JP2625342B2 - 質量分析型ガス漏れ検知器に適用されるガス濃度校正法及び校正器具 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各種産業上で使用され
る装置、機器類の気密性をテストするガス漏れ検知器に
係り、特に質量分析型ガス漏れ検知器に適用されるガス
濃度校正法及び校正器具に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】周知のようにガス漏れを防止するため
に、気密性が要求される分野の１つとして通信用ケ―ブ
ルがある。

【０００３】すなわち、通信用ケ―ブルは、ケ―ブルが
水につかった状態であっても湿気、水分がケ―ブル内に
侵入し、回線故障を起こさないように、重要市外ケ―ブ
ル、及び回線数の多い市内ケ―ブル等は大気圧よりも高
い圧力で乾燥ガス（乾燥空気又は窒素ガス）がケ―ブル
内に充填され、ガス保守されているためである。

【０００４】従来、このようにガス保守された通信用ケ
―ブル（以下は、ガスケ―ブルと略称する）及びその接
続部のガス漏れを検知する方法として、作業者の手の届
く範囲で目視可能な箇所は、石鹸水をケ―ブル外被に塗
布する方法、あるいはケ―ブル外被のピンホ―ルからガ
スが漏洩する際に発生する超音波をマイクロホンで集音
し、可聴周波数に変換・増幅し、イヤホ―ンで検出する
方法が取られていた。

【０００５】また、ガス漏洩箇所の探索が広範囲にわた
る場合や、地下管内に引き込んだケ―ブルの漏洩有無確
認の場合、フロンガスを被検出ケ―ブル内に充填し、
「ライス効果」を利用したフロンガス検知器を用いて、
ガス漏洩の有無を調べる方法が取られていた。

【０００６】後者の方法は、Ｄガス点検法として本願の
出願人により古くから開発・実施されている方法であっ
て、長い実績を有している。

【０００７】しかし、近年、フロンガスによるオゾン層
の破壊が地球規模的に問題になっており、フロンガスの
使用禁止が早急に実施されようとしているために、この
ようなＤガス点検法に代る方法を開発する必要がある。

【０００８】ところで、この種のガスケ―ブルは、電柱
間に張られた、いわゆる架空ケ―ブルと、地下に敷設さ
れた地下ケ―ブルの２種類があって、この内、地下ケ―
ブルは、通常マンホ―ル間に埋設された管路中に収容さ
れている。

【０００９】この場合、マンホ―ルの深さ、スペ―ス、
入出口の大きさと換気性等を考慮しなければならないの
で、必要最小限の装置類しかマンホ―ル内には持ち込め
ないことになる。

【００１０】従って、携帯型のものを除いて、精密機器
類はマンホ―ルの外に設置せざるを得ない。

【００１１】このような理由により、これまで質量分析
型の精密なガス漏れ検知装置は、通信設備保全の現場で
用いられたことはなかった。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】一方、本発明者らは、
検出感度が原理的に最も高い質量分析型ガス漏れ検知器
の、小型化、高精密化、並びに現場環境下での操作性向
上を目的として、これまで特願平４−１９２３８０号
「質量分析型ガス漏れ検知器」、及び特願平４−２８７
８６１号「質量分析型ガス漏れ検知器」の提案を行って
きた。

【００１３】通常、マンホ―ルの外にガス漏れ検知器を
置いた場合、ガス漏れ探査作業場所と検知器本体との間
は、少なくとも５ｍ以上の距離が必要となる。

【００１４】例えば、マンホ―ル内に設置された接続端
子箱（クロ―ジャ―）からのガス漏れ箇所の特定を迅速
にするためには、できればリアルタイムでガス濃度が測
定されることが望まれる。

【００１５】ガス検知の応答性を上げるためには、検知
器本体の応答性は勿論のこと、漏れガスを高速に検知器
本体に送り込む必要があり、ガスサンプリング流量が重
要になる。

【００１６】例えば、Ｈｅリ―クディテクタを用いて、
応答性を数秒以内にするためには、ガスサンプリング流
量は、毎分数リットル程度が必要である。

【００１７】しかるに、このような特殊な作業に適した
Ｈｅリ―クディテクタは今までなかった。

【００１８】前記特願平４−１９２３８０号において
は、空気中の窒素を基準ガスとする検知器の内部校正法
について技術開示している。

【００１９】この方法は、検知器を長時間運転した際に
生じる電子回路性能の時間ドリフト特性を相殺するのに
適した方法である。

【００２０】一方、従来のＨｅリ―クディテクタは、校
正時に、リ―ク量が既知のＨｅガスボンベを使用してい
る。

【００２１】この方法は、手軽であるが、Ｈｅガスボン
ベは消耗品であるので、その都度補充する必要がある。

【００２２】また、ガスリ―ク量でなく、ガス濃度を直
接校正したい場合、ガスサンプリング流量が大きいた
め、多量の標準ガスを消費することになり、標準ガスボ
ンベの交換を頻繁にしなければならないという欠点があ
った。

【００２３】そこで、本発明は、上記の事情に鑑みてな
されたもので、その目的はフロンガスを用いたガス点検
法に替わるガス漏れ点検法として高感度・高精度である
と共に、信頼性、作業性、保守性に優れたガス漏れ検知
器のためのガス濃度校正法及び校正器具を提供すること
にある。

【００２４】すなわち、本発明の目的とするところは、
この種ガス検知器では欠かすことができない検知器の感
度調整を、特別に用意した校正用の標準ガスを用いない
で、簡便かつ正確にガス濃度の校正を行う方法及び校正
器具を提供するものである。

【００２５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、ガス
サンプリング部と真空排気部と質量分析部を有する質量
分析型ガス漏れ検知器に適用されるガス濃度校正法であ
って、ガス導入切替機構によって、ガス溜め器具とガス
導入切替弁とガスサンプリングと質量分析部への微少リ
―ク機構部から構成される閉じた管路内に標準ガスを循
環することによってガス濃度校正を行うことを特徴とす
る質量分析型ガス漏れ検知器に適用されるガス濃度校正
法である。

【００２６】請求項２の発明は、前記ガス濃度校正が、
前記ガス溜め器具に予め導入された空気をキャリア―ガ
スとし、該ガス溜め器具に一定量注入希釈された標準ガ
スを用いて行うことを特徴とするガス濃度校正法であ
る。

【００２７】請求項３の発明は、前述のような質量分析
型ガス漏れ検知器に適用されるガス濃度校正器具であっ
て、ガス導入切替機構と、定容積のガス溜め器具と、ガ
スサンプリングポンプと、質量分析部への微少リ―ク機
構部とから構成されるガス循環機構を具備することを特
徴とする質量分析型ガス漏れ検知器に適用されるガス濃
度校正器具である。

【００２８】請求項４の発明は、前記ガス溜め器具が、
大気圧の空気導入・循環機構と、標準ガス注入機構と、
ストップバルブとを有することを特徴とするガス濃度校
正器具である。

【００２９】

【作用】本発明のガス濃度校正法は、ガスサンプリング
部に特徴がある。

【００３０】本発明の第１の特徴は、標準ガスを作業現
場で簡単に調製できる点にある。

【００３１】本発明者らは、ケ―ブルのガス漏れ検知作
業のために、探査ガスとして、従来のフロンガスに替え
て、Ｈｅガスを用いる方法を開発している。

【００３２】この場合、ガス漏れ推定箇所の近傍のケ―
ブルあるいはクロ―ジャ―にＨｅガスを充填し、空気中
に漏れ出すＨｅを検出する方法をとることになる。

【００３３】作業現場には、必ず探査ガスボンベが携帯
され、例えば、１０％Ｈｅ−窒素混合ガスあるいは１０
０％Ｈｅのように、ガス濃度は判明している。

【００３４】従って、作業現場では探査ガス、すなわち
標準ガスを適宜希釈することによって、校正用の標準ガ
スを調製することが出来る。

【００３５】ガス溜め器具は、希釈のための大気圧の空
気導入機構と標準ガス注入機構とが具備されている。

【００３６】使用ガスの調製方法は、標準ガスを、例え
ば、ガスクロマトグラフィ―で用いられているガスタイ
トなマイクロシリンジによって一定量採取し、定容積の
ガス溜め器具に注入することによってなされる。

【００３７】該ガス溜め器具には予め大気圧の空気が導
入されるようになっているので、標準ガスは空気で希釈
され、ガス濃度すなわち希釈倍率は（ガス溜め器具の容
積／注入探査ガス体積）で求められる。

【００３８】本発明の第２の特徴は、標準ガス供給方法
である。

【００３９】前記説明の如く希釈調製された標準ガス
は、ガス導入切替弁によって、ガス漏れ検知操作からガ
ス濃度校正ル―プに切り換えられた後に、サンプリング
ポンプによって密閉管路内を循環させられ、その極く一
部が微少リ―ク機構によって質量分析部へ導入される。

【００４０】このような構成のため、標準ガスを連続的
に循環供給できるから、測定状態と同じガスサンプリン
グ流量でガス濃度の校正が出来る利点がある。

【００４１】以上説明した通り、本発明のガス濃度校正
法及び校正器具によれば、既製品の標準ガスを特別に携
帯する必要はなく、必要に応じて、作業現場で簡単にガ
ス濃度校正を実施できる。

【００４２】また、本発明者らは、先に説明したよう
に、空気中の窒素ガスを検知器の内部校正に用いること
によって、検知器の時間ドリフトを校正する方法を既に
提案（特願平４−１９２３８０号）しているが、この方
法に本発明のガス濃度校正法を組み合わせることによっ
て、時間ドリフトが無い、より信頼度の高いガス濃度補
正が可能になる。

【００４３】

【実施例】以下に図面を参照して本発明をより具体的に
記述するが、以下に示すものは本発明の一実施例にすぎ
ず、本発明の技術的範囲を何等制限するものではない。

【００４４】（実施例１）図１は本発明のガス濃度校正
法におけるガス導入経路図である。

【００４５】本実施例は、いわゆるダイレクトフロ―型
のガスサンプリング法として分類される例を説明してい
る。

【００４６】すなわち、後述する検知ガスは多孔膜から
なる微少リ―ク機構部１から真空室２に導入される。

【００４７】真空室２は予めタ―ボ分子ホンプ３（排気
量５０Ｌ／ｓｅｃ）及び油回転ポンプ４（同３０Ｌ／ｍ
ｉｎ）によって真空排気されている。

【００４８】真空室２には６０度磁場偏向型質量分析管
５が取り付けられている。

【００４９】本実施例に用いた質量分析管５は前述の特
願平４−１９２３８０号で技術開示したｍ／ｅ（質量数
／電荷数）が７の空気中の窒素を標準ガスとして、ガス
漏れ検知器としての感度補正を行い、ｍ／ｅ＝４のＨｅ
濃度を表示する方法を取っている。

【００５０】次に、本発明の主要部であるガスサンプリ
ング部について説明する。

【００５１】ガスサンプリング部は、３方バルブからな
るガス導入切替弁６、ダイヤフラム型のガスサンプリン
グポンプ７（吸入量２．５Ｌ／ｍｉｎ）、容積１Ｌのプ
ラスチック製のガス溜め器具８、及び前記説明の微少リ
―ク機構部１とから構成されている。

【００５２】ガス溜め器具８は、ガスクロマトグラフ
（質量分析）のために使用される注入口パッキング９と
ストップバルブ１０が取り付けられている。

【００５３】なお、ガス溜め器具８は検知器本体に内蔵
されている。

【００５４】次に、以上の構成において、その動作を説
明する。

【００５５】ガス検知作業の場合、検知ガスはガスサン
プリングノズル１２からガス導入切替弁６を介してガス
サンプリングポンプ７によって吸引され、微少リ―ク機
構部１を経由した後、ガス溜め器具８に入り、ここから
開状態のストップバルブ１０を通して大気に放出され
る。

【００５６】この時の検知ガスの経路は図示破線の矢印
で示した通りである。

【００５７】このように、３方バルブからなるガス導入
切替弁６はガスサンプリングノズル１２とガスサンプリ
ングポンプ７を直結し、ガス溜め器具８からの戻りガス
が吸引されないように設定されている。

【００５８】ガス濃度校正の場合、まず、３方バルブか
らなるガス導入切替弁６はこのままの状態で、清浄な空
気をガスサンプリングノズル１２から吸引する。

【００５９】この操作によりガス溜め器具８には清浄な
空気が充填されることになる。

【００６０】次に、３方バルブからなるガス導入切替弁
６を操作して、ガス吸入方向をガス溜め器具８側に切替
え、ガスサンプリングノズル１２から検知ガスが流入し
ないようにした後、ストップバルブ１０を閉じる。

【００６１】これらのバルブ操作によって、図示実線の
矢印で示す経路の閉じた管路内で空気が循環することに
なる。

【００６２】続いて、注入口パッキング９からガスタイ
ト型のマイクロシリンジ１１によって一定量のＨｅを注
入する。Ｈｅはガス溜め器具８内の空気で希釈され、上
述のような閉じた管路内を循環し、それの極く一部が微
少リ―ク機構部１から注入された真空室２に流入する。

【００６３】従って、常に一定量のＨｅガスが質量分析
管５へ供給されるから、標準ガスの消耗を気にせずにガ
ス濃度校正を実施することがきる。

【００６４】例えば、１００％Ｈｅガスをマイクロシリ
ジンで採集し、１００μＬを１Ｌのガス溜め器具に注入
すると、１００ｐｐｍ濃度に調製され、数時間の連続校
正作業が可能である。

【００６５】（実施例２）図２は本発明のガス濃度校正
法を適用した質量分析型ガス漏れ検知器１００の外観図
である。

【００６６】図１のガスサンプリングポンプ７、微少リ
―ク機構部１は検知器本体１００側に内蔵され、この図
では示していない。

【００６７】本実施例においては、ガス溜め器具８は検
知器本体１００に内蔵されておらず、校正作業時に外付
けの形で取り付けられる。

【００６８】すなわち、検知器本体１００側にはサンプ
リングガスの吸気口１３、排気口１４が側面に取り付け
られており、これらはワンタッチでチュ―ブが着脱でき
るように、チュ―ブコネクタとなっている。

【００６９】ガス漏れ検知作業は、図には示していない
が、吸気口１３にガスサンプリングチュ―ブが取り付け
られ、排気口は何も取り付けられていない。

【００７０】なお、本実施例ではガス導入切替機構は、
前述のチュ―ブコネクタに、人手でチュ―ブを差し替え
ることで代用している。

【００７１】ガス濃度校正時は、まず準備段階として、
ガス漏れ検知作業時に用いるガスサンプリングチュ―ブ
を外し、代わりに、ガス溜め器具８と検知器本体１００
とを吸気用チュ―ブ１５（外径６ｍｍの硬質チュ―ブ）
で接続する。

【００７２】ガス溜め器具８は内容積１Ｌのステンレス
製の密閉容器であり、この側面に吸気口１３′、排気口
１４′、ストップバルブ１０、注入口パッキング９とが
設けられている。

【００７３】吸気口１３′、排気口１４′は検知器本体
と同じチュ―ブコネクタが取り付けられている。

【００７４】この状態に設定してから、該ストップバル
ブ１０を開き、検知器本体１００を数分運転すると、ス
トップバルブ１０を通じて大気がガス溜め器具８に導入
される。

【００７５】次に、検知器本体側１００の排気口１４と
ガス溜め器具８の吸気口１３′とを排気用チュ―ブ１６
で接続する。

【００７６】この状態でストップバルブ１０を閉じる
と、空気は検知器本体１００とガス溜め器具８との間の
上述した閉じた管路内で循環することになる。

【００７７】次に、注入口パッキング９からマイクロシ
リンジ１１でＨｅガスを一定量注入する。

【００７８】図２はＨｅガス注入中の様子を示したもの
である。

【００７９】注入されたＨｅガスはガス溜め器具８内で
空気によって希釈され、検知器本体１００とガス溜め器
具８との間を循環する。

【００８０】以上のようにして、注入希釈されたＨｅガ
スは図１に示したような微少リ―ク機構部１から質量分
析管５へ連続的に供給される。

【００８１】なお、実施例２ではガス導入切替機構に３
方バルブ等の切替バルブを用いなかったが、ガス溜め器
具を外付けする場合でも切替バルブを設け、校正の度に
チュ―ブ付け替えをしないようにする方法ももちろん可
能である。

【００８２】このように、切替バルブを用いる場合は、
校正作業の自動化に有利である。

【００８３】すなわち、ソレノイドバルブ等を用いて、
バルブの操作を自動的に電磁開閉すれば、作業者は標準
ガス（探査ガス）を一定量注入するだけでよいことにな
り、操作性を改善することが出来る。

【００８４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のガス濃度
校正法に従えば、バルブの操作（あるいはチュ―ブのつ
なぎ替え操作）と、標準ガスの注入操作で任意の濃度の
標準ガスが、簡単に調製される。

【００８５】本発明の特徴の一つは、標準ガスは検知作
業時と同じガス流量で密閉管路内を循環しているから、
検知時と同じ条件で、正確なガス濃度の校正が出来る点
にある。

【００８６】また、本発明の他の特徴として、標準ガス
の消費量は極僅かであるから、１回の注入操作で長時間
の検知器感度の調整が可能である点と、さらには、標準
ガスが空気で希釈されているので、本発明者らが既に提
案した前述のような空気中の窒素を基準ガスとして検知
器感度を補正する方法との相性が良いことが上げられ
る。

【００８７】このように、本発明は質量分析型ガス漏れ
検知器のガス濃度校正作業が簡単に実施できるので、測
定値の精度維持に有効であり、フロンガスの代わりにヘ
リウムガスを使用する高感度なガス漏れ検知法の普及に
役立つものである。それ故本発明は、地球環境保全に貢
献するものである。

【００８８】なお、本発明のガス濃度校正方法並びに校
正器具は、ガスケ―ブルの漏洩探査に限られるものでな
く、自動車産業界、空調・冷凍機業界、電子部品業界、
原子力業界等の種々の分野で実施されているガスリ―ク
試験での適用にきわめて効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例におけるガス濃度校正法
のガス導入経路図である。

【図２】本発明の第２の実施例を示す質量分析型ガス漏
れ検知器の外観図である。

【符号の説明】

１…微少リ―ク機構部、 ２…真空室、 ３…タ―ボ分子ポンプ、 ４…油回転ポンプ、 ５…質量分析管、 ６…三方バルブ（ガス導入切替弁）、 ７…ガスサンプリングポンプ、 ８…ガス溜め器具、 ９…注入口パッキング、 １０…ストップバルブ、 １１…マイクロシリンジ、 １２…ガスサンプリングノズル、 １３…吸気口、 １４…排気口 １５…吸気用チュ―ブ、 １６…排気用チュ―ブ、 １００…質量分析型検知器本体。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガスサンプリング部と真空排気部と質量
   分析部を有する質量分析型ガス漏れ検知器に適用される
   ガス濃度校正法であって、 ガス導入切替機構によって、ガス溜め器具とガス導入切
   替弁とガスサンプリングポンプと質量分析部への微少リ
   ―ク機構部から構成される閉じた管路内に標準ガスを循
   環するとこによってガス濃度校正を行うことを特徴とす
   る質量分析型ガス漏れ検知器に適用されるガス濃度校正
   法。
2. 【請求項２】 前記ガス濃度校正が、前記ガス溜め器具
   に予め導入された空気をキャリア―ガスとし、該ガス溜
   め器具に一定量注入希釈された標準ガスを用いて行うこ
   とを特徴とする請求項１に記載の質量分析型ガス漏れ検
   知器に適用されるガス濃度校正法。
3. 【請求項３】 ガスサンプリング部と真空排気部と質量
   分析部を有する質量分析型ガス漏れ検知に適用されるガ
   ス濃度校正器具であって、 ガス導入切替機構と、定容積のガス溜め器具と、ガスサ
   ンプリングポンプと、質量分析部への微少リ―ク機構部
   とから構成されるガス循環機構を具備することを特徴と
   する質量分析型ガス漏れ検知器に適用されるガス濃度校
   正器具。
4. 【請求項４】 前記ガス溜め器具が、大気圧の空気導入
   ・循環機構と、標準ガス注入機構と、ストップバルブと
   を有することを特徴とする請求項３に記載の質量分析型
   ガス漏れ検知器に適用されるガス濃度校正器具。