JP3219558B2 - 極低温流体用密度計 - Google Patents
極低温流体用密度計Info
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- JP3219558B2 JP3219558B2 JP17666193A JP17666193A JP3219558B2 JP 3219558 B2 JP3219558 B2 JP 3219558B2 JP 17666193 A JP17666193 A JP 17666193A JP 17666193 A JP17666193 A JP 17666193A JP 3219558 B2 JP3219558 B2 JP 3219558B2
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- electrode
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は密度の不均一な極低温流
体（例えばスラッシュ水素等）貯槽などに設置される極
低温流体用密度計に関する。
体（例えばスラッシュ水素等）貯槽などに設置される極
低温流体用密度計に関する。
【０００２】
【従来の技術】密度の不均一な極低温流体として固体水
素と液体水素が混合したスラッシュ水素がある。図４は
従来の密度計を設置したスラッシュ水素製造試験用デュ
ワーの１例である。１はスラッシュ水素容器であり、中
空二重構造となっており、真空断熱層２により周囲から
スラッシュ水素３への侵入熱を低減する。４は液体窒素
容器であり、スラッシュ水素容器１と同様に真空断熱層
５を持つ中空二重構造である。
素と液体水素が混合したスラッシュ水素がある。図４は
従来の密度計を設置したスラッシュ水素製造試験用デュ
ワーの１例である。１はスラッシュ水素容器であり、中
空二重構造となっており、真空断熱層２により周囲から
スラッシュ水素３への侵入熱を低減する。４は液体窒素
容器であり、スラッシュ水素容器１と同様に真空断熱層
５を持つ中空二重構造である。
【０００３】液体窒素容器４内には液体窒素６が充填さ
れており、周囲常温部からの侵入熱は液体窒素６の蒸発
潜熱として吸収されるため、内部に設置されたスラッシ
ュ水素容器１への侵入熱が低減される。スラッシュ水素
容器１及び液体窒素容器４はスラッシュ水素の製造状況
を観察するため透明なガラス製となっている。また輻射
熱を低減するため外表面には、観察窓となる部分を除い
てアルミ蒸着など輻射率を低くする加工が施されてい
る。液体窒素容器４はゴムバンド８により支持台７に固
定されている。また、スラッシュ水素容器１はゴムバン
ド１０により上部フランジ９に固定され、上部フランジ
９はロッド１１により支持台７に固定されている。
れており、周囲常温部からの侵入熱は液体窒素６の蒸発
潜熱として吸収されるため、内部に設置されたスラッシ
ュ水素容器１への侵入熱が低減される。スラッシュ水素
容器１及び液体窒素容器４はスラッシュ水素の製造状況
を観察するため透明なガラス製となっている。また輻射
熱を低減するため外表面には、観察窓となる部分を除い
てアルミ蒸着など輻射率を低くする加工が施されてい
る。液体窒素容器４はゴムバンド８により支持台７に固
定されている。また、スラッシュ水素容器１はゴムバン
ド１０により上部フランジ９に固定され、上部フランジ
９はロッド１１により支持台７に固定されている。
【０００４】１２はシールド板であり、上部フランジ９
からスラッシュ水素容器１への侵入熱を低減する。１３
は液体水素供給用の配管、１４は真空引き用の配管であ
る。
からスラッシュ水素容器１への侵入熱を低減する。１３
は液体水素供給用の配管、１４は真空引き用の配管であ
る。
【０００５】スラッシュ水素は真空引き用の配管１４を
図示しない真空ポンプに接続し、スラッシュ水素容器１
内部を間欠的に減圧、昇圧することにより製造される
（間欠減圧法）。１５は攪拌機、１６は攪拌機駆動用の
モーターであり、間欠減圧法により生成された固体水素
と液体水素をかき混ぜ、シャーベット状のスラッシュ水
素を製造する。２０は静電容量型密度計用電極であり、
支持ロッド２３により上部フランジ９から釣り下げら
れ、スラッシュ水素３中に設置される。
図示しない真空ポンプに接続し、スラッシュ水素容器１
内部を間欠的に減圧、昇圧することにより製造される
（間欠減圧法）。１５は攪拌機、１６は攪拌機駆動用の
モーターであり、間欠減圧法により生成された固体水素
と液体水素をかき混ぜ、シャーベット状のスラッシュ水
素を製造する。２０は静電容量型密度計用電極であり、
支持ロッド２３により上部フランジ９から釣り下げら
れ、スラッシュ水素３中に設置される。
【０００６】次に、図４に示す従来の密度計としての静
電容量型密度計の詳細構造を図５に基づき説明する。
電容量型密度計の詳細構造を図５に基づき説明する。
【０００７】上下に絶縁体製の保持枠２１ａ、２１ｂが
あり、その間に対向する電極２０ａ、２０ｂが鉛直に配
置される。保持枠２１ａ、２１ｂは固定ロッド２２ａ、
２２ｂで電極を挟むように固定される。上部の保持枠２
１ａは支持ロッド２３にてスラッシュ水素容器１の上部
フランジ９に釣り下げられる。
あり、その間に対向する電極２０ａ、２０ｂが鉛直に配
置される。保持枠２１ａ、２１ｂは固定ロッド２２ａ、
２２ｂで電極を挟むように固定される。上部の保持枠２
１ａは支持ロッド２３にてスラッシュ水素容器１の上部
フランジ９に釣り下げられる。
【０００８】電極２０ａ、２０ｂには図示しないリード
線が接続されており、交流電圧が印加され、発生する交
流電流が測定される。
線が接続されており、交流電圧が印加され、発生する交
流電流が測定される。
【０００９】以下密度の計測法について述べる。
【００１０】電極２０ａ、２０ｂ間に挟まれたスラッシ
ュ水素３の誘電率をε、静電容量をＣとすると次式が成
立する。
ュ水素３の誘電率をε、静電容量をＣとすると次式が成
立する。
【００１１】Ｃ＝Ｃｏε＋Ｃｄ （１） ここにＣｏ、Ｃｄは電極形状などによって定まる常数。
【００１２】一方、静電容量Ｃを持つ電極間に周波数ｆ
の交流電圧Ｅを印加すると、流れる交流電流Ｉとの間に
は式（２）が成立する。
の交流電圧Ｅを印加すると、流れる交流電流Ｉとの間に
は式（２）が成立する。
【００１３】Ｃ＝Ｉ／（２πｆＥ） （２） 従って静電容量Ｃが求められ、式（１）を変形した ε＝（Ｃ−Ｃｄ）／Ｃｏ （３） により誘電率εが求められる。
【００１４】密度ρは、誘電率εと密度ρの関係として
予め求められている物性値表、またはClausius−Mossot
tiの式 ρ＝（ｐε−１）／（ε＋２） （４） を用いて求めることができる。なおｐは常数であり、お
よそ１となる。
予め求められている物性値表、またはClausius−Mossot
tiの式 ρ＝（ｐε−１）／（ε＋２） （４） を用いて求めることができる。なおｐは常数であり、お
よそ１となる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の装置には次
のような問題点があった。 （１）スラッシュ水素の様な固相と液相の混合物では、
密度の大きい固相は密度の小さい液相より下方へ沈降
し、攪拌機で攪拌しても完全に一様な状態にすることは
困難である。従って密度が不均一となるため、局所的な
密度を計測することになり全体の平均密度を計測するこ
とができない。 （２）周囲からスラッシュ水素等極低温流体への輻射熱
を遮断するため、ガラス製容器の外表面はアルミ蒸着等
により輻射率を低くする必要があり、製造コストが高く
なる。
のような問題点があった。 （１）スラッシュ水素の様な固相と液相の混合物では、
密度の大きい固相は密度の小さい液相より下方へ沈降
し、攪拌機で攪拌しても完全に一様な状態にすることは
困難である。従って密度が不均一となるため、局所的な
密度を計測することになり全体の平均密度を計測するこ
とができない。 （２）周囲からスラッシュ水素等極低温流体への輻射熱
を遮断するため、ガラス製容器の外表面はアルミ蒸着等
により輻射率を低くする必要があり、製造コストが高く
なる。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するため次の手段を講ずる。
するため次の手段を講ずる。
【００１７】すなわち、極低温流体用密度計として、密
度の不均一な極低温流体を入れる容器と、上記容器の内
側面に沿い対向して配置され、外面が輻射率の低い鏡面
状にされるとともに、下辺が上記容器の低面近くに配置
され、上辺が上記容器に入れられた極低温流体の液面下
近くに配置された第１電極および第２電極とを設け、上
記容器内の極低温流体の大部分が上記第１電極と第２電
極との間に存在するようにした。
度の不均一な極低温流体を入れる容器と、上記容器の内
側面に沿い対向して配置され、外面が輻射率の低い鏡面
状にされるとともに、下辺が上記容器の低面近くに配置
され、上辺が上記容器に入れられた極低温流体の液面下
近くに配置された第１電極および第２電極とを設け、上
記容器内の極低温流体の大部分が上記第１電極と第２電
極との間に存在するようにした。
【００１８】
【作用】上記手段において、容器内に入れられた密度の
不均一な極低温流体は、その密度に応じて変る誘電率を
持っている。従って第１電極と第２電極間の静電容量が
計られると、第１電極と第２電極間に存在する流体の平
均誘電率、すなわち平均密度に対応した値が得られる。
つまり流体の平均密度が計測できる。
不均一な極低温流体は、その密度に応じて変る誘電率を
持っている。従って第１電極と第２電極間の静電容量が
計られると、第１電極と第２電極間に存在する流体の平
均誘電率、すなわち平均密度に対応した値が得られる。
つまり流体の平均密度が計測できる。
【００１９】第１電極と第２電極の形状・配置は、それ
らの間に容器内の流体の大部分が存在するようになって
いるため、容器内の流体全体のより正確な平均密度が計
測できる。また、容器の内側面に沿い対向して配置さ
れ、上辺が容器に入れられた極低温流体の液面近くに配
置され、下辺が容器の底面近くに配置された電極の外面
が鏡面上に磨かれたものにされているため、輻射率が低
く外部から極低温流体へ侵入する侵入熱が低減される。
さらには、容器外面にアルミ蒸着を行なうなどして輻射
率を低くするための加工を施す必要がなく、コスト低減
を計ることができる。
らの間に容器内の流体の大部分が存在するようになって
いるため、容器内の流体全体のより正確な平均密度が計
測できる。また、容器の内側面に沿い対向して配置さ
れ、上辺が容器に入れられた極低温流体の液面近くに配
置され、下辺が容器の底面近くに配置された電極の外面
が鏡面上に磨かれたものにされているため、輻射率が低
く外部から極低温流体へ侵入する侵入熱が低減される。
さらには、容器外面にアルミ蒸着を行なうなどして輻射
率を低くするための加工を施す必要がなく、コスト低減
を計ることができる。
【００２０】
【実施例】本発明の一実施例を図１〜図３により説明す
る。
る。
【００２１】なお、従来例で説明した部分は、同一の番
号をつけ説明を省略し、この発明に関する部分を主体に
説明する。
号をつけ説明を省略し、この発明に関する部分を主体に
説明する。
【００２２】図１にて、スラッシュ水素３を入れるスラ
ッシュ水素容器１の底面ａと同じ形状の外面を持つ絶縁
体製の下部保持台３１が、容器１の下面に接して設けら
れる。その上に電極３０が配置される。電極３０の上辺
にはリング状の絶縁体製の上部保持枠３２が配置され
る。
ッシュ水素容器１の底面ａと同じ形状の外面を持つ絶縁
体製の下部保持台３１が、容器１の下面に接して設けら
れる。その上に電極３０が配置される。電極３０の上辺
にはリング状の絶縁体製の上部保持枠３２が配置され
る。
【００２３】電極３０部の詳細を図２、図３に示す。第
１電極３０ａ、第２電極３０ｂは、その外側面が、容器
１の内側面に沿う形状に作られる。そしてこれらは対向
するとともに外側面が容器１の内側面に接して配置さ
れ、下部保持台３１と上部保持枠３２で固定される。
１電極３０ａ、第２電極３０ｂは、その外側面が、容器
１の内側面に沿う形状に作られる。そしてこれらは対向
するとともに外側面が容器１の内側面に接して配置さ
れ、下部保持台３１と上部保持枠３２で固定される。
【００２４】このとき対向辺間には所定の隙間ｃがあけ
られている。また電極３０ａ、３０ｂの下辺ｄはできる
だけ容器１の底面ａに近く、上辺ｅは、容器内のスラッ
シュ水素３の液面ｂの下面近くにあるよう配置される。
られている。また電極３０ａ、３０ｂの下辺ｄはできる
だけ容器１の底面ａに近く、上辺ｅは、容器内のスラッ
シュ水素３の液面ｂの下面近くにあるよう配置される。
【００２５】また電極３０ａ、３０ｂの外面は鏡面状に
磨かれている。
磨かれている。
【００２６】さらに第１電極３０ａと第２電極３０ｂは
図示しない静電容量計につながれる。
図示しない静電容量計につながれる。
【００２７】以上において、第１電極３０ａと第２電極
３０ｂの静電容量が計られると、第１電極３０ａと第２
電極３０ｂ間に存在するスラッシュ水素３の平均誘電率
ε、すなわち平均密度に対応した値が得られる。つまり
スラッシュ水素３の平均密度が測定できる。
３０ｂの静電容量が計られると、第１電極３０ａと第２
電極３０ｂ間に存在するスラッシュ水素３の平均誘電率
ε、すなわち平均密度に対応した値が得られる。つまり
スラッシュ水素３の平均密度が測定できる。
【００２８】第１電極３０ａと第２電極３０ｂの形状・
配置は、それらの間に容器１内の流体の大部分が存在す
るようになっているため、混合状態が悪くても、容器１
内のスラッシュ水素３のより正確な平均密度が測定でき
る。
配置は、それらの間に容器１内の流体の大部分が存在す
るようになっているため、混合状態が悪くても、容器１
内のスラッシュ水素３のより正確な平均密度が測定でき
る。
【００２９】また電極３０ａ、３０ｂ間には隙間ｃをあ
けているため、外部から内部のスラッシュ水素３を観察
できる。さらに電極３０ａ、３０ｂの外面が鏡面状にな
っているため、輻射率が低く外部からの侵入熱が低減さ
れる。また別途アルミ蒸着などする必要がなく、コスト
低減が計れる。
けているため、外部から内部のスラッシュ水素３を観察
できる。さらに電極３０ａ、３０ｂの外面が鏡面状にな
っているため、輻射率が低く外部からの侵入熱が低減さ
れる。また別途アルミ蒸着などする必要がなく、コスト
低減が計れる。
【００３０】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、容器内の密度の不均一な極低温流体全体の平均密度
をよりよく測定することができ、しかも、容器外面の輻
射率を低くする加工が不要になり、精度が高く安価な密
度計を提供することができる。
ば、容器内の密度の不均一な極低温流体全体の平均密度
をよりよく測定することができ、しかも、容器外面の輻
射率を低くする加工が不要になり、精度が高く安価な密
度計を提供することができる。
【図１】本発明の一実施例の全体構成断面図である。
【図２】同実施例の電極部の分解図である。
【図３】同実施例の電極部の斜視図である。
【図４】従来例の全体構成断面図である。
【図５】同従来例の電極部の詳細図である。
１ スラッシュ水素容器 ２，５ 真空断熱層 ３ スラッシュ水素 ４ 液体窒素容器 ６ 液体窒素 ７ 支持台 ８，１０ ゴムバンド ９ 上部フランジ １１ 上部フランジ支持ロッド １２ シールド板 １３ 液体水素供給配管 １４ 真空引き口 １５ 攪拌機 １６ モーター ２０，２０ａ，２０ｂ 密度計用電極 ２１ａ，２１ｂ 保持枠 ２２ａ，２２ｂ 固定ロッド ２３ 密度計支持ロッド ３０，３０ａ，３０ｂ 密度計用電極 ３１ 下部保持台 ３２ 上部保持枠
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 9/00 - 9/36 G01N 27/22 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (1)
- 【請求項１】 密度の不均一な極低温流体を入れる容器
と、上記容器の内側面に沿い対向して配置され、外面が
鏡面状にされるともに、下辺が上記容器の低面近くに配
置され、上辺が上記極低温流体の液面下近くに配置され
た第１電極および第２電極とを備え、上記容器内の極低
温流体の大部分が上記第１電極と第２電極との間に存在
するように構成されてなることを特徴とする極低温流体
用密度計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17666193A JP3219558B2 (ja) | 1993-07-16 | 1993-07-16 | 極低温流体用密度計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17666193A JP3219558B2 (ja) | 1993-07-16 | 1993-07-16 | 極低温流体用密度計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0735670A JPH0735670A (ja) | 1995-02-07 |
| JP3219558B2 true JP3219558B2 (ja) | 2001-10-15 |
Family
ID=16017495
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17666193A Expired - Fee Related JP3219558B2 (ja) | 1993-07-16 | 1993-07-16 | 極低温流体用密度計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3219558B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101123238B1 (ko) * | 2011-08-26 | 2012-03-21 | 한국지질자원연구원 | 전기전도성을 이용한 적설량 및 강설량 측정장치 |
| CN116529567A (zh) * | 2020-12-09 | 2023-08-01 | 京瓷株式会社 | 气泡率传感器及使用其的流量计和极低温液体移送管 |
| EP4261532A1 (en) * | 2020-12-09 | 2023-10-18 | Kyocera Corporation | Void fraction sensor, flowmeter employing same, and cryogenic liquid transfer tube |
-
1993
- 1993-07-16 JP JP17666193A patent/JP3219558B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0735670A (ja) | 1995-02-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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