(57)【要約】【課題】流体を収容するタンクの流体レベルを、タンクから流体を取り出すための取り出し管を用いることなく、長時間に亙って正確に測定できる取り出し管が不要な流体レベル計測装置を実現する。【解決手段】バランス管４１には取り出し管は無く、ソレノイドコイル４５がバランス管４１の外側に巻かれている。ソレノイドコイル４５の内部には磁性体４７を内包したフロート４６が配置されている。フロート４６の表面は、その外部から流体及び水素が侵入しないよう金属などのカバー５９で覆われている。バランス管４１内の液体レベルに応じて、フロート４６が移動すると共に、ソレノイドコイル４５のインダクタンスも変化する。このソレノイドコイル４５のインダクタンスを測定することによって取り出し管を用いることなくバランス管４１内の液体レベルを計測することができる。【選択図】図５
2012220252.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を収容する容器内に配置され、磁性体を有し、比重が上記流体より小であるフロートと、
上記フロートの上記容器内での移動に応じて、インダクタンスが変化するソレノイドコイルと、
上記ソレノイドコイルのインダクタンスを測定し、上記容器内の流体の上面位置を計測する流体レベル測定回路と、
を備えることを特徴とするソレノイドコイル式流体レベル計測装置。
【請求項２】
請求項１に記載のソレノイドコイル式流体レベル計測装置において、
上記ソレノイドコイルは、上記容器の外周に巻かれて形成されていることを特徴とするソレノイドコイル式流体レベル計測装置。
【請求項３】
請求項２に記載のソレノイドコイル式流体レベル計測装置において、
上記ソレノイドコイルの単位長当たりの巻き数は、上記容器の上部から下部に向かうにつれて大となることを特徴とするソレノイドコイル式流体レベル計測装置。
【請求項４】
請求項１に記載のソレノイドコイル式流体レベル計測装置において、
上記容器の内部に配置され、上記容器の上部から下部まで延びるボビンを備え、
上記ソレノイドコイルは上記ボビンに巻かれ、上記磁性体は、トロイダル形状であり、このトロイダル形状の磁性体の中央部に上記ソレノイドコイルが巻かれたボビンが挿入されていることを特徴とするソレノイドコイル式流体レベル計測装置。
【請求項５】
請求項４に記載のソレノイドコイル式流体レベル計測装置において、
上記ソレノイドコイルの単位長当たりの巻き数は、上記容器の上部から下部に向かうにつれて大となることを特徴とするソレノイドコイル式流体レベル計測装置。
【請求項６】
請求項５に記載のソレノイドコイル式流体レベル計測装置において、
上記容器の内部に、上記フロートの上方移動及び下方移動を制限するストッパーを備えることを特徴とするソレノイドコイル式流体レベル計測装置。
【請求項７】
請求項１に記載のソレノイドコイル式流体レベル計測装置において、
上記容器の内部に配置され、上記容器の上部から下部まで延びる円筒状のボビンを備え、
上記ソレノイドコイルは上記円筒状ボビンに巻かれ、上記フロートは、上記円筒状ボビンの内部に配置されていることを特徴とするソレノイドコイル式流体レベル計測装置。
【請求項８】
請求項７に記載のソレノイドコイル式流体レベル計測装置において、
上記ソレノイドコイルの単位長当たりの巻き数は、上記容器の上部から下部に向かうにつれて大となることを特徴とするソレノイドコイル式流体レベル計測装置。
【請求項９】
請求項８に記載のソレノイドコイル式流体レベル計測装置において、
上記容器の内部に、上記フロートの上方移動及び下方移動を制限するストッパーを備えることを特徴とするソレノイドコイル式流体レベル計測装置。
【請求項１０】
請求項１に記載のソレノイドコイル式流体レベル計測装置において、
上記流体レベル測定回路は、
上記ソレノイドコイルに接続されるコンデンサ及び発振回路と、
上記発振回路の出力をカウントする周波数カウンタと、
上記周波数カウンタの出力に基づいて、上記ソレノイドのインダクタンスを演算するインダクタンス演算機能部と、
上記インダクタンス演算機能部の出力を上記流体の上面位置に換算する換算部と、
を有することを特徴とするソレノイドコイル式流体レベル計測装置。
【請求項１１】
請求項１に記載のソレノイドコイル式流体レベル計測装置において、
上記流体レベル測定回路は、
上記ソレノイドコイルに接続される交流定電流源と、
上記ソレノイドコイルの端子電圧を測定する電圧計と、
上記電圧計の電圧測定値を、上記容器内の流体の上面位置に換算する換算部と、
を有することを特徴とするソレノイドコイル式流体レベル計測装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載のソレノイドコイル式流体レベル計測装置において、
上記容器の内部に、上記フロートの上方移動及び下方移動を制限する上限ストッパー及び下限ストッパーと、
上記交流定電流源及びソレノイドコイルに並列に接続される直流定電流源と、
上記直流定電流源により正負の電流を上記ソレノイドコイルに流し、上記フロートをソレノイドコイルに発生した磁場により上記上限ストッパー及び下限ストッパーの位置まで移動させて停止させる全体動作制御部と、
上記フロートの上限ストッパー及び下限ストッパーによる停止位置における上記換算部で換算された流体上面位置から、計測流体の上面位置を校正する校正器と、
を有することを特徴とするソレノイドコイル式流体レベル計測装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載のソレノイドコイル式流体レベル計測装置において、
上記全体動作制御部は、上記直流定電流源の電流を時間と共に直線的に変化させ、その最大電流値に達するまで、上記フロートの位置に基いて計測され流体の上面位置が時間に対して変化していることを検知すると、上記磁性体の磁力が不十分であると判断することを特徴とするソレノイドコイル式流体レベル計測装置。
【請求項１４】
請求項１２に記載のソレノイドコイル式流体レベル計測装置において、
上記全体動作制御部は、上記直流定電流源から上記ソレノイドコイルに電流を流し、上記ソレノイドコイル内外に強磁場を発生させ、上記磁性体の磁力を回復させることを特徴とするソレノイドコイル式流体レベル計測装置。
【請求項１５】
請求項１１に記載のソレノイドコイル式流体レベル計測装置において、
高圧蒸気源と、
低圧蒸気源と、
上記高圧蒸気源及び低圧蒸気源のうちのいずれかを、上記ソレノイドコイルを固定する密閉式のボビンの上端に接続するかを切り換える切換弁と、
上記容器の内部に、上記フロートの上方移動及び下方移動を制限する上限ストッパー及び下限ストッパーと、
上記切換弁を介して、上記高圧蒸気源を、上記密閉式のボビンの上端に接続して、上記フロートを上記下限ストッパーの位置まで移動させ、上記切換弁を介して、上記低圧蒸気源を、上記密閉式のボビンの上端に接続して、上記フロートを上記上限ストッパーの位置まで移動させる全体動作制御部と、
上記フロートの上限ストッパー及び下限ストッパーによる停止位置における上記換算部で換算された流体上面位置から、計測流体の上面位置を校正する校正器と、
を有することを特徴とするソレノイドコイル式流体レベル計測装置。
【請求項１６】
請求項１１に記載のソレノイドコイル式流体レベル計測装置において、
上記換算部により換算された上面位置の非線形特性の計測誤差を補正する校正器を備えることを特徴とするソレノイドコイル式流体レベル計測装置。
【請求項１７】
請求項１に記載のソレノイドコイル式流体レベル計測装置において、
上記容器の中央部は、この容器の上部から下部に向かう空洞が形成され、この空洞部に、上記容器の上部から下部まで延びるボビンを備え、
上記ソレノイドコイルは上記ボビンに巻かれ、上記磁性体は、トロイダル形状であり、このトロイダル形状の磁性体の中央部に上記ソレノイドコイルが巻かれたボビンが位置されていることを特徴とするソレノイドコイル式流体レベル計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体を貯蔵するタンクなどで用いられる流体レベル計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、沸騰水型の原子力発電所には、原子炉への供給水の加熱用に、給水加熱器や高圧タービンの排気蒸気から湿分を除去する湿分分離加熱器等のタンクがある。
【０００３】
これらのタンクに内包されている凝縮水の水位は、加熱する流体と加熱される流体の間の熱交換量に影響することから、所定のレベルに保つ必要がある。このため、タンク内の水位を計測し、排水弁の開度を調整して、その水位が所定の値になるように制御されている。
【０００４】
また、タンクの水位計測システムでは、そのタンクの気相部と液相部のそれぞれに配管を接続し、その他端に垂直に立ったバランス管を接続し、そのバランス管の上部及び下部に取り出し管をそれぞれ接続し、その他端に差圧計が接続されている。
【０００５】
タンクと差圧計との間は、タンク中の水に含まれる放射性物質から発せられる放射線や、その高温の水から発せられる放射熱が、それらに敏感な半導体などで作成されている差圧計に悪い影響を与えないよう、十分な距離（５〜１０ｍ）が設けられている。
【０００６】
また、給水加熱器や湿分分離加熱器に内包されている水の温度は３００°Cにも達する場合もあるが、上記差圧計では、そのような高温の水の圧力を直接測定することができない。
【０００７】
このため、実際には、厚さが薄い隔膜を用いて水の圧力を、熱伝導率の小さい油（シリコンオイルなど）に伝え、その油の圧力が差圧計に伝わるようにしている。これにより、差圧計の温度が高くなることを防いでいる。
【０００８】
一方、原子炉内では、水の分子が高いエネルギーを持った中性子やガンマ線により水素と酸素に分離され、それらがタービンを経由して給水加熱器や湿分分離加熱器などへ輸送される。そして、その内の水素については、その原子が小さいため、隔膜を容易に透過し、油の中に混入し、計測した水位と実際の水位との大きな偏差（ドリフト）が生じる場合がある。
【０００９】
実際の水位と水位計測値と偏差が大きくなった場合には、水位制御系は、実際の水位を所定のものに制御できなくなってしまうことから、給水加熱器が所定の特性（熱交換率等）で運転しなくなり、プラント全体の熱バランスが崩れてしまう。
【００１０】
さらに、水位計測値が実際の水位よりも低くなった場合、条件によっては、水位制御の働きによって実際の水位が押し上げられ、水がタービンに逆流す可能性もある。
【００１１】
そこで、特許文献１に記載の技術では、上記隔膜内にシリコーンオイルを加圧して封入することにより、水素透過によるドリフトを防いでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０００−２２７２０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、特許文献１に記載の技術にあっては、水位計設置後、長期間（例えば1年）に亘る水素の透過による出力ドリフトの発生を抑制し得る保証はない。
【００１４】
このため、一定の期間で、水位計の校正や交換を行う必要があった。
【００１５】
また、従来技術のように、差圧式水位計では、バランス管と水位計との間には、これらを互いに結ぶための取り出し管が必要であるが、この取り出し管への水張りを、プラント等を起動する度に行わなければならなかった。
【００１６】
また、水のみならず他の流体のレベルを検出する装置においても、取り出し管を用いて流体のレベルを検出する場合は、同様な問題が発生する。
【００１７】
つまり、取り出し管が存在する場合は、この取り出し管のメンテナンス等が必要となってくる。
【００１８】
本発明の目的は、流体を収容するタンクの流体レベルを、タンクから流体を取り出すための取り出し管を用いることなく、長時間に亙って正確に測定できる取り出し管が不要な流体レベル計測装置を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記目的を達成するため、本発明は、次のように構成される。
【００２０】
本発明は、ソレノイドコイル式流体レベル計測装置であって、流体を収容する容器内に配置され、磁性体を有し、比重が上記流体より小であるフロートと、このフロートの上記容器内での移動に応じて、インダクタンスが変化するソレノイドコイルと、上記ソレノイドコイルのインダクタンスを測定し、上記容器内の流体の上面位置を計測する流体レベル測定回路とを備える。
【発明の効果】
【００２１】
流体を収容するタンクの流体レベルを、タンクから流体を取り出すための取り出し管を用いることなく、長時間に亙って正確に測定できる取り出し管が不要な流体レベル計測装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明が適用される沸騰水型原子力発電所における原子炉給水加熱方法の説明図である。
【図２】図１に示した給水加熱器７の内部構造を示す図である。
【図３】本発明とは異なる例における給水加熱器の水位計測方法を示す比較例を示す図である。
【図４】図３に示した例におけるフランジ内の構造及び水素透過現象の説明図である。
【図５】本発明の実施例１においてバランス管内の水位をソレノイドコイルを用いて測定する場合の例を示す図である。
【図６】本発明の実施例１においてソレノイドコイルのバランス管における高さ方向位置に対するインダクタンス密度について示す図である。
【図７】本発明の実施例１においてフロートのバランス管における高さ方向位置とソレノイドコイルのインダクタンスとの関係について示す図である。
【図８】本発明の実施例１においてソレノイドコイルのインダクタンスから水位を求める水位測定回路の内部構成図である。
【図９】本発明の実施例１の変形例を示す図である。
【図１０】本発明の実施例２におけるソレノイドコイル及びフロートについて示す図である。
【図１１】実施例２の変形例を示す図である。
【図１２】本発明の実施例３における交流定電流源を用いたインダクタンス測定回路を有する水位計測回路の構成図である。
【図１３】本発明の実施例４におけるタンク内で水位を、直接ソレノイドコイルを用いて測定する場合の水位校正用ストッパーについて示す図である。
【図１４】実施例４におけるタンクの水位校正用フロートの構造についての説明図である。
【図１５】実施例４におけるインダクタンス測定回路に水位校正器を追加した場合の構成について示す図である。
【図１６】実施例４におけるタンクの水位計測値を校正する場合のフロートの動きについての説明図である。
【図１７】本発明の実施例４の変形例を示す図である。
【図１８】本発明の実施例５の水位計測回路を示す図である。
【図１９】本発明の実施例５におけるソレノイドコイルの高さ方向位置に対する磁束密度と、ソレノイドコイルの直流電流値に対するフロートの停止位置との関係について示す図である。
【図２０】本発明の実施例５におけるソレノイドコイルに重畳する直流電流と、フロートの位置と、検出水位との時間変化について示す図である。
【図２１】本発明の実施例６の水位計測回路を示す図である。
【図２２】本発明の実施例７におけるタンクの計測水位の蒸気圧を利用した計測水位の校正方法について示す図である。
【図２３】実施例７においてタンクにおける計測水位の蒸気圧を利用した校正方法におけるフロートの動きについて示す図である。
【図２４】実施例７においてタンク計測水位の蒸気圧を利用した校正方法における水位測定回路について示す図である。
【図２５】本発明の実施例８の説明図であり、水位測定回路に水位校正器を追加した例を示す図である。
【図２６】本発明の実施例９の説明図であり、ソレノイドコイルをタンクの外部であって、タンクの中心付近に装着する方法について示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して説明する。
【００２４】
なお、以下に示す実施例は、本発明を沸騰水型原子力発電所における給水加熱器の水位の計測する液位計に適用した場合の例である。
【実施例】
【００２５】
（実施例１）
図１は、本発明が適用される沸騰水型原子力発電所における炉心２を有する原子炉１の給水加熱方法について説明する図である。
【００２６】
図１において、給水ポンプ８により原子炉１へ注入された水は、原子炉１内で加熱されて沸騰する。沸騰した水（二相流）の内、蒸気は原子炉１内で水と分離され、蒸気のみがタービン３に導かれる。
【００２７】
そして、タービン３において、その蒸気は発電のために発電機４を駆動する仕事をし、エネルギーが低下する。復水器５では、その蒸気が凝縮して水になる。
【００２８】
復水器５の水は、復水ポンプ６で給水加熱器７に送られ、タービン３から抽出した高温の蒸気により加熱され、給水ポンプ８に送られる。
【００２９】
図２は、図１に示した給水加熱器７の内部構造を示す図である。
【００３０】
図２において、給水加熱器７は、胴体（タンク２１）、水室２５−１、２５−２、Ｕ字形の伝熱管２６などから構成され、給水は、外部から一旦、水室（１）２５−１に入った後、Ｕ字形の伝熱管２６に入り、抽気蒸気により加熱された後、水室（２）２５−２に戻り、外部へ出るようになっている。
【００３１】
一方、タービン３からの抽気蒸気は、給水を加熱する際に凝縮して水になり、加熱器７内に溜まるようになっており、その水位は、水位制御装置２８が、排水ラインに設けられた調節弁２７を制御することにより所定のレベルになるように制御されている。この水位制御装置２８の動作モードは、全体動作制御部１００から指令される。この全体動作制御部１００は、後述する水位計測回路の動作も制御する。
【００３２】
図３は、本発明とは異なる例における給水加熱器７の水位計測方法を示す図であり、本発明の理解が容易となるように、本発明との比較例として示す図である。
【００３３】
本発明と異なる水位計測システムでは、給水加熱器７の胴体（タンク２１）に配管（計装配管５４）が接続され、その他端に垂直に立った管（バランス管４１）が接続される。そして、そのバランス管４１の上部及び下部に取り出し管４４がそれぞれ接続され、フランジ４３、キャピラリーチューブ５３を介して差圧計５５が接続されている。
【００３４】
そして、そのバランス管４１の内側に水面が形成され、その静水頭により上部及び下部の取り出し管４４間に発生した圧力差が差圧計５５により測定され、バランス管４１内の水位が測定されることにより、タンク２１の水位が間接的に測定される。
【００３５】
図４は、図３に示した例におけるフランジ内の構造及び水素透過現象の説明図である。
【００３６】
図４において、対象となる水は、前述のように高温であるが、一般的に差圧計５５は高温に耐えられない。このため、フランジ部４３の差圧は、その差圧を一旦、熱伝導率の小さいシリコンオイル５１に伝え、差圧計５５では、そのシリコンオイル５１の差圧を計測するようになっている。
【００３７】
なお、水とシリコンオイル５１との間は、水の往来が無く、圧力の引渡しが可能な、金属製の薄膜（厚さ：約０．１ｍｍ）により隔てられている。この金属製の薄膜を隔膜５０と呼ぶ。
【００３８】
一方、原子炉１内では、水の分子が高いエネルギーを持った中性子やガンマ線により水素５２と酸素に分離され、それらがタービン３を経由して給水加熱器７や湿分分離加熱器などへ輸送され、上記フランジ４３に到達する。これらの内、水素５２については、特許文献１に記されているように、その原子の大きさが小さいために、隔膜５０を容易に透過し、シリコンオイル５１の中に混入してしまう。
【００３９】
これにより、水位計設置後、ある程度の時間（１年程度）が経過すると、油の圧力が水の圧力とは異なってしまうことがあり、その場合、計測される水位が実際の水位と大きく異なってしまう。
【００４０】
次に、本発明の実施例１について説明する。
【００４１】
図５は、本発明の実施例１において、バランス管４１内の水位（流体の上面位置）を、ソレノイドコイル４５を用いて測定する場合のソレノイドコイル４５及びフロート４６の装着方法について示す図である。図５は、バランス管４１の外側と内側とを示している。
【００４２】
本発明の実施例１におけるバランス管４１には、図３、４に示した取り出し管４４は無く、ソレノイドコイル４５がバランス管４１の外周に巻かれている。（ソレノイドコイル４５が巻かれたボビン６１（図９に示す）をバランス管４１の中に設置しても良い。）
ソレノイドコイル４５の内部（内側）には、磁性体４７を内包したフロート４６が配置されている。なお、そのフロート４６の表面は、その外部から流体および水素が侵入しないよう、金属などのカバー５９で覆われている。さらに、一般的には、水位が時々刻々と変化するので、そのフロート４６も上下に移動することから、そのフロート４６がソレノイドコイル４５やそのボビン６１と衝突したような場合であっても、双方が損傷しないよう、フロート４６には突起部が無く、丸みを帯びた形状とする。
【００４３】
そして、そのフロート４６の比重は、液位を測定する液体（実施例では水）のものより小さくする。例えば、フロートの材質を発砲スチロール等とすることもでき、中空部を有するプラスチック製とすることもできる。
【００４４】
また、フロート４６の上部には、万が一、その内部に水素５２ガスなどが流入した場合に、その水素５２が外部に放出されるよう、ガス抜き筒６２を設ける。ソレノイドコイル４５は、図８に示すインダクタンス測定回路の一部となっている。
【００４５】
図６は、ソレノイドコイル４５のバランス管４１における高さ方向位置に対するインダクタンス密度について示す図である。図６の縦軸はインダクタンス密度（Ｈ／ｍ）を示し、横軸は、ソレノイドコイル４５の高さ方向の位置（ｍ）を示す。
【００４６】
図６に示すように、ソレノイドコイル４５のインダクタンス密度はバランス管４１の頂部から底部に向かうにつれ、直線状に増加する。
【００４７】
なお、そのソレノイドコイル４５の高さ方向に対するインダクタンス密度は、高さ方向に対して連続的に変化するようになっている。また、高さ方向に対するインダクタンス密度が変化するソレノイドコイル４５は、高さ方向（Ｚ）に、ソレノイドコイル４５を巻く密度（単位長当たりの巻数）を変化させればよい。なお、ソレノイドコイル４５の半径を高さ方向に対して変化させる方法もある。
【００４８】
また、高さ方向に対するインダクタンス密度（ρi）は、次式（１）に示すようにリニアに変化させれば、機器の製作や校正などが容易となる。
【００４９】
ρi  ≡ｄＬ／ｄＺ＝κ・Ｚ＋λ      ・・・（１）
なお、式（１）において、Ｌはソレノイドコイルのインダクタンス、κ及びλはソレノイドコイル４５の幾何形状などから決まる定数である。
【００５０】
図７は、フロート４６のバランス管４１における高さ方向位置（ｍ）とソレノイドコイル４５のインダクタンス（Ｈ）との関係について示す図である。
【００５１】
図７に示すように、ソレノイドコイル４５のインダクタンスはフロート４６の位置がバランス管４１の頂部から底部に向かうにつれ、直線状に増加する。
【００５２】
なお、ソレノイドコイル４５の、高さ方向に対するインダクタンス密度分布が図６及び上記式（１）に示すように、１次式の関係になっている場合、フロート４６の高さ方向の位置とソレノイドコイル４５のインダクタンスの関係も図７に示すように、１次式の関係になるが、その理由については、説明を割愛する。
【００５３】
なお、ここでは、そのフロート４６の高さ方向の位置（Ｚf）とソレノイドコイル４５のインダクタンス（Ｌ）との関係については、次式（２）に示すようになるものとする。
【００５４】
Ｌ＝α・Ｚf＋β      ・・・（２）
なお、上記式（２）において、α及びβは係数である。
【００５５】
図８は、ソレノイドコイル４５のインダクタンスから水位を求める水位測定回路（流体レベル測定回路）１０１の機能の内部構成図である。ソレノイドコイル４５のインダクタンスから水位を得るインダクタンス測定回路１０２は、ソレノイドコイル４５と、コンデンサ（１）１０９と、発振器１０３とからなり、これら、ソレノイドコイル４５と、コンデンサ１０９と、発振器１０３とは互いに並列に接続されている。
【００５６】
さらに、水位算出部は、発振器１０３から電気信号が供給される周波数カウンタ１０４と、周波数カウンタ１０４からの周波数信号が供給されるインダクタンス演算器１１６と、このインダクタンス演算器１１６からインダクタンスを示す信号が供給されるインダクタンス−水位変換器１１３とを備える。
【００５７】
ここで、発振器１０３では、ソレノイドコイル４５のインダクタンス（Ｌ）と前記コンデンサ（１）１０９の静電容量（Ｃ）とから、次（３）に示す周波数（ｆ）の正弦波が得られる。
【００５８】
ｆ＝１／（２π・√（Ｌ・Ｃ）)      ・・・（３）
なお、発振器１０３としては、ハートレー式、コルピッツ式、クラップ式などがある。また、図８では、ソレノイドコイル４５とコンデンサ１０９とが並列に接続されているが、発振方式によっては直列でも良い。
【００５９】
次に、周波数カウンタ１０４では、発振器１０３から出力される電気信号を入力し、その出力信号を２値化し、その時間に対するパルス密度（単位時間当たりの計数値）から周波数を測定する。
【００６０】
インダクタンス演算器１１６では、上記式（３）を次式（４）のように逆算し、インダクタンスを計算する。
【００６１】
Ｌ＝１／（Ｃ・（２πｆ）２）      ・・・（４）
なお、上式（４）のＣは、コンデンサの容量で、定数（既知)である。
【００６２】
次に、インダクタンス−水位変換器１１３では、式（２）を次式（５）のように逆算し、計測水位（Ｚm）を計算する。
【００６３】
Ｚm＝Ｌ−β）／α      ・・・（５）
上述のようにして、水位を測定することができる。そして、インダクタンス−水位変換器１１３からの計測水位信号は、図２に示した水位制御装置２８に供給される。
【００６４】
本発明の実施例１は、以上に説明したように構成されているので、被計測流体（水）に含まれる水素５２が浸透するような構成要素が無いため、従来例の場合にあったような計測誤差（ドリフト）を生じさせるような問題は発生しない。
【００６５】
また、従来、差圧式の場合には、バランス管４１と差圧計５５を結ぶための取り出し管が必要であったが、本発明では不要であり、従来必要であった取り出し管４４への水張りを、プラントを起動する度に行う必要はない。
【００６６】
さらに、従来技術にように差圧式の水位計の場合には、タンク２１内の圧力が何らかの理由で急速に低下した場合、取り出し管４４内の水が沸騰（フラッシュ）して減量し、近傍の蒸気が凝縮して満水となるまでの長い期間、計測値に誤差を生じさせる問題があるが、本発明の実施例１による水位計では、そのような問題は無い。
【００６７】
（実施例１の変形例）
図９は、上述した実施例１の変形例を示す図である。図９に示すように、バランス管４１の中にボビン６１を垂直に設置し、それにソレノイドコイル４５を巻きつける。なお、そのソレノイドコイル４５についても、ボビン６１の外側にソレノイドコイル４５を巻く場合と同様、高さ方向に、高さ方向に対するインダクタンス密度が連続的に変化するようになっている。
【００６８】
そして、そのソレノイドコイル４５の外側に、トロイダル形の磁性体４７を内包するフロート４６が配置されている。
【００６９】
つまり、円筒状の磁性体４７の中空部に、ソレノイドコイル４５が施されたボビン６１が位置するように構成されている。その他の構成は、実施例１と同様である。
【００７０】
本発明の実施例１の変形例においても、実施例１と同様な効果を得ることができる。
【００７１】
（実施例２）
次に、本発明の実施２について説明する。
【００７２】
図１０は、本発明の実施例２におけるタンク２１内で水位を、直接ソレノイドコイル４５を用いて測定する場合のソレノイドコイル４５及びフロート４６について示す図である。その他の構成は実施例１と同様であるので図示及びその説明は省略する。
【００７３】
図１０に示すように、本発明の実施例２では、バランス管にソレノイドコイルを設置するのではなく、水位を計測する給水加熱器７などのタンク２１の内部に、ソレノイドコイル４５を巻きつけた円筒状のボビン６１を垂直に設置する。なお、そのボビン６１はタンク２１に固定する必要があるが、その上下には、水及び蒸気が容易に出入りできるよう、通気孔４９を設ける。
【００７４】
また、そのボビン６１の内側には、磁性体４７を内包するフロート４６を設置する。
【００７５】
なお、実施例２において、ソレノイドコイル４５のインダクタンスから水位を求める方法は、実施例１の場合と同じである。
（実施例２の変形例）
図１１は、実施例２の変形例を示す図であり、タンク２１内で水位を、直接ソレノイドコイル４５を用いて測定する場合のソレノイドコイル４５及びフロート４６を示す図である。
【００７６】
図１１に示すように、実施例２において、トロイダル形の磁性体４７を有するトロイダル形のフロート４６を、給水加熱器７などのタンク２１内に垂直に設置され、ソレノイドコイル４５を巻きつけたボビン６１に装着する。
【００７７】
なお、実施例２の変形例においても、ソレノイドコイル４５のインダクタンスから水位を求める方法は、実施例１の場合と同じである。
【００７８】
本発明の実施例２によれば、タンク２１とバランス管４１とを結ぶ計装配管５４が不要となり、配管５４の何れかが破断、孔が開いた、ひび割れが発生したなどの事態を回避することが可能となる。
【００７９】
また、計装配管５４は、タンク２１の壁に孔を開けて接続しているが、その接続部の近傍の流体の速度が変化する場合もあり、このような場合には、水位計測に誤差を生じさせてしまう可能性もあるが、本発明の実施例２では、そのような問題は発生しない。
【００８０】
また、計装配管５４では、その内部の水の慣性と、バランス管４１内の水の静水頭による復元力により、タンク２１の水位が変化し、その後整定してもバランス管４１内の水位などに持続振動（Ｕ字管振動）が暫くの間残り、制御性を悪化させている。
【００８１】
また、その水位検出信号を、そのタンク２１の水位の制御に使い、そのタンク２１に流入する流体の流量、または、排出される流体の流量を弁により調節している場合、その弁の開度も持続的に変化することになることから、同弁が磨耗により故障するなどの不具合を早期に招いていたが、本発明の実施例２では、そのような問題は発生しない。
【００８２】
さらに、計装配管５４、バランス管４１、取り出し管４４等の内部には、非凝縮性の可燃性ガスがタンク２１から流入・蓄積し、爆発する可能性がある。これは、原子炉１内では、水分子が高いエネルギーを持った中性子・ガンマ線により分解されて水素５２と酸素が生成され、それらがタービン３を経由して給水加熱器７や湿分分離器などのタンク２１へ輸送されるためである。
【００８３】
これに対して、本発明の実施例２は、そのような問題は発生しない。
【００８４】
さらに、計装配管５４、バランス管４１、取り出し管４４内の水には基本的に流れが無いため、放熱などにより温度が低下し易く、また、その温度は主に周辺の温度に影響される。このため、周囲の温度が何らかの理由で変化すると、それらの中の温度や比重量（密度）も変化するため、それが計測誤差になってしまう可能性は否定できない。これに対して、本発明の実施例２では、そのような問題は発生しない。
【００８５】
また、タンク２１内の圧力が外部に対して高い場合、計装配管５４（繋ぎ目、弁など）から外部への水の漏洩が発生することもあり、タンク２１内の圧力が外部に対して低い場合、外部の空気などが計装配管５４に流入した際、配管内の圧力が本来の圧力とは異なってしまい、その量が微量であっても計測水位に大きな誤差を生じさせてしまう問題があった。しかしながら、本発明の実施例２では、そのような問題は発生しない。
【００８６】
また、水位の校正は、プラントが起動されると、タンク２１や水位計が放射線環境下に入ってしまうことから、プラントを起動する直前に行っている。しかしながら、その際のタンク２１、計装配管５４、バランス管４１などに含まれる水の温度や密度が、運転中のものとは異なるため、その差異を補正する必要があるが、精度面で不十分となっている（運転中の水温を測定し難い故）。しかしながら、本発明の実施例２では、そのような問題は発生しない。
【００８７】
（実施例３）
次に、本発明の実施例３について説明する。
【００８８】
図１２は、本発明の実施例３における、交流定電流源１０５を用いたインダクタンス測定回路１０２を有する水位計測回路１０１の構成について示す図である。その他の構成は、実施例２と同様である。
【００８９】
図１２に示すように、実施例３における水位測定回路１０１では、水位計測用のソレノイドコイル４５に交流定電流源１０５を並列に接続し、ソレノイドコイル４５の端子電圧を、ＦＥＴなどを用いた入力抵抗が高い電圧計１１１で測定し、その測定した電圧から電圧・水位変換器１１２により水位を換算して求めることを特徴とする。電圧・水位変換器１１２により求められた水位は、水位制御装置２８に供給される。
【００９０】
なお、交流定電流源１０５の電流は正弦波で、時間に対するマクロな平均値はゼロである。また、その交流定電流源１０５では、供給される電流を検出し、その値と設定電流値との差分を演算し、その差分値に基づいたフィードバック制御を行うが、その電流を検出する位置については、ホットとコールドの間の浮遊静電容量による電流の計測誤差を減らすため、極力、ソレノイドコイル４５の近くに設置する。
【００９１】
次に、水位測定回路１０１における信号処理について説明する。
【００９２】
交流定電流源１０５の出力電流をＩａ（実効値、既知）、その周波数をｆ（固定、既知）とすると、ソレノイドコイル４５の端子電圧（Ｖ）（実効値）は、次式（６）に示すようになる。
【００９３】
Ｖ＝Ｌ・２πｆ・Ｉａ      ・・・（６）
上記式（６）において、フロート４６の高さ方向の位置（Ｚｆ）とソレノイドコイル４５のインダクタンス（Ｌ）との関係については、上記式（２）に示すようになるものとする。このため、電圧・水位変換器１１２では、次式（７）に示す演算式により水位を計算すれば、所望の計測水位（Ｚm）を得ることができる。
【００９４】
Ｚm＝｛Ｖ／（２πｆ・Ｉa）−β｝／α
＝Ｖ／（２πｆ・Ｉａ）／α−β／α      ・・・（７）
上記式（７）において、１／（２πｆ・Ｉａ）／αをεなる定数、−β／αをζなる定数とすれば、式（７）は、次式（８）に示すような、簡素な一次式とすることができる。
【００９５】
Ｚm＝Ｖ・ε＋ζ      ・・・（８）
このため、実施例３では、図１２に示すように、上記式（８）の演算を電圧-水位変換器１１２で行うようにしている。
なお、実際の水位が分かるのであれば、上記の定数ε及びζを修正することにより、計測水位を校正することが可能である。
【００９６】
実施例３は以上のように構成されているので、第１、２の実施例にあった、ソレノイドコイル４５とインダクタンスを計測する手段との間に敷設するケーブルの浮遊静電容量が変動することによる計測誤差や外乱が発生しなくなる。
【００９７】
また、実施例３によれば、実施例２では必要であった、高価な周波数カウンタ１０４が不要となる。
【００９８】
さらに、実施例２では、周波数からインダクタンスを計算する回路の入出力特性が非線型（式（４））であることから、計測範囲内で計測精度が一定ではなかったが、実施例３では、そのような非線型特性の回路が無いため、一定となる。
【００９９】
前述のように、タンク２１には放射性物質を含む高温の水が内包されており、そのタンク２１からは大量の熱が放射されている。しかしながら、実施例１における発振器１０３は、放射線や高温に弱い電子部品を使う必要があるため、ソレノイドコイル４５（タンク２１）とそのソレノイドコイル４５のインダクタンスを測定する手段の間の距離を離す必要がある。但し、その場合、それらの間に敷設するケーブル（場合によっては数１０ｍにも及ぶ）のホットとコールドの間の浮遊静電容量が機械的変位や振動などで変化し得ることから、インダクタンスや水位の計測に誤差や外乱を生じさせる原因になり得る。
【０１００】
しかしながら、本発明の実施例３によれば、そのような問題は発生しなくなる。
【０１０１】
本発明の実施例３では、上記のように、定電流源や高入力抵抗電圧計を用いるので、同電源とコイル、コイルと同電圧計との間に設ける必要があるコネクタや端子などの接触抵抗の影響を無くすことが可能となる。
【０１０２】
（実施例４）
次に、本発明の実施例４について説明する。
【０１０３】
図１３は、本発明の実施例４におけるタンク２１内で水位を、直接ソレノイドコイル４５を用いて測定する場合の水位校正用ストッパーについて示す図である。
【０１０４】
図１３に示すように、実施例４におけるタンク２１内の水位計測の構造は、基本的に実施例２と同じである。但し、ソレノイドコイル４５の上部及び下部（水位計測レンジの上限及び下限付近）の内側には、フロート４６がそれより上側、或いは、下側に移動しないよう、上方移動及び下方移動を制限する網などのストッパーを設けている。
【０１０５】
図１４は、実施例４におけるタンク２１の水位校正用フロート４６の構造についての説明図である。
【０１０６】
図１４に示すように、実施例４におけるフロート４６では、内部に磁性を帯びた磁性体４７、即ち、磁石４８を内包させており、その磁極の方向は鉛直とする。また、そのフロート４６の向きが外力により変化しないように、磁石４８は、フロート４６の下部に設置し、フロート４６の重心を下げる。さらに、フロート４６の外径は、ボビン６１の内径に近いものとする。
【０１０７】
図１５は、実施例４における交流定電流源１０５を用いたインダクタンス測定回路１０２に水位校正器（１）１１４を追加した場合の構成について示す図である。
【０１０８】
図１５に示すように、実施例４における水位測定回路１０１では、実施例３における水位測定回路１０１に対し、直流の正負の極性を有する定電流源１０６を交流定電流源１０５に並列に接続する。なお、その極性は、スイッチ１０８により切り替えるようになっており、丸１のポジションでは正の直流電流が重畳され、丸３のポジションでは負の直流電流が重畳され、丸２のポジションでは直流電流が重畳されないようになっている。スイッチ１０８の切り替え動作は、全体動作制御部１００又はプラントの中央制御装置（図示せず）からの指令信号により行われる。
【０１０９】
このように、ソレノイドコイル４５には直流電流が流れることから、ソレノイドコイル４５と交流電圧計１１１との間には、直流成分をカットするためのコンデンサ（２）１１０を挿入する。
【０１１０】
また、電圧−水位変換器１１２の後段には、水位校正器（１）１１４が追加されている。この水位校正器１１４から水位制御装置２８に計測水位信号が供給される。
【０１１１】
図１６は、タンク２１の水位計測値を校正する場合のフロート４６の動きについての説明図である。
【０１１２】
図１６に示すように、実施例４におけるフロート４６は、スイッチ１０８を丸１のポジションにし、ソレノイドコイル４５に大きな正の直流電流を重畳すると、磁石４８を内包したフロート４６は、ソレノイドコイル４５内に発生した磁場より、例えば上方に移動し、上側のストッパー６０の位置で停止する。なお、ここで、ソレノイドコイル４５の内側の磁束密度は、直流成分と交流成分が合成されたものとなっているが、磁石４８を内包するフロート４６の位置は、下表１に示すように、その合成電流の時間に対する平均値で決まる。
【０１１３】
【表１】
2012220252.tif 000003
【０１１４】
そして、その際、計測した水位を記録する。なお、フロート４６が停止している位置は既知である。
【０１１５】
次に、スイッチ１０８を丸３ポジションにし、ソレノイドコイル４５に大きな負の直流電流を重畳する。すると、磁石４８を内包したフロート４６は、ソレノイドコイル４５内に発生した磁場より、下方に移動し、下側のストッパー６０の位置で停止する。その際、計測した水位を記録する。なお、フロート４６が停止している位置は既知である。
【０１１６】
それらの測定値及び既知である計測レンジの下限値及び上限値から、次式（９）実際の水位と計測水位の関係を１次式で求めることができる。このため、図１５に示す水位校正器１１４では、そのような補正演算を行う。
【０１１７】
補正後計測水位＝｛（計測生水位）−（下限測定値）｝×｛（上限既知値）−（下限既知値）｝÷｛（上限測定値）−（下限測定値）｝＋下限既知値    ・・・（９）
従来の水位計測方法では、タンク２１内の実際の水位は、原子炉１運転中、現場でＸ線撮影などにより確認することも出来るが、タンク２１が高放射線環境下にあることから、実際には容易には分からないため校正が難しかった。
【０１１８】
これに対して、本発明の実施例４では、水位の校正を遠隔で行うことができる。
【０１１９】
また、従来の水位計測方法で、水位の校正は、水位計測システムの経年変化があることから、一定の期間で行う必要があり、人が現場に赴いて行う必要があった。
【０１２０】
しかしながら、実施例４では、経年変化が生じるような要素が現場（タンク２１の近く）にはないため、そのような必要は無い。
【０１２１】
（実施例４の変形例）
図１７は、本発明の実施例４の変形例を示す図であり、タンク２１内で水位を、直接ソレノイドコイル４５を用いて測定する場合の水位校正用ストッパー６０についての説明図である。
【０１２２】
図１７に示すように、本方式では、タンク２１の中にボビン６１を垂直に設置し、それにソレノイドコイル４５を巻きつける。なお、そのソレノイドコイル４５については、高さ方向に、高さ方向に対するインダクタンス密度が連続的に変化するようになっている。また、そのソレノイドコイル４５の外側には、トロイダル形の磁性体４７を内包するトロイダル形のフロート４６が配置されている。
【０１２３】
また、ソレノイドコイル４５の上部及び下部（水位計測レンジの上限及び下限付近）の外側には、フロート４６がそれより上側、或いは、下側に移動しないよう、網などのストッパー６０を設ける。また、フロート４６に内包させる磁性体４７は磁化させる８磁石にする）。なお、磁極はその上下に設ける。
【０１２４】
以上のような構成により、ボビン６１の外側にソレノイドコイル４５を巻く場合と同様の効果を得ることが可能となる。
【０１２５】
（実施例５）
次に、本発明の実施例５について説明する。
【０１２６】
図１８は、本発明の実施例５の水位計測回路１０１を示す図であり、交流定電流源１０５を用いたインダクタンス測定回路１０２に磁極の強さ確認機能を追加した場合の構成について示す図である。その他の構成は、実施例４と同様となっている。
【０１２７】
図１８に示すように、実施例５の水位計測回路１０１は、図１５に示した実施例４の水位計測回路にある交流定電流源１０５に直流定電流源１０６−２を並列に接続する。
【０１２８】
電流指令値発生器１１５は、直流定電流源１０６−２に与える電流指令値を演算し、その電流値は、時間と供に変化させるようになっている。なお、時間と電流の関係は、例えば、リニアとする。
【０１２９】
また、図１８の例においては、タイマ１１８、電流値判定機能部１１９、論理積演算器１２０、計測水位判定機能部１２１、フロート磁石衰弱警報表示部１２２が構成要素となっている。
【０１３０】
電流値判定機能１１９は、電流が上限に切迫したことを判定する機能を有し、電流指令値発生器１１５からの電流指令値が、所定の値を超えた場合、ＯＮの信号（例えば、信号レベルが「１」、「０」のうちの「１」の信号）を出力する。なお、その設定値は、磁石４８の強さが十分な場合、計測レンジが下限又は上限に到達する電流値である。
【０１３１】
計測水位判定機能部１２１は、計測水位が計測範囲内にあるか否かを判定し、範囲内にある場合に、ＯＮの信号を出力する。
【０１３２】
論理積演算部１２０は、電流値判定機能部１１９からの出力信号と計測水位判定機能部１２１からの出力信号とが供給され、供給された２つの信号の論理積を演算して出力する。
【０１３３】
フロート磁石衰弱警報表示部１２２は、論理積演算部１２０からの出力信号がＯＮの場合、システム管理者に、フロート磁石の強さが所定の値を下回っていることを知らせるものである。
【０１３４】
なお、実施例５において、ソレノイドコイル４５やフロート４６の構造や設置方法は、実施例４の場合と同じである。また、ソレノイドコイル４５の高さ方向に対する、高さ方向に対するインダクタンス密度は、図６に示したように、位置が高い方がその密度が小さいものとする。
【０１３５】
図１９は、ソレノイドコイル４５の高さ方向位置に対する磁束密度と、ソレノイドコイル４５の直流電流値に対するフロート４６の停止位置との関係について示す図である。なお、この場合、タンク２１内の水は抜かれている、或いは、水位が十分低いと仮定する。
【０１３６】
ここで、ソレノイドコイル４５の内側の磁束密度（時間に対する平均値）は、高さ方向に対するインダクタンス密度に比例する。このため、高さ方向の位置（Ｚ）におけるソレノイドコイル４５の内側の磁束密度分布は、図１９の上側に示すグラフ及び次式（１０）に示すように、位置が高い方がその磁束密度（Ｂ）は小さくなる。
【０１３７】
Ｂ＝（γ・Ｚ＋δ）・Ｉｄｃ      ・・・（１０）
なお、上記式（１０）にあるγ及びδは比例係数である。また、Ｉｄｃはソレノイドコイル４５に流れる電流値である。
【０１３８】
一方、磁石４８を含むフロート４６が磁場から受ける力（Ｆm）は、次式（１１）に示すように、その磁束密度に比例する。
【０１３９】
Ｆm＝ｍ・Ｂ・Ｋ      ・・・（１１）
なお、上記式（１１）におけるｍは磁石４８の磁極の強さ、Ｋは磁石４８の形状などにより定まる係数である。
【０１４０】
また、そのフロート４６が受ける浮力（Ｆb）は、次式（１２）に示すようになる。
【０１４１】
Ｆb＝（ρｇ・Ｖｆ−Ｍｆ）・ｇ      ・・・（１２）
なお、上記式（１２）において、ρｇはタンク２１内の蒸気の質量密度、Ｖｆはフロート４６の体積、Ｍｆはフロート４６の質量、ｇは重力加速度である。
【０１４２】
ここで、フロート４６が磁場から受ける力とフロート４６の浮力とが釣り合った場合（Ｆm＋Ｆb＝０）、フロート４６の動きは停止する。
【０１４３】
このため、ソレノイドコイル４５に流れる直流電流を連続的に変化した場合、フロート４６が停止する高さ方向の位置は、次式（１３）及び図１９の下側に示すグラフのようになる。
【０１４４】
Ｚ＝−（ρｇ・Ｖｆ−Ｍｆ）・ｇ／（ｍ・Ｉｄｃ・γ・Ｋ）−δ／γ・・・（１３）
従って、上記磁石４８の強さが十分である場合、磁石４８の位置は、電流の値を大きくして行くと、計測レンジ（ストッパ６０）の下限から上限に到達し、その動きが無くなる。また、計測された水位も計測レンジの下限から上限に変化する。
【０１４５】
図２０は、ソレノイドコイル４５に重畳する直流電流と、フロート４６の位置と、検出水位との時間変化について示す図である。
【０１４６】
図２０に示すように、磁石４８の強さが十分ではない場合、磁石４８の位置は、電流を通常の値より大きくしないと、計測レンジの上限に到達しない。
【０１４７】
このため、上記磁石４８の強さが十分ではない場合、磁石４８の位置は、計測される水位は、電流が上限に達するまでの間、停滞することなく上昇し続けることになる。
【０１４８】
よって、電流の値が、磁石４８の強さが十分である場合より大きくなった時点で、計測される水位が変化し続ける場合は、計測水位が計測レンジの上限や下限に到達していないことを自動的に判断する。
【０１４９】
以上のように、本発明の実施例５によれば、直流電流を上限まで増加している間、水位の計測値が変化し続けていることが分かれば、フロート４６の磁石４８の強さが弱くなり、交換又は着磁が必要な時期となったことを自動的に知ることが可能となる。
【０１５０】
（実施例６）
次に、本発明の実施例６について説明する。
【０１５１】
図２１は、本発明の実施例６の水位計測回路１０１を示す図であり、図１５に示す交流定電流源１０５を用いたインダクタンス測定回路１０２に、磁石着磁用直流電源１０７を追加した場合の構成について示す図である。磁石着磁用直流電源１０７は、直流停電流源１０６との並列接続及び切り離しがスイッチ１０８により選択される構成となっている。その他の構成は実施例４と同様となっている。
【０１５２】
図２１に示すように、第６の実施形態における位計測回路では、第４の実施例における交流定電流源１０５及び直流定電流源１０６に加え、大容量の直流定電流源１０７を並列に接続し、スイッチ１０８を丸４の位置にすれば、大きな直流電流を流せることが特徴となっている。スイッチ１０８の切り替え動作は、上述したように、全体動作制御部１００からの指令信号によって行われる。
【０１５３】
以上のように、本発明の実施例６によれば、スイッチ１０８を大容量の直流定電流源１０７からの電流が、ソレノイドコイル４５に流れるように切り替えれば、ソレノイドコイル４５の内部には強い磁場が発生する。これによって、ソレノイドコイル４５内に磁性体４７を一定時間、位置させておけば、磁性体４７に対して着磁が行われ、磁石４８の強さを必要なレベルにまで復帰させることが出来る。これにより、水位計の校正を適切に行うことができる。
【０１５４】
ソレノイドコイル４５内に磁性体４７を位置させる一定時間は、直流定電流源１０７の電流値等から設定することができる（実験等により設定可能である）。
【０１５５】
（実施例７）
次に、本発明の実施例７について説明する。
【０１５６】
図２２は、本発明の実施例７におけるタンク２１の計測水位の蒸気圧を利用した計測水位の校正方法について示す図である。
【０１５７】
図２２に示すように、実施例７におけるタンク２１では、実施例３にあるソレノイドコイル４５をタンク２１の内部に設置するが、そのボビン６１には下側のみ通気孔４９を設ける。一方、そのボビン６１の上端が接している天板には孔を開け、四方切換弁５８により、高圧蒸気源５７、低圧蒸気源５６、タンク２１につながるようになっている。これにより、同ボビン６１内には蒸気を注入、排気することが可能となる。四方切換弁５８の切換動作の制御は、全体動作制御部１００により行われる。
【０１５８】
また、そのボビン６１の上部及び下部（水位計測レンジの上限及び下限付近）には、フロート４６がそれより上側、或いは、下側に移動しないよう、網などのストッパー６０を設けることを特徴としている。そして、水位の測定回路は、実施例３の場合と同じである。
【０１５９】
図２３は、実施例７において、タンク２１における計測水位の蒸気圧を利用した校正方法におけるフロート４６の動きについて示す図である。
【０１６０】
図２３に示すように、本発明の実施例７では、第１ステップとして、四方切換弁５８を遠隔で操作して（全体動作制御部１００からの指令信号による操作）、高圧蒸気源５７にある蒸気をコイルボビン６１内に注入する（切換弁５８を表す記号の内、黒い台形は流体の流れが阻止されており、白い台形は流体が流れることができることを示している）。
【０１６１】
すると、下表２の（第１ステップ）に示すように、同ボビン６１内の蒸気の圧力が高くなり、内部にある水の水面及びフロート４６が降下し、更に蒸気を注入すると、そのフロート４６は下限の位置で停止する。その際、計測した水位を記録する。なお、フロート４６が停止している位置は既知である。
【０１６２】
【表２】
2012220252.tif 000004
【０１６３】
そして、第２ステップ（低圧印加時）として、四方切換弁５８を操作して、コイルボビン６１内にある蒸気を低圧蒸気源５６へ排気する。すると、上記表２の第２ステップに示すように、ボビン６１内の蒸気の圧力が低くなり、ボビン６１の内部にある水の水面及びフロート４６が上昇し、更に蒸気を排気すると、そのフロート４６は上限の位置で停止する。その際、計測した水位を記録する。なお、フロート４６が停止している位置は既知である。
【０１６４】
図２４は、タンク計測水位の蒸気圧を利用した校正方法における水位測定回路について示す図である。
【０１６５】
第７の実施形態によれば、それらの測定値及び既知である計測レンジの下限値及び上限値から、上記式（９）に示すように、実際の水位と計測水位の関係を１次式で計算することができる。即ち、校正を遠隔で行うことが可能となる。
【０１６６】
なお、従来の水位計測方法では、タンク２１内の実際の水位は、原子炉１の運転中、現場でＸ線撮影などにより確認することも出来るが、タンク２１が高放射線環境下にあることから、実際には容易には分からないため校正が難しかった。
【０１６７】
これに対して、本発明の実施例７では、水位の校正を遠隔で行うことができる。
【０１６８】
また、従来の水位計測方法で、水位の校正は、水位計測システムの経年変化があることから、一定の期間で行う必要があり、人が現場に赴いて行う必要があったが、本発明の実施例７では、経年変化が生じるような要素が現場（タンク２１の近く）にはないため、そのような必要は無い。
【０１６９】
（実施例８）
次に、本発明の実施例８について説明する。
【０１７０】
図２５は、本発明の実施例８の説明図であり、水位測定回路１０１に水位校正器（２）１１７を追加した例を示す図である。
【０１７１】
図２５に示すように、本発明の実施例８における水位計測回路では、実施例１〜７において、ソレノイドコイル４５の端子電圧を水位に変換する水位校正器（２）１１７を設け、その水位校正器（２）１１７には、フロート４６の位置を手動などで変えた際の計測水位を記録し、それらの関係の逆関数特性（多項式や折れ線関数で近似する）を設定する。
【０１７２】
本発明の実施例８によれば、ソレノイドコイル４５の巻き密度やその周辺の透磁率分布により生ずる非線形特性に伴う計測誤差を補正することが出来、計測範囲全域に亙って計測精度を向上させることが可能となる。
【０１７３】
（実施例９）
次に、本発明の実施例９について説明する。
【０１７４】
図２６は、本発明の実施例９の説明図であり、ソレノイドコイル４５をタンク２１の外部であって、タンク２１の中心付近に装着する方法について示す図である。
【０１７５】
図２６に示すように、実施例９におけるタンク２１は、容器（バランス管４１、或いは、タンク２１）に筒を鉛直方向に貫通させ、その筒の内側にボビン６１に巻かれたソレノイドコイル４５を設置する。そして、その筒の内側にトロイダル形のフロート４６及び磁性体４７を設置する。
【０１７６】
本発明の実施例１〜８では、ソレノイドコイル４５をタンク２１の内部に設置し、そのソレノイドコイル４５からのケーブルをタンク２１の壁を貫通させて、タンク２１外に導いていたため、その貫通部で水の漏洩の可能性があった。
【０１７７】
本発明の実施例９によれば、ソレノイドコイル４５がバランス管４１、或いは、タンク２１の内部ではなく、外部に設置されることから、ソレノイドコイル４５とインダクタンスとを測定する手段との間を結ぶケーブルの漏水対策（シール）が不要となる。
【０１７８】
また、ソレノイドコイル４５が断線した場合、或いは、計測レンジなどの仕様を変更する必要がある場合、ソレノイドコイル４５を容易に取り出し、また、容易に装着することが可能となるなど、メンテナンス性が向上する。
【０１７９】
なお、本発明の実施例１〜９においては、上述した利点に加え、タンク２１の水位制御に関わる不具合が発生し難くなるため、その対策のために出力運転中の原子炉１を停止させることなく、安定した電力の供給が可能となる。
【０１８０】
なお、上述した例は、流体の例として水を使用する例であるが、水のみならず、酸、アルコール、粒状物等の他の流体を収容する場合にも適用可能である。
【０１８１】
また、上述した例は、磁性体を有するフロートをソレノイドコイルの内部に配置する例と、磁性体をトロイダル形として、ソレノイドコイルを包囲する例としてが、磁性体を内部に有し、図５に示すような形状のフロートを、ソレノイドコイルの外部であって、近辺に配置する例も、本発明は包含するものである。
【符号の説明】
【０１８２】
１・・・原子炉、２・・・炉心、３・・・タービン、４・・・発電機、５・・・復水器、６・・・復水ポンプ、７・・・給水加熱器、８・・・給水ポンプ、２１・・・タンク（容器）、２５・・・水室、２６・・・Ｕ字形伝熱管、２７・・・水位調節弁、２８・・・水位制御装置、４１・・・バランス管、４３・・・フランジ、４４・・・取り出し管、４５・・・ソレノイドコイル、４６・・・フロート、４７・・・トロイダル形磁性体、４８・・・トロイダル形磁石、４９・・・通気孔、５０・・・隔膜、５１・・・シリコンオイル、５２・・・水素、５３・・・キャピラリチューブ、５４・・・水位計装配管、５５・・・差圧計（水位計）、５６・・・低圧蒸気源、５７・・・高圧蒸気源、５８・・・四方切換弁、５９・・・フロートカバー、６０・・・フロートストッパー（網など）、６１・・・ボビン、６２・・・ガス抜き筒、１００・・・全体動作制御部、１０１・・・水位測定回路、１０２・・・インダクタンス測定回路、１０３・・・発振器、１０４・・・周波数カウンタ、１０５・・・交流定電流源、１０６・・・直流定電流源、１０７・・・直流定電流源（着磁用）、１０８・・・スイッチ、１０９・・・コンデンサ１、１１０・・・コンデンサ２、１１１・・・交流電圧計、１１２・・・電圧−水位変換器（１次式）、１１３・・・インダクタンス−水位変換器（１次式）、１１４・・・水位校正器（１）（１次式）、１１５・・・電流指令値発生器（電流ＶＳ時間））、１１６・・・インダクタンス演算器、１１７・・・水位校正器（２）（多項式、折れ線で近似）、１１８・・・タイマ、１１９・・・電流値判定機能部、１２０・・・論理積演算部、１２１・・・計測水位判定機能部、１２２・・・フロート磁石衰弱警報表示
【図１】
2012220252.tif 000005
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年4月13日(2012.4.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６３】
Ｚm＝（Ｌ−β）／α      ・・・（５）
上述のようにして、水位を測定することができる。そして、インダクタンス−水位変換器１１３からの計測水位信号は、図２に示した水位制御装置２８に供給される。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６７】
（実施例１の変形例）
図９は、上述した実施例１の変形例を示す図である。図９に示すように、バランス管４１の中にボビン６１を垂直に設置し、それにソレノイドコイル４５を巻きつける。なお、そのソレノイドコイル４５についても、実施例１のバランス管４１の外側にソレノイドコイル４５を巻く場合と同様、高さ方向に、高さ方向に対するインダクタンス密度が連続的に変化するようになっている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０４】
図１３に示すように、実施例４におけるタンク２１内の水位計測の構造は、基本的に実施例２と同じである。但し、ソレノイドコイル４５の上部及び下部（水位計測レンジの上限及び下限付近）の内側には、フロート４６がそれより上側、或いは、下側に移動しないよう、上方移動及び下方移動を制限する網などのストッパー６０を設けている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２３】
また、ソレノイドコイル４５の上部及び下部（水位計測レンジの上限及び下限付近）の外側には、フロート４６がそれより上側、或いは、下側に移動しないよう、網などのストッパー６０を設ける。また、フロート４６に内包させる磁性体４７は磁化させる（磁石にする）。なお、磁極はその上下に設ける。