JPS60181619A - 液体ヘリウム液面計 - Google Patents
液体ヘリウム液面計Info
- Publication number
- JPS60181619A JPS60181619A JP3906584A JP3906584A JPS60181619A JP S60181619 A JPS60181619 A JP S60181619A JP 3906584 A JP3906584 A JP 3906584A JP 3906584 A JP3906584 A JP 3906584A JP S60181619 A JPS60181619 A JP S60181619A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heater
- liquid level
- liquid
- time
- conductor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- 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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- 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】
〔発明の技術分野〕
本発明は、液体ヘリウム液面計、特に核融合、磁気浮上
列車、’ ＭＨＤ発電及び高エネルギー物理関係にとっ
て不可欠な超電導コイルの冷媒として用いられる液体ヘ
リウムのレベル計測に用いられる液体ヘリウム液面削に
関するものである。
列車、’ ＭＨＤ発電及び高エネルギー物理関係にとっ
て不可欠な超電導コイルの冷媒として用いられる液体ヘ
リウムのレベル計測に用いられる液体ヘリウム液面削に
関するものである。
超電導状態をつくり出すだめには冷媒として液体ヘリウ
ム（以下ＬＨｅと云う）が用いられ、超電導コイルを確
実にその臨界温度Ｔｃ以下に保持するだめには超電導コ
イルを十分ＬＨｅ中に浸漬する必要がある。したがって
ＬＨｅの液面レベルを監視するだめのレベル計測が必要
となる。そしてＬＨｅの液面レベル計測には超電導線の
抵抗変化を利用する方法が用いられる。これは超電導線
がＬＨｅ 中テは超電導状態にあシ、ガスＨｅ中（Ｔｃ
以上の雰囲気中）では常電導状態になることを利用する
方法である。
ム（以下ＬＨｅと云う）が用いられ、超電導コイルを確
実にその臨界温度Ｔｃ以下に保持するだめには超電導コ
イルを十分ＬＨｅ中に浸漬する必要がある。したがって
ＬＨｅの液面レベルを監視するだめのレベル計測が必要
となる。そしてＬＨｅの液面レベル計測には超電導線の
抵抗変化を利用する方法が用いられる。これは超電導線
がＬＨｅ 中テは超電導状態にあシ、ガスＨｅ中（Ｔｃ
以上の雰囲気中）では常電導状態になることを利用する
方法である。
第１図は従来のＬＨｅ液面計の構成図である。第１図に
おいて、１１は容器であって図示しない超電導コイルを
ＬＨｅ ８で液面９′まで浸漬し、この容器内に超電導
線Ｉが図示位置に垂直に固定されている。ここでＬＨｅ
８の温度１１：Ｉ： ４．２ Ｋで超電導線１の臨界
温度以下になっているので、超電導線１の液中にあるＡ
部の抵抗はＯ〔Ω〕になっている。
おいて、１１は容器であって図示しない超電導コイルを
ＬＨｅ ８で液面９′まで浸漬し、この容器内に超電導
線Ｉが図示位置に垂直に固定されている。ここでＬＨｅ
８の温度１１：Ｉ： ４．２ Ｋで超電導線１の臨界
温度以下になっているので、超電導線１の液中にあるＡ
部の抵抗はＯ〔Ω〕になっている。
液外の部分、即ち、ガスヘリウム雰囲気１０中のうち超
電導線１のＢ部及び０部のうち、Ｂ部はＬＨｅ ８の冷
却効果によって尚臨界温度以下にあシ、その抵抗値′は
０〔Ω〕であるが、０部は臨界温度以上であるので、そ
の部分の長さに比例した有限な抵抗値を持っている。従
来、液面の測定精度向上を目的としてＢ部を常１ａ導化
するため超電導線１にヒータ２分巻きつけ、電気的には
両者を直列接続して定電流源３よシ３１測用の直流電流
Ｉｌを印加し、そのジーール熱により発熱させてＢ部を
常電導化していた。この計測用の直流定電流■１は常時
印加しているためにヒータ２も連続通電となっている。
電導線１のＢ部及び０部のうち、Ｂ部はＬＨｅ ８の冷
却効果によって尚臨界温度以下にあシ、その抵抗値′は
０〔Ω〕であるが、０部は臨界温度以上であるので、そ
の部分の長さに比例した有限な抵抗値を持っている。従
来、液面の測定精度向上を目的としてＢ部を常１ａ導化
するため超電導線１にヒータ２分巻きつけ、電気的には
両者を直列接続して定電流源３よシ３１測用の直流電流
Ｉｌを印加し、そのジーール熱により発熱させてＢ部を
常電導化していた。この計測用の直流定電流■１は常時
印加しているためにヒータ２も連続通電となっている。
このようにＢ部を常電導化して超電導線１の電圧降下を
測定すれば、液面９の液位を精度よ＜ Ｍｌ“測するこ
とができる。即ち、原理的にはＬＨｅ ８の液面９から
ガスヘリウム雰囲気１０中に出ている超電導線１の長さ
を電圧で検出して、それを液位に換算する。具体的には
超電導線１の両端電圧を先ず増幅器４で増幅し、その信
号Ｖを飯算器５に入力し、演算器５では下式に基づいて
液位りを９−１算する。
測定すれば、液面９の液位を精度よ＜ Ｍｌ“測するこ
とができる。即ち、原理的にはＬＨｅ ８の液面９から
ガスヘリウム雰囲気１０中に出ている超電導線１の長さ
を電圧で検出して、それを液位に換算する。具体的には
超電導線１の両端電圧を先ず増幅器４で増幅し、その信
号Ｖを飯算器５に入力し、演算器５では下式に基づいて
液位りを９−１算する。
Ｅｌ ＝ Ｌｍ、ｘ−Ｋ・■
に：常電導部分のＩＶ発生時の長さ
ＬＩｎａＸ：容器の底面よシ超電導線上端部までの高さ
演算器５で演算された液位に相当するアナログ信号りは
ＩＶ′Ｄ変換器６によってディジタル値に変換され、そ
の信号が表示器７に入力して液位の表示を行なっていた
。
ＩＶ′Ｄ変換器６によってディジタル値に変換され、そ
の信号が表示器７に入力して液位の表示を行なっていた
。
上記構成を有する従来装置では、ヒータ電流は常時通電
であるため発熱量が多く、その分ＬＨｅの蒸発量が多く
なって不経済である。また、ＬＨｅの液位鼎視の目的は
、ＬＨｅの注入系のポンプの故障により、Ｈｅの注入が
止１つたり、ＬＨｅの注入量を制御する弁が故障して弁
開度調節が不能となってＬＨｅの注入が増大したシして
、ＬＨｅの液面が大きく、ゆっくシと変動する現象を監
視するのが目的である。
であるため発熱量が多く、その分ＬＨｅの蒸発量が多く
なって不経済である。また、ＬＨｅの液位鼎視の目的は
、ＬＨｅの注入系のポンプの故障により、Ｈｅの注入が
止１つたり、ＬＨｅの注入量を制御する弁が故障して弁
開度調節が不能となってＬＨｅの注入が増大したシして
、ＬＨｅの液面が大きく、ゆっくシと変動する現象を監
視するのが目的である。
したがって、従来のように、ヒータ２に連続通電を行な
い、常にＢ部を常電導にして連続的に監視する必要はな
く、更に速い応答も要求されていない。
い、常にＢ部を常電導にして連続的に監視する必要はな
く、更に速い応答も要求されていない。
〔発明の目的］
本発明は上記問題点を解決することを目的としてなされ
たものであシ、経済的な液体ヘリウム液１１ｉｆｔ１′
を提供することを目的としている。
たものであシ、経済的な液体ヘリウム液１１ｉｆｔ１′
を提供することを目的としている。
本発明ではヒータ回路に・にルス発生回路をもうけてノ
４ルス電流を供給し、パルス電流の印加時において超電
導線が常電導化した時点にて液位を更新して表示器に表
示゛しようとするものである。
４ルス電流を供給し、パルス電流の印加時において超電
導線が常電導化した時点にて液位を更新して表示器に表
示゛しようとするものである。
以下図面を参照して実施例を説明する。第２図は本発明
による液体ヘリウム液面言１の一実施例溝成図である。
による液体ヘリウム液面言１の一実施例溝成図である。
図中の符号工ないし１１は第１図に対応している。１２
はパルス発生回路であってヒータ２に接続され、超電心
線１とヒータ２は電気的に独立している。１３はメモリ
伺表示器であって、パルス発生回路１２のパルスがオフ
になった時点で液位を更新し、前の液位を記憶する。
はパルス発生回路であってヒータ２に接続され、超電心
線１とヒータ２は電気的に独立している。１３はメモリ
伺表示器であって、パルス発生回路１２のパルスがオフ
になった時点で液位を更新し、前の液位を記憶する。
次に動作について説明する。先ず超電導線１には定電流
電源３より計測用の直流定電流工１を常時印加する。超
電導線１が常電導状態になった時の抵抗値はヒータ２の
抵抗値よシ、はるかに小さいため、超電導線１での発熱
はヒータ２でのそれに比べ非常に少ない。
電源３より計測用の直流定電流工１を常時印加する。超
電導線１が常電導状態になった時の抵抗値はヒータ２の
抵抗値よシ、はるかに小さいため、超電導線１での発熱
はヒータ２でのそれに比べ非常に少ない。
一方、ヒータ２に対してはノｅルス発生回路１２により
第３図に示すタイムチャートにしたがって、一定周期で
パルス電流Ｉ２を印加する。Ｔ１はヒータのオン時間で
あって超電導線１のＢ部を常電導化させるに必要十分な
時間に設定し、Ｂ部の温度はジュール熱によりＴ１時間
内に完全に臨界温度以上になり常電導化する。即ち、液
面９の測定活差はゼロとなシ、正確な計測が行なえる。
第３図に示すタイムチャートにしたがって、一定周期で
パルス電流Ｉ２を印加する。Ｔ１はヒータのオン時間で
あって超電導線１のＢ部を常電導化させるに必要十分な
時間に設定し、Ｂ部の温度はジュール熱によりＴ１時間
内に完全に臨界温度以上になり常電導化する。即ち、液
面９の測定活差はゼロとなシ、正確な計測が行なえる。
Ｔ２はヒータ２のオフ時間であり、この時間は液位のｉ
１測システムのサンプリング周期や、実用上の計測に支
障のない時間を考慮して決定される。なおこの時間は長
くても、ＬＨｅの液位の変動はゆっくシしているために
支障はない。そしてヒータ２がオフした時点でメモリ付
表示器１３の液位を更新する。以下同様の繰返し動作を
行ないＢ部が常電導化した時点、例えばヒータ２がオフ
になった時点で液位の更新を行ない、それ以前は前回の
液位の値が記憶される。ここでもし前回の液位の値を記
憶しないと、液位の更新時以外は無表示となシ、不具合
が生じるだめに前回の液位の値を記憶する。
１測システムのサンプリング周期や、実用上の計測に支
障のない時間を考慮して決定される。なおこの時間は長
くても、ＬＨｅの液位の変動はゆっくシしているために
支障はない。そしてヒータ２がオフした時点でメモリ付
表示器１３の液位を更新する。以下同様の繰返し動作を
行ないＢ部が常電導化した時点、例えばヒータ２がオフ
になった時点で液位の更新を行ない、それ以前は前回の
液位の値が記憶される。ここでもし前回の液位の値を記
憶しないと、液位の更新時以外は無表示となシ、不具合
が生じるだめに前回の液位の値を記憶する。
また例え記憶時間が長くても、ＬＨｅの液位の変動はゆ
るやかであるため支障はない。
るやかであるため支障はない。
上記実施例ではＬＨθ液面酬はｊｌＶ続〃１′ｚ視をし
ていないが、上述の如＜ ＬＨｅの液位監視の目的はＬ
Ｈｅの液面の大きな、ゆっくりとした変化を監視するも
のであるため、サンプリング周期の（ＴＩ＋Ｔ２・）で
充分である。
ていないが、上述の如＜ ＬＨｅの液位監視の目的はＬ
Ｈｅの液面の大きな、ゆっくりとした変化を監視するも
のであるため、サンプリング周期の（ＴＩ＋Ｔ２・）で
充分である。
以上説明した如く、本発明によればヒータにノＲルス電
流を印加し、ヒータがオフになった時点で液位の更新を
すると共に、表示するよう溝成しだので、ヒータオフ時
は発熱がなく、高価な液体ヘリウムの蒸発聞、が少なく
経済的な液体ヘリウム液面ｉ１を提供できる。
流を印加し、ヒータがオフになった時点で液位の更新を
すると共に、表示するよう溝成しだので、ヒータオフ時
は発熱がなく、高価な液体ヘリウムの蒸発聞、が少なく
経済的な液体ヘリウム液面ｉ１を提供できる。
第１図は従来の液体ヘリウム液面ａトの溝成図、第２図
は本発明による液体ヘリウム液面−１の一実施例購成図
、第３図は動作説明のだめのタイムチャートである。 ■・・・超電導線 ２・・・ヒータ ３・・・定電流電源 ４・・・増幅器 ５・・・演算器 ６・・・Ａ／Ｄ変換器７・・・表示器
８・・・液体ヘリウム９・・・液面 １ｏ・・・ガス
ヘリウム雰囲気１１・・・容器 １２・・・パルス発生
回路１３・・・メモリ付表示器 特許出願人 東京芝浦電気株式会社 代理人 弁理士 石 井 紀 男 第１図 第３図
は本発明による液体ヘリウム液面−１の一実施例購成図
、第３図は動作説明のだめのタイムチャートである。 ■・・・超電導線 ２・・・ヒータ ３・・・定電流電源 ４・・・増幅器 ５・・・演算器 ６・・・Ａ／Ｄ変換器７・・・表示器
８・・・液体ヘリウム９・・・液面 １ｏ・・・ガス
ヘリウム雰囲気１１・・・容器 １２・・・パルス発生
回路１３・・・メモリ付表示器 特許出願人 東京芝浦電気株式会社 代理人 弁理士 石 井 紀 男 第１図 第３図
Claims (1)
- 液体ヘリウム中に超電導線を支持し、前記超電導線に巻
きつけられだヒータに対して電源を供給して液体ヘリウ
ムの液位を測定し表示する液体ヘリウム液面計において
、電源としては／−、Ｏルス電流を印加してヒータを間
欠的に加熱すると共に、ノクルス電流がオフになった時
点で液位を更新し、かつメモリ付表示器に表示すること
を特徴とする液体ヘリウム液面旧。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3906584A JPS60181619A (ja) | 1984-02-29 | 1984-02-29 | 液体ヘリウム液面計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3906584A JPS60181619A (ja) | 1984-02-29 | 1984-02-29 | 液体ヘリウム液面計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60181619A true JPS60181619A (ja) | 1985-09-17 |
Family
ID=12542725
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3906584A Pending JPS60181619A (ja) | 1984-02-29 | 1984-02-29 | 液体ヘリウム液面計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60181619A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5114907A (en) * | 1991-03-15 | 1992-05-19 | Illinois Superconductor Corporation | Cryogenic fluid level sensor |
| US5593949A (en) * | 1993-07-06 | 1997-01-14 | Lockheed Martin Corporation | High temperature conductor probes for determining liquid level of cryogens |
| CN110887541A (zh) * | 2019-12-02 | 2020-03-17 | 北京航天试验技术研究所 | 一种正温度系数温度传感器测量液位的方法 |
-
1984
- 1984-02-29 JP JP3906584A patent/JPS60181619A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5114907A (en) * | 1991-03-15 | 1992-05-19 | Illinois Superconductor Corporation | Cryogenic fluid level sensor |
| US5593949A (en) * | 1993-07-06 | 1997-01-14 | Lockheed Martin Corporation | High temperature conductor probes for determining liquid level of cryogens |
| CN110887541A (zh) * | 2019-12-02 | 2020-03-17 | 北京航天试验技术研究所 | 一种正温度系数温度传感器测量液位的方法 |
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