(57)【要約】【課題】温度ドリフトや水素ドリフトなどにより生じる誤差を抑制した高精度な液面位を計測することを可能にする。【解決手段】液面位計測装置２は、密閉容器１の気相部１２から受ける圧力ＨＥＸを導圧するキャピラリチューブ５ａと、密閉容器１の液相部１１から受ける圧力を導圧するキャピラリチューブ５ｂと、キャピラリチューブ５ａ、キャピラリチューブ５ｂのそれぞれにより導圧された圧力ＰＨ，ＰＬの差圧ΔＰを検出するセンタ圧力センサ６４と、圧力ＨＥＸを検出する高位側受圧圧力センサ３３と、圧力ＰＨを検出する伝送器高位側圧力センサ６５と、演算部８と、を備えて構成される。演算部８は、圧力ＨＥＸと圧力ＰＨとに基づき、キャピラリチューブ５ａ内に封入された封入液の密度γ２を演算し、さらに、差圧ΔＰと密度γ２とに基づき、密閉容器１内における液相部１１の液面位ｈを演算する。【選択図】図２
2018105823.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器の上部側に充満している気相物質から受ける圧力を、内部に封入された封入液を介して導圧する第１の導圧手段と、
前記密閉容器の下部側に貯留している液相物質から受ける圧力を、内部に封入された封入液を介して導圧する第２の導圧手段と、
前記第１の導圧手段および前記第２の導圧手段に接続され、前記第１の導圧手段により導圧された圧力と前記第２の導圧手段により導圧された圧力との差圧を検出する差圧検出手段と、
前記第１の導圧手段の内部に封入された封入液および前記第２の導圧手段の内部に封入された封入液の少なくとも一方の封入液の密度を計測する封入液密度計測手段と、
前記差圧検出手段により検出された差圧と前記封入液密度計測手段により計測された前記封入液の密度とを用いて前記密閉容器内における前記液相物質の液面位を演算する液面位演算手段と、
を備えること
を特徴とする液面位計測装置。
【請求項２】
前記封入液密度計測手段は、
前記気相物質から前記第１の導圧手段の内部の封入液が受ける第１の圧力を検出する第１の圧力センサと、
前記第１の導圧手段の内部の封入液から前記差圧検出手段が受ける第２の圧力を検出する第２の圧力センサと、
前記第１の圧力および前記第２の圧力に基づき、前記第１の導圧手段の内部の封入液の密度を演算する第１の密度演算手段と、
を少なくとも備えること
を特徴とする請求項１に記載の液面位計測装置。
【請求項３】
前記封入液密度計測手段は、
前記液相物質から前記第２の導圧手段の内部の封入液が受ける第３の圧力を検出する第３の圧力センサと、
前記第２の導圧手段の内部の封入液から前記差圧検出手段が受ける第４の圧力を検出する第４の圧力センサと、
前記第３の圧力および前記第４の圧力に基づき、前記第２の導圧手段の内部の封入液の密度を演算する第２の密度演算手段と、
を少なくとも備えること
を特徴とする請求項１に記載の液面位計測装置。
【請求項４】
密閉容器の上部側に充満している気相物質から受ける圧力を、内部に封入された封入液を介して導圧する第１の導圧手段と、
前記密閉容器の下部側に貯留している液相物質から受ける圧力を、内部に封入された封入液を介して導圧する第２の導圧手段と、
前記第１の導圧手段および前記第２の導圧手段に接続され、前記第１の導圧手段により導圧された圧力と前記第２の導圧手段により導圧された圧力との差圧を検出する差圧検出手段と、
前記第１の導圧手段の内部に封入された封入液および前記第２の導圧手段の内部に封入された封入液の少なくとも一方の密度を計測する封入液密度計測手段と、
を備えた液面位計測装置により、前記密閉容器内における前記液相物質の液面位を計測する液面位計測方法であって、
前記差圧検出手段により前記差圧を検出する第１のステップと、
前記封入液密度計測手段により前記第１の導圧手段の内部に封入された封入液および前記第２の導圧手段の内部に封入された封入液の少なくとも一方の封入液の密度を計測する第２のステップと、
前記第１のステップで検出された差圧と前記第２のステップで計測された前記封入液の密度とを用いて前記液面位を演算する第３のステップと、
を備え、
前記第１のステップと前記第２のステップがほぼ同じタイミングで実行されること
を特徴とする液面位計測方法。
【請求項５】
前記封入液密度計測手段は、
前記気相物質から前記第１の導圧手段の内部の封入液が受ける第１の圧力を検出する第１の圧力センサと、
前記第１の導圧手段の内部の封入液から前記差圧検出手段が受ける第２の圧力を検出する第２の圧力センサと、
を少なくとも備えており、
前記第２のステップは、
前記第１の圧力センサおよび前記第２の圧力センサのそれぞれにより前記第１の圧力および前記第２の圧力を検出するステップと、
前記第１の圧力および前記第２の圧力に基づき、前記第１の導圧手段の内部の封入液の密度を算出するステップと、
を含んで構成されること
を特徴とする請求項４に記載の液面位計測方法。
【請求項６】
前記封入液密度計測手段は、
前記液相物質から前記第２の導圧手段の内部の封入液が受ける第３の圧力を検出する第３の圧力センサと、
前記第１の導圧手段の内部の封入液から前記差圧検出手段が受ける第４の圧力を検出する第４の圧力センサと、
を少なくとも備えており、
前記第２のステップは、
前記第３の圧力センサおよび前記第４の圧力センサのそれぞれにより前記第３の圧力および前記第４の圧力を検出するステップと、
前記第３の圧力および前記第４の圧力に基づき、前記第２の導圧手段の内部の封入液の密度を算出するステップと、
を含んで構成されること
を特徴とする請求項４に記載の液面位計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子炉圧力容器など密閉容器の内部の液面位を計測するのに好適な液面位計測装置および液面位計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子炉圧力容器など密閉容器の内部の水位（液面位）を計測する場合、しばしば差圧伝送器が用いられる。その場合、密閉容器内の気相側圧力および水相側圧力は、それぞれキャピラリチューブなどの導圧管を介して差圧伝送器まで導圧される。差圧伝送器では、キャピラリチューブを介して導圧された気相側圧力と水相側圧力との差圧を検出し、その差圧に基づき水位が計算される。なお、キャピラリチューブなどの導圧管の管内には、シリコンオイルなどの封入液が封入されており、圧力は、その封入液により導圧される。
【０００３】
このような差圧伝送器は、原子炉の近傍など環境の影響を強く受ける場所に配置されることが多い。そのため、差圧の検出値には温度ドリフトや水素ドリフトなどの誤差要因が多く含まれる。ここで、温度ドリフトとは、周囲温度の変化により、キャピラリチューブ内の封入液の密度が変化し、差圧の検出値がドリフトする現象をいう。また、水素ドリフトとは、圧力容器内で発生した水素がダイアフラムを透過して、キャピラリチューブ内の封入液に混入することにより、キャピラリチューブ内の圧力が変化し、差圧の検出値がドリフトする現象をいう。
【０００４】
このうち、温度ドリフトに対処する技術の例が特許文献１に開示されている。特許文献１によれば、差圧伝送器が製造される段階でキャピラリチューブ封入液の密度の温度特性を計測し、その温度特性データを差圧伝送器内部の記憶装置に記憶しておく。また、差圧伝送器の近傍に温度センサを設けておく。そして、差圧検出時には、前記記憶装置を参照して、温度センサで計測された温度に対応するキャピラリチューブ封入液の密度を求め、その求めた封入液の密度により前記検出した差圧を補正する。
【０００５】
また、水素ドリフトを防ぐ方法としては、ダイアフラムに金メッキを施して水素の透過を防ぐ技術や、水素吸蔵材をダイアフラムに設置して透過した水素を吸蔵する技術（特許文献２参照）などが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特公平６―９５０５５号公報
【特許文献２】特開２００５―１１４４５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、引用文献１に開示された温度ドリフトに対処する技術では、キャピラリチューブ封入液の密度の温度特性のデータは、実際に差圧伝送器で差圧や水位（液面位）が計測される時点よりもはるか以前の差圧伝送器の製造時などに取得される。従って、その温度特性のデータには、水素ドリフトの影響などの封入液の密度の経時変化による誤差要因が含まれ得る。また、製造時に封入液の密度の温度特性のデータを取得することは、差圧伝送器の製造コストを押し上げる要因ともなる。
【０００８】
また、金メッキによる水素ドリフトの防止対策の場合、ダイアフラム周縁部は金メッキを施すことが難しく、水素の透過を完全に防ぐことはできないという問題がある。さらに、引用文献２に開示された水素ドリフトの防止対策では、吸蔵材に吸蔵可能な水素量が限られていることから吸蔵材に寿命があり、吸蔵材の交換といったメンテナンス上の問題が発生する。
【０００９】
以上のような従来技術の課題に鑑み、本発明の目的は、温度ドリフトや水素ドリフトなどにより生じる誤差を抑制し、高精度な液面位を計測することが可能な液面位計測装置および液面位計測方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る液面位計測装置は、密閉容器の上部側に充満している気相物質から受ける圧力を、内部に封入された封入液を介して導圧する第１の導圧手段と、前記密閉容器の下部側に貯留している液相物質から受ける圧力を、内部に封入された封入液を介して導圧する第２の導圧手段と、前記第１の導圧手段および前記第２の導圧手段に接続され、前記第１の導圧手段により導圧された圧力と前記第２の導圧手段により導圧された圧力との差圧を検出する差圧検出手段と、前記第１の導圧手段の内部に封入された封入液および前記第２の導圧手段の内部に封入された封入液の少なくとも一方の封入液の密度を計測する封入液密度計測手段と、前記差圧検出手段により検出された差圧と前記封入液密度計測手段により計測された前記封入液の密度とを用いて前記密閉容器内における前記液相物質の液面位を演算する液面位演算手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、温度ドリフトや水素ドリフトなどにより生じる誤差を抑制した高精度な液面位を計測することが可能な液面位計測装置および液面位計測方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る液面位計測装置の概略構成および液面位計測方法の基本的考え方を説明するために示した図。
【図２】本発明の実施形態に係る液面位計測装置の構成の例を模式的に示した図。
【図３】演算部における演算手順の例を示した図。
【図４】本発明の実施形態の第１の変形例に係る液面位計測装置の構成の例を模式的に示した図。
【図５】本発明の実施形態の第２の変形例に係る液面位計測装置の構成の例を模式的に示した図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図面において、共通する構成要素には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００１４】
図１は、本発明の実施形態に係る液面位計測装置２の概略構成および液面位計測方法の基本的考え方を説明するために示した図であり、図２は、液面位計測装置２の構成を模式的に示した図である。本実施形態に係る液面位計測装置２は、原子力プラントなどで用いられる原子炉の圧力容器や汚染水タンクなどの密閉容器１に接するように設けられ、その密閉容器１内に貯留されている液体の液面位（水位）を計測する。なお、本明細書では、密閉容器１内における貯留物質の液体部分を液相部１１といい、その上部の気体部分を気相部１２という。また、その境界を液面１３という。
【００１５】
図１に示すように、本発明の実施形態に係る液面位計測装置２は、高位側受圧部３、低位側受圧部４、キャピラリチューブ５ａ，５ｂ、差圧伝送器６、増幅部７、演算部８などを含んで構成される。
【００１６】
ここで、高位側受圧部３と差圧伝送器６とはキャピラリチューブ５ａで接続され、低位側受圧部４と差圧伝送器６とはキャピラリチューブ５ｂで接続されている。そして、キャピラリチューブ５ａ，５ｂの内部には、シリコンオイルなど非圧縮性の封入液が封入されている。
【００１７】
高位側受圧部３は、密閉容器１の最上部の近傍位置で、気相部１２に接するようにして密閉容器１の外側に設けられている。また、低位側受圧部４は、密閉容器１の最底部位置近傍で、液相部１１に接するようにして密閉容器１の外側に設けられている。
【００１８】
図２に示すように、高位側受圧部３と密閉容器１内の気相部１２との境界には、高位側受圧ダイアフラム３１が設けられている。そして、高位側受圧部３の内部の高位側受圧ダイアフラム３１に接する部分には、キャピラリチューブ５ａの内部に連通する空間３２が設けられている。従って、この空間３２には、キャピラリチューブ５ａの内部に封入された封入液が充満する。これにより、高位側受圧部３が密閉容器１の気相部１２から受ける圧力は、キャピラリチューブ５ａ内部の封入液を介して差圧伝送器６へ導圧される。
【００１９】
同様に、低位側受圧部４と密閉容器１内の液相部１１との境界には、低位側受圧ダイアフラム４１が設けられている。そして、低位側受圧部４の内部の低位側受圧ダイアフラム４１に接する部分には、キャピラリチューブ５ｂの内部に連通する空間４２が設けられている。従って、この空間４２には、キャピラリチューブ５ｂの内部に封入された封入液が充満する。これにより、低位側受圧部４が密閉容器１の液相部１１から受ける圧力は、キャピラリチューブ５ｂの内部の封入液を介して差圧伝送器６へ導圧される。
【００２０】
また、本実施形態では、高位側受圧部３の高位側受圧ダイアフラム３１には高位側受圧圧力センサ３３（図１では図示省略）が設けられている。この高位側受圧圧力センサ３３の役割については後記にて説明するが、その検出信号は、増幅部７により増幅され、演算部８へ入力される。
【００２１】
さらに、図２に示すように、差圧伝送器６の内部にはキャピラリチューブ５ａ，５ｂの封入液と同様の封入液が封入された空間６０ａ，６０ｂが設けられている。これらの空間６０ａ，６０ｂは、互いにセンタダイアフラム６１によって仕切られている。また、空間６０ａとキャピラリチューブ５ａの内部とは伝送器高位側ダイアフラム６２によって仕切られ、空間６０ｂとキャピラリチューブ５ｂの内部とは伝送器低位側ダイアフラム６３によって仕切られている。
【００２２】
本実施形態では、伝送器高位側ダイアフラム６２には伝送器高位側圧力センサ６５が設けられている。伝送器高位側圧力センサ６５は、伝送器高位側ダイアフラム６２がキャピラリチューブ５ａの内部の封入液から受ける圧力を検出する。以下、この圧力を高位側圧力ＰＨ（図１参照）という。また、伝送器低位側ダイアフラム６３がキャピラリチューブ５ｂの内部の封入液から受ける圧力を、以下、低位側圧力ＰＬ（図１参照）という。また、センタダイアフラム６１には、センタ圧力センサ６４が設けられている。センタ圧力センサ６４は、高位側圧力ＰＨと低位側圧力ＰＬとの差圧ΔＰを検出する。
【００２３】
伝送器高位側圧力センサ６５により検出された高位側圧力ＰＨ、および、センタ圧力センサ６４により検出された差圧ΔＰは、いずれも増幅部６６によって増幅され、演算部８へ入力される。演算部８は、センタ圧力センサ６４、伝送器高位側圧力センサ６５および高位側受圧圧力センサ３３の検出信号に基づき、密閉容器１内における液面１３の高さ位置である液面位ｈを演算する。この液面位ｈの演算方法については後記する。
【００２４】
ここで、高位側受圧部３の高位側受圧ダイアフラム３１に設けられる高位側受圧圧力センサ３３に好適な圧力センサの形態について説明しておく。一般に、差圧伝送器などで用いられる圧力センサは半導体圧力センサである。圧力センサは、ダイアフラム上に形成された歪ゲージの抵抗値が圧力による生ずる変形に応じて変化することを利用して圧力を検出する。半導体圧力センサでは、歪ゲージとしてＰ型シリコンとＮ型シリコンの境界に形成されるＰＮ分離層が用いられる。しかしながら、ＰＮ分離層の場合、温度の上昇とともに絶縁層の漏れ電流が増加する。とくに、１２０℃以上の高温になるとＰＮ分離層の絶縁性が低下し、圧力センサとしての特性が劣化する。
【００２５】
本実施形態では、原子力プラントなどへの適用も想定されており、その場合には、密閉容器１内の温度は、２００〜３００℃の高温となる。従って、高位側受圧ダイアフラム３１に設けられている高位側受圧圧力センサ３３も２００〜３００℃の高温にさらされることになるので、半導体圧力センサを用いることはできない。
【００２６】
そこで、本実施形態では、高位側受圧圧力センサ３３としては、高温に耐えるアルミナの歪みゲージを用いた半導体圧力センサや、ダイヤモンド薄膜を用いた圧力センサを用いるものとする。なお、差圧伝送器６に含まれるセンタ圧力センサ６４および伝送器高位側圧力センサ６５には、半導体圧力センサの使用が可能である。これは、キャピラリチューブ５ａ，５ｂを用いることにより、差圧伝送器６を密閉容器１から離れた場所、すなわち高温にさらされない場所に配置することができるからである。
【００２７】
続いて、演算部８における液面位ｈの演算方法について説明する。ここでは、従来周知の液面位演算方法について先に説明する。なお、この従来周知の液面位演算方法では、高位側受圧圧力センサ３３による圧力検出値および伝送器高位側圧力センサ６５による圧力検出値は、いずれも使用されない。つまり、従来は、高位側受圧ダイアフラム３１に高位側受圧圧力センサ３３が設けられることはなかったし、また、伝送器高位側ダイアフラム６２に伝送器高位側圧力センサ６５が設けられることもなかった。
【００２８】
ここでは、図１に示すように、演算部８で演算する液面位ｈを、密閉容器１内の液相部１１の液面１３の高さ位置から低位側受圧部４の高さ位置を差し引いた値であると定義する。そして、高位側受圧部３の高さ位置から低位側受圧部４の高さ位置を差し引いた値をＨ０と表し、低位側受圧部４の高さ位置から差圧伝送器６が配置された高さ位置を差し引いた値をＨ１と表す。また、密閉容器１内の気相部１２の圧力をＰ０と表し、液相部１１の液体の密度をγ１と表す。さらに、キャピラリチューブ５ａ，５ｂ内部の封入液の密度は、いずれも同じであるとし、これをγ２と表す。
【００２９】
この場合、差圧伝送器６がキャピラリチューブ５ａ内部の封入液から受ける高位側圧力ＰＨは、次の式（１）によって表され、差圧伝送器６がキャピラリチューブ５ｂ内部の封入液から受ける低位側圧力ＰＬは、次の式（２）によって表される。また、式（１）以下の式において、ｇは、重力の加速度を表す。
【数１】
2018105823.tif 000003
【００３０】
なお、図１では、差圧伝送器６が配置された高さ位置は、低位側受圧部４の高さ位置よりも低い位置に描かれているが、差圧伝送器６が配置された高さ位置は、低位側受圧部４の高さ位置よりも高い位置であってもよい。ただし、その場合には、Ｈ１は、負の数で表す。また、図２では、差圧伝送器６が配置された高さ位置が低位側受圧部４の高さ位置と同じになっているが、これは図を簡素化する便宜のためのものであり、必ずしも両者が同じである必要はない。
【００３１】
次に、前記の式（１）から式（２）を差し引くことにより、差圧伝送器６にかかる差圧ΔＰを、次の式（３）として得ることができる。
【数２】
2018105823.tif 000004
【００３２】
ここで、差圧ΔＰがセンタ圧力センサ６４の検出値として得られ、Ｈ０，γ１，γ２が既知の定数であるとすれば、液面位ｈは、次の式（４）により演算することができる。
【数３】
2018105823.tif 000005
【００３３】
以上により、従来技術に基づく液面位ｈの演算方法の説明を終わるが、以上に説明した液面位ｈの演算方法は、本実施形態でも同様に適用される。両者の相違は、従来技術では、式（４）に含まれるキャピラリチューブ５ａ，５ｂ内部の封入液の密度γ２を定数として取り扱ったのに対し、本実施形態では、温度や水素混入量などに応じて変動し得る値として取り扱うことにある。
【００３４】
一般には、液相部１１の液体の密度γ１およびキャピラリチューブ５ａ，５ｂ内の封入液の密度γ２は、定数ではなく、例えば温度などに依存して変動する。この変動は、温度ドリフトと呼ばれる。
【００３５】
また、密閉容器１が原子炉の圧力容器などである場合には、その中で発生した水素が高位側受圧ダイアフラム３１や低位側受圧ダイアフラム４１を透過し、キャピラリチューブ５ａ，５ｂ内の封入液に混入する。混入した水素は封入液に一定量溶け込むため、水素ガスの気泡が生じて封入液の特性を劣化させる事象はほとんどないが、混入した水素によってキャピラリチューブの内圧が変化、つまり、封入液の密度γ２が変化する。このような水素の混入によるキャピラリチューブ５ａ，５ｂ内部の封入液の密度γ２の変動は、水素ドリフトと呼ばれる。
【００３６】
従って、式（４）を用いて高精度の液面位ｈを演算するには、液相部１１の液体の密度γ１およびキャピラリチューブ５ａ，５ｂ内部の封入液の密度γ２のいずれについても、差圧ΔＰを検出（実測）するときに同時に実測した値を用いるのが好ましい。
【００３７】
しかしながら、液相部１１の液体の密度γ１やキャピラリチューブ５ａ，５ｂ内の封入液の密度γ２の密度を、差圧ΔＰの検出と同時に少なくとも直接的に実測するのは実際上困難である。そこで、本実施形態では、キャピラリチューブ５ａ，５ｂ内の封入液の密度γ２を以下に説明するようにして間接的に実測するものとする。そして、液相部１１の液体の密度γ１については定数であると仮定する。この仮定は、例えば、原子力プラントの定常的な運転モードでは、密閉容器１内の液相部１１や気相部１２の温度がほぼ一定に保たれるので、液相部１１の液体の密度γ１も定数とみなすことができることに基づく。
【００３８】
以下、キャピラリチューブ５ａ，５ｂ内の封入液の密度γ２を差圧ΔＰの検出と同時またはほぼ同時に実測する方法について説明する。本実施形態では、封入液の密度γ２を実質的に実測できるようにするために、高位側受圧ダイアフラム３１には高位側受圧圧力センサ３３が設けられ、伝送器高位側ダイアフラム６２には伝送器高位側圧力センサ６５が設けられている。
【００３９】
高位側受圧圧力センサ３３は、高位側受圧ダイアフラム３１が気相部１２から受ける圧力ＰＥＸを検出する。また、伝送器高位側圧力センサ６５は、差圧伝送器６（すなわち、伝送器高位側ダイアフラム６２）がキャピラリチューブ５ａ内の封入液から受ける圧力ＰＨを検出する。
【００４０】
従って、高位側受圧圧力センサ３３により検出される圧力ＰＥＸと伝送器高位側圧力センサ６５により検出される圧力ＰＨとの間には、次の式（５）で表される関係が成立する。
【数４】
2018105823.tif 000006
【００４１】
ここで、ＰＥＸ、ＰＨは実測値、Ｈ０，Ｈ１，ｇは定数であるから、次の式（６）により、キャピラリチューブ５ａ内の封入液の密度γ２の値を求めることができる。
【数５】
2018105823.tif 000007
【００４２】
本実施形態では、以上のようにして高位側受圧ダイアフラム３１が受ける圧力ＰＥＸと伝送器高位側ダイアフラム６２が受ける圧力ＰＨを検出すなわち実測することにより、封入液の密度γ２の実測値が求められることになる。
【００４３】
図３は、演算部８において液面位ｈを演算する手順を示した図である。ここで、演算部８は、演算回路、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、入力回路、出力回路などを１チップに集積した、いわゆる１チップマイクロプロセッサなどにより構成されるものとする。そして、以下に示す液面位ｈの演算手順を実現するプログラムは、予めＲＯＭに書き込まれているものとする。
【００４４】
図３に示すように、演算部８は、まず、センタ圧力センサ６４、高位側受圧圧力センサ３３、伝送器高位側圧力センサ６５の各圧力センサから、その検出値ΔＰ，ＰＥＸ、ＰＨを取得する（ステップＳ１１）。このとき、センタ圧力センサ６４および伝送器高位側圧力センサ６５の検出信号は、増幅部６６（図２参照）で増幅され、Ａ／Ｄ変換された上で演算部８へ入力されるものとする。また、高位側受圧圧力センサ３３の検出信号は、増幅部７で増幅され、Ａ／Ｄ変換された上で演算部８へ入力されるものとする。
【００４５】
次に、演算部８は、先に取得した検出値ＰＥＸ、ＰＨを前出の式（６）に代入する処理により、封入液の密度γ２を演算する（ステップＳ１２）。さらに、演算部８は、その演算した封入液の密度γ２および先に取得した検出値ΔＰを前出の式（４）に代入する処理により、液面位ｈを演算する（ステップＳ１３）。なお、これらの演算で定数として取り扱われるＨ０，Ｈ１，ｇの値は、予めＲＯＭなどに記憶されているものとする。
【００４６】
次に、演算部８は、前記演算した液面位ｈの値を外部へ出力する（ステップＳ１４）。この場合、その出力先は、演算部８に付属する表示装置であってもよいし、密閉容器１における液面位を監視する上位の監視システムなどであってもよい。
【００４７】
以下、本実施形態に係る液面位計測装置２における効果について説明する。
【００４８】
前記したように、周知の従来技術では、封入液の密度γ２を定数とみなし、式（４）に従い液面位ｈの演算が行われる。この場合には、封入液の密度γ２についての温度ドリフトや水素ドリフトなどの環境の影響は全く考慮されていない。
【００４９】
それに対し、本実施形態では、式（４）により液面位ｈが演算されるとき（直前）に、差圧ΔＰおよび圧力ＰＥＸ，ＰＨが検出（実測）される。そして、これらの検出値に基づき封入液の密度γ２が求められ、さらに液面位ｈが演算される。従って、このとき求められる封入液の密度γ２は、当然ながら温度ドリフトや水素ドリフトなど環境の影響が反映されものとなる。よって、本実施形態では、演算部８で演算される液面位ｈは、封入液の密度γ２の温度ドリフトや水素ドリフトなどの影響をいずれも考慮した高精度なものとなる。
【００５０】
また、特許文献１に記載の差圧伝送器などでは、封入液の密度γ２の温度特性を事前に取得しておき、そのときの温度と事前に取得した温度特性とを用いて封入液の密度γ２を補正する。しかしながら、こうして補正された密度γ２は、とくに水素ドリフトの経時変化の影響は全く考慮されておらず、また、温度の補正誤差も含まれ得るものである。
【００５１】
それに対し、本実施形態は、封入液の密度γ２は、液面位ｈが演算されるとき（直前）に、差圧ΔＰの検出タイミングと同じまたはほとんど同じタイミングで実測される。すなわち、封入液の密度γ２は、液面位ｈの演算時にリアルタイム的に取得される。これは、差圧ΔＰおよび封入液の密度γ２が同じ環境（同じ温度、同じ水素の混入量など）のもとで実測されるものであることを意味する。よって、本実施形態では、事前に取得した封入液の密度γ２の温度特性のデータを用いて液面位ｈを演算する場合に比べ、より高精度の液面位ｈを得ることができる。
【００５２】
≪実施形態の第１の変形例≫
図４は、本発明の実施形態の第１の変形例に係る液面位計測装置２ａの詳細な構成の例を模式的に示した図である。この第１の変形例に係る液面位計測装置２ａの構成は、先に説明した実施形態に係る液面位計測装置２（図２参照）の構成と次の点で相違している。以下、相違する事項についてのみ説明する。
【００５３】
図２では、高位側受圧圧力センサ３３が高位側受圧ダイアフラム３１に設けられているが、この変形例では、高位側受圧圧力センサ３３の代わりに、低位側受圧圧力センサ４３が低位側受圧ダイアフラム４１に設けられている。また、図２では、伝送器高位側圧力センサ６５が伝送器高位側ダイアフラム６２に設けられているが、この変形例では、伝送器高位側圧力センサ６５の代わりに、伝送器低位側圧力センサ６７が伝送器低位側ダイアフラム６３に設けられている。
【００５４】
すなわち、図２に示した液面位計測装置２では、封入液の密度γ２を、高位側受圧圧力センサ３３により検出される圧力ＰＥＸと伝送器高位側圧力センサ６５により検出される圧力ＰＨとに基づき求める。これに対し、本変形例の液面位計測装置２ａでは、封入液の密度γ２’を、低位側受圧圧力センサ４３により検出される圧力ＰＥＸ’と伝送器低位側圧力センサ６７により検出される低位側圧力ＰＬとに基づき求める。つまり、先に説明した実施形態では、キャピラリチューブ５ａ内の封入液の密度γ２を求めるのに対し、本変形例では、キャピラリチューブ５ｂ内の封入液の密度γ２’を求めるものとなっている。
【００５５】
本変形例では、キャピラリチューブ５ｂ内の封入液の密度γ２’は、次の式（７）により求めることができる。
【数６】
2018105823.tif 000008
【００５６】
なお、本変形例では、差圧伝送器６が配置された高さ位置は、低位側受圧部４の高さ位置と異なるものとする（ただし、図５では、作図の便宜上、両者の高さ位置は同じになっている）。両者の高さ位置が同じである場合には、Ｈ１＝０となり、封入液の密度γ２’を求めることができない。
【００５７】
また、本変形例でも、キャピラリチューブ５ａ内の封入液の密度γ２とキャピラリチューブ５ｂ内の封入液の密度γ２’とは同じであると仮定している。従って、液面位ｈは、γ２＝γ２’とすることにより、前出の式（４）により求めることができる。
【００５８】
以上、実施形態の第１の変形例によれば、液面位ｈが演算されるとき（直前）にΔＰ，ＰＥＸ，ＰＨが検出され、これらの検出値に基づき封入液の密度γ２（γ２’）が求められ、さらに、その封入液の密度γ２を含んだ液面位ｈ（式（４）参照）が演算される。従って、本変形例でも、演算部８で演算される液面位ｈは、封入液の密度γ２（γ２’）の温度ドリフトや水素ドリフトの影響をともに考慮した高精度なものとなる。
【００５９】
≪実施形態の第２の変形例≫
図５は、本発明の実施形態の第２の変形例に係る液面位計測装置２ｂの詳細な構成の例を模式的に示した図である。この第２の変形例に係る液面位計測装置２ｂの構成は、先に説明した実施形態に係る液面位計測装置２（図２参照）の構成と次の点で相違している。以下、相違する事項についてのみ説明する。
【００６０】
図２では、高位側受圧ダイアフラム３１に高位側受圧圧力センサ３３が設けられているだけであるが、この変形例では、低位側受圧ダイアフラム４１にも低位側受圧圧力センサ４３が設けられている。また、図２では、伝送器高位側ダイアフラム６２に伝送器高位側圧力センサ６５が設けられているだけであるが、この変形例では、伝送器低位側ダイアフラム６３にも伝送器低位側圧力センサ６７が設けられている。
【００６１】
すなわち、本変形例の液面位計測装置２ｂでは、高位側受圧圧力センサ３３により検出される圧力ＰＥＸと、伝送器高位側圧力センサ６５により検出される圧力ＰＨとに基づき、キャピラリチューブ５ａ内の封入液の密度γ２を求める。さらに、低位側受圧圧力センサ４３により検出される圧力ＰＥＸ’と伝送器低位側圧力センサ６７により検出される低位側圧力ＰＬとに基づき、キャピラリチューブ５ｂ内の封入液の密度γ２’をも求める。
【００６２】
この場合、キャピラリチューブ５ａ内の封入液の密度γ２は、式（６）によって求められ、キャピラリチューブ５ｂ内の封入液の密度γ２’は、式（７）によって求められる。従って、キャピラリチューブ５ａ内の封入液の密度γ２とキャピラリチューブ５ｂ内の封入液の密度γ２’とは必ずしも同じである必要はない。
【００６３】
γ２≠γ２’である場合、液面位ｈは、次の式（８）により演算することができる。
【数７】
2018105823.tif 000009
【００６４】
なお、キャピラリチューブ５ａ，５ｂ内の封入液の密度γ２，γ２’がそれぞれ異なる要因としては、まず、キャピラリチューブ５ａ，５ｂそれぞれが敷設される場所により温度が異なることが考えられる。また、キャピラリチューブ５ａの端部の一方が高位側受圧ダイアフラム３１を介して密閉容器１内の気相部１２に接しており、また、キャピラリチューブ５ｂの端部一方が低位側受圧ダイアフラム４１を介して密閉容器１内の液相部１１に接している。そのため、キャピラリチューブ５ａ，５ｂそれぞれの内部に混入する量も異なると考えられる。
【００６５】
以上、実施形態の第２の変形例によれば、液面位ｈが演算される直前にΔＰ，ＰＥＸ，ＰＨ，ＰＥＸ’，ＰＬが検出され、これらの検出値に基づきキャピラリチューブ５ａ，５ｂ内の封入液の密度γ２，γ２’がそれぞれ別個に求められる。さらに、これらの封入液の密度γ２，γ２’を考慮して液面位ｈが演算される。従って、本変形例では、キャピラリチューブ５ａ，５ｂ内の封入液の密度γ２，γ２’の温度ドリフトや水素ドリフトなどの影響を別個に考慮した、より高精度な液面位ｈが得られる。
【００６６】
なお、本変形例では、伝送器低位側ダイアフラム６３に伝送器低位側圧力センサ６７を設け、これにより、センタダイアフラム６１が受ける低位側圧力ＰＬを検出しているが、伝送器低位側圧力センサ６７を設けない構成であってもよい。この場合には、式（３）に示されているΔＰ＝ＰＨ−ＰＬの関係から、ＰＬ＝ＰＨ−ΔＰの式により、低位側圧力ＰＬを求めることができる。
【００６７】
≪実施形態の第３の変形例≫
以上に説明した実施形態およびその変形例では、高位側受圧ダイアフラム３１や低位側受圧ダイアフラム４１に金メッキしたり、水素吸蔵材を付加したりすることは想定されていない。そこで、ここでは、高位側受圧ダイアフラム３１および低位側受圧ダイアフラム４１に金メッキが施されているか、または、水素吸蔵材が付加されているものとする。そして、このことを除けば、液面位計測装置２の構成は、図２に示した構成と全く同じであるとする。
【００６８】
本変形例に係る液面位計測装置２が先に説明した実施形態に係る液面位計測装置２と同様の効果を奏することは明らかである。さらに、本変形例に係る液面位計測装置２では、前記の効果とは異なる次のような効果を期待することができる。
【００６９】
一般に、高位側受圧ダイアフラム３１や低位側受圧ダイアフラム４１に設けられた金メッキや水素吸蔵材は、キャピラリチューブ５ａ，５ｂの封入液への水素混入を防止する効果が認められるものの、実際にどの程度の水素の混入が防止されているかは分からない。本変形例では、キャピラリチューブ５ａ，５ｂの封入液の密度γ２を求めることができるため、その密度γ２の時間的な変化量から封入液に混入した水素の量を評価することができる。つまり、本変形例では、金メッキや水素吸蔵材による水素混入防止の効果を数値的に評価することが可能になる。
【００７０】
ただし、封入液の密度変化の要因は、水素だけでなく温度もある。そこで、この場合には、封入液の密度γ２の温度特性を予め取得しておく。そして、実測された封入液の密度変化のうち温度による変動成分を除去する。これにより、より高精度に水素混入の量を評価することが可能となるので、より高精度に金メッキや水素吸蔵材による水素混入防止の効果を評価することが可能になる。
【００７１】
本発明は、以上に説明した実施形態および変形例に限定されるものではなく、さらに、様々な変形例が含まれる。例えば、前記した実施形態および変形例は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態や変形例の構成の一部を、他の実施形態や変形例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態や変形例の構成に他の実施形態や変形例の構成を加えることも可能である。また、各実施形態や変形例の構成の一部について、他の実施形態や変形例に含まれる構成を追加・削除・置換することも可能である。
【符号の説明】
【００７２】
１      密閉容器
２，２ａ，２ｂ  液面位計測装置
３      高位側受圧部
４      低位側受圧部
５ａ    キャピラリチューブ（第１の導圧手段）
５ｂ    キャピラリチューブ（第２の導圧手段）
６      差圧伝送器（差圧検出手段）
７，７ａ  増幅部
８      演算部（液面位演算手段、第１の密度演算手段、第２の密度演算手段）
１１    液相部
１２    気相部
１３    液面
３１    高位側受圧ダイアフラム
３３    高位側受圧圧力センサ（封入液密度計測手段：第１の圧力センサ）
４１    低位側受圧ダイアフラム
４３    低位側受圧圧力センサ（封入液密度計測手段：第３の圧力センサ）
６１    センタダイアフラム
６２    伝送器高位側ダイアフラム
６３    伝送器低位側ダイアフラム
６４    センタ圧力センサ（差圧検出手段）
６５    伝送器高位側圧力センサ（封入液密度計測手段：第２の圧力センサ）
６６    増幅部
６７    伝送器低位側圧力センサ（封入液密度計測手段：第４の圧力センサ）
【図１】
2018105823.tif 000010
【図２】
2018105823.tif 000011
【図３】
2018105823.tif 000012
【図４】
2018105823.tif 000013
【図５】
2018105823.tif 000014