JP2002048250A

JP2002048250A - 微小流量調整弁

Info

Publication number: JP2002048250A
Application number: JP2000231550A
Authority: JP
Inventors: Seiji Hiroki; 成治廣木; Tetsuya Abe; 哲也阿部; Sadamitsu Tanzawa; 貞光丹澤; Jiyunnosuke Nakaya; 潤之助仲谷; Katsusuke Shimizu; 克祐清水
Original assignee: Japan Atomic Energy Research Institute; Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd; Japan Atomic Energy Agency
Priority date: 2000-07-31
Filing date: 2000-07-31
Publication date: 2002-02-15
Anticipated expiration: 2020-07-31
Also published as: JP3482180B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】薄膜形成用ＣＶＤ装置等の微小流量調整弁に関
し、特にプローブガス法による漏洩検知手法開発におい
て従来技術の漏洩弁を用いた場合、弁内の淀みにより、
プローブガスの混入から検出までの正しい時間が把握で
きなかったので、この不具合を解消する調整弁を提供す
る。【解決手段】管内流路と漏洩口９２とを連通しかつ上端
を管内流路まで突出させた弁管３を軸心に配置した弁体
７、弁体上方に固定され、軸心方向ボア内で弁棒６を昇
降自在にした弁ハウジング８、弁棒下端から垂下し孔に
挿入され、弁管との間に微小な水を流すクリアランスを
形成するニードル２、弁管上端の弁座４とパッキンから
なり、この密着で管内流路を閉位置にし、又は管内流路
を開放し流量制御領域にする開閉機構域を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜形成用ＣＶＤ
装置等における微小量の物質を流体中に導入するための
流体導入機器等に設置される微小流量調整弁に関わり、
特に、真空境界ならびに冷却用冷媒チャンネルを有して
おり、冷媒検出が真空保持という観点から非常に重要と
なり、しかも、各種の機器が複雑に入り組んで構成され
ているために、冷媒の漏洩検出が著しく困難な核融合炉
の真空容器、配管等における冷媒検出手法確立のために
微小量の冷媒を取り出すための微小流量調整弁に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】薄膜形成用ＣＶＤ装置あるいは流体漏洩
検知手法等に関する試験研究用装置等においては、微小
量の薄膜形成用等に必要な物質を、例えば水素ガス等の
流体中に導入する流体導入機器に設置され、一定量の微
小の流体を抽出できる微小流量調整弁を設置することが
必要とされている。また、真空境界ならびに冷却用冷媒
チャンネルを有した、冷媒検出が、真空保持という観点
から非常に重要となる核融合炉の真空容器等において
は、その検出手法を確立する試験研究用装置において漏
洩時の冷媒を検出するために同様に一定量の微小の冷媒
を抽出できる微小流量調整弁の設置が必須のものとなっ
ている。

【０００３】一方、通常の真空容器等の漏洩箇所を検出
する方法として一般に用いられている方法としては、真
空吹き付け法（スプレー法）、真空外覆法（真空フード
法）、真空積分法、吸入法（スニッファ法）、加圧積分
法、吸盤法（サクションカップ法）、真空容器法（ベル
ジャー法）、浸漬法（ポンピング法）等があり、これら
は日本工業規格（ＪＩＳＺ２３３１）において「ヘリウ
ム漏れ試験方法」として示されており、当業者にとって
は公知のものとなっている。

【０００４】これらの試験方法の中で、被試験体である
真空容器を真空状態に維持し、ヘリウム漏れ検出器（ヘ
リウムリーク検出器）を管路で接続してサンプルガスを
吸引しつつ、真空容器の外側からヘリウムガスをヘリウ
ム漏れ検出器で検出して漏洩箇所を特定するスプレー法
は、漏洩位置が特定でき、非常に小さいリーク量まで検
出できるとともに、漏洩量が定量にできるなどの利点が
あるため、比較的広く採用されている。

【０００５】しかしながら、上述した核融合炉等におけ
る真空容器、圧力容器、配管等内の冷媒漏洩検知では、
各種の機器が複雑に入り組んで設けられているため、サ
ンプルガスを吸引しつつ、真空容器の外側からヘリウム
ガスを検出するためのサンプルガス吸引のための管路の
冷却水管路への接続若しくはヘリウム漏れ検出器容器を
漏洩が予測される任意の箇所へ設置することが難しく、
上述した真空吹き付け法（スプレー法）は適用できな
い。

【０００６】また、核融合炉内水冷機器等の水漏洩検知
においては、漏洩が予想される箇所には通常水が充填さ
れており、この水がヘリウムの通過を阻止するために、
上述した流体中のヘリウムを検知して冷媒漏洩を検知す
るようにした、「ＪＩＳＺ２３３１」「ヘリウム漏れ試
験方法」に示されている冷媒漏洩検知方法では、核融合
炉等における冷却水から漏洩する冷媒漏洩検知はできな
い。

【０００７】一方、核融合炉等における真空容器、圧力
容器、配管等の冷媒を含有する水漏洩検知に適用できる
漏洩検知手法としては、水循環系統内の水中に混入させ
たプローブガスおよび水を、真空容器、配管等のクラッ
クなど漏洩位置から漏洩させ、水中に存在するプローブ
ガスを、真空容器等に設置した真空ポンプに付属したガ
ス検出器で検知する、いわゆるプローブガス方法が知ら
れている。このプローブガス法技術確立のための試験研
究においては、配管等のクラックを模擬して、漏洩を模
擬させることのできる微小量の流体を流出させることの
できる微小流量調整弁を使用しなければならない。

【０００８】しかしながら、これらの試験研究におい
て、従来の微小流量調整弁を使用するようにした場合、
水循環系統の側壁の一部に微小流量調整弁を取り付け、
開閉する弁棒および弁座を収容した弁箱内に、検出する
ガスを含有する水を分岐して導き、微小流量調整弁が開
放している時にのみ真空排気系へ微少な漏洩を許容せし
めることができるが、このような型式の微小流量調整弁
では弁箱内で水の流れに淀みが発生してしまうため、淀
み部分の水が真空排気系に排出されるまでに時間がかか
り、検出時間に遅れが生じプローブガスの混入から検出
までの正しい時間が把握できず正確な漏洩個所を特定で
きないと言う欠点がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、ヘリウムガ
スをスプレーすることができず、また、漏洩箇所に通常
水が充填されており、この水がヘリウムの通過を阻止す
るために、ヘリウムを検知ガスとして冷媒漏洩を検知す
るようにした、「ＪＩＳＺ２３３１」に示されている
「ヘリウム漏れ試験方法」に示されている冷媒漏洩検知
方法が使用できず、さらには、これを解決するプローブ
ガス法の技術確立のため水の流れに淀みが発生しプロー
ブガスの混入から検出までの正しい時間が把握できず、
漏洩箇所の特定できない欠点を解決することができ、核
融合炉等における真空容器、圧力容器、配管等の冷媒の
漏洩および漏洩箇所の特定ができる冷媒漏洩検知手法確
立のために適用できる微小流量調整弁を提供することを
目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】このため、本発明の微小
流量調整弁は、次の手段とした。

【００１１】（１）物質が溶解・拡散した水を通過させ
るために、貫通して設けられた管内流路と管内流路を通
過する水に溶解・拡散した物質の濃度を検出するため
に、物質の溶解した水を導入するようにした漏洩口とを
連通する孔を穿設した弁管を軸心に配置した弁体を設け
た。

【００１２】（２）弁体の上方へ同軸にして固定され、
軸心に沿って穿設されたボア内を弁棒が昇降自在にされ
た弁ハウジングを設けた。

【００１３】（３）ボア内を昇降自在にされた弁棒の下
端に配設されたパッキンを貫通して、弁棒の下端から垂
下され、弁管に穿設された孔に挿入されて、外周面と弁
管の内周壁との間に、物質が溶解・拡散した水の微小な
所定流量の流れを許容するようにしたクリアランスを形
成するニードルを設けた。

【００１４】（４）弁管の上端から管内流路の中央部ま
で突出させた突出端に設置された弁座と弁棒の下端に配
設されたパッキンとからなり、弁棒の軸線方向に下降に
よりパッキンと弁座とが密着して管内流路を閉塞し、若
しくは弁棒を上昇させることにより、管内流路を開放し
て物質が溶解・拡散した水を通過させ、通過する水の微
小量を漏洩口へ導入させることのできる、流量制御領域
にするための開閉機構域を設けた。

【００１５】これにより、ニードルと弁棒は同心の円筒
状のボア内で、同軸にされた弁体と弁ハウジングの軸心
方向に配置された主軸線に沿って軸線方向に移動して、
閉位置では弁棒下端に配設されたパッキンと管内流路の
中央部に配置された弁座の上面とが密着することによ
り、管内流路内の水の流れを閉塞する閉位置を形成し、
また、開位置、すなわち流量制御領域では、ニードル外
面と弁管内面とにより、予め定められたクリアランス量
にされた隙間によって管内流路から漏洩口への微少な水
の流れが許容され、かつ物質が溶解・拡散した水が管内
流路を通過する際には、弁管の上部から管内流路の中央
部にまで突出させて弁座を設けるようにしているので、
弁体内に貫通して設けた管内流路での流れの淀みの発生
防ぎ、かつ正しい流速を確保することができ、時間遅れ
を生じることなく水中に溶解・拡散した物質を検出する
ことができるので、システムからの水の漏洩ばかりでな
く、漏洩箇所を検知することができる。

【００１６】また、本発明の微小流量調整弁は、上述
（１）〜（４）の手段に加え、次の手段とした。

【００１７】（５）弁ハウジングの上方に球体等を介し
て連結され、弁棒と同心にされて弁ハウジングの上端か
ら上方に突出された押棒の上端部が挿入される区画を底
面部に凹設したノブを設けた。

【００１８】（６）ノブの側部から区画内へ挿入され、
区画内へ挿入されている押棒の上端部を側方から押圧し
て、ノブの回動により押棒を回動させ押棒の下方に球体
を介して配置されている弁棒から垂下されているニード
ルを回動させることなく弁棒を昇降させることができ、
ニードルの回動により変動することのあるクリアランス
量を一定値に保持する止ネジを設けた。

【００１９】これにより、上述（ａ）に加え、管内流路
を開放して管内流路を流れる水をクリアランスを通過さ
せて漏洩口に導入する流量制御を行う場合に、弁管内を
上下動するニードルが回転すると、ニードルの外面と弁
管の内面で形成される、厳しい条件で設定されるクリア
ランスを一定に保つことが困難となるが、ノブの回転に
伴う弁棒の移動、いわゆる、マイクロメータ・ハンドル
式にして、ニードルと弁管相互間の回転動作を無くすよ
うにしたことにより、ニードルまたは弁管が厳密な意味
で丸くない、あるいは長手方向軸線との間に僅かな不整
合がある場合でも、ニードルの回転により生じることの
ある流量の変化を防止することができる。このような構
造にすることにより、高い精度が要求されるニードルと
弁管で形成されるクリアランスは、安定した状態に維持
でき、所定の微小流量の水を漏洩口へ導入することがで
きるものとなる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の微小流量調整弁の
実施の一形態を図面にもとづき説明する。図１は、本発
明の微小流量調整弁の実施の第１形態としてのプローブ
ガス法を適用した水漏洩検出システムの全体構成図、図
２は、微少漏洩を発生させるための図１に示す微小流量
調整弁の正面部分断面図、図３は、図１に示す微小流量
調整弁の側面部分断面図、図４は、図１に示す微小流量
調整弁の要部示す拡大図である。

【００２１】図１において、１は微小流量調整弁、１０
０は試験体、１０１は真空容器、１０２は真空ポンプ、
１０３はガス検出器、１０４、１０５は循環ポンプ、１
０６は流量計、１０７は混合タンク、１１０は混合点、
１２０、１２１、１２２、１２３、１２４はシステムを
構成する管路、１２５は冷却器、１２６は投入弁、１２
７は放出弁、１３０、１３１、１３２、１３３はそれぞ
れヒータである。

【００２２】試験体１００は、円筒形の密閉容器で下方
に流入口、上方に流出口を有しており、循環ポンプ１０
４から吐出される水は流量計１０６を経て、管路１２０
から試験体１００内に流入する。また、試験体１００を
通過した水は、管路１２１を経て循環ポンプ１０４に吸
入されるいわゆるクローズドループを構成している。ま
た、試験体１００の上流側である管路１２０には、バイ
パス回路として、管路１１８、循環ポンプ１０５、混合
タンク１０７および管路１１９が設けられ、水漏洩検出
システム内の水の総量調整と、投入弁１２６から投入さ
れる後述する水中に混合・拡散される物質としてのプロ
ーブガスを、クローズドループを構成する水循環系内に
混入させるようになっている。

【００２３】また、放出弁１２７は、混合タンク１０７
内のプローブガスの圧力、すなわち、水循環系内の圧力
を一定にするための機能をもっている。投入弁１２６か
ら投入されるプローブガスは、水中に溶解・拡散しやす
く、かつ、真空容器１０１を真空にする真空ポンプ１０
２で吸引され、微小流量調整弁１から水が漏洩したとき
に、水とプローブガスが分離して真空容器１０１と真空
ポンプ１０２との間に設置されたガス検出器１０３で濃
度が容易に検知・分析できるようにしている。

【００２４】本実施の形態では、プローブガスとしては
炭酸ガス（ＣＯ2）、クリプトン（Ｋｒ）を用いると共
に、水漏洩検出システム内の圧力を一定に保持するため
に、混合タンク１０７内にも前述したように、投入弁１
２６からもプローブガスを投入し封入できるようにして
いる。また、試験体１００の側面には、図に示すように
微小流量調整弁１Ａ、Ｂ、Ｃからなる３個の微小流量調
整弁１が設けられ、管路１２４により試験体１００との
間を循環するように構成されている。

【００２５】微小流量調整弁１Ａ、Ｂ、Ｃからなる微小
流量調整弁１からの漏洩水は、微小流量調整弁１と真空
容器１０１とを連結する管路１２３を通って真空容器１
０１に吸引される。真空容器１０１内は、真空ポンプ１
０２で吸引されており、一定の真空度が保持されてお
り、また前述したように、真空容器１０１と真空ポンプ
１０２との間に設置されたガス検出器１０３が設けられ
ており、水から分離した物質としてのプローブガスの濃
度が検知・分析できるようにしてる。

【００２６】また、水漏洩検出システム内の水の温度を
一定に保持するために、冷却器１２５が管路１２１に、
ヒーター１３０、１３１、１３３が、試験体１００、混
合タンク１０７の側面及び管路１２１のそれぞれ適した
位置に設けられ、また、微少な漏洩水の結露を防止する
ために、ヒーター１３２が管路１２３の適した位置に設
置されている。

【００２７】次に、図２、図３および図４により、本実
施の形態の水の微少な漏洩を検出するための微小流量調
整弁１について説明する。図２、３および４に示すよう
に、本実施の形態の微小流量調整弁１は、ニードル２、
弁管３、弁座４、パッキン５、弁棒６、弁体７、弁ハウ
ジング８、ピストン９、ノブ１０、押し棒１１、係合部
１２、ネジスリーブ１３、頭部１４、突起部１５、球体
１６、下部ボア１７、中間ボア１８、バネ１９、止ネジ
２０、ホルダー２１、Ｏリング２２、２５、２６、カラ
ー２３、雄ネジ２４、照明口３０、３１、観察窓３３、
ガラス３４、フランジ３５、ボルト３６、流入口９０、
流出口９１、漏洩口９２からなる。

【００２８】図２に示すように、この微小流量調整弁１
は、流入口９０から流出口９１へ流れる水の微少な流れ
を精度よく制御するための弁である。そのために、ニー
ドル２と弁管３は同心にされた下部ボア１７、中間ボア
１８からなる円筒状ボア内で主軸線に沿って軸線方向に
移動して、さらに、ニードル２は回転動作をしないよう
に工夫されている。このニードル２の軸線方向の移動に
より、流入口９０と流出口９１間に形成された管内流路
２５は、閉位置と流量制御領域にできるが、特に後者の
流量制御領域にした場合に於いては、ニードル２の回転
が厳しいクリアランス精度の確保、あるいはリーク特性
の再現性を高める上で流量制御性能を著しく阻害するも
のとなる。

【００２９】このために、ニードル２の回転を防止する
ための手段として、以下に詳しく説明するように、マイ
クロメータ・ハンドル方式を採用するようにしている。
これにより、流量制御精度の高い非回転式のニードル２
による弁とすることができる。

【００３０】図２において、弁ハウジング８は、弁体７
と雄ねじ２４で結合され、内部には、図示するごとく下
方より、弁棒６、バネ１９、ピストン９、球体１６、押
し棒１１、ノブ１０等が装備されている。ノブ１０の軸
心に配置される押し棒１１は、止めねじ２０によりノブ
１０の軸心部に固定される。ノブ１０と押し棒１１の非
回転結合は、止めねじ２０による押し棒１１の押圧と押
し棒１１の上端から突出させた係合部１２がノブ１０の
軸心部に穿設されたノブ１０内の上端部に当接すること
によりにより行われる。ネジスリーブ１３は、内側ネジ
溝と押し棒１１の外周に螺設されたネジ山との螺合及び
外側ネジ山と弁ハウジング８の内側ネジ溝との螺合によ
り結合され、ノブ１０の回転により押し棒１１を上下さ
せるようになっている。

【００３１】また、弁体７には上下する押し棒１１の方
向と直交し水が通過する流入口９０、流出口９１、流入
口９０と流出口９１との間に形成される管内流路２５お
よびニードル２と弁管３との間に形成されるクリアラン
スを経て漏洩水が導入する漏洩口９２が設けられ、さら
に漏洩口９２の下部には、照明口３０，３１、および観
察口３３が、ガラス３４、パッキン（図示せず）、フラ
ンジ３５およびボルト３６により密閉状態にされて設け
られている。

【００３２】図３は、漏洩口９２、流入口９０、流出口
９１との周辺を詳しく説明するための図２の側方視図
で、また図４は、ニードル２、弁管３および弁棒６の主
要部を拡大して示したものである。これらの図に示すよ
うに、ホルダー２１は、弁棒６の同心性を保つために弁
体７の中心部に圧入され、ノブ１０を回転すると球体１
６を介して弁棒６が下方に移動し、弁棒６下端から垂下
された突起部１５下端に設けたパッキン５の下面と弁座
４の上面が接触して、流入口９０と流出口９１との間の
管内流路２５は、閉止状態の閉位置となる。

【００３３】また弁管３の上端部に形成される管内流路
２５には、流入口９０から流出口９１へ流れるプローブ
ガスが混入された水流に淀みができないように形成され
るとともに、より正確な管内流速２５を確保するため
に、管内流路２５の中心部まで突出させている。これに
より、管内流路２５に生じる水の淀みによって生じる時
間遅れの誤差を排除することが可能になる。この一例と
して、ニードル２と弁管３の寸法およびクリアランス、
さらには、このような寸法およびクリアランスすること
によって、実現できる管内流路２５から漏洩口９２に漏
洩する水のリーク量を、表１に示す。

【００３４】

【表１】

【００３５】表１に示すごとく、ニードル２と弁管３の
クリアランスδ＝（ΦＤ₂ーΦｄ）は、０, ００３−
０, ０１程度の非常に小さいものにすることができ、管
内流路２５から漏洩口９２に漏洩する水リーク量を、１
０〜４００μｇ／sec 程度の微少な流量制御量にして制
御することができる。また、弁管３は、水が断熱膨張す
る際の温度変化を防止するために、相当の体積が必要で
あり、製作・加工が困難な場合には温度変化を少なくで
きる素材による多重管で作成するようにしてもよい。

【００３６】本実施の形態の微小流量調整弁１は、上述
の構成にされているので、本実施の形態の微小流量調整
弁１を使用し、プローブガス法を適用した水漏洩検出シ
ステムにおいては、循環ポンプ１０４および循環ポンプ
１０５が正常に運転された状態で、一例として、試験条
件を水系統の混合タンク１０７に封入されたプローブガ
スによる圧力制御による水圧が５ａｔａ、ヒータ１３
０，１３１および冷却器１２５による温度制御による水
漏洩検出システム中の水の温度が５０〜１００℃、循環
水流量がポンプ１０４による制御および流量計１０６に
よる計測で約０、４ｌ／min 、真空ポンプ１０２による
真空引きで真空容器１００の真空度が１×１０^-5 torr
程度のものにすることができる。

【００３７】つぎに、本実施の形態の微小流量調整弁１
作用について述べと、循環ポンプ１０４を運転し、吐出
流量を制御した状態でヒータ１３０、１３３および冷却
器１２５で温度制御をして、試験条件を上述したような
条件に設定する。次いで、循環ポンプ１０５を運転し
て、ヒータ１３１により混合タンク１０７の温度を循環
ポンプ１０４から吐出される水の温度を合わせる。ま
た、真空排気系は、真空容器１０１の真空度を上述した
真空度に保つとともに、ガス検出器１０３は、真空容器
１０１から排出されるプローブガスの検知ができる状態
に設定しておく。

【００３８】さらに、水漏洩検出システム内の水および
プローブガスの流れは、図１で示す→印で示すようにし
ている。管路１２０および試験体１００の流路長さを、
Ｌ₁〜Ｌ₅で示しているが、管路１２２の長さＬ₂は、
試験条件によって変更できるようにしている。

【００３９】この状態で、微小流量調整弁１のうちの微
小流量調整弁１Ａ，ＢあるいはＣを閉位置から開位置に
制御すると、後述するように微小流量調整弁１Ａ，Ｂ，
Ｃの特性により、試験体１００から微小流量調整弁１
Ａ，Ｂ，Ｃに導入された水が管路１２３から真空容器１
０１に流出する。流出後、プローブガスは真空容器１０
１等の真空排気系で水と分離し、ガス検出器１０３で検
知される。さらに、管路１２３に水が流出する際の結露
を防ぐために、ヒータ１３２が設けられているので、微
小流量調整弁１Ａ，Ｂ，Ｃから真空容器１０１に流出す
る水が結露して、ガス検出器１０３で検知されるプロー
ブガスの濃度が変化するようなことはない。

【００４０】つぎに、図２により微小流量調整弁１Ａ，
Ｂ，Ｃからなる、本実施の形態の微小流量調整弁１の作
用・効果について説明する。３つの微小流量調整弁１
Ａ，Ｂ，Ｃは、試験体１００の側面に上流側から下流側
に向けて配置されている。試験体１００から微小流量調
整弁１の流入口９０に流入した水は、そのまま流出口９
１へ流出し、管路１２４を経て試験体１００に戻るが、
その途中で微小流量調整弁１が開放状態になっていれ
ば、管内流路２５での水の淀みの影響による時間遅れの
弊害を受けることなくプローブガスを溶解した水が、管
内流路２５からニードル２と弁管３で形成されるクリア
ランスを通って漏洩口９２へ漏洩する。

【００４１】このときの漏洩量は、ニードル２と弁管３
のクリアランスおよび弁管３へのニードル２の挿入長さ
に関係して制御され、予定された漏洩量のものにするこ
ともできる。微小流量調整弁１Ａ，Ｂ，Ｃから漏洩した
水を模擬する水は、ヒータ１３２によって結露すること
なく管路１２３を流れ、真空容器１０１内で拡散・分離
し、プローブガスのみが、ガス検出器１０３で検出され
てプローブガス定量測定が可能になる。また、管路１２
０の混合点１１０から試験体１００までの流路長さと水
の流速は、試験条件によって既知であるから、本実施の
形態の微小流量調整弁１を使用することによって、淀み
による時間遅れを考慮する必要なく、正確にプローブガ
スの混入時間と検出時間から水漏洩検出システム内で漏
洩を生じている漏洩箇所の特定が可能となる。管路１２
０から試験体１００に流入し、また試験体１００を通過
した水は、管路１２１を経て循環ポンプ１０４に吸入さ
れ循環する、いわゆるクローズドループを構成してい
る。

【００４２】また、試験体１００の上流すなわち管路１
２０には、バイパス回路として、管路１２５，循環ポン
プ１０５、混合タンク１０７および管路１２６が設けら
れ、システム内の水の総量調整と、投入弁１２６から後
述するプローブガスを水循環系内に混入させるようにな
っている。放出弁１２７は、プローブガスの圧力すなわ
ち水循環系内の圧力を一定にするための機能をもってい
る。

【００４３】プローブガスは、水中に溶解・拡散しやす
く、かつ真空ポンプ１０２で吸引され、微小流量調整弁
１から水が漏洩したときに、水とガスが分離して、下流
のガス検出器１０３で濃度が容易に検知・分析できるこ
とが重要である。本実施例では、プローブガスとして炭
酸ガス（ＣＯ₂）、クリプトン（Ｋｒ）を用いると共
に、システム内の圧力を一定に保持するために、混合タ
ンク１０７内にもプローブガスを封入している。試験体
１００の側面には、図１で示すように３個の微小流量調
整弁１Ａ，Ｂ，Ｃが管路１２４により循環するように構
成されている。

【００４４】また、微小流量調整弁１Ａ，Ｂ，Ｃからの
漏洩水は、管路１２３から真空容器１０１に吸引され
る。このため、真空容器１０１内の圧力は、真空ポンプ
１０２で吸引され１０^-5 torr 程度にされるがその途中
にガス検出器１０３が設けられている。システム内の水
の温度を一定に保持するために、冷却器１２５、ヒータ
ー１３０，１３１，１３３がそれぞれ適した位置に設け
られ、また微少なリーク水の結露を防止するためにヒー
ター１３２が設備されている。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の微小流量
調整弁は、弁体を貫通して設けた管内流路を通過する水
に溶解・拡散した物質を検出するため、管内流路と漏洩
口とを連通する孔を穿設した弁管を軸心に配置した弁
体、弁体上方に同軸にして固定され、軸心に沿って穿設
されたボア内を弁棒を昇降自在にした弁ハウジング、弁
棒下端に配設されたパッキンを貫通し、弁棒の下端から
垂下して弁管の孔に挿入され、弁管の内壁との間に微小
な所定流量の水の流れを許容するクリアランスを形成す
るニードル、管内流路の中央部まで突出させた弁管上端
に設置された弁座とパッキンからなり、弁棒の下降によ
りパッキンと弁座とが密着して管内流路を閉塞し、又は
弁棒上昇により管内流路を開放して孔内を水が通過でき
る流量制御領域にする開閉機構域を設けた。

【００４６】これにより、ニードルと弁棒は同心の円筒
状のボア内で、同軸にされた弁体と弁ハウジングの軸心
方向の主軸線に沿って移動し、閉位置で弁棒下端のパッ
キンと弁座の上面とが密着し水の流れを閉塞する閉位置
を形成し、また、流量制御領域では、ニードルと弁管と
の間のクリアランスにより微少な水の流れが許容され、
かつ管内流路の中央部にまで突出させた弁座を設けてい
るので、管内流路での流れの淀み発生防ぎ、正しい流速
を確保でき計測時間遅れがなく、物質を精度良く検出で
きる。

【００４７】また、本発明の微小流量調整弁は、弁ハウ
ジング上方に連結され、弁棒と同心にされて弁ハウジン
グ上方に突出された押棒上端部が挿入される区画を底面
部に凹設したノブ、ノブの側部から区画内へ挿入され、
挿入されている押棒の上端部を押圧して、押棒を回動さ
せ弁棒を昇降させるとともに、押棒と弁棒との間に介装
された球体により、弁棒から垂下されているニードルの
回動を抑制し、ニードル回動により変動するクリアラン
ス量を一定値に保持する止ネジを設けた。

【００４８】これにより、管内流路の開放時、水をクリ
アランスを通過させて漏洩口に導入する流量制御時、弁
管内を上下動するニードルの回転によりニードルと弁管
と間に形成され、厳しい精度が要求されるクリアランス
を一定保持が困難になるが、弁棒の移動をマイクロメー
タ・ハンドル式にし、ニードルと弁管相互間の回転動作
を無くすことにより、ニードル又は弁管が真円でなく、
また、長手方向軸線との間に僅かな不整合があっても、
ニードル回転による流量変化を防止できる。この高い精
度が要求されるニードルと弁管で形成されるクリアラン
スは、安定した状態に維持できるものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の微小流量調整弁の実施の第１形態とし
てのプローブガス法を適用した水漏洩検出システムの全
体構成図、

【図２】微少漏洩を発生させるための図１に示す微小流
量調整弁の正面部分断面図、

【図３】図１に示す微小流量調整弁の側面部分断面図、

【図４】図１に示す微小流量調整弁の要部を示す拡大図
である。

【符号の説明】

１微小流量調整弁１Ａ，１Ｂ，１Ｃ微小流量調整弁２ニードル３弁管４弁座５パッキン６弁棒７弁体８弁ハウジング９ピストン１０ノブ１１押し棒１２係合部１３ネジスリーブ１４頭部１５突起部１６球体１７下部ボア１８中間ボア１９バネ２０止ネジ２１ホルダー２２，２５，２６Ｏーリング２３カラー２４雄ネジ２５管内流路３０，３１照明口３３観察窓３４ガラス３５フランジ３６ボルト９０流入口９１流出口９２漏洩口１００試験体１０１真空容器１０２真空ポンプ１０３ガス検出器１０４，１０５循環ポンプ１０６流量計１０７混合タンク１１０混合点１２０〜１２４管路１２５冷却器１２６投入弁１２７放出弁１３０〜１３３ヒータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０１Ｍ 3/04 Ｇ０１Ｍ 3/04 Ｔ 3/20 3/20 ＥＧ０５Ｄ 7/01 Ｇ０５Ｄ 7/01 Ｚ (72)発明者阿部哲也茨城県那珂郡那珂町向山801番地１号日本原子力研究所那珂研究所内 (72)発明者丹澤貞光茨城県那珂郡那珂町向山801番地１号日本原子力研究所那珂研究所内 (72)発明者仲谷潤之助兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者清水克祐神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１号三菱重工業株式会社神戸造船所内Ｆターム(参考） 2G067 AA06 AA18 AA34 BB12 BB30 CC02 CC04 DD04 DD17 3H052 AA01 BA02 BA03 BA13 CB22 CC03 CD02 DA02 EA02 3H063 AA01 BB24 DA02 DB02 DC04 FF03 GG06 GG15 3H066 AA01 BA04 BA06 5H307 AA12 AA20 BB06 CC05 DD06 EE02 EE13 GG20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】微小量の物質を流体中に導入するための
流体導入機器等に設置され、管内流路から漏洩口への流
体の微小な流れを再現性良く、かつ精度よく制御するた
めの微小流量調整弁において、前記物質が溶解・拡散し
た水を通過させる管内流路と水に溶解した前記物質の濃
度を検出する前記漏洩口とを連通する孔が穿設された弁
管を軸心に配置した弁体と、前記弁体の上方へ同軸に固
定され、軸心に穿設されたボア内を弁棒が昇降自在にさ
れた弁ハウジングと、前記弁棒の下端に配設されたパッ
キンを貫通して垂下され、前記孔に挿入されて前記弁管
の内周壁との間に微小流量の流れを許容するクリアラン
スを形成するニードルと、前記弁管の上端から前記管内
流路の中央部まで突出させて設けた弁座と前記パッキン
とからなり、前記弁棒の軸線方向に下降により前記パッ
キンと前記弁座とが密着して前記管内流路を閉塞し、若
しくは前記弁棒の上昇により前記管内流路を開放し水を
通過させる開閉機構域を設けたことを特徴とする微小流
量調整弁。
【請求項２】前記弁ハウジングの上方に前記弁棒と同
心にして上方に突出させた押棒の上端部が挿入される区
画が形成されたノブと、側部から前記ノブを貫通して前
記区画内へ挿入され、前記区画内へ挿入された前記押棒
の上端部を押圧して、前記ノブの回動により、前記弁棒
から垂下されたニードルの回動を抑制して前記クリアラ
ンスを一定値に保持し、前記弁棒を昇降できるようにし
たことを特徴とする請求項１の微小流量調整弁。