JPH0133777B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、液体中に発生する気体の泡（気泡）
を検出する方式および液面を検出する方式に関す
るものである。

液体中に発生する気泡をそのまま放置すると、
重大な事故を招く場合がある。例えば、原子炉の
冷却水のように、燃料棒の冷却を目的とする液体
が、燃料棒の過熱等により気泡を発生した場合に
おいて、ただちにこの気泡を検出し、冷却水を追
加するか、また発生する気泡によるタンク内ガス
を抜き取るかの作業を実施しなければ、熱暴走も
しくはタンクの破壊が発生し、重大な事故を引き
起しかねない。

このような液体中に発生する気泡を検出するた
めに、従来行なわれていた典型的な方式の一つ
は、第１図に示すように、先端の露出された内部
電極１と、これと絶縁体２で絶縁された外部電極
３を備えたプローブ４を液体中に浸漬し、プロー
ブ４の両電極に直流源５を接続して駆動し、回路
に流れる電流変化を、回路中に挿入接続した抵抗
６の両端電位差の変化として取り出し、これを増
幅器７で増幅して、例えば、メータ等の表示器８
で表示するようにしているものが知られている。
この方式においては、液体中に浸漬されたプロー
ブ４の両電極１，３間の電気抵抗が、気泡発生に
より変化するので、抵抗６の両端間電位差が変化
し、これによつて表示器８に気泡発生が表示され
る。

このような従来の方式では、気泡発生による電
気抵抗の変化は微小であるため、検出感度が低い
欠点を持つばかりでなく、増幅器７として高い安
定度を必要とする高利得直流増幅器を使用しなけ
ればならず高価になる。

また公知の他の方式として、抵抗ブリツジの一
辺に第１図と同様のプローブを接続して、気泡発
生によるプローブ両電極間の電気抵抗の変化によ
るブリツジのアンバランスによつて気泡検出を行
うものもあるが、この方式も、検出感度が悪い欠
点がある。

更に、上述した二方式において、直流電源の代
りに正弦波交流電源を用いることも行なわれてい
るが、この場合でも、気泡発生による電気抵抗の
変化によつて気泡を検出することは同じであり、
相変らず検出感度が低い欠点がある。

なお、上述の従来の気泡検出方式は、液面検出
にも利用されている。即ち、気泡率100％が液の
ない状態であるので、液面がプローブより上か下
かを検出することができる。

本発明は、上述の従来の方式の欠点に鑑み、高
感度かつ安定で、安価に実現できる気泡検出方式
および液面検出方式を提供することを目的とす
る。

本発明は、プローブの両電極に供給する電源と
して交番矩形波を印加し、これによつて、検出信
号としてプローブの両電極間の抵抗変化による信
号ばかりでなく、静電容量の変化による信号も同
時に取り出して、検出感度を向上させたものであ
る。

以下、本発明を図面に示す実施例を参照して詳
細に説明する。

第２図は本発明の一実施例を示すブロツク図
で、従来と同様のプローブ４の両電極１，３間
へ、矩形波電源９を接続し、その途中に増幅器１
０を接続している。

ここで、プローブ４の両電極１，３間の等価回
路は第３図に示すように、両電極周辺の液体のも
つ比抵抗による体積抵抗Ｒと、両電極１，３間を
絶縁する絶縁体の誘電率と、電極周辺の液体の持
つ誘電率とで決まる静電容量Ｃとの並列回路で表
わされる。

ところで、このようなCR並列回路の両端に矩
形波を印加すると、過渡現象により、その波形は
変化する。即ちＣとＲによる微分波が加算された
形となることは良く知られている。そして、Ｒお
よびＣのいずれが変化しても、波形に変化が現わ
れるし、両方が変つても変化する。

従つて、第２図において、プローブ４の両電極
１，３へ矩形波を印加することは、第３図のよう
なCR並列回路へ矩形波を印加している場合と等
価であり、プローブを浸漬した液体に気泡が発生
することは、第３図の抵抗Ｒおよび容量Ｃが変化
することと等価であり、従つて、気泡発生と同時
に増幅器１０へ入力する波形が変化し、これによ
つて、気泡発生を検出することができる。

ここで、増幅器１０へ入力する信号波の気泡発
生の変化は、Ｃ、Ｒ両方の変化の結果としての変
化分、即ち抵抗Ｒの変化による変化分に、静電容
量Ｃの変化による微分波の変化分が加算されたも
のとなる。これに対し、従来のように、直流や正
弦波交流を用いる場合は、この抵抗の変化分のみ
を検出しているので、過渡現象を利用して抵抗変
化分に加えて静電容量の変化分を検出する本発明
では、従来法に比し、検出感度が大幅に改善され
ることは、明らかである。

従来の方式でも、液中に浸漬したプローブの両
電極間の等価回路は、第３図のように表わされる
が、従来のように直流を印加した場合、Ｃの変化
を取り出すことは不可能である。また、正弦波交
流を印加した場合でも、静電容量Ｃは、位相に影
響を与え、さして信号振幅の変化には影響しな
い。しかしながら、本発明によるときは、抵抗変
化と静電容量の変化を、信号波の振幅変化として
取り出すことができるので、検出感度を大幅に向
上させることができる。なお、本発明では、矩形
波印加による過渡現象を利用して抵抗変化分と静
電容量の変化分を取出しているので、従来例に比
して特にＳ／Ｎが悪くなることはない。

この、気泡検出方式はもちろん従来のものと同
様、液面検出にも利用され得る。

このように、プローブの駆動源として矩形波を
使用すれば高い検出感度を得ることができる。

また、本発明において、矩形波は交番矩形波で
あるから、プローブの２つの電極が交互に正、負
の電位になるので、両電極の電解腐食を減少する
効果がある。

なお、検出信号の増幅器としては、従来のよう
に、高い安定性を必要とされる高利得直流増幅器
を使用する必要が無く、安価な交流増幅器で良い
利点がある。

さらに、本発明による方式は、抵抗変化ばかり
でなく、容量変化も検出するので、従来方式では
不可能であつた絶縁性液体（例えば絶縁油等）の
中に発生する気泡検出も可能である。

このように、プローブの駆動を交番矩形波で行
なつて、容量変化分をも加算検出する本発明の方
式は、従来の装置の簡単な変更によつて実現でき
るので、従来装置の高感度化も容易であり、また
交流増幅器が利用できることから、安価なシステ
ムが実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の気泡検出方式を示すブロツク
図、第２図は本発明の一実施例を示すブロツク
図、第３図は液体に浸漬した状態でのプローブの
等価回路を示す図である。 １……内部電極、２……外部電極、３……絶縁
体、４……プローブ、９……矩形波電源、１０…
…増幅器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 二つの互に絶縁されかつ外部へ露出された先
   端電極を有するプローブを液体中に配置し、該プ
   ローブの二電極へ電源を供給して気泡発生にとも
   なう電気的変化を検出するようにした気泡・液面
   検出方式において、上記電源として交番矩形波電
   源を用いたことを特徴とする気泡・液面検出方
   式。