JPH0433378B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えば液体ヘリウム、液体窒素な
どの低温液化ガスの液面高さを計測する液面計に
関するものである。

〔従来の技術〕

第５図は例えば特開昭59−46515号公報に示さ
れた従来の低温液化ガス液面検出センサを示す構
成図であり、第６図は第５図の低温液化ガス液面
検出センサを低温液化ガス貯槽に取り付けた状
態、また第７図は熱電対の液面高さに対する発生
電圧特性を示すものである。図において、１は加
熱源で例えば電源、２は低温液化ガスの液面を検
出するための発熱体、例えば発熱抵抗体で電源１
により発熱する。３は発熱抵抗体２の温度を測定
する温度センサとしての熱電対測温接点、４は電
圧計、５は低温液化ガス貯槽、６は支持材、７は
低温液化ガスの気相、８は低温液化ガスの液面
の状態、９は低温液化ガスの液面の状態、１１
は熱電対の基準接点、１２は低温液化ガスの液相
部、１３は低温液化ガスの気相部、１４は熱電対
の発生電圧特性曲線、発生電圧特性曲線１４上の
点ｃは丁度発熱抵抗体２の位置に液面がある場合
である。

次に動作について説明する。発熱抵抗体２は外
部の電源１により電流が供給されジユール発熱に
より温度が上昇している。測温接点３は発熱抵抗
体２と熱的に接触しており、その温度変化つまり
低温液化ガス液相部高さの変化によつて第７図の
１４のような発生電圧曲線を持つている。

このような装置を例えば低温液化ガス貯槽に取
り付けた場合、液面の状態では、発熱抵抗体２
が低温液化ガスの気相部に位置することから発熱
抵抗体２から周囲への放熱量が自然対流伝熱によ
り支配されるため少ない。従つて、発熱抵抗体２
の温度は上昇し、温度t₂（この時の液面高さはh₁）
であり、この場合、熱電対は温度t₂と低温液化ガ
ス液相部の温度との差に応じた電圧を発生しそれ
が電圧計４ではV₈として検出される。また、発
熱抵抗体２の位置に液面がある場合（この時の液
面高さh₂）では、発熱抵抗体２から周囲への放熱
量が核沸騰伝熱により支配されるため多く、この
結果発熱抵抗体２の温度が下がり、ほとんど液相
温度t₁に等しくなり基準接点１１との温度差がな
いため起電力は生じず、従つて、発生電圧はほと
んど零である。液面の状態でも同様である。

このように発熱抵抗体２が気相部に置かれた場
合は或る大きさの電圧を発生し、気相部に置れた
場合は電圧を発生しないことになり、液体中にな
い場合はON、ある場合はOFFというようなデジ
タル的信号が得られ、液面が発熱抵抗体２の上に
あるか下にあるかを明確に判定できる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、従来の装置では以上のように構
成されているので、或る位置における低温液化ガ
スの液面の有無の判定は可能であるが、あくま
で、液面の有無を判定する検出センサというもの
であり、連続的に液面高さを計測できる液面計の
役割は果せないという問題点があつた。

この発明は従来の問題点を解消するためになさ
れたもので、低温液化ガスの液面を準連続的に計
測可能な低温液化ガス液面計を提供することを目
的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る低温液化ガス液面計は、加熱
源、この加熱源によつて発熱し、低温液化ガスの
液面変位方向に複数並設された発熱体、及びこの
発熱体のそれぞれの温度を測温接点により感知し
基準接点に対する起電力を発生する複数の熱電対
を備え、低温液化ガスの液相中と気相中において
生じる発熱体の温度差により低温液化ガスの液面
位置を検知するようにしたものである。

〔作用〕

この発明における低温液化ガス液面計において
は、並設した複数の発熱体のそれぞれが低温液化
ガス液相中に在るか気相中に在るかを判定するこ
とにより低温液化ガス液面位置を判定し液面の変
位方向に複数の発熱体を並設して準連続的に液面
高さを測定するものである。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明す
る。第１図において、１は加熱源で例えば電源、
２ａ〜２ｂは複数の発熱体で例えば６個の液面の
変位方向に並設された発熱抵抗体、３ａ〜３ｂは
６個の熱電対測温接点、４は電圧計、６は発熱抵
抗体２ａ〜２ｂおよび熱電対測温接点３ａ〜３ｂ
などを支持する支持材、１１は低温液化ガスの液
相中に設置した熱電対基準接点、１２，１２ａ〜
１２ｂは低温液化ガス液相部、１３，１３ａ〜１
３ｂは低温液化ガス気相部、〜はそれぞれ図
中位置に液面が存在する状態である。また第２図
〜はそれぞれ低温液化ガス液面状態〜の
場合に対する各発熱体２ａ〜２ｂの温度を熱電対
の発生起電力v₁〜v₆として測定した時の出力特性
である。

このような装置を低温液化ガス貯槽に取り付け
た場合、発熱抵抗体２ａ〜〜２ｂに接触している
熱電対の出力電圧を監視してみると、従来装置の
場合と同様の原理で、発熱抵抗体２ａ〜２ｂが低
温液化ガス気相部１３に在る場合はそのすべてが
veという値を示す。また低温液化ガス液相部１
２ａ〜１２ｂに在る場合は、その液面位置〜
に応じて液相部に位置する発熱抵抗体による出力
電圧が零を示すことになる。

そこで液面状態からの場合についてこれら
の出力を示すと第２図の如くなる。逆に言えば第
２図の出力電圧特性から低温液化ガス液面の位置
がどこに在るか判定できることになり、時々
刻々、低温液化ガス液面の位置の確認をすること
により準連続的に液面高さを知ることができ液面
計の役割を果すこととなる。また、液相中の温度
は気相中の温度よりも安定であり、基準接点１１
を低温液化ガスの液相中に設置したので、信頼性
の高い液面計が得られる。

次いで、他の実施例を図について説明する。第
３図において、構成要素は第１図と同様である
が、熱電対を直列に接続しており、１１ａ〜１１
ｆは熱電対基準接点である。第４図において１５
は、第３の如く構成された場合の液面高さに対す
る発生電圧の特性曲線であり、〜はそれぞれ
第３図の低温液化ガス液面位置に対応した液面高
さに対する出力特性である。

この実施例では、各熱電対による総和起電力が
電圧計４によつて測定される。

このような装置を低温液化ガス貯槽に取り付け
た場合、発熱抵抗体２ａ〜２ｂに接触している熱
電対の出力電圧を監視してみると作動原理は従来
装置と同様で、第４図の１５の様な特性を示す。

つまり複数の発熱抵抗体２の内、低温液化ガス
液相中１２〜１２ｂに在るものはほぼ零で、低温
液化ガス気相中１３に在るものは全てほぼ同程度
の出力電圧（例えば第２図におけるve）を発生
するため、電圧計４に記録される電圧は第４図の
如き出力特性を示すことになる。図中の出力電圧
ve₁〜ve₆はそれぞれ第３図の液面状態〜の時
の指示値である。そして、液面状態の場合は発
熱抵抗体２ａ〜２ｆは全て低温液化ガス液相中１
２ａに在るため出力電圧はほぼ零となる。このよ
うに低温液化ガス液面の位置によつて出力電圧が
段階的に変化するので、前もつて出力特性を較正
しておくことにより、低温液化ガス液面の位置が
判定できやはり時々刻々の液面高さを準連続的に
知ることができ液面計の役割を果すこととなる。

さらにこの実施例のように構成すれば、特性曲
線を一本にすることが可能で、液面高さの判定が
容易となる。

以上の実施例のように、発熱抵抗体の数を上下
方向に複数配設し出力電圧を監視していると準連
続的に液面位置の変化が検知できることから液面
高さを計測する液面計として使用できることにな
る。

また、上記実施例では、発熱体として発熱抵抗
体を用い、加熱源として電源を用いた場合につい
て説明したが、他のもの、例えば発熱体として受
光発熱体を用いた加熱源として光源を用いた場合
にも上記実施例と同様の効果を奏する。この場合
は導光媒体によつて加熱源と発熱体とを接続する
必要がある。発熱体はある操作により発熱する構
造体であれば良い。また、発熱体の個数および取
り付け間隔については任意で良い。また、複数の
発熱体の取り付け位置は液面に垂直でなく、多少
ななめなど、液面の変位方向に並設されていれば
よい。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば加熱源、この
加熱源によつて発熱し、低温液化ガスの液面の変
位方向に複数並設された発熱体、及びこの発熱体
のそれぞれの温度を測温接点により感知し基準接
点に対する起電力を発生する複数の熱電対を備
え、低温液化ガスの液相中と気相中において生じ
る発熱体の温度差により低温液化ガスの液面位置
を検知するように構成することにより、低温液化
ガスの液面位置を準連続的に明確に検知できる低
温液化ガス液面計を提供できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例による低温液化
ガス液面計を示す構成図、第２図は第１図の液面
計による発生電圧特性図、第３図はこの発明の他
の実施例による低温液化ガス液面計を示す構成
図、第４図は第３図の液面計による発生電圧特性
曲線を示す特性図、第５図は従来の低温液化ガス
液面検出センサを示す構成図、第６図は、第５図
のセンサを取り付けた低温液化ガス貯槽の断面
図、第７図は、第５図のセンサの発生電圧特性曲
線を示す特性図である。 １……加熱源、２，２ａ〜２ｂ……発熱体、
３，３ａ〜３ｂ……熱電対測温接点、１１，１１
ａ〜１１ｂ……熱電対基準接点、１２，１２ａ〜
１２ｆ……低温液化ガス液相部、１３……低温液
化ガス気相部。なお、図中、同一符号は同一、又
は相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 加熱源、この加熱源によつて発熱し、低温液
   化ガス中でこの低温液化ガスの液面の変位方向に
   複数並設された発熱体、及びこの発熱体のそれぞ
   れの温度を測温接点により感知し、上記低温液化
   ガスの液相中に設置した基準接点に対する温度差
   により起電力を発生する複数の熱電対を備え、上
   記低温液化ガスの液相中と気相中において生じる
   上記発熱体の温度差により上記低温液化ガスの液
   面位置を検知するようにした低温液化ガス液面
   計。 ２ 複数の発熱体の温度をそれぞれ独立に、基準
   接点に対する起電力として測定するように複数の
   熱電対を配設したことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の低温液化ガス液面計。 ３ 複数の発熱体の温度を基準接点に対する起電
   力としかつその総和起電力を測定するように複数
   の熱電対を配設したことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の低温液化ガス液面計。 ４ 加熱源は電源であり、発熱体は発熱抵抗体で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項ない
   し第３項のいずれかに記載の低温液化ガス液面
   計。 ５ 加熱源は光源であり、発熱体は受光発熱体で
   あり、互いに導光媒体にて接続されたことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項ないし第３項のいず
   れかに記載の低温液化ガス液面計。