JPH09269255A - 圧力容器 - Google Patents
圧力容器Info
- Publication number
- JPH09269255A JPH09269255A JP7985796A JP7985796A JPH09269255A JP H09269255 A JPH09269255 A JP H09269255A JP 7985796 A JP7985796 A JP 7985796A JP 7985796 A JP7985796 A JP 7985796A JP H09269255 A JPH09269255 A JP H09269255A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- liquid
- vessel
- gas
- pressure vessel
- thermocouples
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
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- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 極低導電性物質の液面位置を容易に計測、制
御可能な機能を有する、低価格の圧力容器を提供する。 【解決手段】 複数個の熱電対を、圧力容器内部の底面
からの高さが異なる位置に備え、かつ圧力容器の底面ま
たは／及び側面を冷却することができるようにした圧力
容器。
御可能な機能を有する、低価格の圧力容器を提供する。 【解決手段】 複数個の熱電対を、圧力容器内部の底面
からの高さが異なる位置に備え、かつ圧力容器の底面ま
たは／及び側面を冷却することができるようにした圧力
容器。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、化学的な処理や腐
食試験などに用いられる圧力容器に関するものである。
食試験などに用いられる圧力容器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】化学反応を利用した物質の製造や、金属
などの表面処理、あるいは特定の環境中での耐食性など
を調べるための腐食試験などに広く圧力容器が使用され
ている。これらの容器のうち、内部に液体状の物質を導
入し、その反応や変化を利用するような用途に用いるも
のの場合には、その液状物質の液面位置を認知し、その
情報を基に液面位置を制御することが必要である。この
うち液面位置の認識の方法には、（１）容器側面の一部
にサファイアガラスなどを採用して液面を直接的に観察
できるようにする方法、（２）レーザーなどを利用した
光学系センサーによって液面位置を知る方法、などが知
られている。しかし、（１）の方法は製造できる容器の
大きさや、耐圧性能に限界があり、（２）の方法は容器
内部に収納し得る治具や試験材などに制約が生じたり、
液面の微小な波立ちに対して十分な精度が得られないな
どの問題点がある。また（１）、（２）何れの方法も圧
力容器を非常に高価にしてしまうという難点もある。
などの表面処理、あるいは特定の環境中での耐食性など
を調べるための腐食試験などに広く圧力容器が使用され
ている。これらの容器のうち、内部に液体状の物質を導
入し、その反応や変化を利用するような用途に用いるも
のの場合には、その液状物質の液面位置を認知し、その
情報を基に液面位置を制御することが必要である。この
うち液面位置の認識の方法には、（１）容器側面の一部
にサファイアガラスなどを採用して液面を直接的に観察
できるようにする方法、（２）レーザーなどを利用した
光学系センサーによって液面位置を知る方法、などが知
られている。しかし、（１）の方法は製造できる容器の
大きさや、耐圧性能に限界があり、（２）の方法は容器
内部に収納し得る治具や試験材などに制約が生じたり、
液面の微小な波立ちに対して十分な精度が得られないな
どの問題点がある。また（１）、（２）何れの方法も圧
力容器を非常に高価にしてしまうという難点もある。
【０００３】これに対して、比較的安価で、かつ、容器
の大きさや容器内の構成物に対して制約を発生させない
ような方法として、（３）液体の導電性を利用した方法
があり、広く用いられている。この方法は、複数の電極
を容器内部に配置し、それらの所定の組の間に電位差を
印加しておき、両方の電極がともに液体中に没した際に
認められる導通を以て液面位置を知るものである。
の大きさや容器内の構成物に対して制約を発生させない
ような方法として、（３）液体の導電性を利用した方法
があり、広く用いられている。この方法は、複数の電極
を容器内部に配置し、それらの所定の組の間に電位差を
印加しておき、両方の電極がともに液体中に没した際に
認められる導通を以て液面位置を知るものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが最近、生産活
動や研究対象が多様化するにつれて、導電性が極めて低
い液体物質を圧力容器内で使用する必要が生じてきた。
例えば、高純度の液体アンモニアや超純水などがそれで
ある。
動や研究対象が多様化するにつれて、導電性が極めて低
い液体物質を圧力容器内で使用する必要が生じてきた。
例えば、高純度の液体アンモニアや超純水などがそれで
ある。
【０００５】これらの極低導電性の液体の液面位置の認
知は、上記の（１）や（２）の方法を用いれば可能であ
るが、既に述べたように、そのような機能を持った圧力
容器は容器の価格を大幅に引き上げてしまい、極めて限
られた場合を除いては導入することは困難である。一
方、（３）の方法では、この機能を付加しても、容器価
格の上昇は僅かであるが、極低導電性の液体には機能的
に対応できない。
知は、上記の（１）や（２）の方法を用いれば可能であ
るが、既に述べたように、そのような機能を持った圧力
容器は容器の価格を大幅に引き上げてしまい、極めて限
られた場合を除いては導入することは困難である。一
方、（３）の方法では、この機能を付加しても、容器価
格の上昇は僅かであるが、極低導電性の液体には機能的
に対応できない。
【０００６】そこで、本発明の目的は、比較的低価格
で、極低導電性物質の液面位置の計測を行うことが可能
な圧力容器を提供することにある。
で、極低導電性物質の液面位置の計測を行うことが可能
な圧力容器を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するものであって、複数個の熱電対を、圧力容器内部
の底面からの高さが異なる位置に備え、かつ容器の底面
または／及び側面を冷却することができるようにしたこ
とを特徴とする極低導電性物質の液面位置を認知可能な
圧力容器である。
決するものであって、複数個の熱電対を、圧力容器内部
の底面からの高さが異なる位置に備え、かつ容器の底面
または／及び側面を冷却することができるようにしたこ
とを特徴とする極低導電性物質の液面位置を認知可能な
圧力容器である。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明者らは、液面位置をできる
だけ簡便に認知し得る方法について検討を行った。その
結果、液体と気体が共存し、両者が冷却されている際
の、液体と気体の熱伝導率の差異がそれに利用可能であ
ることを見出した。
だけ簡便に認知し得る方法について検討を行った。その
結果、液体と気体が共存し、両者が冷却されている際
の、液体と気体の熱伝導率の差異がそれに利用可能であ
ることを見出した。
【０００９】図１は、本発明の圧力容器を模式的に示し
たものである。最も単純化した例として熱電対が２個
（１と２）の場合を示している。冷媒用容器４に満たさ
れた冷媒５によって圧力容器３の周り（少なくても容器
底面又は側面、図では両方）が冷却されるようになって
いる。そして、圧力容器中に備えられた２つの熱伝対
１、２は、その先端が圧力容器の底面からお互いに異な
る高さの位置にあるように配置されている。このように
構成された圧力容器の上方から極低導電性の物質（液体
状または気体状）が注入されるようになっている。
たものである。最も単純化した例として熱電対が２個
（１と２）の場合を示している。冷媒用容器４に満たさ
れた冷媒５によって圧力容器３の周り（少なくても容器
底面又は側面、図では両方）が冷却されるようになって
いる。そして、圧力容器中に備えられた２つの熱伝対
１、２は、その先端が圧力容器の底面からお互いに異な
る高さの位置にあるように配置されている。このように
構成された圧力容器の上方から極低導電性の物質（液体
状または気体状）が注入されるようになっている。
【００１０】このような圧力容器において、容器内に例
えば液体６を注入して行く過程、あるいはガスを導入
し、冷却によって液化し液量を増していく過程について
述べる。図２から図５は、その過程（液面の上昇）を、
図１における２個の熱電対１、２と液面の関係のみにつ
いて示したものである。この過程において、２個の熱電
対によって測定される温度の時間的な変化を模式的に示
せば図６のようになる。図６中のイ、ロ、ハ、ニ、ホ
は、それぞれ、図１、図２、図３、図４、および図５の
液面の状態を示すものである。冷媒の冷却能力が極めて
弱い場合（容器内部の温度と冷媒の温度が僅かであるよ
うな場合など）や液体の注入速度あるいはガスの導入速
度が非常に遅く、容器内の液体とガスとの温度差がほと
んどない場合を除いては、熱伝導率の差違から液体の方
がガスよりも容易に冷却されるため、液体部分がガス部
分よりも大きな、温度の時間的変化を示す。図６中破線
は、熱伝対１、実線は熱伝対２の温度変化を示す。
えば液体６を注入して行く過程、あるいはガスを導入
し、冷却によって液化し液量を増していく過程について
述べる。図２から図５は、その過程（液面の上昇）を、
図１における２個の熱電対１、２と液面の関係のみにつ
いて示したものである。この過程において、２個の熱電
対によって測定される温度の時間的な変化を模式的に示
せば図６のようになる。図６中のイ、ロ、ハ、ニ、ホ
は、それぞれ、図１、図２、図３、図４、および図５の
液面の状態を示すものである。冷媒の冷却能力が極めて
弱い場合（容器内部の温度と冷媒の温度が僅かであるよ
うな場合など）や液体の注入速度あるいはガスの導入速
度が非常に遅く、容器内の液体とガスとの温度差がほと
んどない場合を除いては、熱伝導率の差違から液体の方
がガスよりも容易に冷却されるため、液体部分がガス部
分よりも大きな、温度の時間的変化を示す。図６中破線
は、熱伝対１、実線は熱伝対２の温度変化を示す。
【００１１】この原理により、必要な数の熱電対を所定
の位置に設置し、それらの示す温度の時間的変化を測定
することにより液面位置を容易に認知することができる
わけである。
の位置に設置し、それらの示す温度の時間的変化を測定
することにより液面位置を容易に認知することができる
わけである。
【００１２】本発明に用いる熱電対は、クロメル−アル
メル、クロメル−コンスタンタン（Ｅ）、銅−コンスタ
ンタン（Ｔ）などが望ましい。絶縁材や被覆材の材質
は、扱う液体に対する耐薬品性や圧力容器の使用時の到
達温度を考慮して選択すればよい。また、線径は応答速
度を高めるために細くする方が望ましい。シース型の熱
電対を用いる場合にも、やはり応答速度の観点から接地
型の採用が望ましい。また、用いる個数や設置位置は、
行おうとする液面位置の計測と制御に応じて適宜定めれ
ばよい。
メル、クロメル−コンスタンタン（Ｅ）、銅−コンスタ
ンタン（Ｔ）などが望ましい。絶縁材や被覆材の材質
は、扱う液体に対する耐薬品性や圧力容器の使用時の到
達温度を考慮して選択すればよい。また、線径は応答速
度を高めるために細くする方が望ましい。シース型の熱
電対を用いる場合にも、やはり応答速度の観点から接地
型の採用が望ましい。また、用いる個数や設置位置は、
行おうとする液面位置の計測と制御に応じて適宜定めれ
ばよい。
【００１３】圧力容器の材質や構造などは、その容器で
行おうとする処理や実験に見合ったものであればどのよ
なものでもよい。冷却に用いる冷媒は、取り扱う物質の
気液共存温度を作り得るものであればどのようなもので
もよく、例えば、液体窒素、液体ヘリウム、ドライアイ
ス、氷などを上げることができる。
行おうとする処理や実験に見合ったものであればどのよ
なものでもよい。冷却に用いる冷媒は、取り扱う物質の
気液共存温度を作り得るものであればどのようなもので
もよく、例えば、液体窒素、液体ヘリウム、ドライアイ
ス、氷などを上げることができる。
【００１４】
【実施例】次に本発明の実施例について述べる。図１に
模式的に示す圧力容器を用意した。圧力容器はＳＵＳ３
１６製で、約１．８リットルの容積を有するものであ
る。熱電対の種類はクロメル−アルメル（Ｋ）、測温位
置が容器内部の容器高さの底面から１／３と１／２のと
ころに来るように設置した。また比較のために、熱電対
と同じ高さの位置に電気伝導を利用した液面検出センサ
ーも設置した。容器の冷却には液体窒素を用い、容器外
面の底面と側面が液体窒素に接触するようにした。
模式的に示す圧力容器を用意した。圧力容器はＳＵＳ３
１６製で、約１．８リットルの容積を有するものであ
る。熱電対の種類はクロメル−アルメル（Ｋ）、測温位
置が容器内部の容器高さの底面から１／３と１／２のと
ころに来るように設置した。また比較のために、熱電対
と同じ高さの位置に電気伝導を利用した液面検出センサ
ーも設置した。容器の冷却には液体窒素を用い、容器外
面の底面と側面が液体窒素に接触するようにした。
【００１５】こうした準備の後、まず容器内を真空引き
し、次いで純度９９．９９９％のアンモニアガスの送入
を開始した。ガスの圧力はガスボンベ出口の減圧バルブ
で４キロ毎平方センチメートルに保持した。また液体窒
素は気化した分を適宜補充した。
し、次いで純度９９．９９９％のアンモニアガスの送入
を開始した。ガスの圧力はガスボンベ出口の減圧バルブ
で４キロ毎平方センチメートルに保持した。また液体窒
素は気化した分を適宜補充した。
【００１６】熱電対の示す温度を記録しながらアンモニ
アガスの送入と液体窒素による冷却を続けたところ、二
つの位置の温度差は１℃以下を保ちながら低下し、ガス
の送入を開始してから約５０分後に−２５℃に達した。
その直後、底面から１／３位置の温度は急激に低下し、
５分間で約２０℃の低下を示したが、１／２位置の温度
の時間的な変化にはそれ以前とほとんど変化が見られな
かった。このことから、急激な温度変化が始まった時点
で、液面が１／３位置にまで到達したことが認知でき
た。
アガスの送入と液体窒素による冷却を続けたところ、二
つの位置の温度差は１℃以下を保ちながら低下し、ガス
の送入を開始してから約５０分後に−２５℃に達した。
その直後、底面から１／３位置の温度は急激に低下し、
５分間で約２０℃の低下を示したが、１／２位置の温度
の時間的な変化にはそれ以前とほとんど変化が見られな
かった。このことから、急激な温度変化が始まった時点
で、液面が１／３位置にまで到達したことが認知でき
た。
【００１７】更に実験を進めたところ、１／３位置に液
面が到達してから２１分後に１／２位置の温度も急激な
低下を開始した。この時点でアンモニアガスの送入を停
止することにより、容器の半分の高さまで液体アンモニ
アを充填することができた。以上の過程において、電気
伝導を利用した液面センサーは、液面の到達を全く示さ
ず、センサーとして機能しなかった。このように、本発
明の圧力容器を使用すれば、極低導電性の液体の液面を
容易に、しかも簡便な設備の追加で認知、制御できるこ
とがわかる。
面が到達してから２１分後に１／２位置の温度も急激な
低下を開始した。この時点でアンモニアガスの送入を停
止することにより、容器の半分の高さまで液体アンモニ
アを充填することができた。以上の過程において、電気
伝導を利用した液面センサーは、液面の到達を全く示さ
ず、センサーとして機能しなかった。このように、本発
明の圧力容器を使用すれば、極低導電性の液体の液面を
容易に、しかも簡便な設備の追加で認知、制御できるこ
とがわかる。
【００１８】
【発明の効果】本発明の圧力容器を用いれば、容器内に
おける極低導電性の液体の液面を計測、制御できる。ま
たその機能を付加することによる圧力容器の価格の上昇
は僅かである。それにより、汎用な圧力容器で取り扱え
る物質の種類が増え、生産活動や研究活動に寄与し得
る。また、本発明の圧力容器の液面検出機能は、導電性
を有する液体に対しても有効であるから、より汎用性の
高い圧力容器を広く一般に提供できる効果も有する。
おける極低導電性の液体の液面を計測、制御できる。ま
たその機能を付加することによる圧力容器の価格の上昇
は僅かである。それにより、汎用な圧力容器で取り扱え
る物質の種類が増え、生産活動や研究活動に寄与し得
る。また、本発明の圧力容器の液面検出機能は、導電性
を有する液体に対しても有効であるから、より汎用性の
高い圧力容器を広く一般に提供できる効果も有する。
【図１】本発明の圧力容器の模式図。
【図２】液面が熱電対１に達した状態を示す図。
【図３】液面が熱電対１と２の間にある状態を示す図。
【図４】液面が熱電対２に達した状態を示す図。
【図５】液面が熱電対２より上にある状態を示す図。
【図６】熱電対によって測定される温度の時間的変化を
模式的に示す図。破線が図１の熱電対１、実線が熱電対
２に対応する。
模式的に示す図。破線が図１の熱電対１、実線が熱電対
２に対応する。
１、２ 熱電対 ３ 容器本体 ４ 冷媒用容器 ５ 冷媒 ６ 液体
Claims (1)
- 【請求項１】 複数個の熱電対を、圧力容器内部の底面
からの高さが異なる位置に備え、かつ容器の底面または
／及び側面を冷却することができるようにしたことを特
徴とする極低導電性物質の液面位置を認知可能な圧力容
器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7985796A JPH09269255A (ja) | 1996-04-02 | 1996-04-02 | 圧力容器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7985796A JPH09269255A (ja) | 1996-04-02 | 1996-04-02 | 圧力容器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09269255A true JPH09269255A (ja) | 1997-10-14 |
Family
ID=13701876
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7985796A Withdrawn JPH09269255A (ja) | 1996-04-02 | 1996-04-02 | 圧力容器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09269255A (ja) |
-
1996
- 1996-04-02 JP JP7985796A patent/JPH09269255A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20030603 |