(57)【要約】  閉じた状態におけるガス流れ部品の入口域と出口域との間のガス漏れのための試験の方法およびシステムが提供される。異なるトレーサーガスと搬送ガスとが使用される。搬送ガスは、ガス流れ部品の出口域からトレーサーガスをパージするために、出口域を通じて流通される。パージされたトレーサーガスの量を示す搬送ガスからの分光学的発光が監視される。トレーサーガスの試験流れが、ガス流れ部品の入口域において導入され、入口圧力が、連続的な圧力増分について上昇させられる。ガス漏れの存在は、入口圧力における圧力増分のうちの１つに続いて、監視された分光学的発光において強度ステップ変化を検出したとき、決定される。
2018503844.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
閉じた状態におけるガス流れ部品の入口域と出口域との間でのガス漏れを試験する方法であって、前記方法は、トレーサーガスと、前記トレーサーガスとは異なる搬送ガスとを用い、
前記ガス流れ部品の前記出口域から前記トレーサーガスをパージするために、前記出口域を通じて前記搬送ガスを流通させるステップと、
前記出口域の下流におけるプラズマ発光検出器を用いて、前記出口域からパージされた前記トレーサーガスの量を示す前記搬送ガスからの分光学的発光を監視するステップと、
残留量の前記トレーサーガスが前記出口域からパージされたことを前記監視が示した場合に、前記ガス流れ部品の前記入口域に前記トレーサーガスの試験流れを導入するステップと、
前記ガス流れ部品の入口圧力を少なくとも１つの圧力増分で上昇させるステップと、
前記入口圧力における前記圧力増分の１つに続いて、前記監視された分光学的発光においてステップ変化を検出した場合に、前記ガス流れ部品の前記入口域と前記出口域との間でのガス漏れの存在を決定するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記出口域から周囲空気をあらかじめパージする予備的なステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記搬送ガスはアルゴンから成り、前記トレーサーガスは窒素から成る、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記搬送ガスはヘリウムから成り、前記トレーサーガスはアルゴンから成る、請求項１または２に記載の方法。
【請求項５】
前記分光学的発光を監視する前記ステップは、時間の関数として、正規化された強度尺度で前記監視された分光学的発光を表す分光学的発光信号の強度を表示するステップを含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記残留量の前記トレーサーガスが前記出口域からパージされたことを監視が示した場合に、前記分光学的発光信号を再尺度設定するステップを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記分光学的発光を監視する前記ステップは、前記部品の前記出口域における前記トレーサーガスの濃度の第１の範囲と第２の範囲とにそれぞれ感受性のある第１の波長と第２の波長とにおいて、前記分光学的発光を並行して監視するステップを含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記分光学的発光を監視した後、前記搬送ガスを前記出口域へと再循環させるステップを含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
トレーサーガスと、前記トレーサーガスとは異なる搬送ガスとを用いる、閉じた状態におけるガス流れ部品の入口域と出口域との間でのガス漏れを試験するための漏れ試験システムであって、
前記入口域と流体連通するように前記ガス流れ部品に連結可能な加圧ユニットであって、前記トレーサーガスが供給されるように、および、前記トレーサーガスの試験流れを前記ガス流れ部品の前記入口域へと送達するように構成され、連続的な圧力増分で前記ガス流れ部品の入口圧力を上昇させるように動作可能な加圧ユニットと、
前記ガス流れ部品の前記出口域と双方向で流体連通するように前記ガス流れ部品に連結可能な搬送ガス流れ制御アセンブリであって、前記トレーサーガスを前記出口域からパージし、出口搬送ガス流れをもたらすようにするために、投入搬送ガス流れを受け入れ、前記ガス流れ部品の前記出口域を通じて前記投入搬送ガス流れを流通させるように構成される搬送ガス流れ制御アセンブリと、
前記出口搬送ガス流れを受け入れるように前記搬送ガス流れ制御アセンブリに連結可能な監視装置であって、プラズマ発光検出器を備え、前記出口域からパージされた前記トレーサーガスの量を示す前記出口搬送ガス流れからの分光学的発光を監視するように構成される監視装置と、
前記監視装置からの前記監視された分光学的発光を受け取るために前記監視装置と通信する処理装置であって、前記入口圧力における前記圧力増分の１つに続いて、前記監視された分光学的発光において強度変化パターンを検出した場合に、前記ガス流れ部品の前記入口域と前記出口域との間でのガス漏れの存在の決定を可能にするように構成される処理装置と、
を備える漏れ試験システム。
【請求項１０】
前記監視装置の上流において前記出口搬送ガス流れを篩分けするように動作可能な篩分けアセンブリであって、水分トラップおよび炭化水素トラップの少なくとも一方を備える篩分けアセンブリを備える、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記監視装置の上流において、ドーピング量の水を前記出口搬送ガス流れに提供するように動作可能な水分ドーピング装置をさらに備える、請求項９または１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記加圧ユニットは、前記入口圧力を測定するための圧力トランスデューサと、前記入口圧力を変化させるための高圧電子圧力制御装置とを備える、請求項９から１１のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１３】
前記搬送ガス流れ制御アセンブリは、
前記出口搬送ガス流れを周囲へと放出するための開位置と、
前記出口搬送ガス流れを前記監視装置へと案内するための閉位置と、
の間で切り替え可能である、請求項９から１２のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１４】
前記処理装置は、前記部品の前記出口域における前記トレーサーガスの濃度の第１の範囲と第２の範囲とにそれぞれ感受性のある第１の波長と第２の波長とにおいて、前記分光学的発光を監視するようにそれぞれ構成される第１の信号処理経路と第２の信号処理経路とを備える、請求項９から１３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１５】
前記搬送ガスの少なくとも一部を前記監視装置から前記ガス流れ部品の前記出口域へと再循環させるために、前記監視装置の下流にガス再循環アセンブリをさらに備える、請求項９から１４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１６】
前記監視装置は、前記プラズマ発光検出器内のプラズマによって発せられる光を比例的なアナログまたはデジタルの信号へと変換するフォトダイオードをさらに備える、請求項９から１５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１７】
閉じた状態におけるガス流れ部品の入口域と出口域との間でのガス漏れを試験する方法であって、前記方法は、トレーサーガスと、前記トレーサーガスとは異なる搬送ガスとを用い、
前記ガス流れ部品の前記入口域を前記トレーサーガスへと曝すステップと、
一定の体積流量に従って、前記ガス流れ部品の前記出口域から前記トレーサーガスをパージするために、前記出口域を通じて前記搬送ガスを流通させるステップと、
前記出口域の下流におけるプラズマ発光検出器を用いて、前記出口域からパージされた前記トレーサーガスの量を示す前記搬送ガスからの分光学的発光を監視するステップと、
残留量の前記トレーサーガスが前記出口域からパージされたことを監視が示した場合に、前記搬送ガスの体積流量を少なくとも１つの流量減分で低減させるステップと、
前記体積流量の減分の１つに続いて、前記監視された分光学的発光におけるステップを検出した場合に、前記ガス流れ部品の前記入口域と前記出口域との間でのガス漏れの存在を決定するステップと、
を含む方法。
【請求項１８】
前記出口域から周囲空気をあらかじめパージする予備的なステップを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記トレーサーガスは窒素から成り、前記ガス流れ部品の前記入口域を前記トレーサーガスへと曝す前記ステップは、前記入口域を周囲空気へと曝すことを含む、請求項１７または１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記搬送ガスはアルゴンから成る、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記分光学的発光を監視する前記ステップは、時間の関数として、正規化された強度尺度で前記監視された分光学的発光を表す分光学的発光信号の強度を表示するステップを含む、請求項１７から２０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
前記少なくとも１つの流量減分の前に前記分光学的発光信号を再尺度設定するステップを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記分光学的発光を監視する前記ステップは、前記部品の前記出口域における前記トレーサーガスの濃度の第１の範囲と第２の範囲とにそれぞれ感受性のある第１の波長と第２の波長とにおいて、前記分光学的発光を並行して監視することを含む、請求項１７から２２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２４】
前記分光学的発光を監視した後、前記搬送ガスを前記出口域へと再循環させるステップを含む、請求項１７から２３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２５】
閉じた状態におけるガス流れ部品の入口域と出口域との間でのガス漏れを試験する方法であって、前記方法は、トレーサーガスと、前記トレーサーガスとは異なる搬送ガスとを用い、
前記ガス流れ部品の前記出口域から前記トレーサーガスをパージするために、前記出口域を通じて前記搬送ガスを流通させるステップと、
前記ガス流れ部品の前記入口域を前記トレーサーガスへと曝すステップと、
前記出口域の下流におけるプラズマ発光検出器を用いて、前記部品の前記出口域における前記トレーサーガスの濃度の第１の範囲と第２の範囲とにそれぞれ感受性のある第１の波長と第２の波長とにおいて、前記出口域からパージされる前記トレーサーガスの量を示す前記搬送ガスからの分光学的発光を並行して監視するステップと、
を含む方法。
【請求項２６】
前記搬送ガスはアルゴンから成り、前記トレーサーガスは窒素から成る、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記トレーサーガスは窒素であり、前記第１の波長および前記第２の波長は、３３７．１ｎｍ、３９１．０ｎｍにおける窒素分光線から選択される、請求項２５に記載の方法。
【請求項２８】
前記搬送ガスはヘリウムから成り、前記トレーサーガスはアルゴンから成る、請求項２５に記載の方法。
【請求項２９】
前記分光学的発光を監視する前記ステップは、時間の関数として、前記監視された分光学的発光を表す分光学的発光信号の強度を、前記第１の波長および前記第２の波長の各々において、対応する正規化された強度尺度で表示することを含む、請求項２５から２８のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、部品からのガス漏れの検出に関し、より詳細には、ガスの分光学的発光に基づいたガス漏れ検出のためのシステムおよび関連する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスクロマトグラフィまたは他の分析システムに使用される弁、接続具、または容器などの部品の完全性は、このようなシステムの正確性に加えて安全性においても、重要な因子である。そのため、これらの部品は、適切な作用が取られ得るように、部品のあらゆる漏れの存在を検出するために、設置の前、および、使用中に定期的に一度、試験される必要がある。
【０００３】
部品においてガス漏れを検出する手法は、搬送ガスおよびトレーサーガスでの検出を含む。例えば、ヘリウムをトレーサーガスとして使用することが技術的に知られている。試験される部品は、真空引きされ、一方の側で、ヘリウムだけを検出するように調整された質量分析計に連結される。部品は通常は周囲空気に曝され、周囲空気では、大まかに言って、５ｐｐｍのヘリウム含有量がある。別の変形では、より高い濃度のヘリウムが部品の内部を通って漏れて質量分析計によって検出されるように、ヘリウムシリンダが使用されてもよい。
【０００４】
しかしながら、ヘリウムに基づく漏れ検出システムは、真空ポンプ、真空設備などに加えて、質量分析計一式が高いコストを伴うため、高価になる可能性がある。さらに、ヘリウムが供給不足となり、分析システムにおけるヘリウムを置き換えるいくつかの試みが文書で記録されている。
【０００５】
知られている漏れ検出システムの感度および性能は、試験中の部品に存在する漏れの種類に依存する可能性もある。ガス漏れは、３つの種類、すなわち、オリフィス式の漏れ、毛管式の漏れ、および浸透式の漏れに分類され得る。
【０００６】
ガス漏れは、概して、ある領域（例えば、入口域）から別の領域（例えば、出口域）まで、流路を通じてのガスの流通として定義され得る。
【０００７】
オリフィス式の漏れは、流路の長さがその平均直径と最大でも同一である漏れに相当する。典型的には、オリフィス式の漏れは、容器またはガスボンベの壁、配管、または、不適切な封止領域を伴う接続具などを通じて現れる可能性がある。オリフィス通路を簡単に通って流れる水素などの小さい分子の大きさのガスは、この種類のガス漏れを検出するために使用するには安全ではない可能性がある。
【０００８】
毛管式の漏れは、流路の長さがその平均直径よりはるかに長い漏れに相当する。毛管式の漏れは、玉形弁、ボール弁、バタフライ弁、仕切弁などを含む様々な弁構成において現れる可能性がある。毛管式の漏れは、接続具を通じて現れることもあり、これは概して、接続具が適切に締め付けられていないため、または、接続具の壁の表面に孔または傷があるためである。低粘度の流れのガスは、より簡単に毛管通路を通って流れる。
【０００９】
浸透式の漏れは、流路が境界面を通るガス分子の拡散によって作り出される漏れに相当する。通常、ガス分子は、高濃度域から低濃度域へと境界面にわたって移動することになる。例えば、浸透式の漏れは、高圧下にある弁において、ガスケットおよびＯリングなどのプラスチックまたはポリマの封止装置を通じて現れる可能性がある。浸透型の漏れは、薄い金属の壁または膜を通じて現れる可能性がある。ガス浸透は、温度および高い圧力によって影響され得る。
【００１０】
漏れ検出のシステムおよび方法は、検出される漏れの種類を考慮すべきである。異なる種類の漏れの検出を可能にするこのようなシステムおよび方法を提供することは、有利にもなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】米国仮特許出願第６２／１２９．２３１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
したがって、この分野で知られている欠点のうちの少なくとも一部を克服する技術に対する要求がある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、ガスの分光学的発光における変化パターンの識別において、ガス流れ部品におけるガス漏れを試験および検出するシステムおよび関連する方法を提供することで、上記の要求に答える。
【００１４】
一態様によれば、トレーサーガスと、トレーサーガスとは異なる搬送ガスとを用いる、閉じた状態におけるガス流れ部品の入口域と出口域との間でのガス漏れを試験する方法が提供される。その方法は、
ガス流れ部品の出口域からトレーサーガスをパージするために、前記出口域を通じて搬送ガスを流通させるステップと、
出口域の下流におけるプラズマ発光検出器を用いて、出口域からパージされたトレーサーガスの量を示す搬送ガスからの分光学的発光を監視するステップと、
残留量の前記トレーサーガスが出口域からパージされたことを前記監視が示したとき、ガス流れ部品の入口域において、トレーサーガスの試験流れを導入するステップと、
少なくとも１つの圧力増分について前記ガス流れ部品の入口圧力を上昇させるステップと、
入口圧力における前記圧力増分のうちの１つに続いて、監視された分光学的発光においてステップ変化を検出したとき、ガス流れ部品の入口域と出口域との間でのガス漏れの存在を決定するステップと
を含む。
【００１５】
一部の実施では、方法は、出口域から周囲空気をあらかじめパージする予備的なステップを含み得る。
【００１６】
ある実施では、搬送ガスはアルゴンから成り、トレーサーガスは窒素から成る。他の実施では、搬送ガスはヘリウムから成り、トレーサーガスはアルゴンから成る。
【００１７】
分光学的発光を監視するステップは、時間の関数として、正規化された強度尺度で前記監視された分光学的発光を表す分光学的発光信号の強度を表示することを含み得る。残留量の前記トレーサーガスが出口域からパージされたことを前記監視が示したとき、分光学的発光信号を再尺度設定するステップが、提供されてもよい。
【００１８】
分光学的発光を監視するステップは、部品の出口域におけるトレーサーガスの濃度の第１の範囲と第２の範囲とにそれぞれ感受性のある第１の波長と第２の波長とにおいて、分光学的発光を並行して監視することを伴い得る。
【００１９】
方法は、分光学的発光を監視した後、搬送ガスを出口域へと再循環させるステップも含み得る。
【００２０】
他の態様によれば、トレーサーガスと、トレーサーガスとは異なる搬送ガスとを用いる、閉じた状態におけるガス流れ部品の入口域と出口域との間でのガス漏れを試験するための漏れ試験システムも提供される。
【００２１】
システムは、入口域と流体連通するようにガス流れ部品に連結可能な加圧ユニットを備える。加圧ユニットは、トレーサーガスが供給されるように、および、このトレーサーガスの試験流れをガス流れ部品の入口域へと送達するように構成される。加圧ユニットは、連続的な圧力増分についてガス流れ部品の入口圧力を上昇させるように動作可能である。
【００２２】
システムは、ガス流れ部品の出口域と双方向で流体連通するようにガス流れ部品に連結可能な搬送ガス流れ制御アセンブリも備える。搬送ガス流れ制御アセンブリは、トレーサーガスを前記出口域からパージし、出口搬送ガス流れをもたらすようにするために、投入搬送ガス流れを受け入れ、ガス流れ部品の出口域を通じて投入搬送ガス流れを流通させるように構成される。
【００２３】
システムは、出口搬送ガス流れを受け入れるように搬送ガス流れ制御アセンブリに連結可能な監視装置であって、プラズマ発光検出器を備え、出口域からパージされたトレーサーガスの量を示す出口搬送ガス流れからの分光学的発光を監視するように構成される監視装置をさらに備える。
【００２４】
最後に、システムは、監視装置からの監視された分光学的発光を受け取るために監視装置と通信する処理装置を備える。処理装置は、入口圧力における前記圧力増分のうちの１つに続いて、監視された分光学的発光において強度変化パターンを検出したとき、ガス流れ部品の入口域と出口域との間でのガス漏れの存在の決定を可能にするように構成される。
【００２５】
一部の実施では、システムは、監視装置の上流において出口搬送ガス流れを篩分けするように動作可能な篩分けアセンブリであって、水分トラップおよび炭化水素トラップの少なくとも一方を備える篩分けアセンブリをさらに備え得る。監視装置の上流において、ドーピング量の水を出口搬送ガス流れに提供するように動作可能な水分ドーピング装置が含まれてもよい。
【００２６】
一部の実施では、加圧ユニットは、入口圧力を測定するための圧力トランスデューサと、入口圧力を変化させるための高圧電子圧力制御装置とを備える。
【００２７】
一部の実施では、搬送ガス流れ制御アセンブリは、
−  出口搬送ガス流れを周囲へと放出するための開位置と、
−  出口搬送ガス流れを監視装置へと案内するための閉位置と
の間で切り替え可能である。
【００２８】
処理装置は、部品の出口域におけるトレーサーガスの濃度の第１の範囲と第２の範囲とにそれぞれ感受性のある第１の波長と第２の波長とにおいて、分光学的発光を監視するようにそれぞれ構成される第１の信号処理経路と第２の信号処理経路とを備え得る。
【００２９】
一部の実施では、システムは、搬送ガスの少なくとも一部を監視装置からガス流れ部品の出口域へと再循環させるために、監視装置の下流にガス再循環アセンブリをさらに備え得る。
【００３０】
監視装置は、プラズマ発光検出器内のプラズマによって発せられる光を比例的なアナログまたはデジタルの信号へと変換するフォトダイオードを備え得る。
【００３１】
なおも他の態様によれば、閉じた状態におけるガス流れ部品の入口域と出口域との間でのガス漏れを試験する方法も提供される。方法は、トレーサーガスと、トレーサーガスとは異なる搬送ガスとを用い、方法は、
ガス流れ部品の入口域をトレーサーガスへと曝すステップと、
一定の体積流量に従って、ガス流れ部品の出口域からトレーサーガスをパージするために、前記出口域を通じて搬送ガスを流通させるステップと、
出口域の下流におけるプラズマ発光検出器を用いて、出口域からパージされたトレーサーガスの量を示す搬送ガスからの分光学的発光を監視するステップと、
残留量の前記トレーサーガスが前記出口域からパージされたことを前記監視が示したとき、少なくとも１つの流量減分について前記搬送ガスの体積流量を低減させるステップと、
前記体積流量減分の１つに続いて、前記監視された分光学的発光においてステップを検出したとき、前記ガス流れ部品の前記入口域と前記出口域との間でのガス漏れの存在を決定するステップと
を含む。
【００３２】
この方法の実施形態によれば、出口域から周囲空気をあらかじめパージする予備的なステップが提供され得る。トレーサーガスは窒素から成ってもよく、ガス流れ部品の入口域をトレーサーガスへと曝すステップは、前記入口域を周囲空気へと曝すことを含む。搬送ガスはアルゴンから成り得る。分光学的発光を監視するステップは、時間の関数として、正規化された強度尺度で前記監視された分光学的発光を表す分光学的発光信号の強度を表示することを含み得る。方法は、前記少なくとも１つの流量減分の前に分光学的発光信号を再尺度設定するステップを含み得る。分光学的発光を監視するステップは、部品の出口域におけるトレーサーガスの濃度の第１の範囲と第２の範囲とにそれぞれ感受性のある第１の波長と第２の波長とにおいて、分光学的発光を並行して監視することを含み得る。方法は、分光学的発光を監視した後、搬送ガスを出口域へと再循環させるステップも伴い得る。
【００３３】
なおも他の態様によれば、トレーサーガスと、トレーサーガスとは異なる搬送ガスとを用いる、閉じた状態におけるガス流れ部品の入口域と出口域との間でのガス漏れを試験する方法も提供される。その方法は、
ガス流れ部品の出口域からトレーサーガスをパージするために、前記出口域を通じて搬送ガスを流通させるステップと、
ガス流れ部品の入口域をトレーサーガスへと曝すステップと、
出口域の下流におけるプラズマ発光検出器を用いて、部品の出口域におけるトレーサーガスの濃度の第１の範囲と第２の範囲とにそれぞれ感受性のある第１の波長と第２の波長とにおいて、出口域からパージされるトレーサーガスの量を示す搬送ガスからの分光学的発光を並行して監視するステップと
を含む。
【００３４】
一部の実施では、搬送ガスはアルゴンから成ってもよく、トレーサーガスは窒素から成ってもよい。トレーサーガスが窒素であるとき、第１の波長および第２の波長は、例えば、３３７．１ｎｍ、３９１．０ｎｍにおける窒素分光線から選択され得る。他の実施では、搬送ガスはヘリウムから成ってもよく、トレーサーガスはアルゴンから成ってもよい。
【００３５】
一部の実施では、分光学的発光を監視するステップは、時間の関数として、前記監視された分光学的発光を表す分光学的発光信号の強度を、第１の波長および第２の波長の各々において、対応する正規化された強度尺度で表示することを含み得る。
【００３６】
一態様によれば、部品の入口域と出口域との間でのガス漏れを検出するための方法が提供される。その方法は、
部品の出口域から残留量のトレーサーガスを漸次的にパージするために、前記出口域を通じて搬送ガスを流通させるステップと、
部品の出口域の下流において、出口域からのトレーサーガスの漸次的なパージを示す搬送ガスからの分光学的発光を監視するステップと、
増分で上昇する入口圧力で、部品の入口域において、トレーサーガスの試験流れを導入するステップと、
入口圧力における漸増に続いて、監視された分光学的発光において強度変化パターンを検出したとき、部品の入口域と出口域との間でのガス漏れの存在を決定するステップと
を含む。
【００３７】
一部の実施では、強度変化パターンは、入口圧力における漸増に続いて、強度変化ステップを含み得る。さらに選択的には、強度変化パターンは、入口圧力における漸増に続いて、時間と共に低下する強度変化を含み得る。
【００３８】
一部の実施では、搬送ガスはアルゴンまたはヘリウムを含み得る。トレーサーガスは窒素またはアルゴンを含み得る。
【００３９】
一部の実施では、分光学的発光を監視するステップは、部品の出口域におけるトレーサーガスの濃度の第１の範囲と第２の範囲とにそれぞれ感受性のある第１の波長と第２の波長とにおいて、分光学的発光を選択的に監視することを含み得る。任意選択で、トレーサーガスは窒素であってもよく、第１の波長は３３７．１ｎｍであってもよく第２の波長は３９１ｎｍであってもよい。
【００４０】
一部の実施では、入口圧力における各々の漸増は、トレーサーガスの試験流れの導入の間のあらかじめ設定された動作時間の後に実施され得る。任意選択で、あらかじめ設定された動作時間は、前記あらかじめ設定された動作時間の終了までの分光学的発光における漸近の強度変化を監視するように選択され得る。さらに任意選択で、あらかじめ設定された動作時間は、強度変化が前記あらかじめ設定された動作時間の終了までにゼロになる傾向となるように、さらに選択され得る。
【００４１】
一部の実施では、方法は、監視する前に出口域を周囲空気からあらかじめパージするステップを含み得る。あらかじめパージすることは、出口域が残留量のトレーサーガスを含むまで、搬送ガスを流通させることを含み得る。
【００４２】
一部の実施では、方法は、分光学的発光を監視した後、搬送ガスを出口域へと再循環させるステップを含み得る。
【００４３】
一部の実施では、方法は、出口域へと再循環する前に、少なくとも大量のトレーサーガスを排除するために搬送ガスを分子的に篩分けするステップを含み得る。
【００４４】
一部の実施では、方法は、搬送ガスにおける第１の濃度範囲のガス漏れの検出のために、増分で上昇する入口圧力で、部品の入口域において、トレーサーガスの第１の試験流れを導入するステップと、搬送ガスにおける第２の濃度範囲のガス漏れの検出のために、増分で上昇する入口圧力で、入口域において、他のトレーサーガスの第２の試験流れを導入するステップとを含み得る。
【００４５】
他の態様では、部品の入口域と出口域との間でのガス漏れを検出するためのシステムが提供される。システムは、
前記入口域と流体連通するように部品に連結可能な加圧ユニットであって、トレーサーガスが供給されるように、および、増分で上昇する圧力で、トレーサーガスの試験流れを部品の入口域へと送達するように構成される加圧ユニットと、
出口域と流体連通するように部品に連結可能な監視装置であって、残留量のトレーサーガスを前記出口域から漸次的にパージするように、前記監視装置を通って流れる搬送ガスからの分光学的発光を監視するように構成され、監視された分光学的発光は、前記出口域からのトレーサーガスの漸次的なパージを示す、監視装置と、
監視された分光学的発光を受け取るために監視装置と関連している処理装置であって、入口圧力における増分に続いて、監視された分光学的発光において強度変化パターンを表示すると、部品の入口域と出口域との間でのガス漏れの存在を検出するように構成される処理装置と
を備える。
【００４６】
一部の実施では、システムは、監視装置の上流において、出口域からの搬送ガスを篩分けするように、部品の出口域に連結可能な篩分けアセンブリであって、水分トラップおよび炭化水素トラップの少なくとも一方を備える篩分けアセンブリを備え得る。任意選択で、水分トラップは３Å分子篩を備え得る。さらなる任意選択で、炭化水素トラップは、活性炭、ニッケル基触媒、または任意の他の活性炭化水素ゲッター材料を含み得る。
【００４７】
一部の実施では、システムは、ドーピング量の水を監視装置の上流で搬送ガスに提供するために、部品の出口域に連結可能な水分ドーピング装置を備え得る。任意選択で、ドーピング量の水は、３ｐｐｍから８ｐｐｍの間の範囲であり得る。
【００４８】
一部の実施では、加圧ユニットは、入口圧力を測定するための圧力トランスデューサと、入口圧力を変化させるための高圧電子圧力制御装置とを備え得る。
【００４９】
一部の実施では、システムは、部品の入口域または出口域のいずれかと流体連通している弁アセンブリを備えてもよく、弁アセンブリは、
−  トレーサーガスまたは搬送ガスを周囲へと放出するための開位置と、
−  搬送ガスおよびトレーサーガスを監視装置へと案内するための閉位置と
の間で切り替え可能である。
【００５０】
一部の実施では、処理装置は、第１の信号処理経路と第２の信号処理経路とを備えてもよく、第１の信号処理経路は、監視された分光学的発光を表示するために使用され、第２の信号処理経路は、トレーサーガスの残留量に応じた差の分光学的発光を表示するために使用される。
【００５１】
一部の実施では、搬送ガスの少なくとも一部を監視装置から部品の出口域へと再循環させるために、監視装置の下流に、部品の出口域に連結可能なガス再循環アセンブリがある。任意選択で、ガス再循環アセンブリは、ポンプ、トレーサーガスの少なくとも一部を搬送ガスから除去するための清浄器、および、適切な流量の搬送ガスを出口域へと提供するための流れ制限器のうちの少なくとも１つを備え得る。さらに任意選択で、流れ制限器は、毛管の流れオリフィスであってもよい。さらに任意選択で、監視装置は、プラズマ発光検出器を備える原子または分子の発光分光器であり得る。
【００５２】
一部の実施では、システムは、持ち運び可能なように構成され得る。
【００５３】
本発明は、例の実施形態との組み合わせで記載されているが、本発明の範囲をそのような実施形態に限定するように意図されていないことは、理解されるものである。それどころか、本発明は、ここでの記載および添付の請求項で定義されているとして含まれ得るすべての代替物、変形物、および均等物を網羅するように意図されている。本発明の目的、利点、および他の特徴は、添付の図面への参照を考慮して、本発明の以下の非限定的な記載を読むと、より明確により良く理解されることになる。
【００５４】
ガス漏れ試験のシステムおよび方法の実施が表されており、以下の図との関連でさらに理解されることになる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施形態によるガス漏れ試験方法のステップの概略図である。
【図２】本発明の実施形態によるガス漏れ試験システムの概略図である。
【図３Ａ】残留量のトレーサーガスの初期のパージの間の監視された分光学的発光信号の発展のグラフである。
【図３Ｂ】再尺度設定の後の、残留量のトレーサーガスの初期のパージの間の監視された分光学的発光信号の発展のグラフである。
【図３Ｃ】強度変化ステップの検出において、残留量のトレーサーガスの初期のパージの間の監視された分光学的発光信号の発展のグラフである。
【図４】実施の一例によるガス漏れ試験システムの概略図である。
【図５】本発明の他の実施形態によるガス漏れ試験方法のステップの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００５６】
本発明の態様によれば、ガス流れ部品からの様々な種類のガス漏れを検出するために、分光学的発光の使用を行う方法およびシステムが提供される。
【００５７】
ガス流れ部品が、分析ガスが通って流通できる様々な装置によって具現化され得ることは、容易に理解されるものである。一部の実施では、ガス流れ部品は、例えばダイヤフラム弁、回転弁、ニードル弁、ボール弁など、弁であり得る。別の実施では、ガス流れ部品は、接続具、容器などであり得る。追加的な実施では、ガス流れ部品は、例えばサンプリング配管など、いくつかの要素から成るシステムまたはアセンブリであり得る。ガス流れ部品は、それを通るガス流れを可能にすると仮定され、そのため、ガスが挿通される入口域と、ガスがガス流れ部品から出ていく出口域とを備える。入口域および出口域の識別は、ガス流れ部品の種類、および、ガス流れ部品が使用される背景に依存し得る。実際、ガス流れ部品がその入力端および出力端に対して対称である場合、ガス流れ部品の両端は、本ガス漏れ試験方法の目的のための入口域または出口域として指定されてもよい。
【００５８】
ガス流れ部品は、例えば、クロマトグラフィ、ガス分析装置、サンプリング配管など、ガスに基づく分析システムの一部であり得る、または、ガスに基づく分析システムでの使用を目的とされ得る。一部の実施では、ガス流れ部品は、ここで記載しているものなどの漏れ試験システムに、または、記載した試験方法を実施することができる他のアセンブリに、入口域および出口域を連結することで、その動作環境内で試験されてもよい。他の実施では、ガス流れ部品は、その動作環境から外され、異なる場所で本方法に従って試験されてもよい。なおも他の実施では、ガス流れ部品は、使用される前にここで記載した方法に従って試験される新しい部品であってもよい。
【００５９】
ここに記載した漏れ試験の方法およびシステムは、トレーサーガスと、トレーサーガスとは異なる搬送ガスとを用いる。
【００６０】
トレーサーガスは、この部品の漏れ経路の存在において、ガス流れ部品の入口域から出口域へと流れる傾向がある任意のガス種類によって具現化され得る。一実施形態では、トレーサーガスは、例えば窒素（Ｎ２）であり得る。窒素の使用は、いくつかの利点を提起できる。最初に、窒素分子は、十分に小さく、毛管式の漏れ経路を通る流通を可能にするだけの小さい粘度を有する。さらに、窒素の供給源が比較的低価格で得られ得る。一部の実施では、周囲空気が、空気における窒素含有量が７９％のものであるため、トレーサーガスの供給源として簡単に使用され得る。以下の記載の通路は、トレーサーガスとしての窒素に言及しており、他の実施では、しかしながら、例えばヘリウムまたはアルゴンなど、他の種類のトレーサーガスが使用されてもよい。
【００６１】
搬送ガスは、出口域を通る流体連通の手段としての使用に適し、トレーサーガスを出口域から離れるように運ぶのに適したガスによって具現化できる。搬送ガスは、例えば、アルゴン、ヘリウム、またはそれらの組み合わせによって具現化され得る。搬送ガスは、アルゴンまたはヘリウムに限定されず、試験中のガス流れ部品の特性と、ガス漏れの規模とに基づいて、任意の適切なガスを含むことができる。
【００６２】
当業者には容易に理解されるように、本方法に従って試験される前、試験中のガス流れ部品は、閉じた状態にあり、つまり、入口域と出口域との間でのトレーサーガスの流通が通常は防止されるように密に閉じられている。そのため、本方法を通じて検出されるガス漏れは、その閉じた状態において、ガス流れ部品を通る望ましくない流路の存在を示す。
【００６３】
入口圧力制御を用いる試験方法
図１は、一部の実施形態による、試験中のガス流れ部品の入口域と出口域との間でのガス漏れを試験する方法１００の流れ図を示している。
【００６４】
実施形態による方法は、オリフィス式の漏れ、毛管式の漏れ、および浸透式の漏れなど、様々な種類の漏れを試験するために使用できる。先に説明したように、「オリフィス式の漏れ」は、窒素などの小さい分子量のトレーサーガスの実質的な量がガス流れ部品における対応するオリフィスを通って漏れ得るため、典型的には大きい値の漏れである。毛管式の漏れおよび浸透式の漏れは、ガス流れ部品を通って漏れ得るトレーサーガスの量が、窒素などの小さい分子量のトレーサーガスの量であっても、オリフィス式の漏れの場合よりも、実質的に小さい。典型的には、大きい値の漏れに関連する出口域においてのガス濃度は、小さい値の漏れについての下位ｐｐｍまたはｐｐｂと比較して、１０，０００ｐｐｍの程度のものである。これらの値は、単なる例として提供されており、本発明への限定と解釈されるべきではない。
【００６５】
有利には、本発明の実施形態は、前述の異なる種類の漏れのいずれかを試験するために使用され得る。例えば、窒素は、下位ｐｐｍから少なくも１０，０００ｐｐｍのガス漏れを検出するために、搬送ガスとしてのアルゴンとの組み合わせで、トレーサーガスとして使用され得る。アルゴンにおける窒素の分光学的監視に関与する波長は、例えば、３３７．１ｎｍおよび／または３９１．０ｎｍにおける線を含む。代替で、ｐｐｂまたはｐｐｔの規模のガス漏れの検出のために、アルゴンが、搬送ガスとしてのヘリウムとの組み合わせで、トレーサーガスとして使用されてもよい。実際、プラズマ発光検出器を監視装置として使用するとき、大気圧または大気以下の圧力において作り出されるヘリウムプラズマの下で、ヘリウムにおけるアルゴンのｐｐｂまたはｐｐｔが検出できる。約９１１ｎｍでのヘリウムにおけるアルゴンの分光学的発光が、例えば、使用できる。一部の実施では、方法は、検出されるガス漏れの規模を考慮して、搬送ガスまたはトレーサーガスに鑑みて、トレーサーガスまたは搬送ガスをそれぞれ選択するステップを含み得る。例えば、当業者は、同じ漏れ試験システム内で、異なる感度要件を満たし、試験中の同じガス流れ部品から、小さい値から大きい値までのガス漏れを検出するように、置き換え可能な複数のトレーサーガスのうちのいずれか１つを容易に用いることができる。
【００６６】
一部の実施では、ここに記載した方法１００は、図２に概略的に示したものなど、漏れ試験システム２０を用いて実施され得る。漏れ試験システム２０は、入口域２４と出口域２６とを有するガス流れ部品２２（例として弁として示されている）に連結されて示されている。漏れ試験システム２０は、概して、入口域２４と流体連通している加圧ユニット２８を備えている。加圧ユニット２８は、任意選択でトレーサーガス供給源２７から、トレーサーガスが供給されるように、および、トレーサーガスの試験流れ２９をガス流れ部品２２の入口域２４へと送達するように構成されている。漏れ試験システム２０は、出口域２６と双方向で流体連通している搬送ガス流れ制御アセンブリ３０をさらに備えている。搬送ガス流れ制御アセンブリ３０は、搬送ガス供給源３４から入力搬送ガス流れ３２を受け入れるように構成されている。入力搬送ガス流れ３２は、ガス流れ部品２２の出口域２６を通って流通し、後でより詳細に説明するように、トレーサーガスをガス流れ部品２２からパージし、出口搬送ガス流れ３６をもたらす。漏れ試験システム２０は、出口搬送ガス流れ３６を受け入れる監視装置３８をさらに備えている。監視装置３８は、同じく後でより詳細に説明するように、出口域２６からパージされるトレーサーガスの量を示す出口搬送ガス流れ３６からの分光学的発光を連続して監視するように構成されている。最後に、漏れ試験システム２０は、監視された分光学的発光を表している分光学的発光信号４０を受け取るために監視装置３８と通信する処理装置４２を備えている。処理装置４２は、後に記載しているものなど、ガス流れ部品２２の入口域２４と出口域２６との間でのガス漏れの存在の決定を可能にするように構成されている。しかしながら、他のシステム構成が、本発明の範囲から逸脱することなく使用され得ることは、理解されるものである。
【００６７】
図１および図２を参照すると、方法は、先ず、トレーサーガスを出口域２６からパージするために、ガス流れ部品２２の出口域２６を通じて搬送ガスを連続的に流通させるステップ１０２を含む。
【００６８】
方法は、ガス流れ部品２２の出口域２６の下流において、出口域２６からパージされたトレーサーガスの量を示す搬送ガスからの分光学的発光を連続的に監視するステップ１０４も含む。
【００６９】
当業者は、ここで記載した試験方法の開始時おいて、出口域２６がトレーサーガスの残留量を含み得ることを容易に理解するものである。トレーサーガスの残留量への言及は、トレーサーガスが出口域２６に確かに存在するが、少量で存在することを暗示している。一部の実施では、方法は、監視するステップ１０４の前に、出口域２６を通じて搬送ガスを流通させることで、出口域２６を周囲空気からあらかじめパージするステップを含んでもよい。あらかじめパージするステップは、例えば、トレーサーガスが周囲空気に含まれるガスと同じ性質のものである場合といった、大量のトレーサーガスが出口域２６において初期に存在し、この大量を示す分光学的発光を監視することが望まれないとき、示され得る。当業者は、出口域におけるトレーサーガスが補充されないため、出口域における搬送ガスの流通が、出口域２６における残留量または濃度で初期に存在するトレーサーガスの漸次的なパージをもたらすことも、容易に理解するものである。
【００７０】
一部の実施形態では、分光学的発光を監視するステップ１０４は、搬送ガスからの発光を作り出すことで実行される。一部の実施では、監視装置はプラズマ発光検出器（ＰＥＤ）を含む。さらなる例として、検出器は、ＧＡＭＡＣＨＥによる「ＭＵＬＴＩ−ＭＯＤＥ  ＰＬＡＳＭＡ−ＢＡＳＥＤ  ＧＡＳ  ＤＥＴＥＣＴＯＲ  ＵＳＩＮＧ  ＯＰＴＩＣＡＬ  ＳＰＥＣＴＲＯＳＣＯＰＹ」という名称の特許文献１に記載された変形のうちの１つであってよく、その仮特許出願の全体の内容が、本明細書において参照により組み込まれている。この種類の装置では、分析されるガスは、プラズマ室へと供給され、プラズマ室では、適用された励起場の下で変換を受ける。化合物は、エネルギーの電子および分子との衝突によってイオン化されて分解され、原子組成は、より高いエネルギーレベルへと励起され、ガスに存在する化学種のスペクトル特性に特徴的である脱励起過程において、放射を発する。そのため、この放射を処理することで、分析されるガスにおける化学種の性質と相対的な濃度とに関連する情報を提供できる。
【００７１】
監視装置を、トレーサーガスを特徴付けることが知られている波長へと調節することで、監視された分光学的発光は、トレーサーガスのみの存在を表すことができ、搬送ガスまたは不純物からの寄与をまったく、または最小限に抑えることができる。監視された分光学的発光からの光の検出は、時間と共に連続的に監視され得る分光学的発光信号４０を提供し、そのため、トレーサーガスがガス流れ部品の出口域から漸次的にパージされるとき、搬送ガスにおけるトレーサーガスの濃度の変化を追跡することを可能にする。結果として、分光学的発光信号の監視された強度は、出口域におけるトレーサーガスの残留量にそもそも比例する。パージ過程が続くにつれて、搬送ガスによって出口域から離れるように運ばれるトレーサーガスが次第に少なくなるため、分光学的発光信号の監視される強度は低下する。
【００７２】
監視装置は、フォトダイオードなどの光検出器を好ましくは備え、プラズマによって発せられる光を分光学的発光信号を具現化する比例的なアナログまたはデジタルの信号へと変換する。一変形では、光検出器は、光をプラズマから直接的に受け取るように、プラズマ室の１つまたは複数の窓に搭載され得る。他の変形では、プラズマからの光は、この光をプラズマ室から離して検出に向けて案内する光ファイバへと集められ得る。
【００７３】
プラズマからの光の検出は、好ましくは波長固有であり、そのため、本方法を通じて監視される分光学的発光信号は、波長のうちのトレーサーガスを表す波長における光だけを含む。波長特異性は、様々な手法で得ることができる。一例では、所望のスペクトル成分を有する光だけがフォトダイオードに到達するように、フィルタがプラズマからの光の経路に設けられてもよい。他の変形では、例えば、光学的エネルギーをアナログまたはデジタルの情報へと変換するために、分析計または他のスペクトルで分解される検出器を使用するなど、異なる構成が検出された信号からスペクトル情報を抽出するために使用されてもよい。
【００７４】
図３Ａを参照すると、パージ段階の間の時間に伴う分光学的発光信号の変化が、グラフで示されている。搬送ガスからの分光学的発光の監視は、例えばあらかじめパージするステップの直ぐ後に起こり得る時間ｔＳＴＡＲＴｎにおいて開始するように示されている（監視サイクルｎ＝０）。監視サイクルの開始（ｔＳＴＡＲＴｎ）における監視された分光学的発光信号の強度（現在観察されている尺度の範囲の％でのＳ）は、あらかじめパージすることから生じるトレーサーガスの残留量を示している。トレーサーガスの残留量は、残留ガス（ＲＧ）と称されている。監視の開始から、監視された分光学的発光信号の強度は、減速率（ｄＳ／ｄｔ）における低下を、約ｄＳ／ｄｔ＝０に対応する漸近線に向かって収束するまで維持する。この低下する搬送ガスからの分光学的発光は、出口域からのトレーサーガスの残留量の漸次的なパージを反映している。
【００７５】
一部の実施では、試験方法１００は、残留量の前記トレーサーガスが出口域からパージされたことを示す監視１０４における分光学的発光信号を再尺度設定する任意選択のステップ１０６を含み得る。図３Ｂは、分光学的発光信号のグラフ表示における結果生じる変化を示す。原理上は、分光学的発光信号の強度は、割り当て可能な変数として見ることができる。分光学的発光の低下率がゼロになる傾向があるとき、分光学的発光信号の強度にはゼロ値が割り当てられ、試験方法の続いてのステップのための基線として作用できる。時間に対する分光学的発光のグラフ表示によれば、そのため基線Ｏｎは、釣り合わせ（ｔａｒｅ）または尺度設定するステップ１０６で調整される。監視のグラフ表示の尺度設定は数回繰り返され得る。
【００７６】
分光学的発光信号を再尺度設定することは、分光学的発光信号の強度変化パターンを適切に表示することを可能にする任意の操作を指すことと理解されたい。分光学的発光信号を釣り合わせまたは尺度設定することで、表示は、分光学的発光信号における強度変化パターンに関する差を識別するように適合され得る。
【００７７】
残留量のトレーサーガスが出口域からパージされたことを監視が示した場合に、方法１００は、ガス流れ部品２２の入口域２４において、トレーサーガスの試験流れ２９を導入するステップ１０７を次に含む。前述したように、これは、例えば、加圧ユニット２８を始動することによって達成されてもよい。一部の変形では、トレーサーガスは、トレーサーガス供給源２７から提供されてもよい。他の変形では、例えば、窒素をトレーサーガスとして使用するとき、加圧ユニットは、周囲空気を制御された圧力で入口域２６へと導入するだけであり得る。
【００７８】
方法１００は、次に、連続的な圧力増分のためにガス流れ部品の入口圧力を上昇させるステップ１０８を次に含み、各々の圧力増分が監視サイクルを開始する。図３Ｃに示したように、入口圧力の漸増における入口域へのトレーサーガスの試験流れの導入は、時間ｔＳＴＡＲＴｎ＋１における新たな監視サイクル（ｎ＝ｎ＋１）の開始を設定することとして見なすことができる。
【００７９】
分光学的発光の監視は、一連の監視サイクルｎとして見ることができ、監視サイクルの開始は、トレーサーガスの入口圧力の漸増によって設定される。そのため、各々の入口圧力増分の後、監視サイクルの始めに監視された分光学的発光に基づいて新たなトレーサーガスの残留量が決定される。
【００８０】
各々の監視サイクルは、固定の変動期間を有してもよい。一例では、各々の圧力増分は、あらかじめ設定された動作時間の後に実施される。代替で、各々の圧力増分は、分光学的発光における強度変化が漸近となった後、または、ゼロとなった後、実施され得る。
【００８１】
方法１００は、入口圧力における圧力増分のうちの１つに続いて、監視された分光学的発光においてステップ変化を検出したとき、ガス流れ部品の入口域と出口域との間でのガス漏れの存在を決定するステップ１１０も含む。
【００８２】
ガス流れ部品２２の入口域２４と出口域２６との間の漏れの存在において、搬送ガスからの分光学的発光におけるステップ変化が観察され得る。別の言い方をすれば、分光学的発光信号の挙動は、ガス流れ部品の出口域における追加量のトレーサーガスの流入によって影響される。入口域２４において課される入口圧力が、入口域から出口域へと（オリフィス通路、毛管通路、または浸透通路を通じて）トレーサーガスを流すのに十分である場合に、出口域２６に存在し、流通する搬送ガスによって離れるように運ばれるトレーサーガスの量は、急激に増大する。一部の状況では、分光学的発光信号４０における急激な増大も観察され、出口搬送ガス流れ３６におけるトレーサーガスの増大した残留量を示している。
【００８３】
当業者によって容易に理解されるように、分光学的発光信号において観察され得る挙動変化の性質は、存在する漏れの種類、試験されているガス流れ部品の種類、試験システムの動作条件などに依存する。
【００８４】
大きな値の漏れは、強度変化ステップを定義する分光学的発光信号の強度における急激な増大を観察することで、特に検出されやすくなり得る。この挙動は、例えば、ガス流れ部品を通じてのオリフィス式の漏れの存在において観察され得る。前述したように、オリフィス式の漏れは、流路の長さがその平均直径と最大でも同一である漏れに相当する。典型的には、このようなオリフィス式の漏れを有するガス流れ部品の入口域と出口域との間で適用される十分な圧力差において、入口域におけるトレーサーガス分子が、オリフィスを通じて勢いよく出て出口域に溢れることになる。
【００８５】
分光学的発光の監視は、時間の関数として、正規化された強度尺度で監視された分光学的発光を表す分光学的発光信号の強度を表示することを含み得る。例として、図３Ｃを参照すると、入口圧力における圧力増分に続く分光学的発光信号における強度ステップ変化の例がグラフで示されている。時間ｔ３において、つまり、第３の圧力増分の後、変化ステップを定める、分光学的発光信号の強度における相当の増大が観察でき、ガス流れ部品の入口域から出口域へのガス漏れの存在を示していることが、分光学的発光信号Ｓの形において見られる。サイクルｎ＝２とｎ＝３との間でのパージ状態の唯一の変化は、漏れによるトレーサーガスの流入であるため、変化ステップは、出口域におけるトレーサーガスの漏れ量を示すに過ぎない。当業者は、監視された分光学的発光信号の強度の変化ステップが他の種類の値の漏れの存在下で観察されることがあり、出口域に存在するトレーサーガスの量を、グラフ表示で変化ステップが分かるだけ増大させ得ることを、容易に理解するだろう。
【００８６】
釣り合わせが任意選択であり、検出方法が釣り合わせなしでなおも機能できることは、理解されるべきである。釣り合わせのない場合、分光学的発光における変化ステップは、出口域におけるトレーサーガスの残留量に加えて、トレーサーガスの漏れた量を示すことになる。
【００８７】
一部の実施では、入口圧力における各々の漸増は、トレーサーガスの試験流れの導入の間のあらかじめ設定された動作時間の後に実施され得る。さらに任意選択で、あらかじめ設定された動作時間は、前記あらかじめ設定された動作時間の終了までの分光学的発光における漸近の強度変化を監視するように選択され得る。あらかじめ設定された動作時間は、強度変化が前記あらかじめ設定された動作時間の終了までにゼロになる傾向となるように（図３ＡにおいてｄＳ／ｄｔ＝０として参照される）、さらに選択され得る。
【００８８】
漏れ試験システム
図２を参照すると、一部の実施による、閉じた状態におけるガス流れ部品２２の入口域２４と出口域２６との間のガス漏れのための試験についての漏れ試験システム２０の概略図が示されている。前述したように、ガス流れ部品２２は、例えばダイヤフラム弁、回転弁、ニードル弁、ボール弁など、弁であり得る。ガス流れ部品は、接続具、容器などによって具現化されてもよい。
【００８９】
一般的に言って、漏れ試験システム２０は、ガス流れ部品２２を通るガス漏れを検出するように、試験中のガス流れ部品２２に動作可能に連結できる相互に関連したいくつかの装置およびユニットを備え得る。システムの実施形態は、先に定めたように、小さい値から大きい値へとガス漏れを検出するように適合され得る。
【００９０】
漏れ試験システム２０は、概して、入口域２４と流体連通するようにガス流れ部品に連結可能な加圧ユニット２８を備えている。加圧ユニット２８は、任意選択でトレーサーガス供給源２７から、大気圧においてトレーサーガスが供給されるように、および、トレーサーガスの試験流れ２９をガス流れ部品２２の入口域２４へと送達するように構成されている。加圧ユニット２８は、連続的な圧力増分についてガス流れ部品の入口圧力を上昇させるように動作可能である。
【００９１】
加圧ユニット２８は、流体流れの圧力を変化させることができる任意の装置または装置アセンブリによって具現化され得ることを理解されるべきである。例として、図４に示した構成を参照すると、一部の実施では、加圧ユニット２８は、入口圧力を測定するための絶対圧力トランスデューサＰＴ１との組み合わせで入口圧力を変化させるための高圧電子圧力制御装置ＰＣ１を備え得る。他の変化は、当然ながら、発明の範囲内にあると考えることができる。漏れ試験システム２０が、システムを通る搬送ガス、トレーサーガス、またはそれらの組み合わせの圧力を制御または変化するために、加圧ユニットの下流に、圧力に関する他の装置を備えてもよいことも、理解されるべきである。
【００９２】
漏れ試験システム２０は、出口域２６と双方向で流体連通している搬送ガス流れ制御アセンブリ３０をさらに備えている。搬送ガス流れ制御アセンブリ３０は、搬送ガス供給源３４から入力搬送ガス流れ３２を受け入れるように構成されている。入力搬送ガス流れ３２は、ガス流れ部品２２の出口域２６を通って流通し、後でより詳細に説明するように、トレーサーガスをガス流れ部品２２からパージし、出口搬送ガス流れ３６をもたらす。
【００９３】
当業者によって容易に理解できるように、加圧ユニット２８および搬送ガス流れ制御アセンブリ３０は、トレーサーガスの流通、入力搬送ガス流れ３２の流通、および出口搬送ガス流れ３６の流通に関連する案内および／または放出の目的のために、複数の弁を備えてもよい。一部の実施では、弁は、直列または並列に配置されてよく、搬送ガス、トレーサーガス、またはそれらの組み合わせを案内または放出するために、開位置と閉位置との間で切り替え可能であり得る。
【００９４】
搬送ガス流れ制御アセンブリ３０の例示の実施形態が、図４に示されており、弁Ｖ１、Ｖ３、およびＶ４に加えて、圧力トランスデューサＰＴ２およびＰＴ３を備えている。図４の漏れ試験システム２０の動作のより詳細な記載は、後でさらに提供されている。
【００９５】
漏れ試験システム２０は、出口搬送ガス流れ３６を受け入れるように搬送ガス流れ制御アセンブリ３０に連結可能な監視装置３８をさらに備える。監視装置３８は、出口域２６からパージされるトレーサーガスの量を示す出口搬送ガス流れ３６からの分光学的発光を連続して監視するように構成されている。前述しているように、監視装置３８は、発光プラズマの生成を通じて作り出される分光学的発光が出口搬送ガス流れから放つプラズマ発光検出器（ＰＥＤ：Ｐｌａｓｍａ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）を備え得る。監視装置３８は、プラズマによって発せられる光を、分光学的発光信号を具現化する比例的なアナログまたはデジタルの信号へと変換する、フォトダイオード３９などの光検出器をさらに備え得る。
【００９６】
先に説明したように、監視装置３８は、好ましくは、波長固有であり、監視された分光学的発光信号４０がトレーサーガスに特異的な発光を表している波長に調整される。一部の実施では、監視装置３８は、多波長監視を実施するように構成されてもよい。多波長監視は、小さい値の漏れから大きい値の漏れまで、ガス漏れの様々な値に対して向上した感度を提供できる。
【００９７】
有利には、ＰＥＤの使用は、異なる種類のガス（Ａｒ、Ｎ２、およびＯ２など）に対して感受性のある、または、同じガスの異なる濃度（または量）に対して感受性のある異なる波長での分光学的発光の監視を可能にする。しかしながら、監視装置がＰＥＤに限定されないことは理解されるべきであり、代替で、熱伝導度検出器（ＴＣＤ）または質量分析計が本発明の範囲から逸脱することなく使用されてもよい。任意選択で、監視装置３８は、トレーサーガスの性質に応じて選択されてもよい。ＰＥＤは窒素からの分光学的発光を監視するように適合でき、質量分析計は、例えば、イオン化されたヘリウムの質量対電荷比を監視するように適合できる。
【００９８】
漏れ試験システム２０は、監視された分光学的発光を表している分光学的発光信号４０を受け取るために監視装置３８と通信する処理装置４２をさらに備えている。処理装置４２は、後に記載しているものなど、ガス流れ部品２２の入口域２４と出口域２６との間でのガス漏れの存在の決定を可能にするように構成されている。一実施による処理装置の例は、図４に示されており、後でさらに説明されている。しかしながら、他の構成が、本発明の範囲から逸脱することなく使用され得ることは、理解されるものである。
【００９９】
一部の実施では、処理装置３８は、第１の信号処理経路６０と第２の信号処理経路６２とを備え得る。異なる信号処理経路が、異なる条件の下で、監視された分光学的発光信号を処理および表示するために使用され得る。
【０１００】
図４の図示した実施では、第１の信号処理経路６０は、例えば、出口搬送ガス流れにおけるトレーサーガスの絶対濃度値を表示するために使用され、一方、第２の信号処理経路６２は、監視された分光学的発光における強度パターン変化を示す微分値を表示するために使用され得る。
【０１０１】
例えば、第１の信号処理経路６０は、搬送ガスにおける窒素の量を表示するために使用でき、そのため、窒素のｐｐｍにおけるガス流れ部品を通る漏れの程度の直接的な読取を提供する。当業者は、ガス漏れを定量化することに関連する他の工学的ユニットが、例えば、マイクロコントローラによる変換を通じて生成され得ることを、容易に理解するものである。第２の信号処理経路６２は、表示された分光学的発光の基線を５０％の尺度で設定することを可能にすることができる。この再尺度設定は、使用者が、より高い入口圧力において分光学的発光を監視するために、ガス流れ部品の出口域からの窒素の完全な評価を待つ必要がないため、試験作業を加速することが有利に可能となり得る。処理装置４２は、監視サイクルの開始において、この残留量を示す監視された分光学的発光の実際の値を読み、それを記録し、それを続く監視サイクルの読み取りから引き算する。代替で、残留量の１０％までの実施の別の例では、窒素の量は、続いて５０％の尺度縮小によって補正される。２つの信号処理経路６０および６２による差動モードでの処理装置４２の動作は、ガス流れ部品２２の出口域２６に既に存在する高レベルの窒素があったとしても、より優れたガス漏れ検出感度を提供する。
【０１０２】
一部の実施では、処理装置４２は、図３Ａ〜図３Ｃのグラフにおいて見られるように、分光学的発光の強度の指示をグラフ表示できる。ガス流れ部品を通るトレーサーガスの漏れの存在は、処理装置４２によって表示される信号が、入口圧力における圧力増分に続いて、監視された分光学的発光信号４０において先に定められたような強度変化パターンを示すときに検出される。
【０１０３】
例えば、図３Ｄに示したものと同様のグラフで見るとき、所与の圧力増分に続いて、変化ステップが監視された分光学的発光信号において観察される場合を示すことが表示され得る。漏れが検出されるトレーサーガスの入口圧力は、漏れ圧力（ＬＰ）と称することができる。漏れ圧力において、追加的なトレーサーガスが出口域に入り、この追加的な量が、搬送ガスによって出口域から離れるように漸次的に運ばれ、そのため、監視された分光学的発光におけるステップは、漏れたトレーサーガスの追加的な量を示す。
【０１０４】
一部の実施では、試験方法の出力は、漏れの有無の指示と、検出された漏れの種類、漏れ圧力、出力搬送ガス流れにおけるトレーサーガスの濃度などの任意選択での追加的なデータとを提供する文字情報として使用者に提供されてもよい。他の視覚的または聴覚的な出力が検討されてもよい。
【０１０５】
処理装置４２は、監視された分光学的発光信号を処理し、漏れの存在を決定するために使用され得る任意の回路、チップ、プロセッサ、または他の部品を備え得る。一部の実施では、処理装置４２は、監視された分光学的発光４０を、マルチプレクサおよびマイクロコントローラとの組み合わせで、複数の増幅段、釣り合わせ部（または、補正移動）、レンジ増幅器、Ａ／Ｄコンバータへと入力するように構成され得る。図４は、処理装置についての１つの可能な構成を示しているが、多数の他の構成が当業者によって思い描かれ得ることは、容易に理解されるものである。
【０１０６】
一部の実施では、監視装置３８および処理装置４２は、前述したものなど、多波長スキームを支持するように構成されてもよい。一例では、多波長を監視するために、フォトダイオードによる信号の検出の前に必要とされる波長を取り出すために、異なる干渉帯域通過光学フィルタがプラズマ室からの光学発光の経路で使用されてもよい。各々の干渉フィルタの他方の側では、フォトダイオードが、１つの監視経路を構成するために演算増幅器に連結され得る。例えば、３つの監視経路が異なって構成されてもよい。監視装置３８の監視経路の各々１つは、必要に応じて個別の経路選択を可能とするために、処理装置４２のアナログマルチプレクサに連結されてもよい。アナログマルチプレクサは、図４で見られるように、マイクロコントローラによって制御され得る。
【０１０７】
漏れ試験システムが、本発明の範囲から逸脱することなく、前述したものに追加的および／または補足的な機能を実施する他の部品、装置アセンブリなどを備え得ることは、容易に理解されるものである。
【０１０８】
図４への具体的な参照では、図示した実施形態による漏れ試験システム２０は、例えば、監視装置３８の上流で出口搬送ガス流れ３６を篩分けするために、搬送ガス流れ制御アセンブリ３０を通じてガス流れ部品の出口域２６へと動作可能に連結される篩分けアセンブリ４４を備えている。篩分けアセンブリ４４は、分光学的発光信号４０に影響を与え得る出口搬送ガス流れ３６からの汚染を排除するように構成される任意の装置または装置アセンブリを含み得る。例えば、分光学的発光の監視は、搬送ガスの過剰な水分または炭化水素含有量によって影響され得る。水分汚染は監視装置３８を必ずしも損傷しないが、監視装置３８の応答時間を遅らせる可能性があり、監視された分光学的発光信号４０のノイズを増加させ、感度を低減させる。
【０１０９】
一部の実施では、篩分けアセンブリ４４は、水分トラップ４６、炭化水素トラップ４８、またはそれらの組み合わせを備え得る。水分トラップ４６は、例えば、プラズマによって発生される発光が水分によって影響され得るため、ＰＥＤの上流で有用であり得る。ある実施では、トレーサーガスが例えば窒素であるとき、水分トラップは、約４Åの分子寸法を有する窒素を捕らえるのを回避するために、３Åの直径を有する分子篩で具現化され得る。炭化水素トラップ４６は、活性炭、ニッケル基触媒、または任意の他の活性炭化水素ゲッター材料を含み得る。
【０１１０】
一部の実施では、システム２０は、ドーピング量の水を監視装置３８の上流で出口搬送ガス流れ３６に提供するために、ガス流れ部品の出口域に動作可能に連結可能な水分ドーピング装置５０も備え得る。篩分けアセンブリ４４からの水分トラップ４６との組み合わせでは、数ｐｐｍの水の添加が、搬送ガスの水分をドープし、ＰＥＤなどの監視装置を水分汚染に不感知とさせるのに十分であり得る。例えば、３〜８ｐｐｍの水が出口搬送ガス流れに加えられ得る。代替で、水分は、透過管を通じて、または、水に対して透過性の少なくとも１つの壁を有するＰＥＤを直接的に通じて加えられ、それによってプラズマ室に直接的に水分を放ち得る。
【０１１１】
一部の実施では、漏れ試験システムは、監視装置を出ていく搬送ガスを回復するために、任意の装置または装置アセンブリを備え得る。一部の例では、例えば、同じ搬送ガスを漏れ試験システムのための搬送ガス供給源として再使用するために、搬送ガスが監視装置を通じてトレーサーガスを運ぶために使用された後、残存搬送ガスを再循環することは、経済的であり得る、または、望まれ得る。図４の図示した実施形態では、そのため、漏れ試験システム２０は、監視装置３８を出る残存搬送ガスの流れ５４を受け入れるために監視装置３８の下流に位置付けられたガス再循環アセンブリ５２を備えている。
【０１１２】
いくらかの微量のトレーサーガスをなおも含み得る残存搬送ガスの流れ５４は、例えば、入力搬送ガス流れ３２からの清浄な搬送ガスとの混合によって再び使用可能とされ、残存搬送ガスの流れにおけるトレーサーガスの割合を、無視できる量および／または許容可能な量まで希釈する。
【０１１３】
任意選択で、ガス再循環アセンブリ５２は、ポンプ５６、ガス清浄器５８、流れ制限器６０、またはそれらの組み合わせを含み得る。ポンプ５６は、好ましくは、残存搬送ガスの流れを、搬送ガス流れ制御アセンブリ３０を通じて、ガス流れ部品の出口域２６へと再び入らせるように駆動する。ガス清浄器５８は、分子篩分けによって、トレーサーガスの残留量の少なくとも一部を搬送ガスから除去するためのものである。流れ制限器６０は、ガス再循環アセンブリ５２からの搬送ガスの適切な流量を提供するために、ポンプ５６および清浄器５８の下流に提供される。さらに任意選択で、流れ制限器は、毛管の流れオリフィスまたは円板式の流れオリフィスであってもよい。
【０１１４】
一部の実施では、漏れ試験システム２０は、試験中のガス流れ部品への運搬および接続を容易にするように、携帯可能であるように構成され得る。携帯可能とは、システムに含まれる機器の数および大きさを最小限にすることで、ガス漏れが疑われる任意の場所へと運搬される能力を言っている。
【０１１５】
以下の記載を通じて、冠詞「１つ（ａ）」が要素を導入するために使用されるとき、これは、「１つだけ」を意味するのではなく、むしろ「１つまたは複数」を意味していることは言及に値する。例えば、本発明によるシステムは、本発明の範囲から逸脱することなく、それぞれの１つまたは複数の監視装置との関連で、試験中の１つまたは複数のガス流れ部品を含み得る。
【０１１６】
各々のシステムおよび方法の前述の任意選択の態様のうちのいずれか１つが、その態様のうちの任意の他のものと、２つの態様が相互の排他性のために明らかに組み合わせできないのでなければ組み合わされ得ることは、理解されるべきである。例えば、本明細書で先に記載した、本明細書で以下に記載している、および／または、添付の図にある、方法の様々な任意選択のステップ、および／または、システムの構造要素は、添付の特許請求の範囲による大まかな方法およびシステムの記載のいずれかと組み合わせられ得る。
【０１１７】
体積流量制御を用いる試験方法
他の態様によれば、入口圧力における増分と対照的に、搬送ガスの体積流量における増分を用いる、閉じた状態におけるガス流れ部品の入口域と出口域との間でのガス漏れを試験する方法が提供される。体積流量は、単位時間当たりで通過する流体の体積として定義できる。
【０１１８】
技術的に容易に理解されるように、出口域からパージされたトレーサーガスを表す分光学的発光の強度は、プラズマ発光検出器のプラズマ室における単位体積当たりのトレーサー化学種のトレーサーガス分子の量に直接的に関係される。先に記載した実施において、入口圧力を変化させると、漏れの存在する出口域においてトレーサーガスの追加的な分子の流入をもたらし、同じ体積について、プラズマ室におけるトレーサーガスの分子の割合がより大きくなり、したがって、先に説明したように、分光学的発光の強度を増加させる。同様の効果は、トレーサーガス分子の量を一定に維持しつつ、プラズマ室におけるガスの全体積を低減することでも得られる。
【０１１９】
図５を参照すると、この実施による方法２００のステップを示す流れ図が示されている。この実施による方法は、ガス流れ部品の入口域をトレーサーガスへと曝すステップ２０１を最初に含んでいる。これは、入口域におけるトレーサーガスの試験流れを一定の圧力で導入することによって実行され得る。他の変形では、例えば、窒素をトレーサーガスとして使用して、このステップは、入口域を周囲空気へと曝すことで簡単に達成され得る。この変形は、入口圧力を制御するための手段がない場合、このような制御が望まれない場合、または、このような制御が利用不可能である場合、特に興味のあるものとなり得ることは、容易に理解されるものである。
【０１２０】
方法２００は、一定の体積流量に従って、ガス流れ部品の出口域からトレーサーガスをパージするために、出口域を通じて搬送ガスを流通させるステップ２０２を次に含む。先に説明したように、これは、ガス成分の出口域と流体連通している搬送ガス供給源を提供することで実施され得る。搬送ガスは、アルゴン、ヘリウム、または他の適切なガス化学種であり得る。
【０１２１】
方法２００は、出口域の下流におけるプラズマ発光検出器を用いて、出口域からパージされたトレーサーガスの量を示す搬送ガスからの分光学的発光を監視するステップ２０４を次に含む。
【０１２２】
当業者は、この試験方法の開始時おいて、出口域がトレーサーガスの残留量を含み得ることを容易に理解するものである。トレーサーガスの残留量への言及は、トレーサーガスが出口域に確かに存在するが、少量存在することを暗示している。一部の実施では、方法は、出口域を通じて搬送ガスを流通させることで、出口域を周囲空気からあらかじめパージするステップを含んでもよい。あらかじめパージするステップは、例えば、トレーサーガスが周囲空気に含まれるガスと同じ性質のものである場合といった、大量のトレーサーガスが出口域において初期に存在し、この大量を示す分光学的発光を監視することが望まれない場合に、示され得る。当業者は、出口域における搬送ガスの流通が、出口域において残留量または残留濃度で初期に存在するトレーサーガスの漸次的なパージをもたらすが、トレーサーガスが漏れを通じてガス流れ部品の出口位置に入り得るため、漏れの場合に搬送ガス流れにおいて少量のトレーサーガスが残り得ることも、容易に理解するものである。好ましくは、出口域のパージは、監視された分光学的発光の強度における変化の傾きが一定となるまで、好ましくは、ゼロになるまで、または、ゼロに近くなるまで、実施される。１つまたは複数の任意選択の釣り合わせ／尺度設定のステップは、監視された分光学的発光信号のグラフ表示の基線を再調整するために実施され得る。
【０１２３】
残留量の前記トレーサーガスが出口域からパージされたことを監視が示したとき、方法は、少なくとも１つの流量減分について搬送ガスの体積流量を低減させるステップ２０８を次に含む。漏れのない場合、このステップは、監視された分光学的発光の強度に何の影響もない。しかしながら、先に説明したように、トレーサーガスの流れがガス流れ部品を通って出口域へと漏れる場合、このステップは、プラズマ室のガス体積におけるトレーサーガスの相対的割合を増加させ、監視された分光学的発光の強度を増加させ、ステップ変化を作り出す。流量減分に続いて、監視された分光学的発光においてステップを検出したとき、ガス流れ部品の入口域と出口域との間でのガス漏れの存在が決定される２１０。
【０１２４】
多波長実施
任意選択で、漏れ試験方法は、多波長で出口搬送ガス流れからの分光学的発光を監視することを伴ってもよい。
【０１２５】
このような変形によれば、トレーサーガスと、トレーサーガスとは異なる搬送ガスとを用いる、閉じた状態におけるガス流れ部品の入口域と出口域との間でのガス漏れを試験する方法が提供される。方法は、ガス流れ部品の出口域からトレーサーガスをパージするために、出口域を通じて搬送ガスを流通させるステップを含む。次に、方法は、ガス流れ部品の入口域をトレーサーガスへと曝すステップを含む。方法は、出口域の下流におけるプラズマ発光検出器を用いて、部品の出口域におけるトレーサーガスの濃度の第１の範囲と第２の範囲とにそれぞれ感受性のある第１の波長と第２の波長とにおいて、出口域からパージされるトレーサーガスの量を示す搬送ガスからの分光学的発光を並行して監視するステップも含む。
【０１２６】
ある実施では、監視装置および処理装置は、ガス流れ部品の出口域におけるトレーサーガスの濃度の第１の範囲と第２の範囲とにそれぞれ感受性のある第１の波長と第２の波長とを監視するように構成され得る。技術的に知られているように、所与の化学種の特性スペクトルにおける異なる分光線は、異なる強度を有する。そのため、異なる分光線が、異なる濃度範囲おいてトレーサーガスの存在を監視するために使用され得る。例えば、トレーサーガスが窒素であるとき、３３７．１ｎｍの第１の波長における搬送ガスからの分光学的発光は、０ｐｐｍから１０００ｐｐｍまでの窒素濃度を示すことができ、３９１ｎｍの第２の波長における分光学的発光は、１０００ｐｐｍから１０，０００ｐｐｍまでの間の窒素濃度を示している。３５７．６９ｎｍの波長が窒素を監視するために選択され得ることは、この波長が搬送ガスに含まれ得る炭化水素との干渉をはるかに受けにくいため、留意されるべきである。例えば、炭化水素の存在は、試験するガス流れ部品がグリスまたはオイルの痕跡を有する場合に、問題となり得る。
【０１２７】
追加の波長は、追加の濃度範囲において感度を提供するために監視されてもよい。窒素の例をトレーサーガスとしてなおも使用すると、４０６ｎｍの第３の波長は、１０，０００ｐｐｍまでの窒素の大きな濃度に対して、向上した結果と、より線形な応答とを得ることができる。
【０１２８】
追加の変形
一部の実施では、方法は、検出感度を変化させ、それによって様々な度合いのガス漏れの適切な検出を提供するように、搬送ガスからの分光学的発光の監視の間、少なくとも２つのトレーサーガスの試験流れを導入するステップを含み得る。
【０１２９】
実施例
弁に連結された先に記載したシステムの実施例が、図４において概略的に示されている。方法の例示の実施は、例示のシステムとの関連で、以下においても記載されている。
【０１３０】
この例では、ガス流れ部品２２は弁によって具現化されている。試験中の弁（ＶＵＴ）の入口域２４は、トレーサーガス供給源２７としての窒素Ｎ２または空気の供給源に連結されている。システムが試験中の弁（ＶＵＴ）に固定されると、動作は、入口域２４が出口域２６と流体連通できないように（試験中の弁（ＶＵＴ）においてガス漏れの存在がない）、試験中の弁（ＶＵＴ）が閉位置または閉じた位置にあることから始まる。
【０１３１】
任意選択で、システムは、トレーサーガスおよび／または搬送ガスを案内または放出のいずれかをするために、複数の弁Ｖ１〜Ｖ７を備えてもよい。試験中の弁（ＶＵＴ）が、試験中のガス流れ部品を言っており、弁アセンブリに含まれていないことは、理解されるべきである。Ｖ１、Ｖ２、およびＶ４は、トレーサーガスまたは搬送ガスを周囲へと放出するための開位置と、搬送ガスおよびトレーサーガスを監視装置３８のプラズマ発光検出器（ＰＥＤ）へと、または、試験中の弁（ＶＵＴ）の出口域２６へと案内するための閉位置との間で、少なくとも切り替え可能である。Ｖ３、Ｖ５、Ｖ６、およびＶ７は、トレーサーガスおよび／または搬送ガスを、試験中の弁（ＶＵＴ）の出口域２６へと案内する、または、周囲へと放出するために案内する。弁Ｖ１〜Ｖ６の動作性は、後でさらに記載されることになる。
【０１３２】
プレパージ
弁Ｖ３が開位置にあるとき、試験中の弁（ＶＵＴ）の出口域２６は、搬送ガスとしてのアルゴンと流体連通しており、そのため残留する窒素または空気を出口域２６からパージする。弁Ｖ４は位置２（開位置）にあり、ポンプ＃２は、周囲アルゴンへと放出して残留する窒素または空気を漸次的にパージするように作動される。弁Ｖ４は、静的なパージまたは希釈のパージに従って動作され得る、つまり、弁Ｖ４は、位置１と位置２との間で交互に切り替えられ、圧力脈動と、残留する窒素または空気の希釈とをもたらす。例えば、５回〜１０回の繰り返しの後、弁Ｖ４は、試験中の弁（ＶＵＴ）の出口域２６における窒素または空気の許容可能な残留量に達したとき、閉位置（位置１）へと切り替えることができ、そのため、出口域２６は、一連の弁に従って、プラズマ発光検出器（ＰＥＤ）を含む下流の機器と流体連通できる。
【０１３３】
較正
一部の実施では、プラズマ発光検出器（ＰＥＤ）は、以下の手順に従って較正されてもよい。ゼロガスおよびスパンガスが較正のために使用されてもよい。弁Ｖ１が位置３にあるとき、ゼロガスは、プラズマ発光検出器ＰＥＤを通って流れるように許容される。ゼロガスは、搬送ガス、つまり、アルゴンと同じ性質のものとでき、トレーサーガス、つまり、窒素を含まない、または、非常に小さい所定の濃度で含む。ゼロガスからの監視された分光学的発光は、次の較正までの監視の休止の間、ゼロ値として作用することになる。次に、弁Ｖ１は位置４とされて、スパンガスをプラズマ発光検出器ＰＥＤに通して流すことができる。スパンガスは、ゼロガスにおける濃度より実質的に高いトレーサーガス、つまり、窒素の既知の濃度を含むガスである。スパンガスからの監視された分光学的発光はスパン値として記録され、スパン値は、窒素の既知の較正された濃度を表している。したがって、分光学的発光の強度のこれらのゼロ値およびスパン値は、較正曲線を確立するために使用される。プラズマ発光検出器（ＰＥＤ）の下流に位置付けられるシステムの信号処理ユニットは、計数をトレーサーガスのｐｐｍ値に変換するために、アナログからデジタルへの変換計数器を備えてもよい。
【０１３４】
一部の実施では、プラズマ発光検出器（ＰＥＤ）は、監視された分光学的発光に基づいたトレーサーガス濃度の精度を確保するために、定期的に再較正されてもよい。
【０１３５】
分光学的発光監視
弁Ｖ１は位置２へ切り替えられ、そのため、Ｖ３を通じて試験中の弁（ＶＵＴ）の出口域２６から来るアルゴンは、プラズマ発光検出器ＰＥＤに到達する前に、篩分けアセンブリ４４において水分および炭化水素の篩分けを受け、水分ドーピング装置５０において水分ドーピングを受けることができる。搬送ガス流れ測定装置ＦＴ１は、プラズマ発光検出器（ＰＥＤ）の出口に動作可能に連結されてもよい。アルゴンは、試験中の弁（ＶＵＴ）の出口域２６からトレーサーガスとしての窒素の残留量を漸次的にパージする。そのため、プラズマ発光検出器は、窒素の分光学的発光をアルゴンから監視するように調整される。
【０１３６】
分光学的発光の監視された値は、プラズマ発光検出器（ＰＥＤ）の下流に位置付けられるシステムの処理装置４２へと送信される。処理装置４２は、動作時間に応じた監視された分光学的発光をグラフ表示する。アルゴンからの残留窒素の分光学的発光が、試験中の弁（ＶＵＴ）の出口域２６の漸次的なパージから来るため、残留窒素の監視された分光学的発光は、図３Ａで見られるように、漸次的に低下する。この動作の局面の間、試験中の弁（ＶＵＴ）の入口域２４は大気圧にあり、ガス漏れ速度は、ゼロである、または、極度に小さいと仮定される。そのため、監視された分光学的発光は、出口域２６からの残留窒素を示すだけである。
【０１３７】
釣り合わせ／尺度設定
分光学的発光の基線は、試験中の弁（ＶＵＴ）の出口域２６における窒素の残留量を示す監視された分光学的発光に従って、再ゼロ設定（釣り合わせ）される、または、補正（尺度設定）される。そのため、監視された分光学的発光の読み取りにおける続いての変化は、窒素の追加的な供給源の存在を示すことになる。さらに、グラフ表示は、図３Ｂに見られるように、信号における強度変化パターンにおける差を識別するのに適切な尺度へと、この過程を通じて適合され得る。
【０１３８】
増分加圧
追加的な窒素が、後でさらに記載しているように、より高い入口圧力において、入口域２４から試験中の弁（ＶＵＴ）の出口域２６へと流れ得る。
【０１３９】
圧力制御装置（ＰＣ１）および第１の圧力トランスデューサ（ＰＴ１）を含む加圧ユニット２８は、試験中の弁（ＶＵＴ）の入口域２４における入口圧力を増分で上昇させる。入口圧力増分の値は、試験中の弁（ＶＵＴ）の性質および大きさに依存し得る。
【０１４０】
例えば、試験中の弁（ＶＵＴ）が１０００ｐｓｉｇの作動圧力を有すると仮定して、入口圧力は、１００ｐｓｉの増分ずつ、漸進的に上昇され得る。したがって、圧力制御装置（ＰＣ１）は、１００ｐｓｉの増分で、１００ｐｓｉｇから１０００ｐｓｉｇまで上昇する入口圧力を有する窒素流れを作り出す。任意選択で、入口圧力は、各々の圧力増分の間で、あらかじめ設定された作動時間の後、漸進的に上昇される。あらかじめ設定された作動時間は、試験中の弁（ＶＵＴ）の種類に応じて選択され得る。より大きな弁は、より長いあらかじめ設定された作動時間を有することになる。
【０１４１】
入口圧力の漸増に続いて、プラズマ発光検出器（ＰＥＤ）は、変化する分光学的発光を、アルゴンによって運ばれる窒素から監視できる。処理装置４２は、監視された分光学的発光を受け取り、流れるアルゴンから、窒素の監視された分光学的発光における強度変化パターンを表示すると、ガス漏れの存在を検出できる。
【０１４２】
処理装置４２は、試験中の弁（ＶＵＴ）の漏れを通じて流れる追加的な窒素があるため、監視された分光学的発光におけるステップ変化、および／または、低下する分光学的発光の傾きの値における低下も表示できる。
【０１４３】
例えば、漏れのない状態と漏れのある状態とにおける監視された分光学的発光の低下速度の差が、（所望の漏れ速度工学ユニットにおける）窒素の漏れ量を示すために計算および処理され得る。追加で、分光学的発光の限度低下プロフィールが、許容可能な窒素漏れ速度上限を提供するために、監視された分光学的発光を上回って設定され得る。
【０１４４】
入口圧力の各々の漸増の前に、処理システムは、表示された分光学的発光の基線を再尺度設定または再ゼロ設定するように構成され、それによって、続いての監視は、窒素の漏れた量を示す値の範囲内で実施される。
【０１４５】
例えば、入口圧力の漸増の前（および、あらかじめ設定された作動時間の後）の窒素の量を示す監視された分光学的発光の値が、入口圧力の漸増の後、窒素の量を示す監視された分光学的発光の値から引かれてもよい。
【０１４６】
さらに任意選択で、入口圧力の漸増の前の窒素の量を示す監視された分光学的発光の値は、５０％の値へと削減され得る。
【０１４７】
さらに、任意選択で、処理装置４２は、自動的な再縮尺を実施するように構成されてもよい。例えば、窒素の量を示す監視された分光学的発光の値が、あらかじめ設定された値未満に低下するとき、基線は、監視された尺度において監視された分光学的発光を維持するために、尺度の５０％において自動的に再設定され得る。
【０１４８】
ガス再循環
なおも図４を参照すると、ガス再循環アセンブリ５２は、ポンプ５６（ポンプ＃１としても識別される）、清浄器５８と、流れ制限器６０とを備えている。ポンプ５６は、流れトランスデューサ（ＦＴ１）によって読み取られる流れ制限器６０を通る所望のガス流れを維持するために必要とされる値で、第２の圧力トランスデューサ（ＰＴ２）によって読み取られるガス圧力を上昇させるために使用される。
【０１４９】
弁Ｖ５は、ポンプ吐出圧力を維持するために、ポンプ５６からのガスを迂回させるのに使用され、それによって、流れ制限器６０は、第２の圧力トランスデューサ（ＰＴ２）によって読み取られる圧力に基づいて、適切なガス流れを提供する。
【０１５０】
第３の圧力トランスデューサ（ＰＴ３）は、ガス再循環アセンブリ５２を使用するとき、プラズマ発光検出器（ＰＥＤ）の放出圧力を読み取る。第３の圧力トランスデューサ（ＰＴ３）は、絶対的な圧力トランスデューサである。この実施形態では、プラズマ発光検出器（ＰＥＤ）の作動圧力は、ガス再流通の間のポンプ作用またはＶ５の開動作のため、自然に低下する傾向があるため、一定の値で維持されることになることが留意されるべきである。圧力変動は、表示されている監視された分光学的発光において重要な基線移動を引き起こし得るため、第３の圧力トランスデューサ（ＰＴ３）の動作は、第２の圧力トランスデューサ（ＰＴ２）の動作に対して優先する。
【０１５１】
任意選択で、ガス再循環アセンブリ５２のガス清浄器５８は、窒素、酸素、水、および炭化水素を許容可能なレベル未満で捕らえるように構成される。ガス清浄器５８は、Ｈ２Ｏを排除するための分子篩の第１の床１３Ｘと、直列に、Ｏ２捕捉のためのニッケルまたは銅の触媒の第２の床と、最後に、窒素を排除するために使用されるジルコニウム合金の第３の床とを備え得る。
【０１５２】
最終的な減圧
入口圧力の最後の漸増に続いて、圧力制御装置（ＰＣ１）は閉じられ、弁Ｖ６は、試験中の弁（ＶＵＴ）の入口域２４を減圧するために開けられる。
【０１５３】
同時に、弁Ｖ１は、必要な場合、試験の別のサイクルのために準備させるために、処理装置４２を釣り合わせるように、純粋なアルゴンをプラズマ発光検出器（ＰＥＤ）に通して流すことができるように位置１へと切り替えられる。
【０１５４】
同時に、弁Ｖ３は、アルゴンが試験中の弁（ＶＵＴ）の出口域２６を通って流れるのを止めるために閉じられる。
【０１５５】
最後に、弁Ｖ１およびＶ２は、プラズマ発光検出器（ＰＥＤ）を隔離するために、つまり、プラズマ発光検出器（ＰＥＤ）を、停滞する清浄なアルゴンで満たすために、閉じられてもよい。次に、検出器（ＰＥＤ）は、試験が別のガス流れ部品のために必要とされるまで、閉じられ得る。
【０１５６】
当然ながら、いくつかの変形が、添付の特許請求の範囲に定められているような本発明の範囲から逸脱することなく、先に記載した実施形態に行われてもよい。
【符号の説明】
【０１５７】
２０  漏れ試験システム
２２  ガス流れ部品
２４  入口域
２６  出口域
２７  トレーサーガス供給源
２８  加圧ユニット
２９  試験流れ
３０  搬送ガス流れ制御アセンブリ
３２  入力搬送ガス流れ
３４  搬送ガス供給源
３６  出口搬送ガス流れ
３８  監視装置
３９  フォトダイオード
４０  分光学的発光信号
４２  処理装置
４４  篩分けアセンブリ
４６  水分トラップ
４８  炭化水素トラップ
５０  水分ドーピング装置
５２  ガス再循環アセンブリ
５４  残存搬送ガスの流れ
５６  ポンプ
５８  ガス清浄器
６０  流れ制限器
６０  第１の信号処理経路
６２  第２の信号処理経路
【図１】
2018503844.tif 000003
【図２】
2018503844.tif 000004
【図３Ａ】
2018503844.tif 000005
【図３Ｂ】
2018503844.tif 000006
【図３Ｃ】
2018503844.tif 000007
【図４】
2018503844.tif 000008
【図５】
2018503844.tif 000009
【国際調査報告】
2018503844.tif 000010
2018503844.tif 000011
2018503844.tif 000012