(57)【要約】【課題】ガス配管のフランジ接合部における漏洩速度の測定方法、および安定したエアーの供給が可能であり、かつ経済性に優れたガス配管のメンテナンス方法を提供する。【解決手段】本発明は、フランジ接合部のガスケット部分を、ガス漏れに伴い泡を形成する液体を塗布することにより濡らした後に、前記フランジ接合部のガス漏洩速度を、超音波式漏れ検出器を用いて測定するガス漏洩速度の測定方法である。これにより、フランジ接合部のガス漏れ箇所を検出でき、かつ精度良く漏洩速度を測定できる。さらに、本発明のガス配管のメンテナンス方法によれば、ガス配管の修理の要否を、漏洩速度に基づいて判定できるので、安定したエアーの供給が可能となり、かつ修理費を必要最小限にすることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
単位時間当たりのガスの漏洩量を測定できる超音波式漏れ検出器を用いて、ガス配管のフランジ接合部におけるガス漏洩速度を測定する方法であって、
前記フランジ接合部の固定用シールであるガスケット部分を、ガス漏れに伴い泡を形成する液体（以下、「泡形成液」という）を塗布することにより濡らした後に、前記フランジ接合部のガス漏洩速度を、前記超音波式漏れ検出器を用いて測定することを特徴とするガス漏洩速度の測定方法。
【請求項２】
前記泡形成液が、界面活性剤の水溶液であることを特徴とする請求項１に記載のガス漏洩速度の測定方法。
【請求項３】
配管内に供給されるガスが高圧エアーであり、かつ複数のフランジ接合部を有するガス配管のメンテナンス方法であって、
前記フランジ接合部におけるエアーの漏洩速度を請求項１または２に記載の測定方法を用いて測定し、得られた漏洩速度の値に基づいてフランジ接合部の修理の要否を判定し、測定されたフランジ接合部の修理必要、または修理不要を判別することを特徴とするガス配管のメンテナンス方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス配管のフランジ接合部におけるガス漏洩速度を精度良く測定できる測定方法、および安定したエアーの供給が可能であり、かつ経済性に優れたガス配管のメンテナンス方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
工場内で使用される高圧ガスとしてエアー、アルゴン、窒素等が用いられており、これらの高圧ガスはコンプレッサーから配管網を介して各工程へ供給されるが、配管の錆や腐食などによってガス漏れが発生する。
【０００３】
高圧ガスのうちエアー漏れは、供給先の工程に影響を及ぼさない程度の微量であれば許容されるが、有毒ガスや可燃性ガス等の漏れは僅かな量でも許されず、またアルゴンなどの高価なガスの漏れは、経済的な損失が大きいことから、僅かな量でも回避しなければならない。このため、高圧ガスを供給するガス配管は、目視によってガス漏れを点検する方法や、ガス配管に設置された圧力計を用いて、圧力の変動を感知することによりガス漏れを点検する方法等により管理が行われる。
【０００４】
しかし、目視による点検方法には、管理者の習熟による誤差が大きいという問題があり、また圧力計による点検方法には、微量のガス漏れは感知が困難であるという問題がある。これらの問題を解決するために、配管のガス漏れの検出方法に関し、従来から種々の検討が行われている。
【０００５】
例えば、特許文献１には、粒子表面に特定の化合物を存在させることにより、水素、一酸化炭素、アセチレン、メタンなどの可燃性ガスとの反応によって変色するガス漏れ検知用顔料が開示されている。この顔料を配合した塗料を配管等の表面に塗布することにより、ガス漏れの生じている箇所のみが変色するので、可燃性ガスの漏れを的確に検出することができる。しかし、特許文献１で開示される方法では、可燃性ガス以外のガスの検出が困難であるという問題があり、また工場内のガス配管全てを塗装する必要があることから、設備費用を要するという問題がある。
【０００６】
また、特許文献２には、漏れ音を検出する超音波検出器と、前記超音波検出器の出力信号を入力し予め定めた狭帯域の周波数のみを通過させる帯域フィルタと、前記帯域フィルタの出力信号を検波する検波器とを備えることにより、配管の継部等の漏れを容易、かつ的確に検査することができる超音波式漏れ検出器が開示されている。超音波式漏れ検出器は、発生する超音波の周波数を検出することから、漏洩するガスの種類に関わらず適用できるとともに、設備費用を抑えることができるという利点がある。
【０００７】
このように、配管に発生したガス漏れを検出する方法に関しては、従来から種々の技術開発が行われている。
【０００８】
【特許文献１】特開平８−１２９００８号公報
【特許文献２】特開平１１−１４２２７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
超音波式漏れ検出器を用いれば、広範囲にわたる配管網の調査でも、配管のガス漏れ箇所を容易に検出することができる。また、超音波式漏れ検出器には、様々な種類があり、ガス漏れの発生箇所を検出できるだけではなく、その発生箇所におけるガス漏洩速度、すなわち、単位時間当たり（例えば、１分当たり）のガスの漏洩量を測定できる検出器も開発されている。このようなガス漏洩速度が測定可能な超音波式漏れ検出器を用いれば、検出されたガス漏れ箇所における腐食や穴あき等の進行状況も評価することができる。
【００１０】
しかし、本発明者らが、ガス漏洩速度が測定可能な超音波式漏れ検出器を用いて、配管網を調査したところ、ガス配管の穴あきについては、ガス漏れ箇所の検出およびガス漏洩速度の測定は可能であるが、ガス配管のフランジ接合部については、ガス漏れ箇所の検出およびガス漏洩速度の測定が困難であることが確認された。このため、配管網におけるガス漏れ状況を調査する場合には、ガス漏洩速度が測定可能な超音波式漏れ検出器を用いても、配管網全体としての正確な漏洩量の把握が困難となる。
【００１１】
一方、供給されるガスが高圧エアーであるガス配管のメンテナンスの対応において、微量のエアー漏れであれば修理することなく放置する場合や、エアー漏れが確認されたガス配管をその都度修理または交換する場合がある。
【００１２】
微量のエアー漏れの場合に修理することなく放置するのは、微量のエアー漏れ程度であれば、供給先の生産に支障を生じることなく、供給元であるコンプレッサーの出力を上昇させれば、圧力低下の問題が生じないからである。また、配管の総延長が長い場合には、微量のエアー漏れの発生頻度が高くなるので、エアー漏れ箇所を検出する度に配管を修理または交換すると、修理費用が嵩むことになり、費用の増加も微量のエアー漏れが放置される要因である。しかし、微量のエアー漏れであっても、発生箇所数が著しく増加すると配管内の圧力を低下させ、さらに長期間放置すると安定したエアー供給への悪影響が顕在化するので、修理が必要になる。
【００１３】
これに対し、エアー漏れが確認されたガス配管をその都度修理または交換する場合は、エアー漏れを確実に修復することができるものの、配管を修理または交換する期間中は、高圧エアーの供給が停止し、またはその供給量が減少することから、供給先の生産に影響を及ぼすことになる。さらに、配管の総延長が長い場合には、少量のエアー漏れ箇所を検出する度に配管を修理または交換すると、修理費用が嵩むことになる。
【００１４】
このように、従来のガス配管のメンテナンスの対応において、微量のエアー漏れを修理することなく放置する場合には、発生箇所数の著しい増加による配管内の圧力低下が問題となり、エアー漏れが確認されたガス配管毎に修理または交換する場合には、修理期間中のエアー供給量の減少および修理費用の増加が問題となる。
【００１５】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、ガス配管のフランジ接合部におけるガス漏洩速度を精度良く測定できる測定方法、および安定したエアーの供給が可能であり、かつ経済性に優れたガス配管のメンテナンス方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明者らは、ガス漏洩速度を測定できる超音波式漏れ検出器を用いて、ガス配管のフランジ接合部におけるガス漏れ箇所を検出できる方法、およびガス漏洩速度を精度良く測定できる方法について種々の検討を行った。ガス漏洩速度を測定できる超音波式漏れ検出器としては、例えば、株式会社山武社製のＰｌａｎｔＷａｌｋｅｒ（登録商標）ＬＥＡＫ  ＤＥＴＥＣＴＯＲ  ＩＩ（以下、「ＰｌａｎｔＷａｌｋｅｒ」という）を挙げることができる。
【００１７】
図１は、ＰｌａｎｔＷａｌｋｅｒを用いた、ガス配管におけるガス漏れ箇所の検出方法およびガス漏洩速度の測定方法を模式的に説明する図である。ＰｌａｎｔＷａｌｋｅｒ１は集音特性を持つパラボラ集音器２と、超音波センサ３と、信号の増幅レベルの設定等を行う表示操作パネル４から成る超音波式漏れ検出器である。
【００１８】
ガス配管５に穴あきが生じると、配管を流れる気体が大気中に放出されるので、静止している大気と、速度を持った気体との境界で渦６が発生し、それに伴って超音波が発生する。ＰｌａｎｔＷａｌｋｅｒ１を用いた検出方法では、超音波の流れ方向７にパラボラ集音器２を向けることにより、超音波センサ３が４０ｋＨｚ付近の超音波を感知し、ガス漏れ箇所を検出できる。さらに、ＰｌａｎｔＷａｌｋｅｒ１は、表示操作パネル４に記録されたデータに基づいて漏洩レベルを十数段階で表示できるので、その表示からガス漏洩速度の換算が可能となる。
【００１９】
このような超音波式漏れ検出器を用いても、フランジ接合部におけるガス漏れ箇所の検出およびガス漏洩速度を高精度に測定することが困難である。その理由として、フランジ接合部は２枚のフランジ間に固定用シールであるガスケットが挟まれた構造であることから、フランジが障害となり、ガス漏れ箇所から発生する超音波が検出されにくいことが考えられる。さらに、ガスケットは樹脂製のものが多く、配管の穴あき箇所とは素材が異なることも、超音波が検出されにくい原因と考えられる。
【００２０】
本発明者らは、検討を重ねた結果、ガス漏れに伴い泡を形成する液体（以下、「泡形成液」という）をフランジ接合部のガスケット全周に塗布することにより、ガス漏れが発生しているフランジ接合部では、泡の形成と破裂が繰り返されることに着目し、超音波式漏れ検出器が、泡の微少な破裂音を検出することにより、ガス漏れの検出感度が向上するという知見を得た。
【００２１】
さらに、本発明者らは、泡形成液をフランジ接合部のガスケット全周に塗布することにより、フランジ接合部から漏れるガスの流れが、表面を濡らす液体の抵抗を受けて乱れて、渦の発生が促進されると考え、フランジ接合部を濡らした状態で測定を行うことにより、測定精度が向上することを見出した。
【００２２】
このようにフランジ接合部を濡らした状態に維持し、超音波式漏れ検出器を当てたところ、ガス漏れが検出されるのみならず、その漏洩速度も精度良く測定できることを確認した。
【００２３】
さらに、本発明者らは、測定された漏洩速度の値を、供給されるガスが高圧エアーであるガス配管のメンテナンス方法に利用することを試みた。そして、漏洩によるエアーの損失および修理に要する修理費、並びに漏洩による生産効率の低下および修理期間中の生産効率の低下等を勘案し、安定したエアーの供給と経済性との総合的な調整について検討した。その結果、定期的に配管網のエアー漏れの発生状況を検出器で点検し、測定された漏洩速度に基づいて、エアー漏れによる支障が大きいと判定された箇所のみを修理し、微量のエアー漏れ箇所は修理を行わず漏洩速度の進行を見守るのが経済性に優れたメンテナンス方法であることを知得した。
【００２４】
本発明は、上記の知見に基づいて完成されたものであり、下記（１）および（２）のガス漏洩速度の測定方法、並びに下記（３）のガス配管のメンテナンス方法を要旨としている。
（１）単位時間当たりのガスの漏洩量を測定できる超音波式漏れ検出器を用いて、ガス配管のフランジ接合部におけるガス漏洩速度を測定する方法であって、前記フランジ接合部の固定用シールであるガスケット部分を、泡形成液を塗布することにより濡らした後に、前記フランジ接合部のガス漏洩速度を、前記超音波式漏れ検出器を用いて測定することを特徴とするガス漏洩速度の測定方法。
（２）上記（１）に記載のガス漏洩速度の測定方法では、前記泡形成液として界面活性剤の水溶液を用いることにより、泡の発生が促されて、泡の微少な破裂音が検出されることから、ガス漏れの検出感度が向上するので望ましい。
（３）配管内に供給されるガスが高圧エアーであり、かつ複数のフランジ接合部を有するガス配管のメンテナンス方法であって、前記フランジ接合部におけるエアーの漏洩速度を上記（１）または（２）に記載の測定方法を用いて測定し、得られた漏洩速度の値に基づいてフランジ接合部の修理の要否を判定し、測定されたフランジ接合部の修理必要、または修理不要を判別することを特徴とするガス配管のメンテナンス方法。
【００２５】
本発明において「ガス」とは、工業的に使用されるエアー、アルゴン、窒素等の不燃性ガスおよび水素等の可燃性ガスを含む各種気体を意味する。
【００２６】
また、「泡形成液」とは、ガス配管の漏れに伴いガスが吹き込まれて膨らむことにより、泡が発生する程度の表面張力を有する液体を意味する。例えば、石鹸水や洗剤の水溶液等の界面活性剤の水溶液を用いることができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明のガス漏洩速度の測定方法によれば、フランジ接合部を、泡形成液を塗布することにより濡らした後に、フランジ接合部のガス漏洩速度を、超音波式漏れ検出器を用いて測定することにより、従来は困難であった、ガス配管のフランジ接合部のガス漏れ箇所を検出できるとともに、精度良く漏洩速度を測定できる。
【００２８】
さらに、本発明のガス配管のメンテナンス方法によれば、上記ガス漏洩速度の測定方法を取り入れることにより、ガス配管のフランジ接合部におけるエアーの漏洩速度を把握できることから、エアー漏れ箇所に対する修理の要否を、測定された漏洩速度に基づいて客観的に判定できるので、安定したエアーの供給が可能となり、かつ修理費を必要最小限にすることができる。これにより、エアー漏れによる損失を低減でき、かつ修理費を抑制できるので、経済性に優れたガス配管のメンテナンスが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
本発明のガス漏洩速度の測定方法によれば、従来は困難であった、ガス配管のフランジ接合部のガス漏れ箇所を検出できるとともに、その漏洩速度を精度良く測定することが可能となる。フランジ接合部におけるガス漏れ箇所の検出およびガス漏洩速度の測定は、フランジが障害となり、ガス漏れ箇所から発生する超音波が検出されにくいことから、精度良く実施するのは困難である。
【００３０】
このため、本発明のガス漏洩速度の測定方法では、ガス漏れの検出感度が向上するように、前処理を行った後に、ガス漏洩速度を測定する構成を採用している。具体的には、フランジ接合部の固定用シールであるガスケット部分を、泡形成液を塗布することにより濡らした後に、超音波式漏れ検出器を用いて、ガス漏れ箇所の検出およびガス漏洩速度の測定を行う。泡形成液は、ガスが吹き込まれることにより泡が発生する程度の表面張力を有する液体であればよいので、石鹸水等の界面活性剤の水溶液が適用可能である。
【００３１】
このように、フランジ接合部を泡形成液で濡らすのは、泡の形成と破裂が繰り返されることにより、泡の微少な破裂音が検出されるので、ガス漏れの検出感度が向上するからであり、また、フランジ接合部から漏れるガスの流れが、表面を濡らす液体の抵抗を受けて乱れることにより、渦の発生が促進されて、測定精度が向上すると考えられるからである。
【００３２】
本発明のガス漏洩速度の測定方法では、ガス漏れの発生箇所におけるガス漏洩速度を測定できる超音波式漏れ検出器を用いる。このような機能を備えた超音波式漏れ検出器としては、例えば、前述のＰｌａｎｔＷａｌｋｅｒを挙げることができる。
【００３３】
次に、本発明のガス配管のメンテナンス方法について説明する。
【００３４】
本発明のガス配管のメンテナンス方法は、配管内に供給されるガスが高圧エアーであり、かつ複数のフランジ接合部を有するガス配管のメンテナンス方法であって、フランジ接合部におけるエアーの漏洩速度を本発明で規定する測定方法を用いて測定し、得られた漏洩速度の値に基づいてフランジ接合部の修理の要否を判定し、測定されたフランジ接合部の修理必要、または修理不要を判別することを特徴とする。
【００３５】
このように、配管内に高圧エアーが供給される配管を対象としたのは、有毒ガスや可燃性ガス等の漏れは僅かな量でも許容できず、またアルゴンなどの高価なガスの漏れは、経済的な損失が大きいことから、僅かな量でも回避しなければならないからである。
【００３６】
また、本発明のガス配管のメンテナンス方法は、測定された漏洩速度の値に基づいてフランジ接合部の修理必要または修理不要を判定する。このように、実測データに基づくことにより、エアー漏れ箇所に対する修理の要否を客観的に判定できるので、安定したエアーの供給が可能となり、かつ修理費を必要最小限にすることができる。
【００３７】
具体的な判定方法としては、許容される漏洩速度の規定値を定めて、フランジ接合部毎に、漏洩速度が規定値を超えている場合には修理必要と判定し、漏洩速度が規定値未満の場合には修理不要と判定する方法がある。
【００３８】
また、全フランジ接合部の漏洩速度を測定し、漏洩速度の高い順に上位から累積し、累積された漏洩速度が、設定された許容値内に収まる箇所群を一つのグループとして修理必要と判定し、残りの箇所を修理不要と判別してもよい。例えば、フランジ接合部のうち、測定された漏洩速度の高い上位２％を修理必要と判別する方法を採用すれば、後述するように、ガス漏れ量による損失を低減でき、かつ修理費を抑制できる。
【実施例】
【００３９】
本発明のガス漏洩速度の測定方法およびガス配管のメンテナンス方法の効果を確認するため、工場内において、エアーが供給される配管の全フランジ接合部のエアーの漏洩速度を測定した。
（試験条件）
本発明で規定する方法で漏洩速度を測定した本発明例と、従来の方法で漏洩速度を測定した比較例を、それぞれ１０００箇所のフランジ接合部について行った。
【００４０】
エアーの漏洩速度の測定では、超音波式漏れ検出器としてＰｌａｎｔＷａｌｋｅｒを用い、また泡形成液として石鹸水を用いた。
【００４１】
ガス配管のメンテナンス方法については、測定した各箇所におけるエアーの漏洩速度に基づき、漏洩速度の高い上位２％、すなわち、１０００箇所の中で漏洩速度が高い２０箇所を選択して修理必要と判別する方法を採用した。上から２０位に該当する箇所が複数ある場合には、２０位に該当する箇所の中から無作為に必要な箇所数だけ選択して、上位２０箇所を決定した。
【００４２】
比較例は、前処理を行うことなく、すなわち、測定前にフランジ接合部に石鹸水を塗布することにより濡らすことなく、乾いた状態でＰｌａｎｔＷａｌｋｅｒによりエアー漏れの検出およびエアーの漏洩速度の測定を実施した。全箇所を測定したが、一回目の測定ではエアー漏れは１箇所も検出できなかった。
【００４３】
このため、再度十分な時間をかけて慎重に全箇所を測定した。エアー漏れ箇所の検出は安定せず、また漏洩速度の測定値の再現性も悪かったため、測定時間は本発明例の約５倍の時間を要した。その結果、辛うじて３２箇所の漏れ箇所を検出できたので、その中から上位２０箇所を特定し、フランジ接合部の修理が必要と判定した。修理必要と判定された２０カ所のフランジ接合部の漏洩速度の合計値を計算し、修理を行った。
【００４４】
比較例に引き続いて本発明例を実施した。まず、フランジ接合部のガスケット全周を、石鹸水を塗布することにより濡らし、フランジ接合部におけるエアーの漏洩速度を、ＰｌａｎｔＷａｌｋｅｒを用いて測定した。この作業を全箇所について実施した結果、１０００箇所中、７２０箇所の漏れ箇所が検出できた。測定された漏洩速度が高い２０箇所を選択し、フランジ接合部の修理が必要と判定した。修理必要と判定された２０カ所のフランジ接合部のガス漏洩速度の合計値Ｐ（ｍ3／ｍｉｎ）を計算し、修理を行った。
【００４５】
また、本発明例および比較例それぞれについて、エアーの使用条件をほぼ同等とし、修理の前後におけるコンプレッサーからの送気量の一日当たりの平均値を算出した。この算出値に基づき、修理後のコンプレッサーからの送気量の減少分Ｒ（ｍ3／ｍｉｎ）を算出した。配管の修理によるエアーの漏洩速度の低減効果が大きければ、コンプレッサーから送気されるエアーの量を減少させることができるので、コンプレッサーからの送気量の減少分Ｒは、本発明によるエアーの漏洩速度の低減効果の指標となる。
（試験結果）
本発明例および比較例における、修理後の送気量の減少分Ｒを比較した結果、本発明例では、比較例の約８倍に当たる送気量が減少した。すなわち、本発明例のエアーの漏洩速度の低減効果は、比較例の約８倍であることが確認できた。
【００４６】
さらに、本発明例では、修理必要と判定された２０カ所のフランジ接合部のエアーの漏洩速度の合計値Ｐが、コンプレッサーからの送気量の減少分Ｒの±５０％の範囲内であった。このことから、本発明による漏洩速度の測定方法は、測定精度も良好であることが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明のガス漏洩速度の測定方法によれば、フランジ接合部を、泡形成液を塗布することにより濡らした後に、フランジ接合部のガス漏洩速度を、超音波式漏れ検出器を用いて測定することにより、従来は困難であった、ガス配管のフランジ接合部のガス漏れ箇所を検出できるとともに、精度良く漏洩速度を測定できる。
【００４８】
さらに、本発明のガス配管のメンテナンス方法によれば、上記ガス漏洩速度の測定方法を取り入れることにより、ガス配管のフランジ接合部におけるエアーの漏洩速度を把握できることから、エアー漏れ箇所に対する修理の要否を、測定された漏洩速度に基づいて客観的に判定できるので、安定したエアーの供給が可能となり、かつ修理費を必要最小限にすることができる。これにより、エアー漏れによる損失を低減でき、かつ修理費を抑制できるので、経済性に優れたガス配管のメンテナンスが可能となる。
【００４９】
このように、本発明のガス漏洩速度の測定方法、およびガス配管のメンテナンス方法は経済性に優れた設備管理を可能とする方法として広く適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】ＰｌａｎｔＷａｌｋｅｒを用いた、ガス配管におけるガス漏れ箇所の検出方法およびガス漏洩速度の測定方法を模式的に説明する図である。
【符号の説明】
【００５１】
１．ＰｌａｎｔＷａｌｋｅｒ      ２．パラボラ集音器
３．超音波センサ                ４．表示操作パネル
５．ガス配管                    ６．渦
７．超音波の流れ方向
【図１】
2008145314.tif 000003