JP2023043985A - 欠陥検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】検査対象の欠陥の孔径に基づいて検査対象の良否を判定する。【解決手段】漏れ検査装置に装備された基準漏れ器２５の基準漏れ孔２５ａは、検査対象で想定される欠陥を断面円形の直管状の欠陥にモデル化して決定された通路長さを有している。規定のテスト圧、大気圧（外部気圧）および周囲温度での基準漏れ器２５の漏れ量「規定条件下での基準漏れ量Ｑｓ」を求める。実際の検査条件下での基準漏れ器２５での疑似漏れにより、「検査条件下での基準漏れ量Ｑｒ」を求める。漏れ検査装置に検査対象Ｗを接続して漏れ検査を行い、「検査条件下での検査対象の漏れ量Ｑｍ」を求める。次に、「規定条件下での基準漏れ量Ｑｓ」と「検査条件下での基準漏れ量Ｑｒ」に基づき、「検査条件下での検査対象の漏れ量Ｑｍ」を、「規定条件下での検査対象の漏れ量Ｑｘ」に換算する。換算漏れ量Ｑｘを基に、検査対象の欠陥の孔径Ｄｘを演算し、検査対象の合否を判定する。【選択図】図１

Description

本発明は、検査対象の欠陥のサイズを基準にして検査対象の合否を判定する欠陥検査方法に関する。

加圧空気式の漏れ検査装置を例にとって説明すると、この漏れ検査装置は、テスト圧源と、テスト圧源に接続された検査路と、検査路に設けられた弁と、この弁より下流側に接続された圧力測定手段とを基本構造として備えている。検査路の末端に検査対象を接続し、テスト圧源からのテスト圧を検査対象に供給した後、弁を閉じて検査路および検査対象を閉鎖し、この閉鎖系の圧力変化を圧力測定手段で測定する。検査対象に欠陥があると検査対象での漏れにより閉鎖系の圧力が降下する。

検査対象に同じ量の漏れがあっても検査対象の容積が異なると上記降下圧力も異なる。そのため、降下圧力と検査対象の容積に基づき単位時間当たりの漏れ量を演算し、この漏れ量を基準にして合否判定をする方法が一般に採用されている。
しかし、検査対象の漏れ量は、欠陥そのものを一義的に表すものではない。なぜなら、漏れ量が等しくても欠陥の形態やサイズが異なることがあり、また、欠陥が同じでもテスト圧、大気圧、周囲温度等の漏れ検査の条件が変わると、漏れ量が変化するからである。

また、漏れ量そのものが検査対象の良否判定の基準とならない場合がある。検査対象が内容物を収容した包装であり、この包装の内圧が大気圧と略同じかその差が小さい場合を例にとって説明する。この内容物は特定の物質例えば水蒸気や酸素と反応して劣化する。そのため、内容物の品質保証期限までに包装の欠陥を介して侵入する特定物質の侵入量を、許容値未満に抑制することが求められる。この侵入量の許容値は、欠陥の形状とサイズが特定されれば、拡散の原理に基づき、求めることができる。
一方、上記漏れ検査装置では、テスト圧を付与し、検査対象の内外の圧力差により流体が欠陥を通過するようにして漏れ量を測定するため、拡散とは異なる原理により漏れが発生する。そのため、上記特定侵入量と漏れ量とが１対１に対応せず、侵入量の許容値に基づく正確な良否判定が行えない。例えば漏れ量が同じであっても欠陥の形状の相違により侵入量が数倍から数十倍異なるからである。

特許文献１の漏れ検査装置では、検査路に接続された疑似漏れ路とこの疑似漏れ路に設けられた基準漏れ器を装備している。この基準漏れ器は、検査対象の欠陥と似た挙動を示す基準漏れ孔を有している。予めこの基準漏れ器での規定の大気圧および周囲温度での漏れ量すなわち「規定条件下での基準漏れ量」を求めておく。
検査条件下において、前記検査路にテスト圧を供給し、基準漏れ器を介して疑似漏れを生じさせ、この時に前記圧力測定手段で計測される前記検査路の圧力変化に基づき、漏れ量すなわち「検査条件下での基準漏れ量」を求める。
次に前記検査条件下において、前記検査路に検査対象を接続した状態でテスト圧を供給し、前記圧力測定手段で計測される前記検査路の圧力変化に基づき、漏れ量すなわち「検査条件下での検査対象の漏れ量」を求める。
前記「検査条件下での検査対象の漏れ量」を、前記「規定条件下での基準漏れ量」と前記「検査条件下での基準漏れ量」に基づき、「規定条件下での検査対象の漏れ量」に換算し、この換算漏れ量を漏れ量の閾値と比較して合否判定を行う。

特許文献１の方法によれば、大気圧の変化や周囲温度の変化に拘わらず、検査対象の欠陥のサイズに対応した漏れ量を演算で求めることができるので、精度の高い合否判定を行うことができる。

特許文献２は、上流側圧力、下流側圧力、気体の流量、温度、検査対象の孔の長さを含む情報から、検査対象の孔径を求める方法を開示している。

特許第6636044 WO2021/079833A1

特許文献１の方法では、規定条件での換算漏れ量は検査対象の欠陥の孔径に対応しているが、孔径自体は不明であるため、より高精度な合否判定の要求に応えられていない。すなわち、前述したように検査対象である密閉製品の内容物はそれぞれ特定物質に対する劣化が問題となるが、この特定物質に対する侵入量は、欠陥のサイズ特に孔径と、密閉製品がおかれた環境の条件により決まる。しかし、上記の換算漏れ量では、想定される環境条件下での侵入量の許容値に対応する閾値を容易に設定することができず、ひいては合否判断を高精度に行えない。
特許文献２の方法は、検査対象の合否判定を行う具体的手順を開示していない。

本発明は前記課題を解決するためになされたもので、欠陥検査方法において、検査対象の検査工程に先立ち、検査対象の想定される欠陥を断面円形の直管状の通路にモデル化し、このモデル化された欠陥の通路長さを決定するとともに、孔径の閾値Ｄｏを決定し、前記欠陥の検査工程では、検査路を介して前記検査路に接続された検査対象にテスト圧を供給し、前記検査路を閉鎖した後、前記検査路の圧力変化を測定し、前記圧力変化または前記圧力変化から演算された気体の漏れ量に基づき、検査対象の欠陥の孔径Ｄｘを演算し、前記演算された孔径Ｄｘと前記孔径の閾値Ｄｏとを比較することにより、検査対象の合否判定を行うことを特徴とする。

上記方法によれば、欠陥をモデル化してその通路長さを決定するとともに、孔径の閾値Ｄｏを決定し、検査工程で演算された孔径Ｄｘをこの閾値Ｄｏと比較するので、種々の条件に左右されずに、高精度の合否判定を行うことができる。

好ましくは、検査対象にとって侵入または漏洩を阻止または抑制すべき物質を特定し、この特定物質が検査対象に対して侵入または漏洩する量の許容値を決定し、前記通路長さを有するモデル化された欠陥を通して前記特定物質が検査対象に侵入または漏洩する量を、理論または実験により求め、侵入量または漏洩量の許容値に達する孔径に基づき前記孔径の閾値Ｄｏを決定する。
上記方法によれば、検査対象の内容物の品質保証の観点から、正確に合否判定の閾値を定めることができる。
検査対象の内圧と大気圧の差が小さい場合には、拡散の理論式により、前記孔径の閾値Ｄｏを求める。

検査対象の想定される欠陥が複数存在する場合には、異なる通路長さを有するモデル化された欠陥の各々が同一の侵入量または漏洩量に達する場合の孔径を求め、これら欠陥のうちから、前記検査工程において前記圧力変化または前記漏れ量が最も小さい欠陥を特定欠陥として選択し、この特定欠陥に係る孔径の閾値を、前記検査工程で用いる孔径の閾値Ｄｏとする。
上記方法によれば、検査対象の想定される欠陥が複数存在する場合に、最も漏れ量を検出しづらい欠陥を基準に合否判定を行うので、侵入量が許容値を超える検査対象を確実に検出することができる、

本発明の具体的態様は、テスト圧源と、検査対象が接続される末端を有し前記テスト圧源からのテスト圧を検査対象に供給する検査路と、前記検査路に設けられた第１弁と、前記第１弁と前記末端との間において前記検査路に接続された圧力測定手段と、前記第１弁と前記末端との間において前記検査路に接続され外部に連なる疑似漏れ路と、前記疑似漏れ路に設けられるとともに基準漏れ孔を有する基準漏れ器と、前記疑似漏れ路において前記検査路と前記基準漏れ器との間に設けられた第２弁と、を備えた漏れ検査装置を用いた欠陥検査方法において、
前記基準漏れ孔は、検査対象で想定される欠陥を断面円形の直管状の欠陥にモデル化して決定された通路長さに対応する長さを有するとともに、既知の径を有しており、規定されたテスト圧、外部気圧の条件下において前記基準漏れ孔を通る気体の漏れ量を、規定条件下での基準漏れ量Ｑｓとして求めておき、
検査条件下において、検査対象と同一容積で漏れの無い良品対象を前記検査路に接続した状態でテスト圧を供給した後、前記第１弁を閉じ前記第２弁を開くことにより、前記基準漏れ器を介して疑似漏れを生じさせ、この時に前記圧力測定手段で測定される前記検査路の圧力変化に基づき、検査条件下での基準漏れ量Ｑｒを求め、
前記検査条件下において、前記検査路に検査対象を接続した状態でテスト圧を供給した後、前記第１弁および前記第２弁を閉じた状態で、前記圧力測定手段で測定される前記検査路の圧力変化に基づき、検査条件下での検査対象の漏れ量Ｑｍを求め、
前記規定条件下での基準漏れ量Ｑｓと前記検査条件下での基準漏れ量Ｑｒに基づき、前記検査条件下での検査対象の漏れ量Ｑｍを、規定条件下での検査対象の換算漏れ量Ｑｘに換算し、
さらに、前記換算漏れ量Ｑｘと、少なくとも前記規定条件下でのテスト圧および外部気圧の情報に基づいて、検査対象の欠陥の孔径Ｄｘを演算し、演算された前記孔径Ｄｘを、モデル化された欠陥の孔径の閾値Ｄoと比較することにより、検査対象の合否判定を行うことを特徴とする。

上述した方法によれば、検査対象のモデル化された欠陥の孔径を基準にして合否判定を行うことができるので、高精度の合否判定を行うことができる。また、検査条件が変わっても欠陥の孔径を正確に求めることでき、この点からも合否判定を高精度に行うことができる。

さらに、前記孔径Ｄｘを、前記基準漏れ孔の長さと、前記規定条件下での周囲温度の情報も加えて演算する。
この方法によれば、欠陥が長孔モデルであっても、正確に欠陥の孔径を求めることができる。

本発明の別の具体的態様は、テスト圧源と、検査対象が接続される末端を有し前記テスト圧源からのテスト圧を検査対象に供給する検査路と、前記検査路に設けられた第１弁と、前記第１弁と前記末端との間において前記検査路に接続された圧力測定手段と、外部気圧を測定する気圧センサと、を備えた漏れ検査装置を用いた欠陥検査方法において、
検査工程に先立ち、検査対象の想定される欠陥を断面円形の直管状の通路にモデル化し、このモデル化された欠陥の通路長さを決定するとともに、孔径の閾値Ｄｏを決定し、
前記検査工程では、前記検査路に検査対象を接続した状態でテスト圧を供給した後、前記第１弁を閉じた状態で、前記圧力測定手段で測定される前記検査路の圧力変化に基づき、検査対象の漏れ量Ｑｍを求め、前記漏れ量Ｑｍと、少なくとも前記テスト圧と前記気圧センサからの外部気圧との情報に基づいて、欠陥の孔径Ｄｘを演算し、演算された前記孔径Ｄｘを孔径の閾値Ｄｏと比較することにより、検査対象の合否判定を行うことを特徴とする。
この方法でも検査対象の欠陥の孔径を基準にして合否判定を行うことができる。

好ましくは、前記漏れ検査装置はさらに周囲温度を検出する温度センサを備えており、前記孔径Ｄｘを、前記モデル化された欠陥の通路長さと、前記温度センサからの周囲温度の情報も加えて演算する。
この方法によれば、欠陥が長孔モデルであっても、正確に欠陥の孔径を求めることができる。

さらに好ましくは、前記漏れ検査装置はさらに、前記第１弁と前記末端との間において前記検査路に接続され外部に連なる疑似漏れ路と、前記疑似漏れ路に設けられるとともに基準漏れ孔を有する基準漏れ器と、前記疑似漏れ路において前記検査路と前記基準漏れ器との間に設けられた第２弁と、を備え、前記基準漏れ孔は、前記モデル化された欠陥の通路長さと等しい長さを有するとともに、既知の径を有しており、
前記検査対象の検査に先立ち、検査対象と同一容積で漏れの無い良品対象を前記検査路に接続した状態でテスト圧を供給した後、前記第１弁を閉じ前記第２弁を開くことにより、前記基準漏れ器を介して疑似漏れを生じさせ、この時に前記圧力測定手段で測定される前記検査路の圧力変化に基づき、検査条件下での実測基準漏れ量を求め、前記基準漏れ孔の長さおよび径と、テスト圧と、前記気圧センサからの外部気圧と、前記温度センサからの周囲温度の情報に基づいて、理論上の基準漏れ量を演算し、前記実測基準漏れ量が前記理論上の基準漏れ量と一致するように、前記漏れ検査装置による漏れ量の出力値を校正する。
この方法によれば、正確に校正を行うことができる。

本発明によれば、検査対象の欠陥の絶対的基準である孔径を基準にするので、検査対象の合否を正確に判定することができる。

本発明の第１実施形態に係る漏れ検査装置の回路図である。 本発明の第２実施形態に係る漏れ検査装置の回路図である。

以下、本発明の実施形態を説明する。
＜欠陥のモデル化と閾値設定＞
検査対象の検査工程に先立ち、検査対象の想定される欠陥を断面円形の直管状の通路にモデル化し、このモデル化された欠陥の通路長さを決定するとともに、孔径の閾値Ｄｏを決定する。
検査対象として内容物を収容した包装を例にとって説明する。包装の内圧は大気圧と略等しいかその差が小さく、後述の拡散の原理を適用可能である。包装の内容物はその種類により劣化を招く物質が異なり、例えば水蒸気、酸素等の気体分子や、カビ、細菌等がある。最初にこの包装の製造工程等から、生じる欠陥を想定し、この欠陥をモデル化する。例えば２枚のシート部分の溶着部に欠陥が生じる可能性ある場合には、比較的長い直管にモデル化し、モデル化した直管の通路長さＬを決定する。シート部のピンホールが欠陥として生じる可能性がある場合には、このシート部の肉厚を通路長さとして決定する。

次に劣化を招く特定物質の許容侵入量とモデル化した欠陥の通路長さＬに基づき、既知の拡散の理論式を用いて、欠陥の孔径の許容値を演算し、この許容値かこれに安全係数を乗じた値を孔径の閾値Ｄｏとして決定する。なお、理論式の代わりに実験により孔径の閾値Ｄｏを求めてもよい。

検査対象が異なる形態の複数の欠陥を含むことが想定される場合もある。例えば上記のように通路長さが長い欠陥とピンホール等のように短い欠陥が並存する場合がある。この場合、異なる通路長さを有するモデル化された欠陥の各々が同一の侵入量（例えば許容侵入量）に達する場合の孔径を求め、これら欠陥のうちから、後述する検査工程において測定される漏れ量が最も小さい欠陥を特定欠陥として選択する。この特定欠陥に係る孔径の閾値を、検査工程で用いる孔径の閾値Ｄｏとする。

上述したように、孔径の閾値Ｄｏは、検査工程に先立ち、検査条件に拘わらず一義的に決定することができる。

＜検査工程＞
検査工程の概略を説明すると、検査路を介して検査対象にテスト圧を供給し、検査路を閉鎖した後、前記検査路の圧力変化を測定する。この圧力変化から気体の漏れ量を演算すし、演算された漏れ量から検査対象の欠陥の孔径Ｄｘを演算する。この演算された孔径Ｄｘと前記孔径の閾値Ｄｏとを比較することにより、検査対象の合否判定を行う。

＜第１実施形態＞
以下、第１実施形態を図面にしたがって説明する。
漏れ検査装置の構成
図１に示すように、漏れ検査装置は、テスト圧源１と圧力回路２とを備えている。テスト圧源１は、加圧エアを供給する圧力源１ａと、この圧力源１ａのエア圧をテスト圧に減圧する圧力調整弁１ｂとを有している。圧力回路２は、テスト圧源１に接続された共通路３と、共通路３から分岐した参照路４および検査路５と、検査路５に接続された疑似漏れ路６と、を有している。

共通路３には、圧力計１２と三方弁１３が設けられている。参照路４と検査路５と疑似漏れ路６には、それぞれ開閉弁１４，１５、１６が設けられている。疑似漏れ路６は検査路５において開閉弁１５の下流側に接続されている。

参照路４と検査路５の間には、開閉弁１４，１５よりも下流側において差圧センサ２０（圧力測定手段）が接続されている。参照路４の下流端（末端）には、マスタ容器２１が接続されている。検査路５の下流端（末端）には、検査対象Ｗが直接接続されるか、または検査対象Ｗを収容したワークカプセル（密閉容器）が接続されるようになっている。検査対象Ｗとなる製品は、それぞれ特有の製造工程および構造を有しており、欠陥が生じる可能性がある箇所を想定するでき、上述したように欠陥をモデル化することができる。

上記疑似漏れ路６の下流端には基準漏れ器２５が接続されている。基準漏れ器２５は、後述するように検査対象Ｗのモデル化された欠陥に対応した形状、サイズの基準漏れ孔２５ａを有している。

漏れ検査装置はさらに、コンピュータシステム３０と駆動回路３５とを備えている。コンピュータシステム３０は、制御演算部３１（制御演算手段）と、この制御演算部３１に接続されたキーボード等の入力部３２と、ディスプレイ等の表示部３３とを備えている。駆動回路３５は、後述する漏れ検査工程において、制御演算部３１からのシーケンス制御信号に基づき上記弁１３～１６を制御する。制御演算部３１は、メモリ３１ｍを内蔵している。

漏れ量の理論式
検査対象Ｗの欠陥に起因する漏れ量Ｑ（Ｐａ・ｍ^３／ｓ）についての理論式の一例について説明する。欠陥は上述したように断面円形の直管状の孔に単純化（モデル化）されている。欠陥が長孔モデルの場合、すなわち欠陥の通路長さが欠陥の孔径に比べて１０倍以上と長い場合（例えば欠陥の長さが１０ｍｍで孔径が５０μｍの場合）、粘性流の代表的な計算式であるハーゲンポアズイユの式、すなわち下記式（１）から漏れ量Ｑを求めることができる。

ここで、Ｐ１はテスト圧、Ｐ２は外部気圧（本実施形態では大気圧）である。Ｌは欠陥の通路長さ、Ｄは欠陥の孔径である。ηは気体の粘性係数であり、気体の種類（本実施形態では空気）と周囲温度に依存して変化する。

欠陥が短孔モデルの場合、すなわち検査対象Ｗの壁厚が薄く欠陥（ピンホール）の通路長さが欠陥の孔径の１０倍未満の場合（例えば欠陥の長さが１５μｍで孔径が２０μｍの場合）、下記式（２）から漏れ量Ｑ（Ｑｓ）を求めることができる。
Ｑ＝０.０１６×Ｄ^２（Ｐ１－Ｐ２）・・・（２）

以下の説明において、上記一般式で用いた符号Ｐ１,Ｐ２を、規定条件のテスト圧、外部気圧と、検査条件でのテスト圧、外部気圧を示す共通の符号として用いる。

基準漏れ孔のサイズ
検査対象Ｗの想定される欠陥が長孔モデルの場合には、基準漏れ器２５の基準漏れ孔２５ａは、この欠陥の長さと略等しい長さを有している。検査対象Ｗの壁厚が薄くて想定される欠陥が短孔モデルの場合にも、基準漏れ孔２５ａは、欠陥の長さと略等しい長さを有するのが好ましいが、上記式（２）が成立するのに十分短い長さを有していれば欠陥の長さと必ずしも等しくなくてもよい。
基準漏れ孔５ａの径Ｄは、例えば検査対象Ｗの合否判定の閾値とほぼ同程度に設定するのが好ましいが、この閾値と異なっていてもよい。

規定条件下での基準漏れ量
基準漏れ器２５については、予め規定された周囲温度、テスト圧、大気圧（すなわち規定条件下）での単位時間当たりの漏れ量（Ｐa・ｍ^３／s）（以下、単に漏れ量と言う）を予め求めておく。この漏れ量Ｑｓは、上述した式（１）または式（２）から理論的に求めることができるが、後述するように実測で漏れ量Ｑｓを求めてもよい。この漏れ量Ｑｓを「規定条件下での基準漏れ量」と定義する。

欠陥検査方法
上記構成をなす漏れ検査装置による欠陥検査方法を説明する。
メモリ３１ｍは、上記弁１３～１６のためのシーケンス制御プログラムに加えて、入力部３２から入力された下記情報を格納している。
・規定の周囲温度
・規定の大気圧（外部気圧）
・規定のテスト圧
・規定条件下での基準漏れ量Ｑ_Ｓ、
・検査対象Ｗの容積
・基準漏れ器２５の基準漏れ孔２５aの長さＬ
・漏れ判定のための孔径の閾値 Ｄo

＜疑似漏れ測定＞
最初に、検査対象Ｗの漏れ検査が実際に行われる時及び場所において、検査条件下での基準漏れ器２５を通る漏れ量Ｑｒを求める。この漏れ量Ｑｒを「検査条件下での基準漏れ量」と定義する。検査条件下での周囲温度および大気圧は、規定条件と一般的には異なっている。検査条件下でのテスト圧は規定条件でのテスト圧と等しくするのが好ましいが、異なっていてもよい。

詳述すると、検査路５には検査対象Ｗと同一構成（同一容積）をなす漏れの無い良品対象を接続しておく。三方弁１３によって共通路３と、参照路４及び検査路５を連通させるとともに、開閉弁１４，１５を開く（ただし開閉弁１６は閉じたままである）。これによって、テスト圧源１からのエア圧が、参照路４からマスタ容器２１に導入されるともに、検査路５から良品対象に導入される。

次に、開閉弁１４，１５を閉じる。これによって、開閉弁１４より下流側の参照路４およびマスタ容器２１を含む空間と、開閉弁１５より下流側の検査路５および良品対象を含む空間が、互いに独立した閉鎖空間となる。

次に、開閉弁１６を開けることで疑似漏れ路６を検査路５と接続する。これによって、基準漏れ器２５の基準漏れ孔２５ａから検査路５の加圧エアが大気へと漏れる。その結果、参照路４と検査路５との間に圧力差が発生する。この圧力差すなわち検査路５の圧力変化ΔＰを差圧センサ２０によって検出する。圧力変化ΔＰの情報は制御演算部３１に入力される。

制御演算部３１は、下記式（３）の演算を行なうことで、基準漏れ器２５からの漏れ量Ｑを算出する。この漏れ量Ｑを「検査条件下での基準漏れ量Ｑｒ」と定義する。
Ｑ＝Ｖｗ・ΔＰ／Δｔ ・・・（３）
ここで、Δｔは圧力変化ΔＰの検出時間であり、Ｖｗは良品対象の容積（すなわち検査対象の容積）である。

＜換算係数算出＞
さらに、制御演算部３１は、次式（４）にしたがって換算係数ｋを求め、これをメモリ３１ｍに格納しておく。
ｋ＝Ｑｓ／Ｑｒ ・・・（４）
上述したように、Ｑｓは規定条件下での基準漏れ量であり、Ｑｒは検査条件下での基準漏れ量である。

説明が前後するが、上記規定条件下での基準漏れ量Ｑｓも、理論値ではなく漏れ検査装置を用いて上記疑似漏れ工程を実行することにより求めることができる。この漏れ検査装置は図示の漏れ検査装置と同一構成とするのが好ましいが、異なっていてもよい。

＜漏れ検査＞
次に、製造された検査対象Ｗの欠陥の有無を検査する方法について詳述する。
検査対象Ｗを検査路５に接続した状態で、三方弁１３によって共通路３と参照路４及び検査路５を連通させ、開閉弁１４，１５を開く（ただし開閉弁１６は閉じたままである）。これによって、テスト圧源１からのテスト圧が、参照路４からマスタ容器２１に導入されるともに、検査路５から検査対象Ｗに導入される。

次に、開閉弁１４，１５を閉じる。これにより、開閉弁１４より下流側の参照路４及びマスタ容器２１を含む空間と、開閉弁１５より下流側の検査路５及び検査対象Ｗを含む空間が、互いに独立した閉鎖空間となる。

次に、差圧センサ２０によって、参照路４と検査路５との間の圧力差の時間変化すなわち検査対象Ｗの圧力変化ΔＰを検出する。制御演算部３１は、この圧力変化ΔＰを前述した式（３）に代入して検査対象Ｗの漏れ量Ｑを演算する。この漏れ量を「検査条件下での検査対象の漏れ量Ｑｍ」と定義する。

さらに、下記式（５）に示すように、検査条件下での検査対象の漏れ量Ｑｍを、上記換算係数ｋを用いて規定条件下での検査対象の漏れ量Ｑｘに換算する。
Ｑｘ＝ｋＱｍ ・・・（５）

上記規定条件下での検査対象の換算漏れ量Ｑｘは、検査条件下での周囲温度や大気圧の変化による影響をキャンセルしているので、検査対象の欠陥のサイズが同じであれば、検査条件が変化しても等しい値になる。

次に、上記規定条件下で検査対象の換算漏れ量Ｑｘから、欠陥の孔径Ｄｘを演算する。
欠陥が長孔モデルの場合、ハーゲンポアズイユの式（１）を変形した下記式（６）から求める。

ここで、Ｐ１は規定のテスト圧、Ｐ２は規定の大気圧（外部気圧）である。ηは規定温度での気体（本実施形態では空気）の粘性係数である。Ｌは基準漏れ孔２５aの長さ（すなわちモデル化した欠陥の通路長さ）である。

欠陥が短孔モデルの場合、式（２）を変形した下記式（７）から孔径Ｄｘを求める。

ここで、Ｐ１は規定のテスト圧であり、Ｐ２は規定の大気圧（外部気圧）である。

＜漏れ判定＞
次に、演算された孔径Ｄｘと閾値Ｄoとを比較して合否判定を行う。すなわち、孔径Ｄｘが閾値Ｄo以下であれば、その検査対象Ｗを良品（漏れ無し）と判定する。孔径Ｄｘが閾値Ｄoを超えていれば、その検査対象Ｗを不良品（漏れ有り）と判定する。
表示部３３では合否判定の結果を表示するとともに、演算された孔径Ｄｘ、閾値Ｄoも表示する。

測定終了後は、開閉弁１４，１５を開け、かつ三方弁１３を大気解放位置にすることで、マスタ容器２１及び検査対象Ｗ内のテスト圧を排出する。

上述したように、圧力条件や温度条件に左右されない欠陥の孔径Ｄｘにより合否を判断するので、高精度の合否判定を行うことができる。
例えば特定物質の検査対象への侵入量の許容値に基づいて合否判定を行う場合には、この許容値と検査対象がさらされる環境の条件とから、容易かつ適切に閾値（孔径の閾値）を設定することができ、この点からも高精度の合否判定を行うことができる。

上述の説明からも理解されるように、欠陥が短孔モデルであって、式（７）を用いて孔径Ｄｘを演算する場合には、基準漏れ孔２５aの長さ(モデル化欠陥の通路長さ)と規定条件下での周囲温度の情報は用いずに済む。

第２実施形態
次に、本発明の第２実施形態を説明する。第２実施形態で用いる漏れ検査装置は図２に示すように、大気圧（外部気圧）を検出する気圧センサ４１と周囲温度を検出する温度センサ４２を装備している。これら大気圧センサ４１と温度センサ４２の検出情報は制御演算部３１に送られるようになっている。他の構成は図１と同じである。

＜漏れ検査＞
第１実施形態と同様にして検査対象Ｗの漏れ検査が実行され、差圧センサ２０で検出される圧力変化ΔＰと、前述した式（３）から検査条件下での検査対象の漏れ量Ｑｍが得られる。

なお、検査条件下での検査対象の漏れ量Ｑｍを、式（３）の代わりに、下記式（８）から求めてもよい。

ここでａはセンサ係数、Ｖｗは検査対象Ｗの容積、Ｖｓはマスタ容器２１の容積である。Ｐ１はテスト圧、Ｐ２は気圧センサ４１で検出された大気圧である。

次に、上記検査条件下での検査対象Ｗの漏れ量Ｑｍから検査対象Ｗの欠陥の孔径Ｄｘを演算する。
欠陥が長孔モデルの場合、ハーゲンポアズイユの式（１）を変形した下記式（９）から求める。

ここで、Ｐ１は検査条件下でのテスト圧であり、Ｐ２は検査条件下で検出された大気圧（外部気圧）である。Ｌはモデル化欠陥の通路長さである。ηは検査条件下で検出された周囲温度での気体（本実施形態では空気）の粘性係数である。

欠陥が短孔モデルの場合、式（２）を変形した下記式（１０）から孔径Ｄｘを求める。

ここで、Ｐ１はテスト圧であり、Ｐ２は検査条件下で検出された大気圧（外部気圧）である。

第１実施形態と同様に、求められた孔径Ｄｘと閾値Ｄｏとを比較して合否判定するとともに、演算した孔径Ｄｘおよび閾値Ｄｏを表示部３３に表示する。

上述の説明から理解されるように、欠陥が短孔モデルであって、式（１０）を用いて孔径Ｄｘを求める場合には、周囲温度および欠陥の長さの情報は用いずに済み、漏れ検査装置は温度センサ４２を装備しなくてもよい。

＜校正＞
本実施形態では、基準漏れ器２５は、漏れ検査装置の出力を校正するために用いることができる。詳述すると、上記式（１）または（２）で求められる理論上の基準漏れ孔２５aの漏れ量と、第１実施形態と同様の疑似漏れ工程で実測される基準漏れ量との比較から、実測される漏れ量が理論漏れ量と一致するように漏れ検査装置の出力を校正する。

本発明は、前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改変をなすことができる。
前述した実施形態では、特定物質が検査対象内に侵入するのを阻止または抑制する観点から、モデル化した欠陥の孔径の閾値を決定したが、検査対象からの特定物質の漏洩を阻止または抑制する観点から、孔径の閾値を決定してもよい。例えば、検査対象として内容物を収容した袋に窒素等の不活性ガスを充填することがあるが、この不活性ガスを特定物質として定め、外部への許容漏洩量を求め、この許容漏洩量に基づき孔径の閾値を決定する。前述した実施形態の説明において「侵入」を「漏洩」に置き換えることにより容易に理解できるので、詳細な説明を省略する。
圧力源は、エアコンプレッサー等の正圧源に限られず、真空ポンプ等の負圧源であってもよい。
漏れ検査工程で用いられる気体として空気の代わりに、ヘリウムガスや水素ガス等を用いてもよい。
漏れ量や孔径を求める式として、上述の実施形態では比較的単純化した式を用いたが、他の理論式を用いてもよい。
孔径の演算は漏れ量に基づいて行われるが、この漏れ量は測定された圧力変化から求められるものである。したがって、孔径は測定された圧力変化に基づいて演算されると表現することができる。

本発明は、密封品の合否判定に適用できる。

１ テスト圧源
５ 検査路
６ 疑似漏れ路
１５ 開閉弁（第１弁）
１６ 開閉弁（第２弁）
２０ 差圧センサ（圧力測定手段）
２５ 基準漏れ器
２５a 基準漏れ孔
３１ 制御演算部（制御演算手段）
３３ 表示部
４１ 気圧センサ
４２ 温度センサ
Ｗ 検査対象

Claims (9)

1. 検査対象の検査工程に先立ち、検査対象の想定される欠陥を断面円形の直管状の通路にモデル化し、このモデル化された欠陥の通路長さを決定するとともに、孔径の閾値Ｄｏを決定し、
   前記欠陥の検査工程では、
   検査路を介して前記検査路に接続された検査対象にテスト圧を供給し、前記検査路を閉鎖した後、前記検査路の圧力変化を測定し、
   前記圧力変化または前記圧力変化から演算された気体の漏れ量に基づき、検査対象の欠陥の孔径Ｄｘを演算し、前記演算された孔径Ｄｘと前記孔径の閾値Ｄｏとを比較することにより、検査対象の合否判定を行うことを特徴とする欠陥検査方法。
2. 検査対象にとって侵入または漏洩を阻止または抑制すべき物質を特定し、この特定物質が検査対象に対して侵入または漏洩する量の許容値を決定し、前記通路長さを有するモデル化された欠陥を通して前記特定物質が検査対象に侵入または漏洩する量を、理論または実験により求め、侵入量または漏洩量の許容値に達する孔径に基づき前記孔径の閾値Ｄｏを決定することを特徴とする請求項１に記載の欠陥検査方法。
3. 検査対象の内圧と大気圧の差が小さい場合に、拡散の理論式により、前記孔径の閾値Ｄｏを求めることを特徴とする請求項２に記載の欠陥検査方法。
4. 検査対象の想定される欠陥が複数存在する場合に、異なる通路長さを有するモデル化された欠陥の各々が同一の侵入量または漏洩量に達する場合の孔径を求め、これら欠陥のうちから、前記検査工程において前記圧力変化または前記漏れ量が最も小さい欠陥を特定欠陥として選択し、この特定欠陥に係る孔径の閾値を、前記検査工程で用いる孔径の閾値Ｄｏとすることを特徴とする請求項２または３に記載の欠陥検査方法。
5. テスト圧源と、検査対象が接続される末端を有し前記テスト圧源からのテスト圧を検査対象に供給する検査路と、前記検査路に設けられた第１弁と、前記第１弁と前記末端との間において前記検査路に接続された圧力測定手段と、前記第１弁と前記末端との間において前記検査路に接続され外部に連なる疑似漏れ路と、前記疑似漏れ路に設けられるとともに基準漏れ孔を有する基準漏れ器と、前記疑似漏れ路において前記検査路と前記基準漏れ器との間に設けられた第２弁と、を備えた漏れ検査装置を用いた欠陥検査方法において、
   前記基準漏れ孔は、検査対象で想定される欠陥を断面円形の直管状の欠陥にモデル化して決定された通路長さに対応する長さを有するとともに、既知の径を有しており、規定されたテスト圧、外部気圧の条件下において前記基準漏れ孔を通る気体の漏れ量を、規定条件下での基準漏れ量Ｑｓとして求めておき、
   検査条件下において、検査対象と同一容積で漏れの無い良品対象を前記検査路に接続した状態でテスト圧を供給した後、前記第１弁を閉じ前記第２弁を開くことにより、前記基準漏れ器を介して疑似漏れを生じさせ、この時に前記圧力測定手段で測定される前記検査路の圧力変化に基づき、検査条件下での基準漏れ量Ｑｒを求め、
   前記検査条件下において、前記検査路に検査対象を接続した状態でテスト圧を供給した後、前記第１弁および前記第２弁を閉じた状態で、前記圧力測定手段で測定される前記検査路の圧力変化に基づき、検査条件下での検査対象の漏れ量Ｑｍを求め、
   前記規定条件下での基準漏れ量Ｑｓと前記検査条件下での基準漏れ量Ｑｒに基づき、前記検査条件下での検査対象の漏れ量Ｑｍを、規定条件下での検査対象の換算漏れ量Ｑｘに換算し、
   さらに、前記換算漏れ量Ｑｘと、少なくとも前記規定条件下でのテスト圧および外部気圧の情報に基づいて、検査対象の欠陥の孔径Ｄｘを演算し、
   演算された前記孔径Ｄｘを、モデル化された欠陥の孔径の閾値Ｄoと比較することにより、検査対象の合否判定を行うことを特徴とする欠陥検査方法。
6. 前記孔径Ｄｘを、前記基準漏れ孔の長さと、前記規定条件下での周囲温度の情報も加えて演算することを特徴とする請求項５に記載の欠陥検査方法。
7. テスト圧源と、検査対象が接続される末端を有し前記テスト圧源からのテスト圧を検査対象に供給する検査路と、前記検査路に設けられた第１弁と、前記第１弁と前記末端との間において前記検査路に接続された圧力測定手段と、外部気圧を測定する気圧センサと、を備えた漏れ検査装置を用いた欠陥検査方法において、
   検査工程に先立ち、検査対象の想定される欠陥を断面円形の直管状の通路にモデル化し、このモデル化された欠陥の通路長さを決定するとともに、孔径の閾値Ｄｏを決定し、
   前記検査工程では、
   前記検査路に検査対象を接続した状態でテスト圧を供給した後、前記第１弁を閉じた状態で、前記圧力測定手段で測定される前記検査路の圧力変化に基づき、検査対象の漏れ量Ｑｍを求め、
   前記漏れ量Ｑｍと、少なくとも前記テスト圧と前記気圧センサからの外部気圧との情報に基づいて、欠陥の孔径Ｄｘを演算し、
   演算された前記孔径Ｄｘを孔径の閾値Ｄｏと比較することにより、検査対象の合否判定を行うことを特徴とする欠陥検査方法。
8. 前記漏れ検査装置はさらに周囲温度を検出する温度センサを備えており、
   前記孔径Ｄｘを、前記モデル化された欠陥の通路長さと、前記温度センサからの周囲温度の情報も加えて演算することを特徴とする請求項７に記載の欠陥検査方法。
9. 前記漏れ検査装置はさらに、前記第１弁と前記末端との間において前記検査路に接続され外部に連なる疑似漏れ路と、前記疑似漏れ路に設けられるとともに基準漏れ孔を有する基準漏れ器と、前記疑似漏れ路において前記検査路と前記基準漏れ器との間に設けられた第２弁と、を備え、
   前記基準漏れ孔は、前記モデル化された欠陥の通路長さと等しい長さを有するとともに、既知の径を有しており、
   前記検査対象の検査に先立ち、検査対象と同一容積で漏れの無い良品対象を前記検査路に接続した状態でテスト圧を供給した後、前記第１弁を閉じ前記第２弁を開くことにより、前記基準漏れ器を介して疑似漏れを生じさせ、この時に前記圧力測定手段で測定される前記検査路の圧力変化に基づき、検査条件下での実測基準漏れ量を求め、
   前記基準漏れ孔の長さおよび径と、テスト圧と、前記気圧センサからの外部気圧と、前記温度センサからの周囲温度の情報に基づいて、理論上の基準漏れ量を演算し、
   前記実測基準漏れ量が前記理論上の基準漏れ量と一致するように、前記漏れ検査装置による漏れ量の出力値を校正することを特徴とする請求項８に記載の欠陥検査方法。
   

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