JPS6228408B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、オリフイスの上下流に所要の長さ
の直線管路を有し、少くとも該オリフイスと直線
管路とが断熱真空室で囲繞された低温用流量計に
関する。

最近開発が行なわれている核融合や超電導発電
機等に利用される超電導磁石は液体ヘリウム温度
（−269℃）迄冷却することを要する。超電導磁石
等をこの温度迄冷却するには、液体ヘリウム中に
被冷却物を浸漬するか、被冷却物の内外に液体ヘ
リウムまたは超臨界圧ヘリウムを流す方法がある
が、その場合従来は出来るだけ大量の液体ヘリウ
ムを送つて冷却するのが一般的であつた。しか
し、最近超電導磁石の大きさは、核融合に使用す
るもの等では非常に大きくなり、直径が数メート
ルに達するものもある。このような場合、効率的
に冷却しないと、冷却のためのエネルギーが大き
くなるばかりでなく、液体ヘリウムを大量に必要
とし、これに伴つて、ヘリウム液化装置、液体ヘ
リウム容器、液体または超臨界圧ヘリウム輸送管
等も大きくなり、コストが増大する。このような
超伝導磁石の冷却システムの開発、設計ならびに
液体ヘリウムまたは低温ヘリウムガスの流量の管
理のために、それらの流量を定量的に把握するこ
とが必要となる。

さて、管内を流れる液体の流量計測には、機構
が単純で、機械的に動く部分がなく、高圧が作用
しても壊れにくい所からオリフイス流量計が多く
利用されている。オリフイス流量計は、管路の途
中に設けたオリフイス（孔）の上流側と下流側に
圧力差を生ずることを利用し、第１図に示す如
く、直線管路１，２の間にオリフイス３を挿入
し、その上流側１と下流側２の管壁に直角に接続
した差圧取出管４，５より差圧を取出して、これ
より流量を計算するものである。オリフイスの形
状及びその上流、下流に設けるべき最小直線管長
はJIS規格にも規定されているが、上述の液体ヘ
リウム等の低温液体の流量計測にこの装置を使用
する場合は、オリフイス及びその前後の防熱が不
完全で、液体の一部分が気化した場合は、気液二
相流となるため、流量測定に大きな誤差を生ず
る。そのため低温流体のオリフイスによる流量計
測に際しては、オリフイス及びその上下流部の少
くとも必要直線部を断熱する必要がある。特に液
体ヘリウム等の極低温流体の場合は、第１図に示
す如く、断熱真空室６でこれらの部分を包囲し、
さらにスーパーインシユレーシヨン、ラジエーシ
ヨンシールドを施して厳重な断熱を行つている。

ところで、オリフイスは所定の流量範囲で使用
することが必要であるので、管内を流れる流体の
流量によつて異つた孔径のものと交換することが
必要になる。しかし、上記の如く、断熱真空室６
とラジエーシヨンシールド等によつて厳重な断熱
を行つている場合は、オリフイス３の交換に際し
て、一たん真空を破り、ラジエーシヨシールド等
を外した後、オリフイス３を挾着するフランジ
７，８のボルト９を外してオリフイス３を取出
し、新しいオリフイスを取付け、前と逆の順序で
再び断熱を修複する必要があり、多大の手数と費
用とを必要とする欠点があつた。

この発明は、従来のオリフイスを用いた低温用
流量計の上述の欠点を除去した、簡単な構成で、
手数と費用を掛けずに、かつ断熱効果を損うこと
なくオリフイスを交換することの出来る低温用オ
リフイス流量計を提供することを目的とする。

以下、本発明をその実施例を示す図面にもとず
いて詳細に説明する。

第２図は本発明の実施例を示す断面図である。
流量を測定する低温液体は、図の下部左側の入口
１１ａより管１１の水平部１１ｂに流入し、点１
２で直角に上方に屈曲し、その上端にはオリフイ
ス受入部材１３が取付けられている。屈曲部１２
よりオリフイス受入部材１３迄の管１１の垂直部
１１ｃの長さは前述のオリフイス上流側直線部最
小長さ以上に設定されている。オリフイス受入部
材１３の凹部には、第３図に詳細に示す如く、シ
ール１４を介して、オリフイス１６を取付けたオ
リフイス取付部材１５が圧接している。該オリフ
イス取付部材１５は、前記の管１１の直線部１１
ｃと一直線上に配設されたオリフイス下流側直線
管１７の下端に固着されている。管１７の長さは
前記のオリフイス下流側直管の最小長さ以上に設
定されている。管１７の上端部の管側壁には適数
個の開口１８が設けられており、この開口を介し
て管１７の内部空間は、管１１の立上り部１１ｃ
及び管１７とその外側に同心的に設けられた管１
９との間の断面リング状の管路２０に連通してい
る。管１９の下端部側壁には前記流入管１１の水
平部１１ｂと反対側に一直線をなす如く出口管２
１が設けられており、流体はその出口２１ａより
これに接続される配管に流れて行く。

上記入口管１１の水平部１１ｂ、出口管２１、
オリフイス１６及びその上下流直線管１１ｃ、１
７を取囲む管１９にて構成される倒立Ｔ字形管を
包囲して断熱真空室２４が設けられている。断熱
真空室２４は管１９の上端より更に上方にも延長
して設けられている。

オリフイス下流側直線管１７の上端には、その
延長上にある断熱真空室２４を貫通する両端が閉
塞され内部を真空に保持された円筒２２が直線管
１７と互いに中心線が一直線をなす如く固定され
ており、その上端にはフランジ２３が取付けられ
ている。上記円筒２２の管壁の中間にはベローズ
２２ａが挿入されている。したがつて、オリフイ
ス取付部材１５、オリフイス１６、直線管１７、
真空円筒２２、及びフランジ２３は一体の組立体
を構成する。

断熱真空室２４の、管１４の上端より上の部分
には、上記の組立体の通過が可能な内径を有する
管２５が対応する位置に、断熱真空室の気密を保
持して貫通し、外部と管路２０の間に設けられて
いる。

したがつて、前記組立体はこの管を通して着脱
自在となり、これが図に示す如く所定の位置にセ
ツトされた状態では、その上端に取付けられフラ
ンジ２３をシール２６を介してボルト２７により
断熱真空室２４の上端面に取付けることにより管
２５は気密に閉塞される。この際円筒２２の中間
に挿入されたベローズ２２ａのスプリング作用に
より、組立体下端のオリフイス取付部材１５の下
端面はシール１４を介してオリフイス受入部材１
３の凹部底面に押圧される。この状態でオリフイ
ス取付部材１５のオリフイス１６より下流側の側
壁に設けた開口１５ａは、オリフイス受入部材１
３の対応する位置に取付けられ外部に通ずる差圧
取出管２８の開口部と一致する。この開口１５ａ
より上の位置でオリフイス取付部材１５とオリフ
イス受入部材１３の間にＯ―リング３０が取付け
られている。したがつて差圧取出管２８はオリフ
イス１６より下流側の開口１５ａ部以外の部分と
連通することはない。又、オリフイス受入部材１
３のオリフイスの上流側の側壁にも外部に通ずる
もう一本の差圧取出管２９が開口している。

この装置は以上の如く構成されているので、オ
リフイス１６の交換を必要とする場合は、ボルト
２７を外して、オリフイス取付部材１５、オリフ
イス１６、下流側直線管１７、真空円筒２２、フ
ランジ２３の組立体を断熱真空室２４を気密に貫
通する管２５を通過して抜出すことができ、取出
した後、オリフイス１６をオリフイス取付部材か
ら取外して交換し、再びもとの如く管２５を通し
て挿入し、ボルト２７で固定することにより、オ
リフイス１６の交換が完了する。

上記組立体が図に示す所定の位置にセツトされ
た状態では、該組立体を通じて外部より侵入する
熱は、円筒２２の内部の真空に遮断され、又円筒
２２の管壁を通ずる入熱はベローズ２２ａにより
軽減される。なお、断熱真空室２４を気密に貫通
する管２５の中間にもベローズ２５ａを設けたな
らば入熱軽減にさらに効果が得られる。

上記の実施例では、オリフイス下流側直線管１
７の端部の開口１８で屈曲して接続される管は、
オリフイスの上流、下流の直線管部を包んでその
外側を流れ、上流側管の端部で直角に曲る倒立Ｔ
字型配管の例を示したが、オリフイスと下流側直
管を一体的に断熱真空室を気密に貫通する管を通
して着脱可能とするには、必らずしもこの配管に
限られるものではなく、例えば第２図に示す管１
９の下端から一直線状に出口管を取付けてもよ
く、又下流側直線管１７の端部に設けた開口１８
を囲繞する空間からすぐに直角に外方に出口管を
設ける等種々の配置が可能である。

又、この低温用流量計は例示した液体ヘリウム
の流量計測以外に液体水素、液体窒素、液体酸
素、LNG等の種々の温度の低温液体および低温
に冷却されたガスの流量計測に使用することがで
きる。

以上の如く、本発明によれば簡単な構成で、断
熱性を損うことなく容易にオリフイスの交換が可
能となり、低温液体の流量計測精度の向上、低温
液体の効率的利用に顕著な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はオリフイスを用いた従来の低温用流量
計の一例を示す断面図、第２図は本発明の実施例
を示す断面図、第３図はそのオリフイス付近の詳
細断面図である。 １１ｃ…オリフイス上流側直線管部、１６…オ
リフイス、１７…オリフイス下流側直線管、１８
…開口、２０…開口１８を介して管１７に連通す
る管路、２２…真空円筒、２２ａ…ベローズ、２
４…断熱真空室、２５…断熱真空室を貫通する
管、２５ａ…ベローズ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ オリフイスの上下流に所要の長さの直線管路
   を有し、少くとも該オリフイスと該直線管路とが
   断熱真空室で囲繞された低温用流量計において、
   オリフイス下流の流路を所要長さの直線管により
   形成された管路とその端部の管側壁に設けた開口
   を介して該直線管路に対して屈折して連通する管
   路とにより形成し、前記オリフイスとその下流側
   直線管とは、両端が閉塞され内部が真空に保持さ
   れ外径がオリフイス及びその下流側直管の最大外
   径以上の外径を有し中間にベローズを設けた円筒
   と取付フランジとともに中心線が一直線をなす如
   くこの順に接続して一体の組立体を構成し、前記
   断熱真空室には上記のオリフイス下流側直線流路
   設置位置の延長上に、上記の組立体の通過が可能
   な内径を有する管を断熱真空室の気密を保持して
   貫通して固定し、前記組立体をこの管を通して外
   部より挿入抜去して着脱自在とし、これが所定の
   位置に取付けられた場合、真空室を貫通して固定
   された上記の管は前記組立体により気密に閉鎖さ
   れるとともに、上記オリフイスはその受部に上記
   ベローズの弾発力により圧接位置決めされること
   を特徴とする低温用流量計。 ２ 前記の断熱真空室を貫通して前記の組立体の
   通過が可能に設けられた管の中間にベローズを設
   けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
   載の低温用流量計。