JP6389524B2

JP6389524B2 - 嗅気型プローブ内の自己浄化型粒子フィルタ

Info

Publication number: JP6389524B2
Application number: JP2016537222A
Authority: JP
Inventors: ヴェツィヒ・ダニエル
Original assignee: Inficon GmbH Deutschland
Current assignee: Inficon GmbH Deutschland
Priority date: 2013-08-29
Filing date: 2014-08-18
Publication date: 2018-09-12
Anticipated expiration: 2034-08-18
Also published as: DE102013217279A1; EP3039395B1; WO2015028336A1; US20160202138A1; JP2016529502A; EP3039395A1; CN105556271A

Description

本発明は、ガス漏洩の検出に用いられる嗅気型プローブに関する。

嗅気型プローブは、ガスの充填された対象物を試験し、生じる可能性のあるガス漏洩を検出するために使用される。その際、嗅気型プローブは、試料の外側に沿って動かされ、試料外部のガスを吸引（嗅気）する。漏洩があれば、漏洩部を通じて試料から出たガスも吸引され、下流のガス検出器で分析される。ガス検出器は、通常異なる種類のガス、特に試料から外部へ出たガスを検出するように設計されている。

嗅気型プローブには、ガス吸引ラインと、該ガス吸引ラインから分岐する測定ガスラインを設けることが知られている。吸引ガスラインがガス吸引口から吸引装置に接続される吸出口へのびているのに対し、測定ガスラインはガス吸引ラインから分岐し分岐箇所の反対側端部に測定ガス出口を有し、この出口がガス検出器に接続しうるよう構成されている。かかる嗅気型プローブは、例えば、特許文献１（国際公開第２００９／０３３９７８号）に記載されている。吸引装置は、例えば強力な真空ポンプまたはブロワ―として実現されるが、吸引ガスラインにおいて、比較的大きな質量流量のマスフローを生じる。この大きなマスフローから測定ガスラインによって部分流が引き出され、ガス検出器に向かって流れる。この嗅気型プローブによって、大きな吸引質量流量を利用し、流入質量流量のうちから必要とされる部分流のみをガス検出器に供給することにより、大きな距離をおいてもガス漏洩を検出することができる。

国際出願公開第２００９／０３３９７８号

漏洩検出においては、粒子フィルタがガス分担ラインに用いられガス運搬システムおよびガスセンサシステムを汚染物質および閉塞から保護する。十分な保護を提供するため、従来は、吸入された空気の全流を濾過するため、連続して配置された数個のフィルタステージを用いる必要がある。この意味で、ガス流のガス量の増加に応じ、汚染度が増加し、これによってガス流が増加するほど、フィルタが早く閉塞するという基本的な困難があった。よって従来のガス濾過法は、取り入れるガスの容量を増加させる上での制約となっていた。

本発明は、大きな容量のガス流をとりいれることができ、改良されたガス中粒子フィルタを有する嗅気型プローブを提供することを目的とする。

本発明の嗅気型プロ―ブは、請求項１に記載の特性で規定される。

吸引ガスラインからの計測ガスラインの分岐を形成する計測ガス入口（インレット）は、計測ガスフィルタを備え、該フィルタは、吸引ガスラインを通じ、吸引ガス出口（アウトレット）に向けて流れる吸引ガス流がこの計測ガスフィルタの表面にそって案内されるように配置されている。よって、この計測ガスフィルタには、嗅気型プローブで取り込まれた吸引ガス流全体が流れるのではなく、計測ガスラインをガス検出器に向かって流れる部分流のみが流れる。この過程において、吸引されたガス流は、計測ガスフィルタの表面に沿って案内され、吸引ガス流は、計測ガスフィルタに濾別された粒子を放出する。このように吸引ガス流は、計測ガスフィルタを取りはずしたり、嗅気型プローブの操作を中断する必要なく、計測ガスフィルタを浄化再生する。計測ガスフィルタは、従来の取り込まれたガス流の全体を濾過する場合ほど急速には、閉塞しない。これによって、ガスフィルタの交換間隔を顕著に延長することができる。

特に良好な流れ条件をえるため、分岐領域において、計測ガスフィルタが吸引ガスラインの内壁を形成することが好ましい。この意味で、計測ガスフィルタは、内壁の周全体を覆う円筒型に形成してもよい。円環状の隙間を計測ガスフィルタの、半径方向外側（外周側）に設け、この隙間を計測ガスラインと接続してもよい。このような配置は、プレート型のカーペットプローブと組み合わせると特に有利である。またこのような嗅気型プローブでは、取り込まれた空気流の大部分は、濾過されることなく、直接噴き出され、部分流のみが分岐しガス検出器に供給される。

吸引ガスが吸引ガスラインを軸方向に流れる間、計測ガスフィルタで捉えられた粒子が吸引ガス流で運び出されるよう、計測ガス流が計測ガスフィルタを通過し、少なくとも部分的に、半径方向に、内側から外側へ流れることが好ましい。

計測ガスラインの分岐部上流における吸引ガスの流れ方向への質量流量は、２０００ｓｃｃｍ〜４０００ｓｃｃｍであることが好ましく、約３０００ｓｃｃｍであることが特に好ましい。計測ガス流の体積流は、２００ｓｃｃｍ〜４００ｓｃｃｍであることが好ましく、約３００ｓｃｃｍであることが特に好ましい。ここで「約」は、最大でプラスマイナス１０％の偏差を意味する。よって、計測ガス流の割合は、取り入れられる吸引ガスの約１０％であってもよい。この割合は、取り入れられる吸引ガスの流量の０．５〜０．０１倍であることが好ましい。

ガス入口（インレット）には、取り入れられるマスフローの大きさに大きな影響を与えず、フィルタの急速な閉塞を生じないだけの大きなポアサイズを有する入口フィルタを設けてもよい。計測ガスラインの分岐部から下流側の領域では、吸引ガスラインは流れ方向に配置された、吸引ガスフィルタを有してもよい。該フィルタは大きなガス流を許容し、これに大きな影響を与えないものとする。このフィルタは、例えば、吸引ガス流をポンプに導入する毛管またはホース状の供給路に接続されていてもよい。

第一実施形態を示す図である。第二実施形態を示す図である。

以下、本発明に係る二つの実施形態を図面を参照しながら詳細に説明する。

まず、二つの実施形態に共通する構成について説明する。嗅気型プローブ１０は、吸引ガスライン１２と、該吸引ガスライン１２より分岐する計測ガスライン１４を有する。吸引ガスライン１２の一端には、吸引ガスを吸入するための吸引ガス入口１６が設けられている。吸引ガスライン１２において、吸引ガス入口の反対側の端部には、吸引装置２０に接続される吸引ガス出口１８が設けられている。図１に示す実施形態においては、吸引装置２０は真空ポンプである。図２に示される実施形態において、吸引装置２０は（簡略化のため図示していないが）、ブロワ―（換気扇）であってもよく、ポンプであってもよい。

計測ガスライン１４は、吸引ガスライン１２から分岐する。計測ガスライン１４には、吸引ガスライン１２に接続される端部に計測ガス入口２２が設けられており、計測ガス入口２２の反対端には、計測ガス出口２４が設けられている。計測ガス出口２４は、計測ガス検出器に接続される。計測ガス検出器は、簡略化のためどちらの図にも図示しないが、質量分析計または、ガスを個別に検出する他のシステムであってもよい。

計測ガス入口２２は、吸引ガスライン１２からの計測ガスライン１４の分岐部２６を構成する。計測ガス出口２２には、計測ガスフィルタ２８が設置される。計測ガスフィルタ２８は、それぞれ筒状の形状を付与されており、計測ガスフィルタ２８の内表面が分岐部２６における吸引ガスライン１２の内壁３０を構成している。

吸引装置２０は、約３０００ｓｃｃｍの吸引ガス流を吸引ガス入口１６から吸入する。吸引ガス流は、計測ガスフィルタ２８の内側に沿って吸引ガスライン１２の軸方向に、吸引ガス出口１８へ流れ、そこから吸引装置２０に供給される。分岐部２６では、吸引ガス流から部分流が分岐し、この部分流は、計測ガス入口２２および計測ガスフィルタ２８を通過して計測ガスライン１４に流入する。この部分流は、計測ガスライン１４および計測ガス出口２４を通じ、図示しないガス検出器に供給される計測ガス流である。計測ガス流に含まれるガスの割合は、ガス検出器によって検出される。計測ガスフィルタ２８は、妨害粒子や汚染物の計測ガスライン１４への侵入を防止する。計測ガスフィルタ２８に捕捉された粒子は、比較的強力な吸引ガス流により運び去られ、吸引ガス出口１８へ移送される。

以下、二つの実施形態の差異について説明する。

図１は手持ち型の嗅ぎ取りチップを備えた、嗅取型漏洩検出器を示す。吸引ガス入口１６は、入口フィルタ３２が備えられ、吸引ガス出口には、出口フィルタ３４が備えられている。二つのフィルタ３２、３４は大きな粒子のみをトラップする粗孔フィルタである。他方、計測ガスフィルタ２８は、細孔フィルタである。吸引ガス流に対するフィルタ３２の影響は無視しうる程度である。

図２において、嗅気型プローブ１０は、いわゆるカーペットプローブで、大きなサイズの吸引プレート３６を備える。吸引ガスライン１２は、プレートの中央部から分岐し、その分岐部に設けられた吸引ガス入口１６を備える。環状の隙間３８が計測ガスフィルタ２８の半径方向外側（外周側）に形成されている。計測ガス流は、吸引ガス流より放射状に分岐し、計測ガスフィルタ２８を内側から外側へ通過して、環状の隙間を通じ、周方向に計測ガスライン１４へ供給される。該計測ガスラインは、ガス輸送できるよう、隙間３８と連通されている。計測ガスライン１４は、流れを制限する流れ絞り弁４０を備え、ガス検出器の一部をなす真空ポンプ４２に接続されている。
なお、本発明は、実施の態様として以下の内容を含む。
〔態様１〕
ガス漏洩検出用の嗅気型プローブ（１０）であって、
一端に吸引ガス入口（１６）を備え、他端に吸引装置（２０）に接続可能な吸引ガス出口（１８）を備えた吸引ガスライン（１２）と、
前記吸引ガスライン（１２）から分岐し、一端に分岐部（２６）をなす計測ガス入口（２２）を備え、他端にガス検出器に接続可能な計測ガス出口（２４）を備えた計測ガスライン（１４）と、を有し、
前記計測ガス入口（２２）は、計測ガスフィルタ（２８）を備え、吸引ガスライン（１２）を通過して吸引ガス出口（１８）へ導かれる吸引ガス流が前記計測ガスフィルタ（２８）の表面に沿って導かれるように、該フィルタが配置されている、
嗅気型プローブ（１０）。
〔態様２〕
態様１に記載の嗅気型プローブ（１０）であって、前記計測ガスフィルタ（２８）が分岐部（２６）の領域において、前記吸引ガスライン（１２）の筒状の内壁を構成する、嗅気型プローブ。
〔態様３〕
態様１または２に記載の嗅気型プローブ（１０）であって、前記計測ガスフィルタ（２８）が円筒形状を有する嗅気型プローブ。
〔態様４〕
態様３に記載の嗅気型プローブ（１０）であって、環状の隙間（３８）が前記計測ガスフィルタ（２８）の半径方向外側に設けられている嗅気型プローブ。
〔態様５〕
態様１〜４のいずれか一態様に記載の嗅気型プローブ（１０）であって、吸引ガス流は前記吸引ガスライン（１２）を通じ、軸方向に流れ、前記計測ガスフィルタ（２８）には、少なくとも部分的に、半径方向に、内側から外側へガスが流れる、嗅気型プローブ。
〔態様６〕
態様１〜５のいずれか一態様に記載の嗅気型プローブ（１０）であって、前記分岐部（２６）の上流において、流れ方向への吸引ガス流の流量は、２０００ｓｃｃｍ〜４０００ｓｃｃｍ、特に好ましくは約３０００ｓｃｃｍである、嗅気型プローブ。
〔態様７〕
態様１〜６のいずれか一態様に記載の嗅気型プローブ（１０）であって、計測ガス流の体積流量は、２００ｓｃｃｍ〜４００ｓｃｃｍ、好ましくは約３００ｓｃｃｍである嗅気型プローブ。
〔態様８〕
態様１〜７のいずれか一態様に記載の嗅気型プローブ（１０）であって、計測ガス流の体積速度は、吸引ガス流の０．０１〜０．５倍、好ましくは約０．１倍である、嗅気型プローブ。
〔態様９〕
態様１〜８のいずれか一態様に記載の嗅気型プローブ（１０）であって、前記計測ガスフィルタ（２８）が、孔径１μｍ以下の細孔フィルタである、嗅気型プローブ。
〔態様１０〕
態様１〜９のいずれか一態様に記載の嗅気型プローブ（１０）であって、前記吸引ガス入口（１６）が入口フィルタ（３２）を備える嗅気型プローブ。
〔態様１１〕
態様１０に記載の嗅気型プローブであって、前記ガス入口フィルタ（３２）が約１０μｍの孔径を有する嗅気型プローブ。
〔態様１２〕
態様１〜１１のいずれか一態様に記載の嗅気型プローブ（１０）であって、前記吸引ガスライン（１２）が流れ方向に見て、前記分岐部（２６）の下流側に出口フィルタ（３４）を有する嗅気型プローブ。
〔態様１３〕
態様１２に記載の嗅気型プローブ（１０）であって、前記出口フィルタ（３４）の孔径が約１０μｍである嗅気型プローブ。

１０嗅気型プローブ
１２吸引ガスライン
１４計測ガスライン
１６吸引ガス入口
１８吸引ガス出口
２０吸引装置
２２計測ガス入口
２４計測ガス出口
２６分岐部
２８計測ガスフィルタ
３０内壁
３２入口フィルタ
３４出口フィルタ
３６吸引プレート
３８隙間
４０流れ絞り弁
４２真空ポンプ

Claims

ガス漏洩検出用の嗅気型プローブ（１０）であって、
一端に吸引ガス入口（１６）を備え、他端に吸引装置（２０）に接続可能な吸引ガス出口（１８）を備えた吸引ガスライン（１２）と、
前記吸引ガスライン（１２）から分岐し、一端に分岐部（２６）をなす計測ガス入口（２２）を備え、他端にガス検出器に接続可能な計測ガス出口（２４）を備えた計測ガスライン（１４）と、を有し、
前記計測ガス入口（２２）は、計測ガス中の粒子を濾別する計測ガスフィルタ（２８）を備え、吸引ガスライン（１２）を通過して吸引ガス出口（１８）へ導かれる吸引ガス流が前記計測ガスフィルタ（２８）の表面に沿って導かれるように、該フィルタが配置されている、
嗅気型プローブ（１０）。
請求項１に記載の嗅気型プローブ（１０）であって、前記計測ガスフィルタ（２８）が分岐部（２６）の領域において、前記吸引ガスライン（１２）の筒状の内壁を構成する、嗅気型プローブ。
請求項１または２に記載の嗅気型プローブ（１０）であって、前記計測ガスフィルタ（２８）が円筒形状を有する嗅気型プローブ。
請求項３に記載の嗅気型プローブ（１０）であって、環状の隙間（３８）が前記計測ガフィルタ（２８）の半径方向外側に設けられている嗅気型プローブ。
請求項１〜４のいずれか一項に記載の嗅気型プローブ（１０）であって、吸引ガス流は前記吸引ガスライン（１２）を通じ、該吸引ガスライン（１２）の軸方向に流れ、前記計測ガスフィルタ（２８）には、少なくとも部分的に、半径方向に、内側から外側へガスが流れる、嗅気型プローブ。
請求項１〜５のいずれか一項に記載の嗅気型プローブ（１０）であって、前記分岐部（２６）の上流において、流れ方向への吸引ガス流の流量は、２０００ｓｃｃｍ〜４０００ｓｃｃｍである、嗅気型プローブ。
請求項１〜６のいずれか一項に記載の嗅気型プローブ（１０）であって、計測ガス流の体積流量は、２００ｓｃｃｍ〜４００ｓｃｃｍである嗅気型プローブ。
請求項１〜７のいずれか一項に記載の嗅気型プローブ（１０）であって、計測ガス流の体積速度は、吸引ガス流の０．０１〜０．５倍である、嗅気型プローブ。
請求項１〜８のいずれか一項に記載の嗅気型プローブ（１０）であって、前記計測ガスフィルタ（２８）が、孔径１μｍ以下の細孔フィルタである、嗅気型プローブ。
請求項１〜９のいずれか一項に記載の嗅気型プローブ（１０）であって、前記吸引ガス入口（１６）が入口フィルタ（３２）を備える嗅気型プローブ。
請求項１０に記載の嗅気型プローブであって、前記ガス入口フィルタ（３２）が約１０μｍの孔径を有する嗅気型プローブ。
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の嗅気型プローブ（１０）であって、前記吸引ガスライン（１２）が流れ方向に見て、前記分岐部（２６）の下流側に出口フィルタ（３４）を有する嗅気型プローブ。
請求項１２に記載の嗅気型プローブ（１０）であって、前記出口フィルタ（３４）の孔径が約１０μｍである嗅気型プローブ。