CN116547501A - 气泡率传感器、利用其的流量计以及极低温液体移送管 - Google Patents

气泡率传感器、利用其的流量计以及极低温液体移送管 Download PDF

Info

Publication number
CN116547501A
CN116547501A CN202180081096.7A CN202180081096A CN116547501A CN 116547501 A CN116547501 A CN 116547501A CN 202180081096 A CN202180081096 A CN 202180081096A CN 116547501 A CN116547501 A CN 116547501A
Authority
CN
China
Prior art keywords
inner tube
rate sensor
bubble rate
hole
sensor according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202180081096.7A
Other languages
English (en)
Inventor
中村胜美
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kyocera Corp filed Critical Kyocera Corp
Publication of CN116547501A publication Critical patent/CN116547501A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/22Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/74Devices for measuring flow of a fluid or flow of a fluent solid material in suspension in another fluid
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/76Devices for measuring mass flow of a fluid or a fluent solid material
    • G01F1/86Indirect mass flowmeters, e.g. measuring volume flow and density, temperature or pressure
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F15/00Details of, or accessories for, apparatus of groups G01F1/00 - G01F13/00 insofar as such details or appliances are not adapted to particular types of such apparatus
    • G01F15/006Details of, or accessories for, apparatus of groups G01F1/00 - G01F13/00 insofar as such details or appliances are not adapted to particular types of such apparatus characterised by the use of a particular material, e.g. anti-corrosive material
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/22Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance
    • G01N27/226Construction of measuring vessels; Electrodes therefor

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
  • Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)

Abstract

本公开的气泡率传感器具备:绝缘性的内管,具有用于流过极低温液体的贯通孔;至少一对电极,装备于该内管的外表面;和隔热层,覆盖所述内管的外周侧。本公开的流量计测定流过所述内管的贯通孔内的极低温液体的流量,具备:上述的气泡率传感器;和测定所述极低温液体流过所述贯通孔内的流速的流速计。

Description

气泡率传感器、利用其的流量计以及极低温液体移送管
技术领域
本公开涉及用于测定液氢等极低温液体的气泡率的气泡率传感器(voidfraction sensor)、利用其的流量计以及极低温液体移送管。
背景技术
最近,伴随温室效应气体的排出削减,作为有力的储能媒介,氢的利用受到关注。特别是,液氢由于体积效率高且能长期保存,因此,开发了各种其利用技术。但大量处置液氢的情况下所需的流量的正确的测量方法在工业上并未确立。其主要的理由在于,液氢是非常易于气化且气体与液体的比率的变化大的流体。
即,由于液氢是极低温(沸点-253℃)的液体,热传导非常高,潜热小,因此,具有立即产生气泡(void)这样的特征。因此,液氢在移送用的配管内成为气液混合的所谓的二相流。
因此,由于气泡的含有比例的变化大,因此,为了测定在配管内流过的液氢的流量,仅如通常的液体那样测定流速,不能获知正确的流量。
因此,推进了测量表示气液二相流的气相体积比例的气泡率的气泡率计的开发。作为这样的气泡率计,在非专利文献1中提出使用一对电极来测定静电容的静电容型气泡率计(capacitance type void fraction sensor)。
在先技术文献
非专利文献
非专利文献1:Norihide MAENO、其他5名、“Void Fraction Measurement ofCryogenic Two Phase Flow Using a Capacitance Sensor”,Trans.JSASS AerospaceTech.Japan,Vol.12,No.ists29,pp.Pa_101-Pa_107,2014
发明内容
发明要解决的课题
本公开的气泡率传感器具备:具有用于流过低温液体的贯通孔的绝缘性的内管;装备于该内管的外周面的至少一对电极;和覆盖内管的外周侧的隔热层。
本公开的流量计测量流过内管的贯通孔内的极低温液体的流量,具备:上述的气泡率传感器;和测定所述极低温液体流过所述贯通孔内的流速的流速计。
此外,本公开提供具备上述流量计的极低温液体移送管。
附图说明
图1是表示本公开的一实施方式所涉及的气泡率传感器的概略截面图。
图2是表示本公开的其他实施方式所涉及的气泡率传感器的概略截面图。
图3A是表示图2所示的内管的组装构造的截面图。
图3B是表示图3A中的能分割的陶瓷构件的说明图。
图4是表示图2所示的气泡率传感器的变形例的局部断裂立体图。
图5是表示图4所示的内管和其周边的构造的局部断裂立体图。
图6是表示图4所示的内管的立体图。
具体实施方式
以下说明本公开的实施方式所涉及的气泡率传感器。另外,在以下的说明中,说明用于测定作为极低温液体而使用液氢的情况下的气泡率的气泡率传感器。
图1表示本公开的一实施方式所涉及的气泡率传感器1。如图1所示那样,该气泡率传感器1具备:具有流过液氢的贯通孔3的绝缘性的内管2;和装备在该内管2的外表面的偶数个(本实施方式中是2个)电极4。
进而,在内管2的两端外周部安装环状部5,在该环状部5的外周部接合外管6。外管6具有在径向上开口的第1插通孔7。在第1插通孔7设有第1气密端子8,将与电极4单独连接的导通销9在第1插通孔7内固定。
所谓绝缘性的内管2,是指20℃下的体积固有电阻值为1010Ω·m以上的内管。
在外管6设有真空排气阀15(例如真空排气用的针阀),在内管2与外管6之间形成真空空间10(隔热层)。如此地,由于在内管2的外周侧设置真空空间10,因此,确保了对内管2的隔热性能。其结果,由于抑制了外部空气温度的影响导致的气泡的产生,因此,气泡率的测定精度提升。即,若液氮等极低温液体流过的内管2的内部与外部之间隔热性能不充分,就会因外部温度的影响而不能充分控制在内管2内产生的气泡。因此,变得难以精度良好地测定极低温液体的气泡率。
此外,由于通过第1气密端子8控制从内管2向外部的液氢的泄漏,因此,气泡率的测定精度进一步提升。
内管2可以包含陶瓷、例如以氧化铝为主成分的陶瓷。若氧化铝为主成分,则能设为原料价格、制作成本比较廉价并且具有卓越的机械特性的内管2。
在内管2包含以氧化铝为主成分的陶瓷的情况下,例如可以包含硅、镁以及钙。若将构成陶瓷的成分的合计100质量%当中的这些元素换算成氧化物,则例如SiO2为0.3质量%~1质量%,MgO为0.1质量%~0.4质量%,CaO为0.04质量%~0.08质量%。
也可以包含钙长石(CaAl2Si2O8)。由于钙长石的线膨胀率比氧化铝小,因此,若包含钙长石,则能提升耐热冲击性。特别是,内管2可以包含低热膨胀陶瓷。作为低热膨胀陶瓷,是指22℃下的线膨胀率为0±20ppb/K以下的陶瓷。由于低热膨胀陶瓷的线膨胀率低,因此,即使由于包含液氢的极低温液体而受到热冲击,也减少了破损的可能。
具体地,低热膨胀陶瓷可以主晶相为堇青石,作为副晶相而包含氧化铝、莫来石以及假蓝宝石,在晶界相中存在包含Ca的非晶质相。优选主晶相的晶相比率为95质量%以上且97.5质量%以下,副晶相的晶相比率为2.5质量%以上且5质量%以下,相对于全量中的Ca的含有量以CaO换算为0.4质量%以上且0.6质量%以下,进一步包含氧化锆,相对于全量中的氧化锆的含有量为0.1质量%以上且1.0质量%以下。由于形成内管2的陶瓷的相对介电常数变得接近极低温液体的相对介电常数,高频特性变好,因此,气泡率的测定精度进一步提升。
通过利用了CuKα射线的X射线衍射装置将衍射角2θ=8~100°的范围作为解析对象,使用Rietveld法来解析低热膨胀陶瓷中的晶相以及其比率即可。
此外,内管2例如可以包含以氮化硅或赛隆为主成分的陶瓷。这些陶瓷由于机械强度以及耐热冲击性均高,因此,即使受到热冲击,破损的可能也减少。
具体地,上述陶瓷包含氧化钙、氧化铝以及稀土类元素的氧化物,相对于氧化钙、氧化铝以及稀土类元素的氧化物的合计100质量%,氧化钙以及氧化铝的含有量分别为0.3质量%以上且1.5质量%以下、14.2质量%以上且48.8质量%以下,剩余部分为所述稀土类元素的氧化物。所述氮化硅是以组成式Si6-ZAlZOZN8-Z(z=0.1~1)表征的β-赛隆,是平均结晶粒径20μm以下(其中将0μm除外)。
所谓陶瓷中的主成分,是指占据构成陶瓷的成分的合计100质量%当中60质量%以上的成分。特别是,主成分可以是占据构成陶瓷的成分的合计100质量%当中的95质量%以上。构成陶瓷的成分使用X射线衍射装置(XRD)求取即可。关于各成分的含有量,鉴别成分后,使用荧光X射线分析装置(XRF)或ICP发光分光分析装置求取构成成分的元素的含有量,换算成鉴别的成分即可。
陶瓷的相对密度例如为92%以上且99.9%以下。相对密度表征为遵循JIS R1634-1998求得的陶瓷的表观密度相对于陶瓷的理论密度的百分率(比例)。
陶瓷具有闭气孔,从相邻的闭气孔的重心间距离的平均值减去闭气孔的当量圆直径的平均值的值(以下将该值称作闭气孔间的间隔)可以8μm以上且18μm以下。闭气孔相互独立。
在闭气孔间的间隔为8μm以上的情况下,由于闭气孔以比较分散的状态存在,因此,机械强度变高。另一方面,在闭气孔间的间隔为18μm以下的情况下,即使重复给予冷热冲击,产生以闭气孔的轮廓为起点的微裂纹,通过周围的闭气孔阻挡其伸展的概率也变高。据此,若闭气孔间的间隔为8μm以上且18μm以下,则能长时间使用包含该陶瓷的内管2。
闭气孔的当量圆直径的偏度可以比闭气孔的重心间距离的偏度大。在此,所谓偏度,是表示分布从正态分布偏离多少、即表示分布的左右对称性的指标(统计量),在偏度比0大的情况下,分布的尾部趋向右侧,在偏度为0的情况下,分布左右对称,在偏度小于0的情况下,分布的尾部趋向左侧。
若将闭气孔的当量圆直径以及闭气孔的重心间距离各自的直方图重合,则在闭气孔的当量圆直径的偏度比闭气孔的重心间距离的偏度大的情况下,当量圆直径的众数位于比重心间距离的众数更左侧(零侧)。即,当量圆直径小的闭气孔变多,并且,这些闭气孔变得更疏地存在,能做出兼具机械强度和耐冷热冲击性的内管2。
例如,闭气孔的当量圆直径的偏度为1以上,闭气孔的重心间距离的偏度为0.6以下。闭气孔的当量圆直径的偏度与闭气孔的重心间距离的偏度的差为0.4以上。
为了求取闭气孔的重心间距离以及当量圆直径,首先,陶瓷构件的一个端面向轴向使用平均粒径D503μm的金刚石磨粒以铜盘进行研磨。之后,通过使用平均粒径D500.5μm的金刚石磨粒以锡盘进行研磨,得到粗糙度曲线中的算数平均粗糙度Ra0.2μm以下的研磨面。
研磨面的算数平均粗糙度Ra与上述的测定方法相同。
以200倍的倍率观察研磨面,选择平均的范围,用CCD摄像机拍摄例如面积成为7.2×104μm2(横向的长度310μm、纵向的长度233μm)的范围,得到观察像。
以该观察像为对象,例如使用图像解析软件“A像くん(ver2.52)”(注册商标、旭化成工程(株)制),用分散度测量的重心间距离法这样的手法求取闭气孔的重心间距离。以下,在记载为图像解析软件“A像くん”的情况下,表示旭化成工程(株)制的图像解析软件。
作为该手法的设定条件,例如,将表示图像的明暗的指标即阈值设为165,将明度设为暗,将小图形除去面积设为1μm2,将噪声除去滤波器设为无即可。另外,对应于观察像的明亮度来调整阈值即可,将明度设为暗,以2值化的方法为手段,在将小图形除去面积设为1μm2以及将噪声除去滤波器设为有的基础上,调整阈值,以使得呈现于观察像的标志与闭气孔的形状一致即可。关于闭气孔的当量圆直径,将上述观察像作为对象,用粒子解析这样的手法求取开气孔的当量圆直径即可。设定条件与求取闭气孔的重心间距离中所用的设定条件相同即可。闭气孔的当量圆直径以及重心间距离的偏度分别使用Excel(注册商标、Microsoft Corporation)中所具备的函数Skew求取即可。
说明用这样的陶瓷形成的内管的制造方法的一例。说明形成内管的陶瓷的主成分为氧化铝的情况。
将主成分的氧化铝粉末(纯度99.9质量%以上)和氢氧化镁、氧化硅以及碳酸钙各粉末与溶媒(离子交换水)一起投入粉碎用研磨机,粉碎至粉末的平均粒径(D5o)成为1.5μm以下后,添加、混合有机结合剂、和式氧化铝粉末分散的分散剂,得到浆料。
在此,上述粉末的合计100质量%中的氢氧化镁粉末的含有量为0.3~0.42质量%,氧化硅粉末的含有量为0.5~0.8质量%,碳酸钙粉末的含有量为0.06~0.1质量%。剩余部分为氧化铝粉末以及不可避免杂质。有机结合剂例如为丙烯酸乳液、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚环氧乙烯等。
接下来,在将浆料喷雾造粒而得到颗粒后,使用1轴压制成形装置或冷间静水压压制成形装置,将成形压设为78MPa以上且118MPa以下进行加压,由此得到柱状的成形体。对成形体根据需要通过切削加工来在烧成后形成成为凹部的凹陷。
将烧成温度设为1580℃以上且1780℃以下,将保持时间设为2小时以上且4小时以下,烧成成形体,来得到包含陶瓷的内管。为了得到闭气孔的间隔8μm以上且18μm的陶瓷,将烧成温度设为1600℃以上且1760℃以下,将保持时间设为2小时以上且4小时以下来烧成成形体即可。可以将与管路对置的陶瓷构件的面磨削来做出磨削面。此外,也可以对设有电极的凹部的面进行磨削来做出底面。另外,内管2可以式内径为50mm以上。
环状部5例如可以包含可伐系合金、Fe-Ni合金、Fe-Ni-Cr-Ti-A1合金、Fe-Cr-A1合金、Fe-Co-Cr合金、Fe-Co合金、Fe-Co-C合金或镍的含有量为10.4质量%以上的奥氏体系不锈钢等。环状部5的外径在得到充分的隔热性能的基础上,相对于内管2的外径为1mm以上,优选相对于内管2的外径为10mm以上,可以相对于内管2的外径为200mm以下,优选100mm以下。环状部5通过钎焊气密地接合在被金属化的内管2的外周面。
外管6例如可以包含镍的含有量10.4质量%以上的奥氏体系不锈钢(例如SUS316L)等金属、氮化硅、赛隆等陶瓷等。
第1气密端子8构成所谓的密封连接器,具备:导通销9;在厚度方向上具备用于插入该导通销9的第1销孔(未图示)的圆板状的第1陶瓷基板17;和围绕该第1陶瓷基板17的外周面的第1环状体18。第1环状体18作为保持第1陶瓷基板17的套筒发挥功能,例如可以包含可伐系合金、Fe-Ni合金、Fe-Ni-Cr-Ti-A1合金、Fe-Cr-A1合金、Fe-Co-Cr合金、Fe-Co合金、Fe-Co-C合金或镍的含有量10.4质量%以上的奥氏体系不锈钢。由此,由于难以产生液氢导致的脆化,因此,能长期间维持气泡率的测定精度。
作为镍的含有量10.4质量%以上的奥氏体系不锈钢,例如由SUS310S、SUS316L、SUS316LN、SUS316J1L、SUS317L等。
电极4例如能包含铜箔、铝箔等。为了在内管2的外周面形成电极4,例如能以真空蒸镀法、金属化法、活性金属法等进行。此外,可以在后述的凹部28的底面粘接成为电极29的金属板。电极41、42的厚度可以均为10μm以上,优选为20μm以上,且为1mm以下,优选为2mm以下。
在内管2的两端配置具有凸缘部19的金属管20,将环状部5和凸缘部19焊接或钎焊而成。如此地,通过在内管2连接金属管20,针对来自外部的冲击而变得难以破坏,并且,通过将环状部5和凸缘部19焊接或钎焊,由于抑制了从内管2向外部的液氢的泄漏,因此,气泡率的测定精度进一步提升。另外,金属管20可以是用于移送液氢的液氢移送管。
接下来,基于图2以及图3来说明本公开的其他实施方式。该实施方式的气泡率传感器11具有用壳体22围绕内管21、用外管26覆盖该壳体22的外侧的构造。壳体22在外周面具有向径向开口的第2插通孔23,进而,具有沿着内管21的轴向开口并与内管21的贯通孔31连通的连结孔24。在壳体22的两端配置经由该连结孔24与内管21的贯通孔31连通的金属管25。
内管21具有向外部开口的凹部28,在该凹部28的底面装备电极29。此外,如图3A、3B所示那样,内管21包含周向上排列的能分割的偶数个(本实施方式中是4个)的陶瓷构件21a、21b、21c、21d。
为了从这些陶瓷构件21a、…21d组装内管21,使它们的侧面彼此重合,在外周面上装备环状的捆扎体30,将陶瓷构件21a、…21d捆扎来形成内管21。在该状态下,在内管21的外周侧安装壳体22。换言之,壳体22为了收容能分割的内管21而设。
即,壳体22具备:收容内管21的框体部22a;和将该框体部22a的开口密封的盖部22b。在将捆扎的陶瓷构件21a、…21d收容于框体部22a内后,将框体部22a和盖部22b通过焊接或钎焊接合。框体部22a以及盖部22b分别具有与内管21的贯通孔连通的开口,将金属管25分别与框体部22a以及盖部22b焊接或钎焊,以使得经由该各开口与贯通孔连通。
如图3A、3B所示那样,内管21的截面由大致四边形构成,其角部211具有被倒角加工(C面加工或R面加工)的形状。因此,环状的捆扎体30由于将倒角加工的角部211压接,因此,能将各陶瓷构件21a、…21d稳固地捆扎。作为捆扎体30,例如能举出带状的挠性塑料膜、金属带等。这时,捆扎体30将两端通过热熔接、焊接等接合手段接合。
另外,构成内管21的陶瓷构件21a、…21d与所述的内管2同样地,可以包含以低热膨胀陶瓷或氧化铝、氮化硅或赛隆为主成分的陶瓷。
陶瓷构件21a、…21d的至少任一者具有闭气孔,闭气孔间的间隔为8μm以上且18μm以下。
回到图2,在壳体22的轴向外侧设置环状部51。环状部51在与内管21相同轴心上具有轴孔,与在该轴孔插通的金属管25的外周面焊接或钎焊。在环状部51的外周部接合外管26。外管26在外周面具有向径向开口的第1插通孔27。
在第1插通孔27内设有与各电极29单独连接的用于固定导通销91的第1气密端子81。第1气密端子81与所述的第1气密端子8同样地,包含:导通销91;在厚度方向上具备用于插入该导通销91的第1销孔(未图示)的圆板状的第1陶瓷基板50;和围绕该第1陶瓷基板50的外周面的第1环状体52。
此外,在设于壳体22的外周面的第2插通孔23也同样地设有将导通销91在所述第2插通孔内固定的第2气密端子82。该第2气密端子82包含:导通销91;在厚度方向上具备用于插入该导通销91的第2销孔(未图示)的圆板状的第2陶瓷基板50′;和围绕第2陶瓷基板50′的外周面的第2环状体52′。
在外管26设有真空排气阀15(例如真空排气用针阀),在壳体22与外管26之间形成真空空间100(隔热层)。这时,内管21与壳体22之间的空间可以也是真空空间。如此地,由于在壳体22与外管26之间设置真空空间100,因此,抑制了外部空气温度导致的液氢的气化,对于内管21的隔热性能提升,抑制了气泡的产生,气泡率的测定精度提升。其他由于与图1所示的实施方式同样,因此省略详细的说明。
接下来,将图2以及图3A、3B所示的实施方式的变形例在图4~图6中示出。另外,对与图2以及图3A、3B所示的气泡率传感器11的构成构件相同的构件标注相同符号,并省略说明。
如图4所示那样,该变形例的气泡率传感器111在内管21′直接接合金属管25′。此外,构成壳体22′的框体部22a′和盖部22b′与金属管25′一体形成,或接合在金属管25′。外管26′与壳体22′的外周面接合。接合例如能通过焊接或钎焊等来进行。
在外管26′设有真空排气阀15,在内管21′与外管26′之间形成真空空间100′(隔热层)。
如图5以及图6所示那样,内管21′由4个陶瓷构件21a′、21b′、21c′、21d′构成,用捆扎体30′一体地接合。详细如图3A、3B所示那样。
另外,在本公开中,内管并不限定于截面大致四方形,也可以截面形状为圆形、其他多边形。这时,构成内管的陶瓷构件的数量为偶数个,例如为2个、4个、6个、8个。这是因为,为了测定静电容,至少需要对置的一对电极,各电极分别安装在陶瓷构件。
此外,静电容由于在对置的电极间测定,因此,即使不在偶数个陶瓷构件的全部设置电极,也可以仅在相互对置的至少一对陶瓷构件分别设置电极。
接下来,说明本公开的实施方式所涉及的流量计。该流量计测量流过内管2、21、21′内的液氢的流量,具备:所述的气泡率传感器1、11、111;和未图示的测定极低温液体流过贯通孔3、31内的流速的流速计。气泡率传感器1、11、111以及流速计安装在未图示的液氢移送管(以下有时略称为移送管)。
由于流过贯通孔3、31内的液氢成为气液混合的二相流,因此,用气泡率传感器1、11、111测定液氢的静电容,能据此求取液氢的密度d(kg/m3)。
然后,在将流速计中求得的液氢的流速(m/秒)设为v、将贯通孔3、31’的截面积(m2)设为a时,通过下式来求取流量F(kg/秒)。
F=d×v×a
流量计为了进行上述运算而还具备连接气泡率传感器1、11、111以及流速计的运算装置。由此,由于能简单地进行液氢的流量测定,因此,在工业上大量移送液氢的情况下管理变得容易。
在以上的说明中,叙述了液氢的气泡率传感器1、11、111以及利用其的流量计,但对于其他极低温液体例如液氮(-196℃)、液氦(-269℃)、液化天然气(-162℃)、液氩(-186℃)等(括号内表示液化温度)也能同样适用。因而,本公开中的所谓极低温液体,是指在-162℃以下的极低温液化的液体。
以上说明了本公开的实施方式,但本公开的气泡率传感器并不限定于上述实施方式,能在本公开的范围内进行各种变更、改良。
符号说明
1、11、111 气泡率传感器
2、21、21′ 内管
21a、21b、21c、21d 陶瓷构件
21a′、21b′、21c′、21d′ 陶瓷构件
211 角部
3、31 贯通孔
4、29 电极
5 环状部
6 外管
7 第1插通孔
8、81 第1气密端子
82 第2气密端子
9、91 导通销
10、100、100′ 真空空间
15 真空排气阀
17、50 第1陶瓷基板
18、52 第1环状体
19 凸缘部
20、25、25′ 金属管
22、22′ 壳体
22a、22a′ 框体部
22b、22b′ 盖部
23 第2插通孔
24 连结孔
26、26′ 外管
27 第1插通孔
28 凹部
29 电极
30 捆扎体
50′ 第2陶瓷基板
51 环状部
52′ 第2环状体。

Claims (15)

1.一种气泡率传感器,具备:
绝缘性的内管,具有用于流过极低温液体的贯通孔;
至少一对电极,装备于该内管的外表面;和
隔热层,覆盖所述内管的外周侧。
2.根据权利要求1所述的气泡率传感器,其中,
所述气泡率传感器具备:
环状部,设于所述内管的两端部;
外管,与该环状部的外周部接合,具有第1插通孔;和
第1气密端子,设于所述第1插通孔内,将与所述电极单独连接的导通销在所述第1插通孔内进行固定,
所述隔热层是位于所述内管与所述外管之间的真空空间。
3.根据权利要求2所述的气泡率传感器,其中,
所述第1气密端子具备:
所述导通销;
圆板状的陶瓷基板,在厚度方向上具备用于插入该导通销的第1销孔;和
环状体,围绕该陶瓷基板的外周面,
该环状体包含可伐系合金、Fe-Ni合金、Fe-Ni-Cr-Ti-Al合金、Fe-Cr-Al合金、Fe-Co-Cr合金、Fe-Co合金、Fe-Co-C合金或镍的含有量10.4质量%以上的奥氏体系不锈钢。
4.根据权利要求2或3所述的气泡率传感器,其中,
在所述内管至少任意一端具备具有凸缘部的金属管,将所述环状部和所述凸缘部焊接或钎焊而成。
5.根据权利要求1所述的气泡率传感器,其中,
所述内管包含周向上排列的能分割的偶数个陶瓷构件,
所述气泡率传感器具备:
壳体,围绕所述内管,具有第2插通孔和与所述内管的所述贯通孔连通的连结孔;
环状部,位于该壳体的外侧,在与所述内管相同轴心上具有轴孔;
外管,与该环状部的外周部接合,具有第1插通孔;
第1气密端子,将与所述电极单独连接的导通销在所述第1插通孔内进行固定;和
第2气密端子,将所述导通销在所述第2插通孔内进行固定,
所述真空空间至少位于所述外管与所述壳体之间。
6.根据权利要求5所述的气泡率传感器,其中,
所述第1气密端子以及所述第2气密端子均具有:
所述导通销;
圆板状的陶瓷基板,在厚度方向上具备用于插入该导通销的销孔;和
环状体,围绕该陶瓷基板的外周面,
该环状体包含可伐系合金、Fe-Ni合金、Fe-Ni-Cr-Ti-Al合金、Fe-Cr-A1合金、Fe-Co-Cr合金、Fe-Co合金、Fe-Co-C合金或镍的含有量10.4质量%以上的奥氏体系不锈钢。
7.根据权利要求5~6中任一项所述的气泡率传感器,其中,
所述内管具有向外部开口的凹部,在该凹部的底面装备所述电极。
8.根据权利要求5~7中任一项所述的气泡率传感器,其中,
在偶数个所述陶瓷构件当中的相互对置的至少一对陶瓷构件分别设置所述电极。
9.根据权利要求5~8中任一项所述的气泡率传感器,其中,
在所述内管的外周侧装备捆扎所述陶瓷构件的环状的捆扎体。
10.根据权利要求5~9中任一项所述的气泡率传感器,其中,
所述内管的端面以及外侧面的至少任一者与所述壳体的内表面抵接。
11.根据权利要求5~10中任一项所述的气泡率传感器,其中,
所述壳体具备:
框体部,收容所述内管;和
盖部,将该框体部的开口密封,
所述框体部以及所述盖部分别具有与所述内管的贯通孔连通的开口,金属管与所述框体部以及所述盖部焊接或钎焊,以使得经由该各开口与所述贯通孔连通。
12.根据权利要求11所述的气泡率传感器,其中,
所述环状部与所述金属管焊接或钎焊。
13.根据权利要求1~12中任一项所述的气泡率传感器,其中,
所述内管包含低热膨胀陶瓷。
14.一种流量计,测定流过所述内管的贯通孔内的极低温液体的流量,所述流量计具备:
权利要求1~13中任一项所述的气泡率传感器;和
流速计,测定所述极低温液体流过所述贯通孔内的流速。
15.一种极低温液体移送管,具备:
权利要求14所述的流量计。
CN202180081096.7A 2020-12-09 2021-12-09 气泡率传感器、利用其的流量计以及极低温液体移送管 Pending CN116547501A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020204567 2020-12-09
JP2020-204567 2020-12-09
PCT/JP2021/045383 WO2022124377A1 (ja) 2020-12-09 2021-12-09 気泡率センサ、これを用いた流量計および極低温液体移送管

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116547501A true CN116547501A (zh) 2023-08-04

Family

ID=81973347

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202180081096.7A Pending CN116547501A (zh) 2020-12-09 2021-12-09 气泡率传感器、利用其的流量计以及极低温液体移送管

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20240118232A1 (zh)
EP (1) EP4261532A1 (zh)
JP (1) JP7489490B2 (zh)
KR (1) KR20230098645A (zh)
CN (1) CN116547501A (zh)
WO (1) WO2022124377A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023100793A1 (ja) * 2021-11-30 2023-06-08 京セラ株式会社 気泡率計
WO2024106473A1 (ja) * 2022-11-16 2024-05-23 京セラ株式会社 気泡率センサ、これを用いた流量計および極低温液体移送管

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5472556U (zh) * 1977-11-01 1979-05-23
JPS54147519A (en) * 1978-05-11 1979-11-17 Kyushu Refractories Large caliber ceramic pipe
JPH063393B2 (ja) * 1987-03-04 1994-01-12 古河電気工業株式会社 流量測定装置
JPH0193559U (zh) * 1987-12-15 1989-06-20
JPH0633855B2 (ja) * 1989-02-13 1994-05-02 岩谷産業株式会社 液体ヘリウムの貯蔵装置
JPH06222030A (ja) * 1993-01-25 1994-08-12 Unisia Jecs Corp 静電容量センサ
JP2607417B2 (ja) * 1993-02-10 1997-05-07 エヌエスエンジニアリング株式会社 多重層真空断熱法及び断熱二重管
JP3219558B2 (ja) * 1993-07-16 2001-10-15 三菱重工業株式会社 極低温流体用密度計
JPH11153290A (ja) * 1997-11-21 1999-06-08 Kazuhiro Oikawa 真空断熱配管
JP2004019813A (ja) * 2002-06-18 2004-01-22 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 低温流体用多重配管
JP2005235577A (ja) 2004-02-19 2005-09-02 Kyocera Corp 気密端子
FR2978828B1 (fr) * 2011-08-02 2013-09-06 Snecma Capteur multi-electrode pour determiner la teneur en gaz dans un ecoulement diphasique
EP2788726B1 (en) 2011-12-06 2019-10-09 Schlumberger Technology B.V. Multiphase flowmeter
JP2014115164A (ja) 2012-12-07 2014-06-26 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 気液二相流の流量計測装置、流量計測方法及び流量計測用コンピュータプログラム
JP2014232007A (ja) 2013-05-28 2014-12-11 独立行政法人 宇宙航空研究開発機構 気液二相の流量計測方法及び二相流量計測装置
CN104965010B (zh) 2015-06-29 2018-09-11 浙江大学 一种低温电容式空泡率测量装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022124377A1 (ja) 2022-06-16
US20240118232A1 (en) 2024-04-11
JP7489490B2 (ja) 2024-05-23
KR20230098645A (ko) 2023-07-04
JPWO2022124377A1 (zh) 2022-06-16
EP4261532A1 (en) 2023-10-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN116547501A (zh) 气泡率传感器、利用其的流量计以及极低温液体移送管
CN116829931A (zh) 气泡率传感器、使用该气泡率传感器的流量计及极低温液体移送管
US7632356B2 (en) Gas providing member and processing device
CN113002915B (zh) 燃料被覆管及燃料被覆管中的开口部的闭塞方法
US11486648B2 (en) Heat exchanger
EP2253918A2 (en) Enclosure For Heat Transfer Devices, Methods Of Manufacture Thereof And Articles Comprising The Same
CN116547468A (zh) 气泡率传感器、使用该气泡率传感器的流量计及极低温液体移送管
US4598005A (en) Thermal insulation
JP2005018992A (ja) プラズマ発生装置用電極埋設部材
JP6523415B2 (ja) 熱伝導部材の製造方法、熱伝導部材製造装置、及び熱伝導部材製造用冶具
CN116529567A (zh) 气泡率传感器及使用其的流量计和极低温液体移送管
WO2024106473A1 (ja) 気泡率センサ、これを用いた流量計および極低温液体移送管
WO2023234302A1 (ja) 気泡率センサ、これを用いた流量計および液体移送管
EP3986838A1 (en) Compact sensor component for harsh environments
WO2012102378A1 (ja) 炭化珪素質接合体およびこれからなる伝熱管ならびにこの伝熱管を備える熱交換器
JP7037662B2 (ja) 気密端子
CN217483689U (zh) 具有改进的响应时间的温度探针和温度测量系统
JP2761425B2 (ja) セラミック接合体
JP2003004546A (ja) 金属溶湯用熱電対
CN115711550A (zh) 高温热管制备方法及高温热管
CN116803590A (zh) 热压配合部件的制造方法及制造装置
JP2009082817A (ja) 反応装置
Bennett Compact acoustic refrigerator
JP2008238084A (ja) 反応装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination