JP2017517740A - 自動圧力調整漏れ検出装置および方法 - Google Patents

Abstract

漏れ検出装置（１）および方法は、調節されたガスを、調整可能圧力レギュレータ（３０）から煙発生器（２）に送り、煙発生器内で生成され漏れ試験対象の流体システムに送られた煙が全圧力範囲にわたって最適濃度となるようにする。漏れ検出装置（１）および方法は特に、高圧で動作するシステム（たとえばターボ過給自動車のエンジン）を試験するために適用される。流量変換器（４２）は、調節されて供給されたガスが煙発生器（２）に流れる速度を測定する。第１および第２の圧力変換器（４４，４６）は、調節されたガスの圧力および漏れ試験対象のシステムの圧力を測定する。圧力レギュレータ（３０）が最適最大流速が生じる圧力まで調整され第１および第２の圧力変換器（４４，４６）によって測定された圧力が等しくなった後に、試験対象のシステムは、漏れの有無について目視検査される。

Description

発明の背景
１．技術分野
本発明は、煙を圧力範囲にわたって最適な煙濃度で送ることにより、漏れの存在と場所を目に見える形で確実に示すための、自動調整可能でありマイクロコントローラによって制御される漏れ検出装置および方法に関する。この装置および方法は、調節されたガス（たとえば圧縮空気）を最適圧力および流速で圧力レギュレータから煙発生器に対して送り、煙が上記ガスと混合されこのガスによって試験対象の流体システムに送られるようにすることにより、実現される。本明細書に開示される漏れ検出装置および方法は特に、高圧で動作するシステム（たとえば自動車のターボ過給エンジン）を試験するために適用される。

２．背景技術
環境に対する関心と過剰なエンジン燃料消費量のため、自動車のエンジンの健全性を試験して修理の必要がある漏れの存在と場所を判断できることが、ますます重要になっている。この点に関しては、エンジンを切った状態で空気をエンジンシステムに導入して空気の漏れを聞き取ろうとする試みが行なわれてきた。別の方法では、この場合もエンジンを切った状態で、煙発生装置を用いて目に見えるガスまたは蒸気を発生し、これを空気またはその他のガスと混合して試験対象のシステムに送っていた。試験対象のシステムの、目に見えないことが多い小さな穴から出ている煙が確認されると、確認した人に対して漏れの存在と場所を表示することで、修理が行なえるようにする。エンジンから空気が漏れていると、エンジンのパワー損失と燃料消費量の増加が発生する。

ターボ過給および／または過給自動車の場合、自動車のシステムの漏れの場所を求める方法はいくつかある。このような方法の１つは、エンジンを切った状態で、エンジンシステムに空気圧を導入するために、圧力レギュレータおよび圧力計によって制御される圧縮空気を用いることである。そうした上で、修理が必要かもしれない漏れが生じているおそれがある部位から逃げている空気圧を聞こうと試みる。別の方法は、漏れ検出器を用いて、加圧されたガス（たとえば典型的には圧縮空気／ショップエア（shop air））を試験対象のシステムに供給する。この漏れ検出器は、ソレノイドと、手動圧力レギュレータと、ボール表示型流量計と、圧力計と、鉱油を収容するキャニスタと、加熱器とを含む。電圧を加熱器に印加することによってキャニスタの中の鉱油を加熱する。この油が蒸発して煙になり、ガス供給装置がこの煙を試験システムに吹込む。このシステムから出た煙が視覚的に確認されることで、技術者に対して漏れの場所が示されて、修理を完了することができる。

しかしながら、ターボ過給およびその他の過給エンジンシステムは、非ターボ過給または非過給システムよりも大幅に高いシステム圧力で動作する。これらのシステムは一般的に高いシステム圧力で空気の漏れが発生する。したがって、煙を発生する漏れ検出器の場合、低圧の煙発生器を使用しても、エンジンの動作圧力をシミュレートするのに十分な圧力をエンジンシステム内に生じさせることができない。したがって、このような高圧システムの漏れを低圧装置を用いて発見することは極めて難しい。

試験対象のシステムに供給される煙の濃度は、煙を発生するキャニスタに出入りするガスの流れの速度の影響を強く受ける。煙を発生する溶液を蒸発させるための加熱器は、限られた体積の煙の蒸気しか発生させることができない。煙を発生するキャニスタに導入されるガスの体積は、煙発生器の出力圧力の影響を直接受けるので、設定圧力が高いほど体積は大きい。したがって、高圧の煙発生器は体積濃度が低い煙を発生し、結果として、試験対象のシステムは、主として最初に供給されたキャリアガスで満たされることになる。同じ点に関して、目に見えにくい煙がシステムから出る場合、技術者が漏れの部位を検出するのはより困難になる。圧力レギュレータを過剰に長い時間にわたっておよび／または過剰に高い圧力設定までランダムに上昇させた場合に試験対象のシステムの気圧が低いときは、キャリアガスの流速がそれに応じて上昇し、目に見える煙を発生できる速度を超えてしまうことがある。言い換えると、流速が高いほど、漏れの部位から出る、利用できる煙は希薄になる。したがって、システムから出る煙の濃度は低下し、この場合も技術者が漏れの部位を特定するのは難しい。

このため、キャリアガスの流速と圧力を最適レベルに自動的にかつ同時に調整することによって従来の手動調整漏れ検出器に固有の上記欠陥を回避することが望ましいであろう。上記最適レベルとは、圧力範囲にわたって密で濃い煙が試験対象のシステムに送られて、漏れの部位をより簡単にかつ確実に判断できることが保証されるレベルである。

発明の概要
概括的に述べると、以下で開示される自動調整可能でありマイクロコントローラによって制御される漏れ検出装置は、漏れ試験の対象であるシステムに、入口圧縮空気またはその他適切な不活性ガスを最適な流速と圧力で供給することにより、システムを加圧し漏れの存在と場所を正確にかつ視覚的に判断できるようにされている。この漏れ検出装置は、煙（すなわち目に見える蒸気）発生器または流体ポンプ噴霧装置を含む。これによって、煙を発生する適切な液体が、加熱されて蒸発して蒸気になる、または霧状にされて蒸気になる。入口空気の圧力は、圧力レギュレータによって調節され、煙と混合されてこの煙を煙発生器から試験対象のシステムに送り、システムに何らかの漏れがあるとそこから密で濃い煙が吹出す。この漏れ検出装置は特に、高圧で動作する試験システム、たとえばターボ過給またはそれ以外の方法で過給されるエンジンを用いて機能するシステム、および、試験圧力を上昇させてこういったシステムを試験することが望まれる工業用途に適用される。

入口空気は先ず圧力スイッチに供給される。圧力スイッチにより、コントローラは、入口空気が少なくとも予め定められた最低圧力に達したときに漏れ試験を実施することができる。入口空気は次に圧力レギュレータに供給される。圧力レギュレータは、ステッパ、サーボ、または電子圧力レギュレータモータによって駆動される。ステッパモータの減速ギアを回転させ、圧力レギュレータをコントローラによって調整する。調節された空気が、圧力レギュレータの出口ノズルから、通常は閉じているソレノイドの入口側に、流量変換器によって送られる。流量変換器は、コントローラに電気的に接続され、調節された空気がレギュレータから流れる速度を測定する。ソレノイドも、コントローラに電気的に接続され、漏れ試験を開始するために開かれる。ソレノイドが開かれた状態で、調節された空気がソレノイドの出口側から煙発生器に供給される。煙発生器の中で、煙を発生する液体が加熱されて蒸発し煙になる。この煙は、調節されて供給される空気により、漏れ試験の対象のシステムに送られる。第１の圧力変換器は、コントローラと、ソレノイドの入口側のコネクタとの間に、空気圧で連結され、圧力レギュレータの出口ノズルにおける調節された空気の圧力を測定する。第２の圧力変換器は、コントローラと、ソレノイドの出口側の、煙発生器の内部と連通するコネクタとの間に、空気圧で連結され、圧力レギュレータによって供給された調節された空気によって加圧されている試験対象のシステムの圧力を測定する。

漏れ試験の開始時に、コントローラは、ソレノイドを開き、煙発生器の加熱器に通電するかまたは流体ポンプ噴霧ノズル（加熱器なし）を起動する。圧力レギュレータをコントローラによって調整し、調節された空気の圧力が徐々に増すようにする。調節された空気は圧力レギュレータから流量変換器を通って煙発生器に流れ、流量変換器はその流速を測定する。この流速は、予め定められた最適な流速に達するまで急速に上昇する。その後、最適な流速は、（調整された圧力レギュレータの上昇圧力とは関係なく）オペレータによって設定された最適な試験圧力に達するまで、一定に保たれる。オペレータによって設定された最適な試験圧力に達すると、ソレノイドの入口側と出口側にある第１および第２の圧力変換器によって測定される圧力レギュレータの圧力とシステム圧力が等しくなる。試験対象のシステムが十分に加圧された状態で、レギュレータの圧力を一定に保ち、煙発生器に供給される調節された空気が減少するようにする。よって、流量変換器によって測定される流速はこれに対応して減少し、その間に、試験対象のシステムを、このシステムから逃げて漏れを示す煙の有無について目視検査する。漏れ試験の最後に、コントローラはソレノイドを閉じ、煙発生器の加熱器の電源を切るかまたは流体ポンプ噴霧ノズルの動作を停止する。次に（第２の圧力変換器によって測定される、ソレノイドの出口側の）システム圧力を、減衰の有無についてモニタリングする。この減衰も、漏れの試験対象のシステムの漏れの存在と大きさを示す。

流体システムにおける漏れの場所を発見するための、本発明の自動圧力調整漏れ検出装置の一方側を示す。 流体システムにおける漏れの場所を発見するための、本発明の自動圧力調整漏れ検出装置の他方側を示す。 図１および図２に示される漏れ検出装置の分解図である。 本発明の好ましい実施形態に従う、本発明の漏れ検出装置の機能的詳細を示す。 本発明の好ましい実施形態に従う、本発明の漏れ検出装置の機能的詳細を示す。 図４および図５の漏れ検出装置の煙発生器を示す。 図４〜図６に示される漏れ検出装置の構成要素の相互接続を示すブロック図である。 本発明の漏れ試験装置が実施する漏れ試験の前、漏れ試験中、および漏れ試験後の、圧力レギュレータから図６の煙発生器に供給される圧力調節ガスの流速を示す。 漏れ試験の前、漏れ試験中、および漏れ試験後の、自動的に調整される圧力調節ガスの圧力を示す。

好ましい実施形態の説明
煙発生器２を有する自動圧力調整漏れ検出装置１を、図面のうち最初に図１および図２を参照しつつ開示する。この煙発生器２は、目に見える蒸気（商業的には一般に知られており以下「煙」と呼ぶ）を生成することができ、この煙により、閉鎖された流体システムにおける漏れの存在と場所を確実に検出することができる。上記煙を発生する漏れ検出装置１は特に、自動車に応じてさまざまな高圧で動作する自動車の流体システムにおける漏れを検出するために適用される。一例にすぎないが、漏れ検出装置１を用いて漏れの有無を調べることができる、このような高圧動作流体システムの１つは、ターボ過給自動車のエンジンシステムである。

以下でより詳細に説明するように、漏れ検出装置１は、数多くのさまざまな流体システムのうちいずれについても、試験対象のシステムの物理的特性および動作特性に応じて、漏れの有無を確実に調べるのに必要な特定の流速と圧力で、密で濃い煙の理想的な供給を制御可能に行なうようにされている。これにより、技術者は、試験対象のシステムの漏れ部位から加圧された状態で漏れた高濃度の煙を目視で確認することによって、漏れの存在と場所を判断することができる。

本明細書では「煙」と呼ぶが、漏れ検出装置１によって生成され確認されることによって漏れ部位が特定される実際の目に見える蒸気は、制御された温度での蒸発と凝縮によって生成されたエアロゾルの霧であっても、流体ポンプ噴霧ノズルによって非加熱で流体を霧化した結果得られるものであってもよい。よって、好ましい実施形態において、「煙」は、加熱して蒸発させる（たとえば石油系の）煙生成溶液、または目に見えるエアロゾルの霧、噴霧、ガス、蒸気、または、加熱もしくは非加熱の、これらの組み合わせを指す。

図１および図２の漏れ検出装置１は、衝撃に強く（たとえば射出成形された）携帯型で持ち運び可能な筐体３を含む。筐体３の上部に装着されたハンドル５により、さまざまな場所にある漏れ試験対象の多様なシステムに対する使用に合わせてさまざまな場所に装置１を運ぶことができる。筐体３は本体４を囲んでいる。本体４の一方側には制御盤７（図３および図４において最も明確に示されている）があり、制御盤７はオペレータディスプレイ８ならびに複数のＬＥＤおよび押しボタンを含む。その目的については以下で開示する。本体４の反対側には電気（たとえば１１０ボルトの交流または１２ボルトの直流）の供給源に接続される電源コネクタ９がある。冷却ファングリル１０および１２が、本体４の両端に形成されて、熱い空気を本体から大気に逃がすことができるようにしている。冷却ファン（図４において１１で示される）を作動させることによって本体４の内部を冷却する。

本体４の一方端を貫通しているのは空気入口取付具１３である。空気入口取付具１３は、好ましくはショップエア等の圧縮空気の供給源に連結される。しかしながら、入口取付具１３は、爆発の可能性がある環境の中で漏れ試験を実施している間の爆発をより効果的に回避できるよう、不活性（たとえば窒素または二酸化炭素）ガスを含む、加圧されたガスの適切な供給源に連結されてもよい。本体４の他方端には蒸気出口ポート１４があり、このポートを通して、蒸気（たとえば煙と空気の混合物）が、（図６において最も明確に示されている）本体内部の煙発生器２から試験対象のシステムに向けて吹出される。本体４の上部にある流体レベル計量棒１６に手でアクセスすることにより、加熱して蒸発させて煙にする、煙発生器２内部の石油溶液等のレベルをモニタリングすることができる。

次に、図面のうちの図３〜図６を同時に参照しながら本発明の好ましい実施形態に従う自動圧力調整漏れ検出装置１の動作の詳細を開示する。圧縮空気または加圧されたその他適切なガスを、その供給源から漏れ試験装置１に、本体４を貫通する空気入口取付具１３を通して送り込む。空気入口取付具１３はＴカプラ１８に接続されている。Ｔカプラ１８の一方端は２状態（すなわちオン／オフ）圧力スイッチ２０と連通する。

漏れ検出装置１の１つの重要な特徴として、圧力スイッチ２０が入口取付具１３から入ってきた空気の圧力を検知しそれに反応する点が挙げられる。そのために、圧力スイッチ２０はコントローラ２２に電気的に接続される。オペレータはコントローラを用いて予め定められた圧力を設定できる。圧力スイッチ２０はこの圧力に反応して通常のオフ状態からオン状態に切換わることができる。一例として、本明細書における使用に適した１つのコントローラは、Microchip, Inc.によって製造されたモデル番号PIC16F1939のマイクロコントローラである。圧力スイッチ２０がそのオフ状態に留まっているときは、その間に、空気圧が不十分である（そのため漏れ検出装置１は動作不能である）ことをコントローラに信号で伝える。圧力スイッチ２０がＴカプラ１８における少なくとも最低の予め定められた圧力を検知すると、コントローラに通知されて、漏れ検出装置１は漏れ試験を実施することができる。

上記最低の空気圧に達し圧力スイッチ２０がコントローラに通知した（その間漏れ検出装置１は動作可能）場合、入口取付具１３から入ってきた空気は、Ｔカプラ１８およびインライン空気フィルタ２４を通って流れる。自動フィルタドレン２６が、空気フィルタ２４および煙発生器２の下方において本体４の底部を貫通して位置している。よって、クリーンで乾いた空気がフィルタ２４から機械または電子圧力レギュレータ３０に供給される。圧力レギュレータ３０は一体化された圧力放出オリフィス３１を有する。オリフィス３１により、設定したレギュレータ３０の圧力を減じることができる。（たとえば金属の）モータカバー３４によって囲まれているステッパモータ３２（図５において最も明確に示されている）またはサーボモータ（図示せず）を用いて圧力レギュレータ３０を設定（すなわち調整）する。ステッパモータ３２は係合する一対の減速ギア３６によって圧力レギュレータ３０のシャフトに接続される。コントローラ２２は、減速ギア３６を徐々に速くなるように回転させることによってモータトルクを高めて圧力レギュレータ３０を駆動する。モータ３２の減速ギア３６は好ましくは比率が４：１になるような大きさにされる。調節された空気は加圧されて第１の空気ホース３８によって圧力レギュレータ３０の出口ノズル４０から流量変換器４２に送られる。

流量変換器４２は、コントローラ２２に搭載され、圧力調節されて第１の空気ホース３８によって供給された空気を受ける。流量変換器４２はホース３８から流れる空気の速度を測定する。コントローラ２２は、コントローラ２２に電気的に接続された一対の圧力変換器４４および４６を含む。第１の圧力変換器４４は、圧力レギュレータ３０の出力圧力に反応する（これは、漏れ検出装置１のコントローラ２２によって自動的に設定されたレギュレータ３０の圧力に対応する）。第２の圧力変換器４６は、漏れ検出装置１に接続され漏れ検出装置１が発生した煙を受ける漏れ試験対象のシステムの圧力に反応する。

より具体的には、第１の圧力ホース４８は、第１の圧力変換器４４と、ソレノイド５２の一方側（すなわち入口側）と連通するＴカプラ５０の針付取付具との間に空気圧で接続されている。ソレノイド５２は、コントローラ２２とソレノイド５２の電気端子５３との間で延びているワイヤ（図示せず）を通してコントローラ２２により制御される（すなわち開放および閉鎖される）。コントローラ２２の流量変換器４２は、第２の空気ホース５４とＴカプラ５０によってソレノイド５２の一方側に連結されている。第２の圧力ホース５６は、第２の圧力変換器４６と、煙発生器２と連通する出口ノズル５８の針付取付具との間に空気圧で接続され、こうして試験対象のシステムの圧力が測定される。

煙発生器の空気供給チューブ６０は、ソレノイド５２と煙発生器２との間に接続されている。空気供給チューブ６０の一方端は、ソレノイド５２の出口側と連通している。ソレノイド５２の出口側はその入口側の反対側にあり、この入口側には流量変換器４２と空気ホース５４が（Ｔカプラ５０を介して）接続されている。図６において最も明確に示されているように、煙発生器の空気供給チューブ６０は、ソレノイド５２の出口側から延びて煙発生器２の下方で曲がり一方向逆止弁６４によって煙発生器の空気入口ノズル６２に連結されている。

具体的には図６を参照して、自動圧力調整漏れ検出装置１の煙発生器２の詳細が示されている。図６に示されるものと同様の煙発生器は一般的に知られている。一例にすぎないが、蒸発させて漏れ試験に使用するための煙を発生させる溶液を収容する煙発生装置の一例について、１９９９年７月１３日に発行された特許第５，９２２，９４４号を参照することができる。図６の煙発生器２は密閉された容器６８を含み、この容器には、加熱されて蒸発するようにされた（たとえば非毒性）石油系液体７０が注入される。容器６８の中で蒸発させる適切な液体７０の１つは鉱油である。液体７０に色素を添加することによって漏れの部位の目視による検出を改善してもよい。容器６８内部の液体７０のレベルは、上記計量棒１６によってモニタリングされる。通常は閉じられている圧力逃がし弁７１は、容器６８の内部と連通し、過剰な圧力上昇が発生したときは大気に対して自動的に開く。

煙発生器２の容器６８の内部の液体７０に沈められている空気入口ノズル６２を通して、加圧された空気を強制的に上昇させる。そうすると、液体７０の一部が空気入口ノズル６２に吸入され加熱器７２（たとえば抵抗加熱器ワイヤ）に送られる。この加熱器によって液体は加熱されて蒸発し煙になる。漏れ試験の開始時に、加熱器７２は、図１の電源コネクタ９から供給され（図４の）コントローラ２２によって制御される電力によって通電される。

液体７０を加熱した結果発生したこの煙は、煙発生器の空気供給チューブ６０からチャンバ６８に送られてきた調節された空気によって、出口オリフィス７４を通して運ばれ、蒸気出口チューブ７６を通してチャンバ６８から外に向かって送られる。蒸気出口チューブ７６は、漏れ検出装置１の本体４を貫通する上述の蒸気出口ポート１４と連通し、煙と空気の混合物が漏れ試験対象のシステムに送られる。

図６に示される煙発生器２を、熱を必要としない噴霧器等と置き換えてもよい（この場合は加熱器７２の電源を切る）。このような噴霧装置は、ガスと混合されてこのガスによって漏れ試験対象のシステムに運ばれる霧または蒸気の噴霧を発生する。また、導電性加熱器要素に対して煙発生溶液を噴霧する液体ノズルを有する煙蒸気発生器の一例として、２００３年１１月１２日に発行された特許第６，４７７，８９０号をさらに参照することができる。さらには、油容器に沈められ導電性加熱器ワイヤが巻かれた多孔油搬送蒸発器チューブによって煙を発生することができる。このような油搬送蒸発器チューブは、本願の譲受人に譲渡される２０１３年９月１０日に出願された係属中の特許出願第１３／６０８,６６０号に示され記載されている。

図６はまた、煙チャンバ２の容器６８の内部と連通し第２の圧力ホース５６によってコントローラ２２の２つの圧力変換器のうちの第２の圧力変換器４６に空気圧で接続された出口ノズル５８を示す。先に説明したように、圧力変換器４６は、漏れ試験装置１による漏れ試験対象のシステムの圧力を測定する。先に説明したように、２つの圧力変換器のうちの第１の圧力変換器４４は、第１の圧力ホース４８によってＴカプラ５０に空気圧で接続されて、レギュレータ３０の圧力を測定する。

この点に関して、圧力変換器４４および４６がそれぞれソレノイド５２の一方側とその反対側に接続されていることがわかるであろう。したがって、コントローラ２２は、これらに対応するソレノイド５２の入口側と出口側における空気の圧力に反応する。以下でより詳細に説明するように、第１の圧力変換器４４は、ソレノイド５２の入口側における、圧力レギュレータ３０の出口ノズル４０およびコントローラ２２の流量変換器４２からソレノイドに供給された空気の圧力を検知する。したがって、第１および第２の圧力変換器４４および４６が電気的に接続されているコントローラ２２は、圧力レギュレータ３０の調整された圧力と（出口ノズル５８における）試験対象のシステムの圧力との差に反応する。

同じ点に関して、ソレノイド５２がコントローラ２２によって閉じられると、ソレノイドの入口側と出口側との間の空気の流れが遮断され、煙発生器２の加熱器７２の電源が切られ、煙は発生しない。ソレノイド５２が開かれて漏れ試験が開始されると、煙発生器２に対して空気が流れ始め、加熱器７２が通電され、空気と煙が混合されこの混合物が容器６８から試験対象のシステムに送られる。

自動圧力調整漏れ検出装置１のコントローラ２２の制御盤８を、特に図４を参照しながら簡単に説明する。制御盤７は、（図３の）（たとえば金属薄板）フェースプレート７８によって覆われ保護されている。（これも図３の）ラベルまたは転写マーク８０は、見た目の向上のためかつオペレータに対して役に立つ操作表示を提供するために、フェースプレート７８の正面に取り付けられている。

制御盤７は開始／停止押しボタン８４を含み、この押しボタンを押すことにより、オペレータは、漏れの有無についてシステムを試験する際に用いる煙発生器２内部における煙の発生を開始または終了することができる。押しボタン８４を押して漏れ試験を開始すると、ソレノイド５２が開かれることにより、圧力レギュレータ３０からの空気がソレノイドを通って流れるようにすることができる。一対の圧力調整押しボタン８６および８８のうちの一方を押すことにより、オペレータは、漏れ試験を実施するためにコントローラ２２が調整する圧力レギュレータ３０の圧力を増加または減少させることができる。その他の押しボタン９０を押すことにより、オペレータは、圧力または流速いずれかを選択的にモニタリングすることができる。対応する一対のインジケータ（たとえばＬＥＤ）ライトのうちの一方９２または９４が点灯することにより、コントローラ２２が現在反応しているのが、調整した圧力レギュレータ３０の調節空気の流速なのか、または、流量変換器４２が検出した試験対象のシステムの空気の圧力なのかが示される。制御盤７に搭載されたディスプレイ８は上記パラメータを可視表示する。

次に、閉鎖された流体システムにおける漏れを検出するための本発明の自動圧力調整漏れ検出装置１の好ましい動作方法について、図７および図８を参照しながら開示する。先に述べたように、この漏れ検出装置は特に、自動車において高圧で運転される流体システムにおける漏れを検出するために適用される。しかしながら、漏れ検出装置１は自動車または高圧システムの漏れの場所を発見することに限定されないことが理解されるはずである。言い換えると、装置１は、その他の流体（たとえば配管）システムにおける漏れを検出するために、これらのシステムの用途または動作圧力に関わらず使用することができる。

先ず図７のブロック図を参照して、（たとえば圧縮された）加圧空気が、漏れ検出装置１の入口取付具１３に供給される。オン／オフ圧力スイッチ２０は、入口空気の圧力が最低の予め定められた圧力しきい値を上回ると、コントローラ２２に信号で通知する。フィルタに通された入口空気は次に圧力レギュレータ３０に供給される。圧力レギュレータ３０の一体化された圧力放出オリフィス３１により、レギュレータ３０の空気圧を新たな漏れ試験を開始するたびにリセットすることができ、かつ、試験中の空気圧をより効果的に調節することができる。最初に最適試験圧力がオペレータによって設定されると、圧力レギュレータ３０がステッパモータ３２によって駆動される（すなわち自動的に調整される）。こうして、ステッパモータ３２の係合している減速ギア３６の回転と、圧力レギュレータ３０の調整が、コントローラ２２によって完全に制御される。

フィルタに通された調節された空気が圧力レギュレータ３０から流量変換器４２に送られる。コントローラ２２は、変換器４２によって測定される調節された空気が流れる速度に反応する。（図４の一対の圧力変換器４４および４６のうちの）第１の圧力変換器４４は、（図４の）Ｔカプラ５０に空気圧で接続されることにより、圧力レギュレータ３０の出口ノズル４０と連通するソレノイド５２の入口側における空気圧を測定する。

先に説明したように、コントローラ２２の制御盤７上の（図４の）開始／停止押しボタン８４が押されて漏れ試験が開始されソレノイドがコントローラによって開かれている場合、圧力レギュレータ３０および流量変換器４２からの調節された空気がソレノイド５２を通って流れる。ソレノイド５２の出口側の調節された空気は、一方向逆止弁６４を通って煙発生器２の容器６８に送られる。これにより、試験対象のシステムは空気が充填され加圧される。逆止弁６４は、液体７０が容器６８から逆流するのを防止する。逆流は装置１を汚染する可能性がある。コントローラ２２によって煙発生器２の加熱器７２が通電された状態で、容器６８内部の（たとえば石油系の）液体が加熱され蒸発して煙になる。そうすると、この煙は、煙発生器の空気供給チューブ６０および（図６の）入口ノズル６２を通して容器に送り込まれた調節された空気によって、煙発生器２から外に向かって吹出され、煙と空気の混合物が、蒸気出口ポート１４によって漏れ検出装置１から漏れ試験対象のシステムに供給される。

第２の圧力変換器４６は、煙発生器２の（図５の）出口ノズル５８に空気圧で接続されて、漏れ試験中のシステムの圧力を測定する。よって、次に説明する利点のために、第１および第２の圧力変換器４４および４６に接続されているコントローラ２２は、ソレノイド５２の入口側に連結されている圧力レギュレータ３０の圧力とソレノイド５２の出口側に連結されている試験対象のシステムの圧力との差に反応する。

この点について、次に図面のうちの図８Ａおよび図８Ｂを参照して、図８Ａは、コントローラ２２に接続された流量変換器４２を通って圧力レギュレータ３０から流れる調節された空気の流速を時間に対して（たとえばリットル／分で）示す。図１〜図６の自動圧力調整漏れ検出装置１が漏れの有無について実施するシステムの試験の前、試験中、および試験後の、流量変換器４２によって測定される流速が示されている。図８Ｂは、この漏れ試験の前、試験中、および試験後の、コントローラ２２によって自動的に調整される圧力レギュレータ３０の圧力を時間に対して（たとえばｐｓｉで）示す。

次に図１〜図８を同時に参照して、最初に漏れ検出装置１に電源が投入されたときと、漏れ試験を実施する前の（図８Ａおよび図８Ｂの）待機期間中１００および１０２において、ソレノイド５２は閉じられており、圧力レギュレータ３０からコントローラ２２の流量変換器４２を通って流れる空気はない。試験対象のシステムの特定の動作圧力特性に応じて圧力レギュレータ３０を最適最大試験圧力に調整するために、オペレータは制御盤７の押しボタン８６および８８を用いてコントローラ２２を設定する。次に、漏れ試験を開始するために図４の制御盤７の開始／停止押しボタン８４を押すと、ソレノイド５２が開き空気がソレノイド５２を通って煙発生器２に流れる。コントローラ２２は、圧力レギュレータ３０を（ステッパモータ３２を用いて）調整することにより、レギュレータ３０から流量変換器４２に供給される空気の（図８Ｂの）圧力１０４を、流量制御期間において徐々に上昇させる。流量制御期間中のレギュレータ３０の圧力の上昇率１０４は、試験対象のシステムの体積と漏れの大きさに応じて決まる。これに重複する流量一定期間において、調節された空気がレギュレータ３０から流量変換器４２に供給される（図８Ａの）速度１０６は急速に上昇する。

流量変換器４２によって測定される流速は、流量一定期間中に（図８Ａ）の最適な流速１０８に達するまで上昇し続ける。この最適な流速は、圧力が調節された空気と混合され（図６の）煙発生器２から試験対象のシステムに送られる煙が濃い煙となりシステムの漏れ部位で視覚的に検出されるよう、漏れ検出試験装置の製造業者によって予め定められている。コントローラ２２は、圧力レギュレータ３０から煙発生器２に供給され、流量変換器４２によって測定される、調節された空気の、予め定められた最適な流速１０８に反応するように設定されている。

言い換えると、コントローラ２２は、圧力レギュレータ３０の圧力１０４をゆっくりと上昇させることにより、それに応じて煙発生器２に供給される調節された空気の流速１０６が最適レベル１０８まで上昇するようにする。この最適レベル１０８は、試験対象のシステムにおける漏れから吹出す煙の密度が低下し希薄になって実質的に見えなくなることがないレベルである。圧力レギュレータ３０から煙発生器２に供給される空気の（図８Ａの）最適な流速１０８は、（圧力１０４の上昇に関係なく）流量一定期間を通して一定に保たれる。この期間の間、試験対象のシステムは充填され加圧されている。圧力レギュレータ３０は、コントローラ２２によって、漏れ試験の開始前にオペレータが最初に設定した最適最大試験圧力１１０になるまで自動的に調整される（すなわち上昇させられる）。この時点で、漏れ試験装置１の動作は流量一定モードから圧力一定モードに変化する。

図８Ｂの流量制御期間の終わりにコントローラ２２によって自動的に調整される圧力レギュレータ３０の最適最大試験圧力１１０は、漏れの有無についての試験対象のシステムの動作圧力特性によって決まる。すなわち、漏れを確実に判断するのに必要な濃い煙を発生するために、圧力レギュレータ３０は、その圧力（図４の第１の圧力変換器４４によって測定されるソレノイド５２の入口側の空気圧に等しい）が、試験中のシステムの圧力（第２の圧力変換器４６によって測定されるソレノイド５２の出口側の空気圧に等しい）に等しくなるまで自動的に調整される。先に述べたように、コントローラ２２は、ソレノイド５２の入口側と出口側のレギュレータ圧力とシステム圧力に反応することにより、試験対象のシステムが加圧されレギュレータ圧力とシステム圧力がオペレータにより設定された最大試験圧力１１０に等しくなるまで、圧力レギュレータ３０を自動的に調整する。

圧力レギュレータ３０が調整されそれに応じて調節されたガスの圧力が、レギュレータ圧力とシステム圧力が等しくなる最適最大試験圧力１１０まで自動的に上昇すると、最適圧力は、（図８Ｂの）圧力制御期間を通して一定レベル１１２に保たれる。圧力制御期間の間、図６に示されるように漏れ検出装置１に連結されたシステムは、十分に加圧され濃い煙で充填されているので、漏れの有無についての目視検査を、漏れの部位から逃げた煙を探すことによって実施することができる。

上記のように、圧力レギュレータ３０が調整されて最適試験圧力１１２で維持されレギュレータ圧力とシステム圧力が図８Ｂの圧力制御期間にわたって等しいとき、調節された空気が圧力レギュレータ３０から流量変換器４２を通って流れる速度１１４は、（図８Ａの）圧力一定期間においてシステム漏れ速度１１６まで急速に低下する。システム漏れ速度１１６の大きさは、漏れの大きさ（漏れがあった場合）と一定圧力１１２によって決まる（かつこれらを表わす）。図８Ａおよび図８Ｂの圧力一定期間および圧力制御期間の長さは等しい。これらの期間中に、試験対象のシステムは一定圧力１１２に維持され漏れの有無について目視検査される。

オペレータが正確な漏れ試験が完了したことを確信すると（すなわち試験中に試験対象のシステムの漏れの部位で煙が観察される）、試験は終了される。このとき、オペレータは再び制御盤７の開始／停止押しボタン８４を押すことによってこの試験を停止する。その代わりに、コントローラ２２を、固定された試験期間が終わると試験を自動的に停止するようにプログラムしてもよい。いずれの場合でも、コントローラ２２は煙発生器２の加熱器７２の電源を切り、圧力レギュレータ３０を圧力ゼロに駆動し、ソレノイド５２を閉じることによって、ソレノイドを通る空気の流れを遮断する。

ソレノイド５２が閉じられたことによって試験対象のシステムが圧力レギュレータから切離されて目視漏れ試験が終了すると、オペレータは、制御盤７のディスプレイ８に示される（圧力変換器４６によって測定された）試験システム圧力１１８を確認することができる。（図８Ｂに示されるように）システム圧力がその一定最適最大試験圧力１１２から減衰している場合、システムを加圧した空気（および煙）が逃げる漏れがこのシステムにあることが表示される。加えて、圧力減衰１１８の速度は、漏れの大きさを示す。しかしながら、最適試験圧力１１２が、図８Ｂの目視漏れ試験およびそれに続く圧力減衰期間を通して減衰せずに一定のままであれば、異なる表示がなされる、すなわち試験対象のシステムには傷がなく漏れは存在しないことが表示される。目視漏れ試験の最後にシステム圧力の減衰１１８をオペレータが確認できるということは特に、少量の煙が逃げている可能性がある非常に小さな漏れの存在（および大きさ）を確認するのに役立つ。

目視漏れ試験が終了しシステム圧力を図８Ｂの圧力減衰期間において観察するとき、空気は流量変換器４２を通って煙発生器２に流れていない。なぜなら、この時点でソレノイド５２は閉じられており漏れ検出装置１はもはや試験対象のシステムと流体連通していないからである。この場合、対応する図８Ａのガス流なし期間に流量変換器４２が測定する流速は、システム漏れ速度１１６からゼロに低下している。

図１〜図６の自動圧力調整漏れ検出装置１を用いて漏れ試験の対象である閉鎖された流体システムにおける漏れの大きさとこの漏れの存在および場所を示すことが望ましい場合が多いであろう。たとえば、漏れの中には、試験対象のシステムの製造業者が定めた許容範囲に含まれるのに十分小さいサイズであり存在していても無視することができ修理が行なわない漏れがある。

この点に関して再び図面のうちの図８Ａおよび図８Ｂを参照して、先に述べたように、（図８Ａの１１６で示される）システムの漏れ速度の大きさと、（図８Ｂの１１８で示される）圧力減衰の速度は、漏れがあった場合の漏れの大きさを示す。すなわち、漏れの大きさは、図８Ａの圧力一定期間の漏れ速度１１６に直接関連がある。漏れ速度がゼロまで低下したとすると、システムには傷がなく漏れは存在しない。同様に、漏れ試験の最後の図８Ｂの圧力減衰期間における圧力の減衰速度１１８も、漏れの大きさに直接関連がある。しかしながら、圧力が減衰しない場合、試験対象のシステムの圧力１１２は漏れ試験の最後において一定のままであり、その場合システムには傷がなく漏れは存在しない。

図８Ａおよび図８Ｂの圧力と流速のデータを処理することにより、以下の関係に従う漏れ面積の数値が得られる。

式中、ｋは定数（０．８２）であり、Ｑは図８Ｂのシステム漏れ速度１１６であり、ΔＰは図８Ｂの最適最大試験圧力１１０と周囲圧力との差であり、Ｄは試験対象のシステムを加圧し煙をこのシステムに送るために使用される調節されたガス（すなわち空気）の濃度である。漏れの大きさ（すなわち面積）の計算は、漏れ検出装置１のコントローラ２２または独立した計算装置によって行なうことができる。

Claims (18)

1. 流体システムにおける漏れの存在を示すための漏れ検出装置（１）であって、前記流体システムは前記漏れ検出装置に連結され、前記漏れ検出装置は、
   ガスを受けるためのガス入口（１３）と、
   前記ガス入口に連結され、前記ガス入口から受けたガスを、圧力を調節して供給するための調整可能圧力レギュレータ（３０）と、
   目に見える煙を生成するための煙発生器（２）とを備え、前記煙発生器は、漏れ試験の対象である前記流体システムと連通し、
   前記圧力レギュレータと前記煙発生器との間に延在し、圧力を調節して供給された前記ガスを前記煙発生器に送るためのガス流路（３８，５４，６０）を備え、前記ガスが前記煙発生器によって生成された煙を試験対象の前記システムに送ることによって前記システムは加圧され、
   前記圧力レギュレータおよび前記煙発生器と連通し、前記圧力レギュレータによって圧力を調節して供給された前記ガスの圧力と、前記煙発生器が連通する試験対象の前記システムの圧力とを測定するための圧力検知手段（４４，４６）と、
   前記調整可能圧力レギュレータと相互接続されて前記圧力レギュレータを調整するとともに、前記圧力検知手段と相互接続されて、圧力を調節して供給された前記ガスの圧力および試験対象の前記システムの圧力に反応するコントローラ（２２）とを備え、前記コントローラは、前記調整可能圧力レギュレータの圧力を、圧力を調節して供給された前記ガスの圧力と試験対象の前記システムの圧力が等しくなるまで調整し、その期間中に試験対象の前記システムを漏れの有無について検査する、漏れ検出装置（１）。
2. 前記ガス流路（３８，５４，６０）内で接続されたガス流制御スイッチ（５２）をさらに備え、前記ガス流制御スイッチは、前記調整可能圧力レギュレータ（３０）と連通する入口側と、前記煙発生器（２）と連通する出口側とを有し、前記ガス流制御スイッチは、前記コントローラ（２２）に電気的に接続され、前記コントローラ（２２）によって閉鎖状態と開放状態との間で切換えられ、前記閉鎖状態において、圧力を調節して供給された前記ガスの流れを遮断し、前記開放状態において、前記圧力レギュレータから前記煙発生器への、圧力を調節して供給された前記ガスの流れを通す、請求項１に記載の漏れ検出装置（１）。
3. 前記ガス流制御スイッチは、前記入口側と前記出口側とを有するソレノイド（５２）である、請求項２に記載の漏れ検出装置（１）。
4. 前記煙発生器（２）は煙を生成する液体（７０）と加熱器（７２）とを含み、前記加熱器は前記液体を加熱して蒸発させて前記目に見える煙にし、前記コントローラ（２２）は、前記ソレノイド（５２）および前記加熱器に電気的に接続され、前記ソレノイドが前記コントローラによって前記開放状態に切換えられたのと同時に前記加熱器が通電されるようにする、請求項３に記載の漏れ検出装置（１）。
5. 前記圧力検知手段は、前記コントローラ（２２）と前記ソレノイド（５２）の入口側との間に空気圧で連結された第１の圧力変換器（４４）と、前記コントローラと前記ソレノイドの出口側との間に空気圧で連結された第２の圧力変換器（４６）とを含む、請求項２に記載の漏れ検出装置（１）。
6. 前記第１の圧力変換器（４４）は、前記ガス流路（５４）と前記ソレノイド（５２）との間において流体が連通する状態で位置するカプラ（５０）において、前記ソレノイド（５２）の入口側に空気圧で接続されている、請求項５に記載の漏れ検出装置（１）。
7. 前記煙発生器（２）はチャンバ（６８）を含み、前記チャンバの中で前記目に見える煙が生成されて試験対象の前記システムに送られ、前記第２の圧力変換器（４６）は、密閉された前記チャンバの内部と連通するカプラ（５８）において、前記ソレノイド（５２）の出口側に空気圧で接続されている、請求項５に記載の漏れ検出装置（１）。
8. 入口ガス圧反応スイッチ（２０）をさらに備え、前記入口ガス圧反応スイッチは、前記ガス入口（１３）と前記調整可能圧力レギュレータ（３０）との間に位置し前記ガス入口から受けたガスの圧力に反応し、前記コントローラ（２２）は、前記入口ガス圧反応スイッチに電気的に接続され、前記スイッチから信号を受けたことにより、前記ガスが少なくとも特定の予め定められた圧力を有するときに前記スイッチによって前記ガス入口から前記調整可能圧力レギュレータへのガスを流す、請求項１に記載の漏れ検出装置（１）。
9. 前記コントローラ（２２）と前記調整可能圧力レギュレータ（３０）との間に接続されたモータ（３２）をさらに備え、前記モータによって前記コントローラは前記圧力レギュレータと相互接続され、前記コントローラは、前記モータを作動させることにより、圧力を調節して供給された前記ガスの圧力と試験対象の前記システムの圧力が等しくなるまで、前記圧力レギュレータを調整する、請求項１に記載の漏れ検出装置（１）。
10. 前記コントローラ（２２）に電気的に接続された流量変換器（４２）をさらに備え、前記流量変換器は、前記ガス流路（３８，５４）内に位置し、前記調整可能圧力レギュレータ（３０）から前記煙発生器（２）に圧力を調節して供給される前記ガスの流れの速度に反応する、請求項１に記載の漏れ検出装置（１）。
11. 前記コントローラ（２２）はディスプレイ（８）を含み、前記ディスプレイは、前記圧力検知手段（４４，４６）によって測定された試験対象の前記システムの圧力と、圧力を調節して供給された前記ガスが前記調整可能圧力レギュレータ（３０）と前記煙発生器（２）との間のガス流路（３８，５４，６０）内に位置する前記流量変換器（４２）を通って流れる速度とを可視表示する、請求項１０に記載の漏れ検出装置（１）。
12. 流体システムにおける漏れの存在を示すための漏れ検出装置（１）であって、前記流体システムは前記漏れ検出装置に連結され、前記漏れ検出装置は、
    ガスを受けるためのガス入口（１３）と、
    前記ガス入口に連結され、前記ガス入口から受けたガスを、圧力を調節して供給するための調整可能圧力レギュレータ（３０）と、
    目に見える煙を生成するための煙発生器（２）とを備え、前記煙発生器は、漏れ試験の対象である前記流体システムと連通し、
    前記圧力レギュレータと前記煙発生器との間に延在し、圧力を調節して供給された前記ガスを前記煙発生器に送るためのガス流路（３８，５４，６０）を備え、前記ガスが前記煙発生器によって生成された煙を試験対象の前記システムに送ることによって前記システムは加圧され、
    前記ガス流路内に位置し、前記圧力レギュレータから前記煙発生器に圧力を調節して供給される前記ガスの流れの速度を測定するための流量変換器（４２）と、
    コントローラ（２２）とを備え、前記コントローラは、前記調整可能圧力レギュレータによって圧力を調節して供給された前記ガスの圧力と試験対象の前記システムの圧力が等しくなるまで、前記調整可能圧力レギュレータを調整し、前記流量変換器によって測定される流れの速度を低下させ、そのときに試験対象の前記システムを漏れの有無について検査する、漏れ検出装置（１）。
13. 圧力検知手段（４４，４６）をさらに備え、前記圧力検知手段は、前記コントローラ（２２）と、前記調整可能圧力レギュレータ（３０）および前記煙発生器（２）各々との間に空気圧で連結され、前記圧力レギュレータによって圧力を調節して供給された前記ガスの圧力と、前記煙発生器が連通する試験対象の前記システムの圧力とを測定し、前記コントローラは、前記流量変換器によって測定された流れの速度に反応し、かつ、前記圧力検知手段によって測定された、前記圧力レギュレータによって圧力が調節されて供給された前記ガスの圧力と試験対象の前記システムの圧力との差とに反応する、請求項１２に記載の漏れ検出装置（１）。
14. 前記ガス流路（３８，５４，６０）内で接続されたソレノイド（５２）をさらに備え、前記ソレノイドは、前記調整可能圧力レギュレータ（３０）と連通する入口側と、前記煙発生器（２）と連通する出口側とを有し、前記ソレノイドは、前記コントローラ（２２）に電気的に接続され、前記コントローラ（２２）によって閉鎖状態と開放状態との間で切換えられ、前記閉鎖状態において、圧力を調節して供給された前記ガスの流れを遮断し、前記開放状態において、前記圧力レギュレータから前記煙発生器への、圧力を調節して供給された前記ガスの流れを通す、請求項１３に記載の漏れ検出装置（１）。
15. 前記圧力検知手段は、前記コントローラ（２２）と前記ソレノイド（５２）の入口側との間に空気圧で連結された第１の圧力変換器（４４）と、前記コントローラと前記ソレノイドの出口側との間に空気圧で連結された第２の圧力変換器（４６）とを含む、請求項１４に記載の漏れ検出装置（１）。
16. 前記第１の圧力変換器（４４）は、前記ガス流路（５４）と前記ソレノイド（５２）との間において流体が連通する状態で位置するカプラ（５０）において、前記ソレノイド（５２）の入口側に空気圧で接続されている、請求項１５に記載の漏れ検出装置（１）。
17. 前記煙発生器（２）はチャンバ（６８）を含み、前記チャンバの中で前記目に見える煙が生成されて試験対象の前記システムに送られ、前記第２の圧力変換器（４６）は、密閉された前記チャンバの内部と連通するカプラ（５８）において、前記ソレノイド（５２）の出口側に接続されている、請求項１５に記載の漏れ検出装置（１）。
18. 流体システムを漏れの有無について試験するための方法であって、前記方法は、
    試験対象の前記システムを、煙発生チャンバ（２）と流体連通するように接続するステップと、
    前記煙発生チャンバ内で煙を発生するステップと、
    調整可能な圧力を有する調節されたガスをその供給源（３０）から前記煙発生チャンバに供給することにより、前記煙を、前記チャンバから、漏れ試験の対象である前記システムに送ることによって、前記システムを加圧するステップと、
    前記調節されたガスの圧力を測定するステップと、
    試験対象の前記システムの圧力を測定するステップと、
    前記調節されたガスの圧力と試験対象の前記システムの圧力が等しくなるまで前記調節されたガスの圧力を調整するステップと、
    前記調節されたガスの圧力と前記システムの圧力が等しくなったときに前記システムにおける漏れの部位から出た煙を識別することにより、試験対象の前記システムを目視検査するステップとを含む、方法。