(57)【要約】【課題】構成が簡単で、安全かつ容易に用いることができる液体酸素検知システムを提供する。【解決手段】液体酸素検知システムにおいて、液体酸素１１が存在する非磁性配管１２と、この非磁性配管１２の外周に配置され、サーチコイル１３Ａと外部磁場を与えられる機構としての永久磁石１３Ｂを備え、自己インダクタンスを測定する検査プローブ１３と、この検査プローブ１３に接続され、据え置きされる高精度磁気センサーとしての高温ＳＱＵＩＤ１４Ａを有するインプットコイル装置１４とＳＱＵＩＤ駆動回路１５と計測用コンピュータ１６とを具備する。【選択図】  図４
2008196941.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）液体酸素が存在する非磁性配管と、
（ｂ）該非磁性配管の外周に配置され、サーチコイルと外部磁場を与えられる機構を備え、自己インダクタンスを測定する検査プローブと、
（ｃ）該検査プローブに接続され、据え置きされる高精度磁気センサーを有するインプットコイル装置と高精度磁気センサー駆動・計測回路と計測用コンピュータとを具備することを特徴とする液体酸素検知システム。
【請求項２】
請求項１記載の液体酸素検知システムにおいて、前記検査プローブが、前記非磁性配管の近傍を移動可能に配置されることを特徴とする液体酸素検知システム。
【請求項３】
請求項１記載の液体酸素検知システムにおいて、前記インプットコイル装置は、前記高精度磁気センサーが冷却用液体窒素で充填され、それを磁気シールド容器で覆うようにしたことを特徴とする液体酸素検知システム。
【請求項４】
請求項１記載の液体酸素検知システムにおいて、前記高精度磁気センサーが高温ＳＱＵＩＤであることを特徴とする液体酸素検知システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却媒体などとして用いられる液体酸素検知システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、冷却媒体などとして用いられる液体酸素が供給されているか否かを検査するには、有効な手だてがないのが現状である。
【０００３】
本願出願人は、低温容器内の配管のガス漏れ箇所を正確に、しかも迅速に測定することができる低温容器内の配管のガス漏れ箇所検査システムを既に提案している（下記特許文献１）。
【特許文献１】特開２００６−０６４６０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、液体酸素の検出については十分な研究がなされておらず、特に、密閉容器内の液体酸素配管の液体酸素漏れ検知については、有効な手だてがないのが現状である。
【０００５】
本発明は、上記状況に鑑みて、構成が簡単で、安全かつ容易に用いることができる液体酸素検知システムを提供することを目的とする。
【０００６】
なお、常磁性を示す流体であれば同様に適用可能である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕液体酸素検知システムにおいて、液体酸素が存在する非磁性配管と、この非磁性配管の外周に配置され、サーチコイルと外部磁場を与えられる機構を備え、自己インダクタンスを測定する検査プローブと、この検査プローブに接続され、据え置きされる高精度磁気センサーを有するインプットコイル装置と高精度磁気センサー駆動・計測回路と計測用コンピュータとを具備することを特徴とする。
【０００８】
〔２〕上記〔１〕記載の液体酸素検知システムにおいて、前記検査プローブが、前記非磁性配管の近傍を移動可能に配置されることを特徴とする。
【０００９】
〔３〕上記〔１〕記載の液体酸素検知システムにおいて、前記インプットコイル装置は、前記高精度磁気センサーが冷却用液体窒素で充填され、それを磁気シールド容器で覆うようにしたことを特徴とする。
【００１０】
〔４〕上記〔１〕記載の液体酸素検知システムにおいて、前記高精度磁気センサーが高温ＳＱＵＩＤであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、液体酸素が存在する非磁性配管の液体酸素のリーク検知を、簡便、安全かつ容易に行うことができる。
【００１２】
また、高精度磁気センサー部分は、シールド内に静置するため、地磁気などの外乱に対しても強い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の液体酸素検知システムは、液体酸素が存在する非磁性配管と、この非磁性配管の外周に配置され、サーチコイルと外部磁場を与えられる機構を備え、自己インダクタンスを測定する検査プローブと、この検査プローブに接続され、据え置きされる高精度磁気センサーを有するインプットコイル装置と高精度磁気センサー駆動・計測回路と計測用コンピュータとを具備する。
【実施例】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１５】
図１は本発明の液体酸素の検知の原理を示す模式図（その１）である。
【００１６】
この図において、１はサーチコイル、２はサーチコイル１の近傍に配置される外部磁場を与えられる機構としての永久磁石、３はインプットコイル、４は高精度磁気センサーとしての高温ＳＱＵＩＤ、５は検知の対象となる液体酸素である。
【００１７】
サーチコイル１を液体酸素５に近づけた際の磁束の変化による起電力は、
Ｖ＝−∂φ／∂ｔ                                        …（１）
で与えられる。
【００１８】
永久磁石２により生成される磁場をＢ0 、磁性体が磁化されたときの磁性体内部磁場をＢ1 とすると、Ｂ1 は、
Ｂ1 ＝｛３／〔１＋２μ0 ／μ〕｝・Ｂ0                   …（２）
で与えられる。
【００１９】
ここで、μ＝μ0 （１＋χm ）                            …（３）
であるから、
Ｂ1 ＝｛３（１＋χm ）／（３＋χm ）｝・Ｂ0             …（４）
となる。サーチコイル１のコイル半径をａ、巻き数をＮとすると、（１）式は、
Ｖ＝−Ｎπａ2 （Ｂ1 −Ｂ0 ）／Δｔ                      …（５）
と表される。
【００２０】
そこで、銅線の抵抗をＲとすれば、銅線に発生する誘導電流は、
Ｉ＝−Ｎπａ2 （Ｂ1 −Ｂ0 ）／ＲΔｔ                    …（６）
となる。
【００２１】
一方、このような電流が生じたとき、インプットコイル３側では、ビオサバールの法則により、
Ｂ＝ｎμ0 Ｉｂ2 ／２（ｂ2 ＋ｚ2 ）3/2                   …（７）
なる磁場が発生する。
【００２２】
表１，２にサーチコイル１，インプットコイル３のパラメータ設定の一例を示す。
【００２３】
【表１】
2008196941.tif 000003
【００２４】
【表２】
2008196941.tif 000004
表１，２に示す値を上記（７）式に代入し、ＳＱＵＩＤ電圧に換算（１．４ｎＴ／Ｖ）したものを図３に示す。
【００２５】
図２は本発明の液体酸素の検知の原理を示す模式図（その２）である。
【００２６】
この図において、６は液体酸素５が流れる非磁性配管、例えば、テフロン（登録商標）、銅、ステンレススチールＳＵＳなど、７はその非磁性配管６の外周に配置されるコイル８を有する電磁石（ソレノイド）、９は電磁石７に接続される電源、１０はその電磁石７のコイル８に接続される自己インダクタンスの測定器である。
【００２７】
このように、液体酸素５を電磁石（ソレノイド）７中に通過させる。
【００２８】
そこで、電磁石（ソレノイド）７内に何もない、つまり、液体酸素６が流れない場合の自己インダクタンスＬ0 は次式のように表現される。
【００２９】
Ｌ0 ＝Ｋ×μ0 πａ2 （Ｎ2 ／ｌ）
ここで、Ｋ：長岡係数、ａ：ソレノイドの半径、Ｎ：巻数、ｌ：コイル長である。
【００３０】
そして、透磁率μは、以下の式で書き表される。
【００３１】
μ＝μ0 （１＋Ｘ）
ここで、Ｘは磁化率である。液体酸素の磁化率Ｘは、３．４６×１０-3  である。
【００３２】
ここで、液体酸素５が流路断面積Ｓ１で流れており、電磁石（ソレノイド）７の断面積をＳ２と仮定する。その場合の自己インダクタンスＬは次のように表現できる。
【００３３】
Ｌ＝｛１＋（Ｓ１／Ｓ２）Ｘ｝Ｌ0 
液体酸素５の量によって電磁石（ソレノイド）７の断面積Ｓ２が異なり、それに伴って自己インダクタンスＬが変化する。それ以外の量は既知であることから、自己インダクタンスＬを測定することにより、液体酸素５の流量が把握できる。
【００３４】
図４は本発明の実施例を示す液体酸素検知システムの全体構成図である。
【００３５】
この図において、１２は検査対象となる液体酸素１１が存在する非磁性配管、１３はその非磁性配管１２からの液体酸素１１のリークを検知する検査プローブであり、この検査プローブ１３はサーチコイル１３Ａと外部磁場を与えられる機構としての永久磁石１３Ｂとそれらを収納する容器１３Ｃとから成っている。１４は検査プローブ１３に接続されるインプットコイル（検出コイル）装置であり、このインプットコイル装置１４は高精度磁気センサーとしての高温ＳＱＵＩＤ（Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ  Ｑｕａｎｔｕｍ  ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  Ｄｅｖｉｃｅ：超伝導量子干渉計）１４Ａ、この高温ＳＱＵＩＤ１４Ａが浸される冷却用液体窒素容器１４Ｂ、この冷却用液体窒素容器１４Ｂを収納する磁気シールド容器１４Ｃからなる。１５はＳＱＵＩＤ駆動回路、１６はＳＱＵＩＤ駆動回路１５に接続される計測用コンピュータである。ここで、インプットコイル装置１４、ＳＱＵＩＤ駆動回路１５、計測用コンピュータ１６は据え置かれて固定されている。
【００３６】
このように、検査対象となる液体酸素１１または酸素ガスが存在する非磁性配管１２に、サーチコイル１３Ａと永久磁石１３Ｂとそれらを収納する容器１３Ｃとからなる検査プローブ１３を移動させて、非磁性配管１２からの液体酸素１１のリークを検出可能にしている。
【００３７】
より詳細に述べると、非磁性配管１２に存在する液体酸素１１が検出の対象物となり、検査プローブ１３にはサーチコイル１３Ａと外部磁場を与えられる機構としての永久磁石１３Ｂが配置されており、この検査プローブ１３を非磁性配管１２に沿って移動させることによって、液体酸素１１のリークによるインダクタンスの変化をサーチコイル１３Ａにより検知する。
【００３８】
固定されたインプットコイル装置１４には、高温ＳＱＵＩＤ１４Ａが用いられており、高温ＳＱＵＩＤ１４Ａ自体は動かされず磁気シールド容器１４Ｃに収納されており、冷却用液体窒素により冷却されている。したがって、非磁性配管１２からの液体酸素１１のリークを高精度に検出することができるように構成している。
【００３９】
本発明では、特に、非磁性配管１２に存在する液体酸素１１が検出の対象物となり、検査プローブ１３にはサーチコイル１３Ａと外部磁場を与えられる機構としての永久磁石１３Ｂが配置されており、この検査プローブ１３を非磁性配管１２に沿って移動させることによって、液体酸素１１のリークによるインダクタンスの変化をサーチコイル１３Ａにより検知するように構成している点に特徴を有している。
【００４０】
また、上記実施例では、非磁性配管内に液体酸素が導入される場合について述べたが、非磁性配管内に酸素ガスが導入される場合についても適用可能である。
【００４１】
なお、上記実施例では、外部磁場を与えられる機構として永久磁石を示したが、これに限定されるものではなく、例えば、電磁石などであってもよい。
【００４２】
また、上記実施例では流体酸素の検知について述べたが、常磁性を示す流体であれば、上記と同様に適用可能である。
【００４３】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明の液体酸素検知システムは、検出が困難な冷却媒体などとして用いられる液体酸素のリークを高精度に検出できる液体酸素検知システムとして利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の液体酸素の検知の原理を示す模式図（その１）である。
【図２】本発明の液体酸素の検知の原理を示す模式図（その２）である。
【図３】本発明の液体酸素の検知をＳＱＵＩＤ電圧に換算した図である。
【図４】本発明の液体酸素検知システムの全体構成図である。
【符号の説明】
【００４６】
１，１３Ａ    サーチコイル
２，１３Ｂ    永久磁石
３    インプットコイル
４，１４Ａ    高温ＳＱＵＩＤ
５，１１    液体酸素
６，１２    非磁性配管
７    電磁石
８    コイル
９    電源
１０    自己インダクタンスの測定器
１３    検査プローブ
１３Ｃ    容器
１４    インプットコイル（検出コイル）装置
１４Ｂ    冷却用液体窒素容器
１４Ｃ    磁気シールド容器
１５    ＳＱＵＩＤ駆動回路
１６    計測用コンピュータ
【図１】
2008196941.tif 000005
【図２】
2008196941.tif 000006
【図３】
2008196941.tif 000007
【図４】
2008196941.tif 000008