JP3421011B2 - 差圧式微少リーク検出方法及び装置 - Google Patents

差圧式微少リーク検出方法及び装置

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JP3421011B2 JP2000350487A JP2000350487A JP3421011B2 JP 3421011 B2 JP3421011 B2 JP 3421011B2 JP 2000350487 A JP2000350487 A JP 2000350487A JP 2000350487 A JP2000350487 A JP 2000350487A JP 3421011 B2 JP3421011 B2 JP 3421011B2
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哲郎 原田
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、差圧式微少リーク
検出方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】ドラム缶などの製造工程の最終段階にお
いて、カシメ部等からのリークの有無を検査するため
に、内部に加圧ガス(空気等)を密封し、その圧力低下
を圧力計で検出する検査法が採られることがある。この
場合、内部のガスは、式(1)で示す理想気体の状態式
にほぼ従うことが知られている。ここで、Pは圧力、V
は体積、Gは重量、Rはガス定数、Tは絶対温度であ
る。 PV=GRT...(1)
【0003】式(1)からドラム缶からの漏れ量をΔV
とすると、温度一定の場合、圧力低下ΔPは、式(2)
で表すことができる。 ΔP/P=ΔV/V...(2)
【0004】ドラム缶の場合、体積V約200L(2
×105cc)であり、ΔV=20cc/sを検出する
とすると、ΔP/P=10-4/sとなる。従って、ゲー
ジ圧で0.3ataの加圧ガスを用いる場合、絶対圧力
1.3ataの圧力計で1.3×10-4/sの圧力変化
を検出する必要が生じ、例えば1000秒(約17分)
程度の長い計測時間が必要となる。しかし、ドラム缶等
の製造工程では、5000缶/日程度の検査が不可欠で
あり、2台並列で8時間操業をする場合でも、1缶当た
り10秒前後でリーク検査を行う必要があった。
【0005】この問題を解決するために、従来から図4
に例示するような差圧式微少リーク検出方法が用いられ
ている。この方法は、漏れ(リーク)を検出するドラム
缶などの試験容器1と基準容器2を均圧弁3で連通さ
せ、その間の差圧を差圧計4で検出するものである。こ
の場合、基準容器2は全く漏れがないとすると、式
(2)から式(3)が導かれる。 ΔP=P・ΔV/V...(3) 式(3)は式(2)と実質的に同一であるが、差圧ΔP
を直接検出する点で相違する。上述の例で、ΔV=20
cc/sを検出する場合、ΔP=1.3×104×10
-4/s=1.3mmAq/sとなり、フルスケールが1
00mmAq前後の差圧計を用いれば10秒程度で漏れ
を検出することができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
もドラム缶などのリーク検出に図4に例示したような差
圧式の計測法が適用され、試験容器1(ドラム缶)と基
準容器2に空気圧を加え均圧弁3を閉じてリークがあれ
ば差圧を検出して漏れを検出していた。なお、この図に
おいて、4aは差圧表示装置、5は試験容器1と基準容
器2を連通する連通管、6は試験容器と基準容器の圧力
を差圧計4の両端に連通する差圧検出ライン、7は空気
源から加圧空気を連通管5を通して試験容器1(ドラム
缶)と基準容器2に供給するためのガス供給弁である。
【0007】しかし、上述した従来の差圧式微少リーク
検出方法では、試験中の試験容器1と基準容器2の温度
が同一である必要があるため、以下の問題点があった。 (1)基準容器2には試験容器1と同一の容器(ドラム
缶等)を用い、同一の条件にして温度の均一化を図る必
要がある。そのため、試験場所が限定される。 (2)試験容器1と基準容器2にガスを急激に供給する
と断熱膨張で温度が降下し、或いは断熱圧縮で温度上昇
する。そのため、従来は、温度変化を抑えるために十分
に時間をかけてガスを供給し、その後、温度が安定する
まで放置する必要があった。その結果、ガスの供給・放
置に1〜2分程度を必要としていた。
【0008】本発明はかかる問題点を解決するために創
案されたものである。すなわち、本発明の目的は、試験
容器と基準容器の間に温度差を生じさせることなく、短
時間にガスを充填し、差圧によるリーク検出を短時間で
行うことができる差圧式微少リーク検出方法及び装置を
提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、試験容
器(1)と基準容器(12)の内部に同一のガス圧を加
えた後、両者間を連通する均圧弁(3)を閉じ、その間
の差圧を検出する差圧式微少リーク検出方法であって、
前記基準容器を加圧ガスの絶対圧力の1/13未満の
大差圧に耐えかつ薄肉の良熱伝導材で形成し、該基準容
器を試験容器内に挿入する、ことを特徴とする差圧式微
少リーク検出方法が提供される。
【0010】また、本発明によれば、試験容器(1)内
に気密に挿入可能な基準容器(12)と、試験容器と基
準容器間を連通する連通管を開閉可能な均圧弁(3)
と、試験容器と基準容器間に発生する差圧を検出する差
圧計(4)とを備え、前記基準容器(12)は、加圧ガ
スの絶対圧力の1/13未満であり試験容器と基準容器
間に発生する最大差圧に耐えかつ薄肉の良熱伝導材から
なり、かつ試験容器内に挿入できる細径に形成された中
空容器である、ことを特徴とする差圧式微少リーク検出
装置が提供される。
【0011】上記本発明の方法及び装置によれば、基準
容器(12)を試験容器(1)内に気密に挿入し、試験
容器(1)と基準容器(12)の内部に同一のガス圧を
加えた後、両者間を連通する均圧弁(3)を閉じ、その
間の差圧を検出することにより、差圧の上昇から基準容
器(12)のリークを検出することができる。特に、加
圧ガスの絶対圧力の1/13未満であるため、高い加圧
圧力(例えば絶対圧力P=1.3ata)に対してフル
スケールが小さい(例えばフルスケールが100mmA
q前後)の差圧計を用いることにより、短時間で漏れを
検出することができる。
【0012】また、基準容器(12)は、試験容器
(1)内に挿入してその間の差圧のみを受けるので、試
験容器と基準容器間に発生する最大差圧に耐える薄肉に
することができる。さらにこの基準容器(12)は、良
熱伝導材(例えば銅または銅合金)からなるので、基準
容器(12)を試験容器(1)内に挿入した状態で、試
験容器(1)と基準容器(12)の内部に同一のガス圧
を急激に供給して断熱膨張又は断熱圧縮で温度差が生じ
ても、薄肉の良熱伝導材を通して短時間に温度差が無く
なる。従って、試験容器と基準容器の間に温度差を生じ
させることなく、短時間にガスを充填し、差圧によるリ
ーク検出を短時間で行うことができる。
【0013】本発明の好ましい実施形態によれば、前記
基準容器(12)は、試験容器内のガスとの対流伝熱を
促進するための複数の伝熱フィン(13)を外面に有す
る。かかる伝熱フィン(13)を備えることにより、試
験容器内のガスと基準容器(12)の外面との熱伝達率
を高め、試験容器と基準容器の温度差を更に短時間で低
減することができる。
【0014】また、前記基準容器(12)は、試験容器
内のガスとの輻射伝熱を促進するように外面が黒色に着
色されている、ことが好ましい。この構成により、基準
容器(12)の外面の輻射による伝熱を促進し、試験容
器と基準容器の温度差を一層短時間で低減することがで
きる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を図面を参照して説明する。なお、各図において共通す
る部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略す
る。
【0016】図1は、本発明の差圧式微少リーク検出装
置の全体構成図である。この図に示すように、本発明の
差圧式微少リーク検出装置は、基準容器12、均圧弁3
及び差圧計4を備える。
【0017】基準容器12は、試験容器1と基準容器1
2の間に発生する最大差圧に耐えるように構成されてい
る。試験容器1と基準容器12の間に発生する最大差圧
は、例えば絶対圧で1.3ataの加圧ガスを用いる場
合でも約0.1ata(約1000mmAq)程度であ
る。そのため、基準容器12は、非常に薄肉の金属(例
えば1mm以下)で構成される。更に、この基準容器1
2は、熱伝導率の高い材料(例えば、銅、銅合金)から
なる。また図1に示すように、基準容器12は、試験容
器1内に挿入できる細径に形成され、試験容器1内に気
密に挿入できるようになっている。
【0018】更に、図1において、連通管5により試験
容器1と基準容器12とが連通される。すなわち、連通
管5の一端5aは基準容器12に他端5bは試験容器1
にそれぞれ気密に連結され、均圧弁3により連通管5を
開閉可能に構成されている。また、この連通管5は、ガ
ス供給弁7を介して加圧ガス源(例えば空気源)に連通
しており、ガス供給弁7を開くことにより加圧ガス(加
圧空気)を連通管5を通して試験容器1と基準容器2に
供給するようになっている。
【0019】差圧計4は、試験容器1と基準容器12の
圧力を差圧計4の両端に連通する差圧検出ライン6に取
付けられた差圧検出装置(例えば、半導体式差圧変換
器)であり、試験容器1と基準容器12の間に発生する
差圧を差圧表示装置4aにより表示するようになってい
る。
【0020】図2は、図1のA部の拡大図である。この
図において、試験容器1(この例ではドラム缶)の開口
部1aには雌ねじが設けられており、本発明の装置は、
この雌ねじと螺合しシール部材15(例えばパッキン)
で気密に開口部1aに着脱可能な蓋部材14を備える。
この蓋部材14には、連通管5の一端5aが気密に取付
けられた基準容器12と連通管5の他端5bが溶接等で
気密に取付けられている。
【0021】図3は、図2に相当する別の実施形態を示
す図である。この例では、基準容器12の外面に複数の
伝熱フィン13が一体又は密着して取付けられ、試験容
器1内のガスとの対流伝熱を促進するようになってい
る。更に、基準容器12の外面は、試験容器1内のガス
との輻射伝熱を促進するように塗装又は化学処理により
黒色に着色されている。
【0022】図1〜図3に示した装置を用い、本発明の
方法によれば、均圧弁3を開いた状態で、試験容器1と
基準容器12の内部にガス供給弁7を介して加圧ガスを
供給し、同一のガス圧(例えば絶対圧で1.3ata)
を加える。その後、ガス供給弁7を閉じ、かつ両者間を
連通する均圧弁3も閉じて、差圧計4と差圧表示装置4
aにより試験容器1と基準容器12の間の差圧の上昇を
検出する。
【0023】上述した本発明の方法及び装置によれば、
基準容器12を試験容器1内に気密に挿入し、試験容器
1と基準容器12の内部に同一のガス圧を加えた後、両
者間を連通する均圧弁3を閉じ、その間の差圧を検出す
ることにより、差圧の上昇から基準容器12のリークを
検出することができる。特に、加圧ガスの絶対圧力の1
/13未満であるため、高い加圧圧力(例えば絶対圧力
P=1.3ata)に対してフルスケールが小さい(例
えばフルスケールが100mmAq前後)の差圧計を用
いることにより、短時間で漏れを検出することができ
る。
【0024】また、基準容器12は、試験容器1内に挿
入してその間の差圧のみを受けるので、試験容器と基準
容器間に発生する最大差圧に耐える薄肉にすることがで
きる。さらにこの基準容器12は、良熱伝導材(例えば
銅または銅合金)からなるので、基準容器12を試験容
器1内に挿入した状態で、試験容器1と基準容器12の
内部に同一のガス圧を急激に供給して断熱膨張又は断熱
圧縮で温度差が生じても、薄肉の良熱伝導材を通して短
時間に温度差が無くなる。従って、試験容器と基準容器
の間に温度差を生じさせることなく、短時間にガスを充
填し、差圧によるリーク検出を短時間で行うことができ
る。
【0025】なお、本発明は、上述した実施形態に限定
されず、本発明の要旨を逸脱しない限りで自由に変更が
できる。例えば、上述の説明では、試験容器がドラム缶
である場合について詳述したが、本発明はこれに限定さ
れず、ドラム缶以外の缶、自動車、オートバイ等の燃料
タンク、一般の圧力容器等にも同様に適用することがで
きる。
【0040】
【発明の効果】上述したように本発明では、基準容器を
薄肉の熱伝導性の良い材料で作り、ドラム缶内に挿入す
ることで空気温度の変化はドラム缶と同一になり、リー
クによる差圧検出が可能になる。また、リーク検出時間
及び加圧時間を大幅に短縮することができる。従って、
本発明の差圧式微少リーク検出方法及び装置は、試験容
器と基準容器の間に温度差を生じさせることなく、短時
間にガスを充填し、差圧によるリーク検出を短時間で行
うことができる等の優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の差圧式微少リーク検出装置の全体構成
図である。
【図2】図1のA部の拡大図である。
【図3】図2に相当する別の実施形態を示す図である。
【図4】従来の差圧式微少リーク検出方法の模式図であ
る。
【符号の説明】
1 試験容器、1a 開口部、2 基準容器、3 均圧
弁、4 差圧計、4a 差圧表示装置、5 連通管、5
a 一端、5b 他端、6 差圧検出ライン、7 ガス
供給弁、12 基準容器、13 伝熱フィン、14 蓋
部材、15 シール部材(パッキン)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01M 3/26 G01L 13/00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 試験容器(1)と基準容器(12)の内
    部に同一のガス圧を加えた後、両者間を連通する均圧弁
    (3)を閉じ、その間の差圧を検出する差圧式微少リー
    ク検出方法であって、 前記基準容器を加圧ガスの絶対圧力の1/13未満の
    大差圧に耐えかつ薄肉の良熱伝導材で形成し、該基準容
    器を試験容器内に挿入する、ことを特徴とする差圧式微
    少リーク検出方法。
  2. 【請求項2】 試験容器(1)内に気密に挿入可能な基
    準容器(12)と、試験容器と基準容器間を連通する連
    通管を開閉可能な均圧弁(3)と、試験容器と基準容器
    間に発生する差圧を検出する差圧計(4)とを備え、 前記基準容器(12)は、加圧ガスの絶対圧力の1/1
    3未満であり試験容器と基準容器間に発生する最大差圧
    に耐えかつ薄肉の良熱伝導材からなり、かつ試験容器内
    に挿入できる細径に形成された中空容器である、ことを
    特徴とする差圧式微少リーク検出装置。
  3. 【請求項3】 前記基準容器(12)は、試験容器内の
    ガスとの輻射伝熱を促進するように外面が黒色に着色さ
    れている、ことを特徴とする請求項に記載の差圧式微
    少リーク検出装置。
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