JP6738702B2 - リーク検査方法 リーク検査装置 - Google Patents
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Description
検査対象容器の内圧と該検査対象容器と熱工学的パラメータが同一であって漏れの無い基準容器の内圧とを共に第1圧力にした後に放置したときの前記検査対象容器の内圧と前記基準容器の内圧との差圧の変化を所定時間測定する第1測定ステップと、
前記検査対象容器の内圧と前記基準容器の内圧とを共に第2圧力にした後に放置したときの前記検査対象容器の内圧と前記基準容器の内圧との差圧の変化を所定時間測定する第2測定ステップと、
差圧の変化率を、時間と共に減衰する減衰項と、時間による変化のない定数項の和で表すために、前記第1測定ステップの測定結果から前記第1圧力での差圧の変化率における前記定数項の値であるD1と、前記第2測定ステップの測定結果から前記第2圧力での差圧変化率における前記定数項の値であるD2を求めるステップと、
前記D1を、漏れ流路の上流側圧力の二乗と漏れ流路の下流側圧力の二乗との差に比例する漏れによる部分の項と容器の内圧に比例する温度変化による部分の項との和で表わした第1式と、前記D2を、漏れ流路の上流側圧力の二乗と漏れ流路の下流側圧力の二乗との差に比例する漏れによる部分の項と容器の内圧に比例する温度変化による部分の項との和で表した第2式とを連立させて、前記定数項に含まれる漏れによる部分の項の比例係数を求めるステップと、
前記比例係数に基づいて前記検査対象容器の漏れの有無を判定するステップと、
を有する
ことを特徴とするリーク検査方法。
検査対象容器の内圧と該検査対象容器と熱工学的パラメータが同一であって漏れの無い基準容器の内圧とを共に第1圧力にした後に放置したときの前記検査対象容器の内圧と前記基準容器の内圧との差圧の変化を所定時間測定する第1測定ステップと、
前記検査対象容器の内圧と前記基準容器の内圧とを共に第2圧力にした後に放置したときの前記検査対象容器の内圧と前記基準容器の内圧との差圧の変化を所定時間測定する第2測定ステップと、
前記第1測定ステップで得た差圧データの時間の重み付き積分と、前記第2測定ステップで得た差圧データの時間の重み付き積分を行い、それらの積分値を線形結合して得られる1つの時間の関数であって定数項が測定中の外部温度変化の影響を受けないように係数を定めた関数を作成し、この関数の時間の経過に伴う収束値に基づいて漏れの有無を判定する判定ステップと、
を有する
ことを特徴とするリーク検査方法。
差圧計35で検出される差圧を
式(2)の右辺第2項を求めるために、容器に関する熱の授受を考える。図4に示すように、容器内の空気は、容器を通じて、外界と熱の授受を行う。すなわち、容器内の空気温度は容器との熱交換により変化するが、それは容器温度との温度差に影響され、容器の温度は外部との温度差による外部との熱交換により変化する。
式(16)に基づいて漏れ量を推定する。右辺の第1項は時間に関して定数であり、第2項の括弧内は指数関数であるから、時間による変化を調べれば、これらを分離することができる。式(16)における定数項は、漏れ流路上流圧力の平方と下流の平方の差に比例する漏れによる部分と、圧力(絶対圧)に比例する温度変化による部分とから構成されている。それゆえ、異なる二つの圧力水準において、漏れ検査を行い、差圧の変化率の定数項を解析して、これらを分離することができる。
第1測定、第2測定で測定される値は差圧である。差圧は、有限の時間ステップでデジタルメモリに記録されている。ところが、漏れを知るための式(20),(22)の左辺は差圧の微分である。実験データを数値微分すると、ノイズが増幅されて、必要な成分を精度良く取り出せなくなる。そこで、微分をしないでデータ処理をすることで、前述の比例定数に対応する結果を導出する。
式(28)の右辺第2項は,指数関数と2次関数の積の積分であり、これにより生成される新しい関数を以下のように定義する。
ここでは、2つの検体(No334のワークと、No335のワーク)について測定および判定を行った結果を示す。図6は加圧P1における差圧データを示し、図7は加圧P2における差圧データを示し、図8は、図6、図7の差圧データに基づいて式(32)の左辺の演算を行った結果のグラフを表す。差圧データは、No.334とNo.335で異なった様子を示しているが、データ処理をした図8では80秒後に同程度の値、約0.2 Pa/s及び0.3 Pa/s程度の値となり、この後,さらにゼロに向かう傾向の曲線となっている。
3…加圧気体の供給源
5…圧力計
10…リーク検査装置
11…加圧源接続口
12…ワーク接続口
13…マスタ接続口
15…検査処理部
21…第1配管
22…第2配管
23…第3配管
24…排気管
31…第1開閉弁
32…第2開閉弁
33…第3開閉弁
34…排気弁
35…差圧計
41…ワーク
42…マスタ
A1, A2, A11, A12, A21, A22; 初期値により決定する指数関数の係数 [K/s]
B: =L2−L1P2/P1 [Pa/s], (図8の縦軸座標)
CA, CB; 環境温度の定数項及び1次項の係数 [K, K/s](式(11)参照)
cC : 容器材料の比熱 [J/kg/K]
cP: 空気の定圧比熱 [J/kg/K]
cV: 空気の定積比熱 [J/kg/K]
Dk: 漏れを評価する関数の定数項[Pa/s; k=1,2](式(21), (23)で定義)
F(x): 式(29)で定義する関数の記号[-]
G: 漏れの質量流量 [kg/s]
hi : 容器内面の熱伝達率 [W/m2]
he : 容器表面の外部へ熱伝達率 [W/m2]
J: 参照容器内圧力から検査容器内圧力を引いた値 [Pa],(式(1)で定義)
K: 漏れ係数;幾何学的定数[m3], (式(2)参照)
KR: 参照容器の漏れ係数[m3]
KT: 検査対象の漏れ係数[m3]
Lk: 定義した関数, Lと略記することもある [Pa/s], 式(26)参照
M: 容器内空気質量 [kg]
MC: 容器質量 [kg]
r: 熱発散率の比[-](式(5)で定義)
p1, p2: 差圧の短縮記号[Pa]
P: 圧力[Pa]
P0: 基準圧力[Pa]
P1: 1段目のチャージ圧 [Pa]
P2: 2段目のチャージ圧[Pa]
Pa: 大気圧 [Pa]
PS: 供給源圧力 [Pa]
Qi: 内部空気から容器への熱流束 [W/K]
Qe: 容器から外部への熱流束 [W/K]
s1, s2: 特性方程式の根 [s-1]
Si : 内部空気と容器との接触面積 [m2]
Se : 容器の外部との接触面積 [m2]
t: 時間 [s]
T: 計測時間 [s]
T1, T2; 時定数 [s], (式(14)で定義)
Ti, Te; 放熱の時定数 [s],(式(5)で定義)
V: 容器内容積 [m3]
W: 式(29)で定義した関数 [-]
y1, y2: 関数の短縮記号[Pa/s], (式(27)参照)
θ: 容器内空気温度 [K]
θa: 大気温度 [K]
θE: 容器などの周囲環境の温度 [K]
μ; 空気の粘度[Pa.s]
添え字 0: 初期値,および基準値
添え字C: 容器に関する
添え字R: 参照に関する
添え字T: 試験対象に関する
添え字m: 測定器に関する
2重添え字: たとえば添え字RCは参照(R)でかつ容器(C)であることを指す
Claims (5)
- 検査対象容器の漏れの有無を検査するリーク検査方法であって、
検査対象容器の内圧と該検査対象容器と熱工学的パラメータが同一であって漏れの無い基準容器の内圧とを共に第1圧力にした後に放置したときの前記検査対象容器の内圧と前記基準容器の内圧との差圧の変化を所定時間測定する第1測定ステップと、
前記検査対象容器の内圧と前記基準容器の内圧とを共に第2圧力にした後に放置したときの前記検査対象容器の内圧と前記基準容器の内圧との差圧の変化を所定時間測定する第2測定ステップと、
差圧の変化率を、時間と共に減衰する減衰項と、時間による変化のない定数項の和で表すために、前記第1測定ステップの測定結果から前記第1圧力での差圧の変化率における前記定数項の値であるD1と、前記第2測定ステップの測定結果から前記第2圧力での差圧変化率における前記定数項の値であるD2を求めるステップと、
前記D1を、漏れ流路の上流側圧力の二乗と漏れ流路の下流側圧力の二乗との差に比例する漏れによる部分の項と容器の内圧に比例する温度変化による部分の項との和で表わした第1式と、前記D2を、漏れ流路の上流側圧力の二乗と漏れ流路の下流側圧力の二乗との差に比例する漏れによる部分の項と容器の内圧に比例する温度変化による部分の項との和で表した第2式とを連立させて、前記定数項に含まれる漏れによる部分の項の比例係数を求めるステップと、
前記比例係数に基づいて前記検査対象容器の漏れの有無を判定するステップと、
を有する
ことを特徴とするリーク検査方法。 - 差圧の変化率を、時間と共に減衰する減衰項と、時間による変化のない定数項の和で表す式は、以下の式である、
ことを特徴とする請求項1に記載のリーク検査方法。 - 検査対象容器の漏れの有無を検査するリーク検査方法であって、
検査対象容器の内圧と該検査対象容器と熱工学的パラメータが同一であって漏れの無い基準容器の内圧とを共に第1圧力にした後に放置したときの前記検査対象容器の内圧と前記基準容器の内圧との差圧の変化を所定時間測定する第1測定ステップと、
前記検査対象容器の内圧と前記基準容器の内圧とを共に第2圧力にした後に放置したときの前記検査対象容器の内圧と前記基準容器の内圧との差圧の変化を所定時間測定する第2測定ステップと、
前記第1測定ステップで得た差圧データの時間の重み付き積分と、前記第2測定ステップで得た差圧データの時間の重み付き積分を行い、それらの積分値を線形結合して得られる1つの時間の関数であって定数項が測定中の外部温度変化の影響を受けないように係数を定めた関数を作成し、この関数の時間の経過に伴う収束値に基づいて漏れの有無を判定する判定ステップと、
を有する
ことを特徴とするリーク検査方法。 - 前記差圧データの時間の重み付き積分は、次式で行う、
ここで、添え字Kは1のとき第1測定ステップでの測定を2のとき第2測定ステップでの測定を示し、Tは測定開始からの経過時間、Jは測定される差圧データ、Pは容器内圧力である
ことを特徴とする請求項3に記載のリーク検査方法。 - 請求項1乃至4のいずれか1つに記載のリーク検査方法を用いて検査対象容器の漏れの有無を検査するリーク検査装置。
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