JP2003227773A - 圧力計測方法及び装置 - Google Patents

圧力計測方法及び装置

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JP2003227773A JP2002341422A JP2002341422A JP2003227773A JP 2003227773 A JP2003227773 A JP 2003227773A JP 2002341422 A JP2002341422 A JP 2002341422A JP 2002341422 A JP2002341422 A JP 2002341422A JP 2003227773 A JP2003227773 A JP 2003227773A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】検査対象である配管の容量を容易に計測でき、
しかも、配管内の温度変化の影響を除去することが可能
な圧力計測方法及び装置を提供すること。 【解決手段】 【課題を解決するための手段】気体を供給する配管に接
続部1を介して接続され、該配管の内部圧力を圧力セン
サ4により計測する圧力計測方法において、該配管を閉
塞状態に保持し、該配管内部をポンプ5により加圧する
加圧工程と、該加圧工程終了後、該配管内の放置状態の
圧力変化量を計測する工程とを有し、該加圧工程による
配管内部圧力の加圧変化量と、加圧する際に該配管内部
に供給した気体の流量を計測し、該加圧変化量と該気体
の流量とに基づき、閉塞状態の配管容量を算出し、該配
管容量と該放置状態の圧力変化量とに基づき、配管から
の気体の漏洩量を算出することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、気体又は液体を供
給する配管の状態を診断するために用いられる、配管内
部の圧力を計測するための圧力計測方法及び装置に関
し、特に、気体又は液体の配管からの漏洩を検知するた
めの圧力計測方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】家庭や工場などの建物には多くの配管が
設置されており、これらは都市ガス・液化石油ガス、飲
料水、空調用冷媒やプラント用のガス・溶液など、様々
な気体又は液体を建物内の各所に供給するために利用さ
れている。しかしながら、これらの配管は、機械的又は
化学的な作用により、長期間に渡る使用の際に、徐々に
劣化し、場合によっては管壁に開口が発生し、配管内に
導入されている気体や液体が漏洩するという問題が発生
する可能性がある。このため、これらの配管の多くは法
令等により定期的な漏洩検査が義務化されており、例え
ば、「液化石油ガスの保安の確保及び取引の適正化に関
する法律(通称:液化石油ガス法)」により、消費者が
液化石油ガス(LPガス)を利用する場合には、配管等
の設備の点検が義務付けられている。
【0003】従来、配管の漏洩検査は、配管を閉塞状態
にし、供給口や排出口など配管の一部に設けられ配管内
に連通した導入口より、気体又は液体を注入し、配管内
を管の外側より高い圧力状態にした後、所定時間以上に
渡り、配管内の圧力変化を測定することにより行なって
いる。そして、測定の結果において、例えば、圧力が減
少傾向を示した場合には、配管内から気体又は液体が流
出していると想定し、配管の管壁の一部に亀裂等の開口
があると判断していた。
【0004】しかも、漏洩検査においては、検査してい
る配管の容量に応じて検査にかかる時間が異なり、一般
的に、容量が大きいほど検査時間は長くなる傾向にあ
る。また、気体又は液体の漏洩量を計測するには、配管
内の圧力変化を測定するのみでは算出できず、閉塞状態
にある配管の容量を別途、算出することが必要となる。
しかしながら、検査対象の配管の容量を実測することが
容易にできないため、家庭のガス配管などを点検する際
には、点検事業者の経験や勘などにより配管容量を推定
して、計測時間の設定をしたり、また、配管工事の設計
図面などを参考に配管容量を算出して、漏洩量の計測に
利用することなど、検査の精度を十分に向上させること
が困難となっていた。
【0005】しかも、閉塞状態におかれた配管内の圧力
の変化は、単に漏洩のみに起因するものではなく、配管
内の温度変化などの影響により変化する。このため、正
確な検査には、この温度変動の影響を考慮した測定が必
要であるが、従来、配管の圧力変化を計測する際に、配
管内の温度変化を同時に測定するような簡易な計測装置
が無いため、温度変化が少ない時間を選んで計測するこ
とが行われており、検査作業の効率が著しく低下する原
因となっていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の解決しようと
する課題は、上述した問題を解決し、検査対象である配
管の容量を容易に計測でき、しかも、配管内の温度変化
の影響を除去することが可能な圧力計測方法及び装置を
提供することである。しかも、本発明の圧力計測装置に
関しては、配管容量の計測や温度変化の影響の除去な
ど、新たな機能を付加した場合でも、圧力計測装置の操
作の煩雑化や該装置の複雑化を防止するための機能や構
造を提供する。また、各顧客における過去の計測結果を
表示し、現在の計測値と過去の計測結果とを対比するこ
とを可能にすることで、経時的な変化を見たり、現在の
計測値の異常性の評価の参考とするなど、多様かつ新規
な配管の検査方法を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ため、請求項1に係る発明では、気体又は液体を供給す
る配管に接続され、該配管の内部圧力を計測する圧力計
測方法において、該配管を閉塞状態に保持し、該配管内
部を加圧又は減圧する加減圧工程と、該加減圧工程終了
後、該配管内の放置状態の圧力変化量を計測する工程と
を有し、該加減圧工程又は別途の加減圧工程による配管
内部圧力の加減圧変化量と、加減圧する際に該配管内部
に供給又は排出した気体又は液体の流量を計測し、該加
減圧変化量と該気体又は液体の流量とに基づき、閉塞状
態の配管容量を算出し、該配管容量と該放置状態の圧力
変化量とに基づき、配管からの気体又は液体の漏洩量を
算出することを特徴とする。
【0008】また、請求項2に係る発明では、気体又は
液体を供給する配管に接続され、該配管の内部圧力を計
測する圧力計測方法において、該配管を閉塞状態に保持
し、該配管内部を加圧又は減圧する加減圧工程と、該加
減圧工程終了後、該配管内の放置状態の圧力変化量を計
測する工程とを有し、該加減圧工程前又は放置状態の圧
力変化量の計測終了後に、配管の管内圧力を管外の圧力
と同じになるように調整して該配管を閉塞し、温度変化
による配管内部の圧力変化量を計測し、該温度変化によ
る圧力変化量により、上記放置状態の圧力変化量の値を
補正し、放置状態の圧力変化における温度変化の影響を
除去することを特徴とする。
【0009】また、請求項3に係る発明では、気体又は
液体を供給する配管に接続され、該配管の内部圧力を計
測する圧力計測方法において、該配管を閉塞状態に保持
し、該配管内部を加圧又は減圧する加減圧工程と、該加
減圧工程終了後、該配管内の放置状態の圧力変化量を計
測する工程とを有し、該加減圧工程前又は放置状態の圧
力変化量の計測終了後に、配管の管内圧力を管外の圧力
と同じになるように調整して該配管を閉塞し、温度変化
による配管内部の圧力変化量を計測し、該加減圧工程又
は別途の加減圧工程による配管内部圧力の加減圧変化量
と、加減圧する際に該配管内部に供給又は排出した気体
又は液体の流量を計測し、該加減圧変化量と該気体又は
液体の流量とに基づき、閉塞状態の配管容量を算出し、
該温度変化による圧力変化量により、上記放置状態の圧
力変化量の値を補正し、該補正した放置状態の圧力変化
量と該配管容量とに基づき、配管からの気体又は液体の
漏洩量を算出することを特徴とする。
【0010】また、請求項4に係る発明では、気体又は
液体を供給する配管に接続され、該配管の内部圧力を計
測する圧力計測方法において、該配管を閉塞状態に保持
し、該配管内部を加圧又は減圧する加減圧工程と、該加
減圧工程終了後、該配管内の放置状態の圧力変化量を計
測する工程とを有し、該加減圧工程前に、配管の管内圧
力を管外の圧力と同じになるように調整して該配管を閉
塞し、温度変化による配管内部の圧力変化量を計測し、
該温度変化による圧力変化量により、上記放置状態の圧
力変化量の予測値を算出し、該予測値と実測した放置状
態の圧力変化量とを対比することにより、該配管の漏洩
状態を判定することを特徴とする。
【0011】また、請求項5に係る発明では,気体又は
液体を供給する配管に接続され、該配管の内部圧力を計
測する圧力計測方法において、該配管を閉塞状態に保持
し、該配管内部を加圧又は減圧する加減圧工程と、該加
減圧工程終了後、該配管内の放置状態の圧力変化量を計
測する工程とを有し、配管内の気体又は液体の実測温度
又は配管の実測温度の変化量を基に、該圧力変化量の値
を補正し、放置状態の圧力変化における温度変化の影響
を除去することを特徴とする。
【0012】また、請求項6に係る発明では、気体又は
液体を供給する配管に接続され、該配管の内部圧力を計
測する圧力計測方法において、該配管を閉塞状態に保持
し、該配管内部を加圧又は減圧する加減圧工程と、該加
減圧工程終了後、該配管内の放置状態の圧力変化量を計
測する工程とを有し、該加減圧工程又は別途の加減圧工
程による配管内部圧力の加減圧変化量と、加減圧する際
に該配管内部に供給又は排出した気体又は液体の流量を
計測し、該加減圧変化量と該気体又は液体の流量とに基
づき、閉塞状態の配管容量を算出し、配管内の気体又は
液体の実測温度又は配管の実測温度の変化量を基に、上
記放置状態の圧力変化量の値を補正し、該補正した放置
状態の圧力変化量と該配管容量とに基づき、配管からの
気体又は液体の漏洩量を算出することを特徴とする。
【0013】また、請求項7に係る発明では、請求項
1,3又は6のいずれかに記載の圧力計測方法におい
て、上記配管容量を算出する際に、配管内に流入した気
体又は液体の実測温度、あるいは該配管内から排出され
る気体又は液体の実測温度の少なくとも一方を用いたこ
とを特徴とする。
【0014】また、請求項8に係る発明では、請求項
2,3又は4のいずれかに記載の圧力計測方法におい
て、上記放置状態の圧力変化量を計測する際に、配管内
の気体又は液体の実測温度又は配管の実測温度の変化量
を基に、該圧力変化量を再補正することを特徴とする。
【0015】また、請求項9に係る発明では、請求項1
乃至6のいずれかに記載の圧力計測方法において、複数
回の圧力計測を行う際に、上記加減圧工程が加圧状態で
行なわれる圧力計測と減圧状態で行なわれる圧力計測と
を組み合わせて実施することを特徴とする。
【0016】また、請求項10に係る発明では、請求項
1,3又は6のいずれかに記載の圧力計測方法におい
て、上記配管容量の値に応じて、該配管内の放置状態の
圧力変化量を計測する時間を決定すること特徴とする。
【0017】また、請求項11に係る発明では、請求項
1乃至6のいずれかに記載の圧力計測方法において、上
記圧力変化量は、複数の計測値を直線近似することによ
り算出されることを特徴とする圧力計測方法。
【0018】また、請求項12に係る発明では、請求項
1乃至11のいずれかに記載の圧力計測方法を用いたこ
とを特徴とする。
【0019】また、請求項13に係る発明では、請求項
12に記載の圧力計測装置において、配管内部を加圧す
るための加圧手段が、該圧力計測装置の内部に組み込ま
れていることを特徴とする。
【0020】また、請求項14に係る発明では、請求項
12又は13に記載の圧力計測装置において、該圧力計
測装置に表示部を設け、該圧力計測装置によって計測又
は算出された数値、該圧力計測装置の操作指示情報又は
操作状態、過去の計測又は算出の結果の少なくとも一つ
が該表示部に表示されることを特徴とする。
【0021】また、請求項15に係る発明では、請求項
12乃至14に記載のいずれかの圧力計測装置におい
て、計測又は算出された数値を蓄積する記憶手段を有す
ることを特徴とする。
【0022】
【発明の実施の形態】本発明の好適な実施例について、
ガス配管の漏洩検査のための圧力計測装置を中心に説明
する。図1は、本発明の圧力計測装置の機械的構成の概
念を示した概略図である。圧力計測装置内には、配管内
に空気を供給するための電動ポンプ5、配管内の圧力を
検査するための圧力センサ4、配管内への空気の供給量
を制御するためのバルブ又は逆止弁3、配管内の圧力を
大気圧と等しくするためのバルブ7が、図1のような配
管の接続構造にて相互に接続配置されている。圧力計測
装置からは検知ホース2が延出しており、接続部1に示
すように、検査時においては、検査対象のガス配管に設
けられたガス栓の排出口に検知ホース2の先端を接続す
る。図1には図示されていないが、接続部1、バルブ又
は逆止弁3、バルブ7、及び圧力センサ4により閉じら
れた管内に、気体の温度を検知する温度センサを配置
し、配管内に流入した気体や配管から排出される気体の
温度を測定可能とすると共に、圧力変化量を測定する際
の配管内の気体温度を測定可能としている。また、気体
の温度測定に替えて配管の温度を直接測定することも可
能であり、この場合には、接続部1の配管との接触部分
に温度センサを設置、あるいは、圧力計測装置本体とは
別に温度センサを設け、該温度センサを計測対象の配管
に接触させて、配管の温度を計測するように構成しても
良い。なお、一般家庭のガス配管程度の容量を持つ配管
検査を行う場合には、電動ポンプ5を圧力計測装置に組
み込む方が、携行や取り扱いにおける便利性が高い。し
かし、工場のプラントの配管など配管容量が大きい場合
には、配管内への空気などの供給量が増大するため、圧
力測定装置と電動ポンプとを別々に設け、各機器の配管
を相互に接続可能とすることが望ましい。
【0023】コントローラ6は、電動ポンプ5の駆動制
御、バルブ3,7の開閉制御、圧力センサ4の圧力信号
の検知などを行う。そして、コントローラ6の制御によ
り、以下で説明する、配管容量の計測、配管漏洩量の計
測、調整圧・燃焼圧・閉塞圧などの各種検査を実施す
る。
【0024】図2は、圧力計測装置の外観を示す。ただ
し、本発明の圧力計測装置は、図2の外観に限定される
ものではなく、以下に示す各種部材の配置、形状を必要
に応じて変更し、外観を変えることも可能である。圧力
計測装置全体の大きさは、点検事業者が取り扱い易いよ
うに片手で持てるサイズに設定されている。表側には、
計測値や算出値、計測結果のグラフ、操作手順などが表
示される液晶表示部8、電源(POWER)キー、開始
(START)キー、SETキー、入力(ENT)キ
ー、消去(DEL)キー、テンキー、又はカーソルや表
示を移動させるための移動キーなどを備えたKEYボー
ド9が設けられている。該KEYボードの各種キーを用
いて、検査モードの選択、顧客コードや数値入力などが
行われる。また多様な情報を入力可能とするため、必要
に応じて携帯電話等で利用されているテンキーを利用し
たアルファベット・仮名文字入力機能を付加しても良
い。液晶表示部8は、暗所での点検作業に備えて、バッ
クライト付き液晶表示や、有機エレクトロルミネッセン
ス表示など、自己発光型の表示装置とすることも可能で
ある。また、図2には図示されていないが、必要に応じ
て感熱プリンターなどの印刷装置を、圧力計測装置に一
体的に組み込み、計測結果等をプリント出力できるよう
に構成しても良い。
【0025】圧力計測装置の上側からは、検査対象の配
管に接続される接続部1が、検知ホース2を介して装置
外に突出している。突出した検知ホース2は、検査する
配管に接続し易いように、長さ、柔軟性、取り扱い環境
に対する耐久性を有するように形状や材質の選定が行わ
れている。また、接続部1は、ガス配管の先端にワンタ
ッチで取り付け可能なように、市販のガスコンロやガス
ストーブで多く利用されている、接続冶具を取り付ける
ことも可能である。またLPガスの法定点検項目であ
る、調整圧、燃焼圧、閉塞圧を測定する際には、ガスコ
ンロなどの燃焼機器とガス栓とを接続する配管から分岐
したパイプの一部に、接続部1の先端を接続し、検査を
行うこともできる。15は、排気穴であり、図1のバル
ブ7を介して圧力計測装置内のガスを大気中に放出させ
るためのものである。排気穴15は、圧力計測装置の外
側ケースのいずれの場所に設けても良い。バルブ7を開
放することにより、検査対象の配管内の圧力を外圧(大
気圧)と等しくする役割の他に、圧力センサ4のオフセ
ット(大気圧を0値に設定)を行う際にも利用される。
【0026】図3は、圧力計測装置内の電子回路のブロ
ック図である。コントローラ6の駆動は、CPU6’に
組み込まれた各種検査モードのプログラムに沿って実行
される。CPU6’には電源ユニット13を介して電池
から電力が供給され、CPU6’の指示により、ポンプ
5やバルブ(弁)3,7に必要なタイミングで駆動信号
や電力が供給される。なお、電源として電池以外に、家
庭用一般電源から電力を導入できるように構成しても良
い。圧力センサ4からの検知信号は、A/D変換器を介
してデジタル化処理を行い、CPU6’に入力される。
また、図3には図示されていないが、配管内に流入した
気体や配管から排出される気体などの配管内の気体の温
度、あるいは、配管自体の温度を測定するための温度セ
ンサからの検知信号も、A/D変換器を介してデジタル
処理を行い、CPU6’に入力される。さらに、記憶手
段10では、顧客毎の計測結果が蓄積され、必要に応じ
てCPU6’により読み出され、液晶表示8に表示した
り、図示しないケーブル等の通信手段により、外部のパ
ソコンや携帯電話等にデータを送信するように構成する
こともできる。また、逆に、パソコン等からデータを取
り込み、該記憶手段10に蓄積することも可能である。
【0027】次に、本発明の圧力計測方法に用いられる
漏洩検査のアルゴリズムについて説明する。配管内の圧
力をP、検査地域の大気圧をPとすると、配管内の差
圧(P−P )は、一般に、時間tの経過とともに変化
する。その変化を計測することにより、配管内部からの
気体(ガス)の漏洩を検出する。配管内の差圧(P−P
)の時間変化は、気体の状態方程式を解くことにより
得られ、差圧(P−P)に関する加圧時のポンプ特
性、漏洩特性および温度特性に依存して決まる。配管内
の差圧(P−P)の時間変化曲線は、以下に示される
基礎式で表される。 (P−P)=(1/D)(Bq0inp±ρiniRE)(1−e−Dt)+ (Pini−P)e−Dt・・・・・・(1) ここで、(Pini−P)は配管内の初期差圧、B=
(ρRT/V)であり、ρは気体密度(ρiniは初
期状態の気体密度)、Rはガス定数、Tは検査地域の
環境温度(配管内の気体温度)、Vは配管容量を示して
いる。また、D=B(C+C)であり、ポンプによ
る加圧と漏洩による減圧に関連したパラメータである。
加圧の項に関連するポンプの吐出量qinpは、ポンプ
からの一定の吐出量q0inpから吐出側圧力Pの影響
項C(P−P)を差し引くことにより表せ、q
inp=q0inp−C(P−P)となる。また、
漏洩の項に関連する漏洩流量qoutは、差圧に比例す
る値C(P−P)となるから、qout=C(P
−P)となる。また、温度変化に関連する項として
は、検査時間において温度変化は、ほぼ線形と仮定さ
れ、温度変化勾配E=|(ΔT(t)/Δt)|と表さ
れる。
【0028】配管容量は、式(1)を参考に求められ
る。ここでは、解として得られるのは指数関数である
が、その二次の項までで近似し、ポンプ加圧時の温度変
化は所要時間が短いため無視する。また、配管内の初期
差圧(Pini−P)は、大気圧から配管内を加圧す
る場合には0となることを利用すると、式(1)は次式
に変形できる。 (P−P)=q0inpBt−(1/2)q0inp・・・・ ・(2) ここで、(P−P)をPとし、B=(ρRT
V)を代入して、配管容量Vについて、式(2)の解を
求める。 V={(q0inp)(ρRT)t+√(((q0inp)(ρRT)t )−4×P×(1/2)(q0inp)(ρRT)}/2× P・・・・・(3) 式(3)より配管容量を求めるには、既知の配管容量を
持つ検査対象を用いて、ポンプの加圧特性
(q0inp,C)を予め特定し、実地検査時におい
ては、加圧による圧力差P及び加圧時間tを計測し、
その計測値を取り込むことにより配管容量を算出するこ
とができる。なお、(ρRT)は、測定時に別途、環
境温度Tを検出して代入するのが望ましいが、装置の
機構をより簡便なものとする場合には、(ρRT)を
一定値と仮定し、圧力計測装置に予め入力しておくこと
も可能である。環境温度Tを設定する際には、配管内
に流入した気体の実測温度、または配管内から排出され
る気体の実測温度、あるいは両者の平均値などが利用で
きる。
【0029】次に、温度変化の影響を求める方法を説明
する。配管内の圧力を配管の周りの大気圧と同じにし、
かつ閉塞状態とした場合、式(1)は、次のように表さ
れる。 (P−P)=(1/D)(±ρiniRE)(1−e−Dt)・・・・・( 4) ただし、D=B(C)である。ここで、漏洩による項
を無視して、Dの極限値を0に近づけた場合の式(4)
をDtのべき級数展開し、Dを0と置くと、次式が得ら
れる。 (P−P)=(±ρiniRE)t・・・・・(5) 計測においては、配管内を大気圧状態にすると共に、配
管を閉塞し、一定時間(例えば1分程度)内の管内の圧
力変化を計測する。管内の温度変化は、気象状況に依存
するが、一日の中での気温変化の変動周期とほぼ同じ周
期で変動していると仮定できるため、短い時間における
管内の温度変化は、線形状態と仮定することが可能であ
る。そして、管内と管外との圧力差が無いことから、漏
洩の影響を無視できる状態であるため、式(5)のよう
に、計測結果は温度変化の影響により、管内圧力の時間
変化は、一定の傾きを持つグラフとなる。実際は検査時
間中でも急激な温度変化が起きる場合もあることから、
配管の漏洩検査の前後や検査途中に、温度変化による管
内圧力の変化を計測し、頻繁に温度変化による影響を評
価することが望ましい。好ましくは漏洩検査の前後で行
った温度変化の影響(管内圧力の時間変化の傾き)がほ
ぼ同じとなることが望ましいが、同じとならない場合で
も、漏洩検査時の温度変化の影響を推定するため、該前
後の測定結果(管内圧力の時間変化の傾き)の平均値を
求めて、漏洩検査時の温度変化の影響を評価するように
構成することもできる。
【0030】次に、漏洩量の計測方法について説明す
る。配管を圧力Piniまで加圧し、その閉塞した場合
の圧力変化は、式(1)より、次式で表される。 (P−P)=(1/D)(±ρiniRE)(1−e−Dt)+(Pini −P)e−Dt・・・・・(6) ただし、D=B(C)である。式(6)の右辺の第一
項は、式(4)と同様の項であり、式(4)は近似的に
式(5)と表現できるため、上述したように温度変化の
影響を別途計測し、式(5)に表した傾き(±ρini
RE)を算出して、上記式(6)から温度変化の影響を
除去する。具体的には、温度変化の影響を除去した漏洩
検査差圧を(P−Pとすると、(P−P
(P−P)−(±ρiniRE)tを算出する。な
お、±は、温度変化が上昇時には+、下降時には−が選
択される。これにより、式(6)は(P−P
(Pini−P)e−Dtとなるため、漏洩量を決め
る漏洩流量qoutの係数C(差圧当りの漏洩勾配。
単位[m/Pa・s])は、次式により得ることがで
きる。 ln((P−P/(Pini−P))=−Dt=−(ρRT/V) (C)t・・・・・(7) 既に配管容量Vを算出していることから、式(7)によ
り、漏洩勾配Cを決定することができる。そして、こ
の差圧当たりの漏洩勾配Cは、漏洩の大きさを示す値
でもあることから、漏洩の判定基準として利用でき、測
定された漏洩勾配が一定以上の数値を有する場合は、漏
洩ありと判断することも可能である。なお、漏洩勾配C
により、配管内圧力Pと管外の圧力である大気圧P
との圧力差(P−P)が解れば、その時点における漏
洩流量が決定でき、漏洩流量の時間積分により漏洩量が
算出できる。また、ガス配管に通常の調整圧Pgas
かかっている場合には、漏洩流量は、C(Pgas
)により算出される。したがって、特許請求の範囲
に記載した「漏洩量」とは、上記のような漏洩量そのも
のだけでなく、漏洩流量や漏洩勾配、漏洩による圧力変
化値をも含む包括的な意味を有している。
【0031】ガス配管の漏洩検査では、漏洩量を計る方
法以外に、配管を一定圧力に加圧して閉塞状態におき、
その後の一定時間内の圧力変化を見ることにより、配管
から漏洩が発生しているか否かを判定することが行われ
ている。この場合でも、温度変化の影響により配管内の
圧力が大きく変動するため、上述した温度変化の影響を
除去した漏洩検査差圧(P−Pを用いて、圧力変
化を評価することにより、正確な漏洩検査が実現でき
る。つまり、温度変化の影響を除去した漏洩検査差圧
(P−Pが、初期加圧時の差圧(Pini
)を基準に、一定時間経過後、どの程度変動したか
を測定し、一定値以上変動した場合には、漏洩ありと判
断するように構成する。上述のように温度変化の影響の
評価を行う際に、管内の圧力を大気圧状態としているた
め、漏洩検査において、温度変化と共に測定結果に影響
を与える要因である、大気の気圧変化を補正することも
可能としている。つまり、現在の大気圧を基準に補正量
(温度変化の影響による補正値)を計測しているため、
大気圧が変動しても変動した値自体が常に基準値となる
ことから、測定結果が大気圧の変動の影響を受けにくく
なる。
【0032】漏洩検査時間は、漏洩量にもよるが配管容
量が大きいほど圧力変化が緩やかなため、長時間に渡る
検査を必要とする。LPガスの法定点検では、配管容量
が2.5l(単位l:リットル)以下の場合は5分間、
2.5lを超える場合は10分間以上の測定時間を確保
することが必要となっている。このため、本発明の圧力
計測方法では、上述したように配管容量を算出すること
が可能であるため、この算出結果を基に、自動的に測定
時間を設定したり、または、点検事業者に必要測定時間
を表示・指示するように構成することができ、必要以上
の無駄な計測を排除し、効率的な検査が可能となる。
【0033】温度変化の影響を除去する方法としては、
上述した方法以外に、直接的に配管内の気体の温度を測
定し、温度変化勾配Eを算出することも可能である。ま
た、上記各種差圧や温度変化勾配などを測定する際に
は、始点及び終点の2点のみによる測定だけでなく、3
点以上の測定値を検出し、これらを最小二乗や回帰直線
などの直線近似により、算出するように構成することも
できる。
【0034】次に、本発明の圧力計測方法の一例を、図
4のフローチャートに基づいて説明する。フローチャー
トの各ステップにおいて、点検事業者が行うべき操作方
法は、圧力計測装置の液晶表示部に順次表示するように
構成されており、本発明の圧力計測装置に不慣れな者で
も、容易に取り扱いが可能なように設計されている。ま
ず、圧力計測装置の電源キーのスイッチをオンにする。
図4では明示していないが、この時点で、圧力計測装置
の初期設定や各種計測モードの選択等が行えるようにな
っている。図4では、一般的な測定モードについて説明
する。液晶表示部の指示に従い、顧客名又はコードを入
力し、SETキーを押すと、入力が完了する。次に、圧
力センサ4が現在の大気圧下で示す圧力信号レベルを0
値とするため、圧力センサ4のオフセット調整を行う
(例えば、所要時間を5秒程度とする)。次に、メータ
コックの閉止や計測装置の接続部1を検査対象の配管へ
接続するように、表示部において指示を出す。
【0035】次に、バルブ7を開放し、配管内の圧力を
管外の大気圧と同じにする。このバルブ7に代えて、検
知ホース2や接続部1の一部に外部に連通したT字状の
配管を設け、該T字状配管の一部に外部との連通状態を
制御する手動バルブを備えることにより、この手動バル
ブを開放することにより、検査対象の配管の内圧を大気
圧と同じにすることもできる。次に、バルブ7を閉止
し、配管内を閉塞状態に保持する。約60秒程度の時間
をかけて、配管内の圧力変化を計測する。計測時間中
は、表示部に「温度変化の計測中」などの操作状態の表
示や、圧力値の数値又はグラフの表示を行う。計測時間
終了後、圧力変化の測定値から、単位時間当りの圧力変
化量を算出する。該圧力変化量が所定値範囲内である場
合は、温度変化の影響(計測中の温度変化による配管内
の圧力変化)が無しと判断し、次の検査工程へと進む。
該圧力変化量の絶対値が所定値以上に大きく変化してい
る場合には、温度変化による影響ありと判断し、併せて
圧力が上昇中であるか減少中であるかを記憶する。そし
て、次の検査工程に進む。
【0036】電動ポンプ5を駆動し、バルブ3の開閉を
制御しながら、配管内に空気を挿入し、管内を所定圧力
(通常5.4kPa。または、大気圧変動の影響を除去
するには、大気圧に一定圧力を加えた値とするのが望ま
しい。)まで加圧する。加圧終了後は、直ちに電動ポン
プ5を停止し、バルブ3を閉止する。そして、加圧によ
る圧力差P及び加圧時間tを測定し、上述した式
(3)に代入して、配管容量Vを算出する。算出結果
は、加圧終了後の配管内の圧力(例えば、5.4kP
a)、配管容量V、漏洩検査に要する計測時間(5分間
以上又は10分間以上。あるいは、配管容量に比例した
時間)を表示し、検査を開始する。また、表示部には計
測中の数値や計測中である旨を表示することも可能であ
る。計測時間が終了後、圧力変化の測定値から、加圧後
の単位時間当りの圧力変化量(加圧変化量)を算出す
る。そして、先に求めた温度変化の影響の判定が、影響
なしの場合であり、かつ、加圧変化量も所定の範囲内で
ある場合(圧力変動なしの場合)には、異常なし(漏洩
なし)と判断される。また、図示されていないが、温度
変化の影響ありの場合でも、温度変化の影響による圧力
変化量分を上記加圧変化量から差し引くことにより、温
度変化の影響を除去した圧力変化量の数値が、所定範囲
内である場合には、異常なしと判断することも可能であ
る。また、圧力変化量そのものではなく、上述した漏洩
勾配Cを算出し、該漏洩勾配の値により、漏洩の有無
を判断するように構成しても良い。
【0037】なお、計測時間が終了した際に、図示して
いないスピーカーにより電子音を鳴らし、計測が終了し
たことを知らせるように構成することもできる。また、
電子音は、KEYボードの操作時や各種データの入力工
程や各種検査工程の開始・終了時にも、必要に応じて音
のリズムや音程を変化させて、鳴るように構成すること
も可能である。
【0038】次に、温度変化の影響を再度検査するた
め、再び、バルブ7を開放し、配管内の圧力を大気圧状
態にし、その後、閉塞状態に置き、60秒間以上、管内
の圧力変化を、先の温度変化の影響の測定と同様に、圧
力変化量を測定する。この際に、最初の圧力変化量も2
回目の圧力変化量も上昇を示した場合には、両者の圧力
変化量の平均値を算出し、漏洩検査時の圧力変化量から
該平均値を差し引くことにより、温度変化の影響を除去
した圧力変化量の数値で、漏洩の有無を判断する。ま
た、最初も2回目も共に圧力変化量が減少した場合も、
同様に処理し判断する。しかしながら、最初と2回目が
異なる変化を示した場合(一方が圧力上昇で他方が圧力
減少などの場合)には、検査不能として、再度、最初の
温度変化の影響の測定から検査を開始する。
【0039】次に、法定点検項目について検査する。ま
ず、検査される調整器とガスコンロ等の燃焼機器とを接
続する配管の一部から分岐したパイプ(T字型の専用継
手管の一端や2口コックの一方のパイプなど)に、圧力
計測装置の接続部1を接続するように、表示部において
指示する。次にメータコックやLPガス容器のバルブの
開栓を指示する。ガスが燃焼機器に供給される状態に保
持した状態で、圧力センサ4により圧力を測定する。こ
の際のガス圧力が「調整圧」として記録される。次に、
燃焼機器を点火するように指示し、燃焼時のガス圧力で
ある「燃焼圧」を測定する。最後に、燃焼機器を消化し
た際のガス圧である「閉塞圧」を測定し記録する。各種
圧力の測定時間は、各々、60秒以上を確保するように
設定されている。各種圧力の状態の判定は、「調整圧」
で2.3〜3.3kPaの範囲内、「燃焼圧」で調整圧
以下で2.0〜3.3kPaの範囲内、「閉塞圧」で燃
焼圧以上で3.5kPa以下の範囲内の場合は、正常と
判断する。測定値又は判断結果を表示部に表示する。
【0040】すべての検査項目が完了した際には、必要
に応じてKEYボードの移動キーを押すと、各種漏洩検
査の結果を再表示し、内容を確認することができる。ま
た、配管容量、法定点検項目の測定の際には、参考情報
として、同一顧客の過去の計測データを記憶手段10か
ら呼び出して、現在の測定値と対比表示できるように構
成しても良い。これにより、現在の測定結果が正常の範
囲内か否かの相対的な判断の参考とすることが可能とな
る。
【0041】検査結果を確認し、必要に応じて、検査結
果を記憶手段11に登録でき、また、登録内容は、再度
呼び出して表示させ、確認することも可能である。検査
が全て終了したら、ガス栓の閉止、接続部1の配管から
の除去等を指示し、圧力計測装置の電源をオフにするよ
う指示する。電源のオフに際しては、KEYボードの操
作などが、一定時間経過しても行われない場合、自動的
に電源をオフにするように構成しても良い。
【0042】上述した圧力計測方法の他にも、温度変化
の影響を評価するため、1分間の温度変化による圧力変
化量の測定と、加圧後の1分間の圧力変化量の測定とを
交互に、繰り返し、漏洩検査時間内の温度変化を頻繁に
計測することにより、温度変化の影響をより正確に除去
するように構成しても良い。この際に、繰り返す頻度
は、検査対象の配管の容量に応じて変化させ、加圧後の
圧力変化量の計測時間の累計が、所定値(例えば、5分
以上)となるまで行うようにすることも可能である。ま
た、温度変化の影響の除去は、計測した加圧後の圧力変
化量に対し、その前後の温度変化の影響による圧力変化
量の平均値を差し引く場合や、計測した全ての加圧後の
圧力変化量の平均値から、全ての温度変化の影響による
圧力変化量の平均値を差し引く場合など、種々の応用が
可能である。
【0043】上述した圧力計測方法では、配管容量を計
測する際の加圧工程が、漏洩検査のための加圧工程と兼
用されていたが、これに限らず、配管容量を計測するた
めに別途の加圧工程を設けても良い。また、配管容量を
計測する際に、配管内に流入した気体又は配管内から排
出される気体の温度を、温度センサにより直接計測し、
環境温度Tとして用いることも可能である。なお、予
め、配管容量が既知の場合には、配管容量を計測せず、
該配管容量の数値をKEYボードから入力し、漏洩検査
などで利用することも可能である。
【0044】上述した圧力計測方法では、配管内を加圧
する場合を例に説明したが、配管内を減圧(配管内が負
圧状態となる)することによっても、同様の配管容量や
漏洩量などの計測が可能である。また、加圧による計測
と減圧による計測とを組み合わせ、例えば、加圧による
計測で漏洩が判断された場合に、その後、減圧による計
測を実施して、再判定することも可能である。なお、特
許請求の範囲で用いる「加減圧工程」とは、「加圧する
工程又は減圧する工程」を意味している。
【0045】上述した圧力計測方法では、漏洩検査時の
圧力変化量の計測が終了した後でなければ、漏洩を判断
することができない。このため、漏洩検査時前の温度変
化の影響を計測した圧力変化量の値を利用して、加圧後
の漏洩検査時の圧力変化量を予測(漏洩なしの場合の変
化量と、該変化量に対して測定誤差として許容可能な変
化量を算出する)し、実測した加圧後の圧力変化量と該
予測値を比較し、漏洩検査時においても漏洩を常時判定
することが可能となる。
【0046】さらに、上述した圧力計測方法では、温度
変化の影響を除去するため、漏洩検査時の前後で温度変
化の影響による圧力変化量を測定している。しかしなが
ら、漏洩検査時(漏洩検査に限らず調整圧・燃焼圧・閉
塞圧などの検査時も同様)においても温度変化が生じて
いることから、より正確な測定を期するために、漏洩検
査時に配管内の気体の温度又は配管の温度を、温度セン
サにより直接計測し、温度変化勾配Eを算出するように
構成することも可能である。また、温度変化の影響によ
る圧力変化量の測定と温度センサによる測定を併用し、
例えば、温度センサによる測定値を利用して、温度変化
の影響による圧力変化量の値を補正したり、あるいは、
上記予測値と実測した加圧後の圧力変化量とが大きく異
なる場合でも、該温度センサの測定値も総合して判断す
ることにより、温度変化による予測値と実測値のズレ
か、漏洩によるズレかを正確に判別することが可能とな
る。
【0047】図5に、本発明の圧力計測装置による測定
結果の例を示す。検査対象の配管は、配管の一部に漏洩
用の穴をあけ、最初から約180秒までの間は徐々に加
熱し、その後、一定温度を360秒付近まで維持し、さ
らにその後、温度を下降させるという環境で、計測を行
った。図5のグラフの横軸は時間、縦軸は、配管内の圧
力Pと大気圧Pとの差圧及び、初期圧力Piniと大
気圧Pとの差圧との間の差圧変化量(P−Pini
を示している。したがって、温度変化の影響を測定する
場合には、Pini=Pであり、加圧後の漏洩検査の
際には、例えば、Pini=5.4kPaとなる。図5
のグラフが示すように、温度変化に応じて、漏洩検査時
の加圧変化量の大きさも異なっており、温度変化に追随
した計測が可能となっていることが、明らかになってい
る。従来のような温度変化を考慮していない圧力計測装
置では、このような配管の漏洩検査は、全く困難であっ
た。
【0048】本発明は、以上説明した圧力計測方法や装
置に限らず、例えば、表示部をグラフィック表示可能と
し、数値表示とグラフ表示を切り替え可能としたり、数
値の表示桁数を、例えば、法定で規定された0.02k
Pa単位又からより微小又は大きな単位表示に選択的に
切り替えることを可能とする。また、カレンダーや時計
の表示機能を付加し、作業スケジュールの入力や点検日
時の記録を可能とすることもできる。このように、本発
明は、既存の電子機器に用いられている種々の機能を必
要に応じて付加できることは、言うまでもない。また、
本発明の実施例では、ガス配管を中心に説明したが、他
の気体や液体を供給する配管に応用することも可能であ
り、さらに、配管内を加圧するために気体を入れる例を
示したが、液体を封入することも可能である。この場合
には、気体と液体の状態や特性の違いを考慮して、各種
の計測を行うことは言うまでもない。
【0049】
【発明の効果】本発明により、配管容量を容易に測定で
きるため、検査時間の適正化が可能となるばかりでな
く、正確な漏洩量の算出が可能となる。しかも、温度変
化の影響を除去することが可能となるため、環境変化の
激しい検査時間や場所であっても、正確な漏洩検査が可
能となる。また、加圧手段である電動ポンプを圧力計測
装置に組み込むことにより、携行性や操作性が向上し、
表示部においては、計測又は算出された数値のみでな
く、操作指示情報や操作状態などを表示することによ
り、圧力計測装置に不慣れな点検事業者でも容易に利用
することが可能となる。さらに、過去の計測結果を呼び
出したり、必要な計測結果を蓄積するなどの機能を有す
るため、圧力計測装置に関し多種多様な利用形態が可能
となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の圧力計測装置の概略図
【図2】本発明の圧力計測装置の外観図
【図3】本発明の圧力計測装置の電子回路のブロック図
【図4】本発明の圧力計測装置の操作に係るフローチャ
ート図
【図5】本発明の圧力計測装置による計測結果の一例
【符号の説明】
1 接続部 2 検知ホース 3 逆止弁又はバルブ 4 圧力センサ 5 電動ポンプ 6 コントローラ 6’ CPU 7 バルブ 8 液晶表示部 9 KEYボード 10 記憶手段 12 A/D変換器 13 電源ユニット 14 電池 15 排気用パイプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大渕 慶史 熊本県熊本市黒髪7−763熊本大学小磧宿 舎2−30 (72)発明者 鳥越 一平 熊本県熊本市大江2丁目1番10号4−13 Fターム(参考) 2F055 AA39 BB20 CC60 DD20 EE40 FF02 GG32 2G067 AA14 CC01 CC04 DD02 DD04 DD05 DD08 EE09

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】気体又は液体を供給する配管に接続され、
    該配管の内部圧力を計測する圧力計測方法において、 該配管を閉塞状態に保持し、該配管内部を加圧又は減圧
    する加減圧工程と、 該加減圧工程終了後、該配管内の放置状態の圧力変化量
    を計測する工程とを有し、 該加減圧工程又は別途の加減圧工程による配管内部圧力
    の加減圧変化量と、加減圧する際に該配管内部に供給又
    は排出した気体又は液体の流量を計測し、 該加減圧変化量と該気体又は液体の流量とに基づき、閉
    塞状態の配管容量を算出し、 該配管容量と該放置状態の圧力変化量とに基づき、配管
    からの気体又は液体の漏洩量を算出することを特徴とす
    る圧力計測方法。
  2. 【請求項2】気体又は液体を供給する配管に接続され、
    該配管の内部圧力を計測する圧力計測方法において、 該配管を閉塞状態に保持し、該配管内部を加圧又は減圧
    する加減圧工程と、 該加減圧工程終了後、該配管内の放置状態の圧力変化量
    を計測する工程とを有し、 該加減圧工程前又は放置状態の圧力変化量の計測終了後
    に、配管の管内圧力を管外の圧力と同じになるように調
    整して該配管を閉塞し、温度変化による配管内部の圧力
    変化量を計測し、 該温度変化による圧力変化量により、上記放置状態の圧
    力変化量の値を補正し、放置状態の圧力変化における温
    度変化の影響を除去することを特徴とする圧力計測方
    法。
  3. 【請求項3】気体又は液体を供給する配管に接続され、
    該配管の内部圧力を計測する圧力計測方法において、 該配管を閉塞状態に保持し、該配管内部を加圧又は減圧
    する加減圧工程と、 該加減圧工程終了後、該配管内の放置状態の圧力変化量
    を計測する工程とを有し、 該加減圧工程前又は放置状態の圧力変化量の計測終了後
    に、配管の管内圧力を管外の圧力と同じになるように調
    整して該配管を閉塞し、温度変化による配管内部の圧力
    変化量を計測し、 該加減圧工程又は別途の加減圧工程による配管内部圧力
    の加減圧変化量と、加減圧する際に該配管内部に供給又
    は排出した気体又は液体の流量を計測し、 該加減圧変化量と該気体又は液体の流量とに基づき、閉
    塞状態の配管容量を算出し、 該温度変化による圧力変化量により、上記放置状態の圧
    力変化量の値を補正し、該補正した放置状態の圧力変化
    量と該配管容量とに基づき、配管からの気体又は液体の
    漏洩量を算出することを特徴とする圧力計測方法。
  4. 【請求項4】気体又は液体を供給する配管に接続され、
    該配管の内部圧力を計測する圧力計測方法において、 該配管を閉塞状態に保持し、該配管内部を加圧又は減圧
    する加減圧工程と、 該加減圧工程終了後、該配管内の放置状態の圧力変化量
    を計測する工程とを有し、 該加減圧工程前に、配管の管内圧力を管外の圧力と同じ
    になるように調整して該配管を閉塞し、温度変化による
    配管内部の圧力変化量を計測し、 該温度変化による圧力変化量により、上記放置状態の圧
    力変化量の予測値を算出し、 該予測値と実測した放置状態の圧力変化量とを対比する
    ことにより、該配管の漏洩状態を判定することを特徴と
    する圧力計測方法。
  5. 【請求項5】気体又は液体を供給する配管に接続され、
    該配管の内部圧力を計測する圧力計測方法において、 該配管を閉塞状態に保持し、該配管内部を加圧又は減圧
    する加減圧工程と、 該加減圧工程終了後、該配管内の放置状態の圧力変化量
    を計測する工程とを有し、 配管内の気体又は液体の実測温度又は配管の実測温度の
    変化量を基に、該圧力変化量の値を補正し、放置状態の
    圧力変化における温度変化の影響を除去することを特徴
    とする圧力計測方法。
  6. 【請求項6】気体又は液体を供給する配管に接続され、
    該配管の内部圧力を計測する圧力計測方法において、 該配管を閉塞状態に保持し、該配管内部を加圧又は減圧
    する加減圧工程と、 該加減圧工程終了後、該配管内の放置状態の圧力変化量
    を計測する工程とを有し、 該加減圧工程又は別途の加減圧工程による配管内部圧力
    の加減圧変化量と、加減圧する際に該配管内部に供給又
    は排出した気体又は液体の流量を計測し、 該加減圧変化量と該気体又は液体の流量とに基づき、閉
    塞状態の配管容量を算出し、 配管内の気体又は液体の実測温度又は配管の実測温度の
    変化量を基に、上記放置状態の圧力変化量の値を補正
    し、該補正した放置状態の圧力変化量と該配管容量とに
    基づき、配管からの気体又は液体の漏洩量を算出するこ
    とを特徴とする圧力計測方法。
  7. 【請求項7】請求項1,3又は6のいずれかに記載の圧
    力計測方法において、上記配管容量を算出する際に、配
    管内に流入した気体又は液体の実測温度、あるいは該配
    管内から排出される気体又は液体の実測温度の少なくと
    も一方を用いたことを特徴とする圧力計測方法。
  8. 【請求項8】請求項2,3又は4のいずれかに記載の圧
    力計測方法において、上記放置状態の圧力変化量を計測
    する際に、配管内の気体又は液体の実測温度又は配管の
    実測温度の変化量を基に、該圧力変化量を再補正するこ
    とを特徴とする圧力計測方法。
  9. 【請求項9】請求項1乃至6のいずれかに記載の圧力計
    測方法において、複数回の圧力計測を行う際に、上記加
    減圧工程が加圧状態で行なわれる圧力計測と減圧状態で
    行なわれる圧力計測とを組み合わせて実施することを特
    徴とする圧力計測方法。
  10. 【請求項10】請求項1,3又は6のいずれかに記載の
    圧力計測方法において、上記配管容量の値に応じて、該
    配管内の放置状態の圧力変化量を計測する時間を決定す
    ること特徴とする圧力計測方法。
  11. 【請求項11】請求項1乃至6のいずれかに記載の圧力
    計測方法において、上記圧力変化量は、複数の計測値を
    直線近似することにより算出されることを特徴とする圧
    力計測方法。
  12. 【請求項12】請求項1乃至11のいずれかに記載の圧
    力計測方法を用いたことを特徴とする圧力計測装置。
  13. 【請求項13】請求項12に記載の圧力計測装置におい
    て、配管内部を加圧するための加圧手段が、該圧力計測
    装置の内部に組み込まれていることを特徴とする圧力計
    測装置。
  14. 【請求項14】請求項12又は13に記載の圧力計測装
    置において、該圧力計測装置に表示部を設け、該圧力計
    測装置によって計測又は算出された数値、該圧力計測装
    置の操作指示情報又は操作状態、過去の計測又は算出の
    結果の少なくとも一つが該表示部に表示されることを特
    徴とする圧力計測装置。
  15. 【請求項15】請求項12乃至14に記載のいずれかの
    圧力計測装置において、計測又は算出された数値を蓄積
    する記憶手段を有することを特徴とする圧力計測装置。
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