JP2018194415A

JP2018194415A - 漏れ検出方法及び漏れ検出装置

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Publication number: JP2018194415A
Application number: JP2017097957A
Authority: JP
Inventors: 憲樹松村; Noriki Matsumura
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2017-05-17
Filing date: 2017-05-17
Publication date: 2018-12-06
Anticipated expiration: 2037-05-17
Also published as: JP6879049B2

Abstract

【課題】漏れ検出を短時間で行える漏れ検出方法及び漏れ検出装置を提供する。【解決手段】真空に排気されているチャンバ２に収容された熱交換器１００からの漏れを検出する漏れ検出方法である。漏れ検出方法は、熱交換器１００にＡｒを導入する流動体導入工程と、チャンバ２のＡｒ圧力を取得する圧力取得工程と、圧力と時間との相関曲線を取得する相関曲線取得工程と、漏れ出るＡｒの量と真空排気量とが平衡状態になったときの予測圧力を相関曲線から取得する平衡圧力取得工程と、予測圧力に基づいて、熱交換器１００からチャンバ２に漏れ出るＡｒの量を取得する漏れ量取得工程と、を含む。これにより、チャンバ内に漏れ出るＡｒと真空排気量とが平衡するまで待つ必要なく、短時間で漏れ量を測定することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、漏れ検出方法及び漏れ検出装置に関する。

従来、ガスリークテスト法によるヘリウムガスを利用した漏れ検出装置が特許文献１に開示されている。

特開２００５−１４０５０４号公報

従来の装置では、内部の容積が大きい自動車部品等に対して漏れ検出を行う場合、測定するチャンバ内の圧力が一定になるまでに時間がかかっていた。そのため、漏れ検出を短時間で行うことができなかった。

本発明の目的は、漏れ検出を短時間で行える漏れ検出方法及び漏れ検出装置を提供することにある。

本発明の第一の態様は、真空に排気されているチャンバ（２）に収容された被試験体（１００、２００、３００、４００）の漏れを検出する漏れ検出方法である。漏れ検出方法は、被試験体に流動体（２２０、３２０、４２０）を導入する流動体導入工程（Ｓ４、Ｓ１５）と、被試験体からチャンバ（２）に漏れ出る流動体の量に基づいた検出値を取得する圧力取得工程（Ｓ５、Ｓ１７）と、検出値と時間との相関曲線を得る相関曲線取得工程（Ｓ６、Ｓ１８）と、チャンバに漏れ出る流動体の量と真空排気量とが平衡するときの検出値を予測平衡値として相関曲線から取得する平衡圧力取得工程（Ｓ７、Ｓ１９）と、予測平衡値に基づいて、被試験体からチャンバに漏れ出る流動体の量を取得する漏れ量取得工程（Ｓ８、Ｓ２０）と、を含む。
漏れ検出方法。

本発明の第二の態様は、被試験体（１００、２００、３００、４００）の漏れを検出する漏れ検出装置（１、１０、２０、３０）である。漏れ検出装置は、被試験体を収容するチャンバ（２）と、チャンバを真空に排気する排気部（３）と、被試験体に流動体（２２０、３２０、４２０）を送出する流動体送出部（４）と、被試験体からチャンバに漏れ出る流動体の量に基づいた検出値を取得する圧力取得部（６７）と、検出値と時間との相関曲線を求める相関曲線取得部（６８）と、チャンバに漏れ出る流動体の量と真空排気量とが平衡するときの検出値を予測平衡値として相関曲線から取得可能な平衡圧力取得部（６９）と、予測平衡値に基づいて、被試験体からチャンバに漏れ出る流動体の量を取得可能な漏れ量取得部（７０）と、を備える。

チャンバ内に漏れ出る流動体の量と真空排気量とが平衡に達したと仮定したときの、チャンバ内に漏れ出る流動体の量に基づいた予測平衡値を取得できる。この予測平衡値に基づいて、被試験体から漏れ出る流動体の量がわかる。そのため、チャンバ内に漏れ出る流動体の量と真空排気量とが平衡に達するまで待つ必要がなくなり、短時間で被試験体から漏れ出る流動体の漏れ量が分かる。

第一実施形態に係る漏れ検出装置の概略構成図である。第一実施形態に係る漏れ検出方法のフローチャートである。圧力と時間との関係を示す特性図である。第二実施形態に係る漏れ検出装置の概略構成図である。第二、第三、第四実施形態に係る漏れ検出方法のフローチャートである。第二実施形態に係る漏れ検出装置の概略構成図である。第二実施形態に係る漏れ検出装置の概略構成図である。圧力と時間との関係を示す特性図である。第三実施形態に係る漏れ検出装置の概略構成図である。第三実施形態に係る漏れ検出装置の概略構成図である。第三実施形態に係る漏れ検出装置の概略構成図である。第四実施形態に係る漏れ検出装置の概略構成図である。第四実施形態に係る漏れ検出装置の概略構成図である。第四実施形態に係る漏れ検出装置の概略構成図である。その他の実施形態に係る漏れ検出方法のフローチャートである。

以下、本発明に係る複数の漏れ検出方法及び漏れ検出装置について、図面に基づいて説明する。なお、以下の複数の実施形態について同一の構成部位には同一の符号を付し説明を省略する。

（第一実施形態）
本発明の第一実施形態に係る漏れ検出装置１について、図１から図３に基づいて説明する。漏れ検出装置１は、チャンバ２、「排気部」としてのチャンバ真空ポンプ３、「流動体送出部」としての気体送出部４、漏れマスタ５及び発光取得部６を備える。本実施形態においては、漏れ検出を行う被試験体は熱交換器１００である。

熱交換器１００は例えば、自動車のラジエータやエバポレータ、コンデンサなどに使用される。熱交換器１００は、「開口部」としての流入口１０１及び排出口１０２を有する。熱交換器１００は、アルミニウム製の一対のヘッダーパイプ１０３、１０４、ヘッダーパイプ１０３、１０４間に互いに平行に連結される複数の熱交換チューブ１０５及び隣接する熱交換チューブ１０５の間に介在するようにろう付けされたコルゲートフィン１０６を備える。実使用時には、流入口１０１から排出口１０２までポンプを介して冷却水や冷媒等が流動する。流入口１０１から排出口１０２までの間にピンホールなどがあると冷却水漏れに繋がるので漏れ検出を行う必要がある。

チャンバ２は、ゲートバルブ２１及びテストバルブ２２を有する。チャンバ２内部の収容空間に被試験体が搬入可能である。
ゲートバルブ２１はチャンバ真空ポンプ３とチャンバ２との連通状態を制御する。ゲートバルブ２１が開状態のとき、チャンバ真空ポンプ３はチャンバ２を真空にすることが可能である。ゲートバルブ２１が閉状態のとき、チャンバ真空ポンプ３とチャンバ２とは遮断される。
テストバルブ２２は発光取得部６とチャンバ２との連通状態を制御する。テストバルブ２２が開状態のとき、発光取得部６とチャンバ２とは連通する。テストバルブ２２が閉状態のとき、発光取得部６とチャンバ２とは遮断される。
チャンバ真空ポンプ３は、チャンバ２を真空に排気することが可能である。チャンバ真空ポンプ３は例えば、油回転式ポンプとターボ分子ポンプとの組み合わせから構成される。なお、真空に排気するということを、チャンバ２の周囲に比べてチャンバ２の圧力が十分低い状態にすることと定義する。

気体送出部４は、気体源４１、気体源バルブ４４、送出管４７、被試験体真空ポンプ４８及び被試験体バルブ４９を有する。
気体源４１は、例えばガスボンベであり、被試験体に導入する「流動体」としてのＡｒ（アルゴン）ガスが充填されている。
気体源バルブ４４は、開状態のとき気体源４１と被試験体とを連通させ、閉状態のとき気体源４１と被試験体とを遮断する。
送出管４７は、３つの接続部をもち、それぞれ、被試験体と気体源４１と被試験体真空ポンプ４８とに接続する。
被試験体真空ポンプ４８は被試験体及び送出管４７を排気可能であり、例えば、油回転式ポンプとターボ分子ポンプとの組み合わせから構成される。
被試験体バルブ４９は、開状態のとき被試験体と被試験体真空ポンプ４８とを連通させ、閉状態のとき被試験体と被試験体真空ポンプ４８とを遮断する。

漏れマスタ５は漏れテストバルブ５１を有する。
漏れテストバルブ５１は、開状態のときチャンバ２と漏れマスタ５とを連通させ、閉状態のときチャンバ２と漏れマスタ５とを遮断する。
漏れマスタ５は、チャンバ２との差圧が一定になるように制御されたＡｒガス又は気液混合体を孔径が既知のピンホールから放出可能である。したがって、一定の差圧のＡｒガス又は気液混合体が一定の大きさのピンホールから漏れている場合のチャンバ２内の圧力についての基準データを作成することが可能である。

発光取得部６は検出器６０、光ファイバ６１、石英管６２、誘導コイル６３、インピーダンス整合器６４、高周波電源６５、発光部真空ポンプ６６、圧力取得部６７、相関曲線取得部６８、平衡圧力取得部６９及び漏れ量取得部７０を有する。
検出器６０は、例えば、分光器、または、光学バンドパスフィルタと、パワーメータ、または、フォトダイオードとの組み合わせで構成されている。検出器６０は、ガスがプラズマにより励起された励起光の波長ごとの強度データを電圧データに変換する。
光ファイバ６１は、石英管６２内部で発光した漏出ガスの励起光を検出器６０に送ることが可能である。
石英管６２は、一方の端がチャンバ２と連通し、他方の端が後述する発光部真空ポンプ６６と連通する。被試験体から漏れたガスはチャンバ２に拡散し石英管６２に到達する。
誘導コイル６３は、石英管６２を外部から巻回しており高周波電力を加えることで石英管６２内部のガスを誘導結合プラズマ化して発光させる。
インピーダンス整合器６４は、誘導コイル６３に高周波電力を加える際にインピーダンスのマッチングを行い、安定してプラズマを発生させる。
高周波電源６５は、インピーダンス整合器６４を通じて誘導コイル６３に高周波電力を供給可能である。
発光部真空ポンプ６６は、石英管６２を真空に排気することが可能である。発光部真空ポンプ６６は例えば、油回転式ポンプとターボ分子ポンプとの組み合わせから構成される。発光部真空ポンプ６６により、石英管６２は常時真空に排気された状態である。
圧力取得部６７は、例えば計算機で構成され、検出器６０と電気的に接続している。圧力取得部６７は、検出器６０が取得した電圧データを「検出値」としての圧力データに変換し、チャンバ２内の圧力を取得する。
相関曲線取得部６８は、例えば計算機で構成され、圧力取得部６７と電気的に接続している。相関曲線取得部６８は、時間に対するチャンバ２の圧力変化である相関曲線を取得する。
平衡圧力取得部６９は、例えば計算機で構成され、相関曲線取得部６８と電気的に接続している。平衡圧力取得部６９は、相関曲線のカーブフィッティングを行い、チャンバ２内で気体が平衡状態になったと仮定したときの「予測平衡値」としての予測平衡圧力を取得する。複数の既知の漏れ量のときの平衡圧力と、圧力と時間との相関曲線とはあらかじめ漏れマスタ５等を用いて測定されている。平衡圧力と相関曲線とは平衡圧力取得部６９のメモリなどに保存される。
漏れ量取得部７０は、予測平衡圧力と既知の漏れ量における平衡圧力とを比較し漏れ量を取得する。
なお、漏れ量の単位はＰａ・ｍ³／ｓｅｃであり、圧力が１Ｐａのガスが１秒間で何ｍ³漏れるかということを表している。以後、漏れ量について単位は省略する。

漏れ検出装置１を用いて、熱交換器１００の漏れ検出を行う方法について説明する。
図２のフローチャートに従って、漏れ検出を行う。
ステップＳ１の搬入工程について説明する。
熱交換器１００は、流入口１０１あるいは排出口１０２のどちらかを閉止フランジ等により閉塞した状態でチャンバ２に搬入される。ここでは、排出口１０２が閉止フランジ１０７により閉塞されたものとする。搬入された熱交換器１００の流入口１０１に送出管４７を接続フランジ１０８を介して接続する。

ステップＳ２のチャンバ排気工程について説明する。
その後、ゲートバルブ２１を開状態にして、チャンバ２内をチャンバ真空ポンプ３により１０Ｐａ程度の真空に排気する。以後、チャンバ２内を真空に排気するというときの真空度は１０Ｐａ程度であるものとする。

ステップＳ３の被試験体排気工程について説明する。
被試験体バルブ４９を開状態にして、熱交換器１００内部及び送出管４７を被試験体真空ポンプ４８により排気する。排気後には、被試験体バルブ４９を閉状態にする。

ステップＳ４の流動体導入工程について説明する。
送出バルブ４６を開状態にして、気体源４１より流れ出るＡｒを流入口１０１から熱交換器１００の内部に流入させる。熱交換器１００にピンホール等が存在するならばＡｒが漏れてチャンバ２の中に流出する。ここで、Ａｒはリークチェックに一般的に使用されるＨｅに比べると、透過性、吸着性及びコストが低いという特徴がある。また、このときの熱交換器１００内のＡｒの圧力は例えば４００気圧（４×１０⁶Ｐａ）程度になるように調整する。

ステップＳ５の圧力取得工程について説明する。ゲートバルブ２１を閉状態にして、テストバルブ２２を開くと発光取得部６とチャンバ２とが連通する。熱交換器１００にピンホール等が存在し、内部のＡｒが漏れているときＡｒは発光取得部６にまで拡散する。発光取得部６の石英管６２内に拡散したＡｒは、誘導コイル６３から加えられる高周波により誘導結合プラズマ化となり、発光する。発光スペクトルは光ファイバ６１により誘導され検出器６０に入力される。入力された発光スペクトルは分光器により波長毎に分光される。波長毎の発光強度はフォトダイオードにより波長毎の電圧データに変換され記録される。
圧力取得部６７は、Ａｒ特有の輝線の波長に対応した電圧データをＡｒの圧力データに変換する。

ステップＳ６の相関曲線取得工程について説明する。
相関曲線取得部６８は、複数の時間で測定された圧力データから、圧力と時間との相関曲線を取得する。

ステップＳ７の平衡圧力取得工程について説明する。
図３に基づいて、計測を開始してからのチャンバ２内のＡｒガス圧力の時間経過について説明する。図３（ａ）において、ｔ＝０で熱交換器１００にＡｒ漏れが発生したとする。このとき、発光部真空ポンプ６６にてチャンバ２が排気されているため、Ａｒは排気されてしまう。そのため、排気されるＡｒと漏れるＡｒとがつりあい、チャンバ２内のＡｒ圧力が一定値になり平衡するまで時間がかかる。平衡となった圧力を１００％としたときＡｒ圧力と時間との相関曲線を表す時定数τは式（１）で表される。
τ＝Ｖ／Ｓ・・・（１）
Ｖ：チャンバ容積、Ｓ：チャンバ真空ポンプ排気速度
排気速度Ｓはガス種によって変わる。一般的にターボ分子ポンプやクライオポンプを使用したとき、Ａｒガスの排気速度はＨｅガスの排気速度よりも大きい。

図３（ａ）において、漏れ出るＡｒガスが真空排気量と平衡したときの圧力を平衡圧力とする。時定数τは、平衡圧力での圧力を１００％としたとき、圧力が平衡圧力の６７％になるまでの時間としても表される。ここで、チャンバ２内のＡｒガスが真空排気量と平衡するまでにはおよそ１０τの時間を要する。式（１）より、排気速度Ｓが大きく、チャンバ容積Ｖが小さい場合は時定数τも小さくなるため、Ａｒガスが平衡するまでの時間を短くできる。しかし、本実施形態において、熱交換器１００の体格は大きいためそれを導入するチャンバ２も大きくなければならない。また、発光部真空ポンプ６６の排気速度もあまり大きくすることはできない。本実施形態の例では、チャンバの容積は１００Ｌ、排気速度は６０Ｌ／ｍｉｎである。したがって時定数τは１００秒となる。そのため、チャンバ２内でＡｒガスが平衡し、熱交換器１００からの正確な漏れ量を計測するにはおよそ１０００秒を要する。

複数の既知の漏れ出るガス量と真空排気量とが平衡するまでの圧力と時間との相関曲線は、漏れマスタ５を用いてあらかじめ取得される。図３（ｂ）に基づいて説明する。漏れ量をＸ１、Ｘ２、Ｘ３としたときの圧力と時間との相関曲線と、平衡に達したときの平衡圧力Ｘ１ｐ、Ｘ２ｐ、Ｘ３ｐとは、平衡圧力取得部６９の内部のメモリ等にあらかじめ保存される。
本実施形態においては、Ａｒガスの圧力をｔｙまでしか測定せず、相関曲線は実線で示す時刻ｔｙまでしか得られないとする。平衡圧力取得部６９は、点線で示す相関曲線Ｙ１を時刻ｔｙまでの相関曲線からカーブフィッティング等で演算して求める。平衡圧力取得部６９は、漏れ出るＡｒガス量と真空排気量とが平衡に達したと仮定したときの圧力である「予測平衡値」としての予測平衡圧力Ｙｐを相関曲線Ｙ１から求める。予測平衡圧力Ｙｐは、漸近的に増加する相関曲線Ｙ１の値が、ほぼ一定値になったときの値である。

ステップＳ８の漏れ量取得工程について説明する。
漏れ量取得部７０は、予測平衡圧力Ｙｐと平衡圧力Ｘ１ｐ、Ｘ２ｐ、Ｘ３ｐとの比較とから、熱交換器１００の漏れ量Ｙを求める。例えば、図３（ｂ）より、予測平衡圧力Ｙｐが平衡圧力Ｘ１ｐとＸ２ｐとの間にあることから、漏れ量Ｙは漏れ量Ｘ１と漏れ量Ｘ２との間の値であると求まる。

ステップＳ９の取り出し工程について説明する。
テストバルブ２２を閉状態にし、発光取得部６とチャンバ２とを分離する。送出バルブ４６を停止して気体源４１からの熱交換器１００へのＡｒガス導入を停止する。図示しないリーク弁等から大気を導入しチャンバ２内を大気圧にする。送出管４７と熱交換器１００の流入口１０１との接続を取り外し、チャンバ２内から熱交換器１００を取り出す。

本実施形態の漏れ検出装置１を用いて熱交換器１００の漏れ量を測定することの効果について説明する。
（ａ）熱交換器１００のような大体格製品ではチャンバ２の容積Ｖを小さくしにくい。ゆえに時定数τも小さくならないため、チャンバ２内のＡｒ圧力が安定するまでに長時間を有する。本実施形態によれば、チャンバ２内のＡｒガスの圧力が一定になるまで待たなくても、あらかじめ取得した相関曲線と比較し計算することにより短時間で熱交換器の漏れ量を測定できる。
（ｂ）Ａｒガスを使用しているので排気速度Ｓを大きくでき、Ａｒ圧力の安定に要する時間を短くできる。Ａｒガスは分子が大きくＯリングや密閉部を透過しにくいため測定の精度が安定する上、Ｏリング等の内部に残ることもないので定期的にＯリングを交換する必要がない。Ａｒガスは吸着しにくいため、測定を繰り返してもバックグラウンドの誤差が蓄積することもなく測定精度が高い。

（第二実施形態）
本発明の第二実施形態に係る漏れ検出装置１０について図４に基づいて説明する。
本実施形態で漏れ検出を行う被試験体は、コモンレール２００である。コモンレール２００は、その外部に製造過程での油や洗浄液が付着している。また、油や洗浄液などが「残留液」としての液体溜２１０となりコモンレール２００の内部空間２０１内に残留している。コモンレール２００は高圧の燃料をインジェクタ等に分配するために用いられる。コモンレール２００は、内部空間２０１、「開口部」としての噴射口２０２、２０３、２０４、２０５、「開口部」としての圧力センサ取り付け口２０６、及び供給口２０７を有する。内部空間２０１は、燃料の蓄圧室として用いられる。噴射口２０２、２０３、２０４、２０５は、燃料を噴射するのに用いる。圧力センサ取り付け口２０６はコモンレール内の圧力を計測する圧力センサを取り付けるのに用いられる。

漏れ検出装置１０は、第一実施形態の気体送出部４に代えて、気液混合体送出部４０を備える。
気液混合体送出部４０は、高圧液体源４２、混合槽４３、高圧液体源バルブ４５、及び送出バルブ４６を有する。
高圧液体源４２は、コモンレール２００に導入する高圧液体が充填されている。例えば、ガソリン等の液体が充填されたボンベと、圧力を印加可能な圧力ポンプとの組み合わせからなる。
混合槽４３は、その内部で気体と高圧液体とを混合し、「流動体」としての気液混合体を作成することが可能である。
高圧液体源バルブ４５は、開状態のとき高圧液体源４２と混合槽４３とを連通させ、閉状態のとき高圧液体源４２と混合槽４３とを遮断する。
送出バルブ４６は、開状態のとき混合槽４３とコモンレール２００とを連通し、閉状態のとき混合槽４３とコモンレール２００とを遮断する。
被試験体真空ポンプ４８はコモンレール２００及び送出管４７を排気可能であり、例えば、油回転式ポンプとターボ分子ポンプとの組み合わせから構成される。
高圧液体源バルブ４５を開放して高圧液体を混合槽４３に満たした後、気体源バルブ４４を開放し高圧液体に気体を満たすなどして気液混合体を作成する。

漏れ検出装置１０は、駆動信号発生部７及び駆動部７１、７２、７３、７４、７５を備える。
駆動部７１、７２、７３、７４は、噴射口２０２、２０３、２０４、２０５に接続され、駆動信号発生部７が送信する信号にしたがって噴射口２０２、２０３、２０４、２０５を開閉可能である。
駆動部７５は、圧力センサ取り付け口２０６に接続され、駆動信号発生部７が送信する信号にしたがって、圧力センサ取り付け口２０６を開閉可能である。

駆動部７１、７２、７３、７４、７５は、真空にしたチャンバ２の内部で動作する必要があるため、例えば、ソレノイドバルブ等が用いられる。供給口２０７には送出管４７が接続フランジ２０８を介して接続される。気液混合体は、供給口２０７から導入される。
供給口２０７から各噴射口２０２、２０３、２０４、２０５、及び圧力センサ取り付け口２０６までの間にピンホールなどがあると燃料漏れに繋がるので漏れ検出を行う必要がある。

漏れ検出装置１０を用いて、コモンレール２００の漏れ計測を行う方法について図５のフローチャートに基づいて説明する。
ステップＳ１１の搬入工程について説明する。
チャンバ２の内部にコモンレール２００を導入し、駆動部７１、７２、７３、７４、７５を噴射口２０２、２０３、２０４、２０５、及び圧力センサ取り付け口２０６に接続する。また、供給口２０７には接続フランジ２０８を介して送出管４７を接続する。

ステップＳ１２のチャンバ排気工程について説明する。
第一実施形態におけるステップＳ２のチャンバ排気工程と同様であり、説明を省略する。

ステップＳ１３の被試験体排気工程について説明する。
被試験体バルブ４９を開状態にして、コモンレール２００の内部空間２０１及び送出管４７を被試験体真空ポンプ４８により排気する。排気後には、被試験体バルブ４９を閉状態にする。このとき、液体溜２１０からも少量揮発するが完全に揮発することはできず、液体溜２１０は残留し続ける。

ステップＳ１４の気液混合工程について説明する。
高圧液体源バルブ４５と気体源バルブ４４を開状態にして、高圧液体と気体とを混合槽４３で混合させる。これにより、高圧液体に気体が溶け込む。本実施形態においては、液体はガソリンで気体はＡｒである。これによりガソリンにＡｒが溶け込んだ気液混合体２２０が形成される（図６参照）。気液混合体の圧力は、比較的低圧の例えば２０ＭＰａから高圧の例えば３００Ｍｐａまで選択可能である。本実施形態においては、気液混合体２２０の圧力は１００ＭＰａとする。

ステップＳ１５の流動体導入工程について説明する。
送出バルブ４６が開状態になると、気液混合体２２０は、供給口２０７からコモンレール２００の内部空間２０１に入っていく。これにより気液混合体２２０と液体溜２１０とが接触するが、コモンレール２００の内部空間２０１は細管であるため短時間では混合しない。この状態を図６に示す。例えば、コモンレール２００の噴射口２０２、２０３、２０４、２０５などの先端部には液体溜２１０が残留している。液体溜２１０が、気液混合体２２０と完全に混じり合うには時間を要する。

ステップＳ１６の追い出し工程について説明する。
駆動信号発生部７により、駆動部７１、７２、７３、７４、７５が各噴射口２０２、２０３、２０４、２０５、及び圧力センサ取り付け口２０６を開状態にする。液体溜２１０は気液混合体２２０に押し出され各噴射口２０２、２０３、２０４、２０５、及び圧力センサ取り付け口２０６からチャンバ２に排出される。液体溜２１０を排出した後、駆動信号発生部７により、駆動部７１、７２、７３、７４、７５が各噴射口２０２、２０３、２０４、２０５、及び圧力センサ取り付け口２０６を閉状態にする。液体溜２１０が排出されるとき、少量の気液混合体２２０がチャンバ２の中に排出される。そのためＡｒがチャンバ２内に少量拡散するが、排出される気液混合体２２０は少量であり、放出されるＡｒの量は少ないため、短時間でチャンバ２の内部からチャンバ真空ポンプ３により排出される。コモンレール２００の内部空間２０１が全て気液混合体２２０に満たされている状態を図７に示す。

ステップＳ１７の圧力取得工程について説明する。
ゲートバルブ２１を閉状態にしてテストバルブ２２を開くと発光取得部６とチャンバ２とが連通する。コモンレール２００にピンホール等が存在した場合、内部の気液混合体２２０が漏れる。漏れた気液混合体２２０に含まれるＡｒが拡散する。拡散したＡｒは発光取得部６に到達する。発光取得部６の石英管６２内に拡散したＡｒは、誘導コイル６３から加えられる高周波により誘導結合プラズマとなり、発光する。発光スペクトルは光ファイバ６１により誘導され検出器６０に入力される。入力された発光スペクトルは分光器により波長毎に分光される。波長毎の発光強度はフォトダイオードにより波長毎の電圧データに変換され記録される。
圧力取得部６７は、Ａｒ特有の輝線の波長に対応した電圧データをＡｒの圧力データに変換する。

ステップＳ１８の相関曲線取得工程は、第一実施形態におけるステップＳ６の相関曲線取得工程と同様であり説明を省略する。
ステップＳ１９の平衡圧力取得工程については、第一実施形態におけるステップＳ７の平衡圧力取得工程と同様であり説明を省略する。
ステップＳ２０の漏れ量取得工程については、第一実施形態におけるステップＳ８の漏れ量取得工程と同様であり説明を省略する。

ステップＳ２１の取り出し工程について説明する。テストバルブ２２を閉状態にし、発光取得部６とチャンバ２とを分離する。送出バルブ４６を閉状態にして混合槽４３からのコモンレール２００への気液混合体２２０の導入を停止する。図示しないリーク弁等から大気を導入しチャンバ２内を大気圧にする。チャンバ２を開放し、送出管４７及び駆動部７１、７２、７３、７４、７５とコモンレール２００との接続を取りはずし、コモンレール２００をチャンバ２から取り出す。

本実施形態の漏れ検出装置１０を用いコモンレール２００の漏れ量を測定することの効果について説明する。本実施形態の漏れ検出装置１０を用いると、第一実施形態の効果に加えて以下の効果が得られる。

（ｃ）比較例として、図６に示すように、コモンレール２００の噴射口２０２、２０３、２０４、２０５などの先端部に液体溜２１０が残留している状態で液体溜２１０と同じ成分を含む油等を導入して漏れ検出を行った場合について説明する。この場合、仮に噴射口付近にピンホール等があったとしても漏れ出すのは液体溜２１０由来の成分である。そのため、コモンレール２００の外部についた油や洗浄液と同じであり、揮発した油や揮発した洗浄液由来の成分を発光取得部６で検出したとしても、コモンレール２００から漏れたものか、あるいは外部に付着していたものなのかを判別することは不可能である。
一方、本実施形態の漏れ検出装置１０とそれを使用した漏れ検出方法では、液体溜２１０を追い出すために、気液混合体２２０から発生したＡｒを確実に検出できる。コモンレール２００の外部についた油や洗浄液にはＡｒが含まれていない。したがって、Ａｒガスを検出した場合、そのＡｒはコモンレール２００の外部に付着した油や洗浄液に由来するものではなく、コモンレール２００から漏れたものであると区別をつけることができる。

（ｄ）Ａｒガス圧力と時間経過について図８に基づいて説明する。駆動部７１、７２、７３、７４、７５を有さない場合、液体溜２１０を追い出すことはできない。そのため、液体溜２１０が気液混合体２２０と混じりあうか、液体溜２１０がピンホール等から漏れ出て揮発しきるまで、Ａｒガスは検出されない。そのため、図８（ａ）に示すように、待ち時間ｔ１が発生する。待ち時間ｔ１は、液体溜２１０の量により変動する値であって制御できないため、待ち時間ｔ１の値は測定ごとに異なり短時間測定は困難であった。さらに言えば、十分な時間が経過し漏れがないと判断した場合でも、実際は液体溜２１０の近くのピンホールから漏れているが、外部についた油や洗浄液と判断がつかないため漏れがないと誤判断してしまうこともある。
一方、本実施形態の漏れ検出装置１０とそれを使用した漏れ検出方法では、液体溜２１０を追い出すことができる。そのため、図８（ｂ）に示すように液体溜２１０と気液混合体２２０とが混合する、あるいは液体溜２１０がすべて漏れ出るまでの待ち時間ｔ１を要することなく、短時間で測定できる。

（ｅ）比較例として、気液混合体２２０を用いず、気体Ａｒのみを用いた場合について説明する。コモンレール２００は実際に自動車などに使用される場合、数十から数百Ｍｐａの圧力が印加される。そのため、より検査の信頼性を上げようと試みるならば、気体Ａｒに数十から数百Ｍｐａの圧力を加える必要がある。なぜならば、高圧印加により製品が変形して発生する漏れや、高圧によってピンホールが拡大するなどの影響は実際に高圧を印加しなければ分からないからである。しかし、高圧ガス保安法により、５Ｍｐａ以上の圧力を印加するには、高圧ガス保安法第５条第２項に記載の届け出等をしなければならず、安全上のコストが高い。
一方、本実施形態の漏れ検出装置１０とそれを使用した漏れ検出方法では、気液混合体２２０を使用する。液体については安全上の制限がなく高圧を印加できるため、実使用圧による漏れ検出ができる。そのため、実使用圧で検出が可能であり、漏れ検査の信頼性があがる。また、高圧の液体ほどＡｒはよく溶け、わずかな漏れであってもＡｒを多量に発生させることができるため、比較的安価な装置であってもＡｒを検出することができる。

（第三実施形態）
本発明の第三実施形態に係る漏れ検出装置２０について図９に基づいて説明する。
本実施形態で漏れ検出を行う被試験体は、高圧ポンプ３００である。高圧ポンプ３００は燃料を加圧して、高圧にするのに用いられる。高圧ポンプ３００は、その外部に製造過程での油や洗浄液が付着している。また、油や洗浄液などが「残留液」としての液体溜３１０となり高圧ポンプ３００の内部に残留している。

高圧ポンプ３００は、加圧室３０１、燃料入り口３０２及び燃料吐出口３０３を有する。燃料入り口３０２から入った燃料は、加圧室３０１にてプランジャ３０４により高圧にされた後、燃料吐出口３０３から吐出される。加圧室３０１に吸入された燃料の一部は、プランジャ３０４の外周面と、シリンダ３０５の内壁面との隙間を流れることがある。プランジャ３０４の外周面と、シリンダ３０５の内壁面との隙間を流れてきたオーバーフロー燃料が内燃機関側にリークするのを抑制するために、シリンダ３０５にはオーバーフロー燃料を「開口部」としてのＯＦ燃料出口３０６に導く回収通路３０７が形成されている。燃料入り口３０２、加圧室３０１，燃料吐出口３０３及びＯＦ燃料出口３０６とはそれぞれ連通している。燃料入り口３０２及び燃料吐出口３０３には接続フランジ３０９を介して送出管４７が接続可能である。液体溜３１０が、高圧ポンプ３００のＯＦ燃料出口３０６近傍やプランジャ３０４の下部近傍に残留している。

漏れ検出装置２０は、駆動部７６を備える。
駆動部７６は、ＯＦ燃料出口３０６に接続され、駆動信号発生部７が送信する信号にしたがって、ＯＦ燃料出口３０６を開閉可能である。駆動部７６は、真空にしたチャンバ２の内部で動作する必要があるため、例えば、ソレノイドバルブ等が用いられる。
燃料入り口３０２、燃料吐出口３０３及びＯＦ燃料出口３０６までの間にピンホール等があると燃料漏れに繋がるので漏れ検出を行う必要がある。

漏れ検出装置２０を用いて、高圧ポンプ３００の漏れ計測を行う方法について図５のフローチャートに基づいて説明する。
ステップＳ１１の搬入工程について説明する。
チャンバ２の内部に高圧ポンプ３００を導入し、駆動部７６をＯＦ燃料出口３０６に接続する。また、燃料入り口３０２及び燃料吐出口３０３に接続フランジ３０９を介して送出管４７を接続する。

ステップＳ１３の被試験体排気工程について説明する。
被試験体バルブ４９を開状態にして、高圧ポンプ３００の内部及び送出管４７を被試験体真空ポンプ４８により排気する。排気後には、被試験体バルブ４９を閉状態にする。このとき、液体溜３１０からも少量揮発するが完全に揮発することはできず、液体溜３１０は残留し続ける。

ステップＳ１４の気液混合工程について説明する。
高圧液体源バルブ４５と気体源バルブ４４を開状態にして、高圧液体と気体とを混合槽４３で混合させる。これにより、高圧液体に気体が溶け込む。本実施形態においては、液体はガソリンで気体はＡｒである。これによりガソリンにＡｒが溶け込んだ「流動体」としての気液混合体３２０が形成される（図１０参照）。気液混合体の圧力は、比較的低圧の例えば２０ＭＰａから高圧の例えば３００Ｍｐａまで選択可能である。本実施形態においては、気液混合体３２０の圧力は１００ＭＰａとする。

ステップＳ１５の流動体導入工程について説明する。
送出バルブ４６が開状態になると、気液混合体３２０が燃料入り口３０２及び燃料吐出口３０３から高圧ポンプ３００の内部に入っていく。これにより気液混合体３２０と液体溜３１０とが接触するが、高圧ポンプ３００の内部は細管であるため短時間では混合しない。この状態を図１０に示す。例えば、高圧ポンプ３００のＯＦ燃料出口３０６近傍やプランジャ３０４の下部近傍に残留している液体溜３１０が、気液混合体３２０と完全に混じり合うには時間を要する。

ステップＳ１６の追い出し工程について説明する。
駆動信号発生部７により、駆動部７６がＯＦ燃料出口３０６を開状態にする。液体溜３１０は気液混合体３２０に押し出されＯＦ燃料出口３０６からチャンバ２に排出される。液体溜３１０を排出した後、駆動信号発生部７により、駆動部７６がＯＦ燃料出口３０６を閉状態にする。液体溜３１０が排出されるとき、少量の気液混合体３２０がチャンバ２の中に排出される。そのためＡｒがチャンバ２内に少量拡散するが、排出される気液混合体３２０は少量であり、放出されるＡｒの量は少ないため、短時間でチャンバ２の内部からチャンバ真空ポンプ３により排出される。高圧ポンプ３００の内部空間が全て気液混合体３２０に満たされている状態を図１１に示す。

ステップＳ１７の圧力取得工程について説明する。
ゲートバルブ２１を閉状態にしてテストバルブ２２を開くと発光取得部６とチャンバ２とが連通する。高圧ポンプ３００にピンホール等が存在した場合、内部の気液混合体３２０が漏れる。漏れた気液混合体３２０に含まれるＡｒが拡散する。拡散したＡｒは発光取得部６にまで到達する。発光取得部６の石英管６２内に拡散したＡｒは、誘導コイル６３から加えられる高周波により誘導結合プラズマとなり発光する。発光スペクトルは光ファイバ６１により誘導され検出器６０に入力される。入力された発光スペクトルは分光器により波長毎に分光される。波長毎の発光強度はフォトダイオードにより波長毎の電圧データに変換され記録される。
圧力取得部６７は、Ａｒ特有の輝線の波長に対応した電圧データをＡｒの圧力データに変換する。

ステップＳ２１の取り出し工程について説明する。テストバルブ２２を閉状態にし、発光取得部６とチャンバ２とを分離する。送出バルブ４６を閉状態にして混合槽４３からの高圧ポンプ３００への気液混合体３２０の導入を停止する。図示しないリーク弁等から大気を導入しチャンバ２内を大気圧にする。チャンバ２を開放し、送出管４７及び駆動部７６と高圧ポンプ３００との接続を取りはずし、高圧ポンプ３００をチャンバ２から取り出す。

本実施形態の漏れ検出装置２０と漏れ検出方法とを用いると、第二実施形態と同様の効果が得られる。

（第四実施形態）
本発明の第四実施形態に係る漏れ検出装置３０について図１２に基づいて説明する。
本実施形態で漏れ検出を行う被試験体は、インジェクタ４００である。インジェクタ４００は、その外部に製造過程での油や洗浄液が付着している。また、油や洗浄液などが「残留液」としての液体溜４１０となりインジェクタ４００の内に残留している。インジェクタ４００はガソリンエンジンなどにおいて、液体の燃料を吸入空気に噴射するために使用される。

インジェクタ４００は、燃料噴出孔４０１、燃料入り口４０２及び「駆動部」としての弁部材４０４等を有する。燃料入り口４０２から入った燃料は、「開口部」としての燃料噴出孔４０１から噴出される。燃料入り口４０２には接続フランジ４０３を介して送出管４７が接続可能である。燃料噴出孔４０１は、弁部材４０４により開閉が可能である。ソレノイド４０５は、駆動信号発生部７と接続しており、駆動信号発生部７からの信号に応じて弁部材４０４の開閉動作を行う。弁部材４０４の下部近傍に液体溜４１０が残留している。
図１２では、インジェクタ４００は閉状態であり、弁部材４０４が燃料噴出孔４０１を閉塞している。燃料噴出孔４０１と弁部材４０４との間に漏れがあると燃料漏れに繋がる。本実施形態においては、燃料噴出孔４０１と弁部材４０４との間の閉塞具合であるいわゆる弁密を検出する。

漏れ検出装置３０を用いて、インジェクタ４００の漏れ計測を行う方法について図５のフローチャートに基づいて説明する。
ステップＳ１１の搬入工程について説明する。
チャンバ２の内部にインジェクタ４００を導入する。駆動信号発生部７からの信号線をインジェクタ４００に接続し、ソレノイド４０５を動作可能にする。燃料入り口４０２に接続フランジ４０３を介して送出管４７を接続する。

ステップＳ１３の被試験体排気工程について説明する。
被試験体バルブ４９を開状態にして、インジェクタ４００の内部及び送出管４７を被試験体真空ポンプ４８により排気する。排気後には、被試験体バルブ４９を閉状態にする。このとき、液体溜４１０からも少量揮発するが完全に揮発することはできず、液体溜３１０は残留し続ける。

ステップＳ１４の気液混合工程について説明する。
高圧液体源バルブ４５と気体源バルブ４４を開状態にして、高圧液体と気体とを混合槽４３で混合させる。これにより、高圧液体に気体が溶け込む。本実施形態においては、液体はガソリンで気体はＡｒである。これによりガソリンにＡｒが溶け込んだ「流動体」としての気液混合体４２０が形成される（図１３参照）。気液混合体の圧力は、比較的低圧の例えば２０ＭＰａから高圧の例えば３００Ｍｐａまで選択可能である。本実施形態においては、気液混合体４２０の圧力は１００ＭＰａとする。

ステップＳ１５の流動体導入工程について説明する。
送出バルブ４６が開状態になると、気液混合体４２０が燃料入り口４０２からインジェクタ４００の内部に入っていく。これにより気液混合体４２０と液体溜４１０とが接触するが、インジェクタ４００の燃料噴出孔４０１近傍は細管であるため短時間では混合しない。この状態を図１３に示す。例えば、インジェクタ４００の弁部材４０４の下部近傍に残留している液体溜４１０が、気液混合体４２０と完全に混じり合うには時間を要する。

ステップＳ１６の追い出し工程について説明する。
駆動信号発生部７により、ソレノイド４０５が弁部材４０４を駆動させて、燃料噴出孔４０１を開状態にする。液体溜４１０は気液混合体４２０に押し出され燃料噴出孔４０１からチャンバ２に排出される。液体溜４１０を排出した後、駆動信号発生部７により、ソレノイド４０５が弁部材４０４を駆動させて、燃料噴出孔４０１を閉状態にする。インジェクタ４００の内部空間は全て気液混合体４２０に満たされている。液体溜４１０が排出されるとき、少量の気液混合体４２０がチャンバ２の中に排出される。そのためＡｒがチャンバ２内に少量拡散するが、排出される気液混合体４２０は少量であり、放出されるＡｒの量は少ないため、短時間でチャンバ２の内部からチャンバ真空ポンプ３により排出される。インジェクタ４００の内部空間が全て気液混合体４２０に満たされている状態を図１４に示す。

ステップＳ１７の圧力取得工程について説明する。
ゲートバルブ２１を閉状態にしてテストバルブ２２を開くと発光取得部６とチャンバ２とが連通する。弁密が悪い場合やピンホール等が存在した場合、内部の気液混合体４２０が漏れる。漏れた気液混合体４２０に含まれるＡｒが拡散する。拡散したＡｒは発光取得部６にまで到達する。発光取得部６の石英管６２内に拡散したＡｒは、誘導コイル６３から加えられる高周波により誘導結合プラズマとなり発光する。発光スペクトルは光ファイバ６１により誘導され検出器６０に入力される。入力された発光スペクトルは分光器により波長毎に分光される。波長毎の発光強度はフォトダイオードにより波長毎の電圧データに変換され記録される。
圧力取得部６７は、Ａｒ特有の輝線の波長に対応した電圧データをＡｒの圧力データに変換する。

ステップＳ２１の取り出し工程について説明する。テストバルブ２２を閉状態にし、発光取得部６とチャンバ２とを分離する。送出バルブ４６を閉状態にして混合槽４３からのインジェクタ４００への気液混合体４２０の導入を停止する。図示しないリーク弁等から大気を導入しチャンバ２内を大気圧にする。チャンバ２を開放し、送出管４７及び駆動信号発生部７からの信号線とインジェクタ４００との接続を取りはずし、インジェクタ４００をチャンバ２から取り出す。

本実施形態の漏れ検出装置３０と漏れ検出方法とを用いると、第二、第三実施形態と同様の効果が得られる。

（その他の実施形態）
（ａ）上記実施形態において、流動体に用いる気体はＡｒである。これに代えて、Ｎ₂やＣＯ₂、または他のガスでも上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
（ｂ）上記実施形態において、圧力取得部６７は、検出器６０から取得した電圧データを「検出値」としての圧力データに変換しチャンバ２内の圧力を取得している。これに代えて、以下の構成にしてもよい。圧力取得部６７は、電圧を検出器６０から取得した後、圧力に変換せず、相関曲線取得部６８に電圧を送信する。相関曲線取得部６８は、電圧と時間との相関曲線を取得する。平衡圧力取得部６９は、相関曲線からチャンバ２内に漏れ出る流動体と真空排気とが平衡に達したときの「予測平衡値」としての予測平衡電圧を取得する。漏れ量取得部７０は、予測平衡電圧と既知の漏れ量の平衡電圧とから計算により漏れ量を取得する。この場合、圧力取得部６７が、検出器６０から取得する電圧データが「検出値」となる。このようにしても、上記実施形態と同様の効果が得られる。
（ｃ）上記実施形態において、被試験体は熱交換器１００、コモンレール２００、高圧ポンプ３００、インジェクタ４００である。本発明が適用可能な被試験体はこれらに限らない。
（ｄ）第二、第三、第四実施形態において、使用した液体はガソリンである。これに代えて軽油、ドライソル、水、アルコール等でも第二、第三、第四実施形態と同様の効果を得ることができる。
（ｅ）第二、第三、第四実施形態において、予測平衡圧力は相関曲線から取得したが、これに代えて、実際の平衡圧力を取得しても良い。この場合のフローチャートを図１５に示す。ステップＳ１１からステップＳ１６までは第二、第三、第四実施形態と同様であり説明を省略する。
ステップＳ２７の平衡圧力取得工程について説明する。
圧力取得部６７は、圧力が一定値と見なせるようになるまで、時間に対して圧力を取得し続ける。このとき、一定値とみなした圧力を「平衡検出値」としての平衡圧力とする。
ステップＳ２８の漏れ量取得工程について説明する。
平衡圧力を取得後、漏れ量取得部７０は、図３（ｂ）における予測平衡圧力Ｙｐの代わりに平衡圧力を用いて、漏れ量を求める。
このような構成であっても、ステップＳ１６の追い出し工程を含んでいるため、図８（ａ）における待ち時間ｔ１を削減できる。そのため、漏れ検出にかかる時間を短縮する効果を得ることができる。

１、１０、２０、３０漏れ検出装置
２チャンバ
３チャンバ真空ポンプ（排気部）
４気体送出部（流動体送出部）、４０気液混合体送出部（流動体送出部）
５漏れマスタ
６発光取得部、
６７圧力取得部、６８相関曲線取得部
６９平衡圧力取得部、７０漏れ量取得部
７駆動信号発生部
７１、７２、７３、７４、７５、７６駆動部、４０４弁部材（駆動部）
１００熱交換器２００コモンレール３００高圧ポンプ４００インジェクタ
２１０、３１０、４１０液体溜（残留液）
２２０、３２０、４２０気液混合体（流動体）

Claims

被試験体（１００、２００、３００、４００）の漏れを検出する漏れ検出方法であって、
真空に排気されているチャンバ（２）に収容された前記被試験体に流動体（２２０、３２０、４２０）を導入する流動体導入工程（Ｓ４、Ｓ１５）と、
前記被試験体から前記チャンバに漏れ出る前記流動体の量に基づいた検出値を取得する圧力取得工程（Ｓ５、Ｓ１７）と、
前記検出値と時間との相関曲線を取得する相関曲線取得工程（Ｓ６、Ｓ１８）と、
前記チャンバに漏れ出る前記流動体の量と真空排気量とが平衡するときの前記検出値を予測平衡値として前記相関曲線から取得する平衡圧力取得工程（Ｓ７、Ｓ１９）と、
前記予測平衡値に基づいて、前記被試験体から前記チャンバに漏れ出る前記流動体の量を取得する漏れ量取得工程（Ｓ８、Ｓ２０）と、
を含む漏れ検出方法。
前記被試験体の内部に残留した残留液（２１０、３１０、４１０）を前記被試験体から排出する追い出し工程（Ｓ１６）を、
さらに含む請求項１に記載の漏れ検出方法。
前記流動体はアルゴンガスである、請求項１または２に記載の漏れ検出方法。
前記流動体として気体と液体とが混合した気液混合体を用いる、請求項２に記載の漏れ検出方法。
前記被試験体（１００）は熱交換器である、請求項３に記載の漏れ検出方法。
前記被試験体（２００）はコモンレールである、請求項４に記載の漏れ検出方法。
前記被試験体（３００）は高圧ポンプである、請求項４に記載の漏れ検出方法。
前記被試験体（４００）はインジェクタである、請求項４に記載の漏れ検出方法。
被試験体（１００、２００、３００、４００）の漏れを検出する漏れ検出装置（１、１０、２０、３０）であって、
内部に前記被試験体を収容可能なチャンバ（２）と、
前記チャンバを真空に排気する排気部（３）と、
前記被試験体に流動体（２２０、３２０、４２０）を送出する流動体送出部（４、４０）と、
前記被試験体から前記チャンバに漏れ出る前記流動体の量に基づいた検出値を取得可能な圧力取得部（６７）と、
前記検出値と時間との相関曲線を取得可能な相関曲線取得部（６８）と、
前記チャンバに漏れ出る前記流動体の量と真空排気量とが平衡するときの前記流動体の量に基づいた前記検出値を予測平衡値として前記相関曲線から取得可能な平衡圧力取得部（６９）と、
前記予測平衡値に基づいて、前記被試験体から前記チャンバに漏れ出る前記流動体の量を取得可能な漏れ量取得部（７０）と、
を備える漏れ検出装置。
前記被試験体の開口部を開閉させることが可能な駆動部（７１、７２、７３、７４、７５、７６、４０４）と、
前記駆動部に開閉させる信号を送ることが可能な駆動信号発生部（７）と、
をさらに備える請求項９に記載の漏れ検出装置。