界面計
【課題】上層液体が電解液等の導電性が低い液体で、下層液体が上層液体よりも比重が重く上層液体と不要に混合せず、かつ上層液体よりも導電性の高い液体である２層構造の液体が貯留されている貯槽や反応槽において、上層液体と下層液体との界面に対応する液面位置を高精度に検出する界面計を提供する。
【解決手段】交流電源５０から交流電流が供給されながら、第２の電極４０の探触子４４が、第２の液体２４に浸漬された状態で、第１の電極３０、１３０、２３０、４３０、５３０の探触子３４、１３４、２３４、３３４、４３４、５３４が界面２６を横切った際に、検出部７０に対して抵抗段差を呈せしめることができるように、第１の電極の探触子の第２の液体に対する接触面積ＳＡが、設定されている。
【解決手段】交流電源５０から交流電流が供給されながら、第２の電極４０の探触子４４が、第２の液体２４に浸漬された状態で、第１の電極３０、１３０、２３０、４３０、５３０の探触子３４、１３４、２３４、３３４、４３４、５３４が界面２６を横切った際に、検出部７０に対して抵抗段差を呈せしめることができるように、第１の電極の探触子の第２の液体に対する接触面積ＳＡが、設定されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極間の抵抗値変化によって界面位置を検出する界面計に関し、特に、高温の溶融塩液体の下に高温の溶融金属融体が位置する等の比重が異なり容易に混合しない２種の高温液体から成る２層構造の液体の界面位置を検出するための界面計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、貯槽や反応槽中の液体の液面位置を検出する液面計としては、複数の電極を先端の高さが異なるように設置して、液面位置の変化による電極間の抵抗値等の変化で、液面位置を検出するもの、フロートを液中に設置して、フロート位置の変化で、液面位置を検出するもの、及び超音波やレーザー光により、液面までの距離を測定して、液面位置を検出するもの等の構成が用いられている。
【０００３】
これらの中で、超音波やレーザー光を用いて、上方から液面位置を検出する構成は、液面上に液体の蒸気が冷えて形成されるミスト層が存在すると、安定した液面位置の検出が行い難い。超音波を用いる場合には、貯槽の底部に発振器を設置し、下方から液面を検出してもよいが、溶融塩のような高温の液体を対象とする場合には、貯槽の底部への発振器設置が難しい。
【０００４】
フロートを用いる構成では、液面の直接的な検出に代えて、位置検出が容易なフロートを用いて検出しているに過ぎず、測定部材に関する選択肢は広がるものの、結局、フロート位置を何らかの方法で検出しなければならないことに変わりはない。
【０００５】
これに対して、電極間の抵抗値等の変化によって液面位置を検出する構成は、構造が簡便で、高温の液体を対象として使用することができる利点がある。
【０００６】
特許文献１は、３本の電極棒の内の１本の電極棒を基準として、各２本の電極棒間に交流電圧を印加して、タンク２に注入された液体の液面レベルを計測する液面レベル計測装置を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平６−１４７９５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、本発明者の検討によれば、特許文献１が開示する液面レベル計測装置では、１種の液体の液面位置を出力電圧のデータベースを利用して計測するもので、２種の液体の界面の位置を検出することを何等提案するものではない。
【０００９】
本発明者の更なる検討によれば、例えば、液体と大気等の気体とが界面を成す場合であれば、液体の導電率と気体の導電率とに大きな差があることを利用して、界面の位置を検出することは可能である。ところが、比重が異なり容易に混合しない２種の液体が分離して貯留されている場合に、上層の液体と下層の液体との界面に相当する液面位置を検出しようとするときには、液体間の導電率の差が、気体液体間ほどには大きくはなく、その液体位置の検出は容易ではない。
【００１０】
例えば、上層の液体の導電率に対して、下層の液体の導電率が数桁程度大きい場合でも、上方の電極の先端が下層の液体に浸漬している場合に対応した抵抗測定レンジを設定しているとき、かかる上方の電極の先端が上層の液体内を下層の液体の液面に近づいていくに従い、電極間の抵抗値はほぼ線形に変化し、上方の電極の先端が下層の液体に完全に浸漬したあとは、抵抗値が大きく変化することはない。つまり、上方の電極の先端が下層の液体に接触する界面近傍での抵抗値は、変曲点レベルで変化するものであり、気体から液体に変化する界面のように、事実上の無限大から有限値へといった、明確な抵抗値変化を期待することはできない。
【００１１】
つまり、上層の液体の導電率に対して、下層の液体の導電率が極めて大きい場合には、上方の電極の先端が下層の液体に接触する界面近傍での抵抗値の変化が、明確な段差（抵抗段差）を示すのであるが、かかる抵抗値の変化が明確ではないときに、高精度に界面位置に対応した液面位置を検出する構成を実現することが望まれる。
【００１２】
また、上層の液体が電解液である場合には、上方の電極の先端が上層の液体中にあると、電極間は、コンデンサと抵抗が並列に接続されている回路と等価な状態となるため、安易に電極間へ電圧を印加すると、電極間に流れる電流が安定しない傾向があり、液体間の界面近傍での抵抗値の変化が一層不明確なものとなるから、これに対しても何等かの対策が望まれる。
【００１３】
本発明は、以上の検討経てなされたもので、上層液体が電解液等の導電性が低い液体で、下層液体が上層液体よりも比重が重く上層液体と不要に混合せず、かつ上層液体よりも導電性の高い液体である２層構造の液体が貯留されている貯槽や反応槽において、上層液体と下層液体との界面に対応する液面位置を高精度に検出する界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】
【００１４】
以上のような目的を達成するため、本発明は、第１の局面において、容器内に溜められて電解質である第１の液体と、前記容器内に前記第１の液体よりも下方に溜められて導電性の第２の液体と、の成す界面を横断自在に、前記第１の液体及び前記第２の液体に浸漬自在である導電性の探触子を有する第１の電極と、前記第１の電極よりも下方に配置されて前記第２の液体に浸漬自在な導電性の探触子を有する第２の電極と、前記第１の電極の前記探触子と前記第２の電極の前記探触子との間に交流電流を供給自在な交流電源と、前記第１の電極の前記探触子と前記第２の電極の前記探触子との間に流れる前記交流電流に基づいて抵抗値を算出して、前記第１の液体と前記第２の液体との界面を検出する検出部と、を備え、前記交流電源から前記交流電流が供給されながら、前記第２の電極の前記探触子が、前記第２の液体に浸漬された状態で、前記第１の電極の前記探触子が前記界面を横切った際に、前記検出部に対して抵抗段差を呈せしめることができるように、前記第１の電極の前記探触子の前記第２の液体に対する接触面積を設定した界面計である。
【００１５】
また本発明は、第１の局面に加えて、前記接触面積をＳＡ（ｍ２）、前記第１の電極の前記探触子の前記第２の液体に対する接触抵抗係数をρＬ（Ω・ｍ２）、前記接触抵抗係数ρＬを前記第１の電極の前記探触子の前記第１の液体に対する接触抵抗係数ρＵ（Ω・ｍ２）で除した接触抵抗係数比をｈ、並びに前記第１の電極の前記探触子及び前記第２の電極の前記探触子が、前記第２の液体に浸漬された状態における測定系の固有のをＲ０（Ω）としたときに、以下の式（数１）を満足するように設定されていることを第２の局面とする。
【００１６】
【数１】
【００１７】
また本発明は、第１又は第２の局面に加えて、前記第１の電極の前記探触子の先端部が錐体であり、前記錐体の高さが、前記錐体の底面の外径又は長辺よりも小さいことを第３の局面とする。
【００１８】
また本発明は、第１から第３のいずれかの局面に加えて、前記第１の電極の前記探触子の先端部が、前記界面と平行に設定自在な平面であることを第４の局面とする。
【００１９】
また本発明は、第４の局面に加えて、前記第１の電極の前記探触子の先端部が、更に複数の凹凸部を有することを第５の局面とする。
【００２０】
また本発明は、第１から第５のいずれかの局面に加えて、前記第１の電極の前記探触子の先端部が、その先端まで絶縁部材で覆われたことを第６の局面とする。
【００２１】
また本発明は、第６の局面に加えて、前記第１の電極の前記探触子の先端部を覆う前記絶縁部材に、前記複数の凹凸部に対応した切欠き部を設けたことを第７の局面とする。
【００２２】
また本発明は、第１から第７のいずれかの局面に加えて、前記第１の電極の前記探触子は、前記第１の電極の導電部材に連絡し、前記導電部材は、絶縁部材で覆われたことを第８の局面とする。
【００２３】
また本発明は、第８の局面に加えて、前記第１の電極の前記導電部材を覆う前記絶縁部材の外面は、前記第１の電極の前記探触子の外面と面一であることを第９の局面とする。
【００２４】
また本発明は、第１から第９のいずれかの局面に加えて、前記交流電圧の最大電圧が、前記第１の液体の電気分解電圧よりも小さいことを第１０の局面とする。
【００２５】
また本発明は、第１から第１０のいずれかの局面に加えて、前記第１の液体が溶融塩化亜鉛を含有する溶融塩であり、前記第２の液体が溶融亜鉛を含有する溶融金属であることを第１１の局面とする。
【００２６】
また本発明は、第１１の局面に加えて、前記交流電流の周波数は、５Ｈｚ以上５００Ｈｚ以下の範囲であることを第１２の局面とする。
【００２７】
また本発明は、第１から第１２のいすれかの局面に加えて、前記第１の電極の前記探触子が、グラファイト製であることを第１３の局面とする。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の第１の局面における界面計においては、交流電源から交流電流が供給されながら、第２の電極の探触子が、第２の液体に浸漬された状態で、第１の電極の探触子が界面を横切った際に、検出部に対して抵抗段差を呈せしめることができるように、第１の電極の探触子の第２の液体に対する接触面積が、設定されているため、上層液体が電解液等の導電性が低い液体で、下層液体が上層液体よりも比重が重く上層液体と不要に混合せず、かつ上層液体よりも導電性の高い液体である２層構造の液体が貯留されている貯槽や反応槽において、上層の第１の液体と下層の第２の液体との界面に対応する液面位置を高精度に検出することができる。
【００２９】
また本発明の第２の局面における界面計においては、式（数１）を満足するように設定されているため、上層液体と下層液体との界面に対応する液面位置を検出する際に、抵抗段差を大きな値で得ることができる第１の電極の探触子を確実に得て、液面位置を高精度に検出することができる。
【００３０】
また本発明の第３の局面における界面計においては、第１の電極の探触子の先端部が錐体であり、錐体の高さが、錐体の底面の外径又は長辺よりも小さいものであるため、上層の第１の液体と下層の第２の液との界面を探触子が通過するときに、急激な抵抗値の変化を得ることができ、液面位置を高分解能で高精度に検出することができる。
【００３１】
また本発明の第４の局面における界面計においては、第１の電極の探触子の先端部が、界面と平行に設定自在な平面であるため、上層の第１の液体と下層の第２の液との界面を探触子が通過するときに、瞬時に探触子の接触面積を増大することができてより急激な抵抗値の変化を得ることができ、液面位置をより高分解能で高精度に検出することができる。
【００３２】
また本発明の第５の局面における界面計においては、第１の電極の探触子の先端部が、更に複数の凹凸部を有するものであるため、凹凸の深さに相当する液面位置の変動を吸収して、抵抗値の変動を一定範囲に収めることができ、かかる界面に対応する液面位置をより高分解能で高精度に検出することができる。
【００３３】
また本発明の第６の局面における界面計においては、第１の電極の探触子の先端部が、その先端まで絶縁部材で覆われているため、上層の第１の液体と下層の第２の液との界面を探触子が通過するときに、より瞬時に探触子の接触面積を増大することができてより急激な抵抗値の変化を得ることができ、界面位置をより高分解能で高精度に検出することができる。
【００３４】
また本発明の第７の局面における界面計においては、第１の電極の前記探触子の先端部を覆う絶縁部材に、前記複数の凹凸部に対応した切欠き部が設けられているため、第２の液体等が、複数の凹凸部間に不要に巻き込まれて溜まることがないように、切欠き部から外部に排出することができ、界面位置をより高分解能で高精度に検出することができる。
【００３５】
また本発明の第８の局面における界面計においては、第１の電極の探触子が連絡する第１の電極の導電部材が、絶縁部材で覆われているため、不要な測定電流を供給して検出される抵抗値が変動することを確実に防止できる。
【００３６】
また本発明の第９の局面における界面計においては、第１の電極の導電部材を覆う絶縁部材の外面が、第１の電極の探触子の外面と面一であるため、上層の第１の液体と下層の第２の液体との界面に不要な乱れを生じさせることなく、かかる界面に対応する液面位置をより高分解能で高精度に検出することができる。
【００３７】
また本発明の第１０の局面における界面計においては、交流電圧の最大電圧が、第１の液体の電気分解電圧よりも小さい設定されるため、界面検出時に測定電流により不要な電気分解が生じることを確実に防止できる。
【００３８】
また本発明の第１１の局面における界面計においては、第１の液体が溶融塩化亜鉛を含有する溶融塩であり、第２の液体が溶融亜鉛を含有する溶融金属であるため、溶融塩化亜鉛を電気分解することにより、その下層に溶融亜鉛を得て、それらの界面に対応する液面位置を高分解能で高精度に検出することができる。
【００３９】
また本発明の第１２の局面における界面計においては、交流電流の周波数が、５Ｈｚ以上５００Ｈｚ以下の範囲に設定されるため、第１の電極の探触子の先端部が、第１の液体に浸漬された場合や界面を横切る場合に、抵抗値変化が安定し、界面位置をより高分解能で高精度に検出することができる。
【００４０】
また本発明の第１３の局面における界面計においては、第１の電極の探触子が、グラファイト製であるため、測定系の抵抗値を低く抑えることができ、界面位置をより高分解能で高精度に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施形態における界面計の構成を示す模式的な断面図であり、液体を貯留する貯槽をも示す。
【図２】本実施形態における界面計により測定される抵抗変化曲線を示すグラフである。
【図３】図３（ａ）は、本実施形態における界面計の第１の電極の部分断面図であって、図３（ｂ）のＡ−Ａ断面図に相当し、図３（ｂ）は、かかる電極の底面図であって、図３（ａ）のＺ矢視図に相当する。また、図３（ｃ）は、本実施形態の界面計の変形例における第１の電極の部分断面図であり、図３（ｄ）のＢ−Ｂ断面図に相当し、図３（ｄ）は、かかる電極の底面図であり、図３（ｃ）のＺ矢視図に相当する。
【図４】図３（ａ）及び図３（ｂ）に示す電極を有する界面計により測定される抵抗変化曲線、並びに図３（ｃ）及び図３（ｄ）に示す電極を有する界面計により測定される抵抗変化曲線を各々示すグラフである。
【図５】図５（ａ）は、本実施形態の界面計の別の変形例における第１の電極の部分断面図であって、図５（ｂ）のＣ−Ｃ断面図に相当し、図５（ｂ）は、かかる電極の底面図であって、図５（ａ）のＺ矢視図に相当する。また、図５（ｃ）は、本実施形態の界面計の更に別の変形例における第１の電極の部分断面図であり、図５（ｄ）のＤ−Ｄ断面図に相当し、図５（ｄ）は、かかる電極の底面図であり、図５（ｃ）のＺ矢視図に相当する。
【図６】図６（ａ）は、本実施形態の界面計の更に別の変形例における第１の電極の部分断面図であって、図６（ｂ）のＥ−Ｅ断面図に相当し、図６（ｂ）は、かかる電極の底面図であって、図６（ａ）のＺ矢視図に相当する。また、図６（ｃ）は、本実施形態の界面計の更に別の変形例における第１の電極の部分断面図であり、図６（ｄ）のＦ−Ｆ断面図に相当し、図６（ｄ）は、かかる電極の底面図であり、図６（ｃ）のＺ矢視図に相当する。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、本発明の実施形態における界面計につき、図面を適宜参照して、詳細に説明する。なお、図中、ｘ軸及びｚ軸は、直交座標系を成し、ｚ軸の方向が鉛直の上下方向である。
【００４３】
図１は、本実施形態における界面計の構成を示す模式的な断面図であり、液体を貯留する貯槽をも示す。また、図２は、本実施形態における界面計により測定される抵抗変化曲線を示すグラフである。
【００４４】
図１に示すように、本実施形態における装置Ｓは、界面計１０と、液体を貯留自在な貯槽２０と、を備える。かかる装置Ｓは、単に液体を溜める貯留装置であってもよいし、図示を省略する一対の電解用電極を用いて、典型的には、溶融塩化亜鉛を電気分解し、溶融亜鉛と塩素ガスとを生成する電解装置であってもよい。装置Ｓが、電解装置である場合には、貯槽２０は、電解反応容器となる。
【００４５】
かかる界面計１０は、第１の電極３０と、第１の電極３０よりも下方に配置された第２の電極４０と、第１の電極３０及び第２の電極４０に給電線５０ａ、５０ｂを介して連絡して交流電圧を印加して交流電流を流す交流電源５０と、交流電源５０から第１の電極３０及び第２の電極４０に流れる交流電流を測定すべく給電線５０ａに連絡された交流電流計６０と、交流電流計６０で測定された交流電流値をデータ処理して抵抗値を算出し、その抵抗値変化の度合いに応じて２種の液体間の界面位置を検出すべく交流電流計６０に連絡された検出部７０と、を備える。なお、検出部７０は、図示を省略する演算装置やメモり等を有する。
【００４６】
具体的には、第１の電極３０は、詳細は後述するが、棒状の導電部材を絶縁性の保護管で囲んだ構造を有する電極部３２と、導電部材から成る鏃型の探触子３４と、を備える。具体的には、かかる第１の電極３０において、電極部３２の保護管は、円筒状の絶縁部材であり、不要な測定電流を供給して測定する抵抗値が変動することがないように、棒状の導電部材の周囲を覆っている。また、探触子３４は、電極部３２の保護管及び導電部材に接続する上部の外面が、保護管の外面と面一となる円柱状であって、かつ先細りとなるような円錐状の先端部を有する。一方で、第２の電極４０は、電極部４２と探触子４４とを備え、かかる電極部４２の上下方向の全長が、第１の電極３０の電極部３２のものよりも長く設定される他は、第１の電極３０の電極部３２及び探触子３４と同じ構成を有するものとした。
【００４７】
また、貯槽２０は、図示を省略する加熱機構により５００℃に保持されており、その内部に溶融塩化亜鉛２２と、それから電解生成される溶融亜鉛２４と、が溜められる。５００℃での塩化亜鉛の比重は２．４であり、亜鉛の比重は６．４であるから、溶融塩化亜鉛２２及び溶融亜鉛２４の両液は、上下に分離して、溶融塩化亜鉛２２を上層とし溶融亜鉛２４を下層とする２層構造の液体となる。ここで、検出部７０は、溶融塩化亜鉛２２と溶融亜鉛２４との界面を検出する。なお、かかる２層構造の液体としては、溶融塩化亜鉛２２及び溶融亜鉛２４に限定されるものではなく、上層液体が、電解液等の導電性が低い溶融塩等の液体で、下層液体が、上層液体よりも比重が重く上層液体と不要に混合せず、かつ上層液体よりも導電性の高い溶融金属等の液体であれば足りる。また、溶融塩化亜鉛を電解質として用いながら電気分解をして、溶融塩化亜鉛２２及び溶融亜鉛２４から成る２層構造の液体を得る場合においては、塩化リチウムや塩化カリウム等の支持電解質を用いてもかまわず、かかる場合には、溶融塩化亜鉛２２及び溶融亜鉛２４には、塩化リチウムや塩化カリウム等が混入してもかまわない。
【００４８】
かかる溶融塩化亜鉛２２及び溶融亜鉛２４から成る２層構造の液体には、第１の電極３０の探触子３４及び第２の電極４０の探触子４４が侵入し得る。 詳しくは、第１の電極３０は、探触子３４が溶融塩化亜鉛２２とそれから電解生成される溶融亜鉛２４との上昇する界面２６を横断自在に固定されて配置され、第２の電極４０は、探触子４４が溶融塩化亜鉛２２から電解生成される溶融亜鉛２４中に完全に浸漬自在に固定されて配置される。なお、溶融塩化亜鉛２２及び溶融亜鉛２４の界面２６の位置が一定である場合等には、第１の電極３０の探触子３４の方を移動して、その界面２６を横切らせてもかまわない。また、かかる探触子３４が、界面２６を相対的に横切る方向は、上下方向であって、界面２６に直交する方向であるとする。
【００４９】
また、交流電源５０は、第１の電極３０及び第２の電極４０に交流電圧を印加して交流電流を流すものである。かかる交流電源５０を測定電源として用いる理由としては、溶融塩化亜鉛２２は電解質であるため、直流電圧を印加して直流電流を流すと、その電流測定値は安定しないのに対して、交流電圧を印加して交流電圧を流すと、安定した電流測定値を得ることができることが挙げられる。また、かかる交流電圧の最大電圧は、溶融塩化亜
鉛２２に不要な電気分解を生じさせないように、溶融塩化亜鉛２２の電気分解電圧よりも小さく設定されている。
【００５０】
このように交流電源５０から印加する交流電流の周波数としては、５Ｈｚ以上５００Ｈｚ以下の範囲が好適である。詳しくは、印加する交流電流の周波数の下限については、印加する交流電流の周波数が低いほど、測定される電流値に対応した抵抗値が大きくなって、溶融塩化亜鉛２２と溶融亜鉛２４との界面２６において得られる抵抗値の差が相対的に大きくできる観点からは好ましいのであるが、５Ｈｚ未満の低周波数になると安定した電流測定値が現実的に得られないため、５Ｈｚ以上であることが好ましい。
【００５１】
一方で、このように印加する交流電流の周波数の上限については、印加する交流電流の周波数が高いほど、安定した電流測定値を得ることができるからは好ましいのであるが、５００Ｈｚを超える周波数になると、測定される電流値に対応した抵抗値が顕著に小さくなって、溶融塩化亜鉛２２と溶融亜鉛２４との界面２６において得られる抵抗値の段差が相対的に小さくなるし、検出部７０等に対して電磁シールドを設ける必要が生じたり、交流電源５０や交流電流計６０等が特殊なものとなって高価となる傾向となるので、５００Ｈｚ以下であることが好ましい。更に、より商用の電源周波数に近く、安価で信頼性の高い交流電源５０や交流電流計６０等が使用できるという観点からは、印加する交流電流の周波数としては、５０Ｈｚ以上１００Ｈｚ以下の範囲が現実的により好適である。
【００５２】
さて、以上の構成において、第１の電極３０の探触子３４が、溶融塩化亜鉛２２中に浸漬され、第２の電極４０の探触子４４が、溶融亜鉛２４中に浸漬された状態において、交流電源５０から交流電圧を印加して交流電流を流したとすれば、亜鉛の導電率が塩化亜鉛の導電率に較べて５桁ほど大きいので、流れる電流の経路は、第１の電極３０の探触子３４の先端部と、溶融塩化亜鉛２２及び溶融亜鉛２４の界面２６と、を上下方向に最短距離で結ぶ溶融塩化亜鉛２２内の経路、並びにかかる溶融塩化亜鉛２２及び溶融亜鉛２４の界面２６と、第２の電極４０の探触子４４の先端部と、を斜め方向に最短距離で結ぶ溶融亜鉛２４内の経路から成る。
【００５３】
また、第１の電極３０の探触子３４及び第２の電極４０の探触子４４が、共に溶融亜鉛２４中に浸漬された状態において、交流電源５０から交流電圧を印加して交流電流を流したとすれば、流れる電流の経路は、溶融亜鉛２４を介して、第１の電極３０の探触子３４と第２の電極４０の探触子４４とを結ぶ溶融亜鉛２４内の経路から成る。
【００５４】
ここで、第２の電極４０の探触子４４が、溶融亜鉛２４中に浸漬された状態において、第１の電極３０の探触子３４の先端部と、溶融塩化亜鉛２２及び溶融亜鉛２４の界面２６と、の距離Ｌが、相対的に変化した場合において、交流電流計６０が測定した電流値に基づいて検出部７０が求める抵抗変化曲線は、図２に実線で示すようなプロフィールＣを呈する。なお、図２において、横軸は、第１の電極３０の探触子３４の先端部と、溶融塩化亜鉛２２及び溶融亜鉛２４の界面２６と、の距離Ｌを示し、距離Ｌの値０を境に、図中右側領域で距離Ｌの値が正、及び図中左側領域で距離Ｌの値が負である。また、図２において、縦軸は、交流電流計６０が測定した電流値に基づいて検出部７０が求めた抵抗値Ｒを示す。
【００５５】
かかる抵抗変化曲線Ｃは、距離Ｌの値が０と０の負側近傍との間において、急峻に変化する抵抗段差プロフィールＣ１を有し、その両横において、プロフィールＣ２及びＣ３を有する。
【００５６】
具体的には、距離Ｌが負の値をとるような、第１の電極３０の探触子３４の先端部が、溶融亜鉛２４内に完全に浸漬している状態では、検出部７０が求める抵抗値は、第１の電
極３０の探触子３４の先端部と、第２の電極４０の探触子４４の先端部と、の距離に応じた値となるプロフィールＣ２を示し、かかる探触子３４、４４の先端部間の水平方向の距離が、それらの間の上下方向の距離よりも充分大きいとすれば、溶融亜鉛２４の呈する抵抗値に、第１の電極３０、第２の電極４０及び給電線５０ａ、５０ｂの抵抗値を加えた実質一定の固有値Ｒ０となる。かかる固有の抵抗値Ｒ０は、第１の電極３０の探触子３４の先端部及び第２の電極４０の探触子４４の先端部間の距離や下層の液体の種類が決まれば、あとは第１の電極３０、第２の電極４０及び給電線５０ａ、５０ｂの抵抗値で決まるものであるから、下層の液体に関する測定系の固有の抵抗値と呼ぶことにする。なお、かかる固有の抵抗値に勾配等がある場合には、距離Ｌの値が負から０に近づく０近傍の値を、下層の液体に関する測定系の固有の抵抗値として扱えばよい。
【００５７】
一方で、距離Ｌが正の値とるような、第１の電極３０の探触子３４の先端部が、溶融塩化亜鉛２２内に完全に浸漬している状態では、検出部７０が求める抵抗値は、距離Ｌに比例して変化するプロフィールＣ３を示すが、このときの比例定数は、溶融塩化亜鉛２２の呈する抵抗値に対応している。
【００５８】
さて、距離Ｌの値が０と０の負側近傍との間をとるような、第１の電極３０の探触子３４の先端部が、溶融塩化亜鉛２２及び溶融亜鉛２４の界面２６近傍に位置する状態では、検出部７０が求める抵抗値は、第１の電極３０の探触子３４の先端部が、溶融亜鉛２４内に完全に浸漬している状態における固有の抵抗値Ｒ０と、第１の電極３０の探触子３４の先端部が、溶融塩化亜鉛２２内に完全に浸漬している状態で界面２６に接近した場合の抵抗値ＲＥと、の間で、急峻に変化するプロフィールＣ１を呈する。また、このように距離Ｌの値が０と０の負側近傍との間をとるときに、かかるプロフィールＣ１をより詳細に分析すれば、プロフィールＣ１は、抵抗値Ｒ０と抵抗値ＲＥとの差である抵抗段差ΔＲに応じて急峻に変化する曲線であると同時に裾野ΔＬをも呈してはいる。
【００５９】
ここで、検出部７０は、２種の液体間の抵抗値変化の度合いに応じてそれらの間の界面位置を検出するのであるから、第１の電極３０の探触子３４の先端部が溶融塩化亜鉛２２及び溶融亜鉛２４の界面２６を横切る際に検出部７０が求める抵抗値を、抵抗値Ｒ０と抵抗値ＲＥとの差である抵抗段差ΔＲに応じてこのように急峻に変化させれば、検出部７０が、いわば不連続的に変化する抵抗段差ΔＲの存在を確実に検出でき、界面２６の位置を検出できることになる。
【００６０】
つまり、溶融亜鉛２４の上方に溶融塩化亜鉛２２が存在せずに単に大気が有るとすれば、第１の電極３０の探触子３４の先端部が、溶融亜鉛２４内に完全に浸漬している状態から大気内に移動すると、検出部７０が求める抵抗値は、Ｒ０からプロフィールＣ’で示すように無限大へと変化するため、その抵抗値変化を利用して界面２６の位置を検出することは、極めて容易である。これに対して、溶融亜鉛２４の上方に溶融塩化亜鉛２２が存在する２層構造の液体では、検出部７０が、抵抗段差ΔＲを利用して、界面２６の位置を検出することが必要となるため、検出部７０に対して抵抗段差ΔＲを確実に呈せしめることのできる構成を採ることが求められる。
【００６１】
ここで、更に、かかる特性の抵抗変化曲線Ｃにつき検討すると、抵抗段差ΔＲは、第１の電極３０の探触子３４の先端部の溶融塩化亜鉛２２に対する接触抵抗係数ρｚｎｃｌが、第１の電極３０の探触子３４の先端部の溶融亜鉛２４に対する接触抵抗係数ρｚｎよりも大きいことに起因して生じていることが分かった。ここで、接触抵抗係数（Ω・ｍ２）は、接触抵抗（Ω）と接触面積（ｍ２）とを乗じた値として規定される。
【００６２】
一般的に２層構造の液体においては、上方に位置する電極の探触子の先端部の下層液体に対する接触抵抗係数ρＬをかかる電極の探触子の先端部の上層液体に対する接触抵抗係
数ρＵで除した接触抵抗係数比ｈ（＝ρＬ／ρＵ）は、上方に位置する電極の探触子の材料、形状等の構成や、それが浸漬する液体の種類に依存して決定されるものである。このような事情は、例えば、２層構造の液体の上層液体２２が、電解液等の導電性が低い液体で、２層の液体の下層液体２４が、上層液体２２よりも比重が重く上層液体２２と不要に混合せず、かつ上層液体２２よりも導電性の高い液体である場合においても同様なのであるが、より詳細に検討すれば、かかる接触抵抗係数比ｈが５以上程度のものであれば、更に追加的な条件を加味することによって、上層液体と下層液体との界面検出の分解能を向上し、検出部７０に対して抵抗段差ΔＲを呈せしめる、つまり現実的に検出部７０が抵抗段差ΔＲを検出することができることが分かった。また、一般的に、かかる接触抵抗係数比ｈが大きくなれば、抵抗段差ΔＲは大きくなるが、反面で裾野ΔＬも大きくなる傾向にあるものである。
【００６３】
よって、具体的に２層構造の液体として、溶融塩化亜鉛２２及び溶融亜鉛２４を用い、探触子３４、４４にグラファイトを用いた場合には、第１の電極３０の探触子３４の先端部の溶融亜鉛２４に対する接触抵抗係数ρｚｎを第１の電極３０の探触子３４の先端部の溶融塩化亜鉛２２に対する接触抵抗係数ρｚｎｃｌで除した接触抵抗係数比ｈ（＝ρｚｎ／ρｚｎｃｌ）は、２０程度の値をもとり得るから、検出部７０に対して抵抗段差ΔＲを呈せしめることが可能である一方で、抵抗段差ΔＲはある程度大きくなるが、反面で裾野ΔＬもある程度出現する抵抗変化曲線Ｃが得られるのである。
【００６４】
つまり、このように抵抗段差ΔＲはある程度大きいが、裾野ΔＬも大きくなる傾向がある場合において、まず、前提となる抵抗段差ΔＲをより明確に得て上層液体と下層液体との界面検出の分解能を向上するための構成、つまり検出部７０に対して抵抗段差ΔＲを呈せしめることのできる構成を画定することが必要となるのである。
【００６５】
そこで、更に検討を進めると、接触抵抗係数比ｈが５以上である場合に、抵抗段差ΔＲが測定系の固有の抵抗値Ｒ０の１／５以上の比較的大きな値であれば、検出部７０が、２層構造の液体の界面を検出することができることが分かった。そして、このように抵抗段差ΔＲに抵抗値Ｒ０の１／５以上の大きな値をとらせるには、第１の電極３０の探触子３４の先端部の下層液体に対する接触面積ＳＡを小さく設定することが前提であることも分かった。つまり、第１の電極３０の探触子３４の先端部の下層液体に対する接触面積ＳＡを小さく設定できれば、抵抗段差ΔＲが抵抗値Ｒ０の１／５以上の大きな値となり得て、検出部７０に対して抵抗段差ΔＲを確実に呈せしめることができるので、まず、このような接触面積ＳＡを画定することとした。ここで、第１の電極３０の探触子３４の先端部の下層液体に対する接触面積ＳＡとは、先端部が円錐である場合には、かかる円錐の外面の表面積を意味する。また、かかる接触面積ＳＡは、第１の電極３０の探触子３４の先端部の上層液体に対する接触面積と実質等しいものでもある。
【００６６】
具体的には、２層構造の液体の上層液体２２が、電解液等の導電性が低い液体で、２層の液体の下層液体２４が、上層液体２２よりも比重が重く上層液体２２と不要に混合せず、かつ上層液体２２よりも導電性の高い液体である場合に、第１の電極３０の探触子３４の先端部の下層液体２４に対する接触面積ＳＡ（ｍ２）については、かかる電極３０の探触子３４の先端部の下層液体２４に対する接触抵抗係数ρＬ（Ω・ｍ２）をかかる電極３０の探触子３４の先端部の上層液体２２に対する接触抵抗係数ρＵ（Ω・ｍ２）で除した接触抵抗係数比ｈ、かかる電極３０の探触子３４の先端部の下層液体２４に対する接触抵抗係数ρＬ（Ω・ｍ２）、並びに第１の電極３０の探触子３４の先端部及び第２の電極４０の探触子４４の先端部が溶融亜鉛２４に完全に浸漬された状態における測定系の固有の抵抗値Ｒ０（Ω）を用いて、以下の式（数２）を満足するように接触面積ＳＡを決めれば、統一的な指針で、抵抗段差ΔＲが抵抗値Ｒ０の１／５以上の大きな値をとり得るような、検出部７０に対して抵抗段差ΔＲを確実に呈せしめることができる接触面積ＳＡを求め
ることができることが分かった。ここで、探触子３４の先端部の接触面積ＳＡは、かかる先端部の外面における接触面積とした。なお、式（数２）は、電解時の支持電解質の有無に実質影響されないことも確認された。
【００６７】
【数２】
【００６８】
このように第１の電極３０の探触子３４の先端部の下層液体２４に対する接触面積ＳＡが決まれば、かかる接触面積ＳＡを維持して、探触子３４の先端部の形状は自在に変更し得るものである。例えば、探触子３４を鏃型とした場合、その外径を大きくし高さ（上下方向の長さ）を短くする等の形状の調整が自在である。
【００６９】
また、同時に、下層液体２４に関する測定系の固有の抵抗値Ｒ０に対して抵抗段差ΔＲを大きく設定するには、かかる抵抗値Ｒ０を小さく設定できればよいから、第１の電極３０の探触子３４の材料には、高温の溶融塩化亜鉛２２や溶融亜鉛２４に耐性があって電気抵抗が低い材料であるグラファイトを採用することも好適である。
【００７０】
さて、次に、検出部７０に対して、抵抗段差ΔＲをより明確に呈せしめるには、裾野ΔＬがより小さな値となるような設定をする必要があるが、そのためには第１の電極３０の探触子３４の構造につき検討する必要がある。つまり、特に、かかる探触子３４の先端部の形状につき、詳細に検討する必要がある。
【００７１】
図３（ａ）は、本実施形態における界面計の第１の電極の部分断面図であって、図３（ｂ）のＡ−Ａ断面図に相当し、図３（ｂ）は、かかる電極の底面図であって、図３（ａ）のＺ矢視図に相当する。また、図３（ｃ）は、本実施形態の界面計の変形例における第１の電極の部分断面図であり、図３（ｄ）のＢ−Ｂ断面図に相当し、図３（ｄ）は、かかる電極の底面図であり、図３（ｃ）のＺ矢視図に相当する。また、図４は、これらの界面計により測定される抵抗変化曲線を各々示すグラフである。
【００７２】
まず、これまで説明してきた第１の電極３０について検討すると、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、電極部３２の棒状の導電部材３２ｂは、鉄製であり、電極部３２の保護管３２ａは、導電部材３２ｂを覆う円筒状のアルミナ製で外径は８ｍｍとし、かつ、探触子３４は、上下方向の全長が１０ｍｍのグラファイト製の鏃型であり、電極部３２の保護管３２ａ及び導電部材３２ｂに接続する上部は、溶融塩化亜鉛２２及び溶融亜鉛２４の界面に不要な乱れを生じないように保護管３２ａと面一となった外径が８ｍｍの円柱状であって、かつ先端部３４ａは先細りとなるように頂角が６０°の円錐状である。
【００７３】
かかる構成の第１の電極３０を用いた場合に、交流電流計６０が測定した電流値に基づいて検出部７０が求めた抵抗変化曲線の詳細プロフィールは、図４のプロフィールＣＡに示される。かかる抵抗変化曲線ＣＡは、図２に示す抵抗変化曲線Ｃと同様であるが、この曲線ＣＡによれば、探触子３４の先端部３４ａが、溶融塩化亜鉛２２及び溶融亜鉛２４の界面２６に位置して、探触子３４の先端部３４ａの界面２６までの距離Ｌの値が０であるときには、０．１１５Ω程度の抵抗段差が生じてはいるものの距離Ｌの負側で裾野を引いており、鈍っていることが分かる。かかる現象は、探触子３４の先端部３４ａにおける円錐外面が、界面２６を比較的滑らかに横切ることにより、生じるものと考えられ、界面検出の分解能を低下させる要因となるものである。
【００７４】
つまり、第１の電極３０の探触子３４の先端部３４ａを円錐状とする場合には、円錐の
頂角を大きくしていき、円錐の上下方向の高さが底面の直径よりも小さくなるように扁平化すれば、先端部３４ａにおける円錐外面が、界面２６を迅速に横切るようになるため、急激な抵抗値の変化を得ることができ、裾野をより低減して界面検出の分解能を向上することができる。なお、かかる探触子３４の先端部３４ａは、円錐状に限定されるものではなく、その他の三角錐等の錐体状としてもよく、かかる場合には、錐体の上下方向の高さが底面の大きさ、つまり底面の長辺や対頂角間の距離よりも小さくなるように扁平化されていればよい。
【００７５】
そこで、かかる構成を一歩進めて、図３（ｃ）及び図３（ｄ）に示す第１の電極１３０のように、電極部３２の構成が、第１の電極３０と同一であって、探触子１３４が、電極部３２の保護管３２ａ及び導電部材３２ｂに接続する円柱状であることは第１の電極３０の探触子３４と同様であるが、その先端部１３４ａがより扁平化されて高さが０となるような上下方向に垂直な平面状である構成を採用する。
【００７６】
かかる構成の第１の電極１３０を用いた場合に、交流電流計６０が測定した電流値に基づいて検出部７０が求めた抵抗変化曲線の詳細プロフィールは、図４のプロフィールＣＢに示される。かかる抵抗変化曲線ＣＢによれば、探触子１３４の先端部１３４ａが、界面２６に位置して、探触子１３４の先端部１３４ａの界面２６までの距離Ｌの値が０であるときには、その負側の裾野がより小さくなって、０．１１５Ω程度の抵抗段差がほぼ鈍らずに明確に生じている。これは、探触子１３４の先端部１３４ａが扁平化されて上下方向に垂直、つまり界面２６に平行な平面状であることに起因して、界面２６を瞬時に上下方向に横切ることができ、瞬時に探触子１３４の接触面積を増大してより急激な抵抗値の変化を得ることができるためと考えられ、界面検出の分解能をより向上させることに寄与するものである。
【００７７】
さて、このように探触子１３４の先端部１３４ａが扁平化されて平面状である第１の電極１３０を用いた場合には、探触子１３４の先端部１３４ａが、溶融塩化亜鉛２２及び溶融亜鉛２４の界面２６を瞬時に横切るものであるため、界面検出の分解能をより向上させることができる一方で、界面２６が波立つ等の乱れた状態となり、交流電流計６０で測定された電流とが不要に変動し、界面検出自体が不安定になる場合も考えられる。そこで、界面２６が波立つ等の乱れた状態とならない探触子１３４の先端部１３４ａの形状につき、詳細に検討する必要がある。
【００７８】
図５（ａ）は、本実施形態の界面計の別の変形例における第１の電極の部分断面図であって、図５（ｂ）のＣ−Ｃ断面図に相当し、図５（ｂ）は、かかる電極の底面図であって、図５（ａ）のＺ矢視図に相当する。
【００７９】
図５（ａ）及び図５（ｂ）に示す第１の電極２３０のように、電極部３２の構成が、第１の電極３０と同一であって、探触子２３４が、電極部３２の保護管３２ａ及び導電部材３２ｂに接続する円柱状であることは第１の電極３０と同様であるが、その先端部２３４ａには複数の円錐部が設けられた構成を採用する。かかる構成であれば、探触子２３４の先端部２３４ａに設けられた複数の円錐部が、溶融塩化亜鉛２２及び溶融亜鉛２４の界面２６に対して微細なバッファ構造となり、波立ち等を吸収しながら界面２６を横切るため、界面検出を安定した状態とし、その分解能をより向上させることができる。
【００８０】
また、探触子１３４の先端部１３４ａが扁平化されて平面状である第１の電極１３０の構成を一歩進めて、探触子１３４の先端部１３４ａが、溶融塩化亜鉛２２及び溶融亜鉛２４の界面２６をより瞬時に横切る構成として、界面検出の分解能をより向上させてもよい。
【００８１】
図５（ｃ）は、本実施形態の界面計の更に別の変形例における第１の電極の部分断面図であり、図５（ｄ）のＤ−Ｄ断面図に相当し、図５（ｄ）は、かかる電極の底面図であり、図５（ｃ）のＺ矢視図に相当する。
【００８２】
つまり、図５（ｃ）及び図５（ｄ）に示す第１の電極３３０のように、電極部３２の構成が、第１の電極３０と同一であって、探触子３３４が、電極部３２の保護管３２ａ及び導電部材３２ｂに接続する円柱状であって、その先端部３３４ａが扁平化されて上下方向に平行な平面状であることは第１の電極１３０と同様であるが、更に、かかる先端部３３４ａが、電極部３２の保護管３２ａが延長されたアルミナ等の絶縁材製の保護管３３４ｂで、その先端と面一になるまで囲われた構成を採用する。かかる構成により、探触子３３４の先端部３３４ａが、溶融塩化亜鉛２２及び溶融亜鉛２４の界面２６をより瞬時に上下方向に横切ることができ、抵抗値の変化がより鮮鋭になって界面検出の分解能をより向上させることができる。なお、かかる先端部３３４ａの保護管３３４ｂは、電極部３２の保護管３２ａと一体に設けてもよいし、別体に設けてもよい。
【００８３】
更に、以上の構成を組み合わせて、溶融塩化亜鉛２２及び溶融亜鉛２４の界面２６の波立ち等の乱れを吸収しながら、界面検出の分解能をより向上させてもよい。
【００８４】
図６（ａ）は、本実施形態の界面計の更に別の変形例における第１の電極の部分断面図であって、図６（ｂ）のＥ−Ｅ断面図に相当し、図６（ｂ）は、かかる電極の底面図であって、図６（ａ）のＺ矢視図に相当する。また、図６（ｃ）は、本実施形態の界面計の更に別の変形例における第１の電極の部分断面図であり、図６（ｄ）のＦ−Ｆ断面図に相当し、図６（ｄ）は、かかる電極の底面図であり、図６（ｃ）のＺ矢視図に相当する。
【００８５】
つまり、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示す第１の電極４３０のように、電極部３２の構成が、第１の電極３０と同一であって、探触子４３４が、電極部３２の保護管３２ａ及び導電部材３２ｂに接続する円柱状部材であり、先端部４３４ａまで保護管３３４ｂで囲われることは第１の電極３３０と同様であるが、更に、先端部４３４ａに複数の円錐部が設けられた構成を採用してもよいし、図６（ｃ）及び図６（ｄ）に示す第１の電極５３０のように、電極部３２の構成が、第１の電極３０と同一であり、探触子５３４が、電極部３２の保護管３２ａ及び導電部材３２ｂに接続する円柱状部材であり、先端部５３４ａまで保護管３３４ｂで囲われることは第１の電極３３０と同様であるが、更に、先端部５３４ａに複数の凸部が設けられた構成を採用してもよい。また、かかる第１の電極４３０、５３０における保護管３３４ｂの端部には、先端部４３４ａ、５３４ａに設けられた複数の円錐部や複数の凸部に対応して、ぐたいてきにはそれらの上下方向の高さと同程度か、より大きい長さでもって、上下方向に延在する切欠き３３４ｃが形成されており、溶融亜鉛２４が複数の円錐部や複数の凸部間に不要に巻き込まれて溜まることがないように、溶融亜鉛２４を切欠き３３４ｃから外部に排出自在としている。かかる切欠き３３４ｃは、図中では同じ大きさで対向する一対のものとして示しているが、所望の大きさや配置パターンで複数個数設けてもよい。
【００８６】
かかる第１の電極４３０や第１の電極５３０においては、探触子４３４の先端部４３４ａに設けられた複数の円錐部や探触子５３４の先端部５３４ａに設けられた複数の凸部が、溶融塩化亜鉛２２及び溶融亜鉛２４の界面２６に対して、波立ち等の乱れを吸収しながら、より瞬時に横切るバッファ構造となるため、界面検出を安定した状態として、その分解能を一層向上させることができる。
【００８７】
なお、第１の電極２３０、４３０及び５３０の探触子２３４、４３４及び５３４の先端部２３４ａ、４３４ａ及び５３４ａにおける微細なバッファ構造としては、複数の円錐や複数の凸部に限らず微細な凹凸形状が採用でき、その凹凸形状の大きさ等は、界面検出で
必要とされる分解能に応じて適宜設定自在である。
【００８８】
また、第１の電極３０、１３０、２３０、３３０、４３０、５３０は、探触子３４、１３４、２３４、３３４、４３４、５３４が溶融塩化亜鉛２２とそれから電解生成される溶融亜鉛２４との界面２６を横断自在に固定されて配置される構成としたが、例えば、第２の電極４０を固定したままで、第１の電極３０、１３０、２３０、３３０、４３０、５３０を一定周期で上下に往復移動自在な構成として、界面２６の位置が変化した場合でも、その位置を検出することができるようにしてもよい。
【００８９】
以上の構成によれば、交流電源から交流電流が供給されながら、第２の電極の探触子が、第２の液体に浸漬された状態で、第１の電極の探触子が界面を横切った際に検出部により得られる抵抗変化曲線において、第１の電極の探触子が第２の液体側から界面に近づいて位置するにつれ、抵抗変化曲線の勾配がより大きくなるように、第１の電極の探触子の第２の液体に対する接触面積が、設定されているため、上層液体が電解液等の導電性が低い液体で、下層液体が上層液体よりも比重が重く上層液体と不要に混合せず、かつ上層液体よりも導電性の高い液体である２層構造の液体が貯留されている貯槽や反応槽において、上層の第１の液体と下層の第２の液体との界面に対応する液面位置を高精度に検出することができる。
【００９０】
なお、本発明においては、部材の種類、配置、個数等は前述の実施形態に限定されるものではなく、その構成要素を同等の作用効果を奏するものに適宜置換する等、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることはもちろんである。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
以上のように、本発明においては、上層液体が電解液等の導電性が低い液体で、下層液体が上層液体よりも比重が重く上層液体と不要に混合せず、かつ上層液体よりも導電性の高い液体である２層構造の液体が貯留されている貯槽や反応槽において、上層液体と下層液体との界面に対応する液面位置を高精度に検出する界面計を提供することができ、その汎用普遍的な性格からこのような２層構造の液体を対象とする界面計に広範に適用され得るものと期待される。
【符号の説明】
【００９２】
１０………界面計
２０………貯槽
２２………上層液体
２４………下層液体
２６………界面
３０………電極
３２………電極部
３２ａ……保護管
３２ｂ……導電部材
３４………探触子
３４ａ……先端部
４０………電極
４２………電極部
４４………探触子
５０………交流電源
５０ａ……給電線
５０ｂ……給電線
６０………交流電流計
７０………検出部
１３０……電極
１３４……探触子
１３４ａ…先端部
２３０……電極
２３４……探触子
２３４ａ…先端部
３３０……電極
３３４……探触子
３３４ａ…先端部
３３４ｂ…保護管
３３４ｃ…切欠き
４３０……電極
４３４……探触子
４３４ａ…先端部
５３０……電極
５３４……探触子
５３４ａ…先端部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極間の抵抗値変化によって界面位置を検出する界面計に関し、特に、高温の溶融塩液体の下に高温の溶融金属融体が位置する等の比重が異なり容易に混合しない２種の高温液体から成る２層構造の液体の界面位置を検出するための界面計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、貯槽や反応槽中の液体の液面位置を検出する液面計としては、複数の電極を先端の高さが異なるように設置して、液面位置の変化による電極間の抵抗値等の変化で、液面位置を検出するもの、フロートを液中に設置して、フロート位置の変化で、液面位置を検出するもの、及び超音波やレーザー光により、液面までの距離を測定して、液面位置を検出するもの等の構成が用いられている。
【０００３】
これらの中で、超音波やレーザー光を用いて、上方から液面位置を検出する構成は、液面上に液体の蒸気が冷えて形成されるミスト層が存在すると、安定した液面位置の検出が行い難い。超音波を用いる場合には、貯槽の底部に発振器を設置し、下方から液面を検出してもよいが、溶融塩のような高温の液体を対象とする場合には、貯槽の底部への発振器設置が難しい。
【０００４】
フロートを用いる構成では、液面の直接的な検出に代えて、位置検出が容易なフロートを用いて検出しているに過ぎず、測定部材に関する選択肢は広がるものの、結局、フロート位置を何らかの方法で検出しなければならないことに変わりはない。
【０００５】
これに対して、電極間の抵抗値等の変化によって液面位置を検出する構成は、構造が簡便で、高温の液体を対象として使用することができる利点がある。
【０００６】
特許文献１は、３本の電極棒の内の１本の電極棒を基準として、各２本の電極棒間に交流電圧を印加して、タンク２に注入された液体の液面レベルを計測する液面レベル計測装置を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平６−１４７９５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、本発明者の検討によれば、特許文献１が開示する液面レベル計測装置では、１種の液体の液面位置を出力電圧のデータベースを利用して計測するもので、２種の液体の界面の位置を検出することを何等提案するものではない。
【０００９】
本発明者の更なる検討によれば、例えば、液体と大気等の気体とが界面を成す場合であれば、液体の導電率と気体の導電率とに大きな差があることを利用して、界面の位置を検出することは可能である。ところが、比重が異なり容易に混合しない２種の液体が分離して貯留されている場合に、上層の液体と下層の液体との界面に相当する液面位置を検出しようとするときには、液体間の導電率の差が、気体液体間ほどには大きくはなく、その液体位置の検出は容易ではない。
【００１０】
例えば、上層の液体の導電率に対して、下層の液体の導電率が数桁程度大きい場合でも、上方の電極の先端が下層の液体に浸漬している場合に対応した抵抗測定レンジを設定しているとき、かかる上方の電極の先端が上層の液体内を下層の液体の液面に近づいていくに従い、電極間の抵抗値はほぼ線形に変化し、上方の電極の先端が下層の液体に完全に浸漬したあとは、抵抗値が大きく変化することはない。つまり、上方の電極の先端が下層の液体に接触する界面近傍での抵抗値は、変曲点レベルで変化するものであり、気体から液体に変化する界面のように、事実上の無限大から有限値へといった、明確な抵抗値変化を期待することはできない。
【００１１】
つまり、上層の液体の導電率に対して、下層の液体の導電率が極めて大きい場合には、上方の電極の先端が下層の液体に接触する界面近傍での抵抗値の変化が、明確な段差（抵抗段差）を示すのであるが、かかる抵抗値の変化が明確ではないときに、高精度に界面位置に対応した液面位置を検出する構成を実現することが望まれる。
【００１２】
また、上層の液体が電解液である場合には、上方の電極の先端が上層の液体中にあると、電極間は、コンデンサと抵抗が並列に接続されている回路と等価な状態となるため、安易に電極間へ電圧を印加すると、電極間に流れる電流が安定しない傾向があり、液体間の界面近傍での抵抗値の変化が一層不明確なものとなるから、これに対しても何等かの対策が望まれる。
【００１３】
本発明は、以上の検討経てなされたもので、上層液体が電解液等の導電性が低い液体で、下層液体が上層液体よりも比重が重く上層液体と不要に混合せず、かつ上層液体よりも導電性の高い液体である２層構造の液体が貯留されている貯槽や反応槽において、上層液体と下層液体との界面に対応する液面位置を高精度に検出する界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】
【００１４】
以上のような目的を達成するため、本発明は、第１の局面において、容器内に溜められて電解質である第１の液体と、前記容器内に前記第１の液体よりも下方に溜められて導電性の第２の液体と、の成す界面を横断自在に、前記第１の液体及び前記第２の液体に浸漬自在である導電性の探触子を有する第１の電極と、前記第１の電極よりも下方に配置されて前記第２の液体に浸漬自在な導電性の探触子を有する第２の電極と、前記第１の電極の前記探触子と前記第２の電極の前記探触子との間に交流電流を供給自在な交流電源と、前記第１の電極の前記探触子と前記第２の電極の前記探触子との間に流れる前記交流電流に基づいて抵抗値を算出して、前記第１の液体と前記第２の液体との界面を検出する検出部と、を備え、前記交流電源から前記交流電流が供給されながら、前記第２の電極の前記探触子が、前記第２の液体に浸漬された状態で、前記第１の電極の前記探触子が前記界面を横切った際に、前記検出部に対して抵抗段差を呈せしめることができるように、前記第１の電極の前記探触子の前記第２の液体に対する接触面積を設定した界面計である。
【００１５】
また本発明は、第１の局面に加えて、前記接触面積をＳＡ（ｍ２）、前記第１の電極の前記探触子の前記第２の液体に対する接触抵抗係数をρＬ（Ω・ｍ２）、前記接触抵抗係数ρＬを前記第１の電極の前記探触子の前記第１の液体に対する接触抵抗係数ρＵ（Ω・ｍ２）で除した接触抵抗係数比をｈ、並びに前記第１の電極の前記探触子及び前記第２の電極の前記探触子が、前記第２の液体に浸漬された状態における測定系の固有のをＲ０（Ω）としたときに、以下の式（数１）を満足するように設定されていることを第２の局面とする。
【００１６】
【数１】
【００１７】
また本発明は、第１又は第２の局面に加えて、前記第１の電極の前記探触子の先端部が錐体であり、前記錐体の高さが、前記錐体の底面の外径又は長辺よりも小さいことを第３の局面とする。
【００１８】
また本発明は、第１から第３のいずれかの局面に加えて、前記第１の電極の前記探触子の先端部が、前記界面と平行に設定自在な平面であることを第４の局面とする。
【００１９】
また本発明は、第４の局面に加えて、前記第１の電極の前記探触子の先端部が、更に複数の凹凸部を有することを第５の局面とする。
【００２０】
また本発明は、第１から第５のいずれかの局面に加えて、前記第１の電極の前記探触子の先端部が、その先端まで絶縁部材で覆われたことを第６の局面とする。
【００２１】
また本発明は、第６の局面に加えて、前記第１の電極の前記探触子の先端部を覆う前記絶縁部材に、前記複数の凹凸部に対応した切欠き部を設けたことを第７の局面とする。
【００２２】
また本発明は、第１から第７のいずれかの局面に加えて、前記第１の電極の前記探触子は、前記第１の電極の導電部材に連絡し、前記導電部材は、絶縁部材で覆われたことを第８の局面とする。
【００２３】
また本発明は、第８の局面に加えて、前記第１の電極の前記導電部材を覆う前記絶縁部材の外面は、前記第１の電極の前記探触子の外面と面一であることを第９の局面とする。
【００２４】
また本発明は、第１から第９のいずれかの局面に加えて、前記交流電圧の最大電圧が、前記第１の液体の電気分解電圧よりも小さいことを第１０の局面とする。
【００２５】
また本発明は、第１から第１０のいずれかの局面に加えて、前記第１の液体が溶融塩化亜鉛を含有する溶融塩であり、前記第２の液体が溶融亜鉛を含有する溶融金属であることを第１１の局面とする。
【００２６】
また本発明は、第１１の局面に加えて、前記交流電流の周波数は、５Ｈｚ以上５００Ｈｚ以下の範囲であることを第１２の局面とする。
【００２７】
また本発明は、第１から第１２のいすれかの局面に加えて、前記第１の電極の前記探触子が、グラファイト製であることを第１３の局面とする。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の第１の局面における界面計においては、交流電源から交流電流が供給されながら、第２の電極の探触子が、第２の液体に浸漬された状態で、第１の電極の探触子が界面を横切った際に、検出部に対して抵抗段差を呈せしめることができるように、第１の電極の探触子の第２の液体に対する接触面積が、設定されているため、上層液体が電解液等の導電性が低い液体で、下層液体が上層液体よりも比重が重く上層液体と不要に混合せず、かつ上層液体よりも導電性の高い液体である２層構造の液体が貯留されている貯槽や反応槽において、上層の第１の液体と下層の第２の液体との界面に対応する液面位置を高精度に検出することができる。
【００２９】
また本発明の第２の局面における界面計においては、式（数１）を満足するように設定されているため、上層液体と下層液体との界面に対応する液面位置を検出する際に、抵抗段差を大きな値で得ることができる第１の電極の探触子を確実に得て、液面位置を高精度に検出することができる。
【００３０】
また本発明の第３の局面における界面計においては、第１の電極の探触子の先端部が錐体であり、錐体の高さが、錐体の底面の外径又は長辺よりも小さいものであるため、上層の第１の液体と下層の第２の液との界面を探触子が通過するときに、急激な抵抗値の変化を得ることができ、液面位置を高分解能で高精度に検出することができる。
【００３１】
また本発明の第４の局面における界面計においては、第１の電極の探触子の先端部が、界面と平行に設定自在な平面であるため、上層の第１の液体と下層の第２の液との界面を探触子が通過するときに、瞬時に探触子の接触面積を増大することができてより急激な抵抗値の変化を得ることができ、液面位置をより高分解能で高精度に検出することができる。
【００３２】
また本発明の第５の局面における界面計においては、第１の電極の探触子の先端部が、更に複数の凹凸部を有するものであるため、凹凸の深さに相当する液面位置の変動を吸収して、抵抗値の変動を一定範囲に収めることができ、かかる界面に対応する液面位置をより高分解能で高精度に検出することができる。
【００３３】
また本発明の第６の局面における界面計においては、第１の電極の探触子の先端部が、その先端まで絶縁部材で覆われているため、上層の第１の液体と下層の第２の液との界面を探触子が通過するときに、より瞬時に探触子の接触面積を増大することができてより急激な抵抗値の変化を得ることができ、界面位置をより高分解能で高精度に検出することができる。
【００３４】
また本発明の第７の局面における界面計においては、第１の電極の前記探触子の先端部を覆う絶縁部材に、前記複数の凹凸部に対応した切欠き部が設けられているため、第２の液体等が、複数の凹凸部間に不要に巻き込まれて溜まることがないように、切欠き部から外部に排出することができ、界面位置をより高分解能で高精度に検出することができる。
【００３５】
また本発明の第８の局面における界面計においては、第１の電極の探触子が連絡する第１の電極の導電部材が、絶縁部材で覆われているため、不要な測定電流を供給して検出される抵抗値が変動することを確実に防止できる。
【００３６】
また本発明の第９の局面における界面計においては、第１の電極の導電部材を覆う絶縁部材の外面が、第１の電極の探触子の外面と面一であるため、上層の第１の液体と下層の第２の液体との界面に不要な乱れを生じさせることなく、かかる界面に対応する液面位置をより高分解能で高精度に検出することができる。
【００３７】
また本発明の第１０の局面における界面計においては、交流電圧の最大電圧が、第１の液体の電気分解電圧よりも小さい設定されるため、界面検出時に測定電流により不要な電気分解が生じることを確実に防止できる。
【００３８】
また本発明の第１１の局面における界面計においては、第１の液体が溶融塩化亜鉛を含有する溶融塩であり、第２の液体が溶融亜鉛を含有する溶融金属であるため、溶融塩化亜鉛を電気分解することにより、その下層に溶融亜鉛を得て、それらの界面に対応する液面位置を高分解能で高精度に検出することができる。
【００３９】
また本発明の第１２の局面における界面計においては、交流電流の周波数が、５Ｈｚ以上５００Ｈｚ以下の範囲に設定されるため、第１の電極の探触子の先端部が、第１の液体に浸漬された場合や界面を横切る場合に、抵抗値変化が安定し、界面位置をより高分解能で高精度に検出することができる。
【００４０】
また本発明の第１３の局面における界面計においては、第１の電極の探触子が、グラファイト製であるため、測定系の抵抗値を低く抑えることができ、界面位置をより高分解能で高精度に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施形態における界面計の構成を示す模式的な断面図であり、液体を貯留する貯槽をも示す。
【図２】本実施形態における界面計により測定される抵抗変化曲線を示すグラフである。
【図３】図３（ａ）は、本実施形態における界面計の第１の電極の部分断面図であって、図３（ｂ）のＡ−Ａ断面図に相当し、図３（ｂ）は、かかる電極の底面図であって、図３（ａ）のＺ矢視図に相当する。また、図３（ｃ）は、本実施形態の界面計の変形例における第１の電極の部分断面図であり、図３（ｄ）のＢ−Ｂ断面図に相当し、図３（ｄ）は、かかる電極の底面図であり、図３（ｃ）のＺ矢視図に相当する。
【図４】図３（ａ）及び図３（ｂ）に示す電極を有する界面計により測定される抵抗変化曲線、並びに図３（ｃ）及び図３（ｄ）に示す電極を有する界面計により測定される抵抗変化曲線を各々示すグラフである。
【図５】図５（ａ）は、本実施形態の界面計の別の変形例における第１の電極の部分断面図であって、図５（ｂ）のＣ−Ｃ断面図に相当し、図５（ｂ）は、かかる電極の底面図であって、図５（ａ）のＺ矢視図に相当する。また、図５（ｃ）は、本実施形態の界面計の更に別の変形例における第１の電極の部分断面図であり、図５（ｄ）のＤ−Ｄ断面図に相当し、図５（ｄ）は、かかる電極の底面図であり、図５（ｃ）のＺ矢視図に相当する。
【図６】図６（ａ）は、本実施形態の界面計の更に別の変形例における第１の電極の部分断面図であって、図６（ｂ）のＥ−Ｅ断面図に相当し、図６（ｂ）は、かかる電極の底面図であって、図６（ａ）のＺ矢視図に相当する。また、図６（ｃ）は、本実施形態の界面計の更に別の変形例における第１の電極の部分断面図であり、図６（ｄ）のＦ−Ｆ断面図に相当し、図６（ｄ）は、かかる電極の底面図であり、図６（ｃ）のＺ矢視図に相当する。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、本発明の実施形態における界面計につき、図面を適宜参照して、詳細に説明する。なお、図中、ｘ軸及びｚ軸は、直交座標系を成し、ｚ軸の方向が鉛直の上下方向である。
【００４３】
図１は、本実施形態における界面計の構成を示す模式的な断面図であり、液体を貯留する貯槽をも示す。また、図２は、本実施形態における界面計により測定される抵抗変化曲線を示すグラフである。
【００４４】
図１に示すように、本実施形態における装置Ｓは、界面計１０と、液体を貯留自在な貯槽２０と、を備える。かかる装置Ｓは、単に液体を溜める貯留装置であってもよいし、図示を省略する一対の電解用電極を用いて、典型的には、溶融塩化亜鉛を電気分解し、溶融亜鉛と塩素ガスとを生成する電解装置であってもよい。装置Ｓが、電解装置である場合には、貯槽２０は、電解反応容器となる。
【００４５】
かかる界面計１０は、第１の電極３０と、第１の電極３０よりも下方に配置された第２の電極４０と、第１の電極３０及び第２の電極４０に給電線５０ａ、５０ｂを介して連絡して交流電圧を印加して交流電流を流す交流電源５０と、交流電源５０から第１の電極３０及び第２の電極４０に流れる交流電流を測定すべく給電線５０ａに連絡された交流電流計６０と、交流電流計６０で測定された交流電流値をデータ処理して抵抗値を算出し、その抵抗値変化の度合いに応じて２種の液体間の界面位置を検出すべく交流電流計６０に連絡された検出部７０と、を備える。なお、検出部７０は、図示を省略する演算装置やメモり等を有する。
【００４６】
具体的には、第１の電極３０は、詳細は後述するが、棒状の導電部材を絶縁性の保護管で囲んだ構造を有する電極部３２と、導電部材から成る鏃型の探触子３４と、を備える。具体的には、かかる第１の電極３０において、電極部３２の保護管は、円筒状の絶縁部材であり、不要な測定電流を供給して測定する抵抗値が変動することがないように、棒状の導電部材の周囲を覆っている。また、探触子３４は、電極部３２の保護管及び導電部材に接続する上部の外面が、保護管の外面と面一となる円柱状であって、かつ先細りとなるような円錐状の先端部を有する。一方で、第２の電極４０は、電極部４２と探触子４４とを備え、かかる電極部４２の上下方向の全長が、第１の電極３０の電極部３２のものよりも長く設定される他は、第１の電極３０の電極部３２及び探触子３４と同じ構成を有するものとした。
【００４７】
また、貯槽２０は、図示を省略する加熱機構により５００℃に保持されており、その内部に溶融塩化亜鉛２２と、それから電解生成される溶融亜鉛２４と、が溜められる。５００℃での塩化亜鉛の比重は２．４であり、亜鉛の比重は６．４であるから、溶融塩化亜鉛２２及び溶融亜鉛２４の両液は、上下に分離して、溶融塩化亜鉛２２を上層とし溶融亜鉛２４を下層とする２層構造の液体となる。ここで、検出部７０は、溶融塩化亜鉛２２と溶融亜鉛２４との界面を検出する。なお、かかる２層構造の液体としては、溶融塩化亜鉛２２及び溶融亜鉛２４に限定されるものではなく、上層液体が、電解液等の導電性が低い溶融塩等の液体で、下層液体が、上層液体よりも比重が重く上層液体と不要に混合せず、かつ上層液体よりも導電性の高い溶融金属等の液体であれば足りる。また、溶融塩化亜鉛を電解質として用いながら電気分解をして、溶融塩化亜鉛２２及び溶融亜鉛２４から成る２層構造の液体を得る場合においては、塩化リチウムや塩化カリウム等の支持電解質を用いてもかまわず、かかる場合には、溶融塩化亜鉛２２及び溶融亜鉛２４には、塩化リチウムや塩化カリウム等が混入してもかまわない。
【００４８】
かかる溶融塩化亜鉛２２及び溶融亜鉛２４から成る２層構造の液体には、第１の電極３０の探触子３４及び第２の電極４０の探触子４４が侵入し得る。 詳しくは、第１の電極３０は、探触子３４が溶融塩化亜鉛２２とそれから電解生成される溶融亜鉛２４との上昇する界面２６を横断自在に固定されて配置され、第２の電極４０は、探触子４４が溶融塩化亜鉛２２から電解生成される溶融亜鉛２４中に完全に浸漬自在に固定されて配置される。なお、溶融塩化亜鉛２２及び溶融亜鉛２４の界面２６の位置が一定である場合等には、第１の電極３０の探触子３４の方を移動して、その界面２６を横切らせてもかまわない。また、かかる探触子３４が、界面２６を相対的に横切る方向は、上下方向であって、界面２６に直交する方向であるとする。
【００４９】
また、交流電源５０は、第１の電極３０及び第２の電極４０に交流電圧を印加して交流電流を流すものである。かかる交流電源５０を測定電源として用いる理由としては、溶融塩化亜鉛２２は電解質であるため、直流電圧を印加して直流電流を流すと、その電流測定値は安定しないのに対して、交流電圧を印加して交流電圧を流すと、安定した電流測定値を得ることができることが挙げられる。また、かかる交流電圧の最大電圧は、溶融塩化亜
鉛２２に不要な電気分解を生じさせないように、溶融塩化亜鉛２２の電気分解電圧よりも小さく設定されている。
【００５０】
このように交流電源５０から印加する交流電流の周波数としては、５Ｈｚ以上５００Ｈｚ以下の範囲が好適である。詳しくは、印加する交流電流の周波数の下限については、印加する交流電流の周波数が低いほど、測定される電流値に対応した抵抗値が大きくなって、溶融塩化亜鉛２２と溶融亜鉛２４との界面２６において得られる抵抗値の差が相対的に大きくできる観点からは好ましいのであるが、５Ｈｚ未満の低周波数になると安定した電流測定値が現実的に得られないため、５Ｈｚ以上であることが好ましい。
【００５１】
一方で、このように印加する交流電流の周波数の上限については、印加する交流電流の周波数が高いほど、安定した電流測定値を得ることができるからは好ましいのであるが、５００Ｈｚを超える周波数になると、測定される電流値に対応した抵抗値が顕著に小さくなって、溶融塩化亜鉛２２と溶融亜鉛２４との界面２６において得られる抵抗値の段差が相対的に小さくなるし、検出部７０等に対して電磁シールドを設ける必要が生じたり、交流電源５０や交流電流計６０等が特殊なものとなって高価となる傾向となるので、５００Ｈｚ以下であることが好ましい。更に、より商用の電源周波数に近く、安価で信頼性の高い交流電源５０や交流電流計６０等が使用できるという観点からは、印加する交流電流の周波数としては、５０Ｈｚ以上１００Ｈｚ以下の範囲が現実的により好適である。
【００５２】
さて、以上の構成において、第１の電極３０の探触子３４が、溶融塩化亜鉛２２中に浸漬され、第２の電極４０の探触子４４が、溶融亜鉛２４中に浸漬された状態において、交流電源５０から交流電圧を印加して交流電流を流したとすれば、亜鉛の導電率が塩化亜鉛の導電率に較べて５桁ほど大きいので、流れる電流の経路は、第１の電極３０の探触子３４の先端部と、溶融塩化亜鉛２２及び溶融亜鉛２４の界面２６と、を上下方向に最短距離で結ぶ溶融塩化亜鉛２２内の経路、並びにかかる溶融塩化亜鉛２２及び溶融亜鉛２４の界面２６と、第２の電極４０の探触子４４の先端部と、を斜め方向に最短距離で結ぶ溶融亜鉛２４内の経路から成る。
【００５３】
また、第１の電極３０の探触子３４及び第２の電極４０の探触子４４が、共に溶融亜鉛２４中に浸漬された状態において、交流電源５０から交流電圧を印加して交流電流を流したとすれば、流れる電流の経路は、溶融亜鉛２４を介して、第１の電極３０の探触子３４と第２の電極４０の探触子４４とを結ぶ溶融亜鉛２４内の経路から成る。
【００５４】
ここで、第２の電極４０の探触子４４が、溶融亜鉛２４中に浸漬された状態において、第１の電極３０の探触子３４の先端部と、溶融塩化亜鉛２２及び溶融亜鉛２４の界面２６と、の距離Ｌが、相対的に変化した場合において、交流電流計６０が測定した電流値に基づいて検出部７０が求める抵抗変化曲線は、図２に実線で示すようなプロフィールＣを呈する。なお、図２において、横軸は、第１の電極３０の探触子３４の先端部と、溶融塩化亜鉛２２及び溶融亜鉛２４の界面２６と、の距離Ｌを示し、距離Ｌの値０を境に、図中右側領域で距離Ｌの値が正、及び図中左側領域で距離Ｌの値が負である。また、図２において、縦軸は、交流電流計６０が測定した電流値に基づいて検出部７０が求めた抵抗値Ｒを示す。
【００５５】
かかる抵抗変化曲線Ｃは、距離Ｌの値が０と０の負側近傍との間において、急峻に変化する抵抗段差プロフィールＣ１を有し、その両横において、プロフィールＣ２及びＣ３を有する。
【００５６】
具体的には、距離Ｌが負の値をとるような、第１の電極３０の探触子３４の先端部が、溶融亜鉛２４内に完全に浸漬している状態では、検出部７０が求める抵抗値は、第１の電
極３０の探触子３４の先端部と、第２の電極４０の探触子４４の先端部と、の距離に応じた値となるプロフィールＣ２を示し、かかる探触子３４、４４の先端部間の水平方向の距離が、それらの間の上下方向の距離よりも充分大きいとすれば、溶融亜鉛２４の呈する抵抗値に、第１の電極３０、第２の電極４０及び給電線５０ａ、５０ｂの抵抗値を加えた実質一定の固有値Ｒ０となる。かかる固有の抵抗値Ｒ０は、第１の電極３０の探触子３４の先端部及び第２の電極４０の探触子４４の先端部間の距離や下層の液体の種類が決まれば、あとは第１の電極３０、第２の電極４０及び給電線５０ａ、５０ｂの抵抗値で決まるものであるから、下層の液体に関する測定系の固有の抵抗値と呼ぶことにする。なお、かかる固有の抵抗値に勾配等がある場合には、距離Ｌの値が負から０に近づく０近傍の値を、下層の液体に関する測定系の固有の抵抗値として扱えばよい。
【００５７】
一方で、距離Ｌが正の値とるような、第１の電極３０の探触子３４の先端部が、溶融塩化亜鉛２２内に完全に浸漬している状態では、検出部７０が求める抵抗値は、距離Ｌに比例して変化するプロフィールＣ３を示すが、このときの比例定数は、溶融塩化亜鉛２２の呈する抵抗値に対応している。
【００５８】
さて、距離Ｌの値が０と０の負側近傍との間をとるような、第１の電極３０の探触子３４の先端部が、溶融塩化亜鉛２２及び溶融亜鉛２４の界面２６近傍に位置する状態では、検出部７０が求める抵抗値は、第１の電極３０の探触子３４の先端部が、溶融亜鉛２４内に完全に浸漬している状態における固有の抵抗値Ｒ０と、第１の電極３０の探触子３４の先端部が、溶融塩化亜鉛２２内に完全に浸漬している状態で界面２６に接近した場合の抵抗値ＲＥと、の間で、急峻に変化するプロフィールＣ１を呈する。また、このように距離Ｌの値が０と０の負側近傍との間をとるときに、かかるプロフィールＣ１をより詳細に分析すれば、プロフィールＣ１は、抵抗値Ｒ０と抵抗値ＲＥとの差である抵抗段差ΔＲに応じて急峻に変化する曲線であると同時に裾野ΔＬをも呈してはいる。
【００５９】
ここで、検出部７０は、２種の液体間の抵抗値変化の度合いに応じてそれらの間の界面位置を検出するのであるから、第１の電極３０の探触子３４の先端部が溶融塩化亜鉛２２及び溶融亜鉛２４の界面２６を横切る際に検出部７０が求める抵抗値を、抵抗値Ｒ０と抵抗値ＲＥとの差である抵抗段差ΔＲに応じてこのように急峻に変化させれば、検出部７０が、いわば不連続的に変化する抵抗段差ΔＲの存在を確実に検出でき、界面２６の位置を検出できることになる。
【００６０】
つまり、溶融亜鉛２４の上方に溶融塩化亜鉛２２が存在せずに単に大気が有るとすれば、第１の電極３０の探触子３４の先端部が、溶融亜鉛２４内に完全に浸漬している状態から大気内に移動すると、検出部７０が求める抵抗値は、Ｒ０からプロフィールＣ’で示すように無限大へと変化するため、その抵抗値変化を利用して界面２６の位置を検出することは、極めて容易である。これに対して、溶融亜鉛２４の上方に溶融塩化亜鉛２２が存在する２層構造の液体では、検出部７０が、抵抗段差ΔＲを利用して、界面２６の位置を検出することが必要となるため、検出部７０に対して抵抗段差ΔＲを確実に呈せしめることのできる構成を採ることが求められる。
【００６１】
ここで、更に、かかる特性の抵抗変化曲線Ｃにつき検討すると、抵抗段差ΔＲは、第１の電極３０の探触子３４の先端部の溶融塩化亜鉛２２に対する接触抵抗係数ρｚｎｃｌが、第１の電極３０の探触子３４の先端部の溶融亜鉛２４に対する接触抵抗係数ρｚｎよりも大きいことに起因して生じていることが分かった。ここで、接触抵抗係数（Ω・ｍ２）は、接触抵抗（Ω）と接触面積（ｍ２）とを乗じた値として規定される。
【００６２】
一般的に２層構造の液体においては、上方に位置する電極の探触子の先端部の下層液体に対する接触抵抗係数ρＬをかかる電極の探触子の先端部の上層液体に対する接触抵抗係
数ρＵで除した接触抵抗係数比ｈ（＝ρＬ／ρＵ）は、上方に位置する電極の探触子の材料、形状等の構成や、それが浸漬する液体の種類に依存して決定されるものである。このような事情は、例えば、２層構造の液体の上層液体２２が、電解液等の導電性が低い液体で、２層の液体の下層液体２４が、上層液体２２よりも比重が重く上層液体２２と不要に混合せず、かつ上層液体２２よりも導電性の高い液体である場合においても同様なのであるが、より詳細に検討すれば、かかる接触抵抗係数比ｈが５以上程度のものであれば、更に追加的な条件を加味することによって、上層液体と下層液体との界面検出の分解能を向上し、検出部７０に対して抵抗段差ΔＲを呈せしめる、つまり現実的に検出部７０が抵抗段差ΔＲを検出することができることが分かった。また、一般的に、かかる接触抵抗係数比ｈが大きくなれば、抵抗段差ΔＲは大きくなるが、反面で裾野ΔＬも大きくなる傾向にあるものである。
【００６３】
よって、具体的に２層構造の液体として、溶融塩化亜鉛２２及び溶融亜鉛２４を用い、探触子３４、４４にグラファイトを用いた場合には、第１の電極３０の探触子３４の先端部の溶融亜鉛２４に対する接触抵抗係数ρｚｎを第１の電極３０の探触子３４の先端部の溶融塩化亜鉛２２に対する接触抵抗係数ρｚｎｃｌで除した接触抵抗係数比ｈ（＝ρｚｎ／ρｚｎｃｌ）は、２０程度の値をもとり得るから、検出部７０に対して抵抗段差ΔＲを呈せしめることが可能である一方で、抵抗段差ΔＲはある程度大きくなるが、反面で裾野ΔＬもある程度出現する抵抗変化曲線Ｃが得られるのである。
【００６４】
つまり、このように抵抗段差ΔＲはある程度大きいが、裾野ΔＬも大きくなる傾向がある場合において、まず、前提となる抵抗段差ΔＲをより明確に得て上層液体と下層液体との界面検出の分解能を向上するための構成、つまり検出部７０に対して抵抗段差ΔＲを呈せしめることのできる構成を画定することが必要となるのである。
【００６５】
そこで、更に検討を進めると、接触抵抗係数比ｈが５以上である場合に、抵抗段差ΔＲが測定系の固有の抵抗値Ｒ０の１／５以上の比較的大きな値であれば、検出部７０が、２層構造の液体の界面を検出することができることが分かった。そして、このように抵抗段差ΔＲに抵抗値Ｒ０の１／５以上の大きな値をとらせるには、第１の電極３０の探触子３４の先端部の下層液体に対する接触面積ＳＡを小さく設定することが前提であることも分かった。つまり、第１の電極３０の探触子３４の先端部の下層液体に対する接触面積ＳＡを小さく設定できれば、抵抗段差ΔＲが抵抗値Ｒ０の１／５以上の大きな値となり得て、検出部７０に対して抵抗段差ΔＲを確実に呈せしめることができるので、まず、このような接触面積ＳＡを画定することとした。ここで、第１の電極３０の探触子３４の先端部の下層液体に対する接触面積ＳＡとは、先端部が円錐である場合には、かかる円錐の外面の表面積を意味する。また、かかる接触面積ＳＡは、第１の電極３０の探触子３４の先端部の上層液体に対する接触面積と実質等しいものでもある。
【００６６】
具体的には、２層構造の液体の上層液体２２が、電解液等の導電性が低い液体で、２層の液体の下層液体２４が、上層液体２２よりも比重が重く上層液体２２と不要に混合せず、かつ上層液体２２よりも導電性の高い液体である場合に、第１の電極３０の探触子３４の先端部の下層液体２４に対する接触面積ＳＡ（ｍ２）については、かかる電極３０の探触子３４の先端部の下層液体２４に対する接触抵抗係数ρＬ（Ω・ｍ２）をかかる電極３０の探触子３４の先端部の上層液体２２に対する接触抵抗係数ρＵ（Ω・ｍ２）で除した接触抵抗係数比ｈ、かかる電極３０の探触子３４の先端部の下層液体２４に対する接触抵抗係数ρＬ（Ω・ｍ２）、並びに第１の電極３０の探触子３４の先端部及び第２の電極４０の探触子４４の先端部が溶融亜鉛２４に完全に浸漬された状態における測定系の固有の抵抗値Ｒ０（Ω）を用いて、以下の式（数２）を満足するように接触面積ＳＡを決めれば、統一的な指針で、抵抗段差ΔＲが抵抗値Ｒ０の１／５以上の大きな値をとり得るような、検出部７０に対して抵抗段差ΔＲを確実に呈せしめることができる接触面積ＳＡを求め
ることができることが分かった。ここで、探触子３４の先端部の接触面積ＳＡは、かかる先端部の外面における接触面積とした。なお、式（数２）は、電解時の支持電解質の有無に実質影響されないことも確認された。
【００６７】
【数２】
【００６８】
このように第１の電極３０の探触子３４の先端部の下層液体２４に対する接触面積ＳＡが決まれば、かかる接触面積ＳＡを維持して、探触子３４の先端部の形状は自在に変更し得るものである。例えば、探触子３４を鏃型とした場合、その外径を大きくし高さ（上下方向の長さ）を短くする等の形状の調整が自在である。
【００６９】
また、同時に、下層液体２４に関する測定系の固有の抵抗値Ｒ０に対して抵抗段差ΔＲを大きく設定するには、かかる抵抗値Ｒ０を小さく設定できればよいから、第１の電極３０の探触子３４の材料には、高温の溶融塩化亜鉛２２や溶融亜鉛２４に耐性があって電気抵抗が低い材料であるグラファイトを採用することも好適である。
【００７０】
さて、次に、検出部７０に対して、抵抗段差ΔＲをより明確に呈せしめるには、裾野ΔＬがより小さな値となるような設定をする必要があるが、そのためには第１の電極３０の探触子３４の構造につき検討する必要がある。つまり、特に、かかる探触子３４の先端部の形状につき、詳細に検討する必要がある。
【００７１】
図３（ａ）は、本実施形態における界面計の第１の電極の部分断面図であって、図３（ｂ）のＡ−Ａ断面図に相当し、図３（ｂ）は、かかる電極の底面図であって、図３（ａ）のＺ矢視図に相当する。また、図３（ｃ）は、本実施形態の界面計の変形例における第１の電極の部分断面図であり、図３（ｄ）のＢ−Ｂ断面図に相当し、図３（ｄ）は、かかる電極の底面図であり、図３（ｃ）のＺ矢視図に相当する。また、図４は、これらの界面計により測定される抵抗変化曲線を各々示すグラフである。
【００７２】
まず、これまで説明してきた第１の電極３０について検討すると、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、電極部３２の棒状の導電部材３２ｂは、鉄製であり、電極部３２の保護管３２ａは、導電部材３２ｂを覆う円筒状のアルミナ製で外径は８ｍｍとし、かつ、探触子３４は、上下方向の全長が１０ｍｍのグラファイト製の鏃型であり、電極部３２の保護管３２ａ及び導電部材３２ｂに接続する上部は、溶融塩化亜鉛２２及び溶融亜鉛２４の界面に不要な乱れを生じないように保護管３２ａと面一となった外径が８ｍｍの円柱状であって、かつ先端部３４ａは先細りとなるように頂角が６０°の円錐状である。
【００７３】
かかる構成の第１の電極３０を用いた場合に、交流電流計６０が測定した電流値に基づいて検出部７０が求めた抵抗変化曲線の詳細プロフィールは、図４のプロフィールＣＡに示される。かかる抵抗変化曲線ＣＡは、図２に示す抵抗変化曲線Ｃと同様であるが、この曲線ＣＡによれば、探触子３４の先端部３４ａが、溶融塩化亜鉛２２及び溶融亜鉛２４の界面２６に位置して、探触子３４の先端部３４ａの界面２６までの距離Ｌの値が０であるときには、０．１１５Ω程度の抵抗段差が生じてはいるものの距離Ｌの負側で裾野を引いており、鈍っていることが分かる。かかる現象は、探触子３４の先端部３４ａにおける円錐外面が、界面２６を比較的滑らかに横切ることにより、生じるものと考えられ、界面検出の分解能を低下させる要因となるものである。
【００７４】
つまり、第１の電極３０の探触子３４の先端部３４ａを円錐状とする場合には、円錐の
頂角を大きくしていき、円錐の上下方向の高さが底面の直径よりも小さくなるように扁平化すれば、先端部３４ａにおける円錐外面が、界面２６を迅速に横切るようになるため、急激な抵抗値の変化を得ることができ、裾野をより低減して界面検出の分解能を向上することができる。なお、かかる探触子３４の先端部３４ａは、円錐状に限定されるものではなく、その他の三角錐等の錐体状としてもよく、かかる場合には、錐体の上下方向の高さが底面の大きさ、つまり底面の長辺や対頂角間の距離よりも小さくなるように扁平化されていればよい。
【００７５】
そこで、かかる構成を一歩進めて、図３（ｃ）及び図３（ｄ）に示す第１の電極１３０のように、電極部３２の構成が、第１の電極３０と同一であって、探触子１３４が、電極部３２の保護管３２ａ及び導電部材３２ｂに接続する円柱状であることは第１の電極３０の探触子３４と同様であるが、その先端部１３４ａがより扁平化されて高さが０となるような上下方向に垂直な平面状である構成を採用する。
【００７６】
かかる構成の第１の電極１３０を用いた場合に、交流電流計６０が測定した電流値に基づいて検出部７０が求めた抵抗変化曲線の詳細プロフィールは、図４のプロフィールＣＢに示される。かかる抵抗変化曲線ＣＢによれば、探触子１３４の先端部１３４ａが、界面２６に位置して、探触子１３４の先端部１３４ａの界面２６までの距離Ｌの値が０であるときには、その負側の裾野がより小さくなって、０．１１５Ω程度の抵抗段差がほぼ鈍らずに明確に生じている。これは、探触子１３４の先端部１３４ａが扁平化されて上下方向に垂直、つまり界面２６に平行な平面状であることに起因して、界面２６を瞬時に上下方向に横切ることができ、瞬時に探触子１３４の接触面積を増大してより急激な抵抗値の変化を得ることができるためと考えられ、界面検出の分解能をより向上させることに寄与するものである。
【００７７】
さて、このように探触子１３４の先端部１３４ａが扁平化されて平面状である第１の電極１３０を用いた場合には、探触子１３４の先端部１３４ａが、溶融塩化亜鉛２２及び溶融亜鉛２４の界面２６を瞬時に横切るものであるため、界面検出の分解能をより向上させることができる一方で、界面２６が波立つ等の乱れた状態となり、交流電流計６０で測定された電流とが不要に変動し、界面検出自体が不安定になる場合も考えられる。そこで、界面２６が波立つ等の乱れた状態とならない探触子１３４の先端部１３４ａの形状につき、詳細に検討する必要がある。
【００７８】
図５（ａ）は、本実施形態の界面計の別の変形例における第１の電極の部分断面図であって、図５（ｂ）のＣ−Ｃ断面図に相当し、図５（ｂ）は、かかる電極の底面図であって、図５（ａ）のＺ矢視図に相当する。
【００７９】
図５（ａ）及び図５（ｂ）に示す第１の電極２３０のように、電極部３２の構成が、第１の電極３０と同一であって、探触子２３４が、電極部３２の保護管３２ａ及び導電部材３２ｂに接続する円柱状であることは第１の電極３０と同様であるが、その先端部２３４ａには複数の円錐部が設けられた構成を採用する。かかる構成であれば、探触子２３４の先端部２３４ａに設けられた複数の円錐部が、溶融塩化亜鉛２２及び溶融亜鉛２４の界面２６に対して微細なバッファ構造となり、波立ち等を吸収しながら界面２６を横切るため、界面検出を安定した状態とし、その分解能をより向上させることができる。
【００８０】
また、探触子１３４の先端部１３４ａが扁平化されて平面状である第１の電極１３０の構成を一歩進めて、探触子１３４の先端部１３４ａが、溶融塩化亜鉛２２及び溶融亜鉛２４の界面２６をより瞬時に横切る構成として、界面検出の分解能をより向上させてもよい。
【００８１】
図５（ｃ）は、本実施形態の界面計の更に別の変形例における第１の電極の部分断面図であり、図５（ｄ）のＤ−Ｄ断面図に相当し、図５（ｄ）は、かかる電極の底面図であり、図５（ｃ）のＺ矢視図に相当する。
【００８２】
つまり、図５（ｃ）及び図５（ｄ）に示す第１の電極３３０のように、電極部３２の構成が、第１の電極３０と同一であって、探触子３３４が、電極部３２の保護管３２ａ及び導電部材３２ｂに接続する円柱状であって、その先端部３３４ａが扁平化されて上下方向に平行な平面状であることは第１の電極１３０と同様であるが、更に、かかる先端部３３４ａが、電極部３２の保護管３２ａが延長されたアルミナ等の絶縁材製の保護管３３４ｂで、その先端と面一になるまで囲われた構成を採用する。かかる構成により、探触子３３４の先端部３３４ａが、溶融塩化亜鉛２２及び溶融亜鉛２４の界面２６をより瞬時に上下方向に横切ることができ、抵抗値の変化がより鮮鋭になって界面検出の分解能をより向上させることができる。なお、かかる先端部３３４ａの保護管３３４ｂは、電極部３２の保護管３２ａと一体に設けてもよいし、別体に設けてもよい。
【００８３】
更に、以上の構成を組み合わせて、溶融塩化亜鉛２２及び溶融亜鉛２４の界面２６の波立ち等の乱れを吸収しながら、界面検出の分解能をより向上させてもよい。
【００８４】
図６（ａ）は、本実施形態の界面計の更に別の変形例における第１の電極の部分断面図であって、図６（ｂ）のＥ−Ｅ断面図に相当し、図６（ｂ）は、かかる電極の底面図であって、図６（ａ）のＺ矢視図に相当する。また、図６（ｃ）は、本実施形態の界面計の更に別の変形例における第１の電極の部分断面図であり、図６（ｄ）のＦ−Ｆ断面図に相当し、図６（ｄ）は、かかる電極の底面図であり、図６（ｃ）のＺ矢視図に相当する。
【００８５】
つまり、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示す第１の電極４３０のように、電極部３２の構成が、第１の電極３０と同一であって、探触子４３４が、電極部３２の保護管３２ａ及び導電部材３２ｂに接続する円柱状部材であり、先端部４３４ａまで保護管３３４ｂで囲われることは第１の電極３３０と同様であるが、更に、先端部４３４ａに複数の円錐部が設けられた構成を採用してもよいし、図６（ｃ）及び図６（ｄ）に示す第１の電極５３０のように、電極部３２の構成が、第１の電極３０と同一であり、探触子５３４が、電極部３２の保護管３２ａ及び導電部材３２ｂに接続する円柱状部材であり、先端部５３４ａまで保護管３３４ｂで囲われることは第１の電極３３０と同様であるが、更に、先端部５３４ａに複数の凸部が設けられた構成を採用してもよい。また、かかる第１の電極４３０、５３０における保護管３３４ｂの端部には、先端部４３４ａ、５３４ａに設けられた複数の円錐部や複数の凸部に対応して、ぐたいてきにはそれらの上下方向の高さと同程度か、より大きい長さでもって、上下方向に延在する切欠き３３４ｃが形成されており、溶融亜鉛２４が複数の円錐部や複数の凸部間に不要に巻き込まれて溜まることがないように、溶融亜鉛２４を切欠き３３４ｃから外部に排出自在としている。かかる切欠き３３４ｃは、図中では同じ大きさで対向する一対のものとして示しているが、所望の大きさや配置パターンで複数個数設けてもよい。
【００８６】
かかる第１の電極４３０や第１の電極５３０においては、探触子４３４の先端部４３４ａに設けられた複数の円錐部や探触子５３４の先端部５３４ａに設けられた複数の凸部が、溶融塩化亜鉛２２及び溶融亜鉛２４の界面２６に対して、波立ち等の乱れを吸収しながら、より瞬時に横切るバッファ構造となるため、界面検出を安定した状態として、その分解能を一層向上させることができる。
【００８７】
なお、第１の電極２３０、４３０及び５３０の探触子２３４、４３４及び５３４の先端部２３４ａ、４３４ａ及び５３４ａにおける微細なバッファ構造としては、複数の円錐や複数の凸部に限らず微細な凹凸形状が採用でき、その凹凸形状の大きさ等は、界面検出で
必要とされる分解能に応じて適宜設定自在である。
【００８８】
また、第１の電極３０、１３０、２３０、３３０、４３０、５３０は、探触子３４、１３４、２３４、３３４、４３４、５３４が溶融塩化亜鉛２２とそれから電解生成される溶融亜鉛２４との界面２６を横断自在に固定されて配置される構成としたが、例えば、第２の電極４０を固定したままで、第１の電極３０、１３０、２３０、３３０、４３０、５３０を一定周期で上下に往復移動自在な構成として、界面２６の位置が変化した場合でも、その位置を検出することができるようにしてもよい。
【００８９】
以上の構成によれば、交流電源から交流電流が供給されながら、第２の電極の探触子が、第２の液体に浸漬された状態で、第１の電極の探触子が界面を横切った際に検出部により得られる抵抗変化曲線において、第１の電極の探触子が第２の液体側から界面に近づいて位置するにつれ、抵抗変化曲線の勾配がより大きくなるように、第１の電極の探触子の第２の液体に対する接触面積が、設定されているため、上層液体が電解液等の導電性が低い液体で、下層液体が上層液体よりも比重が重く上層液体と不要に混合せず、かつ上層液体よりも導電性の高い液体である２層構造の液体が貯留されている貯槽や反応槽において、上層の第１の液体と下層の第２の液体との界面に対応する液面位置を高精度に検出することができる。
【００９０】
なお、本発明においては、部材の種類、配置、個数等は前述の実施形態に限定されるものではなく、その構成要素を同等の作用効果を奏するものに適宜置換する等、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることはもちろんである。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
以上のように、本発明においては、上層液体が電解液等の導電性が低い液体で、下層液体が上層液体よりも比重が重く上層液体と不要に混合せず、かつ上層液体よりも導電性の高い液体である２層構造の液体が貯留されている貯槽や反応槽において、上層液体と下層液体との界面に対応する液面位置を高精度に検出する界面計を提供することができ、その汎用普遍的な性格からこのような２層構造の液体を対象とする界面計に広範に適用され得るものと期待される。
【符号の説明】
【００９２】
１０………界面計
２０………貯槽
２２………上層液体
２４………下層液体
２６………界面
３０………電極
３２………電極部
３２ａ……保護管
３２ｂ……導電部材
３４………探触子
３４ａ……先端部
４０………電極
４２………電極部
４４………探触子
５０………交流電源
５０ａ……給電線
５０ｂ……給電線
６０………交流電流計
７０………検出部
１３０……電極
１３４……探触子
１３４ａ…先端部
２３０……電極
２３４……探触子
２３４ａ…先端部
３３０……電極
３３４……探触子
３３４ａ…先端部
３３４ｂ…保護管
３３４ｃ…切欠き
４３０……電極
４３４……探触子
４３４ａ…先端部
５３０……電極
５３４……探触子
５３４ａ…先端部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器内に溜められて電解質である第１の液体と、前記容器内に前記第１の液体よりも下方に溜められて導電性の第２の液体と、の成す界面を横断自在に、前記第１の液体及び前記第２の液体に浸漬自在である導電性の探触子を有する第１の電極と、
前記第１の電極よりも下方に配置されて前記第２の液体に浸漬自在な導電性の探触子を有する第２の電極と、
前記第１の電極の前記探触子と前記第２の電極の前記探触子との間に交流電流を供給自在な交流電源と、
前記第１の電極の前記探触子と前記第２の電極の前記探触子との間に流れる前記交流電流に基づいて抵抗値を算出して、前記第１の液体と前記第２の液体との界面を検出する検出部と、
を備え、
前記交流電源から前記交流電流が供給されながら、前記第２の電極の前記探触子が、前記第２の液体に浸漬された状態で、前記第１の電極の前記探触子が前記界面を横切った際に、前記検出部に対して抵抗段差を呈せしめることができるように、前記第１の電極の前記探触子の前記第２の液体に対する接触面積を設定した界面計。
【請求項２】
前記接触面積をＳＡ（ｍ２）、前記第１の電極の前記探触子の前記第２の液体に対する接触抵抗係数をρＬ（Ω・ｍ２）、前記接触抵抗係数ρＬを前記第１の電極の前記探触子の前記第１の液体に対する接触抵抗係数ρＵ（Ω・ｍ２）で除した接触抵抗係数比をｈ、並びに前記第１の電極の前記探触子及び前記第２の電極の前記探触子が、前記第２の液体に浸漬された状態における測定系の固有の抵抗値をＲ０（Ω）としたときに、以下の式（数３）を満足するように設定された請求項１に記載の界面計。
【数３】
【請求項３】
前記第１の電極の前記探触子の先端部が錐体であり、前記錐体の高さが、前記錐体の底面の外径又は長辺よりも小さい請求項１又は２に記載の界面計。
【請求項４】
前記第１の電極の前記探触子の先端部が、前記界面と平行に設定自在な平面である請求項１から３のいずれかに記載の界面計。
【請求項５】
前記第１の電極の前記探触子の先端部が、更に複数の凹凸部を有する請求項４に記載の界面計。
【請求項６】
前記第１の電極の前記探触子の先端部が、その先端まで絶縁部材で覆われた請求項１から５のいずれかに記載の界面計。
【請求項７】
前記第１の電極の前記探触子の先端部を覆う前記絶縁部材に、前記複数の凹凸部に対応した切欠き部を設けた請求項６に記載の界面計。
【請求項８】
前記第１の電極の前記探触子は、前記第１の電極の導電部材に連絡し、前記導電部材は、絶縁部材で覆われる請求項１から７のいずれかに記載の界面計。
【請求項９】
前記第１の電極の前記導電部材を覆う前記絶縁部材の外面は、前記第１の電極の前記探触子の外面と面一である請求項８に記載の界面計。
【請求項１０】
前記交流電圧の最大電圧が、前記第１の液体の電気分解電圧よりも小さい請求項１から９のいずれかに記載の界面計。
【請求項１１】
前記第１の液体が溶融塩化亜鉛を含有する溶融塩であり、前記第２の液体が溶融亜鉛を含有する溶融金属である請求項１から１０のいずれかに記載の界面計。
【請求項１２】
前記交流電流の周波数は、５Ｈｚ以上５００Ｈｚ以下の範囲である請求項１１に記載の界面計。
【請求項１３】
前記第１の電極の前記探触子が、グラファイト製である請求項１から１２のいずれかに記載の界面計。
【請求項１】
容器内に溜められて電解質である第１の液体と、前記容器内に前記第１の液体よりも下方に溜められて導電性の第２の液体と、の成す界面を横断自在に、前記第１の液体及び前記第２の液体に浸漬自在である導電性の探触子を有する第１の電極と、
前記第１の電極よりも下方に配置されて前記第２の液体に浸漬自在な導電性の探触子を有する第２の電極と、
前記第１の電極の前記探触子と前記第２の電極の前記探触子との間に交流電流を供給自在な交流電源と、
前記第１の電極の前記探触子と前記第２の電極の前記探触子との間に流れる前記交流電流に基づいて抵抗値を算出して、前記第１の液体と前記第２の液体との界面を検出する検出部と、
を備え、
前記交流電源から前記交流電流が供給されながら、前記第２の電極の前記探触子が、前記第２の液体に浸漬された状態で、前記第１の電極の前記探触子が前記界面を横切った際に、前記検出部に対して抵抗段差を呈せしめることができるように、前記第１の電極の前記探触子の前記第２の液体に対する接触面積を設定した界面計。
【請求項２】
前記接触面積をＳＡ（ｍ２）、前記第１の電極の前記探触子の前記第２の液体に対する接触抵抗係数をρＬ（Ω・ｍ２）、前記接触抵抗係数ρＬを前記第１の電極の前記探触子の前記第１の液体に対する接触抵抗係数ρＵ（Ω・ｍ２）で除した接触抵抗係数比をｈ、並びに前記第１の電極の前記探触子及び前記第２の電極の前記探触子が、前記第２の液体に浸漬された状態における測定系の固有の抵抗値をＲ０（Ω）としたときに、以下の式（数３）を満足するように設定された請求項１に記載の界面計。
【数３】
【請求項３】
前記第１の電極の前記探触子の先端部が錐体であり、前記錐体の高さが、前記錐体の底面の外径又は長辺よりも小さい請求項１又は２に記載の界面計。
【請求項４】
前記第１の電極の前記探触子の先端部が、前記界面と平行に設定自在な平面である請求項１から３のいずれかに記載の界面計。
【請求項５】
前記第１の電極の前記探触子の先端部が、更に複数の凹凸部を有する請求項４に記載の界面計。
【請求項６】
前記第１の電極の前記探触子の先端部が、その先端まで絶縁部材で覆われた請求項１から５のいずれかに記載の界面計。
【請求項７】
前記第１の電極の前記探触子の先端部を覆う前記絶縁部材に、前記複数の凹凸部に対応した切欠き部を設けた請求項６に記載の界面計。
【請求項８】
前記第１の電極の前記探触子は、前記第１の電極の導電部材に連絡し、前記導電部材は、絶縁部材で覆われる請求項１から７のいずれかに記載の界面計。
【請求項９】
前記第１の電極の前記導電部材を覆う前記絶縁部材の外面は、前記第１の電極の前記探触子の外面と面一である請求項８に記載の界面計。
【請求項１０】
前記交流電圧の最大電圧が、前記第１の液体の電気分解電圧よりも小さい請求項１から９のいずれかに記載の界面計。
【請求項１１】
前記第１の液体が溶融塩化亜鉛を含有する溶融塩であり、前記第２の液体が溶融亜鉛を含有する溶融金属である請求項１から１０のいずれかに記載の界面計。
【請求項１２】
前記交流電流の周波数は、５Ｈｚ以上５００Ｈｚ以下の範囲である請求項１１に記載の界面計。
【請求項１３】
前記第１の電極の前記探触子が、グラファイト製である請求項１から１２のいずれかに記載の界面計。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−７９８０８（Ｐ２０１３−７９８０８Ａ）
【公開日】平成２５年５月２日（２０１３．５．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７９９６（Ｐ２０１０−２７９９６）
【出願日】平成２２年２月１０日（２０１０．２．１０）
【出願人】（５０３１０７２５５）株式会社キノテック・ソーラーエナジー (18)
【出願人】（０００００００４４）旭硝子株式会社 (2,665)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２日（２０１３．５．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月１０日（２０１０．２．１０）
【出願人】（５０３１０７２５５）株式会社キノテック・ソーラーエナジー (18)
【出願人】（０００００００４４）旭硝子株式会社 (2,665)
【Ｆターム（参考）】
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