(57)【要約】【課題】  高圧下における液体酸素の液位を精確に検出できる高圧下における液体酸素液面計を提供する。【解決手段】  高圧下における液体酸素液面計において、高圧下で不純物としての液体酸素が存在する不純物分離タンク１１の近傍に配置される検出コイル１２Ａと外部磁場を付与する磁石１２Ｂを備えた液体酸素の液面を検知する検出装置１２を具備する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧下で不純物としての液体酸素が存在する不純物分離タンクの近傍に配置される検出コイルと外部磁場を付与する磁石を備えた液体酸素の液面を検知する検出装置を具備することを特徴とする高圧下における液体酸素液面計。
【請求項２】
請求項１記載の高圧下における液体酸素液面計において、前記検出コイルを前記不純物分離タンクの外周に配置し、前記外部磁場を付与する磁石を前記不純物分離タンクの底部に配置することを特徴とする高圧下における液体酸素液面計。
【請求項３】
請求項１記載の高圧下における液体酸素液面計において、前記不純物分離タンクの下部から上部に延びる枝管を設け、前記検出コイル及び前記外部磁場を付与する磁石を前記枝管に配置するようにしたことを特徴とする高圧下における液体酸素液面計。
【請求項４】
請求項１記載の高圧下における液体酸素液面計において、前記不純物分離タンクのレベルに応じて水平方向に延びる複数の枝管を設け、前記検出コイル及び前記外部磁場を付与する磁石を前記複数の枝管に配置するようにしたことを特徴とする高圧下における液体酸素液面計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧下における液体酸素液面計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ヘリウム液化システムにおいては、図５に示すようなサイクルでヘリウムを液化している。蒸発したヘリウムガスを回収圧縮機１０７で圧縮し、乾燥機１０１で圧縮ガス中の水分を除去する。水分を除去した圧縮ガスは精製機１０２に送られ、含まれる不純ガス（主に空気）を除去する。ヘリウムを液化しないで貯蔵する場合にはバッファタンク１０４に貯めておき、液化する場合には、バッファタンクにヘリウムガスを液化用圧縮機１０３で圧縮し、ヘリウム冷凍機１０５で液化する。このとき精製機１０２で精製作業をしながら液化作業をしてもよい。生成された液体ヘリウムは液体ヘリウム貯槽１０６に貯められる。ここで蒸発したヘリウムガスと上記回収圧縮機へと導かれ、循環使用される。
【０００３】
上記精製機１０２の内部は、図６のような構成となっている。乾燥機から導入された乾燥ヘリウムガスは、不純物分離タンク２０１にて周囲に貯められた液体窒素２０２により冷却されて、不純物（主に空気）が除去される。除去しきれなかった不純物は低温吸着機２０３にて除去され、精製ヘリウムガスとなり後工程ヘと送られる。
【０００４】
なお、本願出願人は、低温容器内の配管のガス漏れ箇所を正確に、しかも迅速に測定することができる低温容器内の配管のガス漏れ箇所検査システムを既に出願している（下記特許文献１）。
【特許文献１】特開２００６−０６４６０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記精製機において、現状どれだけの不純物が分離・吸着されているかわからないため、吸着能力がオーバーフローする前に予防保全として一定時間毎に系全体を停止し、再生作業を実施している。再生作業とは、精製機内部に溜まっている液体窒素を全て放出のうえ、吸着機のベーキングと真空排気を実施することで、系内の清浄性を回復することである。よって、再生作業にともない、不純物のみならず、系内に溜まった大量のヘリウムガスも同時に放出されるたとになるとともに、系を止めることによる時間的ロスも発生することになる。
【０００６】
このように、精製機内部のような高圧になる箇所で、その内部に溜まった不純物の量を検知できれば適切な間隔で再生作業を実施することができ、ガスのロス、時間ロスを最小限とすることができるが、その検出を信頼性をもって行える手段がないのが現状である。
【０００７】
本発明は、上記状況に鑑みて、高圧下における液体酸素の液位を精確に検出できる高圧下における液体酸素液面計を提供することを目的とする。
【０００８】
これは、本システムの不純物が空気であり、液体酸素の量がわかれば液体窒素も推計できることになり、常磁性をもち、検出が容易な液体酸素を検出の対象としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕高圧下における液体酸素液面計において、高圧下で不純物としての液体酸素が存在する不純物分離タンクの近傍に配置される検出コイルと外部磁場を付与する磁石を備えた液体酸素の液面を検知する検出装置を具備することを特徴とする。
【００１０】
〔２〕上記〔１〕記載の高圧下における液体酸素液面計において、前記検出コイルを前記不純物分離タンクの外周に配置し、前記外部磁場を付与する磁石を前記不純物分離タンクの底部に配置することを特徴とする。
【００１１】
〔３〕上記〔１〕記載の高圧下における液体酸素液面計において、前記不純物分離タンクの下部から上部に延びる枝管を設け、前記検出コイル及び前記外部磁場を付与する磁石を前記枝管に配置するようにしたことを特徴とする。
【００１２】
〔４〕上記〔１〕記載の高圧下における液体酸素液面計において、前記不純物分離タンクのレベルに応じて水平方向に延びる複数の枝管を設け、前記検出コイル及び前記外部磁場を付与する磁石を前記複数の枝管に配置するようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、高圧下でも安全かつ、高信頼に、液体酸素の液量のみを選択的に検知することができるため、再生作業を最適なタイミングで実施することができ、系の停止によるロスを抑えることが可能である。
【００１４】
また、高圧下における液体酸素の液面を精確に検知することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の高圧下における液体酸素液面計は、高圧下で不純物としての液体酸素が存在する不純物分離タンクの近傍に配置される検出コイルと外部磁場を付与する磁石を備えた液体酸素の液面を検知する検出装置を具備する。
【実施例】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１７】
図１は本発明の液体酸素の検知装置の原理図である。
【００１８】
この図において、１は液体酸素２が流れる非磁性配管、例えば、テフロン（登録商標）、銅、ステンレススチールＳＵＳなど、３はその非磁性配管１の外周に配置されるコイル４を有する電磁石（ソレノイド）、５は電磁石３に接続される電源、６はその電磁石３のコイル４に接続される自己インダクタンスの測定器である。
【００１９】
このように、液体酸素２を電磁石（ソレノイド）３中に通過させる。
【００２０】
そこで、電磁石（ソレノイド）３内に何もない、つまり、液体酸素２が流れない場合の自己インダクタンスＬ0 は次式のように表現される。
【００２１】
Ｌ0 ＝Ｋ×μ0 πａ2 （Ｎ2 ／ｌ）
ここで、Ｋ：長岡係数、ａ：ソレノイドの半径、Ｎ：巻数、ｌ：コイル長である。
【００２２】
そして、透磁率μは、以下の式で書き表される。
【００２３】
μ＝μ0 （１＋Ｘ）
ここで、Ｘは磁化率である。液体酸素のＸは、３．４６×１０-3  である。
【００２４】
ここで、液体酸素２が流路断面積Ｓ１で流れており、電磁石（ソレノイド）３の断面積をＳ２と仮定する。その場合の自己インダクタンスＬは次のように表現できる。
【００２５】
Ｌ＝｛１＋（Ｓ１／Ｓ２）Ｘ｝Ｌ0 
液体酸素２の量によって電磁石（ソレノイド）３の断面積Ｓ２が異なり、それに伴って自己インダクタンスＬが変化する。それ以外の量は既知であることから、自己インダクタンスＬを測定することにより、液体酸素２の流量が把握できる。
【００２６】
図２は本発明の第１実施例を示す高圧下における液体酸素液面計を示す模式図である。
【００２７】
この図において、１１は不純物としての液体酸素が存在する不純物分離タンク、１２はその不純物分離タンク１１の外周及び底部に配置される液体酸素の液面の検出装置であり、この液体酸素の液面の検出装置１２は、不純物分離タンク１１の外周に配置される液体酸素の検出コイル１２Ａおよび不純物分離タンク１１の底部に配置される外部磁場を付与する磁石（永久磁石又は電磁石）１２Ｂとからなる。
【００２８】
このように、液体酸素の検出コイル１２Ａを不純物分離タンク１１の外周に、外部磁場を付与する磁石（永久磁石又は電磁石）１２Ｂを不純物分離タンク１１の底部に配置し、自己インダクタンスの変化を液体酸素の検出コイル１２Ａで検出することにより、不純物分離タンク１１内の液体酸素の液面を検出することができる。
【００２９】
図３は本発明の第２実施例を示す高圧下における液体酸素液面計を示す模式図である。
【００３０】
上記第１実施例では、不純物分離タンクの径が大きい場合には、液体酸素の検出コイルの径も大きくなり、その分大型化してコストも上昇することになる。そこで、この実施例では、不純物分離タンク２１にはその不純物分離タンク２１の下部から上部へと延びる枝管２２を配置して、その不純物分離タンク２１の下部から上部へと延びる枝管２２の所定位置に液体酸素の検出コイル２３Ａと磁石２３Ｂからなる液体酸素の液面の検出装置２３を配置するようにしている。
【００３１】
このように、液体酸素の検出コイル２３Ａと外部磁場を付与する磁石２３Ｂを有する液体酸素の液面の検出装置２３を不純物分離タンク２１の下部から上部へと延びる枝管２２に配置するようにしたので、自己インダクタンスの変化を液体酸素の検出コイル２３Ａで検出することにより、不純物分離タンク２１内の液体酸素の液面を検出することができる。
【００３２】
図４は本発明の第３実施例を示す高圧下における液体酸素液面計を示す模式図である。
【００３３】
この実施例では、不純物分離タンク３１にはその不純物分離タンク３１のレベルに応じて、水平方向に突出する枝管３２，３３，３４を配置し、それらの枝管３２，３３，３４にそれぞれ液体酸素を検出する検出コイルと外部磁場を付与する磁石を備える液体酸素の液面の検出装置３５，３６，３７を配置するように構成する。
【００３４】
このように、液体酸素の検出コイルと外部磁場を付与する磁石を有する液体酸素の液面の検出装置３５，３６，３７を不純物分離タンク３１のレベルに応じて水平方向に突出する枝管３２，３３，３４に配置するようにしたので、自己インダクタンスの変化を液体酸素の検出コイルで検出することにより、不純物分離タンク３１内の液体酸素の液面を検出することができる。
【００３５】
上記したように、不純物分離タンクそのもの、あるいは検知のために取り付けた枝管に検出コイルを取り付け、磁場をかけておく。常磁性体である液体酸素が溜まると、コイルのインダクタンスが変わるため、それを検知できる装置を組み合わせることにより、その地点まで液体酸素の液面が来ていることを判別できる。
【００３６】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明の高圧下における液体酸素液面計は、タンクの内部に溜まった液体酸素の液位を精確に検知する液体酸素液面計として利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の液体酸素の検知装置の原理図である。
【図２】本発明の第１実施例を示す高圧下における液体酸素液面計を示す模式図である。
【図３】本発明の第２実施例を示す高圧下における液体酸素液面計を示す模式図である。
【図４】本発明の第３実施例を示す高圧下における液体酸素液面計を示す模式図である。
【図５】従来のヘリウム液化システムにおけるヘリウムを液化するサイクルを示す図である。
【図６】従来のヘリウム液化システムにおける精製機の内部構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
１    非磁性配管
２    液体酸素
３    電磁石（ソレノイド）
４    コイル
５    電源
６    自己インダクタンスの測定器
１１，２１，３１    不純物分離タンク
１２，２３，３５，３６，３７    液体酸素の液面の検出装置
１２Ａ，２３Ａ    液体酸素の検出コイル
１２Ｂ，２３Ｂ    外部磁場を付与する磁石（永久磁石又は電磁石）
２２    不純物分離タンクの下部から上部へと延びる枝管
３２，３３，３４    不純物分離タンクのレベルに応じて、水平方向に突出する枝管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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