JP4963016B2 - Superconducting liquid level gauge - Google Patents
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Description
本発明は、超伝導液面計に関する。 The present invention relates to a superconducting liquid level gauge.
近年、車両、船舶又は航空機などの移動体の燃料として、あるいは燃料電池の燃料として水素の利用の検討が進められている。燃料として水素を用いる場合には、特に移動体の燃料として用いる場合には、所定量の水素を容器内に貯蔵することが求められている。
このように容器内に水素を貯蔵する場合には、水素を液化して極低温流体の状態で貯蔵する方法が知られている。
In recent years, studies on the use of hydrogen as a fuel for moving bodies such as vehicles, ships, and aircraft or as a fuel for fuel cells have been underway. When hydrogen is used as a fuel, particularly when used as a fuel for a moving body, it is required to store a predetermined amount of hydrogen in a container.
Thus, when storing hydrogen in a container, the method of liquefying hydrogen and storing it in the state of a cryogenic fluid is known.
また、上述のように容器内に貯蔵された極低温流体である液体水素の残量を求めるさまざまな技術も提案されており、極低温流体の液面を計測することによりその残量を求める技術も知られている(例えば、特許文献1参照。)。
上述の非特許文献1においては、円筒状の2個の電極を設けて、両電極間に形成される静電容量を測定することで極低温流体の液面を計測する技術が開示されている。この技術は、液体と気体とでは誘電率εに差が有ることを利用し、液面の高さに応じて変化する静電容量を計測することで、液面を連続して測定している。 Non-Patent Document 1 described above discloses a technique for measuring the liquid level of a cryogenic fluid by providing two cylindrical electrodes and measuring the capacitance formed between the two electrodes. . This technology uses the difference in dielectric constant ε between liquid and gas, and measures the liquid level continuously by measuring the capacitance that changes according to the height of the liquid level. .
しかしながら、上述の液面計測では、高周波電源が必要など計測系の測定回路が複雑になり、計測系が高価になるとともに大型化するという問題があった。
また、極低温流体の液体状態の誘電率や気体状態の誘電率が、均一でないと静電容量と液面の高さとの比例関係が不正確となり、正確な液面を測定できないという問題があった。
However, the above-described liquid level measurement has a problem that the measurement circuit of the measurement system becomes complicated because a high frequency power supply is required, and the measurement system becomes expensive and large.
In addition, if the dielectric constant of the cryogenic fluid in the liquid state or in the gaseous state is not uniform, the proportional relationship between the capacitance and the liquid level becomes inaccurate, and there is a problem that the accurate liquid level cannot be measured. It was.
また、極低温流体の液体状態の誘電率と気体状態の誘電率との比である誘電率比が小さいと静電容量の変化が小さくなり、液面の測定が困難になるという問題があった。例えば、酸素や窒素の誘電率比が1.48から1.43であるのに対して、水素の誘電率比は1.23であり、酸素や窒素と比較して液面の測定が困難になるという問題があった。 In addition, if the dielectric constant ratio, which is the ratio of the dielectric constant in the liquid state to the gaseous state of the cryogenic fluid, is small, there is a problem that the change in capacitance becomes small and the measurement of the liquid level becomes difficult. . For example, the dielectric constant ratio of oxygen and nitrogen is 1.48 to 1.43, whereas the dielectric constant ratio of hydrogen is 1.23, making it difficult to measure the liquid level compared to oxygen and nitrogen. There was a problem of becoming.
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、極低温流体の液面を正確に測定することができるとともに、その構造を簡単化、小型化することができる超伝導液面計を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problem, and is capable of accurately measuring the liquid level of a cryogenic fluid and simplifying and miniaturizing the structure thereof. The purpose is to provide an area meter.
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の超伝導液面計は、少なくともその一部が極低温流体中に配置され、且つ、側面に貫通孔を有する保護チューブ内に配置される液面検知部と、該液面検知部に電流を供給する電源部と、前記液面検知部の電気抵抗を測定する抵抗測定部と、保護チューブに固定され、且つ、少なくとも2の貫通孔を備えた保持板と、を有し、前記液面検知部が二ホウ化マグネシウムから形成され、前記液面検知部の下端が、前記保持板の1の貫通孔に挿通されて保持され、他の少なくとも1の貫通孔が極低温流体が流出流入可能であることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
The superconducting liquid level meter according to the present invention includes a liquid level detector disposed in a protective tube having at least a part thereof disposed in a cryogenic fluid and having a through-hole on a side surface, and the liquid level detector. A power supply unit that supplies current, a resistance measurement unit that measures the electrical resistance of the liquid level detection unit , and a holding plate that is fixed to a protective tube and includes at least two through holes, The surface detection unit is made of magnesium diboride, the lower end of the liquid level detection unit is inserted and held in one through hole of the holding plate , and the cryogenic fluid flows out and flows into at least one other through hole. possible der Rukoto and said.
本発明によれば、約39K以下の温度において超伝導を示す二ホウ化マグネシウム(以下、MgB2と表記する)を用いて液面検知部を形成しているため、例えば、極低温流体である液体水素(約20K)の液面を測定することができる。
つまり、液体水素中に配置された液面検知部は略20Kに冷却され、その部分の抵抗は略零(超伝導状態)となる。一方、液体水素液面より上の気相領域(以後、アレッジ部と表記する。)配置された液面検知部の温度は39Kより高くなり、アレッジ部における液面検知部は所定の抵抗値を示す(常伝導状態)。そのため、抵抗測定部により液面検知部の抵抗値を測定することで、超伝導状態の領域と常伝導状態の領域との比率を推定でき、その結果により液体水素の液面を推定できる。
According to the present invention, since the liquid level detection unit is formed using magnesium diboride (hereinafter referred to as MgB 2 ) that exhibits superconductivity at a temperature of about 39 K or less, for example, it is a cryogenic fluid. The liquid level of liquid hydrogen (about 20K) can be measured.
That is, the liquid level detection unit disposed in the liquid hydrogen is cooled to about 20K, and the resistance of the portion becomes substantially zero (superconducting state). On the other hand, the temperature of the liquid level detector disposed in the gas phase region above the liquid hydrogen liquid level (hereinafter referred to as the ledge portion) becomes higher than 39K, and the liquid level detector in the ledge portion has a predetermined resistance value. Shown (normal state). Therefore, by measuring the resistance value of the liquid level detection unit by the resistance measurement unit, the ratio between the superconducting region and the normal conducting region can be estimated, and the liquid level of liquid hydrogen can be estimated based on the result.
また、液面検知部に高周波電流を供給する必要がないため、高周波電源を設ける必要がなく、測定回路を簡略化するとともに小型化することができる。
液面検知部における温度変化による抵抗値の変化に基づいて液面の変化を測定するため、極低温流体における誘電率の不均一の影響を受けず、液面の変化を正確に測定できる。さらに、極低温流体の気体状態の誘電率と液体状態の誘電率との誘電率比の影響も受けないため、液面の変化を正確に測定できる。
Further, since it is not necessary to supply a high-frequency current to the liquid level detection unit, there is no need to provide a high-frequency power source, and the measurement circuit can be simplified and miniaturized.
Since the change in the liquid level is measured based on the change in the resistance value due to the temperature change in the liquid level detection unit, the change in the liquid level can be accurately measured without being affected by the nonuniformity of the dielectric constant in the cryogenic fluid. Furthermore, since it is not affected by the dielectric constant ratio between the dielectric constant of the cryogenic fluid in the gas state and the dielectric constant in the liquid state, the change in the liquid level can be measured accurately.
上記発明においては、前記液面検知部に、熱を発生する発熱部が熱的に接続するように設けられているが望ましい。
本発明によれば、発熱部が液面検知部と熱的に接続されているため、液面検知部を加熱することができ、極低温流体の液面をより正確に測定することができる。
つまり、液面検知部を加熱することにより、アレッジ部に配置された液面検知部が熱伝導により冷却され、アレッジ部における液面検知部の温度が39K以下に冷却されることを防止できる。そのため、本発明の液面計により推定された液面の位置が、実際の液面の位置より上方になることを防止できる。
In the above invention, it is desirable that a heat generating part for generating heat is provided in the liquid level detecting part so as to be thermally connected.
According to the present invention, since the heat generating part is thermally connected to the liquid level detecting part, the liquid level detecting part can be heated and the liquid level of the cryogenic fluid can be measured more accurately.
That is, by heating the liquid level detection unit, the liquid level detection unit arranged in the ledge portion is cooled by heat conduction, and the temperature of the liquid level detection unit in the ledge portion can be prevented from being cooled to 39K or less. Therefore, the position of the liquid level estimated by the liquid level gauge of the present invention can be prevented from being higher than the actual position of the liquid level.
上記発明においては、前記発熱部が、前記液面検知部における一方の端部と熱的に接続するように設けられ、前記液面検知部における他方の端部が前記極低温流体中に配置されていることが望ましい。
本発明によれば、発熱部が上記一方の端部と熱的に接続されているため、液面検知部を一方の端部から加熱することができ、極低温流体の液面をより正確に測定することができる。
In the above invention, the heat generating portion is provided so as to be thermally connected to one end portion of the liquid level detecting portion, and the other end portion of the liquid level detecting portion is disposed in the cryogenic fluid. It is desirable that
According to the present invention, since the heat generating part is thermally connected to the one end part, the liquid level detecting part can be heated from one end part, and the liquid level of the cryogenic fluid can be more accurately determined. Can be measured.
つまり、上記他方の端部が極低温流体中に配置されているため、上記一方の端部はアレッジ部に配置され、発熱部は液面検知部のアレッジ部に配置された部分を集中して加熱することができる。そのため、アレッジ部における液面検知部の温度が39K以下に冷却されることを防止でき、液面の測定精度を向上させることができる。
また、発熱部がアレッジ部に配置されるため、発熱部により極低温流体が加熱されることを防止でき、極低温流体の貯蔵性低下を防止できる。
That is, since the other end portion is disposed in the cryogenic fluid, the one end portion is disposed in the ledge portion, and the heating portion concentrates the portion disposed in the ledge portion of the liquid level detection portion. Can be heated. Therefore, it can prevent that the temperature of the liquid level detection part in an ledge part is cooled to 39K or less, and can improve the measurement precision of a liquid level.
Moreover, since the heat generating portion is arranged in the ledge portion, it is possible to prevent the cryogenic fluid from being heated by the heat generating portion, and it is possible to prevent the storage stability of the cryogenic fluid from being lowered.
上記発明においては、前記発熱部が、前記液面検知部の全体と熱的に接続するように設けられていることが望ましい。
本発明によれば、発熱部が液面検知部の全体と熱的に接続されているため、液面検知部の全体を加熱することができ、極低温流体の液面をより正確に測定することができる。
つまり、アレッジ部に配置された液面検知部を熱伝導により加熱する場合と比較して、直接液面検知部を加熱することにより、アレッジ部における液面検知部の温度が39K以下に冷却されることを防止でき、液面の測定精度を向上させることができる。
In the said invention, it is desirable that the said heat generating part is provided so that it may connect thermally with the whole said liquid level detection part.
According to the present invention, since the heat generating part is thermally connected to the entire liquid level detection part, the entire liquid level detection part can be heated, and the liquid level of the cryogenic fluid can be measured more accurately. be able to.
That is, as compared with the case where the liquid level detection unit arranged in the ledge part is heated by heat conduction, the liquid level detection part in the ledge part is cooled to 39K or less by directly heating the liquid level detection part. And the measurement accuracy of the liquid level can be improved.
本発明の超伝導液面計によれば、二ホウ化マグネシウム(以下、MgB2と表記する。)を用いて液面検知部を形成しているため、抵抗測定部により液面検知部の抵抗値を測定することで、超伝導状態の領域と常伝導状態の領域との比率を推定でき、極低温流体である液体水素などの液面を正確に測定することができるとともに、その構造を簡単化、小型化することができるという効果を奏する。 According to the superconducting liquid level meter of the present invention, since the liquid level detection unit is formed using magnesium diboride (hereinafter referred to as MgB 2 ), the resistance of the liquid level detection unit is measured by the resistance measurement unit. By measuring the value, the ratio between the superconducting region and the normal conducting region can be estimated, and the liquid level of liquid hydrogen, which is a cryogenic fluid, can be accurately measured, and its structure can be simplified. It is possible to reduce the size and size.
〔第1の実施形態〕
以下、本発明における超伝導液面計に係る第1の実施形態について図1から図3を参照して説明する。
図1は、本実施形態における超伝導液面計の構成を説明する概略図である。
超伝導液面計1は、図1に示すように、液体水素(極低温流体)LHが貯蔵された容器3内に配置される計測部5と、計測部5に電流を供給する電源(電源部)7と、計測部5における電気抵抗を測定する抵抗測定部9とから概略構成されている。
計測部5は、その長手軸線と液体水素LHの液面変化方向とが略平行となるように配置されている。電源7および抵抗測定部9は容器3の外部に配置され、これら装置から発生する熱が容器3内の液体水素LHに入熱しないように構成されている。
[First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of the superconducting liquid level gauge according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating the configuration of the superconducting liquid level gauge in the present embodiment.
As shown in FIG. 1, the superconducting liquid level meter 1 includes a
The
図2は、図1の測定部の構成を説明する縦断面図である。
計測部5は、図2に示すように、略円筒状の保護チューブ11と、保護チューブ11内に配置されたMgB2線材からなる液面検知部13と、液面検知部13を加熱する白金抵抗線からなる発熱部15とから概略構成されている。
FIG. 2 is a longitudinal sectional view illustrating the configuration of the measurement unit in FIG.
As shown in FIG. 2, the
保護チューブ11の側面には貫通孔17が形成され、保護チューブ11の内部と外部との間で液体水素LHが流通可能とされ、保護チューブ11の内部の液面と外部の液面とが略一致するように構成されている。
保護チューブ11の両端には液面検知部13を保持する保持板19A,19Bが配置されている。保持板19A,19Bには液面検知部13などが挿通され、保持される孔が形成されている。保持板19Aは、保護チューブ11の上端(図2中の上方端部)近傍に配置され、直接保護チューブ11に固定されている。一方、保持板19Bは、保護チューブ11の下端(図2中の下方端部)近傍に配置され、後述する先端金具にプッシングを介して固定されている。
A through-
Holding plates 19 </ b> A and 19 </ b> B for holding the liquid
保護チューブ11の下端には、保持板19Bを挟んで保持する上部プッシング21と、下部プッシング23と、両プッシング21,23を保持する先端金具25が備えられている。
先端金具25は略円筒状に形成され、その内周面には、両プッシング21,23と螺合する雌ネジ部が形成されている。両プッシング21,23の外周面には、上述した先端金具25の雌ネジ部と螺合する雄ネジ部が形成されている。上部プッシング21は、上方から下方に向けて螺合され、下部プッシング23は下方から上方に向けて螺合される。
At the lower end of the
The tip metal fitting 25 is formed in a substantially cylindrical shape, and an internal thread portion is formed on the inner peripheral surface thereof so as to be screwed with the
液面検知部13は、MgB2(二ホウ化マグネシウム)から形成された、直径が略1mmの超伝導線材27と、超伝導線材27の下方の端部と電気的に接続された一方のリード線29と、上方の端部と電気的に接続された他方のリード線31とから概略構成されている。
一方のリード線29は、銅から形成されその周囲に絶縁皮膜が形成されたリード線であり、保護チューブ11の下端から折り返され、保護チューブ11内を通って保護チューブ11の上端から外部に導き出されている。他方のリード線31は、マンガニンから形成された抵抗発熱線を兼ねたリード線であり、保護チューブ11の上端から外部に導き出されている。
The liquid
One
発熱部15は、白金から形成された抵抗発熱線33と、抵抗発熱線33が巻きつけられる碍子35とから概略構成されている。
碍子35は、アルミナから略円筒状に形成された碍子であって、その内部に超伝導線材27が配置されている。また、碍子35は、超伝導線材27の上方の端部であって、保持板19Aの上方に配置されている。抵抗発熱線33は、碍子35に巻きつけられているとともに、その端部は電源(図示せず)に接続され、電力が供給されることにより熱を発生する。
The
The
次に、上記の構成からなる超伝導液面計1における作用について説明する。
超伝導液面計1の超伝導線材27には、一方のリード線29および他方のリード線31を介して電源7から電流が流される。そして抵抗測定部9において超伝導線材27の電気抵抗値を測定することにより容器3内に貯留された液体水素LHの液面の位置が推定される。
Next, the effect | action in the superconducting liquid level meter 1 which consists of said structure is demonstrated.
A current flows from the
具体的には、計測部5内の超伝導線材27の下端側は液体水素LHに浸され、超伝導線材27における液体水素LHに浸された部分は、液体水素LHの温度(約20K)に冷却される。超伝導線材27を形成するMgB2の超伝導遷移温度は約39Kであるため、約20Kに冷却された超伝導線材27は超伝導状態となり、電気抵抗が略零となる。
Specifically, the lower end side of
一方、発熱部15の抵抗発熱線33には所定の電力が供給され、抵抗発熱線33において所定の熱量が発生される。抵抗発熱線33において発生された熱は、碍子35を介して超伝導線材27に伝えられ、超伝導線材27を上端側から加熱する。
また、抵抗発熱線を兼ねた他方のリード線31においても、電流が流されることにより所定の熱量が発生される。他方のリード線31において発生した熱は、直接超伝導線材27に伝わり、超伝導線材27を上端側から加熱する。
On the other hand, predetermined electric power is supplied to the resistance heating wire 33 of the
In the
超伝導線材27のアレッジ部に配置された部分は、上述のように抵抗発熱線33および他方のリード線31により加熱され、超伝導遷移温度(約39K)より高い温度に保たれる。そのため、超伝導線材27のアレッジ部に配置された部分は、常伝導状態に保たれ、所定の電気抵抗値を示す。
The portion disposed in the ledge portion of the
なお、上述の所定の熱量は、超伝導線材27上記超伝導状態の領域と上記常伝導状態の領域との境目が液体水素LHの液面とが一致する最低限の熱量であることが望ましい。最低限の熱量とすることで、液体水素LHへの入熱が増えることを防止し、液体水素LHの貯蔵性低下を防止できる。
The predetermined amount of heat is preferably the minimum amount of heat at which the boundary between the
次に、上記の構成からなる超伝導液面計1における測定結果について説明する。
図3は、図1の超伝導液面計1による液体水素LHの液面測定結果を示す図である。
図3において、横軸は容器3内における液体水素LHの液面位置(液位)をパーセンテージで示したものであり、液体水素LHが無い状態が0%である。縦軸は、抵抗測定部9において測定された超伝導線材27の電気抵抗値を示すものである。
また、図3中の実線Aは、液体水素LHと抵抗との関係を示す計算に基づいた予測線であり、○は、本実施形態に係る超伝導液面計1による実測値であり、△は、発熱部15に電力を供給しなかった場合の超伝導液面計1による実測値である。
Next, the measurement result in the superconducting liquid level meter 1 having the above configuration will be described.
FIG. 3 is a diagram showing a liquid level measurement result of the liquid hydrogen LH by the superconducting liquid level gauge 1 of FIG.
In FIG. 3, the horizontal axis indicates the liquid level position (liquid level) of the liquid hydrogen LH in the
Also, the solid line A in FIG. 3 is a prediction line based on the calculation showing the relationship between the liquid hydrogen LH and the resistance, and ◯ is an actual measurement value by the superconducting liquid level gauge 1 according to the present embodiment, These are actual measured values by the superconducting liquid level gauge 1 when power is not supplied to the
実線Aは、液体水素LHの温度が20Kで均一であって、温度が20Kにおける超伝導線材27の抵抗値が0.0075Ω/cmであるとの仮定に基づき、熱計算およびMgB2物性値から推定したものである。
また、○は、超伝導線材27に450mAの電流I0を供給し、発熱部15に62mAの電流I1を供給した場合の測定値である。このときの測定値は、出力電圧が定常状態になった時点の値を測定している。
Solid line A, the temperature of liquid hydrogen LH is a uniform 20K, temperature resistance value of the
Further, ○ is the
図3から、超伝導線材27に一定電流I0を供給するとともに、発熱部15に一定電流I1を供給した場合(図中の○)において、測定された液位と抵抗とは略線形関係となり、実線A上に乗っていることが示され、抵抗を測定することで液位を推定できることが示されている。
また、発熱部15に電力を供給しなかった場合(図中の△)において、所定液位において測定された抵抗の値が、実線Aと比較して小さく、液位を正確に推定できないことが示されている。
3, supplies the constant current I 0 to the
Further, when power is not supplied to the heat generating portion 15 (Δ in the figure), the resistance value measured at a predetermined liquid level is smaller than the solid line A, and the liquid level cannot be estimated accurately. It is shown.
上記の構成によれば、約39K以下の温度において超伝導を示すMgB2を用いて超伝導線材27を形成しているため、液体水素LH(約20K)の液面を測定することができる。
つまり、液体水素LH中に浸された超伝導線材27は略20Kに冷却され、その部分の抵抗は略零(超伝導状態)となる。一方、アレッジ部に配置された超伝導線材27の温度は39Kより高くなり、その部分は所定の抵抗値を示す(常伝導状態)。そのため、抵抗測定部9により超伝導線材27の電気抵抗値を測定することで、超伝導状態の領域と常伝導状態の領域との比率を推定でき、液体水素LHの液面を推定できる。
According to the above structure, forming the
That is, the
また、計測部5に高周波電流を供給する必要がないため、高周波電源を設ける必要がなく、超伝導液面計1における測定回路を簡略化できるとともに、小型化することができる。
超伝導線材27における温度変化による電気抵抗値の変化に基づいて液面の変化を測定するため、液体水素LHにおける誘電率の不均一さの影響を受けず、液面の変化を正確に測定できる。さらに、気体水素の誘電率と液体水素の誘電率との誘電率比の影響も受けないため、液面の変化を正確に測定できる。
Moreover, since it is not necessary to supply a high frequency current to the
Since the change in the liquid level is measured based on the change in the electrical resistance value due to the temperature change in the
発熱部15が、超伝導線材27の上端と熱的に接続されているため、超伝導線材27上端側から加熱することができ、液体水素LHの液面をより正確に測定することができる。
つまり、超伝導線材27を加熱することにより、アレッジ部に配置された超伝導線材27が熱伝導により冷却され、アレッジ部に配置された超伝導線材27の温度が超伝導遷移温度である約39K以下に冷却されることを防止できる。そのため、超伝導液面計1により推定された液面の位置が、実際の液面の位置より上方になることを防止できる。
Since the
That is, by heating the
なお、上述のように、略直線上に形成された線材を超伝導線材として用いてもよいし、螺旋状に形成された線材を超伝導線材として用いてもよく、特に限定するものではない。
また、上述のように超伝導線材27を、その長手軸線方向と液体水素LHの液面変化方向とが略平行となるように配置してもよいし、上記液面変化方向に対して、上記長手軸線方向が斜めとなるように超伝導線材27を配置してもよく、特に限定するものではない。
As described above, a wire formed on a substantially straight line may be used as a superconducting wire, or a wire formed in a spiral shape may be used as a superconducting wire, and there is no particular limitation.
Further, as described above, the
上述のように、超伝導線材27を螺旋状に形成したり、液体水素LHの液面に対して斜めに配置したりすることにより、超伝導線材27の全長を長くすることができる。超伝導線材27の全長を長くすることにより、超伝統線材27自身からの発熱量を増やすことができ、液体水素LHの液面位置をより正確に推定することができる。
As described above, the total length of the
〔第2の実施形態〕
次に、本発明の第2の実施形態について図4および図5を参照して説明する。
本実施形態の超伝導液面計の基本構成は、第1の実施形態と同様であるが、第1の実施形態とは、発熱部の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図4および図5を用いて発熱部周辺のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図4は、本実施形態に係る超伝導液面計の構成を説明する概略図である。
なお、第1の実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。
超伝導液面計101は、図4に示すように、液体水素LHが貯蔵された容器3内に配置される計測部105と、計測部5に電流を供給する電源7と、計測部105における電気抵抗を測定する抵抗測定部9とから概略構成されている。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The basic configuration of the superconducting liquid level gauge of this embodiment is the same as that of the first embodiment, but the configuration of the heat generating portion is different from that of the first embodiment. Therefore, in the present embodiment, only the vicinity of the heat generating portion will be described with reference to FIGS. 4 and 5, and description of other components and the like will be omitted.
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating the configuration of the superconducting liquid level meter according to the present embodiment.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component same as 1st Embodiment, and the description is abbreviate | omitted.
As shown in FIG. 4, the superconducting
図5は、図4の測定部の構成を説明する縦断面図である。
計測部105は、図5に示すように、略円筒状の保護チューブ11と、保護チューブ11内に配置されたMgB2線材からなる液面検知部13と、液面検知部13を加熱する白金抵抗線からなる発熱部115とから概略構成されている。
発熱部115は、白金から形成された抵抗発熱線133と、抵抗発熱線133が巻きつけられる碍子135とから概略構成されている。
碍子135は、アルミナから略円筒状に形成された碍子であって、その内部に超伝導線材27が配置されている。また、碍子135は、超伝導線材27の略全体を覆うように配置されている。抵抗発熱線133は、碍子135に巻きつけられているとともに、その端部は電源(図示せず)に接続され、電力が供給されることにより熱を発生する。
FIG. 5 is a longitudinal sectional view illustrating the configuration of the measurement unit in FIG.
As shown in FIG. 5, the
The
The
次に、上記の構成からなる超伝導液面計101における作用について説明する。
超伝導線材27を用いた液体水素LHの液面位置の推定方法は第1の実施形態と同様であるのでその説明を省略する。
Next, the operation of the superconducting
Since the method for estimating the liquid surface position of the liquid hydrogen LH using the
発熱部115の抵抗発熱線133には所定の電力が供給され、抵抗発熱線133において所定の熱量が発生される。抵抗発熱線133において発生された熱は、碍子135を介して超伝導線材27に伝えられ、超伝導線材27の全体を加熱する。
また、抵抗発熱線を兼ねた他方のリード線31においても、電流が流されることにより所定の熱量が発生される。他方のリード線31において発生した熱は、直接超伝導線材27に伝わり、超伝導線材27を上端側から加熱する。
Predetermined power is supplied to the
In the
超伝導線材27の液体水素LHに浸された部分は、液体水素LHにより超伝導遷移温度より冷却され、超伝導状態となっている。
一方、超伝導線材27のアレッジ部に配置された部分は、上述のように抵抗発熱線133および他方のリード線31により加熱され、超伝導遷移温度(約39K)より高い温度に保たれる。そのため、超伝導線材27のアレッジ部に配置された部分は、常伝導状態に保たれ、所定の電気抵抗値を示す。
The portion immersed in the liquid hydrogen LH of the
On the other hand, the portion disposed in the ledge portion of the
なお、上述の所定の熱量は、超伝導線材27上記超伝導状態の領域と上記常伝導状態の領域との境目が液体水素LHの液面とが一致する最低限の熱量であることが望ましい。最低限の熱量とすることで、液体水素LHへの入熱が増えることを防止し、液体水素LHの貯蔵性低下を防止できる。
The predetermined amount of heat is preferably the minimum amount of heat at which the boundary between the
上記の構成によれば、発熱部115が超伝導線材27の全体と熱的に接続されているため、超伝導線材27の全体を加熱することができ、液体水素LHの液面をより正確に測定することができる。
つまり、アレッジ部に配置された超伝導線材27を熱伝導により加熱する場合と比較して、直接超伝導線材27を加熱することにより、アレッジ部に配置された超伝導線材27の温度が39K以下に冷却されることを防止でき、液面の測定精度を向上させることができる。
According to the above configuration, since the
That is, compared with the case where the
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記の実施の形態においては、液面位置の測定対象である極低温流体として液体水素を用いるものに適用して説明したが、液体水素の液面位置を測定するものに限られることなく、その他さまざまな極低温流体の液面位置を測定するものに適用することができるものである。
The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, in the above-described embodiment, the description has been made by applying to the liquid temperature using liquid hydrogen as the cryogenic fluid whose liquid level position is to be measured. However, the present invention is not limited to the liquid level measuring method. In addition, the present invention can be applied to those that measure the liquid level position of various other cryogenic fluids.
1,101 超伝導液面計
7 電源(電源部)
9 抵抗測定部
13 液面検知部
15,115 発熱部
LH 液体水素(極低温流体)
1,101 Superconducting
9
Claims (4)
該液面検知部に電流を供給する電源部と、
前記液面検知部の電気抵抗を測定する抵抗測定部と、
保護チューブに固定され、且つ、少なくとも2の貫通孔を備えた保持板と、を有し、
前記液面検知部が二ホウ化マグネシウムから形成され、
前記液面検知部の下端が、前記保持板の1の貫通孔に挿通されて保持され、他の少なくとも1の貫通孔が極低温流体が流出流入可能であることを特徴とする超伝導液面計。 A liquid level detection unit disposed in a protective tube having at least a part thereof disposed in the cryogenic fluid and having a through hole on a side surface;
A power supply unit for supplying current to the liquid level detection unit;
A resistance measurement unit for measuring the electrical resistance of the liquid level detection unit;
A holding plate fixed to the protective tube and provided with at least two through holes ,
The liquid level detection unit is formed from magnesium diboride,
A lower end of the liquid level detection unit, the held are inserted into the first through-hole of the holding plate, superconducting liquid other at least one through hole to the cryogenic fluid and said outflow inlet capable der Rukoto Area meter.
前記液面検知部における他方の端部が前記極低温流体中に配置されていることを特徴とする請求項2記載の超伝導液面計。 The heat generating part is provided so as to be thermally connected to one end of the liquid level detecting part,
The superconducting liquid level gauge according to claim 2, wherein the other end of the liquid level detector is disposed in the cryogenic fluid.
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