JP6862472B2 - 試験ガス噴霧装置を用いたガス漏洩検査 - Google Patents

Description

本発明は、試験ガス噴霧装置を用いたガス漏洩検知装置およびガス漏洩検知方法に関する。

スプレイガンを用いて、例えばヘリウムなどの試験ガスを、真空システムによって排気される被検体に噴霧してもよいことが知られている。真空システムは、被検体を排気する真空ポンプと、排気ガス流中の試験ガス含有量を検知するガス検出器とを備える。被検体に漏洩箇所があり、スプレイガンから放出された試験ガス流がこの漏洩箇所に近づいた場合、排気ガス流中の試験ガス含有量が増大する。このプロセスにおいて、排気ガス流中の試験ガス含有量の増大は、スプレイガンが被検体の漏洩箇所に近付いたことを示す指標として理解される。したがって、被検体を横断してスプレイガンを移動させる間に吸い出されたガス流中の試験ガス含有量を監視することによっり、漏洩箇所の位置を特定することができる。スプレイガンは、例えば、ホースを介して試験ガス圧力容器またはゴムブラダーに接続された圧縮空気銃であってもよい。ガス容器の場合、圧縮空気銃における圧力、ひいては通過流量は、ガス容器内の減圧器によって調節される。

一般的に、真空気密性を保証するためのこの種の位置特定試験において、真の漏洩信号を干渉信号から常に確実に区別できるわけではないという問題がある。干渉信号は、バックグラウンド信号のノイズ、バックグラウンド信号のドリフト、大型の被検体が有する複数の漏洩箇所に意図せずして試験ガスが到達すること、または真空システムにおけるランタイムおよび時定数による長い遅延時間によって発生し得るものであり、漏洩信号の原因となる箇所の特定を難しくしている。

真空接続部と被験位置が空間的に遠く離れている場合、さらに難点がある。このような場合、噴霧される試験ガス雲の量を正確なものとすることは困難である。漏洩検知は、多くの場合２人で行うことが必要となる。また、重い試験ガス容器を運搬する必要があり、例えば、それらの容器を建物の複数階にわたって運ばねばならない場合もある。

本発明は、試験ガス噴霧装置を用いて被検体におけるガス漏洩の位置を特定するための改良された方法および改良された装置を提供することを目的とする。

本発明に係る装置は、請求項１の特徴によって定義される。本発明に係る方法は、請求項５に示される特徴によって定義される。

前記噴霧装置は、噴霧プロセスの少なくとも１つの時点（例えば、噴霧の開始時点）を取得するように構成されている。噴霧装置と、試験ガス検出器の測定信号を評価する評価ユニットとの間には、データ通信リンクが設けられる。このデータ通信接続を介して、噴霧装置によって取得された時間および噴霧プロセスの少なくとも１つの時点を評価ユニットに送信することができる。評価ユニットは、噴霧装置によって送信された時点を各測定信号と関連付けるように構成されている。これにより、測定信号における試験ガス分圧の増大が、試験ガススプレイガンを用いて噴霧することによって引き起こされているのかどうかを認識することが可能である。試験ガス噴霧の終了時点も噴霧装置によって評価ユニットに送信され、評価ユニットにおいて測定信号と関連付けられることが好ましい。噴霧装置は、試験ガスを含有する加圧ガス源にホースを介して接続されたスプレイガンであってもよい。

本発明の好適な実施形態によれば、前記噴霧装置は、一連の複数の短い試験ガスパルスを発生する。すなわち、試験ガスは、噴霧装置によってパルス状に放出される。このプロセスにおいて、少なくともパルス列の開始時点が評価ユニットに送信され、好ましくは、試験ガスパルス列の各終了時点も送信される。

特に、試験ガス放出の持続時間も電子的に検知して前記評価ユニットに送信することが可能である。妨害となる試験ガス背景濃度は一定であるか、少なくともゆっくりとしか変化しないのに対して、漏洩箇所を介して被検体に入り込む噴霧装置からの試験ガスは噴霧中にのみ変化するので、試験ガスを所定のパルス系列で用いることにより、試験ガスのバックグラウンド濃度から区別することが可能である。

好ましくは、前記測定信号または測定信号の経時的推移も、評価ユニットによって噴霧装置と、噴霧装置の近くに配置された出力装置（例えば、モニタなど）とにそれぞれ通信してもよい。

このように、概して、本発明は、噴霧装置を用いて実施される噴霧プロセスの時点を取得し、それらの時点を評価ユニットに送信し、評価ユニットにおいて測定信号を噴霧した時点と関連付けるという着想に基づいている。

本発明の一実施形態に係るガス漏洩検知装置の構成を示す概略図である。

本発明の典型的な実施形態を、以下において、図面を参照しながらより詳細に説明する。

スプレイガン１２は、加圧ガスホース１４および遮断弁１６を介して加圧ヘリウム源１８に接続されている。あるいは、遮断弁１６を、スプレイガン１２に配置してもよい。ヘリウムは、被検体における漏洩を検知して位置を特定するために被検体２０に噴霧される試験ガスである。

被検体２０は、ガス導通接続部２２および遮断弁２４を介して、被検体２０を排気する真空ポンプ２６に接続されている。真空ポンプ２６の下流には、質量分析計２８の形をとるガス検出器が設けられている。質量分析計２８は、被検体２０から吸い出されるガス流中のヘリウム分圧を測定することができる。これらの要素２２，２４，２６，２８は、真空システム３０を形成している。質量分析計２８は、測定信号を連続的に評価して表示することができる評価ユニット３２に接続されている。

図面において、スプレイガン１２と評価ユニット３２との間のデータ通信リンク３４が、破線によって模式的に示されている。この通信リンクは、ラジオ、ＷＬＡＮ、赤外線、もしくはブルートゥース（登録商標）接続などのワイヤレス通信であっても、または有線データ接続であってもよい。

本発明によれば、少なくとも時点、すなわち、少なくとも噴霧の開始時点と、好ましくは噴霧の持続時間および噴霧の終了時点とがスプレイガン１２から評価ユニット３２へと送信される。弁１６を介して制御可能なパルス状の噴霧プロセスにおいて、噴霧の開始時点、各噴霧パルスまたは噴霧パルス列の持続時間および終了時点が評価ユニット３２に送信される。

逆方向において、測定信号は、評価ユニット３２から、スプレイガン１２に接続またはスプレイガン１２の近くに配置された出力ユニット（図示せず）へと送信される。これにより、ユーザは測定結果に簡便かつ視覚的にアクセスし、結果に応じて噴霧動作を変更することができる。ユーザは、ヘリウム濃度の上昇に気付くとすぐに、最大漏洩信号を発生させる噴霧箇所を検知するために、必要な方向に十分に狙いを定めてスプレイガン１２を案内することが可能である。測定信号は、上記のデータ通信接続３４を介して、例えば、スマートフォンやタブレットＰＣなどに送信することが可能である。

上記の真空システム３０は、被検体２０に接続されたヘリウム真空漏洩検出器とすることが可能である。この接続場所は、被検体における多段ポンプシステムの予備真空領域とすることが可能である。しかし、これにかえて、この接続はポンプシステムの予備真空ポンプの真空室または排気ダクトに直接つながっていてもよい。

このシステムの反応時間（真空時定数）が検出される。このため、試験が行われている真空室において噴霧用ピンリークを鍔付きで設けることが必要である。このピンリークに対してヘリウムが継続的に噴霧され、同時に漏洩検出器によって信号の推移が検知される。ピンリークに対する噴霧は、安定した信号が漏洩検出器に示されるまで継続される。信号が増大する推移から、システムの真空時定数を求めることが可能である。あるいは、ヘリウム噴霧を終了した後に測定される減衰曲線に基づいて、時定数を求めてもよい。システムの典型的な時定数は１から１０秒の範囲であり、一部ではこれよりも顕著に長いものである。

漏洩気密性試験において、噴霧プロセスは、複数の連続的な噴霧パルスからなる。システムの測定された真空時定数を把握することにより、ヘリウム噴霧パルスの持続時間およびパルス間の時間間隔を設定することが可能である。パルスの持続時間およびパルス間の時間間隔は、真空時定数の約半分以下にするべきである。システムの時定数が１０秒を超える場合、パルスの持続時間は１／１０以下になるように選択される。噴霧プロセスあたりの噴霧パルス数は、約３回から約５回にするべきである。個々のパルス間の持続時間は異なっていてもよい。パルス系列が特徴的であるほど、漏洩を検知した場合に、漏洩検出器においてより良好に信号系列を認識することができる。

この決定されたヘリウムパルス系列を用いて（例えば、米国登録特許第８２９７１０９号に記載の方法を用いることによって）、漏洩箇所の位置を特定するように、真空室の試験箇所にヘリウムが噴霧される。

漏洩箇所に噴霧する間、ヘリウム噴霧のために設定されたパルス系列は、測定された漏洩速度信号の経時的推移に転送される。これにより、信号評価において、ドリフト、ノイズ、またはこのパルス系列パターンを含まない原因もしくはこのパルス系列パターンよりも発生が早いもしくは遅すぎる他の原因による信号の擾乱を、真の漏洩速度信号から区別することが可能である。

パルス系列を向上させるために、例えば、スプレイガンにおいて周期的に始動するブロワを用いて、ヘリウムパルス間に能動的にヘリウムを吹き飛ばすことが可能である。

本発明により、測定信号の評価から妨害となる影響を取り除くことが可能である。結果が試験現場でユーザに対して直接利用可能となり、ユーザは、測定装置（真空漏洩検出器）に直接接触する必要がない。データ接続３４を介して噴霧挙動の推奨をスプレイガンに送信し、ユーザの注意を引くことが可能である。漏洩検知は、ただ１人が関与することで実施することが可能である。重いヘリウムの容器を持ち運ぶ必要はない。ヘリウムの消費を抑えることが可能である。アクセシビリティが改良されたコンパクトな設計が可能となる。スプレイガンの誤った調整（例えば、ヘリウムが多すぎるまたは少なすぎる）を防止することが可能である。噴霧プロセスを最適化するために、より多量のヘリウムを噴霧して位置を特定し、その後、より少量のヘリウムを噴霧して定量化することが可能である。
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〕
試験ガスを被検体（２０）に噴霧する試験ガス噴霧装置（１２）と、前記被検体（２０）を排気する真空システム（３０）とを備えるガス漏洩検知装置であって、前記真空システム（３０）が、真空ポンプ（２６）と、前記被検体（２０）の下流において、試験ガス含有量を測定するガス検出器（２８）と、前記ガス検出器（２８）の測定信号を評価する評価ユニット（３２）とを有する装置において、
前記噴霧装置（１２）と前記評価ユニット（３２）との間にデータ通信接続（３４）が設けられており、
前記噴霧装置（１２）は、噴霧プロセスの少なくとも１つの時点を取得し、前記データ通信接続（３４）を介して前記評価ユニット（３２）に前記時点を通信するように構成されており、
前記評価ユニット（３２）は、前記通信された噴霧時点に対応する前記測定された試験ガス含有量を示すように構成されていることを特徴とする装置。
〔態様２〕
態様１に記載の装置において、前記データ通信接続（３４）は、前記評価ユニット（３２）から前記噴霧装置（１２）に前記測定値を送信するように構成されていることを特徴とする装置。
〔態様３〕
態様１に記載の装置において、前記噴霧装置（１２）に、前記測定値を出力する出力装置が設けられていることを特徴とする装置。
〔態様４〕
態様１から３のいずれか一態様に記載の装置において、前記噴霧装置（１２）は、前記試験ガスをパルス状に放出するように構成されており、試験ガスパルスまたは一連の連続的な試験ガスパルスの開始時点および終了時点が、それぞれ前記評価ユニット（３２）に送信されることを特徴とする装置。
〔態様５〕
試験ガス噴霧装置（１２）と、被検体に接続可能な真空システム（３０）とを用いるガス漏洩検知方法であって、前記真空システムが、前記被検体を排気する真空ポンプ（２６）と、前記被検体の下流に設けられた試験ガス検出器とを備え、前記被検体（２０）から排気されたガス流中の試験ガス含有量が検出される方法において、
噴霧プロセスの少なくとも１つの時点を、前記噴霧装置（１２）によって取得し、測定信号を評価する評価ユニット（３２）に通信し、少なくとも前記噴霧プロセスの各時点における前記試験ガス含有量を検出するために前記測定信号と関連付けることを特徴とする方法。
〔態様６〕
態様５に記載の方法において、噴霧の開始時点および／または噴霧の終了時点を、前記噴霧装置（１２）から前記評価ユニット（３２）に通信し、前記試験ガス検出器の前記測定信号と関連付けることを特徴とする方法。
〔態様７〕
態様５または６に記載の方法において、測定中、前記測定信号を、前記噴霧装置または前記噴霧装置（１２）の近くに配置された出力ユニットに送信することを特徴とする方法。
〔態様８〕
態様５から７のいずれか一態様に記載の方法において、前記試験ガスを、前記噴霧装置（１２）から短いパルス状に放出し、試験ガスパルスまたは一連の連続的な試験ガスパルスの開始時点および終了時点を、前記測定信号と関連付けるためにそれぞれ前記評価ユニット（３２）に送信することを特徴とする方法。

１２ 試験ガス噴霧装置
１４ 加圧ガスホース
１６、２４ 遮断弁
２０ 被検体
２２ ガス導通接続部
２６ 真空ポンプ
２８ ガス検出器（質量分析計）
３０ 真空システム
３２ 評価ユニット

Claims (8)

1. 試験ガスを被検体（２０）に噴霧する試験ガス噴霧装置（１２）と、前記被検体（２０）を排気する真空システム（３０）とを備えるガス漏洩検知装置であって、前記真空システム（３０）が、真空ポンプ（２６）と、前記被検体（２０）の下流において、試験ガス含有量を測定するガス検出器（２８）と、前記ガス検出器（２８）の測定信号を評価する評価ユニット（３２）とを有する装置において、
   前記噴霧装置（１２）と前記評価ユニット（３２）との間にデータ通信接続（３４）が設けられており、
   前記噴霧装置（１２）は、噴霧プロセスの少なくとも１つの時点を取得し、前記データ通信接続（３４）を介して前記評価ユニット（３２）に前記時点を通信するように構成されており、
   前記評価ユニット（３２）は、前記通信された噴霧時点に対応する前記測定された試験ガス含有量を示すように構成されていることを特徴とする装置。
2. 請求項１に記載の装置において、前記データ通信接続（３４）は、前記評価ユニット（３２）から前記噴霧装置（１２）に前記測定された試験ガス含有量を送信するように構成されていることを特徴とする装置。
3. 請求項１に記載の装置において、前記噴霧装置（１２）に、前記測定された試験ガス含有量を出力する出力装置が設けられていることを特徴とする装置。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の装置において、前記噴霧装置（１２）は、前記試験ガスをパルス状に放出するように構成されており、試験ガスパルスまたは一連の連続的な試験ガスパルスの開始時点および終了時点が、それぞれ前記評価ユニット（３２）に送信されることを特徴とする装置。
5. 試験ガス噴霧装置（１２）と、被検体に接続可能な真空システム（３０）とを用いるガス漏洩検知方法であって、前記真空システムが、前記被検体を排気する真空ポンプ（２６）と、前記被検体の下流に設けられた試験ガス検出器とを備え、前記被検体（２０）から排気されたガス流中の試験ガス含有量が検出される方法において、
   噴霧プロセスの少なくとも１つの時点を、前記噴霧装置（１２）によって取得し、測定信号を評価する評価ユニット（３２）に通信し、少なくとも前記噴霧プロセスの前記少なくとも１つの時点における前記試験ガス含有量を検出するために前記測定信号と関連付けることを特徴とする方法。
6. 請求項５に記載の方法において、噴霧の開始時点および／または噴霧の終了時点を、前記噴霧装置（１２）から前記評価ユニット（３２）に通信し、前記試験ガス検出器の前記測定信号と関連付けることを特徴とする方法。
7. 請求項５または６に記載の方法において、測定中、前記測定信号を、前記噴霧装置または前記噴霧装置（１２）の近くに配置された出力ユニットに送信することを特徴とする方法。
8. 請求項５から７のいずれか一項に記載の方法において、前記試験ガスを、前記噴霧装置（１２）から短いパルス状に放出し、試験ガスパルスまたは一連の連続的な試験ガスパルスの開始時点および終了時点を、前記測定信号と関連付けるためにそれぞれ前記評価ユニット（３２）に送信することを特徴とする方法。

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