JPH06105240B2

JPH06105240B2 - 気泡検出装置

Info

Publication number: JPH06105240B2
Application number: JP9663888A
Authority: JP
Inventors: 茂森本; 博志尾森
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1988-04-19
Filing date: 1988-04-19
Publication date: 1994-12-21
Anticipated expiration: 2009-12-21
Also published as: JPH01267454A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、圧縮機等の水中気密検査用として好適な気泡
検出装置に関する。

〔従来の技術〕

従来より、圧縮機等の気密性が要求される機器、装置に
対しては、気密性確認のための気密検査が実施されてい
る。気密検査の方法には、例えば「高圧ガス」vol.19 N
o.6（1982）p7〜13に示されるように非常に多くの種類
がある。このうち、水中気密試験は試験対象物に内圧を
かけ、水中への気泡発生の有無により気密性を検査する
もので、作業が容易なため広い分野で用いられている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかるに、従来の水中気密試験においては、基本的に気
泡を目視観察しており、そのために検査コストを高め、
また微少な気泡は見のがしてしまう危険性があった。

本発明は斯かる状況に鑑み、微少な気泡も確実に自動検
出できる気泡検出装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の装置は、第１図に示されるように、液中に浸漬
され、前記液中を浮上する検出すべき気泡に対して反射
エコーを生じる超音波を発振する超音波発振子11と、該
超音波発振子11に接続される超音波発信回路12および超
音波受信回路13と、一定周期の繰り返し信号を出力する
第２発信回路15と、該第２発信回路15が発信する繰り返
し信号の発信周期に対応して前記受信回路13が受信する
反射エコーを一定期間一定タイミングでカウントするカ
ウント回路14と、該カウント回路14がカウントする各タ
イミングでの反射エコー数を順次記憶する記憶回路16
と、該記憶回路16が記憶する各タイミングでの反射エコ
ー数を、各タイミングで変化しない基準数と比較して、
前記一定期間中の反射エコー数の変化を検知する比較回
路17と、該比較回路17で反射エコー数の変化が検知され
たときに気泡検出信号を出力する判定回路19とを備え
る。

〔作用〕

本発明の装置は超音波探傷の原理を用いて気泡を検出す
るものである。

超音波は特定の指向性をもって物質中を直進し、異物質
に衝突すると反射する。超音波探傷は、振動子から超音
波を発し、異物質に衝突して反射してきた超音波（反射
エコー）を振動子で受け取ることにより、異物質の存在
を検出するものである。

今、水中気密検査を考えると、水の音響インピーダンス
Z₁は1500m/s×１×10³kg/m³、空気の音響インピーダン
スZ₂は340m/s×0.0012×10³kg/m³である。反射率νは下
式で与えられることから、ν＝99.95％となり、水中を
直進する超音波が気泡に衝突した場合はほぼ全反射し、
反射率の面からは超音波による気泡検出が可能である。

また、気泡を球体と考えると、限界検出能は、超音波の
波長λの約1/2となる。5MHzの超音波を用いた場合、波
長は0.3mmであるから、約0.15mm以上の径の気泡が検出
できる。5MHz程度もしくはこれより高周波の超音波を使
用すれば、限界検出能の面からも超音波探傷による気泡
検出が可能である。

本発明の装置は又、気泡からの反射エコーを、試験対象
物等からの反射エコーと区別して検出する。

水中気密試験において、超音波により気泡を検出する場
合、超音波発振子から発した超音波は気泡だけでなく試
験対象物等にも反射し、反射エコーを検出するだけでは
気泡は正確に検出されない。

本発明の装置においては、第２発信回路15が発信する繰
り返し信号の発信周期に合せて反射エコーが一定期間一
定タイミングでカウントされる（カウント回路14）。超
音波発振子前方の検出可能範囲に気泡も試験対象物も存
在しない場合は、前記一定期間中のカウント数は０とな
り変化しない。試験対象物のみが存在する場合は、試験
対象物の移動がないので、一定期間中、繰り返し信号の
発信周期に対応して継続的にカウントが行われ、やはり
カウント数は変化しない。気泡のみが存在する場合は、
液中を気泡が浮上するので、一定期間の一部の期間につ
いてのみカウントが行われる。気泡および試験対象物が
存在する場合は、試験対象物からの継続的な反射エコー
の他に、気泡からの一時的な反射エコーがカウントされ
る。いずれにしても発振子前方の検出可能範囲に気泡が
存在する場合は、気泡からの一時的な反射エコーが検出
カウントされ、一定期間中にカウント数が変化すること
になる。

本発明の装置は比較回路17および判定回路19で気泡から
の一時的な反射エコーをカウント数の変化により識別検
知して、微少な気泡も精度よく自動検出するものであ
る。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。

第２図は実施例に係る装置の概要を示す模式図である。

第２図において、１は水槽、２は水槽１内にセットされ
検査対象物である圧縮機を示している。圧縮機２にはカ
ップラー3,3を介してエア配管4,4が接続され、高圧空気
が供給される。

５は超音波探触子で、支持桿６にて水槽１内に懸吊支持
され、支持桿６の上端に接続されるパルスモータ７にて
所定範囲を所定角度づつステップ的に水平旋回するよう
に構成されている。水平旋回の目的は、気泡検出範囲を
広げるためである。また、その旋回をステップ的に行う
のは、気泡検出中に超音波探触子５が動くと、検知範囲
を気泡が通過することとその背景が変化することとの区
別がつかなくなるからである。超音波探触子５が動いて
も背景が変化しない場合は、その旋回を連続的に行うこ
とも可能である。

８は超音波探触子５内の超音波発振子11（第２図参照）
に接続される気泡検知機構であり、第１図に構成が示さ
れる。

第１図によると、超音波発信回路12から発振子11に所定
周波数の超音波が送られる一方、発振子11が受けた超音
波が超音波受信回路13にて電気信号に変換される。

受信回路13の出力はカウント回路14に入力される。カウ
ント回路14は受信回路13からの出力の他、第２発信回路
15からの信号を入力する。第２発信回路15は一定周期の
繰り返し信号をカウント回路14に出力する。カウント回
路14は第２発信回路15から入力する繰り返し信号の周期
に対応して、受信回路13からの信号を一定タイミングで
カウントする。

カウント回路14が出力するカウント信号は記憶回路16に
入力され、一時的に記憶される。記憶回路16に記憶され
た信号は比較回路17からの指示により比較回路17に随時
入力される。

比較回路17は記憶回路16からの信号の他、探触子動作信
号発生回路18からの信号を入力する。探触子動作信号発
生回路18は探触子５を駆動するパルスモーター７の制御
器（図示せず）と接続し、探触子旋回中または停止中の
信号を比較回路17に出力する。

比較回路17は、探触子動作信号発生回路18から探触子停
止中の信号を受けた期間に対応する一定期間について、
各タイミングでのカウント信号数、例えば（12211）を
記憶回路16から入力し、これを基準数入力回路20から入
力される各タイミングで変化しない基準数〔ここでは
（00000）または（11111）〕と比較する。比較結果は判
定回路19に出力される。判定回路19は、比較回路17での
比較によって前記一定期間中にカウント信号数が変化し
たことが検知されたときに、気泡検出のアラーム信号を
出力する。各タイミングでのカウント数を基準数と比較
してそのカウント数の変化を検出する比較回路17での処
理操作は、簡単には各タイミングでのカウント数を順番
に比較することによっても可能である。すなわち、各タ
イミングでのカウント数、例えば（12211）を順番に比
較し、その比較結果（1up,0,1down,0）を、カウント数
に変化がない場合の基準数（0,0,0,0）と比較する。そ
うすることにより、結果的に（12211）が本来の基準数
（00000）、（11111）と比較され、カウント数の変化が
検知される。カウント数の変化を検知するための比較回
路17での具体的な処理操作は特に限定するものではな
い。

第３図および第４図はカウント回路14、比較回路17、判
定回路19の動作を示すフローチャートおよび波形図、第
５図および第６図は気泡検出範囲を第４図に対応して示
す平面図および正面図である。

探触子動作信号発生回路18から比較回路17には第４図
（イ）に示す探触子停止中Ｈ、探触子旋回中Ｌの信号が
入力される。第２発信回路15からカウント回路14には第
４図（ロ）に示す一定周期の繰り返し信号PRFが入力さ
れる。

圧縮機２を水槽１内にセットし、圧縮機２を加圧した状
態にすると、圧縮機２に洩れのある場合は気泡を生じ
る。探触子５を検知可能範囲内に圧縮機２、気泡が存在
したとき反射エコーを生じる。

第４図の区間Ｉにおいては、探触子５は停止しており、
この期間中、繰り返し信号PRFの発信周期に対応して反
射エコーのカウントが一定タイミングで行われる。探触
子５の検知可能範囲内に圧縮機２および気泡が存在する
ため、圧縮機２からの反射エコーと気泡からの反射エコ
ーとがカウントされる。圧縮機２は検査期間中不動であ
るから、区間Ｉの全期間を通じて反射エコーを生じる。
気泡は浮上して行くことから区間Ｉの一部の期間で反射
エコーを生じる。

第４図（ホ）に示すように１区間におけるカウントの回
数を５回とし、両方の反射エコーについてカウント数を
データ処理すると、処理結果は気泡の存在しない場合は
（00000）または（11111）となる。区間Ｉにおいては気
泡による一時的なカウントが圧縮機による継続的なカウ
ントに上乗せして行われているため、（12211）なる処
理結果が得られ、これを基準数（00000）、（11111）と
比較することにより、区間Ｉにおけるカウント数の変化
が検出され、気泡の存在が検出される。

区間IIにおいては、次のゾーンで検出を行うために探触
子５が旋回中であり、反射エコーのカウント比較は行わ
れない。

区間IIIにおいては、気泡も圧縮機２も存在しないた
め、反射エコーのカウント比較を行うにもかかわらず、
データ処理結果は（00000）であり、気泡検出信号は発
信されない。

区間IV,VI,VIII,Xにおいては、探触子５が旋回中であ
り、反射エコーのカウント比較は行われない。

区間V,IXにおいては、圧縮機２のみが存在し、（1111
1）なるデータ処理結果が得られている。区間VIIにおい
ては気泡のみが存在し、（01110）なるデータ処理結果
が得られている。データ処理結果が（00000）、（1111
1）以外のときは、気泡検出信号が発信される。そし
て、区間Ｉから区間Ｘまでで１サイクルが終了する。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明の気泡検出装置
は気泡が液中を浮上することを利用して、微少な気泡も
その背後、周辺の固定物と明確に区別して自動検出す
る。したがって、例えば圧縮機の水中気密検査に適用し
て、検査工程の合理化、検査コストの低減ならびに検査
精度の向上に大きな効果を発揮するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施した装置の一例についてその基本
構成を示すブロック図、第２図は同装置の概要を示す模
式図、第３図および第４図は同装置の主要部の動作を示
すフローチャートおよび波形図、第５図および第６図は
気泡検出範囲を第４図に対応して示す平面図および正面
図である。図中、1:水槽、2:被検査対象物、5:超音波探触子、11:
超音波発振子、12:超音波発信回路、13:超音波受信回
路、14:カウント回路、15:第２発信回路、16:記憶回
路、17:比較回路、19:判定回路。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液中に浸漬され、前記液中を浮上する検出
すべき気泡に対して反射エコーを生じる超音波を発振す
る超音波発振子（11）と、該超音波発振子（11）に接続
される超音波発信回路（12）および超音波受信回路（1
3）と、一定周期の繰り返し信号を出力する第２発信回
路（15）と、該第２発信回路（15）が発信する繰り返し
信号の発信周期に対応して前記受信回路（13）が受信す
る反射エコーを一定期間一定タイミングでカウントする
カウント回路（14）と、該カウント回路（14）が一定タ
イミングでカウントする反射エコー数を順次記憶する記
憶回路（16）と、該記憶回路（16）が記憶する各タイミ
ングでの反射エコー数を、各タイミングで変化しない基
準数と比較して、前記一定期間中の反射エコー数の変化
を検知する比較回路（17）と、該比較回路（17）で反射
エコー数の変化が検知されたときに気泡検出信号を出力
する判定回路（19）とを備えることを特徴とする気泡検
出装置。