JP2017026593A - テストシステム及びそのテスト方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】テストシステムを提供する。【解決手段】ガスボンベに接続されるテストシステムにおいて、ガスボンベ内の貯蔵ガスの圧力を検出するように設けられる圧力検出器と、ガスボンベ内の貯蔵ガスの温度を検出するように設けられる温度検出器と、貯蔵ガスの圧力と温度の変化量を算出するように設けられ、貯蔵ガスの圧力と温度の変化量に基づいて貯蔵ガスの貯蔵状態が定格範囲内にあるかを判断するコントローラと、を備えるテストシステム。【選択図】図1

Description

本発明は、テストシステム及びそのテスト方法に関し、特に、ガスボンベに用いるテストシステム及びそのテスト方法に関する。
現在の生産ラインでは、ガス供給も生産ラインの設計の重要な一環である。生産ラインの管路設計では、工場の1つの領域内にガスボンベを置くガス供給システムを建立する。生産プロセスでは、ガス供給システム内のガスが各生産ラインの中に伝送されるように、各領域同士がパイプで接続される。ガスを順調に供給するために、同一のガスを入れた、何れもガス供給管路に接続される2つのガスボンベを同じ領域に置くことは一般的である。
その中の1つのガスボンベをガス供給源とする場合、別のガスボンベを予備ガスボンベとする。ガス供給源としてのガスボンベ内のガス用量が不足になると、予備ガスボンベをガス供給源とするように管路を切り替え、用量不足なガスボンベを取り替える。ガスボンベが取り替えられた後、その貯蔵状態を検査するために、取り替えられたガスボンベをテストする必要がある。そして、ガスボンベの貯蔵状態が正常であると確認した上に、取り替えられたガスボンベを生産ラインに供給する。しかしながら、操作者が取替作業の場合に操作に不注意や誤断の状況が発生すると、重大な災害を引き起こす可能性がある。
上記事情に鑑みて、本発明の一実施形態は、テストシステム及びそのテスト方法を提供する。前記テスト方法は、貯蔵ガスの初期圧力、初期温度、検出圧力及び検出温度に基づいて、貯蔵ガスの漏れ流量が正常であるかを判断することができる。前記テストシステムは、更に貯蔵ガスの温度を漏れ流量の判断パラメーターとすることで、貯蔵ガスの漏れ流量をより正確に判断し、これにより、ガス災害の発生可能性を低減することができる。
本発明の一実施形態は、ガスボンベに接続されるテストシステムにおいて、ガスボンベ内の貯蔵ガスの圧力を検出するように設けられる圧力検出器と、ガスボンベ内の貯蔵ガスの温度を検出するように設けられる温度検出器と、貯蔵ガスの圧力と温度の変化量を算出するように設けられ、貯蔵ガスの圧力と温度の変化量に基づいて貯蔵ガスの貯蔵状態が定格範囲内にあるかを判断するコントローラと、を備えるテストシステムを提供する。
一部の実施形態において、テストシステムは、ガスボンベに接続されるガステスト管を更に備え、ガステスト管によってガスボンベへテストガスを提供するように設けられ、圧力検出器と温度検出器がそれぞれテストガスの圧力と温度を検出することで貯蔵ガスの圧力と温度を検出する。
一部の実施形態において、圧力検出器と温度検出器とは、同期的に検出する。
本発明の一実施形態は、ガスボンベ内の貯蔵ガスの初期圧力と初期温度を検出するステップと、テスト頻度に基づいて貯蔵ガスの検出圧力と検出温度を検出し記録するステップと、検出圧力と検出温度をコントローラに返送し、且つ貯蔵ガスの初期圧力と初期温度及び検出圧力と検出温度の変化関係に基づいて、ガスボンベ内の貯蔵ガスの貯蔵状態が定格範囲内にあるかを判断するステップと、を備えるテストシステムのテスト方法を提供する。
一部の実施形態において、貯蔵ガスの貯蔵状態は、貯蔵ガスの漏れ流量を含む。テスト方法は、ガスボンベ内の貯蔵ガスの漏れ流量が定格範囲内にあるかに基づいて、ガスボンベをガス供給源とするかを判断するステップを更に備える。
一部の実施形態において、貯蔵ガスの貯蔵状態は、貯蔵ガスの漏れ流量を含み、且つガスボンベ内の貯蔵ガスの漏れ流量が定格範囲内にあるかを判断するステップは、貯蔵ガスの初期圧力と初期温度及び検出圧力と検出温度の比例関係に基づいて、貯蔵ガスの漏れ流量の状態値を算出するステップと、状態値が定格範囲内にあるかを判断するステップを含む。
一部の実施形態において、貯蔵ガスの状態値を算出するステップは、初期圧力と初期温度との比率を算出し、初期圧力と初期温度との比例関係が第1の比率であるステップと、検出圧力と検出温度との比率を算出し、検出圧力と検出温度との比例関係が第2の比率であるステップと、第1の比率と第2の比率との差に基づいて、状態値を算出するステップと、を含む。
一部の実施形態において、貯蔵ガスの状態値を算出するステップは、初期圧力に検出温度を掛けて、第1の積関係を得るステップと、検出圧力に初期温度を掛けて、第2の積関係を得るステップと、第1の積関係と第2の積関係との差に基づいて、状態値を算出するステップと、を含む。
一部の実施形態において、テスト方法は、状態値を第1の積関係で割り、貯蔵ガスの状態変化率を算出するステップと、状態変化率が定格範囲内にあるかを判断するステップと、を更に備える。
一部の実施形態において、テスト方法は、ガスボンベにおけるコネクターへテストガスを提供し、テストガスの初期テスト圧力と初期テスト温度に基づいて貯蔵ガスの初期圧力と初期温度を記録するステップと、テスト頻度に基づいてこのテストガスの検出テスト圧力と検出テスト温度を検出し記録し、テストガスの検出テスト圧力と検出テスト温度に基づいて貯蔵ガスの検出圧力と検出温度を記録するステップと、を更に備える。
本発明の第1の実施形態に係るテストシステムのガス供給システムにおける様子を示す模式図である。 図1に示すテストシステムのテスト方法の流れ図である。 本発明の第2の実施形態に係るテストシステムのガス供給システムにおける様子を示す模式図である。
以下、図面で本発明の複数の実施形態を開示し、明らかに説明するために、数多くの実際の細部を下記でまとめて説明する。しかしながら、理解すべきなのは、これらの実際の細部は、本発明を制限するためのものではない。つまり、本発明の実施形態の一部において、これらの実際の細部は、必須なものではない。また、図面を簡略化するために、ある従来慣用の構造及び素子は、図面において簡単で模式的に示される。
ガス供給システムにおけるガスボンベが取り替えられた後、その貯蔵状態を検査するために、取り替えられたガスボンベをテストする必要がある。そして、ガスボンベの貯蔵状態が正常であると確認した上に、取り替えられたガスボンベをガス供給源として使用する。しかしながら、誤断の場合、ガスボンベを繰り返して取り替えることで余計なリスク及びコストを発生させる可能性がある。更に、誤断の場合、意外に至って災害を引き起こす可能性もある。
上記事情に鑑みて、本発明の一実施形態は、テストシステム及びそのテスト方法を提供する。前記テスト方法は、貯蔵ガスの圧力と温度に基づいて、貯蔵ガスの漏れ流量が正常であるかを判断し計算することができる。前記テストシステムは、更に貯蔵ガスの温度を漏れ流量の判断パラメーターとすることで、貯蔵ガスの漏れ流量をより正確に判断することができる。
図1は、本発明の第1の実施形態に係るテストシステム110のガス供給システム100における様子を示す模式図である。ガス供給システム100は、ガスボンベ102と、コネクター104と、ガス輸送管106と、テストシステム110と、を含む。ガスボンベ102は、ガス供給システム100の中に取り替えられて検出されるものである。ガスボンベ102内に貯蔵ガスが設けられる。コネクター104がガスボンベ102に設けられる。ガス輸送管106は、ガスボンベ102内の貯蔵ガスと連通するように、コネクター104によってガスボンベ102に接続される。ガスボンベ102をガス供給システム100のガス供給源とする場合、ガス輸送管106は、ガスボンベ102内の貯蔵ガスを伝送することに用いられてもよい。
テストシステム110は、コネクター104によってガスボンベ102に接続されており、ガスボンベ102内の貯蔵ガスの圧力を検出するように設けられる圧力検出器114と、ガスボンベ102内の貯蔵ガスの温度を検出するように設けられる温度検出器116と、貯蔵ガスの圧力と温度の変化量を算出するように設けられ、貯蔵ガスの圧力と温度の変化量に基づいて貯蔵ガスの貯蔵状態が定格範囲内にあるかを判断するコントローラ120と、を備える。
ガスボンベ102をガス供給システム100の中へ取り替える場合、ガス供給システム100の中に取り替えられたガスボンベ102は、例えば、非正常又は漏れ流量が高すぎのような、非所望の貯蔵状態となることがある。これに対して、ガスボンベ102をガス供給システム100の中に取り替えた後、テストシステム110は、貯蔵ガスの貯蔵状態が正常であるかを確認するために、ガスボンベ102内の貯蔵ガスの貯蔵状態を検出することができる。貯蔵ガスの貯蔵状態は、例えば、貯蔵ガスの漏れ流量であってもよい。貯蔵ガスの貯蔵状態が正常状態であると確認した後、ガスボンベ102は、ガス供給システム100のガス供給源として製造ラインに供給されることができる。
つまり、ガスボンベ102を安全条件でガス供給源とし、且つ漏気状態を誤断する可能性を減少するために、ガスボンベ102をガス供給システム100の中に取り替えた後且つガス供給源とする前の期間において、テストシステム110によりガスボンベ102を検出してもよい。例えば、テストシステム110は、ガスボンベ102内の貯蔵ガスの漏れ流量が定格範囲内にあるかに基づいて、ガスボンベ102をガス供給源とすることができるかを判断することができる。下記では、テストシステム110のテスト方法を更に説明する。
図1と図2を参照されたい。図2は、図1に示すテストシステム110のテスト方法の流れ図である。テストシステム110のテスト方法は、下記ステップを備える。ステップS10は、ガスボンベ102内の貯蔵ガスの初期圧力と初期温度を検出する。ステップS20は、テスト頻度に基づいて貯蔵ガスの検出圧力と検出温度を検出し記録する。ステップS30は、検出圧力と検出温度をコントローラ120に返送し、且つ貯蔵ガスの初期圧力と初期温度及び検出圧力と検出温度の変化関係に基づいて、ガスボンベ102内の貯蔵ガスの貯蔵状態が定格範囲内にあるかを判断する。前記のとおり、貯蔵ガスの貯蔵状態は、貯蔵ガスの漏れ流量を含む。
理想的なガス方程式によると、ガスの体積とモル濃度が同じである場合、ガスの圧力と温度とは、正比例関係となる。すなわち、ガス供給システム100の貯蔵環境の温度は、貯蔵ガスの圧力の検出結果に影響を与える。例えば、ガス漏れのない条件においても、ガスを検出した圧力結果は、温度の変化によって異なる可能性もある。これに対して、本実施形態において、テストシステム110の貯蔵ガスの漏れ流量に対する判断をより正確にするために、テストシステム110は、貯蔵ガスの温度を貯蔵ガスの漏れ流量の計算式に算入する。下記では、貯蔵ガスの漏れ流量の算出形態を更に説明する。また、説明しやすくするために、初期圧力、初期温度、検出圧力及び検出温度をそれぞれP1、T1、P2及びT2として標示する。
本実施形態において、テストシステム110のテスト方法のステップS30は、下記ステップを更に含む。貯蔵ガスの初期圧力P1と初期温度T1及び検出圧力P2と検出温度T2の比例関係に基づいて、貯蔵ガスの漏れ流量の状態値を算出する。そして、前記状態値が定格範囲内にあるかを判断する。
貯蔵ガスの漏れ流量の状態値を算出する一部の実施形態において、貯蔵ガスの状態値を算出するステップは、下記ステップを含む。初期圧力P1と初期温度T1との比率を算出し、初期圧力P1と初期温度T1との比例関係が第1の比率であり、即ち第1の比率が(P1/T1)である。検出圧力P2と検出温度T2との比率を算出し、検出圧力P2と検出温度T2との比例関係が第2の比率であり、即ち第2の比率が(P2/T2)である。そして、第1の比率と第2の比率との差に基づいて、状態値を算出し、即ち状態値が[(P1/T1)−(P2/T2)]である。
貯蔵ガスの貯蔵状態を検出する場合、まず、貯蔵ガスの定格範囲を設定してもよい。例えば、前記定格範囲を漏れ測定の定格範囲と見なして、数値Aに設置してもよい。当業者であれば、使用する圧力単位によって数値Aの大きさを設定してもよい。例えば、予定するガス漏れ率が(2.69*10−5)atm−cc/secであり且つ予定テストの全時間が4時間である条件で、ガスの漏れ測定の圧力値が0.4Kg/cmとなる。この条件で、数値Aは、0.4Kg/cmをガス供給システム100の位置する環境の月平均気温(例えば、月平均気温が25℃)で割って設定されてもよい。しかしながら、以上の定格範囲の数値Aの設定形態は、本発明を制限するためのものではない。当業者であれば、ガスボンベの安全係数に基づいて数値Aの大きさを設定してもよい。
そして、状態値を数値Aと比較する。状態値が数値Aより小さくなると、貯蔵ガスの漏れ流量を正常状態と見なしてもよい。逆に、状態値が数値Aより大きくなると、貯蔵ガスの漏れ流量は、非正常状態となる。また、テストシステム110がテスト頻度に基づいて貯蔵ガスの検出圧力と検出温度を検出するため、ガスボンベ102内の貯蔵ガスの検出をリアルタイム検出と見なしてもよい。例えば、テスト頻度が1秒間に2回である場合、テストシステム110の貯蔵ガスの漏れ流量に対する検出頻度も1秒間に2回である。また、一部の実施形態において、圧力検出器114と温度検出器116とは、ガスボンベ102内の貯蔵ガスを同期的に検出してもよい。
つまり、本発明に係るテスト方法は、貯蔵ガスの圧力を温度と共に計算パラメーターに算入する。従って、ガス供給システムが温度変化のある環境に位置しても、貯蔵ガスの温度を計算パラメーターに算入することで、テスト方法は、貯蔵ガスの漏れ流量が正常状態であるかを判断することができる。なお、本発明に係るテスト方法によって、操作者の誤断による危険性を減少し、ガスボンベの取替作業のリスク及びコストを低減することができる。
また、貯蔵ガスの状態値は、他の形態によって算出されてもよい。貯蔵ガスの漏れ流量の状態値を算出する別の一部の実施形態において、貯蔵ガスの状態値を算出するステップは、下記ステップを含む。初期圧力P1を検出温度T2と掛けて、第1の積関係を得て、即ち第1の積関係がP1*T2である。検出圧力P2を初期温度T1と掛けて、第2の積関係を得て、即ち第2の積関係がP2*T1である。そして、第1の積関係と第2の積関係との差に基づいて、状態値を算出し、即ち状態値が[(P1*T2)−(P2*T1)]である。
同様に、貯蔵ガスの貯蔵状態を検出する場合、まず、定格範囲を漏れ測定の定格範囲と見なして、数値Bに設定する。そして、状態値を数値Bと比較する。状態値が数値Bより小さくなると、貯蔵ガスの漏れ流量を正常状態と見なしてもよい。逆に、状態値が数値Bより大きくなると、貯蔵ガスの漏れ流量は、非正常状態となる。
圧力と温度を積関係として算出する実施形態において、定格範囲は、例えば百分率Cのような百分率数値に設定されてよい。テスト方法は、下記ステップを更に備える。状態値を第1の積関係で割って、貯蔵ガスの状態変化率を算出し、即ち状態変化率が[[(P1*T2)−(P2*T1)]/(P1*T2)]*100%である。そして、状態変化率定格範囲内にあるかを判断する。
つまり、貯蔵ガスの状態変化率を算出する実施形態において、テスト方法は、貯蔵ガスの検出期間における検出圧力及び検出温度とその初期圧力及び初期温度とを比較し、この比較結果を百分率関係に算出する。この百分率関係に基づいて、テスト方法は、貯蔵ガスの漏れ流量が正常状態であるかを判断できる。例えば、貯蔵ガスの状態変化率が百分率Cより小さくなると、貯蔵ガスの漏れ流量を正常状態と見なしてもよい。逆に、貯蔵ガスの状態変化率が百分率Cより大きくなると、貯蔵ガスの漏れ流量を正常ではない状態と見なしてもよい。
以上をまとめると、本発明に係るテスト方法は、貯蔵ガスの初期圧力、初期温度、検出圧力及び検出温度を貯蔵ガスの漏れ流量の計算式に算入することで、貯蔵ガスの漏れ流量が正常であるかを判断する。また、ガスボンベの漏れ流量が定格範囲内にあり且つその貯蔵状態が正常である場合、このガスボンベをガス供給システムのガス供給源として使用することができる。
図3を参照されたい。図3は、本発明の第2の実施形態に係るテストシステム110のガス供給システム100における様子を示す模式図である。本実施形態は、そのテストシステム110がテストガスによって貯蔵ガスの圧力と温度を検出することに、第1の実施形態と異なっている。
本実施形態において、テストシステムは、ガスボンベ102に接続されるガステスト管112を更に含む。テストシステム110は、ガステスト管112によってガスボンベ102へテストガスを提供するように設けられ、圧力検出器114と温度検出器116がそれぞれテストガスの圧力と温度を検出することで貯蔵ガスの圧力と温度を検出する。また、一部の実施形態において、テストシステム110は、ガステスト管112によってガスボンベ102へ窒素ガスを提供して、保圧工程を行う。
更に言うと、テストシステム110は、ガスボンベ102内の貯蔵ガスを検出する場合、ガスボンベ102上のコネクター104へテストガスを提供し、且つテストガスの初期テスト圧力と初期テスト温度に基づいて貯蔵ガスの初期圧力と初期温度を記録する。そして、テスト頻度に基づいてこのテストガスの検出テスト圧力と検出テスト温度を検出し記録し、且つテストガスの検出テスト圧力と検出テスト温度に基づいて貯蔵ガスの検出圧力と検出温度を記録する。
同様に、貯蔵ガスの初期圧力、初期温度、検出圧力及び検出温度を得た後、前記したテスト方法、テストシステムによって、貯蔵ガスの漏れ流量が正常であるかを判断することができる。また、テスト方法は、テストガスの初期テスト圧力、初期テスト温度、検出テスト圧力及び検出テスト温度で直接貯蔵ガスの貯蔵状態を算出することもできる。テストガスを検出するように貯蔵ガスを検出することで、テストシステム110の圧力と温度の検出結果がより正確になる。
以上をまとめると、本発明に係るテスト方法は、貯蔵ガスの初期圧力、初期温度、検出圧力及び検出温度に基づいて、貯蔵ガスの漏れ流量が正常であるかを判断することができる。なお、テストシステムは、更に貯蔵ガスの温度を漏れ流量の判断パラメーターとすることで、貯蔵ガスの漏れ流量をより正確に判断し、これにより、ガス災害の発生可能性を低減することができる。また、本発明に係るテストシステムは、更に、テストガスによって貯蔵ガスの圧力と温度を検出することで、テストシステムの圧力と温度における検出結果がより正確になる。
本発明を多種の実施形態で前述の通りに開示したが、これは、本発明を制限するものではなく、当業者であれば、本発明の思想と範囲から逸脱しない限り、多様の変更や修正を加えることができ、したがって、本発明の保護範囲は、下記添付の特許請求の範囲で指定した内容を基準とするものである。
100 ガス供給システム
102 ガスボンベ
104 コネクター
106 ガス輸送管
110 テストシステム
112 ガステスト管
114 圧力検出器
116 温度検出器
120 コントローラ
S10〜S30 ステップ

Claims (8)

  1. ガスボンベに接続されるテストシステムにおいて、
    前記ガスボンベ内の貯蔵ガスの圧力を検出するように設けられる圧力検出器と、
    前記ガスボンベ内の前記貯蔵ガスの温度を検出するように設けられる温度検出器と、
    前記貯蔵ガスの圧力と温度の変化量を算出するように設けられ、前記貯蔵ガスの圧力と温度の変化量に基づいて前記貯蔵ガスの貯蔵状態が定格範囲内にあるかを判断するコントローラと、
    を備えるテストシステム。
  2. 前記ガスボンベに接続されるガステスト管を更に備え、前記ガステスト管によって前記ガスボンベへテストガスを提供するように設けられ、前記圧力検出器と前記温度検出器がそれぞれ前記テストガスの圧力と温度を検出することで前記貯蔵ガスの圧力と温度を検出する請求項1に記載のテストシステム。
  3. 前記圧力検出器と前記温度検出器とは、同期的に検出する請求項1に記載のテストシステム。
  4. ガスボンベ内の貯蔵ガスの初期圧力と初期温度を検出するステップと、
    テスト頻度に基づいて前記貯蔵ガスの検出圧力と検出温度を検出し記録するステップと、
    前記検出圧力と前記検出温度をコントローラに返送し、且つ前記貯蔵ガスの前記初期圧力と前記初期温度及び前記検出圧力と前記検出温度の変化関係に基づいて、前記貯蔵ガスの漏れ流量を含む前記ガスボンベ内の前記貯蔵ガスの貯蔵状態が定格範囲内にあるかを判断するステップと、
    前記ガスボンベ内の前記貯蔵ガスの漏れ流量が定格範囲内にあるかに基づいて、前記ガスボンベをガス供給源とするかを判断するステップと、
    を備えるテストシステムのテスト方法。
  5. 前記貯蔵ガスの貯蔵状態は、前記貯蔵ガスの漏れ流量を含み、且つ前記ガスボンベ内の前記貯蔵ガスの漏れ流量が前記定格範囲内にあるかを判断するステップは、
    前記貯蔵ガスの前記初期圧力と前記初期温度及び前記検出圧力と前記検出温度の比例関係に基づいて、前記貯蔵ガスの漏れ流量の状態値を算出するステップと、
    前記状態値が前記定格範囲内にあるかを判断するステップと、
    を含む請求項4に記載のテスト方法。
  6. 前記貯蔵ガスの状態値を算出するステップは、
    前記初期圧力と前記初期温度との比率を算出し、前記初期圧力と前記初期温度との比例関係が第1の比率であるステップと、
    前記検出圧力と前記検出温度との比率を算出し、前記検出圧力と前記検出温度との比例関係が第2の比率であるステップと、
    前記第1の比率と前記第2の比率との差に基づいて、前記状態値を算出するステップと、を含む請求項5に記載のテスト方法。
  7. 前記貯蔵ガスの前記状態値を算出するステップは、
    前記初期圧力に前記検出温度を掛けて、第1の積関係を得るステップと、
    前記検出圧力に前記初期温度を掛けて、第2の積関係を得るステップと、
    前記第1の積関係と前記第2の積関係との差に基づいて、前記状態値を算出するステップと、
    前記状態値を前記第1の積関係で割り、前記貯蔵ガスの状態変化率を算出するステップと、
    前記状態変化率が前記定格範囲内にあるかを判断するステップと、
    を含む請求項5に記載のテスト方法。
  8. 前記ガスボンベにおけるコネクターへテストガスを提供し、前記テストガスの初期テスト圧力と初期テスト温度に基づいて前記貯蔵ガスの前記初期圧力と前記初期温度を記録するステップと、
    前記テスト頻度に基づいて前記テストガスの検出テスト圧力と検出テスト温度を検出し記録し、前記テストガスの前記検出テスト圧力と前記検出テスト温度に基づいて前記貯蔵ガスの前記検出圧力と前記検出温度を記録するステップと、
    を更に備える請求項4に記載のテスト方法。
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