JP6921094B2 - 漏洩検知用真空ベルプローブおよび漏洩検知方法 - Google Patents

Description

本発明は、真空ベルプローブおよび地下のガス管における漏洩を検知する方法に関する。

ガスは、地下のパイプにおける漏洩個所から漏れ出し、地面においてプローブを用いて検知できる。底部が開口した真空ベルハウジングを備え、漏洩が想定される個所の上方で地面に押しあてられる真空ベルプローブが知られている。典型的には、コンクリートまたはアスファルトからなる地面と、ベルハウジングとの間を十分に密閉して、ベルハウジング内に真空を生じさせるためには、真空ベルに特定の力を加える必要がある。真空ベルハウジングは、吸引用開口が十分に密閉されたときにベルハウジングを排気するため、真空ポンプに接続されている。

先行技術の真空ベルプローブは、操作者がプローブを持ち運んで、地面に押しあてるために長手形状のハンドルを既に備えている。プローブを地面と接触させて十分に密閉するために必要な力は、操作者により加えられねばならない。

また、地下でのガス漏洩が懸念される特定位置の地面に蛇腹状のプローブを配置して、地下のガス管から漏れ出すガスを検知することが知られている。このプローブは、操作者によって持ち運ばれる長手形状のハンドルの下端に蛇腹形状の吸引カップを備えている。この型のプローブとしては、例えば、インフィコン株式会社（INFICON AB，スウェーデン国）のサーフェスプローブ８６１２がある。このプローブは、吸引カップ内にガスを収集して、そのガスをガスセンサに送るために、大気圧よりも１００〜２００ｍｂａｒ低い範囲の真空を発生させる。このプローブは、地下からアスファルト表面またはコンクリート表面を通過させてガスを吸引するに足るほどの真空圧力を発生させることはできない。

本発明は、地下のパイプにおける漏洩を検知するための改良された真空ベルプローブを提供することを目的とする。

本発明の主題は、各独立請求項１，７および１０によって定義される。

そこで、本真空ベルプローブは、内部容積（内部体積空間）を囲み、かつ吸引用開口を備える底部を有する可撓性の吸引カップを備える。吸引用開口は、吸引カップの弾性よりも高い弾性を有する密閉リングによって囲まれている。密閉リングは、その地下でパイプに漏洩が想定される地面と接触する接触面を形成する。

本発明は、アスファルト舗装やコンクリート舗装などの硬い地面を通して、メタンなどの天然ガスを吸引するという着想に基づいている。これは、十分に低圧の真空を発生させることによって実現される。これによって得られる大きな利点は、先行技術の方法が必要としたような、地面に穴をあける必要はないということである。従来技術における地下のパイプにおける漏洩の検知方法では、硬い地面を通過したガスの直接吸引は達成されていない。

密閉リングは、吸引カップに接続された圧縮リングと、圧縮リングに接続された軟質の密閉リングから形成してもよい。この軟質の密閉リングの弾性は、圧縮リングの弾性よりも高い。前記軟質の密閉リングおよび／または圧縮リングは、扁平かつ円筒形であることが最も好ましい。圧縮リングは、吸引カップの底面または側壁の下方リングに取り付けられる。

吸引カップが地面に押し当てられると、弾性密閉リングが地面と接触して密閉状態となる。吸引カップの内部容積に接続された真空ポンプを用い、カップの内部が大気圧よりも２００ｍｂａｒ以上低い真空状態とされる。弾性密閉リングを比較的に小さな構造（小石や土など）に適合させながら、軟質の吸引カップが比較的に大きな構造に適合できるので、地下からのガスを、地面を通して吸引カップの内部容積へ吸引するための十分な気密状態が実現される。吸引カップ内で真空を発生させる際に、該吸引カップは蛇腹状に潰れ、地下のパイプにおける漏洩個所から漏れ出すガスが地面を通過し、そして、吸引カップを通って、吸引カップに接続されたガスセンサへと吸引される。

ガス検知器は、真空ベルプローブに離間して接続されており、下端に吸引カップを有する長手形状の（細長い）ハンドルに設けられていることが好ましい。また、ハンドルは、真空圧力を発生させる少なくとも１つの真空ポンプを有していてもよい。

真空ベルプローブ、真空ポンプおよびガス検知器を接続するガス流路は、外気に開口した排気口を備えていてもよい。また、ガス流路において真空ポンプとガス検知器との間に基準ガス入口と切換バルブが配置されていてもよい。切換バルブは、その切換状態に応じて、真空ベルプローブおよび排気口をガス検知器に、または、基準ガス入口をガス検知器に交互に接続するように構成してもよい。

真空ベルプローブは、少なくとも１つの踏込部を形成するヨークを備えていてもよく、操作者は、このヨークに足を載せて吸引カップを地面に押しつけてもよい。

一実施形態によれば、ハンドルはばね（スプリング）を備えており、このばねによって、ハンドルを損傷させることなく、ばねの上方でハンドル部をベルハウジングに対して傾斜させることができる。好ましくは、ハンドルは炭素繊維材料を含む、またはその全体が炭素繊維材料から形成されている。ハンドルにつかまりつつ、ベルハウジングに十分に大きな力を加えるために踏込面を踏み込んでも、ばねがあるのでハンドルが壊れることがない。ばねは、円筒状の引きばねであってもよい。

ハンドルは、吸引用開口に接続されるガスチューブを形成または具備するために中空であってもよい。吸引用開口から吸引されたガスは、次いで分析または検知のため、ハンドルを通ってセンサに案内されてもよい。

本発明は、また、本発明の真空ベルプローブと、上記のように、少なくとも１つのガス検知器と、真空ポンプとを備えるガス漏洩検知システムに関する。真空ポンプは、ガス流路において真空ベルプローブとガス検知器の間に配置され、真空ベルプローブを通してガスを引き込み、ガスをガス検知器へと送出する。特に、真空ポンプは、それが配置されるアスファルト表面またはコンクリート表面を通過させてガスを引きこむことができるほど強力である。

真空ポンプと少なくとも１つのガス検知器を接続する接続導管は、外気に開口した排気口を備えるか、またはこの排気口に接続されていることが好ましい。また、ガス漏洩検知システムは、基準ガス入口と、２つの切換状態の間を交互に切り換える切換バルブとを備えていてもよい。一方の切換状態では、基準ガス入口がガス検知器に接続される。他方の切換状態では、真空ベルプローブと真空ポンプ、または真空ベルプローブ、真空ポンプおよび排気口をそれぞれガス検知器に接続する。この実施形態において、排気口は、真空ポンプと切換バルブの間で接続導管に接続されていてもよい。切換バルブが、基準ガス入口をガス検知器に接続する切換状態にあるとき、真空ポンプは、真空ベルプローブに吸入されたガスを、外気に開口した排気口を介して送出する。これには、切換バルブが基準ガス入口をガス検知器に接続して、プローブおよび真空ポンプからガス検知器へのガス流路を閉じたとき、真空ポンプを動作させ続けてもよいという利点がある。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。

真空ベルプローブの第１実施形態を示す図である。 真空ベルプローブの第２実施形態を示す図である。 ガス漏洩検知システムのレイアウトの模式図である。 ガス漏洩検知システムの模式図である。 更なる実施形態における図３のレイアウトを示す図である。

図１には、第１実施形態に係る、長手形状の垂直ハンドル１４を備える真空ベルプローブ１０が示されている。ハンドル１４の下端には吸引カップ１２が接続されており、吸引カップ１２の内部容積３６を囲む可撓性の蛇腹を形成している。吸引カップ１２の上部１６はハンドル１４に接続されている。上部１６とは反対側にある吸引カップ１２の底部２０は吸引用開口２２を形成しており、軟質の密閉リング３２を備える。密閉リング３２の弾性は、吸引カップ１２の弾性よりも高い。アスファルト舗装などの地面に押しつけられると、密閉リング３２は、周囲の大気圧よりも少なくとも２００ｍｂａｒ低い真空圧力を生じさせ得る状態で、地面と接触する。

これにより、その地面の下で地下のパイプにおける漏洩個所から漏れ出すガスは、地面を通過して、そして吸引用開口２２を通過して内部容積３６へと吸引され、さらに中空のハンドル１４を通ってガス検知器１０２，１０４へと吸引される。

図２には、吸引カップ１２が扁平かつ円筒状であり、この吸引カップから長手形状のハンドル１４が上方に延びる、第２実施形態が示されている。

吸引カップ１２は、側壁１５と、上側に踏込面１８を形成する閉塞された上壁１６と、吸引用開口２２を形成する開口した底壁２０とを備える。

図面に示されていない引きばねが、上方ハンドル部とハンドル１４の下部２６の間に設けられている。これにより、２つのハンドル部を互いに対して傾斜させることができるので、上方ハンドル部を吸引カップ１２に対して傾斜させることができる。操作者が、上方ハンドル部につかまりつつ踏込面１８を踏み込んだとき、吸引カップ１２は上方ハンドル部に対して傾斜できる。これにより、ハンドル１４が壊れたり損傷したりすることが防止される。

図２に示されているように、円筒状の中実ゴム製の圧縮リング３０をベルハウジングの底部側２０に取り付け、独立気泡発泡ゴム製の軟質の密閉リング３２をベルハウジング１２とは反対側においてソリッドな圧縮リング３０に取り付けてもよい。軟質の密閉リング３２の下部３４は、地下でガス漏洩が懸念される個所の地面と気密状態で接触する接触面を形成している。

ハンドル１４は中空であり、吸引用開口２２を通って内部３６に吸引されたガスを該ハンドル１４を通ってガスセンサ１０２，１０４に案内するようにベルハウジング１２の内部３６に接続されたチューブを形成している。これらのガスセンサは、図４に示されているように、ハンドル１４の上端に接続されていてもよい。

図３には、図１および図２に記載の真空ベルプローブをガス漏洩検知システム１００に組み込んだ状態を示している。真空ベルプローブ１０は、試料ガス導管１１４を介して切換バルブ１１２に接続されている。試料ガス導管１１４は、ガス流路において真空ベルプローブ１０と切換バルブ１１２との間に配置された真空ポンプ１０６を備える。真空ポンプ１０６と切換バルブ１１２を接続している試料ガス導管１１４の部分は、入口導管１１６を介して排気口１０８に接続されており、これにより、試料ガス導管１１４を外気に接続している。

試料ガス導管１１４は、切換バルブ１１２の第１入口１１８に接続されている。切換バルブ１１２の第２入口１２０は、基準ガス導管１２２を介して基準ガス入口１１０に接続されている。

切換バルブ１１２は、試料ポンプ１２６を介して第１および第２ガス検知器１０２，１０４に接続された出口１２４をさらに備える。

切換バルブ１１２は２つの切換状態を有する。第１切換状態において、切換バルブは第１入口１１８を出口１２４に接続し、これにより、試料ガス導管１１４および真空ポンプ１０６を介してガス検知器１０２，１０４を真空ベルプローブ１０に接続する。第２切換状態において、切換バルブ１１２は第２入口１２０を出口１２４に接続し、これにより、基準ガス導管１２２および試料ポンプ１２６を介して基準ガス入口１１０をガス検知器１０２，１０４に接続する。

第２切換状態において、試料ガス導管１１４は切換バルブ１１２によって遮断される。次いで、真空ポンプ１０６は、切換バルブ１１２の閉鎖された第１入口１１８に対して送出を行う。しかしながら、排気口１０８および入口導管１１６により、真空ポンプ１０６は動作し続けることが可能である。

加えて、（アスファルトやコンクリートなどの）地面に対して密閉状態で吸引用開口２２を配置することにより、試料ガス導管１１４において顕著な圧力低下が生じ、流量を、試料ポンプ１２６の流量よりも更に低くすることができる。この場合、吸引ベルが持ち上げられて吸引用開口２２に空気が吸い込まれて蓄積したガスをセンサに送るまで、センサ信号が生じない。この断続的な信号応答を防止するために、排気口１０８および入口導管１１６を通る流れを別途設けることで継続的な試料ガス流が実現される。通常、真空ベルプローブ１０から得られる信号は極めて高いので、排気による試料ガスの希釈は問題とならない。

また、図５に示されているように、バルブをメインポンプの近くまで（すなわち、真空ベルの近くまで）下げて、入口１０８を避けることも可能である。図５の実施例は、主に図３の実施例に対応する。唯一の違いは、導管１１６が存在しないことにより、排気口１０８が、切換バルブ１１２の入口１１８に接続されていないことである。ポンプがベルに近く、かつベル容量が小さいほど、応答時間が短くなる。

加えて、速度／濃度の損失バランスを、バルブ１１２のデューティ比によって制御することも可能である。速度／濃度の損失バランスは、次のパラメータを選択または調整することで整えることが可能である：
入口１０８における制限、
試料ポンプ１２６の速度。

換言すれば、２つのポンプ１０６および１２６を有する構成により、一方では真空ベルプローブ１０を介してアスファルト表面を通じる真空を形成し、他方では試料ポンプ１２６を介して検知器１０２，１０４へと一定した試料の流れを吸引することができる。

図４には、ガス漏洩検知システム１００の外観の模式図が示されている。吸引カップ１２は、段付きの構造を有することによって吸引カップ１２の両側に踏込面４０を形成するヨーク３８によって覆われている。操作者は、各踏込面４０に足を載せて吸引カップ１２を地面に押しつけてもよい。

図面に示されていない圧縮プラグを吸引用開口２２に押し込み、吸引用開口２２を密閉してもよい。圧縮プラグはガス導管を有していてもよく、吸引カップ１２を孔に、例えば、ねじ係合によって固定するように適合されていてもよい。
なお本発明は、実施の態様として以下の内容を含む。
〔態様１〕
内部容積（３６）を形成し、底部に吸引用の開口（２２）が形成された可撓性の吸引カップ（１２）を備え、地下のガス管における漏洩を検知するために用いられる真空ベルプローブ（１０）において、
前記底部（２０）は、前記吸引カップ（１２）の弾性より高い弾性を有する軟質の密閉リング（３２）を備え、
該密閉リング（３２）は、前記吸引用開口（２２）をとり囲み、
地下におけるガス漏洩が懸念される地点において、地面と接触した際に、前記内部容積（３６）に真空を生成しうる気密状態をもたらす接触面を形成する、
ことを特徴とする、真空プローブ（１０）。
〔態様２〕
態様１に記載の真空ベルプローブ（１０）において、前記軟質の密閉リング（３２）は独立気泡発泡ゴム製である真空ベルプローブ（１０）。
〔態様３〕
態様１または２に記載の真空ベルプローブ（１０）において、前記吸引カップ（１２）は中実ゴム製である真空ベルプローブ（１０）。
〔態様４〕
態様１から３のいずれか一態様に記載の真空ベルプローブ（１０）において、前記吸引カップ（１２）は、前記内部容積（３６）内の真空圧力によって圧縮可能な蛇腹を形成している真空ベルプローブ（１０）。
〔態様５〕
態様１から４のいずれか一態様に記載の真空ベルプローブ（１０）において、前記底部（２０）は、前記吸引用開口（２２）を囲む圧縮リング（３０）を備え、前記圧縮リング（３０）に前記密閉リング（３２）が取り付けられる真空ベルプローブ（１０）。
〔態様６〕
態様１から５のいずれか一態様に記載の真空ベルプローブ（１０）において、前記底部（２０）とは反対側において前記吸引カップ（１２）の上部（１６）に接続された長手形状のハンドル（１４）をさらに備え、前記ハンドル（１４）は中空であり、前記内部容積（３６）に接続されるガスチューブを形成または具備している真空ベルプローブ（１０）。
〔態様７〕
ガス漏洩検知システム（１００）であって、
態様１から６のいずれか一態様に記載の真空ベルプローブ（１０）と、
前記真空ベルプローブ（１０）に離間して接続された少なくとも１つのガス検知器（１０２，１０４）と、
前記真空ベルプローブ（１０）と前記ガス検知器（１０２，１０４）とを接続するガス流路内に設けられた少なくとも１つの真空ポンプ（１０６）と、
を備えるガス漏洩検知システム（１００）。
〔態様８〕
態様７に記載のガス漏洩検知システム（１００）において、前記ガス流路内において前記真空ポンプ（１０６）と前記ガス検知器（１０２，１０４）との間に、外気に開口した排気口（１０８）をさらに備えるガス漏洩検知システム（１００）。
〔態様９〕
態様７または８に記載のガス漏洩検知システム（１００）において、
基準ガス入口（１１０）と、
切換バルブ（１１２）と、をさらに備え、
前記切換バルブ（１１２）は、その切換状態に応じて、前記真空ベルプローブ（１０）および前記排気口（１０８）を前記ガス検知器（１０２）に、または前記基準ガス入口（１１０）を前記ガス検知器（１０２）に交互に接続するように前記ガス流路において前記真空ポンプ（１０６）と前記ガス検知器（１０２，１０４）の間に配置されている、
ガス漏洩検知システム（１００）。
〔態様１０〕
態様１から６のいずれか一態様に記載の真空ベルプローブまたは態様７から９のいずれか一態様に記載のガス漏洩検知システムを用いて地下のガス管における漏洩を検知するための方法であって、
前記真空ベルプローブ（１０）を、地下におけるガス漏洩が懸念される地点において地面に設置し、前記接触面（３４）を前記地面とを接触させるステップと、
前記内部容積（３６）に接続された真空ポンプ（１０６，１２６）を作動させることによって、前記内部容積（３６）内に大気圧よりも低い真空圧力を発生させ、前記地面を通して前記内部容積（３６）へと、そして前記内部容積（３６）に接続されたガス検知器（１０２，１０４）へとガスを吸引するステップと、を含む方法。
〔態様１１〕
態様１０に記載の方法において、前記内部容積（３６）内で発生した前記真空は、大気圧よりも２００ｍｂａｒ程度またはそれよりも低い方法。
〔態様１２〕
態様１１に記載の方法において、達成可能なｐＶスループットは０．７Ｎ・リットル／分よりも高い方法。
〔態様１３〕
態様１０から１２のいずれか一態様に記載の方法において、前記真空は、大気圧よりも４００ｍｂａｒ程度またはそれよりも低く、好ましくは、ｐＶスループットが０．３Ｎ・リットル／分よりも高い方法。

１０ 真空ベルプローブ
１２ 吸引カップ
１４ ハンドル
１５ 側壁
１６ 上壁
１８、４０ 踏込面
２０ 底部
２２ 吸引用開口
３２ 密閉リング
３４ 接触面
３６ 内部容積
３８ ヨーク
１００ ガス漏洩検知システム
１０２、１０４ ガス検知器
１０６ 真空ポンプ
１０８ 排気口
１１０ 基準ガス入口
１１２ 切換バルブ
１１４ 試料ガス導管
１１６ 入口導管
１１８ 第１入口
１２０ 第２入口
１２２ 基準ガス導管
１２４ 出口
１２６ 試料ポンプ

Claims (12)

1. 内部容積（３６）を形成し、底部に吸引用の開口（２２）が形成された可撓性の吸引カップ（１２）を備え、地下のガス管における漏洩を検知するために用いられる真空ベルプローブ（１０）において、
   前記底部（２０）は、前記吸引カップ（１２）の弾性より高い弾性を有する軟質の密閉リング（３２）を備え、
   該密閉リング（３２）は、前記吸引用開口（２２）をとり囲み、
   地下におけるガス漏洩が懸念される地点において、地面と接触した際に、前記内部容積（３６）に真空を生成しうる気密状態をもたらす接触面を形成し、
   前記吸引カップ（１２）は、前記内部容積（３６）内の真空圧力によって圧縮可能な蛇腹を形成している、
   ことを特徴とする、真空プローブ（１０）。
2. 請求項１に記載の真空ベルプローブ（１０）において、前記軟質の密閉リング（３２）は独立気泡発泡ゴム製である真空ベルプローブ（１０）。
3. 請求項１または２に記載の真空ベルプローブ（１０）において、前記吸引カップ（１２）は中実ゴム製である真空ベルプローブ（１０）。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の真空ベルプローブ（１０）において、前記底部（２０）は、前記吸引用開口（２２）を囲む圧縮リング（３０）を備え、前記圧縮リング（３０）に前記密閉リング（３２）が取り付けられる真空ベルプローブ（１０）。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の真空ベルプローブ（１０）において、前記底部（２０）とは反対側において前記吸引カップ（１２）の上部（１６）に接続された長手形状のハンドル（１４）をさらに備え、前記ハンドル（１４）は中空であり、前記内部容積（３６）に接続されるガスチューブを形成または具備している真空ベルプローブ（１０）。
6. ガス漏洩検知システム（１００）であって、
   請求項１から５のいずれか一項に記載の真空ベルプローブ（１０）と、
   前記真空ベルプローブ（１０）に離間して接続された少なくとも１つのガス検知器（１０２，１０４）と、
   前記真空ベルプローブ（１０）と前記ガス検知器（１０２，１０４）とを接続するガス流路内に設けられた少なくとも１つの真空ポンプ（１０６）と、
   を備えるガス漏洩検知システム（１００）。
7. 請求項６に記載のガス漏洩検知システム（１００）において、前記ガス流路内において前記真空ポンプ（１０６）と前記ガス検知器（１０２，１０４）との間に、外気に開口した排気口（１０８）をさらに備えるガス漏洩検知システム（１００）。
8. 請求項６または７に記載のガス漏洩検知システム（１００）において、
   基準ガス入口（１１０）と、
   切換バルブ（１１２）と、
   をさらに備え、
   前記切換バルブ（１１２）は、その切換状態に応じて、前記真空ベルプローブ（１０）および前記排気口（１０８）を前記ガス検知器（１０２）に、または前記基準ガス入口（１１０）を前記ガス検知器（１０２）に交互に接続するように前記ガス流路において前記真空ポンプ（１０６）と前記ガス検知器（１０２，１０４）の間に配置されている、
   ガス漏洩検知システム（１００）。
9. 請求項１から５のいずれか一項に記載の真空ベルプローブまたは請求項６から８のいずれか一項に記載のガス漏洩検知システムを用いて地下のガス管における漏洩を検知するための方法であって、
   前記真空ベルプローブ（１０）を、地下におけるガス漏洩が懸念される地点において地面に設置し、前記接触面（３４）を前記地面とを接触させるステップと、
   前記内部容積（３６）に接続された真空ポンプ（１０６，１２６）を作動させることによって、前記内部容積（３６）内に大気圧よりも低い真空圧力を発生させ、前記地面を通して前記内部容積（３６）へと、そして前記内部容積（３６）に接続されたガス検知器（１０２，１０４）へとガスを吸引するステップと、
   を含む方法。
10. 請求項９に記載の方法において、前記内部容積（３６）内で発生した前記真空は、大気圧よりも２００ｍｂａｒ程度またはそれよりも低い方法。
11. 請求項１０に記載の方法において、達成可能なｐＶスループットは０．７Ｎ・リットル／分よりも高い方法。
12. 請求項９から１１のいずれか一項に記載の方法において、前記真空は、大気圧よりも４００ｍｂａｒ程度またはそれよりも低く、好ましくは、ｐＶスループットが０．３Ｎ・リットル／分よりも高い方法。

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