JP2004219396A - Sampling method, method of measuring concentration, and apparatus for measuring concentration of gas dissolved in liquid phase - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To conveniently measure the concentration of a gas dissolved in the liquid phase. <P>SOLUTION: A sampling method of the dissolved gas in the liquid phase has a process I for moving a piston 105 from the minimum stroke location P1 to an intermediate stroke location P2, while an opening and closing valve 104 is opened, a process II for closing the opening and closing valve 104 after a liquid is accommodated inside a cylinder 102 and sealing a space inside the cylinder 102 and a process III for moving the piston 105 to the maximum stroke location P3 and depressurizing by enlarging volume of the sealed space in the cylinder 102. The liquid W in the sealed space is heated, during the course from the process II to the process III or the process III, and the temperature of the liquid is increased up to a predetermined temperature To. The liquid W, by emitting emits the dissolved gas in the sealed space, via the depressurizing process and the heating process, and the concentration of the dissolved gas is measured, based on a pressure change due to gasification. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流動又は滞留する液体中の溶存ガスの濃度を計測する方法及びその装置に関する。本発明は、特に、溶存炭酸ガスを含む液体、典型的には、炭酸水又は炭酸泉の溶存炭酸ガスの濃度を計測するのに好適に適用される。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、液相中の溶存炭酸ガスの量つまり濃度を分析する方法は存在しているが、化学分析によるか膜などを介して計測する電気的計測方法であった。これらは作業に時間を要し、また、計測する人は、事実上、専門の知識を有する人に限られていた。また、液相から直接的に溶存炭酸ガスの濃度を計測することのできる計測機は、非常に高価であり、例えば家庭用風呂で炭酸泉を楽しみたい人が溶存炭酸ガス濃度を知りたいとしても、従来の計測機は経済的な理由から手軽に利用できるものではなかった。
【０００３】
また、炭酸水を膜に接触させることにより溶存炭酸ガスの濃度を計測することも知られているが、風呂のように、汚れた水質ではすぐに膜の汚染により機能低下してしまうなど様々な不都合があった。
【０００４】
特開平５―１２６７１１号公報は、液相中に溶存している炭酸ガスの濃度を計測することのできる比較的簡便な方法を提案している。すなわち、この公報には、液体を一定量密閉空間に収納した後、この密閉空間の容積を拡大することにより減圧して液相中から炭酸ガスを放出させ、その際の圧力変化などから液相中の溶存炭酸ガスの量つまり濃度を計測する発明が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
炭酸水を例に説明すると、一般に、このような一定量の液を一定容積に閉じ込めて、この密閉空間を減圧して炭酸ガスをガス化させる方法は確かにガス化が起こり溶存炭酸ガスの一部は気体となり密閉容積内の圧力変化をもたらす。これを電気的に計測して濃度データとして使用する場合、溶存炭酸ガスの飽和濃度値は、水温の影響が極めて大きいため、又計測時の水温によっては、同じ溶存ガス濃度であったとしても放出されるガスの量が変化する。しかも、いちいち水温を計測して補正するのはコスト的にも難しく、又補正してもどの程度液相中に残留しているかが通常の場合、溶存有機物の影響もあり正確には解らない、このため溶存炭酸ガス量を短時間で正確に計測することは実際上難しい。
【０００６】
又、膜などを使用する計測装置の場合は、汚れが表面に付着して目詰まりを起し、炭酸イオンがセンサ内部の他のイオンとの電位変化に比較して数値を確定することができなくなる。又、膜に付着する汚れが、溶存炭酸ガスの検出部に張られたガス透過性膜の透過効率を著しく低下させる。このことから、お風呂のようなヌルや垢などの析出する環境での長期間のメンテナンスフリーは不可能である。また、従来のものは亜硝酸イオンの妨害を除く対策を考える必要があり、また、原水を高純度にろ過し続けてセンサ精度を維持するか、薬剤による膜の洗浄工程が必須である。
【０００７】
数多くの人が入浴する業務用や限定的な人が利用する家庭用の人工炭酸泉の溶存炭酸ガスの濃度を計測する場合に、膜の薬剤洗浄や高価な検出装置の交換などを不要にすることができ且つ効率的に長期間安定して溶存炭酸ガス量を計測したいという要請がある。
【０００８】
また、高濃度炭酸水（例えば２０００ｐｐｍ以上）を工業用洗浄水として使用する場合に、洗浄力の安定化を維持するのに、溶存炭酸ガス濃度を定期的に且つ簡便な方法で計測したいという要請がある。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、簡便でありながら長期的に安定して液体中の溶存ガス量を計測するのに好都合な液相中の溶存ガスのサンプリング方法を提供することにある。
本発明の目的は、簡便でありながら長期的に安定して液体中の溶存ガス量を計測することのできる液相中の溶存ガス濃度の計測方法を提供することにある。
本発明の目的は、簡単な構造の液相中の溶存ガス濃度計測装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
かかる技術的課題は、本発明によれば、基本的には、
溶存ガスを含有する一定量の液体を密閉空間に収容し、次いで、前記密閉空間を減圧し、この減圧した密閉空間内の液体が所定の温度となるように加熱することにより液体が放出するガスをサンプリングすることにより達成される。
【００１１】
つまり、密閉空間内に取り込んだ一定量の液体を減圧と加熱工程を通して溶存ガスを放出させて、これを例えば、持ち運び可能な小型のサンプリング容器等に閉じ込めてガスクロマタオグラフィーなどで分析したり、又は、サンプリングしたガスを分析機器に直接的に供給して炭酸ガス濃度を計測したり、または、密閉空間内の圧力をセンサで検出して、センサが出力する電圧を例えば予め設定した計量線に従い変換して、予め用意したモニタなどに濃度表示を行う。これによれば、密閉容器内に取り込んだ液体の温度を常に同じ状態となるように管理してあるため、ターゲットとするガスの溶存ガス飽和濃度を一定に保つことができ、その結果、液体に含まれる溶存ガスの濃度を、液体の温度及び雰囲気温度の影響を受けることなく計測することができる。この計測に膜を使用していないため、煩雑なメンテナンスも必要としない。本発明は、醗酵分野から公害計測分野まで広い範囲に適用可能である。
【００１２】
ガス溶存ガスの濃度が低い液体を計測するときには、これから放出されるガスは比較的少なく、したがってガス圧も低く、圧力センサの能力によって、これを正確に検出することができない。これに対応するには、サンプリングしたガスを加圧して、圧力センサの能力に適した圧力まで上昇させた後に、ガス圧を検出するのがよい。このことは、サンプリングしたガスの濃度を検知するときにも同じであり、サンプリングしたガスを加圧して濃度を実質的に高めた後にガス濃度を検知するのがよい。これに適した減圧装置としてプランジャー式減圧装置を挙げることができる。
【００１３】
密閉空間の減圧は、減圧装置を使用してもよいが、密閉空間の容積を拡大することにより行ってもよい。密閉空間の容積をどの程度拡大するかは、液体に含有する溶存ガスの濃度の程度によって決定すればよい。例えば、高濃度の炭酸水であれば、それほど容積を拡大しなくても密閉空間内の液体が放出する炭酸ガスの量が多いため、これを圧力センサや濃度センサで検出するのは容易である。他方、低濃度の炭酸水であれば、容積を充分に拡大して減圧の度合いを大きくすることで液体のガス放出を促すことができる。
【００１４】
溶存ガスが低濃度の液体を対象とするときには、放出ガスの圧力や濃度を検知するときに、これを閉じこめた密閉空間の容積を小さくするのが好ましい。上述したように、低濃度の炭酸水を対象にする場合、炭酸水を収容した密閉空間の容積を充分に拡大して減圧の度合いを大きくすることで炭酸ガスの放出を促すことができるが、炭酸ガスの量は少ないため、これを検知するのは高性能なセンサを用意する必要がある。低濃度炭酸水のように、サンプリングした炭酸ガスの量が本来的に少ないときには、炭酸水が放出した炭酸ガスの圧力や濃度を検知するのときに、この炭酸ガスを収容した密閉空間の容積を縮小させることで、汎用されているセンサで、圧力や濃度を検知することが容易になる。これを実施するのに、液体を収容した密閉空間を拡大して減圧し且つ液体を所定温度まで加熱してガスの放出を促した後、拡大した密閉空間の容積を所定の量だけ小さくした後に、ガス圧又はガス濃度を検知するようにすればよい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
第１の実施の形態（図１〜図５）
まず、図１を参照して、第１の実施の形態の概要を説明する。
【００１６】
溶存ガスサンプリング又は濃度測定装置１００は、溶存ガスを含有する液体Ｗが流れる管路や液体Ｗで満たされた管体などの液体源１０１に隣接して配置されたシリンダ１０２を有し、このシリンダ１０２は比較的小さな開口１０３を通じて液体源１０１に連通している。開口１０３には開閉弁１０４が設けられ、開閉弁１０４を開放した状態でピストン１０５を図中右方向に移動させることにより、液体源１０１からシリンダ１０２内へ液体Ｗを取り込むことができる（図１の（Ｉ）参照）。
【００１７】
ピストン１０５は、押し込んだ最小ストローク位置Ｐ１と中間ストローク位置Ｐ２と最大ストローク位置Ｐ３との３つの位置をとることができる。開閉弁１０４を開放した状態でピストン１０５を最小ストローク位置Ｐ１から中間ストローク位置Ｐ２まで移動させて（工程Ｉ）、シリンダ１０２の中に液体Ｗを収容した後に開閉弁１０４を閉じてシリンダ１０２内の空間を密閉する（工程ＩＩ）。次いで、ピストン１０５を最大ストローク位置Ｐ３まで移動させて、シリンダ１０２内の密閉空間の容積を拡大することにより減圧する（工程ＩＩＩ）。工程ＩＩから工程ＩＩＩの過程又は工程ＩＩＩで密閉空間内の液体Ｗを加熱し、液体Ｗの温度を所定温度Ｔｏまで上昇させる。密閉空間内の液体Ｗは、減圧工程及び加熱工程を経ることにより、溶存ガスを放出し密閉空間内でガス化する。
【００１８】
次の工程ＩＶでシリンダ１０２内の気相（ガス）をサンプリングする。サンプリングしたガスにより、例えばシリンダ１０２に設けた圧力センサにより工程ＩＩＩから工程ＩＶへの移行過程での圧力変化や工程ＩＶでの圧力から溶存ガスの濃度を計測してもよく、或いは、ガスの濃度から溶存ガスの濃度を計測してもよい。また、シリンダ１０２内の気相（ガス）を、シリンダ１０２に連結した分析機器に送り込んで、この分析機器で溶存ガスの濃度を計測するようにしてもよい。
【００１９】
すなわち、炭酸ガスを液相中からガス化させて一定体積中のガス圧や濃度信号として取り出し、圧力センサや濃度センサ（例えば特許第３２３６２５４のような炭酸ガス濃度センサ素子を使用して）によって、圧力変化を電気的信号に置き換えて外部に送信するか又は予め化学分析したデータに適合させる変換を行い、これをデジタル的に数字表示として又は面積変化などのアナログ的表示として図外のモニタに表示するようにしてもよい。
【００２０】
以上の一連の工程が完了したら、開閉弁１０４を開放した後にピストン１０５を最小ストローク位置Ｐ１まで押し込んでシリンダ１０２内の液体Ｗ及びガスを液体源１０１に排出する。
【００２１】
開閉弁１０４は、例えば電磁弁で構成してもよいが、例えば、ピストン１０５を駆動するピストンロッド（図示せず）を中空シャフトで構成し、この中空シャフト及びピストン１０５を貫通する弁棒で構成し、この弁棒を直線動作させることにより、弁棒の先端で開口１０３を開閉するようにしてもよい。
【００２２】
中間ストローク位置Ｐ２及び最大ストローク位置Ｐ３、とくに中間ストローク位置Ｐ２と最大ストローク位置Ｐ３との間のストローク量は、対象とする液体の溶存ガスの濃度によって決定すればよい。また、中間ストローク位置Ｐ２と最大ストローク位置Ｐ３との間に第４のストローク位置Ｐ４を用意し、最大ストローク位置Ｐ３で液体からガスを放出させた後に、第４ストローク位置Ｐ４までピストン１０５を戻した後にガス圧や濃度を検知するようにしてもよい。このようなピストン１０５の停止位置を自在にするには、ピストン１０５の駆動源としてパルスモータのようなコントローラにより自在に停止位置を設定できる駆動源を採用するのがよい。
【００２３】
シリンダ１０２内に取り込んだ液体Ｗを所定温度まで加熱するための手段として、シリンダ１０２の壁やピストン１０５などにヒータを内蔵させると共に、これに付随して温度センサを配置させて、この温度センサにより液体Ｗの温度を監視してもよいが、加熱手段として定温発熱体を採用するのが好ましい。定温発熱体の具体例としては、チタン酸バリウムを主成分とした半導体セラミックからなるＰｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｉｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ Ｔｈｅｒｍｉｓｔｏｒ（ＰＴＣサーミスタ）が知られている。定温発熱体を採用すれば液体Ｗを所定の温度まで上昇させ且つこの温度を維持することができる。つまり、定温発熱体は加熱手段と温度センサの２つの機能を有する。ちなみに、ＰＴＣサーミスタは、例えば約７０℃の設定温度に到達すると電気抵抗が無限大になって発熱せず、発熱体それ自体で温度を管理できるものであり、これを使用するのが部品点数を少なくするうえで望ましい。
【００２４】
炭酸水中の溶存炭酸ガス濃度を検出するのであれば、水蒸気圧の影響を抑えつつターゲットの炭酸ガスの放出を促すことのできる温度まで加熱するのがよく、具体的には約５０℃〜約７５℃の範囲内の所定の温度を設定するのがよい。
【００２５】
図２〜図５を参照して具体例を説明すると、炭酸ガス濃度計測装置１は、固定ケーシング部材５０などの要素が取付板５１により一体化され、単一のユニットとして管路（図示せず）にネジなどにより脱着可能に固定される。この固定ケーシング部材つまりシリンダ部材５０の中に円筒状ピストン１５が同軸に挿入されている。円筒状ピストン１５はスクリュー２２−Ａ及びこれに螺合した雌ネジ２２を介して駆動用モータ４７に連結され、雌ネジ２２はプレート２２−Ｃを介してピストン１５と一体化されている。駆動用モータ４７が駆動することにより、ピストン１５は、図３の最小ストローク位置、図４の中間ストローク位置、図５の最大ストローク位置を取ることができ、一回の計測作業が完了すると図２の最小ストローク位置に戻る。
【００２６】
円筒状ピストン１５の中には、弁棒つまり止水シャフト３０が上下動可能に設けられている。止水シャフト３０は、駆動モータ４８によって上下動する。駆動モータ４８の出力軸には雌ネジ４８−Ａが設けられ、この雌ネジ４８−Ａに螺合する雄ねじが止水シャフト３０の上端部に形成されている。止水シャフト３０の上部には回止めピン４８−Ｂが突設され、このピン４８−Ｂは上下に延びるスリットによって案内される。これにより、駆動モータ４８の回転動作が止水シャフト３０の上下動作に変換される。
【００２７】
駆動モータ４８は、回止めピン４８−Ｂと係合する２つのリミットスイッチ４６−Ｃ、４６−Ｄによって停止位置が予め設定されているが、駆動モータ４８としてパルスモータを採用するのであれば、このようなリミットスイッチの必要はなくなる。又、円筒状ピストン１５を駆動するためのモータ４７についても、円筒状ピストン１５を３つの位置Ｐ１〜Ｐ３で停止させるためのリミットスイッチなどのモータ回転停止手段２２−Ｂが設けられているが、駆動モータ４７としてパルスモータを採用するのであれば、このようなリミットスイッチの必要はなくなるだけでなく、円筒状ピストン１５の停止位置を自在に設定できるという利点があり、この利点を利用して、ガス圧や濃度を検知するときに、円筒状ピストン１５を最大ストローク位置から戻して、この円筒状ピストン１５を最大ストローク位置と中間ストローク位置との間の第４ストローク位置で停止させた後に、ガス圧や濃度を検知することもできる。これにより汎用のセンサを用いて比較的低濃度の炭酸水の濃度計測を行うことができる。
【００２８】
止水シャフト３０は図２から図３まで上昇して出入口を開放し、また円筒状ピストン１５を図４の中間ストローク位置まで上昇させることにより、管路に通じる給水口１０から液溜部１１に流入した液体がシリンダ内に取り込まれる。シリンダの出入口近傍には好ましくはＰＴＣサーミスタからなる加熱部１３−Ａが設けられ、シリンダ内に取り込んだ液体の加熱を開始する。次に、図５に図示のように、止水シャフト３０を下降させてシリンダ出入口を閉じてシリンダ内空間を密閉した後、円筒状ピストン１５を最大ストローク位置まで上昇させて一定時間、この最大ストローク位置を保持する。これによりシリンダ内の密閉空間は、減圧状態になり且つ加熱により液相中の炭酸ガスが放出される。
【００２９】
放出された炭酸ガスは円筒状ピストン１５と止水シャフト３０との間のガス通路３２及び検出管路２０を通じて圧力をガス圧検知装置１９に伝え、この検知装置１９で電圧又は電流信号に変換される。この信号はコントローラ（図示せず）に送られて所定の分析計量線に従いデジタル数値に変換されて図外のモニタに濃度が表示される。ガス圧検知装置１９に代えて濃度を検知するものであってもよい。この一回の計測工程が終了したら加熱部１３Ａの電源がＯＦＦとなる。また、円筒状ピストン１５が先行して図３の最小ストローク位置まで戻り、次いで、止水シャフト３０が下降してシリンダ出入口を閉じる図２の初期位置に戻る。止水シャフト３０に先だって円筒状ピストン１５の下降動作を先行させることにより、検出管路２０のガスやシリンダ内の液体を管路に排出することができる。
【００３０】
図２に図示の炭酸ガス濃度計測装置１においては、加熱部１３−Ａを幾つかに分割して固定ケーシング部材つまりシリンダ部材５０に配置すると共に、この分割した加熱部を収容した部分をパーツ化することにより、加熱手段が故障したときには当該部分のパーツだけを交換できるようにしてもよい。
【００３１】
また、図１に示す装置１では濃度検知装置１９は別ユニットとして描かれているが、電気的な変化を電圧などで取り出せる歪計測素子や固体電解質型炭酸ガスセンサ素子を、固定ケーシング部材つまりシリンダ部材５０の内面や、円筒状ピストン１５の中に内蔵してもよい。
【００３２】
第１の実施の形態の変形例（図６〜図８）
上述した第１の実施の形態では、第１駆動用モータ４７によりピストン１５を駆動し、第２駆動モータ４８により可動弁棒つまり止水シャフト３０を駆動するようにしたが、この変形例では、ピストン１５及び止水シャフト３０をカム機構により駆動するようにしてある。
【００３３】
すなわち、変形例のセンサシステム１５０はカム部材５８１を有し、このカム部材１５１は、減速モータ１５２によって駆動される。カム部材１５１は、図７で左側に第１のカムフェース１５４が形成され、右側に第２のカムフェース１５５が形成されている。すなわち、一つのカム部材１５１に２つのカムフェース１５４、１５５が形成され、この共通のカム部材１５１によって、ピストン１５と止水シャフト３０の動作が制御されるようになっている。
【００３４】
共通のカム部材１５１は、第１のカムフェース１５４を含む第１のカム部材と、第２のカムフェース１５５を含む第２のカム部材とを例えば一体成型することにより物理的に一体化したものであってもよく、或いは、第１のカムフェース１５４を含む第１のカム部材と、第２のカムフェース１５５を含む第２のカム部材とを別に製造し、これら第１、第２のカム部材同士を例えば凹凸嵌合により一体化したものであってもよい。
【００３５】
第１のカムフェース１５４に当接する第１のカムフォロア１５６は、第１リンク１５７を介してピストン１５の上端に連結されている。また、第２のカムフェース１５５に当接する第２のカムフォロア１５９は、第２リンク１６０を及び可動板１６１を介して止水シャフト３０の上端に連結されており、可動板１６１は、ケース１６３の上下に延びる長孔１６４に案内されて上下に移動可能である。なお、図６を参照して、ピストン１５に関連した第１リンク１５７は支点１６５を中心に揺動可能であり、止水シャフト３０に関連した第２リンク１６０は支点１６６を中心に揺動可能である。そして、第１リンク１５７は、第１引っ張りバネ１６７により、第１カムフォロア１５６を第１カムフェース１５４と当接する方向に付勢されており、第２リンク１６０は、第２引っ張りバネ１６８により、第２カムフォロア１５９を第２カムフェース１５５と当接する方向に付勢されている。
【００３６】
このカム機構によるピストン１５及び止水シャフト３０の動作を図８に示す。同図から分かるように、ピストン１５は、上述した最小ストローク位置Ｐ１、中間ストローク位置Ｐ２、最大ストローク位置Ｐ３の他に、中間ストローク位置Ｐ２と最大ストローク位置Ｐ３との間のガス検出ストローク位置Ｐ４をとるようになっており、このガス検出ストローク位置Ｐ４をとったときに、ガス圧の検出が行われる。また、ヒータ１３−Ａによる加熱は、第２位置Ｐ２から最大ストローク位置Ｐ３、次いでガス検出ストローク位置Ｐ４に至る直前まで行われ、ガス圧検出のときにはヒータ５７３はＯＦＦされる。
【００３７】
ヒータ５７３のＯＮ／ＯＦＦ及びガス圧検出とカム位置とを同期させるために、図７に示すように、カム部材１５１の側面に全周に亘って延びるリング１６９を単数又は複数設け、このリング１６９に切欠きを設けて、この切欠きを光センサ１７０で検出することにより、カム回転角度を検出するようにしてもよい。
【００３８】
第２の実施の形態（図９〜図１３）
まず、図９を参照して、第２の実施の形態の概要を説明する。
【００３９】
溶存ガスサンプリング又は濃度測定装置２００は、溶存ガスを含有する液体Ｗの源２０１に開口するシリンダ２０２と、このシリンダ２０２の開口２０３に臨んで止栓部材２０４とを有し、止栓部材２０４は、シリンダ開口２０３を開閉する。
【００４０】
シリンダ開口２０３を開放した状態で、ピストン２０５が、液体源２０１に隣接した最小ストローク位置Ｐ１から中間ストローク位置Ｐ２に移動し、次いで、止栓部材２０４でシリンダ開口２０３を閉じることにより、液体源２０１からシリンダ１０２内へ液体Ｗを取り込むことができる（図９の（ＩＩ）参照）。
【００４１】
次いで、ピストン２０５を最大ストローク位置Ｐ３まで移動させて、シリンダ２０２内の密閉空間の容積を拡大することにより減圧する（工程ＩＩＩ）。図示の例では、止栓部材２０４にヒータが内蔵されており、工程ＩＩから工程ＩＩＩの過程又は工程ＩＩＩでヒータがＯＮされて密閉空間内の液体Ｗを加熱し、液体Ｗの温度を所定温度Ｔｏまで上昇させる。密閉空間内の液体Ｗは、減圧工程及び加熱工程を経ることにより、溶存ガスを放出し密閉空間内でガス化する。
【００４２】
次の工程ＩＶでシリンダ２０２内の気相（ガス）をサンプリングする。サンプリングしたガスにより、例えばシリンダ２０２やピストン２０５に設けた圧力センサにより工程ＩＩＩから工程ＩＶへの移行過程での圧力変化や工程ＩＶでの圧力から溶存ガスの濃度を計測してもよく、或いは、ガスの濃度から溶存ガスの濃度を計測してもよい。また、シリンダ２０２内の気相（ガス）を、シリンダ２０２に連結した分析機器に送り込んで、この分析機器で溶存ガスの濃度を計測するようにしてもよい。
【００４３】
以上の一連の工程が完了したら、止栓部材２０４を初期位置まで戻してシリンダ開口２０３を開放した後にピストン２０５を最小ストローク位置Ｐ１まで押し戻してシリンダ２０２内の液体Ｗ及びガスを液体源２０１に排出する。
【００４４】
シリンダ２０２内に取り込んだ液体Ｗを所定温度まで加熱するための手段として、シリンダ２０２の壁や止栓部材２０４或いはピストン２０５などにヒータを内蔵させると共に、これに付随して温度センサを配置させて、この温度センサにより液体Ｗの温度を監視してもよいが、加熱手段としてＰＴＣサーミスタであるのがよい。
【００４５】
図１０〜図１３を参照して具体例を説明すると、図１０に示す溶存炭酸ガス濃度計測装置２は、円筒状ピストン１５の中を貫通して配置された止水シャフト２６の先端部に加熱部１３が内蔵されている。図１１の状態では、止水シャフト２６は下端ストローク位置にあって円筒状ピストン１５と止水シャフト２６との間のガス通路２１が液溜部１１に開放され、残留ガスが液溜部１１に排出される。
【００４６】
次いで、サンプリングが開始され、図１２に示すように円筒状ピストン１５は中間ストローク位置まで引き上げられると共に止水シャフト２６も引き上げられる。これにより、液溜部１１内の液体が一定量シリンダ内に収容され、また、止水シャフト２６によりシリンダ開口が閉じられると、シリンダ内空間は密閉空間になる。
【００４７】
こうして止水シャフト２６の先端部の加熱部１３がＯＮして加熱されながら図１３のように円筒状ピストン１５が最大ストローク位置まで上昇して密閉空間の容積を拡大することにより減圧し、この最大ストローク位置を一定時間保つ。シリンダ内の密閉空間では、液相中の溶存炭酸ガスがガス化し、このガス化したガスは、ガス通路２１及び検出管路２０を通ってガス圧検知又は濃度検知装置１９に伝達される。
【００４８】
一回の計測が完了すると、加熱部１３の電源がＯＦＦし、また、止水シャフト２６と円筒状ピストン１５が図１１の初期位置に戻る。ここで検知装置１９と検出管路２０の中にある残留炭酸ガスは、図外の管路に入口１０と出口１２を通じて連通する液溜部１１に排出される。
【００４９】
第３の実施の形態（図１４〜図１６）
まず、図１４を参照して、第３の実施の形態の概要を説明する。
【００５０】
溶存ガスサンプリング又は濃度測定装置３００は、溶存ガスを含有する液体Ｗで満たされた管体３０１を挟んで第１、第２のシリンダ３０２、３０３が配置され、この第１、第２のシリンダ３０２、３０３は互いに対向して位置している。
【００５１】
第１のシリンダ３０２には第１ピストン３０４が挿入され、第２のシリンダ３０３には止栓ピストン３０５が挿入されている。第１ピストン３０４は、最小ストローク位置Ｐ１（図１４の（Ｉ））と、中間ストローク位置Ｐ２と、最大ストローク位置Ｐ３との３つの位置を取ることができる。
【００５２】
止栓ピストン３０５は、管体３０１から退却した第１位置と、管体３０１を横断して第１シリンダ３０２の開口を閉じる第２位置とをとることができる。
【００５３】
先ず、第１ピストン３０４が最小ストローク位置Ｐ１から中間ストローク位置Ｐ２まで移動して、管体３０１から第１シリンダ３０２の中に液体を取り込む。次いで、止栓ピストン３０５を前進させて、この止栓ピストン３０５の先端で第１シリンダ３０２の開口を閉じる（工程ＩＩ）。これにより、止栓ピストン３０５と第１ピストン３０４とで挟まれた所定容積の密閉空間が形成される。
【００５４】
次いで、第１ピストン３０４を最大ストローク位置Ｐ３まで移動させて、第１シリンダ３０２内の密閉空間の容積を拡大することにより減圧する（工程ＩＩＩ）。工程ＩＩから工程ＩＩＩの過程又は工程ＩＩＩで密閉空間内の液体Ｗを加熱し、液体Ｗの温度を所定温度Ｔｏまで上昇させる。密閉空間内の液体Ｗは、減圧工程及び加熱工程を経ることにより、溶存ガスを放出し密閉空間内でガス化する。
【００５５】
次の工程ＩＶで第１シリンダ３０２内の気相（ガス）をサンプリングする。サンプリングしたガスにより、例えば第１シリンダ３０２に設けた圧力センサにより工程ＩＩＩから工程ＩＶへの移行過程での圧力変化や工程ＩＶでの圧力から溶存ガスの濃度を計測してもよく、或いは、ガスの濃度から溶存ガスの濃度を計測してもよい。また、第１シリンダ３０２内の気相（ガス）を、第１シリンダ３０２に連結した分析機器に送り込んで、この分析機器で溶存ガスの濃度を計測するようにしてもよい。
【００５６】
以上の一連の工程が完了したら、止栓ピストン３０５を退却させて第１シリンダ３０２を管体３０１に開放し、次いで、第１ピストン３０４を最小ストローク位置Ｐ１まで戻して、第１シリンダ３０２内の液体及びガスを液体源３０１に排出する。
【００５７】
第１シリンダ３０２内に取り込んだ液体Ｗを所定温度まで加熱するための手段として、例えば止栓ピストン３０５や第１ピストン３０４或いは第１シリンダ３０２の壁にＰＴＣサーミスタなどのヒータを内蔵させるのがよく、炭酸水中の溶存炭酸ガス濃度を検出するのであれば、水蒸気圧の影響を抑えつつターゲットの炭酸ガスの放出を促すことのできる温度まで加熱するのがよく、具体的には約５０℃〜約７５℃の範囲内の所定の温度を設定するのがよい。
【００５８】
図１５、図１６を参照して具体例を説明すると、図１５は水平式計測装置３を示し、図１６は垂直式計測装置４を示す。これらの図面において、固定ケーシング部材５３の中にガス圧検知部４０と加熱部１３が両方とも可動可能に装着され、図１５の水平式計測装置３ではガス圧検知部４０と加熱部１３とが水平方向に対向して位置しており、図１６の垂直式計測装置４ではガス圧検知部４０と加熱部１３とが垂直方向に対向して位置している。
【００５９】
図１４で説明した第１ピストン３０４が、第１駆動モータ１７−Ａによって駆動されるガス検知部４０に相当し、図１４の止栓ピストン３０５が、第２モータ１８−Ａによって駆動される加熱部１３に相当する。
【００６０】
装置３、４は、図１４で説明したように動作して、溶存ガス濃度を計測するが、図１５の水平式計測装置３にあっては、ガス検知部４０は、密閉空間を拡大して溶存ガスを放出させるときに、水面より上に位置するように配置されており、加熱部１３は水面より下に位置するように配設されている。
【００６１】
第４の実施の形態（図１７、図１８）
まず、図１７を参照して、第４の実施の形態の概要を説明する。
【００６２】
溶存ガスサンプリング又は濃度測定装置４００は、溶存ガスを含有する液体Ｗが満たされた管体４０１を横断する方向に進退するスリーブ４０２を有し、このスリーブ４０２の中に、ＰＴＣサーミスタなどの加熱手段を内蔵したピストン４０３が挿入されている。また、スリーブ４０２に対向する位置にはポート４０４が開口されている。
【００６３】
ピストン４０３はスリーブ４０２の先端に位置する第１ストローク位置Ｐ１と、スリーブ４０２の中間部分に位置する第２ストローク位置Ｐ２との２つの位置をとることができる。
【００６４】
装置４００の動作は、先ず、ピストン４０３を後退させて第２ストローク位置Ｐ２に位置決めし、次いで、スリーブ４０２を前進させて管体４０１の対向面に液密に当接させる。これにより、スリーブ４０２の中に、所定量の液体を収容した密閉空間が形成される。
【００６５】
次いで、ピストン４０３に内蔵した加熱手段をＯＮさせて、収容した液体を所定の温度に加熱する。収容した液体を加熱することにより液体から放出されたガスはポート４０４を通じてサンプリングされ、前述したのと同じ方法で、管体４０１を流れる液体中の溶存ガスの濃度の測定が行われる。
【００６６】
図１８を参照して具体例を説明すると、炭酸ガス濃度計測装置５は、駆動モータ４３によって遮蔽スリーブ４２が加熱部１３側に移動して給水口１０と吐水口１２との間の液溜部１１の流水空間に一定量の遮蔽された密閉空間を作り出し、この密閉空間に連通している減圧装置４４は、遮蔽シリンダ４２が上昇して密閉空間を形成した後加熱部の電源がＯＮ状態となる同時に減圧装置４４が作動して液相中からの溶存炭酸ガスの放出を行わせる。
【００６７】
ここに減圧装置４４はプランジャーポンプ式の減圧装置であるのがよい。プランジャーポンプ式の減圧装置であれば、プランジャーのストロークを制御することにより減圧度合いを任意に設定することが可能であり、また、例えば比較的低濃度の炭酸水の溶存ガス濃度を計測するときに、最初に、プランジャーを大きくストロークさせて大きな減圧状態を一定時間維持して液相中からガスの放出を促し、次いで、プランジャーを多少戻す又は減圧前の位置まで戻した後に、ガス圧又はガス濃度を検知すればよい。これによれば、ガス圧検知又は濃度検知装置１９の能力に適した圧力範囲又は濃度範囲でガス圧又は濃度を検知することができる。
【００６８】
第５の実施の形態（図１９、図２０）
まず、図１９を参照して、第５の実施の形態の概要を説明する。
【００６９】
溶存ガスサンプリング又は濃度測定装置５００は、溶存ガスを含有する液体Ｗで満たされた管体５０１を横断する方向に進退するスリーブ５０２を有し、このスリーブ５０２の中に、ＰＴＣサーミスタなどの加熱手段を内蔵したピストン５０３が挿入されている。
【００７０】
ピストン５０３はスリーブ５０２の先端に位置する第１ストローク位置Ｐ１と、スリーブ５０２の中間部分に位置する第２ストローク位置Ｐ２と、スリーブ５０２の先端から大きく離れた第３ストローク位置Ｐ３との３つの位置をとることができる。
【００７１】
装置５００の動作は、先ず、ピストン５０３を後退させて第２ストローク位置Ｐ２に位置決めし、次いで、スリーブ５０２を前進させて管体５０１の対向面に液密に当接させる。これにより、スリーブ５０２の中に、所定量の液体を収容した密閉空間が形成される（工程ＩＩ）。
【００７２】
次いで、ピストン５０３を第３ストローク位置Ｐ３まで後退させて、スリーブ５０２内の密閉空間の容積を拡大することにより減圧する（工程ＩＩＩ）。工程ＩＩから工程ＩＩＩの過程又は工程ＩＩＩで密閉空間内の液体Ｗを加熱し、液体Ｗの温度を所定温度Ｔｏまで上昇させる。密閉空間内の液体Ｗは、減圧工程及び加熱工程を経ることにより、溶存ガスを放出し密閉空間内でガス化する。
【００７３】
次の工程でシリンダ１０２内の気相（ガス）をサンプリングする。サンプリングしたガスの圧力又は工程ＩＩＩでの圧力変化などにより液体中の溶存ガスの濃度を計測することができる。以上の一連の工程が完了したら、図１９の工程Ｉに示す初期状態に戻す。
【００７４】
図２０を参照して具体例を説明すると炭酸ガス濃度計測装置６は、駆動モータ４３によって遮蔽スリーブ４２が上昇してガス圧検知部４０を液溜部１１の空間で一定量の密閉空間を形成し、次いで、加熱部１３の電源がＯＮして加熱を行いつつ駆動モータ１８−Ａによって加熱部１３を下方向に移動して密閉空間を拡大して、密閉空間を減圧状態にし、この減圧状態を一定時間保つ。このようにして、液相中から放出された炭酸ガスの濃度又は圧力がガス検知装置４０により検知される。
【００７５】
以上、本発明の好ましい実施の形態を説明したが、例えば図２に例示した装置１のような構造のものにあっては、計測後にガスを炭酸水管路に排出するのが好ましいのは云うまでもないが、この排出を強制的に行うために、別機構でこの排出系に空気を送り込みんで、検出管路２０などを大気で満たすようにしてもよい。また、この検出管路２０に加熱手段を付設して、検出管路２０を例えば６５℃以上の温度に保つようにして、一般細菌を死滅させるようにしてもよい。
【００７６】
また、図１８の装置５でプランジャーポンプ式の減圧装置４４による減圧を例示したが、他の装置１〜３、６でも、ピストン部材を移動させる代わりに減圧装置４４を採用して減圧工程を行うようにしてもよい。このような減圧装置４４を採用したときには、密閉空間と減圧装置４４とを連通するガス通路に、計測後に空気を送り込んで、空気で希釈するのが濃度計測誤差の発生を抑えるのに好ましい。
【００７７】
また、第２、第３などの実施の形態において、密閉空間を拡大して減圧し且つ密閉空間内の液体を所定温度まで加熱してガスの放出を促した後に、密閉空間の容積を縮小させた後にガス圧や濃度を検知するようにしてもよい。このようなピストンの停止位置を自在にするには、ピストンの駆動源としてパルスモータのようなコントローラにより自在に停止位置を設定できる駆動源を採用するのがよい。
【００７８】
例えば、本発明を、人工的に生成した炭酸泉の濃度を計測するのに適用した場合、計測した濃度をモニタで数値表示するようにすれば、ユーザが、どの程度の炭酸ガス濃度の炭酸泉に入浴しているかを入浴中に知ることができる。また、例えば、規定した濃度以上の炭酸泉であるときには、炭酸泉の供給を強制停止したり、生成する炭酸泉の濃度を強制的に下げるなどの安全対策を施すのが容易になる。
【００７９】
また、本発明により産業用や医療用としても高濃度炭酸水による洗浄及びその装置の発達を可能にする。本発明は、生鮮野菜などにおいて、虫や汚れや細菌などを同時に取り除く洗浄機等には作業効率向上やＨＡＣＣＰ（ハセップ基準）の持つ記録管理という品質の安定生産には欠かせないものであると言え、本発明により、こうした効果が得られる簡便で安定した液相中の溶存炭酸ガスの計測が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態の原理を説明するための説明図である。
【図２】第１の実施の形態の具体例の炭酸ガス濃度計測装置の構成を例示する図である。
【図３】図２に示す装置の作用説明図であり、計測終了時に計測装置内のガス圧排出を示す図である。
【図４】図２に示す装置の作用説明図であり、計測装置内に炭酸水を導入する状態を示す図である。
【図５】図２に示す装置の作用説明図であり、計測装置内に形成した密閉空間を拡大して減圧し且つ加熱して炭酸水から炭酸ガスを放出させる状態を示す図である。
【図６】第１の実施の形態の変形例を示す断面図であり、カム機構により動作する。
【図７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った断面図である。
【図８】共通カム部材に形成された２つのカムフェースによる動作タイミング図である。
【図９】第２の実施の形態の原理を説明するための説明図である。
【図１０】第２の実施の形態の具体例の炭酸ガス濃度計測装置の構成を例示する図である。
【図１１】図１０に示す装置の作用説明図であり、計測終了時に計測装置内のガス圧排出を示す図である。
【図１２】図１０に示す装置の作用説明図であり、計測装置内に炭酸水を導入してこれを密閉した状態を示す図である。
【図１３】図１０に示す装置の作用説明図であり、計測装置内に形成した密閉空間を拡大して減圧し且つ加熱して炭酸水から炭酸ガスを放出させる状態を示す図である。
【図１４】第３の実施の形態の原理を説明するための説明図である。
【図１５】第３の実施の形態の一つの具体例の炭酸ガス濃度計測装置の構成を例示する図である。
【図１６】第３の実施の形態の他の具体例の炭酸ガス濃度計測装置の構成を例示する図である。
【図１７】第４の実施の形態の原理を説明するための説明図である。
【図１８】第４の実施の形態の具体例の炭酸ガス濃度計測装置の構成を例示する図である。
【図１９】第５の実施の形態の原理を説明するための説明図である。
【図２０】第５の実施の形態の具体例の炭酸ガス濃度計測装置の構成を例示する図である。
【符号の説明】
１ 第１の実施の形態の炭酸ガス濃度計測装置
２ 第２の実施の形態の炭酸ガス濃度計測装置
３ 第３の実施の形態に含まれる炭酸ガス濃度計測装置
４ 第３の実施の形態の他の例の炭酸ガス濃度計測装置
５ 第４の実施の形態の炭酸ガス濃度計測装置
６ 第５の実施の形態の炭酸ガス濃度計測装置
１１ 液溜部
１３、１３−Ａ 加熱部
１４ 止水シャフト先端部
１５ 円筒状ピストン
１７、１８、１７−Ａ 駆動モータ
４３、１８−Ａ 駆動モータ
１９ ガス圧又は濃度検知装置
２０ 検出管路
２１、３２ ガス通路
２６、３０ 止水シャフト
４０ ガス検知部
４１ 加熱部ピストン
４２ 遮蔽スリーブ
４４ 減圧装置
１５１ カム部材
１５４ 止水シャフト用カムフェース
１５５ ピストン用カムフェース[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and an apparatus for measuring the concentration of a dissolved gas in a flowing or stagnating liquid. The present invention is suitably applied particularly to measuring the concentration of a dissolved carbon dioxide gas in a liquid containing dissolved carbon dioxide gas, typically carbonated water or a carbonated spring.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, there has been a method for analyzing the amount, that is, the concentration of dissolved carbon dioxide gas in a liquid phase, but it has been an electrical measurement method in which measurement is performed by chemical analysis or through a membrane or the like. These are time consuming tasks, and the people who measure are virtually limited to those with specialized knowledge. In addition, a measuring instrument that can directly measure the concentration of dissolved carbon dioxide from the liquid phase is very expensive.For example, even if a person who wants to enjoy a carbonated spring in a home bath wants to know the concentration of dissolved carbon dioxide, Conventional measuring instruments have not been readily available for economic reasons.
[0003]
It is also known to measure the concentration of dissolved carbon dioxide gas by bringing carbonated water into contact with the membrane.However, in the case of dirty water, such as a bath, the function is immediately deteriorated due to contamination of the membrane. There was an inconvenience.
[0004]
JP-A-5-126711 proposes a relatively simple method capable of measuring the concentration of carbon dioxide dissolved in a liquid phase. That is, in this publication, after a certain amount of liquid is stored in a closed space, carbon dioxide gas is released from the liquid phase by reducing the pressure by expanding the volume of the closed space, and the liquid phase There is disclosed an invention for measuring the amount, ie, concentration, of dissolved carbon dioxide gas therein.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Taking carbonated water as an example, generally, the method of confining such a fixed amount of liquid in a fixed volume and decompressing the enclosed space to gasify carbon dioxide gas certainly causes gasification and reduces the amount of dissolved carbon dioxide gas. The part becomes a gas, causing a pressure change in the enclosed volume. When this is measured electrically and used as concentration data, the saturated concentration value of the dissolved carbon dioxide gas is greatly affected by the water temperature, and depending on the water temperature at the time of measurement, even if the dissolved gas concentration is the same, it is released. The amount of gas that is used changes. In addition, it is difficult to measure and correct the water temperature each time, and it is difficult to accurately determine how much remains in the liquid phase even if the correction is made. Therefore, it is practically difficult to accurately measure the amount of dissolved carbon dioxide in a short time.
[0006]
In the case of a measuring device that uses a membrane, etc., dirt adheres to the surface and causes clogging, and the carbonate ion can determine the numerical value by comparing the potential change with other ions inside the sensor. Disappears. Further, dirt adhering to the membrane significantly reduces the permeation efficiency of the gas-permeable membrane stretched over the dissolved carbon dioxide detection section. For this reason, long-term maintenance-free operation in an environment such as a bath where nulls and dirt are deposited is impossible. Further, in the case of the conventional one, it is necessary to consider a countermeasure for eliminating the interference of nitrite ions, and it is necessary to maintain the sensor accuracy by continuously filtering raw water with high purity, or to perform a membrane cleaning step using a chemical.
[0007]
Eliminates the need for chemical cleaning of membranes and replacement of expensive detectors when measuring the concentration of dissolved carbon dioxide in artificial carbonated springs for business use where many people take a bath or for home use by limited people. There is a demand to measure the amount of dissolved carbon dioxide gas stably and efficiently for a long period of time.
[0008]
In addition, when high-concentration carbonated water (for example, 2000 ppm or more) is used as industrial cleaning water, there is a demand that the concentration of dissolved carbon dioxide be measured regularly and in a simple manner in order to maintain the stability of the cleaning power. There is.
[0009]
Therefore, an object of the present invention is to provide a method for sampling a dissolved gas in a liquid phase which is simple and convenient for stably measuring the amount of dissolved gas in a liquid for a long period of time.
An object of the present invention is to provide a method for measuring the concentration of dissolved gas in a liquid phase, which is simple and can stably measure the amount of dissolved gas in a liquid for a long period of time.
An object of the present invention is to provide a device for measuring the concentration of dissolved gas in a liquid phase having a simple structure.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, such technical problems are basically:
A fixed amount of liquid containing dissolved gas is accommodated in an enclosed space, and then the enclosed space is decompressed, and the liquid in the enclosed space is heated so as to have a predetermined temperature. This is achieved by sampling
[0011]
In other words, a certain amount of liquid taken in the enclosed space is released through a decompression and heating process to release dissolved gas, and this is, for example, confined in a small portable sampling container or the like and analyzed by gas chromatography or the like, or To supply the sampled gas directly to the analysis instrument to measure the concentration of carbon dioxide, or to detect the pressure in the enclosed space with a sensor, and convert the voltage output by the sensor according to a preset measurement line, for example. Then, the density is displayed on a monitor or the like prepared in advance. According to this, since the temperature of the liquid taken into the closed container is controlled so as to be always the same, the dissolved gas saturation concentration of the target gas can be kept constant. The concentration of the dissolved gas contained can be measured without being affected by the temperature of the liquid and the ambient temperature. Since no film is used for this measurement, complicated maintenance is not required. The present invention is applicable to a wide range from the fermentation field to the pollution measurement field.
[0012]
When measuring a liquid having a low concentration of gas-dissolved gas, relatively little gas is emitted from the liquid, and therefore the gas pressure is also low, and this cannot be accurately detected due to the capability of the pressure sensor. To cope with this, it is preferable to detect the gas pressure after increasing the pressure of the sampled gas to a pressure suitable for the capability of the pressure sensor. This is the same when detecting the concentration of the sampled gas, and it is preferable to detect the gas concentration after the sampled gas is pressurized to substantially increase the concentration. A plunger type decompression device can be mentioned as a decompression device suitable for this.
[0013]
Although the pressure in the closed space may be reduced by using a pressure reducing device, the pressure may be reduced by increasing the volume of the closed space. The extent to which the volume of the closed space is increased may be determined depending on the concentration of the dissolved gas contained in the liquid. For example, in the case of high-concentration carbonated water, the amount of carbon dioxide released by the liquid in the closed space is large without increasing the volume so much, and it is easy to detect this with a pressure sensor or a concentration sensor. . On the other hand, in the case of low-concentration carbonated water, it is possible to promote liquid gas release by sufficiently expanding the volume and increasing the degree of pressure reduction.
[0014]
When the dissolved gas is a liquid having a low concentration, it is preferable to reduce the volume of the enclosed space that encloses the pressure and concentration of the released gas when detecting the pressure and concentration of the released gas. As described above, when targeting low-concentration carbonated water, the release of carbon dioxide gas can be promoted by sufficiently expanding the volume of the enclosed space containing the carbonated water and increasing the degree of decompression, Since the amount of carbon dioxide is small, it is necessary to prepare a high-performance sensor to detect this. When the amount of carbon dioxide gas sampled is inherently small, as in low-concentration carbonated water, the volume of the enclosed space containing this carbon dioxide gas is reduced when detecting the pressure and concentration of carbon dioxide gas released by the carbonated water. By reducing the size, it becomes easy to detect the pressure and the concentration with a widely used sensor. To do this, after expanding the enclosed space containing the liquid and decompressing it and heating the liquid to a predetermined temperature to promote the release of gas, after reducing the volume of the expanded enclosed space by a predetermined amount , Gas pressure or gas concentration may be detected.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
First Embodiment (FIGS. 1 to 5)
First, an overview of the first embodiment will be described with reference to FIG.
[0016]
The dissolved gas sampling or concentration measuring apparatus 100 includes a cylinder 102 disposed adjacent to a liquid source 101 such as a pipe through which a liquid W containing a dissolved gas flows or a pipe filled with the liquid W. 102 communicates with the liquid source 101 through a relatively small opening 103. An opening / closing valve 104 is provided in the opening 103, and the liquid W can be taken into the cylinder 102 from the liquid source 101 by moving the piston 105 rightward in the drawing with the opening / closing valve 104 opened (FIG. 1). (I)).
[0017]
The piston 105 can take three positions: a pushed minimum stroke position P1, an intermediate stroke position P2, and a maximum stroke position P3. With the on-off valve 104 opened, the piston 105 is moved from the minimum stroke position P1 to the intermediate stroke position P2 (Step I). After the liquid W is stored in the cylinder 102, the on-off valve 104 is closed and the inside of the cylinder 102 is closed. The space is sealed (step II). Next, the pressure is reduced by moving the piston 105 to the maximum stroke position P3 to expand the volume of the closed space in the cylinder 102 (step III). In the process from step II to step III or in step III, the liquid W in the closed space is heated to raise the temperature of the liquid W to a predetermined temperature To. The liquid W in the closed space undergoes a decompression step and a heating step to release dissolved gas and gasify in the closed space.
[0018]
In the next step IV, the gas phase (gas) in the cylinder 102 is sampled. For example, the concentration of the dissolved gas may be measured from the pressure change in the transition process from the process III to the process IV or the pressure in the process IV by a pressure sensor provided in the cylinder 102 by using the sampled gas. May be used to measure the concentration of the dissolved gas. Alternatively, the gas phase (gas) in the cylinder 102 may be sent to an analyzer connected to the cylinder 102, and the analyzer may measure the concentration of the dissolved gas.
[0019]
That is, carbon dioxide gas is gasified from the liquid phase and is taken out as a gas pressure or concentration signal in a certain volume, and is subjected to a pressure sensor or a concentration sensor (for example, using a carbon dioxide gas concentration sensor element such as Japanese Patent No. 3236254). The pressure change is converted to an electric signal and sent to the outside or converted to match the data analyzed in advance, and this is digitally displayed on a monitor (not shown) as a numerical display or an analog display such as an area change. You may make it.
[0020]
When the above series of steps is completed, after opening the on-off valve 104, the piston 105 is pushed to the minimum stroke position P1 to discharge the liquid W and gas in the cylinder 102 to the liquid source 101.
[0021]
The on-off valve 104 may be constituted by, for example, an electromagnetic valve. For example, a piston rod (not shown) for driving a piston 105 is constituted by a hollow shaft, and a valve rod penetrating the hollow shaft and the piston 105 is constituted. The opening 103 may be opened and closed at the tip of the valve stem by linearly operating the valve stem.
[0022]
The stroke amount between the intermediate stroke position P2 and the maximum stroke position P3, particularly the stroke amount between the intermediate stroke position P2 and the maximum stroke position P3 may be determined according to the concentration of the dissolved gas in the target liquid. Further, a fourth stroke position P4 was prepared between the intermediate stroke position P2 and the maximum stroke position P3, and after releasing gas from the liquid at the maximum stroke position P3, the piston 105 was returned to the fourth stroke position P4. The gas pressure and concentration may be detected later. In order to freely set the stop position of the piston 105, it is preferable to adopt a drive source that can freely set the stop position by a controller such as a pulse motor as a drive source of the piston 105.
[0023]
As a means for heating the liquid W taken into the cylinder 102 to a predetermined temperature, a heater is built in the wall of the cylinder 102, the piston 105, and the like, and a temperature sensor is disposed along with the heater, and the temperature sensor is used. Although the temperature of the liquid W may be monitored, it is preferable to employ a constant temperature heating element as the heating means. As a specific example of the constant-temperature heating element, there is known a Positive Temperature Coefficient Thermistor (PTC thermistor) made of a semiconductor ceramic containing barium titanate as a main component. If a constant temperature heating element is employed, the liquid W can be raised to a predetermined temperature and maintained at this temperature. That is, the constant temperature heating element has two functions of the heating means and the temperature sensor. By the way, the PTC thermistor does not generate heat when the temperature reaches a set temperature of about 70 ° C., for example, and the temperature of the PTC thermistor can be controlled by the heating element itself. Desirable to reduce.
[0024]
If the concentration of dissolved carbon dioxide in the carbonated water is to be detected, it is preferable to heat to a temperature at which the release of carbon dioxide from the target can be promoted while suppressing the effect of the water vapor pressure. It is preferable to set a predetermined temperature in the range of ° C.
[0025]
To explain a specific example with reference to FIGS. 2 to 5, in the carbon dioxide concentration measuring device 1, elements such as a fixed casing member 50 are integrated by a mounting plate 51, and a pipe (not shown) is formed as a single unit. ) Is detachably fixed by screws or the like. The cylindrical piston 15 is coaxially inserted into the fixed casing member, that is, the cylinder member 50. The cylindrical piston 15 is connected to a drive motor 47 via a screw 22-A and a female screw 22 screwed thereto, and the female screw 22 is integrated with the piston 15 via a plate 22-C. By driving the drive motor 47, the piston 15 can take the minimum stroke position in FIG. 3, the intermediate stroke position in FIG. 4, and the maximum stroke position in FIG. 5, and when one measurement operation is completed, FIG. Return to the minimum stroke position.
[0026]
In the cylindrical piston 15, a valve rod, that is, a water stop shaft 30 is provided so as to be vertically movable. The water stop shaft 30 is moved up and down by a drive motor 48. The output shaft of the drive motor 48 is provided with a female screw 48-A, and a male screw screwed to the female screw 48-A is formed at the upper end of the water stop shaft 30. A detent pin 48-B protrudes from an upper portion of the water stop shaft 30, and the pin 48-B is guided by a vertically extending slit. Thereby, the rotation operation of the drive motor 48 is converted into the up-down operation of the water stop shaft 30.
[0027]
The stop position of the drive motor 48 is preset by two limit switches 46-C and 46-D that engage with the locking pin 48-B. If a pulse motor is used as the drive motor 48, The need for such a limit switch is eliminated. Also, the motor 47 for driving the cylindrical piston 15 is provided with a motor rotation stopping means 22-B such as a limit switch for stopping the cylindrical piston 15 at three positions P1 to P3. If a pulse motor is employed as the drive motor 47, such a limit switch is not required, and the stop position of the cylindrical piston 15 can be freely set. When detecting the gas pressure or concentration, the cylindrical piston 15 is returned from the maximum stroke position, and after stopping the cylindrical piston 15 at the fourth stroke position between the maximum stroke position and the intermediate stroke position, the gas is discharged. Pressure and concentration can also be detected. This makes it possible to measure the concentration of relatively low-concentration carbonated water using a general-purpose sensor.
[0028]
The water stop shaft 30 rises from FIG. 2 to FIG. 3 to open the entrance and exit, and the cylindrical piston 15 is raised to the intermediate stroke position in FIG. The flowing liquid is taken into the cylinder. A heating unit 13-A, preferably made of a PTC thermistor, is provided near the entrance and exit of the cylinder, and starts heating the liquid taken into the cylinder. Next, as shown in FIG. 5, after the water stop shaft 30 is lowered to close the cylinder inlet / outlet to seal the cylinder interior space, the cylindrical piston 15 is raised to the maximum stroke position and the maximum stroke is maintained for a certain period of time. Hold position. As a result, the closed space in the cylinder is reduced in pressure, and carbon dioxide in the liquid phase is released by heating.
[0029]
The released carbon dioxide gas transmits pressure to a gas pressure detecting device 19 through a gas passage 32 between the cylindrical piston 15 and the water blocking shaft 30 and a detecting pipe 20, and is converted into a voltage or current signal by the detecting device 19. You. This signal is sent to a controller (not shown), converted into a digital value according to a predetermined analytical weighing line, and the concentration is displayed on a monitor (not shown). Instead of the gas pressure detecting device 19, a device for detecting the concentration may be used. When this one measurement step is completed, the power of the heating unit 13A is turned off. Further, the cylindrical piston 15 returns to the minimum stroke position in FIG. 3 in advance, and then returns to the initial position in FIG. 2 where the water stop shaft 30 moves down to close the cylinder entrance. By prioritizing the lowering operation of the cylindrical piston 15 prior to the water stop shaft 30, the gas in the detection pipe 20 and the liquid in the cylinder can be discharged to the pipe.
[0030]
In the carbon dioxide concentration measuring device 1 shown in FIG. 2, the heating unit 13-A is divided into several parts and arranged on the fixed casing member, that is, the cylinder member 50, and the part accommodating the divided heating parts is made into parts. By doing so, when the heating means breaks down, only the parts in that part may be replaced.
[0031]
Although the concentration detecting device 19 is depicted as a separate unit in the device 1 shown in FIG. 1, a strain measuring element or a solid electrolyte type carbon dioxide sensor element capable of extracting an electrical change by a voltage or the like is provided with a fixed casing member, that is, a cylinder member. It may be built in the inner surface of 50 or in the cylindrical piston 15.
[0032]
Modifications of the first embodiment (FIGS. 6 to 8)
In the above-described first embodiment, the piston 15 is driven by the first drive motor 47, and the movable valve rod, that is, the water stop shaft 30 is driven by the second drive motor 48. The piston 15 and the water stop shaft 30 are driven by a cam mechanism.
[0033]
That is, the sensor system 150 of the modified example has the cam member 581, and the cam member 151 is driven by the speed reduction motor 152. The cam member 151 has a first cam face 154 formed on the left side in FIG. 7, and a second cam face 155 formed on the right side. That is, two cam faces 154 and 155 are formed on one cam member 151, and the operation of the piston 15 and the water stop shaft 30 is controlled by the common cam member 151.
[0034]
The common cam member 151 is obtained by physically integrating a first cam member including the first cam face 154 and a second cam member including the second cam face 155 by, for example, integrally molding. Alternatively, a first cam member including the first cam face 154 and a second cam member including the second cam face 155 may be separately manufactured, and the first and second cam members may be manufactured separately. The members may be integrated with each other by, for example, fitting concave and convex.
[0035]
A first cam follower 156 that contacts the first cam face 154 is connected to the upper end of the piston 15 via a first link 157. In addition, a second cam follower 159 that contacts the second cam face 155 is connected to the upper end of the water stop shaft 30 via the second link 160 and the movable plate 161, and the movable plate 161 It can be moved up and down by being guided by the elongated hole 164 extending vertically. Referring to FIG. 6, first link 157 related to piston 15 can swing about fulcrum 165, and second link 160 related to water stop shaft 30 can swing about fulcrum 166. It is. The first link 157 is urged by a first tension spring 167 in a direction in which the first cam follower 156 contacts the first cam face 154, and the second link 160 is urged by a second tension spring 168. The two cam followers 159 are urged in a direction in which they come into contact with the second cam face 155.
[0036]
FIG. 8 shows the operation of the piston 15 and the water stop shaft 30 by this cam mechanism. As can be seen from the figure, the piston 15 moves the gas detection stroke position P4 between the intermediate stroke position P2 and the maximum stroke position P3 in addition to the above-described minimum stroke position P1, intermediate stroke position P2, and maximum stroke position P3. The gas pressure is detected when the gas detection stroke position P4 is taken. Heating by the heater 13-A is performed from the second position P2 to the maximum stroke position P3, and then immediately before reaching the gas detection stroke position P4. When gas pressure is detected, the heater 573 is turned off.
[0037]
In order to synchronize the ON / OFF of the heater 573 and the detection of the gas pressure with the cam position, one or more rings 169 are provided on the side surface of the cam member 151 over the entire circumference, as shown in FIG. The cam rotation angle may be detected by providing a notch to the optical sensor 170 and detecting the notch with the optical sensor 170.
[0038]
Second embodiment (FIGS. 9 to 13)
First, an outline of the second embodiment will be described with reference to FIG.
[0039]
The dissolved gas sampling or concentration measuring device 200 includes a cylinder 202 opening to a source 201 of the liquid W containing dissolved gas, and a stopper member 204 facing the opening 203 of the cylinder 202. , The cylinder opening 203 is opened and closed.
[0040]
With the cylinder opening 203 opened, the piston 205 moves from the minimum stroke position P1 adjacent to the liquid source 201 to the intermediate stroke position P2, and then closes the cylinder opening 203 with the stopper member 204, so that the liquid source 201 is closed. The liquid W can be taken into the cylinder 102 from above (see (II) in FIG. 9).
[0041]
Next, the piston 205 is moved to the maximum stroke position P3 to increase the volume of the closed space in the cylinder 202 to reduce the pressure (step III). In the illustrated example, a heater is incorporated in the stopper member 204, and the heater is turned on in the process of Step II to Step III or in Step III to heat the liquid W in the closed space, and the temperature of the liquid W is set to a predetermined temperature. Increase to To. The liquid W in the closed space undergoes a decompression step and a heating step to release dissolved gas and gasify in the closed space.
[0042]
In the next step IV, the gas phase (gas) in the cylinder 202 is sampled. With the sampled gas, for example, the concentration of the dissolved gas may be measured from the pressure change in the transition process from the process III to the process IV or the pressure in the process IV by a pressure sensor provided on the cylinder 202 or the piston 205, or The dissolved gas concentration may be measured from the gas concentration. Alternatively, the gas phase (gas) in the cylinder 202 may be sent to an analyzer connected to the cylinder 202, and the concentration of the dissolved gas may be measured by the analyzer.
[0043]
When the above series of steps is completed, the stopper member 204 is returned to the initial position to open the cylinder opening 203, and then the piston 205 is pushed back to the minimum stroke position P1 to discharge the liquid W and gas in the cylinder 202 to the liquid source 201. I do.
[0044]
As a means for heating the liquid W taken in the cylinder 202 to a predetermined temperature, a heater is built in the wall of the cylinder 202, the stopper member 204, the piston 205, and the like, and a temperature sensor is arranged in association with the heater. Although the temperature of the liquid W may be monitored by this temperature sensor, a PTC thermistor is preferably used as the heating means.
[0045]
A specific example will be described with reference to FIGS. 10 to 13. The dissolved carbon dioxide concentration measuring device 2 shown in FIG. 10 heats a distal end portion of a water stop shaft 26 that is disposed so as to penetrate through the cylindrical piston 15. The unit 13 is built in. In the state of FIG. 11, the water stop shaft 26 is at the lower stroke position, the gas passage 21 between the cylindrical piston 15 and the water stop shaft 26 is opened to the liquid reservoir 11, and the residual gas is stored in the liquid reservoir 11. Is discharged.
[0046]
Next, sampling is started, and as shown in FIG. 12, the cylindrical piston 15 is pulled up to the intermediate stroke position, and the water stop shaft 26 is also pulled up. As a result, a certain amount of liquid in the liquid reservoir 11 is accommodated in the cylinder, and when the cylinder opening is closed by the water stop shaft 26, the space in the cylinder becomes a closed space.
[0047]
In this way, while the heating unit 13 at the tip of the water stop shaft 26 is turned on and heated, the cylindrical piston 15 ascends to the maximum stroke position and expands the volume of the closed space as shown in FIG. Hold the stroke position for a certain time. In the closed space in the cylinder, the dissolved carbon dioxide gas in the liquid phase is gasified, and this gasified gas is transmitted to the gas pressure detection or concentration detection device 19 through the gas passage 21 and the detection pipe 20.
[0048]
When one measurement is completed, the power of the heating unit 13 is turned off, and the water stop shaft 26 and the cylindrical piston 15 return to the initial positions in FIG. Here, the residual carbon dioxide in the detection device 19 and the detection conduit 20 is discharged to a liquid reservoir 11 communicating with a conduit (not shown) through an inlet 10 and an outlet 12.
[0049]
Third Embodiment (FIGS. 14 to 16)
First, an outline of the third embodiment will be described with reference to FIG.
[0050]
In the dissolved gas sampling or concentration measuring device 300, first and second cylinders 302 and 303 are arranged with a pipe 301 filled with a liquid W containing dissolved gas interposed therebetween, and the first and second cylinders 302 are arranged. , 303 are opposed to each other.
[0051]
A first piston 304 is inserted into the first cylinder 302, and a stopper piston 305 is inserted into the second cylinder 303. The first piston 304 can take three positions: a minimum stroke position P1 ((I) in FIG. 14), an intermediate stroke position P2, and a maximum stroke position P3.
[0052]
The stopper piston 305 can have a first position retracted from the tube 301 and a second position closing the opening of the first cylinder 302 across the tube 301.
[0053]
First, the first piston 304 moves from the minimum stroke position P1 to the intermediate stroke position P2, and takes in the liquid from the tube 301 into the first cylinder 302. Next, the stopper piston 305 is advanced, and the opening of the first cylinder 302 is closed at the tip of the stopper piston 305 (step II). As a result, a closed space having a predetermined volume sandwiched between the stopper piston 305 and the first piston 304 is formed.
[0054]
Next, the first piston 304 is moved to the maximum stroke position P3 to reduce the pressure by expanding the volume of the closed space in the first cylinder 302 (step III). In the process from step II to step III or in step III, the liquid W in the closed space is heated to raise the temperature of the liquid W to a predetermined temperature To. The liquid W in the closed space undergoes a decompression step and a heating step to release dissolved gas and gasify in the closed space.
[0055]
In the next step IV, the gas phase (gas) in the first cylinder 302 is sampled. Using the sampled gas, the concentration of the dissolved gas may be measured from the pressure change in the process of shifting from the process III to the process IV or the pressure in the process IV by using a pressure sensor provided in the first cylinder 302, for example. The concentration of the dissolved gas may be measured from the concentration. Alternatively, the gaseous phase (gas) in the first cylinder 302 may be sent to an analyzer connected to the first cylinder 302, and the concentration of the dissolved gas may be measured by the analyzer.
[0056]
When the above series of steps is completed, the stopper piston 305 is retracted to open the first cylinder 302 to the tube 301, and then the first piston 304 is returned to the minimum stroke position P1, and the inside of the first cylinder 302 Discharge liquid and gas to liquid source 301.
[0057]
As means for heating the liquid W taken in the first cylinder 302 to a predetermined temperature, for example, a heater such as a PTC thermistor may be built in the stopper piston 305, the first piston 304, or the wall of the first cylinder 302. If the concentration of dissolved carbon dioxide in carbonated water is to be detected, it is preferable to heat to a temperature at which the release of carbon dioxide from the target can be promoted while suppressing the influence of the water vapor pressure. Preferably, a predetermined temperature within a range of 75 ° C. is set.
[0058]
A specific example will be described with reference to FIGS. 15 and 16. FIG. 15 shows the horizontal measuring device 3, and FIG. 16 shows the vertical measuring device 4. In these drawings, the gas pressure detecting unit 40 and the heating unit 13 are both movably mounted in the fixed casing member 53, and the gas pressure detecting unit 40 and the heating unit 13 are connected in the horizontal measuring device 3 of FIG. The vertical measuring device 4 in FIG. 16 has the gas pressure detecting unit 40 and the heating unit 13 facing each other in the horizontal direction.
[0059]
The first piston 304 described in FIG. 14 corresponds to the gas detection unit 40 driven by the first drive motor 17-A, and the stopper piston 305 in FIG. 14 is heated by the second motor 18-A. It corresponds to the unit 13.
[0060]
The devices 3 and 4 operate as described with reference to FIG. 14 to measure the dissolved gas concentration, but in the horizontal measuring device 3 in FIG. 15, the gas detection unit 40 expands the closed space. When releasing the dissolved gas, it is arranged so as to be located above the water surface, and the heating unit 13 is arranged so as to be located below the water surface.
[0061]
Fourth embodiment (FIGS. 17 and 18)
First, an outline of the fourth embodiment will be described with reference to FIG.
[0062]
The dissolved gas sampling or concentration measuring device 400 has a sleeve 402 that moves back and forth in a direction traversing a tube 401 filled with a liquid W containing dissolved gas, and a heating means such as a PTC thermistor is provided in the sleeve 402. Is inserted. A port 404 is opened at a position facing the sleeve 402.
[0063]
The piston 403 can take two positions, a first stroke position P1 located at the tip of the sleeve 402 and a second stroke position P2 located at an intermediate portion of the sleeve 402.
[0064]
The operation of the device 400 is as follows. First, the piston 403 is retracted and positioned at the second stroke position P2, and then the sleeve 402 is advanced to make a liquid-tight contact with the facing surface of the tube 401. Thus, a sealed space containing a predetermined amount of liquid is formed in the sleeve 402.
[0065]
Next, the heating means incorporated in the piston 403 is turned on to heat the stored liquid to a predetermined temperature. Gas released from the liquid by heating the contained liquid is sampled through the port 404, and the concentration of the dissolved gas in the liquid flowing through the tube 401 is measured in the same manner as described above.
[0066]
Referring to FIG. 18, a specific example will be described. In the carbon dioxide gas concentration measuring device 5, the driving motor 43 moves the shielding sleeve 42 to the heating unit 13 side and the liquid reservoir between the water supply port 10 and the water discharge port 12. 11 creates a certain amount of shielded closed space in the flowing water space of 11, and the pressure reducing device 44 communicating with this closed space turns on the power of the heating unit after the shielding cylinder 42 rises to form the closed space. At the same time, the pressure reducing device 44 is operated to release the dissolved carbon dioxide gas from the liquid phase.
[0067]
Here, the pressure reducing device 44 is preferably a plunger pump type pressure reducing device. With a plunger pump type pressure reducing device, the degree of pressure reduction can be set arbitrarily by controlling the stroke of the plunger. For example, the concentration of dissolved gas in relatively low-concentration carbonated water is measured. Sometimes, first, a large stroke of the plunger is maintained to maintain a large depressurized state for a certain period of time to promote the release of gas from the liquid phase, and then, after the plunger is slightly returned or returned to the position before the depressurization, the gas is discharged. The pressure or gas concentration may be detected. According to this, the gas pressure or concentration can be detected in a pressure range or concentration range suitable for the capability of the gas pressure detection or concentration detection device 19.
[0068]
Fifth embodiment (FIGS. 19 and 20)
First, an outline of the fifth embodiment will be described with reference to FIG.
[0069]
The dissolved gas sampling or concentration measuring apparatus 500 has a sleeve 502 that moves back and forth in a direction traversing a tube 501 filled with a liquid W containing a dissolved gas, in which a heating means such as a PTC thermistor is provided. Is inserted.
[0070]
The piston 503 has three positions: a first stroke position P1 located at the tip of the sleeve 502, a second stroke position P2 located at an intermediate portion of the sleeve 502, and a third stroke position P3 far away from the tip of the sleeve 502. Can be taken.
[0071]
The operation of the device 500 is as follows: first, the piston 503 is retracted and positioned at the second stroke position P2, and then the sleeve 502 is advanced to abut the opposed surface of the tube 501 in a liquid-tight manner. Thus, a sealed space containing a predetermined amount of liquid is formed in the sleeve 502 (Step II).
[0072]
Then, the piston 503 is retracted to the third stroke position P3, and the pressure is reduced by increasing the volume of the closed space in the sleeve 502 (step III). In the process from step II to step III or in step III, the liquid W in the closed space is heated to raise the temperature of the liquid W to a predetermined temperature To. The liquid W in the closed space undergoes a decompression step and a heating step to release dissolved gas and gasify in the closed space.
[0073]
In the next step, the gas phase (gas) in the cylinder 102 is sampled. The concentration of the dissolved gas in the liquid can be measured based on the pressure of the sampled gas or the pressure change in the step III. Upon completion of the above series of steps, the process returns to the initial state shown in Step I of FIG.
[0074]
A specific example will be described with reference to FIG. 20. In the carbon dioxide concentration measuring device 6, the shielding sleeve 42 is raised by the drive motor 43 and the gas pressure detecting unit 40 forms a certain amount of closed space in the space of the liquid reservoir 11. Then, while the power of the heating unit 13 is turned on and heating is performed, the heating unit 13 is moved downward by the drive motor 18-A to expand the enclosed space, and the enclosed space is decompressed. Keep for a certain time. Thus, the concentration or pressure of the carbon dioxide gas released from the liquid phase is detected by the gas detection device 40.
[0075]
The preferred embodiment of the present invention has been described above. For example, in the case of the structure like the apparatus 1 illustrated in FIG. 2, it is preferable to discharge the gas to the carbonated water pipe after the measurement. However, in order to forcibly perform the discharge, air may be sent to the discharge system by another mechanism to fill the detection pipe 20 and the like with the atmosphere. Further, a heating means may be attached to the detection pipe 20 so as to keep the detection pipe 20 at a temperature of, for example, 65 ° C. or higher, to kill general bacteria.
[0076]
In addition, although the decompression by the plunger pump type decompression device 44 is illustrated in the device 5 of FIG. 18, the decompression process is also performed in other devices 1 to 3 and 6 by using the decompression device 44 instead of moving the piston member. It may be performed. When such a pressure reducing device 44 is employed, it is preferable to feed air after measurement into a gas passage communicating the closed space and the pressure reducing device 44 and to dilute the air with the air in order to suppress the occurrence of a concentration measurement error.
[0077]
In the second and third embodiments, the volume of the closed space is reduced after the closed space is enlarged and decompressed, and the liquid in the closed space is heated to a predetermined temperature to promote gas release. After that, the gas pressure and the concentration may be detected. In order to freely set such a stop position of the piston, it is preferable to employ a drive source that can freely set the stop position by a controller such as a pulse motor as a drive source of the piston.
[0078]
For example, when the present invention is applied to measuring the concentration of an artificially generated carbonated spring, if the measured concentration is displayed as a numerical value on a monitor, the user can take a bath in the carbonated spring of what carbon dioxide concentration. You can know while bathing. Further, for example, when the concentration of the carbonated spring is equal to or higher than the specified concentration, it is easy to take safety measures such as forcibly stopping the supply of the carbonated spring or forcibly reducing the concentration of the generated carbonated spring.
[0079]
Further, the present invention enables cleaning with high-concentration carbonated water and development of an apparatus for industrial and medical use. The present invention is indispensable for a washing machine for simultaneously removing insects, dirt, bacteria, etc. in fresh vegetables and the like, in order to improve work efficiency and maintain stable quality of HACCP (hasep standard) record management. However, according to the present invention, it is possible to easily and stably measure the dissolved carbon dioxide gas in the liquid phase to obtain such effects.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram for explaining a principle of a first embodiment.
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a carbon dioxide concentration measuring device according to a specific example of the first embodiment;
FIG. 3 is an operation explanatory view of the device shown in FIG. 2, showing gas pressure discharge in the measuring device at the end of measurement.
FIG. 4 is an operation explanatory view of the device shown in FIG. 2, showing a state in which carbonated water is introduced into the measuring device.
5 is an explanatory view of the operation of the device shown in FIG. 2, showing a state in which a closed space formed in the measuring device is enlarged, decompressed, and heated to release carbon dioxide from carbonated water.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a modification of the first embodiment, and is operated by a cam mechanism.
FIG. 7 is a sectional view taken along line VII-VII in FIG.
FIG. 8 is an operation timing chart using two cam faces formed on a common cam member.
FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining the principle of the second embodiment.
FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of a carbon dioxide concentration measuring device according to a specific example of the second embodiment.
11 is an explanatory diagram of the operation of the device shown in FIG. 10, and a diagram showing gas pressure discharge in the measuring device at the end of the measurement.
12 is a diagram illustrating the operation of the device shown in FIG. 10, and is a diagram showing a state in which carbonated water has been introduced into the measuring device and sealed.
13 is an explanatory diagram of the operation of the device shown in FIG. 10, showing a state in which a closed space formed in the measuring device is enlarged, decompressed, and heated to release carbon dioxide from carbonated water.
FIG. 14 is an explanatory diagram for explaining the principle of the third embodiment.
FIG. 15 is a diagram illustrating a configuration of a carbon dioxide concentration measuring device according to a specific example of the third embodiment.
FIG. 16 is a diagram illustrating a configuration of a carbon dioxide concentration measuring device according to another specific example of the third embodiment.
FIG. 17 is an explanatory diagram for explaining the principle of the fourth embodiment.
FIG. 18 is a diagram illustrating a configuration of a carbon dioxide concentration measuring device according to a specific example of the fourth embodiment.
FIG. 19 is an explanatory diagram for explaining the principle of the fifth embodiment.
FIG. 20 is a diagram illustrating a configuration of a carbon dioxide concentration measuring device according to a specific example of the fifth embodiment;
[Explanation of symbols]
1. Carbon dioxide concentration measuring device according to first embodiment
2 Carbon dioxide concentration measuring device of the second embodiment
3. Carbon dioxide concentration measurement device included in the third embodiment
4. Carbon dioxide concentration measuring device of another example of the third embodiment
5. Carbon dioxide concentration measuring device of the fourth embodiment
6 Carbon dioxide concentration measuring device of the fifth embodiment
11 Liquid reservoir
13, 13-A heating unit
14 Waterproof shaft tip
15 Cylindrical piston
17, 18, 17-A drive motor
43, 18-A drive motor
19 Gas pressure or concentration detector
20 Detection pipeline
21, 32 gas passage
26, 30 Water stop shaft
40 Gas detector
41 Heating part piston
42 shielding sleeve
44 Decompression device
151 cam member
154 Cam face for waterproof shaft
155 Cam face for piston

Claims (19)

溶存ガスを含有する一定量の液体を密閉空間に収容する収容工程と、
前記密閉空間を減圧する減圧工程と、
該減圧工程により減圧した前記密閉空間内の液体が所定の温度となるように加熱する加熱工程と、
前記密閉空間内の液体が放出するガスをサンプリングするサンプリング工程と、を含む液相中の溶存ガスのサンプリング方法。An accommodating step of accommodating a fixed amount of liquid containing dissolved gas in an enclosed space,
A decompression step of decompressing the closed space,
A heating step of heating the liquid in the closed space depressurized by the decompression step to a predetermined temperature;
A sampling step of sampling a gas released by the liquid in the closed space, and a sampling method of a dissolved gas in a liquid phase. 溶存ガスを含有する液体の源に隣接し且つ該液体源に出入口を通じて連通するシリンダと、該シリンダ内を摺動する容積画成ピストンと、前記出入口を開閉する止栓部材とを用意し、
前記出入口を開放した状態で容積画成ピストンを第１位置まで移動させて前記シリンダ内に第１の密閉空間を作って該シリンダ内に前記液体源の液体を取り込む収容工程と、
前記止栓部材で前記出入口を密閉する密閉空間形成工程と、
前記容積画成ピストンを第２位置まで移動させて前記第１の密閉空間の容積を拡大した第２の密閉空間を作る容積拡大工程と、
該第２の密閉空間を減圧する減圧工程と、
前記第２の密閉空間内の液体を所定温度まで加熱する加熱工程と、
前記第２の密閉空間内の液体が放出するガスをサンプリングするサンプリング工程と、を含む液相中の溶存ガスのサンプリング方法。A cylinder adjacent to the source of the liquid containing the dissolved gas and communicating with the liquid source through the inlet / outlet, a volume defining piston sliding in the cylinder, and a stopper member for opening / closing the inlet / outlet are provided.
A housing step of moving a volume defining piston to a first position in a state where the entrance is opened to create a first closed space in the cylinder and taking in the liquid of the liquid source into the cylinder;
A sealed space forming step of sealing the entrance with the stopper member,
A volume expansion step of moving the volume defining piston to a second position to create a second enclosed space in which the volume of the first enclosed space is enlarged;
A pressure reducing step of reducing the pressure of the second sealed space;
A heating step of heating the liquid in the second closed space to a predetermined temperature;
A sampling step of sampling a gas released by the liquid in the second closed space, and a sampling method of a dissolved gas in a liquid phase. 溶存ガスを含有する液体で満たした管体と、該管体を横断する方向に移動可能なスリーブと、該スリーブ内に摺動可能に設けられたピストンとを用意し、
前記スリーブを前記管体内に進出させて該スリーブの開放端を前記管体の側壁に液密状態に当接させると共に前記ピストンを前記スリーブの開放端から所定距離後退させた第１位置に位置決めすることにより、前記スリーブ内に前記液体を収容した所定の容積の密閉空間を形成する密閉空間形成工程と、
該密閉空間内の液体を所定の温度まで加熱する加熱工程と、
前記密閉空間内の液体が放出するガスをサンプリングするサンプリング工程と、を含む液相中の溶存ガスのサンプリング方法。Prepare a tube filled with a liquid containing a dissolved gas, a sleeve movable in a direction transverse to the tube, and a piston slidably provided in the sleeve,
The sleeve is advanced into the tube, the open end of the sleeve is brought into contact with the side wall of the tube in a liquid-tight manner, and the piston is positioned at a first position retreated a predetermined distance from the open end of the sleeve. Thereby, a sealed space forming step of forming a sealed space of a predetermined volume containing the liquid in the sleeve,
A heating step of heating the liquid in the closed space to a predetermined temperature,
A sampling step of sampling a gas released by the liquid in the closed space, and a sampling method of a dissolved gas in a liquid phase. 溶存ガスを含有する液体で満たした管体と、該管体を横断する方向に移動可能なスリーブと、該スリーブ内に摺動可能に設けられたピストンとを用意し、
前記スリーブを前記管体内に進出させて該スリーブの開放端を前記管体の側壁に液密状態に当接させると共に前記ピストンを前記スリーブの開放端から所定距離後退させた第１位置に位置決めすることにより、前記スリーブ内に前記液体を収容した所定の容積の密閉空間を形成する密閉空間形成工程と、
前記ピストンを前記スリーブの開放端から更に後退させた第２位置に位置決めして、前記スリーブ内の密閉空間の容積を拡大する容積拡大工程と、
該拡大した密閉空間を減圧する減圧工程と、
前記拡大した密閉空間内の液体を所定温度まで加熱する加熱工程と、
前記拡大した密閉空間内の液体が放出するガスをサンプリングするサンプリング工程と、を含む液相中の溶存ガスのサンプリング方法。Prepare a tube filled with a liquid containing a dissolved gas, a sleeve movable in a direction transverse to the tube, and a piston slidably provided in the sleeve,
The sleeve is advanced into the tube, the open end of the sleeve is brought into contact with the side wall of the tube in a liquid-tight manner, and the piston is positioned at a first position retreated a predetermined distance from the open end of the sleeve. Thereby, a sealed space forming step of forming a sealed space of a predetermined volume containing the liquid in the sleeve,
A volume expansion step of positioning the piston at a second position further retracted from the open end of the sleeve to increase the volume of a closed space in the sleeve;
A decompression step of decompressing the expanded sealed space;
A heating step of heating the liquid in the expanded enclosed space to a predetermined temperature,
A sampling step of sampling a gas released by the liquid in the enlarged enclosed space, and a sampling method of a dissolved gas in a liquid phase. 前記請求項１〜４のいずれか一項に記載のサンプリング方法で得たガスから前記液体に含有する溶存ガスの濃度を検出する工程を有することを特徴とする液相中の溶存ガス濃度計測方法。A method for measuring the concentration of a dissolved gas in a liquid phase, comprising a step of detecting a concentration of a dissolved gas contained in the liquid from a gas obtained by the sampling method according to any one of claims 1 to 4. . 前記検出工程が、前記液体が放出するガスの体積から前記溶存ガスの濃度を検出する、請求項５に記載の液相中の溶存ガス濃度計測方法。The method for measuring the concentration of a dissolved gas in a liquid phase according to claim 5, wherein the detecting step detects a concentration of the dissolved gas from a volume of a gas released by the liquid. 前記検出工程が、前記液体が放出するガスの圧力又は濃度から前記溶存ガスの濃度を検出する、請求項５に記載の液相中の溶存ガス濃度計測方法。The method for measuring the concentration of a dissolved gas in a liquid phase according to claim 5, wherein the detecting step detects a concentration of the dissolved gas from a pressure or a concentration of a gas released from the liquid. 前記検出工程により、前記ガスの圧力又は濃度を検出するのに先立ってサンプリングしたガスの体積を小さくする、請求項７に記載の液相中の溶存ガス濃度計測方法。The method for measuring the concentration of dissolved gas in a liquid phase according to claim 7, wherein the volume of the sampled gas is reduced prior to detecting the pressure or concentration of the gas in the detection step. 前記液体が炭酸水であり、前記加熱工程での所定の温度が約７０℃である、請求項５〜８のいずれか一項に記載の液相中の溶存ガス濃度計測方法。The method for measuring the concentration of dissolved gas in a liquid phase according to any one of claims 5 to 8, wherein the liquid is carbonated water, and the predetermined temperature in the heating step is about 70C. 溶存炭酸ガスを含有する炭酸水の濃度を計測する炭酸ガス濃度計測装置において、
炭酸水を収容可能なシリンダ部材と、
該シリンダ部材の中で摺動して、該シリンダの中に所定量の炭酸水を収容するピストン部材と、
該ピストン部材と同軸に配置され、前記シリンダの入口を閉じて、前記ピストンと協働して前記シリンダ内に所定の容積の密閉空間を形成する止栓部材と、
前記シリンダ内の密閉空間内の炭酸水を所定の温度まで加熱する加熱手段とを有し、
前記密閉空間内に炭酸水を収容した後に、ピストン部材を所定のストローク量移動させて、前記密閉空間の容積を拡大することにより減圧状態を作り、この減圧状態で前記加熱手段により所定温度まで上昇した炭酸水から放出される炭酸ガスから炭酸水に含まれる溶存炭酸ガスの濃度を計測する炭酸ガス濃度計測装置。In a carbon dioxide concentration measurement device that measures the concentration of carbonated water containing dissolved carbon dioxide,
A cylinder member capable of storing carbonated water,
A piston member that slides in the cylinder member and stores a predetermined amount of carbonated water in the cylinder;
A stopper member arranged coaxially with the piston member, closing an inlet of the cylinder, and cooperating with the piston to form a sealed space of a predetermined volume in the cylinder;
Heating means for heating the carbonated water in the closed space in the cylinder to a predetermined temperature,
After accommodating carbonated water in the closed space, the piston member is moved by a predetermined stroke to expand the volume of the closed space to create a reduced pressure state, and in this reduced pressure state, the heating unit increases the temperature to a predetermined temperature. A carbon dioxide concentration measuring device that measures the concentration of dissolved carbon dioxide contained in carbonated water from carbon dioxide released from the carbonated water. 減圧状態で所定温度まで加熱した炭酸水から放出される炭酸ガスを前記ピストン部材を所定のストローク量移動させることにより圧縮させた後に炭酸水に含まれる溶存炭酸ガスの濃度を計測する、請求項１０に記載の炭酸ガス濃度計測装置。11. The method of measuring the concentration of dissolved carbon dioxide contained in carbonated water after compressing carbon dioxide released from carbonated water heated to a predetermined temperature in a reduced pressure state by moving the piston member by a predetermined stroke. The carbon dioxide concentration measuring device according to the above. 前記ピストン部材及び前記止栓部材がカム機構により駆動され、前記ピストン部材を駆動するための第１カムフェースと、前記止栓部材を駆動するための第２カムフェースとが共通のカム部材に形成されている、請求項１０又は１１に記載の炭酸ガス濃度計測装置。The piston member and the stopper member are driven by a cam mechanism, and a first cam face for driving the piston member and a second cam face for driving the stopper member are formed on a common cam member. The carbon dioxide concentration measuring device according to claim 10, wherein the measurement is performed. 前記ピストン部材と前記止栓部材のいずれか一方に前記加熱手段が設けられ、他方に圧力検出手段又は濃度検出手段が設けられている、請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の炭酸ガス濃度計測装置。The carbon dioxide gas according to any one of claims 10 to 12, wherein the heating means is provided on one of the piston member and the stopper member, and the other is provided with a pressure detecting means or a concentration detecting means. Concentration measuring device. 炭酸水で満たされた管体内に出没可能なスリーブであって、該管体内に進出したときに該管体を横断して管体の対向壁に液密に当接するスリーブと、
該スリーブ内に挿入されたピストン部材とを有し、
前記スリーブが前記管体内に進出したときに前記ピストン部材と協働して該スリーブ内に炭酸水を収容した所定容量の密閉空間を形成し、
また、
前記密閉空間を減圧する減圧手段と、
前記密閉空間内の炭酸水を所定の温度まで加熱する加熱手段と、
前記密閉空間内を減圧した状態で該加熱手段により炭酸水を加熱することにより該炭酸水が放出する炭酸ガスから炭酸水に含まれる溶存炭酸ガスの濃度を計測する炭酸ガス濃度計測装置。A sleeve which is capable of protruding and retracting in a tube filled with carbonated water, and which, when advanced into the tube, traverses the tube and abuts against an opposing wall of the tube in a liquid-tight manner;
A piston member inserted into the sleeve,
When the sleeve advances into the tube, cooperates with the piston member to form a sealed space of a predetermined volume containing carbonated water in the sleeve,
Also,
Decompression means for decompressing the closed space,
Heating means for heating the carbonated water in the closed space to a predetermined temperature,
A carbon dioxide concentration measuring device for measuring the concentration of dissolved carbon dioxide contained in the carbonated water from the carbon dioxide released by the carbonated water by heating the carbonated water by the heating means in a state where the pressure in the closed space is reduced. 前記密閉空間の減圧が前記ピストン部材を所定のストローク量移動させて前記密閉空間を拡大することにより行われ、
また、減圧状態で所定温度まで加熱した炭酸水から放出される炭酸ガスを前記ピストン部材を所定のストローク量移動させることにより圧縮させた後に炭酸水に含まれる溶存炭酸ガスの濃度を計測する、請求項１４に記載の炭酸ガス濃度計測装置。Decompression of the closed space is performed by moving the piston member by a predetermined stroke to enlarge the closed space,
Further, after compressing the carbon dioxide released from the carbonated water heated to a predetermined temperature in a reduced pressure state by moving the piston member by a predetermined stroke, measuring the concentration of the dissolved carbon dioxide contained in the carbonated water. Item 15. The carbon dioxide concentration measuring device according to Item 14. 前記スリーブ部材及び前記ピストン部材がカム機構により駆動され、前記スリーブ部材を駆動するための第１カムフェースと、前記ピストン部材を駆動するための第２カムフェースとが共通のカム部材に形成されている、請求項１４又は１５に記載の炭酸ガス濃度計測装置。The sleeve member and the piston member are driven by a cam mechanism, and a first cam face for driving the sleeve member and a second cam face for driving the piston member are formed on a common cam member. The carbon dioxide concentration measuring device according to claim 14 or 15, wherein 前記減圧が、前記密閉空間に臨んで開口するポートに連通するプランジャー式減圧手段により行われる、請求項１４に記載の炭酸ガス濃度計測装置。The carbon dioxide concentration measuring device according to claim 14, wherein the decompression is performed by a plunger-type decompression unit communicating with a port that opens to the closed space. 前記炭酸ガス濃度計測装置が単体の装置としてユニット化されて、炭酸水の源に脱着可能に取り付けることができる、請求項１０乃至１６のいずれか一項に記載の炭酸ガス濃度計測装置。The carbon dioxide concentration measuring device according to any one of claims 10 to 16, wherein the carbon dioxide concentration measuring device is unitized as a single device and can be detachably attached to a source of carbonated water. 前記検出手段が検知した圧力又は濃度を圧力信号及び又は濃度信号で出力し、この出力信号を受けて、溶存炭酸ガス濃度を表示するモニタを更に有する請求項１０乃至１７のいずれか一項に記載の炭酸ガス濃度計測装置。The monitor according to any one of claims 10 to 17, further comprising a monitor that outputs the pressure or concentration detected by the detection unit as a pressure signal and / or a concentration signal, and that receives the output signal and displays a dissolved carbon dioxide concentration. Carbon dioxide concentration measurement device.

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