低温液化ガス用液面計
【課題】容器に収容された低温液化ガスの液面の位置を計測する精度を高めることができる低温液化ガス用液面計を提供する。
【解決手段】低温液化ガス用液面計１は、容器の深さ方向に並べて配置される複数の超伝導体３５を備える。複数の超伝導体３５の超伝導遷移温度は同じであり、低温液化ガスの沸点よりも高い。断熱体３７は隣り合う超伝導体３５の間に配置されている。判定部１５は、複数の超伝導体３５の中で超伝導状態にある超伝導体３５と常伝導状態にある超伝導体３５とを判定する。決定部１７は、複数の超伝導体３５の中で超伝導状態にある一番上に位置する超伝導体３５を、判定部１５での判定を用いて特定することによって、低温液化ガスの液面の位置を求め、求めた液面の位置を液面の位置に決定する。
【解決手段】低温液化ガス用液面計１は、容器の深さ方向に並べて配置される複数の超伝導体３５を備える。複数の超伝導体３５の超伝導遷移温度は同じであり、低温液化ガスの沸点よりも高い。断熱体３７は隣り合う超伝導体３５の間に配置されている。判定部１５は、複数の超伝導体３５の中で超伝導状態にある超伝導体３５と常伝導状態にある超伝導体３５とを判定する。決定部１７は、複数の超伝導体３５の中で超伝導状態にある一番上に位置する超伝導体３５を、判定部１５での判定を用いて特定することによって、低温液化ガスの液面の位置を求め、求めた液面の位置を液面の位置に決定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は低温液化ガスの液面の位置を計測する液面計に関する。
【背景技術】
【０００２】
タンク内に貯蔵された液化水素、液化窒素及び液化ヘリウム等の低温液化ガスの液面の位置を計測する液面計として、超伝導を応用した技術が提案されている。例えば、超伝導体ＭｇＢ２からなる長尺状単芯線のセンサが内部に固定されている筒を貯蔵容器内の低温液化ガスに浸し、センサに電流を流してセンサの両端の電位差を測定し、実験データから予め求めていた電圧値と液面の位置との関係式を用いて、液面の位置を計測する技術がある(例えば特許文献１参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１３９４４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
超伝導体からなる長尺状単芯線では、液面の上に位置する部分であっても熱伝導により超伝導状態になることがあり、これが液面の位置を計測する精度を低下させる原因となる。
【０００５】
本発明は容器に収容された低温液化ガスの液面の位置を計測する精度を高めることができる低温液化ガス用液面計を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成する本発明の一の局面に係る低温液化ガス用液面計は、低温液化ガスを収容する容器の内部に前記容器の深さ方向に並べて配置することが可能であり、前記低温液化ガスの沸点よりも高い超伝導遷移温度であってそれぞれが有する前記超伝導遷移温度が同一である複数の超伝導体と、隣り合う前記超伝導体の間に配置され、隣り合う前記超伝導体を断熱する断熱体と、前記複数の超伝導体の中で超伝導状態にある超伝導体と常伝導状態にある超伝導体とを判定する判定部と、前記容器の深さ方向に並べて配置された前記複数の超伝導体の中で超伝導状態にある一番上に位置する超伝導体を、前記判定部での判定を用いて特定することによって、前記低温液化ガスの液面の位置を求め、求めた前記液面の位置を前記液面の位置に決定する決定部と、を備える。
【０００７】
本発明によれば、上述した複数の超伝導体に対して、超伝導状態にある超伝導体と常伝導状態にある超伝導体とを判定している。これにより、容器の深さ方向に並べて配置された複数の超伝導体の中で超伝導状態にある一番上に位置する超伝導体を特定することができるので、低温液化ガスの液面の位置を計測することができる。そして、本発明によれば、隣り合う超伝導体の間にこれらを断熱する断熱体を設けることにより、液面の上に位置する超伝導体を常伝導状態にすることが可能なので、液面の位置を計測する精度を高めることができる。
【０００８】
上記構成において、前記複数の超伝導体を加温するヒータと、前記判定部での判定前に、前記ヒータを作動させて前記複数の超伝導体を加温した後に前記ヒータの作動を停止させる制御をするヒータ制御部と、を備えることができる。
【０００９】
この構成によれば、超伝導状態にある超伝導体と常伝導状態にある超伝導体とを判定する前に、複数の超伝導体を一度、常伝導状態にすることができる。これにより、例えば液面が急激に低下し、低下前に液面下に位置した超伝導体が超伝導状態を維持した状態で判定することを防止できるので、液面の計測精度を高めることができる。
【００１０】
上記構成において、前記複数の超伝導体を１つのセットとして、前記超伝導遷移温度がそれぞれのセットで異なる複数のセットを備え、前記判定部は、前記複数のセットのそれぞれについて、前記複数の超伝導体の中で超伝導状態にある超伝導体と常伝導状態にある超伝導体とを判定し、前記決定部は、前記複数のセットのそれぞれについて前記液面の位置を求め、求めた前記液面の位置を用いて前記液面の位置を決定することができる。
【００１１】
この構成によれば、超伝導体の超伝導遷移温度がそれぞれ異なる複数のセットを備え、複数のセットのそれぞれの場合について液面の位置を求めている。したがって液面の位置のデータが複数あるので、例えば複数の液面の位置の平均値を液面の位置に決定することにより、液面の位置の計測誤差を小さくすることができる。
【００１２】
上記構成において、前記低温液化ガスの沸点を特定できる情報及び前記複数のセットのそれぞれの前記超伝導遷移温度の情報が、操作によって設定される設定部を備え、前記決定部は、前記複数のセットのそれぞれについて求めた前記液面の位置が同じでない場合、前記複数のセットの中で前記低温液化ガスの沸点に最も近い前記超伝導遷移温度のセットを用いて求めた前記液面の位置を、前記液面の位置に決定することができる。
【００１３】
液面の位置が急激に低下すると、低下前に液面下に位置した超伝導体は、余熱(冷熱)の影響により、しばらく超伝導状態を維持していることがある。この構成は、低温液化ガスの沸点に最も近い超伝導遷移温度を有する超伝導体が、余熱の影響を一番受けにくいことを考慮したものであり、複数の超伝導体を加温するヒータを備えない場合に特に有効となる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、容器に収容された低温液化ガスの液面の位置を計測する精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態に係る低温液化ガス用液面計の概略図である。
【図２】センサ部の側面図である。
【図３】低温液化ガスを収容する容器の内部にセンサ部を取り付けた状態を示す図である。
【図４】超伝導状態にある超伝導体の個数と液面の位置との対応関係の一例を示す表である。
【図５】第１実施形態に係る低温液化ガス用液面計を用いた液面の計測動作の一例を説明するフローチャートである。
【図６】上記計測動作における低温液化ガスの液面とセンサ部の関係を示す図である。
【図７】第２実施形態に係る低温液化ガス用液面計に備えられるセンサ部の平面図である。
【図８】容器に配置されたセンサ部と液面の一例を示す図である。
【図９】容器に配置されたセンサ部と液面の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は本発明の第１実施形態に係る低温液化ガス用液面計１の概略図である。低温液化ガス用液面計１はセンサ部１１、複数の電流測定部１３、判定部１５、決定部１７、設定部１９、表示制御部２１、表示部２３及びヒータ制御部２５を備える。図２はセンサ部１１の側面図である。
【００１７】
図１及び図２に示すように、センサ部１１は実装基板３１、ヒータ３３及び複数の超伝導体３５を備える。複数の超伝導体３５は同じ材料から構成されており、したがって同じ超伝導遷移温度を有する。超伝導体３５は低温液化ガスの沸点よりも高い超伝導遷移温度を有する。気化された低温液化ガスによって超伝導体３５が超伝導状態になれば液面の位置の正確な計測ができないので、超伝導体３５の超伝導遷移温度は低温液化ガスの沸点付近であることが好ましい。例えば、低温液化ガスが液化水素(沸点２０Ｋ)であれば、超伝導体３５として、超伝導遷移温度２３ＫであるＮｂ３Ｇｅや超伝導遷移温度３９ＫであるＭｇＢ２を用いることができる。低温液化ガスは、その沸点が超伝導体３５の超伝導遷移温度よりも低ければ、本実施形態を適用することが可能である。
【００１８】
ヒータ３３は実装基板３１に実装されており、ヒータ３３上に複数の超伝導体３５が間隔を空けて形成されている。ヒータ３３によって複数の超伝導体３５が加温される。ヒータ３３は低温液化ガスの温度領域で動作可能な電気抵抗素子であり、材料がステンレス、マンガニン等からなる。
【００１９】
図３に示すように、低温液化ガスを収容する容器４１の内部にセンサ部１１を取り付けた際に、複数の超伝導体３５が容器４１の深さ方向Ｄに一列に並ぶように、複数の超伝導体３５はヒータ３３上に配置されている。したがって、複数の超伝導体３５は低温液化ガスを収容する容器４１の内部に容器４１の深さ方向Ｄに並べて配置することが可能にされている。
【００２０】
断熱体３７は隣り合う超伝導体３５の間に配置されており、隣り合う超伝導体３５を断熱すると共に電気的に絶縁する。断熱体３７の材料としてＦＲＰ(Fiber Reinforced Plastics)等を例示することができる。
【００２１】
超伝導体３５の厚みＴ１と断熱体３７の厚みＴ２は、低温液化ガス用液面計１の分解能に対応している。例えば厚みＴ１＋厚みＴ２が１ｃｍで、複数の超伝導体３５が１００個であれば、１００ｃｍの範囲を１ｃｍ単位で計測できる。
【００２２】
複数の電流測定部１３は複数の超伝導体３５のそれぞれに対応して設けられている。したがって、超伝導体３５の個数がＮであれば、電流測定部１３の個数もＮとなる。電流測定部１３は対応する超伝導体３５に電圧を印加して、その超伝導体３５を流れた電流を測定する。
【００２３】
判定部１５は複数の電流測定部１３でそれぞれ測定された電流Ｉ１〜Ｉｎを用いて、複数の超伝導体３５の中で超伝導状態にある超伝導体３５と常伝導状態にある超伝導体３５とを判定する。電流Ｉ１〜Ｉｎの中で電流が∞である超伝導体３５が超伝導状態と判定され、それ以外が常伝導状態と判定される。
【００２４】
設定部１９では複数の超伝導体３５の中で超伝導状態にある超伝導体３５の個数に対応する液面の位置が、低温液化ガス用液面計１の製造者等によって設定されて、記憶される。図４は設定部１９に記憶されている個数と液面の位置との対応を示す表の一例である。
【００２５】
図３及び図４を参照して、複数の超伝導体３５の中で超伝導状態にある超伝導体３５の個数が１であれば、超伝導状態にある一番上に位置する超伝導体３５は、底４５から第１番目の超伝導体３５であり、液面４３の位置は容器４１の底４５から５ｃｍである。個数が２であれば、超伝導状態にある一番上に位置する超伝導体３５は、底４５から第２番目の超伝導体３５であり、液面４３の位置は底４５から６ｃｍである。個数が３であれば、超伝導状態にある一番上に位置する超伝導体３５は、底４５から第３番目の超伝導体３５であり、液面４３の位置は底４５から７ｃｍである。個数が４であれば、超伝導状態にある一番上に位置する超伝導体３５は、底４５から第４番目の超伝導体３５であり、液面４３の位置は底４５から８ｃｍである。個数が１００であれば、超伝導状態にある一番上に位置する超伝導体３５は、底４５から第１００番目の超伝導体３５であり、液面４３の位置は底４５から１０４ｃｍである。
【００２６】
決定部１７は判定部１５での判定結果を用いて、複数の超伝導体３５の中で超伝導状態にある超伝導体３５の個数をカウントする。そして決定部１７は設定部１９を参照して、カウントした個数に対応する液面４３の位置を、液面４３の位置として決定する。したがって、決定部１７は容器４１の深さ方向Ｄに並べて配置された複数の超伝導体３５の中で超伝導状態にある一番上に位置する超伝導体３５を、判定部１５での判定を用いて特定することによって、低温液化ガスの液面４３の位置を求め、求めた液面４３の位置を液面４３の位置に決定する。
【００２７】
表示制御部２１は表示部２３(例えば液晶パネル)の表示を制御し、決定部１７で決定された液面４３の位置を表示部２３に表示させる機能を有する。
【００２８】
ヒータ制御部２５は判定部１５での判定前に、ヒータ３３を作動させて複数の超伝導体３５を加温した後にヒータ３３の作動を停止させる制御をする。これにより、判定部１５での判定前に複数の超伝導体３５を一度、常伝導状態にしている。
【００２９】
判定部１５、決定部１７、設定部１９、表示制御部２１及びヒータ制御部２５は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＲＯＭ(Read Only Memory)及びＲＡＭ(Random Access Memory)等よって構成される。
【００３０】
次に、第１実施形態に係る低温液化ガス用液面計１を用いた液面４３の計測動作の一例について説明する。図５はその計測動作を説明するフローチャートである。図６はその計測動作における低温液化ガスの液面４３とセンサ部１１の関係を示す図である。
【００３１】
低温液化ガスの液面４３は、容器４１の底４５から４番目の超伝導体３５と５番目の超伝導体３５の間の断熱体３７のところに位置している。したがって、複数(例えば１００個)の超伝導体３５の中で４個の超伝導体３５が低温液化ガスに浸っている。
【００３２】
まず、ヒータ制御部２５はヒータ３３を作動させて、ヒータ３３により複数の超伝導体３５を加温する(ステップＳ１)。これにより複数の超伝導体３５を一度、常伝導状態にする。したがって、例えば、低温液化ガスの液面４３が急激に低下し、低下前に液面下に位置した超伝導体３５が超伝導状態を維持していた場合、その状態を速やかに解消できる。
【００３３】
次に、複数の電流測定部１３によって、対応する超伝導体３５を流れる電流を測定する(ステップＳ３)。超伝導体３５が低温液化ガスに浸っていれば、その超伝導体３５は超伝導状態となり、その超伝導体３５の抵抗値が０オームになるので、その超伝導体３５を流れる電流は∞となる。一方、超伝導体３５が低温液化ガスに浸っていなければ、その超伝導体３５は常伝導状態となり、その超伝導体３５を流れる電流は∞にならない。
【００３４】
複数の電流測定部１３によって測定された電流Ｉ１〜Ｉｎのデータは、判定部１５に送られる。判定部１５は電流が∞である超伝導体３５を超伝導状態と判定し、電流が∞でない超伝導体３５を常伝導状態と判定する。
【００３５】
決定部１７は、判定部１５で超伝導状態にあると判定された超伝導体３５の個数をカウントする(ステップＳ５)。図６では容器４１の底４５から１番目、２番目、３番目及び４番目の超伝導体３５を流れる電流Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４が∞なので、超伝導状態にある超伝導体３５の個数は４となる。
【００３６】
決定部１７は設定部１９を用いて個数が４の場合の液面４３の位置を求める(ステップＳ７)。第１実施形態では、ステップＳ７で求めた液面４３の位置を、そのまま液面４３の位置として決定する(ステップＳ９)。ここでは図４に示す表から液面４３の位置は容器４１の底から８ｃｍとなる。表示制御部２１によって表示部２３に液面４３の位置(ここでは８ｃｍ)が表示される(ステップＳ１１)。
【００３７】
第１実施形態の主な効果を説明する。第１実施形態では容器４１の深さ方向Ｄに並べて配置された複数の超伝導体３５について、超伝導状態にある超伝導体３５と常伝導状態にある超伝導体３５を判定している。そして超伝導状態にある超伝導体３５の個数をカウントして、これを基にして液面４３の位置を決定し、液面４３の位置を表示している。このように第１実施形態では、超伝導状態にある超伝導体３５と常伝導状態にある超伝導体３５とを判定している。これにより、容器４１の深さ方向Ｄに並べて配置された複数の超伝導体３５の中で超伝導状態にある一番上に位置する超伝導体３５を特定することができるので、低温液化ガスの液面４３の位置を計測することができる。そして、第１実施形態によれば、隣り合う超伝導体３５の間にこれらを断熱する断熱体３７を設けることにより、液面４３の上に位置する超伝導体３５を常伝導状態にすることが可能なので、液面４３の位置を計測する精度を高めることができる。
【００３８】
また、第１実施形態によれば、判定部１５での判定前に、ステップＳ１においてヒータ３３を作動させて複数の超伝導体３５を加温した後にヒータ３３の作動を停止させている。これにより、超伝導状態にある超伝導体３５と常伝導状態にある超伝導体３５とを判定する前に、複数の超伝導体３５を一度、常伝導状態にすることができる。その結果、例えば液面４３が急激に低下し、低下前に液面下に位置した超伝導体３５が超伝導状態を維持した状態で判定することを防止できるので、液面４３の計測精度を高めることができる。
【００３９】
次に、第２実施形態を説明する。第２実施形態については第１実施形態との相違点を中心に説明し、共通点については説明を省略する。図７は第２実施形態に係る低温液化ガス用液面計に備えられるセンサ部５１の平面図である。センサ部５１は図１に示す複数の超伝導体３５を１つのセットとして、３つのセット(複数のセットの一例)を備える。各セットの超伝導体３５の超伝導遷移温度がそれぞれ異なる。例えば、第１のセット５３ａに含まれる複数の超伝導体３５ａの超伝導遷移温度が−１６０℃、第２のセット５３ｂに含まれる複数の超伝導体３５ｂの超伝導遷移温度が−１７０℃、第３のセット５３ｃに含まれる複数の超伝導体３５ｃの超伝導遷移温度が−１８０℃とする。なお、第１のセット５３ａ、第２のセット５３ｂ、第３のセット５３ｃを区別する必要がなければ、セット５３と記載する。超伝導体３５ａ，３５ｂ，３５ｃを区別する必要がなければ超伝導体３５と記載する。
【００４０】
実装基板３１に形成されたヒータ３３上に各セット５３の複数の超伝導体３５が配置されている。各セット５３の超伝導体３５の個数は同じである。個数を例えばＮとすれば、各セット５３の同じ順番の超伝導体３５は容器の深さ方向Ｄの位置が同じである。すなわち、第１番目の超伝導体３５ａ，３５ｂ，３５ｃは容器の深さ方向Ｄの位置が同じであり、第２番目の超伝導体３５ａ，３５ｂ，３５ｃは容器の深さ方向Ｄの位置が同じであり、・・・、第Ｎ番目の超伝導体３５ａ，３５ｂ，３５ｃは容器の深さ方向Ｄの位置が同じである。
【００４１】
図示はしていないが、各超伝導体３５に対応させて、図１に示す電流測定部１３が設けられている。第１のセット５３ａで測定された電流Ｉ１〜Ｉｎ、第２のセット５３ｂで測定された電流Ｉ１〜Ｉｎ、第３のセット５３ｃで測定された電流Ｉ１〜Ｉｎは、図１に示す判定部１５に送られる。判定部１５は第１のセット５３ａについて、複数の超伝導体３５ａの中で超伝導状態にある超伝導体３５ａと常伝導状態にある超伝導体３５ａとを判定し、第２のセット５３ｂについて、複数の超伝導体３５ｂの中で超伝導状態にある超伝導体３５ｂと常伝導状態にある超伝導体３５ｂとを判定し、第３のセット５３ｃについて、複数の超伝導体３５ｃの中で超伝導状態にある超伝導体３５ｃと常伝導状態にある超伝導体３５ｃとを判定する。
【００４２】
第２実施形態では、図５のステップＳ１，Ｓ３，Ｓ５，Ｓ７によって、第１のセット５３ａを用いて液面４３の位置を求め、第２のセット５３ｂを用いて液面４３の位置を求め、第３のセット５３ｃを用いて液面４３の位置を求める。このように第２実施形態では液面４３の位置のデータが３つ得られ、決定部１７は３つデータを用いて、液面４３の位置を決定する。液面の位置の決定の仕方についてはいくつかあり、それについて説明する。第１のセット５３ａの超伝導体３５ａの超伝導遷移温度が−１６０℃、第２のセット５３ｂの超伝導体３５ｂの超伝導遷移温度が−１７０℃、第３のセット５３ｃの超伝導体３５ｃの超伝導遷移温度が−１８０℃である。低温液化ガスは液化酸素(沸点−１８３℃)とする。
【００４３】
液面４３の位置の決定の仕方の一つとして、決定部１７は第１のセット５３ａ、第２のセット５３ｂ及び第３のセット５３ｃを用いて求めた液面４３の位置が同じでない場合、 液面４３の位置の３つのデータの平均値を液面４３の位置に決定する。これを具体的に説明する。図８は容器に配置されたセンサ部５１と液面４３の位置関係の一例を示す図である。センサ部５１は超伝導体３５ａ，３５ｂ，３５ｃ以外を省略して記載している。
【００４４】
液面４３のところに位置する超伝導体３５の全部が低温液化ガスに浸らずに、一部が浸る場合、超伝導体状態にある一番上に位置する超伝導体３５が、各セット５３で同じにならないことが起きる可能性がある。超伝導体３５ａ，３５ｂの超伝導遷移温度は、低温液化ガスの沸点より比較的大きいので、超伝導体３５ａ，３５ｂの一部が低温液化ガスに浸れば、超伝導体３５ａ，３５ｂは超伝導状態となる。これに対して、超伝導体３５ｃの超伝導遷移温度は、低温液化ガスの沸点に近いので、超伝導体３５ｃの全部が低温液化ガスに浸らなければ、超伝導体３５ｃは超伝導状態とならない。
【００４５】
したがって、図８では液面４３の実際の位置は１９ｃｍであるが、第１のセット５３ａ及び第２のセット５３ｂを用いて求めた液面４３の位置が１９ｃｍであり、第３のセット５３ｃを用いて求めた液面４３の位置が１８ｃｍになる。決定部１７は求めた液面４３の位置が同じにならなければ、第１のセット５３ａ、第２のセット５３ｂ及び第３のセット５３ｃを用いて求めた液面４３の位置の平均値を演算する。
【００４６】
(１９＋１９＋１８)÷３＝１８．６６６・・・≒１９
平均値は１９ｃｍとなり、表示制御部２１は表示部２３に１９ｃｍを表示する。
【００４７】
液面４３の位置の決定の仕方の他の一つとして、決定部１７は第１のセット５３ａ、第２のセット５３ｂ及び第３のセット５３ｃを用いて求めた液面４３の位置が同じでない場合、低温液化ガスの沸点に最も近い超伝導遷移温度を有する超伝導体３５のセット５３を用いて求めた液面４３の位置を、液面４３の位置に決定する。これについて図９を用いて具体的に説明する。図９は容器に配置されたセンサ部５１と液面４３の他の例を示す図である。センサ部５１は超伝導体３５ａ，３５ｂ，３５ｃ以外を省略して記載している。
【００４８】
この決定の仕方では、低温液化ガスの沸点を特定できる情報並びに、第１のセット５３ａ、第２のセット５３ｂ及び第３のセット５３ｃのそれぞれの超伝導遷移温度の情報が、設定部１９に設定される。例えば、第１のセット５３ａに含まれる超伝導体３５ａの超伝導遷移温度−１６０℃、第２のセット５３ｂに含まれる超伝導体３５ｂの超伝導遷移温度−１７０℃、第３のセット５３ｃに含まれる超伝導体３５ｃの超伝導遷移温度−１８０℃の値が予め設定部１９に予め設定されている。低温液化ガス用液面計の使用者が計測対象となる低温液化ガスの沸点の値を設定部１９に設定した後、液面４３の位置の計測を可能にする。
【００４９】
低温液化ガスの沸点の値を設定する替わりに、低温液化ガスの名称を選択させてもよい。この場合は、低温液化ガスの名称とその低温液化ガスの沸点とを対応づけた情報(例えば、液化酸素：−１８３℃、液化窒素：−１９６℃、液化ヘリウム：−２６８℃、・・・)を予め設定部１９に設定する。設定部１９は表示制御部２１によって上記情報に含まれる低温液化ガスの名称を表示部２３に表示させて、低温液化ガス用液面計の使用者が計測対象となる低温液化ガスの名称を選択することにより、低温液化ガスの沸点を特定する。
【００５０】
図９の(Ａ)から(Ｂ)に示すように液面４３の位置が急激に低下したとする。図９の(Ａ)では液面４３の実際の位置は２０ｃｍであり、第１のセット５３ａ、第２のセット５３ｂ、第３のセット５３ｃのいずれも２０ｃｍに対応する超伝導体３５ａ，３５ｂ，３５ｃが一番上に位置する超伝導体状態の超伝導体である。図９の(Ｂ)に示すように、液面４３が急激に減少した場合、超伝導体３５ａ，３５ｂ，３５ｃに残っている余熱(冷熱)によって、低温液化ガスの沸点より比較的高い超伝導遷移温度を有する第１のセット５３ａ及び第２のセット５３ｂでは、液面４３の低下前に液面下に位置した超伝導体３５ａ，３５ｂが常伝導状態に遷移せず超伝導状態を維持することがある。このようなことは、ヒータ３３により超伝導体３５ａ，３５ｂ，３５ｃを加温すれば、解消することができるが、センサ部５１がヒータ３３を備えない態様であれば、解消することができない。
【００５１】
したがって、(Ｂ)において、液面４３の位置の３つのデータの平均値を液面４３の位置に決定すれば却って測定精度が悪くなる。低温液化ガスの沸点に最も近い超伝導遷移温度を有する超伝導体３５が、余熱の影響を一番受けにくい。そこで、第１のセット５３ａ、第２のセット５３ｂ、第３のセット５３ｃを用いて求めた液面４３の位置が同じにならない場合、低温液化ガスの沸点に最も近い超伝導遷移温度を有するセット５３(この例では第３のセット５３ｃ)を用いて求めた液面４３の位置を、液面４３の位置に決定して、表示部２３に表示する。このような決定の仕方は、超伝導体３５ａ，３５ｂ，３５ｃを加温するヒータ３３を備えない態様の場合に特に有効である。
【００５２】
以上説明したように、第２実施形態によれば、超伝導遷移温度がそれぞれ異なる３つのセット５３を備え、各セット５３を用いて液面４３の位置を求めている。したがって液面４３の位置として３つのデータが得られるので、これらのデータを用いて総合的に判断して液面４３の位置を決定することができる。よって液面４３の位置を計測する精度をさらに高めることができる。
【符号の説明】
【００５３】
１ 低温液化ガス用液面計
１１ センサ部
３１ 実装基板
３３ ヒータ
３５，３５ａ，３５ｂ，３５ｃ 超伝導体
３７ 断熱体
４１ 容器
４３ 液面
５１ センサ部
５３ａ 第１のセット
５３ｂ 第２のセット
５３ｃ 第３のセット
【技術分野】
【０００１】
本発明は低温液化ガスの液面の位置を計測する液面計に関する。
【背景技術】
【０００２】
タンク内に貯蔵された液化水素、液化窒素及び液化ヘリウム等の低温液化ガスの液面の位置を計測する液面計として、超伝導を応用した技術が提案されている。例えば、超伝導体ＭｇＢ２からなる長尺状単芯線のセンサが内部に固定されている筒を貯蔵容器内の低温液化ガスに浸し、センサに電流を流してセンサの両端の電位差を測定し、実験データから予め求めていた電圧値と液面の位置との関係式を用いて、液面の位置を計測する技術がある(例えば特許文献１参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１３９４４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
超伝導体からなる長尺状単芯線では、液面の上に位置する部分であっても熱伝導により超伝導状態になることがあり、これが液面の位置を計測する精度を低下させる原因となる。
【０００５】
本発明は容器に収容された低温液化ガスの液面の位置を計測する精度を高めることができる低温液化ガス用液面計を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成する本発明の一の局面に係る低温液化ガス用液面計は、低温液化ガスを収容する容器の内部に前記容器の深さ方向に並べて配置することが可能であり、前記低温液化ガスの沸点よりも高い超伝導遷移温度であってそれぞれが有する前記超伝導遷移温度が同一である複数の超伝導体と、隣り合う前記超伝導体の間に配置され、隣り合う前記超伝導体を断熱する断熱体と、前記複数の超伝導体の中で超伝導状態にある超伝導体と常伝導状態にある超伝導体とを判定する判定部と、前記容器の深さ方向に並べて配置された前記複数の超伝導体の中で超伝導状態にある一番上に位置する超伝導体を、前記判定部での判定を用いて特定することによって、前記低温液化ガスの液面の位置を求め、求めた前記液面の位置を前記液面の位置に決定する決定部と、を備える。
【０００７】
本発明によれば、上述した複数の超伝導体に対して、超伝導状態にある超伝導体と常伝導状態にある超伝導体とを判定している。これにより、容器の深さ方向に並べて配置された複数の超伝導体の中で超伝導状態にある一番上に位置する超伝導体を特定することができるので、低温液化ガスの液面の位置を計測することができる。そして、本発明によれば、隣り合う超伝導体の間にこれらを断熱する断熱体を設けることにより、液面の上に位置する超伝導体を常伝導状態にすることが可能なので、液面の位置を計測する精度を高めることができる。
【０００８】
上記構成において、前記複数の超伝導体を加温するヒータと、前記判定部での判定前に、前記ヒータを作動させて前記複数の超伝導体を加温した後に前記ヒータの作動を停止させる制御をするヒータ制御部と、を備えることができる。
【０００９】
この構成によれば、超伝導状態にある超伝導体と常伝導状態にある超伝導体とを判定する前に、複数の超伝導体を一度、常伝導状態にすることができる。これにより、例えば液面が急激に低下し、低下前に液面下に位置した超伝導体が超伝導状態を維持した状態で判定することを防止できるので、液面の計測精度を高めることができる。
【００１０】
上記構成において、前記複数の超伝導体を１つのセットとして、前記超伝導遷移温度がそれぞれのセットで異なる複数のセットを備え、前記判定部は、前記複数のセットのそれぞれについて、前記複数の超伝導体の中で超伝導状態にある超伝導体と常伝導状態にある超伝導体とを判定し、前記決定部は、前記複数のセットのそれぞれについて前記液面の位置を求め、求めた前記液面の位置を用いて前記液面の位置を決定することができる。
【００１１】
この構成によれば、超伝導体の超伝導遷移温度がそれぞれ異なる複数のセットを備え、複数のセットのそれぞれの場合について液面の位置を求めている。したがって液面の位置のデータが複数あるので、例えば複数の液面の位置の平均値を液面の位置に決定することにより、液面の位置の計測誤差を小さくすることができる。
【００１２】
上記構成において、前記低温液化ガスの沸点を特定できる情報及び前記複数のセットのそれぞれの前記超伝導遷移温度の情報が、操作によって設定される設定部を備え、前記決定部は、前記複数のセットのそれぞれについて求めた前記液面の位置が同じでない場合、前記複数のセットの中で前記低温液化ガスの沸点に最も近い前記超伝導遷移温度のセットを用いて求めた前記液面の位置を、前記液面の位置に決定することができる。
【００１３】
液面の位置が急激に低下すると、低下前に液面下に位置した超伝導体は、余熱(冷熱)の影響により、しばらく超伝導状態を維持していることがある。この構成は、低温液化ガスの沸点に最も近い超伝導遷移温度を有する超伝導体が、余熱の影響を一番受けにくいことを考慮したものであり、複数の超伝導体を加温するヒータを備えない場合に特に有効となる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、容器に収容された低温液化ガスの液面の位置を計測する精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態に係る低温液化ガス用液面計の概略図である。
【図２】センサ部の側面図である。
【図３】低温液化ガスを収容する容器の内部にセンサ部を取り付けた状態を示す図である。
【図４】超伝導状態にある超伝導体の個数と液面の位置との対応関係の一例を示す表である。
【図５】第１実施形態に係る低温液化ガス用液面計を用いた液面の計測動作の一例を説明するフローチャートである。
【図６】上記計測動作における低温液化ガスの液面とセンサ部の関係を示す図である。
【図７】第２実施形態に係る低温液化ガス用液面計に備えられるセンサ部の平面図である。
【図８】容器に配置されたセンサ部と液面の一例を示す図である。
【図９】容器に配置されたセンサ部と液面の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は本発明の第１実施形態に係る低温液化ガス用液面計１の概略図である。低温液化ガス用液面計１はセンサ部１１、複数の電流測定部１３、判定部１５、決定部１７、設定部１９、表示制御部２１、表示部２３及びヒータ制御部２５を備える。図２はセンサ部１１の側面図である。
【００１７】
図１及び図２に示すように、センサ部１１は実装基板３１、ヒータ３３及び複数の超伝導体３５を備える。複数の超伝導体３５は同じ材料から構成されており、したがって同じ超伝導遷移温度を有する。超伝導体３５は低温液化ガスの沸点よりも高い超伝導遷移温度を有する。気化された低温液化ガスによって超伝導体３５が超伝導状態になれば液面の位置の正確な計測ができないので、超伝導体３５の超伝導遷移温度は低温液化ガスの沸点付近であることが好ましい。例えば、低温液化ガスが液化水素(沸点２０Ｋ)であれば、超伝導体３５として、超伝導遷移温度２３ＫであるＮｂ３Ｇｅや超伝導遷移温度３９ＫであるＭｇＢ２を用いることができる。低温液化ガスは、その沸点が超伝導体３５の超伝導遷移温度よりも低ければ、本実施形態を適用することが可能である。
【００１８】
ヒータ３３は実装基板３１に実装されており、ヒータ３３上に複数の超伝導体３５が間隔を空けて形成されている。ヒータ３３によって複数の超伝導体３５が加温される。ヒータ３３は低温液化ガスの温度領域で動作可能な電気抵抗素子であり、材料がステンレス、マンガニン等からなる。
【００１９】
図３に示すように、低温液化ガスを収容する容器４１の内部にセンサ部１１を取り付けた際に、複数の超伝導体３５が容器４１の深さ方向Ｄに一列に並ぶように、複数の超伝導体３５はヒータ３３上に配置されている。したがって、複数の超伝導体３５は低温液化ガスを収容する容器４１の内部に容器４１の深さ方向Ｄに並べて配置することが可能にされている。
【００２０】
断熱体３７は隣り合う超伝導体３５の間に配置されており、隣り合う超伝導体３５を断熱すると共に電気的に絶縁する。断熱体３７の材料としてＦＲＰ(Fiber Reinforced Plastics)等を例示することができる。
【００２１】
超伝導体３５の厚みＴ１と断熱体３７の厚みＴ２は、低温液化ガス用液面計１の分解能に対応している。例えば厚みＴ１＋厚みＴ２が１ｃｍで、複数の超伝導体３５が１００個であれば、１００ｃｍの範囲を１ｃｍ単位で計測できる。
【００２２】
複数の電流測定部１３は複数の超伝導体３５のそれぞれに対応して設けられている。したがって、超伝導体３５の個数がＮであれば、電流測定部１３の個数もＮとなる。電流測定部１３は対応する超伝導体３５に電圧を印加して、その超伝導体３５を流れた電流を測定する。
【００２３】
判定部１５は複数の電流測定部１３でそれぞれ測定された電流Ｉ１〜Ｉｎを用いて、複数の超伝導体３５の中で超伝導状態にある超伝導体３５と常伝導状態にある超伝導体３５とを判定する。電流Ｉ１〜Ｉｎの中で電流が∞である超伝導体３５が超伝導状態と判定され、それ以外が常伝導状態と判定される。
【００２４】
設定部１９では複数の超伝導体３５の中で超伝導状態にある超伝導体３５の個数に対応する液面の位置が、低温液化ガス用液面計１の製造者等によって設定されて、記憶される。図４は設定部１９に記憶されている個数と液面の位置との対応を示す表の一例である。
【００２５】
図３及び図４を参照して、複数の超伝導体３５の中で超伝導状態にある超伝導体３５の個数が１であれば、超伝導状態にある一番上に位置する超伝導体３５は、底４５から第１番目の超伝導体３５であり、液面４３の位置は容器４１の底４５から５ｃｍである。個数が２であれば、超伝導状態にある一番上に位置する超伝導体３５は、底４５から第２番目の超伝導体３５であり、液面４３の位置は底４５から６ｃｍである。個数が３であれば、超伝導状態にある一番上に位置する超伝導体３５は、底４５から第３番目の超伝導体３５であり、液面４３の位置は底４５から７ｃｍである。個数が４であれば、超伝導状態にある一番上に位置する超伝導体３５は、底４５から第４番目の超伝導体３５であり、液面４３の位置は底４５から８ｃｍである。個数が１００であれば、超伝導状態にある一番上に位置する超伝導体３５は、底４５から第１００番目の超伝導体３５であり、液面４３の位置は底４５から１０４ｃｍである。
【００２６】
決定部１７は判定部１５での判定結果を用いて、複数の超伝導体３５の中で超伝導状態にある超伝導体３５の個数をカウントする。そして決定部１７は設定部１９を参照して、カウントした個数に対応する液面４３の位置を、液面４３の位置として決定する。したがって、決定部１７は容器４１の深さ方向Ｄに並べて配置された複数の超伝導体３５の中で超伝導状態にある一番上に位置する超伝導体３５を、判定部１５での判定を用いて特定することによって、低温液化ガスの液面４３の位置を求め、求めた液面４３の位置を液面４３の位置に決定する。
【００２７】
表示制御部２１は表示部２３(例えば液晶パネル)の表示を制御し、決定部１７で決定された液面４３の位置を表示部２３に表示させる機能を有する。
【００２８】
ヒータ制御部２５は判定部１５での判定前に、ヒータ３３を作動させて複数の超伝導体３５を加温した後にヒータ３３の作動を停止させる制御をする。これにより、判定部１５での判定前に複数の超伝導体３５を一度、常伝導状態にしている。
【００２９】
判定部１５、決定部１７、設定部１９、表示制御部２１及びヒータ制御部２５は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＲＯＭ(Read Only Memory)及びＲＡＭ(Random Access Memory)等よって構成される。
【００３０】
次に、第１実施形態に係る低温液化ガス用液面計１を用いた液面４３の計測動作の一例について説明する。図５はその計測動作を説明するフローチャートである。図６はその計測動作における低温液化ガスの液面４３とセンサ部１１の関係を示す図である。
【００３１】
低温液化ガスの液面４３は、容器４１の底４５から４番目の超伝導体３５と５番目の超伝導体３５の間の断熱体３７のところに位置している。したがって、複数(例えば１００個)の超伝導体３５の中で４個の超伝導体３５が低温液化ガスに浸っている。
【００３２】
まず、ヒータ制御部２５はヒータ３３を作動させて、ヒータ３３により複数の超伝導体３５を加温する(ステップＳ１)。これにより複数の超伝導体３５を一度、常伝導状態にする。したがって、例えば、低温液化ガスの液面４３が急激に低下し、低下前に液面下に位置した超伝導体３５が超伝導状態を維持していた場合、その状態を速やかに解消できる。
【００３３】
次に、複数の電流測定部１３によって、対応する超伝導体３５を流れる電流を測定する(ステップＳ３)。超伝導体３５が低温液化ガスに浸っていれば、その超伝導体３５は超伝導状態となり、その超伝導体３５の抵抗値が０オームになるので、その超伝導体３５を流れる電流は∞となる。一方、超伝導体３５が低温液化ガスに浸っていなければ、その超伝導体３５は常伝導状態となり、その超伝導体３５を流れる電流は∞にならない。
【００３４】
複数の電流測定部１３によって測定された電流Ｉ１〜Ｉｎのデータは、判定部１５に送られる。判定部１５は電流が∞である超伝導体３５を超伝導状態と判定し、電流が∞でない超伝導体３５を常伝導状態と判定する。
【００３５】
決定部１７は、判定部１５で超伝導状態にあると判定された超伝導体３５の個数をカウントする(ステップＳ５)。図６では容器４１の底４５から１番目、２番目、３番目及び４番目の超伝導体３５を流れる電流Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４が∞なので、超伝導状態にある超伝導体３５の個数は４となる。
【００３６】
決定部１７は設定部１９を用いて個数が４の場合の液面４３の位置を求める(ステップＳ７)。第１実施形態では、ステップＳ７で求めた液面４３の位置を、そのまま液面４３の位置として決定する(ステップＳ９)。ここでは図４に示す表から液面４３の位置は容器４１の底から８ｃｍとなる。表示制御部２１によって表示部２３に液面４３の位置(ここでは８ｃｍ)が表示される(ステップＳ１１)。
【００３７】
第１実施形態の主な効果を説明する。第１実施形態では容器４１の深さ方向Ｄに並べて配置された複数の超伝導体３５について、超伝導状態にある超伝導体３５と常伝導状態にある超伝導体３５を判定している。そして超伝導状態にある超伝導体３５の個数をカウントして、これを基にして液面４３の位置を決定し、液面４３の位置を表示している。このように第１実施形態では、超伝導状態にある超伝導体３５と常伝導状態にある超伝導体３５とを判定している。これにより、容器４１の深さ方向Ｄに並べて配置された複数の超伝導体３５の中で超伝導状態にある一番上に位置する超伝導体３５を特定することができるので、低温液化ガスの液面４３の位置を計測することができる。そして、第１実施形態によれば、隣り合う超伝導体３５の間にこれらを断熱する断熱体３７を設けることにより、液面４３の上に位置する超伝導体３５を常伝導状態にすることが可能なので、液面４３の位置を計測する精度を高めることができる。
【００３８】
また、第１実施形態によれば、判定部１５での判定前に、ステップＳ１においてヒータ３３を作動させて複数の超伝導体３５を加温した後にヒータ３３の作動を停止させている。これにより、超伝導状態にある超伝導体３５と常伝導状態にある超伝導体３５とを判定する前に、複数の超伝導体３５を一度、常伝導状態にすることができる。その結果、例えば液面４３が急激に低下し、低下前に液面下に位置した超伝導体３５が超伝導状態を維持した状態で判定することを防止できるので、液面４３の計測精度を高めることができる。
【００３９】
次に、第２実施形態を説明する。第２実施形態については第１実施形態との相違点を中心に説明し、共通点については説明を省略する。図７は第２実施形態に係る低温液化ガス用液面計に備えられるセンサ部５１の平面図である。センサ部５１は図１に示す複数の超伝導体３５を１つのセットとして、３つのセット(複数のセットの一例)を備える。各セットの超伝導体３５の超伝導遷移温度がそれぞれ異なる。例えば、第１のセット５３ａに含まれる複数の超伝導体３５ａの超伝導遷移温度が−１６０℃、第２のセット５３ｂに含まれる複数の超伝導体３５ｂの超伝導遷移温度が−１７０℃、第３のセット５３ｃに含まれる複数の超伝導体３５ｃの超伝導遷移温度が−１８０℃とする。なお、第１のセット５３ａ、第２のセット５３ｂ、第３のセット５３ｃを区別する必要がなければ、セット５３と記載する。超伝導体３５ａ，３５ｂ，３５ｃを区別する必要がなければ超伝導体３５と記載する。
【００４０】
実装基板３１に形成されたヒータ３３上に各セット５３の複数の超伝導体３５が配置されている。各セット５３の超伝導体３５の個数は同じである。個数を例えばＮとすれば、各セット５３の同じ順番の超伝導体３５は容器の深さ方向Ｄの位置が同じである。すなわち、第１番目の超伝導体３５ａ，３５ｂ，３５ｃは容器の深さ方向Ｄの位置が同じであり、第２番目の超伝導体３５ａ，３５ｂ，３５ｃは容器の深さ方向Ｄの位置が同じであり、・・・、第Ｎ番目の超伝導体３５ａ，３５ｂ，３５ｃは容器の深さ方向Ｄの位置が同じである。
【００４１】
図示はしていないが、各超伝導体３５に対応させて、図１に示す電流測定部１３が設けられている。第１のセット５３ａで測定された電流Ｉ１〜Ｉｎ、第２のセット５３ｂで測定された電流Ｉ１〜Ｉｎ、第３のセット５３ｃで測定された電流Ｉ１〜Ｉｎは、図１に示す判定部１５に送られる。判定部１５は第１のセット５３ａについて、複数の超伝導体３５ａの中で超伝導状態にある超伝導体３５ａと常伝導状態にある超伝導体３５ａとを判定し、第２のセット５３ｂについて、複数の超伝導体３５ｂの中で超伝導状態にある超伝導体３５ｂと常伝導状態にある超伝導体３５ｂとを判定し、第３のセット５３ｃについて、複数の超伝導体３５ｃの中で超伝導状態にある超伝導体３５ｃと常伝導状態にある超伝導体３５ｃとを判定する。
【００４２】
第２実施形態では、図５のステップＳ１，Ｓ３，Ｓ５，Ｓ７によって、第１のセット５３ａを用いて液面４３の位置を求め、第２のセット５３ｂを用いて液面４３の位置を求め、第３のセット５３ｃを用いて液面４３の位置を求める。このように第２実施形態では液面４３の位置のデータが３つ得られ、決定部１７は３つデータを用いて、液面４３の位置を決定する。液面の位置の決定の仕方についてはいくつかあり、それについて説明する。第１のセット５３ａの超伝導体３５ａの超伝導遷移温度が−１６０℃、第２のセット５３ｂの超伝導体３５ｂの超伝導遷移温度が−１７０℃、第３のセット５３ｃの超伝導体３５ｃの超伝導遷移温度が−１８０℃である。低温液化ガスは液化酸素(沸点−１８３℃)とする。
【００４３】
液面４３の位置の決定の仕方の一つとして、決定部１７は第１のセット５３ａ、第２のセット５３ｂ及び第３のセット５３ｃを用いて求めた液面４３の位置が同じでない場合、 液面４３の位置の３つのデータの平均値を液面４３の位置に決定する。これを具体的に説明する。図８は容器に配置されたセンサ部５１と液面４３の位置関係の一例を示す図である。センサ部５１は超伝導体３５ａ，３５ｂ，３５ｃ以外を省略して記載している。
【００４４】
液面４３のところに位置する超伝導体３５の全部が低温液化ガスに浸らずに、一部が浸る場合、超伝導体状態にある一番上に位置する超伝導体３５が、各セット５３で同じにならないことが起きる可能性がある。超伝導体３５ａ，３５ｂの超伝導遷移温度は、低温液化ガスの沸点より比較的大きいので、超伝導体３５ａ，３５ｂの一部が低温液化ガスに浸れば、超伝導体３５ａ，３５ｂは超伝導状態となる。これに対して、超伝導体３５ｃの超伝導遷移温度は、低温液化ガスの沸点に近いので、超伝導体３５ｃの全部が低温液化ガスに浸らなければ、超伝導体３５ｃは超伝導状態とならない。
【００４５】
したがって、図８では液面４３の実際の位置は１９ｃｍであるが、第１のセット５３ａ及び第２のセット５３ｂを用いて求めた液面４３の位置が１９ｃｍであり、第３のセット５３ｃを用いて求めた液面４３の位置が１８ｃｍになる。決定部１７は求めた液面４３の位置が同じにならなければ、第１のセット５３ａ、第２のセット５３ｂ及び第３のセット５３ｃを用いて求めた液面４３の位置の平均値を演算する。
【００４６】
(１９＋１９＋１８)÷３＝１８．６６６・・・≒１９
平均値は１９ｃｍとなり、表示制御部２１は表示部２３に１９ｃｍを表示する。
【００４７】
液面４３の位置の決定の仕方の他の一つとして、決定部１７は第１のセット５３ａ、第２のセット５３ｂ及び第３のセット５３ｃを用いて求めた液面４３の位置が同じでない場合、低温液化ガスの沸点に最も近い超伝導遷移温度を有する超伝導体３５のセット５３を用いて求めた液面４３の位置を、液面４３の位置に決定する。これについて図９を用いて具体的に説明する。図９は容器に配置されたセンサ部５１と液面４３の他の例を示す図である。センサ部５１は超伝導体３５ａ，３５ｂ，３５ｃ以外を省略して記載している。
【００４８】
この決定の仕方では、低温液化ガスの沸点を特定できる情報並びに、第１のセット５３ａ、第２のセット５３ｂ及び第３のセット５３ｃのそれぞれの超伝導遷移温度の情報が、設定部１９に設定される。例えば、第１のセット５３ａに含まれる超伝導体３５ａの超伝導遷移温度−１６０℃、第２のセット５３ｂに含まれる超伝導体３５ｂの超伝導遷移温度−１７０℃、第３のセット５３ｃに含まれる超伝導体３５ｃの超伝導遷移温度−１８０℃の値が予め設定部１９に予め設定されている。低温液化ガス用液面計の使用者が計測対象となる低温液化ガスの沸点の値を設定部１９に設定した後、液面４３の位置の計測を可能にする。
【００４９】
低温液化ガスの沸点の値を設定する替わりに、低温液化ガスの名称を選択させてもよい。この場合は、低温液化ガスの名称とその低温液化ガスの沸点とを対応づけた情報(例えば、液化酸素：−１８３℃、液化窒素：−１９６℃、液化ヘリウム：−２６８℃、・・・)を予め設定部１９に設定する。設定部１９は表示制御部２１によって上記情報に含まれる低温液化ガスの名称を表示部２３に表示させて、低温液化ガス用液面計の使用者が計測対象となる低温液化ガスの名称を選択することにより、低温液化ガスの沸点を特定する。
【００５０】
図９の(Ａ)から(Ｂ)に示すように液面４３の位置が急激に低下したとする。図９の(Ａ)では液面４３の実際の位置は２０ｃｍであり、第１のセット５３ａ、第２のセット５３ｂ、第３のセット５３ｃのいずれも２０ｃｍに対応する超伝導体３５ａ，３５ｂ，３５ｃが一番上に位置する超伝導体状態の超伝導体である。図９の(Ｂ)に示すように、液面４３が急激に減少した場合、超伝導体３５ａ，３５ｂ，３５ｃに残っている余熱(冷熱)によって、低温液化ガスの沸点より比較的高い超伝導遷移温度を有する第１のセット５３ａ及び第２のセット５３ｂでは、液面４３の低下前に液面下に位置した超伝導体３５ａ，３５ｂが常伝導状態に遷移せず超伝導状態を維持することがある。このようなことは、ヒータ３３により超伝導体３５ａ，３５ｂ，３５ｃを加温すれば、解消することができるが、センサ部５１がヒータ３３を備えない態様であれば、解消することができない。
【００５１】
したがって、(Ｂ)において、液面４３の位置の３つのデータの平均値を液面４３の位置に決定すれば却って測定精度が悪くなる。低温液化ガスの沸点に最も近い超伝導遷移温度を有する超伝導体３５が、余熱の影響を一番受けにくい。そこで、第１のセット５３ａ、第２のセット５３ｂ、第３のセット５３ｃを用いて求めた液面４３の位置が同じにならない場合、低温液化ガスの沸点に最も近い超伝導遷移温度を有するセット５３(この例では第３のセット５３ｃ)を用いて求めた液面４３の位置を、液面４３の位置に決定して、表示部２３に表示する。このような決定の仕方は、超伝導体３５ａ，３５ｂ，３５ｃを加温するヒータ３３を備えない態様の場合に特に有効である。
【００５２】
以上説明したように、第２実施形態によれば、超伝導遷移温度がそれぞれ異なる３つのセット５３を備え、各セット５３を用いて液面４３の位置を求めている。したがって液面４３の位置として３つのデータが得られるので、これらのデータを用いて総合的に判断して液面４３の位置を決定することができる。よって液面４３の位置を計測する精度をさらに高めることができる。
【符号の説明】
【００５３】
１ 低温液化ガス用液面計
１１ センサ部
３１ 実装基板
３３ ヒータ
３５，３５ａ，３５ｂ，３５ｃ 超伝導体
３７ 断熱体
４１ 容器
４３ 液面
５１ センサ部
５３ａ 第１のセット
５３ｂ 第２のセット
５３ｃ 第３のセット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
低温液化ガスを収容する容器の内部に前記容器の深さ方向に並べて配置することが可能であり、前記低温液化ガスの沸点よりも高い超伝導遷移温度であってそれぞれが有する前記超伝導遷移温度が同一である複数の超伝導体と、
隣り合う前記超伝導体の間に配置され、隣り合う前記超伝導体を断熱する断熱体と、
前記複数の超伝導体の中で超伝導状態にある超伝導体と常伝導状態にある超伝導体とを判定する判定部と、
前記容器の深さ方向に並べて配置された前記複数の超伝導体の中で超伝導状態にある一番上に位置する超伝導体を、前記判定部での判定を用いて特定することによって、前記低温液化ガスの液面の位置を求め、求めた前記液面の位置を前記液面の位置に決定する決定部と、を備える低温液化ガス用液面計。
【請求項２】
前記複数の超伝導体を加温するヒータと、
前記判定部での判定前に、前記ヒータを作動させて前記複数の超伝導体を加温した後に前記ヒータの作動を停止させる制御をするヒータ制御部と、を備える請求項１に記載の低温液化ガス用液面計。
【請求項３】
前記複数の超伝導体を１つのセットとして、前記超伝導遷移温度がそれぞれのセットで異なる複数のセットを備え、
前記判定部は、前記複数のセットのそれぞれについて、前記複数の超伝導体の中で超伝導状態にある超伝導体と常伝導状態にある超伝導体とを判定し、
前記決定部は、前記複数のセットのそれぞれについて前記液面の位置を求め、求めた前記液面の位置を用いて前記液面の位置を決定する請求項１又は２に記載の低温液化ガス用液面計。
【請求項４】
前記低温液化ガスの沸点を特定できる情報及び前記複数のセットのそれぞれの前記超伝導遷移温度の情報が、操作によって設定される設定部を備え、
前記決定部は、前記複数のセットのそれぞれについて求めた前記液面の位置が同じでない場合、前記複数のセットの中で前記低温液化ガスの沸点に最も近い前記超伝導遷移温度のセットを用いて求めた前記液面の位置を、前記液面の位置に決定する請求項３に記載の低温液化ガス用液面計。
【請求項１】
低温液化ガスを収容する容器の内部に前記容器の深さ方向に並べて配置することが可能であり、前記低温液化ガスの沸点よりも高い超伝導遷移温度であってそれぞれが有する前記超伝導遷移温度が同一である複数の超伝導体と、
隣り合う前記超伝導体の間に配置され、隣り合う前記超伝導体を断熱する断熱体と、
前記複数の超伝導体の中で超伝導状態にある超伝導体と常伝導状態にある超伝導体とを判定する判定部と、
前記容器の深さ方向に並べて配置された前記複数の超伝導体の中で超伝導状態にある一番上に位置する超伝導体を、前記判定部での判定を用いて特定することによって、前記低温液化ガスの液面の位置を求め、求めた前記液面の位置を前記液面の位置に決定する決定部と、を備える低温液化ガス用液面計。
【請求項２】
前記複数の超伝導体を加温するヒータと、
前記判定部での判定前に、前記ヒータを作動させて前記複数の超伝導体を加温した後に前記ヒータの作動を停止させる制御をするヒータ制御部と、を備える請求項１に記載の低温液化ガス用液面計。
【請求項３】
前記複数の超伝導体を１つのセットとして、前記超伝導遷移温度がそれぞれのセットで異なる複数のセットを備え、
前記判定部は、前記複数のセットのそれぞれについて、前記複数の超伝導体の中で超伝導状態にある超伝導体と常伝導状態にある超伝導体とを判定し、
前記決定部は、前記複数のセットのそれぞれについて前記液面の位置を求め、求めた前記液面の位置を用いて前記液面の位置を決定する請求項１又は２に記載の低温液化ガス用液面計。
【請求項４】
前記低温液化ガスの沸点を特定できる情報及び前記複数のセットのそれぞれの前記超伝導遷移温度の情報が、操作によって設定される設定部を備え、
前記決定部は、前記複数のセットのそれぞれについて求めた前記液面の位置が同じでない場合、前記複数のセットの中で前記低温液化ガスの沸点に最も近い前記超伝導遷移温度のセットを用いて求めた前記液面の位置を、前記液面の位置に決定する請求項３に記載の低温液化ガス用液面計。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−４２２３６（Ｐ２０１２−４２２３６Ａ）
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８１３７９（Ｐ２０１０−１８１３７９）
【出願日】平成２２年８月１３日（２０１０．８．１３）
【出願人】（０００１５６９３８）関西電力株式会社 (1,442)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月１３日（２０１０．８．１３）
【出願人】（０００１５６９３８）関西電力株式会社 (1,442)
【Ｆターム（参考）】
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