JP4281001B2 - ガスリーク検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、配管工事等の完成検査時に、完成した配管（付属部品一式すべて含めて）や気密容器に漏れが有るか無いかを、定量的に検査するリーク検査装置に関する。

通常ガス配管を行った場合、完成時の引き渡し時に、配管の気密検査が行われる。配管全体で漏れがないことを確認したのち、気密検査成績書等を提出する。しかし、この検査成績書も指定検査圧力で漏れはありませんといった程度のものであり、指定検査圧力で何cc/min（またはg/sec等）以下の気密性能を有する等と定量的に行われるものではない。

通常簡単に気密検査をする場合、石鹸水等をかけて泡がでないことを確認し漏れがないことを確認している。また、指定検査圧力で配管にガスを封入し、封止してある程度の時間（数時間から十数時間程度かかる）をおいて、圧力の低下しないことを確認して検査している。しかし、前者の場合は配管が長距離の場合は、非常に大変な作業となり、検査漏れになる場合がある。また、後者の場合圧力をかけて封止しても、一日のうちでは朝夕と日中での気温差や、短時間での気温の変動等があると、温度によるガスの体積変化は非常に大きくなるため、圧力が封止時の初期値と同一になるとは限らず、場合によっては高くなる場合もある。

従来のように、石鹸水をかけて試験したりする場合に、配管が必ずしもいつも検査しやすい位置にあるとは限らず、狭い場所や、手の届かない所、曲がりくねった場所、または配管の裏表で全周に亘って試験しなければならず、実施しにくい場合もある。そして、それを全長に亘って試験しなければならない場合は、非常に大変な作業となる。
特に、リークが危険を招く場合は、より高感度なリーク試験装置として、ヘリウムガスを使用した、ヘリウムリークディテクタ等の高価な装置も市販されている。これは大気中に無いヘリウムガスを使用して、加圧してリーク試験を行い、リークがあればその部分に漏れたヘリウムが存在するため、検出器が反応する様になっているものである。これも石鹸水の泡を目で見る代わりに、ヘリウムガスをディテクタで検出するものである。つまり漏れている部分からでてくるガスが有るか無いかを調べる方法であり、原理的には石鹸水と同じ方法となる。従って、前記と同様に、検査部全体をくまなく検査しなければならず、検査に大変な作業を要する。

本発明の目的は、上記の問題点に鑑み、気密検査時における被検査対象物のガスリークを簡便な手段で求めることを可能にしたガスリーク検査装置を提供することにある。

本発明は、上記の問題を解決するために、下記の手段を採用した。
第１の手段は、配管や気密容器等からなる被検査対象物と、該被検査対象物に一定量のガスを供給するガス定量供給装置と、前記被検査対象物内のガス圧力を制御するガス圧力制御装置と、前記被検査対象物から排出されるガス量を計測する流量計とから構成され、前記被検査対象物におけるあるガス圧力に対する前記流量計におけるガス流量を計測するとともに、前記被検査対象物における他のあるガス圧力に対する前記流量計におけるガス流量とを計測し、前記計測されたガス圧力の差に対する前記ガス流量計の差との比から、気密検査時における被検査対象物のガスリーク量を求めることを特徴とするガスリーク検査装置である。

請求項１に記載の発明によれば、一カ所から一度に被検査対象物である全ラインが測定できる利点が有り、その測定デ−タも流量値（質量流量換算）であるため定量的な表現となる。
また、測定が簡単で全体を一度に検査できるので、被検査対象物としてラインの定期的な保守等にも使用でき、異常が早期に発見でき、ラインを予め何カ所かに分けられるようにバルブを付けて配管を区切るようにすれば、部分毎にチェックができ、異常箇所も迅速に発見できる。

本発明の実施形態を図１乃至図６を用いて説明する。
図１は、本実施形態の発明に係るガスリーク検査装置の構成を示す図。図２はガスリーク検査装置に適用される被検査対象物の構成の一例を示す図ある。
これらの図において、入口ガス定量供給装置５０は、ガスボンベ１、減圧弁２、質量流量型流量制御装置３、圧力計５、ガス供給口１１によって構成され、出口ガス流量計測装置５１はガス導入口１２、圧力計６、加圧制御装置７、質量流量型流量計８、排気ライン１０によって構成される。また、被検査対象物５４は被検査対象物本体、バルブ６１、圧力計６２等で構成される。
これらの図に示すように、図１に示すガスリーク検査装置の入口ガス定量供給装置５０のガス供給接続口１１は、図２に示す被検査対象物５４である被測定対象ラインガス入口２５に接続されてガスが供給され、被検査対象物５４の被測定対象ラインガス出口２６は、図１に示す流量測定装置接続口１２に接続され、出口ガス流量計測装置５１の質量流量型流量計８を通過したガス量を測定することによってガスリークが測定される。
ここで、 入口ガス定量供給装置５０は、図２に示す被検査対象物５４に測定中常に一定値のガスを安定供給するのみであり、出口ガス流量計測装置５１に設けた加圧装置７を使用して、被検査対象物５４である被検査対象ライン（被検査配管）の内圧を変え、印加圧力値（圧力計６）に対するそのときの質量流量型流量計８のガス流量を測定する。

このように、本実施形態のガスリーク検査装置においては、被検査対象物５４からのガスリーク量が印加ガス圧力に比例して大きくなる現象に着目したものであり、出口ガス流量計測装置５１側に加圧用の加圧制御装置７を設け、これによって圧力を２点以上変化させる。ガスリークが有る場合はその出口側の質量流量型流量計８のガス流量値に変化を生ずる。このように、入口側の流量は一定を保つているだけで出口側の流量の変化のみを測定してガスリークを検査することが可能となる。この原理を応用し出口側の一台の質量流量型流量計のみで、圧力に対する流量値の変化を測定し、その変化の傾きから安定して、高い精度でリークするガスを定量的に求めることができる。
この場合、質量流量型流量計８のカタログ値の精度としての相対精度（±０．２％）の範囲で測定できるので非常に高精度な測定を可能とする。絶対精度（±２％）を利用して測定する場合の１０倍の精度を達成できる。

図３は、被検査対象物５４にリークのない場合の測定例を示す図であり、横軸は図１に示す出口ガス流量計測装置５１の圧力計６によって計測された圧力値、縦軸は図１に示す出口ガス流量計測装置５１の質量流量型流量計８によって計測されたガス流量値である。
同図に示すように、被検査対象物５４にリークのない場合は、加圧制御装置７を使用して加圧した状態でも、質量流量型流量計８に減少を生じないのでガス圧力に対して流量の測定値が一定値であることを示す。

図４は被検査対象物５４に多少リークのある場合の測定例を示す図であり、出口ガス流量計測装置５１の加圧制御装置７の圧力を上昇していくと、質量流量型流量計８の流量の測定値が減少してゆく。この例から解るように圧力を上昇させて流量値が減少するか否かを検出することにより、リークが有るか無いか検出できる。より高気密の検査をする場合は流量計のレンジが小さいものを使用すればその機器の検出限界（再現性の範囲）まで使用できる。

このように、本発明のガスリーク検査装置は、ガス被検査対象物５４における圧力計６において計測されたあるガス圧力に対する質量流量型流量計８において計測されたガス流量と、被検査対象物５４における圧力計６において計測された他のあるガス圧力に対する質量流量型流量計８において計測されたガス流量とを求め、前記検出された両ガス圧力の差に対する両ガス流量との差との比（勾配）を求め、この比（勾配）から被検査対象物のガスリーク量を定量的に求めるものである。

図５は、図１に示したガスリーク検査装置の入口ガス定量供給装置５０と異なる入口ガス定量供給装置５０の構成を示す図であり、質量流量型流量制御装置３と直列に切換バルブ２０を設けるともに、質量流量型流量制御装置３と切換バルブ２０との直列体と並列に補助回路用減圧弁２１と切換バルブ20との直列体を接続したものであり、補助回路用減圧弁２１を用いることによって、測定圧近傍まで、ガスを別回路から供給し、待ち時間を短縮し、能率向上を図ろうとするものである。
このように構成することにより、配管容量の大きい場合に、微少リーク量の範囲で計測したい場合、供給流量を増加し、定常状態に達するまでの時間を短くして、計測時間の短縮化を図ることができる。

図６は、図１に示したガスリーク検査装置の入口ガス定量供給装置５０及び出口ガス流量計測装置５１と異なる入口ガス定量供給装置５０及び出口ガス流量計測装置５１の構成を示す図であり、入口ガス定量供給装置５０において、質量流量型流量制御装置３と直列に切換バルブ２０を設け、さらに質量流量型流量制御装置３と切換バルブ２０との直列体と並列に質量流量型流量制御装置４と切換バルブ20との直列体を接続し、出口ガス流量計測装置５１において、切換バルブ２０と直列に質量流量型流量計８を設け、さらに切換バルブ２０と質量流量型流量計８の直列体と並列に切換バルブ２０と質量流量型流量計９との直列体を接続したものである。

このように構成することにより、大〜小流量をより容易に測定することが可能となり、流量計を複数（２台以上）用いて、リーク量が大きい場合から小さい場合まで種々の状況に対応出来る使いやすい構造とすることができる。
最初の段階では大きなリークも予想され、その場合は大きな流量計を使用して測定し、後に小流量レンジに切り換えて、微少量の検査へと段階的に実施できる構造としたものである。異なるレンジのものを揃えて、だんだん小さくしてゆくことによって、一台の装置で広範囲に対応することができると同時に、より容易に使用することができる。

本実施形態の発明に係るガスリーク検査装置の構成をに示す図である。 ガスリーク検査装置に適用される被検査対象物の構成の一例を示す図ある。 被検査対象物５４にリークのない場合の測定例を示す図である。 被検査対象物５４に多少リークのある場合の測定例を示す図である。 図１に示したガスリーク検査装置の入口ガス定量供給装置５０と異なる入口ガス定量供給装置５０の構成を示す図である。 図１に示したガスリーク検査装置の入口ガス定量供給装置５０及び出口ガス流量計測装置５１と異なる入口ガス定量供給装置５０及び出口ガス流量計測装置５１の構成を示す図である。

符号の説明

１ ガスボンベ
２ 減圧弁
３，４ 質量流量型流量制御装置
５，６ 圧力計
７ 加圧制御装置
８，９ 質量流量型流量計
１０ 排気
１１ ガス供給接続口
１２ 流量測定装置接続口
２０ 切換バルブ
２１ 補助回路用減圧弁
２５ 被測定対象ラインガス入口
２６ 被測定対象ラインガス出口
５０ 入口ガス定量供給装置
５１ 出口ガス流量計測装置
５４ 被検査対象物（通過型）
６１ バルブ
６２ 圧力計

Claims (1)

1. 配管や気密容器等からなる被検査対象物と、該被検査対象物に流量を一定に保ってガスを供給するガス定量供給装置と、前記被検査対象物から排出されるガス量を計測する流量計と、前記被検査対象物に対して流量計側に設けた前記被検査対象物内のガス圧力を制御するガス圧力制御装置と、から構成され、前記被検査対象物に流量を一定に保って供給しながら、被検査対象物におけるあるガス圧力に対する前記流量計におけるガス流量を計測するとともに、前記被検査対象物における他のあるガス圧力に対する前記流量計におけるガス流量とを計測し、前記計測されたガス圧力の差に対する前記ガス流量計の差との比から、気密検査時における被検査対象物のガスリーク量を求めることを特徴とするガスリーク検査装置。

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