JPH083438B2 - 槽内の界面検出方法 - Google Patents
槽内の界面検出方法Info
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- JPH083438B2 JPH083438B2 JP61223722A JP22372286A JPH083438B2 JP H083438 B2 JPH083438 B2 JP H083438B2 JP 61223722 A JP61223722 A JP 61223722A JP 22372286 A JP22372286 A JP 22372286A JP H083438 B2 JPH083438 B2 JP H083438B2
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/0053—Details of the reactor
-
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
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- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 イ．発明の目的 産業上の利用分野 この発明は槽内の界面、特に醗酵槽の如く大きく波立
ち、且つ「泡持ち」状態にある槽内の液面や泡面といっ
た界面を検出する方法に関するものである。
ち、且つ「泡持ち」状態にある槽内の液面や泡面といっ
た界面を検出する方法に関するものである。
従来の技術 醗酵槽においては槽内の液面は大きく波立ち、かつ発
泡しており、さらに培養の経時変化、特に細胞濃度の変
化に伴い、その「泡持ち」の状態も変化し、結果として
オーバーオールの液面も大きく変動するため、その検出
制御が問題となっている。
泡しており、さらに培養の経時変化、特に細胞濃度の変
化に伴い、その「泡持ち」の状態も変化し、結果として
オーバーオールの液面も大きく変動するため、その検出
制御が問題となっている。
従来の液面検出計としては、差圧式、ディスプレ
イスメント式、電極式、静電容量式、超音波液面
計等があるが、醗酵槽において使用する場合、差圧式
は槽内液の比重の変化に対応できない、ディスプレイ
スメント式はデッドスペースがあり構造上不向き、電
極式及び静電容量式はミストその他による誤作動が多
い、超音波液面計は耐圧、耐熱性に問題があり、液面
変化等によってノイズが増加すると誤作動が多いという
ような欠点があり、いずれも満足すべきものでない。ま
た泡面を検出することができない。
イスメント式、電極式、静電容量式、超音波液面
計等があるが、醗酵槽において使用する場合、差圧式
は槽内液の比重の変化に対応できない、ディスプレイ
スメント式はデッドスペースがあり構造上不向き、電
極式及び静電容量式はミストその他による誤作動が多
い、超音波液面計は耐圧、耐熱性に問題があり、液面
変化等によってノイズが増加すると誤作動が多いという
ような欠点があり、いずれも満足すべきものでない。ま
た泡面を検出することができない。
発明が解決しようとする問題点 本発明は上記のような従来の液面検出計の欠点を解決
した、槽内の液面又は泡面といった界面を検出する方法
を提供することを目的とする。
した、槽内の液面又は泡面といった界面を検出する方法
を提供することを目的とする。
ロ．発明の構成 問題点を解決するための手段 本発明による槽内の液相と泡相及び泡相と気相の界面
検出方法は、液相、泡相及び気相が存在する槽におい
て、縦方向に配列された外部の複数箇所から槽の側壁に
設けられたサイトグラスを通して槽内に400nm〜800nmの
範囲の光を照射し、それぞれの相の反射光の強さを測定
して液相、泡相、気相それぞれの間に顕著な差がある波
長における反射光の強さを照合することよりなる。
検出方法は、液相、泡相及び気相が存在する槽におい
て、縦方向に配列された外部の複数箇所から槽の側壁に
設けられたサイトグラスを通して槽内に400nm〜800nmの
範囲の光を照射し、それぞれの相の反射光の強さを測定
して液相、泡相、気相それぞれの間に顕著な差がある波
長における反射光の強さを照合することよりなる。
これを第１図により説明すると、縦方向に配列された
外部の複数箇所（3A〜3Dの位置）から槽１の側壁に設け
られたサイトグラス２を通して槽内に光を照射し、受光
部（3A〜3Dの位置）によりそれぞれの反射光を受光す
る。
外部の複数箇所（3A〜3Dの位置）から槽１の側壁に設け
られたサイトグラス２を通して槽内に光を照射し、受光
部（3A〜3Dの位置）によりそれぞれの反射光を受光す
る。
光照射は受光部とは別個に設けた光源によって行って
もよいが、第２図に拡大して示すように、光照射部31と
受光部32が一体化された構造を有するプローブ３（Ａ〜
Ｄ）を使用するのが便利である。
もよいが、第２図に拡大して示すように、光照射部31と
受光部32が一体化された構造を有するプローブ３（Ａ〜
Ｄ）を使用するのが便利である。
このようなプローブ３では、ランプ33からの光は光フ
ァイバー34を通して光照射部31に送られサイトガラス２
を通して槽内に照射され、槽内の液相部11、泡相部12又
は気相部13からの反射光が受光部32にとらえられ、光フ
ァイバー35を通して光照射解析ユニットに送られる。
ァイバー34を通して光照射部31に送られサイトガラス２
を通して槽内に照射され、槽内の液相部11、泡相部12又
は気相部13からの反射光が受光部32にとらえられ、光フ
ァイバー35を通して光照射解析ユニットに送られる。
光照射解析ユニット５では、液相部、泡相部又は気相
部からの反射光の強さを測定し照合する。
部からの反射光の強さを測定し照合する。
液相、泡相又は気相からの反射光の強さは、後述のよ
うに互いに大きな差があるので、それらの値を互いに照
合するか、又は予め測定しておいた液相、泡相又は気相
からの反射光の強さの値等の既知の測定値と照合するこ
とにより、ある特定の受光部が反射光を受光している槽
内の特定場所が液相であるか、泡相であるか又は気相で
あるかを容易に知ることができる。
うに互いに大きな差があるので、それらの値を互いに照
合するか、又は予め測定しておいた液相、泡相又は気相
からの反射光の強さの値等の既知の測定値と照合するこ
とにより、ある特定の受光部が反射光を受光している槽
内の特定場所が液相であるか、泡相であるか又は気相で
あるかを容易に知ることができる。
反射光の強さを測定する際のリファレンスとしては、
測定の対象となる物質の性状により適宜選定してよい。
例えば比較的反射率の高い液を対象とする場合はリファ
レンスとして白紙からの反射率を100％として行った
り、また対象とする液が着色している場合などのように
反射率の低い液を対象とする場合にはその液からの反射
率をリファレンスとしてもよい。
測定の対象となる物質の性状により適宜選定してよい。
例えば比較的反射率の高い液を対象とする場合はリファ
レンスとして白紙からの反射率を100％として行った
り、また対象とする液が着色している場合などのように
反射率の低い液を対象とする場合にはその液からの反射
率をリファレンスとしてもよい。
槽内に光を照射する角度は測定の対象となる物質の性
状等により適宜選定すればよい。例えば比較的反射率の
高い液を対象とする場合には、サイトグラス面に対して
20度乃至80度、好ましくは45度前後とするのが適当であ
る。直角（90度）の場合はサイトグラスからの反射光が
強すぎて反射率の差が不明瞭となり、20度以下の場合は
槽内からの反射光が弱すぎて測定困難となる。
状等により適宜選定すればよい。例えば比較的反射率の
高い液を対象とする場合には、サイトグラス面に対して
20度乃至80度、好ましくは45度前後とするのが適当であ
る。直角（90度）の場合はサイトグラスからの反射光が
強すぎて反射率の差が不明瞭となり、20度以下の場合は
槽内からの反射光が弱すぎて測定困難となる。
反射率の低い液を対象とする場合には、サイトグラス
面に対して90度に照射して液相と気相との界面に生ずる
メニスカスからの反射光により界面を検出することがで
きる。
面に対して90度に照射して液相と気相との界面に生ずる
メニスカスからの反射光により界面を検出することがで
きる。
第１図に示す如く、縦方向に配列された複数個のプロ
ーブ3A、3B、3C、3Dに内蔵された受光部（32A、32B、32
C、32D）で受光された光は、マルチ切替器４を経て光照
射解析ユニット５に送られる。
ーブ3A、3B、3C、3Dに内蔵された受光部（32A、32B、32
C、32D）で受光された光は、マルチ切替器４を経て光照
射解析ユニット５に送られる。
例えば、受光部32Aで受光された光は液相、32B、32C
で受光された光は泡相、32Dで受光された光は気相に相
当する値を示せば、液面は32A（が反射光を受光してい
る場所、以下同じ）と32Bの間、泡面は32Cと32Dの間に
あることになる。
で受光された光は泡相、32Dで受光された光は気相に相
当する値を示せば、液面は32A（が反射光を受光してい
る場所、以下同じ）と32Bの間、泡面は32Cと32Dの間に
あることになる。
なお第１図では縦方向に配列された外部の複数箇所そ
れぞれに光照射部及び受光部を内蔵するプローブを固定
して設置した状態を示したが、１個のプローブを上下動
させて、外部の複数箇所から槽の側壁に設けられたサイ
トグラスを通して槽内に光を照射し、それぞれの位置に
おける反射光の強さを測定し照合する方法を取ることも
できる。
れぞれに光照射部及び受光部を内蔵するプローブを固定
して設置した状態を示したが、１個のプローブを上下動
させて、外部の複数箇所から槽の側壁に設けられたサイ
トグラスを通して槽内に光を照射し、それぞれの位置に
おける反射光の強さを測定し照合する方法を取ることも
できる。
この場合、予め特定した複数の位置における反射光の
強さだけを測定し照合するようにしてもよいが、プロー
ブの移動に伴なって連続的に反射光の強さを測定し照合
すれば、界面に至ったところで反射光の強さが急激に変
化するので、界面の位置をよりはっきりと検出すること
ができる。
強さだけを測定し照合するようにしてもよいが、プロー
ブの移動に伴なって連続的に反射光の強さを測定し照合
すれば、界面に至ったところで反射光の強さが急激に変
化するので、界面の位置をよりはっきりと検出すること
ができる。
第１図において、界面表示計６にはこのような情報が
表示される。液面又は泡面が所定範囲の位置より変化し
た場合、例えば泡面が高くなり、受光部32Dで受光され
た光が泡相に相当する値を示した場合、光照射解析ユニ
ット５からの指示により消泡剤タンク７の弁71が開き、
消泡剤が送入されて、泡面を所定範囲の位置に保つよう
にすることができる。
表示される。液面又は泡面が所定範囲の位置より変化し
た場合、例えば泡面が高くなり、受光部32Dで受光され
た光が泡相に相当する値を示した場合、光照射解析ユニ
ット５からの指示により消泡剤タンク７の弁71が開き、
消泡剤が送入されて、泡面を所定範囲の位置に保つよう
にすることができる。
また液面が所定範囲の位置より変化し、例えば32Bで
受光された光が液相の値を示した場合には、光照射解析
ユニット５からの指示により制御弁82が開かれ、槽内の
液を抜き出して液面を所定範囲の位置に保つことができ
る。
受光された光が液相の値を示した場合には、光照射解析
ユニット５からの指示により制御弁82が開かれ、槽内の
液を抜き出して液面を所定範囲の位置に保つことができ
る。
32Aで受光された光が泡相の値を示した場合には、光
照射解析ユニット５からの指示により制御弁81が開か
れ、液を槽内に供給することにより液面を所定範囲の位
置に保つことができる。
照射解析ユニット５からの指示により制御弁81が開か
れ、液を槽内に供給することにより液面を所定範囲の位
置に保つことができる。
測定に当っては、測定される液体の性状による誤差、
例えば発酵液では菌、代謝生産物及び培地の色等による
誤差をなくすために、その液体の性状に対して最適な光
の波長を選定して行うのがよい。
例えば発酵液では菌、代謝生産物及び培地の色等による
誤差をなくすために、その液体の性状に対して最適な光
の波長を選定して行うのがよい。
なお記号９は空気分散管、記号10は撹拌器である。
［実施例１］ 塩化ビニル製30ドラフトチューブ付気泡塔の中に、
イースト（酵母）の培養液（濃度約44g−drycell/）
を仕込み、気泡塔に空気を線速約3cm/秒で吹き込み液を
循環させると、液面は乱れ発泡状態になった。
イースト（酵母）の培養液（濃度約44g−drycell/）
を仕込み、気泡塔に空気を線速約3cm/秒で吹き込み液を
循環させると、液面は乱れ発泡状態になった。
第２図に示したようなプローブを上方に45度傾けて固
定し、気泡塔の側壁に設けられたサイトグラスを通して
塔内に光を照射し、液、泡、空気の部分の反射光の強さ
を測定した結果を第３図に示す。ここで横軸は光の波長
（nm）、縦軸は反射率を示す。
定し、気泡塔の側壁に設けられたサイトグラスを通して
塔内に光を照射し、液、泡、空気の部分の反射光の強さ
を測定した結果を第３図に示す。ここで横軸は光の波長
（nm）、縦軸は反射率を示す。
なおリファレンスとして、白紙を反射率100％、空間
を反射率０％とした。
を反射率０％とした。
第３図から明らかなように、液相からの反射率（Ｌ）
が最も高く、泡相からの反射率（Ｆ）がそれに次ぎ、気
相からの反射率（Ｇ）が最低で、しかもそれぞれの間に
顕著な差がある。
が最も高く、泡相からの反射率（Ｆ）がそれに次ぎ、気
相からの反射率（Ｇ）が最低で、しかもそれぞれの間に
顕著な差がある。
そこで複数個所の測定値を互いに照合するか、又は既
知の測定値と照合することにより、その受光部が反射光
を受光している塔内の特定場所が液相であるか、泡相で
あるか又は気相であるかを容易に判別することができ
る。
知の測定値と照合することにより、その受光部が反射光
を受光している塔内の特定場所が液相であるか、泡相で
あるか又は気相であるかを容易に判別することができ
る。
［実施例２］ 実施例１で用いた培養液（培養液からの反射率が高い
例）に代えて、反射率の低い糖蜜培地を用いた。
例）に代えて、反射率の低い糖蜜培地を用いた。
塩化ビニル製30ドラフトチューブ付気泡塔の中に、
糖蜜培地とパン酵母との混合物（パン酵母濃度約5g−dr
ycell/）を仕込んで、実施例１と同様な方法にて、
液、泡及び空気の部分の反射光の強さを測定した。
糖蜜培地とパン酵母との混合物（パン酵母濃度約5g−dr
ycell/）を仕込んで、実施例１と同様な方法にて、
液、泡及び空気の部分の反射光の強さを測定した。
これにより得られたデータを第４図に示す。ここで横
軸は光の波長（nm）、縦軸は反射率を示す。なお反射率
が一番高かった泡をリファレンスとした。即ち泡の反射
率を100％とした。
軸は光の波長（nm）、縦軸は反射率を示す。なお反射率
が一番高かった泡をリファレンスとした。即ち泡の反射
率を100％とした。
第４図から明らかなように、糖蜜培地を用いた場合は
光の波長約700〜800nmの範囲のところで泡相、液相及び
気相の各反射率の間で顕著な差が出ている。
光の波長約700〜800nmの範囲のところで泡相、液相及び
気相の各反射率の間で顕著な差が出ている。
このように本発明においては、糖蜜培地の如く濃厚な
色を呈する液であっても、測定に使用する光の波長を適
宜に選定することにより、上記３相の各反射光の間に顕
著な差が得られるので、槽内の測定すべき場所が泡相、
液相及び気相のいずれであるかを容易に検出することが
できる。
色を呈する液であっても、測定に使用する光の波長を適
宜に選定することにより、上記３相の各反射光の間に顕
著な差が得られるので、槽内の測定すべき場所が泡相、
液相及び気相のいずれであるかを容易に検出することが
できる。
ハ．発明の効果 醗酵槽の如く大きく波立ち、「泡持ち」状態にあり、
液の比重も変動する槽内における液面又は泡面といった
界面を検出することができる。
液の比重も変動する槽内における液面又は泡面といった
界面を検出することができる。
槽に設置されているサイトグラスを通して槽の外部か
ら界面を検出するため、槽内のデッドスペースが発生せ
ず、センサーによる培養液の雑菌汚染を生じるおそれが
ない。
ら界面を検出するため、槽内のデッドスペースが発生せ
ず、センサーによる培養液の雑菌汚染を生じるおそれが
ない。
サイトグラスを有する既設の槽に対しては、特別の改
造を加えることなく本発明を実施することができる。
造を加えることなく本発明を実施することができる。
第１図は本発明の実施態様を示す説明図、第２図は受光
部部分の拡大図、第３図は実施例１における試験結果を
示す図、第４図は実施例２における試験結果を示す図で
ある。 １……槽、11……液相、12……泡相、13……気相、２…
…サイトグラス、３（Ａ〜Ｄ）……プローブ、31……光
照射部、32……受光部、33……ランプ、34,35……光フ
ァイバー、４……マルチ切替器、５……光照射解析ユニ
ット、６……界面表示計、７……消泡剤タンク、71……
弁、 81,82……弁、９……空気分散管、10……撹拌器 Ｌ……液相からの反射率、Ｆ……泡相からの反射率、Ｇ
……気相からの反射率
部部分の拡大図、第３図は実施例１における試験結果を
示す図、第４図は実施例２における試験結果を示す図で
ある。 １……槽、11……液相、12……泡相、13……気相、２…
…サイトグラス、３（Ａ〜Ｄ）……プローブ、31……光
照射部、32……受光部、33……ランプ、34,35……光フ
ァイバー、４……マルチ切替器、５……光照射解析ユニ
ット、６……界面表示計、７……消泡剤タンク、71……
弁、 81,82……弁、９……空気分散管、10……撹拌器 Ｌ……液相からの反射率、Ｆ……泡相からの反射率、Ｇ
……気相からの反射率
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−10348（ＪＰ，Ａ) 竹中紳策著「光電子制御とその応用」昭 和40年８月20日、日刊工業新聞社発行、 Ｐ．Ｐ，45〜46
Claims (1)
- 【請求項１】液相、泡相及び気相が存在する槽におい
て、縦方向に配列された外部の複数箇所から槽の側壁に
設けられたサイトグラスを通して槽内に400nm〜800nmの
範囲の光を照射し、それぞれの相の反射光の強さを測定
して液相、泡相、気相それぞれの間に顕著な差がある波
長における反射光の強さを照合することよりなる槽内の
液相と泡相及び泡相と気相の界面検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61223722A JPH083438B2 (ja) | 1986-09-24 | 1986-09-24 | 槽内の界面検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61223722A JPH083438B2 (ja) | 1986-09-24 | 1986-09-24 | 槽内の界面検出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6379017A JPS6379017A (ja) | 1988-04-09 |
| JPH083438B2 true JPH083438B2 (ja) | 1996-01-17 |
Family
ID=16802653
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61223722A Expired - Lifetime JPH083438B2 (ja) | 1986-09-24 | 1986-09-24 | 槽内の界面検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH083438B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008070387A (ja) * | 2007-12-03 | 2008-03-27 | Hitachi Ltd | 音響による液位検出方法及び装置 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2538730B (en) * | 2015-05-26 | 2020-07-08 | Process Vision Ltd | Detecting the presence of liquid in a pressurised gas pipeline |
| CN112485226B (zh) * | 2020-11-06 | 2024-03-26 | 航天新气象科技有限公司 | 一种界面检测方法、装置、设备及计算机设备 |
| EP4314727A1 (en) * | 2021-03-25 | 2024-02-07 | Cook Medical Technologies, LLC | Fill level detection |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57177132U (ja) * | 1981-05-06 | 1982-11-09 |
-
1986
- 1986-09-24 JP JP61223722A patent/JPH083438B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 竹中紳策著「光電子制御とその応用」昭和４０年８月２０日、日刊工業新聞社発行、Ｐ．Ｐ，４５〜４６ |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008070387A (ja) * | 2007-12-03 | 2008-03-27 | Hitachi Ltd | 音響による液位検出方法及び装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6379017A (ja) | 1988-04-09 |
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