JP3380148B2 - アルコール濃度の測定方法 - Google Patents
アルコール濃度の測定方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、水溶液中のアル
コール濃度、例えば醸造過程における発酵物のアルコー
ル濃度を測定するのに好適なアルコール濃度の測定方法
に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来、水溶液中のアルコール濃度は、一
定容積のチャンバーを７０〜８０℃程度に加熱し、この
チャンバー内に一定量の試料アルコール水溶液を注入し
て水溶液中のアルコール分を蒸発させ、この気相中のア
ルコール分をガスセンサ（例えば接触燃焼式ガスセン
サ）にて検知して、このときのセンサ出力を、予め濃度
既知の校正用アルコール水溶液で作成した検量線に当て
はめて液相中のアルコール濃度として測定している。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
アルコール濃度の測定方法は、ガスセンサがアルコール
以外に同時に蒸発する水蒸気にも感度を示すため、校正
濃度以外で誤差を生じる、という課題を有している。 【０００４】そこで、この発明は、水分の影響を受けず
に水溶液中のアルコール濃度を高精度に測定可能なアル
コール濃度の測定方法を提供することを目的としてい
る。 【０００５】 【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
請求項１記載の発明は、アルコール水溶液中に含有する
アルコール分を蒸発させて、ガスセンサにて気相中のセ
ンサ出力値を測定し、このセンサ出力値をマイコン部に
入力させて前記アルコール水溶液中のアルコール濃度を
算出するアルコール濃度の測定方法において、濃度が異
なる少なくとも３点の基準濃度のアルコール水溶液を用
いてそれぞれの気相中のセンサ出力値を測定して、各濃
度区間毎に濃度差に対するセンサ出力値差の比で表すセ
ンサ感度係数を算出し、この各センサ感度係数及びその
ときの境界濃度を前記マイコン部に予め記憶させる基準
工程と、測定時毎に校正用アルコール水溶液の既知濃度
を前記マイコン部に入力して校正用アルコール水溶液の
センサ出力を測定することにより校正時センサ出力値を
求め、かつこのときの既知濃度を前記境界濃度と比較し
て、前記既知濃度の属する濃度区間を選定すると共に用
いる計算式を決定して、該計算式に前記既知濃度，校正
時センサ出力値，各センサ感度係数，及び各境界濃度を
当てはめて前記各センサ感度係数にそれぞれ対応する各
濃度区間の濃度補正量、及びそのときの切替出力値を算
出してこれらを前記マイコン部に記憶させる校正工程
と、未知濃度のアルコール水溶液を用いてその気相中の
測定時センサ出力値を測定してこの測定時センサ出力値
を前記マイコン部に入力し、かつこのときの測定時セン
サ出力値を前記切替出力値と比較して、該測定時センサ
出力値の属する濃度区間を選定すると共に用いる計算式
を決定して、該計算式に前記測定時センサ出力値，選定
された前記濃度区間に属するセンサ感度係数，及び同濃
度区間に属する濃度補正量を当てはめて前記未知濃度の
アルコール水溶液のアルコール濃度を前記マイコン部で
算出する測定工程とからなることを特徴としている。 【０００６】このため請求項１記載の発明では、測定で
得た気相中のセンサ出力値を直接用いることなく、この
センサ出力値から、濃度差に対するセンサ出力値差の比
で表すセンサ感度係数を算出し、このセンサ感度係数を
用いてアルコール濃度を算出するものであるから水分の
影響を排除することができる。 【０００７】また測定時の試料アルコール水溶液の注入
量が、基準工程における注入量と相違する場合にはその
相違量に対応してシフトしたセンサ出力値及びアルコー
ル濃度が得られるが、本発明では測定時毎に行う校正工
程で求められる濃度補正量を加算してアルコール濃度を
算出するものであるから前記注入量の相違による影響を
排除することができる。 【０００８】 【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態とし
てのアルコール濃度の測定方法（以下、本測定方法と略
称する）について詳細に説明する。 【０００９】本測定方法は、アルコール水溶液中に含有
するアルコール分を蒸発させて、ガスセンサ（例えば接
触燃焼式ガスセンサ）にて気相中のセンサ出力値を測定
し、このセンサ出力値をマイコン部に入力させて前記ア
ルコール水溶液中のアルコール濃度を測定するものであ
る。 【００１０】まず、濃度が異なる３点の基準濃度のアル
コール水溶液を用いてそれぞれの気相中のセンサ出力値
を測定して、各濃度区間毎に濃度差に対するセンサ出力
値差の比で表すセンサ感度係数を算出し、この各センサ
感度係数α1，α2及びそのときの境界濃度γ1 をマイコ
ン部４（図４参照）に予め記憶させる基準工程を行う。
この基準工程は本測定方法が適用される測定装置を製造
した工場で出荷時に行われる。 【００１１】この測定装置は、図４に示すようにガス検
出手段２と、加熱手段３と、マイコン部４とから大略構
成される。ガス検出手段２は、ガスセンサ５と、ガスセ
ンサ５の検出出力によりセンサチャンバ１内の気化中の
センサ出力値を検出するセンサ検出回路６とを備えて構
成されている。加熱手段３は、ヒータ７と、センサチャ
ンバ１内の温度を検出する温度センサ８と、ヒータ７に
電力を供給すると共に、予め入力された設定値と温度セ
ンサ８で検出した温度信号とを比較しこの比較値に基づ
いて電力の供給を制御してセンサチャンバ１内の温度を
設定値に維持する温度制御回路９とから構成されてい
る。 【００１２】また、マイコン部４は、カウンタ１４から
の時間情報に基づきセンサ検出回路６からのセンサ出力
値を所定時間（例えば５乃至１０ミリ秒）毎に読み取る
センサ出力読取部１１と、複数のキースイッチからなり
校正アルコール水溶液のアルコール濃度等の情報やその
他の情報を入力する入力部１７と、アルコール濃度を測
定するために必要な処理を行うための処理プログラムを
格納する補助メモリ１５と、カウンタ１４，センサ出力
読取部１１，メモリ１２，プリンタ１３を制御しセンサ
出力読取部１１及び入力部１７からの入力により補助メ
モリ１５に記載された処理プログラムを実行することで
試料の気相中のアルコール濃度から液相中のアルコール
濃度を算出する中央処理装置（ＣＰＵ）１０と、入力情
報や液相中のアルコール濃度等を表示する表示部１６と
から構成されている。メモリ１２は入力情報やＣＰＵ１
０で算出した液相中のアルコール濃度等を記憶する。ま
たプリンタ１３はメモリ１２に記憶されている情報やＣ
ＰＵ１０の算出結果をプリントする。 【００１３】そして基準工程では、計算により求めたセ
ンサ感度係数α1，α2 及び境界濃度γ1 を入力部１７
よりメモリ１２に記憶させる。 【００１４】例えば前記測定装置が３〜２５vol% 測定
可能な場合、３、１５、２５vol% の３点の基準濃度の
アルコール水溶液を用いてそれぞれの気相中のセンサ出
力値を測定する。このときの測定結果は、３vol% ＝
３．２mV、１５vol% ＝１１．２５mV、２５vol% ＝１
８．０mVであり、このときのアルコール濃度とセンサ出
力値との関係は図１に示す通りとなり、３〜１５vol%
の濃度区間は線ａで関係付けられ、１５〜２５vol% の
濃度区間は線ｂで関係付けられる。 【００１５】そしてセンサ感度係数α1 は、線ａの傾き
を示し、 α1＝［（１５vol%濃度）−（３vol%濃度）］／［（１
５vol%出力）−（３vol%出力）］＝（１５−３）／（１
１．２５−３．２）＝１．４９０６８vol%/mV となり、センサ感度係数α2 は、線ｂの傾きを示し、 α2＝［（２５vol%濃度）−（１５vol%濃度）］／
［（２５vol%出力）−（１５vol%出力）］＝（２５−１
５）／（１８−１１．２５）＝１．４８１４８vol%/mV となる。 【００１６】またこのときの境界濃度γ1は１５vol%で
ある。 【００１７】従って工場出荷時に、γ1＝１５vol%，α1
＝１．４９０６８vol%/mV，α2＝１．４８１４８vol%/m
Vを測定装置のマイコン部４に入力する。 【００１８】次ぎに校正工程及び測定工程を行うが、こ
の２工程は測定装置を購入したユーザが行う。 【００１９】すなわちまずユーザは、測定時毎に校正用
アルコール水溶液の既知濃度γ2をマイコン部４に入力
して校正用アルコール水溶液のセンサ出力を測定するこ
とにより校正時センサ出力値Ｓ1を求め、かつこのとき
の既知濃度γ2を前記境界濃度γ1と比較して、既知濃度
γ2の属する濃度区間を選定すると共に用いる計算式を
決定して、該計算式に既知濃度γ2，校正時センサ出力
値Ｓ1，各センサ感度係数α1，α2 ，及び境界濃度γ1
を当てはめて各センサ感度係数α1，α2にそれぞれ対応
する各濃度区間の濃度補正量β1 ，β2、及びそのとき
の切替出力値Ｓ2を算出してこれらをマイコン部４に記
憶させる校正工程を行う。 【００２０】このときの濃度補正量β1 ，β2、及びそ
のときの切替出力値Ｓ2は下式により求めることができ
る。 【００２１】γ2≦γ1のとき β1＝γ2−α1×Ｓ1 Ｓ2＝（γ1−β1）／α1 β2＝γ1−α2×Ｓ2、 又はγ2＞γ1のとき β2＝γ2−α2×Ｓ1 Ｓ2＝（γ1−β2）／α2 β1＝γ1−α1×Ｓ2となる。 【００２２】また校正時センサ出力値Ｓ1は既知濃度γ2
をマイコン部４の入力部１７より入力して測定すること
により、マイコン部４の演算により自動的に求めること
ができる。 【００２３】この校正工程は試料（アルコール水溶液）
注入量が測定時と基準工程とで相違することを前提とし
て測定時に必ず行い、試料注入量の相違に起因する測定
結果のシフトを是正する。 【００２４】例えば試料の標準注入量がマイクロシリン
ジで６０μlとしたが、測定時及び基準工程時の注入量
がそれぞれ６１μl，５９μlであるとすると、センサ出
力は測定時の方が基準工程時よりも大きくなる。すなわ
ち図２に示すように基準工程で得られた線ａ及び線ｂ
は、測定時にはそれぞれ上方に平行移動した線Ａ及び線
Ｂとして得られる。 【００２５】具体的にはアルコール濃度１４．９６vol%
の校正用アルコール水溶液（６１μl）を用いて測定し
て校正時センサ出力Ｓ1＝１１．０mVを得たとすると、
この校正時センサ出力Ｓ1は図２の線Ａ上で得られる。
このときの校正用アルコール水溶液のアルコール濃度は
ガスクロマトグラフィや蒸留法等の他の分析手段を用い
て決定した。 【００２６】このときγ2（＝１４．９６vol%）≦γ1
（＝１５vol%）であるから、濃度補正量β1 ，β2 、及
び切替出力Ｓ2は前記した計算式を用いて次のようにし
て算出される。 【００２７】β1＝γ2−α1×Ｓ1＝１４．９６−１．４
９０６８×１１．０＝−１．４３７４８ Ｓ2＝（γ1−β1）／α1＝（１５−（−１．４３７４
８））／１．４９０６８＝１１．０２６８（この切替出
力Ｓ2は図２中線Ａと線Ｂの交点となる） β2＝γ1−α2×Ｓ2＝１５−１．４８１４８×１１．０
２６８＝−１．３３５９２２ これら濃度補正量β1 ，β2 、及び切替出力Ｓ2の演算
と記憶、及び既知濃度γ2 と基準濃度γ1との比較は、
測定装置のマイコン部４で行う。 【００２８】次ぎにユーザは、未知濃度のアルコール水
溶液を用いてその気相中の測定時センサ出力値Ｓ3を測
定してこの測定時センサ出力値Ｓ3をマイコン部４に入
力し、かつこのときの測定時センサ出力値Ｓ3を切替出
力値Ｓ2と比較して、該測定時センサ出力値Ｓ3の属する
濃度区間を選定すると共に用いる計算式を決定して、該
計算式に測定時センサ出力値Ｓ3，選定された濃度区間
に属するセンサ感度係数α1，α2，及び同濃度区間に属
する濃度補正量β1 ，β2を当てはめて前記未知濃度の
アルコール水溶液のアルコール濃度をマイコン部４で算
出する測定工程を行う。 【００２９】このときのアルコール濃度ｘは下式により
求めることができる。 【００３０】Ｓ3≦Ｓ2のとき ｘ＝α1×Ｓ3＋β1、 又はＳ3＞Ｓ2のとき ｘ＝α2×Ｓ3＋β2となる。 【００３１】この測定工程は、センサ出力が解ってもど
の計算式を用いてアルコール濃度ｘを求めるのか解らな
いため、測定時センサ出力Ｓ3 と切替出力Ｓ2 とを比較
して用いる計算式を決定して、同計算式によりアルコー
ル濃度ｘを算出するものである。 【００３２】具体的には未知濃度のアルコール水溶液を
用いて測定して測定時センサ出力Ｓ3＝１３．９５mVを
得たとすると、Ｓ3（＝１３．９５mV）＞Ｓ2（＝１１．
０２６８）であるからアルコール濃度ｘは、前記した計
算式を用いて次のようにして算出される。 【００３３】ｘ＝α2×Ｓ3＋β2＝１．４８１４８×１
３．９５＋（−１．３３５９２２）＝１９．３３０７２
４ このアルコール濃度ｘの演算，及びセンサ出力Ｓ3 とＳ
2 との比較は、センサ出力読取部１１による測定時セン
サ出力Ｓ3 の読み取りにより測定装置のマイコン部４で
行い、かつアルコール濃度ｘ（１９．３３０７２４vol
%）は同マイコン部４の表示部１６に表示される。 【００３４】また本測定方法は、アルコール濃度の測定
範囲を拡大して適用できる。例えばアルコール濃度の測
定範囲が０．７〜６０vol%だとすると、この測定範囲を
０．７〜５vol%，３〜２６vol%，２５〜６０vol%の３つ
のレンジに分け、各レンジ毎に前述したと同様に出荷時
の入力及びユーザの測定を行えばよい。 【００３５】また本測定方法は、４点以上の基準濃度の
アルコール水溶液を用いて基準工程を行うことができ
る。例えば５点の基準濃度（γ11，γ12，γ13，γ14，
γ15）のアルコール水溶液を用いた場合、センサ出力と
アルコール濃度との関係は図３に示すように線ｃ，ｄ，
ｅ，ｆで関係付けられる。このとき出荷時に入力される
境界濃度はγ12，γ13，γ14で、センサ感度係数はα3
（線ｃの傾き），α4（線ｄの傾き），α5（線ｅの傾
き），α6（線ｆの傾き）となる。 【００３６】この場合ユーザ測定時の校正工程における
校正時センサ出力値Ｓnは、前述したと同様にして既知
濃度γnの校正用アルコール水溶液を用いて、この既知
濃度γnをマイコン部４の入力部１７より入力して測定
することにより、マイコン部４の演算により自動的に求
めることができ、このときの測定データは、線ｃ，ｄ，
ｅ，ｆをそれぞれ平行移動して得られる線Ｃ，Ｄ，Ｅ，
Ｆとなる。このときの既知濃度γnと境界濃度γ12，γ1
3，γ14との比較は、γn≦γ12、γ12＜γn≦γ13、γ1
3＜γn≦γ14、及びγ14＜γnの各レンジに分けて行わ
れ、各レンジ毎に濃度補正量 、及び切替出力の計算式
が決まっている。例えばγn≦γ12のとき、濃度補正量
β11，β12，β13，β14、及び切替出力Ｓ11，Ｓ12，Ｓ
13は下式により求められる。 【００３７】 β11＝γn−α3×Ｓn Ｓ11＝（γ12−β11）／α3 β12＝γ12−α4×Ｓ11 Ｓ12＝（γ13−β12）／α4 β13＝γ13−α5×Ｓ12 Ｓ13＝（γ14−β13）／α5 β14＝γ14−α6×Ｓ13 また未知濃度のアルコール水溶液を測定する場合、その
気相中の測定時センサ出力値Ｓxを測定してこの測定時
センサ出力値Ｓxをマイコン部４に入力し、この測定時
センサ出力値Ｓxを校正工程で求めた切替出力と比較し
て測定時センサ出力値Ｓxの属する濃度区間を選定する
と共に用いる計算式を決定して、該計算式によりアルコ
ール濃度Ｘを求めることができる。これらの比較及び計
算は測定時センサ出力値Ｓxの入力によりマイコン部４
で自動的に行われる。アルコール濃度Ｘは、例えばγn
≦γ12で濃度補正量 β11，β12，β13，β14、及び切
替出力Ｓ11，Ｓ12，Ｓ13を求めたとき下式により求めら
れる。 【００３８】 Ｓx≦Ｓ11のとき Ｘ＝α3×Ｓx＋β11、 又はＳ11＜Ｓx≦Ｓ12のとき Ｘ＝α4×Ｓx＋β12、 又はＳ12＜Ｓx≦Ｓ13のとき Ｘ＝α5×Ｓx＋β13、 又はＳ13＜Ｓxのとき Ｘ＝α6×Ｓx＋β14となる。 【００３９】このようにして求められたアルコール濃度
ｘ,Ｘは、水分の影響及び注入量の相違による影響を排
除して精度良く求められる。 【００４０】 【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば次の効果を奏することができる。 【００４１】すなわち、請求項１記載の発明によれば、
測定で得た気相中のセンサ出力を直接用いることなく、
このセンサ出力から、濃度差に対するセンサ出力差の比
で表すセンサ感度係数を算出し、このセンサ感度係数を
用いてアルコール濃度を算出するものであるから水分の
影響を排除することができること、及び測定時毎に行う
校正工程で求められる濃度補正量を加算してアルコール
濃度を算出するものであるから試料注入量の相違による
影響を排除することができること、により水分の影響を
受けずに水溶液中のアルコール濃度を高精度に測定可能
なアルコール濃度の測定方法を提供することができる。
コール濃度、例えば醸造過程における発酵物のアルコー
ル濃度を測定するのに好適なアルコール濃度の測定方法
に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来、水溶液中のアルコール濃度は、一
定容積のチャンバーを７０〜８０℃程度に加熱し、この
チャンバー内に一定量の試料アルコール水溶液を注入し
て水溶液中のアルコール分を蒸発させ、この気相中のア
ルコール分をガスセンサ（例えば接触燃焼式ガスセン
サ）にて検知して、このときのセンサ出力を、予め濃度
既知の校正用アルコール水溶液で作成した検量線に当て
はめて液相中のアルコール濃度として測定している。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
アルコール濃度の測定方法は、ガスセンサがアルコール
以外に同時に蒸発する水蒸気にも感度を示すため、校正
濃度以外で誤差を生じる、という課題を有している。 【０００４】そこで、この発明は、水分の影響を受けず
に水溶液中のアルコール濃度を高精度に測定可能なアル
コール濃度の測定方法を提供することを目的としてい
る。 【０００５】 【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
請求項１記載の発明は、アルコール水溶液中に含有する
アルコール分を蒸発させて、ガスセンサにて気相中のセ
ンサ出力値を測定し、このセンサ出力値をマイコン部に
入力させて前記アルコール水溶液中のアルコール濃度を
算出するアルコール濃度の測定方法において、濃度が異
なる少なくとも３点の基準濃度のアルコール水溶液を用
いてそれぞれの気相中のセンサ出力値を測定して、各濃
度区間毎に濃度差に対するセンサ出力値差の比で表すセ
ンサ感度係数を算出し、この各センサ感度係数及びその
ときの境界濃度を前記マイコン部に予め記憶させる基準
工程と、測定時毎に校正用アルコール水溶液の既知濃度
を前記マイコン部に入力して校正用アルコール水溶液の
センサ出力を測定することにより校正時センサ出力値を
求め、かつこのときの既知濃度を前記境界濃度と比較し
て、前記既知濃度の属する濃度区間を選定すると共に用
いる計算式を決定して、該計算式に前記既知濃度，校正
時センサ出力値，各センサ感度係数，及び各境界濃度を
当てはめて前記各センサ感度係数にそれぞれ対応する各
濃度区間の濃度補正量、及びそのときの切替出力値を算
出してこれらを前記マイコン部に記憶させる校正工程
と、未知濃度のアルコール水溶液を用いてその気相中の
測定時センサ出力値を測定してこの測定時センサ出力値
を前記マイコン部に入力し、かつこのときの測定時セン
サ出力値を前記切替出力値と比較して、該測定時センサ
出力値の属する濃度区間を選定すると共に用いる計算式
を決定して、該計算式に前記測定時センサ出力値，選定
された前記濃度区間に属するセンサ感度係数，及び同濃
度区間に属する濃度補正量を当てはめて前記未知濃度の
アルコール水溶液のアルコール濃度を前記マイコン部で
算出する測定工程とからなることを特徴としている。 【０００６】このため請求項１記載の発明では、測定で
得た気相中のセンサ出力値を直接用いることなく、この
センサ出力値から、濃度差に対するセンサ出力値差の比
で表すセンサ感度係数を算出し、このセンサ感度係数を
用いてアルコール濃度を算出するものであるから水分の
影響を排除することができる。 【０００７】また測定時の試料アルコール水溶液の注入
量が、基準工程における注入量と相違する場合にはその
相違量に対応してシフトしたセンサ出力値及びアルコー
ル濃度が得られるが、本発明では測定時毎に行う校正工
程で求められる濃度補正量を加算してアルコール濃度を
算出するものであるから前記注入量の相違による影響を
排除することができる。 【０００８】 【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態とし
てのアルコール濃度の測定方法（以下、本測定方法と略
称する）について詳細に説明する。 【０００９】本測定方法は、アルコール水溶液中に含有
するアルコール分を蒸発させて、ガスセンサ（例えば接
触燃焼式ガスセンサ）にて気相中のセンサ出力値を測定
し、このセンサ出力値をマイコン部に入力させて前記ア
ルコール水溶液中のアルコール濃度を測定するものであ
る。 【００１０】まず、濃度が異なる３点の基準濃度のアル
コール水溶液を用いてそれぞれの気相中のセンサ出力値
を測定して、各濃度区間毎に濃度差に対するセンサ出力
値差の比で表すセンサ感度係数を算出し、この各センサ
感度係数α1，α2及びそのときの境界濃度γ1 をマイコ
ン部４（図４参照）に予め記憶させる基準工程を行う。
この基準工程は本測定方法が適用される測定装置を製造
した工場で出荷時に行われる。 【００１１】この測定装置は、図４に示すようにガス検
出手段２と、加熱手段３と、マイコン部４とから大略構
成される。ガス検出手段２は、ガスセンサ５と、ガスセ
ンサ５の検出出力によりセンサチャンバ１内の気化中の
センサ出力値を検出するセンサ検出回路６とを備えて構
成されている。加熱手段３は、ヒータ７と、センサチャ
ンバ１内の温度を検出する温度センサ８と、ヒータ７に
電力を供給すると共に、予め入力された設定値と温度セ
ンサ８で検出した温度信号とを比較しこの比較値に基づ
いて電力の供給を制御してセンサチャンバ１内の温度を
設定値に維持する温度制御回路９とから構成されてい
る。 【００１２】また、マイコン部４は、カウンタ１４から
の時間情報に基づきセンサ検出回路６からのセンサ出力
値を所定時間（例えば５乃至１０ミリ秒）毎に読み取る
センサ出力読取部１１と、複数のキースイッチからなり
校正アルコール水溶液のアルコール濃度等の情報やその
他の情報を入力する入力部１７と、アルコール濃度を測
定するために必要な処理を行うための処理プログラムを
格納する補助メモリ１５と、カウンタ１４，センサ出力
読取部１１，メモリ１２，プリンタ１３を制御しセンサ
出力読取部１１及び入力部１７からの入力により補助メ
モリ１５に記載された処理プログラムを実行することで
試料の気相中のアルコール濃度から液相中のアルコール
濃度を算出する中央処理装置（ＣＰＵ）１０と、入力情
報や液相中のアルコール濃度等を表示する表示部１６と
から構成されている。メモリ１２は入力情報やＣＰＵ１
０で算出した液相中のアルコール濃度等を記憶する。ま
たプリンタ１３はメモリ１２に記憶されている情報やＣ
ＰＵ１０の算出結果をプリントする。 【００１３】そして基準工程では、計算により求めたセ
ンサ感度係数α1，α2 及び境界濃度γ1 を入力部１７
よりメモリ１２に記憶させる。 【００１４】例えば前記測定装置が３〜２５vol% 測定
可能な場合、３、１５、２５vol% の３点の基準濃度の
アルコール水溶液を用いてそれぞれの気相中のセンサ出
力値を測定する。このときの測定結果は、３vol% ＝
３．２mV、１５vol% ＝１１．２５mV、２５vol% ＝１
８．０mVであり、このときのアルコール濃度とセンサ出
力値との関係は図１に示す通りとなり、３〜１５vol%
の濃度区間は線ａで関係付けられ、１５〜２５vol% の
濃度区間は線ｂで関係付けられる。 【００１５】そしてセンサ感度係数α1 は、線ａの傾き
を示し、 α1＝［（１５vol%濃度）−（３vol%濃度）］／［（１
５vol%出力）−（３vol%出力）］＝（１５−３）／（１
１．２５−３．２）＝１．４９０６８vol%/mV となり、センサ感度係数α2 は、線ｂの傾きを示し、 α2＝［（２５vol%濃度）−（１５vol%濃度）］／
［（２５vol%出力）−（１５vol%出力）］＝（２５−１
５）／（１８−１１．２５）＝１．４８１４８vol%/mV となる。 【００１６】またこのときの境界濃度γ1は１５vol%で
ある。 【００１７】従って工場出荷時に、γ1＝１５vol%，α1
＝１．４９０６８vol%/mV，α2＝１．４８１４８vol%/m
Vを測定装置のマイコン部４に入力する。 【００１８】次ぎに校正工程及び測定工程を行うが、こ
の２工程は測定装置を購入したユーザが行う。 【００１９】すなわちまずユーザは、測定時毎に校正用
アルコール水溶液の既知濃度γ2をマイコン部４に入力
して校正用アルコール水溶液のセンサ出力を測定するこ
とにより校正時センサ出力値Ｓ1を求め、かつこのとき
の既知濃度γ2を前記境界濃度γ1と比較して、既知濃度
γ2の属する濃度区間を選定すると共に用いる計算式を
決定して、該計算式に既知濃度γ2，校正時センサ出力
値Ｓ1，各センサ感度係数α1，α2 ，及び境界濃度γ1
を当てはめて各センサ感度係数α1，α2にそれぞれ対応
する各濃度区間の濃度補正量β1 ，β2、及びそのとき
の切替出力値Ｓ2を算出してこれらをマイコン部４に記
憶させる校正工程を行う。 【００２０】このときの濃度補正量β1 ，β2、及びそ
のときの切替出力値Ｓ2は下式により求めることができ
る。 【００２１】γ2≦γ1のとき β1＝γ2−α1×Ｓ1 Ｓ2＝（γ1−β1）／α1 β2＝γ1−α2×Ｓ2、 又はγ2＞γ1のとき β2＝γ2−α2×Ｓ1 Ｓ2＝（γ1−β2）／α2 β1＝γ1−α1×Ｓ2となる。 【００２２】また校正時センサ出力値Ｓ1は既知濃度γ2
をマイコン部４の入力部１７より入力して測定すること
により、マイコン部４の演算により自動的に求めること
ができる。 【００２３】この校正工程は試料（アルコール水溶液）
注入量が測定時と基準工程とで相違することを前提とし
て測定時に必ず行い、試料注入量の相違に起因する測定
結果のシフトを是正する。 【００２４】例えば試料の標準注入量がマイクロシリン
ジで６０μlとしたが、測定時及び基準工程時の注入量
がそれぞれ６１μl，５９μlであるとすると、センサ出
力は測定時の方が基準工程時よりも大きくなる。すなわ
ち図２に示すように基準工程で得られた線ａ及び線ｂ
は、測定時にはそれぞれ上方に平行移動した線Ａ及び線
Ｂとして得られる。 【００２５】具体的にはアルコール濃度１４．９６vol%
の校正用アルコール水溶液（６１μl）を用いて測定し
て校正時センサ出力Ｓ1＝１１．０mVを得たとすると、
この校正時センサ出力Ｓ1は図２の線Ａ上で得られる。
このときの校正用アルコール水溶液のアルコール濃度は
ガスクロマトグラフィや蒸留法等の他の分析手段を用い
て決定した。 【００２６】このときγ2（＝１４．９６vol%）≦γ1
（＝１５vol%）であるから、濃度補正量β1 ，β2 、及
び切替出力Ｓ2は前記した計算式を用いて次のようにし
て算出される。 【００２７】β1＝γ2−α1×Ｓ1＝１４．９６−１．４
９０６８×１１．０＝−１．４３７４８ Ｓ2＝（γ1−β1）／α1＝（１５−（−１．４３７４
８））／１．４９０６８＝１１．０２６８（この切替出
力Ｓ2は図２中線Ａと線Ｂの交点となる） β2＝γ1−α2×Ｓ2＝１５−１．４８１４８×１１．０
２６８＝−１．３３５９２２ これら濃度補正量β1 ，β2 、及び切替出力Ｓ2の演算
と記憶、及び既知濃度γ2 と基準濃度γ1との比較は、
測定装置のマイコン部４で行う。 【００２８】次ぎにユーザは、未知濃度のアルコール水
溶液を用いてその気相中の測定時センサ出力値Ｓ3を測
定してこの測定時センサ出力値Ｓ3をマイコン部４に入
力し、かつこのときの測定時センサ出力値Ｓ3を切替出
力値Ｓ2と比較して、該測定時センサ出力値Ｓ3の属する
濃度区間を選定すると共に用いる計算式を決定して、該
計算式に測定時センサ出力値Ｓ3，選定された濃度区間
に属するセンサ感度係数α1，α2，及び同濃度区間に属
する濃度補正量β1 ，β2を当てはめて前記未知濃度の
アルコール水溶液のアルコール濃度をマイコン部４で算
出する測定工程を行う。 【００２９】このときのアルコール濃度ｘは下式により
求めることができる。 【００３０】Ｓ3≦Ｓ2のとき ｘ＝α1×Ｓ3＋β1、 又はＳ3＞Ｓ2のとき ｘ＝α2×Ｓ3＋β2となる。 【００３１】この測定工程は、センサ出力が解ってもど
の計算式を用いてアルコール濃度ｘを求めるのか解らな
いため、測定時センサ出力Ｓ3 と切替出力Ｓ2 とを比較
して用いる計算式を決定して、同計算式によりアルコー
ル濃度ｘを算出するものである。 【００３２】具体的には未知濃度のアルコール水溶液を
用いて測定して測定時センサ出力Ｓ3＝１３．９５mVを
得たとすると、Ｓ3（＝１３．９５mV）＞Ｓ2（＝１１．
０２６８）であるからアルコール濃度ｘは、前記した計
算式を用いて次のようにして算出される。 【００３３】ｘ＝α2×Ｓ3＋β2＝１．４８１４８×１
３．９５＋（−１．３３５９２２）＝１９．３３０７２
４ このアルコール濃度ｘの演算，及びセンサ出力Ｓ3 とＳ
2 との比較は、センサ出力読取部１１による測定時セン
サ出力Ｓ3 の読み取りにより測定装置のマイコン部４で
行い、かつアルコール濃度ｘ（１９．３３０７２４vol
%）は同マイコン部４の表示部１６に表示される。 【００３４】また本測定方法は、アルコール濃度の測定
範囲を拡大して適用できる。例えばアルコール濃度の測
定範囲が０．７〜６０vol%だとすると、この測定範囲を
０．７〜５vol%，３〜２６vol%，２５〜６０vol%の３つ
のレンジに分け、各レンジ毎に前述したと同様に出荷時
の入力及びユーザの測定を行えばよい。 【００３５】また本測定方法は、４点以上の基準濃度の
アルコール水溶液を用いて基準工程を行うことができ
る。例えば５点の基準濃度（γ11，γ12，γ13，γ14，
γ15）のアルコール水溶液を用いた場合、センサ出力と
アルコール濃度との関係は図３に示すように線ｃ，ｄ，
ｅ，ｆで関係付けられる。このとき出荷時に入力される
境界濃度はγ12，γ13，γ14で、センサ感度係数はα3
（線ｃの傾き），α4（線ｄの傾き），α5（線ｅの傾
き），α6（線ｆの傾き）となる。 【００３６】この場合ユーザ測定時の校正工程における
校正時センサ出力値Ｓnは、前述したと同様にして既知
濃度γnの校正用アルコール水溶液を用いて、この既知
濃度γnをマイコン部４の入力部１７より入力して測定
することにより、マイコン部４の演算により自動的に求
めることができ、このときの測定データは、線ｃ，ｄ，
ｅ，ｆをそれぞれ平行移動して得られる線Ｃ，Ｄ，Ｅ，
Ｆとなる。このときの既知濃度γnと境界濃度γ12，γ1
3，γ14との比較は、γn≦γ12、γ12＜γn≦γ13、γ1
3＜γn≦γ14、及びγ14＜γnの各レンジに分けて行わ
れ、各レンジ毎に濃度補正量 、及び切替出力の計算式
が決まっている。例えばγn≦γ12のとき、濃度補正量
β11，β12，β13，β14、及び切替出力Ｓ11，Ｓ12，Ｓ
13は下式により求められる。 【００３７】 β11＝γn−α3×Ｓn Ｓ11＝（γ12−β11）／α3 β12＝γ12−α4×Ｓ11 Ｓ12＝（γ13−β12）／α4 β13＝γ13−α5×Ｓ12 Ｓ13＝（γ14−β13）／α5 β14＝γ14−α6×Ｓ13 また未知濃度のアルコール水溶液を測定する場合、その
気相中の測定時センサ出力値Ｓxを測定してこの測定時
センサ出力値Ｓxをマイコン部４に入力し、この測定時
センサ出力値Ｓxを校正工程で求めた切替出力と比較し
て測定時センサ出力値Ｓxの属する濃度区間を選定する
と共に用いる計算式を決定して、該計算式によりアルコ
ール濃度Ｘを求めることができる。これらの比較及び計
算は測定時センサ出力値Ｓxの入力によりマイコン部４
で自動的に行われる。アルコール濃度Ｘは、例えばγn
≦γ12で濃度補正量 β11，β12，β13，β14、及び切
替出力Ｓ11，Ｓ12，Ｓ13を求めたとき下式により求めら
れる。 【００３８】 Ｓx≦Ｓ11のとき Ｘ＝α3×Ｓx＋β11、 又はＳ11＜Ｓx≦Ｓ12のとき Ｘ＝α4×Ｓx＋β12、 又はＳ12＜Ｓx≦Ｓ13のとき Ｘ＝α5×Ｓx＋β13、 又はＳ13＜Ｓxのとき Ｘ＝α6×Ｓx＋β14となる。 【００３９】このようにして求められたアルコール濃度
ｘ,Ｘは、水分の影響及び注入量の相違による影響を排
除して精度良く求められる。 【００４０】 【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば次の効果を奏することができる。 【００４１】すなわち、請求項１記載の発明によれば、
測定で得た気相中のセンサ出力を直接用いることなく、
このセンサ出力から、濃度差に対するセンサ出力差の比
で表すセンサ感度係数を算出し、このセンサ感度係数を
用いてアルコール濃度を算出するものであるから水分の
影響を排除することができること、及び測定時毎に行う
校正工程で求められる濃度補正量を加算してアルコール
濃度を算出するものであるから試料注入量の相違による
影響を排除することができること、により水分の影響を
受けずに水溶液中のアルコール濃度を高精度に測定可能
なアルコール濃度の測定方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としてのアルコール濃度の
測定方法の基準工程の測定結果を示すグラフである。 【図２】本発明の一実施形態としてのアルコール濃度の
測定方法の校正工程の測定結果を示すグラフである。 【図３】本発明の他の実施形態としてのアルコール濃度
の測定結果を示すグラフである。 【図４】本発明のアルコール濃度の測定方法を適用する
ための測定装置のブロック図である。 【符号の説明】 Ｓ1 校正時センサ出力 Ｓ2 切替出力 γ1 境界濃度 γ2 既知濃度（校正用アルコール水溶液の） ４ マイコン部
測定方法の基準工程の測定結果を示すグラフである。 【図２】本発明の一実施形態としてのアルコール濃度の
測定方法の校正工程の測定結果を示すグラフである。 【図３】本発明の他の実施形態としてのアルコール濃度
の測定結果を示すグラフである。 【図４】本発明のアルコール濃度の測定方法を適用する
ための測定装置のブロック図である。 【符号の説明】 Ｓ1 校正時センサ出力 Ｓ2 切替出力 γ1 境界濃度 γ2 既知濃度（校正用アルコール水溶液の） ４ マイコン部
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(56)参考文献 特開 平８−327575（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−301736（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−60712（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−145662（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01N 27/00 - 27/49
G01D 18/00
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 アルコール水溶液中に含有するアルコー
ル分を蒸発させて、ガスセンサにて気相中のセンサ出力
値を測定し、このセンサ出力値をマイコン部に入力させ
て前記アルコール水溶液中のアルコール濃度を算出する
アルコール濃度の測定方法において、 濃度が異なる少なくとも３点の基準濃度のアルコール水
溶液を用いてそれぞれの気相中のセンサ出力値を測定し
て、各濃度区間毎に濃度差に対するセンサ出力値差の比
で表すセンサ感度係数を算出し、この各センサ感度係数
及びそのときの境界濃度を前記マイコン部に予め記憶さ
せる基準工程と、 測定時毎に校正用アルコール水溶液の既知濃度を前記マ
イコン部に入力して校正用アルコール水溶液のセンサ出
力を測定することにより校正時センサ出力値を求め、か
つこのときの既知濃度を前記境界濃度と比較して、前記
既知濃度の属する濃度区間を選定すると共に用いる計算
式を決定して、該計算式に前記既知濃度，校正時センサ
出力値，各センサ感度係数，及び各境界濃度を当てはめ
て前記各センサ感度係数にそれぞれ対応する各濃度区間
の濃度補正量、及びそのときの切替出力値を算出してこ
れらを前記マイコン部に記憶させる校正工程と、 未知濃度のアルコール水溶液を用いてその気相中の測定
時センサ出力値を測定してこの測定時センサ出力値を前
記マイコン部に入力し、かつこのときの測定時センサ出
力値を前記切替出力値と比較して、該測定時センサ出力
値の属する濃度区間を選定すると共に用いる計算式を決
定して、該計算式に前記測定時センサ出力値，選定され
た前記濃度区間に属するセンサ感度係数，及び同濃度区
間に属する濃度補正量を当てはめて前記未知濃度のアル
コール水溶液のアルコール濃度を前記マイコン部で算出
する測定工程とからなることを特徴とするアルコール濃
度の測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32826597A JP3380148B2 (ja) | 1997-11-28 | 1997-11-28 | アルコール濃度の測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32826597A JP3380148B2 (ja) | 1997-11-28 | 1997-11-28 | アルコール濃度の測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11160270A JPH11160270A (ja) | 1999-06-18 |
| JP3380148B2 true JP3380148B2 (ja) | 2003-02-24 |
Family
ID=18208301
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32826597A Expired - Fee Related JP3380148B2 (ja) | 1997-11-28 | 1997-11-28 | アルコール濃度の測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3380148B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5216434B2 (ja) * | 2008-06-23 | 2013-06-19 | 理研計器株式会社 | 半導体式ガス検知装置 |
-
1997
- 1997-11-28 JP JP32826597A patent/JP3380148B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11160270A (ja) | 1999-06-18 |
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|---|---|---|---|
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