JPH0242321A - 液面レベル計 - Google Patents
液面レベル計Info
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- JPH0242321A JPH0242321A JP19299988A JP19299988A JPH0242321A JP H0242321 A JPH0242321 A JP H0242321A JP 19299988 A JP19299988 A JP 19299988A JP 19299988 A JP19299988 A JP 19299988A JP H0242321 A JPH0242321 A JP H0242321A
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- JP
- Japan
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- superconducting
- sensor
- liquid
- liquid level
- level meter
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- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
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。
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〕
この発明は超低温液体の液面レベル計に関するものであ
る。
る。
超低温液体の液面レベルを計測するために、従来から液
面レベル計が使用されている。
面レベル計が使用されている。
第８図は従来の超電導式液面レベル計の構成図であシ、
液体ヘリウムの液面を計測対象としている。図において
ＬＡは超電導センサでニオブチタン合金線材が用いられ
る。２は定電流電源、３は電位差計、４は開閉器、５は
電流リード線、６は電圧リード線、フはタンク容器、１
２は液体ヘリウム、１３は気体ヘリウムである。
液体ヘリウムの液面を計測対象としている。図において
ＬＡは超電導センサでニオブチタン合金線材が用いられ
る。２は定電流電源、３は電位差計、４は開閉器、５は
電流リード線、６は電圧リード線、フはタンク容器、１
２は液体ヘリウム、１３は気体ヘリウムである。
第８図の動作について説明する。まず超電導センサ１Ａ
は液体ヘリウムの沸点（４，２５Ｋ）以上の温度に超電
導転移温度を有する超電導体として通常ニオブチタン合
金線が用いられる。超電導センサＩＡは液体ヘリウム容
器内の上下方向に被測定液体と交差するように設置され
る。超電導センサＩＡの下端は常に液体ヘリウム１２の
中にあり、またその上端は常に気体ヘリウム１３内にあ
るように設置する。外部の定電流電源２から超電導セン
サＩＡ にその上下端に接続される電流リード線５を
介して定電流を流すと、熱放散性の悪い気体ヘリウム側
の部分は常電導状態となシ、熱放散性の良い液体ヘリウ
ム側の部分は超電導状態となる。この状態における超電
導センサ１人の両端間の電位差を電圧リード線６を介し
て外部の電位差計３によシ検出すれば、一定の比抵抗を
有する常電導部分の長さに比例した電圧値が得られるの
で、この検出された電圧値から液面レベルを計測するこ
とができる。
は液体ヘリウムの沸点（４，２５Ｋ）以上の温度に超電
導転移温度を有する超電導体として通常ニオブチタン合
金線が用いられる。超電導センサＩＡは液体ヘリウム容
器内の上下方向に被測定液体と交差するように設置され
る。超電導センサＩＡの下端は常に液体ヘリウム１２の
中にあり、またその上端は常に気体ヘリウム１３内にあ
るように設置する。外部の定電流電源２から超電導セン
サＩＡ にその上下端に接続される電流リード線５を
介して定電流を流すと、熱放散性の悪い気体ヘリウム側
の部分は常電導状態となシ、熱放散性の良い液体ヘリウ
ム側の部分は超電導状態となる。この状態における超電
導センサ１人の両端間の電位差を電圧リード線６を介し
て外部の電位差計３によシ検出すれば、一定の比抵抗を
有する常電導部分の長さに比例した電圧値が得られるの
で、この検出された電圧値から液面レベルを計測するこ
とができる。
また液面レベル計としては、従来差圧式、フロート式、
エアパージ式、静電容量式、超音波式及び電波式等の各
種方式の計測器が存在するが、極低温液体の計測用とし
ては、精度、安定性、保守性及び経済性等の面ですべて
を満足するものはなく実用化されていない現状である。
エアパージ式、静電容量式、超音波式及び電波式等の各
種方式の計測器が存在するが、極低温液体の計測用とし
ては、精度、安定性、保守性及び経済性等の面ですべて
を満足するものはなく実用化されていない現状である。
上記のような従来のニオブチタン合金を用いた超電導液
面レベル計では、計測対象が限定されること及び液面降
下時の応答性の面で問題点が多い〇即ちセンサとして使
用するニオブチタン合金の超電導転移温度が低いため、
液体ヘリウム（沸点４．２５Ｋ）の液面計測は可能であ
る。しかし本発明が計測対象としている、ニオブチタン
合金の超電導転移温度よシも沸点の高い液体水素、液体
窒素およびＬＮＧ等には超電導現象が発生しないため、
適用することができない。
面レベル計では、計測対象が限定されること及び液面降
下時の応答性の面で問題点が多い〇即ちセンサとして使
用するニオブチタン合金の超電導転移温度が低いため、
液体ヘリウム（沸点４．２５Ｋ）の液面計測は可能であ
る。しかし本発明が計測対象としている、ニオブチタン
合金の超電導転移温度よシも沸点の高い液体水素、液体
窒素およびＬＮＧ等には超電導現象が発生しないため、
適用することができない。
従って、この発明の目的は、液体ヘリウムよシも沸点の
高い超低温液体の液面計測が可能でしかも容易に故障す
ることのない液面レベル計を提供することにある。
高い超低温液体の液面計測が可能でしかも容易に故障す
ることのない液面レベル計を提供することにある。
この発明は、被測定液体の液面と交差するように配置さ
れた、前記被測定液体の沸点よシ高い超電導転移温度を
有する超電導材料からなる棒状の超電導センサと、前記
センサに定電流を供給するための定電流装置と、前記セ
ンサの両端の電圧を測定するための電圧測定装置とから
なる液面レベル計において、前記センサは断面が円形、
正方形または矩形の棒状の基材の表面、または、長尺平
板上の基材の表面に超電導皮膜を形成してなることに特
徴を有するものである。
れた、前記被測定液体の沸点よシ高い超電導転移温度を
有する超電導材料からなる棒状の超電導センサと、前記
センサに定電流を供給するための定電流装置と、前記セ
ンサの両端の電圧を測定するための電圧測定装置とから
なる液面レベル計において、前記センサは断面が円形、
正方形または矩形の棒状の基材の表面、または、長尺平
板上の基材の表面に超電導皮膜を形成してなることに特
徴を有するものである。
次に、この発明の液面レベル計を図面を参照しながら説
明する。
明する。
第１図はこの発明の液面レベル計の一実施態様を示す説
明図であシ、第１図に示す２乃至７は、第８図に示す従
来装置と全く同一のものである。
明図であシ、第１図に示す２乃至７は、第８図に示す従
来装置と全く同一のものである。
１は超電導センサ（以下センサと称す）である。
第２図乃至第４図は、センサ１のＸ−Ｘ線断面図である
。第２図に示すセンサ１は断面円形の棒状の基材１０の
表面に超電導皮膜１１が形成されてなっている。
。第２図に示すセンサ１は断面円形の棒状の基材１０の
表面に超電導皮膜１１が形成されてなっている。
第３図に示すセンサ１は長尺平板の基材１０の一方の表
面に超電導皮膜１１が形成されてなっている。
面に超電導皮膜１１が形成されてなっている。
第４図に示すセンサ１は断面正方形の棒状の基材１０の
表面に超電導皮膜１１が形成されてなつたのは、セラミ
ックス超電導体が、加工性が悪く脆いため、単体で使用
するよシも耐久性が向上するからである。
表面に超電導皮膜１１が形成されてなつたのは、セラミ
ックス超電導体が、加工性が悪く脆いため、単体で使用
するよシも耐久性が向上するからである。
また、第１図（ａ）は開閉器４が開の状態、（ｂ）は開
閉器４が閉の状態をそれぞれ示している。
閉器４が閉の状態をそれぞれ示している。
本発明においては、超電導皮膜材料として、例えば酸素
欠損型プロブスカイト結晶構造の超電導体（ＹＢａ２Ｃ
ｕ３０ｙ ）を使用する。一般的にＹ Ｂａ２ Ｃｕ３
０ｙは９．ＯＫ以下では比抵抗が零、約９５にではほぼ
一定の比抵抗ρＣを有する。従って、液体ヘリウム（沸
点４．２５Ｋ）のみならず、液体水素（沸点２０．４Ｋ
）、液体ネオン（同２７Ｋ）、液体窒素（同７７．４Ｋ
）、液体アルゴン（同８７Ｋ）、液体酸素（同９０Ｋ）
等の液化ガスについてもその液面レベルの計測が可能で
ある。
欠損型プロブスカイト結晶構造の超電導体（ＹＢａ２Ｃ
ｕ３０ｙ ）を使用する。一般的にＹ Ｂａ２ Ｃｕ３
０ｙは９．ＯＫ以下では比抵抗が零、約９５にではほぼ
一定の比抵抗ρＣを有する。従って、液体ヘリウム（沸
点４．２５Ｋ）のみならず、液体水素（沸点２０．４Ｋ
）、液体ネオン（同２７Ｋ）、液体窒素（同７７．４Ｋ
）、液体アルゴン（同８７Ｋ）、液体酸素（同９０Ｋ）
等の液化ガスについてもその液面レベルの計測が可能で
ある。
この他、超電導皮膜材料の例としては、Ｂｉ −５ｒ−
Ｃα−Ｃｕ −０系等多くの酸化物系超電導材料を使用
できる。
Ｃα−Ｃｕ −０系等多くの酸化物系超電導材料を使用
できる。
また、基材としてはく例えばニッケルあるいはニッケル
基合金（ナイモニツク）等を使用することができる。
基合金（ナイモニツク）等を使用することができる。
いま、第１図において、液体窒素の液面レベルを計測す
る場合を考える。タンク容器７が完全に保温されている
と、液体部および気体部は共に７７．４にの温度となっ
ている。
る場合を考える。タンク容器７が完全に保温されている
と、液体部および気体部は共に７７．４にの温度となっ
ている。
第１図（ａ）では開閉器４が開の状態であるので、超電
導センサ１は全体が７７．４にとなり、総ての部分が超
電導状態となっている。この状態から同図（ｂ）のよう
に開閉器４を閉とすると、定電流電源２から開閉器４及
びリード線５を介して超電導センサ１に定電流が流れる
。電流リード線５は常電導体であるため上記定電流によ
シ発熱し、この発熱エネルギーが超電導センサ１の上部
よシ内部に伝達されるため、超電導センサ１は昇温し気
体中の部分全域が常電導状態に転移する。しかし超電導
セーンサｌの液体中の部分はこの通電時においても超電
導状態を維持する。これは気体中では、超電導センサ１
と気体窒素との間の熱伝達率が小さく、超電導センサ１
の温度が超電導転移温度（９０Ｋ）を大きく越えるのに
反して、液体中では、熱伝導率が極めて大きく超電導セ
ンサｌは昇温も発生もしないためである。
導センサ１は全体が７７．４にとなり、総ての部分が超
電導状態となっている。この状態から同図（ｂ）のよう
に開閉器４を閉とすると、定電流電源２から開閉器４及
びリード線５を介して超電導センサ１に定電流が流れる
。電流リード線５は常電導体であるため上記定電流によ
シ発熱し、この発熱エネルギーが超電導センサ１の上部
よシ内部に伝達されるため、超電導センサ１は昇温し気
体中の部分全域が常電導状態に転移する。しかし超電導
セーンサｌの液体中の部分はこの通電時においても超電
導状態を維持する。これは気体中では、超電導センサ１
と気体窒素との間の熱伝達率が小さく、超電導センサ１
の温度が超電導転移温度（９０Ｋ）を大きく越えるのに
反して、液体中では、熱伝導率が極めて大きく超電導セ
ンサｌは昇温も発生もしないためである。
いま電流リード線５の超電導センサ１への装着点をＡ、
Ｂ、電圧リード線６の該センサ１への装着点をＣ，Ｄ、
窒素の液体と気体との境界点をＥとし、また点Ｃ−ｇ間
の距離を１１、点Ｃ−Ｄ間の距離を１７、点りと基準レ
ベル間の距離を１８、定電流電源より供給される電流を
工。、 超電導センサ１の超電導皮膜１１の断面積をＳ
ｃ、超電導センサｌの常電導領域での比抵抗をρＣとす
ると、電圧リード線６を介して計測される点Ｃ−Ｄ間の
電位差Ｖは次の（１）式で示される・ ρ。・１゜ Ｖ＝ Ｉ。 ・・・・・・・・・・・・・・
・（１）Ｃ （１）式より電位差Ｖは距離１．に比例していることが
明らかであシ、距離１．は次の（２）式で示される。
Ｂ、電圧リード線６の該センサ１への装着点をＣ，Ｄ、
窒素の液体と気体との境界点をＥとし、また点Ｃ−ｇ間
の距離を１１、点Ｃ−Ｄ間の距離を１７、点りと基準レ
ベル間の距離を１８、定電流電源より供給される電流を
工。、 超電導センサ１の超電導皮膜１１の断面積をＳ
ｃ、超電導センサｌの常電導領域での比抵抗をρＣとす
ると、電圧リード線６を介して計測される点Ｃ−Ｄ間の
電位差Ｖは次の（１）式で示される・ ρ。・１゜ Ｖ＝ Ｉ。 ・・・・・・・・・・・・・・
・（１）Ｃ （１）式より電位差Ｖは距離１．に比例していることが
明らかであシ、距離１．は次の（２）式で示される。
／Ｊ（’ １０
いま基準レベルから液面レベルまでの高さｈは（３）式
で示される。
で示される。
ｈ ＝ Ｊ、、、−４−１□−鳥
（３）式で定式化された計測方法によシ、液体酸素及び
これよシ低い沸点を有する液化ガスの液面レベルの計測
がすべて可能となる。
これよシ低い沸点を有する液化ガスの液面レベルの計測
がすべて可能となる。
次に、この発明を実施例によシ説明する。
第５図はこの発明の一実施例を示す説明図である。
第５図に示すように、液高１０００．のタンク容器７に
、本発明の液面レベル計を使用して、液体窒素８の液面
レベルを計測した。第６図はセンサ１の断面を示す、第
５図のＹ−Ｙ線断面図である。センサ１としては第６図
に示すように、断面２×１ｍの矩形の棒状の基材１０の
辺長ＩＩＩＩＩ＋の一方の側面に０．１篠のＹＢａ２Ｃ
ｕ３０ｙの超電導皮膜１１を形成させたものを使用した
。このセンサ１の比抵抗ρＣは８５に以下ではρｃ＝０
．９５に以上ではほぼρｃ ＝ ２ Ｘ １０−５Ω・
ｍであった。
、本発明の液面レベル計を使用して、液体窒素８の液面
レベルを計測した。第６図はセンサ１の断面を示す、第
５図のＹ−Ｙ線断面図である。センサ１としては第６図
に示すように、断面２×１ｍの矩形の棒状の基材１０の
辺長ＩＩＩＩＩ＋の一方の側面に０．１篠のＹＢａ２Ｃ
ｕ３０ｙの超電導皮膜１１を形成させたものを使用した
。このセンサ１の比抵抗ρＣは８５に以下ではρｃ＝０
．９５に以上ではほぼρｃ ＝ ２ Ｘ １０−５Ω・
ｍであった。
そして、電流電源２からセンサｌに、その両端部に接続
された電流リード線５を介して１００ ｍＡの電流工。
された電流リード線５を介して１００ ｍＡの電流工。
を流し、電圧リード線端子間電圧を計測した。
第５図は、この実施例による計測結果を示す図であり、
縦軸は電位差計３により測定された超電導センサ１の端
子間電圧（単位はボルト）、横軸は液体窒素の実際の液
位（単位はミリメートル）である。
縦軸は電位差計３により測定された超電導センサ１の端
子間電圧（単位はボルト）、横軸は液体窒素の実際の液
位（単位はミリメートル）である。
図中、実線は液位りと電位差Ｖとの関係の実測値である
。また、点線は（３）式によって得られるｈとＶの関係
である。実際上、比抵抗ρ。は温度によって多少変化す
るため、実線のｈ−ｖの関係は多少直線をはずれている
が、実用上は（３）式を用いて十分な精度で液面レベル
ｈを測定できることがこの実施例よシ明らかである。
。また、点線は（３）式によって得られるｈとＶの関係
である。実際上、比抵抗ρ。は温度によって多少変化す
るため、実線のｈ−ｖの関係は多少直線をはずれている
が、実用上は（３）式を用いて十分な精度で液面レベル
ｈを測定できることがこの実施例よシ明らかである。
この発明は以上説明したように構成されているので次に
述べる有用な効果を奏する。
述べる有用な効果を奏する。
ｌ センサとして被測定液体の沸点より高い超電導転移
温度を有する超電導材料を使用することによシ、主要構
成機器をセンサ、定電流装置および電圧測定装置で構成
でき、比較的簡単な装置が安価に設備できる。
温度を有する超電導材料を使用することによシ、主要構
成機器をセンサ、定電流装置および電圧測定装置で構成
でき、比較的簡単な装置が安価に設備できる。
２ センサとして比較的超電導転移温度の高い例えば酸
素欠損型プロブスカイト結晶構造のセラミックス超電導
体からなる超電導センサを使用することにより、沸点の
高い超低温液体の液面レベルを計測可能とした。
素欠損型プロブスカイト結晶構造のセラミックス超電導
体からなる超電導センサを使用することにより、沸点の
高い超低温液体の液面レベルを計測可能とした。
３ センサとして、基材表面に超電導皮膜を形成させた
構造のものを使用することにより、センサ自体の耐久性
が高く、故障の発生率が極めて低い。
構造のものを使用することにより、センサ自体の耐久性
が高く、故障の発生率が極めて低い。
第１図はこの発明の一実施態様を示す説明図、第２図乃
至第４図は超電導センサの各種断面形状を示す第１図の
Ｘ−Ｘ線断面図、第５図はこの発明の一実施例を示す説
明図、第６図は第５図のＹ−Ｙ線断面図、第一７図は第
５図の実施例による計測結果を示す図、第８図は従来の
超電導式液面レベル計の説明図である。図面において、
１・・・超電導センサ、 ＩＡ・・・超電導センサ、 ２・・・定電流電源、 ３・・・電位差計、 ４・・・開閉器、 ５・・・電流リード線、 ６・・・電圧リード線、 ７・・・タンク容器、 ８・・・液体窒素、 ９・・・気体窒素、 １０・・・基材、 １１・・・超電導皮膜、 １２・・・液体ヘリウム、 １３・・・気体ヘリウム。 第７図 液 位 ｈ（ｍｍ）
至第４図は超電導センサの各種断面形状を示す第１図の
Ｘ−Ｘ線断面図、第５図はこの発明の一実施例を示す説
明図、第６図は第５図のＹ−Ｙ線断面図、第一７図は第
５図の実施例による計測結果を示す図、第８図は従来の
超電導式液面レベル計の説明図である。図面において、
１・・・超電導センサ、 ＩＡ・・・超電導センサ、 ２・・・定電流電源、 ３・・・電位差計、 ４・・・開閉器、 ５・・・電流リード線、 ６・・・電圧リード線、 ７・・・タンク容器、 ８・・・液体窒素、 ９・・・気体窒素、 １０・・・基材、 １１・・・超電導皮膜、 １２・・・液体ヘリウム、 １３・・・気体ヘリウム。 第７図 液 位 ｈ（ｍｍ）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 被測定液体の液面と交差するように配置された、前
記被測定液体の沸点より高い超電導転移温度を有する超
電導材料からなる棒状の超電導センサと、前記センサに
定電流を供給するための定電流装置と、前記センサの両
端の電圧を測定するための電圧測定装置とからなる液面
レベル計において、 前記センサは断面が円形、正方形または矩形の棒状の基
材の表面に超電導皮膜を形成してなることを特徴とする
液面レベル計。 ２ 前記センサは、長尺平板状の基材の表面に超電導皮
膜を形成してなる請求項１記載の液面レベル計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19299988A JPH0242321A (ja) | 1988-08-02 | 1988-08-02 | 液面レベル計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19299988A JPH0242321A (ja) | 1988-08-02 | 1988-08-02 | 液面レベル計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0242321A true JPH0242321A (ja) | 1990-02-13 |
Family
ID=16300531
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19299988A Pending JPH0242321A (ja) | 1988-08-02 | 1988-08-02 | 液面レベル計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0242321A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5385701A (en) * | 1991-07-26 | 1995-01-31 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method of molding silicon nitride ceramics |
| JP2006197027A (ja) * | 2005-01-11 | 2006-07-27 | Maspro Denkoh Corp | フィルタ回路 |
| CN102537122A (zh) * | 2012-03-06 | 2012-07-04 | 成都凯迈科技有限公司 | 一种电磁端齿离合器 |
| CN113483854A (zh) * | 2021-09-07 | 2021-10-08 | 山东奥新医疗科技有限公司 | 一种低温液位测量装置 |
-
1988
- 1988-08-02 JP JP19299988A patent/JPH0242321A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5385701A (en) * | 1991-07-26 | 1995-01-31 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method of molding silicon nitride ceramics |
| JP2006197027A (ja) * | 2005-01-11 | 2006-07-27 | Maspro Denkoh Corp | フィルタ回路 |
| CN102537122A (zh) * | 2012-03-06 | 2012-07-04 | 成都凯迈科技有限公司 | 一种电磁端齿离合器 |
| CN113483854A (zh) * | 2021-09-07 | 2021-10-08 | 山东奥新医疗科技有限公司 | 一种低温液位测量装置 |
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