JP2002189024A - 固液二相流配管 - Google Patents
固液二相流配管Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 確実に固体の偏在を検出して撹拌できる固液
二相流配管の提供。 【解決手段】 攪拌羽根（２７Ａ）の羽根部材（２７Ａ
ａ，２７Ａｂ，２７Ａｃ，２７Ａｄ）からの静電容量出
力は、金属シート（２９）とリード線（３０）を介して
ＬＣＲメータ（３１）に送信される。ＬＣＲメータは攪
拌羽根の隣接する羽根部材２７Ａａ−２７Ａｂ，２７Ａ
ｂ−２７Ａｃ，２７Ａｃ−２７Ａｄ，２７Ａｄ−２７Ａ
ａ間の静電容量を計算し、ＬＣＲメータに接続された制
御器（４９）は液体水素（２３）中の固体水素（２４）
の偏在により、各羽根部材間の静電容量の差が大きくな
ると駆動モータ（３２）を回転せしめ、攪拌羽根が回転
して固体水素は均等に分布し偏在が解消される。
二相流配管の提供。 【解決手段】 攪拌羽根（２７Ａ）の羽根部材（２７Ａ
ａ，２７Ａｂ，２７Ａｃ，２７Ａｄ）からの静電容量出
力は、金属シート（２９）とリード線（３０）を介して
ＬＣＲメータ（３１）に送信される。ＬＣＲメータは攪
拌羽根の隣接する羽根部材２７Ａａ−２７Ａｂ，２７Ａ
ｂ−２７Ａｃ，２７Ａｃ−２７Ａｄ，２７Ａｄ−２７Ａ
ａ間の静電容量を計算し、ＬＣＲメータに接続された制
御器（４９）は液体水素（２３）中の固体水素（２４）
の偏在により、各羽根部材間の静電容量の差が大きくな
ると駆動モータ（３２）を回転せしめ、攪拌羽根が回転
して固体水素は均等に分布し偏在が解消される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】固体と液体が混流する固液二
相流配管に関し、特には固体の偏在を検出して攪拌する
固液二相流配管に関する。
相流配管に関し、特には固体の偏在を検出して攪拌する
固液二相流配管に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１１は、将来の再使用型ロケット等に
適用が検討されている燃料注入装置である。図１１にお
いて、ライン３を通って液体水素タンク２からスラッシ
ュ水素容器４に液体水素１が移送される。真空ポンプ７
によりスラッシュ水素容器４を減圧し、排気ライン８か
ら気体になった水素ガスを放出することで固体水素６が
生成される。この固体水素６と液体水素５が混合してシ
ャーベット状態になったものがスラッシュ水素と呼ばれ
る。
適用が検討されている燃料注入装置である。図１１にお
いて、ライン３を通って液体水素タンク２からスラッシ
ュ水素容器４に液体水素１が移送される。真空ポンプ７
によりスラッシュ水素容器４を減圧し、排気ライン８か
ら気体になった水素ガスを放出することで固体水素６が
生成される。この固体水素６と液体水素５が混合してシ
ャーベット状態になったものがスラッシュ水素と呼ばれ
る。
【０００３】混合されたスラッシュ水素は、固液二相流
として、水素９およびヘリウム１０ガスの加圧ラインに
よって、移送ライン１３を介してロケット１２内部のス
ラッシュ水素タンク１７に移送される。加圧ラインに
は、水素９とヘリウム１０ガスの加圧流量をコントロー
ルするバルブ１１が設けられている。また、移送ライン
１３には、移送用ポンプ１４とスラッシュ水素の流量計
１５が設置されている。スラッシュ水素タンク１７の底
部には、ロケット１２の燃料として液体水素５を燃焼さ
せるために酸化剤として用いる液体酸素タンク１６が配
設されている。
として、水素９およびヘリウム１０ガスの加圧ラインに
よって、移送ライン１３を介してロケット１２内部のス
ラッシュ水素タンク１７に移送される。加圧ラインに
は、水素９とヘリウム１０ガスの加圧流量をコントロー
ルするバルブ１１が設けられている。また、移送ライン
１３には、移送用ポンプ１４とスラッシュ水素の流量計
１５が設置されている。スラッシュ水素タンク１７の底
部には、ロケット１２の燃料として液体水素５を燃焼さ
せるために酸化剤として用いる液体酸素タンク１６が配
設されている。
【０００４】図１２は図１１におけるスラッシュ水素の
移送ライン１３の拡大図である。移送ライン１３は、外
管２０と内管２１の断熱二重構造で、外管２０と内管２
１の間は外部から浸入する熱を遮断するために真空層２
２となっている。内管２１を移送される液体水素２３と
固体水素２４は、スラッシュ水素容器４から排出された
直後の上流側２５では均一な分布で一様に流れるが、下
流側２６では比重が大きいため固体水素２４が沈降して
均一な分布で一様に流れないという問題がある。そこ
で、固体水素の偏在の有無を検出し、偏在があれば攪拌
を実施して固体水素の分布を均等にする固液二相配管が
望まれている。
移送ライン１３の拡大図である。移送ライン１３は、外
管２０と内管２１の断熱二重構造で、外管２０と内管２
１の間は外部から浸入する熱を遮断するために真空層２
２となっている。内管２１を移送される液体水素２３と
固体水素２４は、スラッシュ水素容器４から排出された
直後の上流側２５では均一な分布で一様に流れるが、下
流側２６では比重が大きいため固体水素２４が沈降して
均一な分布で一様に流れないという問題がある。そこ
で、固体水素の偏在の有無を検出し、偏在があれば攪拌
を実施して固体水素の分布を均等にする固液二相配管が
望まれている。
【０００５】上記のような固液二相流配管の問題に関す
るものとして特開２０００−１１８７１３号に記載の装
置があるが、この装置は管内圧力で固体による閉塞を検
出するものである。このような検出方法は、固体、およ
び、または、液体の物性値の差に基づいたものではな
く、圧力という状態量を検出しているので異常がある程
度進行しないと検出できず、固体の偏在を、速やかに、
確実に検出することはできず、上記のような極低温の液
体水素と固体水素の固液二相流配管には不適当である。
るものとして特開２０００−１１８７１３号に記載の装
置があるが、この装置は管内圧力で固体による閉塞を検
出するものである。このような検出方法は、固体、およ
び、または、液体の物性値の差に基づいたものではな
く、圧力という状態量を検出しているので異常がある程
度進行しないと検出できず、固体の偏在を、速やかに、
確実に検出することはできず、上記のような極低温の液
体水素と固体水素の固液二相流配管には不適当である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題に鑑
み、固体の偏在を、速やかに、確実に検出して撹拌をお
こなう固液二相流配管を提供することを目的とする。
み、固体の偏在を、速やかに、確実に検出して撹拌をお
こなう固液二相流配管を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明によれ
ば、固体と液体が混流し、固体の偏在を検出する固体偏
在検出手段と、固体の偏在が検出されたときに攪拌をお
こなう攪拌手段とを備える固液二相流配管であって、固
体偏在検出手段は、流路断面内に略均等に複数配設され
た、固体と液体の物性値の差に基づき固液割合に応じて
変化する固液変化物性パラメータを検出する固液変化物
性パラメータ検出手段から成り、該複数の固液変化物性
パラメータ検出手段の検出値に基づき固体の偏在を検出
する固液二相流配管が提供される。このように構成され
た固液二相流配管では、固液変化物性パラメータ検出手
段の検出値に基づき固体の偏在が検出されると攪拌手段
により攪拌がおこなわれる。
ば、固体と液体が混流し、固体の偏在を検出する固体偏
在検出手段と、固体の偏在が検出されたときに攪拌をお
こなう攪拌手段とを備える固液二相流配管であって、固
体偏在検出手段は、流路断面内に略均等に複数配設され
た、固体と液体の物性値の差に基づき固液割合に応じて
変化する固液変化物性パラメータを検出する固液変化物
性パラメータ検出手段から成り、該複数の固液変化物性
パラメータ検出手段の検出値に基づき固体の偏在を検出
する固液二相流配管が提供される。このように構成され
た固液二相流配管では、固液変化物性パラメータ検出手
段の検出値に基づき固体の偏在が検出されると攪拌手段
により攪拌がおこなわれる。
【０００８】請求項２の発明によれば、請求項１の発明
において、固液変化物性パラメータ検出手段は、断面方
向に配設される羽根の間の静電容量を検出する静電容量
検出手段である固液二相流配管が提供される。請求項３
の発明によれば、請求項２の発明において、攪拌手段が
放射状に配設される複数の回転羽根を有し、静電容量検
出手段は該回転羽根に付設されている固液二相流配管が
提供される。請求項４の発明によれば、請求項２の発明
において、静電容量検出手段は、固定羽根に付設されて
いる固液二相流配管が提供される。
において、固液変化物性パラメータ検出手段は、断面方
向に配設される羽根の間の静電容量を検出する静電容量
検出手段である固液二相流配管が提供される。請求項３
の発明によれば、請求項２の発明において、攪拌手段が
放射状に配設される複数の回転羽根を有し、静電容量検
出手段は該回転羽根に付設されている固液二相流配管が
提供される。請求項４の発明によれば、請求項２の発明
において、静電容量検出手段は、固定羽根に付設されて
いる固液二相流配管が提供される。
【０００９】請求項５の発明によれば、請求項１の発明
において、固液変化物性パラメータ検出手段は、流れ方
向に離間した距離間の光の減衰を検出する光減衰検出手
段である固液二相流配管が提供される。請求項６の発明
によれば、請求項５の発明において、光減衰検出手段
は、レーザ光の減衰を検出する固液二相流配管が提供さ
れる。請求項７の発明によれば、請求項５の発明におい
て、光減衰検出手段は、発光手段と受光手段を含み、発
光手段と受光手段の間に攪拌手段が配設されている固液
二相流配管が提供される。
において、固液変化物性パラメータ検出手段は、流れ方
向に離間した距離間の光の減衰を検出する光減衰検出手
段である固液二相流配管が提供される。請求項６の発明
によれば、請求項５の発明において、光減衰検出手段
は、レーザ光の減衰を検出する固液二相流配管が提供さ
れる。請求項７の発明によれば、請求項５の発明におい
て、光減衰検出手段は、発光手段と受光手段を含み、発
光手段と受光手段の間に攪拌手段が配設されている固液
二相流配管が提供される。
【００１０】請求項８の発明によれば、請求項１の発明
において、固体偏在検出手段は、攪拌手段の後流に付設
されている固液二相流配管が提供される。請求項９の発
明によれば、請求項１の発明において、攪拌手段は、回
転ドラムの内面に羽根を付設して成る固液二相流配管が
提供される。請求項１０の発明によれば、請求項１の発
明において、固体水素と液体水素が混流する固液二相流
配管が提供される。
において、固体偏在検出手段は、攪拌手段の後流に付設
されている固液二相流配管が提供される。請求項９の発
明によれば、請求項１の発明において、攪拌手段は、回
転ドラムの内面に羽根を付設して成る固液二相流配管が
提供される。請求項１０の発明によれば、請求項１の発
明において、固体水素と液体水素が混流する固液二相流
配管が提供される。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照して、従
来技術で説明したロケットへ固体水素と液体水素を送る
配管に適用した場合の本発明による固液二相流配管の実
施の形態を説明する。初めに第１の実施の形態について
説明するが、この第１の実施の形態は、流路配管内に設
置された回転する攪拌羽根の羽根部材を電極として使用
し、羽根部材間の静電容量を測定し、その結果に基づき
固体の偏在を検出し、攪拌羽根を回転して固体の分布を
均等にするものである。
来技術で説明したロケットへ固体水素と液体水素を送る
配管に適用した場合の本発明による固液二相流配管の実
施の形態を説明する。初めに第１の実施の形態について
説明するが、この第１の実施の形態は、流路配管内に設
置された回転する攪拌羽根の羽根部材を電極として使用
し、羽根部材間の静電容量を測定し、その結果に基づき
固体の偏在を検出し、攪拌羽根を回転して固体の分布を
均等にするものである。
【００１２】図１，２が第１の実施の形態の構成を説明
する図であて、内管２１の流路内には、攪拌羽根２７Ａ
が流れ方向に離間して複数配置されていて、これらは同
じ構造を有し、同じように作動する。攪拌羽根２７Ａ
は、それぞれ支持棒２８に取り付けられた４枚の羽根部
材２７Ａａ，２７Ａｂ，２７Ａｃ，２７Ａｄを有する。
攪拌羽根２７Ａは回転軸３３、３４と、回転軸の方向を
変換するギア３７、３８を介して、駆動モータ３２で支
持棒２８を回転させることにより回転せしめられる。な
お、回転軸３３が貫通する外管２０と内管２１の部分に
は、シールを兼用した軸受け３５、３６が設置されてい
る。
する図であて、内管２１の流路内には、攪拌羽根２７Ａ
が流れ方向に離間して複数配置されていて、これらは同
じ構造を有し、同じように作動する。攪拌羽根２７Ａ
は、それぞれ支持棒２８に取り付けられた４枚の羽根部
材２７Ａａ，２７Ａｂ，２７Ａｃ，２７Ａｄを有する。
攪拌羽根２７Ａは回転軸３３、３４と、回転軸の方向を
変換するギア３７、３８を介して、駆動モータ３２で支
持棒２８を回転させることにより回転せしめられる。な
お、回転軸３３が貫通する外管２０と内管２１の部分に
は、シールを兼用した軸受け３５、３６が設置されてい
る。
【００１３】この第１の実施の形態では、攪拌羽根２７
Ａの羽根部材２７Ａａ，２７Ａｂ，２７Ａｃ，２７Ａｄ
は、それぞれ、隣接する２枚の羽根部材の間の静電容量
を検出するための電極としての作用をおこなうので、表
面は導電性の材料で形成されている。そして、対向する
内管２１の流路壁には、羽根部材２７Ａａ，２７Ａｂ，
２７Ａｃ，２７Ａｄが回転しても静電容量出力が検出可
能なように、回転する羽根部材２７Ａａ，２７Ａｂ，２
７Ａｃ，２７Ａｄと接触可能な金属シート２９ａ，２９
ｂ，２９ｃ，２９ｄが貼り付けてある。
Ａの羽根部材２７Ａａ，２７Ａｂ，２７Ａｃ，２７Ａｄ
は、それぞれ、隣接する２枚の羽根部材の間の静電容量
を検出するための電極としての作用をおこなうので、表
面は導電性の材料で形成されている。そして、対向する
内管２１の流路壁には、羽根部材２７Ａａ，２７Ａｂ，
２７Ａｃ，２７Ａｄが回転しても静電容量出力が検出可
能なように、回転する羽根部材２７Ａａ，２７Ａｂ，２
７Ａｃ，２７Ａｄと接触可能な金属シート２９ａ，２９
ｂ，２９ｃ，２９ｄが貼り付けてある。
【００１４】攪拌羽根２７Ａの羽根部材２７Ａａ，２７
Ａｂ，２７Ａｃ，２７Ａｄからの静電容量出力は、金属
シート２９とリード線３０を介してＬＣＲメータ３１に
送信される。ＬＣＲメータ３１は攪拌羽根２７Ａの隣接
する羽根部材２７Ａａ−２７Ａｂ，２７Ａｂ−２７Ａ
ｃ，２７Ａｃ−２７Ａｄ，２７Ａｄ−２７Ａａ間の静電
容量を計算し、ＬＣＲメータ３１に接続された制御器４
９は各羽根部材間の静電容量の差が大きくなると駆動モ
ータ３２を回転せしめる。
Ａｂ，２７Ａｃ，２７Ａｄからの静電容量出力は、金属
シート２９とリード線３０を介してＬＣＲメータ３１に
送信される。ＬＣＲメータ３１は攪拌羽根２７Ａの隣接
する羽根部材２７Ａａ−２７Ａｂ，２７Ａｂ−２７Ａ
ｃ，２７Ａｃ−２７Ａｄ，２７Ａｄ−２７Ａａ間の静電
容量を計算し、ＬＣＲメータ３１に接続された制御器４
９は各羽根部材間の静電容量の差が大きくなると駆動モ
ータ３２を回転せしめる。
【００１５】図３は、上記のように構成された第１の実
施の形態の効果を説明する図であって、図２に示すよう
に配管内の固体水素の分布に偏在がある場合、攪拌羽根
２７Ａの隣接する羽根部材２７Ａａ−２７Ａｂ，２７Ａ
ｂ−２７Ａｃ，２７Ａｃ−２７Ａｄ，２７Ａｄ−２７Ａ
ａ間の静電容量は図３の（Ａ）に示すように大きく異な
るが、この結果の基づき制御器により駆動モータ３２を
回転制御することで、固体水素の偏在は解消され、図６
の（Ｂ）に示すように各羽根部材間の静電容量は均等に
なる。そして、静電容量は物性であり状態量ではないの
で、固体水素２４と液体水素２３の割合が変化すればそ
れに応じて変化するので、固体水素２４の偏在を確実に
検出することができる。
施の形態の効果を説明する図であって、図２に示すよう
に配管内の固体水素の分布に偏在がある場合、攪拌羽根
２７Ａの隣接する羽根部材２７Ａａ−２７Ａｂ，２７Ａ
ｂ−２７Ａｃ，２７Ａｃ−２７Ａｄ，２７Ａｄ−２７Ａ
ａ間の静電容量は図３の（Ａ）に示すように大きく異な
るが、この結果の基づき制御器により駆動モータ３２を
回転制御することで、固体水素の偏在は解消され、図６
の（Ｂ）に示すように各羽根部材間の静電容量は均等に
なる。そして、静電容量は物性であり状態量ではないの
で、固体水素２４と液体水素２３の割合が変化すればそ
れに応じて変化するので、固体水素２４の偏在を確実に
検出することができる。
【００１６】次に、第２の実施の形態について説明す
る。この第２の実施の形態は、配管内における流れ方向
の離間した距離の間のレーザ光の減衰を複数の断面位置
で計測することによって、流路配管内の固体の偏在を検
出し、流路内に設置した攪拌羽根によって攪拌し固体の
分布を均等にするものである。
る。この第２の実施の形態は、配管内における流れ方向
の離間した距離の間のレーザ光の減衰を複数の断面位置
で計測することによって、流路配管内の固体の偏在を検
出し、流路内に設置した攪拌羽根によって攪拌し固体の
分布を均等にするものである。
【００１７】図４，５が、この第２の実施の形態の構造
を説明する図であって、図４に示すように、内管２１内
には、第１の実施の形態と同様な攪拌羽根２７Ｂが流れ
方向に複数配設され、それぞれ、第１の実施の形態と同
様に駆動モータ３２で駆動される。この第２の実施の形
態は静電容量を検出するものではないので、特に表面を
導電性材料で形成する必要はない。
を説明する図であって、図４に示すように、内管２１内
には、第１の実施の形態と同様な攪拌羽根２７Ｂが流れ
方向に複数配設され、それぞれ、第１の実施の形態と同
様に駆動モータ３２で駆動される。この第２の実施の形
態は静電容量を検出するものではないので、特に表面を
導電性材料で形成する必要はない。
【００１８】最後流側の撹拌羽根２７Ｂの直後流には、
レーザ発振器４０に基端が接続された光ファイバー３９
の先端が、周方向に略均等に、かつ光ファイバー３９の
先端から出射されるレーザ光が流路配管に平行になるよ
うに配置されている。一方、最上流側の撹拌機２７Ｂの
直上流には、光ファイバー３９の先端から出射したレー
ザ光を受光する光ファイバー４１の先端が設置され、光
ファイバーの基端は分光器４２に接続され、分光器４２
からの信号は制御器４９に送られる。
レーザ発振器４０に基端が接続された光ファイバー３９
の先端が、周方向に略均等に、かつ光ファイバー３９の
先端から出射されるレーザ光が流路配管に平行になるよ
うに配置されている。一方、最上流側の撹拌機２７Ｂの
直上流には、光ファイバー３９の先端から出射したレー
ザ光を受光する光ファイバー４１の先端が設置され、光
ファイバーの基端は分光器４２に接続され、分光器４２
からの信号は制御器４９に送られる。
【００１９】制御器４９は光ファイバー３９から出射し
た光の強度に対する光ファイバー４１が受光した光の強
度の割合、すなわち、レーザ光の減衰率を計算する。光
路中に存在する固体水素の量によりレーザ光の減衰率は
変化するのでこの減衰率から固体水素の偏在を検出する
ことができ、偏在が大きくなると制御器４９は駆動モー
タ３２を回転せしめる。
た光の強度に対する光ファイバー４１が受光した光の強
度の割合、すなわち、レーザ光の減衰率を計算する。光
路中に存在する固体水素の量によりレーザ光の減衰率は
変化するのでこの減衰率から固体水素の偏在を検出する
ことができ、偏在が大きくなると制御器４９は駆動モー
タ３２を回転せしめる。
【００２０】図６は、上記のように構成された第２の実
施の形態の効果を説明する図であって、図５に示すよう
に配管内の固体水素の分布に偏在がある場合、レーザ光
４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄの減衰率は図６の
（Ａ）に示すように大きく異なるが、この結果の基づき
制御器により駆動モータ３２を回転制御することで、固
体水素の偏在は解消され、図６の（Ｂ）に示すよう減衰
率は均等になる。
施の形態の効果を説明する図であって、図５に示すよう
に配管内の固体水素の分布に偏在がある場合、レーザ光
４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄの減衰率は図６の
（Ａ）に示すように大きく異なるが、この結果の基づき
制御器により駆動モータ３２を回転制御することで、固
体水素の偏在は解消され、図６の（Ｂ）に示すよう減衰
率は均等になる。
【００２１】次に、第３の実施の形態について説明する
が、この第３の実施の形態は、流路配管内の回転ドラム
式の攪拌機の後流側に配設された回転しない固定羽根の
羽根部材間の静電容量を測定し、その結果に基づき、流
路配管内の固体の偏在を検出し、流路内に設置した攪拌
羽根によって流路内部を攪拌し固体の分布を均等にする
ものである。図７，８，９が第３の実施の形態の構成を
説明する図であって、内管２１の流路の上流側に回転ド
ラム４５の内面に撹拌羽根４５Ａを複数設置した回転ド
ラム式の撹拌機４４が配設されている。
が、この第３の実施の形態は、流路配管内の回転ドラム
式の攪拌機の後流側に配設された回転しない固定羽根の
羽根部材間の静電容量を測定し、その結果に基づき、流
路配管内の固体の偏在を検出し、流路内に設置した攪拌
羽根によって流路内部を攪拌し固体の分布を均等にする
ものである。図７，８，９が第３の実施の形態の構成を
説明する図であって、内管２１の流路の上流側に回転ド
ラム４５の内面に撹拌羽根４５Ａを複数設置した回転ド
ラム式の撹拌機４４が配設されている。
【００２２】撹拌機４４は回転ドラム４５がスムーズに
回転するように回転面受け４６で支持されている。回転
面受け４６と流路配管内面の段差部分には、固体水素が
撹拌機４４の回転ドラム４５にスムーズに入り込むよう
に円環型のガイド４７が設けられている。攪拌機４４
は、回転軸３３、３４と、ギア３７、３８、および、ギ
ア４８を介して駆動モータ３２で回転駆動される。回転
軸３３が貫通する外管２０と内管２１の部分には、シー
ルを兼用した軸受け３５、３６が設置されている。
回転するように回転面受け４６で支持されている。回転
面受け４６と流路配管内面の段差部分には、固体水素が
撹拌機４４の回転ドラム４５にスムーズに入り込むよう
に円環型のガイド４７が設けられている。攪拌機４４
は、回転軸３３、３４と、ギア３７、３８、および、ギ
ア４８を介して駆動モータ３２で回転駆動される。回転
軸３３が貫通する外管２０と内管２１の部分には、シー
ルを兼用した軸受け３５、３６が設置されている。
【００２３】攪拌機４４の後流には、回転しない固定羽
根２７Ｃが配設されていて、固定羽根２７Ｃは、それぞ
れ支持棒２８に取り付けられた４枚の羽根部材２７Ｃ
ａ，２７Ｃｂ，２７Ｃｃ，２７Ｃｄを有する。固定羽根
２７Ｃの羽根部材２７Ｃａ，２７Ｃｂ，２７Ｃｃ，２７
Ｃｄは、それぞれ、第１の実施の形態と同様に、隣接す
る２枚の羽根部材の間の静電容量を検出するための電極
としての作用をおこなうので、表面は導電性の材料で形
成されている。
根２７Ｃが配設されていて、固定羽根２７Ｃは、それぞ
れ支持棒２８に取り付けられた４枚の羽根部材２７Ｃ
ａ，２７Ｃｂ，２７Ｃｃ，２７Ｃｄを有する。固定羽根
２７Ｃの羽根部材２７Ｃａ，２７Ｃｂ，２７Ｃｃ，２７
Ｃｄは、それぞれ、第１の実施の形態と同様に、隣接す
る２枚の羽根部材の間の静電容量を検出するための電極
としての作用をおこなうので、表面は導電性の材料で形
成されている。
【００２４】固定羽根２７Ｃの羽根部材２７Ｃａ，２７
Ｃｂ，２７Ｃｃ，２７Ｃｄからの静電容量出力は、金属
シート２９とリード線３０を介してＬＣＲメータ３１に
送信される。ＬＣＲメータ３１は固定羽根２７Ｃの隣接
する羽根部材２７Ｃａ−２７Ｃｂ，２７Ｃｂ−２７Ｃ
ｃ，２７Ｃｃ−２７Ｃｄ，２７Ｃｄ−２７Ｃａ間の静電
容量を計算し、ＬＣＲメータ３１に接続された制御器４
９は各羽根部材間の静電容量の差が大きくなると駆動モ
ータ３２を回転せしめる。
Ｃｂ，２７Ｃｃ，２７Ｃｄからの静電容量出力は、金属
シート２９とリード線３０を介してＬＣＲメータ３１に
送信される。ＬＣＲメータ３１は固定羽根２７Ｃの隣接
する羽根部材２７Ｃａ−２７Ｃｂ，２７Ｃｂ−２７Ｃ
ｃ，２７Ｃｃ−２７Ｃｄ，２７Ｃｄ−２７Ｃａ間の静電
容量を計算し、ＬＣＲメータ３１に接続された制御器４
９は各羽根部材間の静電容量の差が大きくなると駆動モ
ータ３２を回転せしめる。
【００２５】図１０は、上記のように構成された第１の
実施の形態の効果を説明する図であって、図９に示すよ
うに配管内の固体水素の分布に偏在がある場合、攪拌羽
根２７Ｃの隣接する羽根部材２７Ｃａ−２７Ｃｂ，２７
Ｃｂ−２７Ｃｃ，２７Ｃｃ−２７Ｃｄ，２７Ｃｄ−２７
Ｃａ間の静電容量は図１０の（Ａ）に示すように大きく
異なるが、この結果の基づき制御器により駆動モータ３
２を回転制御することで、固体水素の偏在は解消され、
図１０の（Ｂ）に示すように各羽根部材間の静電容量は
均等になる。
実施の形態の効果を説明する図であって、図９に示すよ
うに配管内の固体水素の分布に偏在がある場合、攪拌羽
根２７Ｃの隣接する羽根部材２７Ｃａ−２７Ｃｂ，２７
Ｃｂ−２７Ｃｃ，２７Ｃｃ−２７Ｃｄ，２７Ｃｄ−２７
Ｃａ間の静電容量は図１０の（Ａ）に示すように大きく
異なるが、この結果の基づき制御器により駆動モータ３
２を回転制御することで、固体水素の偏在は解消され、
図１０の（Ｂ）に示すように各羽根部材間の静電容量は
均等になる。
【００２６】
【発明の効果】各請求項に記載の発明は、固体と液体が
混流し、固体の偏在を検出する固体偏在検出手段と、固
体の偏在が検出されたときに攪拌をおこなう攪拌手段と
を備える固液二相流配管であるが、固体偏在検出手段
は、流路断面内に略均等に複数配設された、固体と液体
の物性値の差に基づき固液割合に応じて変化する固液変
化物性パラメータを検出する固液変化物性パラメータ検
出手段から成り、該複数の固液変化物性パラメータ検出
手段の検出値に基づき固体の偏在を検出するようにされ
ていて、固体の偏在が、速やかに、確実に検出され、攪
拌手段により攪拌され、固体の偏在が確実に防止され
る。特に、請求項３のように、固液変化物性パラメータ
検出手段を、断面方向に配設される羽根の間の静電容量
を検出する静電容量検出手段とし、静電容量検出手段
を、攪拌手段の羽根に付設すれば、別個に静電容量検出
手段を付設する必要がなくコンパクトに形成することが
できる。
混流し、固体の偏在を検出する固体偏在検出手段と、固
体の偏在が検出されたときに攪拌をおこなう攪拌手段と
を備える固液二相流配管であるが、固体偏在検出手段
は、流路断面内に略均等に複数配設された、固体と液体
の物性値の差に基づき固液割合に応じて変化する固液変
化物性パラメータを検出する固液変化物性パラメータ検
出手段から成り、該複数の固液変化物性パラメータ検出
手段の検出値に基づき固体の偏在を検出するようにされ
ていて、固体の偏在が、速やかに、確実に検出され、攪
拌手段により攪拌され、固体の偏在が確実に防止され
る。特に、請求項３のように、固液変化物性パラメータ
検出手段を、断面方向に配設される羽根の間の静電容量
を検出する静電容量検出手段とし、静電容量検出手段
を、攪拌手段の羽根に付設すれば、別個に静電容量検出
手段を付設する必要がなくコンパクトに形成することが
できる。
【図１】第１の実施の形態の構造を流れに平行な方向に
示した図である。
示した図である。
【図２】第１の実施の形態の構造を流れに垂直な方向に
示した図である。
示した図である。
【図３】第１の実施の形態の効果を説明する図であっ
て、（Ａ）は攪拌前の各羽根の間の静電容量を示し、
（Ｂ）は攪拌後の各羽根の間の静電容量を示している。
て、（Ａ）は攪拌前の各羽根の間の静電容量を示し、
（Ｂ）は攪拌後の各羽根の間の静電容量を示している。
【図４】第２の実施の形態の構造を流れに平行な方向に
示した図である。
示した図である。
【図５】第２の実施の形態の構造を流れに垂直な方向に
示した図である。
示した図である。
【図６】第１の実施の形態の効果を説明する図であっ
て、（Ａ）は攪拌前の各羽根の間のレーザ強度を示し、
（Ｂ）は攪拌後の各羽根の間のレーザ強度を示してい
る。
て、（Ａ）は攪拌前の各羽根の間のレーザ強度を示し、
（Ｂ）は攪拌後の各羽根の間のレーザ強度を示してい
る。
【図７】第３の実施の形態の構造を流れに平行な方向に
示した図である。
示した図である。
【図８】第３の実施の形態における円筒内面に取り付け
た攪拌バネを示した図である。
た攪拌バネを示した図である。
【図９】第３の実施の形態の構造を流れに垂直な方向に
示した図である。
示した図である。
【図１０】第３の実施の形態の効果を説明する図であっ
て、（Ａ）は攪拌前の各羽根の間の静電容量を示し、
（Ｂ）は攪拌後の各羽根の間の静電容量を示している。
て、（Ａ）は攪拌前の各羽根の間の静電容量を示し、
（Ｂ）は攪拌後の各羽根の間の静電容量を示している。
【図１１】従来技術および本発明が適用されるロケット
への水素燃料送給システムの全体構成を示す図である。
への水素燃料送給システムの全体構成を示す図である。
【図１２】従来技術の固液二相流配管を示した図であ
る。
る。
２３…液体水素 ２４…固体水素 ２７Ａ…攪拌羽根 ２７Ａａ，２７Ａｂ，２７Ａｃ，２７Ａｄ…（静電容量
を検出するための電極に使用される）羽根部材 ２７Ｂ…攪拌羽根 ２７Ｂａ，２７Ｂｂ，２７Ｂｃ，２７Ｂｄ…羽根部材 ２７Ｃ…固定羽根 ２７Ｃａ，２７Ｃｂ，２７Ｃｃ，２７Ｃｄ…羽根部材 ２９…金属シート ３１…（静電容量値を計算する）ＬＣＲメータ ３２…駆動モータ ３９、４１…光ファイバー ４０…レーザ発振器 ４４…（回転ドラム式）攪拌機 ４９…制御器
を検出するための電極に使用される）羽根部材 ２７Ｂ…攪拌羽根 ２７Ｂａ，２７Ｂｂ，２７Ｂｃ，２７Ｂｄ…羽根部材 ２７Ｃ…固定羽根 ２７Ｃａ，２７Ｃｂ，２７Ｃｃ，２７Ｃｄ…羽根部材 ２９…金属シート ３１…（静電容量値を計算する）ＬＣＲメータ ３２…駆動モータ ３９、４１…光ファイバー ４０…レーザ発振器 ４４…（回転ドラム式）攪拌機 ４９…制御器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０１Ｎ 21/59 Ｇ０１Ｎ 27/22 Ｂ 27/22 Ｆ１６Ｌ 55/00 Ｄ Ｇ Ｆターム(参考） 2G059 AA02 AA10 BB04 CC20 DD05 EE01 GG01 JJ17 2G060 AA19 AE40 AF10 FB01 HC10 3H025 BA25 BB02 4G035 AB46 AE02 4G078 AA02 AB20 BA01 BA09 CA20 DA01
Claims (10)
- 【請求項１】 固体と液体が混流し、固体の偏在を検出
する固体偏在検出手段と、固体の偏在が検出されたとき
に攪拌をおこなう攪拌手段とを備える固液二相流配管で
あって、 固体偏在検出手段は、流路断面内に略均等に複数配設さ
れた、固体と液体の物性値の差に基づき固液割合に応じ
て変化する固液変化物性パラメータを検出する固液変化
物性パラメータ検出手段から成り、該複数の固液変化物
性パラメータ検出手段の検出値に基づき固体の偏在を検
出することを特徴とする固液二相流配管。 - 【請求項２】 固液変化物性パラメータ検出手段は、断
面方向に配設される羽根の間の静電容量を検出する静電
容量検出手段であることを特徴とする請求項１に記載の
固液二相流配管。 - 【請求項３】 攪拌手段が放射状に配設される複数の回
転羽根を有し、静電容量検出手段は該回転羽根に付設さ
れていることを特徴とする請求項２に記載の固液二相流
配管。 - 【請求項４】 静電容量検出手段は、固定羽根に付設さ
れていることを特徴とする請求項２に記載の固液二相流
配管。 - 【請求項５】 固液変化物性パラメータ検出手段は、流
れ方向に離間した距離間の光の減衰を検出する光減衰検
出手段であることを特徴とする請求項１に記載の固液二
相流配管。 - 【請求項６】 光減衰検出手段は、レーザ光の減衰を検
出することを特徴とする請求項５に記載の固液二相流配
管。 - 【請求項７】 光減衰検出手段は、発光手段と受光手段
を含み、発光手段と受光手段の間に攪拌手段が配設され
ていることを特徴とする請求項５に記載の固液二相流配
管。 - 【請求項８】 固体偏在検出手段は、攪拌手段の後流に
付設されていることを特徴とする請求項１に記載の固液
二相流配管。 - 【請求項９】 攪拌手段は、回転ドラムの内面に羽根を
付設して成ることを特徴とする請求項１に記載の固液二
相流配管。 - 【請求項１０】 固体水素と液体水素が混流することを
特徴とする請求項１に記載の固液二相流配管。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000390927A JP4690542B2 (ja) | 2000-12-22 | 2000-12-22 | 固液二相流配管 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000390927A JP4690542B2 (ja) | 2000-12-22 | 2000-12-22 | 固液二相流配管 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002189024A true JP2002189024A (ja) | 2002-07-05 |
| JP4690542B2 JP4690542B2 (ja) | 2011-06-01 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000390927A Expired - Fee Related JP4690542B2 (ja) | 2000-12-22 | 2000-12-22 | 固液二相流配管 |
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| JP (1) | JP4690542B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007182918A (ja) * | 2006-01-05 | 2007-07-19 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 水素供給ステーション |
| JP2009257552A (ja) * | 2008-04-21 | 2009-11-05 | Ckd Corp | シール部材、流体機器接続構造及び流体機器ユニット |
| CN103884747A (zh) * | 2014-04-11 | 2014-06-25 | 中国石油大学(华东) | 一种气液两相流相含率实时电容测量系统及其测量方法 |
| CN110749622A (zh) * | 2019-09-23 | 2020-02-04 | 杭州电子科技大学 | 基于可调不连续平行电极板的溶液均匀性检测装置及方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2000
- 2000-12-22 JP JP2000390927A patent/JP4690542B2/ja not_active Expired - Fee Related
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