JPH0159531B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0159531B2 JPH0159531B2 JP58143977A JP14397783A JPH0159531B2 JP H0159531 B2 JPH0159531 B2 JP H0159531B2 JP 58143977 A JP58143977 A JP 58143977A JP 14397783 A JP14397783 A JP 14397783A JP H0159531 B2 JPH0159531 B2 JP H0159531B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- probe
- detection device
- gas
- leak detection
- leak
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M3/00—Investigating fluid-tightness of structures
- G01M3/02—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum
- G01M3/04—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point
- G01M3/20—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using special tracer materials, e.g. dye, fluorescent material, radioactive material
- G01M3/202—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using special tracer materials, e.g. dye, fluorescent material, radioactive material using mass spectrometer detection systems
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Examining Or Testing Airtightness (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は洩れ探査装置に関する。詳しくは、本
発明は気密容器や配管等の洩れ試験に使用する洩
れ探査装置に係り、特に被試験体の内部にプロー
ブガスを加圧封入し洩れ箇所から大気側に流出し
たプローブガスをプローブノズル（スニツフア）
から大気とともに吸入してこれを検知する方式の
高感度洩れ探査装置に関する。
発明は気密容器や配管等の洩れ試験に使用する洩
れ探査装置に係り、特に被試験体の内部にプロー
ブガスを加圧封入し洩れ箇所から大気側に流出し
たプローブガスをプローブノズル（スニツフア）
から大気とともに吸入してこれを検知する方式の
高感度洩れ探査装置に関する。
最近該融合装置や加速器などの真空装置はます
ます大型化し複雑な構造になつてきた。真空容器
製作に係る熔接技術や金属ガスケツト等による封
止技術等の進歩にはいちじるしいものがあるが、
現状において洩れを皆無にすることは難しく、洩
れ試験は真空容器製作時に欠くことのできない工
程になつている。また装置完成後においても、材
料の応力疲労、腐食などにより洩れが発生するこ
とは稀ではない。このため大型で複雑な形状の装
置の洩れ試験をいろいろと制約の多い現地で行う
必要が生じている。
ます大型化し複雑な構造になつてきた。真空容器
製作に係る熔接技術や金属ガスケツト等による封
止技術等の進歩にはいちじるしいものがあるが、
現状において洩れを皆無にすることは難しく、洩
れ試験は真空容器製作時に欠くことのできない工
程になつている。また装置完成後においても、材
料の応力疲労、腐食などにより洩れが発生するこ
とは稀ではない。このため大型で複雑な形状の装
置の洩れ試験をいろいろと制約の多い現地で行う
必要が生じている。
これらの洩れ試験は、洩れ箇所の修理または交
換を前提としているので、洩れ箇所を数平方セン
チメートル（面積）または数センチメートル（長
さ）にまで特定できないと意味がない。小型真空
容器の場合にはこれは比較的容易であるが、大型
真空装置の場合には一般に長い時間と多くの労力
を要するので、この能率をたかめることはきわめ
て重要なことである。
換を前提としているので、洩れ箇所を数平方セン
チメートル（面積）または数センチメートル（長
さ）にまで特定できないと意味がない。小型真空
容器の場合にはこれは比較的容易であるが、大型
真空装置の場合には一般に長い時間と多くの労力
を要するので、この能率をたかめることはきわめ
て重要なことである。
10-5Torr.／ｓ（〜10-5cm3（NTP）／ｓ）以
下の微小な洩れを探す場合には通常プローブガス
が用いられる。プローブガス法は、内部真空法と
内部加圧法に大別できる。前者は、被試験体（真
空容器）の内部を真空ポンプで排気し被試験体の
外側からプローブガス（例えばヘリウム）を部分
的に吹き付けて洩れ箇所を探査するもので、洩れ
箇所にプローブガスが吹き付けられるとそこから
真空容器内にプローブガスが洩れの大きさに応じ
て流入し真空容器側に取付けられた検知器（例え
ばヘリウム−クデイテクタ）が感応するというも
のである。後者は前者とは逆に、被試験体（真空
容器）の内部にプローブガスを数気圧程度封入
し、洩れ箇所から大気側に流出したプローブガス
をプローブノズル（スニツフア）から大気ととも
に吸入してこれを検知するというものである。両
者にはそれぞれ利点欠点があるが、特に内部真空
法を大型装置の洩れ試験に適用する場合には真空
排気装置などの設備がかさむほか試験開始までに
かなりの時間を要するという問題がある。一方内
部加圧（スニツフア）法は被試験体の大きさにか
かわりなく洩れ探査装置は簡単で手軽に使用でき
るが、感度が比較的低く、10-7Torr.／ｓ（〜
10-7cm3（NTP）／ｓ）以下の微小な洩れの探知
には困難があつた。
下の微小な洩れを探す場合には通常プローブガス
が用いられる。プローブガス法は、内部真空法と
内部加圧法に大別できる。前者は、被試験体（真
空容器）の内部を真空ポンプで排気し被試験体の
外側からプローブガス（例えばヘリウム）を部分
的に吹き付けて洩れ箇所を探査するもので、洩れ
箇所にプローブガスが吹き付けられるとそこから
真空容器内にプローブガスが洩れの大きさに応じ
て流入し真空容器側に取付けられた検知器（例え
ばヘリウム−クデイテクタ）が感応するというも
のである。後者は前者とは逆に、被試験体（真空
容器）の内部にプローブガスを数気圧程度封入
し、洩れ箇所から大気側に流出したプローブガス
をプローブノズル（スニツフア）から大気ととも
に吸入してこれを検知するというものである。両
者にはそれぞれ利点欠点があるが、特に内部真空
法を大型装置の洩れ試験に適用する場合には真空
排気装置などの設備がかさむほか試験開始までに
かなりの時間を要するという問題がある。一方内
部加圧（スニツフア）法は被試験体の大きさにか
かわりなく洩れ探査装置は簡単で手軽に使用でき
るが、感度が比較的低く、10-7Torr.／ｓ（〜
10-7cm3（NTP）／ｓ）以下の微小な洩れの探知
には困難があつた。
本発明者らはこのような点に鑑み内部加圧（ス
ニツフア）法の高感度化について検討を進めた結
果プローブガスとしてヘリウム、ネオン、水素の
一つを用いプローブノズル（スニツフア）とプロ
ーブガス検知管の中間に流量を一定に保つ長い毛
細管と液体空気温度以下に冷却可能な多孔性吸着
剤を詰めた容器をこの順序で直列に挿入すること
により従来の内部加圧（スニツフア）法より感度
が10000倍程度高められることも見出した。
ニツフア）法の高感度化について検討を進めた結
果プローブガスとしてヘリウム、ネオン、水素の
一つを用いプローブノズル（スニツフア）とプロ
ーブガス検知管の中間に流量を一定に保つ長い毛
細管と液体空気温度以下に冷却可能な多孔性吸着
剤を詰めた容器をこの順序で直列に挿入すること
により従来の内部加圧（スニツフア）法より感度
が10000倍程度高められることも見出した。
本発明はこのような知見に基づきなされたもの
で、構成が簡単で手軽に使用できしかも
10-10Torr.／ｓ（〜10-10cm3（NTP）／ｓ）の極
微小な洩れの探知を可能にする洩れ探査装置を提
供するものである。
で、構成が簡単で手軽に使用できしかも
10-10Torr.／ｓ（〜10-10cm3（NTP）／ｓ）の極
微小な洩れの探知を可能にする洩れ探査装置を提
供するものである。
本発明を詳細に説明すると、これは大型真空容
器等の被試験体の内部にヘリウム等のプローブガ
スを数気圧程度封入し、洩れ箇所から大気側に流
出した該プローブガスをプローブノズル（スニツ
フア）から大気とともに吸入してこれを検知する
装置であつて、一般に次のように構成してある。
例えば第１図にその主要部を示す如く、大気に開
口したプローブノズル（スニツフア）１に接続さ
れた内径約0.6mm、外径約1.1mm、全長10ｍの可撓
性のステンレス鋼製毛細管２がフランジ３により
モレキユラーシーブス４を詰めた容器５の一端に
接続されており、該容器５の他端はスロツトルバ
ルブ６、液体窒素冷却トラツプ７を介して内径20
〜50mm程度の管で拡散ポンプ８に接続され、さら
に該拡散ポンプ８は油回転ポンプ９に結合されて
いる。モレキユラーシーブスを詰めた容器５は魔
法びん１０に入れた液体窒素により冷却できるよ
うになつており、また液体窒素冷却トラツプ７の
近傍には全圧計１１とヘリウム等のプローブガス
にのみ感応するように調節された質量分析管１２
が配設されている。１３は質量分析管１２内のプ
ローブガスの分圧をメータや記録計に表示するた
めの電子機器である。そのほか１４は手元開閉コ
ツク、１５は容器５内の圧力が上昇したときに自
動的に開く安全弁、１６は洩れ探査装置の本体部
を収納する筐体である。
器等の被試験体の内部にヘリウム等のプローブガ
スを数気圧程度封入し、洩れ箇所から大気側に流
出した該プローブガスをプローブノズル（スニツ
フア）から大気とともに吸入してこれを検知する
装置であつて、一般に次のように構成してある。
例えば第１図にその主要部を示す如く、大気に開
口したプローブノズル（スニツフア）１に接続さ
れた内径約0.6mm、外径約1.1mm、全長10ｍの可撓
性のステンレス鋼製毛細管２がフランジ３により
モレキユラーシーブス４を詰めた容器５の一端に
接続されており、該容器５の他端はスロツトルバ
ルブ６、液体窒素冷却トラツプ７を介して内径20
〜50mm程度の管で拡散ポンプ８に接続され、さら
に該拡散ポンプ８は油回転ポンプ９に結合されて
いる。モレキユラーシーブスを詰めた容器５は魔
法びん１０に入れた液体窒素により冷却できるよ
うになつており、また液体窒素冷却トラツプ７の
近傍には全圧計１１とヘリウム等のプローブガス
にのみ感応するように調節された質量分析管１２
が配設されている。１３は質量分析管１２内のプ
ローブガスの分圧をメータや記録計に表示するた
めの電子機器である。そのほか１４は手元開閉コ
ツク、１５は容器５内の圧力が上昇したときに自
動的に開く安全弁、１６は洩れ探査装置の本体部
を収納する筐体である。
第１図の構成にしたがつて本発明の原理を説明
する。プローブノズル（スニツフア）１からは通
常大気が吸入されているが、第２図のようにヘリ
ウム等のプローブガスの洩れが発生している箇所
にノズルの先端が近づくと大気とともに洩れてい
るプローブガスの一部も吸入される。長い毛細管
２は大気の流入量を一定に保持するとともにプロ
ーブノズルを自由に移動させることができる役割
を果たしている。本例の場合には大気の流入量は
およそ0.6Torr.／ｓ（0.8（NTP）／ｓ）である。
液体窒素で冷却されているモレキユラーシーブス
を詰めた容器５に到達した吸入気体は、このうち
のヘリウム、ネオン、水素を除いて、大部分がモ
レキユラーシーブスに吸着排気される。すなわち
容器５を通過して液体窒素冷却トラツプ７、拡散
ポンプ８に達するのは、ヘリウム、ネオン等はほ
ぼ100パーセントであるが、酸素、窒素など大気
の主要成分は１パーセント以下になる。結局、質
量分析管部ではプローブガスの濃度が相対的に高
められ、容器５を用いないときに比して100倍程
度感度が高められることになる。プローブガスが
プローブノズルから質量分析管に到達する時間は
測定系の時定数と呼ばれ、プローブノズルの移動
速度（探査速度）を決定する重要な値である。本
例の場合には毛細管２を通過する時間が３秒程
度、容器５から質量分析管１２に達する時間が５
秒程度、合計約８秒と時定数が短く、実際上この
時間の遅れは問題にならない。
する。プローブノズル（スニツフア）１からは通
常大気が吸入されているが、第２図のようにヘリ
ウム等のプローブガスの洩れが発生している箇所
にノズルの先端が近づくと大気とともに洩れてい
るプローブガスの一部も吸入される。長い毛細管
２は大気の流入量を一定に保持するとともにプロ
ーブノズルを自由に移動させることができる役割
を果たしている。本例の場合には大気の流入量は
およそ0.6Torr.／ｓ（0.8（NTP）／ｓ）である。
液体窒素で冷却されているモレキユラーシーブス
を詰めた容器５に到達した吸入気体は、このうち
のヘリウム、ネオン、水素を除いて、大部分がモ
レキユラーシーブスに吸着排気される。すなわち
容器５を通過して液体窒素冷却トラツプ７、拡散
ポンプ８に達するのは、ヘリウム、ネオン等はほ
ぼ100パーセントであるが、酸素、窒素など大気
の主要成分は１パーセント以下になる。結局、質
量分析管部ではプローブガスの濃度が相対的に高
められ、容器５を用いないときに比して100倍程
度感度が高められることになる。プローブガスが
プローブノズルから質量分析管に到達する時間は
測定系の時定数と呼ばれ、プローブノズルの移動
速度（探査速度）を決定する重要な値である。本
例の場合には毛細管２を通過する時間が３秒程
度、容器５から質量分析管１２に達する時間が５
秒程度、合計約８秒と時定数が短く、実際上この
時間の遅れは問題にならない。
第３図は本発明の装置を用いて5.5x10-9Torr.
／ｓの既知のヘリウムリークを測定した結果で
ある。この場合には、大気中に存在するヘリウム
のバツクグラウンド（約5ppm）の影響を軽減す
るため、第４図の如く被試験体をポリエチレン袋
で被い、大気を純窒素に置換して行つた。プロー
ブノズルを洩れに近づけるとその直後に記録計の
指示が増え、遠ざけると直ちに減少することがわ
かる。零点の指示が安定していてＳ／Ｎ比がよい
ので、この測定から10-10Torr.／ｓ（〜10-10cm3
（NTP）／ｓ）の感度（記録用紙の１目盛に相
当）が十分得られると考えられる。
／ｓの既知のヘリウムリークを測定した結果で
ある。この場合には、大気中に存在するヘリウム
のバツクグラウンド（約5ppm）の影響を軽減す
るため、第４図の如く被試験体をポリエチレン袋
で被い、大気を純窒素に置換して行つた。プロー
ブノズルを洩れに近づけるとその直後に記録計の
指示が増え、遠ざけると直ちに減少することがわ
かる。零点の指示が安定していてＳ／Ｎ比がよい
ので、この測定から10-10Torr.／ｓ（〜10-10cm3
（NTP）／ｓ）の感度（記録用紙の１目盛に相
当）が十分得られると考えられる。
ところで、従来プローブノズルとヘリウムリー
クデイテクタを用いる内部加圧法では、プローブ
ノズルから取り込まれた大気中の検知しうるプロ
ーブガスの最小含有率は１〜10ppmであつた。本
発明の装置を用いるとこれが0.1〜1ppbとおよそ
４桁小さくなつた。また洩れ量の多くの割合をプ
ローブノズルに吸入するために必要な大気流入量
は、従来法では1x10-4Torr.／ｓ（〜1x10-4cm3
（NTP）／ｓ）程度であつたが、本発明の装置を
用いると1Torr.／ｓ（〜１cm3（NTP）／ｓ）程
度まで増加でき、約10000倍になつた。結局内部
加圧法では従来実用的には1x10-6Torr.／ｓの
洩れの探知が限界であつたが、本発明の装置によ
り1x10-10Torr.／ｓの洩れの探知が可能となつ
た。
クデイテクタを用いる内部加圧法では、プローブ
ノズルから取り込まれた大気中の検知しうるプロ
ーブガスの最小含有率は１〜10ppmであつた。本
発明の装置を用いるとこれが0.1〜1ppbとおよそ
４桁小さくなつた。また洩れ量の多くの割合をプ
ローブノズルに吸入するために必要な大気流入量
は、従来法では1x10-4Torr.／ｓ（〜1x10-4cm3
（NTP）／ｓ）程度であつたが、本発明の装置を
用いると1Torr.／ｓ（〜１cm3（NTP）／ｓ）程
度まで増加でき、約10000倍になつた。結局内部
加圧法では従来実用的には1x10-6Torr.／ｓの
洩れの探知が限界であつたが、本発明の装置によ
り1x10-10Torr.／ｓの洩れの探知が可能となつ
た。
本発明の装置が上述のようなすぐれた特性を示
す主な理由は次の３点である。
す主な理由は次の３点である。
(1) 可撓性の長い毛細管を用いたこと。従来法で
はノズルの部分が極めて微小な開孔でこの部分
の加工精度、操作が非常に難しかつたが、毛細
管の採用により吸入流量が安定し、洩れ探査作
業が極めて楽になつた。流量の安定化がプロー
ブガス最小含有量の値を10〜100ppbと２桁小
さくすることに寄与している。
はノズルの部分が極めて微小な開孔でこの部分
の加工精度、操作が非常に難しかつたが、毛細
管の採用により吸入流量が安定し、洩れ探査作
業が極めて楽になつた。流量の安定化がプロー
ブガス最小含有量の値を10〜100ppbと２桁小
さくすることに寄与している。
(2) 液体空気温度以下に冷却した多孔性吸着剤を
詰めた容器を毛細管とガス検知管の中間に配設
したこと。多孔性吸着剤は大気の主成分である
酸素や窒素を選択的に吸着排気するので、検知
管部におけるプローブガスの濃度が相対的にお
よそ２桁高められる。
詰めた容器を毛細管とガス検知管の中間に配設
したこと。多孔性吸着剤は大気の主成分である
酸素や窒素を選択的に吸着排気するので、検知
管部におけるプローブガスの濃度が相対的にお
よそ２桁高められる。
(3) 気体の流れの性質を最大限に利用した最適設
計としたこと。毛細管を流れるガス流量は毛細
管の内径および長さによつて変化する。管内の
流れが粘性流の条件にしたがう範囲では、流量
は〔内径〕4／〔長さ〕に比例するが、この値は
１〜0.1Torr.／ｓの範囲に設定するのが望ま
しい。また流れの遅れ小時間（時定数）は〔長
さ〕2／〔内径〕2に比例するが、この値は５秒以
下に設定するのが望ましい。流路を通過する気
体のレイノルズ数が1200を越えないようにする
ことも必要である。これらの条件をすべて満足
するためには毛細管の内径は0.75mm以下でなけ
ればならない。
計としたこと。毛細管を流れるガス流量は毛細
管の内径および長さによつて変化する。管内の
流れが粘性流の条件にしたがう範囲では、流量
は〔内径〕4／〔長さ〕に比例するが、この値は
１〜0.1Torr.／ｓの範囲に設定するのが望ま
しい。また流れの遅れ小時間（時定数）は〔長
さ〕2／〔内径〕2に比例するが、この値は５秒以
下に設定するのが望ましい。流路を通過する気
体のレイノルズ数が1200を越えないようにする
ことも必要である。これらの条件をすべて満足
するためには毛細管の内径は0.75mm以下でなけ
ればならない。
なお、多孔性吸着剤としてはモレキユラーシー
ブスのほか、各種の活性炭やシリカゲル等も使用
できる。
ブスのほか、各種の活性炭やシリカゲル等も使用
できる。
第１図は、本発明の洩れ探査装置の１具体例の
説明図である。第２図は、洩れ探査の方法を説明
する図（その１）である。図において、１７はプ
ローブガス、１８は被試験体、１９は洩れ箇所で
ある。第３図は、本発明の装置により、
5.5x10-9Torr.／ｓの既知のヘリウムリークを
用いて行つた測定の結果を示すグラフである。第
４図は、洩れ探査の方法を説明する図（その２）
である。図において、１８は被試験体、２０はリ
ーク箇所、２１はポリエチレン袋、２２は封入窒
素である。
説明図である。第２図は、洩れ探査の方法を説明
する図（その１）である。図において、１７はプ
ローブガス、１８は被試験体、１９は洩れ箇所で
ある。第３図は、本発明の装置により、
5.5x10-9Torr.／ｓの既知のヘリウムリークを
用いて行つた測定の結果を示すグラフである。第
４図は、洩れ探査の方法を説明する図（その２）
である。図において、１８は被試験体、２０はリ
ーク箇所、２１はポリエチレン袋、２２は封入窒
素である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 大気中またはガス雰囲気中に開放されたプロ
ーブノズル（スニツフア）と、長い毛細管と、液
体空気温度以下に冷却可能な多孔性吸着剤を詰め
た容器と、ヘリウム、ネオン、水素の一つまたは
二つ以上に感じるガス検知管と真空排気装置とが
この順序で直列接続されて構成されたことを特徴
とする洩れ探査装置。 ２ 該長い毛細管が可撓性であることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項の洩れ探査装置。 ３ 該毛細管の内径は0.75mm以下であることを特
徴とする特許請求の範囲第１項の洩れ探査装置。 ４ 該多孔性吸着剤はモレキユラーシーブスであ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項の洩れ
探査装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14397783A JPS60133340A (ja) | 1983-08-06 | 1983-08-06 | 洩れ探査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14397783A JPS60133340A (ja) | 1983-08-06 | 1983-08-06 | 洩れ探査装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60133340A JPS60133340A (ja) | 1985-07-16 |
| JPH0159531B2 true JPH0159531B2 (ja) | 1989-12-18 |
Family
ID=15351443
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14397783A Granted JPS60133340A (ja) | 1983-08-06 | 1983-08-06 | 洩れ探査装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60133340A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61290561A (ja) * | 1985-06-19 | 1986-12-20 | Mitsubishi Electric Corp | インタフエ−ス制御回路 |
| JPH0385550U (ja) * | 1989-12-22 | 1991-08-29 | ||
| JP6498822B1 (ja) * | 2018-06-22 | 2019-04-10 | 東京瓦斯株式会社 | 床暖房装置の温水漏洩調査方法 |
| DE102020210442A1 (de) | 2020-08-17 | 2022-02-17 | Inficon Gmbh | Schnüffelsonde mit Bypass-Öffnung für einen Gaslecksucher |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2058661A5 (ja) * | 1969-09-19 | 1971-05-28 | Commissariat Energie Atomique |
-
1983
- 1983-08-06 JP JP14397783A patent/JPS60133340A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60133340A (ja) | 1985-07-16 |
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