JPH07260619A - ガスリーク検出装置 - Google Patents
ガスリーク検出装置Info
- Publication number
- JPH07260619A JPH07260619A JP4855394A JP4855394A JPH07260619A JP H07260619 A JPH07260619 A JP H07260619A JP 4855394 A JP4855394 A JP 4855394A JP 4855394 A JP4855394 A JP 4855394A JP H07260619 A JPH07260619 A JP H07260619A
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- JP
- Japan
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- detector
- container
- gas
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Abstract
(57)【要約】
【構成】磁束を発生する磁石と高電圧を発生する陽極，
陰極から成るリーク検出器６を多数配列させ、検出器６
からの信号からヘリウムガスのリーク場所を探す。な
お、リーク検出器６の原理は、リークしたヘリウムガス
分子と電子を衝突させてイオン化させ、このイオン電流
を測定することでリーク量を定量化したもの。 【効果】多数のリーク検出器を使用することで早い圧力
変動を短時間に捕らえることが出来る。しかも、各検出
器の信号の大きさの違いから、リーク箇所の方向と場所
の特定が出来る。
陰極から成るリーク検出器６を多数配列させ、検出器６
からの信号からヘリウムガスのリーク場所を探す。な
お、リーク検出器６の原理は、リークしたヘリウムガス
分子と電子を衝突させてイオン化させ、このイオン電流
を測定することでリーク量を定量化したもの。 【効果】多数のリーク検出器を使用することで早い圧力
変動を短時間に捕らえることが出来る。しかも、各検出
器の信号の大きさの違いから、リーク箇所の方向と場所
の特定が出来る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、気密容器からガスリー
クを検出するガスリーク検出装置に係り、特に、極低温
に冷却される気密容器のリーク検出に好適なガスリーク
検出装置に関する。
クを検出するガスリーク検出装置に係り、特に、極低温
に冷却される気密容器のリーク検出に好適なガスリーク
検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】極低温に冷却される液体ヘリウム容器壁
に微少な亀裂が生じると、断熱真空容器内にヘリウムが
漏れ（リーク）込み断熱性能が著しく劣化する。このた
め、液体ヘリウムが多量に蒸発し液体ヘリウム容器を補
修しなければならなくなる。従来、このリークを確認す
る手段として、液体ヘリウム容器を納めた真空容器の外
部に取り付けた検出器で検出する方法が広く用いられて
いる。このガスリークを検出する装置は、液体窒素温度
に保った液体ヘリウム容器内の残留ガスを質量分析計を
用いて分析する方法が知られている。そして、その一例
が特開昭58−97637 号公報に記載されている。
に微少な亀裂が生じると、断熱真空容器内にヘリウムが
漏れ（リーク）込み断熱性能が著しく劣化する。このた
め、液体ヘリウムが多量に蒸発し液体ヘリウム容器を補
修しなければならなくなる。従来、このリークを確認す
る手段として、液体ヘリウム容器を納めた真空容器の外
部に取り付けた検出器で検出する方法が広く用いられて
いる。このガスリークを検出する装置は、液体窒素温度
に保った液体ヘリウム容器内の残留ガスを質量分析計を
用いて分析する方法が知られている。そして、その一例
が特開昭58−97637 号公報に記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術では、
液体ヘリウム容器に漏れ込むヘリウムガスの有無は検出
出来るが、液体ヘリウム容器のどこでリークが発生して
いるかが分からず、そのリーク発生箇所を特定できなか
った。特に、このリークが極低温温度域でのみ生じるコ
ールドリーク現象の場合には、常温に加温したあとでは
このリーク現象が生じないため、室温で動作する一般の
検出器ではリーク箇所は特定できない。このため、液体
ヘリウムの真空断熱容器の極低温部全体を作り直さなけ
ればならないという不具合があった。
液体ヘリウム容器に漏れ込むヘリウムガスの有無は検出
出来るが、液体ヘリウム容器のどこでリークが発生して
いるかが分からず、そのリーク発生箇所を特定できなか
った。特に、このリークが極低温温度域でのみ生じるコ
ールドリーク現象の場合には、常温に加温したあとでは
このリーク現象が生じないため、室温で動作する一般の
検出器ではリーク箇所は特定できない。このため、液体
ヘリウムの真空断熱容器の極低温部全体を作り直さなけ
ればならないという不具合があった。
【０００４】本発明の目的は、液体ヘリウム容器のどこ
でリークが生じているか、リークしているガスの方向ま
たは、場所を短時間で見きわめることにある。
でリークが生じているか、リークしているガスの方向ま
たは、場所を短時間で見きわめることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明はガスリーク検出装置が捕らえるガスを部分
ごとに検出できるように検出器を複数使用する。
め、本発明はガスリーク検出装置が捕らえるガスを部分
ごとに検出できるように検出器を複数使用する。
【０００６】
【作用】液体ヘリウム容器からヘリウムガスがリークし
た場合、電子がそのヘリウムガス分子に衝突するとイオ
ン化が起こる。このイオン電流の大きさからヘリウムガ
スのリーク量を測定することができる。ただし、リーク
している箇所の空間的な座標を認識するためには、１個
の検出器では、リーク量が大きく、しかも検出器の信号
が瞬時に変化する場合、リーク箇所の特定は難しい。そ
こで、複数の検出器を用い、それぞれの信号の強度から
リークしている箇所の特定をする。
た場合、電子がそのヘリウムガス分子に衝突するとイオ
ン化が起こる。このイオン電流の大きさからヘリウムガ
スのリーク量を測定することができる。ただし、リーク
している箇所の空間的な座標を認識するためには、１個
の検出器では、リーク量が大きく、しかも検出器の信号
が瞬時に変化する場合、リーク箇所の特定は難しい。そ
こで、複数の検出器を用い、それぞれの信号の強度から
リークしている箇所の特定をする。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１により説明す
る。
る。
【０００８】図１は超電導コイル装置とリーク検出装置
の断面図である。図中、１は超電導コイルである。この
超電導コイルの超電導線材料は、ニオブチタン（ＮｂＴ
ｉ）またはニオブサンスズ(Ｎｂ3Ｓｕ）と銅の複合であ
る。２は超電導コイルを冷却する液体ヘリウムである。
３は超電導コイル１と液体ヘリウムを収納する液体ヘリ
ウム容器である。４は真空にして断熱するための真空容
器である。５は蒸発したヘリウムガスを大気中に放出す
ること及び超電導コイル１の電流を供給するリード線の
配管の働きをするサービスポートである。６はリーク検
出装置である。検出装置６の検出器はＡ，Ｂ，Ｃの３個
が配列されている。それぞれの検出器は、リーク検出特
性が同じである。７はリーク検出表示器である。８はフ
ランジである。フランジ８，Ｏリング９，１１，検出器
用シャフト１０と真空容器４で真空容器４は密閉構造で
ある。
の断面図である。図中、１は超電導コイルである。この
超電導コイルの超電導線材料は、ニオブチタン（ＮｂＴ
ｉ）またはニオブサンスズ(Ｎｂ3Ｓｕ）と銅の複合であ
る。２は超電導コイルを冷却する液体ヘリウムである。
３は超電導コイル１と液体ヘリウムを収納する液体ヘリ
ウム容器である。４は真空にして断熱するための真空容
器である。５は蒸発したヘリウムガスを大気中に放出す
ること及び超電導コイル１の電流を供給するリード線の
配管の働きをするサービスポートである。６はリーク検
出装置である。検出装置６の検出器はＡ，Ｂ，Ｃの３個
が配列されている。それぞれの検出器は、リーク検出特
性が同じである。７はリーク検出表示器である。８はフ
ランジである。フランジ８，Ｏリング９，１１，検出器
用シャフト１０と真空容器４で真空容器４は密閉構造で
ある。
【０００９】図２で動作の説明をする。３ａは、液体ヘ
リウム容器３の底のクラックを示している。ヘリウムガ
スは、液体ヘリウム容器３の底から漏れて真空容器中に
拡散する。この時、検出器Ａ，ＢとＣからの信号は、リ
ーク検出表示器７で表される。リーク検出表示器７のよ
うにＣが最も高く次にＢそしてＡが最も低い信号の場
合、リーク箇所は検出器Ｃより右側にあることを示して
いる。このとき、リーク検出装置６を右側に移動させ
る。リーク検出装置６は、検出器Ｂの信号が最大で検出
器ＡとＣの信号が同じ程度になったとき、移動をやめ
る。このとき、リーク箇所は、検出器Ｂのほぼ中心部の
位置にあることが分かる。検出器を３個使用する場合
は、ヘリウムのリーク流量が多い場合にも対応できるよ
うにしている。つまり、リーク流量が多い場合には、真
空容器４内のヘリウムの圧力分布が均一になり易い。従
って、リーク検出装置６を左右に移動している間も無
く、真空容器４の圧力が急上昇するようなときに、３個
の検出器ＡとＢとＣそれぞれの信号の時間的な変化をみ
ることでリーク箇所をある程度予測することが出来る。
リウム容器３の底のクラックを示している。ヘリウムガ
スは、液体ヘリウム容器３の底から漏れて真空容器中に
拡散する。この時、検出器Ａ，ＢとＣからの信号は、リ
ーク検出表示器７で表される。リーク検出表示器７のよ
うにＣが最も高く次にＢそしてＡが最も低い信号の場
合、リーク箇所は検出器Ｃより右側にあることを示して
いる。このとき、リーク検出装置６を右側に移動させ
る。リーク検出装置６は、検出器Ｂの信号が最大で検出
器ＡとＣの信号が同じ程度になったとき、移動をやめ
る。このとき、リーク箇所は、検出器Ｂのほぼ中心部の
位置にあることが分かる。検出器を３個使用する場合
は、ヘリウムのリーク流量が多い場合にも対応できるよ
うにしている。つまり、リーク流量が多い場合には、真
空容器４内のヘリウムの圧力分布が均一になり易い。従
って、リーク検出装置６を左右に移動している間も無
く、真空容器４の圧力が急上昇するようなときに、３個
の検出器ＡとＢとＣそれぞれの信号の時間的な変化をみ
ることでリーク箇所をある程度予測することが出来る。
【００１０】図３は、代表的な検出器の構造の一例を示
す。１２はベース、１３はガードである。１４は、円盤
状の磁石でＳ極とＮ極を向かい合わせている。１５は電
気絶縁体、１６は支柱で電気絶縁体１５に納められた磁
石１４をベース１２に支持固定する。１７は陽極、１８
は陰極を表している。陽極１７はステンレスの円筒であ
る。陰極１８はチタンの円筒で、円筒面には多数の孔１
９を設けている。この陰極と陽極間には、二千から一万
ボルトの高電圧をかける。電子は、この電圧ベクトルと
電圧ベクトルと直交する磁束密度のベクトルにより、図
３に対し垂直方向に回転運動する。このとき、ガス分子
と衝突を繰り返すことでガス分子はイオン化して、陽極
１７と陰極１８間にイオン電流が流れる。このイオン電
流は、電圧と磁束密度を一定とした場合ガスの分子数に
比例する。このリーク検出装置の検出器は、ヘリウムの
リーク量に比例してイオン電流が大きくなる性質を応用
したものである。陽極１７，陰極１８は、金属であれば
他の材質でもよい。また、陽極１７，陰極１８のどちら
か一方にチタンを採用することでセルフポンピングが起
こり検出器内にガスを取り込むことが出来る。従って、
チタンを使用しないときより検出感度が向上する。
す。１２はベース、１３はガードである。１４は、円盤
状の磁石でＳ極とＮ極を向かい合わせている。１５は電
気絶縁体、１６は支柱で電気絶縁体１５に納められた磁
石１４をベース１２に支持固定する。１７は陽極、１８
は陰極を表している。陽極１７はステンレスの円筒であ
る。陰極１８はチタンの円筒で、円筒面には多数の孔１
９を設けている。この陰極と陽極間には、二千から一万
ボルトの高電圧をかける。電子は、この電圧ベクトルと
電圧ベクトルと直交する磁束密度のベクトルにより、図
３に対し垂直方向に回転運動する。このとき、ガス分子
と衝突を繰り返すことでガス分子はイオン化して、陽極
１７と陰極１８間にイオン電流が流れる。このイオン電
流は、電圧と磁束密度を一定とした場合ガスの分子数に
比例する。このリーク検出装置の検出器は、ヘリウムの
リーク量に比例してイオン電流が大きくなる性質を応用
したものである。陽極１７，陰極１８は、金属であれば
他の材質でもよい。また、陽極１７，陰極１８のどちら
か一方にチタンを採用することでセルフポンピングが起
こり検出器内にガスを取り込むことが出来る。従って、
チタンを使用しないときより検出感度が向上する。
【００１１】図４は他の実施例でリーク検出装置の拡大
断面図である。図５は、図４の平面図である。図４の１
９は、孔で検出器内にガスを取り込む為のものである。
磁石１４は、４個１列に並べ、磁石が向き合う面は、互
いに引き合うように配列をくんでいる。また、図３と同
じように陽極１７，陰極１８を磁石１４間に設けること
で、３個の検出器が形成される。磁石１４を２個ずつ３
個用いて検出器を３個作るより磁石の数を２個少なくで
きる効果がある。また、磁石の数を少なくできることで
リーク検出装置の重量を軽くできるメリットがある。こ
れは、リーク検出装置の取り付けまたは、移動操作を容
易にする。また、コンパクト化が図られることで狭い空
間に設置できるメリットがある。
断面図である。図５は、図４の平面図である。図４の１
９は、孔で検出器内にガスを取り込む為のものである。
磁石１４は、４個１列に並べ、磁石が向き合う面は、互
いに引き合うように配列をくんでいる。また、図３と同
じように陽極１７，陰極１８を磁石１４間に設けること
で、３個の検出器が形成される。磁石１４を２個ずつ３
個用いて検出器を３個作るより磁石の数を２個少なくで
きる効果がある。また、磁石の数を少なくできることで
リーク検出装置の重量を軽くできるメリットがある。こ
れは、リーク検出装置の取り付けまたは、移動操作を容
易にする。また、コンパクト化が図られることで狭い空
間に設置できるメリットがある。
【００１２】図６は一般の超電導コイル装置にリーク検
出装置を応用した例である。図６は、図１に液体窒素２
０を入れた窒素容器２１とシールド２２を付加したもの
である。シールド２２は、窒素容器２１に接続されてお
り、７７.４Ｋ に冷却されている。また、シールド２２
は、室温の真空容器４から液体ヘリウム容器３への輻射
熱を遮蔽するものであり液体ヘリウムの消費量を低減す
る上で欠かせない部品でもある。２３は液体窒素の供給
と蒸発したガスを吐出する配管である。２４は、室温の
真空容器４からシールド２２に入る輻射熱を遮蔽する積
層断熱材である。フランジ８と真空容器４の間にゲート
バルブ２５を設けている。２２ａはシールド蓋でリーク
検出装置６を液体ヘリウム容器３の下部に挿入出来るよ
うに開閉できる。開閉機構は、シールド２２とシールド
蓋２２ａは蝶番で連結されて、シールド蓋２２ａを横か
ら押すことで図６のようにシールド蓋が開き、リーク検
出装置を除けばシールド蓋の自重でシールド蓋は閉じら
れる。リーク検出装置６が不要となった場合、真空容器
４の真空を維持したままリーク検出装置６を取り除くに
は、まず、リーク検出装置６の先端をゲートバルブ２５
とフランジ８間に置き、次に、ゲートバルブ２５を閉じ
れば、フランジ８を開けてリーク検出装置を真空容器４
から外すことが出来る。リーク検出装置６を真空容器４
に設置する場合には、フランジ８をゲートバルブ２５の
先に取り付け、さらに、リーク検出装置をフランジ８と
ゲートバルブ２５の間に置いた状態でゲートバルブ２５
とフランジ８間の空間を真空にするため真空装置２６を
起動させバルブ２７を開く。ゲートバルブ２５とフラン
ジ８間が真空になったら、ゲートバルブ２５を開き、リ
ーク検出装置６を押し込めば図６と同じ状態が得られ
る。このように、図４に示したリーク検出装置６のよう
に棒状にコンパクトになればリーク検出装置の設置も容
易になる。
出装置を応用した例である。図６は、図１に液体窒素２
０を入れた窒素容器２１とシールド２２を付加したもの
である。シールド２２は、窒素容器２１に接続されてお
り、７７.４Ｋ に冷却されている。また、シールド２２
は、室温の真空容器４から液体ヘリウム容器３への輻射
熱を遮蔽するものであり液体ヘリウムの消費量を低減す
る上で欠かせない部品でもある。２３は液体窒素の供給
と蒸発したガスを吐出する配管である。２４は、室温の
真空容器４からシールド２２に入る輻射熱を遮蔽する積
層断熱材である。フランジ８と真空容器４の間にゲート
バルブ２５を設けている。２２ａはシールド蓋でリーク
検出装置６を液体ヘリウム容器３の下部に挿入出来るよ
うに開閉できる。開閉機構は、シールド２２とシールド
蓋２２ａは蝶番で連結されて、シールド蓋２２ａを横か
ら押すことで図６のようにシールド蓋が開き、リーク検
出装置を除けばシールド蓋の自重でシールド蓋は閉じら
れる。リーク検出装置６が不要となった場合、真空容器
４の真空を維持したままリーク検出装置６を取り除くに
は、まず、リーク検出装置６の先端をゲートバルブ２５
とフランジ８間に置き、次に、ゲートバルブ２５を閉じ
れば、フランジ８を開けてリーク検出装置を真空容器４
から外すことが出来る。リーク検出装置６を真空容器４
に設置する場合には、フランジ８をゲートバルブ２５の
先に取り付け、さらに、リーク検出装置をフランジ８と
ゲートバルブ２５の間に置いた状態でゲートバルブ２５
とフランジ８間の空間を真空にするため真空装置２６を
起動させバルブ２７を開く。ゲートバルブ２５とフラン
ジ８間が真空になったら、ゲートバルブ２５を開き、リ
ーク検出装置６を押し込めば図６と同じ状態が得られ
る。このように、図４に示したリーク検出装置６のよう
に棒状にコンパクトになればリーク検出装置の設置も容
易になる。
【００１３】なお、このリーク検出装置は、極低温を使
用する装置ばかりではなく、室温の真空装置にも使用で
きる。
用する装置ばかりではなく、室温の真空装置にも使用で
きる。
【００１４】
【発明の効果】本発明によれば、複数の検出器でリーク
後の圧力の挙動を個々に測定できるのでリークしている
場所の方向、さらに、リーク箇所の特定が容易となる。
後の圧力の挙動を個々に測定できるのでリークしている
場所の方向、さらに、リーク箇所の特定が容易となる。
【図１】本発明の一実施例の超電導コイル装置とリーク
検出装置の断面図。
検出装置の断面図。
【図２】図１の拡大断面図。
【図３】本発明の検出器の断面図。
【図４】本発明のリーク検出装置の拡大断面図。
【図５】本発明のリーク検出装置の平面図。
【図６】本発明の超電導コイル装置とリーク検出装置の
断面図。
断面図。
６…リーク検出装置、７…リーク検出表示器、１７…陽
極、１８…陰極。
極、１８…陰極。
Claims (1)
- 【請求項１】気体にエネルギを付与するエネルギ付与手
段と、前記エネルギ付与手段により気体をイオン化し、
そのイオン電流を計測することでヘリウムガスのリーク
を検出できるリーク検出器において、前記リーク検出器
を複数配列したことを特徴とするガスリーク検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4855394A JPH07260619A (ja) | 1994-03-18 | 1994-03-18 | ガスリーク検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4855394A JPH07260619A (ja) | 1994-03-18 | 1994-03-18 | ガスリーク検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07260619A true JPH07260619A (ja) | 1995-10-13 |
Family
ID=12806572
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4855394A Pending JPH07260619A (ja) | 1994-03-18 | 1994-03-18 | ガスリーク検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07260619A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010127688A (ja) * | 2008-11-26 | 2010-06-10 | Fuso Co Ltd | リークディテクタ |
| CN110068429A (zh) * | 2019-05-08 | 2019-07-30 | 中南大学 | 一种航天复合材料构件在低温环境下的渗漏性测试方法 |
-
1994
- 1994-03-18 JP JP4855394A patent/JPH07260619A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010127688A (ja) * | 2008-11-26 | 2010-06-10 | Fuso Co Ltd | リークディテクタ |
| CN110068429A (zh) * | 2019-05-08 | 2019-07-30 | 中南大学 | 一种航天复合材料构件在低温环境下的渗漏性测试方法 |
| WO2020224632A1 (zh) * | 2019-05-08 | 2020-11-12 | 中南大学 | 一种航天复合材料构件在低温环境下的渗漏性测试方法 |
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