JPH0141927B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、物質の状態、特に、導電性粒状物質
のレベル、導電性相と半導電性相から成る非混合
性物質間の境界面レベル、プローブ表面に被着し
易い導電性物質のレベルを測定するための容器内
導電物質のレベル測定方法に関する。

従来では一般に、容器内に収容された導電性液
体のレベルを測定するためのプローブ装置は導電
性コアと絶縁被覆層とから構成されている。そし
て導電性コア及び絶縁被覆層は容器内において垂
直状に吊下げられる。この絶縁被覆層は導電性コ
ア及び導電性液体間における誘電物質として機能
し、導電性液体内に浸されている部分の絶縁被覆
層がコンデンサの誘電体としての役目を果す。そ
れ故、プローブ装置の導電性コアと、導電性液体
が収容されている導電性容器との間のキヤパシタ
ンスは、このプローブが導電性液体中に浸される
深さに依存することになる。この結果、プローブ
が導電性液体中に浸されている深さに比例した信
号が得られ、これによつてその導電性液体のレベ
ルが測定されるようになつている。このような技
術は、マルトビー氏の米国特許第3706980号及び
マルトビー氏及びサン氏の米国特許第4064753号
に記載されている。なおこれら双方の特許は本願
の譲受人に譲渡されている。

容器内の導電性粒状物質のレベルを測定する方
法は、従来では何ら提案されていないのが実状で
ある。プローブが浸される導電性液体が、プロー
ブの導電性液体への浸漬深さに応じてプローブの
絶縁体表面の周囲に等電位面を形成することは、
当業者であれば容易に理解されるであろう。しか
し、数インチの大きさである石炭の如き導電性粒
状物質は、或る一部の箇所においてのみプローブ
の絶縁被覆層に接触する。従つて、正確なキヤパ
シタンスを得るための等電位面が形成されず、こ
のために正確な測定を行なうことができない。そ
れ故、従来では、容量を利用したプローブ技術に
よつて導電性容器内に収容された導電性粒状物質
のレベルを正確に測定する方法は全くなかつた。
本発明はこの問題を解決するために成されたもの
である。さらに本発明は、導電性液体のレベルの
測定または他の非粒状導電性物質のレベルの測定
を行なうためのプローブ装置にも適用可能であ
る。本発明によるプローブ装置は、さらに、プロ
ーブに沿つた導電性粒状物質の高さに依存して変
化するような信号ではなく、導電性粒状物質がプ
ローブの配置されている位置に存在するか否かを
指示する信号を供給するようにも構成できる。或
いは、容器内の粒状物質のレベルを測定するため
に連続的に複数配列されたいわゆる“オン・オフ
−レベル・プローブ”を利用することができる。

本発明の目的は、導電性粒状物質のレベルを正
確に測定するのに好適な測定方法を提供すること
である。本発明の別の目的は、測定精度が粒子の
サイズによつて影響を受けることのない導電性粒
状物質のレベル測定方法を提供することである。
さらに本発明の目的は、測定精度がプローブの摩
耗によつて影響されないような、導電性／半導電
性物質レベルの測定方法を提供することである。
本発明のさらに別の目的は導電性物質と半導電性
物質との間の境界面を大きなキヤパシタンスでも
つて検出する測定方法を提供することである。本
発明のさらに別の目的は、プローブ表面に被着し
易い物質のレベルを正確に検出するレベル測定方
法を提供することである。

本発明のレベル測定方法は、プローブの導電性
コアを包んでいる絶縁被覆層の上に半導電層を設
けることにより、上述の必要な事柄及び目的を満
足する。好ましい実施態様において、コアは柔軟
性を有する通常の鋼性ケーブルから成り、このコ
アの上にはポリプロピレン熱可塑性物質から成る
絶縁被覆層が形成され、この絶縁被覆層の上には
カーボンブラツクが混入されたポリウレタン熱可
塑性物質から成る半導電性被覆層が形成される。
この場合、単位面積当り数ケ所において導電性粒
状物質が接触すれば、実質的な等電位面を構成し
得るように、被覆層は半導電性であるのが好まし
く、被覆層が導電性粒状物質を介して接地された
場合に、その全面が等電位面となり得るほどの導
電性をこの被覆層は有していない。

以下本発明を実施例に沿つて説明する。

上述の如く、従来のプローブは導電性物質、主
に液体のレベルを測定するのに用いられている。
このような装置は、例えば、マルトビー氏の出願
であつてかつ本発明の譲渡人に譲渡されている米
国特許第3339412号に開示されている。さらに基
本技術の改良が行なわれており、マルトビー氏の
出願であつてかつ本発明の譲受人に譲渡されてい
る米国特許第3706980号に示された回路によつて
上述の如き改良が達成されている。本発明のプロ
ーブ装置に利用し得るような他の改良は、サン氏
及びマルトビー氏の出願であつてかつ本発明の譲
渡人に譲渡されている米国特許第4064753号に示
されている。夫々の場合におけるプローブ装置の
動作原理は次の通りである。絶縁被覆層を具備す
る導電性コアは測定すべき導電性物質中に延びて
おり、プローブの導電性コアと容器の壁部との間
のキヤパシタンスが測定される。プローブと容器
の壁部との間のキヤパシタンスの大きさは、絶縁
被覆層（コンデンサの誘電体としての絶縁体）の
外側に形成された等電位面と、前記絶縁被覆層内
に配されたコアとによつてコンデンサが形成され
た時の状態に応じて定められるので、測定された
キヤパシタンスを基準のキヤパシタンスと比較す
ることによつて、容器内の物質のレベルを示す信
号が得られる。

さらに上述の如く、レベル測定されるべき導電
性物質がプローブの絶縁被覆層に均一に接触する
ような性質を有している場合には、等電位面が形
成され得るので、上述の方式はレベル測定に適用
できかつ正確なレベル測定が可能である。しかし
ながら、非測定物質が、導電性であるもののプロ
ーブの絶縁被覆層表面に均一に接触しないような
サイズの石炭或いは各種の鉱物等の如き粒状固形
物である場合には等電位面が形成されないため、
検出されたキヤパシタンスの値と容器内の被測定
物質のレベルとが互いに正確に対応しないことに
なる。しかも特殊な粒状物質のレベルを正確に測
定するために被測定物質のレベルに対応した信号
を形成する回路を調整するようにしても、被測定
物質のサイズ或いは導電率が変わる毎に回路の再
調整が必要である。

中心コアの絶縁被覆層上に導電性被覆層を形成
することによつて等電位面を形成しても良いよう
に思われる。しかしながら、このような方法は解
決策ではないことが分かる。即ち、導電性粒状物
質が詰められている領域に沿つたプローブの部分
だけでなく、このプローブに沿つたすべての場所
において導電性被覆層の表面が等電位面となる。
導電性被覆層の外表面に導電性物質が接触する
と、全ての場合に容器が満杯になつていることを
指示する信号が出され、このため他のプロセスに
おいてこのような信号を利用している装置や操作
者が誤つた動作を行なうようになる。上述の如
く、本発明は導電性コアを被覆する絶縁層の上に
さらに半導電性の外側層を設けることによつて上
記の問題を解決するものである。この外側層の導
電率は導電性粒状物質によつて覆われた外側層部
分の上に本質的な等電位面を形成するために選択
的に定められる。こうして、コンデンサの一枚の
極板が構成され、そして導電性コアがもう一枚の
極板となり、絶縁被覆層は誘電物質としてその間
に介在され、これによつてコンデンサが形成され
る。このコンデンサは既述の型式の平衡用回路中
に使用されて、導電性容器内における導電性粒状
物質のレベルに対応した信号を形成するのに用い
られる。

第１図は、プローブ１を示すために一部が切欠
された容器４の全体図を示すものである。この容
器４は通常、導電性の垂直状内壁面を少なくとも
具備し、この導電性内壁面によつて電流通路が形
成されている。そしてこの内壁面は検出回路に接
続され、導電性粒状物質を介してプローブ１の半
導電性外側層に接続されている。このようにして
プローブ１の誘電性絶縁層を横切つてコンデンサ
が確立されている。プローブ１の導体から成るコ
ア１１は検出回路の信号入力端子に接続されて、
既述の如く、容器４内の導電性粒状物質のレベル
を表示するために使用されている。好ましい実施
態様においては、プローブ１には下方の端部２及
び上方の端部３がそれぞれ設けられている。この
下端部２は容器４内で棚部５に固着され、プロー
ブ１の上端部３は容器４の上面部６に取付けられ
ている。

容器４は粒状或いは液状の各種の導電性物質を
収容するために用いられてよく、本発明のプロー
ブ装置は石炭、鉄鉱石又はその他の金属性鉱石等
の如き導電性粒状物質は勿論、木片のような特定
の物質にも広い範囲に亘つて使用することができ
る。このような粒状物質の測定にプローブ１を使
用する場合、粒状物質の重量が非常に重い場合や
容器４内への落下速度が可成り速い場合、剛性プ
ローブでは破損され易いので、このプローブ１は
通常多少の柔軟性を具備しているのが好ましい。
垂直壁の高い容器４用の剛性プローブを製造し
て、この剛性プローブを容器４に取付けるのは困
難である。それ故、本発明の好ましい実施態様に
おいては、第３図及び第５図の断面図に示すよう
に、中心コア１１は普通の鋼製ロープから構成さ
れている。この鋼製ロープは3/8インチ（9.5mm）
径の７×19GAC撚り線ケーブルであるのが望ま
しい。誘電体層は絶縁体１２から成り、この絶縁
体１２は1/16インチ（1.5mm）の厚さを有し、か
つ熱可塑物質であるポリプロピレンから構成され
ている。そしてこの絶縁体１２は1/8インチ（3.0
mm）の厚さの半導電層１３によつて被覆されてお
り、この半導電層１３はカーボンブラツクが混入
されたポリウレタン熱可塑性物質から成つてい
る。また半導電層１３には導電性物質であること
が良く知られているカーボンブラツクが少なくと
も10〜50重量％の範囲内で混入されているため、
この層１３は半導電性となつている。好ましい実
施態様においては、検出されるべき物質に依存し
てカーボンブラツクの混入量が変えられるが、例
えば25重量％の混入物を混入するために、カーボ
ツト社製のカーボンブラツクが使用される。この
混入物の混入量は10〜50重量％範囲にあるのが望
ましい。混入物の量によつて半導電層１３の実際
の導電率が決定されるので、これによつて上述の
如く種々のサイズ及び形状の粒状物質のレベル測
定を確実に行なうことが可能である。しかし一般
には、混入物の量を特定の量にすることが広範囲
にわたる種々の粒状物質のレベル測定に使用する
のに適当であることが分つている。

容量型プローブを導電性粒状物質のレベルの測
定に適用可能なように構成すれば、半導電層１３
を従来のプローブと同様に導電性液体にも適用可
能であることは、当業者であれば自明の事であ
る。さらにコア１１は撚り線から成る金属製ロー
プである必要はなく、多少の柔軟性を有する金属
製ロープである必要がない場合には導電性物質か
ら成る剛性を有する棒あるいは管であつても良
い。

第２図はプロープ１の上端部３の好ましい実施
態様の一例を示すものである。このプローブ１
は、容器４の上面部６に設けられかつねじが切ら
れているフランジを貫通した状態で、この上面部
６に取付けられている。プローブ１は口輪３５と
係合しており、口輪３５のテーパー部と、ねじが
周面に切られているスリーブ４２のテーパー部と
の間に働く作用力によつて、この口輪３５はプロ
ーブ１に堅固に係合するような作用力を受けてい
る。また口輪３５は、ねじが設けられたプラグ３
４によりスリーブ４２に係合されるようになつて
いる。即ち、プラグ３４がスリーブ４２にねじ込
まれると、口輪３５がスリーブ４２の側に向かつ
て上方へ押し上げられ、これによつて、プローブ
１に嵌着された口輪３５が締め付け固定される。
このようにして、外側の半導電層１３及び内側の
絶縁層１２は、鋼製コア１１に固定されている。
このようなプローブ１が垂直に吊された場合に
は、一般に、機械強度が比較的弱い熱可塑性物質
から成る被覆層１２，１３はコア１１よりも長く
伸張にしてしまい易い。しかしこの被覆層１２，
１３は口輪３５によつてコア１１に固定されるの
で、これらはボアソン比に従つてコア１１上で締
め付け固定され、この為、被覆層１２，１３はコ
ア１１に対して電気的かつ機械的に互いに完全に
結合されることになる。さらに、測定すべき物質
とプローブ１の外表面との間に生ずる摩擦によつ
て、被覆層１２，１３がコア１１側に締め付けら
れる。従つて、絶縁層１２及び半導電層１３はコ
ア１１に固着されている必要はない。コア１１な
一ケ所を締め付けるだけで両方の被覆層１２，１
３を同時に締め付け固定するのに便利なように配
置されている。しかし、もしこれらの被覆層１
２，１３が上端部のコア１１或いはそれとは異な
る部材に別々に或いは一緒に締め付け固定される
ならば、測定されるべき粒状物質からの作用に依
らずにコア１１に締め付け固定され得る。

スリーブ４２はねじの切つてある鋼製プラグ３
６内に嵌合されており、このプラグ３６はプロー
ブ１を支持するために容器４の上面部６の取付け
られている。スリーブ４２はまたハウジング３０
とも係合しており、このハウジング３０はレベル
検出回路にプローブ１を電気的に接続するための
リード線（図示せず）を支持している。このリー
ド線は一組のねじ又は他の接触部材によつて、プ
ローブ１の中心コア１１に直接連結されている終
端部３７に接続されている。なおこの終端部３７
とコネクタ３３とを互いに接続しても良い。この
場合、プローブ１を検出回路に接続するために従
来型の電気的コネクタを使用することができる。
端部材３７をプローブ１の端部と成しかつプロー
ブ１の上端部を絶縁スリーブ４０に対して堅固に
保持するために、上側プラグ４１及び端部材３７
を互いに関連させて使用してもよい。なおこの絶
縁スリーブ４０によつて、プローブ１の上端部３
が容器４の上面部６から絶縁されている。この結
果、容器４の壁部とコア１１との間にコンデンサ
が構成されることになる。

第２のハウジング３２はハウジング３０内にね
じ込まれており、端部材３７はこの第２のハウジ
ング３２内に収容されている。プラグ３１は、ハ
ウジング３０を構成するために使用される従来の
部品（但し、図示の実施例には使用されていな
い）の端部を閉塞するために使用されても良い。
図示の実施例においては、プローブ１が容器４の
上面部６から完全に絶縁されているが、半導電層
１３はハウジング３０を電気的に接続していると
いうことが理解されるであろう。なおこの半導電
層１３は、上面部６に電気的に接続されていない
ことが望ましい場合もある。このようなことは、
この技術分野において公知の手段のうちの何れか
一つの手段によつて容易に達成され得ることであ
る。その一つの手段は、プローブ１とプラグ３４
とが互いに対接する部分において、このプロープ
１から半導電性被覆層１３を除去することであ
る。この場合、絶縁層１２はスリーブ４２の如き
金属製連結片と当接する。

本発明のプローブの好ましい下側端部の構成が
第４図に示されている。プローブ１の終端部にお
いて、先細り形状に構成されたスパイク１４がプ
ローブ１のコア１１に打ち込まれている。これに
よつて、プローブ１の終端部分が下端２内に堅固
に固定されている。このスパイク１４は金属端部
１６によつて所定位置に保持され、この金属製端
部１６はブロツク２３より下方に差し込まれたプ
ローブ１の底端部分を固定保持するために用いら
れている。ブロツク２３は絶縁スリーブ１７及び
プラグ２０内に嵌合され、金属端部１６は絶縁プ
ラグ２２側に押圧附勢されている。このように構
成することにより、プローブ１の下端部２の全体
は、この下端部２を棚部５に連結するための金属
製部材の全てから絶縁されることになる。例え
ば、外側のスリーブ１８はプラグ２１に連結され
ており、かつこのプラグ２１はボルト１９によつ
て棚部５に取付けられている。エポキシ樹脂等の
如きポツテイング材１５が、本発明のプローブ１
を容器４の導電性壁部及び棚部５に対してより効
果的な絶縁を行なうために用いられている。下端
部２は第４図に示すように棚部５によつて容器４
に取付けられても良いが、このような取付けを行
なわずに下端部２を自由状態のもとで吊下げるよ
うにしても良い。この場合、下端部２を固定して
いないのでプローブ１が容器４の導電性壁部に対
して移動し得るようになるが、測定精度は実質的
に劣化することはない。何故ならば、導電性物質
によつて覆われているプローブ１の部分の外側の
導電性被覆層１３は導電性物質によつて実質的に
接地されるからである。

２層プローブのコアに鋼製ロープを使用するこ
との利点は、既述の如くコア自身が多少柔軟性を
有することである。コアが柔軟であれば被覆層も
また柔軟性を有していなければならないので、既
述のポリウレタン及びポリプロピレンから成る物
質を使用すれば有利である。外側の半導電性被覆
層としてポリウレタンを用いることの第２の理由
は、耐摩耗性の観点からである。すなわち、石炭
や鉱石の如き物質のレベル測定に際して長期間に
わたつて使用されるべきプローブは、大変に摩耗
を受け易いが、ポリウレタン物質は耐摩耗性が優
れている。また、ポリウレタンに炭素を添加する
ことによつてさらに耐摩耗性を向上させることが
できる。

ワイヤロープ型のコアを使用することの第２の
利点は、ロープの表面に凹凸が形成されているの
で、その表面上にプラスチツク（可塑性物質）被
覆層を保持する役目を果たすことである。複巻式
（double layed type）構造のワイヤロープは撚
り線がワイヤロープの巻き方向とは逆の方向に巻
かれて束を形成し、この束がさらに巻かれてロー
プを形成しているので特に有利である。即ち、こ
れは次のような２つの利点を有する。先ず第１の
利点は、ロープが解かれるように捩られる際、
夫々の束より密に巻かれるようになり、解かれに
くくなる。また第２の利点は、絶縁体がワイヤロ
ープに結合されていない場合、捩れによつてロー
プが絶縁体から滑り落ちる傾向は、捩れの方向と
交差するように巻かれている夫々の撚り線によつ
て軽減される。これに関連して、プローブ１の製
造方法もある程度重要な要素である。絶縁被覆層
１２とコア１１との間、或いは絶縁被覆層１２と
外側の半導電性被覆層１３との間に空隙が形成さ
れないようにすることが必要である。何故なら、
空隙が形成されてしまうとプローブ１に付加的な
可変容量が加わり、そのために測定結果が不正確
となるからである。さらに、良好な機械的結合を
得ると共に鋼製ロープのコア１１によつて強度の
比較的弱いプラスチツク被覆層を支えることがで
きるように、被覆層１２，１３は互いに堅固に結
合されていることが必要である。被覆材１２，１
３をロープに取付ける適当な方法としては、一連
の製造工程において、ロープの表面上に被覆層を
押出し成形し、その成形品を所望の長さに切断
し、それに適当な端部材を取付けることが従来よ
り知られている。利用可能な別の方法としては、
絶縁物質がロープの撚り線を構成している多くの
ワイヤの間の小さな間隙に流れ込むようにロープ
の上に絶縁被覆材を含浸させ、しかる後、既述の
カーボンブラツクの如き導電性物質をこの被覆材
の外側層に混入することが考えられる。さらに別
の方法としては、絶縁層と一体的に結合され得る
ような物質を外側層として使用することが考えら
れる。既述のポリプロピレンから成る絶縁被覆層
１２をポリウレタンから成る半導電性被覆１３に
結合させることはできないが、このことは機械的
構成上の機能に何ら支障がないことが本発明者に
よつて確認されている。即ち上述の如く、プラス
チツク層をコアに締め付け固定すると共にプロー
ブ１をクランプ部から吊下げるように構成したこ
とによつてプラスチツク層がポアソン比に従つて
プローブ上に締め付けられることになるからであ
る。

第５図は、導電性被覆層１３をコア１１上に形
成する前に絶縁体層１２の外表面を粗面に構成
し、これによつて、絶縁被覆層１２と半導電性被
覆層１３との間の機械的及び電気的な結合をさら
に改善するようにした実施例を示すものである。
この場合には、境界面９には、後に絶縁被覆層１
２上に形成される導電性被覆層１３を締め付け固
定し易いように溝部が形成されている。上述した
如く、２つの層１２，１３は共に熱処理及び圧力
処理によつて結合されたものを用いるのが有益で
ある。例えば、テフロンの内側層を絶縁被覆層１
２として形成し、しかる後に、導電性物質を混入
したテフロン製チユーブ内に嵌装しても良い。大
気圧及び熱がプローブに加えられている際に、テ
フロン製チユープの一端を閉塞し、他端から真空
ポンプによつて排気を行なえば、半導電性物質か
ら成る外側層１３は絶縁体から成る層１２の周囲
に密着し易くなると同時に熱により結合し易くな
る。この結果、優れた機械的及び電気的な結合が
達成されることになる。

導電性コア１上に形成される２つの層１２，１
３の導電率及び誘電率が、本発明によるプローブ
の測定特性及び測定精度を好ましいものにする上
で重要な要素である。本発明の技術的思想は絶縁
層に導電性物質を混入して半導電性被覆層と成
し、被測定物質によつて覆われた部分の半導電性
被覆層が等電位面を形成するように構成したこと
である。換言すれば、半導電性被覆層１３に導電
性粒状物質が接触した時に、コンデンサの一方の
極板として等電位面を形成するのに充分な程度に
半導電性被覆層１３を導電性と成すことである。
なおこの際中心コア１がコンデンサのもう一方の
極板となる。

絶縁層の外側部と大地（通常は容器の壁部）と
の間のインピーダンスが絶縁層のインピーダンス
に較べて十分小さい時には、絶縁層の外側部と大
地との間のインピーダンスが小さな範囲で変化し
てもプローブ１と大地との間のインピーダンスに
ほとんど影響を与えない。このため、測定すべき
物質によつて覆われたプローブ部分の絶縁体のイ
ンピーダンスのみが測定されることになる。従つ
て、導電率の小さい（すなわちインピーダンスが
大きい）物質のレベル測定を行なう場合には、上
述の如きサチユレーシヨン状態を得るために、イ
ンピーダンスの大きい（すなわちキヤパシタンス
の小さい）絶縁物が使用される。この場合、誘電
率の小さい絶縁体を使用し或いは絶縁体の外径と
内径との比を大きくするようにしても良い。非常
に大きい絶縁インピーダンスの場合には、低周波
でレベル測定が行なわれる。石炭の如き物質のレ
ベル測定に好適なプローブは、絶縁体内に導電性
物質を混入しかつ15KHzの周波数を用いた場合に
0.5〜2μ／cmの導電率と約70pF／ftのキヤパシ
タンスを有するべきであるという結論が本発明者
によつて導き出されている。このようなプローブ
は典型的な幾何形状の容器内に収容された2μ
／cmの導電率を有する物質によつてサチユレー
シヨン状態となる。

次に摩耗に耐え得るのに十分な半導電性層の厚
さについて考察する。半導電性被覆層１３の厚さ
がより厚いほど、より多く摩耗しても良く、プロ
ーブを適正に機能させることができる。また、半
導電性被覆層１３の導電性が良好であればあるほ
ど、半導電性被覆層１３は粒状物質とより一層良
好に接触するので、等電位面を形成することがで
きる。しかし、半導電性被覆層１３の導電性が良
好であればあるほど、そのことによつて生じる被
覆誤差（coating error）が大きくなる。前述の
米国特許第4063753号において十分に論議されて
いるように、この被覆誤差が生じる理由は、被覆
層自身が多少導電性を有しているために或いは被
覆層が導電性物質から成る層に付着されているた
め、測定すべき物質のレベルの範囲外の領域から
大地にかけて付加的な電流通路が生じるからであ
る。この被覆誤差をなくすためにいくつかの有効
な方法がある。その一つの方法は、既述の如く米
国特許第4064753号に開示されていて、第２の電
極を具備している。この第２の電極の出力はプロ
ーブ電極の出力と比較することができ、測定すべ
き物質がプローブ電極に接触することによつて生
じる悪影響を除去することができる。しかし、こ
の方法は本発明の好ましい実施態様には利用する
ことができない。

一方の信号がプローブと大地とのコンダクタン
スに比例し、他方の信号がプローブと大地とのサ
プセプタンスに比例するような２つの信号を発生
させるように構成してもよい。この場合、一方か
ら他方の信号を減算することによつて、測定すべ
き物質のレベルのみに比例する出力が得られる。
このことは、マルドビー氏による出願であつてか
つ本発明の譲受人に譲渡されている米国特許第
3746975号（特に第10欄第12行目〜第11欄第８行
目参照）にさらに詳しく述べられている。

本発明のプローブは大小のサイズの粒状物質又
は液体から成る導電性物質のレベルを測定するの
に好適なものである。第７Ａ図に概略的に示され
るように、プローブ５０の下方部は容器７０内に
収容された被測定物質７５内に沈められており、
かつこのプローブ５０の上端部がアドミツタンス
応答回路６０に接続されている。本発明は前記実
施例によつて限定されることなく、本発明の技術
的思想に基いて各種変更が可能である。例えば、
本発明によれば、単なるオン−オフ信号プロー
ブ、即ちあまり長い距離に亘つて延びておらずか
つある特定レベルにおいて物質が存在しているか
否かだけを単に指示するようなプローブを提供す
るのに利用することができる。このようなプロー
ブを複数個用いて、これらのプローブを容器内に
おいて垂直方向に沿つて配置すれば、被測定物質
７５のレベルを指示することが可能となる。本発
明を利用するのに際して、本発明を他の従来型の
プローブ技術に応用して、プローブが容器の壁部
に設けられたトラツク内を摺動し得るように構成
することも可能である。また、既述の米国特許第
4064753号に開示された型式の保護遮蔽電極を使
用することも可能である。

最後に、第７Ｂ図に本発明を適用した別の実施
例を示す。この実施例では、容器７０内に収容さ
れた２種類の非混合性液体７６と７７との間の境
界面のレベルを測定し得るように構成されてい
る。プローブ５０は上述の如く、アドミツタンス
応答回路６０に接続されているが、このプローブ
５０が有効に利用されるためには、一方の液体中
では、半導電性被覆層１３がコア１１に対して等
電位面となる（即ちサチユレーシヨン状態にな
る）が他方の液体によつては上述の如き状態にな
らないような絶縁インピーダンスを有していなけ
ればならない。境界面が導電性物質と半導電性物
質との間にある場合、導電性相において半導電性
被覆層が等電位面を形成しないように、大きい絶
縁容量を有するプローブが使用されなければなら
ない。この大きな絶縁容量は非常に薄い絶縁体を
用いることによつて得ることが可能である。導電
性コア上に非常に薄い絶縁体を使用することは次
に挙げるような問題点が生じる。即ち、薄い絶縁
体は厚い絶縁体よりもピンホールを含み易く、こ
のピンホールには導電性液体が入り込み易いた
め、プローブが接地されてしまう。薄い絶縁体は
厚い絶縁体よりも破損し易く、もし絶縁体が部分
的に摩耗或いは腐食したならば、同量の摩耗を受
けたと仮定すると厚い絶縁体より薄い絶縁体の方
が飽和容量の変化量が大きくなる。これらの問題
は前記２層プローブ技術の使用によつて解決され
る。外側の半導電性被覆層は、ピンホールを介し
て導電性物質が内側層に入り込むのを防ぎ、内側
層の損傷を防止する。さらにいかなる摩耗が外側
層に生じても、測定精度には悪影響が殆んどな
い。内側絶縁層のキヤパシタンスが大きくかつ外
側半導電層の導電率が大きい場合には、外側プラ
スチツク層に混入される混入物質の量及び内側絶
縁層の厚さが、公知ではあるが多少異なつた基準
によつて決定される。なお上記の場合を除いて、
この型式のプローブは前述した製造方法と同じ方
法で製造される。この型式のプローブは、絶縁性
内側層に一定の内径を具備させるような金属製の
棒或いは管を導電性コアとして有しているのが好
ましい。一般に、柔軟性は液体のレベル測定にお
いては利点とならない。

このようなプローブは第６図に示すように、端
部にて終結され、絶縁被覆層１２が導電性コア１
１の端部を超えて延びているのが好ましい。その
結果生じる空間は絶縁プラグ４３によつて閉塞さ
れている。絶縁プラグ４３は、絶縁被覆層１２と
絶縁プラグ４３とが熱接合により連結され得るよ
うに、絶縁被覆層１２と同じ物質で構成されるの
が好ましい。しかる後に、半導電性被覆層１３が
絶縁被覆層１２の上に形成される。半導電性被覆
層１３は図示の如く、絶縁被覆層１２の下端部と
同じ高さになるように形成されても良い。或い
は、このような状態の下で半導電性被覆層１３を
絶縁被覆層１２の下端部を超えて延出させ、その
結果生じる空間を半導電性被覆層１３と同じ物質
から成るプラグによつて閉塞するように構成して
も良い。さらにまた、絶縁被覆層１２の下端部を
導電性コア１１の下端部と同じ高さにすると共
に、半導電性被覆層１３を絶縁被覆層１２の下端
部から延出させ、その結果生じる空間を、半導電
性被覆層１３と熱接合できるように半導電性被覆
層１３の基材（導電性混入物を混入していないも
の）と同じ物質から成るプラグによつて閉塞する
ように構成しても良い。

さらに、上記の高容量の２層プローブは、プロ
ーブ上の被覆層に粘着して真のレベルより盛り上
がり易いスラリーの如き導電性物質のレベル測定
に使用することができる。なおこの場合、第７Ｃ
図に示すように、容器７０内のスラリー７８のレ
ベルを測定するためにアドミツタンス応答回路６
０に接続されたプローブ５０上にスラリー７８が
粘着するため、スラリー７８の高さが誤まつて検
出されてしまうおそれがある。しかし、プローブ
５０の絶縁インピーダンスが小さい場合には、ス
ラリー７８が第７Ｃ図に示すようにプローブ５０
上に粘着して盛り上がつても、米国特許第
3746975号に記載された方法を用いればレベル測
定に殆んど悪影響を及ぼすことがない。この小さ
い絶縁インピーダンスが薄い絶縁被覆層を用いる
ことによつて得るような場合には、薄い絶縁被覆
層を厚い半導電性被覆層により被覆すれば、プロ
ーブ５０にスラリー７８が粘着して真のレベルよ
り盛り上がつたとしても正確なレベル測定が可能
でありかつプローブ５０の強度を十分に増加させ
ることができる。

最後に付言すれば、本発明のプローブは半導電
性被覆層がさらに形成されているけれども、非導
電性物質のレベルを測定するための通常の容量プ
ローブとして機能する。

以上述べたことを要約すると、導電性容器内に
おける導電性物質のレベルの測定に用いた本発明
のプローブは、導電性である石炭、他の鉱石、可
塑性物質或いは植物性物質の如き導電性粒状物質
のレベル測定に特に好適であることが述べられて
いる。好ましい実施態様においては、本発明のプ
ローブは導電性コアと、このコア上に形成された
絶縁プラスチツク層と、この絶縁プラスチツク層
上に形成されかつ好ましくはカーボンブラツクの
如き導電性物質を部分的に混入した可塑性物質
（プラスチツク）から成る半導電性被覆層とをそ
れぞれ具備している。絶縁体によつて被覆されそ
の上にさらに上述の如き半導電性の層によつて被
覆されている導電板をプローブが具備する他の実
施例が述べられている。先行技術によつて開示さ
れた回路及び理論を利用することによつて本発明
のプローブの使用が可能となる。

以上本発明を実施例に付き述べたが、本発明は
既述の実施例に限定されるものでなく本発明の技
術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可能で
ある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明を適用した実施例を説明するため
のものであつて、第１図は粒状物質を収容するた
めに導電性容器内に設置されているプローブの全
体を示す正面図、第２図はプローブの上端部が容
器の上面部に取付けられた状態を示す第１図にお
ける−線断面図、第３図はプローブの中間部
分を示す第１図における−線断面図、第４図
はプローブの下端部が容器の棚部に取付けられた
状態を示す第１図における−線断面図、第５
図はプローブの中間部分を示す第１図における
−線断面図、第６図はプローブの下端部の変形
例を示す縦断面図、第７Ａ図〜第７Ｃ図は各種の
物質のレベルを測定する際におけるプローブをそ
れぞれ示す概略図である。 なお図面に用いられている符号において、１…
…プローブ、２……下端部、３……上端部、４…
…容器、５……棚部、６……上面部、９……境界
面、１１……コア、１２……絶縁被覆層、１３…
…半導電性被覆層、５０……プローブ、６０……
アドミツタンス応答回路、７０……容器、７５…
…被測定物質、７６，７７……非混合性液体、７
８……スラリーである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 導電性のコア電極と、このコア電極上に形成
   された絶縁被覆と、この絶縁被覆上に形成された
   半導電性被覆とから成るプローブを供給すること
   により、測定すべき導電物質によつて覆われた部
   分において前記コア電極に対して前記半導電性被
   覆が等電位面となるようにし、 前記コア電極と前記等電位面との間の容量を測
   定することを特徴とする容器内導電物質のレベル
   測定方法。 ２ 前記導電性コア電極が鋼性ロープであること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の測定
   方法。 ３ 前記絶縁被覆が前記ロープに含浸されている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の
   測定方法。 ４ 前記半導電性被覆の層が、前記導電性コアと
   接触していない絶縁被覆の層の表面部分に導電性
   充填物質を含浸させることによつて形成されてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第３項に記載
   の測定方法。 ５ 前記導電性充填物質がカーボンブラツクであ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第４項に記載
   の測定方法。 ６ 前記絶縁被覆の層がポリプロピレンから成る
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
   測定方法。 ７ 前記半導電性被覆の層がカーボンブラツクを
   混入させたポリウレタンから成ることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項に記載の測定方法。 ８ 前記カーボンブラツクが前記半導電性被覆層
   の重量の10〜50％の範囲内にあることを特徴とす
   る特許請求の範囲第７項に記載の測定方法。