JPS59131146A - 液体中の気体濃度の監視方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の背景） この発明は、液体中の気体の濃度を監視する方法及び装
置に関する。

この発明は特に、ビール及びタガ−中の二酸化炭素及び
酸素のごとき溶解した気体の骨の監視及び制御に用いら
れる。

ビール又はラガーの品質が、ビールの最終包装に依存し
て異る二酸化炭素含量によりある程度決定される点にお
いて、ビール又はタガ−中の二酸化炭素含量は重要であ
る。例えば、カン詰ビール及びピン詰ビールは、タル抜
きが予定されているタル詰ビールより高い二酸化炭素含
量を必要とする。

又、カン詰ビール及びビン詰ビールの貯蔵寿命に対する
溶存酵素の不都合な影響打、今日の醸造工業における問
題点や１つである。

一般に、ビール中の酸素含量は発酵直後において最も低
く、この段階においては一般に約５０Ｏｆ）Ｐｂである
。この侑け、正常の処理、例えば水道水等の注入、市水
と混合したｆ過粉末の添加、空気で上方加圧したタンク
中での貯蔵の過程で上昇するのが普連であり、そして予
定されている貯蔵期間が長期であるか短期であるかに依
存して、許容し得ないレベルに首で上昇する。しかしな
がら又、酸素含量は、装置の不調、例えばポンプの吸引
側の漏れによる多量の空気の吸引により、又はブレンド
操作中に生ずる脱気液体装置の不調により劇的に上昇す
る。

ビール中の気体の監視方法は知られているが、これはビ
ール試料中の二酸化炭素及び酸素の容積濃度を測定する
ガスアナライザーに関する。

この系は、試料の採取から分析結果がわかるまでに時間
の遅れがあり、そして二酸化炭素注入量の適切な調整及
び過剰酸素の補正７５！できないためあ１ｖ実際的でな
い。さらに、ガスアナライザーは高価な装置部分であり
、そのため大規模なビン詰装置中の各生産ラインに、そ
れぞれに専用のアナライザーとして使用するのに適当で
なく、従って制御を行う前にさらに遅れが生ずる。

（発明の要約） この発明は、前記の系の欠点及び不便な点を除去又は経
減し、そしてビール中の酸素濃度を監視する相対的に経
済的な手段を提供することを目的とする。

この発明に従えば、液体を半透膜上を通過せしめること
により液体中の気体を該膜を通して室内に透過せしめ、
そして透過した気体の圧力を測定し、所定の時間後に該
室を排気し、そして透過気体の圧力を再度測定すること
から成る液体中の気体濃度の監視方法が提供される。

前記の測定圧は液の温度に関して補正するのが好ましい
。

さらに、この発明に従えば、囲いの中に固定されそして
一方の側が液に接触するように配置された半透性膜、該
膜の液から離れた側に室を構成する手段、該室を排気す
る手段、及び該室の圧力を測定する手段を含んで成る液
体中の気体濃度の監視装置が提供される。

透過気体の圧力を用いて圧力を代表する信号を発生せし
め、この信号を制御装置に与え、そして液体に注入され
る気体の量を制御するための制御信号を発生せしめるの
が好ましい。

（好ましい態様の記載） 図面に関し、液体中の気体濃度を監視するための装置は
、監視される液体が流れる管１２に固定された囲い１１
の形をした圧力測定装置ｌＯを含んで成る。囲い１１は
、シリコンゴム製隔膜１３の形の半透膜を担持する。こ
の場合の膜材料は二酸化炭素透過係数が約２８，０００
（単位：ＣＣ（ＳＴＰ　）／ＣＭ”／ＭＭ／ＳＥＣ／Ｃ
Ｍ）であり、次に高い係数を有する材料は天然ゴムであ
りわずかに１、３００〜１４，０００の係数を有する。

隔膜１３の不適当な膨張を防止するために、隔膜１３と
上蓋１５との間に、焼結鋼によって便利に形成すること
ができる通気性支持板を挿入する。上蓋が室１６を構成
し、この中に、管１２を流れる液体中に含まれている気
体が拡散する。従って、室中の圧力が液体中の気体濃度
を代表する。気体濃度が増加するに従って液体中の気体
の分圧が増加し、そして勿体かさらに室１６に拡散し、
室中の圧力が増加する。同様に、気体濃母づ（低下する
に従って分圧が低下し、気体が室］６から液体中に拡散
１−１室中の圧力が低下する。ｇｌＲ中の圧力が圧力変
換器１７により測定され、この変換器が圧力を代表する
電気信号（Ｐ）を制御及び表示装置１８に与える。温度
を代表する電気信号（１）が温度検知器１９から取り出
され、そして制御装［１Ｂに与えられる。圧力信号は温
度に関して補正され、そして液体中の気体濃度値が算出
されそして表示される。気体濃度値を設定値と比較し、
そして制御信号（ｃ）を発生せしめるのが好ましい。

気体！１度が所望の設定限界から外れた場合、気体注入
系２０の適切な調節が行われる。この調節は、制御装置
ｉ１８から制御信号（ｅ）を受理する注入制御装置２０
により自動的に行われる。

こうして、隔膜１３を通って室１６に流入しそして室１
６から流出する気体の流れによって、室１６中の気体の
圧力と液体中の気体の分圧との間の平衡が維持され、こ
の分圧が液体中の気体濃度を代表する。

不正確な測定を回避するため、上蓋１５に取付けられた
電磁弁作動棒り、弁３０を通して真空ポンプ３１により
、始動時に排気を行う。又、供給源からの気体、例えば
二酸化炭素が、弁３０並びに補助的な電磁弁３４及び３
５の適切な操作により室１６に導入されよう。

シリコンゴムは二酸化炭素に対して非常に選択的である
がこれのみを透過せしめるのではない。

ビール中に最も共通に存在ｌ−１そして相当多量に存在
する他の２種類の気体は酸素及び窒素である。

これらの気体の相対透過速度が３０１５／１（二酸化炭
素／酸素／窒素）であることが確認された。

ビール中の二酸化炭素、酸素及び窒素の相対量に関して
これらの透過速度は一見して無視できるようである。し
かしながら、ある液体中の溶存気体によって生ずる圧力
は、その液体中でのその気体の溶解度に反比例する。大
気圧における空気及び水の飽和溶液は１４．７ｐｓｉの
子方を生じさせ、これは温変に応じて１０，０００〜１
４，０００１）Ｐｂの酸素レベルを有し、このことはビ
ール中に存在する酸素のレベルが比較的低い場合でも二
酸化炭素の測定値に相当大きな誤差が導入され得ること
を意味する。

酸素と二酸化炭素の間の約１＝６の透過速度の相違のた
め、測定セルの定期的再始動又は更新により二酸化炭素
の測定の精度を維持することが可能であり、この操作は
約６０秒間で行われ、これにより装置が混乱することは
ほとんど、又は全くなく、そして注入速度は更新期間前
のレベルに維持される。更新期間は通常１５分間間隔で
開始され、この間隔は、約１５００１１Ｐｂの酸素を伴
うビールの場合に１５分後に、温度に依存して、二酸化
炭素の測定値に０．１容量の正の誤差が生ずるために選
択される。この効果として、受理タンク中において、二
酸化炭素のレベルが装置の所望の設定値より０．０５容
量高くなる。溶存酸素レベルがさらに高い場合、又は精
度をさらに高めるためにはさらに頻繁な更新が必要であ
る。

測定セル中の圧力は、更新の直前においては二酸化炭素
圧＋酸素圧であり、そして直後においては透過速度の相
異のためほぼ二酸化炭素の圧力である。従って、差は溶
存酸素の測定値であり、この値は選択された装置中で実
測値として表示することができ、そしてさらに、この知
見によりより高い精度をもって二酸化炭素の測定値を表
示することができる。二酸化炭素に対して１：３０の速
度差を有する窒素の透過は、記載の時点で評価されてい
ない窒素富化を伴うビールの場合をのぞき、安全に無視
することができない０酸素レベルが飽和点近くに上昇し
た場合、この状態を検出するのに特別な技巧を必要とし
ない。見かけ上の二酸化炭素レベルが簡単に測定される
異常値まで上昇するからである。従ってこの測定装置に
より、例えば液をブレンド地点に供給する脱泡液装置に
おいて検出されない損傷を受けた後の多量のビールがカ
ン詰されることが回避される。

第４図に関し、この発明に従って製造された装置の改良
された態様を説明する。

図中、圧力測定装置１００は円形開口１１１を有する基
体１１０を有し、これに主体ＩＦｔＯが受理されている
。主体１５０はねじ１１３により開口１１１に保持され
ている。このように構成される円筒状構放物は、管１２
０のねじ込み部１２２と協力するリングナツト１２１に
より枝管１２０に固定されている。適当な封止部１２３
が設けられており、そして管１２０は監視される液体が
流れる主管と連絡されている。

シリコンゴム製隔膜１３０の形の半透膜は、主体１５０
の下面の周囲縁と基体１１０の円形うね１１４との間に
保持される。

こうして、主体の下面と隔膜１３０の上面との間に室１
６０が形成される。室中のこれら２面の間に金網１４０
を挿入し、この金網は隔膜のいかなる歪も防止するよう
に機能する。

こうして高圧に耐えるように膿が支持され、そして透過
気体が密閉室に自由に出入りして平衡圧力を真に代表す
る圧力を測定することが可能になる。このことは、一体
に形故されたＯリングによりセルフシールされる膜を背
面から支持する目の細いステンレス網を用いることによ
り達成される。

密閉室中の容積は絶対的で実際的な最小にすることが重
要であり、このためには非常に高度な機械加工が必要で
あり、さらに圧力検知器の適当なタイプは、その不感体
積が極端に小さくなければならないから、圧−抵抗型（
Ｐｉｅｚｏ−ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ　）でなければならな
い。膜担体及びカバーはステンレス鋼により構成され、
そして短い脚部を有するＴ型片中に固定され、そして全
体がリングナツトにより保持される。標準Ｔ型管中の溶
存二酸化炭素は主流中のビールを代表するとは限らない
から、衛生上からも応答時間の点からもＴ型管の脚は短
かくなければならない。

主体１５０は第１の通しオリフィス１５１を有し、この
中に、焼結青銅挿入体１４１を介して室１６０と連絡す
る圧力変換器１７０が゛取り付けられている。変換器１
７０からの圧力を代表する信号は、適当な線１７１によ
り、連結器１８０を通して制御装置に与えられる。

第２の通しオリフィス１５２は室１６０と電磁弁３００
の一端を連結する。弁３００は、連結器１８０に連結さ
れた線３１０により作動する。弁３００の他端は主体１
５０中に穿孔された通路１５３に連結されそして管１９
０に連結される。

管１９０は真空ポンプ及び気体、例えば二酸化炭素の供
給源に連結され、これにより室１６０は排気され、換気
され、又は気体により充填され、これにより測定精度が
高められる。

ず換器１７０、弁３００及び管１９０を保朦するため、
装置には支柱２１０により支持され、そして主体１５０
に固定された中空円筒形囲い２００が設けられている。

第４図の装置１１次のように作動する。

液が主管から支管１２０に流入するに従って、液に含壕
れている気体が隔膜１３０を通って室１６０中に拡散し
又はここから拡散する。液体中の気体濃度が変化すれば
、液体中の気体の分圧が比例して変化する。この変化に
より隔膜をへだてて圧力差が生じ、そして平衡に達する
まで気体が室に流入し又は室から流出する。こうして、
変換器１７０により検出される室内の圧力が液中の気体
濃度を代表する。

従来、測定値は常に透過速度に依存しており、そしてそ
のために相対的な測定値であった。この発明の装置にお
いては、透過は応答時間に影響を与えるのみであり、溶
存気体の圧力が常に平衡に達するから、装置から溶存気
体の圧力の嬰測定値が得られる。

変換器１７０からの信号は液体に注入する気体の量を制
御するために使用することができ、従って所望の濃度レ
ベルを達成することができる。

従って、液体中の気体濃度を測定するための方法及び装
Ｍ梯記載された。゛この装置は液体中の気体景の管路上
制御を行う。

このように、変換器により測定きれる圧力は液体中に溶
存する気体の平衡圧であり、そして抵抗温度計が温度を
測定し、これら２つのノ（ラメ−ターがマイクロコンピ
ュータによりｔ）一体化され、このマイクロコンピュー
タが表と照合して全溶存気体量を容ｔ／容量として算出
する。

測定器に組込まれた電磁弁３００により、密閉室を真苧
排気装置に連結することが可能となる。

この装置の主な機能は、始動時にセルを更新１７、そし
て、存在しそして測定値に誤差をもたらす可能性がある
空気を除去することである。コンピュータは又基本的な
制御演算、すなわち比例演算及び積分演算を行い、そし
てフロントパネル中のダイニル上に設定された所望の値
を達成するために二酸化炭素注入速度を調節する補正さ
れたアナログ出力を発生せしめる。

この発明の範囲を逸脱すること澄〈変形又は改良を加え
ることができよう。例ターげ定期的な警報ではなく酸素
の連続的な監視を可能にする２個の測定セルを用いるこ
とができよう。この装置は、第一に醸造工業に−ｂいて
使用す乙ために開発されたものであるかソフトドリンク
工業において使用することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に従って作成された装置の１例の略図
であり、第２図は管に固定された第１図の装置の圧力測
定装置の基本的な具体例の断面図であり、第３図は第２
図の装置の上蓋の上部平面図であり、そして第４図は第
１図の圧力測定装置の改良された態様の正断面図である
。 図中、１０及び１００は圧力測定袋［、’１１は囲い、
１２（は管、１３及び１３０は隔膜、１４及び１４０け
通気性支持板（金網）であり、１５ＥＩび１５０け上蓋
であり、１６及び１６０は室であり、１７及び１７０は
圧力変換器であり、１８は制御及び表示装置であり、１
９は温度検知器であり、２０は気体注入系であり、３０
，３４．３５及び３００は電磁弁であＶ、そして２００
は中空円筒囲いである。 以下余白 ノ ＞　　　　　　　　Ｏ 手続補正書（方式） 昭和５９年１　月９０ 特許庁長官若　杉　和　夫　殿 １、事件の表示 昭和５８年　特許願　　第１５２５６７号２、発明の名
称 液体中の気体濃度の監視方法及び装置 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 ４、代理人 ６、補正の対象 （１）ａ書の「出願人の代表者」の欄 （り　委任状 （３）明細書 （４）図面 ７、補正の内容 （１）（２）　　別紙の通り （３）明細書の浄ＩＦ（内容に使更なし）（４）　　鋺
面の浄４Ｃ内容に変更なし）８、添附Ｗρの目録

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、液体を半透膜上を通過せしめることにより液体中の
   気体を該膜を通して室内に透過せしめ、そして透過した
   気体の圧力を測定し、所定の時間後に該室を排気し、そ
   して透過気体の圧力を再度測定することから成る液体中
   の気体濃度の監視方法。 ２、前記の測定圧を液の温度に関して補正する特許請求
   の範囲第１項記載の方法。 ３、囲いの中に固定されそして一方の側が液に接触する
   ように配置された半透性膜、該膜の液から離れた側に室
   を構成する手段、該室を排気する手段、及び該室の圧力
   を測定する手段を含んで成る液体中の気体濃度の監視装
   置。　　　、。 ４、透過気体の圧力を用いて圧力を代表する信号を発生
   せしめ、この信号を制御装置に与え、液体中に注入され
   るり体の量を制御するための制御・信号を発生せしめる
   特許請求の範囲第３項記載の装置。