JP2003240670A - 気密漏れ検査方法及び装置 - Google Patents
気密漏れ検査方法及び装置Info
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Abstract
大気圧下で行え、かつ漏れ量の定量化、高精度化が実現
できる気密漏れ検査方法と装置を提供する。 【解決手段】 本発明の気密漏れ検査方法は、検査対象
物10の検査部位を囲むように形成されたカバー11
内、及び検出器17内にそれぞれ独立した気体の定常流
れを発生させる初期化段階と、検査対象物内にトレーサ
ガスを加圧封入し、カバーを検査部位に装着する検査前
段階と、カバーから吸引された漏れトレーサガスを含む
気体を検出器に導入して漏れを計測する計測段階と、計
測後に気体の流路系を形成する流路及び機器類をクリー
ンアップする浄化段階とを備えている。
Description
漏洩検査媒体(トレーサガス)を用いて、検査対象物の
気密漏れ検査を行う方法及び装置に関する。
査方法には、従来技術として、検査対象物から漏れ出た
トレーサガスの量を検出するヘリウムリークディテクタ
(ヘリウム漏洩検出器)を用いた検査法がある。この方
法としては、図2A及び図2Bに示されるように真空式
ヘリウムリーク検査方法とスニファ式ヘリウムリーク検
査方法の2つの方法がある。
ンプ3より排気され真空下にある真空容器2内に検査対
象物1を収容し、トレーサガスであるヘリウムを検査対
象物1中に加圧封入し、検査対象物1から真空容器2内
に漏れ出たヘリウムを検出器(ヘリウムリークディテク
タ)4に導入し、ヘリウムの質量分析を利用して検出す
るという手法である。なお、符号5は検出器4のための
排気ポンプ5であり、符号6は、バルブのコントロール
やデータを取得するための制御機器である。しかし、こ
の方法で微少量の漏れを高速、高精度に検出しようとし
た場合、検査対象物1を真空容器2内に入れ、検査対象
物の周囲、即ち真空容器2内を真空化した上で検出器4
を接続して使用しなければならない。また、真空容器2
の内部は、繰り返し使用時にヘリウムの吸着を可能な限
り減らすように面精度の高いものにする必要がある。
のものを検査しようとする場合、真空容器2が大型とな
り、その耐久性や面精度を確保するために多大な労力や
コストを必要とするという問題がある。また、検査時間
を短縮するためには大容量の真空容器2内をできるだけ
短時間で真空引きするために、真空引きのためのポンプ
を高能力のものにする必要があり、更なるコストアップ
となるという問題もある。更には、この真空式の検査方
法を利用するには、検査対象物1の形状は真空容器2に
入るものに制限されるという問題がある。
示されるスニファ式ヘリウムリーク検査方法は、ヘリウ
ムを加圧封入された検査対象物1は大気下にさらされた
ままの状態で置かれ、検出器(ヘリウムリークディテク
タ))4′に接続されたスニファプローブ7を検査対象
物1の外面に当接させて走査し、検査対象物1内部から
のヘリウムの漏れを検出するものである。なお、符号
5′は検出器4′内を排気するための排気ポンプであ
り、符号6′は、データ取得等のための外部機器であ
る。このスニファ式による方法は、検査対象物1の漏れ
位置や大雑把な漏れ量を知るには有効な手法であるが、
漏れ量の定量化や高精度化の実現は困難であるという問
題がある。
が壁や管やワイヤ等で複雑に入り込んだ状態になってい
る場合には、スニファプローブが検査対象物の検査部近
傍にまで近づくことができず、正確な検査ができない。
この問題を解決するものとして、特開2001−228
045号公報により開示されたリーク検知装置が知られ
ている。この公知のリーク検知装置は、スニファプロー
ブの吸込口を取付手段によって検査対象物の検査部近く
に着脱可能に取り付けられるようにしたものである。し
かしながら、この装置においても、漏れ位置をかなり正
確に特定できるが、漏れ量の定量化や高精度化は達成で
きない。
鑑みなされたもので、その目的は、以下のことを一挙に
実現するにある。 (1)小型の検査対象物に対する検査、或いは比較的大
型の検査対象物であっても検査部位を限定した検査に対
して微少量の気密漏れ検査の低コスト化を実現する。 (2)比較的大型又は複雑な形状のものの検査において
も、検査対象物全体を真空容器に入れることなく大気下
での検査を可能とする。 (3)大気圧下の検査においても従来のスニファ式ヘリ
ウムリークディテクタとは異なり、漏れの定量化、高精
度検出を実現する。 (4)気密漏れ検査において、検査対象物に対する制約
を緩和する。
決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に
記載の気密漏れ検査方法及び装置を提供する。請求項1
に記載の気密漏れ検査方法は、検査対象物の検査部位を
囲むように形成されたカバー内、及び検出器内にそれぞ
れ独立した気体の定常流れを発生させる初期化段階と、
検査対象物内にトレーサガスを加圧封入し、カバーを検
査部位に装着する検査前段階と、カバーから吸引された
漏れトレーサガスを含む気体を検出器に導入して漏れを
計測する計測段階と、計測後に気体の流路系を形成する
流路及び機器類をクリーンアップする浄化段階とを具備
している。これにより、検査対象物全体を真空容器に入
れることなく大気下での検査が可能であると共に、漏れ
量の定量化、高精度化が実現できる。
カバー内を流れる気体の定常流れと検出器内を流れる気
体の別の定常流れとが同一流量となるように調整される
もので、これにより、一層の漏れ量の定量化や高精度化
が実現できる。請求項3の該方法は、流路系を形成して
いる流路及び機器類をクリーンアップする浄化段階が、
3つのモードを含んでいるものであり、これによって、
流路及び機器類全体が完全にクリーンアップされ、トレ
ーサガスがカバー内や流路及び機器類内に残留すること
がなく、高精度な計測が可能となる。
が大気中に存在する場合は、漏れがないときの出力と漏
れを発生させているときの出力との差分によって計測を
行うものであり、これによって、大気中成分の変動の影
響を軽減している。請求項5に記載の気密漏れ検査装置
は、請求項1〜4の方法の発明を物の発明である装置発
明にしたものであり、その作用効果は、方法の発明と同
様である。
施の形態の気密漏れ検査方法及び装置について説明す
る。図1は、本発明の気密漏れ検査装置の全体構成を示
す図である。本発明の気密漏れ検査装置は、検査対象物
10の検査部位を囲うカバー11、気体の流路を切り替
え制御する第1〜第5の複数のバルブ12〜16、検査
対象物10から漏れたヘリウムの質量分析を行うヘリウ
ム検出器(ヘリウムリークディテクタ)17、流路内に
気体の流れを生み出すための第1と第2の2つの排気ポ
ンプ18,19、流路内の気体の流れを管理するための
圧力計20及び流量計21とそれらの出力をもとに流れ
の状態を制御する圧力制御機器22及び流量制御機器2
3、検査対象物10内部を真空引きした後にトレーサガ
ス(ヘリウム)を加圧封入するための真空装置(図示せ
ず)と加圧装置(図示せず)、及び装置全体の一連の動
作制御やデータ処理等を行うための制御機器24とから
構成されている。
のであればその全体を、大型のものであれば検査対象部
位だけを囲うことができ、カバー11の一方は検出器1
7へ通ずる流路へ接続され、他方が大気に開口してい
る。したがって、開口された方から積極的にカバー11
内に空気を流すことで、検査対象物10から漏れ出たト
レーサガスを逃がさないようにして検出器17に導くこ
とができる。
のバルブ12〜16を適宜切り替え操作することで、検
査対象物10からのトレーサガスの漏れをカバー11か
らヘリウム検出器17に導入するテスト流路系と、カバ
ー11内の大気の定常流れ及びヘリウム検出器17内の
同様な大気の定常流れとを作る二系統の初期流路系と、
機器及び流路内のクリーンアップを図る浄化流路系等の
流路系を形成することができる。
明する。まず、検査装置の初期状態においては、第1〜
第5のバルブ12〜16は図1のような状態になってお
り、カバー11から吸引された気体は、第1バルブ12
及び第2バルブ13を経由して第1排気ポンプ18から
排気される。一方、第2排気ポンプ19によって大気吸
引口aされた大気は、第3バルブ14及び第4バルブ1
5を通り、ヘリウム検出器17を経由して第2排気ポン
プ19から排気される。第1及び第2排気ポンプ18,
19の手前には、それぞれ流量計21が設けられてお
り、流量制御機23からの指令によって、これら二系統
の初期流路系の気体の流量は同じになるように調整され
ている。初期状態において、このような定常流れを予め
作っておくことにより、検査の高精度化、高速化を実現
している。
計測時においては、第1バルブ12と第3バルブ14と
が図1の状態から切り替え操作され、カバー11から吸
引された気体は、第1バルブ12→第3バルブ14→第
4バルブ15→ヘリウム検出器17→第2排気ポンプ1
9という経路で流れる。このとき、検査対象物10にト
レーサガス(ヘリウム)を封入する前であれば、周囲の
環境の大気中のヘリウム量を計測し、検査対象物10に
トレーサガスを加圧封入後であれば、大気中のヘリウム
に加えて検査対象物10からの漏れによるヘリウム量を
計測することになる。このときも、気体の流量は初期状
態のときと同じになるように調整されている。
と復帰動作は3モードある。まず、第1モードでは第1
〜第5のバルブ12〜16を初期状態(図1の状態)に
戻してカバー11から第1バルブ12及び第2バルブ1
3を経て第1排気ポンプ18に至る流路と、カバー11
内部とに残留したヘリウムを取り除き空気置換する。こ
のとき同時に検査対象物10からトレーサガスであるヘ
リウムを減圧し回収する。更に、もう一方の大気吸引口
aから第3バルブ14と第4バルブ15及びヘリウム検
出器17を経て第2排気ポンプ19に至る流路と、検出
器17内部の分析管内部との残留ヘリウムを取り除き空
気置換する。
13,14,15を図1の状態から切り替えて、カバー
11から第1バルブ12→第3バルブ14→第4バルブ
15→第2バルブ13を経由して第1排気ポンプ18に
至る流れを作り、第1、第3バルブ12,14間及び第
3、第4バルブ14,15間の流路内の残留ヘリウムを
取り除き空気置換する。また、同時に第5バルブ16を
図1の状態から切り替えて、大気吸引口bから第5バル
ブ16、ヘリウム検出器17を経由して第2排気ポンプ
19に至る流れを作り、ヘリウム検出器17内のヘリウ
ム除去を継続するとともに、流路が閉塞して第4バルブ
15とヘリウム検出器17間が真空引きされることによ
り、第4バルブ15や流路内に吸着しているヘリウムを
吸い出してしまうことを防いでいる。
ブ12及び第3バルブ14のみを図1の状態から切り替
える。これにより、第4バルブ14とヘリウム検出器1
7の間に残留したヘリウムを取り除くことができる。た
だし、このとき検出器17の分析管内に再度ヘリウムが
導入される場合があるので、復帰動作は上述した第1モ
ードから第3モードまでを数回繰り返す。
7からの出力を随時モニタし、大気中のヘリウム量の値
と大気中のヘリウムと漏れヘリウムとの加算量の値とか
ら漏れ量の演算を行ったり、大気中のヘリウム量の値か
ら周辺環境を監視したり、検査装置のクリーンアップ状
態の監視などを行う。
スとしてヘリウムを使用する場合について説明している
が、トレーサガスとしてはヘリウムに限らず炭酸ガスや
メタン等も使用可能である。また、検出器もヘリウムリ
ークディテクタのような質量分析を使ったものに限ら
ず、他の検出器も使用可能である。即ち、炭酸ガスやメ
タン等のトレーサガスを使用し、レーザ光の吸収を検出
するなど、他のガスと検出法の組み合わせによることも
可能である。
小型の検査対象物に対する検査、或いは比較的大型の検
査対象物であっても、検査部位を限定した検査に対して
検査対象物全体を真空容器に入れることなく大気下での
検査が可能となるので、検査が低コストとなる。また大
気圧下の検査において従来のスニファ式ヘリウムリーク
ディテクタとは異なり、テスト流路系とは別系統の流路
系で予めカバー内に気体の定常流れを作り出しておき、
検査時にその流れを検出器に導くことができる構造とな
っていること、及び検査前後の余分なトレーサガスがカ
バー内や流路内に残留するのを防止できる構造となって
いることから、漏れ量の定量化や高精度化が可能とな
り、安定した検査ができ、製品の品質が安定する。ま
た、トレーサガスの成分が大気中に存在する場合は、漏
れがないときの出力と漏れを発生させているときの出力
との差分を検査毎に調べることによって、大気中成分の
変動の影響を軽減することができる。
構成を示す図である。
法を、(b)は、従来のスニファ式ヘリウムリーク検査
方法を説明する図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 検査対象物中にトレーサガスを加圧封入
し、該検査対象物からのトレーサガスの漏れを検査する
気密漏れ検査方法において、この方法が、以下の各段
階、 (1)前記検査対象物の検査部位を囲むように形成さ
れ、一方が大気に開放され、他方が流路に接続している
カバー内に、第1排気ポンプにより気体の定常流れを発
生する第1の流路系と、この第1の流路系とは独立して
いて、大気吸引口から大気を吸引して検出器を経由して
第2排気ポンプより排出する大気の流れを発生する第2
の流路系とを形成する初期化段階と、 (2)前記検査対象物内にトレーサガスを加圧封入する
と共に、前記カバーを前記検査対象物の検査部位を囲む
ように装着する検査前段階と、 (3)漏れ計測時に、前記第2排気ポンプにより前記カ
バーから吸引された漏れトレーサガスを含む気体を前記
検出器に導入する流路系に切り替えて、前記検査部位か
らの漏れを計測する計測段階と、 (4)計測後に、気体の流路系を形成する流路及び機器
類をクリーンアップする浄化段階と、を具備することを
特徴とする気密漏れ検査方法。 - 【請求項2】 前記初期化段階において、前記第1の流
路系と前記第2の流路系とを流れる気体の流量が同じに
なるように調整されることを特徴とする請求項1に記載
の気密漏れ検査方法。 - 【請求項3】 前記浄化段階が、前記初期化段階の2つ
の独立した前記第1と第2の流路系を形成し、それぞれ
の流路系を形成する流路及び機器類をクリーンアップす
る第1モードと、前記第1排気ポンプにより、計測時の
流路系の一部流路と機器類とをクリーンアップする流路
系と、この流路系とは独立し、前記第2排気ポンプによ
り別の大気吸引口から大気を吸引して前記検出器をクリ
ーンアップする流路系とを形成する第2モードと、計測
時の流路系を形成して、残余の流路をクリーンアップす
る第3モードとの3つのモードを含んでいることを特徴
とする請求項1又は2に記載の気密漏れ検査方法。 - 【請求項4】 トレーサガスの成分が大気中に存在する
場合は、前記計測段階が、漏れがないときの前記検出器
の出力と漏れが発生しているときの前記検出器の出力の
差分によって計測を行っていることを特徴とする請求項
1〜3のいずれか一項に記載の気密漏れ検出方法。 - 【請求項5】 請求項1〜4のいずれか一項に記載の気
密漏れ検査方法を実施するための気密漏れ検査装置。
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