従
って脈流のままであるとアルコール濃度が不均一に測定
されるものの、測定時の流れを層流としたので常に均一
の濃度として測定することができる。またここで使用す
るフィルタ43としては、脈流をおさえることができれば
足りるものの、20〜80％程度の空孔率を有するフィルタ
43であることが望ましい。

またこの実施例では、ガスセンサ40を、アルコール濃
度の測定を行なうために二重金網で覆った防爆構造とし
ているだけでなく、内金網44と外金網45との間に目の細
かい多孔質膜46を配して形成してある。従って仮りに何
等かの原因によってガスセンサ40に水がかかった場合で
あっても、この多孔質膜46によって水が内部に侵入する
ことがない。またここで使用する多孔質膜46としては、
アルコールを含んだ空気を通過させ、水の通過を阻止で
きるものであれば足りるものの、0.5〜５μｍ程度の空
孔率であり、かつガスセンサ40を加熱することから耐熱
性に優れた材料、例えばテフロン樹脂で作った多孔質膜
46を使用することが望ましい。

更にこの実施例では、外筒10の筒内に温度補償用の温
度センサ50が位置させてある。この温度センサ50は、外
筒10外部に設けることもできるが、外筒10内部では気泡
が破裂し、その破裂に伴う気化熱による温度低下がある
ので、この実際に測定する場所である外筒10内の検体30
温度を温度センサ50によって測定することが望ましい。
なお実測値によると、外筒10の外部の検体30温度に比べ
て、外筒10の内部の検体30温度が、約１〜２℃低いこと
が測定された。

更に検体30温度と送風ポンプ21からの送風温度とが異
なる場合には、送気管あるいは外筒10に水滴が付着し、
この水滴に溶けるアルコールによって正しいアルコール
濃度の測定が行なえないこともあるが、検体30温度を温
度センサ50によって測定しているので、その測定温度に
送風を維持することによって上記弊害は生じないもので
ある。

なお第３図に示したグラフは、本発明に係るアルコー
ル濃度検出装置と第４図に示した従来のアルコール濃度
検出装置との特性の経時変化を比較したものである。

この実験は、 検体30温度;15±℃ 検体30pH;5〜７ の条件で行なった結果を、 ○；本発明に係るアルコール濃度検出装置 □；従来のアルコール濃度検出装置 として示したものである。

このグラフからは、従来のアルコール濃度検出装置で
は４日の経過によって特性が約１割減少するのに対し
て、本発明に係るアルコール濃度検出装置は、検出結果
が経時的にほとんど変化せず、長期間安定して用いるこ
とができることがわかる。

なお以上の説明において、検体30中のアルコールとし
てエチルアルコール、イソプロピルアルコールを例とし
て説明したが、他のアルコールでも使用可能であること
はいうまでもない。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明は、アルコールを含んだ
検体中に空気を吹き込み、気泡となって上昇した空気中
のアルコール濃度を測定することによって不溶物が存在
する場合であっても、検体からの直接測定及び連続測定
を可能にすると共に、特に検体中に安定した空気を吹き
込むことができるようにしたものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るアルコール濃度検出装置を示す概
略図、第２図は送風ポンプに吹き出し調整弁と開放調整
弁とを設けた場合の経時特性を示すためのグラフ、第３
図は本発明に係るアルコール濃度検出装置の特性の経時
変化を従来のアルコール濃度検出装置と比較して示した
グラフ、第４図及び第５図は従来提案されていたアルコ
ール濃度検出装置を示す概略図である。 10……外筒、20……内筒 21……送風ポンプ、22……吹き出し調整弁 23……吹き出し口、24……分岐部 25……開放調整弁、30……検体 40……センサ、41……捕獲口 42……送出口、43……フィルタ 44……内金網、45……外金網 46……多孔質膜、50……温度センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鶴岡 祥宏 東京都台東区台東１丁目５番１号 凸版 印刷株式会社内 (72)発明者 高山 秀人 東京都台東区台東１丁目５番１号 凸版 印刷株式会社内 (56)参考文献 特開 昭64−54243（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−96535（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−82758（ＪＰ，Ａ) 実開 昭64−21356（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01N 27/00 - 27/24 G01N 1/00 - 1/26

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アルコールを含んだ検体中に位置させられ
   る外筒と、この外筒の筒内に設けられる送気管としての
   内筒と、この内筒に吹き出し調整弁を介して空気を送り
   込む送風ポンプと、前記内筒から検体中に吹き出されて
   気泡となった空気を前記外筒内部で捕獲し、その空気中
   のアルコール濃度を測定するガスセンサとを備えるとと
   もに、前記送風ポンプと前記吹き出し調整弁との間に分
   岐部を設け、この分岐部から開放調整弁を介して空気放
   出可能に形成したことを特徴とするアルコール濃度検出
   装置。