特許 5962073 漏出量測定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5962073

(24)【登録日】2016年7月8日

(45)【発行日】2016年8月3日

(54)【発明の名称】漏出量測定装置

(51)【国際特許分類】

   G01M 3/20 20060101AFI20160721BHJP

【ＦＩ】

   G01M3/20 C

   G01M3/20 J

【請求項の数】5

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2012-46977(P2012-46977)

(22)【出願日】2012年3月2日

(65)【公開番号】特開2013-181898(P2013-181898A)

(43)【公開日】2013年9月12日

【審査請求日】2015年1月27日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000099

【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ

(74)【代理人】

【識別番号】100175802

【弁理士】

【氏名又は名称】寺本 光生

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100167553

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 久典

(72)【発明者】

【氏名】鬼塚 久和

(72)【発明者】

【氏名】三好 一雄

(72)【発明者】

【氏名】中島 雅祐

(72)【発明者】

【氏名】平田 淳

【審査官】 萩田 裕介

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６０−２１０７３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−０６６２１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０１３５４５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｍ ３／００ − ３／４０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

シール部を介して隔離された高圧空間から低圧空間へのガスの漏出量を測定する漏出量測定装置であって、
前記高圧空間に前記ガスを供給するガス供給手段と、
前記低圧空間に漏出した前記ガスを凝縮して液化する凝縮手段と、
液化状態の前記ガスの流量を測定する流量計と、
前記流量計の測定結果に基づいて前記ガスの漏出量を求める演算処理手段と
を備え、
前記ガス供給手段は、
液化状態の前記ガスを貯留する第１タンクと、
前記第１タンクの内部温度を調整することによって前記高圧空間での前記ガスの圧力を調整する第１ヒータと
を備えることを特徴とする漏出量測定装置。

【請求項2】

前記ガス供給手段は、
前記第１タンクと前記高圧空間との間の流路に設置されると共に、前記流路を前記ガスの凝縮温度より高く加熱する第２ヒータを備える
ことを特徴とする請求項１記載の漏出量測定装置。

【請求項3】

前記ガス供給手段は、
前記高圧空間の温度を調整することによって前記高圧空間での前記ガスの温度を調整する第３ヒータを備えることを特徴とする請求項１または２記載の漏出量測定装置。

【請求項4】

前記流量計を通過した液化状態の前記ガスを回収して貯留する第２タンクと、
前記第１タンクから前記第２タンクまでを真空引きする真空ポンプと
を備えることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の漏出量測定装置。

【請求項5】

前記第２タンクの内部温度を前記第１タンクの内部温度よりも低い温度に調整する第４ヒータを備えることを特徴とする請求項４記載の漏出量測定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、漏出量測定装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

例えば、産業用のヒートポンプでは、凝縮性ガスを圧縮機や膨張弁が設置された循環経路で循環させ、圧縮機による圧縮と膨張弁での膨張とを繰り返すことで熱の移送を行う構造を採用している。この圧縮機では、シャフトに連結されたインペラを回転駆動することによって凝縮性ガスの圧縮を行っているが、高効率な運転を実現するためには、圧縮されて高圧となった凝縮性ガスがシャフトに沿って低圧側に漏出することを抑制する必要がある。このため、圧縮機に、ドライガスシール装置を設置し、凝縮性ガスの漏出を最小限に抑制することが考えられる。

【0003】

このようなドライガスシール装置は、シャフトが停止しているときにはシャフトの周面に密着し、シャフトが回転しているときには最小限の隙間を空けてシャフトに近接することで、シャフトの回転を阻害することなく凝縮性ガスの漏出量を最小限に抑える構成となっている。ただし、このようなドライガスシール装置を用いたときであっても、シャフトが回転されているときには、シャフトの周囲に僅かな隙間が作られるため、少量の凝縮性ガスが漏出する。

【0004】

このようなドライガスシール装置の性能を評価するために、ドライガスシール装置における凝縮性ガスの漏出量を測定する必要がある。例えば、特許文献１及び特許文献２には、ガスの漏出量を測定するための装置が開示されている。このため、これら特許文献１及び特許文献２に開示された発明を用いて、ドライガスシール装置における凝縮性ガスの漏出量を測定することが考えられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００６−１７０９１８号公報

【特許文献2】特開２００１−６６２１６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところが、上述のようなヒートポンプで用いる凝縮性ガスは、高温及び高圧状態とされる。このため、ドライガスシール装置における凝縮性ガスの漏出量を適切に測定しようとすると、実際の使用状態と同様の高温及び高圧状態にて測定を行う必要がある。しかしながら、ヒートポンプで用いる凝縮性ガスに限らず、一般的にガスは、温度及び圧力の影響が大きく、僅かな温度及び圧力の変化で体積が大きく変化する。このため、高温及び高圧状態にて測定を行うと、測定時の温度や圧力環境の僅かな変化で、凝縮性ガスの体積が大きく変化し、測定誤差が大きくなる。

【0007】

なお、ヒートポンプで用いられる凝縮性ガスに限らず、どのようなガスであっても、ドライガスシール装置等のシール部からの漏出量を測定しようとしたときに、温度や圧力の僅かな変化によって体積が大きく変化するため、測定誤差が大きくなる。

【0008】

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、シール部におけるガスの漏出量をより精度高く測定することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。

【0010】

第１の発明は、シール部を介して隔離された高圧空間から低圧空間へのガスの漏出量を測定する漏出量測定装置であって、上記高圧空間に上記ガスを供給するガス供給手段と、上記低圧空間に漏出した上記ガスを凝縮して液化する凝縮手段と、液化状態の上記ガスの流量を測定する流量計と、上記流量計の測定結果に基づいて上記ガスの漏出量を求める演算処理手段とを備えるという構成を採用する。

【0011】

第２の発明は、上記第１の発明において、上記ガス供給手段が、液化状態の上記ガスを貯留する第１タンクと、上記第１タンクの内部温度を調整することによって上記高圧空間での上記ガスの圧力を調整する第１ヒータとを備えるという構成を採用する。

【0012】

第３の発明は、上記第２の発明において、上記ガス供給手段が、上記第１タンクと上記高圧空間との間の流路に設置されると共に、上記流路を上記ガスの凝縮温度より高く加熱する第２ヒータを備えるという構成を採用する。

【0013】

第４の発明は、上記第２または第３の発明において、上記ガス供給手段が、上記高圧空間の温度を調整することによって上記高圧空間での上記ガスの温度を調整する第３ヒータを備えるという構成を採用する。

【0014】

第５の発明は、上記第２〜第４いずれかの発明において、上記流量計を通過した液化状態の上記ガスを回収して貯留する第２タンクと、上記第１タンクから上記第２タンクまでを真空引きする真空ポンプとを備えるという構成を採用する。

【0015】

第６の発明は、上記第５の発明において、上記第２タンクの内部温度を上記第１タンクの内部温度よりも低い温度に調整する第４ヒータを備えるという構成を採用する。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、シール部を介して高圧空間から低圧空間に漏出したガスを凝縮手段によって凝縮し、液化状態のガスの流量を測定し、この測定結果からガスの漏出量を求める。つまり、本発明によれば、気体状態のガスに比べて温度や圧力による体積変化等の影響が少ない液化状態のガスの流量を測定し、この測定結果からガスの漏出量を求める。このため、シール部を実際の使用状態と同様に高温及び高圧の状態とした場合であっても、正確にガスの漏出量を求めることが可能となる。したがって、本発明によれば、シール部におけるガスの漏出量をより精度高く測定することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の一実施形態における検定試験装置の概略構成を示すシステムフロー図である。

【図2】本発明の一実施形態における検定試験装置の動作の一部である測定準備を説明するためのフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、図面を参照して、本発明に係る漏出量測定装置の一実施形態について説明する。なお、以下の図面においては、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。

【0019】

また、以下の説明においては、本発明の漏出量測定装置の一例として、ヒートポンプで使用される凝縮性ガスのドライガスシール装置における漏出量を測定し、その漏出量に基づいてドライガスシール装置の検定を行う検定試験装置を挙げて説明を行う。なお、凝縮性ガスとは、ヒートポンプの循環流路にて、加熱されることによって蒸発されて気体状態となり、冷却されることによって凝縮されて液体状態となるガスであり、ヒートポンプにおいて熱媒体として使用される。この凝縮性ガスとしては、特に限定されるものではないが、例えば、ハイドロフルオロカーボンやハイドロフルオロエーテル等の代替フロン、または炭化水素系の自然冷媒が用いられる。

【0020】

図１は、本実施形態の検定試験装置１の概略構成を示すシステムフロー図である。この図に示すように、本実施形態の検定試験装置１（漏出量測定装置）は、ガス供給部２（ガス供給手段）と、漏出実験装置３と、回収部４と、凝縮部５（凝縮手段）と、第１流量計６と、第２流量計７（流量計）と、真空ポンプ８と、制御処理装置９（演算処理手段）とを備えている。

【0021】

ガス供給部２は、流路２ａと、第１タンク２ｂと、第１ヒータ２ｃとを備えており、第１タンク２ｂに貯留された液化状態の圧縮性ガス（以下、液化ガスＬと称する）を第１ヒータ２ｃで加熱して蒸発させ、気体状態の圧縮性ガス（以下、ガスＧと称する）を、流路２ａを介して漏出実験装置３に供給するものである。このガス供給部２は、他に、液面計２ｄと、第２ヒータ２ｅと、第３ヒータ２ｆと、液化ガス充填バルブ２ｇと、液化ガス回収バルブ２ｈと、吸排気用バルブ２ｉと、ガス供給流量調整バルブ２ｊと、安全弁２ｋと、第１圧力温度計２ｌと、第２圧力温度計２ｍと、第３圧力温度計２ｎとを備えている。

【0022】

流路２ａは、第１タンク２ｂ、第２ヒータ２ｅ、液化ガス充填バルブ２ｇ、液化ガス回収バルブ２ｈ、吸排気用バルブ２ｉ及びガス供給流量調整バルブ２ｊが接続される配管であり、液化ガスＬあるいはガスＧを案内する。この流路２ａは、下流端が漏出実験装置３の高圧空間３ａ１と接続されている。

【0023】

第１タンク２ｂは、液化ガスＬを貯留する容器であり、高圧空間３ａ１よりも非常に大きな容量を有している。第１ヒータ２ｃは、第１タンク２ｂに設置されており、第１タンク２ｂの内部温度を調整する。なお、図１に示すガス供給部２から回収部４までの系は、外部と隔離されており、液化ガスＬあるいはガスＧのみが充填されている。また、第１タンク２ｂの内部には液化ガスＬが存在する。このため、第１タンク２ｂの内部圧力は、第１ヒータ２ｃによって設定される温度により決まるガスＧの飽和蒸気圧となる。また、高圧空間３ａ１の圧力は、自らに対して容量の大きな第１タンク２ｂの内部空間の圧力に支配される。さらに、ガスＧの飽和蒸気圧は第１タンク２ｂの内部温度によって変化する。したがって、第１ヒータ２ｃによって第１タンク２ｂの内部温度を調整することによって、第１タンク２ｂの内部温度、さらには高圧空間３ａ１の圧力を調整することができる。すなわち、第１ヒータ２ｃは、第１タンク２ｂの内部温度を調整することによって高圧空間３ａ１でのガスＧの圧力を調整する。

【0024】

液面計２ｄは、第１タンク２ｂに接続されており、第１タンク２ｂに貯留される液化ガスＬの液面すなわち液化ガスＬの貯留量を検出する。第２ヒータ２ｅは、第１タンク２ｂと高圧空間３ａ１との間に配置されると共に、第１タンク２ｂから排出されたガスＧが流路２ａ内にて凝縮して液化しないよう、流路２ａを加熱する。つまり、第２ヒータ２ｅは、第１タンク２ｂと高圧空間３ａ１との間において流路２ａをガスＧの凝縮温度より高く加熱する。

【0025】

第３ヒータ２ｆは、高圧空間３ａ１の内部に設置されており、高圧空間３ａ１の温度を調整する。なお、高圧空間３ａ１には液化ガスＬが存在しないことから、高圧空間３ａ１を加熱した場合であっても、高圧空間３ａ１の圧力は変動せず、温度のみが変動する。このため、第３ヒータ２ｆによって高圧空間３ａ１の温度を調整することによって、高圧空間３ａ１の圧力を変動させることなくガスＧの温度を調整することができる。すなわち、第３ヒータ２ｆは、高圧空間３ａ１の温度を調整することによって、高圧空間３ａ１の圧力を変動させることなくガスＧの温度を調整する。

【0026】

液化ガス充填バルブ２ｇは、第１タンク２ｂに接続されており、第１タンク２ｂに液化ガスＬを充填するときに開放される。液化ガス回収バルブ２ｈは、第１タンク２ｂに接続されており、第１タンク２ｂから液化ガスＬを回収するときに開放される。吸排気用バルブ２ｉは、第１タンク２ｂと接続されており、第１タンク２ｂを真空引きするとき、及び、第１タンク２ｂを大気開放するときに開放される。ガス供給流量調整バルブ２ｊは、高圧空間３ａ１と接続されており、開口割合を調整することによって、高圧空間３ａ１に供給されるガスＧの流量を調整する。

【0027】

安全弁２ｋは、第１タンク２ｂと接続された逆止弁であり、第１タンク２ｂの内部圧力が、第１タンク２ｂの安全上定められた一定値を超えたときに、第１タンク２ｂの外部にガスＧを逃がすことによって第１タンク２ｂの損傷を防ぐ。第１圧力温度計２ｌは、第１タンク２ｂに設置されており、第１タンク２ｂの内部の圧力及び温度を検出して出力する。第２圧力温度計２ｍは、流路２ａの途中部位に設置される第１流量計６の上流側に設置されており、第１流量計６に供給されるガスＧの圧力及び温度を検出して出力する。第３圧力温度計２ｎは、第１流量計６の下流側に設置されており、第１流量計６を通過したガスＧの圧力及び温度を検出して出力する。

【0028】

続いて、漏出実験装置３について説明する。漏出実験装置３は、ドライガスシール装置Ｘ（シール部）を介して隔離された高圧空間３ａ１と低圧空間３ａ２とを内部に有するチャンバ３ａを備え、ガス供給部２から高圧空間３ａ１に供給されたガスＧを低圧空間３ａ２に漏出させるものである。この漏出実験装置３は、チャンバ３ａの他に、回転装置３ｂと、第４圧力温度計３ｃと、第５圧力温度計３ｄとを備えている。

【0029】

ここで、ドライガスシール装置Ｘの構成について簡単に説明する。ドライガスシール装置Ｘは、回転装置３ｂが備える後述のシャフト３ｂ２に対して取り付けられる回転環Ｘ１と、チャンバ３ａに固定される固定環Ｘ２とを備えている。この回転環Ｘ１の固定環Ｘ２側の面には、回転環Ｘ１が回転した際に周囲のガスＧを取り込み、回転環Ｘ１と固定環Ｘ２との間にガスＧの薄膜層を形成する複数の溝が形成されている。このようなドライガスシール装置Ｘは、回転環Ｘ１が回転していないときには、回転環Ｘ１と固定環Ｘ２とが接触することによって高圧空間３ａ１と低圧空間３ａ２との間を封止する。また、ドライガスシール装置Ｘは、回転環Ｘ１が回転しているときには回転環Ｘ１と固定環Ｘ２との間に極小の隙間を空けつつ高圧空間３ａ１から低圧空間３ａ２へのガスのリーク量を低減する。

【0030】

漏出実験装置３の説明に戻り、チャンバ３ａは、ドライガスシール装置Ｘを内部に収容する収容器であり、内部空間を高圧空間３ａ１と低圧空間３ａ２とを分ける仕切板３ａ３を備えている。高圧空間３ａ１は、ガス供給部２と接続されている。また、低圧空間３ａ２は、回収部４と接続されている。後述するが回収部４はガス供給部２よりも低圧とされている。つまり、高圧空間３ａ１は高圧なガス供給部２と接続されていることで高圧となり、低圧空間３ａ２は低圧な回収部４と接続されていることで低圧となっている。仕切板３ａ３は、チャンバ３ａの内部空間を仕切ると共にドライガスシール装置Ｘの固定環Ｘ２を支持する。

【0031】

回転装置３ｂは、モータ３ｂ１と、シャフト３ｂ２と、磁気カップリング３ｂ３とを備えており、モータ３ｂ１で生成した回転動力を、磁気カップリング３ｂ３を介してシャフト３ｂ２に伝達することでシャフト３ｂ２を回転駆動するものである。モータ３ｂ１は、チャンバ３ａの外部に設置されている。シャフト３ｂ２は、高圧空間３ａ１と低圧空間３ａ２とに亘って水平配置されており、高圧空間３ａ１側の先端部にドライガスシール装置Ｘの回転環Ｘ１が固定されている。磁気カップリング３ｂ３は、モータ３ｂ１の駆動軸とシャフト３ｂ２とを磁力を用いて接続するものである。このような回転装置３ｂでは、磁気カップリング３ｂ３を用いることでモータ３ｂ１をチャンバ３ａの外部に配置することができる。このため、チャンバ３ａを小型化でき、モータ３ｂ１のメンテナンスを容易とし、さらにモータ３ｂ１に接続される配線等の引き廻しを容易に行うことが可能となる。

【0032】

第４圧力温度計３ｃ及び第５圧力温度計３ｄは、チャンバ３ａに設置されている。第４圧力温度計３ｃは、高圧空間３ａ１におけるガスＧの圧力及び温度を検出して出力する。第５圧力温度計３ｄは、低圧空間３ａ２におけるガスＧの圧力及び温度を検出して出力する。

【0033】

続いて、回収部４について説明する。回収部４は、流路４ａと、第２タンク４ｂとを備え、凝縮部５によって凝縮されると共に流路４ａを介して漏出実験装置３から排出された液化ガスＬを第２タンク４ｂにて貯留することで回収するものである。この回収部４は、他に、液面計４ｃと、第４ヒータ４ｄと、メンテナンス用バルブ４ｅと、吸排気バルブ４ｆと、液化ガス回収バルブ４ｇと、第６圧力温度計４ｈ、第７圧力温度計４ｉとを備えている。

【0034】

流路４ａは、第２タンク４ｂと、メンテナンス用バルブ４ｅと、吸排気バルブ４ｆと、液化ガス回収バルブ４ｇとが接続される配管であり、液化ガスＬを案内する。この流路４ａは、上流端が漏出実験装置３の低圧空間３ａ２と接続されている。

【0035】

第２タンク４ｂは、液化ガスＬを貯留する容器であり、低圧空間３ａ２よりも非常に大きな容量を有している。第４ヒータ４ｄは、第２タンク４ｂに設置されており、第２タンク４ｂの内部温度を調整する。上述のように、図１に示すガス供給部２から回収部４までの系は、外部と隔離されており、液化ガスＬあるいはガスＧのみが充填されている。また、第２タンク４ｂの内部には液化ガスＬが存在する。このため、第２タンク４ｂの内部圧力は、第４ヒータ４ｄによって設定される温度により決まるガスＧの飽和蒸気圧となる。また、低圧空間３ａ２の圧力は、自らに対して容量の大きな第２タンク４ｂの内部空間の圧力に支配される。ガスＧの飽和蒸気圧は第２タンク４ｂの内部温度によって変化する。したがって、第４ヒータ４ｄによって第２タンク４ｂの内部温度を調整することによって、第２タンク４ｂの内部温度、さらには低圧空間３ａ２の圧力を調整することができる。すなわち、第４ヒータ４ｄは、第２タンク４ｂの内部温度を調整することによって低圧空間３ａ２でのガスＧの圧力を調整する。

【0036】

なお、第４ヒータ４ｄは、第２タンク４ｂの内部温度を、第１タンク２ｂよりも低く設定する。つまり、第４ヒータ４ｄは、第２タンク４ｂの圧力を第１タンク２ｂよりも低くなるように、第２タンク４ｂの温度調整を行う。これによって、回収部４がガス供給部２よりも低圧に設定される。このように回収部４がガス供給部２よりも低圧に設定され、この差圧によって、ガス供給部２から回収部４に向かってガスＧが流れる。つまり、第４ヒータ４ｄによって第２タンク４ｂの内部温度を第１タンク２ｂよりも低温に調整することによって、ファンを設置することなくガスＧを流すことができる。

【0037】

液面計４ｃは、第２タンク４ｂに接続されており、第２タンク４ｂに貯留される液化ガスＬの液面すなわち液化ガスＬの貯留量を検出する。メンテナンス用バルブ４ｅは、第２タンク４ｂの上流側に設置されており、第２タンク４ｂをメンテナンスするときに閉鎖される。吸排気バルブ４ｆは、第２タンク４ｂと接続されており、第２タンク４ｂを真空引きするとき、及び、第２タンク４ｂを大気開放するときに開放される。液化ガス回収バルブ４ｇは、第２タンク４ｂに接続されており、第２タンク４ｂから液化ガスＬを回収するときに開放される。第６圧力温度計４ｈは、第２流量計７の上流側に設置されており、第２流量計７に供給される液化ガスＬの圧力及び温度を検出して出力する。第７圧力温度計４ｉは、第２タンク４ｂに設置されており、第２タンク４ｂの内部の圧力及び温度を検出して出力する。

【0038】

続いて、凝縮部５について説明する。凝縮部５は、チャンバ３ａの低圧空間３ａ２に設置される熱交換器５ａを備えており、低圧空間３ａ２に漏出したガスＧを凝縮して液化するものである。この凝縮部５は、熱交換器５ａの他に、循環流路５ｂと、第３タンク５ｃと、ポンプ５ｄと、流量計５ｅと、第５ヒータ５ｆとを備えている。

【0039】

熱交換器５ａは、低圧空間３ａ２に設置されている。この熱交換器５ａは、循環流路５ｂと接続されており、循環流路５ｂから供給される冷媒と、ドライガスシール装置Ｘから低圧空間３ａ２に漏出したガスＧとを熱交換し、ガスＧを冷却して凝縮する。この熱交換器５ａとしては、例えばフィン式やパイプ式を用いることができる。

【0040】

循環流路５ｂは、熱交換器５ａ、第３タンク５ｃ、ポンプ５ｄ及び流量計５ｅに接続される配管であり、冷媒を循環させる。第３タンク５ｃは、冷媒を貯留する容器である。ポンプ５ｄは、循環流路５ｂにて冷媒を強制流動させる。流量計５ｅは、循環流路５ｂを流れる冷媒の流量を検出して出力する。第５ヒータ５ｆは、第３タンク５ｃに設置されており、第３タンク５ｃの容器内部の温度を、熱交換によって加熱された冷媒が冷却される温度に保つ。

【0041】

続いて、第１流量計６について説明する。第１流量計６は、ガス供給部２の第２ヒータ２ｅとガス供給流量調整バルブ２ｊとの間に設置されている。この第１流量計６は、高圧空間３ａ１に供給されるガスＧの流量を計測して出力する体積流量計である。なお、図１に示すように、第１流量計６は、ガス供給部２に入り込むようにしてガス供給部２と一体化されているが、機能的には、ガス供給部２の構成要素ではなくガス供給部２から独立した計測器である。

【0042】

続いて、第２流量計７について説明する。第２流量計７は、低圧空間３ａ２とメンテナンス用バルブ４ｅとの間に設置されている。第２流量計７は、低圧空間３ａ２から排出される液化ガスＬの流量を計測して出力する体積流量計である。このような第２流量計としては、オリフィス式や電磁式のものを用いても良い。なお、図１に示すように、第２流量計７は、回収部４に入り込むようにして回収部４と一体化されているが、機能的には、回収部４の構成要素ではなく回収部４から独立した計測器である。

【0043】

続いて、真空ポンプ８について説明する。真空ポンプ８は、吸排気バルブ４ｆを介して第２タンク４ｂと接続されている。この真空ポンプ８は、検定試験装置１の起動時に、第１タンク２ｂから第２タンク４ｂまでを真空引きする。また、この真空ポンプ８は、着脱可能とされており、吸排気用バルブ２ｉを介して第１タンク２ｂとも接続可能とされている。このため、真空ポンプ８が第２タンク４ｂに接続されている状態で、第１タンク２ｂ側の空気を十分に吸い出すことができない場合には、真空ポンプ８を第１タンク２ｂに接続して第１タンク２ｂ側の空気を吸い出す。このような真空ポンプ８は、第１タンク２ｂから第２タンク４ｂまでを、例えば０．４ｋＰａ（ａｂｓ）程度の真空状態とする。なお、第１タンク２ｂと第２タンク４ｂとの各々に対して真空ポンプ８を設けるようにしても良い。

【0044】

続いて、制御処理装置９について説明する。制御処理装置９は、予め記憶するプログラムに基づいて検定試験装置１の全体を制御するものであり、例えばパーソナルコンピュータやワークステーションからなる。例えば、制御処理装置９は、第１ヒータ２ｃ、第２ヒータ２ｅ、第３ヒータ２ｆ、第４ヒータ４ｄ及び第５ヒータ５ｆと電気的に接続されており、予め記憶するプログラムに基づいてこれらの発熱量を制御する。また、制御処理装置９は、モータ３ｂ１と電気的に接続されており、モータ３ｂ１の回転数を制御する。また、制御処理装置９は、ポンプ５ｄと電気的に接続されており、ポンプ５ｄでの冷媒の送出量を制御する。

【0045】

また、制御処理装置９は、第１流量計６の測定結果と、第２圧力温度計２ｍの出力結果と、第３圧力温度計２ｎの出力結果とから、高圧空間３ａ１に供給されるガスＧの質量流量を算出する。また、制御処理装置９は、第２流量計７の測定結果と、第７圧力温度計４ｉの出力結果とから、低圧空間３ａ２から排出された液化ガスＬの質量流量を算出する。制御処理装置９は、これらの質量流量からドライガスシール装置Ｘでの漏出量を算出し、予め記憶する基準値と比較することによってドライガスシール装置Ｘの良あるいは不良を判定し、この結果を検定結果として出力する。

【0046】

この他、制御処理装置９は、第１圧力温度計２ｌ、第４圧力温度計３ｃ、第５圧力温度計３ｄ、第６圧力温度計４ｈと電気的に接続されており、これらの出力結果に基づいて各圧力温度計が設置されている箇所の圧力及び温度を監視している。

【0047】

次に、このように構成された本実施形態の検定試験装置１の動作について説明する。

【0048】

まず最初に、初期準備を行う。この初期準備では、液化ガス充填バルブ２ｇを介して第１タンク２ｂに液化ガスＬを充填し、真空ポンプ８によって、第１タンク２ｂから第２タンク４ｂまでの真空引きを行う。真空ポンプ８を第２タンク４ｂに接続し、真空ポンプ８を起動することによって、第１タンク２ｂから第２タンク４ｂまでに入っている空気を引き出す。ここで、第１タンク２ｂ側から十分に空気を引き出すことができないときには、真空ポンプ８を第１タンク２ｂに接続して真空引きを行う。

【0049】

このようにして、第１タンク２ｂから第２タンク４ｂまでの間から空気が排出されると、続いて、制御処理装置９は、ガス供給部２の第１ヒータ２ｃに第１タンク２ｂの内部を加熱させ、凝縮部５のポンプ５ｄに冷媒を強制流動させ、漏出実験装置３のモータ３ｂ１にシャフト３ｂ２を回転駆動させる。これによって、第１タンク２ｂに貯留された液化ガスＬが蒸発し、ガスＧが発生する。ガスＧが発生すると、第１タンク２ｂの内部圧力が上昇し、低圧の回収部４に向けてガスＧが流れる。

【0050】

ガスＧは、高圧空間３ａ１、ドライガスシール装置Ｘ、低圧空間３ａ２の順に流れ、低圧空間３ａ２に配置された熱交換器５ａにて冷却されて凝縮されることで液化ガスＬに戻る。なお、初期段階では、熱交換器５ａにて発生した液化ガスＬは、熱交換器５ａの表面に付着して滴下しない。このため、熱交換器５ａの表面全体が液化ガスＬの液膜によって覆われ、液化ガスＬが滴下するまで、低圧空間３ａ２へのガスＧの供給を続ける。そして、熱交換器５ａの表面が液化ガスＬの液膜によって覆われると、熱交換器５ａから滴下する液化ガスＬの流量と、低圧空間３ａ２に流れ込むガスＧの流量との比率が一定となる。つまり、低圧空間３ａ２に流れ込んだガスＧの流量に対応した量の液化ガスＬが熱交換器５ａから滴下してチャンバ３ａの外部に排出される。

【0051】

熱交換器５ａから滴下した液化ガスＬは、回収部４の第２タンク４ｂに流れ込み、この第２タンク４ｂに貯留される。そして、第２タンク４ｂに、所定量の液化ガスＬが貯留された時点で初期準備が完了する。なお、予め第２タンク４ｂに液化ガスＬを貯留しておくことで初期準備期間を短縮することも可能である。このため、第２タンク４ｂに液化ガスＬを供給するための液化ガス充填バルブを設置しておいても良い。

【0052】

このような初期準備が完了すると、続いて、制御処理装置９によって、ドライガスシール装置Ｘの検定を行うための測定準備が行われる。この測定準備について、図２のフローチャートを参照して説明する。

【0053】

まず制御処理装置９に対して、ドライガスシール装置Ｘの高圧側（高圧空間３ａ１）の温度Ｔｓ及び圧力Ｐｓが入力される（ステップＳ１）。これらの温度Ｔｓ及び圧力Ｐｓは、例えば、作業者によって手入力されたり、ネットワークを介して入力されたりする。

【0054】

続いて、制御処理装置９は、ステップＳ１で入力された圧力Ｐｓに基づいて、第１ヒータ２ｃの温度Ｔ１を設定する（ステップＳ２）。上述のように、第１ヒータ２ｃの温度Ｔ１（すなわち第１タンク２ｂの内部温度）は、第１タンク２ｂの内部における飽和蒸気圧を規定し、高圧空間３ａ１の圧力を規定する。つまり、制御処理装置９は、第１ヒータ２ｃの温度Ｔ１を設定することによって、高圧空間３ａ１の圧力を設定する。

【0055】

続いて、制御処理装置９は、第３ヒータ２ｆの温度Ｔ２をステップＳ１で入力された温度Ｔｓに設定する（ステップＳ３）。上述のように、第３ヒータ２ｆの温度Ｔ２は、高圧空間３ａ１の温度を規定する。つまり、制御処理装置９は、第３ヒータ２ｆの温度Ｔ２を設定することによって、高圧空間３ａ１の温度を設定する。

【0056】

そして、制御処理装置９は、ステップＳ２で設定した温度Ｔ１に基づいて第１ヒータ２ｃを加熱し（ステップＳ４）、ステップＳ３で設定した温度Ｔ２に基づいて第３ヒータ２ｆを加熱する（ステップＳ５）。なお、図２のフローチャートには示されていないが、制御処理装置９は、第１タンク２ｂで発生したガスＧが流路２ａにおいて凝縮しないように第２ヒータ２ｅを加熱する。また、制御処理装置９は、ガス供給部２と回収部４との間で、ガスＧが流れるのに十分な差圧が生じるように、第４ヒータ４ｄを加熱する。また、制御処理装置９は、冷媒がガスＧの凝集を行うのに必要な温度に保たれるように、第５ヒータ５ｆの温度調整を行う。

【0057】

続いて、制御処理装置９は、第４圧力温度計３ｃの出力温度が温度Ｔｓとなっているかの判定を行なう（ステップＳ６）。ここで、第４圧力温度計３ｃの出力温度が温度Ｔｓとなっていない場合には、制御処理装置９は、第３ヒータ２ｆの設定温度の調整を行い（ステップＳ７）、その後、調整した設定温度に基づいて再び第３ヒータ２ｆを加熱する（ステップＳ５）。例えば、第４圧力温度計３ｃの出力温度が温度Ｔｓよりも低い場合には、制御処理装置９は、第３ヒータ２ｆの温度を上昇させる。一方、第４圧力温度計３ｃの出力温度が温度Ｔｓよりも高い場合には、制御処理装置９は、第３ヒータ２ｆの温度を低下させる。

【0058】

ステップＳ６において、第４圧力温度計３ｃの出力温度が温度Ｔｓとなっている場合には、制御処理装置９は、第４圧力温度計３ｃの出力圧力が圧力Ｐｓとなっているかの判定を行う（ステップＳ８）。ここで、第４圧力温度計３ｃの出力圧力が圧力Ｐｓとなっていない場合には、制御処理装置９は、第１ヒータ２ｃの設定温度の調整を行い（ステップＳ９）、その後、調整した設定温度に基づいて再び第１ヒータ２ｃを加熱する（ステップＳ４）。例えば、第４圧力温度計３ｃの出力圧力が圧力Ｐｓよりも低い場合には、制御処理装置９は、第１ヒータ２ｃの温度を上昇させる。一方、第４圧力温度計３ｃの出力温度が温度Ｐｓよりも高い場合には、制御処理装置９は、第１ヒータ２ｃの温度を低下させる。

【0059】

そして、ステップＳ８において、第４圧力温度計３ｃの出力圧力が圧力Ｐｓとなっている場合には、制御処理装置９は、測定準備を完了する。つまり、制御処理装置９は、第４圧力温度計３ｃの出力温度及び出力圧力（すなわち高圧空間３ａ１の圧力及び温度）が、入力された温度Ｔｓと圧力Ｐｓとなるまで繰り返し第１ヒータ２ｃと第３ヒータ２ｆの温度調整を行い、この温度調整の完了をもって、測定準備を完了する。

【0060】

このような測定準備が完了すると、制御処理装置９は、ドライガスシール装置Ｘの検定を行う。続いて、このようなドライガスシール装置Ｘの検定工程について説明する。上述のように測定準備が完了した状態では、第１タンク２ｂにおいて発生したガスＧは、図１に示すように、第２ヒータ２ｅ、第１流量計６及びガス供給流量調整バルブ２ｊを介して高圧空間３ａ１に供給される。高圧空間３ａ１に供給されたガスＧの一部は、ドライガスシール装置Ｘを通過して低圧空間３ａ２に漏出する。低圧空間３ａ２に漏出したガスＧは、凝縮部５の熱交換器５ａによって冷却されて凝集し、液化ガスＬとなる。このような液化ガスＬは、低圧空間３ａ２の底部に接続された流路４ａに流れ込み、第２流量計７、メンテナンス用バルブ４ｅを介して第２タンク４ｂに流れ込む。

【0061】

このようにしてガスＧ及び液化ガスＬが流れると、第１流量計６、第２流量計７、第１圧力温度計２ｌ、第２圧力温度計２ｍ、第３圧力温度計２ｎ、第４圧力温度計３ｃ、第５圧力温度計３ｄ、第６圧力温度計４ｈ、第７圧力温度計４ｉから検出結果が出力される。ここで、制御処理装置９は、第１流量計６の検出結果と、第２圧力温度計２ｍの検出結果と、第３圧力温度計２ｎの検出結果とから、高圧空間３ａ１に流れ込むガスＧの質量流量を算出する。また、制御処理装置９は、第２流量計７の検出結果と、第６圧力温度計４ｈの検出結果とから、低圧空間３ａ２から排出された液化ガスＬの質量流量を算出する。そして、制御処理装置９は、上述のように算出した高圧空間３ａ１に流れ込むガスＧの質量流量と、低圧空間３ａ２から排出された液化ガスＬの質量流量との差分をドライガスシール装置Ｘにおける漏出量として算出する。制御処理装置９は、このようにして算出したドライガスシール装置Ｘにおける漏出量と、予め記憶する基準値と比較し、漏出量が基準値を下回ればドライガスシール装置Ｘを良と判定し、漏出量が基準値を上回ればドライガスシール装置Ｘを不良と判定し、この結果を検定結果として出力する。

【0062】

以上のような本実施形態の検定試験装置１においては、ドライガスシール装置Ｘを介して高圧空間３ａ１から低圧空間３ａ２に漏出したガスＧを凝縮部５によって凝縮し、液化状態のガス（液化ガスＬ）の流量を測定し、この測定結果からガスＧの漏出量を求める。つまり、本実施形態の検定試験装置１によれば、気体状態のガスＧに比べて温度や圧力による体積変化等の影響が少ない液化状態のガス（液化ガスＬ）の流量を測定し、この測定結果からガスＧの漏出量を求める。このため、ドライガスシール装置Ｘが設置される空間を実際の使用状態と同様に高温及び高圧の状態とした場合であっても、正確にガスＧの漏出量を求めることが可能となる。したがって、本実施形態の検定試験装置１によれば、ドライガスシール装置ＸにおけるガスＧの漏出量をより精度高く測定することが可能となる。したがって、漏出量が極めて微量であったとしても、正確に漏出量を測定することができる。

【0063】

また、本実施形態の検定試験装置１においては、ガス供給部２は、液化状態のガス（液化ガスＬ）を貯留する第１タンク２ｂと、第１タンク２ｂの内部温度を調整することによって高圧空間３ａ１でのガスＧの圧力を調整する第１ヒータ２ｃとを備える。このため、第１ヒータ２ｃの出力を調整することによって、容易に高圧空間３ａ１の圧力を調整することが可能となる。

【0064】

また、本実施形態の検定試験装置１においては、ガス供給部２は、第１タンク２ｂと高圧空間３ａ１との間の流路２ａに設置されると共に、流路２ａをガスＧの凝縮温度より高く加熱する第２ヒータ２ｅを備える。このため、第１タンク２ｂで発生したガスＧが高圧空間３ａ１に到達する前に凝集して液化ガスＬに戻ることを防止することができる。

【0065】

また、本実施形態の検定試験装置１においては、ガス供給部２は、高圧空間３ａ１の温度を調整することによって高圧空間３ａ１でのガスＧの温度を調整する第３ヒータ２ｆを備える。このため、高圧空間３ａ１におけるガスＧの温度調整をより正確に行うことができる。

【0066】

また、本実施形態の検定試験装置１においては、第２流量計７を通過した液化状態のガス（液化ガスＬ）を回収して貯留する第２タンク４ｂと、第１タンク２ｂから第２タンク４ｂまでを真空引きする真空ポンプ８とを備える。このため、第１タンク２ｂから第２タンク４ｂまでの間の空気を排出することができ、高圧空間３ａ１における圧力及び温度の調整をより正確に行うことが可能となる。

【0067】

また、本実施形態の検定試験装置１においては、第２タンク４ｂの内部温度を第１タンク２ｂの内部温度よりも低い温度に調整する第４ヒータ４ｄを備える。このため、ガス供給部２の圧力よりも回収部４の圧力を低くし、この差圧にてガスＧを容易に流すことが可能となる。

【0068】

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

【0069】

例えば、上記実施形態においては、本発明のシール部がドライガスシール装置Ｘである例について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、シール部がドライガスシール装置以外のものであっても良い。

【0070】

また、上記実施形態においては、ガスＧが、ヒートポンプに用いられる凝縮性ガスである例について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、どのようなガスを対象としても、より正確にシール部における漏出量を測定することが可能となる。

【0071】

また、上記実施形態においては、ドライガスシール装置Ｘの検定まで行う例について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、漏出量のみを算出して出力するようにしても良い。

【符号の説明】

【0072】

１……検定試験装置（漏出量測定装置）、２……ガス供給部（ガス供給手段）、２ａ……流路、２ｂ……第１タンク、２ｃ……第１ヒータ、２ｄ……液面計、２ｅ……第２ヒータ、２ｆ……第３ヒータ、２ｇ……液化ガス充填バルブ、２ｈ……液化ガス回収バルブ、２ｉ……吸排気用バルブ、２ｊ……ガス供給流量調整バルブ、２ｋ……安全弁、２ｌ……第１圧力温度計、２ｍ……第２圧力温度計、２ｎ……第３圧力温度計、３……漏出実験装置、３ａ……チャンバ、３ａ１……高圧空間、３ａ２……低圧空間、３ａ３……仕切板、３ｂ……回転装置、３ｂ１……モータ、３ｂ２……シャフト、３ｂ３……磁気カップリング、３ｃ……第４圧力温度計、３ｃ……圧力温度計、３ｄ……第５圧力温度計、４……回収部、４ａ……流路、４ｂ……第２タンク、４ｃ……液面計、４ｄ……第４ヒータ、４ｅ……メンテナンス用バルブ、４ｆ……吸排気バルブ、４ｇ……液化ガス回収バルブ、４ｈ……第６圧力温度計、４ｉ……第７圧力温度計、５……凝縮部（凝縮手段）、５ａ……熱交換器、５ｂ……循環流路、５ｃ……第３タンク、５ｄ……ポンプ、５ｅ……流量計、５ｆ……第５ヒータ、６……第１流量計、７……第２流量計（流量計）、８……真空ポンプ、９……制御処理装置（演算処理手段）、Ｇ……ガス、Ｌ……液化ガス、Ｘ……ドライガスシール装置（シール部）、Ｘ１……回転環、Ｘ２……固定環

【図1】

【図2】