JP2007147559A - リーク検査方法およびリーク検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被検査体にダメージを与えることなく、そのリーク検査を短時間に効率良く実行することのできるリーク検査方法およびリーク検査装置を提供する。
【解決手段】被検査体に一定量の流体を供給し、或いは上記被検査体から一定量の流体を排出した後、前記被検査体を一定時間に亘って封止し、その後、前記被検査体を開放して該被検査体から流出または流入する流体の量を計測し、前記被検査体に出入りする流体量の差から前記被検査体の密閉性を検査する。
【選択図】図１

Description

本発明は、被検査体の密閉性を上記被検査体にダメージを与えることなく短時間に効率良く検査することのできるリーク検査方法およびリーク検査装置に関する。

自動車のヘッドライト等に代表される電装品の中には、不活性ガスを封入して使用される等、密閉性が要求されるものが多い。この種の電装品の密閉性の検査法として、密閉容器をなす被検査体内の圧力を一定に保つように流体を供給および排出させ、或る一定の区間を区切って流体の流入量と流出量とを計測して、その流量差から流体のリーク量を求める手法が知られている（例えば特許文献１を参照）。

また被検査体と基準容器とにそれぞれ一定の検査圧力を付与し、その後、上記被検査体と基準容器とを連結してこれらの間に流れる流体流量を計測することで前記被検査体におけるリークの有無を検査することも知られている（例えば特許文献２）。更には被検査体から流出または流入する流体による上記被検査体内の圧力の時間的変化から、或いは大気以上に加圧または減圧した被検査体から流出する、または被検査体に流入する気体の流量を計測することで、そのリーク量を計測することも提唱されている（例えば特許文献３を参照）。
特公昭５２−２４４３６号公報 特開平３−７７０４１号公報 特開平１０−１８５７４９号公報

しかしながら上述した従来のリーク検査の手法においては、被検査体の温度やその周囲温度の影響を受け易い上、被検査体の加圧／減圧に多大な時間が掛かったり、更には被検査体を過剰に加圧／減圧すると、これによって被検査体が破損する等のダメージを受ける虞があった。しかも被検査体が射出成形によって製造され、十分に冷却・固化される前にその検査工程に送り込まれるようなものである場合、その加圧／減圧に伴って被検査体が変形する虞もある。

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、被検査体にダメージを与えることなく、そのリーク検査を短時間に効率良く実行することのできるリーク検査方法およびリーク検査装置を提供することにある。

上述した目的を達成するべく本発明は、例えば被検査体に一定量の流体を供給して、或いは被検査体から一定量の流体を排出して上記被検査体の内部を昇圧または減圧した後、被検査体を一定時間に亘って封止すると、仮に被検査体にリークがあれば被検査体内の流体の量が変化することに着目している。そこで本発明に係るリーク検査方法は、被検査体に一定量の流体を供給し、或いは上記被検査体から一定量の流体を排出した後、前記被検査体を一定時間に亘って封止し、その後、前記被検査体を開放して該被検査体から流出または流入する流体の量を計測し、前記被検査体に出入りする流体量の差から前記被検査体の密閉性を検査することを特徴としている。

ちなみに前記被検査体に供給する、或いは前記被検査体から排出する流体の量、および前記被検査体の開放時に該被検査体から流出または流入する流体の量については、質量流量計を用いて計測される質量流量の積算値として求めることが好ましい。また前記被検査体への一定量の流体の供給、または前記被検査体からの一定量の流体の排出は、前記被検査体に加圧源または減圧源を選択的に接続して行うようにすれば十分である。

また本発明に係る別のリーク検査方法は、密封された被検査体を収納した容器に一定量の流体を供給し、または前記容器から一定量の流体を排出した後、前記容器を一定時間に亘って封止し、その後、前記容器を開放して前記容器から流出または流入する流体の量を計測し、前記容器に出入りする流体量の差から前記被検査体の密閉性を検査することを特徴としている。

この場合においても前記容器に供給する、或いは前記容器から排出する流体の量、および前記容器の開放時に該容器から流出または流入する流体の量については、質量流量計を用いて計測される質量流量の積算値として求めることが好ましい。また前記容器への一定量の流体の供給、または前記容器からの一定量の流体の排出は、前記容器に加圧源または減圧源を選択的に接続して行うようにすれば十分である。

また本発明に係るリーク検査装置は、
<ａ> 被検査体、或いは密封された被検査体を収納した容器に加圧源または減圧源を選択的に接続する第１の弁と、
<ｂ> 前記被検査体または前記容器を選択的に開放する第２の弁と、
<ｃ> これらの第１または第２の弁を介して前記被検査体、若しくは前記容器に出入りする流体の質量流量を計測する質量流量計と、
<ｄ> 前記第１の弁を開放して前記被検査体、若しくは前記容器に一定量の流体を供給し、また一定量の流体を排出した後、前記第１の弁を閉じて前記前記被検査体、若しくは前記容器を一定時間に亘って封止し、その後、前記第２の弁を開放する弁制御手段と、
<ｅ> この弁制御手段の下で前記被検査体、若しくは前記容器に出入りする流体量を前記質量流量計にてそれぞれ求めて、上記流体量の差から前記被検査体の密閉性を検査する検査手段と
を備えて構成される。

このリーク検査装置においても前記容器に出入りする流体量については、前記質量流量計にて計測される流体の質量流量の積算値として求めるようにすれば良い。尚、上記流体については、一般的には空気を加圧または減圧して用いるようにすれば十分であるが、場合によっては窒素ガス等を用いることも勿論可能である。また質量流量計については、流量制御機能を備えたものを用いるようにしても良い。

本発明に係るリーク検査方法によれば、被検査体に一定量の流体を供給し、或いは被検査体から一定量の流体を排出した後、被検査体を一定時間に亘って封止し、その後、上記被検査体の開放に伴って被検査体から流出する、或いは流入する流体の量を計測し、被検査体に出入りする流体量の差を求めてリークの有無を検査するので、非常に簡単にリーク検査を実行することができる。特に流体の流量を計測しながら被検査体に一定量の流体を供給し、或いは一定量の流体を排出し、被検査体を一定時間に亘って封止した後に被検査体を開放したときに被検査体から流出する、或いは流入する流体の量を計測するだけで良いので、その検査作業が非常に簡単である。

しかも流体の流量を計測しながら被検査体への流体の供給し、或いは被検査体からの流体の排出を制御するので被検査体に過剰な圧力を加えることがない。またその加圧源または減圧源として圧力の高いものを用いても、被検査体に一定量の流体を正確に供給／排出することができるので、被検査体への流体の供給／排出に要する時間を短くして、その検査時間の短縮化を図り得る等の効果が奏せられる。特に質量流量計を用いて質量流量を計測しているので、被検査体およびその周囲の温度変化や圧力変化の影響を受けることなく高精度にリーク検査を行うことかできる。しかもそのリーク量を高精度に計測し得ると言う効果が奏せられる。

尚、被検査体に一定量の流体を供給し、或いは被検査体から一定量の流体を排出して被検査体の内部を昇圧または減圧することに代えて、被検査体を収容した容器に一定量の流体を供給し、或いは容器から一定量の流体を排出して被検査体の外部を昇圧または減圧し、その後に該容器を一定時間に亘って封止した後に容器を開放し、このときに容器から流出する、或いは容器に流入する流体の量を計測すれば、前記被検査体をその外側からリーク検査することができる。従って被検査体を収容する容器を必要とするが、既に密閉された構造体をなす被検査体をリーク検査する場合に非常に有効である。

また本発明に係るリーク検査装置によれば、被検査体、或いは密封された被検査体を収納した容器に加圧源または減圧源を選択的に接続する第１の弁と、前記被検査体または前記容器を選択的に開放する第２の弁とを備え、これらの第１および第２の弁をそれぞれ開放制御しながら、前記被検査体または前記容器に出入りする流体の流量を計測するだけで良いので、その構成が簡単であり、しかもその制御も簡単であり、更には質量流量計を用いて流体の質量流量を正確に計測し得るのでリーク検査の精度を十分に高くし得る等の効果が奏せられる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態に係るリーク検査方法と、この検査方法を実施するに好適なリーク検査装置について、例えば射出成形により製造される自動車用ヘッドランプ（ランプユニット）等の密閉部品を被検査体とするリーク検査を例に説明する。
図１は、リーク検査装置の第１の実施形態を示す概略構成図で、Ａはリーク検査の対象である被検査体を示している。このリーク検査装置は、基本的には第１の弁（バルブ）１を介して被検査体Ａへの流体（例えば空気）の供給路を形成する第１の管路２と、第２の弁（バルブ）３を介して上記被検査体Ａからの流体を排出路を形成する第２の管路４とを備え、これらの管路２,４にそれぞれ質量流量計５,６を介挿して構成される。そして計測制御部７は、後述するように前記第１および第２の弁１,３を択一的に開放制御すると共に、これに伴って前記被検査体Ａに出入りする流体の流量を質量流量計５,６にてそれぞれ計測し、上記流量の積算値として示される前記被検査体Ａに出入りした流体の量（流入量・流出量）の差から前記被検査体Ａのリークの有無を判定するものとなっている。

尚、上記の如く構成されたリーク検査装置において、前記被検査体Ａに一定量の流体を供給してリーク検査を実行するべく前記第１の管路２に昇圧ポンプ等の加圧源８を接続した場合には、前記第２の管路４は大気に開放され、また前記被検査体Ａから一定量の流体を排出してリーク検査を実行するべく前記第２の管路４に真空ポンプ等の減圧源９を接続した場合には、前記第１の管路３は大気に開放される。

図２は、上述した如く構成されたリーク検査装置を用い、代表的には前記被検査体Ａに一定量の流体（空気）を供給して実行されるリーク検査の実行手順、具体的には前記計測制御部７の概略的な制御手順を示している。このリーク検査は、上述したように第１の管路２に昇圧ポンプ等の加圧源８を接続し、一方、前記第２の管路４を大気に開放した状態で実行される。そして計測制御部７は、先ず第１の弁１を開放し、前記加圧源８から供給される流体を被検査体Ａに供給する［ステップＳ１］。この加圧源８から被検査体Ａへの流体の供給は、第１の管路２に介挿された質量流量計５にて流体の質量流量を計測しながら行われ、その質量流量の積算値（流入量）Ｑinが一定量となるまで行われる。この被検査体Ａへの一定量の流体の供給により被検査体Ａの内圧が所定の圧力まで高められる。そして被検査体Ａに一定量の流体が供給されたならば、前記第１の弁１を閉じることで被検査体Ａを封止する［ステップＳ２］。

しかる後、第１および第２の弁３,４をそれぞれ閉塞した状態を保って、上記被検査体Ａの封止状態を一定時間に亘って保持する［ステップＳ３］。この封止時間は被検査体Ａの仕様や、被検査体Ａに供給する流体の量（圧力）等に応じて設定される。そして上記一定時間を経過したならば前記第２の弁４を開放し、被検査体Ａに供給した流体を第２の管路４を介して外部（大気）に排出する［ステップＳ４］。この際、第２の管路４に介挿された質量流量計６を用いて被検査体Ａから外部に流れ出す流体の流量を計測し、その積算値として上記被検査体Ａから外部に流れ出した流体の量（流出量）Ｑoutを求める［ステップＳ５］。

そして前述した質量流量計５を用いて計測された被検査体Ａへの流体の供給量（流入量と）Ｑinと、質量流量計６を用いて計測された被検査体Ａからの流体の流出量Ｑoutとの差ΔＱを求め、その差ΔＱから前記被検査体Ａにおける流体の漏れ（リーク）量を評価する［ステップＳ６］。即ち、被検査体Ａにリークがない場合には、被検査体Ａに供給した流体は、第２の弁３の開放に伴って被検査体Ａから流れ出すので、当然のことながらその流出量Ｑinは被検査体Ａへの流体の供給量Ｑinに等しくなる。しかし被検査体Ａにリークがあるならば、図３に示すように被検査体Ａの封止期間において被検査体Ａに供給した流体は徐々にリークし、その量が減少することになる。この結果、第２の弁３の開放に伴って被検査体Ａから流れ出す流体の量が減少するので、そのときの流体の流出量Ｑoutは前述した流入量Ｑinよりも少なくなる。

従って上述した如くして被検査体Ａへの流体の流入量Ｑinと被検査体Ａからの流体の流出量Ｑoutとをそれぞれ計測し、これらの差ΔＱを求めることで被検査体Ａのリークの有無、ひいてはそのリーク量を上記差ΔＱとして正確に評価することが可能となる。換言すれば被検査体Ａに供給した流体の流入量Ｑinと、被検査体Ａを一定時間に亘って封止した後に被検査体Ａから流れ出す流体の流出量Ｑoutとを比較し、これらの流入量Ｑinと流出量Ｑoutとが異なる場合には、被検査体Ａを一定時間に亘って封止していたにも拘わらず被検査体Ａから流体が流れ出していると判断することができるので、これによって被検査体Ａにリーク箇所が存在することを検出することが可能となる。

尚、上述した実施形態は被検査体Ａに一定量の流体を供給して被検査体の内圧を高め、被検査体Ａを封止した状態で流体が被検査体Ａから漏れ出るか否かを判定した。しかし前述した加圧源８に代えて減圧源９を接続し、被検査体Ａから一定量の流体（空気）を排出して検査体の内圧を低くして、この状態で被検査体Ａを封止して被検査体Ａに流体（空気）が侵入するか否かを判定するようにしても良い。即ち、被検査体Ａからの流体の排出量Ｑoutと、一定時間の封止の後に被検査体Ａに流れ込む流体の量Ｑinとを計測し、これらの流入量Ｑinと流出量Ｑoutとを比較することによっても同様にして被検査体Ａのリークを判定することができる。

また上述した実施形態では２個の質量流量計５,６を用いて被検査体Ａに供給する（流れ込む）流体の量Ｑinと、被検査体Ａから排出する（流れ出す）流体の量Ｑoutとをそれぞれ独立に計測したが、流体の通流方向に拘わらずその流量を計測可能な双方向性の質量流量計を用いれば、図４に示すように１個の質量流量計５を用いるだけでリーク検査装置を構築することができる。即ち、被検査体Ａの流体入出力口（リークテスト口）に質量流量計５を接続し、この質量流量計５を介して第１の管路１と第２の管路３とを分岐して形成し、これらの各管路１,３にそれぞれ弁２,４を設けるようにすれば良い。このようにリーク検査装置を構成しても先の実施形態と同様にして被検査体Ａのリーク検査を実施することができる。

ところで上述した各実施形態は、被検査体Ａの内圧をその外部より高くし、或いは低くして外部との間のリークを検査した。しかし、例えば被検査体Ａが予め密封されているような場合には、例えば図５に示すように上記被検査体Ａを収容可能な容器１０を準備し、この容器１０に対して一定量の流体（空気）を供給し、或いは廃棄した後に容器１０を封止し、その後、容器１０を開放した際に該容器１０から流れ出す流体の量または容器に流入する流体の量を計測するようにしても良い。尚、上記容器１０は、予めそれ自体のリークがないことを確認されたものである。

このような容器１０を用いた検査法によれば、被検査体Ａの内圧を一定に保ったまま、被検査体Ａを収納した容器１０内の圧力、即ち、被検査体Ａの外圧を一定量の流体の供給によって高め、或いは一定量の流体の排出によって低くすることができるので、先の実施形態と同様にして被検査体Ａの内外に圧力差を与えて被検査体Ａにおけるリークの有無を検査することができる。具体的には被検査体Ａにリークが存在すれば、容器１０に供給した流体は容器１０の一定時間に亘る封止期間において徐々に被検査体Ａに入り込むのでその量が次第に減り、容器１０を開放したときに容器１０から流れ出る流体の量が減少する。従って容器１０に供給した流体の供給量Ｑinと、容器１０から流れ出る流体の流出量Ｑoutとをそれぞれ計測すれば、これらの流入量Ｑinと流出量Ｑoutとから被検査体Ａのリークの有無を検出することが可能となる。

尚、容器１０から一定量の流体を排出して容器１０の圧力を低くした場合には、容器１０の一定時間に亘る封止期間において被検査体Ａに封入されている流体が徐々に容器１０内に流れ出る。この結果、容器１０を開放したときに容器１０から流れ出る流体の量が増加するので、同様にして容器１０に対する流体の流入量Ｑinと流出量Ｑoutとを比較することで被検査体Ａのリークの有無を検出することが可能となる。従ってこのようなリーク検査方法を採用すれば、被検査体Ａが既に封止されたものであるような場合であっても、被検査体Ａの封止を解くことなくそのリーク検査を行い得るので、その実用的利点が絶大である。

かくして上述した各実施形態に示されるリーク検査方法およびリーク検査装置によれば、被検査体Ａまたは被検査体Ａを収納した容器１０に一定量の流体を供給・排出した後、被検査体Ａまたは容器１０を一定時間に亘って封止し、この封止期間に被検査体Ａの内側と外側との間で流体が移動しているか否かを、前記被検査体Ａまたは容器１０を開放したときに流出するまたは流入する流体の量を計測することで判断するので、被検査体Ａのリークを簡単に、しかも確実に検査することができる。しかも質量流量計５,６を用いて流体の質量流量を計測しながらその流入量Ｑinと流出量Ｑoutとを計測するので、例えば被検査体Ａや周囲の温度、更には温度変化に拘わることなくそのリーク検査を正確に行い得る。従って被検査体Ａがプラスチック等の射出成形により製造されるものであって、その除熱が十分に行われる前にリーク検査に供せられるような場合であっても、残熱の影響を受けることなくリーク検査を実行し得る。特に周囲温度によって流体の圧力が変化するような場合であっても、その圧力に拘わることなくリーク検査を行い得るので、圧力安定までの時間を見込む必要がない等の利点がある。つまり温度や圧力の影響を受けることなくリーク検査を高精度に実行することができる。

また上述したように流体の流量を監視しながら被検査体Ａに一定量の流体を供給または排出するだけなので被検査体Ａに余分な圧力負担を掛けることがなく、従って被検査体Ａの機能を損なうことなしにそのリーク検査を行い得る。しかも流体の流量を監視しながら被検査体Ａに一定量の流体を供給または排出するので、加圧源８または減圧源９として加圧／減圧能力の高いものを用いて高速に流体を供給／排出しても、その供給量または排出量を精度良く一定化することができる。従って高速に流体の供給／排出を行い得る分、リーク検査の所要時間を短縮することができる。

尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば被検査体Ａに供給する流体の量を予め測定してボンベ等に準備しておき、これを被検査体Ａに供給するようにしても良い。また流体として窒素等の不活性ガスを用いるようにしても良い。この場合には、被検査体Ａの内部に存在する空気と上記不活性ガスとが混じることになるので、被検査体Ａから流出する流体の量に所定の係数を乗じて、その流出量を求めるようにすれば良い。また予め不活性ガスを封入した被検査体Ａを検査する場合にも、同様に流体の流出量を補正するようにすれば良い。

また複数の被検査体Ａを一定の条件で順次リーク検査を実行する場合には、予め被検査体Ａを開放したときに流出する流体の流量の変化特性を調べておき、リーク検査時における流体の流出量がどのように変化するかを調べるようにしても良い。このようにすれば被検査体Ａからの流体の流出が完全に終わる前にリークの有無を判断することが可能となるので、リーク検査の所要時間を短くすることができる。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

本発明の一実施形態に係るリーク検査装置の概略構成図。 図１に示すリーク検査装置を用いて実行されるリーク検査方法の処理手順を示す図。 リーク検査の概念を示す図。 本発明の別の実施形態に係るリーク検査装置の概略構成図。 本発明の更に別の実施形態に係るリーク検査装置の概略構成図。

符号の説明

Ａ 被検査体
１,３ 弁
２,４ 管路
５,６ 質量流量計
７ 計測制御部
８ 加圧源
９ 減圧源
１０ 容器

Claims (8)

1. 被検査体に一定量の流体を供給し、或いは上記被検査体から一定量の流体を排出した後、前記被検査体を一定時間に亘って封止し、
   その後、前記被検査体を開放して該被検査体から流出または流入する流体の量を計測し、前記被検査体に出入りする流体量の差から前記被検査体の密閉性を検査することを特徴とするリーク検査方法。
2. 前記被検査体に供給する、或いは前記被検査体から排出する流体の量、および前記被検査体の開放時に該被検査体から流出または流入する流体の量は、質量流量計を用いて計測される質量流量の積算値として求められるものである請求項１に記載のリーク検査方法。
3. 前記被検査体への一定量の流体の供給、または前記被検査体からの一定量の流体の排出は、前記被検査体に加圧源または減圧源を選択的に接続して行われるものである請求項１に記載のリーク検査方法。
4. 密封された被検査体を収納した容器に一定量の流体を供給し、または前記容器から一定量の流体を排出した後、前記容器を一定時間に亘って封止し、
   その後、前記容器を開放して前記容器から流出または流入する流体の量を計測し、前記容器に出入りする流体量の差から前記被検査体の密閉性を検査することを特徴とするリーク検査方法。
5. 前記容器に供給する、或いは前記容器から排出する流体の量、および前記容器の開放時に該容器から流出または流入する流体の量は、質量流量計を用いて計測される質量流量の積算値として求められるものである請求項４に記載のリーク検査方法。
6. 前記容器への一定量の流体の供給、または前記容器からの一定量の流体の排出は、前記容器に加圧源または減圧源を選択的に接続して行われるものである請求項４に記載のリーク検査方法。
7. 被検査体、或いは密封された被検査体を収納した容器に加圧源または減圧源を選択的に接続する第１の弁と、
   前記被検査体または前記容器を選択的に開放する第２の弁と、
   これらの第１または第２の弁を介して前記被検査体、若しくは前記容器に出入りする流体の質量流量を計測する質量流量計と、
   前記第１の弁を開放して前記被検査体、若しくは前記容器に一定量の流体を供給し、また一定量の流体を排出した後、前記第１の弁を閉じて前記前記被検査体、若しくは前記容器を一定時間に亘って封止し、その後、前記第２の弁を開放する弁制御手段と、
   この弁制御手段の下で前記被検査体、若しくは前記容器に出入りする流体量を前記質量流量計にてそれぞれ求めて、上記流体量の差から前記被検査体の密閉性を検査する検査手段と
   を具備したことを特徴とするリーク検査装置。
8. 前記容器に出入りする流体量は、前記質量流量計にて計測される流体の質量流量の積算値として求められるものである請求項７に記載のリーク検査装置。

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