JP3570333B2 - 密閉構造体を用いた漏洩試験方法および漏洩試験装置ならびに漏洩試験装置用密閉構造体 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検査ワーク内にトレーサガス(Heガス等)を導入し、このトレーサガスの漏れの有無又は許容限度以上の漏れがあるか否かを判定する漏洩試験に係わり、特に、密閉構造体を用いた漏洩試験方法および漏洩試験装置ならびにこのような漏洩試験装置に用いられる密閉構造体に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、ドラム缶、エアコン室外機、コンプレッサ、アルミホイール、自動車用燃料タンクなどの各種被検査ワークの溶接箇所や壁面にある微少な孔や亀裂等を検出するために、これらの各種被検査ワークにトレーサガスを充填し、この被検査ワークから漏れ出たトレーサガスを検出するトレーサガス検査法が知られている。この種のトレーサガス検査法は、例えば図5に示すように、気密に密閉された真空チャンバ1に電磁バルブ2および配管3を通して導通可能に真空ポンプ4を接続し、電磁バルブ5および配管6を通して導通可能にガス検出器(ディテクタ)7を接続して漏洩試験装置を構成し、トレーサガスが充填された被検査ワークZをこのチャンバ1内に配置する。
【0003】
この後、電磁バルブ2を開にして真空チャンバ1内に残存する空気を排気して、真空チャンバ1内を真空状態にする。すると、被検査ワークZに漏洩箇所がある場合には、被検査ワークZ内に封入されたHeガスがチャンバ1内に漏れ出し、漏れ出したHeガスは電磁バルブ5および配管6を通してディテクタ7内に流入して、ディテクタ7によりHeガスが検出されることとなる。
この方法によれば、被検査ワークZの全体のリークの有無を検出でき、被検査ワークZ全体のリーク量の判定を行うことができる。なお、真空チャンバ1内は電磁バルブ8および配管9を通して大気中に導通可能に接続されており、試験終了後に電磁バルブ8を開にして真空チャンバ1内の真空状態が解除されるようになされている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような漏洩試験装置においては、当面の被検査ワークの大きさに合わせて真空チャンバの容積および真空ポンプの排気容量を設計しているので、容積が大きい被検査ワークの漏洩試験を行う場合には、この被検査ワークは真空チャンバ内には配置することができない。このため、再度、容積の大きい被検査ワークに合う真空チャンバを作り直すとともに、大排気量の真空ポンプを使用しなければならないという問題を生じた。このような問題を解決するため、予め大容積の真空チャンバにするとともに、排気容量の大きな真空ポンプを用いるようにして容積の大きな被検査ワークに対しても使用できるようにしていた。
【0005】
しかしながら、大容積の真空チャンバにするととも排気容量の大きな真空ポンプを用いるようにすると、小容積の被検査ワークの漏洩検査に対しては真空チャンバ内の容積が無駄になるとともに、排気する容積が増大するために真空排気するための時間が長時間になって、漏洩検査時間が長時間となり、検査処理能力が低下するという問題を生じた。また、排気容量の大きな真空ポンプを用いるために消費電力も増大して漏洩試験装置の運転費用も増大するという問題も生じた。
【0006】
そこで、本発明は上記問題点を解消するためになされたものであって、真空チャンバーの容積を大きくして大型(大容積)の被検査ワークを真空チャンバー内に配置できるようにしても、大排気量の真空ポンプを用いることなく、真空チャンバー内を短時間で排気できるようにして、漏洩試験を短時間で行えるようにすることを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の漏洩試験方法は、圧力変化の繰り返しに対して所定の強度を有する多孔質部材を収容した空気やトレーサガスの吸い込みおよび吐き出しあるいは水分やガスの吸着や離脱を実質的に生じない材質からなる袋状体を前記真空チャンバ内に配置する配置工程と、袋状体内の空気を吸引して袋状体を収縮させて多孔質部材の表面に密着させる密着工程と、空チャンバ内を真空ポンプにより減圧する減圧工程と、漏れ出たトレーサガスをガス検出器に連通させる連通工程とを備え、多孔質部材を収容した袋状体からなる密閉構造体の容積により真空チャンバ内の空間容積を減少させるようにしている。
【0008】
真空チャンバ内に被検査ワークを収納した後、多孔質部材を収容した袋状体を真空チャンバ内に配置し、この袋状体内の空気を吸引して袋状体を収縮させて多孔質部材の表面に密着させた後、真空チャンバ内を減圧にすると、真空チャンバ内の空間容積を減少させることが可能となる。これにより、真空チャンバー内を短時間で排気できるようになって、漏洩試験を短時間で行えるようになる。
【0009】
一方、本発明に係る漏洩試験装置においては、圧力変化の繰り返しに対して所定の強度を有する多孔質部材を収容した空気やトレーサガスの吸い込みおよび吐き出しあるいは水分やガスの吸着や離脱を実質的に生じない材質からなる袋状体内の空気を間欠的または連続的に吸引して同袋状体を収縮させて多孔質部材の表面に密着させる第1真空ポンプと、真空チャンバ内に接続されて同真空チャンバ内を被検査ワークよりも減圧にする第2真空ポンプと、真空チャンバ内に接続されて同真空チャンバ内に流入したトレーサガスを検出するガス検出器とを備えるようにしている。これにより、真空チャンバー内を短時間で排気できるようになるとともに、漏洩試験を短時間で行える漏洩試験装置が得られるようになる。
【0010】
ここで、上述した密閉構造体は被検査ワークの大きさに応じて真空チャンバ内に出し入れする必要があるため、できるだけ大きな密閉構造体とした方が真空チャンバ内に出し入れする個数(回数)を減少させることができるが、反面、大きな密閉構造体にするとその質量も必然的に大きくなって、真空チャンバ内へ出し入れする作業が重労働になるため、密閉構造体の質量は極力軽くした方がよい。
このため、本発明の密閉構造体としては、質量を軽くするための多孔質部材と、真空チャンバ内に配置されて内部の空気を吸引して収縮させて多孔質部材の表面に密着して被覆する袋状の被覆材により構成することが好ましい。この場合、多孔質部材としては、圧力変化の繰り返しに対して所定の強度を有する必要があり、被覆材としては、空気やトレーサガスの吸い込みおよび吐き出しあるいは水分やガスの吸着や離脱を実質的に生じない材質により構成する必要がある。
【0011】
なお、圧力変化の繰り返しに対して所定の強度を有する多孔質部材としては合成樹脂製もしくは金属製の発泡体あるいはハニカム構造体であることが望ましく、発泡体としては独立気泡発泡体が望ましいが、所定の強度を有するものであれば、連続気泡発泡体であってもよい。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図1〜図4に基づいて詳細に説明するが、本発明はこの実施の形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施することが可能なものである。
なお、図1は密閉構造体を模式的に示す図であり、図1(a)は袋状の被覆材内に多孔質部材を配置した状態を模式的に示す斜視図であり、図1(b)は袋状の被覆材内を真空にして多孔質部材に密着させた状態を示す斜視図である。図2は密閉構造体の変形例を模式的に示す斜視図である。
また、図3は本発明の漏洩試験装置の一例を示す図であり、真空チャンバ内に1個の密閉構造体を配置した状態を示している。図4は本発明の漏洩試験装置の他の例を示す図であり、真空チャンバ内に複数個の密閉構造体を配置した状態を示している。
【0013】
1.密閉構造体
まず、図1(a)に示すように、圧力変化の繰り返しに対して所定の強度を有する多孔性の多孔質部材41を用意する。ここで、多孔質部材41としては以下のようなものを用いることが好ましい。
1.木材ブロック類(例えば、軽量化処理木材、コルク材、木屑を固めたもの等)。
2.合成樹脂製の発泡体(例えば、硬質ポリウレタンフォーム、発泡スチロール、発泡ポリエチレン等)。
3.合成樹脂(例えば、ポリエチレン、ポリウレタン、ポリ塩化ビニール、ポリカーボネート等)製のハニカム構造体。
4.金属(例えば、アルミニウム、ステンレス、真鍮などの銅合金、ニッケル合金等)製のハニカム構造体。
5.金属製の発泡体(発泡ニッケル、発泡亜鉛、真鍮などの発泡銅合金、発泡ステンレス等)。
6.セラミック製のハニカム構造体。
7.木材製および紙製のハニカム構造体。
なお、多孔質部材41としては、図1に示すような立方体あるいは図2に示すようなL字状体に限らず、球状体、回転楕円体などの各種の形状およびそれらの異形体としてもよい。
【0014】
一方、空気やトレーサガスの吸い込みおよび吐き出しあるいは水分やガスの吸着や離脱を実質的に生じない合成樹脂、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)などの合成樹脂製フイルム、あるいは例えば、ステンレス、アルミニウムなど金属製フィルムよりなり、一端が開口した袋状体42を用意する。ついで、この袋状体42の開口より多孔質部材41を挿入して、袋状体42内に多孔質部材41を配置した後、熱溶着あるいはシーム溶接あるいは接着などにより開口を後述する開口部43を残して封着する。ついで、この袋状体42の開口部43に自己シール性のクイックカプラー44を気密性を保持するように固着して密閉構造体40を形成する。
【0015】
また、被検査ワークの周囲空間を密閉構造体で効率よく埋め込むためには、密閉構造体を被検査ワークの形状に合わせて形成するようにするとよい。
この場合、例えば図2に示すように、多孔質部材51をL字状の異形状に形成した後、上述と同様に、この異形状の多孔質部材51を袋状体52の開口より挿入して、袋状体52内に多孔質部材51を配置した後、熱溶着あるいはシーム溶接あるいは接着等により開口を開口部53を残して封着する。ついで、この袋状体52の開口部53に自己シール性のクイックカプラー54を気密性を保持するように固着して密閉構造体50を形成する。
【0016】
2.漏洩試験装置
本発明の漏洩試験装置は、図3および図4に示すように、トレーサガス(ヘリウム(He)ガス)が充填された被検査ワークXを気密に収納する真空チャンバ60と、この真空チャンバ60内の圧力を検出する圧力計65と、真空チャンバ60内を被検査ワークXよりも減圧にする真空ポンプ70と、真空チャンバ60内に流出したトレーサガスを検出するガス検出器(ヘリウムガスディテクタ)80と、真空チャンバ60内の圧力およびヘリウムガスディテクタ80が検出したヘリウムガス量を記録するレコーダ90とから構成されている。
【0017】
なお、本発明の漏洩試験装置はこれらの他に、被検査ワークXと図示しないヘリウムガスボンベとを接続する配管P1の間に接続された第1電磁弁V1、真空チャンバ60と真空ポンプ70とを接続する配管P2の間に接続された第2電磁弁V2、真空チャンバ60とガス検出器80とを接続する配管P3の間に接続された第3電磁弁V3、真空ポンプ70の駆動、停止を制御するとともに、各電磁バルブV1〜V3の開閉等を制御する図示しない制御装置なども備えている。
【0018】
真空チャンバ60には、図示しない開閉扉が配設されており、この真空チャンバ60内に上述した密閉構造体40(50)と被検査ワークXを配置した後、開閉扉を閉めることにより真空チャンバ60は密閉化されるように構成されている。なお、真空チャンバ60内に連結して設けられた圧力計65の測定値は制御装置に入力されるようになされている。
【0019】
真空ポンプ70が駆動状態で第2電磁バルブV2が開状態になると、第2配管P2を介して真空チャンバ60内に連通して、真空チャンバ60内に存在する空気を排気して、被検査ワークX内より圧力が低い所定の圧力(500Pa以下)になるまで真空チャンバ60内を減圧状態にする。真空チャンバ60内が被検査ワークX内より圧力が低い減圧状態になると、この真空チャンバ60内に収納された被検査ワークX内に充填されたトレーサガス(Heガス)が真空チャンバ60内に漏れ出すようになる。
【0020】
ヘリウムガスディテクタ80は、第3電磁バルブV3が開状態になると、真空チャンバ60内に流出したトレーサガス(Heガス)の検出量を第3配管P3を通して検出し、これを電気信号に変換して、その検出信号を制御装置の判定部に出力する。これにより、被検査ワークXからトレーサガスが漏洩しているか否か、あるいは許容限度以上の漏洩であるか否かの測定を行うことができるようになる。なお、ヘリウムガスディテクタ80には内蔵の真空ポンプあるいは外付けの真空ポンプが接続されている。
【0021】
制御装置は演算処理部と記憶部と入出力部等とから構成され、記憶部に記憶されたプログラム基づいて演算処理を行うものである。これにより、例えば、真空ポンプ70に駆動信号を送出すると真空ポンプ70は駆動し、停止信号を送出すると真空ポンプ70の駆動は停止する。また、制御装置は各電磁バルブV1,V2,V3に開信号あるいは閉信号を送出して、各電磁バルブV1,V2,V3を開状態あるいは閉状態とする。
さらに、ヘリウムガスディテクタ80に検出開始信号を送出すると、ヘリウムガスディテクタ80はトレーサガス(Heガス)の検出を開始する。一方、ディテクタ80がトレーサガス(Heガス)を検出すると、制御装置はこの検出信号を受信して、制御装置の判定部は被検査ワークXからトレーサガスが漏洩しているか否か、あるいは許容限度以上の漏洩であるか否かの判定を行う。
【0022】
3.漏洩試験方法
次に、上述のように構成された漏洩試験装置を使用して被検査ワークの漏洩試験方法を行う手順について説明する。
先ず、真空チャンバ60に設けられた開閉扉を開けて、この真空チャンバ60内に被検査ワークXを収納した後、上述のように形成した袋状体42(52)内に多孔質部材41(51)を収容した密閉構造体40(50)を真空チャンバ60内に配置する。なお、密閉構造体40(50)を真空チャンバ60内に配置する個数は図3に示すように1個であっても、あるいは図4に示すように複数個であってもよい。
【0023】
ついで、真空チャンバ60の外部に配置された第1真空ポンプ75より延出する配管P4と袋状体42(52)に設けられたクイックカプラー44(54)とを接続した後、第1真空ポンプ75を作動させて袋状体42(52)内を真空引きして、袋状体42(52)を収縮させる。また、図示しないヘリウムガスボンベに接続された配管P1と被検査ワークXとをクイックカプラなどにより接続した後、図示しない制御装置に設けられた開始スイッチをオンにして第2真空ポンプ70を駆動させる。このとき、各電磁バルブV1,V2,V3は閉じられている。
【0024】
次に、制御装置は第2電磁バルブV2に開信号を送出して、第2電磁バルブV2を開状態にする。これにより、真空チャンバ60内の空気は排気されて、真空チャンバ60内は被検査ワークXよりも減圧状態となる。第2真空ポンプ70が駆動されて真空チャンバ60内が予め設定された所定の圧力(例えば、500Pa)に達するまで排気されると、制御装置は第2電磁バルブV2に閉信号を送出して、第2電磁バルブV2を閉状態にする。
【0025】
これと同時に、制御装置は第3電磁バルブV3に開信号を送出して、第3電磁バルブV3を開状態にして、真空チャンバ60内とヘリウムガスディテクタ80内とは連通するようになる。なお、この時、ヘリウムガスディテクタ80に接続された第2真空ポンプは稼働状態にあって、トレーサガス(Heガス)の検出が可能な状態となっている。ついで、制御装置は第1電磁バルブV1に開信号を送出して、第1電磁バルブV1を開状態にする。これにより、被検査ワークXは図示しないヘリウムガスボンベに接続された配管P1および第1電磁バルブV1を介してヘリウムガスボンベに所定時間連通し、被検査ワークX内にトレーサガス(Heガス)が流入して、所定量のトレーサガス(Heガス)が被検査ワークX内に充填されることとなる。
【0026】
第1電磁バルブV1の開状態が所定時間経過すると、制御装置は第1電磁バルブV1に閉信号を送出して、第1電磁バルブV1を閉状態にする。これと同時に、制御装置はヘリウムガスディテクタ80に検出開始信号を送出する。これにより、トレーサガス(Heガス)はヘリウムガスディテクタ80内に流入し、ヘリウムガスディテクタ80はトレーサガス(Heガス)の検出動作を開始する。ヘリウムガスディテクタ80がトレーサガス(Heガス)の検出動作を開始すると、トレーサガス(Heガス)の検出量を電気信号に変換し、その検出信号を制御装置の判定部およびレコーダ90に出力する。これにより、被検査ワークXからトレーサガス(Heガス)が漏洩しているか否か、あるいは許容限度以上の漏洩であるか否かの判定を行うことができるようになる。
【0027】
ヘリウムガスディテクタ80がトレーサガス(Heガス)の検出を終了すると、制御装置は図示しない大気に連通する電磁バルブに開信号を送出して、この電磁バルブを開状態にして、真空チャンバ60内の真空状態を解除する。ついで、真空チャンバ60の開閉扉を開け、配管P1と接続されたクイックカプラを取り外して、被検査ワークXと配管P1との接続を遮断した後、被検査ワークXを真空チャンバ60内から取り出し、判定結果に応じた場所に振り分けて、この被検査ワークXの漏洩試験を終了させる。
【0028】
上述したように、本発明においては、真空チャンバ60内に被検査ワークXを収容する部分を残して密閉構造体40(50)を配置した後、この真空チャンバ60内に被検査ワークXを収納して真空チャンバ60内を減圧にするため、真空チャンバ60内の空間容積を減少させることが可能となる。これにより、真空チャンバー60内を短時間で排気できるようになって、漏洩試験を短時間で行えるようになる。
【0029】
なお、上述した実施の形態においては、各電磁バルブの開閉を制御装置により自動的に制御する例について説明したが、各電磁バルブを手動により開閉するようにしてもよい。この場合、電磁バルブに代えて他のバルブを用いるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の密閉構造体を模式的に示す図であり、図1(a)は袋状の被覆材内に多孔質部材を配置した状態を模式的に示す斜視図であり、図1(b)は袋状の被覆材を真空にして多孔質部材に密着させた状態を示す斜視図である。
【図2】本発明の他の密閉構造体を模式的に示す斜視図である。
【図3】本発明の漏洩試験装置を示すブロック図であり、真空チャンバ内に1個の密閉構造体を配置した状態を示している。
【図4】本発明の漏洩試験装置の他の例を示すブロック図であり、真空チャンバ内に複数個の密閉構造体を配置した状態を示している。
【図5】従来例の漏洩試験装置を模式的に示すブロック図である。
【符号の説明】
X…被検査ワーク、40…密閉構造体、41…多孔質部材、42…袋状体、43…開口部、44…クイックカプラー、45…ホース、50…密閉構造体、51…多孔質部材、52…袋状体、53…開口部、54…クイックカプラー、60…真空チャンバ、65…圧力計、70…真空ポンプ(第2真空ポンプ)、75…第1真空ポンプ、80…ガス検出器(ヘリウムガスディテクタ)、90…レコーダ、P1…第1配管、P2…第2配管、P3…第3配管、V1…第1電磁バルブ、V2…第2電磁バルブ、V3…第3電磁バルブ、V4…第4電磁バルブ
Claims (3)
- トレーサガスが漏洩しているか否かあるいは許容限度以上の漏洩であるか否かの判定を被検査ワークについて行う漏洩試験方法であって、
真空チャンバ内に前記被検査ワークを収納する収納工程と、
圧力変化の繰り返しに対して所定の強度を有する多孔質部材を収容した空気やトレーサガスの吸い込みおよび吐き出しあるいは水分やガスの吸着や離脱を実質的に生じない材質からなる袋状体を前記真空チャンバ内に配置する配置工程と、
前記袋状体内の空気を吸引して前記袋状体を収縮させて前記多孔質部材の表面に密着させる密着工程と、
前記真空チャンバ内を真空ポンプにより減圧する減圧工程と、
漏れ出たトレーサガスをガス検出器に連通させる連通工程とを備え、
前記多孔質部材を収容した袋状体からなる密閉構造体の容積により前記真空チャンバ内の空間容積を減少させるようにしたことを特徴とする漏洩試験方法。 - トレーサガスが充填された被検査ワークを真空チャンバ内に気密に収納し、この真空チャンバ内に漏れ出た前記トレーサガスを検出する漏洩試験装置であって、
圧力変化の繰り返しに対して所定の強度を有する多孔質部材を収容した空気やトレーサガスの吸い込みおよび吐き出しあるいは水分やガスの吸着や離脱を実質的に生じない材質からなる袋状体内の空気を間欠的または連続的に吸引して同袋状体を収縮させて前記多孔質部材の表面に密着させる第1真空ポンプと、
前記真空チャンバ内に接続されて同真空チャンバ内を前記被検査ワークよりも減圧にする第2真空ポンプと、
前記真空チャンバ内に接続されて同真空チャンバ内に流入した前記トレーサガスを検出するガス検出器とを備えたことを特徴とする漏洩試験装置。 - トレーサガスが充填された被検査ワークを真空チャンバ内に気密に収納し、この真空チャンバ内に漏れ出た前記トレーサガスを検出する漏洩試験装置の前記真空チャンバ内に配置されて同真空チャンバ内の空間容積を減少させる密閉構造体であって、
圧力変化の繰り返しに対して所定の強度を有する多孔質部材と、
空気やトレーサガスの吸い込みおよび吐き出しあるいは水分やガスの吸着や離脱を実質的に生じない材質により構成されて、前記真空チャンバ内に配置された際に減圧にして収縮させて前記多孔質部材の表面に密着させる袋状の被覆材とを備えたことを特徴とする漏洩試験装置用密閉構造体。
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