JPH0861715A - 液・氷結物割合検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 水と氷の混合割合など、液と氷結物との混合
割合を正確かつ良好に検出する。 【構成】 液Ｗと氷結物Ｉとの混合物存在域に配置した
電極対７Ａ，７Ｂ，９Ａ，９Ｂと、それら電極７Ａ，７
Ｂ，９Ａ，９Ｂ間の測定静電容量Ｃｆ，Ｃｆ’に基づき
混合物Ｓ，Ｓ’における液Ｗと氷結物Ｉとの混合割合
ｆ，ｆ’を判定する判定手段７Ｃ，７Ｄ，９Ｃ，９Ｄを
設けてある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水と氷との混合物存在
域など、液と氷結物との混合物存在域において、その液
と氷結物との混合割合を検出する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、上記の如き検出装置としては、液
と氷結物との混合物存在域に対して、その外部から電磁
波を発信し、そして、混合物存在域中を透過した電磁波
の受信レベルに基づき、混合物存在域における液と氷結
物との混合割合を検出する方式が提案されている（特開
昭６３−１２９２７４号参照）。

【０００３】すなわち、液と氷結物との混合割合によっ
て混合物の誘電率が変化し、この誘電率変化により透過
電磁波の減衰度が変化することを利用した方式である。

【０００４】また、混合物存在域の近傍にコイルを配置
するとともに、このコイルに対し発振電流を付与し、そ
して、この発振電流付与に対しコイルに流れる電流の検
出情報に基づき、混合物存在域における液と氷結物との
混合割合を検出する方式も提案されている（同、特開昭
６３−１２９２７４号参照））。

【０００５】すなわち、液と氷結物との混合割合によっ
て混合物の誘電率が変化し、この誘電率変化により発振
電流付与に対するコイル電流状態が変化することを利用
した方式である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、混合物存在域
は実際上、槽における槽内貯留域や管路における内部流
路として形成されるが、上記の従来方式では、いずれも
槽内貯留混合物や管路内輸送混合物の誘電率変化に伴う
影響を槽の外部や管路の外部において検出する形態（換
言すれば、混合物の誘電率変化を間接的に検出する形
態）となるため、混合割合の検出精度向上が制限される
問題があった。

【０００７】また、一般に上記の槽や管路は保冷や結露
防止を目的として槽壁や管壁に断熱材が付設されるが、
上記従来方式では、この断熱材が、槽壁や管壁とともに
検出位置と混合物との間に介在する障害物となって、検
出精度向上に対する大きな阻害要因となる問題もあっ
た。

【０００８】ちなみに、これら問題を解消するため、上
記の従来方式において電磁波の発信・受信器やコイルを
混合物存在域に内装することも考えられるが、発信・受
信器やコイルなどの複雑な装置を、固形氷結物の存在域
であり、また低温域でもある混合物存在域に内装するの
では、それら内装装置の故障を生じ易く、メンテナンス
も難しくなり、また、複雑な保護構造も別途必要とな
り、さらには、槽からの混合物送出や管路における混合
物輸送などの混合物存在域での混合物流通にとって内装
装置が障害となる問題が生じる。

【０００９】本発明の第１目的は、電磁波の発信・受信
器やコイルを混合物存在域に内装する場合に生じる上記
の如き問題を回避しながら、混合割合の検出精度を向上
する点にある。

【００１０】本発明の第２目的は、検出構成が混合物存
在域での混合物流通にとって障害となることを効果的に
回避する点にある。

【００１１】本発明の第３目的は、上記第２目的の達成
において合わせ構造の簡略化を図る点にある。

【００１２】本発明の第４目的は、液質変化にかかわら
ず正確な混合割合を検出する点にある。

【００１３】本発明の第５目的は、簡単な付加構成をも
って上記の第４目的を効果的に達成する点にある。

【００１４】本発明の第６目的は、液と氷結物との比重
差による氷結物分布のバラツキにかかわらず、混合物存
在域の全体について正確な混合割合を検出する点にあ
る。

【００１５】本発明の第７目的は、混合物の表面位変化
にかかわらず正確な混合割合を検出する点にある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】

〔第１特徴構成〕本発明の第１特徴構成は、液と氷結物
との混合物存在域に配置した電極対と、それら電極間の
測定静電容量に基づき前記混合物における前記液と前記
氷結物との混合割合を判定する判定手段を設けたことに
ある。

【００１７】〔第２特徴構成〕本発明の第２特徴構成
は、上記第１特徴構成の実施において好適な構成を特定
するものであり、前記混合物存在域の域壁に前記電極を
配置してあることにある。

【００１８】〔第３特徴構成〕本発明の第３特徴構成
は、上記第２特徴構成の実施において好適な構成を特定
するものであり、前記混合物存在域の域壁を導電材で形
成し、その導電性域壁を前記電極に兼用してあることに
ある。

【００１９】〔第４特徴構成〕本発明の第４特徴構成
は、上記第１、第２又は第３特徴構成の実施において好
適な構成を特定するものであり、前記液の液質を検出す
る液質検出手段を設け、その液質検出手段の検出情報に
基づき前記判定手段の混合割合判定を補正する液質補正
手段を設けたことにある。

【００２０】〔第５特徴構成〕本発明の第５特徴構成
は、上記第４特徴構成の実施において好適な構成を特定
するものであり、前記液質検出手段として、前記液のみ
の存在域に補正用電極対を配置し、前記液質補正手段
は、それら補正用電極間の測定静電容量に基づき前記判
定手段の混合割合判定を補正する構成としてあることに
ある。

【００２１】〔第６特徴構成〕本発明の第６特徴構成
は、上記第１、第２、第３、第４又は第５特徴構成の実
施において好適な構成を特定するものであり、前記混合
物存在域の下端部から上端部にわたる延設状態に前記電
極対を配置してあることにある。

【００２２】〔第７特徴構成〕本発明の第７特徴構成
は、上記第１、第２、第３、第４、第５又は第６特徴構
成の実施において好適な構成を特定するものであり、前
記混合物の表面位を検出する表面位検出手段を設け、前
記電極対のうち前記混合物中に位置する部分の長さが前
記混合物の表面位変化により変化することに対し、前記
表面位検出手段の検出情報に基づき前記判定手段の混合
割合判定を補正する液位補正手段を設けたことにある。

【００２３】

【作用】

〔第１特徴構成の作用〕第１特徴構成においては、混合
物存在域に配置した電極間に液と氷結物との混合物が誘
電体として存在する形態となり、そして、電気的特性と
して、この電極間混合物における液と氷結物との混合割
合が変化すると、その混合割合変化により電極間混合物
の混合物としての誘電率が変化することで、電極間の静
電容量が混合割合と特定の相関関係をもって変化する。

【００２４】すなわち、第１特徴構成では、このことを
利用して、逆に電極間の測定静電容量に基づき液と氷結
物との混合割合を判定する。

【００２５】〔第２特徴構成の作用〕第２特徴構成にお
いては、混合物存在域に電極を配置するにあたり、その
電極を混合物存在域の域壁（具体的は槽壁や管壁）に配
置することにより、その電極が混合物存在域での混合物
流通にとって障害となることを回避する。

【００２６】〔第３特徴構成の作用〕第３特徴構成にお
いては、電極を混合物存在域の域壁に配置するにあた
り、混合物存在域の域壁そのものを電極に兼用利用する
ことにより、電極が混合物存在域での混合物流通にとっ
て障害となることを回避することと合わせ、域壁と電極
とを別部材で構成する形態に比べ部材兼用化により構造
を簡略化する。

【００２７】〔第４特徴構成の作用〕第４特徴構成にお
いては、液質変化により電極間混合物の混合物としての
誘電率が変化して電極間静電容量が変化し、そして、こ
の液質変化による測定静電容量の変化が混合割合の検出
誤差となることに対し、液質検出手段の液質検出情報に
基づき、測定静電容量による前記の混合割合判定に補正
を加えることで、液質変化に起因する混合割合の検出誤
差を回避する。

【００２８】〔第５特徴構成の作用〕第５特徴構成にお
いては、液のみの存在域（すなわち、液と氷結物との混
合割合変化による静電容量変化を生じない液存在域）に
補正用電極対を配置することにより、液質変化のみに起
因する静電容量の変化を補正用電極対で捉え、これによ
り、液質変化を補正用電極間における測定静電容量の変
化として検出する。

【００２９】そして、この液質変化情報としての補正用
電極間の測定静電容量に基づき、混合物存在域での測定
静電容量による前記の混合割合判定に補正を加えること
で、液質変化に起因する混合割合の検出誤差を回避す
る。

【００３０】〔第６特徴構成の作用〕第６特徴構成にお
いては、電極対を混合物存在域の下端部から上端部にわ
たる延設状態に配置することにより、電極間静電容量と
して混合物存在域の下端部から上端部にわたる全体的な
静電容量を測定し、これにより、混合物存在域における
液と氷結物との比重差による氷結物分布の上下方向のバ
ラツキにかかわらず、測定静電容量に基づく前記の混合
割合判定において、混合物存在域の下端部から上端部に
わたる平均的な混合割合（換言すれば、混合物存在域の
全体についての混合割合）を検出する。

【００３１】〔第７特徴構成の作用〕第７特徴構成にお
いては、混合物の表面位変化により電極対のうち混合物
中に位置する部分の長さが変化して電極間静電容量が変
化し、そして、この表面位変化による測定静電容量の変
化が混合割合の検出誤差となることに対し、表面位検出
手段の表面位検出情報に基づき、測定静電容量による前
記の混合割合判定に補正を加えることで、表面位変化に
起因する混合割合の検出誤差を回避する。

【００３２】

【発明の効果】

〔第１特徴構成の効果〕本発明の第１特徴構成によれ
ば、混合物存在域に配置した電極対の電極間測定静電容
量に基づき混合割合を判定するから、先述の従来方式、
すなわち、混合物の誘電率変化に伴う影響を混合物存在
域の外部において検出する間接的検出形態に比べ、混合
割合の検出精度を向上し得る。

【００３３】また、混合物存在域の域壁としての槽壁や
管壁に断熱材を付設する場合においても、この断熱材を
混合割合検出上の障害物とすることなく、混合割合を正
確に検出し得る。

【００３４】そして、電磁波の発信・受信器やコイルに
比べ簡単な構造とし得る単なる電極を混合物存在域の域
内に配置する構成であるから、先述の従来方式において
発信・受信器やコイルなどの複雑な装置を混合物存在域
に内装する場合に生じる如き問題、すなわち、内装装置
の故障を生じ易い、メンテナンスが難しくなる、また、
複雑な保護構造が別途必要となり、さらには、混合物存
在域での混合物流通にとって内装装置が障害となるとい
ったことを回避できる。

【００３５】〔第２特徴構成の効果〕本発明の第２特徴
構成によれば、混合物存在域を形成する槽や管路におい
て槽からの混合物送出や管路における混合物輸送を円滑
に行うことができる。

【００３６】〔第３特徴構成の効果〕本発明の第３特徴
構成によれば、混合物存在域を形成する槽や管路におい
て槽からの混合物送出や管路における混合物輸送を円滑
に行えることと合わせ、全体構造を簡略化し得る。

【００３７】〔第４特徴構成の効果〕本発明の第４特徴
構成によれば、液質変化にかかわらず混合割合を正確に
検出し得る。

【００３８】〔第５特徴構成の効果〕本発明の第５特徴
構成によれば、液質検出構成として、簡単な構造とし得
る補正用電極を用いること、及び、混合割合判定と液質
補正とがともに測定静電容量に基づくものであって混合
割合判定と液質補正との連係が取り易いことにより、補
正のための構成を簡略なものとすることができ、これに
より、液質変化にかかわらず混合割合を正確に検出する
という目的を簡単な付加構成で達成できる。

【００３９】〔第６特徴構成の効果〕本発明の第６特徴
構成によれば、混合物存在域における液と氷結物との比
重差による氷結物分布のバラツキにかかわらず、混合物
存在域の全体について正確な混合割合を検出し得る。

【００４０】〔第７特徴構成の効果〕本発明の第７特徴
構成によれば、混合物の表面位変化にかかわらず混合割
合を正確に検出し得る。

【００４１】

【実施例】

〔第１実施例〕図１は氷蓄熱利用の冷熱設備を示し、１
は細氷粒Ｉと水Ｗとの混合物である氷水スラリＳを貯留
する氷蓄熱槽、２は氷蓄熱槽１から往管路３を介してポ
ンプ４により給送される氷水スラリＳ’の保有冷熱を冷
房目的や物品冷却目的等で消費する冷熱消費設備、５は
冷熱消費設備２からの還水Ｗ（氷水スラリの融解水）を
氷蓄熱槽１に戻す復管路、６は冷熱消費設備２からの還
水Ｗを製氷原水として、氷蓄熱槽１に貯留すべき氷水ス
ラリＳを生成する製氷機である。

【００４２】つまり、この冷熱設備では、氷蓄熱槽１の
槽内貯留域、及び、往管路３の内部流路が液（水）Ｗと
氷結物（氷）Ｉとの混合物存在域となる。

【００４３】７は氷蓄熱槽１における貯留スラリＳの氷
充填率ｆ（氷水スラリ中の氷割合、換言すれば氷水スラ
リにおける氷と水の混合割合に相当する値）を検出する
槽用の充填率検出手段であり、８は槽用充填率検出手段
７の検出情報に基づき製氷機６を運転制御することで、
氷蓄熱槽１における貯留スラリＳの氷充填率ｆを設定範
囲内に保つ制御手段である。

【００４４】９は往管路３における輸送スラリＳ’の氷
充填率ｆ’を検出する管用の充填率検出手段であり、上
記制御手段８は、この管用充填率検出手段９の検出情報
に基づきスラリ送給による冷熱送給量を判定して、その
冷熱送給量が冷熱消費設備２の冷熱要求量に見合うよう
に冷熱消費設備２へのスラリ送給量をポンプ制御やバル
ブ制御等により調整することも合わせ行う。

【００４５】なお、８Ａは制御手段８が槽用充填率検出
手段７や管用充填率検出手段９の検出情報に基づいて、
氷蓄熱槽１における貯留スラリＳの氷充填率ｆや往管路
３における輸送スラリＳ’の氷充填率ｆ’を表示する表
示器である。

【００４６】槽用充填率検出手段７は、槽内貯留域に配
置する電極対と、この電極対を用いて氷充填率ｆを判定
する判定手段を備え、電極対としては、槽底部近くから
槽内上部の空気域Ａにまでわたる縦姿勢で槽内に配置し
た棒状電極７Ａと、導電材からなる槽側壁１ｗを電極に
利用した槽壁電極７Ｂとを装備してあり、また、判定手
段としては、これら電極７Ａ，７Ｂ間の静電容量Ｃを測
定する静電容量測定部７Ｃと、その静電容量測定部７Ｃ
の測定静電容量Ｃに基づき貯留スラリＳの氷充填率ｆを
演算して、制御手段８に対し氷充填率信号を送る充填率
演算部７Ｄとを装備してある。

【００４７】静電容量測定部７Ｃには、例えば交流ブリ
ッジを用いて静電容量Ｃを測定する形式や、あるいは、
ディジタル式のＬＣＲメータを用いて静電容量Ｃを測定
する形式等、種々の測定形式のものを採用し得る。

【００４８】充填率演算部７Ｄは、図２（イ）に示すよ
うに氷蓄熱槽１が空の状態で静電容量測定部７Ｃにより
測定される静電容量Ｃａ、及び、図２（ロ）に示すよう
に氷蓄熱槽１が所定水位の水Ｗのみを貯留する状態で静
電容量測定部７Ｃにより測定される静電容量Ｃｗを予め
記憶し、そして、図２（ハ）に示す如く氷蓄熱槽１が水
Ｗのみの測定時と同位の氷水スラリＳを貯留する状態で
静電容量測定部７Ｃにより測定される静電容量がＣｆで
あることに対し、それら測定値Ｃａ，Ｃｗ，Ｃｆと予め
与えてあるデータ値を用いて、次の関係式（式１〜式
７）を連立方程式として解く形態（つまりは、式８を演
算する形態）で、そのときの貯留スラリＳの氷充填率ｆ
を算出する。

【００４９】

【数１】Ｃａ＝Ｃ０＋Ｃｇ （式１） Ｃｗ＝Ｃ１＋Ｃ２＋Ｃｇ （式２） Ｃｆ＝Ｃ３＋Ｃ２＋Ｃｇ （式３） Ｃ０＝Ｋ０×εａ （式４） Ｃ１＝Ｋ１×εａ×εｗ （式５） Ｃ２＝Ｋ２×εａ （式６） Ｃ３＝Ｋ１×εａ×｛εｗ×（１−ｆ）＋εｉ×ｆ｝ （式７） 但し、 Ｃｇ：固定静電容量 Ｃ０：空状態での空気域Ａ０の静電容量 Ｃ１：水域Ｗの静電容量 Ｃ２：槽内上部空気域Ａでの静電容量 Ｃ３：スラリ域Ｓの静電容量 Ｋ０〜Ｋ１：定数（Ｋ０＝Ｋ１＋Ｋ２） εａ：空気の誘電率 εｗ：水の比誘電率 εｉ：氷の比誘電率 つまり、 ｆ＝｛（εｗ−１）／（εｗ−εｉ）｝ ×｛（Ｃｗ−Ｃｆ）／（Ｃｗ−Ｃａ）｝ （式８）

【００５０】一方、管用の充填率検出手段９は、内部流
路に配置する電極対と、この電極対を用いて氷充填率
ｆ’を判定する判定手段を備え、電極対としては、管芯
に沿う姿勢で管芯部に配置した所定長さの棒状電極９Ａ
と、導電材からなる管壁３ｗを電極に利用した管壁電極
９Ｂとを装備してあり、また、判定手段としては、これ
ら電極９Ａ，９Ｂ間の静電容量Ｃを測定する静電容量測
定部９Ｃと、その静電容量測定部９Ｃの測定静電容量Ｃ
に基づき輸送スラリＳの氷充填率ｆ’を演算して、制御
手段８に対し氷充填率信号を送る充填率演算部９Ｄとを
装備してある。

【００５１】管用充填率検出手段９の静電容量測定部９
Ｃには、前記の槽用充填率検出手段７と同様、種々の測
定形式のものを採用し得る。

【００５２】管用充填率検出手段９の充填率演算部９Ｄ
は、図３（イ）に示すように往管路３が空の状態で静電
容量測定部９Ｃにより測定される静電容量Ｃａ’、及
び、図３（ロ）に示すように往管路３が水Ｗのみを輸送
する状態で静電容量測定部９Ｃにより測定される静電容
量Ｃｗ’を予め記憶し、そして、図３（ハ）に示す如く
往管路３が氷水スラリＳ’を輸送する状態で静電容量測
定部９Ｃにより測定される静電容量がＣｆ’であること
に対し、それら測定値Ｃａ’，Ｃｗ’，Ｃｆ’と予め与
えてあるデータ値を用いて、次の関係式（式９〜式１
１）を連立方程式として解く形態（つまりは、式１２を
演算する形態）で、そのときの輸送スラリＳ’の氷充填
率ｆ’を算出する。

【００５３】

【数２】 Ｃａ’＝Ｋ０’×εａ＋Ｃｇ’ （式９） Ｃｗ’＝Ｋ０’×εａ×εｗ＋Ｃｇ’ （式１０） Ｃｆ’＝Ｋ０’×εａ ×｛εｗ×（１−ｆ’）＋εｉ×ｆ’｝ （式１１） 但し、 Ｃｇ’：固定静電容量 Ｋ０’：定数 つまり、 ｆ’＝｛（εｗ−１）／（εｗ−εｉ）｝ ×｛（Ｃｗ−Ｃｆ）／（Ｃｗ−Ｃａ）｝ （式１２）

【００５４】なお、上記例において槽用充填率検出手段
７の充填率演算部７Ｄ、及び、管用充填率検出手段９の
充填率演算部９Ｄは、槽１や管路３が空状態での測定静
電容量Ｃａ，Ｃａ’、水Ｗのみの貯留・輸送状態での測
定静電容量Ｃｗ，Ｃｗ’、及び、氷水スラリ貯留・輸送
状態での測定静電容量Ｃｆ，Ｃｆ’に基づいて、氷充填
率ｆ，ｆ’を算出する構成としたが、これに代え、予め
種々の氷充填率ｆ，ｆ’の氷水スラリＳ，Ｓ’に対する
実験や試験により、槽１や管路３における氷水スラリ
Ｓ，Ｓ’の氷充填率ｆ，ｆ’と静電容量測定部７Ｃ，９
Ｃにより測定される静電容量Ｃｆ，Ｃｆ’との相関関係
を得て、この相関関係を関数式やデータ表の形態で充填
率演算部７Ｄ，９Ｄに記憶させておき、そして、この記
憶相関関係に基づき各時点において測定静電容量Ｃｆ，
Ｃｆ’から、そのときの貯留スラリＳや輸送スラリＳ’
の氷充填率ｆ，ｆ’を充填率演算部７Ｄ，９Ｄに求めさ
せる構成を採用してもよい。

【００５５】また、一つの充填率演算部を、槽用充填率
検出手段７の充填率演算部７Ｄとして機能させる状態
と、管用充填率検出手段９の充填率演算部９Ｄとして機
能させる状態とに切り換え使用する構成、すなわち、槽
用充填率検出手段７の充填率演算部７Ｄと管用充填率検
出手段９の充填率演算部９Ｄとを兼用化する構成を採用
してもよい。

【００５６】〔第２実施例〕図４は前記の槽用充填率検
出手段７において棒状電極７Ａに、被覆ｘを施した電極
を用いる例を示し、氷水スラリＳを構成する水Ｗが導電
性の高い水（例えば一般市水や導電性を呈する水溶液）
である場合など、裸電極では静電容量Ｃの測定が難しく
なることから、このように被覆電極を用いる構成を採用
する。

【００５７】また、この被覆棒状電極７Ａを用いること
において、槽用充填率検出手段７の充填率演算部７Ｃ
は、図５（イ）に示すように氷蓄熱槽１が空の状態で静
電容量測定部７Ｃにより測定される静電容量Ｃａ、及
び、図５（ロ）に示すように氷蓄熱槽１が所定水位の水
Ｗのみを貯留する状態で静電容量測定部７Ｃにより測定
される静電容量Ｃｗを予め記憶し、そして、図５（ハ）
に示すように氷蓄熱槽１が水Ｗのみの測定時と同位の氷
水スラリＳを貯留する状態で静電容量測定部７Ｃにより
測定される静電容量がＣｆであることに対し、それら測
定値Ｃａ，Ｃｗ，Ｃｆと予め与えてあるデータ値を用い
て、次の関係式（式１３〜式２３）を連立方程式として
解く形態で、そのときの貯留スラリＳの氷充填率ｆを算
出する。

【００５８】

【数３】 Ｃａ＝Ｃ０×Ｃ０”／（Ｃ０＋Ｃ０”）＋Ｃｇ” （式１３） Ｃｗ＝Ｃ１×Ｃ１”／（Ｃ１＋Ｃ１”） ＋Ｃ２×Ｃ２”／（Ｃ２＋Ｃ２”）＋Ｃｇ”（式１４） Ｃｆ＝Ｃ３×Ｃ３”／（Ｃ３＋Ｃ３”） ＋Ｃ２×Ｃ２”／（Ｃ２＋Ｃ２”）＋Ｃｇ”（式１５） Ｃ０＝Ｋ０×εａ （式１６） Ｃ１＝Ｋ１×εａ×εｗ （式１７） Ｃ２＝Ｋ２×εａ （式１８） Ｃ３＝Ｋ１×εａ×｛εｗ×（１−ｆ）＋εｉ×ｆ｝ （式１９） Ｃ０”＝Ｋ０×εａ×εｘ （式２０） Ｃ１”＝Ｋ１×εａ×εｘ （式２１） Ｃ２”＝Ｋ２×εａ×εｘ （式２２） Ｃ３”＝Ｋ１×εａ×εｘ （式２３） 但し、Ｃｇ”：固定静電容量 Ｃ０ ：空状態での空気域Ａ０の静電容量 Ｃ１ ：水域Ｗの静電容量 Ｃ２ ：槽内上部空気域Ａでの静電容量 Ｃ３ ：スラリ域Ｓの静電容量 Ｃ０”：空状態での空気域に対応する部分の被覆静電容
量 Ｃ１”：水域Ｗに対応する部分の被覆静電容量 Ｃ２”：槽内上部空気域Ａに対応する部分の被覆静電容
量 Ｃ３”：スラリ域Ｓに対応する部分の被覆静電容量 Ｋ０〜Ｋ１：定数（Ｋ０＝Ｋ１＋Ｋ２） εｘ ：被覆ｘの比誘電率

【００５９】なお、上記例では棒状電極７Ａを被覆電極
としたが、槽壁電極７Ｂを被覆電極とする形態、あるい
は、棒状電極７Ａと槽壁電極７Ｂとの双方を被覆電極と
する形態を採用してもよい。

【００６０】前記の管用充填率検出手段９についても同
様に、輸送スラリＳ’を構成する水Ｗが導電性の高い水
である場合等、棒状電極９Ａまたは管壁電極９Ｂの一方
を、あるいは、双方を被覆電極として対処する。

【００６１】槽用充填率検出手段７や管用充填率検出手
段９において上記の如く被覆電極を用いる場合について
も、充填率演算部７Ｄ，９Ｄの構成としては、空状態で
の測定静電容量Ｃａ，Ｃａ’、水Ｗのみの貯留・輸送状
態での測定静電容量Ｃｗ，Ｃｗ’、及び、氷水スラリ貯
留・輸送状態での測定静電容量Ｃｆ，Ｃｆ’に基づき氷
充填率ｆ，ｆ’を算出する形式、あるいは、予め実験や
試験により得た氷充填率ｆ，ｆ’と測定静電容量Ｃｆ，
Ｃｆ’との相関関係に基づき、各時点の測定静電容量Ｃ
ｆ，Ｃｆ’に対応する氷充填率ｆ，ｆ’を求める形式の
いずれを採用してもよい。

【００６２】また、槽用充填率検出手段７や管用充填率
検出手段９の電極に被覆電極を用いる構成は、水Ｗの導
電性が高い場合に限られるものではなく、水Ｗの導電性
が低い場合において電極の保護等を目的として被覆電極
を用いる構成を採用してもよい。

【００６３】〔第３実施例〕図６及び図７は夫々、槽用
充填率検出手段７の別の電極構成（特に氷蓄熱槽１の槽
壁が非導電材である場合に有効な電極構成）を示し、図
６に示す構成では、槽壁を電極に利用するに代えて、一
対の棒状電極７Ａ，７Ｂを夫々、槽底部近くから槽内上
部の空気域Ａにまでわたる縦姿勢で槽内に配置してあ
る。

【００６４】また、図７に示す構成では、一対の板状電
極（または棒状電極）７Ａ，７Ｂを夫々、槽底部近くか
ら槽内上部の空気域Ａにまでわたる姿勢で槽壁に付設し
てある。

【００６５】一方、図８ないし図１０は夫々、管用充填
率検出手段９の別の電極構成（特に往管路３の管壁が非
導電材である場合に有効な電極構成）を示し、図８に示
す構成では、管芯部に配置する所定長さの棒状電極９Ａ
と、それに対応する長さで管の内周面に対し貼設状に装
備（あるいは、介装管として装備）する筒状電極９Ｂと
を設けてある。

【００６６】また、図９に示す構成では、互いに対向さ
せる状態で管の内周面に対し貼設状に装備する一対の曲
面電極９Ａ，９Ｂを設け、図１０に示す構成では、管内
で平行姿勢に配置する一対の棒状電極９Ａ，９Ｂを設け
てある。

【００６７】〔第４実施例〕図１１は水質変化に起因す
る槽用充填率検出手段７の検出誤差を回避する構成を示
し、槽底部近くから槽内上部の空気域Ａにまでわたる主
電極としての棒状電極７Ａ及び槽壁電極７Ｂを設けるこ
とに加え、槽底部の氷不存域（すなわち氷浮上のため氷
が不存となって水Ｗのみの存在域となる槽底部）には、
水質検出手段として、横姿勢に配置した棒状の補正用電
極１０Ａと、導電性の槽底壁を電極に利用した補正用槽
壁電極１０Ｂとを設けてある。

【００６８】そして、槽用充填率検出手段７には、静電
容量測定部７Ｃによる主電極７Ａ，７Ｂ間の測定静電容
量Ｃｆに基づき充填率演算部７Ｄで求める貯留スラリＳ
の氷充填率ｆを、上記の補正用電極１０Ａ，１０Ｂ間に
おける測定静電容量Ｃａａの変化量（すなわち、水質変
化による補正用電極１０Ａ，１０Ｂ間の静電容量変化）
に応じて、適正値に補正する水質補正部７Ｅを付加装備
してある。

【００６９】なお、主電極としての槽壁電極７Ｂと補正
用の槽壁電極１０Ｂとは、互いに絶縁した個別電極とす
る構成、あるいは、一連の導電性槽壁１ｗからなる兼用
化電極とする構成のいずれを採用してもよい。

【００７０】一方、図１２は水質変化に起因する管用充
填率検出手段９の検出誤差を回避する構成を示し、主電
極として棒状電極９Ａ及び管壁電極９Ｂを往管路３に設
けることに加え、製氷機６よりも上流側の復管路５（す
なわち氷不存となった融解水Ｗのみを輸送する管路部
分）には、水質検出手段として、管芯部に配置する棒状
の補正用電極１１Ａと、導電性の管壁を電極に利用した
補正用管壁電極１１Ｂとを水質検出手段として設けてあ
る。

【００７１】そして、槽用充填率検出手段７の場合と同
様、管用充填率検出手段９には、静電容量測定部９Ｃに
よる主電極９Ａ，９Ｂ間の測定静電容量Ｃｆ’に基づき
充填率演算部９Ｄで求める輸送スラリＳ’の氷充填率
ｆ’を、上記の補正用電極１１Ａ，１１Ｂ間における測
定静電容量Ｃａａ’の変化量（すなわち、水質変化によ
る補正用電極１１Ａ，１１Ｂ間の静電容量変化）に応じ
て、適正値に補正する水質補正部９Ｅを付加装備してあ
る。

【００７２】なお、上記の如き水質補正部７Ｅ，９Ｅの
具体的補正形態としては、静電容量測定部７Ｃ，９Ｃに
より測定される主電極間の静電容量Ｃｆ，Ｃｆ’を、補
正用電極間の測定静電容量変化に基づき水質変化前の相
当値に補正する形態、あるいは、充填率演算部７Ｄ，９
Ｄにおいて主電極間の未補正の測定静電容量Ｃｆ，Ｃ
ｆ’から氷充填率ｆ，ｆ’を求める際に、補正用電極間
の測定静電容量変化に応じた補正を加える形態のいずれ
を採用してもよい。

【００７３】槽用充填率検出手段７の水質補正部７Ｅ
は、上記の如く氷蓄熱槽１の底部に設けた補正用電極１
０Ａ，１０Ｂを用いて補正を行うに代え、製氷機６より
も上流側の復管路５に設けた補正用電極１１Ａ，１１Ｂ
を用いて水質変化に対する補正を行う構成としてもよ
く、また逆に、管用充填率検出手段９の水質補正部９Ｅ
は、上記の如く製氷機６よりも上流側の復管路５に設け
た補正用電極１１Ａ，１１Ｂを用いて補正を行うに代
え、氷蓄熱槽１の底部に設けた補正用電極１０Ａ，１０
Ｂを用いて水質変化に対する補正を行う構成としてもよ
い。

【００７４】またさらに、氷蓄熱槽１や往管路３におい
て、氷不存で水Ｗのみの存在となる域をフィルタ構造の
利用等により局部的に形成し、そして、この局部水域に
配置した補正用電極を用いて、上記の如き水質変化に対
する補正を槽用充填率検出手段７や管用充填率検出手段
９に対し加える構成としてもよい。

【００７５】〔第５実施例〕図１３は氷蓄熱槽１の貯留
量変化に伴う貯留スラリＳの表面位変化（スラリ表面の
高さ変化）に起因して生じる槽用充填率検出手段７の検
出誤差を回避する構成を示し、氷蓄熱槽１には貯留スラ
リＳの表面位Ｌ（または、近似的にスラリ表面位とみな
せるスラリ構成水Ｗの水位）を検出する表面位検出手段
１２を装備してあり、図１３に示す例では、この表面位
検出手段１２として、氷蓄熱槽１と互いに槽底部で連通
して水Ｗのみを貯留する水位検出槽１２ａと、この水位
検出槽１２ａの貯留水位を検出する水位センサ１２ｂと
を設けてある。

【００７６】そして、槽用充填率検出手段７には、静電
容量測定部７Ｃによる測定静電容量Ｃｆに基づき充填率
演算部７Ｄで求める貯留スラリＳの氷充填率ｆを、表面
位検出手段１２の検出スラリ表面位Ｌ（または、それに
近似する水位）に応じて適正値に補正する表面位補正部
７Ｆを付加装備してある。

【００７７】なお、この表面位補正部７Ｆの具体的補正
形態としては、静電容量測定部７Ｃにより測定される静
電容量Ｃｆを、表面位検出手段１２の検出情報に基づき
基準表面位Ｌｏのもとでの相当値（すなわち、水Ｗのみ
の貯留状態での測定静電容量Ｃａを充填率算出に用いる
前述の演算形態では、その水Ｗのみ測定時と同位とした
場合の換算値）に補正する形態、あるいは、充填率演算
部７Ｄにおいて未補正の測定静電容量Ｃｆから氷充填率
ｆを求める際に、表面位検出手段１２の検出位Ｌに応じ
た補正を加える形態のいずれを採用してもよい。

【００７８】また、スラリ表面位や水位の検出には、静
電容量式センサをもってスラリ表面位や水位を測定する
方式、超音波式センサをもってスラリ表面位や水位を測
定する方式、あるいは、フロート式センサをもってスラ
リ表面位や水位を測定する方式など、種々の方式を採用
できる。

【００７９】〔別実施例〕次に別実施例を列記する。

【００８０】（１）前述の実施例では、水と氷の混合物
を検出対象としたが、水溶液と氷との混合物を検出対象
としてもよく、また、水以外の液と、水以外の液の氷結
物との混合物を検出対象としてもよい。

【００８１】（２）前述の実施例では氷充填率ｆ（すな
わち、混合物中における氷結物割合）を主の検出目的と
したが、逆に混合物中における液割合（氷水混合物では
水割合）を主の検出目的としてもよい。

【００８２】（３）混合物存在域に配置する電極７Ａ，
７Ｂ，９Ａ，９Ｂの具体的形状・構造は種々の構成変更
が可能である。

【００８３】（４）検出した液・氷結物混合割合の用途
は、前述の実施例の如き製氷機制御や混合物輸送量制
御、あるいは、割合表示に限定されるものではなく、種
々の用途に適用できる。

【００８４】（５）液質（前述の実施例においては水
質）を検出する液質検出手段は、電極対を用いる検出方
式に限定されるものではなく、種々の方式を採用でき
る。

【００８５】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするため符号を記すが、該記入により本発明は添
付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】装置構成図

【図２】氷蓄熱槽における検出方式を説明するための模
式図

【図３】管路における検出方式を説明するための模式図

【図４】被覆電極を用いる装置構成図

【図５】被覆電極を用いた場合の検出方式を説明するた
めの模式図

【図６】氷蓄熱槽における電極構成を示す図

【図７】氷蓄熱槽における電極構成を示す図

【図８】管路における電極構成を示す図

【図９】管路における電極構成を示す図

【図１０】管路における電極構成を示す図

【図１１】氷蓄熱槽における液質（水質）補正構成を示
す図

【図１２】管路における液質（水質）補正構成を示す図

【図１３】氷蓄熱槽における表面位補正構成を示す図

【符号の説明】

Ｗ 液 Ｉ 氷結物 ７Ａ，７Ｂ 電極 ９Ａ，９Ｂ 電極 Ｃｆ，Ｃｆ’ 電極間の静電容量 Ｓ，Ｓ’ 混合物 ｆ，ｆ’ 混合割合 ７Ｃ，７Ｄ 判定手段 ９Ｃ，９Ｄ 判定手段 １ｗ，３ｗ 域壁 １０Ａ，１０Ｂ 液質検出手段（補正用電極） １１Ａ，１１Ｂ 液質検出手段（補正用電極） ７Ｅ，９Ｅ 液質補正手段 Ｃａａ，Ｃａａ’ 補正用電極間の静電容量 Ｌ 混合物表面位 １２ 表面位検出手段 ７Ｅ 表面位補正手段

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液（Ｗ）と氷結物（Ｉ）との混合物存在
   域に配置した電極対（７Ａ，７Ｂ），（９Ａ，９Ｂ）
   と、 それら電極（７Ａ，７Ｂ），（９Ａ，９Ｂ）間の測定静
   電容量（Ｃｆ），（Ｃｆ’）に基づき前記混合物
   （Ｓ），（Ｓ’）における前記液（Ｗ）と前記氷結物
   （Ｉ）との混合割合（ｆ），（ｆ’）を判定する判定手
   段（７Ｃ，７Ｄ），（９Ｃ，９Ｄ）を設けた液・氷結物
   割合検出装置。
2. 【請求項２】 前記混合物存在域の域壁（１ｗ），（３
   ｗ）に前記電極（７Ｂ），（７Ｂ），（９Ａ），（９
   Ｂ）を配置してある請求項１記載の液・氷結物割合検出
   装置。
3. 【請求項３】 前記混合物存在域の域壁（１ｗ），（３
   ｗ）を導電材で形成し、 その導電性域壁（１ｗ），（３ｗ）を前記電極（７
   Ｂ），（９Ｂ）に兼用してある請求項２記載の液・氷結
   物割合検出装置。
4. 【請求項４】 前記液（Ｗ）の液質を検出する液質検出
   手段（１０Ａ，１０Ｂ），（１１Ａ，１１Ｂ）を設け、 その液質検出手段（１０Ａ，１０Ｂ），（１１Ａ，１１
   Ｂ）の検出情報に基づき前記判定手段（７Ｃ，７Ｄ），
   （９Ｃ，９Ｄ）の混合割合判定を補正する液質補正手段
   （７Ｅ），（９Ｅ）を設けた請求項１、２又は３記載の
   液・氷結物割合検出装置。
5. 【請求項５】 前記液質検出手段として、前記液（Ｗ）
   のみの存在域に補正用電極対（１０Ａ，１０Ｂ），（１
   １Ａ，１１Ｂ）を配置し、 前記液質補正手段（７Ｅ），（９Ｅ）は、それら補正用
   電極（１０Ａ，１０Ｂ），（１１Ａ，１１Ｂ）間の測定
   静電容量（Ｃａａ），（Ｃａａ’）に基づき前記判定手
   段（７Ｃ，７Ｄ），（９Ｃ，９Ｄ）の混合割合判定を補
   正する構成としてある請求項４記載の液・氷結物割合検
   出装置。
6. 【請求項６】 前記混合物存在域の下端部から上端部に
   わたる延設状態に前記電極対（７Ａ，７Ｂ）を配置して
   ある請求項１、２、３、４又は５記載の液・氷結物割合
   検出装置。
7. 【請求項７】 前記混合物（Ｓ）の表面位（Ｌ）を検出
   する表面位検出手段（１２）を設け、 前記電極対（７Ａ，７Ｂ）のうち前記混合物（Ｓ）中に
   位置する部分の長さが前記混合物（Ｓ）の表面位変化に
   より変化することに対し、前記表面位検出手段（１２）
   の検出情報に基づき前記判定手段（７Ｃ，７Ｄ），（９
   Ｃ，９Ｄ）の混合割合判定を補正する表面位補正手段
   （７Ｆ）を設けた請求項１、２、３、４、５又は６記載
   の液・氷結物割合検出装置。