JPH04175614A - 通電方法 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は、電極の電食を防止して電極間に通電させる方
法に関する。

【従来技術】

２つの電極間に通電する場合の通電電流としては、直流
又は交流が考えられる。 ここで、上記２つの電極を、媒体である、例えば、５％
食塩水中に浸し、それら電極間に通電させる場合を考察
する。 先ず、２つの電極間に通電する電流を直流とする。この
時、食塩水は電解液として作用する。すると、■側電極
の金属が溶解して○側電極に吸引され、早期に■側電極
が電食され断線状態となってしまう。 上記電食の変移状態を示した第９図（ａ）〜（Ｃ）の写
真を参照し説明する。 第９図（ａ）は新品の状態を示している。 尚、２つの電極間には感温素子であるサーミスタが白金
線を介して溶接されている。 第９図（ｂ）は１０時間通電後の状態を示している。 この■側電極においては、電食により、電極の表面全体
に赤錆が発生し、■側電極のサーミスタの溶接部分では
断線を生じてしまっている。 第９図（Ｃ）は１８時間通電後の状態を示している。 この■側電極においては、電食により、電極の表面全体
に赤錆が発生しており、その電極の先端が完全に溶解し
て無くなってしまっている。 次に、２つの電極間に通電する電流を交流とする。この
時、２つの電極は交互に■側電極又はＯ側電極となる。 又、通電電流が直流の時と同様に、食塩水は電解液とし
て作用し、■側電極となる金属が溶解してＯ側電極に吸
引され、■側電極が電食されることになる。ここで、各
電極を形成する金属が０側電極となる時間は、単純に通
電電流が直流の時に比べて１／２となる。従って、電食
の進行程度は、単に時間軸が２倍に延びるだけと考えら
れていた。

【発明が解決しようとする課題】

媒体中に２つの電極を浸し、それら電極間に通電させる
場合には、上述したように、通電電流としては直流又は
交流がある。 通電電流が直流であると早期に■側電極が電食され、そ
の電極が使いものにならなくなってしまっていた。 又、通電電流が交流であると両電極が電食され、寿命は
２倍となるが、両電極に対する充分な耐久時間とは言え
なかった。 上述のような通電方法により、例えば、サーミスタ等の
感温素子を用いて、容器内の媒体の液面レベルを検出す
る液面センサにおいては、その感温素子自身には、熱容
量がない又は小さいことが、誤判定防止のために必要で
あり、そのため露出型の感温素子（感温素子自身が媒体
中に浸る）が採用されていた。 すると、その感温素子の両端子が接合された電極では、
通電電流が直流又は交流であろうと電食が発生してしま
うという問題があった。 本発明は、上記の課題を解決するために成されたもので
あり、その目的とするところは、媒体中に２つの電極を
浸し、それら電極間に通電させても、両電極に電食が起
こらない通電方法を提供することである。 又、感温素子を用いた液面センサを使用し容器内の媒体
の液面レベルを検出する場合等において、媒体中でも電
食の発生しない又は電食に対し充分な耐久時間を有する
通電方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

上記ｍｓを解決するための発明の構成における第１の特
徴は、媒体中に２つの電極を浸し、それら電極間に通電
させる方法において、通電電流を所定の周波数以上の交
流とすることにより前記２つの電極の電食を防止するこ
とである。 又、第２の特徴は、媒体中に２つの電極を浸し、それら
電極間に通電させる方法において、前記２つの電極間に
温度の上昇・下降に伴って電気抵抗が変化する感温素子
の各端子を接合し、該感温素子に所定の周波数以上の交
流を通電し、前記感温素子の温度が平衡となった時の前
記感温素子の抵抗値の大きさの違いにより前記媒体と熱
伝導率の異なった他の媒体との境界面の位置を検出する
ようにしたことである。

【作用及び効果】

第１の特徴としては、通電電流を所定の周波数以上の交
流とすることにより媒体中に浸された２つの電極の電食
が防止される。 尚、上記所定の周波数とは電極を形成する金属材質によ
っても異なるが、例えば、鉄−ニッケル−コバルト合金
（以下、コバールという）では、１５〇七乃至２０〇七
程度である。 即ち、２つの電極の寿命はこの周波数以上では飛躍的に
延びることになる。 第２の特徴としては、２つの電極間に温度の上昇・下降
に伴って電気抵抗が変化する感温素子の各端子が接合さ
れ、その感温素子に所定の周波数以上の交流が通電され
、感温素子の温度が平衡となった時の感温素子の抵抗値
の大きさの違いにより媒体と熱伝導率の異なった他の媒
体との境界面の位置が検出される。 本発明の通電方法を用いた感温素子の各端子が接合され
た２つの電極の寿命は飛躍的に延び、結集的に、ぞの２
−〕の電極に各端子が接合された感湿素ｆにで構成され
る境界面の位置を検出する液面センＩＪなどは充分な耐
久時間が得られ、信頼性が向にする。

【実施例】

以−ト、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。 先ず、本発明に係る通電方法における、所定の周波数を
求めるための実験を行った。 第１図は、２つの電極材質をコバールとし、工業用水又
は５％食塩水中で、周波数ＣＨｚ　］を変化させた時の
電極の電食による赤錆発生までの時間〔１行〕を示した
実験データであり、その実験による電食の変移状態を示
したが真である第２図（ａ）〜０１）を８照し説明する
。尚、第２図（ａ）は新品の状態を示している。 通電電流が直流であると、５　［：Ｈｒ〕程度から赤錆
が発生した（第２図α））は６［Ｈｒ］経過の写真）周
波数１０［Ｈｚ」の交流であると、１０１’、　ｌｌｒ
：ｌ程度にて赤錆が発生した（第２図（Ｃ））。 周波数１００〔七〕の交流では、周波数１０［Ｈｚ：１
の交流と同様に、１０　［Ｈｒｌ程度にて赤錆が発生し
た（第２図（ｄ））。 周波数１５０〔七〕の交流では、１０［）１ｒ〕程度で
は赤錆の発生はなく　（第２図（ｅ））、少なくとも２
０Ｃ）Ｉｒ）程度までは赤錆が発生しないと推定できる
周波数２００〔七〕の交流では、１０　［ｔｌｒ］程度
では赤錆の発生はなく　（第２図（ｆ））、少なくとも
６０（ＨｒＥ程度までは赤錆が発生し、ないと推定でき
る周波数５００［Ｈｚ〕の交流では、３０（Ｈｒ）程度
では赤錆の発生はなく　（第２図（ｇ））、又、５％食
塩水中で少なくとも１４００　［Ｈｒ〕程度では赤錆の
発生はない（第２図０９）ので、工業用水中では３００
０　（Ｈｒ］程度までは赤錆が発生しないと推定できる
。 この実験データから明らかなように、通ｉ！電流が周波
数１５０乃至２００［：Ｈｚ］以上の交流であると、電
極の電食による赤錆発生までの時間が急激に増加し、即
ち、画電極の寿命は大幅に延びることが判明した。 又、本発明に係る通電ツノ法における、所定の周波数を
求めるため、第２図（Ｃ）〜（ｆ）の写真に基づき、通
電電流である交流の周波数〔七〕に対−４る工業用水中
にそれぞれ１．０時間浸し７た後の電極の電食にＪ、る
赤錆発生の程度を示した第３図の実験データを得た。 周波数１０［：Ｈｚ）の時の赤錆発生の程度を１　（第
２図（Ｃ））とすると、周波数１００［：Ｈｚ）では赤
錆発４：の程度はあまり変化なく０．９（第２図（ｄ）
〉であった。周波数１５０［）１ｚ〕では赤錆発ｄ、の
程度は極端に少なく０．３（第２図（Ｃ））であった。 周波数２００（Ｈｚｌでは赤錆発生は無く０　（第２図
（ｆ））であった。 即ち、Ｊ−記条件の基で、周波数２００ＣＨｚ〕以上で
は赤錆発り↑゛は無いといえる。 上述のこ２二から明らかなように、本発明の通電方法１
．゛おける２−）の電極の電食を防止するための通電電
流の所定の周波数２−シでは、２つの電極材質をコバー
ルとすると、１５０乃至２００（Ｈｚ）となる第４図は
、本発明に係る通電方法を用いた液面制御装置ＩＯを示
した全体構成図である。 １は容器であり、容器１の中には半絶縁性又は導電性媒
体で電食作用を有する液体２が液面２ａの位置まで供給
されている。 Ｌ記液体２とし、では、水、飲料液、食塩水、酸・アル
カリ等の薬液、水などを含有したフロン液、油脂等があ
る。 液面２ａが制御ずべき液体２の液面レベルであり、その
液面２ａの位置に対応した容器１の側面には液面センサ
：３が螺合され取付けられている。 又、４は気体（空気又は媒体の蒸気）であり、気体４は
容器１に供給された液体２の液面２ａｉに隣接し、液体
２と熱伝導率の異なった他の媒体である。 ｊ）は制御装置であり、制御装置５には交流電圧発生回
路７を介して液面センサ３とその液面センヅ３のデータ
を外気温補正するための外気温センサ６とが接続されて
いる。 制御装置５は、主として、液面センサ３及び外気温セン
サ６の電源５１を接続した制御回路５２と各センサから
の信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器５３．５４とＣＰ
Ｕ５５とそのＣＰＵ５５に接続された発振器５６とから
構成されている。 そして、ＣＰＵ５５には制御プログラムを記憶したＲＯ
Ｍ５７と各種データを記憶するＲＡＭ５８とが接続され
ている。 上記交流電圧発生回路７は４つのフリップフロップ接続
されたスイッチング用トランジスタ７１と反転用トラン
ジスタ７２とから成る。 又、８は容器１内に液体２を供給する配管中に配設され
た給液電磁弁、９は容器１内から液体２を排出する配管
中に配設された排液電磁弁である第５図は液面センサ３
の拡大縦断面図である。 液面センサ３の外体３工はその外周の一部に容器ｌの側
面に直接螺合して取付けるためのネジ部３１ａを有して
いる。この外体３１の円筒内部には端子台３２が嵌合さ
れている。この端子台３２は密封ガラス３３を介して、
又、外体３１はその内部空間に充填剤３４を満たし、電
極３５．３６を位置決め固定している。そして、対向し
た電極３５．３６間には液面検出用の負特性サーミスタ
３７がそれぞれリード線３８を介して接続されている。 上記負特性サーミスタ３７は、温度上昇と共に電気抵抗
が低下する特性を有している。 上記電極３５．３６には、密封ガラス３３と熱膨張率が
ほぼ等しいコバール線、又、リード線３ｇには、白金線
が用いられている。 そして、電極３５．３６のサーミスタ３７と反対側には
液面センサ３を交流電圧発生回路７に接続するためのリ
ード線３９が各圧着端子３９ａ。 ３９ｂにて接続されている。 次に、その作用について説明する。 容器１内の液体２の液面２ａレベルが液面センサ３のサ
ーミスタ３７の位置より低い時は、液面センサ３は気体
４の中にあることになる。 制御装置５がオンとなると、サーミスタ３７には、制御
回路５２を介して電源５１から電圧が印加される。この
時、制御回路５２から液面センサ３に印加すべき電圧Ａ
は直流で出力される。そして、制御装置５のＣＰＵ５５
から液面センサ３に印加すべき周波数がＣＰＵ５５の駆
動電圧Ｂで交流電圧発生回路７の反転用トランジスタ７
２に出力される。すると、反転用トランジスタ７２はＣ
ＰＵ５５から出力された周波数に従い、各スイッチング
トランジスタ７１に信号を送る。結果、制御回路５２か
ら出力された直流電圧ＡがＣＰＵ５５で出力された周波
数の交流矩形電圧波形（第６図参照）Ｃとなり、液面セ
ンサ３のサーミスタ３７に印加される。 ここで、単位時間当りに発生する発熱量をＰとすると、 Ｐ＝ｌＲ＝Ｖ”／Ｒ［Ｗ］ である。 すると、サーミスタ３７は容器１内の気体４の温度より
高い温度となって平衡状態となる。即ち、サーミスタ３
７が熱伝導率の低い気体中にあると、そのサーミスタ３
７から発生するジュール熱は気体４への伝熱量が少なく
、サーミスタ３７は温度上昇し易く、低い電圧で一定温
度に達する。 この時の印加電圧は気体中に相応する値となる。 従って、制御装置５のＣＰＵ５５は液面センサ３のサー
ミスタ３７が気体４の中に在ると判定する。すると、制
御装置５のＣＰＵ５５はインタフェース５９を介して給
液電磁弁８を開とし、液体２の容器１内への供給を開始
する。 液体２が容器１内に供給され続けると、やがて、液面セ
ンサ３位置、即ち、そのサーミスタ３７位置に液体２の
液面２ａが到達する。 すると、サーミスタ３７から液体２への伝熱量が急増し
、サーミスタ３７自身の温度が急激に低下する。即ち、
その抵抗値が増大する。 上述の場合と同様に、サーミスタ３７には、制御装置５
の制御回路５２から電圧が印加される。 すると、サーミスタ３７は容器１内の液体２の温度より
高い温度で平衡状態となる。即ち、サーミスタ３７が熱
伝導率の高い液体中にあると、そのツーミスタ３７から
発生ずるジュール熱は気体４に比べて高い熱伝導率を有
する液体中に放散し、サーミスタ３７は温度」−昇し雌
＜、一定温度に達するには高い電圧が必要となる。この
時の印加電圧は液体中に相応する値となる。 即ち、→ノーミスタ３７が気体中から液体中に到達する
と、伝熱量が増し、抵抗値Ｒが大きくなるので、その印
加電圧は増大する。すると、制御装置５のＣＰＵ５５は
この電圧値の増大を検出し、液面２　ａが液面セン勺３
のサーミスタ３７位置まで到達したと判定する。そして
、給液電磁弁８を閉として液体２の容器１内への供給を
停止する。 この時、」−記周波数を、発明者等の実験研究で明らか
になった、１５０乃至２００［Ｈｚ］以上とすると液面
センサ３のサーミスタ３７が接合された電極３５．３６
に電食が発生することが防止される。 即ち、本発明の通電方法を用いた液面制御装置１０にお
いては、長刀命で信頼性の高いものとすることができる
。 更に、第７図に示されたように、複数の液面センｆ３ａ
、、３ｂを容器１の側面の上下に配設する。液体２の液
面２ａが液面センサ３８位置となった時、上述の実施例
と同様に、給液電磁弁８を閉とし、同時に排液電磁弁９
を開とする。そして、液面センサ３ｂ位置で排液電磁弁
９を閏とすると、液面セン９３ａ、３ｂ間の液体２の液
量を定量＃１測することができる。 又、液面センサ３ａ、３ｂを１制御したい液面レベルの
上下近傍に隣接して配設すると、制御される液面２ａ位
置のヒステリシスを確保することができる。 これらの場合にも、その液面センサ３ａ、３ｂに対応し
て独立的に交流電圧発生回路７ａ、７ｂを設けることに
より、それら液面センサ３ａ、３ｂの電極に電食が発生
することが防止される。 更に、第８図に示したように、一方の電極４１の長さを
容器工における液体２の液面２ａの制御したい位置に予
め設定し、他方の電極４２を容器１の底面近傍の長さと
する。 そして、本発明の通電方法に係る通電電流である周波数
１５０乃至２００［）ｔｚ）以上の交流を電極４１と電
極４２との間に流す。 液体２の液面２ａが図の位置まで到達し、電極４１．４
２の両方に接すると、実際に電流が流れることになる。 この通電電流を検出することにより、容器１内の液体２
の液面２ａを制御することができる。 この場合においても、上述の実施例と同様に、電極４１
或いは電極４２に電食が発生ずることが防止される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の通電方法における所定の周波数を求め
るため、周波数〔七〕を変化させた時の電極の電食によ
る赤錆発生寸での時間〔１行〕を示した実験データ。第
２図（ａ）〜０１）は電食の変移状態を説明するため電
極表面の金属組織を示した写真。第３図は本発明の通電
方法における所定の周波数を求めるため、第２図（Ｃ）
〜（ｆｌの写真に基づき、通電電流である交流の周波数
〔旧〕に対する丁Ｘ用水中にそれぞれ１０時間浸した後
の電極の電食による赤錆発生の程度を示した実験データ
。第４図は本発明に係る通電方法を用いた液面制御装置
を示した全体構成図。第５図は第４図の液面センサの拡
大縦断面図。第６図は第４図で液面セン勺に印加される
交流矩形電圧波形を示した説明図。第７図は本発明に係
る通電方法を用いて構成された液面制御装置の他の実施
例を示した全体構成図。 第８図は本発明に係る通電方法を用いて構成された液面
制御の他の実施例における電極部５）を示した構成図。 第９図（ａ）〜（Ｃ）は通電電流を直流とした従来の電
食の変移状態を説明するため電極表面の金属組織を示し
た写真である。 １　容器　２　液体（媒体）　　２ａ　　液面３　液面
セン−ｖ　４　気体　５　制御装置〇　外気温センサ　
７　交流電圧発生回路８　給液電磁弁　９　排液電磁弁 １０　液面制御装置　３１　外体 ３５．３６　　電極　３７　サーミスタ特許出願人　　
日本電装株式会社 代　理　人　　弁理士　−８修 第３図 ↑ ｍ　うｆ−９ｚ　（）−１２１ 第５図 Ｌｊ４ｇ・１　　　　　　　　　　を箱　ワーミスタ第
６図 第７図 （ａ） 片品 ９図 （ｂ）（ｃ） 五２Ｉ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）媒体中に２つの電極を浸し、それら電極間に通電
   させる方法において、 通電電流を所定の周波数以上の交流とすることにより前
   記２つの電極の電食（金属の腐食）を防止することを特
   徴とする通電方法。
2. （２）媒体中に２つの電極を浸し、それら電極間に通電
   させる方法において、 前記２つの電極間に温度の上昇・下降に伴って電気抵抗
   が変化する感温素子の各端子を接合し、該感温素子に所
   定の周波数以上の交流を通電し、前記感温素子の温度が
   平衡となった時の前記感温素子の抵抗値の大きさの違い
   により前記媒体と熱伝導率の異なった他の媒体との境界
   面の位置を検出するようにしたことを特徴とする通電方
   法。