JP5132211B2 - リークテスターおよびリークテスト法 - Google Patents

Description

この発明は、ガス配管の継手部におけるガスの漏洩を簡便かつ確実に検知できるリークテスターとこのテスターを用いたリークテスト法に関する。

ガス配管においては、多くの継手部が存在する。例えば、ステンレス鋼管などの鋼管同士の溶接継ぎ手、配管と弁、圧力計、温度計、ガスボンベなどとの機械的継ぎ手などがある。
これらの継手部では、その内部を流れるガスが漏洩しないことを確認する必要がある。特に、内部を流れるガスがシランなどの有害な半導体製造用ガスである場合は、その漏洩を完璧に防ぐ必要がある。

従来、このようなガス配管の継手部におけるガスの漏洩を検知する方法として、配管内部に一定圧力の窒素などのテストガスを封入しておき、検知対象部位となる継手部に石けん液などの発泡液を塗布する。ガスの漏洩があると、その部位で発泡が観察され、漏洩の確認と漏洩箇所の特定が行われる。
しかし、この発泡試験では、大量のガスの漏洩を検知することはできるが、微量の漏洩では発泡を観察することができず、長時間放置して配管内の圧力の低下を検出する放置試験が採られている。

しかしながら、発泡試験で漏洩が見つかった場合には、その部位から内部に発泡液が侵入して配管内が汚染される問題がある。また、発泡液による試験において合格したが放置試験において不合格になった場合には、漏洩箇所の特定が困難である問題がある。
なお、容器や配管の微小な漏れ箇所を特定する方法が特許文献１に開示されている。このものは容器、配管内にオゾンを封入し、オゾンと反応して発色する検査液を塗布するものである。
特開２００５−１２１４５２号公報

本発明における課題は、ガス配管の継手部における漏洩の有無の検知と漏洩箇所の特定が短時間にかつ簡便に実施でき、しかも漏洩検知に伴ってガス配管内を汚染することがないようにすることにある。

かかる課題を解決するため、
請求項１にかかる発明は、ガス配管の継手部におけるガスの漏洩を検知するためのリークテスターであって、
このリークテスターは、テストガスが封入された継手部を包囲して密閉空間を形成するプローブと、このプローブ内の大気とテストガスとを導入してこのガス中の酸素濃度の経過値または湿度の経過値を計測するディテクターを備えたことを特徴とするリークテスターである。

請求項２にかかる発明は、プローブとディテクターとが一体とされており、ディテクターがテスターのグリップを兼ねていることを特徴とする請求項１記載のリークテスターである。
請求項３にかかる発明は、プローブとディテクターとが一体とされており、プローブに表示部が設けられていることを特徴とする請求項１記載のリークテスターである。
請求項４にかかる発明は、テストガスが、大気よりも水分量が少ないガスであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のリークテスターである。

請求項５にかかる発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載のリークテスターを用い、テストガスが封入された継手部をプローブにより包囲し、プローブ内の大気とテストガスとをディテクターに導入し、ガス中の酸素濃度または湿度の経時変化に基づいて継手部からのガスの漏洩を検知することを特徴とするリークテスト法である。

本発明によれば、ガス配管の継手部における漏洩の有無の検知と漏洩箇所の特定が短時間にかつ簡便に実施でき、しかも漏洩検知に伴ってガス配管内を汚染することがない。

図１は、この発明のリークテスターの一例を示すものである。
図１において、符号１は、プローブを示し、符号２はディテクターを示す。
プローブ１は、テストガスが封入された継手部の全体を包囲して密閉空間を形成するもので、この例では、ステンレス鋼などからなり、全体形状が中空の有底円筒状であって、その長手方向に沿って二分できる二つ割り構造とされており、その一方が可動部１１、他方が固定部１２とされている。
このプローブ１は、その内部空間に継手部を密閉状態で収容した際に、プローブ１と継手部との空隙ができるだけ生じないようにすることが重要である。

前記可動部１１は、固定部１２に対してヒンジ１３により回動可能に取り付けられている。この可動部１１は、断面形状が半円形で全体形状が樋状であり、その両端部には、それぞれ半円状の封止板１４、１４が一体に取り付けられている。また、それぞれの封止板１４の中心には貫通孔１５が形成されている。この貫通孔１５の内径は、それぞれの封止板１４、１４で同径であっても、異径であってもよい。
貫通孔１５を形成する封止板１４の内周縁には、ゴムなどからなる幕状のシール材１６が半ば埋め込まれて設けられている。

前記固定部１２の構造は、可動部１１とほぼ同様となっており、異なるところは、固定部１２がディテクター２と一体とされ、固定部１２に図示しない連通孔が形成され、この連通孔を介してプローブ１内のガスがディテクター２に導入されるように構成されている点である。
また、前記可動部１１と固定部１２とが閉じ合わさった場合には、両者が気密に結合されるように構成されている。
なお、プローブ１の外径、長さ、貫通孔１５の内径などは、測定対象となる継手部の大きさ、形状等に合わせて適宜変更する必要があり、継手部をプローブ１内の空間内に完全に収容することができるようにすることが大事である。

前記ディテクター２は、プローブ１内のガスを導入してこのガス中の酸素濃度または湿度を計測するものであって、この例ではディテクター２がプローブ１の底部から下方に一体的に延出して設けられ、テスター全体を手で把持するためのグリップを兼ねており、全体が合成樹脂からなり、外形がやや厚めで細長い平板状となっている。
このディテクター２内には、図示しないセンサー部と処理部と表示部２１と電池からなる電源が内蔵されている。また、ディテクター２内には、前記固定部１２の連通孔に連通する流路が形成され、プローブ１内のガスがこの流路を通ってセンサー部に送られるようになっている。

前記センサー部は、プローブ１から図示しない配管を介して導入されたガス中の酸素濃度を計測する酸素センサーまたはガス中の湿度を測定する湿度センサーから構成され、ガス中の酸素濃度または湿度に対応した電気信号を前記処理部に出力するものである。酸素センサーには応答速度が良好な固体電解質型酸素センサーなどが、湿度センサーには静電容量式湿度センサーなどが用いられる。

前記処理部は、センサー部からの電気信号を演算処理して表示部２１に表示信号を出力するものである。測定開始時の酸素濃度または湿度の値（以下、初期値とする）をメモリーに保持しておき、所定時間経過後の酸素濃度または湿度の値（以下、経過値とする）を先に保持していた初期値と比較し、酸素濃度の経過値が低い場合あるいは湿度の経過値が低い場合には、漏洩信号を出力するとともにリアルタイムでの酸素濃度または湿度の値を測定値として出力する。
また、処理部では、前記経過値から初期値を差し引いた差を経過時間で除して濃度変化速度を算出し、この速度をリーク速度として出力することもできる。

前記表示部２１は、液晶表示素子などから構成され、処理部からの表示信号を表示するもので、酸素濃度または湿度の値、リーク速度をデジタル数値表示し、漏洩信号をマークの点滅または点灯で表示する他、振動や音声で表示したりする機能を有するものである。

次に、このリークテスターを用いたリークテスト方法について、図１および図２によって説明する。
この例では、検知対象となる継手部として、ガスボンベの容器弁（図示せず）の導出口３１と配管３２とを袋ナット３３にて機械的に結合した継手部を対象としているが、本発明での継手部としては前述のステンレス鋼管などの鋼管同士の溶接継ぎ手、配管と弁、圧力計、温度計、ガスボンベなどとの機械的継ぎ手などがある。

配管３２の先端部はフランジ３４となっており、このフランジ３４の先端面が円環状のパッキング３５を介して導出口３１に当接され、この状態で袋ナット３３を導出口３１に螺合することによって継手部が構成されている。
そして、配管３２内には一定圧力（大気圧〜１４．７ＭＰａ）のテストガスが封入されている。テストガスには、水分量が０．００１ｖｏｌ％以下の乾燥した窒素純度９９．９９ｖｏｌ％以上の乾燥高純窒素や同様の純度の乾燥高純ヘリウムなどが用いられる。

ついで、プローブ１の可動部１１を開いた状態とし、プローブ１をその内部空間内に継手部全体が収まるように配置したのち、可動部１１を閉じる。
この時、封止板１４、１４・・のシール材１６、１６・・が配管３２と導出口３１との外周面に密着するようにする。

この初期状態でのプローブ１内のガスをディテクター２に導入し、センサー部においてそのガス中の酸素濃度あるいは湿度を計測する。
初期状態でのプローブ１内のガスは大部分が大気であるので、酸素濃度の初期値は２０．９ｖｏｌ％であり、湿度の初期値はその周囲の大気の湿度を示す。

もし、この継手部において、漏洩がある場合には漏れ出したテストガスの乾燥高純窒素などがプローブ１内の空間に徐々に溜まっていく。この窒素などは乾燥状態で高純であるので、プローブ１内の空間内のガス中の窒素が増加し、酸素および湿度が徐々に低下していく。このため、センサー部で計測される酸素濃度の経過値も湿度の経過値も共に低下してゆく。
これにより、ディテクター２の表示部２１には、酸素濃度の経過値あるいは湿度の経過値が表示されるとともに漏洩を示す警告であるマークが点滅または点灯する。また、リーク速度も表示される。

このようなリークテスターによれば、テストガスが封入されているガス配管から漏洩する微量のテストガスをプローブ１内の空間に溜めて、空間内のガスの酸素濃度または湿度の時間的な変化を計測して、漏洩の有無を検知することができるので、漏洩が極めてわずかであっても、確実に漏洩を検知でき、漏洩箇所を特定できる。

また、半導体製造用ガスの供給設備などにおいては、半導体製造用ガス容器の交換などの際に、その配管内をヘリウムや窒素でパージすることが行われている。この時、ガス容器とこれに連結される配管との継手部に対してこのリークテスターを用いることができ、この場合にはパージガスがテストガスを兼ねることになる。

さらに、従来の放置試験と同時にこのリークテスターによるリークテストを実施することができ、微小の漏洩を検知でき、その漏洩箇所を特定できる。
また、従来のように発泡液を用いる必要がないので、ガス配管内を発泡液で汚染することがなく、このような汚染を特に嫌う半導体製造用ガスのガス配管の漏洩検知方法としては極めて好ましいものとなる。

また、小型でポータブルが可能であるので、持ち運びが容易であり、入り組んだガス配管の継手部をも検知対象とすることができる。
なお、前述の実施形態では、プローブ１とディテクター２とを一体とした形態を示したが、本発明ではこれ以外にプローブとディテクターとを別体とし、両者間を可撓性の配管で接続した形態を採ることも可能であるが、この場合には配管内部の体積が増加することになるため、酸素濃度あるいは湿度の変化に時間を要することになる。

なお、上記例では、テストガスには、水分量が０．００１ｖｏｌ％以下の乾燥した窒素純度９９．９９ｖｏｌ％以上の乾燥高純窒素や同様の純度の乾燥高純ヘリウムを用いたが、この純度、水分量に限定されるものではなく、大気成分よりも少なく、漏れによりディテクターが感知できればよい。また、酸素センサーのタイプも固体電解質型に限定されるものではなく、隔膜ガルバニ電池式など適宜選択すればよい。さらに、シール材としては膜状シール材の他、Ｏ−リングのような形状のものでもよい。

図３は、この発明のリークテスターの他の例とその使用形態を示すものである。
この例のリークテスターでは、プローブ１内にディテクターが内蔵されて一体化されており、プローブ１の外表面に表示部２１が設けられている点が先の例と異なるところである。

図３に示した使用形態では、この例のリークテスターを３個、１本の配管５１の３箇所の継手部にそれぞれ取り付け、配管５１内に乾燥高純窒素を圧入して放置し、それぞれの継ぎ手部での漏洩の有無を検知しているものである。
図３に示した３個のリークテスターの内、左側および中央のリークテスターの表示部２１は酸素濃度（容積比）２０．９％を示し、これら２箇所の継手部では漏洩がないことが確認される。また、右側のリークテスターの表示部２１は酸素濃度（容積比）１３．６％を示しており、この継手部では漏洩があることが判明する。
このようにして、継手部での漏洩の有無と漏洩箇所の特定が一度に行えることになる。

本発明のリークテスターの一例を示す斜視図である。 本発明のリークテスターを用いたリークテストの状況の一例を示す概略断面図である。 本発明のリークテスターの他の例とその使用形態を示す斜視図である。

符号の説明

１・・プローブ、１１・・可動部、１２・・固定部、１３・・ヒンジ、１４・・封止板、１５・・貫通孔、１６・・シール材、２・・ディテクター、２１・・表示部

Claims (5)

1. ガス配管の継手部におけるガスの漏洩を検知するためのリークテスターであって、
   このリークテスターは、テストガスが封入された継手部を包囲して密閉空間を形成するプローブと、このプローブ内の大気とテストガスとを導入してこのガス中の酸素濃度の経過値または湿度の経過値を計測するディテクターを備えたことを特徴とするリークテスター。
2. プローブとディテクターとが一体とされており、ディテクターがテスターのグリップを兼ねていることを特徴とする請求項１記載のリークテスター。
3. プローブとディテクターとが一体とされており、プローブに表示部が設けられていることを特徴とする請求項１記載のリークテスター。
4. テストガスが、大気よりも水分量が少ないガスであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のリークテスター。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載のリークテスターを用い、テストガスが封入された継手部をプローブにより包囲し、プローブ内の大気とテストガスとをディテクターに導入し、ガス中の酸素濃度または湿度の経時変化に基づいて継手部からのガスの漏洩を検知することを特徴とするリークテスト法。

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