JPH05249018A - 炭酸ガスセンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 液相中の炭酸ガスの濃度を簡単に、且つ短時
間で検知できる炭酸ガスセンサであって、液が流れてい
る系内において使用することも可能な炭酸ガスセンサを
提供する。 【構成】 液相中に溶解した炭酸ガスが密閉空間６０に
放出される際の密閉空間６０の圧力変動から液相中の炭
酸ガスの濃度を検知する炭酸ガスセンサであって、弁付
きの二箇所の開口部を備えるシリンダー１４と、前記シ
リンダー１４内に挿嵌され、前記開口部を開閉するピス
トン１２とを備え、且つ、前記シリンダー１４と前記ピ
ストン１２によって形成される密閉空間６０に面する位
置に圧力センサ５０及び超音波振動子４０を備えている
ことを特徴とする炭酸ガスセンサ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液相中に溶解している
炭酸ガスの濃度を検知する炭酸ガスセンサに関し、具体
的には液相中に溶解した炭酸ガスが密閉空間に放出され
る際の密閉空間の圧力変動から液相中の炭酸ガスの濃度
を検知する炭酸ガスセンサに関し、例えば炭酸飲料や炭
酸泉等における炭酸ガスの濃度を検知する炭酸ガスセン
サに関する。

【０００２】

【従来の技術】液相中の炭酸ガスの濃度を検出する炭酸
ガスセンサとしては、 液相に薬品を添加して液相のｐＨを調整し、電気化学
的に炭酸ガスの濃度を検知するもの、 液相に薬品を添加して溶解している炭酸ガスを放出さ
せ、炭酸ガスが放出された気相の熱伝導から炭酸ガスの
濃度を検知するもの、 液相の赤外線吸収より炭酸ガスの濃度を検知するもの 等が知られている。

【０００３】しかし、上記のような炭酸ガスセンサは操
作が非常に複雑であり、使用に際し多大な時間と労力を
要するという問題があり、もっと簡便な操作で液相中の
炭酸ガスの濃度を検知できる炭酸ガスセンサが求められ
ている。特に、炭酸泉のような常時連続的に流れている
液中の炭酸ガスの濃度を、液が流れている系内において
検知できて、且つ簡便な操作で検知できる炭酸ガスセン
サが求められている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の事情に鑑み、本
発明は液相中の炭酸ガスの濃度を簡単に、且つ短時間で
検知できる炭酸ガスセンサであって、液が流れている系
内において使用することも可能な炭酸ガスセンサを提供
することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は液相中に溶解し
た炭酸ガスが密閉空間に放出される際の密閉空間の圧力
変動から液相中の炭酸ガスの濃度を検知する炭酸ガスセ
ンサであって、弁付きの二箇所の開口部を備えるシリン
ダーと、前記シリンダー内に挿嵌され、前記開口部を開
閉するピストンとを備え、且つ、前記シリンダーと前記
ピストンによって形成される密閉空間に面する位置に圧
力センサ及び超音波振動子を備えていることを特徴とす
る炭酸ガスセンサである。

【０００６】

【作用】本発明の炭酸ガスセンサはシリンダーとピスト
ンとからなり、このシリンダーには二箇所の開口部が備
えられており、第１の開口部はシリンダー内に液を供給
する働きとシリンダー内から液若しくは気体を排出する
働きをし、第２の開口部はシリンダー内に空気を供給す
る働きをする。また、これらの開口部に取り付けられて
いる弁はシリンダー内への液や気体の出入りを制御する
働きをする。そして、第１の開口部に取り付けられてい
る弁に液を供給し、第２の開口部に取り付けられている
弁に大気を供給するようにした状態で、これらの弁の開
閉とピストンの駆動とを制御することにより、シリンダ
ーとピストンの間に液相と気相とよりなる密閉空間を形
成することができる。そして、シリンダーとピストンに
よって形成されるこの密閉空間に面する位置には圧力セ
ンサ及び超音波振動子を備えており、この超音波振動子
を駆動することにより超音波を発生させて液相に振動を
与え、密閉空間の液相中に溶解している炭酸ガスを短時
間で気相中に放出させることができる。そして、密閉空
間の気相中に炭酸ガスが放出されると、液相中の炭酸ガ
スの濃度に依存した密閉空間の圧力変動が生じる。そこ
で、前記の圧力センサによってこの圧力変動を検知する
ことにより炭酸ガスの濃度を検知することができる。す
なわち、本発明の炭酸ガスセンサによれば弁の開閉とピ
ストンの駆動と超音波振動子の駆動とを制御するだけ
で、簡単に且つ短時間で液相中の炭酸ガスの濃度の検知
が可能となる。また、本発明の炭酸ガスセンサは液が流
れている系内において使用することも可能である。

【０００７】

【実施例】以下、本発明を実施例図面を参照して説明す
る。図１は本発明の一実施例に係る炭酸ガスセンサの全
体構造の断面を示す模式図である。

【０００８】図１において円筒状のシリンダー１４の上
面には液を供給又は排出するための第１の開口部２０及
び空気を供給するための第２の開口部３０の二箇所の開
口部が設けられている。なお、このシリンダー１４は炭
酸ガス放出によるシリンダー１４内の圧力変動で変形し
ないだけの強度を持つ金属あるいはアクリル樹脂の如き
樹脂等で作られればよく使用する材質に特に制約はな
い。そして、前記の第１の開口部２０及び第２の開口部
３０にはチューブを介して液体用弁２２、空気用弁３２
が取り付けられていて、さらに液体用弁２２は液が供給
されているチューブと接続され、空気用弁３２は大気が
通じているチューブと接続されている。従って、液体用
弁２２と空気用弁３２の開閉を制御することによりシリ
ンダー１４内への液や空気等の出入りを制御することが
できる。これらの弁としては例えば電磁弁を用いること
ができるが、液や気体の出入りを制御することができれ
ばその他の種類の弁でもよい。そして、シリンダー１４
の側面には圧力センサ５０が取り付けられている。この
圧力センサ５０は液に接触しても差支えのないタイプで
なければならず、このタイプのものとしては例えばコパ
ル社製の「拡散型半導体圧力センサＰＳ７」がある。そ
して、前記シリンダー１４内にはシリンダー１４に挿嵌
された円柱状のピストン１２が備わっており、このピス
トン１２の上面には超音波振動子４０が取り付けられて
いる。この超音波振動子４０が取り付けられている位置
は、前記シリンダー１４と前記ピストン１２によって形
成される密閉空間６０に面する位置になっており、この
密閉空間６０中の液相に超音波振動子４０によって発生
する超音波による振動を与えられるようになっている。

【０００９】そして、前記ピストン１２はモーターやソ
レノイド等の駆動装置（図示せず）によって駆動するよ
うになっていて、液体用弁２２及び空気用弁３２の開
閉、超音波振動子４０の駆動及びモーターやソレノイド
等によるピストン１２の駆動の制御は外部回路（図示せ
ず）により自動的に行われるように構成されている。な
お、この実施例では圧力センサ５０はシリンダー１４の
側面に、そして超音波振動子４０はピストン１２の上面
に取り付けられているが、これらを取り付ける位置はシ
リンダー１４とピストン１２によって形成される密閉空
間６０に面する位置であればよい。この密閉空間６０の
中に収容される液相に超音波振動子４０が接しない位置
に超音波振動子４０が取り付けられているときには、密
閉空間６０を形成した後で炭酸ガスセンサ全体の向きを
変えることによって、液相に超音波振動子４０が接する
ようにすればよい。

【００１０】次に、上記の本実施例の炭酸ガスセンサに
おける炭酸ガスの濃度の検知の原理をステップ順に示し
た図２〜図５を参照して説明する。まず、図２に第１ス
テップを示す。図２は常時連続的に液が供給されている
系に本発明の炭酸ガスセンサを設置している状態であっ
て、炭酸ガスの濃度の検知を行っていない状態を示して
いる。図２の状態では、液の供給又は排出を制御する液
体用弁２２は測定する液とチューブにより繋がってい
て、且つ液体用弁２２は開いた状態になっている。ま
た、空気の供給を制御する空気用弁３２は閉じている。
そして、シリンダー１４内のピストン１２はシリンダー
１４の最上部まで押し上げられており、超音波振動子４
０は停止している。

【００１１】次に、図２の状態から第２ステップの図３
の状態に移行する。すなわち、ピストン１２を駆動させ
る駆動装置（図示せず）によりピストン１２を引き下げ
ていくと、液体用弁２２が開いているので、この液体用
弁２２と連通する第１の開口部２０からシリンダー１４
内に液が供給され図３に示す状態となる。

【００１２】次に、図３の状態から第３ステップの図４
の状態に移行する。すなわち、適量の液がシリンダー１
４内に供給されたら、液体用弁２２を閉じ、空気用弁３
２を開き、その後、ピストン１２をさらに引き下げてい
くとシリンダー１４内に空気が供給され、図４に示す状
態となる。

【００１３】次に、図４の状態から第４ステップの図５
の状態に移行する。すなわち、適量の空気がシリンダー
１４内に供給されたら、空気用弁３２を閉じ、シリンダ
ー１４内を密閉された状態にする。このとき、シリンダ
ー１４とピストン１２によって形成される密閉空間６０
には液相と気相とが存在することになる。このシリンダ
ー１４内が密閉された状態でピストン１２の上面に備わ
っている超音波振動子４０を駆動させると図５に示す状
態となる。図５に示す状態では、超音波振動子４０から
発生する超音波により液相中に振動が与えられ、液相中
に溶解していた炭酸ガスが気相中に急速に放出され、シ
リンダー１４内の圧力が上昇する。このときの圧力の上
昇値を圧力センサ５０で検知することにより液相中に溶
解している炭酸ガスの濃度を検知する。

【００１４】炭酸ガスの濃度の検知が終われば超音波振
動子４０の駆動を止め、再び液体用弁２２を開き、ピス
トン１２をシリンダー１４の最上部まで押し上げて液及
び気体をシリンダー１４の外に排出し、第１ステップの
図２の状態に戻す。

【００１５】この一連の動作を繰り返せば、何度でも簡
単に液相中の炭酸ガスの濃度を検知することができる。
また、本発明の炭酸ガスセンサを常時液が流れている系
内において使用する場合には、流れている液を液体用弁
２２と接続されたチューブに導くように構成すればよ
い。

【００１６】

【発明の効果】本発明の炭酸ガスセンサによれば弁の開
閉、超音波振動子の駆動及びピストンの駆動を制御する
だけで液相中の炭酸ガス濃度を検知できるので、炭酸ガ
ス濃度の検知が簡単且つ短時間で行うことができる。ま
た、本発明の炭酸ガスセンサは液が流れている系の系内
において使用することも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の実施例に係る炭酸ガスセンサの
断面を示す模式図である。

【図２】図２は図１に示す炭酸ガスセンサを用いて炭酸
ガスを検知する際の第１ステップを示す断面図である。

【図３】図３は図１に示す炭酸ガスセンサを用いて炭酸
ガスを検知する際の第２ステップを示す断面図である。

【図４】図４は図１に示す炭酸ガスセンサを用いて炭酸
ガスを検知する際の第３ステップを示す断面図である。

【図５】図５は図１に示す炭酸ガスセンサを用いて炭酸
ガスを検知する際の第４ステップを示す断面図である。

【符号の説明】

１２ ピストン １４ シリンダー ２０ 第１の開口部 ２２ 液体用弁 ３０ 第２の開口部 ３２ 空気用弁 ４０ 超音波振動子 ５０ 圧力センサ ６０ 密閉空間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森井 彰一 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 真継 伸 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 幡井 崇 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 福井 政則 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液相中に溶解した炭酸ガスが密閉空間に
   放出される際の密閉空間の圧力変動から液相中の炭酸ガ
   スの濃度を検知する炭酸ガスセンサであって、弁付きの
   二箇所の開口部を備えるシリンダーと、前記シリンダー
   内に挿嵌され、前記開口部を開閉するピストンとを備
   え、且つ、前記シリンダーと前記ピストンによって形成
   される密閉空間に面する位置に圧力センサ及び超音波振
   動子を備えていることを特徴とする炭酸ガスセンサ。