JPH04236331A - 液面計 - Google Patents
液面計Info
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- JPH04236331A JPH04236331A JP423991A JP423991A JPH04236331A JP H04236331 A JPH04236331 A JP H04236331A JP 423991 A JP423991 A JP 423991A JP 423991 A JP423991 A JP 423991A JP H04236331 A JPH04236331 A JP H04236331A
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- Japan
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- electrode
- liquid
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- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は液面計に係り、特に、高
温高圧の水及び蒸気が共存する過酷な環境で、液位を電
気信号で取りだして直接計測する液面計に関する。
温高圧の水及び蒸気が共存する過酷な環境で、液位を電
気信号で取りだして直接計測する液面計に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の液面計は、液の沸点温度以下で、
（１）容器外に取り出したガラス製の液面計、（２）ガ
ラスあるいはサファイヤなどの透明版を容器に嵌め込ん
で液面を光学的に識別する方法がある。液の沸点温度以
上では、容器外取り出し管内の直接計測で、（３）電磁
変化を検出して計測する方法、（４）超音波発振器によ
る液面計がある。（１）の液面計は、高温高圧水及び蒸
気環境下ではガラスが劣化するので使用できない。 （２）の液面計は、ガラス材では高温高圧水及び蒸気環
境で劣化するので使用できない。また、サファイア材で
は水の汚れに影響され識別し難くなる欠点がある。また
この方法は、加熱体が非対称になるため温度分布が著し
く悪い。（３）及び（４）の液面計では、容器外引き出
し管であるため温度差が生じ容器内の水位と異なるので
見かけの液面となる。また、これらの液面計は構造上、
液面検出精度が著しく低い欠点がある。このように高温
高圧水及び蒸気環境下では高精度の液面検出は従来技術
では達成できない。常温の電極棒による液位検出器に関
しては、電極間の電気的短絡による液位検出方法が、特
開昭５５−９４１１２ 号あるいは特開昭５７−５６７
１１ 号公報などの流量計のなかで用いられている。し
かし、これらの液面計は高純度水あるいは高温高圧水環
境では使用できない。
（１）容器外に取り出したガラス製の液面計、（２）ガ
ラスあるいはサファイヤなどの透明版を容器に嵌め込ん
で液面を光学的に識別する方法がある。液の沸点温度以
上では、容器外取り出し管内の直接計測で、（３）電磁
変化を検出して計測する方法、（４）超音波発振器によ
る液面計がある。（１）の液面計は、高温高圧水及び蒸
気環境下ではガラスが劣化するので使用できない。 （２）の液面計は、ガラス材では高温高圧水及び蒸気環
境で劣化するので使用できない。また、サファイア材で
は水の汚れに影響され識別し難くなる欠点がある。また
この方法は、加熱体が非対称になるため温度分布が著し
く悪い。（３）及び（４）の液面計では、容器外引き出
し管であるため温度差が生じ容器内の水位と異なるので
見かけの液面となる。また、これらの液面計は構造上、
液面検出精度が著しく低い欠点がある。このように高温
高圧水及び蒸気環境下では高精度の液面検出は従来技術
では達成できない。常温の電極棒による液位検出器に関
しては、電極間の電気的短絡による液位検出方法が、特
開昭５５−９４１１２ 号あるいは特開昭５７−５６７
１１ 号公報などの流量計のなかで用いられている。し
かし、これらの液面計は高純度水あるいは高温高圧水環
境では使用できない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、高温
高圧水及び蒸気に耐え、かつ、検出精度の高い液面計を
提供し、また、高精度の液面検出器と気液導入ポンプ、
導入弁、保圧ポンプ及び吐出弁の組合わせにより液位制
御できる液面計を提供することにある。
高圧水及び蒸気に耐え、かつ、検出精度の高い液面計を
提供し、また、高精度の液面検出器と気液導入ポンプ、
導入弁、保圧ポンプ及び吐出弁の組合わせにより液位制
御できる液面計を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の液面計の原理は
、液中の基準電極、液外の比較電極及びその間の複数の
測定電極を配した電気回路からなり、液中の基準電極と
液中に浸漬した測定電極との通電による電気信号を取り
出し、その液位を検知する方法である。本発明で最も重
要な技術は、高温高圧水及び蒸気の過酷な環境のもとで
導電性で、かつ、電気絶縁性のコンパクトな電極棒の製
造にある。図１はジルコニウム合金材の電極棒単体の断
面図、図２はジルコニウム合金材の電極棒の製造工程を
示す。測定を行う容器は高温高圧水及び蒸気環境を保つ
構造であるため、挿入する電極棒１は耐圧シールが要求
される。圧力はテフロン材シール部４で保つ。シール部
は構造上電極棒に軟らかいテフロンチューブ５で被覆し
た方法がより効果的である。しかしテフロンチューブは
２５０℃以上の高温高圧水及び蒸気環境に晒されると変
形あるいは劣化するので補助的に用いる。容器内の電極
棒はその先端が微小な集電面をもつ電導材であり、集電
面以外の外表面は充分な電気絶縁をしなければならない
。この解決法は、ジルコニウム合金の酸化膜が絶縁性を
もつことに着目し、電極棒本体にジルコニウム合金を用
い、集電部には非酸化性の金属である白金、金あるいは
銀を微小接合する方法である。すなわち、電極棒の導電
部にジルコニウム合金（ジルコニウム、ジルカロイ、ジ
ルコニウムジオブ合金）細線を用い、その外表面は酸化
膜８を付与した（図１（ｂ））、酸化膜８の厚さは１ミ
クロン以下でも効果があるが機械的な保護膜として１ミ
クロンから５０ミクロン必要である。集電面２の材料は
白金、金あるいは銀の一種もしくは二種のいずれでもよ
く、特に白金が耐食性の点で最適である。ジルコニウム
合金の導電材と集電面材との接合は電気抵抗圧接溶接が
よく、メッキ、ねじ嵌め込み、ろう付け、溶接などでも
製造できる。ジルコニウム合金は活性な金属であるため
異種金属との溶接が非常に難しい。それに加え、ジルコ
ニウム合金細線の端部に微小な集電面を形成させる必要
がある。図２は電極棒製造の電気抵抗圧接溶接による集
電面作製法を示す。絶縁処理前の金属光沢を持つ導電体
ジルコニウム合金細線１を一部露出させ、銅材の支持具
９で嵌め込み、一方、集電面構成材料の白金細線２をジ
ルコニウム細線と同様に銅材の支持具９で固定する（図
２（ａ））。この支持具９は、溶接機電極ホルダに直結
したもので集電面材の過熱防止及び屈曲防止を兼ねる。 図２−ｂは溶接直後の接合状態を示し、ジルコニウム合
金と白金材の溶融部１０が外側に押し出される。図３は
溶融部押出し部の組織写真を示す。溶融部の押出しは、
互いの金属の新生面を相互に接合させるのに好適な方法
である。圧接溶接後の電極棒は溶接時に外側に吐出した
部分を図２−ｃのように外周機械加工し、かつ集電面の
長手方向の長さは検出精度にあわせて任意に加工する。 集電面の長さは機械的な損傷、腐食による欠落防止のた
め、少なくとも０．２ｍｍが好ましい。最終工程で、電
極棒は電気絶縁処理を施す。電気絶縁処理は、大気中あ
るいは高温高圧水及び蒸気中で３００℃から７００℃加
熱し、ジルコニウム合金の導電体表面を酸化させる。絶
縁処理温度を定めた理由は組織的に安定した緻密な酸化
膜を形成させるためで、３００℃未満では酸化膜形成が
遅くかつ薄いので機械的損傷を受けやすい。一方、７０
０℃を超える高温処理では形成する酸化膜がポーラス状
になり脱落及び電気絶縁不良の恐れがあるためである。
、液中の基準電極、液外の比較電極及びその間の複数の
測定電極を配した電気回路からなり、液中の基準電極と
液中に浸漬した測定電極との通電による電気信号を取り
出し、その液位を検知する方法である。本発明で最も重
要な技術は、高温高圧水及び蒸気の過酷な環境のもとで
導電性で、かつ、電気絶縁性のコンパクトな電極棒の製
造にある。図１はジルコニウム合金材の電極棒単体の断
面図、図２はジルコニウム合金材の電極棒の製造工程を
示す。測定を行う容器は高温高圧水及び蒸気環境を保つ
構造であるため、挿入する電極棒１は耐圧シールが要求
される。圧力はテフロン材シール部４で保つ。シール部
は構造上電極棒に軟らかいテフロンチューブ５で被覆し
た方法がより効果的である。しかしテフロンチューブは
２５０℃以上の高温高圧水及び蒸気環境に晒されると変
形あるいは劣化するので補助的に用いる。容器内の電極
棒はその先端が微小な集電面をもつ電導材であり、集電
面以外の外表面は充分な電気絶縁をしなければならない
。この解決法は、ジルコニウム合金の酸化膜が絶縁性を
もつことに着目し、電極棒本体にジルコニウム合金を用
い、集電部には非酸化性の金属である白金、金あるいは
銀を微小接合する方法である。すなわち、電極棒の導電
部にジルコニウム合金（ジルコニウム、ジルカロイ、ジ
ルコニウムジオブ合金）細線を用い、その外表面は酸化
膜８を付与した（図１（ｂ））、酸化膜８の厚さは１ミ
クロン以下でも効果があるが機械的な保護膜として１ミ
クロンから５０ミクロン必要である。集電面２の材料は
白金、金あるいは銀の一種もしくは二種のいずれでもよ
く、特に白金が耐食性の点で最適である。ジルコニウム
合金の導電材と集電面材との接合は電気抵抗圧接溶接が
よく、メッキ、ねじ嵌め込み、ろう付け、溶接などでも
製造できる。ジルコニウム合金は活性な金属であるため
異種金属との溶接が非常に難しい。それに加え、ジルコ
ニウム合金細線の端部に微小な集電面を形成させる必要
がある。図２は電極棒製造の電気抵抗圧接溶接による集
電面作製法を示す。絶縁処理前の金属光沢を持つ導電体
ジルコニウム合金細線１を一部露出させ、銅材の支持具
９で嵌め込み、一方、集電面構成材料の白金細線２をジ
ルコニウム細線と同様に銅材の支持具９で固定する（図
２（ａ））。この支持具９は、溶接機電極ホルダに直結
したもので集電面材の過熱防止及び屈曲防止を兼ねる。 図２−ｂは溶接直後の接合状態を示し、ジルコニウム合
金と白金材の溶融部１０が外側に押し出される。図３は
溶融部押出し部の組織写真を示す。溶融部の押出しは、
互いの金属の新生面を相互に接合させるのに好適な方法
である。圧接溶接後の電極棒は溶接時に外側に吐出した
部分を図２−ｃのように外周機械加工し、かつ集電面の
長手方向の長さは検出精度にあわせて任意に加工する。 集電面の長さは機械的な損傷、腐食による欠落防止のた
め、少なくとも０．２ｍｍが好ましい。最終工程で、電
極棒は電気絶縁処理を施す。電気絶縁処理は、大気中あ
るいは高温高圧水及び蒸気中で３００℃から７００℃加
熱し、ジルコニウム合金の導電体表面を酸化させる。絶
縁処理温度を定めた理由は組織的に安定した緻密な酸化
膜を形成させるためで、３００℃未満では酸化膜形成が
遅くかつ薄いので機械的損傷を受けやすい。一方、７０
０℃を超える高温処理では形成する酸化膜がポーラス状
になり脱落及び電気絶縁不良の恐れがあるためである。
【０００５】
【作用】図４は本発明の液面計の原理図、図５は本発明
の電源回路図を示す。液面計の原理は測定電極１４に液
が接触することにより、基準電極１２と測定電極間１４
の電気抵抗値が変化（この場合は減少）することを利用
し、これを電極間の電位差として検出する。電源は正弦
波発振回路で１ｋＨｚ程度の高周波を基準電極、比較電
極及び測定電極にそれぞれ印加するもので、この回路に
振幅可変器２２を設けると好都合である。１ｋＨｚ程度
の正弦波発振回路とした理由は、容器内の非処理材（製
品あるいは試験体）に悪影響を及ぼさないように考慮す
るためで、直流電源印加では腐食電位を変化させ誤った
腐食評価となるので好ましくなく、これを排除するため
である。また、振幅可変器２２を設けたのは、液の電気
伝導度が非常に低い場合、電極が液面に接触しても液抵
抗が高いので検出に充分な電位が得られないとき、高電
流を流せるように電圧振幅を大きくするためである。
の電源回路図を示す。液面計の原理は測定電極１４に液
が接触することにより、基準電極１２と測定電極間１４
の電気抵抗値が変化（この場合は減少）することを利用
し、これを電極間の電位差として検出する。電源は正弦
波発振回路で１ｋＨｚ程度の高周波を基準電極、比較電
極及び測定電極にそれぞれ印加するもので、この回路に
振幅可変器２２を設けると好都合である。１ｋＨｚ程度
の正弦波発振回路とした理由は、容器内の非処理材（製
品あるいは試験体）に悪影響を及ぼさないように考慮す
るためで、直流電源印加では腐食電位を変化させ誤った
腐食評価となるので好ましくなく、これを排除するため
である。また、振幅可変器２２を設けたのは、液の電気
伝導度が非常に低い場合、電極が液面に接触しても液抵
抗が高いので検出に充分な電位が得られないとき、高電
流を流せるように電圧振幅を大きくするためである。
【０００６】
【実施例】図６は本発明の液面計の実施例を示す。高温
高圧水と高温高圧蒸気とが共存する圧力容器で、その液
位を検出した例を模式的に示した。圧力容器内の環境は
２８８℃，６５ｋｇ／ｃｍ２の高温高圧水である。測定
電極１４は九本セットしその集電面の位置はあらかじめ
計測し固定板を介して固定した。気液導入弁２７の開放
により導入管２９を通じて高温高圧水の導入により液面
が上昇し測定電極を次々に浸漬することになる。各測定
電極１４が液に浸漬したか否かは図４の原理回路のイン
ジケ−タであるパイロットランプ２５を点灯させ、液位
を検知する。また、回路において、アナログ信号に変換
して通常の記録計１９に掃引した。図７は液位を経時変
化で記録した一例を示す。図８は液面計２４と液面制御
器４１とを組み合わせた回路図を示す。予め腐食槽の圧
力容器３２の液位をプログラミングし、液面計の入出力
により腐食槽の導入管２９及び昇圧ポンプ４２、保圧弁
４３に連結して任意の気液界面を保つことができた。つ
まり、液面計２４と制御器４１からの液位不足信号によ
り（１）昇圧ポンプ４２の駆動により液面上昇、（２）
液位オーバー信号により保圧弁駆動により液面を下降さ
せて一定の液位を保つことができた。腐食槽の液を循環
させるときには、常時、昇圧ポンプ４２で定量で導入し
、液面計と保圧弁４３との連動により過剰な液を吐出さ
せ戻り水導入管４４を通して水質調整タンク４５にもど
すことで実施した。
高圧水と高温高圧蒸気とが共存する圧力容器で、その液
位を検出した例を模式的に示した。圧力容器内の環境は
２８８℃，６５ｋｇ／ｃｍ２の高温高圧水である。測定
電極１４は九本セットしその集電面の位置はあらかじめ
計測し固定板を介して固定した。気液導入弁２７の開放
により導入管２９を通じて高温高圧水の導入により液面
が上昇し測定電極を次々に浸漬することになる。各測定
電極１４が液に浸漬したか否かは図４の原理回路のイン
ジケ−タであるパイロットランプ２５を点灯させ、液位
を検知する。また、回路において、アナログ信号に変換
して通常の記録計１９に掃引した。図７は液位を経時変
化で記録した一例を示す。図８は液面計２４と液面制御
器４１とを組み合わせた回路図を示す。予め腐食槽の圧
力容器３２の液位をプログラミングし、液面計の入出力
により腐食槽の導入管２９及び昇圧ポンプ４２、保圧弁
４３に連結して任意の気液界面を保つことができた。つ
まり、液面計２４と制御器４１からの液位不足信号によ
り（１）昇圧ポンプ４２の駆動により液面上昇、（２）
液位オーバー信号により保圧弁駆動により液面を下降さ
せて一定の液位を保つことができた。腐食槽の液を循環
させるときには、常時、昇圧ポンプ４２で定量で導入し
、液面計と保圧弁４３との連動により過剰な液を吐出さ
せ戻り水導入管４４を通して水質調整タンク４５にもど
すことで実施した。
【０００７】
【発明の効果】本発明によれば、高温高圧水及び蒸気に
耐え、検出精度の高い液面計が得られる。
耐え、検出精度の高い液面計が得られる。
【図１】本発明のジルコニウム合金電極棒単体の断面図
。
。
【図２】本発明のジルコニウム合金電極棒の製造工程の
説明図。
説明図。
【図３】電極棒電気抵抗圧接溶接後の断面組織の説明図
。
。
【図４】本発明の液面計の原理図。
【図５】本発明電源回路図。
【図６】高温高圧水オートクレーブ中の液面計測の実施
例の説明図。
例の説明図。
【図７】高温高圧水オートクレーブ中の液面計測の実施
例の説明図。
例の説明図。
【図８】本発明の液面制御計測の実施例のブロック図。
１…ジルコニウム合金電極棒、２…集電面材、３…電極
ホルダ、４…シール部、５…テフロンチューブ、６…押
し金具、７…オートクレーブフランジ、８…酸化膜、９
…銅製支持具、１０…溶融押出し金属界面、１１…溶融
界面。
ホルダ、４…シール部、５…テフロンチューブ、６…押
し金具、７…オートクレーブフランジ、８…酸化膜、９
…銅製支持具、１０…溶融押出し金属界面、１１…溶融
界面。
Claims (6)
- 【請求項１】ジルコニム合金を電気導電体として用い、
その外周面を酸化膜付与の電気絶縁処理を施し、その一
端に白金、金あるいは銀の一種もしくは二種の材料を電
気抵抗圧接溶接で集電面を設けた電極棒を具備したこと
を特徴とする液面計。 - 【請求項２】請求項１において、圧力容器内に前記電極
棒である電気導電体と電気絶縁体を兼ねそなえた一体構
造の測定電極、基準電極及び比較電極を配し、前記測定
電極の液接触による電気抵抗値の変化を液位変動として
検出する液面計。 - 【請求項３】請求項２において、高温高圧水の液位の変
動を検出する測定電極、基準電極及び比較電極を備えた
液面計で発生する電気信号を気液導入弁及び気液吐出弁
に連動させ、液面を任意に制御する機構を設けた液面計
。 - 【請求項４】請求項２または３において、液面計で発生
する電気信号を気液導入弁と昇圧ポンプ及び気液吐出弁
と保圧ポンプに連動させ、容器内の液位を自動制御する
液面計。 - 【請求項５】請求項２，３または４において、測定電極
、基準電極及び比較電極が、高温高圧によって位置及び
材質が変化しないように酸化皮膜を付与したジルコニウ
ム合金支持板を設けた液面計。 - 【請求項６】請求項２，３，４または５において、液位
検出電気回路の印加電圧に正弦波を用い、また振幅が変
えられる液面計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP423991A JPH04236331A (ja) | 1991-01-18 | 1991-01-18 | 液面計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP423991A JPH04236331A (ja) | 1991-01-18 | 1991-01-18 | 液面計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04236331A true JPH04236331A (ja) | 1992-08-25 |
Family
ID=11579001
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP423991A Pending JPH04236331A (ja) | 1991-01-18 | 1991-01-18 | 液面計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04236331A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010023774A1 (ja) * | 2008-08-29 | 2010-03-04 | 三浦工業株式会社 | 液位検出器 |
| CN107270996A (zh) * | 2017-07-13 | 2017-10-20 | 厦门芯阳科技股份有限公司 | 一种水位检测电路和装置 |
-
1991
- 1991-01-18 JP JP423991A patent/JPH04236331A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010023774A1 (ja) * | 2008-08-29 | 2010-03-04 | 三浦工業株式会社 | 液位検出器 |
| CN107270996A (zh) * | 2017-07-13 | 2017-10-20 | 厦门芯阳科技股份有限公司 | 一种水位检测电路和装置 |
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