JPH0731142B2 - アルコ−ル水溶液の濃度測定方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、アルコールを含有した水溶液中でのアルコー
ルの濃度を検出する方法に係り、特に、オフセツト印刷
に用いられる湿し水中のアルコール濃度の測定に好適な
アルコール水溶液の濃度測定方法に関する。

〔発明の背景〕

周知のとおり、オフセツト印刷では版面に湿し水を与え
る必要がある。そして、この湿し水を版面に与える装
置、すなわち湿し水装置としては、版面への水付けロー
ラとしてモルトンを用いた、いわゆるモルトン方式のも
のが従来から広く用いられていた。

しかして、近年、安定した画質を保ち易いこと、操作や
メインテナンスが容易であることなどの理由により、版
面に対する水の供給にモルトンローラを用いない、いわ
ゆるアルコールダンプニングシステムが上記したモルト
ン方式に代つて広く普及してきている。

第13図はこのアルコールダンプニングシステムの一例を
示したもので、この図において、１は湿し水タンクであ
り、一般に定温装置を備えていて内部の湿し水を15℃程
度の温度に保つようになつている。このタンク１の中の
湿し水はポンプ２によつてくみ上げられ、印刷機の水舟
３に送られるが、この水舟３の中には湿し水装置のロー
ラ群４の一部が設けられ、湿し水に浸されるようになつ
ている。そこで、水舟３の中の湿し水はローラ群４によ
つて取り出され、版胴５に巻付けられている版６の表面
に供給されてゆくことになる。

一方、水舟３の中に余分に供給された湿し水は戻しパイ
プ７を経由して湿し水タンク１に戻される。

ところで、このアルコールダンプニングシステムでは、
版面への水付けローラ自体は、モルトンローラの様な強
力な保水性を持たないので、版面に充分な湿し水を供給
するためには、アルコール等の界面活性剤を湿し水に加
え、表面張力を小さくし、インク中に水が分散しやすい
ようにする必要があるとされている。

ここで、現在、界面活性剤として、最もよく使用されて
いるのが、アルコール類のうちでも特に、イソプロピー
ルアルコールであり、このときの湿し水中でのアルコー
ル濃度は、通常５％〜20％程度であるが、このアルコー
ル濃度の変化は、インキング装置、及び版面に供給され
る水の量、さらには、印刷物の品質に非常に大きな影響
を及ぼす。

従つて、このようなアルコールダンプニングシステムで
は、湿し水中のアルコール濃度を所定値に保つことが不
可欠の要素となつており、このためにはアルコール濃度
の測定が必要である。

ところが、このようなアルコール濃度の測定方法として
は、従来から、アルコールの比重が水より小さいことを
利用し、比重ビンを用いて、湿し水の比重を測定し、ア
ルコール濃度を求める方法が主として用いられていた。

しかして、上記したアルコールダンプニングシステムな
どでは、湿し水は通常、ポンプにて印刷機上の水舟と、
湿し水のタンク感を循環させられているため、湿し水中
には微細な気泡が多くまざつており、これが比重ビンに
付着するなどして、正しい濃度測定が困難であつた。ま
た、湿し水中のインクや汚れ等の比重ビンへの付着も測
定誤差の原因となり、ひんぱんに清掃してやる必要があ
り、取扱いが煩雑であつた。

〔発明の目的〕

本発明は、上記した背景のもとでなされたもので、その
目的とするところは、アルコールを含有した水溶液のア
ルコール濃度を、この水溶液中に混入する気泡やインク
などによる汚れに左右されることなく、充分に精度よく
測定できるようにしたアルコール水溶液の濃度測定方法
を提供するにある。

〔発明の概要〕

この目的を達成するため、本発明は、アルコール水溶液
に接する空間内を繰り返し間欠的に換気し、この換気と
換気の間で、上記空間内でのアルコールガスの濃度を検
出し、このアルコールガスの濃度の検出結果に基づい
て、アルコール水溶液のアルコール濃度を測定するよう
にした点を特徴とする。

〔発明の実施例〕

以下、本発明によるアルコール水溶液の濃度測定方法に
ついて、図示の実施例により詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例をオフセツト印刷機のアルコ
ールダンプニングシステムに適用したもので、図におい
て、８はアルコール濃度測定部であり、ポンプ２から水
舟３に向つて送り出された湿し水の１部を、バイパスパ
イプ９を通じて採取し、測定後パイプ10を通じて湿し水
タンク１へ戻すようになつている。

11は制御部で、測定部８よりガス濃度信号と水温を表わ
す信号により、アルコール濃度を算出し、設定濃度より
も測定したアルコール濃度の方が低下したときには電磁
弁12をひらき、湿し水タンク１の内にアルコールを供給
するように働く。

第２図は測定部８の拡大断面図で、バイパスパイプ９を
介して採取された湿し水は、測定部８内にはいると、し
やへい板13の下をくぐる。このしやへい板13は、測定部
８の中で、水面に波がおこるのを防止する働きをする。
もどりのパイプ10は測定部８内につき出た形となつてお
り、測定部８内の水面の高さを常に一定に保ちつつ余分
になつた湿し水を、湿し水タンク１に戻す。測定部８の
フタ14には温度センサー15及びガスセンサー16が取り付
けられている。センサーキヤツプ17は図のような円錐形
で、下部は水面下にはいり、小さな密閉空間18を成して
おり、センサー16はこの測定部８の中に抽入された湿し
水19から気化し、密閉空間18内に充満したアルコールガ
スの濃度を検知する働きをする。

センサー16は第３図に示すような周知の接触燃焼式のガ
スセンサーで、第４図に示すように測定素子16aとダミ
ー16bからなり、ブリツジ回路により検出信号を得るよ
うになつている。なお、本発明で使用するセンサーとし
ては、このような接触燃焼式のものに限らず、アルコー
ルガスに対して必要とする検出特性を示すものならどの
ようなセンサーでもよく、例えば、半導体式センサー，
赤外線吸収式センサー，熱伝導式センサー、あるいは光
波干渉計センサーなど、どのようなセンサーを用いても
よい。なお、センサーキヤツプ17は着脱容易に作られ、
汚れなどによる影響の虞れを生じたときには容易に交換
できるようになつている。

20はエアポンプで、密閉空間18内の空気をパイプ21を介
して吸入し、外部に排出させる働きをする。そして、こ
の排気に伴つて吸入パイプ22を介して外部のアルコール
ガスを含まない新鮮な空気が新たにセンサーキヤツプ17
内に吸入されることになる。

第５図は装置全体の動作の概略フローを示したものであ
る。以下、各ステツプ毎に説明する。

ステツプ１（Ｓ−１） センサーキヤツプ17内の換気 エアポンプ20を作動させ、センサーキヤツプ17内のアル
コールガスを排気する。これによりカバー内は換気され
アルコールガスがほとんどない状態になる。

カバー内の換気を行なうのは次の理由による。

湿し水19の水面上にキヤツプ17をふせたまま測定を継続
させると、湿し水19内でのアルコール濃度が高くなる方
向での変化に対しては、キヤツプ内のアルコールガス濃
度もすみやかに上昇し、水中のアルコール濃度変化をす
ばやくセンサー16でとらえることが出来る。しかし、湿
し水中のアルコール濃度が低下してゆく方向での変化に
対しては、濃度の高いガスがセンサーキヤツプ17中に滞
留するためセンサーキヤツプ内のガス濃度が下がりにく
く、水中のアルコール濃度変化がガス濃度の変化として
センサーでとらえられる時期がかなり遅くなつてしま
う。そのため、センサーキヤツプ内のガスを一旦排気
し、その後に、その時点でのアルコール濃度に応じて気
化してきたアルコールガス濃度を測るという方法をとつ
ているためである。

ステツプ２（Ｓ−２） ポンプの停止 一定時間、あるいはセンサーキヤツプ17内が適当なガス
濃度になるまで換気を行つた後、エアポンプ20を停止す
る。このとき、排気パイプ21,吸気パイプ22を適当に細
く、かつ長めにしておき、ポンプ停止後は測定後８の外
での風などによりセンサーキヤツプ内が影響をうけた
り、キヤツプ内からガスがにげたりしないようにする。

ステツプ３（Ｓ−３） ガス濃度の測定 ステツプ１〜２で充分換気されたセンサーキヤツプ17内
には、やがてアルコールガスが気化し、その時点での湿
し水中のアルコール濃度と、湿し水の液温にみあつた一
定の濃度のガスが充満する。

この一定になつたガス濃度を測定するのであるが、本実
施例では、センサー16の出力を（Ｓ−２）の処理が終わ
つた時点より監視し、ガス濃度上昇に伴うセンサー出力
の上昇率がある程度以上小さくなつた時のセンサー出力
をもつて、測定値としている。

他の方法としては、換気終了時より一定時間後のセンサ
ー出力を測定値とすることもできる。

また、このステツプ３を行つている時には、並行して温
度計15による液温測定も行つており、ステツプ３全体に
わたる液温測定の平均値を液温値として採用する。

ステツプ４（Ｓ−４） 湿し水中アルコール濃度の演算 このステツプでは、ステツプ３で測定したセンサー出力
値と液温値により、湿し水中のアルコール濃度を計算す
る。計算の内容は以下の通りである。

センサー16の出力と、湿し水中のアルコール濃度の関係
は、第６図（ａ）に示すように、一定温度ではほぼリニ
アな関係にあるが、液温がかわると感度（図（ａ）の直
線の傾きに相当）が第６図（ｂ）のように変化する。

そこで、あらかじめ第６図（ｂ）に示した感度特性を記
憶しておき、測定された液温より感度を求め、感度が求
まればセンサー出力から湿し水中のアルコール濃度を求
めるのは容易である。なお、本実施例においては、第６
図（ａ）に示した濃度とセンサー値の関係を近似的に直
線として計算している。しかして、使用するセンサーに
よつては、液温により直線からずれる場合もあるため、
このずれの補正も行なうようにすれば、さらに精度の高
い測定が可能である。

こうして得た測定値は、％表示で制御部11に設けてある
デジタルメータ24に表示するようにして、オペレータの
便をはかつている。

ステツプ５（Ｓ−５） 設定濃度との比較 このステツプでは、ステツプ４で既に計算された湿し水
中のアルコール濃度を制御部11のデジタルスイツチ23に
よつて予め設定されている濃度と比較し、測定値が設定
値より低い場合は電磁弁12を開き、アルコールを添加し
（ステツプ６）、設定値より高い場合、及び設定値を中
心にあらかじめ定められた許容幅以内に納まつている場
合は、とくになにもしない。

なお、本実施例においては、湿し水タンク１の容量が限
られているため、アルコール濃度が高すぎる場合にアル
コール未添加の湿し水を加えて、濃度を下げるような制
御を行うと、湿し水がタンク１から溢れでる虞れがある
ため、このような制御は行つていない。しかして、この
ような虞れがない場合は、湿し水アルコール濃度が高す
ぎる場合にアルコール未添加の湿し水を加える様に構成
してもよい。なお、循環している湿し水は、かなり量が
あるため、アルコールを添加しても、アルコールが均一
にまざるには数分以上かかる。そのため、この実施例で
はアルコールの添加量は、測定値と設定値の差に見合つ
た量とし、一旦アルコールを添加した後は、数分間は、
湿し水のアルコール濃度が低すぎることを検知しても、
アルコール添加を行なわないなどして、アルコールの入
れすぎを防ぐようになつている。

ステツプ６（Ｓ−６） アルコールの添加 このステツプは電磁弁12を開くことにより、アルコール
を添加する処理である。添加の方法としては、必要な量
を一度に入れてもよいが、均一にまぜる目的で、数回に
わけて入れるようにしてもよい。ステツプ６が終わつた
後は、ステツプ１にもどり処理を繰り返す。

第７図は制御部11のブロツク図で、第８図には制御計算
内容のフローチヤートを示す。以下両図を用いて各部の
動作を解説する。

すべての動作計算は、CPU25がコントロールしており、
センサー感度等のデータ及びプログラムを記憶している
ROM26及びプログラムを実行するためのRAM27がデータバ
ス28に接続されている。

まず、ステツプ10ではCPU25が制御信号をI/F（インター
フエース）29に送ることによりエアポンプ20を作動さ
せ、一定時間をカウントした後、再び制御信号をI/F29
に送り、ポンプを停止する（ステツプ11）。

ステツプ12,13においては、CPU25は、ガスセンサー16の
出力信号をA/D変換器30でA/D変換して取り込み、アルコ
ール濃度の変化率を計算する。

ステツプ14,15においては、同様に温度検出器15よりの
信号をA/D変換して取り込み、加算してゆく。

ステツプ16では、その時点でのガス濃度変化率の絶対値
があらかじめ、デジスイツチ等で決められた値より小さ
くなつたか否かを判断する。

ステツプ17では、アルコール溶液濃度が急に大きく変化
していく過程においては、ガス濃度変化率がなかなか収
束しないことも考えられるため、一定時間以内に変化率
が収束しなければ、とりあえず測定を完了するようにす
るため、ソフトウエアのタイマーを設けている。

ステツプ18では、ステツプ16でガス濃度変化率が充分小
さくなつたと判断された時のガス濃度をガス濃度検出値
としている。

ステツプ19においては、ステツプ15にて加算された温度
を加算回数で割り、平均温度を求める。

ステツプ20では、ステツプ19で計算された温度での感度
をあらかじめROM26に書きこまれている感度データに基
づいて算出する。

ステツプ21,22では、ステツプ20で算出した感度及びス
テツプ15で記憶しておいたガス検出値より、アルコール
濃度を算出し、1/F31を介して、デジタル表示器24に与
えてアルコール濃度を表示する。

ステツプ23においては、デジスイツチ23により設定され
ている目標値をI/F33を介して読み、ステツプ21におけ
る算出アルコール濃度と比較し、高低及びデジタルスイ
ツチ34によつて設定されている許容範囲内にあるか否か
を判定する。

ステツプ24においては、アルコール濃度が設定値より低
い場合に、I/F32を介して電磁弁12を必要回数、または
必要時間開閉させ、必要量のアルコールを添加する。

ところで、以上の説明から明らかなように、この第８図
の実施例では、その測定処理の内容が大要次のようにな
つている。

センサー出力の時間変化率を監視する。

時間変化率があらかじめ定めた値より小さくなつた
時のセンサー出力を、ガス濃度測定値とする。

ガスを充満させた期間の平均温度を温度測定値とす
る。

上記，のガス濃度測定値と、温度測定値より、
温度補正を行つてアルコール濃度を算出する。

つまり、ガス濃度の変化が所定値以下に収束したあとで
温度補正を行なつてアルコール濃度の算出に入るように
なつている。

しかして、この結果、上記の実施例では、第９図（ａ）
に示すように、測定中の温度変化がほとんどない状態で
は、センサー出力はガスの充満に従い一定値となり、精
度よい測定が可能である。

しかしながら第９図（ｂ）に示すように例えば、温度が
上昇しつつある場合には、センサー出力も温度につれて
上昇し、センサー出力時間変化率がなかなか収束せず、
測定誤差を生じやすい。

そこで、温度変化を生じ易い場合での実施例としては、
次に示す測定処理を適用してもよい。

ガスセンサー出力を、まず検出する。

温度を測定する。

，のデータより、アルコール濃度を計算する。

アルコール濃度の時間変化率を計算する。

〜を繰り返し、アルコール濃度の時間変化率が
あらかじめ定めた値より小さくなつた時点のアルコール
濃度値を測定値とする。

この実施例によれば、第９図（ｃ）に示すように、アル
コール濃度は短時間で変化率が収束するため、温度変化
が大きい場合でも精度良く測定を行なうことができる。

次に、第10図は本発明における測定部８（第１図）の他
の一実施例を示したものである。

これまでの実施例では、第２図に示すようにセンサーキ
ヤツプ17内の換気は全てエアーポンプ20によつていた
が、この第10図の実施例においては、そのかわりに電磁
弁36を設け、次のような動作で換気を行う。

すなわち、換気を行なうときには、制御部11からの信号
によつて電磁弁36を一定時間開き、これにより測定部内
の湿し水19をタンク１に落とし、その水面を充分に下げ
る。水面が下がればセンサーキヤツプ17の下部と、水面
の間に隙間ができるため、比較的比重の大きいアルコー
ルガスはその隙間から外部に逃げ、従つて換気が行なわ
れる。このとき、測定部内にガスが充満している場合を
考え、測定部８の側壁に適当な窓、あるいは換気中のみ
に作動するフアンなどを設ければ、さらに効果的であ
る。なお、測定部８以外の構成は第１図の実施例と同じ
である。

次に第10図の実施例に関連した本発明の一実施例とし
て、湿し水19の水面を下げる代りにセンサーキヤツプ17
を上下させるようにした実施例を第11図に示す。すなわ
ち、この実施例では、センサーキヤツプ17をソレノイ
ド，エアシリンダ，モータなどの適当なアクチユエータ
により上下させ得るように構成し、これにより測定時に
は第11図（ａ）に示すようにセンサーキヤツプ17の下部
が湿し水19の水面下に位置するように保ち、換気を行な
うときには同図（ｂ）に示すようにセンサーキヤツプ17
を持ち上げ、その下部が湿し水19の水面から上に離れる
ようにするのである。

既に第10図の実施例で説明したように、アルコールガス
の比重は空気よりも大であるから、第11図（ｂ）に示す
ようにセンサーキヤツプ17を持ち上げてやれば、空間18
内のアルコールガスを含んだ空気は矢印のようにして外
部に流れ去り、従つて換気が得られることになる。

第12図もセンサーキヤツプ17内の換気のための一実施例
で、この実施例ではセンサーキヤツプ17にソレノイドな
どのアクチユエータで開閉動作する窓41を設け、換気時
にはこの窓41を開くようにしたものである。

なお、第２図の実施例では、エアポンプ20によりセンサ
ーキヤツプ17内の空気を吸引して換気を行なうようにな
つているが、これに代えてポンプによりセンサーキヤツ
プ内に空気を送り込むようにしてもよい。

ところで、以上の実施例では、制御系としてマイクロコ
ンピユータを中心とした構成を用いていたが、本発明で
はアナログ回路で同様の機能を果たすようにしてもよ
い。とくに、湿し水タンク１の中の湿し水が精度よく所
定の一定温度を保つように構成しておけば、温度を遂一
測定し、補正する必要はなく、センサー出力から直接、
湿し水中のアルコール濃度を測定できるため、温度計は
不要になり、構成を簡略化できる。

さらに、測定部８が複数ある場合には、これらの測定部
に対して共通に１台の制御部11を設けるようにしてもよ
く、このようにした実施例によれば、構成をさらに簡略
化でき、ローコスト化に役立つ。

なお、本発明は、上記したアルコール，イソプロピルア
ルコールに限らず、メタノール，エタノールなど各種の
水溶性溶剤にも適用可能なことはいうまでもない。

〔発明の効果〕

本発明によれば、周知のガスセンサーを利用することに
より、アルコール水溶液中のアルコール濃度を精度よく
検出することができ、しかも、このときでのアルコール
濃度の変化に対する検出の遅れを最小限に抑えることが
できるから、充分に応答性の良い濃度検出が得られるこ
とになり、この結果、オフセット印刷におけるアルコー
ルダンプニングシステムなどに用いて良好な印刷結果を
得るのに役立つ、アルコール水溶液の濃度測定方法を容
易に提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明をオフセツト印刷のアルコールダンプニ
ングシステムに適用した一実施例を示すブロツク図、第
２図は測定部の一実施例を示す説明図、第３図はセンサ
ーの一例を示す外観図、第４図は測定回路の一例を示す
回路図、第５図は本発明の一実施例における測定動作処
理を示すフローチヤート、第６図は本発明の動作原理を
説明するための特性図、第７図は制御部の一実施例にお
ける構成図、第８図は制御部による測定処理の一実施例
を示すフローチヤート、第９図は本発明の実施例におけ
る動作の一例を示す特性図、第10図は本発明における測
定部の他の一実施例を示す構成図、第11図、第12図はそ
れぞれ本発明の変形実施例を示す説明図、第13図は従来
のアルコールダンプニングシステムの一例を示すブロッ
ク図である。 １……湿し水タンク、２……ポンプ、３……水舟、４…
…ローラ群、５……版胴、６……版、７……戻しパイ
プ、８……アルコール濃度測定部、９……バイパスパイ
プ、10……パイプ、11……制御部、12……電磁弁、13…
…しやへい板、14……フタ、15……温度計、16……ガス
センサー、17……センサーキヤツプ、18……密閉空間、
19……湿し水、20……エアポンプ、21……パイプ、22…
…吸入パイプ、23……デジタルスイツチ、24……デジタ
ルメータ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アルコール水溶液との界面を含む所定空間
   内でのアルコールガス濃度を検出する手段を備え、この
   検出手段による検出結果から上記アルコール水溶液のア
   ルコール濃度を測定する方式のアルコール水溶液の濃度
   測定方法において、上記所定空間内を繰り返し間欠的に
   換気する手段を設け、上記アルコールガス濃度の検出処
   理が、上記換気と換気の間で間欠的に行なわれるように
   構成したことを特徴とするアルコール水溶液の濃度測定
   方法。
2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項において、上記アル
   コール濃度の検出処理が、上記アルコール水溶液の温度
   に基づく補正処理を含むように構成されていることを特
   徴とするアルコール水溶液の濃度測定方法。
3. 【請求項３】特許請求の範囲第１項において、上記所定
   空間は、その内部でのアルコール水溶液の液面高さをほ
   ぼ一定に保つことにより、該空間の体積及び上記アルコ
   ールガス濃度を検出する手段と液面との距離の少なくと
   も一方が一定に保たれるように構成されていることを特
   徴とするアルコール水溶液の濃度測定方法。