JP2001215164A - 霧状水滴を利用した真空・ガス漏れ検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 機器配管ラインの欠損部を簡便に精度高く検
出できる真空・ガス漏れ検知装置を提供すること。 【解決手段】 霧状水滴噴射手段１４と霧状水滴３の流
れに対し赤外線を照射する赤外線照射手段１０と、霧状
水滴の流れを赤外線反射として受光する赤外線カメラ８
を備え、霧状水滴３を検査対象となる機器配管ラインの
近傍に沿って噴射し、漏れに伴う霧状水滴の流れの変化
を赤外線カメラで画像認識することにより、不特定な検
査対象からなる機器配管ライン６の欠損部６ａを確実に
検知することを特徴とする真空・ガス漏れ検知装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、真空系、および
ガス系を構成する機器配管ラインの欠損箇所の検知装置
に関するものである。さらに詳しくは、この発明は、機
器配管ラインの欠損部での微量な真空漏れ、およびガス
の種類にかかわらず微量なガス漏れを霧状水滴を利用し
て、遠隔で外部から簡単に精度高く検知して、不特定な
検査対象からなる機器配管ラインの欠損部の検知を可能
とすることに特に有用である真空・ガス漏れ検知装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術とその課題】従来より、化学、食品、薬
品、電機、自動車などの各種工場、火力や原子力などの
各種発電所、石油精製や天然ガスなどの取扱い施設にお
いては、一般的な水、油や蒸気の供給循環ラインに加
え、可燃性ガスなどの各種ガス供給ラインや真空度を維
持する必要のある真空ラインなどの種々の機器配管ライ
ンが配置されていることは周知の通りであり、その保守
点検には常時多大な努力がなされてきている。

【０００３】特に可燃性や毒性のあるガスなどでは、微
量な漏れであっても、重大な事故を招くことになるた
め、早期に漏れを発見することが必要である。また、半
導体などの生産に見られるように真空度の維持が製品品
質に係わる場合や、火力、原子力発電所おける復水器に
おいては、真空度の維持が発電効率に影響を与えるた
め、上記と同様に漏れ箇所を早期に発見し、復旧するこ
とが非常に重要である。

【０００４】このような真空ラインにおける欠損部の検
知方法としては、従来より、音による検知方法や、可視
化トレーサーによる検知方法が用いられていた。音によ
る検知方法は、機器配管ラインに欠損が生じた場合、欠
損部に外部から空気が流れ込むために、欠損部と気流と
の間に摩擦音が生じ、この摩擦音を人またはセンサーが
感知することにより、異常と判断するものである。しか
しながら、このような音による検知装置は、欠損部への
空気流入量が大きい場合は、判断が容易であるが、空気
流入量が小さい微量な漏れの場合は、摩擦音が非常に小
さくなるため、環境の雑騒音などもあって異常判断が非
常に困難となる。

【０００５】一方、可視化トレーサーによる検知方法
は、人が煙などの可視化トレーサーなどを検査対象とな
る機器配管ラインの周囲に配置して、可視化トレーサー
が欠損部へ向かって流れていく挙動を人またはモニター
により観察することにより、漏れ箇所を判断するもので
ある。しかしながら、人が介在するため、検査対象が高
所や接近性の悪い所では、非常に検査作業が困難であ
り、特に微量な漏れの場合は、可視化トレーサーの挙動
も微妙であり、異常判断が非常に困難となる。

【０００６】その他の検知方法として、例えば、特開平
5-99780 号に開示されている容器漏洩検出方法は、大気
圧よりも高い正圧の容器内からの空気漏洩を判断する方
法であって、具体的には、あらかじめ容器内にレーザー
光吸収性の高いトレーサーガスを混入しておき、その容
器に亀裂が生じて内部の空気が漏れた場合には、その容
器内の空気とトレーサーガスの混合気体を収集し、その
混合気体にレーザー光を照射して吸収光のスペクトル解
析により、空気の漏洩を検知する方法である。

【０００７】そして、そのトレーサーガスとしては例え
ば６フッ化硫黄（ＳＦ６）などが用いられている。しか
しながら、このような方法では、あらかじめ容器内にト
レーサーガスを混入しておかなければならず、不特定な
検査対象からなる機器配管ラインの欠損部の検知には適
用しがたく、トレーサーガスの点検装置や費用面からも
実用化の障害となっている。

【０００８】また、特開平3-89132 号に開示されている
真空密閉容器の検査装置は、真空容器のキャップが閉ま
っている状態を判断する装置であり、具体的には、真空
容器のキャップ表面に対してホワイトノイズまたはピン
クノイズを照射し、真空容器のキャップを加振させ、そ
の固有振動数で振動するキャップに対してさらにレーザ
ー光を照射し、その反射したレーザー光を周波数解析す
ることにより、正常に閉まっているキャップかどうかを
判断する装置である。しかしながら、このような装置
は、真空容器を直接的に加振するものであり、このよう
な方法を固有振動数が変動する不特定な検査対象からな
る機器配管ラインには適用できない。

【０００９】またさらに、特開平3-44539 号に開示され
ている真空内ダスト監視装置は、真空内の希薄ダストを
一度ダスト捕集板上に捕集し、その捕集板上にレーザー
光を照射しその散乱光をカウントすることにより、ダス
トの濃度を測定するものである。しかしながら、このよ
うな方法は、上記と同様に不特定な検査対象からなる機
器配管ラインには適用できない。

【００１０】この発明は、上記した従来技術の課題に鑑
みてなされたものであり、不特定な検査対象からなる真
空系の機器配管ラインに対して、人の接近性が悪い場合
でも、外部から簡単に真空漏れの欠損部を検知できると
ともに、ガス漏れ検知も可能で、漏れが微量であって
も、精度が高く検知可能とする真空・ガスの機器配管ラ
インの欠損部の検知装置を提供するものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記した課
題を解決するもので、霧状水滴噴射手段と、霧状水滴の
流れに対し赤外線を照射する赤外線照射手段と、霧状水
滴の流れを赤外線反射として受光する赤外線カメラをを
備え、霧状水滴を検査対象となる機器配管ラインに沿っ
て噴射し、漏れによる霧状水滴の流れの変化を画像で認
識することにより、機器配管ラインの欠損部を検知する
ことを特徴とする真空・ガス漏れ検知装置である。

【００１２】本発明によれば、従来の真空漏れ検知装置
のようにあらかじめ容器内にトレーサーガスを混合する
必要はないため、不特定な検査対象からなる機器配管ラ
インに適用でき、取扱い容易でかつローコストであり、
さらに霧状水滴噴射手段と赤外線照射手段と赤外線受光
手段を一体として装置内に装備することができ、高所や
人の接近性の悪い場所でも、遠隔から簡単に真空・ガス
漏れの欠損部を確実に検知することができる真空・ガス
漏れ検知装置を提供することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、真空・ガス漏れによる吸引力・墳出力により流れを
変える霧状水滴の噴射手段と、霧状水滴の流れに対し赤
外線を照射する赤外線照射手段と、霧状水滴の流れを赤
外線反射光として受光する赤外線カメラを備え、機器配
管ラインの近傍に沿って霧状水滴を噴射し、真空・ガス
漏れに伴う霧状水滴の流れの変化を画像認識することに
より、機器配管ラインにおける真空・ガス漏れの欠損部
を検知することを特徴とする真空・ガス漏れ検知装置で
あり、従来の真空漏れ検知装置のようにあらかじめ容器
内にトレーサーガスを混合する必要はないため、不特定
な検査対象からなる機器配管ラインに適用でき、取扱い
容易でかつローコストであり、さらに霧状水滴噴射手段
と赤外線照射手段と赤外線受光手段を一体として装置内
に装備することができ、高所や人の接近性の悪い場所で
も、遠隔で外部から簡単に真空・ガス漏れの欠損部を確
実に検知することができる真空・ガス漏れ検知装置を提
供することができる作用を有する。

【００１４】

【実施の形態】図１は本発明の真空漏れ検知装置の基本
概念を示す概略図で、図において、１はプローブ、３は
照射赤外線、２は霧状水滴、４は赤外線反射光、５は検
出系、６は真空系の機器配管ライン、７は欠損部への流
入空気である。

【００１５】図１に示す通り、プローブ１から赤外線は
霧状水滴２の流れに照射され、その時真空系の機器配管
ライン６の対象領域に欠損部があれば、流入空気７（吸
引力）の作用により、霧状水滴の流れが変化するため、
その流れ変化を赤外線反射光４として画像認識するもの
である。

【００１６】そして、その画像を例えば赤外線カメラ８
などの検出系５を用いて観察することにより、真空系の
機器配管ライン６の対象領域に漏れ箇所が存在するかど
うかを判断するものである。

【００１７】用いる赤外線は、一般的な赤外線を用いて
もよいし、赤外線レーザー光を用いることもできる。そ
して霧状水滴の反射特性の良さから一定以上の赤外線の
照射量を確保することにより、環境の照度に関係なく、
赤外線照射された機器配管ラインの背景画像と合わせ鮮
明な霧状水滴の流れの画像を得ることができ、欠損部を
確実に検知できる。

【００１８】また、ガス漏れの場合は、ガス流出（噴出
力）の作用により、霧状水滴の流れが変化するので、上
記と同様にして検知できる。次に、本発明における検知
装置について具体的に説明する。

【００１９】図２は本発明の一実施の形態における真空
漏れ検知装置を示す概略図で、図の上方には、欠損部が
ない場合Ａを示し、下方には、欠損部がある場合Ｂを示
す。図において、６は真空系の機器配管ライン、６ａは
真空系の機器配管ラインの欠損部、８は赤外線カメラ、
９は赤外線透過フィルタ、１０は赤外線発光部、１１は
赤外線発光素子、１２は集光ズーム部、１３はＣＣＤ、
１４はスプレーガン、１５は水供給部、１６は弁、１７
は流量計、１８は流量調整弁、１９は空気供給チュー
ブ、２０は圧力計、２１は空気ボンベ、２２は画像伝送
ケーブル、２３は電源ケーブル、２４は画像モニタ、２
５は電源である。

【００２０】上記した検知装置において、スプレーガン
１４の水供給部１５に水が供給されると、空気ボンベか
ら供給される圧縮空気により、水は霧状水滴となってス
プレーガン１４から噴射する。この時、霧状水滴３の粒
状と噴射量および霧状水滴の到達距離は、スプレーガン
１４に圧送される圧縮空気の圧力を弁１６、流量調整弁
１８により、調整することにより適宜変更される。

【００２１】一方、赤外線は赤外線発光部１０から赤外
線発光素子１１により、赤外線照射領域Ｃに照射され、
背景画像となる機器配管ライン等からの赤外線反射光と
欠損部の有無を判断する霧状水滴の流れからの赤外線反
射光とを赤外線透過フィルタ９を経て、集光ズーム部１
２により集光し、ＣＣＤ１３および画像モニタ２４によ
り、霧状水滴の流れの変化を画像としてとらえ、欠損部
を検知するものである。なお、図２に示す通り、欠損部
がない場合Ａは、霧状水滴は噴射の一定方向に流れ、欠
損部がある場合Ｂは、欠陥部の方向へ流れの変化を起す
ため、両者で霧状水滴の流れが大きく異なり、ＣＣＤ１
３および画像モニタ２４により、霧状水滴の流れの変化
を確実に検知することができる。

【００２２】また、上記した実施の形態においては、真
空系の機器配管ラインの漏れの検知に適用した場合につ
いて説明したが、同様にガス系の機器配管ラインについ
ても、ガス種にかかわらず当然適用可能である。欠損部
からガスの噴出がある場合は、霧状水滴の流れは図の上
方に向かって変化するため、上記真空漏れの実施の形態
と同様にして、ガス漏れを検知することができる。

【００２３】以下、図３に示す実験装置を用いて本発明
の有効性を確認した。真空系の機器配管ラインの欠損部
を模擬した機器構成は図３に示した通りであり、吸引装
置２９として掃除機を用い、負圧パイプライン２６には
５ｍｍΦの穴状欠損部２７をあらかじめ設け、その穴状
欠損部２７から十分離れた位置に取り付けた真空計２８
により測定した負圧パイプライン内の圧力は、ほぼ0.02
3MPa（175mmHg ）であった。参考までに、一般的な火力
プラントの負圧のレベルは、ほぼ0.005MPa（40mmHg）で
あり、この真空度レベルの４〜５倍に相当する。

【００２４】次に、真空漏れに作用するガス種としては
対環境性を考慮し、空気、ヘリウムガス、霧状水滴につ
いて比較検討した。そして、この条件において、穴状欠
損部２７の直上（離間距離〜30mm）に向けて、各ガス種
を噴射するとともに、各ガスの流れに対して赤外線を照
射し、その領域における赤外線反射光を赤外線カメラで
画像としてとらえることにより、漏れによる各ガスの流
れの変化が検知できるかどうかを試験した。用いた赤外
線は、赤外線カメラに内蔵された発光素子６個、その波
長は８８０ｎｍであり、赤外線カメラは受像距離が最大
５ｍで、赤外線透過フィルタ、発光素子、コリメータ、
接眼レンズおよびＣＣＤから構成されている。噴射した
各ガスの流量は、空気３．５Ｌ／ｍｉｎ、ヘリウムガス
３．５Ｌ／ｍｉｎ、霧状水滴５．０Ｌ／ｍｉｎとした。
画像は取り込み画像と二値化画像について検討を行っ
た。

【００２５】

【表１】

【００２６】その結果は表１の通りであり、噴射ガスが
ない場合も含め、霧状水滴以外の場合では、漏れによる
ガスの流れの変化を赤外線カメラで捕らえることができ
なかった。霧状水滴は光反射特性も良く最も好適であ
り、試験での赤外線量は若干不足したため、取り込み画
像では、検知性はやや難であったが、２値化画像にする
ことにより正確に検知することが可能となった。

【００２７】

【発明の効果】以上詳しく説明したように、本発明は、
真空系およびガス系の機器配管ラインでの漏れが微量で
あっても、漏れに作用する霧状水滴を検査対象近傍に噴
射し、その流れの変化を画像認識することにより、不特
定な検査対象からなる機器配管ラインの欠損部を簡便に
確実に検知することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態における真空漏れ検知装
置の基本概念を示す概念図である。

【図２】この発明の実施の形態における真空漏れ検知装
置を示す概略図である。

【図３】この発明の実施例における真空系の機器配管ラ
インの欠損部を模擬した機器構成を示す概略図である。

【符号の説明】

１ プローブ ２ 霧状水滴 ３ 照射赤外線 ４ 赤外線反射光 ５ 検出系 ６ 真空系の機器配管ライン ６ａ 真空系の機器配管ラインの欠損部 ７ 欠損部への流入空気 ８ 赤外線カメラ ９ 赤外線透過フィルタ １０ 赤外線発光部 １１ 赤外線発光素子 １２ 集光ズーム部 １３ ＣＣＤ １４ スプレーガン １５ 水供給部 １６ 弁 １７ 流量計 １８ 流量調整弁 １９ 空気供給チューブ ２０ 圧力計 ２１ 空気ボンベ ２２ 画像伝送ケーブル ２３ 電源ケーブル ２４ 画像モニタ ２５ 電源 ２６ 負圧パイプライン ２７ 穴状欠損部 ２８ 真空計 ２９ 吸引装置 Ａ 欠損部がない場合 Ｂ 欠損部がある場合 Ｃ 赤外線照射領域

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空・ガス漏れによる吸引力・墳出力に
   より流れを変える霧状水滴の噴射手段と、霧状水滴に対
   し赤外線を照射する赤外線照射手段と、霧状水滴の流れ
   を赤外線反射光として受光する赤外線カメラを備え、機
   器配管ラインの近傍に沿って霧状水滴を噴射し、真空・
   ガス漏れによる霧状水滴の流れの変化を画像認識するこ
   とにより、機器配管ラインにおける真空・ガス漏れの欠
   損部を検知することを特徴とする霧状水滴を利用した真
   空・ガス漏れ検知装置。