(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧空気又はガスの圧力の変化により容積が変化する加圧室を有するエレメントと、半導体圧力センサを有しこれに作用する初期圧と終期圧の差を算出して漏れの有無を判定するディジタルマノメータと、上記エレメントにおける加圧室内の空気圧又はガス圧を上記半導体センサへ作用させる流路と、更に、被検査ガス配管へ接続する流路、加圧用ポンプへ接続する流路及び上記エレメントの加圧室へ接続する流路とを有する三方栓とからなることを特徴とするガス配管気密検査装置。
【請求項２】
エレメントの加圧室が、他面に大気室を有するダイアフラム又はベローズ又はピストンで形成され、そのダイアフラム又はベローズ又はピストンが付勢手段により加圧室側へ付勢され、更にダイアフラム又はベローズ又はピストンの加圧室側への移動量を規制するストッパを設けた請求項１記載のガス配管気密検査装置。
【請求項３】
加圧空気又はガスの圧力の変化により容積が変化する加圧室を有するエレメントと、半導体圧力センサを有しこれに作用する初期圧と終期圧の差を算出して漏れの有無を判定するディジタルマノメータと、上記エレメントにおける加圧室内の空気圧又はガス圧を上記半導体センサへ作用させる流路と、被検査ガス配管と上記エレメントの加圧室とを接続する流路とを有し、エレメントの加圧室が、他面に大気室を有するダイアフラム又はベローズ又はピストンで形成され、そのダイアフラム又はベローズ又はピストンが付勢手段により加圧室側へ付勢され、更にダイアフラム又はベローズ又はピストンの加圧室側への移動量を規制するストッパを設けたことを特徴とするガス配管気密検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はガス配管気密検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ガス配管のガス漏えいの有無を検査する方法として、透明管からなるＵ字管内に適量の水を入れ、このＵ字管の一方を被検査ガス配管のガス栓に接続するとともに該接続部以外のガス栓のコックを閉止してその被検査ガス配管内に所定圧の加圧空気又はガスを封入した後、切換弁によりその空気圧又はガス圧をＵ字管内に作用させ、所定時間経過後におけるＵ字管内の水位の変動を目視して被検査ガス配管の漏えいの有無を判定する水柱マノメータ方式がある。
【０００３】
この水柱マノメータは、後述するように雰囲気温度の影響を受けることなくガス漏れの検査ができる利点がある反面その水位の変動量により漏えいの有無を判定することから、そのＵ字管を鉛直に近い姿勢に保持しつつ検査しなければならない問題がある。
【０００４】
そのため、近時、半導体圧力センサにより圧力を検知するディジタルマノメータを利用して、被検査ガス配管内に加圧封入した空気圧又はガス圧を、切換弁により半導体圧力センサへ導出して電気信号に変換するとともにその信号をディジタル信号に変換し、設定時間経過後の圧力変動によるディジタル信号と初期時のディジタル信号の差を演算処理して、所定の圧力差の有無によりガス漏えいの有無を判定する方法が採用されるようになった。このディジタルマノメータとしては例えば特開平２−１９０７３５号公報に提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のディジタルマノメータは、下記の理由によって水柱マノメータに比べて、検査時間中での雰囲気温度の変化による圧力変動幅が極めて顕著に表れ、実際には漏れがないにもかかわらず、雰囲気温度の変化により漏れ有りと誤判定されることがある。
【０００６】
一般に、気体の温度Τに対する圧力Ｐと体積Ｖとの関係は、ボイル・シャルルの法則により、
Ｐ1 ×Ｖ1 ／Ｔ1 ＝Ｐ2 ×Ｖ2 ／Ｔ2 
の関係にあり、温度Ｔ1 がＴ2 に変化すると、Ｐ1 ，Ｖ1 もＰ2 ，Ｖ2 に変化する。つまり、温度の変化が、体積変化と圧力変化に分散される。
【０００７】
そのため、水柱マノメータでは、加圧空気又はガスの温度変化によってＵ字管内の水位が変化してその気層部の容積が変化し、体積変化と圧力変化に分散される。この場合、その体積変化量は、空気漏れ又はガス漏れの場合に比べて僅少であるため、ガス漏れの有無判定にはその体積変化は無視できる。
【０００８】
これに対し、加圧空気又はガスの流通部が容積変化しないディジタルマノメータでは、加圧空気又はガスの温度の変化時のエネルギーは体積変化に分散されることなく圧力の変化にのみ作用する。そのため、温度変化により変動する圧力値は、上記水柱マノメータに比べて極めて大きくなり、圧力を直接検知するディジタルマノメータでは大きな圧力変動があったものと判定する。
【０００９】
したがって、被検査ガス管に封入する際に温度上昇した空気又はガスが気密検査時間中に温度低下した場合や、真夏において、車内の熱で暖まったディジタルマノメータをクーラーの効いた検査部屋へ持ち込んだり、気密検査中にその室内のクーラーがオン操作されて、検査中にディジタルマノメータが急冷却された場合には、本来、水柱マノメータで検査すれば「漏れ無し」の判定が出るにもかかわらず「漏れ有り」の判定が出るおそれがある。
【００１０】
そのため、上記の雰囲気では再検査を行う必要があるなど、作業効率が水柱マノメータよりも悪い問題があり、作業現場より改善の要請があった。
そこで本発明は、ディジタルマノメータを使用し、かつディジタルマノメータの上記特有な問題を解消して、水柱マノメータのような使い勝手によって容易にガス配管気密検査を行うことができる装置を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１記載の第１の発明は、加圧空気又はガスの圧力の変化により容積が変化する加圧室（１７）を有するエレメント（６）と、半導体圧力センサ（２６）を有しこれに作用する初期圧と終期圧の差を算出して漏れの有無を判定するディジタルマノメータ（１１）と、上記エレメント（６）における加圧室（１７）内の空気圧又はガス圧を上記半導体センサ（２６）へ作用させる流路（１０）と、更に、被検査ガス配管（１）へ接続する流路（３）、加圧用ポンプ（４）へ接続する流路（５）及び上記エレメント（６）の加圧室（１７）へ接続する流路（８）とを有する三方栓（２）とからなることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明において、まだガスが供給されていない新設配管の場合における気密検査作業は、先ず加圧用ポンプ（４）により被検査ガス配管（１）内に所定圧の加圧空気を封入する。次で、三方栓（２）を切り換えて被検査ガス配管（１）内の上記加圧空気をエレメント６の加圧室（１７）を通じてディジタルマノメータ（１１）の半導体圧力センサ（２６）に作用させる。この初期値をディジタルマノメータ（１１）で記憶する。
【００１３】
次に、所定時間経過した後、加工空気の圧力をディジタルマノメータ（１１）で測定記憶してこれを終期値とし、この終期値と前の初期値との差を算出して、その差の値により漏れの有無を判定する。
【００１４】
上記の気密検査中に雰囲気温度が低下して上記の加圧空気が冷却され、その圧力が減少すると、これに比例してエレメント（６）の加圧室（１７）の容積が減少して加圧空気の体積を減少させる。そのため、加圧空気の体積が一定でその圧力のみが減少することによる圧力低下値に比べて、圧力の低下値は極めて小さくなる。
【００１５】
したがって、温度低下による上記の圧力差は、空気漏れによる圧力差よりも極めて少なくなり、圧力を測定要素とするディジタルマノメータであっても、温度変化の影響度合いが水柱マノメータと同等になり、雰囲気温度の低下による「漏れ有り」の誤判定を招くことがない。
【００１６】
また、既にガスが供給されている既設配管の場合における気密検査作業は、三方栓（２）により、第１の流路（３）と第３の流路（８）を連通状態にして、先ず流路（３）を台所等のガス栓に接続し、その後そのガス栓のコックを開き、ガス圧をエレメント（６）及びディジタルマノメータ（１１）に導入する。次でガスメータの入口側にあるコックを閉じ、ガス圧を被検査ガス配管（１）内及び流路（８）からディジタルマノメータ（１１）間に封じ込める。そして、ディジタルマノメータ（１１）の測定スタートスイッチを押す。
【００１７】
これにより、配管内のガス圧によって上記と同様にディジタルマノメータ（１１）による配管の気密検査が行える。
請求項２記載の第２の発明は、上記エレメントの加圧室が、他面に大気室を有するダイアフラム又はベローズ又はピストンで形成され、そのダイアフラム又はベローズ又はピストンが付勢手段により加圧室側へ付勢され、更にダイアフラム又はベローズ又はピストンの加圧室側への移動量を規制するストッパを設けたものである。
【００１８】
請求項３記載の第３の発明は、加圧空気又はガスの圧力の変化により容積が変化する加圧室を有するエレメントと、半導体圧力センサを有しこれに作用する初期圧と終期圧の差を算出して漏れの有無を判定するディジタルマノメータと、上記エレメントにおける加圧室内の空気圧又はガス圧を上記半導体センサへ作用させる流路と、被検査ガス配管と上記エレメントの加圧室とを接続する流路とを有し、エレメントの加圧室が、他面に大気室を有するダイアフラム又はベローズ又はピストンで形成され、そのダイアフラム又はベローズ又はピストンが付勢手段により加圧室側へ付勢され、更にダイアフラム又はベローズ又はピストンの加圧室側への移動量を規制するストッパを設けたものである。
【００１９】
本発明において既設の配管の気密検査を行う場合には、流路（３）を台所等のガス栓に接続し、上記請求項１の発明において説明した既設配管の気密検査と同様にして、ガス圧により気密検査を行う。
【００２０】
請求項２，３に記載の第２，第３の発明においては、加圧室（１７）内の加圧空気又はガスの圧力が減少すると、ダイアフラム（１５）又はベローズ又はピストンが付勢手段（２４）によって加圧室（１７）側へ移動して加圧室（１７）の容積を減少させ、減少圧力分付勢手段（２４）の付勢荷重が加圧空気又はガスを加圧し、空気圧又はガス圧とバランスする位置で停止する。また、空気又はガス漏れにより加圧空気又はガスの圧力が大きく低減すると、ダイアフラム（１５）又はベローズ又はピストンがストッパ（２５）に当接して加圧室（１７）の容積低減が阻止され、その後においても加圧空気又はガスの圧力が低減する。したがって、体積が低減することなく圧力のみが大きく低減してディジタルマノメータ（１１）は「漏れ有り」と判定する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図に示す実施例に基づいて本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の第１実施例としてのガス配管気密検査装置の概念図（配管図）である。この図１において１は被検査ガス配管で、ガス需要家におけるガスメータより下流のガス管である。
【００２２】
２は三方栓で、上記被検査ガス配管１のコック部に着脱可能な第１の流路を形成するホース３と、２連球からなる加圧用ポンプ４に連通した第２の流路を形成するホース５と、エレメント６の流入口７に連通した第３の流路を形成するホース８を有し、第１のホース３を第２のホース５と第３のホース８に切り換え連通可能に形成されている。上記エレメント６の流出口９は、第４の流路を形成するホース１０によりディジタルマノメータ１１に連通されている。
【００２３】
このように連通された各部品は図２に示すように、携帯ケース１２に収納され、被検査員が被検査現場へ容易に携帯できるようになっている。図２において、２ａは上記第１ホース３を接続する接続口で、この第１ホース３は携帯ケース１２内に収納して携帯される。
【００２４】
次にエレメント６について図３乃至図５により説明する。
１３は下ケース、１４は上ケースで、これらの周壁における対向面間にダイアフラム１５の外周部１５ａを介在してボルト及びナット１６により両ケース１３，１４が気密的に連結されているとともにそのダイアフラム１５によって、エレメント６内に加圧室１７と大気室１８が区画形成されている。１９は上ケース１４に形成した大気通路で、大気室１８をケース外の大気に連通している。
【００２５】
２０はピストンで、上記ダイアフラム１５の大気室１８側面に配置されているとともに該ピストン２０の中心部とダイアフラム１５の中心部とをピストンガイド２１、座金２２及びナット２３で連結して、ダイアフラム１５と一体的にエレメント６内を軸方向に移動可能に備えられている。尚、このピストンガイド２１、座金２２及びナット２３による連結部は気密状態になっている。
【００２６】
２４は付勢手段を構成するばね、より詳しくはコイルスプリングで、上記上ケース１４とピストン２０間に圧縮介在されて、ピストン２０及びダイアフラム１５の中央部を加圧室１７側へ常時付勢している。
【００２７】
上記コイルスプリング２４の付勢荷重は、上記加圧室１７内に供給された空気圧の微小な増減に対してダイアフラム１５及びピストン２０が進退移動できるように設定されている。
【００２８】
２５は下ケース１３の底面に突設したストッパで、その突出量は図５のようにダイアフラム１５がエレメント６の中央付近に位置した加圧状態において、雰囲気温度の低下による加圧空気の圧力低減程度でのダイアフラム１５の移動では、そのダイアフラム１５がストッパ２５に当接せず、空気漏れのような大きな圧力低減によってダイアフラム１５が移動した場合に、そのダイアフラム１５がストッパ２５に当接するように設定されている。また、該ストッパ２５は点在的に設けられ、これにダイアフラム１５が当接した場合にも、ダイアフラム１５と下ケース１３の底面間に部分的な空隙が残るようになっている。
【００２９】
下ケース１３には、上記図１に示した流入口７と流出口９が形成され、これらは上記圧力室１７に開口している。
次にディジタルマノメータ１１について説明する。
【００３０】
ディジタルマノメータ１１は、図６のブロック線図で示すように、上記第４のホース１０から供給された空気又はガスの圧力を電気信号に変換する半導体圧力センサ２６と、上記電気信号を増幅する増幅回路２７と、該増幅回路２７の出力をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路２８と、該Ａ／Ｄ変換回路２８の出力を演算処理するマイクロコンピュータからなる制御部２９と、その演算結果を表示する表示器３０と、演算結果を印字する印字装置３１と、上記制御部２９に操作信号を出す操作部３２で構成されている。
【００３１】
そして、半導体圧力センサ２６に上記第４のホース１０からの空気圧又はガス圧を作用させ、制御部２９において、その圧力の初期値を記憶するとともに、所定時間経過後の圧力の終期値を記憶し、この初期値と終期値の差を算出して、「終期値」−「初期値」＞「正の規定値」のときは「漏れなし」と判定し、「終期値」−「初期値」が「負の規定値」のときは「漏れあり」と判定するようになっている。そしてこの演算結果は表示器３０に表示され、また、必要により印字装置３１でその演算結果を印字するようになっている。
【００３２】
次に、まだガスが供給されていない新設配管の場合における被検査ガス配管の気密検査作業について説明する。
先ず、被検査ガス配管１における全てのガス栓を閉止し、これを確認した後、一つのガス栓に第１のホース３を接続し、三方栓２を第１のホース３と第２のホース５とが連通するように切り換える。そして、加圧用ポンプ４を手操作で加圧操作し、被検査ガス配管１内に空気を、１０秒以内に９００ｍｍＨ2 Ｏまで昇圧させて供給する。
【００３３】
次で、三方栓２を、第１のホース３と第３のホース８とが連通するように切り換え、被検査ガス配管１内の加圧空気をエレメント６の加圧室１７内を通じてディジタルマノメータ１１内に導入する。
【００３４】
エレメント６の加圧室１７内に上記の加圧空気が導入されると、その圧力によりダイアフラム１５及びピストン２０は、コイルスプリング２４の付勢力に抗して大気圧室１８側へ移動し、コイルスプリング２４の付勢力とバランスした図５に示すような位置で停止する。また、ディジタルマノメータ１１内に導入された加圧空気の圧力は半導体圧力センサ２６により検知され、制御部２９に初期値として記憶される。
【００３５】
そして、所定時間、例えば２〜３分経過した後の加圧空気の圧力値を半導体圧力センサ２６で検知し、これを終期値として制御部２９に記憶する。この「終期値」−「初期値」の差が許容される負の規定値範囲内であれば「漏れなし」と判定する。
【００３６】
また、この検査時間中に、前記のような現象による雰囲気温度が低下し、加圧空気が冷却されてその圧力が減少すると、その圧力減少分だけエレメント６におけるダイアフラム１５とピストン２０がコイルスプリング２４の付勢力によって加圧室１７側へ移動し、加圧室１７の容積を上記の減少圧力に比例して縮小するとともに加圧空気の圧力減少分コイルスプリング２４の付勢荷重により加圧空気を加圧する。したがって、加圧空気の圧力値は初期圧と同等に保持され、上記のディジタルマノメータ１１では許容の規定範囲の差圧であるとして「漏れなし」の判定がされる。
【００３７】
また、被検査ガス配管１に漏れ部分があり、加圧空気の圧力減少があると、その加圧空気の圧力減少量は、上記温度低下時の圧力減少量よりもはるかに多いため、エレメント６内のダイアフラム１５及びピストン２０がストッパ２５に当接し、更にこの当接により加圧室１７の容積変化が生じない状態において加圧空気の圧力減少が進行する。そのため、加圧空気の圧力は上記温度低下時における圧力よりも大きく低下する。
【００３８】
したがって、加圧空気の「終期値」−「初期値」の差が設定値を超えた大きな負の値になり、ディジタルマノメータ１１により「漏れ有り」と判定される。
以上のことから、検査時間中における雰囲気温度の低下に影響されず、「ガス漏れ」の有無を判定できる。
【００３９】
次に加圧空気を用いて行ったガス配管の気密検査の実験結果について説明する。
〔実験１〕
上記従来の水柱マノメータのみを使用し、加圧用ポンプで配管内を約１０００ｍｍＨ2 Ｏに加圧し、検査中に室内のクーラーを作動しない場合と、検査中に室内のクーラーを作動した場合における加圧空気の圧力を、アナログ出力付圧力計で記録して３回実験した結果、図７に示すように、前者の場合は特性イ、後者の場合は特性ロの値を示した。
【００４０】
このことから、水柱マノメータでは、温度低下による圧力低下は少なく、漏れ検査に支障がないことが判る。
〔実験２〕
上記従来のディジタルマノメータのみを使用し、上記の条件で検査中に室内のクーラーを作動しない場合と、検査中に室内のクーラーを作動した場合における加圧空気の圧力をアナログ出力付圧力計で記録して３回実験した結果、図８に示すように、前者の場合は特性ハ、後者の場合は特性ニの値を示した。
【００４１】
このことから、ディジタルマノメータのみでは、上記水柱マノメータのみに比べて、同一条件の温度低下で約２倍の圧力低下が表れた。このことから、前記で説明したように、温度低下が「漏れ有り」と誤判定されるおそれがあることが判る。
【００４２】
〔実験３〕
図９は被検査ガス配管に、水柱マノメータのみ、ディジタルマノメータのみ、ディジタルマノメータと水柱マノメータを組み合わせたもの及びディジタルマノメータにエレメント６を付加した本発明装置のものを並列に接続配置して、意図的に漏れを作り、その漏れによる加圧空気の圧力変化量を測定した実験結果を示す。
【００４３】
尚、この実験は図９の各欄に示す体積の空気を２５０ｍｍＨ2 Ｏに加圧して封入し、その後、配管に設けた注射器で各欄に示す漏れ量分空気を取り出して漏れを意図的に作り、その圧力の終期値と初期値との差圧を現したものである。
【００４４】
この図９において、特性ホは水柱マノメータのみ、特性ヘはディジタルマノメータのみ、特性トはディジタルマノメータと水柱マノメータを組み合わせたもの、特性チは本発明装置であるディジタルマノメータにエレメント６を付加したものである。
【００４５】
この実験結果から、本発明装置による値チは、種々な漏れ条件において水柱マノメータ単独の場合の値ホとほぼ一致した。
したがって、本発明装置においては、エレメント６を付加しても水柱マノメータ単独による測定と同程度の精度で気密検査が行えることが分かる。
【００４６】
尚、上記は雰囲気温度の低下時について説明したが、雰囲気温度の上昇時、例えば冬期において検査中に暖房器を作動させたときには、当然加圧空気の体積は増加する。この場合は、加圧空気の圧力が増加するため、「漏れ有り」との判定はされないので、この温度上昇時は考慮する必要はない。
【００４７】
また、上記実施例においては、エレメント６内の加圧室１７をゴム製のダイアフラム１５で形成したが、圧力の変化によって加圧室１７の容積を変化させる手段としては、上記のダイアフラムの代わりに金属製又は樹脂製のベローズ又はピストン等を用いてもよい。
次に、既にガスが供給されている既設配管の場合の気密検査作業について説明する。
【００４８】
先ず三方栓２を、第１のホース３と第３のホース８とが連通するようにしておき、第１のホース３を台所のガス栓に接続し、その後、そのガス栓のコックを開き、ガス圧をエレメント６の加圧室１７及びディジタルマノメータ１１に導入する。次でガスメータの入口側にあるコックを閉じ、ガス圧を、被検査ガス配管１内及び第１のホース３からディジタルマノメータ１１間に封じ込める。そして、ディジタルマノメータ１１の測定スタートスイッチを押す。尚、この場合における通常のガス圧は２００ｍｍＨ2Ｏである。
【００４９】
上記の測定スタートスイッチのオン操作により、そのガス圧がエレメント６及びディジタルマノメータ１１に、上記加圧空気の場合と同様に作用し、ガス圧を直接用いてディジタルマノメータ１１によりガス配管の気密検査が行える。
【００５０】
この既設配管の気密検査の場合は、加圧用ポンプ４は使用しない。
以上のようであるから、上記図１及び図２のように三方栓２及び加圧用ポンプ４を有する装置では、上記新設配管及び既設配管の双方の気密検査が行える。
【００５１】
しかし、既設配管の気密検査を専用とする場合には、上記の三方栓２及び加圧用ポンプ４は不要であるので、この場合は図１０に示す第２実施例の構成にしてもよい。
【００５２】
この第２実施例は、上記第１実施例における三方栓２及び加圧用ポンプ４を排し、第１の流路３を直接エレメント６の加圧室１７に接続したものである。その他の構造は上記第１実施例と同様である。また、既設配管の気密検査作業は、ホース３を上記のようにしてガス配管に接続し、ガス圧により上記のように気密検査をする。
【００５３】
【発明の効果】
以上のようであるから、本発明によれば、クーラー等による雰囲気温度の低下による影響の度合いを水柱マノメータと同等にし、水柱マノメータと同様の使い勝手でディジタルマノメータによるガス配管の気密検査が行えるので、水柱マノメータ及びディジタルマノメータを夫々単独で使用する従来の問題を解消し、検査員によるガス管の気密検査作業が容易になり、現場からの要請に応えることができる。更に、既成のディジタルマノメータを使用できる効果もある。
【００５４】
更に請求項２及び３記載の発明によれば、加圧室をダイアフラム又はベローズ又はピストンで形成したので、エレメントを簡易に形成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のガス配管気密検査装置の第１実施例を示す概念図。
【図２】図１のガス配管気密検査装置を携帯ケースに収納した状態を示す斜視図。
【図３】本発明におけるエレメントの底面図。
【図４】図３におけるＡ−Ａ線断面図で無加圧状態を示す。
【図５】同じく加圧時の状態を示す断面図。
【図６】ディジタルマノメータのブロック線図。
【図７】水柱マノメータにおける温度低下時の圧力変化を示す特性図。
【図８】ディジタルマノメータ単独における温度低下時の圧力変化を示す特性図。
【図９】水柱マノメータ、ディジタルマノメータ、ディジタルマノメータ＋水柱マノメータ、本発明のディジタルマノメータ＋エレメントについて、意図的に漏れを作って圧力差を比較した図。
【図１０】本発明のガス配管気密検査装置の第２実施例を示す概念図。
【符号の説明】
１…被検査ガス配管        ２…三方栓
３，５，８，１０…流路    ４…加圧用ポンプ
６…エレメント            １１…ディジタルマノメータ
１５…ダイアフラム        １７…加圧室
１８…大気室              ２４…付勢手段
２５…ストッパ            ２６…半導体圧力センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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