JPH06502918A - 測定用プローブ - 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】 測定用プローブ 本発明は、プローブの位置で、粒状或いは液状の導電材料の存在を検出する測定 用プローブに関するものである。

粒状或いは液状の導電材料が、プローブのレベルに少なくとも存在することを示 す電気信号を生成するために、プローブを用いることができる。プローブが下部 から所定のレベルに設けられているコンテナ内に、どれくらいの量の粒状材料ま たは液状材料の量があるかを示すｉｗとして、このような信号を用いることかで きる。

本発明においては、プローブ自身の位置て粒状或いは液状の導電材料の存在を検 出する測定用プローブは、第１の電極および該第１の電極と間隔をおいて配置さ れた第２の電極と、前記第１の電極および前記第２の電極を電力源に接続し、前 記電極の間の空間に、導電材料によって、電気的にブリッジが形成されたときに 、プローブを通る電気回路を形成するように構成された手段とを備え、前記第１ の電極が、多孔質のガス浸透性絶縁材料によって、前記第２の電極から間隔をお いて配置され、さらに、ガスを、電極の間の前記ガス浸透性材料を通じて、プロ ーブから外側に進ませ、前記空間を通過させることができるように構成された手 段を有することを特徴としている。

大量の導電粒状材料が、プローブのレベルより下方に落下した場合に、この大量 の材料は、両方の電極に付着する接着性粒状材料からなる糸または塊を残し、こ れら電極の間に、導電性残留ブリッジを形成する。このような残留ブリッジの存 在は、電極に接続された電気回路に、材料のバルクが未だにプローブのレベルに ある旨を誤って示すスプリアス信号を生ずることがある。プローブからのガス流 は、このようなあらゆる残留ブリッジを吹き払うのに、十分な力を有しており、 その結果、プローブは、自己洗浄され得る。プローブを用いて、プローブのレベ ルにおける導電性の液体の存否を検出する場合、液体のレベルが、電極よりも下 方になったときに、ブロ一部からのガス流は、電極の間の空間に残っている全て の液体を、吹き払い、或いは、乾燥させて、電極の間に導電路を形成する液体を 、消失させる。

絶縁材料は、多孔質で、前記通路を形成する相互連結された孔を有していてもよ い。

例として、添付図面を参照して、本発明をさらに説明する。ここに、第１図は、 本発明にかかるプローブ、概略的なガス供給部および電気回路を示す部分断面側 面図である。

第２図は、第１図のプローブの変形例を示す図である。

第３図は、各々か第１図に示される複数のプローブを、ガス供給部および電気イ ンンケーンヨン回路とともに用いる場合になし得る構成を示す図である。

第１図を参照すると、耐熱型測定用プローブ２は、円形断面の管５を備えた電極 ４を有し、管５まわりに、同心な円筒状の電極６が延びている。これらの電極４ ．６は、たとえばステラし・ス鋼なとのあらゆる適当な耐熱導電材料から構成さ れ得る。を極６は、略平坦なキャップ部分８によって形成される倒置されたカッ プとして設けられ、キャップ部分８から、円形のスカートｌＯか垂れ下がってい る。二つの電極４，６は、耐熱絶縁スペーサ１２によって、互いに間隔をおいて 配置されている。このスペーサ１２は、機械的に大きな強度を有しているのが好 ましい。スペーサ１２をセラミック材料から構成することもてきる。絶縁スペー サ１２として使用可能なセラミック材料としては、イギリス国、ソエフィールド 、パークウェイインダストリアルニステート（Ｐａｒｋｗａｙ　Ｉｎｄｕｓｔｒ ｉａｌ　Ｅｓｔａｔｅ）のシューマツハフィルター社（Ｓｃｈｕｍａｃｈｅｒ　 Ｆｉ　１ｔｅｒｓ　Ｌｔｄ、　）から入手可能な、ＳＣＨＵＭＡＬＩＴＨＳＣ（ 登録商標）フィルターキャンドル、グレート５　（Ｆｉｌｔｅｒ　Ｃａｎｄｌｅ 、　Ｇｒａｄｅ　５）がある。スペーサ１２は、略円筒状てあり、たとえば、耐 熱接着剤によってスカート１０の内面に取り付けられた周状の表面１４を有して いる。電極４は、スペーサ１２内の軸方向のボア１６内に位置させられ、たとえ ば、耐熱接着剤によって、ボア１６に取り付けられている。スペーサ１２を形成 する材料は、複数の相互に連通ずるセルまたはキャビティーを画定している多孔 質のガス浸透性材料であり、したかって、スペーサ１２を通して、該スペーサの 一端部１８から反対側の端部２０まで、ガスを流すことかできる通路が形成され る。スペーサ１２の端面１８は、管５の端部２２と滑らかに連なって示されてい るが、必ずしもその必要はなく、同様に、スカートＩＯの下端部２４は、スペー サ１２の端面２０と滑らかに連なって示されているか、必ずしもその必要はない 。スペーサ１２の端面１８は、キャップ部分８の内面から間隔をおいて配置され 、電極６内に短い円筒状のギャップ２６を形成している。さらに、電極４は、Ｔ 字状の接合部２８および管３０．３２を有している。管の端部３４，３６．３８ は、ナツト４０，４２．４４により所定の位置にクランプされた導電性のオリー ブ（ｏｌｉｖｅＳ）を有する気密圧縮ジヨイントによって、Ｔ字状の接合部２８ のアームに固定されている。

管５、電極６およびスペーサ１２は、円形断面以外の形状を有していてもよい。

たとえば、パイロテナソクス（ＰＹＲＯＴＥＮＡＸ　：登録商標）ケーブルなと の耐熱電気ケーブルが、適当な隙間をもって、管５およびＴ字状の接合部２８を 通って延びている。ケーブル４６は、たとえば、ステンレス鋼から構成され、気 密耐熱ジヨイント４８内で、管３２の端部５０に取り付けられた耐熱外装部を有 している。

このジヨイント４８は、ろう付はジヨイントとすることができる。電極６内にお いて、中央の導電体５２が、外装部から外部に現れ、部分５４で、電極のキャッ プ部分８にろう付けされている。外装部と中央の導電体５２との間で、ケーブル ４６は、たとえば、酸化マグネシウムなどの無機絶縁体を有している。

プローブ２を使用するときに、管３０は、パイプ５６によって、ガス供給部５８ に連結され、ガス供給源５８から、電極６，４を取り囲む周囲雰囲気の圧力より 大きな圧力の適当なガスが供給される。したがって、供給源５８からのガスは、 管３０に沿って流れ、Ｔ字状の接合部２８および管５を通って、空間２６に流入 し、そこから、多孔質のスペーサ１２を通過して、端面２０に達する。スペーサ １２からのガスは、端面２０で、或いは、その近傍で、ブローイング効果を示す ような圧力にある。空間２６内に拡がるガスの圧力は、電極６を取り囲む周囲雰 囲気の圧力よりも大きな所定の値を有している。空間２６と電極６まわりの周囲 雰囲気との間の圧力差は、約２０ｐ、ｓ、ｉ　（約１．　４　Ｋｇ／ｃｍ”　） である。所定の圧力差が、空間２６と電極６まわりの周囲雰囲気との間に存在す ることを保証するために、ガス供給部５８の出力圧を所定の値に制御するたけて なく、プローブ２内に、所定の圧力差を生しさせる手段、たとえば、それを通っ て所定の圧力降下を生しさせるガス流制限手段をプローブ２内に設けることもて きる。第１図において、制限手段は、管３０内にオリフィス６２を有するプレー ト６０の形状をなしている。第２図において、制限手段は、管３０の二つの部分 の間に挿入された調整可能なガス流制御弁６３の形状をなしている。

プレート６０またはバルブ６３なとのガス流制限手段の代わりに、或いは、これ らの制限手段に加えて、絶縁スペーサ１２のガス透過度或いは多孔度を選択して 、スペーサ１２の端面１８と端面２０との間に所定の圧力差を与えることもてき る。絶縁スペーサ１２のガス透過度は、端面２０から流出するガスか、端面２０ のほぼ全域にわたって、はぼ一様になるようなものか好ましい。

ガス供給部５８は、たとえば、窒素ガスの供給部とすることかできる。プローブ ２へ、ガスを連続的に供給することができる。また、電力供給部が、プローブ２ に接続されている。この供給部は、直流供給部６４てあり、その極の一方は、ケ ーブル４６の導電体５２に接続され、極の他方は、電極４に接続されている。

電極４との接続は、例として、管３０において示されている。

流動可能な粒状の導電材料の存在を検出するため、プローブ２は、粒状材料が、 ｔｆｆｉ６の少なくとも一部分および電極４の少なくとも一部分と接触するとと もに、この部分をおおい隠すような量で集合可能な位置に配置される。このよう な状態が生したときに、粒状材料が、電極６と電極４との間に導電ブリッジを形 成し、回路６６か完成される。回路６６においては、たとえば、電圧計なとの検 出手段６８か、回路か完成したことを表示する。回路６６が完成されることは、 プローブ２の近傍において、粒状材料か、少なくとも、基準レベルより上の電極 ６の端部２４のレベルに存在することを示しており、それは、とれくらいの量の 粒状材料が、基準より上に存在しているかを表す尺度となる。流動可能な粒状材 料のいくらかか除去され、残った量が、電極の端部２４よりも低い材料のレベル と同一基準の容積を占有する場合に、端面２０を通ってスペーサ１２から吹き出 すガスが、電極６と電極６との間に残って、粘着性のある粒状材料からなる、そ の間のギャップのブリッジを形成する傾向にあるあらゆる組織或いは糸を吹き払 う。これによって、回路６６が遮断され、検出手段６８が、プローブ２の近傍に ある粒状の物質のレベルが、電極の端部２４より下になったことを記録する。し たがって、プローブ２から連続的に放射されるガスは、洗浄流体として作用し、 プローブ２が、該プローブ２の近傍の粒状材料の量か実際よりも大きいことを表 すスプリアス信号を出力するのを防止する。

プローブ２を用いて、導電性の液体のレベルを測定する場合、液体のレベルが電 極の端部２４よりも下になったときに、連続的に放射されるガスは、スペーサの 端面２０に付着している液体を、吹き払い、或いは、乾燥させて、電極４と電極 ６との間の導電路を消失させる。

粒状材料或いは液体の量のレベルか、垂直に間隔のおかれた上限と下限との間の とこにあるかを示すために、複数のプローブ２を、それぞれ、上限と下限との間 の鉛直方向の異なった鉛直レベルに用いることがてきる。

第３図に示される装置においては、直立する管状の装置または水素添加器７２の 下部７０内に蓄積させられたチャー（ｃｈａｒ）のレベルを測定するために、多 数のプローブ２が用いられている。この管状の装置または水素添加器７２の上部 においては、水素雰囲気の中で、石炭の細かい粒子を、水素添加し、或いは、反 応させ、メタンを生成するとともに、使用済みの石炭を、チャーの粒子として矢 印■方向に落下させ、チャーの粒子の流動可能な塊として下部７０に集め、下部 ７０から、開口部７４を通じて、チャーを除去している。この場合において、供 給部５８からプローブに供給されるガスは水素である。

第３図において、プローブは、２０２，３０２，４０２，５０２，６０２および ７０２によって示されている。水素添加器において、これらのプローブは、たと えば摂氏数百度の高温にさらされる。プローブの管３０は、装置７２の壁部７６ を形成する導電材料に、導通性接触している。プローブ２０２，３０２，４０２ ．５０２，６０２，７０２からのケーブル４６は、それぞれ、増幅器２７８゜３ ７８．４７８，５７８，６７８．７７８に入力されている。これら全ての増幅器 は、実質的に同一である。たとえば、直流供給部などの適当な電力供給部６４が 、増幅器に電気的に接続されるとともに、壁部７６を形成する導電材料に接続さ れ、プローブを含む回路を形成している。いずれかのプローブの二つの電極４゜ ６の間の空間に、導電性のチャーのブリッジが形成されたときに、ブリソノか形 成されたプローブを通じて電流が流れ、対応する増幅器２７８，３７８，４７８ ゜５７８．６７８或いは７７８に対する入力として、対応するライン４６に電気 信号が与えられる。

４つのプローブ３０２，４０２，５０２および６０２は、水素添加器の下部７０ 内のチャーの蓄積を測定するように位置決めされ、そのような蓄積の程度にした かって、チャーのレベルは、それぞれ、上限■と下限■との間のいずれかであり 、ある場合には、これら四つのプローブのいずれもが、チャー内におおわれては おらず、またある場合には、一つ以上のプローブがチャー内におおわれている。

プローブ２０２は、もっとも低いチャーのレベル■よりも低い位置に位置決めさ れているため、プローブ２０２は、常に、チャー内におおわれており、プローブ ２０２の電極の間に連続的な導電ブリッジか形成される。したがって、（導電材 料基準用プローブである）プローブ２０２からのライン４６の電気信号は、常に 、プローブに存在するチャーに対応する値を存している。プローブ２０２からの 電気信号は、増幅器２７８に入力されて増幅され、増幅された信号は、ライン２ ８０上の入力として、比較手段８２に供給される。比較手段８２は、差動増幅器 により形成することができる。基準信号発生器８４は、比較手段８２に対して、 入力ライン８６上に、所定の値の信号を供給している。比較手段８２は、入力２ ８０上の増幅された信号を、基準信号と比較し、これらの信号が異なるときには 、ライン８８上に、ライン２８０上の信号とライン８６上の信号との差の関数で ある利得制御信号を出力する。ライン８８上の利得制御信号は、増幅器２７８の 利得を変化させ、ライン２８０上の増幅された信号を、ライン８６上の基準信号 と等しくし、その結果、ライン８８上の信号は、増幅器２７８の利得を変更させ ない値に変わる。また、ライン８８」二の利得制御信号は、増幅器３７８，４７ ８゜５７８．６７８および７７８に供給され、これら増幅器の利得を制御し、各 増幅器か、増幅器２７８と同一の利得を有するようにしている。

全ての増幅器の利得を同一にすることの目的は、チャーかプローブの電極にブリ ッジを形成していないこと、或いは、チャーか電極に同時に接触していることに 起因するものとして、いずれかのプローブ３０２，４０２，５０２または６０２ からのライン４６上の信号か認識されることを保証することにある。チャーは、 非常に高い電気抵抗を存し、したかって、導電性が低いため、チャーが、あるプ ローブの二つの電極に、同時に接触したときてあっても、それぞれのライン４６ 上の電気信号は弱く、チャーによって電極にブリッジが形成されていないときの 信号と識別することが困難になるようにみえる。しかしながら、プローブ２０２ が、常に、チャーの中にあるため、ライン２８０上の増幅された出力値は、チャ ーがプローブのレベルにあることを示す信号の値を示すことがわかっている。し たがって、出力ライン３８０，４８０，５８０或いは６８０上の増幅された出力 が、出力ライン２８０上の出力と略等しいとき、このことは、チャーが、それぞ れのプローブ３０２，４０２，５０２或いは６０２のレベルにあることを示して いる。

水素添加器内のプローブは、高温にさらされ、これによって、ケーブルの導電体 ５２と電極４との間の絶縁抵抗が、いくらか減少する。したがって、プローブ３ ０２．４０２，５０２或いは６０２からのライン４６上の信号は、チャーが、そ のプローブのレベルにあることを、はなはだしく誤って示すおそれがある。プロ ーブ７０２は、チャーにおおわれることがないため、このプローブからのライン ４６上の信号は、上述のような絶縁抵抗の減少に起因して得られる。プローブ２ ０２．３０２，４０２，５０２および６０２における絶縁抵抗の減少は同じであ り、したがって、（エラー基準信号用プローブである）プローブ７０２内で絶縁 抵抗の減少か生ずるのであれば、このプローブ７０２からのライン４６上の信号 は、他のあらゆるプローブからの前記ライン４６上の信号の電気的な値の成分を 構成する電気的な値を有すると、考えられる。その成分の増幅値を除去するため に、増幅器７７８からのライン７８０上の出力を、他の増幅器において、プロー ブ２０２，３０２，４０２，５０２および６０２からのライン４６上の信号の増 幅値から減算し、ライン２８０，３８０，４８０，５８０および６８０上の出力 が、チャー内の対応するプローブの存否を示し、このことは、プローブ２０２に よって明暗に知ることかできる。したかって、他の増幅器において減算がなされ たときに、増幅器７７８からのライン７８０上の信号の値は、基準上口値または 基準ポイントを与える。ライン３８０，４８０，５８０或いは６８０上の信号の 値が、たとえは、ライン２８０上の値よりもかなり小さいときなと、ライン２８ ０上の値と実質的に異なっていた場合は、チャーが、それぞれのプローブ３０２ ．４０２．５０２或いは６０２のレベルに存在しないことを示している。一方、 ライン３８０，４８０．５８０或いは６８０上の信号の値か、ライン２８０上の 信号の値の近いときは、チャーが、ぞれぞれのプローブに到達し、信号が、イン ノケータ手段３９０，４９０，５９０或いは６９０を、それぞれアクチュエート して、チャーか、少なくともプローブ３０２，４０２，５０２或いは６０２のレ ベルに存在することを示す。これらインジケータ手段を、複数のランプから構成 し、その各々を、アクチュエートにより点灯してもよく、および／または、イン ジケータ手段を、アナログ、デジタルまたは他のディスプレイから構成し、或い は、可視記録部を備えるように構成してもよい。所望であれば、各出力ライン３ ８０．４８０．５８０および６８０に、信号レベル検出手段３９２，４９２，５ ９２および６９２を設け、ライン３８０，４８０，５８０或いは６８０上の信号 が、それぞれ、所定の値より小さかったとき、たとえば、ライン８６上の基準信 号の値の４０％または５０％であったときに、インジケータ手段３９０，４９０ ゜５９０或いは６９０かアクチュエートされることを阻止してもよい。ライン３ ８０．４８０，５８０或いは６８０上の信号が、それぞれ、所定の値より大きく なったときにのみ、各インジケータ手段３９０，４９０，５９０或いは６９０を アクチュエートされるようにすることによって、チャーか、あるプローブ３０２ ゜４０２．５０２或いは６０２のレベルに到達していないにもかかわらず、少な くともあるプローブのレベルにあることを示すスプリアスな表示がなされること が減少される。

水素添加器７２内の圧力は、Ｐｋｇ／ｃｍ”　（Ｐは、適当な数）にすることが でき、各プローブ内の空間２６（第１図）内における、たとえば、水素または窒 素なと、供給部５８からプローブに連続的に供給されるガスの圧力は、略（Ｐ＋ １．４）ｋｇ／ｃｍ２になる。プローブを通る連続的なガス流は、特に、ケーブ ル４６を冷却する効果を存し、絶縁抵抗か減少するおそれを減少させ、或いは、 絶縁抵抗が減少量を低減する。

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. １．プローブの位置で、粒状或いは液状の導電材料の存在を検出する測定用プロ ーブであって、第１の電極および該第１の電極と間隔をおいて配置された第２の 電極と、前記第１の電極および前記第２の電極を、電力源に接続し、前記電極の 間の空間に、導電材料によって、電気的にブリッジが形成されたときに、プロー ブを通る電気回路を形成するように構成された手段とを備え、前記第１の電極が 、多孔質のガス浸透性絶縁材料によって、前記第２の電極から間隔をおいて配置 され、さらに、ガスを、前記電極の間の前記ガス浸透性材料を通じて、プローブ から外側に進ませ、前記空間を通過させることができるように構成された手段を 有することを特徴とする測定用プローブ。
2. ２．前記絶縁材料が、耐熱性を有すること特徴とする請求の範囲第１項に記載の 測定用プローブ。
3. ３．前記電極が、耐熱性を有することを特徴とする請求の範囲第１項または第２ 項に記載の測定用プローブ。
4. ４．前記絶縁材料が、セラミック材料であることを特徴とする請求の範囲第１項 ないし第３項の何れか一項に記載の測定用プローブ。
5. ５．前記第１の電極が、前記ガスを前記プローブに伝えることができる管を備え ていることを特徴とする請求の範囲第１項ないし第４項に記載の測定用プローブ 。
6. ６．前記管が、前記プローブ内の空間に開口し、前記空間が、少なくとも一部に おいて、前記絶縁材料により画されていることを特徴とする請求の範囲第５項に 記載の測定用プローブ。
7. ７．前記管に沿って延びる電気ケーブルが、前記第２の電極に、電気的に接続さ れていることを特徴とする請求の範囲第５項または第６項に記載の測定用プロー ブ。
8. ８．前記ケーブルが、耐熱ケーブルであることを特徴とする請求の範囲第７項に 記載の測定用プローブ。
9. ９．前記第２の電極が、前記第１の電極を取り囲んでいることを特徴とする請求 の範囲第１項ないし第８項の何れか一項に記載の測定用プローブ。
10. １０．前記第２の電極が、ステンレス鋼から形成されていることを特徴とする請 求の範囲第１項ないし第９項のいずれか一項に記載の測定用プローブ。
11. １１．請求の範囲第１項ないし第１０項のいずれか一項に記載の複数の測定用プ ローブと、検出回路と、前記プローブの各々に、圧力下でガスを供給するガス供 給部とを備え、前記プローブの少なくともいくつかが、導電材料を収容するコン テナ手段内の異なるレベルに取り付けられているレベル測定用プローブであるこ とを特徴とする組立体。
12. １２．前記レベル測定用プローブが、下部基準レベルより上方に取り付けられ、 前記下部基準レベルが、それより下方に、前記レベル測定用プローブの通常の使 用中には、前記コンテナ手段内の前記導電材料のレベルが降下しないように設定 され、 前記複数のプローブの他方が、導電材料基準用プローブであって、前記コンテナ 手段内に、前記下部基準レベルよりも下方に取り付けられ、前記通常の使用中に 、前記導電材料基準用プローブが、常に、前記導電材料におおわれ、前記プロー ブが、それぞれ、増幅手段に接続され、前記導電材料基準用プローブに接続され た前記増幅手段からの出力信号が、比較手段によって、基準信号と比較され、前 記出力信号と前記基準信号との間の差の関数である利得制御信号が生成され、 前記利得制御信号が、前記増幅手段の各々に加えられ、前記増幅手段の各々の利 得が変更されることを特徴とする請求の範囲第１１項に記載の組立体。
13. １３．前記レベル測定用プローブが、上部基準レベルより下方に取り付けられ、 前記上部基準レベルが、それより上に、前記レベル測定用プローブの通常の使用 中に、前記コンテナ手段内の前記導電材料のレベルが上昇しないように設定され 、 前記複数のプローブの他方が、エラー基準信号用プローブであって、前記コンテ ナ手段内に、前記上部基準レベルよりも上方に取り付けられ、前記通常の使用中 に、前記エラー基準信号用プローブは、前記導電材料におおわれることがなく、 前記エラー基準信号用プローブからの増幅された出力信号が、前記レベル測定用 プローブおよび前記導電材料基準用プローブが接続された前記増幅手段の各々か らの出力信号を修正するために用いられるように構成されたことを特徴とする請 求の範囲第１２項に記載の組立体。
14. １４．前記エラー基準信号用プローブからの増幅された出力信号が、前記レベル 測定用プローブからの増幅された信号から、それぞれ、減算され、前記レベル測 定用プローブが接続された前記増幅手段から、それぞれ、出力信号を生成するこ とを特徴とする請求の範囲第１３項に記載の組立体。
15. １５．前記プローブが、水素添加装置内で石炭を反応させることによって生成さ れたチャーの形の粒状材料を受け入れるコンテナ部分内に取り付けられたことを 特徴とする請求の範囲第１１項ないし第１４項のいずれか一項に記載の組立体。