JPH0555807B2 - - Google Patents
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- JPH0555807B2 JPH0555807B2 JP59074389A JP7438984A JPH0555807B2 JP H0555807 B2 JPH0555807 B2 JP H0555807B2 JP 59074389 A JP59074389 A JP 59074389A JP 7438984 A JP7438984 A JP 7438984A JP H0555807 B2 JPH0555807 B2 JP H0555807B2
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- Japan
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- liquid helium
- electrical resistance
- electrode
- superconducting
- amorphous
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
- G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の対象〕
本発明は、金属又はガラスよりなる容器内の液
体ヘリウムの液面を測定する液体ヘリウム液面計
に関するもので、更に詳述すれば液面計の検出部
の改良に関するものである。
体ヘリウムの液面を測定する液体ヘリウム液面計
に関するもので、更に詳述すれば液面計の検出部
の改良に関するものである。
従来の容器内の液体ヘリウムの液面の測定をす
る液面計については、特願昭58−220076号（特公
平１−14522号）「液体ヘリウム液面計」の明細書
がある。
る液面計については、特願昭58−220076号（特公
平１−14522号）「液体ヘリウム液面計」の明細書
がある。
この技術を第１図により説明すれば、１は液面
計で、２は電源及び測定回路を内蔵したケース、
３は検出部のステンレススチール製のパイプ、４
は支持部である。パイプ３の内面は電気絶縁兼断
熱材層３ａで覆われており、電気絶縁兼断熱材層
３ａの内側空間には、電気抵抗線５と、電気抵抗
線５の下端に接続したリード線６が配置されてい
る。電気抵抗線５は、ジルコニウムとロジウムと
からなる非晶質超電導合金よりなり、リボン状で
あり、その超電導遷移温度が液体ヘリウム温度の
4.2Kにほぼ等しいものである。尚、パイプ３を
液体ヘリウム中に挿入した場合、パイプ３内に液
体ヘリウムが入り、パイプ３の内外の液面が同じ
となる。
計で、２は電源及び測定回路を内蔵したケース、
３は検出部のステンレススチール製のパイプ、４
は支持部である。パイプ３の内面は電気絶縁兼断
熱材層３ａで覆われており、電気絶縁兼断熱材層
３ａの内側空間には、電気抵抗線５と、電気抵抗
線５の下端に接続したリード線６が配置されてい
る。電気抵抗線５は、ジルコニウムとロジウムと
からなる非晶質超電導合金よりなり、リボン状で
あり、その超電導遷移温度が液体ヘリウム温度の
4.2Kにほぼ等しいものである。尚、パイプ３を
液体ヘリウム中に挿入した場合、パイプ３内に液
体ヘリウムが入り、パイプ３の内外の液面が同じ
となる。
第１図の従来の液面計は、液体ヘリウムの検出
部にステンレススチールよりなるパイプを外筒と
して使用している。これは、金属やガラス容器内
の液体ヘリウムを一時的に、簡単に測定する場合
に、検出部の剛性を保持し、信頼性を持たせるた
めである。しかし、(1)パイプ３の熱容量が大き
く、容器内に挿入された検出部の持つ熱のため液
体ヘリウムが著しく蒸発し、(2)パイプ３の熱伝導
率が高いために、液体ヘリウム中に常時又は長時
間浸漬すると、外部室温からの断熱ができず、熱
の侵入が大きく、液体ヘリウムの消費量が多い、
(3)パイプ３が伝導体であるために、パイプ内面に
電気絶縁物質をコーテイング又は介在させて電気
抵抗線の短絡を防止していたが、長時間の使用に
よる劣化によつて絶縁性が失われ、短絡が起こり
易く、製品としての耐久性及び信頼性に問題があ
り、(4)パイプ３の熱伝導率が高いために、パイプ
内面に断熱材を設けて電気抵抗線の保温効果を上
げているが、長い検出部をもつ場合、使用中にパ
イプが湾曲する場合が多く、電気抵抗線は必ずし
もパイプ中央には位置せず、往々にしてパイプ内
面に接触している場合が多く、この場合は熱を電
気抵抗線から奪い、又は電気抵抗線に与えること
により測定誤差の原因となる、という欠点があつ
た。
部にステンレススチールよりなるパイプを外筒と
して使用している。これは、金属やガラス容器内
の液体ヘリウムを一時的に、簡単に測定する場合
に、検出部の剛性を保持し、信頼性を持たせるた
めである。しかし、(1)パイプ３の熱容量が大き
く、容器内に挿入された検出部の持つ熱のため液
体ヘリウムが著しく蒸発し、(2)パイプ３の熱伝導
率が高いために、液体ヘリウム中に常時又は長時
間浸漬すると、外部室温からの断熱ができず、熱
の侵入が大きく、液体ヘリウムの消費量が多い、
(3)パイプ３が伝導体であるために、パイプ内面に
電気絶縁物質をコーテイング又は介在させて電気
抵抗線の短絡を防止していたが、長時間の使用に
よる劣化によつて絶縁性が失われ、短絡が起こり
易く、製品としての耐久性及び信頼性に問題があ
り、(4)パイプ３の熱伝導率が高いために、パイプ
内面に断熱材を設けて電気抵抗線の保温効果を上
げているが、長い検出部をもつ場合、使用中にパ
イプが湾曲する場合が多く、電気抵抗線は必ずし
もパイプ中央には位置せず、往々にしてパイプ内
面に接触している場合が多く、この場合は熱を電
気抵抗線から奪い、又は電気抵抗線に与えること
により測定誤差の原因となる、という欠点があつ
た。
そこで本発明は、液体ヘリウムの液面を測定す
る連続型液面計の検出部の構造において、熱容量
が小さく、熱伝導率の低い、かつ絶縁性の良い検
出部に改良することをその技術的課題とするもの
である。
る連続型液面計の検出部の構造において、熱容量
が小さく、熱伝導率の低い、かつ絶縁性の良い検
出部に改良することをその技術的課題とするもの
である。
前記技術的課題を解決するために本発明が講じ
た技術的手段は、非晶質合金相をその主たる構造
としてもつ超電導合金を電気抵抗線としてほぼ鉛
直に張り、液体ヘリウム中に浸漬して超電導遷移
現象を用いて、液面の検出を連続して表示する液
体ヘリウム用の液面計において、熱膨張収縮の小
さい繊維を混合した樹脂系複合材にて棒状に形成
した支持部の表面の一部に、真空蒸着、スパツタ
リング、イオンプレーテイング等の真空成膜技術
によつて、ジルコニウムとロジウムとからなり
（ジルコニウムの割合が72.5〜77.5原子％の組成）
超電導遷移温度が液体ヘリウム温度に近い4.2K
〜4.5Kである非晶質超電導合金薄膜を直線又は
螺旋状に形成し、この直線又は螺旋状の非晶質超
電導合金薄膜より電気抵抗線を形成し、電気抵抗
を測定する一方のリード線を支持部を貫通して端
部の電極に配線し、もう一方の電極を支持部に設
け、更に端部の電極を指示部内に埋め込んだもの
である。
た技術的手段は、非晶質合金相をその主たる構造
としてもつ超電導合金を電気抵抗線としてほぼ鉛
直に張り、液体ヘリウム中に浸漬して超電導遷移
現象を用いて、液面の検出を連続して表示する液
体ヘリウム用の液面計において、熱膨張収縮の小
さい繊維を混合した樹脂系複合材にて棒状に形成
した支持部の表面の一部に、真空蒸着、スパツタ
リング、イオンプレーテイング等の真空成膜技術
によつて、ジルコニウムとロジウムとからなり
（ジルコニウムの割合が72.5〜77.5原子％の組成）
超電導遷移温度が液体ヘリウム温度に近い4.2K
〜4.5Kである非晶質超電導合金薄膜を直線又は
螺旋状に形成し、この直線又は螺旋状の非晶質超
電導合金薄膜より電気抵抗線を形成し、電気抵抗
を測定する一方のリード線を支持部を貫通して端
部の電極に配線し、もう一方の電極を支持部に設
け、更に端部の電極を指示部内に埋め込んだもの
である。
ここで、真空蒸着、スパツタリング、イオンプ
レーテイング等の真空成膜技術は、上記非晶質超
電導合金薄膜の薄膜構造を形成すると同時に非晶
質構造を形成する。
レーテイング等の真空成膜技術は、上記非晶質超
電導合金薄膜の薄膜構造を形成すると同時に非晶
質構造を形成する。
上記技術的手段は次のように作用する。すなわ
ち、熱膨張収縮の小さい繊維を混合した樹脂系複
合材にて棒状に形成した支持部の表面の一部に、
真空蒸着、スパツタリング、イオンプレーテイン
グ等の真空成膜技術によつて、ジルコニウムとロ
ジウムとからなり超電導遷移温度が液体ヘリウム
温度に近い4.2K〜4.5Kである非晶質超電導合金
薄膜を直線又は螺旋状に形成し、この直線又は螺
旋状の非晶質超電導合金薄膜より電気抵抗線を形
成しているために、容器内の液体ヘリウムの量
（容器よりの高さ）が連続して測定でき、電気抵
抗線である非晶質超電導合金が薄膜（10μm以下）
であり、樹脂系複合材の支持部上に密着している
ため熱容量が小さく外部室温からの熱侵入も極め
て少なく、従つて、容器への挿入時及び、長時間
浸漬して使用する場合においても液体ヘリウムの
消費量は共に従来に比べて半分以下となる。ま
た、支持部の樹脂系複合材に非晶質超電導合金薄
膜が密着して一体的であり、リード線も貫通して
埋め込まれているために、電気抵抗線やリード線
の曲がり、破損もなく、更に持ち運び及び振動に
対しても極めて安定しており、耐久性及び信頼性
のある連続測定のできる液面計であり、更に端部
の電極を樹脂系複合材の支持部内に埋め込んで形
成することによつてコンパクトで信頼性が高い、
破損しにくい構造の液面計である。
ち、熱膨張収縮の小さい繊維を混合した樹脂系複
合材にて棒状に形成した支持部の表面の一部に、
真空蒸着、スパツタリング、イオンプレーテイン
グ等の真空成膜技術によつて、ジルコニウムとロ
ジウムとからなり超電導遷移温度が液体ヘリウム
温度に近い4.2K〜4.5Kである非晶質超電導合金
薄膜を直線又は螺旋状に形成し、この直線又は螺
旋状の非晶質超電導合金薄膜より電気抵抗線を形
成しているために、容器内の液体ヘリウムの量
（容器よりの高さ）が連続して測定でき、電気抵
抗線である非晶質超電導合金が薄膜（10μm以下）
であり、樹脂系複合材の支持部上に密着している
ため熱容量が小さく外部室温からの熱侵入も極め
て少なく、従つて、容器への挿入時及び、長時間
浸漬して使用する場合においても液体ヘリウムの
消費量は共に従来に比べて半分以下となる。ま
た、支持部の樹脂系複合材に非晶質超電導合金薄
膜が密着して一体的であり、リード線も貫通して
埋め込まれているために、電気抵抗線やリード線
の曲がり、破損もなく、更に持ち運び及び振動に
対しても極めて安定しており、耐久性及び信頼性
のある連続測定のできる液面計であり、更に端部
の電極を樹脂系複合材の支持部内に埋め込んで形
成することによつてコンパクトで信頼性が高い、
破損しにくい構造の液面計である。
本発明は、次の特有の効果を生じる、すなわち
(1) 非熱膨張収縮の小さい繊維を混合した樹脂系
複合材にて棒状に形成した支持部の表面の一部
に、真空蒸着、スパツタリング、イオンプレー
テイング等の真空成膜技術によつて、ジルコニ
ウムとロジウムとからなり超電導遷移温度が液
体ヘリウム温度に近い4.2K〜4.5Kである非晶
質超電導合金薄膜を直線又は螺旋状に形成し、
この直線又は螺旋状の非晶質超電導合金薄膜に
よる電気抵抗線を形成するため、支持部の径を
小さくでき（１〜５mm）、小型少電流で測定で
きる。
複合材にて棒状に形成した支持部の表面の一部
に、真空蒸着、スパツタリング、イオンプレー
テイング等の真空成膜技術によつて、ジルコニ
ウムとロジウムとからなり超電導遷移温度が液
体ヘリウム温度に近い4.2K〜4.5Kである非晶
質超電導合金薄膜を直線又は螺旋状に形成し、
この直線又は螺旋状の非晶質超電導合金薄膜に
よる電気抵抗線を形成するため、支持部の径を
小さくでき（１〜５mm）、小型少電流で測定で
きる。
(2) 非晶質超電導合金の厚さが従来のリボン状の
場合は20μmであるのに対し、本発明の薄膜の
場合は10μm以下であり、抵抗値は２倍以上と
なり検出部の感度が非常に良い。
場合は20μmであるのに対し、本発明の薄膜の
場合は10μm以下であり、抵抗値は２倍以上と
なり検出部の感度が非常に良い。
(3) 構造が簡単なために、非常に低コストで製作
でき、殆ど破損しない構造のために運搬に便利
である。
でき、殆ど破損しない構造のために運搬に便利
である。
(4) ジルコニウムとロジウムとからなり超電導遷
移温度が液体ヘリウム温度に近い4.2K〜4.5K
である非晶質超電導合金を用いることで、気体
ヘリウム領域にある樹脂系複合材の支持部上の
電気抵抗線の温度をわずかな電流で常電導体に
もどすことができ、この熱量は通常のニオブ、
チタン系超電導体（超電導遷移温度10K）に比
べて10分の１以下である。従つて、測定にかか
る熱量が小さいことからくる液体ヘリウムの蒸
発を極力抑えることができる。特に、樹脂複合
材の支持材の表面に超電導体からなる電気抵抗
線を設けたことで、遷移が直接に液面に触れる
部分で急峻に起こることで、追従性の極めてよ
い、精度の高い測定が可能となる。
移温度が液体ヘリウム温度に近い4.2K〜4.5K
である非晶質超電導合金を用いることで、気体
ヘリウム領域にある樹脂系複合材の支持部上の
電気抵抗線の温度をわずかな電流で常電導体に
もどすことができ、この熱量は通常のニオブ、
チタン系超電導体（超電導遷移温度10K）に比
べて10分の１以下である。従つて、測定にかか
る熱量が小さいことからくる液体ヘリウムの蒸
発を極力抑えることができる。特に、樹脂複合
材の支持材の表面に超電導体からなる電気抵抗
線を設けたことで、遷移が直接に液面に触れる
部分で急峻に起こることで、追従性の極めてよ
い、精度の高い測定が可能となる。
(5) 支持部の樹脂系複合材としてFRP（繊維強化
樹脂）を使用した場合、支持部の外径が数mm以
下と細ければ、多少の湾曲や弾性範囲での変形
が可能であり、底面が液面挿入口の直下にない
容器や液面系を挿入する導入管が直線でない場
合にも使用可能である。
樹脂）を使用した場合、支持部の外径が数mm以
下と細ければ、多少の湾曲や弾性範囲での変形
が可能であり、底面が液面挿入口の直下にない
容器や液面系を挿入する導入管が直線でない場
合にも使用可能である。
以下、上記技術的手段の一具体的例を示す実施
例について説明する。
例について説明する。
第２図において、１は液体ヘリウム液面計、２
は電子回路を内蔵した電気抵抗の計測部、１０は
FRPよりなる支持部である。１１は電気抵抗線
であり、支持部１０の表面の一部に、真空蒸着、
スパツタリング、イオンプレーテイング等の真空
成膜技術によつて、ジルコニウムとロジウムとか
らなる非晶質超電導合金薄膜を直線状に形成し、
この直線状の非晶質超電導合金薄膜より電気抵抗
線を形成する。この非晶質超電導合金薄膜の超電
導遷移温度は、ジルコニウムの割合が75原子％の
組成では4.42K、ジルコニウムの割合が74原子％
の組成では4.40K、ジルコニウムの割合が73原子
％の組成では4.22Kである。１２及び１３は真鍮
よりなる電極で支持部１０に埋め込まれている。
１４ａ及び１４ｂはリード線であり、支持部１０
に埋め込まれている。リード線１４ａは丸棒の中
央を貫通して、電極１２と接続している。
は電子回路を内蔵した電気抵抗の計測部、１０は
FRPよりなる支持部である。１１は電気抵抗線
であり、支持部１０の表面の一部に、真空蒸着、
スパツタリング、イオンプレーテイング等の真空
成膜技術によつて、ジルコニウムとロジウムとか
らなる非晶質超電導合金薄膜を直線状に形成し、
この直線状の非晶質超電導合金薄膜より電気抵抗
線を形成する。この非晶質超電導合金薄膜の超電
導遷移温度は、ジルコニウムの割合が75原子％の
組成では4.42K、ジルコニウムの割合が74原子％
の組成では4.40K、ジルコニウムの割合が73原子
％の組成では4.22Kである。１２及び１３は真鍮
よりなる電極で支持部１０に埋め込まれている。
１４ａ及び１４ｂはリード線であり、支持部１０
に埋め込まれている。リード線１４ａは丸棒の中
央を貫通して、電極１２と接続している。
以上の構成において、その作用を説明すれば、
液面計の検出部１０を液体ヘリウム内に挿入すれ
ば、液面をＡとし、検出部の端面電極１２をＢと
すれば、Ａ〜Ｂ間の電気抵抗は０となり、従つ
て、他の電極をＣとすればＡ〜Ｃの電気抵抗が測
定され、Ａ〜Ｂ，Ａ〜Ｃ間の垂直距離すなわち容
器内の液体ヘリウムの高さがメータに表示される
ことになる。更に、Ａ点が変化しても連続的に表
示されるものである。
液面計の検出部１０を液体ヘリウム内に挿入すれ
ば、液面をＡとし、検出部の端面電極１２をＢと
すれば、Ａ〜Ｂ間の電気抵抗は０となり、従つ
て、他の電極をＣとすればＡ〜Ｃの電気抵抗が測
定され、Ａ〜Ｂ，Ａ〜Ｃ間の垂直距離すなわち容
器内の液体ヘリウムの高さがメータに表示される
ことになる。更に、Ａ点が変化しても連続的に表
示されるものである。
第１図は従来例を示すもので、イは外観斜視図
であり、ロは要部の拡大断面図である。第２図は
本発明の実施例を示すものであり、イは概略説明
図、ロは下側電極の斜視図であり、ハはロの側面
断面図、ニは上側電極の側面断面図である。 １……液面計、１０……支持部材、１１……電
気抵抗線、１２，１３……電極、１４ａ，１４ｂ
……リード線。
であり、ロは要部の拡大断面図である。第２図は
本発明の実施例を示すものであり、イは概略説明
図、ロは下側電極の斜視図であり、ハはロの側面
断面図、ニは上側電極の側面断面図である。 １……液面計、１０……支持部材、１１……電
気抵抗線、１２，１３……電極、１４ａ，１４ｂ
……リード線。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 非晶質合金相をその主たる構造としてもつ超
電導合金を電気抵抗線としてほぼ鉛直に張り、液
体ヘリウム中に浸漬して超電導遷移現象を用い
て、液面の検出を連続して表示する液体ヘリウム
用の液面計において、 熱膨張収縮の小さい繊維を混合した樹脂系複合
材にて棒状に形成した支持部の表面の一部に、真
空蒸着、スパツタリング、イオンプレーテイング
等の真空成膜技術によつて、ジルコニウムとロジ
ウムとからなり超電導遷移温度が液体ヘリウム温
度に近い4.2K〜4.5Kである非晶質超電導合金薄
膜を直線又は螺旋状に形成し、この直線又は螺旋
状の非晶質超電導合金薄膜より電気抵抗線を形成
し、電気抵抗を測定する一方のリード線を支持部
を貫通して端部の電極に配線し、もう一方の電極
を支持部に設け、更に端部の電極を支持部内に埋
め込んだ、液体ヘリウム液面計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7438984A JPS60216224A (ja) | 1984-04-12 | 1984-04-12 | 液体ヘリウム液面計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7438984A JPS60216224A (ja) | 1984-04-12 | 1984-04-12 | 液体ヘリウム液面計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60216224A JPS60216224A (ja) | 1985-10-29 |
| JPH0555807B2 true JPH0555807B2 (ja) | 1993-08-18 |
Family
ID=13545771
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7438984A Granted JPS60216224A (ja) | 1984-04-12 | 1984-04-12 | 液体ヘリウム液面計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60216224A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030177826A1 (en) * | 2002-03-20 | 2003-09-25 | Sobha Adkadkam | Liquid nitrogen level sensor-monitor device using high Tc superconductors and method of manufacture thereof |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5630620A (en) * | 1979-08-21 | 1981-03-27 | Toshiba Corp | Element of continuous liquid level meter |
| JPS58166220A (ja) * | 1982-03-26 | 1983-10-01 | Aisin Seiki Co Ltd | 液体ヘリウム液面計 |
-
1984
- 1984-04-12 JP JP7438984A patent/JPS60216224A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60216224A (ja) | 1985-10-29 |
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