JP2008241265A - 気密試験方法および気密試験用捕集容器 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で、感度良く漏れ箇所の有無を確認することができる気密試験方法およびこの方法に使用する気密試験用捕集容器を提供する。
【解決手段】本発明気密試験方法は、内周面全体が金属シール面からなる気密試験用捕集容器10を、試験対象容器（冷媒流通管1,2）の検査箇所（繋ぎ目j）を覆うように配置する工程と、少なくとも一方の面が金属フィルム面からなるテープ部材20により、配置した捕集容器10と冷媒流通管1,2との隙間を埋めるように当該捕集容器10を冷媒流通管1,2に固定する工程と、冷媒流通管1,2にトレーサガスを導入する工程と、トレーサガスの導入後、捕集容器10内を真空にすることなく所定時間放置する工程と、所定時間経過後に捕集容器10の内部の気体を吸引して、当該気体に含まれるトレーサガスの濃度を測定する工程とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、気密性を要求される容器に漏れ箇所があるか否かを確認することができる気密試験方法およびこの方法を使用する気密試験用捕集容器に関するものである。特に、本発明は、超電導ケーブルの冷媒流通管や真空断熱管に漏れ箇所が生じているか否かを簡単な構成で精度よく確認することができる気密試験方法およびこの方法に使用する気密試験用捕集容器に関するものである。

従来、気密性を要求される容器に漏れ箇所があるか否かを確認する手法として、測定対象となる容器の内部にトレーサガスを導入し、容器の外周側で容器から漏れ出したトレーサガスを検知する気密試験方法が知られている。このトレーサガスには、ヘリウムガスを使用することが一般的である。ヘリウムは、［1］大気中の存在量が微小であるためバックグランドが低く高感度の検知を行なうことができる、［2］人体に対して無害で、かつ引火の危険がない、［3］分子量が小さいため漏れ箇所を通過し易い、［4］化学的に安定であるため、測定対象に吸着されることで気密性を過小評価する虞が低い、などと言った利点を有している。

このような気密試験方法として、特許文献1や非特許文献1に種々の方法が開示されている。これら文献に記載の気密試験方法のうち、気密性を試験する試験対象容器内にヘリウムガスを充填して、当該容器内部から容器外部へのヘリウムガスの漏れを検知する気密試験方法が広く利用されている。このような気密試験方法として、代表的には、加圧吸引法、加圧積分法、真空容器法の3つが挙げられる。

［1］ 加圧吸引法
この方法では、図5に示すように、気密性を試験する試験対象容器100の内部にヘリウムを充填して、この容器100のうち、漏れの予測される検査箇所からのヘリウムの漏れの有無を確認する。具体的には、試験対象容器100の内部にヘリウムガスを送り込み、容器100内の圧力を大気圧以上とすると共に、ヘリウムディテクタDから延びるプローブPを、容器100外周側のうち、容器の繋ぎ目jなどの漏れ予測箇所に近づけて、当該箇所からのヘリウムの漏れ量を測定する。

［2］ 加圧積分法
この方法では、図6に示すように、容器100外周の漏れ予測箇所（繋ぎ目j）の周辺にフード200をシール部材210で貼り付けるようにして取り付ける。このとき、フード200の内部にはヘリウムディテクタDのプローブPが配置されている。次に、容器100内にヘリウムガスを充填して容器100内の圧力を大気圧以上とする。そして、所定時間経過した後に、フード200内のヘリウムガスの濃度を測定することで、容器100からのヘリウムの漏れ量を測定する。

［3］ 真空容器法
この方法では、図7に示すように、試験対象容器100の内部にヘリウムガスを充填して、容器100内の圧力を大気圧以上とすると共に、容器100外周の漏れ予測箇所（繋ぎ目j）の周辺に、捕集容器300を取り付けて、当該容器300内を真空状態にする。この捕集容器300は、オーリングなどのシール部材310を介して試験対象容器100の外周面に密着させている。また、捕集容器300には真空バルブ330を有する真空配管320を介してヘリウムディテクタDが接続されており、ディテクタDのポンプの動作により捕集容器300内を真空状態にすることができるようになっている。この構成を使用して捕集容器300からのヘリウムガスの漏れを測定するには、まず初めに捕集容器300を試験対象容器100に取り付けた後、真空バルブ330を開けて、ディテクタDの真空ポンプにより捕集容器300内を真空状態にする。次に、試験対象容器100内にヘリウムガスを充填し、真空バルブ330を開放したまま、試験対象容器100の内部から捕集容器300に漏れ出したヘリウムをヘリウムディテクタDに吸い込ませて検知する。

特開昭５８−１２９３４１号公報 ULVAC TECHNICAL JOURNAL No.35 1990 P13-15

しかし、試験対象容器の種類や構造によっては、上述した気密試験方法を使用することができなかった。例えば、超電導ケーブル線路の冷媒流通管や真空断熱管においては、漏れ試験として10^-9Pa・m³/s程度の測定感度を有するものが要求されていることもあって、上述した気密試験では、以下に示す問題点により漏れを測定することができなかった。

まず、加圧吸引法では、漏れ予想箇所から漏れたヘリウムガスが、大気中に拡散するため、ヘリウムの測定感度が10^-6Pa・m³/s程度しかない。そのため、この加圧吸引法は、超電導ケーブル線路の冷媒流通管などの高い気密性を要求される容器の気密試験に適さない。

次に、加圧積分法では、図6に示すように、簡易な構成とするために漏れ予測箇所を覆うフード200としてビニル袋などを使用しており、しかも、このビニル袋を取り付けるシール部材210としてビニルテープやガムテープなどを使用している。そのため、この加圧積分法では、フード200やシール部材210をヘリウムが透過してしまい、10^-7Pa・m³/s程度の測定感度しか得られない。従って、この方法も、やはり超電導ケーブル線路の冷媒流通管などの高い気密性を要求される容器の気密試験に適さない。

前記2つの方法に対して、真空容器法では、図7に示すように、捕集容器300内が真空であるため、試験対象容器100から漏れ出したヘリウムを直ちにヘリウムディテクタDに吸い込ませることができるので、10^-9Pa・m³/sの測定感度を達成することができる。しかし、捕集容器を取り付ける測定対象の大型化、その外周形状の複雑化に対応することが困難である。一例を挙げれば、端部にフランジが設けられた円筒状の管を繋ぎ合わせた超電導ケーブル線路の冷媒流通管や真空断熱管などの気密性を試験する場合、フランジを含む円筒管の外周形状に沿った捕集容器とシール部材を用意しなければならない。つまり、捕集容器やシール部材に汎用性を持たせることができないため、捕集容器を取り付ける箇所の形状が非平面である測定対象には、作業性やコストの面から真空容器法を適用することは現実的ではない。

そこで、本発明の目的の一つは、簡単な構成で、感度良く漏れ箇所の有無を確認することができる気密試験方法およびこの方法に使用する気密試験用捕集容器を提供することにある。特に、超電導ケーブル線路の冷媒流通管や真空断熱管に適用可能で、これらの気密性試験に要求される10^-9Pa・m³/s程度の測定感度を有する気密試験方法およびこの方法に使用する気密試験用捕集容器を提供することにある。

本発明気密試験方法は、試験対象容器内にトレーサガスを導入し、このトレーサガスの試験対象容器外への漏れを測定する気密試験方法であり、以下の工程を備えることを特徴とする。
［工程1］ 内周面全体が金属シール面からなる気密試験用捕集容器を、試験対象容器における漏れが予測される検査箇所を覆うように配置する工程
［工程2］ 少なくとも一方の面全体が金属フィルム面からなる可撓性のテープ部材により、配置した気密試験用捕集容器と試験対象容器との隙間を埋めるように当該捕集容器を試験対象容器に固定する工程
［工程3］ 試験対象容器内にトレーサガスを導入する工程
［工程4］ トレーサガスの導入後、捕集容器内を真空にすることなく所定時間放置する工程
［工程5］ 所定時間経過後に捕集容器の内部の気体を吸引して、当該気体に含まれるトレーサガスの濃度を測定する工程

本発明の気密試験方法によれば、試験対象容器の検査箇所の外周を、気密試験用捕集容器の金属シール面と、テープ部材の金属フィルム面とで覆うため、この覆った部分の内部から外側へトレーサガスが漏れることを抑制できる。つまり、試験対象容器内にトレーサガスを導入して所定時間放置した場合、検査箇所から捕集容器側に漏れ出したトレーサガスの大部分を捕集容器内部に留めおくことができる。従って、捕集容器の内部の気体を吸引して、当該気体に含まれるトレーサガスの濃度を測定したときに、従来の加圧積分法よりも測定感度が高い気密試験方法とすることができる。

一方、本発明気密試験用捕集容器は、トレーサガスを導入した試験対象容器からのトレーサガスの漏れを測定するために試験対象容器に取り付ける気密試験用捕集容器であって、捕集容器本体と、連通部と、結合部とを備えることを特徴とする。捕集容器本体は、試験対象容器における漏れの予測される検査箇所を覆う開口部を有し、その内周面全体が金属シール面で構成される。また、連通部は、捕集容器本体に設けられ、捕集容器の内部と外部とを連通する構成である。さらに、結合部は、連通部に設けられ、捕集容器本体内部の気体を吸引する吸引機器を連通部に対して着脱自在にする構成である。

本発明気密試験用捕集容器によれば、その内周面に金属シール面を有するため、捕集容器の内部から外部へのトレーサガスの透過を抑制できるので、捕集容器内にトレーサガスを留めおくことができる。そのため、この捕集容器を使用して気密試験を実施したときに、測定感度の高い気密試験とすることができる。

以下、本発明の気密試験方法を詳細に説明する。本発明気密試験方法の説明にあたっては、まず初めに、本発明の気密試験方法に記載した部材の構成について説明する。

［試験対象容器］
本発明の気密試験方法は、種々の試験対象容器に使用することができる。特に、本発明の方法は、検査箇所の近傍が、真空容器法に使用する捕集容器を取り付けることが難しい非平面部で構成される試験対象容器の漏れ試験として好適である。具体的な試験対象容器としては、超電導ケーブル線路の冷媒流通管や、真空断熱管などが挙げられる。このような冷媒流通管や真空断熱管は、通常、2つ以上の管を繋ぎ合わせて形成されているため、この繋ぎ目が代表的な漏れの予測される箇所（検査箇所）である。

［トレーサガス］
本発明の気密試験方法に使用するトレーサガスは、特に限定されない。但し、トレーサガスは、分子量が小さい、大気中の存在量が少ない、反応性が低い、人体に無害、引火性がない、などの特徴を有することが好ましく、代表的にはヘリウムである。

［気密試験用捕集容器］
本発明の気密試験に使用する気密試験用捕集容器は、その内周面全体が金属シール面からなるものであれば良い。例えば、捕集容器全体が金属でできた捕集容器であっても良いし、プラスティックなどで構成される容器の内周面に金属コーティングを施して金属シール面を形成した捕集容器であっても良い。ここで、本明細書における金属には合金も含まれる。金属シール面の材質としては、アルミやステンレスなどを挙げることができる。

また、気密試験用捕集容器としては、内周面全体が金属シール面で構成される捕集容器本体と、この捕集容器本体に設けられる連通部と、連通部に設けられ、後述する吸引機器を捕集容器本体に対して着脱自在にする結合部とを備えるものを好適に利用することができる。

捕集容器本体の形態は、開口部を有しており、本体内周面全体が金属シール面で形成されていれば特に限定されない。例えば、捕集容器本体は、有底筒状の部材とすることが挙げられる。この場合、有底筒状の捕集容器本体を試験対象容器の外部に配置したときに生じる隙間は、後述するテープ部材により埋めれば良い。

ここで、捕集容器を取り付ける試験対象容器の外周形状が複雑な形状をしている場合、捕集容器本体の少なくとも開口部近傍が、試験対象容器の検査箇所近傍の外形に沿った形状に変形可能な可撓性を有する捕集容器を試験対象容器に取り付けることが好ましい。このような可撓性を有する捕集容器によれば、試験対象容器の検査箇所近傍が非平面で形成されていた場合でも、捕集容器を試験対象容器に配置し易く、両者の間にほとんど隙間が生じることがない。そのため、後述するテープ部材で、捕集容器を試験対象容器に固定し易くなる。可撓性部を有する具体的な捕集容器本体の形態としては、例えば、開口部近傍のみ可撓性を有する蛇腹のような形態で形成された有底筒状部材や、容器全体が可撓性を有する袋状部材、例えば、プラスティック袋の内周面に金属をラミネートしたスナック菓子の包装袋のような形態とすることが挙げられる。

連通部は、捕集容器本体の内部と外部とを連通する構成であり、捕集容器本体を貫通する管状のものが代表的である。その他、連通部は、捕集容器本体を貫通する単なる孔であっても良い。

結合部は、捕集容器本体の内部側の気体を吸引する吸引機器を着脱自在にする構成であり、吸引機器の構成に応じて好適な構成を備えるようにすれば良い。この吸引機器としては、例えば、気体の吸引と、吸引した気体に含まれるトレーサガスの測定の両方を行なえる測定機器が挙げられる。その他、吸引機器は、捕集容器内の気体を吸引して一旦貯留できるものであっても良い。

気体の吸引とトレーサガスの測定とを行なう測定機器としては、気体中のトレーサガスの濃度を測定する測定機器本体と、この測定機器本体に気体を送り込む管と、管の先端に設けられ試験対象容器内から気体を吸引するプローブとを有するものが挙げられる。即ち、この測定機器は、プローブから吸引した気体に含まれるトレーサガスの濃度を測定することができる構成である。

一方、捕集容器内の気体を吸引して一旦貯留する吸引機器としては、例えば、注射器状の吸引器が好適に利用可能である。ここで、注射器状吸引器の容積は、トレーサガスの測定機器で気体中のガス濃度を測定するのに必要な分だけあれば良い。この注射器状吸引器に必要な容積は、トレーサガス濃度を測定する測定機器の性能などによって異なるが、概ね500cm³程度であれば十分である。

上述のような吸引機器を着脱自在にする結合部は、吸引機器を取り付けたときに、吸引機器が容易に外れることが無く、かつ、吸引機器と連通部との間に隙間が生じないような構成とすると良い。例えば、吸引機器がプローブの場合、プローブの外周面に溝を形成し、この溝部に嵌合する嵌合爪を連通部の内周面に形成する。そして、連通部の外周面に、嵌合爪による溝部のロックを外すことができる解除ボタンを形成する。このような構成とすることで、プローブを連通部に差し込んだときには、プローブが連通部に固定され、捕集容器の内部から気体を漏れなく吸引することができる結合部とすることができる。また、解除ボタンを押すことでプローブを連通部から取り外すことができる。

ところで、結合部により吸引機器を着脱自在に構成した捕集容器では、連通部の連通・非連通を切り替えることができる開閉部を備えることが好ましい。開閉部を設けることで、結合部に吸引機器を取り付けていない状態であっても、時間の経過に伴って捕集容器内にトレーサガスを蓄積させることができる。開閉部の代表的な構成としては、連通管の中間部に設けられる真空バルブが挙げられる。真空バルブであれば、任意のタイミングで連通管の連通・非連通状態を切り替えることできる。その他、次段に述べるようなゴム栓などの自動開閉する開閉部とすることなどが挙げられる。

開閉部は結合部と連動させて、結合部に吸引機器を取り付けたときに開閉部が開放して連通部を連通状態にする構成とすることが好ましい。このような構成としては、例えば、吸引機器として注射針のついた注射器を使用して、開閉部として連通管の内部を埋めるゴム栓を利用することが挙げられる。この場合、捕集容器本体の内部から気体を取り出すときは、注射針の先端口がゴム栓を貫通して捕集容器本体内に差し込まれるようにする。この構成によれば、注射針をゴム栓に突き刺すことで捕集容器本体の内部から気体を吸引できる連通状態になる。そして、注射針をゴム栓から引き抜いたときにゴム栓の弾性により注射針の孔が埋まり、再び、捕集容器本体の内部から気体を吸引できない非連通状態となる。一度注射針を突き刺したゴム栓を再利用する場合は、気体の吸引の際に、前回注射針を刺した箇所とは異なる箇所に注射針を刺すようにする。もちろん、一度注射針を突き刺したゴム栓は、新しいものと交換するようにしても良い。

その他、結合部と開閉部とを連動させる構成として、吸引機器の取り付けを検知するセンサと、センサの検知結果により自動開閉する開閉部や、吸引機器の取り付けに連動する機構により自動開閉する開閉部などでもかまわない。

［テープ部材］
上述した試験対象容器と気密試験用捕集容器との隙間を埋めるテープ部材も、テープ部材の少なくとも一方の面全体が、捕集容器と同様にトレーサガスを透過し難い金属フィルム面からなる構成である。例えば、アルミ、鉛、銅、スズなどの金属をテープ状に形成し、この金属テープの一面に接着剤を塗布した、いわゆる粘着テープ状にすることが挙げられる。

以上説明した構成を踏まえて、本発明の気密試験方法を以下に説明する。

試験対象容器内にトレーサガスを導入し、当該容器からのトレーサガスの漏れを測定して試験対象容器における気密性を試験するにあたっては、準備段階としてまず初めに、試験対象容器の検査箇所（漏れ予測箇所）を覆うように、気密試験用捕集容器を配置する（工程1）。また、捕集容器を配置した後に、その配置位置が動かないように位置決めすることが好ましく、例えば、試験対象容器に対して捕集容器を仮固定すると良い。

次に、配置した捕集容器をテープ部材で試験対象容器に固定する（工程2）。ここで、捕集容器を試験対象容器に配置した段階では、たとえ捕集容器の開口部が試験対象容器の外周形状に沿ったものであっても、捕集容器と試験対象容器との間に隙間が生じてしまう。そこで、この隙間を埋めるように、テープ部材で捕集容器を試験対象容器に固定する。このとき、捕集容器と試験対象容器の外周形状に馴染むようにテープ部材を貼り付けることが好ましい。また、テープ部材が重ね合わされて当該隙間を埋め合わせている場合は、テープ部材の重ね合わせ部分に間隙ができないようにする。

捕集容器の配置が終了したら、試験対象容器の内部にトレーサガスを導入する（工程3）。トレーサガスの導入は、試験対象容器内のトレーサガスの濃度が、所定値以上となるまで行なう。また、試験対象容器内に元から存在する気体を排気するとともに、トレーサガスを導入して、試験対象容器内をほぼトレーサガスで満たした状態としても良い。なお、トレーサガス導入後の試験対象容器内の圧力は、捕集容器内の圧力以上とする。

トレーサガスを試験対象容器の導入後は、試験対象容器に固定した捕集容器の内部を真空にすることなく、所定時間放置する（工程4）。この放置時間の間に、検査箇所に漏れがあれば、試験対象容器から捕集容器にトレーサガスが漏れ出して蓄積される。ここで、上述した工程2により、気密試験用捕集容器の金属シール面とテープ部材の金属フィルム面とで、実質的に隙間なく試験対象容器の検査箇所の外周を覆っているので、試験対象容器から捕集容器に漏れ出したトレーサガスの大部分を、捕集容器内部に留めおくことができる。放置時間は、試験対象容器に導入するトレーサガスの量や、捕集容器の容積、測定機器の測定感度、気密試験の作業効率などを考慮して適宜選択すれば良い。

最後に、捕集容器の内部の気体を吸引機器で吸引して、当該気体に含まれるトレーサガスの濃度を測定する（工程5）。この工程5では、既に述べたように、気体の吸引と、当該気体に含まれるトレーサガスの濃度測定の両方を行なえる測定機器で行なっても良いし、注射器状の吸引機器で気体を吸引して一旦貯留し、改めてこの気体を測定機器で測定しても良い。

［本発明の他の気密試験方法］
以上説明した気密試験方法を応用して、複数箇所の検査箇所を連続的に測定することもできる。具体的には、複数の検査箇所に気密試験用捕集容器を配置して固定する操作（取り付け操作）を順次行なう。そして、これらの捕集容器の取り付け順序に従って、各捕集容器内部の気体の吸引を順次行ない、当該気体に含まれるトレーサガスの測定を行なう。ここで、気密試験用捕集容器の取り付け作業にはおよそ5〜10分程度の時間が必要であるので、この取り付け作業を順次行なうことで、捕集容器内部にトレーサガスを蓄積させる時間（工程4の放置時間）にタイムラグを持たせることができる。即ち、最初に取り付けた捕集容器のトレーサガスの濃度を測定した後、ほとんど待ち時間無く、二番目に取り付けた捕集容器のトレーサガスの蓄積時間が終了するようにすることができる。

本発明の気密試験方法によれば、加圧積分法を実施するにあたって、気密試験用捕集容器の金属シール面と、テープ部材の金属フィルム面とで、試験対象容器における漏れが予測される検査箇所を覆うことができる。そのため、試験対象容器から捕集容器へ漏れ出すトレーサガスの蓄積を待つ間、捕集容器からさらに捕集容器の外部にトレーサガスが漏れ出すことを抑制できる。その結果、簡単かつ精度良く試験対象容器の漏れ箇所を確認することができる。

以下、超電導ケーブル線路の冷媒流通管の繋ぎ目における気密性を試験する本発明の実施形態を図に基づいて説明する。

＜実施形態1＞
本実施形態では、気密性を試験する試験対象容器として、超電導ケーブルの冷媒流通管を例に挙げる。この冷媒流通管は、図1に示すように、端部に円環状のフランジ1f,2fを有する2つの円筒管1,2をつき合わせて形成されており、このつき合わせ箇所（繋ぎ目j）に隙間があると、冷媒流通管1,2内に流通される冷媒がフランジ1f,2fの繋ぎ目jから漏れる虞がある。そこで、当該繋ぎ目jの気密性を試験するために、フランジ1f,2f近傍に気密試験用捕集容器10を取り付けて、冷媒流通管の内部にヘリウムを導入し、フランジ1f,2fの位置からヘリウムが漏れているかどうかを確認するヘリウムリーク試験（気密試験）を実施する。

以下、気密試験の実施方法を説明する。

［気密試験の準備］
気密試験を実施するにあたり、気密試験用捕集容器と、捕集容器を冷媒流通管に固定するテープ部材と、ヘリウムディテクタ（測定機器）とを用意する。

（気密試験用捕集容器）
捕集容器は、図1、2に示すように、開口端部にフランジを有する有底円筒状の容器本体11と、容器本体11の側壁に設けられ容器本体11の内部と外部とを連通する断面L字状の連通管（連通部）12とを有する。この連通管12の途中には、容器本体11の内側と外側との連通・非連通を切り替えるバルブ（開閉部）13が設けられている。容器本体11および連通管12は、ステンレスからなり、捕集容器10の内部から外部への気体の透過を実質的になくすことができる。なお、容器本体11と連通管12は、ヘリウムガスを透過し難い材料により構成すれば良く、例えば、アルミなどであっても良い。

また、捕集容器10の連通管12の端部には、後述するヘリウムディテクタのプローブを着脱自在な結合部14を有する。結合部14は、プローブPを外周から均等に押圧することで、プローブPと結合部14との間に隙間が生じないように両者を固定する構成である。

（テープ部材）
捕集容器10を冷媒流通管1,2の外周面に固定するためのテープ部材20は、テープ状のアルミ薄板の片面に接着剤を塗布したものを使用した。このテープ部材20も、その厚み方向へのヘリウムの透過が実質的にない。なお、テープ部材20は、ヘリウムガスを透過し難い材料により構成すれば良く、例えば、スズや銅、鉛などであっても良い。

（ヘリウムディテクタ）
ヘリウムディテクタDは、PFEIFFER社製のリークディテクタ（型番HLT560）を使用した。このヘリウムディテクタDには、排気ポンプが付属しており、チューブCを介してディテクタDに接続されるプローブPから気体を吸引して、当該気体に含まれるヘリウムガスを定量することができる。

［捕集容器の取り付け］
上述の部材を用意したら、冷媒流通管1,2に捕集容器を取り付ける。図2（A）は、2つフランジを合わせた繋ぎ目の周方向の一部に捕集容器（気密試験用捕集容器）を取り付けた状態を示す縦断面図である。また、図2（B）は、図2（A）のA-A横断面図である。これらの図に示すように、冷媒流通管1,2の漏れが予想される検査箇所であるフランジ1f,2fの繋ぎ目jに捕集容器10を取り付ける。捕集容器10を取り付けるためには、まず初めに、検査箇所（繋ぎ目j）を覆うように配置した捕集容器10を、ビニルテープやバインド線などにより仮固定する。ここで、捕集容器10は、円筒状をしているため、その端部（捕集容器のフランジ）が冷媒流通管1,2のフランジ1f,2fに当て止めされるので、捕集容器10と冷媒流通管1,2との間に隙間が生じる（特に、図2（A）を参照）。そこで、テープ部材20で捕集容器10と冷媒流通管1,2との隙間を埋めるようにして、捕集容器10を冷媒流通管1,2に固定する。このとき、テープ部材20を設けた箇所から容器本体11内部の気体が流出しないように、テープ部材20を構成するテープ線材の幅方向に隙間が出来ないようにする。また、テープ部材20を、捕集容器10と冷媒流通管1,2の形状になじませるようにすることで、容器本体11の取り付け状態を安定させることができ、捕集容器10と冷媒流通管1,2との間に隙間の封止が破られ難くなる。

なお、この捕集容器の取り付け段階において、容器本体10の連通管12に設けられるバルブ13は閉じた状態としておく。

［ヘリウムガスの導入］
冷媒流通管1,2への捕集容器10の取り付けが終了したら、冷媒流通管1,2の内部にヘリウムガスを導入し、当該管内をヘリウムガスで加圧する。当該管内のヘリウムガスの濃度は、圧力比10％以上とした。なお、冷媒流通管の内部の大気を排気すると共に、当該管内にヘリウムガスを導入し、実質的に冷媒流通管の内部がヘリウムガスのみで満たされた状態としてもかまわない。

［捕集容器を冷媒流通管に取り付けたまま放置する］
ヘリウムガスの導入後、冷媒流通管1,2に捕集容器10を取り付けたままT時間放置する。この間に、冷媒流通管1,2の内部から捕集容器10にヘリウムガスが漏れ出し、捕集容器10の内部に蓄積される。ここで、上述のように捕集容器10をテープ部材20により取り付けることで、捕集容器10の金属シール面とテープ部材20の金属フィルム面とで繋ぎ目jの外周を覆うことができるので、捕集容器10の連通管12から捕集容器10内の気体を吸引しない限り、捕集容器から気体が漏れることはほとんど無い。つまり、冷媒流通管1,2から捕集容器10側に漏れたヘリウムガスを実質的に捕集容器10内に留めおくことができる。

放置時間Tの長さによって、捕集容器10内へのヘリウムガスの蓄積量が決まるので、放置時間Tを長くするほどヘリウムガスの検出感度を向上させることができる。放置時間Tは、本実施形態では4時間としたが、検出感度と作業効率とを考慮して決定すれば良く、代表的には3〜5時間程度とする。もちろん、放置時間Tは、3時間未満でも5時間超でもかまわない。

なお、本実施形態では、捕集容器10の連通管12に設けられるバルブ13を閉じることで連通管12を非連通状態としているので、放置時間Tの終了までディテクタDのプローブPは、取り外した状態であっても良い。

［捕集容器内の気体に含まれるヘリウムガスを測定する］
ヘリウムガスを導入してT時間経過した後、捕集容器10の連通管12に設けられるバルブ13を開放し、ヘリウムディテクタDのプローブPにより捕集容器10内部の気体を吸引して、当該気体に含まれるヘリウムガスの濃度を測定した。測定した濃度に基づいた冷媒流通管1,2からのヘリウムガスの漏れ量（Pa・m³/s）の算出は、従来の加圧積分法の算出方法に準拠しており、ヘリウムディテクタDが放置時間Tを参照して自動で行なう。

以上説明した実施形態の構成によれば、冷媒流通管から捕集容器側に漏れ出したヘリウムガスの大部分を捕集容器内に留めおくことができるので、従来のビニルフードを使用した加圧積分法よりも格段に測定感度を向上させることができる。具体的には、本実施形態の気密試験方法によれば、10^-9Pa・m³/sオーダーの測定感度でヘリウムの漏れ量を測定できた。これは、超電導ケーブル線路の冷媒流通管の気密性を調べるための測定感度として満足のいくものであった。

また、本実施形態の気密試験方法によれば、真空容器法のように、捕集容器内を真空にする必要がないので、非常に簡単に気密試験を実施することができる。

［気密試験の応用］
さらに、実施形態1の捕集容器は、複数の検査箇所にそれぞれ取り付けてもかまわない。例えば、単数の冷媒流通管の複数の検査箇所、あるいは、複数の冷媒流通管の検査箇所に捕集容器を配置・固定して（取り付けて）、その取り付け順序を記録しておく。すでに述べたように、本例の捕集容器は、ヘリウムディテクタのプローブを着脱できるように構成されているので、一台のヘリウムディテクタがあれば複数の捕集容器の気体を順次測定することができる。ここで、各捕集容器の取り付け操作には10分程度の時間を要するので、捕集容器の内部にヘリウムを蓄積させる時間には約10分間隔のタイムラグが生じる。つまり、最初に取り付けた捕集容器内部の気体を回収して当該気体のヘリウム濃度を測定すると、ほんの少しの待ち時間の後に、二番目に取り付けた捕集容器が蓄積終了時間に達する。そのため、複数の検査箇所を連続的に調べられるので、非常に効率良く漏れ箇所を同定することができる。このことは、三番目以降に取り付けた捕集容器についても当てはまる。

＜実施形態2＞
本実施形態では、吸引機器として注射器を使用し、この注射器の構成に合わせた構成を有する捕集容器を使用して超電導ケーブル線路の冷媒流通管の気密試験を説明する。なお、本実施形態の気密試験は、捕集容器を冷媒流通管の外周に取り付ける手順や、気密試験の実施手順については実施形態1と同様であり、吸引機器と捕集容器の構成のみが異なる。以下、実施形態1との相違点である注射器と捕集容器の構成についてのみ説明する。

図3は、実施形態2のヘリウムリーク試験の概略説明図であって、冷媒流通管の外周に捕集容器を配置した状態を示す図である。図3に示すように、捕集容器30は、容器本体31と、連通管32と、連通管32に設けられ、注射器（吸引機器）Sの注射針を差し込むことができる差込口（結合部）33とを有している。差込口はゴム栓（開閉部）で封止され、非連通状態になっている。ゴム栓は、エチレン−ビニルアルコール共重合樹脂であるエバール（商品名）で形成した。その他、ゴム栓の材料は、ヘリウムガスを透過し難く、かつ、吸着し難い材料、例えば、フッ素樹脂やナイロンなどとしても良い。

このような構成であれば、ゴム栓により連通管32が非連状態であるので、捕集容器30を冷媒流通管1,2に取り付けておくだけで、冷媒流通管1,2から漏れ出したヘリウムガスを捕集容器30の内部に蓄積することができる。また、捕集容器30内部の気体を吸引するときは、注射器Sの注射針をゴム栓に突き刺すだけで、連通管32を連通状態とし、当該気体を注射器Sに回収することができる。回収した気体に含まれるヘリウムガスを測定するには、注射器SをディテクタDのところへ持っていき、回収した気体をディテクタDに導入すれば良い。なお、一度使用した捕集容器30は、ゴム栓を取り替えて再利用すると良い。

本実施例の気密試験方法においても、10^-9Pa・m³/sオーダーの測定感度でヘリウムの漏れ量を測定できた。

また、本例においても、複数の捕集容器を、単数または複数の冷媒流通管の複数箇所に取り付けて、各捕集容器内の気体の回収を順次行なうようにしても良い。

＜実施形態3＞
実施形態3では、捕集容器として、内周面に金属をラミネートした袋状の捕集容器を使用する気密試験方法を説明する。なお、この捕集容器以外の構成は、実施形態2と同様であるので、実施形態1との相違点である捕集容器の形態についてのみ説明する。

図4は、実施形態3のヘリウムリーク試験の概略説明図であって、冷媒流通管の外周に捕集容器を配置した状態を示す図である。捕集容器40は、袋体41と、袋体41に設けられる連通管42と、連通管42の端部に設けられる差込口43とを備える。なお、この袋体41に設けられる連通管42および差込口43の構成は、実施形態2のものと同一の構成である。

袋体41は、漏れ予測箇所全体を覆うことができる開口部を有する袋状の部材であり、合成樹脂層41pと金属フィルム層41mとを有する。より具体的には、袋体41は、合成樹脂でできた袋の内周面に、金属（例えば、アルミニウムなどが好適）をラミネートして形成されており、袋体の厚さ方向に実質的にヘリウムが透過しないようになっている。この袋体41は、袋の形状を保ちつつ、冷媒流通管1,2の外周形状に沿った形状に変形可能な可撓性を有する。そのため、冷媒流通管1,2と袋体41との間に生じる隙間を非常に小さくすることができる。そのため、テープ部材20で、捕集容器40（袋体41）を取り付けやすく、取り付けた捕集容器40が外れ難い。

本実施例の気密試験方法においても、10^-9Pa・m³/sオーダーの測定感度でヘリウムの漏れ量を測定できた。

なお、以上説明した実施形態は、本発明の要旨を逸脱することなく、適宜変更することが可能であり、上述した構成に限定されるものではない。例えば、測定対象が超電導ケーブル線路の真空断熱管であっても良い。

本発明の気密試験方法およびこの方法に使用する捕集容器は、構造物や装置における気密性を要求される容器の漏れ箇所の有無を確認することに好適に利用可能である。特に、本発明の気密試験方法およびこの方法に使用する捕集容器は、超電導ケーブル線の冷媒流通管や真空断熱管の繋ぎ目など、高い試験精度が要求されるにも拘らず、真空容器法を使用することが困難な容器の漏れ箇所の有無を確認することに好適に利用可能である。

図1は、冷媒流通管と、この冷媒流通管に取り付ける捕集容器の斜視図である。 実施形態1に記載のヘリウムリーク試験の概略説明図であって、図2（A）は、2つフランジを合わせた繋ぎ目の周方向の一部に捕集容器を取り付けた状態を示す縦断面図を示し、図2（B）は、図2（A）のA-A横断面図を示す。 図3は、実施形態2に記載のヘリウムリーク試験の概略説明図であって、2つフランジを合わせた繋ぎ目の周方向の一部に捕集容器を取り付けた状態を示す縦断面図を示す。 図4は、実施形態3に記載のヘリウムリーク試験の概略説明図であって、2つフランジを合わせた繋ぎ目の周方向の一部に捕集容器を取り付けた状態を示す縦断面図を示す。 図5は、加圧吸引法によるヘリウムリーク試験の概略説明図である。 図6は、加圧積分法によるヘリウムリーク試験の概略説明図である。 図7は、真空容器法によるヘリウムリーク試験の概略説明図である。

符号の説明

100 試験対象容器 j 繋ぎ目
200 フード 210 シール部材
300 捕集容器 310 シール部材 320 真空配管 330 真空バルブ
D ヘリウムディテクタ P プローブ S 注射器
1,2 冷媒流通管（円筒管） 1f,2f フランジ
10,30,40 捕集容器 20 テープ部材
11,31 容器本体 41 袋体 41p プラスティック層 41m 金属フィルム層
12,32,42 連通管 13 バルブ 14 結合部 33,43 差込孔

Claims (5)

1. 試験対象容器内にトレーサガスを導入し、このトレーサガスの試験対象容器外への漏れを測定する気密試験方法であって、
   内周面全体が金属シール面からなる気密試験用捕集容器を、試験対象容器における漏れが予測される検査箇所を覆うように配置する工程と、
   少なくとも一方の面全体が金属フィルム面からなる可撓性のテープ部材により、配置した気密試験用捕集容器と試験対象容器との隙間を埋めるように当該捕集容器を試験対象容器に固定する工程と、
   試験対象容器内にトレーサガスを導入する工程と、
   トレーサガスの導入後、捕集容器内を真空にすることなく所定時間放置する工程と、
   所定時間経過後に捕集容器の内部の気体を吸引して、当該気体に含まれるトレーサガスの濃度を測定する工程とを備えたことを特徴とする気密試験方法。
2. 気密試験用捕集容器の配置と固定を、複数の検査箇所において順次行ない、
   各捕集容器内部の気体の吸引を、気密試験用捕集容器の配置・固定順序に従って行なうことを特徴とする請求項１に記載の気密試験方法。
3. トレーサガスを導入した試験対象容器からのトレーサガスの漏れを測定するために試験対象容器に取り付ける気密試験用捕集容器であって、
   試験対象容器における漏れの予測される検査箇所を覆う開口部を有し、その内周面全体が金属シール面で構成される捕集容器本体と、
   捕集容器本体に設けられ、捕集容器の内部と外部とを連通する連通部と、
   連通部に設けられ、捕集容器本体内部の気体を吸引する吸引機器を連通部に対して着脱自在にする結合部とを備えることを特徴とする気密試験用捕集容器。
4. 結合部は、吸引機器の取り付けに伴って連通部を非連通状態から連通状態にするように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の気密試験用捕集容器。
5. 捕集容器本体の少なくとも開口部近傍が、試験対象容器の検査箇所近傍の外形に沿った形状に変形可能な可撓性を有することを特徴とする請求項３または４に記載の気密試験用捕集容器。

Images