JPS587165B2 - 誘導形レベル計 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は動力炉等で使用する液体ナトリウムのレベルを
測定する誘導形レベル計に関する。

動力炉では原子炉から熱エネルギーを取出す熱媒体とし
て液体ナトリウムを使用している。

原子炉から熱エネルギーを取出し、発電用の蒸気を発生
させるまでの系には多くのナトリウム機器が使用され、
これらの機器におけるナトリウムレベルを正確に知るこ
とは、これらの機器の安全運転の確保に不可欠な要素で
あって、原子炉自体の安全確保にも勿論重要である。

現在、安全性、測定精度、信頼性などの上から最もよく
用いられているのは誘導形レベル計である。

第１図は誘導形レベル計の原理図である。

一次コイル１と二次コイル２とは同軸状に巻回され、ス
テンレス鋼製のパイプ状容器３内に組込まれアルゴン封
正されている。

一次コイル１には数ｋＨｚの高周波交流電源４が接続さ
れ高周波で励磁される。

二次コイル２は一次コイル１と電磁的に結合しているの
で高周波電圧ｅが誘起され、その値が二次回路に接続し
た電圧計５で測定される。

液体ナトリウム（以後単にナトリウムと記す）は良導体
であるため、高周波磁束がナトリウムを貫いて生ずる磁
束の周囲に渦電流が流れ、渦電流が作る磁束は前記高周
波磁束を打消す方向に生ずる。

レベル計のコイル１，２の周囲にナトリイムがないとき
に二次コイル２に誘起される電圧ｅの値をｅ０とする。

第１図に示す様に容器３がナトリウム液面６よりかなり
下まで浸っている場合は、一次コイルのナトリウム液面
６より下の部分では前述の様にコイルの周囲に渦電流が
発生し一次コイル１による高周波磁界を打消すため、こ
の部分では二次コイル２に電圧が誘起されない。

したがって二次コイル全体に誘起される電圧ｅの値も小
さくなる。

しかし実際には渦電流によって高周波磁束が完全に打消
されないので、コイルが完全にナトリウム液面６より下
になった場合でも二次コイルに誘起される電圧ｅの値は
０．６〜０．８ｅ０程度の変化である。

この原因は、ナトリウムに抵抗があること、およびコイ
ルが容器３の中に格納されておりコイルとナトリウムの
間に空隙があることなどである。

第２図は二次コイルに誘起される電圧すなわち出力電圧
ｅとナトリウムレベルＬとの関係を、それぞれ縦軸およ
び横軸にとって示す特性図である。

ナトリウムレベルＬに対し、二次コイル出力電圧ｅが点
線で示すように直線的に変化するのが望ましいが、実際
には実線で示す様な下に凸な曲線上を変化する。

真の値と直線的に目盛った指示値との差は最大で１〜３
％である。

レベル計の測定長が２メートルのものであれば２０〜６
０間の誤差となり、場合によってはナトリウム機器の安
全運転が不可能になる。

測定長が長くなればもちろん誤差も大きくなる。

本発明は前記従来の誘導形レベル計の誤差を取除くこと
を目的とする。

上記目的を達成するために本発明においては、前記誤差
がレベル測定用コイルの分布容量に起因することに着目
し、一次コイルと二次コイルとをそれぞれ被測定液面に
対し上下反対の側で接地することとした。

第３図は誤差発生原因説明図である。

図中７は一次コイル１の抵抗を示しその値はＲ、８は一
次コイル１の分布容量を示しその値はＣである。

分布容量は一次コイルの低レベル側Ｂ点から高レベル側
Ｃ点まで一様に分布しているが、ここでは近似計算の便
宜上、集中容量Ｃがコイルの中点Ａに接続されているも
のとしてある。

なお一次コイルの低レベル側が接地されているので、前
記分布容量を近似する容量Ｃはコイル中点Ａと接地Ｂ点
間に接続される。

第３図に示した回路でＡ点とＢ点（接地）との間に加わ
る電圧ＥＡは、電源４の電圧をＥ、周波数をωとすると
下式により与えられる。

すなわちＡ点の電圧は分布容量（の近似集中容際には分
布容量Ｃがあるので前記の値よりもＥ／２ｊωＣＲだけ
小さい値となる。

すなわち第２図に実線で示した様な電圧とレベルとの関
係特性になる。

本発明はこの点に着目して二次コイルの高レベル側（第
３図では一次コイルの低レベル側が接地されているとし
たから）を接地することとし、二次コイルの中点電圧が
分布容量の影響で吊上げられ、一次コイルの中点電圧が
前記の様に直線変化値からはずれた分を補正するように
した。

第４図は本発明の一実施例図である。

図中７′は二次コイル２の抵抗を示しその値はＲ′，８
′は二次コイルの分布容量を示しその値はＣ′，Ｂ′は
二次コイルの低レベル端、Ｃ′は二次コイルの高レベル
端である。

第４図においては一次コイルの低レベル端Ｂが接地され
ているから、二次コイルの高レベル端Ｃ′を接地してあ
る。

（ただしその他の条件から一次コイルの高レベル端Ｃを
接地し、二次コイルの低レベル端Ｂ′を接地する方が都
合が良ければそのようにしてもよい。

）この様な結線状態では一次、二次コイルそれぞれの中
点Ａ，Ａ′に生ずる電圧ＥＡおよびＥＡ′は下式のよう
になる。

ただしｅは二次コイルに誘起される全電圧である。

一次コイルでは分布容量Ｃの存在の影響でＡ点の電圧は
低くなるが、二次コイルでは分布容量Ｃ′の影響によっ
てＡ′点の電圧は高くなる。

すなわち本実施例の様な回路構成とすることによって、
一次コイルを励磁し、二次コイルに誘起される出力電圧
は、一次、二次コイルの分布容量の影響が相殺されて、
直線状変化からのずれの少ないものとなる。

したがって直線的に目盛った電圧計５をレヘル指示に用
いて誤差の少ないレベル計を得ることができる。

第５図は前述の様に分布容量の影響が相殺された本発明
レベル計の特性を説明する図で、一次コイルに加わる電
圧は点線で示す様に下に凸の傾向となって該コイルを励
磁するが、二次コイル出力電圧は分布容量の影響で上に
凸になるから、一次、二次コイルの分布容量の影響は相
殺され、実際に二次コイルに誘起される電圧は、第５図
に実線で示す様に、レベル変化に対し直線的に変化する
。

通常、一次コイルと二次コイルとは２条巻きされるから
Ｒ＝Ｒ′，Ｃ＝Ｃ′、となり補正は完全である。

同軸、異径に巻いたとしてもＲ＝ｋＲ′，Ｃ＝ｋＣ′、
の条件が得られ、補正の効果は十分である。

以上説明したごとく本発明によれば、一次コイル、二次
コイルの接地点を被測定導電性液体面に対しそれぞれ反
対側に設けることによって、コイルの分布容量による誤
差を相殺して皆無とすることができ、ナトリウム機器の
運転の安全性が向上するという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は誘導形レベル計の原理図、第２図はレベル計の
特性を説明する図、第３図は誤差発生原因説明図、第４
図は本発明の一実施例図、第５図は本発明レベル計の特
性説明図である。 １・・・一次コイル、２・・・二次コイル、４・・・交
流電源、５・・・電圧計、６・・・ナトリウム液面、７
，７′・・・それぞれ一次、二次コイルの抵抗、８，８
′・・・それぞれ一次、二次コイルの分布容量。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 密結合した一次コイルと二次コイルとを用いて、こ
   れらのコイルを取囲んで存在する導電性液体のレベルを
   測定する誘導形レベル計において、一次コイルと二次コ
   イルとをそれぞれ被測定面に対し反対の側で接地したこ
   とを特徴とする誘導形レベル計。