JPS628019A - 低温液化ガス液面検出センサ - 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】 〔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
液化ガスの液面を検知する液面検出センサに関するもの
である。

〔従来の技術〕

第８図は例えば特開昭５０−４６５１５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４図は第３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５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、ｌｌ’ｌ　ｆ／′ｉ加熱源で例えば電源、１
２１Ｆｉ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＋１１により発熱する。１３
１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）は熱電対測温接点（３１に
接続された電圧計、１５１＃−ｊ低温液化ガス貯槽、（
６）は支持材、（ｙｌ　（ｔｉ低温液化ガスの気相、＋
８１ｔ／ｉ低温液化ガスの液面工の状態、（９）ハ低温
液化ガスの液面■の状態、（川は熱電対の基準接点、０
２）は低温液化ガスの液相部ｓ（＋萄ｎ低温液化ガスの
気相部、Ｈは熱電対の発生電圧特性曲線、発生電圧特性
曲線上の点（０１ハ丁度発熱抵抗体（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＋１１によりミ流が供給されジュール発熱により温
度が上昇している。測温接点（３１＃：を発熱抵抗体（
２）と熱的に接触しており、温度変化つまり低温液化ガ
ス液相部高さの変化によって第６図のα→のような発生
電圧曲線を持っている。

このような装置を例えば低温液化ガス貯槽に取シ付けた
場合、液面■の状態では、発熱抵抗体（２１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（２１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。従って、発熱抵抗体（２１の温度は上昇し、温度
ｔｓ（この時の液面高さはり、）であり、この場合、熱
電対は温度ｔ！　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Ｖ、と
じて検出される。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ｈａ）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
、はとんど液相温度ｔ１に等しくなり、基準接点（川と
の温度差がないため起電力は生じず、従って、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１発熱抵抗体（２）が気相部に置かれた場合
は成る大きさの電圧を発生し、液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（２１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既されて
いるので、低温液化ガス液面検出センサ全低温液化ガス
貯槽（６）内に支持材（６）によって取付けることかつ
熱電対の基準接点（ｌりは絶えず液中に置く必要から低
温液化ガス貯槽（６）内の最下端に位置させねばならな
いことなどの理由のため、主として固定式となっている
。従ってあらかじめ配設した位置に液面が在るか否かの
判定をする場合に供すもので、任意の液面位置における
液面有無の判定には不都合という欠点があった。仮りに
上下自由な可動式にしようとすれば、測温接点（３）と
基準接点（６１とを継ぐ熱電対線の遊びを長く取るとい
う処置が必要となりこの場合、低温液化ガス液面検出セ
ンサを動かすことに因り、断線の危険性が伴い、またこ
の危険性を避けようとすれば、かなり複雑な構造となる
という問題点があった。

この発明は従来のものの問題点を解消するためなされた
もので、簡単な構造で、任意の位置における液面の有無
を判定できる低温液化ガス液面検出センサを提供するこ
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検出センサは、加熱源
、この加熱源によって発熱する第１発熱体、加熱源によ
って発熱し、第１発熱体より低温液化ガスの液面の変位
方向に離れて並設した第２発熱体、及び第１．第２発熱
体のそれぞれの温度を計測し起電力を発生する熱電対全
備え、第１１第２発熱体間の温度差により低温液化ガス
の液面位置全検知するよりにしたものである。

〔作用〕

この発明における低温液化ガス液面検出センサにおいて
は、液面の変位方向に各々配設された第１％第２発熱体
のうち、例えば第１発熱体の温度を基準として、第２発
熱体の温度を検出しく第１、第２発熱体の関係を反対に
しても良い）、第１．第２発熱体間に液面が位置するか
否かの判定を行うものである。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施を図について説明する。第１図
においてＩｌｌ〜Ｈまでの構成要素は従来例と同様であ
り、（２ａ）、（２ｂ）は第１、第２発熱体、例えば第
１、第２発熱抵抗体で、液面の変位方向、例えば上下方
向に数Ｕから１ａ程度離れて、支持材（６１に固定され
ている。（８ａ）、（８ｂ）はそれぞれ第１．第２発熱
抵抗体の温度全測定するための熱電対の第１、第２測温
接点であり、電圧計（４）と接続されている。また、第
２図において（１６１ニ第１図の如き構成された場合の
電圧計（４）で検知される発生電圧特性曲線であり、液
面高さに対する電圧を示すものである。（ｍ）　、　（
Ｉｆ）　＋（マ）はそれぞれｇ１図における液面位置に
相当している。

このような装置を低温液化ガス貯槽に収り付けた場合、
液面■の状態では、第１、第２発熱抵抗体（Ｉａ入（２
ｂ）の温度はそれぞれ低温液化ガス液相部θ匈の温度に
比べ上昇しているが、上昇度は互いに同程度となってい
る。それ故出力電圧としては、はとんど零であり、第２
図の左側平坦部の様な出力特性となる。また、液面マの
状態では第１、第２発熱抵抗体（２ａ）、（２ｂ）は共
に低温液化ガス液相部θ匂に位置するためほぼ低温液化
ガス液相と同温度になり、やはり出力電圧としてはほと
んど零となり、第２図の右側平坦部の様な出力特性とな
る。そして、液面■の状態では、第１発熱抵抗体（２ａ
）は低温液化ガス気相部０坤に、第２発熱抵抗体（２ｂ
）は低温液化ガス液相部α匂にそれぞれ位置することに
なりこの場合、第１発熱抵抗体（２ａ）の温度は第２発
熱抵抗体（ｓｂ）の温度より上昇しているため、出力電
圧としである値が発生されることになる。従って、この
状態の出力電圧特性が第２図の凸部に相当するもので、
その時の出力電圧としてｖ４が得られることとなる◎ このように、＠１．第２発熱抵抗体（２ａ）、（２ｂ）
が共に低温液化ガス気相部＋１１あるいは液相部（ｌ匂
に位置する場合は電圧を発生せず第１発熱抵抗体（２ａ
）が低温液化ガス気相部（１３１に位置し、第２発熱抵
抗体（２ｂ）が低温液化ガス液相部Ｑ２）に位置する場
合、つまりｖｌｌ、第２発熱抵抗体（２ａ）、（２１）
）間に液面がある場合のみ、成る大きさの電圧を発生す
る。従って、低温液化ガスの液面位置を０Ｎ１０ＦＦと
いうデジタル的信号にて明確に判定できることになる。

上記のように、近接した第１．第２発熱抵抗体（２ａ）
、（２ｂ）によって液面を検出するので、両者を支持材
ｔｅｌに固定し、支持材（６）を移動することにより、
任意の液面を検出できる。第１、第２発熱抵抗体（ハ）
、（２ｂ）間を接続する熱電対線の長さも固定で、短か
くなり、断線の危険性も低下する。

また、構造が簡単で扱い易いため、低温液化ガス貯槽へ
の出し入れ作業が容易上なり、従って判定に要する操作
が非常に容易上なる。

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、他の例
として発熱体として受光発熱体を用い、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
。また、これに限らずある操作により発熱する構造体で
あれば良い。

第１、第２発熱体間の距離は、上記実施例に限るもので
はないが、あま９１Ｘｌれると液面検出精度が悪くなり
、近すぎると、互いに温度の影響を受けるため、両者の
温度差による出力電圧が得られなくなる。また、％１、
第２発熱体は液面に垂直でなくても、多少ななめに配置
してもよい。

〔発明の効果〕

以上述べたように、この発明によれば、加熱源、このＷ
熱源によって発熱する第１発熱体、加熱源によって発熱
し、第１発熱体より低温液化ガスの液面の変位方向に離
れて並設した第２発熱体、及び第１、第２発熱体のそれ
ぞれの温度を計測し起電力を発生する熱電対を備え、第
１、第２発熱体間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ことにより、簡単な構造で、任
意の位置における液面の有無を検出できる低温液化ガス
液面検出センサが得られる効果がある。

【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
検出センサを示す構成図、第２図は第１図のセンサによ
る液面高さに対する発生電圧特性曲線を示す特性図、第
８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４図げ、第３図のセンサを取付けた低温液化ガス貯
槽の断面図、第５図は第３図のセンサによる液面高さに
対する発生電圧特性曲線を示す特性図である。 ＋１１−−−　ｉ熱源、（２ａ）　−−−′ｉｉｆ％　
１発熱体、（ａｂ）＝−第一２発熱体、（８ａ）−−一
第１熱電対測温接点、（ａｂ）−−−第２熱電対測温接
点、θ乃−−−液面。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部外を示す。 第１図 ■−−−−づ４ 第２ｆｉ 第３図 第４図 第５図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）加熱源、この加熱源によつて発熱する第１発熱体
   、上記加熱源によつて発熱し、第１発熱体より低温液化
   ガスの液面の変位方向に離れて並設した第２発熱体、及
   び第１、第２発熱体のそれぞれの温度を計測し、起電力
   を発生する熱電対を備え、第１、第２発熱体間の温度差
   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検出センサ。
2. （２）第１発熱体と第２発熱体を数ｍｍから１ｃｍ程度
   離れて並設した特許請求の範囲第１項記載の低温液化ガ
   ス液面検出センサ。
3. （３）加熱源は電源であり、発熱体は発熱抵抗体である
   特許請求の範囲第１項又は第２項記載の低温液化ガス液
   面検出センサ。
4. （４）加熱源は光源であり、発熱体は受光発熱体である
   特許請求の範囲第１項又は第２項記載の低温液化ガス液
   面検出センサ。