气泡率传感器、利用其的流量计以及极低温液体移送管制造技术

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。过所述贯通孔内的流速的流速计。过所述贯通孔内的流速的流速计。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】气泡率传感器、利用其的流量计以及极低温液体移送管


[0001]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(void fraction sensor)、利用其的流量计以及极低温液体移送管。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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。
[0004]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。
[0005]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)。
[0006]在先技术文献
[0007]非专利文献
[0008]非专利文献1：Norihide MAENO、其他5名、“Void Fraction Measurement of Cryogenic Two Phase Flow Using a Capacitance Sensor”，Trans.JSASS Aerospace Tech.Japan，Vol.12，No.ists29，pp.Pa_101
‑
Pa_107，2014

技术实现思路

[0009]专利技术要解决的课题
[0010]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。
[0011]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。
[0012]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
[0013]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。
[0014]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。
[0015]图3A是表示图2所示的内管的组装构造的截面图。
[0016]图3B是表示图3A中的能分割的陶瓷构件的说明图。
[0017]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。
[0018]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。
[0019]图6是表示图4所示的内管的立体图。
具体实施方式
[0020]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。
[0021]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。
[0022]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。
[0023]所谓绝缘性的内管2，是指20℃下的体积固有电阻值为10
10
Ω
·
m以上的内管。
[0024]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。
[0025]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。
[0026]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。
[0027]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％。
[0028]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。
[0029]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。
[0030]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。
[0031]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。
[0032]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‑
Z
Al
Z
O
Z
N8‑
Z
(z＝本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】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...

【专利技术属性】
技术研发人员：中村胜美，
申请(专利权)人：京瓷株式会社，
类型：发明
国别省市：