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制造技术

本发明专利技术涉及一种气泡率传感器，其用于测定极低温液体的气泡率，其中，所述气泡率传感器具备：配管，其具有供极低温液体流动的管路；以及电极，其设置于该配管的外周面，用于测定在管路内流动的极低温液体的静电电容。配管由可分割的偶数个陶瓷构件构成，在偶数个所述陶瓷构件中的相互对置的至少两个陶瓷构件上分别设置有所述电极。设置有所述电极。设置有所述电极。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】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


[0001]本公开涉及用于测定液态氢等极低温液体的气泡率的气泡率传感器(void fraction sensor)、使用该气泡率传感器的流量计及极低温液体移送管。

技术介绍

[0002]近来，伴随温室效应气体的排出削减，作为有力的能量储存介质，氢的利用受到关注。特别是液态氢的体积效率高，可长期保存，因此开发了各种其利用技术。但是，工业上尚未确立大量处理液态氢时所需的流量的准确的计测方法。其主要理由是，液态氢非常容易气化，是气体与液体的比率变化较大的流体。
[0003]即，液态氢是极低温(沸点
‑
253℃)的液体，导热非常高且潜热小，因此具有立即产生气泡(空隙)这样的特征。因此，液态氢在移送用的配管内成为气液混合的所谓两相流。
[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动的液态氢的流量，仅如通常的液体那样测定流速的话，无法获知准确的流量。
[0005]因此，推进了计测表示气液两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，提出了使用一对电极来测定静电电容的静电电容型空隙率计(capacitance type void fraction sensor)。记载了如下内容：该静电电容型空隙率计是在一体形成的丙烯酸类树脂等的配管上从外部安装电极的结构，配管的直径为10.2mm。
[0006]在先技术文献
[0007]非专利文献
[0008]非专利文献1：Norihide MAENO等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]本公开的气泡率传感器测定极低温液体的气泡率，其中，所述气泡率传感器具备：配管，其具有供极低温液体流动的管路；以及电极，其设置于该配管的外周面，用于测定在管路内流动的极低温液体的静电电容。配管由可分割的偶数个陶瓷构件构成，在偶数个陶瓷构件中的相互对置的至少两个陶瓷构件上分别设置有所述电极。
[0010]另外，本公开的其他气泡率传感器具备：内管，其具有供极低温液体流动的管路；外管，其覆盖该内管的外周；以及电极，其配置于内管的外侧，用于测定在管路内流动的极低温液体的气泡率。内管由可分割的偶数个陶瓷构件构成，在偶数个所述陶瓷构件中的相互对置的至少两个陶瓷构件上分别设置有所述电极。
[0011]本公开的流量计测定在配管内流动的极低温液体的流量，其中，所述流量计具备：上述的气泡率传感器；以及流速计，其测定所述极低温液体在所述管路内流动的流速。
[0012]另外，本公开提供一种极低温液体移送管，其具备上述流量计。
附图说明
[0013]图1是示出本公开的一实施方式的气泡率传感器的概要剖视图。
[0014]图2是示出本公开的另一实施方式的气泡率传感器的概要剖视图。
[0015]图3A是示出本公开的又一实施方式的气泡率传感器的概要剖视图。
[0016]图3B是示出图3A中的可分割的陶瓷构件的说明图。
[0017]图4A是用于说明两个电极间的距离在电气上相等的示意图。
[0018]图4B是用于说明两个电极间的距离在电气上相等的示意图。
具体实施方式
[0019]以下，对本公开的实施方式的气泡率传感器进行说明。需要说明的是，在以下的说明中，对用于测定使用液态氢作为极低温液体时的气泡率的气泡率传感器进行说明。
[0020]图1示出了本公开的一实施方式的气泡率传感器1。如该图所示，本实施方式的气泡率传感器1具有配管2。该配管2由可分割的两个陶瓷构件21、22构成。液态氢在配管2内的管路3内流动。
[0021]在将气泡率作为静电电容的变化来捕捉的气泡率传感器中，在为绝缘体且减少热膨胀的影响的情况下，配管2优选使用与金属相比不容易热膨胀的陶瓷。但是，若用陶瓷一体地形成直径大的配管2、且使作为极低温液体的液态氢在配管内流动，则容易因冷热冲击而产生裂纹。
[0022]在本公开中，配管2由可分割的两个陶瓷构件21、22构成。因此，即使在液态氢流动的环境下，也能够抑制陶瓷构件21、22产生裂纹，即使产生裂纹，也能够抑制裂纹伸展。因此，能够维持陶瓷构件21、22的绝缘性能。
[0023]陶瓷构件21、22例如由以氧化锆、氧化铝、蓝宝石、氮化铝、氮化硅、赛隆、堇青石、莫来石、氧化钇、碳化硅、金属陶瓷、β
‑
锂霞石等为主要成分的陶瓷形成。在陶瓷构件21、22由以氧化铝为主要成分的陶瓷构成的情况下，陶瓷也可以含有硅、钙、镁、钠等作为氧化物。
[0024]陶瓷中的主要成分是指在构成陶瓷的成分的合计100质量％中占60质量％以上的成分。特别是，主要成分优选是在构成陶瓷的成分的合计100质量％中占95质量％以上的成分。构成陶瓷的成分使用X射线衍射装置(XRD)求出即可。关于各成分的含量，在鉴定成分后，使用荧光X射线分析装置(XRF)或ICP发光分光分析装置，求出构成成分的元素的含量，并换算成所鉴定的成分即可。
[0025]另外，配管2的内径优选为50mm以上。配管2由可分割的陶瓷构件21、22构成，抑制裂纹的产生、伸展，因此能够增大配管2的直径。由此，能够大量输送液态氢。
[0026]如图1所示，在配管2的外周侧，在隔着流路3的轴心对置的部位分别形成有凹部5、6，在该凹部5、6的底面以相互对置的方式分别配置有用于测定静电电容的电极41、42。这样，由于在凹部5、6的底面配置有电极41、42，因此能够高精度地决定电极41、42的安装面积及安装位置，能够提高液态氢的气泡率的测定精度。
[0027]凹部5、6及电极41、42可以在配管2的轴向(与图1的纸面垂直的方向)的全长范围内设置，也可以仅在一部分范围内设置。凹部5、6的底面在图1中是平坦面，但截面也可以是
与流路3对应的圆弧状。
[0028]电极41、42例如可以由铜箔、铝箔等形成。为了在各凹部5、6的底面形成电极41、42，例如可以利用真空蒸镀法、金属化法、活性金属法进行，也可以将成为第一电极3A及第二电极3B的金属板分别粘接于凹部5、6的底面。
[0029]电极41、42的厚度优选为均为10μm以上，优选为20μm以上且为1mm以下，优选为2mm以下。
[0030]可分割的陶瓷构件21、22具有相互抵接的抵接面21a、22a。这些抵接面21a、22a为了使在配管2内流动的液态氢不泄漏而施加了相互紧贴的镜面加工。镜面加工例如通过磨削加工、研磨加工等而形成。抵接面21a、22a例如优选为算术平均粗糙度(Ra)为0.4μm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，其测定极低温液体的气泡率，其中，所述气泡率传感器具备：配管，其具有供所述极低温液体流动的管路；以及电极，其设置于所述配管的外周侧，用于测定在所述管路内流动的所述极低温液体的静电电容，所述配管由可分割的偶数个陶瓷构件构成，在偶数个所述陶瓷构件中的相互对置的至少两个陶瓷构件上分别设置有所述电极。2.根据权利要求1所述的气泡率传感器，其中，所述陶瓷构件在外周面具有分别向外部开口的凹部，所述电极装配于凹部的底面。3.根据权利要求2所述的气泡率传感器，其中，所述凹部具有：第一凹部，其向外部开口；以及第二凹部，其设置于所述第一凹部的底面且开口面积比所述第一凹部小，所述电极装配于所述第二凹部的底面。4.一种气泡率传感器，其测定极低温液体的气泡率，其中，所述气泡率传感器具备：内管，其具有供所述极低温液体流动的管路；外管，其覆盖所述内管的外周；以及电极，其配置于所述内管的外侧，用于测定在所述管路内流动的极低温液体的气泡率，所述内管由可分割的偶数个陶瓷构件构成，在偶数个所述陶瓷构件中的相互对置的至少...

【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：