JP2007248400A - Liquid oxygen detecting apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、冷却媒体などとして用いられる液体酸素の検知装置に関するものである。 The present invention relates to a liquid oxygen detector used as a cooling medium or the like.
従来、冷却媒体などとして用いられる液体酸素が供給されているか否かを検査するには、有効な手だてがないのが現状である。 Conventionally, there is no effective method for inspecting whether liquid oxygen used as a cooling medium is supplied.
本願発明者は、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提案している(下記特許文献1)。
しかしながら、液体酸素の検出については十分な研究はなされておらず、特に、密閉容器内の液体酸素配管の液体酸素漏れ検知については、有効な手だてがないのが現状である。 However, sufficient research has not been made on the detection of liquid oxygen, and there is currently no effective method for detecting liquid oxygen leakage in the liquid oxygen piping in the sealed container.
本発明は、上記状況に鑑みて、構成が簡単で、安全かつ容易に用いることができる液体酸素検知装置を提供することを目的とする。 In view of the above situation, an object of the present invention is to provide a liquid oxygen detector that has a simple configuration and can be used safely and easily.
本発明は、上記目的を達成するために、
〔1〕液体酸素検知装置において、液体酸素を導入可能な非磁性配管と、この非磁性配管の外周に配置される電源を有する電磁石と、前記非磁性配管を流れる液体酸素の流量に依存する自己インダクタンスを測定する自己インダクタンスの測定手段とを具備することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides
[1] In the liquid oxygen detection device, self-depending on the non-magnetic pipe capable of introducing liquid oxygen, an electromagnet having a power source arranged on the outer periphery of the non-magnetic pipe, and the flow rate of liquid oxygen flowing through the non-magnetic pipe And a self-inductance measuring means for measuring the inductance.
〔2〕上記〔1〕記載の液体酸素検知装置において、前記自己インダクタンスの測定手段が、前記非磁性配管の近傍に配置される磁気センサおよびこの磁気センサに接続される検出器であることを特徴とする。 [2] The liquid oxygen detector according to [1], wherein the self-inductance measuring means is a magnetic sensor disposed in the vicinity of the nonmagnetic pipe and a detector connected to the magnetic sensor. And
〔3〕上記〔1〕記載の液体酸素検知装置において、前記自己インダクタンスの測定手段が、前記非磁性配管の外周に配置される検出用のコイルと、この検出用のコイルの近傍に配置される磁気センサおよびこの磁気センサに接続される検出器であることを特徴とする。 [3] In the liquid oxygen detection device according to [1], the self-inductance measuring unit is disposed in the vicinity of the detection coil disposed on the outer periphery of the nonmagnetic pipe and the detection coil. A magnetic sensor and a detector connected to the magnetic sensor.
〔4〕液体酸素検知装置において、液体酸素を導入可能な非磁性配管と、この非磁性配管の外周に配置され、起磁力が異なるように構成される一対のコイルを有する電源を有する電磁石と、この電磁石の対向する空間の垂直方向に配置される磁気センサおよびこの磁気センサに接続される検出器とを具備することを特徴とする。 [4] In the liquid oxygen detection device, a nonmagnetic pipe capable of introducing liquid oxygen, an electromagnet having a power source having a pair of coils arranged on the outer periphery of the nonmagnetic pipe and configured to have different magnetomotive forces, It comprises a magnetic sensor arranged in the vertical direction of the space where the electromagnet faces and a detector connected to the magnetic sensor.
〔5〕上記〔4〕記載の液体酸素検知装置において、前記磁気センサの背後にキャンセルコイルを配置することを特徴とする。 [5] The liquid oxygen detection device according to [4], wherein a cancel coil is disposed behind the magnetic sensor.
〔6〕上記〔5〕記載の液体酸素検知装置において、前記キャンセルコイルにはファンクションジェネレータを接続することを特徴とする。 [6] The liquid oxygen detector according to [5], wherein a function generator is connected to the cancel coil.
〔7〕上記〔4〕、〔5〕又は〔6〕記載の液体酸素検知装置において、前記電磁石を覆うとともに、前記磁気センサと対向する部位に開口を有するシールド円筒体を配置することを特徴とする。 [7] The liquid oxygen detector according to [4], [5], or [6], wherein a shield cylindrical body that covers the electromagnet and that has an opening at a portion facing the magnetic sensor is disposed. To do.
〔8〕液体酸素検知装置において、液体酸素を導入可能な非磁性配管と、この非磁性配管の外周に配置され、外部の磁気発生装置により磁場を与えられるコイルと、前記液体酸素の流量に依存する前記コイルの自己インダクタンスを測定する起電力を検出する手段とを具備することを特徴とする。 [8] In the liquid oxygen detector, a non-magnetic pipe capable of introducing liquid oxygen, a coil disposed on the outer periphery of the non-magnetic pipe and provided with a magnetic field by an external magnet generator, and the flow rate of the liquid oxygen And means for detecting an electromotive force for measuring the self-inductance of the coil.
〔9〕上記〔8〕記載の液体酸素検知装置において、前記コイルに検出用コイルを接続し、前記検出用コイルからの磁場を検出する磁場検出手段を具備することを特徴とする。 [9] The liquid oxygen detection device according to [8], wherein a detection coil is connected to the coil, and magnetic field detection means for detecting a magnetic field from the detection coil is provided.
本発明によれば、液体酸素の検知を、簡便、安全かつ容易に行うことができる。 According to the present invention, liquid oxygen can be detected simply, safely and easily.
本発明の液体酸素検知装置は、液体酸素を導入可能な非磁性配管と、この非磁性配管の外周に配置される電源を有する電磁石と、前記非磁性配管を流れる液体酸素の流量に依存する自己インダクタンスを測定する自己インダクタンスの測定手段とを具備する。 The liquid oxygen detection device according to the present invention includes a nonmagnetic pipe capable of introducing liquid oxygen, an electromagnet having a power source disposed on the outer periphery of the nonmagnetic pipe, and a self depending on the flow rate of liquid oxygen flowing through the nonmagnetic pipe. And a self-inductance measuring means for measuring the inductance.
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
液体酸素検知装置
図1は本発明の第1実施例を示す液体酸素の検知装置の模式図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
Liquid Oxygen Detection Device FIG. 1 is a schematic diagram of a liquid oxygen detection device showing a first embodiment of the present invention.
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、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。
In this figure, 1 is a non-magnetic pipe through which
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。
Thus, the
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。
Therefore, the self-inductance L 0 when there is nothing in the electromagnet (solenoid) 3, that is, when the
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。
L 0 = K × μ 0 πa 2 (N 2 / l)
Here, K: Nagaoka coefficient, a: radius of solenoid, N: number of turns, l: coil length.
そして、透磁率μは、以下の式で書き表される。 The magnetic permeability μ is expressed by the following formula.
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。
μ = μ 0 (1 + X)
Here, X is a magnetic susceptibility. The X of liquid oxygen is 3.46 × 10 −3 .
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。
Here, it is assumed that the
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。
L = {1+ (S1 / S2) X} L 0
The cross-sectional area S2 of the electromagnet (solenoid) 3 varies depending on the amount of
その測定方法としては、
(1)自己インダクタンスLを直接測る方法(ブリッジ法)
(2)電磁石(ソレノイド)に電流を通して磁場を測定する方法などが考えられる。
As its measurement method,
(1) Method of directly measuring self-inductance L (bridge method)
(2) A method of measuring a magnetic field by passing an electric current through an electromagnet (solenoid) can be considered.
上記(2)については、少し離れた場所で高感度磁気センサー(SQUID、フラックスゲート、ホール素子等)で測定する方法が考えられる。センサー部にもコイルをおいて磁場を増大させることも考えられる。 Regarding (2) above, a method of measuring with a highly sensitive magnetic sensor (SQUID, fluxgate, Hall element, etc.) at a slightly distant place can be considered. It is also possible to increase the magnetic field by placing a coil in the sensor unit.
図2は本発明の第2実施例を示す液体酸素検知装置の模式図である。 FIG. 2 is a schematic view of a liquid oxygen detector showing a second embodiment of the present invention.
この図において、11は液体酸素12が流れる非磁性配管、13はその非磁性配管11の外周に配置されるコイル14を有する電磁石、15は電磁石13に接続される電源、16は液体酸素12が流れる非磁性配管11の近傍に配置される磁気センサ、17はその磁気センサ16に接続される検出器である。
In this figure, 11 is a non-magnetic pipe through which
この実施例では、非磁性配管11を流れる液体酸素12を直接測ることができる。
In this embodiment, the
図3は本発明の第3実施例を示す液体酸素検知装置の模式図である。 FIG. 3 is a schematic view of a liquid oxygen detector showing a third embodiment of the present invention.
この図において、21は液体酸素22が流れる非磁性配管、23はその非磁性配管21の外周に配置されるコイル24を有する電磁石、25は電磁石23に接続される電源、26は液体酸素22が流れる非磁性配管21の外周に配置される検出用コイル、27はその検出用コイル26の近傍に配置される磁気センサ、28はその磁気センサ27に接続される検出器である。
In this figure, 21 is a non-magnetic pipe through which
この実施例では、検出用コイル26を介在させることにより、磁場を増大させて非磁性配管21を流れる液体酸素22を測ることができる。
In this embodiment, it is possible to measure the
図4は本発明の第4実施例を示す液体酸素検知装置の模式図、図5はその磁場の印加状況を示す模式図である。 FIG. 4 is a schematic diagram of a liquid oxygen detector showing a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a schematic diagram showing the application state of the magnetic field.
これらの図において、液体酸素32が流れる非磁性配管31と、非磁性配管31の外周に配置される、コイル34を有する電磁石33と、これに対になったコイル36を有する電磁石35との一対を配置し、それぞれに電源37,38を備えている。一対の電磁石33と35が対向する部位の垂直方向に磁気センサ39を配置し、この磁気センサ39には検出器40が接続されている。
In these figures, a pair of a
そこで、図5に示すように、電磁石33の起磁力が電磁石35の起磁力より大きくなるように設計すると、磁気センサ39には電磁石33の起磁力と電磁石35の起磁力の差分が付与されることになる。電磁石33の起磁力と電磁石35の起磁力に差を持たせるためには、例えば、電源37と38が同じ出力を有する場合には電磁石33と電磁石35とのコイルの巻数を変える。また、その巻数を変えない場合には、電源37と38との出力を変えるようにすればよい。
Therefore, as shown in FIG. 5, when the magnetomotive force of the
図6は本発明の第5実施例を示す液体酸素検知装置の模式図である。 FIG. 6 is a schematic view of a liquid oxygen detector showing a fifth embodiment of the present invention.
この実施例においては、電磁石33と電磁石35とはシールド円筒体41で覆うようにし、このシールド円筒体41の電磁石33と電磁石35が対向する部位の垂直方向(ここでは、上方向)には開口42が形成され、この開口42の上方に磁気センサ43とそれに接続される検出器44を配置する。また、その磁気センサ43の上方にはキャンセルコイル45を配置し、そのキャンセルコイル45にはファンクションジェネレータ46を接続するようにしている。
In this embodiment, the
このように、起磁力の異なる一対の電磁石34と36で磁気センサ43には磁場を差動的に印加するようにしたので、開口部42からの磁場は磁気センサ43で検出されるとともに、漏れ磁場はキャンセルコイル45でキャンセルすることにより、漏れ磁場を補償するようにしている。
As described above, since the magnetic field is differentially applied to the
図7は本発明の第6実施例を示す液体酸素検知装置の模式図である。 FIG. 7 is a schematic view of a liquid oxygen detector showing a sixth embodiment of the present invention.
この実施例においては、液体酸素52が流れる非磁性配管51と、非磁性配管51の外周に配置される、コイル53と、このコイル53の近傍には磁場発生用永久磁石又は電磁石(外部に配置される磁場発生装置)54を配置する。そのコイル53には自己インダクタンスを計測する測定器55を接続する。
In this embodiment, a
そこで、磁場発生用永久磁石又は電磁石54によって第1のコイル53には予め磁場が発生している。その磁場が発生している第1のコイル53内を流れていた液体酸素52が、例えば、流れなくなると、第1のコイル53内の磁束密度が変化し、第1のコイル53の自己インダクタンスが変化する。この自己インダクタンスの変化を自己インダクタンスを計測する測定器55で検出することができる。
Therefore, a magnetic field is generated in advance in the
図8は本発明の第7実施例を示す液体酸素検知装置の模式図である。 FIG. 8 is a schematic view of a liquid oxygen detector showing a seventh embodiment of the present invention.
この実施例においては、液体酸素52が流れる非磁性配管51と、非磁性配管51の外周に配置される、コイル53と、このコイル53の近傍には磁場発生用永久磁石又は電磁石(外部に配置される磁場発生装置)54を配置する。コイル53には検出用コイル56を接続する。その検出用コイル56の近傍には磁気センサ57を配置し、その磁気センサ57には検出器58を接続するようにしている。
In this embodiment, a
そこで、磁場発生用永久磁石又は電磁石54によってコイル53には予め磁場が発生している。その磁場が発生しているコイル53内を流れていた液体酸素52が、例えば、流れなくなると、コイル53内の磁束密度が変化し、コイル53に起電力が生じる。すると、コイル53に接続されている検出用コイル56にも磁場が発生する。その磁場を磁気センサ57と検出器58で検出することにより、液体酸素52が流れなくなったことを検知することができる。
Therefore, a magnetic field is generated in advance in the
このように構成したので、外部環境に作用されることなく、正確な液体酸素の検出を行うことができる。また、検出用コイル56は遠隔位置に配置できるので、安全な場所で監視することができる。
Since it comprised in this way, it can detect liquid oxygen correctly, without acting on an external environment. Further, since the
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。 In addition, this invention is not limited to the said Example, Based on the meaning of this invention, a various deformation | transformation is possible and these are not excluded from the scope of the present invention.
本発明の液体酸素検知装置は、簡便、安全かつ容易に取り扱うことができる液体酸素検知装置として利用可能である。 The liquid oxygen detection device of the present invention can be used as a liquid oxygen detection device that can be handled simply, safely and easily.
1,11,21,31,51 非磁性配管
2,12,22,32,52 液体酸素
3,13,23,33,35 電磁石(ソレノイド)
4,14,24,34,36 コイル
5,15,25,37,38 電磁石に接続される電源
6,55 測定器
16,27,39,43,57 磁気センサ
17,28,40,44,58 検出器
26,56 検出用コイル
41 シールド円筒体
42 開口
45 キャンセルコイル
46 ファンクションジェネレータ
53 コイル
54 磁場発生用永久磁石又は電磁石
1, 11, 21, 31, 51
4, 14, 24, 34, 36
Claims (9)
(b)該非磁性配管の外周に配置される電源を有する電磁石と、
(c)前記非磁性配管を流れる液体酸素の流量に依存する自己インダクタンスを測定する自己インダクタンスの測定手段とを具備することを特徴とする液体酸素検知装置。 (A) a non-magnetic pipe capable of introducing liquid oxygen;
(B) an electromagnet having a power source disposed on the outer periphery of the non-magnetic pipe;
(C) A liquid oxygen detector comprising self-inductance measuring means for measuring self-inductance depending on a flow rate of liquid oxygen flowing through the non-magnetic pipe.
(b)該非磁性配管の外周に配置され、起磁力が異なるように構成される一対のコイルを有する電源を有する電磁石と、
(c)該電磁石の対向する空間の垂直方向に配置される磁気センサおよび該磁気センサに接続される検出器とを具備することを特徴とする液体酸素検知装置。 (A) a non-magnetic pipe capable of introducing liquid oxygen;
(B) an electromagnet having a power source having a pair of coils arranged on the outer periphery of the nonmagnetic pipe and configured to have different magnetomotive forces;
(C) A liquid oxygen detector comprising: a magnetic sensor arranged in a vertical direction of a space in which the electromagnet faces and a detector connected to the magnetic sensor.
(b)該非磁性配管の外周に配置され、外部の磁気発生装置により磁場を与えられるコイルと、
(c)前記液体酸素の流量に依存する前記コイルの自己インダクタンスを測定する手段とを具備することを特徴とする液体酸素検知装置。 (A) a non-magnetic pipe capable of introducing liquid oxygen;
(B) a coil disposed on the outer periphery of the nonmagnetic pipe and provided with a magnetic field by an external magnetism generator;
And (c) means for measuring the self-inductance of the coil depending on the flow rate of the liquid oxygen.
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