JP2003075284A - 漏れ検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧縮機(2) などの製品の漏れ検査を簡単な設
備により１工程で容易かつ正確に行えるようにするとと
もに、コストも抑えられるようにする。 【解決手段】 音源の方向を特定可能な音源定位センサ
(1) を備えた防音箱(3)の内部に圧縮機(2) をセットし
て、圧縮機(2) の内部に流体を供給し、圧縮機(2) から
流体が流出しているときに、その吐出音の発生位置を複
数の音源定位センサ(1) により特定して、検査対象物に
おける漏れ位置(P) を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧縮機や熱交換器
のように密閉性の求められる製品における漏れ検査方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば空気調和装置などに用
いられている圧縮機の製造ラインにおいては、例えば２
工程からなる漏れ検査を実施している。具体的には、ま
ず図５に示すように超音波センサによる漏れ検査を行
い、次に図６に示すようにヘリウム／ハロゲンリークテ
ストを行っている。

【０００３】超音波漏れ検査は、図５に示すように、検
査対象品である圧縮機(51)を防音箱(52)の中にセットし
て行う。防音箱(52)の内部には、例えば各コーナーに超
音波センサ(53)が設けられており、圧縮機(51)には流体
が供給されている。このときに圧縮機から流体が漏れて
いると、その漏洩流体(54)の中に含まれている超音波成
分が超音波センサ(53)のいずれかによって検知される。
なお、圧縮機(51)を防音箱(52)の中にセットして検査を
行うのは、工場内で使用されるエアドライバ（図示せ
ず）など、周囲の超音波発生源による誤検知を防ぐため
である。

【０００４】流体漏れが検出された圧縮機(51)は、図６
のヘリウム／ハロゲンリークテストに回され、漏れ位置
(P) の特定を行う。このテストでは、先端にプローブ(5
5)を有するリークテスタ(56)を用い、ヘリウムガス等を
充填した圧縮機(51)の周りでプローブ(55)を移動させて
ガス漏れをスキャニングすることによって、漏れ位置
(P) を特定する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の検査方法で
は、２つの工程が必要であるため、検査時間が長くかか
り、作業コストも高くなる。また、ヘリウム／ハロゲン
リークテストは、設備コストが高く、ランニングコスト
も高い。さらに、ヘリウム／ハロゲンリークテストは温
度依存性を有するため、システムが複雑になったり検査
が正確さに欠けたりするおそれもある。

【０００６】本発明は、このような問題点に鑑みて創案
されたものであり、その目的とするところは、圧縮機な
どの製品の漏れテストを簡単な設備により１工程で容易
かつ正確に行えるようにするとともに、コストも抑えら
れるようにすることである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、音源の方向性
を特定できる音源定位センサ(1) を防音箱(3) の内面の
複数箇所に取り付けることにより、１回の検査で、漏れ
の有無を検出すると同時に、漏れ位置(P) も特定できる
ようにしたものである。

【０００８】具体的に、本発明が講じた第１の解決手段
に係る漏れ検査方法は、音源の方向を特定可能な複数の
音源定位センサ(1) を備えた防音箱(3) の内部に圧縮機
などの検査対象物(2) をセットして、検査対象物(2) の
内部に流体を供給し、検査対象物(2) から流体が流出し
ているときに、その吐出音の発生位置を複数の音源定位
センサ(1) により特定して、検査対象物(1) における漏
れ位置(P) を検出することを特徴としている。

【０００９】この第１の解決手段においては、以下のよ
うにして検査を行う。まず、防音箱(3) の内部に検査対
象物(2) をセットして検査対象物(2) の内部に圧縮空気
などの流体を供給する。この状態で、検査対象物(2) か
ら流体が漏洩していると、その漏洩に伴い音が発生す
る。このように音が発生すると、複数の音源定位センサ
(1) において音源の方向性が検出され、これらのセンサ
(1) に対する音源の方向性から、その音の発生位置が検
出される。このことにより、検査対象物(2) における漏
れ位置(P) が検出される。

【００１０】また、本発明が講じた第２の解決手段は、
上記第１の解決手段において、防音箱(3) を６面体と
し、音源定位センサ(1) を防音箱(3) の６面のそれぞれ
に２個一組で配置し、各組の音源定位センサ(1,1) を、
異なる向きで配置して検査を行うことを特徴としてい
る。

【００１１】また、本発明が講じた第３の解決手段は、
上記第２の解決手段において、防音箱(3) の各面に設け
られている２個一組の音源定位センサ(1,1) を、それぞ
れ、水平軸と鉛直軸に沿って配置して検査を行うことを
特徴としている。

【００１２】上記第２，第３の解決手段では、防音箱
(3) の６面のそれぞれに２個一組にして設けられた音源
定位センサ(1,1) により、検査対象物(2) における漏れ
位置(P) が特定される。各組の音源定位センサ(1,1) の
向きが異なるため、音源の方向性を広範囲で検出でき
る。

【００１３】また、本発明が講じた第４の解決手段は、
上記第１，第２または第３の解決手段において、検査対
象物が圧縮機(2) であることを特徴としている。

【００１４】この第４の解決手段では、検査対象物とし
て圧縮機(2) が防音箱(3) の内部にセットされ、上記第
１から第３の解決手段の方法に従って圧縮機(2) におけ
る漏れ位置(P) が特定される。

【００１５】

【発明の効果】上記第１の解決手段によれば、複数の音
源定位センサ(1) により、一回の検査で、防音箱(3) の
中にセットした検査対象物(2) からの流体の漏れの有無
とともに漏れ位置(P) の特定も行える。このため、検査
時間を短くでき、作業コストも低減できる。また、検査
が一度で済むために、複数の検査設備が不要となり、設
備コストも低減できる。さらに、この検査は温度に依存
しないため、システムが複雑になったり操作が煩雑にな
ったりすることもない。

【００１６】また、上記第２，第３の解決手段によれ
ば、防音箱(3) の６面のそれぞれに２個一組の音源定位
センサ(1,1) を設けて、それぞれの向きを変えて配置し
ているので、漏れ位置(P) を広範囲で正確に特定するこ
とが可能となる。

【００１７】また、上記第４の解決手段によれば、圧縮
機(2) における漏れの位置を簡単かつ正確に特定するこ
とが可能となる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて詳細に説明する。

【００１９】まず、本実施形態で用いられている音源定
位センサについて、図１から図３を参照して説明する。
図１は音源定位センサ(1) を防音箱(3) に取り付けた状
態の配置構成図、図２は音源定位センサ(1) の構成を示
す斜視図、図３は音源定位センサ(1) の部分拡大図（音
響センサの斜視図）である。図１及び図２は、便宜上、
輪郭と内部構造の両方を実線で示している。

【００２０】音源定位センサ(1) は、検査対象である圧
縮機(2) をセットする防音箱(3) の内面に取り付けられ
ている。防音箱(3) は６面体（立方体）であり、音源定
位センサ(1) は防音箱(3) の６面それぞれに２個一組に
して配置されている。

【００２１】上記音源定位センサ(1) は、図２に示すよ
うに、円筒状のケーシング(10)内に音響センサ(11)が設
けられたものである。また、音響センサ(11)は、図３に
示すように、半導体シリコン基板(11a) 上に、振動波を
受ける膜状のダイヤフラム(11b) と、該ダイヤフラム(1
1b) にその一端が連接されたバックボーン(11c) と、該
バックボーン(11c) に基部が連接された複数のカンチレ
バー(11d) とが設けられて構成されている。

【００２２】カンチレバー(11d) はそれぞれの厚さが一
定で長さが異なり、異なる共振周波数を有している。カ
ンチレバー(11d) は、ダイヤフラム(11b) 側が短く、ダ
イヤフラム(11b) から離れるにつれて漸次長くなるよう
に寸法設定され、各カンチレバー(11d) の共振周波数
が、ダイヤフラム(11b) から離れるに従って高周波数か
ら低周波数に移行するように構成されている。

【００２３】各カンチレバー(11d) は、これらの基部を
支持するバックボーン(11c) とともに、マイクロマシン
加工技術を用いて半導体シリコン基板(11a) 上に一体形
成されている。また、バックボーン(11c) は、ダイヤフ
ラム(11b) の側が広幅であり、反対側の端部が狭幅であ
って、これらの間で幅が連続的に変化している。

【００２４】この構成において、受波部であるダイヤフ
ラム(11b) で受けた音響信号または振動波はバックボー
ン(11c) に伝送され、各カンチレバー(11d) の共振周波
数で周波数分解される。つまり、ダイヤフラム(11b) が
振動し、その振動がバックボーン(11c) に伝播されると
きに、複数のカンチレバー(11d) が、それぞれの共振周
波数の振動成分に対応して共振する。

【００２５】また、カンチレバー(11d) の振動は、該カ
ンチレバー(11d) の根元に内蔵されているピエゾ抵抗
（図示せず）により電気信号に変換されて出力される。
ピエゾ抵抗は、音響信号または振動波の伝播によりカン
チレバーが共振したときの歪みに応じてその抵抗値を変
える抵抗素子である。

【００２６】上記音源定位センサ(1) のケーシング(10)
は円筒状であり、その両端部には端板(10a,10b) が設け
られている。上記音響センサ(11)は、図２におけるケー
シング(10)の下側の端板(10a) （以下、下板という）上
に設置され、図において上側の端板(10b) （以下、上板
という）には中心部に円形の開口(10c) が設けられてい
る。この開口(10c) には、外部の音をケーシング(10)内
に直接的に導入して音響センサ(11)のダイヤフラム(11
b) に案内するホーン(12)が導波路として設けられてい
る。また、上板(10b) の上面には、外部の音を反射させ
てケーシング(10)内に間接的に導入し、該間接音を音響
センサ(11)のダイヤフラム(11b) に案内する反射板(13)
が設けられている。

【００２７】このように、外部の音は、音響センサ(11)
のダイヤフラム(11b) に対して直接音と間接音の２種類
の音として導入される。ここで、一つの音源から直接音
と間接音が音響センサ(11)に導入されるときには、音が
音源から反射板(13)に向かってくる方向によって、特定
の周波数の音が干渉し合って打ち消される特性がある
（このことは、従来より、電気学会等において単耳音源
定位センサの研究論文として発表されている）。

【００２８】そこで、このことを利用して、音が音源か
ら反射板(13)に向かってくる全ての方向について、その
方向と打ち消される音の周波数とが１：１の関係になる
ようにしておけば、打ち消された周波数を調べることに
よって、どの方向から音が来たかを検出できる。このた
め、反射板(13)を特定形状に形成して、音の方向性と打
ち消される周波数が１：１の関係になるように構成し、
打ち消された音の周波数を検出することによって、音の
方向性を特定することができる。なお、圧縮機の漏れ音
は一定の帯域の音であるため、その帯域内で、音の方向
性と打ち消される周波数が１：１になるように反射板(1
3)を作るとよい。

【００２９】上述したように、音源定位センサ(1) は、
２個１組にして防音箱(3) の各面に取り付けられてい
る。具体的には、防音箱(3) の６面の内面には、各面に
２つずつ音源定位センサ(1) が取り付けられ、各組にお
いて一つは水平面に沿って、一つは鉛直面に沿って配置
されている。これにより、音源の方向性を縦横に広い範
囲で正確に特定できるようにしている。

【００３０】図４には、この実施形態の漏れ検査方法を
実施するシステムの全体構成を示している。防音箱(3)
に取り付けられた複数（この実施形態では１２個）の音
源定位センサ(1) には、それぞれアンプ(4)が接続され
ている。これらのアンプ(4)はマルチプレクサ(5) に接
続され、マルチプレクサ(5) は、サンプルホールド回路
(6) とＡ／Ｄコンバータ(7) を介して解析用コンピュー
タ(8) に接続されている。これにより、各センサ(1) に
ついて、各カンチレバーの出力をマルチプレクサにより
スイッチングして逐次読み出し、周波数毎の振動レベル
を得るようにしている。また、解析用コンピュータ(8)
には、予め圧縮機(2) の形状データが記憶されており、
検査出力を合成することにより、音源の位置（漏れ位置
(P) ）を特定するようにしている。

【００３１】−運転動作− 次に、このシステムによる圧縮機の漏れ検査方法につい
て説明する。

【００３２】まず、防音箱(3) の中に圧縮機(2) をセッ
トし、この圧縮機(2) に対してエアー供給管(9) からエ
アーなどの流体を供給する。このとき、圧縮機(2) から
流体漏れが生じていると、その漏れ位置(P) からは音が
発生する。この音は、各音源定位センサ(1) に導入され
る。

【００３３】音源定位センサ(1) において、受波部であ
るダイヤフラム(51b) に入射した音響信号はバックボー
ン(51c) に伝送され、各カンチレバー(51d) の共振周波
数で周波数分解される。カンチレバー(51d) の振動は、
該カンチレバー(51d) の根元に内蔵されているピエゾ抵
抗（図示せず）により電気信号に変換されて出力され
る。この出力信号は、アンプ(4) により増幅され、マル
チプレクサ(54)及びサンプル＆ホールド回路(55)により
周波数帯域毎に取り込まれ、さらにＡ／Ｄコンバータ(5
6)でデジタル信号に変換されたのち、解析用コンピュー
タ(8) に入力される。

【００３４】解析用コンピュータ(8) では、音源の位置
が特定される。具体的には、各音源定位センサ(1) に対
して、直接音と間接音が導入され、音源から音源定位セ
ンサ(1) への音の方向性に応じて、特定周波数の音が打
ち消されることから、打ち消された音の周波数を検出す
ることにより、それに対応する音の方向性（音源からセ
ンサ(1) への方向性）が検出される。そして、図４のデ
ィスプレイ画面(8a)上に示しているように、複数の音源
定位センサ(1) について音源の方向性を検出することに
より、音源の位置が特定される。図の例では、少なくと
も３面の音源定位センサ(1) に対する音の方向性を合成
することにより、音源の位置を特定する様子を示してい
る。

【００３５】−実施形態の効果− 本実施形態によれば、防音箱(3) の中にセットした圧縮
機(2) から流体が漏洩していると、複数の音源定位セン
サ(1) により、一回の検査で流体の漏れの有無とともに
漏れ位置(P) の特定を行える。このため、検査時間を短
くでき、作業コストも低減できる。また、検査が一度で
済むために、検査設備を簡単にでき、コストも低減でき
る。さらに、この検査は温度に依存しないため、補正の
必要などもなく、システムが複雑になったり操作が煩雑
になったりすることもない。

【００３６】また、防音箱(3) の６面のそれぞれに音源
定位センサを２個一組にして設け、一方を水平軸に沿っ
て、他方を鉛直軸に沿って配置しているので、漏れ位置
(P)を広範囲で正確に特定することが可能である。

【００３７】

【発明のその他の実施の形態】本発明は、上記実施形態
について、以下のような構成としてもよい。

【００３８】例えば、上記実施形態では、防音箱(3) の
６面全てについて、音源定位センサ(1) を２個１組で取
り付け、それぞれの面において一つを縦向きに、一つを
横向きに配置しているが、音源定位センサは必ずしもこ
のような配置にしなくてもよい。例えば、防音箱(3) の
６面を３組の対向面に分けて考えた場合に、各対向面の
一方にセンサ(1) を縦向きに、他方にセンサ(1) を横向
きにして配置するなど、センサの配置を変更してもよ
い。

【００３９】また、上記実施形態では、防音箱(3) を６
面体（立方体）にしているが、防音箱(3) は必ずしもこ
のような形状でなくてもよく、例えば他の多面体、筒
体、あるいは球体のような形状としてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る漏れ検査方法におい
て、音源定位センサを防音箱に取り付けた状態の配置構
成図である。

【図２】図１の漏れ検査方法に用いられる音源定位セン
サの概略構成を示す斜視図である。

【図３】音源定位センサを構成する音響センサの概略構
成を示す斜視図である。

【図４】実施形態に係る漏れ検査方法を行うシステムの
全体構成図である。

【図５】従来の漏れ検査方法の第１工程（超音波テス
ト）を示す図である。

【図６】従来の漏れ検査方法の第２工程（ヘリウム／ハ
ロゲンリークテスト）を示す図である。

【符号の説明】

(1) 音源定位センサ (2) 防音箱 (3) 防音箱 (4) アンプ (5) マルチプレクサ (6) サンプルホールド回路 (7) Ａ／Ｄコンバータ (8) 解析用コンピュータ (10) ケーシング (10a) 下板 (10b) 上板 (10c) 開口 (11) 音響センサ (11a) 半導体シリコン基板 (11b) ダイヤフラム (11c) バックボーン (11d) カンチレバー (12) ホーン (13) 反射板

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G064 AA11 AB16 AB22 BA03 BA08 BA28 BD04 BD33 2G067 AA34 CC04 DD13 EE08

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 音源の方向を特定可能な複数の音源定位
   センサ(1) を備えた防音箱(3) の内部に検査対象物(2)
   をセットして、検査対象物(2) の内部に流体を供給し、 検査対象物(2) から流体が漏洩しているときに、その吐
   出音の発生位置を複数の音源定位センサ(1) により特定
   して、検査対象物(2) における漏れ位置(P) を検出する
   ことを特徴とする漏れ検査方法。
2. 【請求項２】 防音箱(3) を６面体とし、 音源定位センサ(1) を、防音箱(3) の６面のそれぞれに
   ２個一組で配置し、各組の音源定位センサ(1,1) を異な
   る向きで配置して検査を行うことを特徴とする請求項１
   記載の漏れ検査方法。
3. 【請求項３】 防音箱(3) の各面に設けられている２個
   一組の音源定位センサ(1,1) を、それぞれ、水平軸と鉛
   直軸に沿って配置して検査を行うことを特徴とする請求
   項２記載の漏れ検査方法。
4. 【請求項４】 検査対象物が圧縮機(2) であることを特
   徴とする請求項１，２または３記載の漏れ検査方法。