JP4002148B2 - ヒートパイプのリーク検査方法およびその検査装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒートパイプのリークを、ヒートパイプの形状や作動液の種類に関係なく、迅速かつ高い信頼性で検査する方法およびその検査装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ヒートパイプはコンテナに作動液を真空封入したものであり、その性能を維持するにはコンテナの気密性が重要である。そして前記気密性の検査は、気泡検出法、ボンビング法、ハロゲン法などにより行われている。
前記気泡検出法は、ヒートパイプの表面に石鹸水を塗り、ヒートパイプを加熱して内圧を高め、リーク箇所に生じる石鹸水の泡を目視観察して検査する方法である。
前記ボンビング法は、ヒートパイプを非凝縮性ガスが充満する加圧室内に所定時間放置したのち、このヒートパイプの発熱部を高温に保持しつつ、断熱部と凝縮部の温度を測定し、リーク箇所から非凝縮性ガスが侵入していると両部間に温度差が生じる現象を利用して検査する方法である。
前記ハロゲン法は、ハロゲンを含有する物質を作動液とするヒートパイプを加熱して内圧を高め、リーク箇所から漏出するガス状のハロゲン元素を、加熱した白金面に吸着させ、白金面から放射される陽イオンを検知して検査する方法である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記気泡検出法は、表面の僅かな汚れでも泡が発生することがあり、また目視観察のため検査員によって判定に差があるなど、信頼性に欠けるという問題がある。
前記ボンビング法は、変形し易い板型ヒートパイプを検査する場合は非凝縮性気体の圧力を低くする必要があるため、非凝縮性気体をリーク箇所から侵入させるのに時間が掛かるという問題がある。
前記ハロゲン法は、作動液にハロゲン元素を含む場合にしか適用できないという問題がある。
本発明は、ヒートパイプのリークを、ヒートパイプの形状や作動液の種類に関係なく、迅速かつ高い信頼性で検査する方法およびその検査装置を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載発明は、作動液として炭化水素、アンモニア、ナフタレン、ナトリウム、水銀、代替フロンのいずれかが封入されてなるヒートパイプのリーク検査方法であって、検査室に前記ヒートパイプを入れ、前記検査室内を真空排気して前記ヒートパイプから前記検査室内に漏出する作動液のガスを質量分析計により計測して分析出力を求め、予め求めた前記作動液のガスの構成元素のピーク高さを用いて前記分析出力を校正することによってリーク検査することを特徴とするヒートパイプのリーク検査方法である。
【0005】
請求項2記載発明は、作動液として炭化水素、アンモニア、ナフタレン、ナトリウム、水銀、代替フロンのいずれかが封入されてなるヒートパイプのリーク検査方法であって、検査室に接して開閉自在に予備室を配し、前記予備室にヒートパイプを入れ、前記予備室内を真空排気し、次いで前記ヒートパイプを、予め真空排気した前記検査室に移動し、次いで両室間を密閉したのち、前記ヒートパイプから検査室内に漏出する作動液のガスを質量分析計により計測して分析出力を求め、予め求めた前記作動液のガスの構成元素のピーク高さを用いて前記分析出力を校正することによってリーク検査することを特徴とするヒートパイプのリーク検査方法である。
【0006】
請求項3記載発明は、検査室に接して開閉自在に取出室を配し、前記検査室内の検査終了後のヒートパイプを、予め真空排気した前記取出室へ移動し、両室間を密閉後、前記ヒートパイプを前記取出室から取出すことを特徴とする請求項2記載のヒートパイプのリーク検査方法である。
【0007】
請求項4記載発明は、予備室内の真空排気を、予備室内の水分量が40ppm以下になるまで行うことを特徴とする請求項2または3記載のヒートパイプのリーク検査方法である。
【0008】
請求項5記載発明は、請求項1記載のリーク検査方法を実施するための検査装置であって、ヒートパイプのリークを検査するための検査室、前記検査室を真空排気するための真空ポンプ、前記検査室内に漏出する作動液ガスを分析するための質量分析計を主要部とすることを特徴とするヒートパイプのリーク検査装置である。
【0009】
請求項6記載発明は、請求項2記載のリーク検査方法を実施するための検査装置であって、ヒートパイプのリークを検査するための検査室、前記検査室に接して配された予備室、前記検査室に連結された質量分析計、前記各室を真空排気するための真空ポンプを主要部とし、前記検査室と前記予備室間は、前記両室の真空状態が保持された状態で開閉自在であり、前記両室間にはヒートパイプを移動する機能が具備されていることを特徴とするヒートパイプのリーク検査装置である。
【0010】
請求項7記載発明は、請求項3記載のリーク検査方法を実施するための検査装置であって、ヒートパイプのリークを検査するための検査室、前記検査室に接して配された予備室と取出室、前記検査室に連結された質量分析計、前記各室を真空排気するための真空ポンプを主要部とし、前記検査室と予備室間、および前記検査室と取出室間は、各両室の真空状態が保持された状態で開閉自在であり、前記各両室間にはヒートパイプを移動する機能が具備されていることを特徴とするヒートパイプのリーク検査装置である。
【0011】
【発明の実施の形態】
請求項1記載発明は、ヒートパイプを検査室に入れ、前記検査室内を真空排気すると、ヒートパイプにリーク箇所がある場合、ヒートパイプの内圧は作動液の飽和蒸気圧となり、外圧は0に近いため、ヒートパイプ内の作動液ガスが検査室内に漏出するが、この漏出ガスを検査室に連結した質量分析計により分析してリークを検査する方法である。
【0012】
この発明では、検査室内に漏出する作動液ガスを質量分析計で分析してリーク検査するので、作動液の種類によらず、迅速に、高い信頼性で検査できる。また検査時のヒートパイプの内外圧差は小さいので検査中にヒートパイプが変形したりしない。
【0013】
前記質量分析計には、極微量の元素を分析することができる四重極質量分析計(QMS)が推奨される。四重極質量分析計では、物質により分析感度が異なるため、予め作動液の構成元素の分析出力(ピーク高さ)を求めておき、これを基に、計測される分析出力を校正して作動液ガスを正確に分析(同定)する。
【0014】
一般に、質量分析計では、検査室内は高真空度に排気する必要があるが、ヒートパイプ表面に洗浄水が付着していたり、大気中の水分が吸着していたりすると排気時間が長くなる。
請求項2記載発明は、この問題を解決した検査方法である。
即ち、請求項2記載発明は、検査室に接して配した予備室にヒートパイプを入れ、前記予備室内を真空排気して前記ヒートパイプ表面の付着水分や吸着水分を除去し、その後、前記ヒートパイプを検査室に移動してリーク検査する方法であり、検査室内の水分量が少なくなり、検査室での排気時間が短縮される。
【0015】
予備室6内の真空排気は、予備室6の排気ガス中に含まれる水分量が40ppm以下になるまで行うのが良く、前記水分量が40ppm以下であればヒートパイプ表面の付着水分や吸着水分はほぼ完全に除去され、検査室での排気時間が短縮される。水分量は露点計を用いるなどの常法により容易に測定できる。
【0016】
請求項3記載発明は、前記予備室によりヒートパイプの除湿を行うとともに、検査室に接して取出室を配し、検査後のヒートパイプを検査室から、真空排気した取出室に移動し、両室間を密閉してから、ヒートパイプを取出室から取出す検査方法で、検査室が常時真空に保持され、ヒートパイプを連続的に検査する場合は、検査室の排気時間が一層短縮される。
【0017】
以下に、本発明の検査装置を図を参照して具体的に説明する。
図1は請求項1記載発明を実施する検査装置の実施形態を示す説明図である。
この検査装置は、リークを検査するための検査室2、検査室2を真空排気するための真空ポンプ3、検査室2内に漏出する作動液ガスを分析するための四重極質量分析計4を主要部とする。
図1で5は分析ガスのピーク高さを校正するための標準リークである。
【0018】
この検査装置では、ヒートパイプ1を検査室2内に入れ、検査室2内を真空ポンプ3により排気し、この排気ガスを四重極質量分析計4に通し、分析出力を標準リーク5により校正し、その結果、作動液ガスが分析されれば、ヒートパイプにリーク箇所があると判定する。なお、検査室2内ではヒートパイプ1は作動液のガス化温度以上の温度に保持する。
【0019】
図2は請求項2記載発明を実施する検査装置の実施形態を示す説明図である。
この検査装置は、リークを検査するための検査室2、検査室2に接して配された予備室6、検査室2に連結された質量分析計4、各室をそれぞれ真空排気するための真空ポンプ3を主要部とし、検査室2と予備室6間は、両室2、6の真空状態が保持された状態で開閉自在であり、両室2、6間にはヒートパイプ1を移動する機能が具備されている。
【0020】
この検査装置では、ヒートパイプ1を予備室6に入れ、予備室6内を真空ポンプ3により真空排気してヒートパイプ1表面に付着或いは吸着した水分を除去し、その後、ヒートパイプ1を、予め真空排気した検査室2に、両室の真空を保持した状態で移動してリーク検査を行う。
検査中、予備室6には次の検査用ヒートパイプ1を入れて真空排気しておく。
【0021】
図3は請求項3記載発明を実施する検査装置の実施形態を示す説明図である。
この検査装置は、リークを検査するための検査室2、検査室2に接して配された予備室6と取出室7、検査室2に連結された質量分析計4、各室をそれぞれ真空排気するための真空ポンプ3を主要部とし、検査室2と予備室6間、および検査室2と取出室7間は、各両室の真空状態が保持された状態で開閉自在であり、前記各両室間にはヒートパイプ1を移動する機能が具備されている。
【0022】
この検査装置では、ヒートパイプ1を予備室6に入れ、予備室6内を真空排気してヒートパイプ1表面の付着水分や吸着水分を除去し、その後、ヒートパイプ1を真空排気した検査室2に、両室2、6の真空を保持した状態で移動し、両室2、6間を密閉したのち、リーク検査を行い、検査後、ヒートパイプ1は、予め真空排気した取出室7に、両室2、7間の真空を保持した状態で移動し、移動後両室2、7間を密閉し、次いでヒートパイプ1を取出室7から取出す。このため、検査室2内が常時真空に保持され、検査室2の排気時間が大幅に短縮される。
検査中、予備室には次の検査用ヒートパイプを入れて真空排気しておくとともに、取出室も真空排気しておく。
【0023】
図4は本発明のリーク検査装置の他の例を示す説明図である。
この検査装置は、予備室6、検査室2、取出室7の3室の排気を1個の真空ポンプ3で行うようにしたものである。
この装置は、図3に示した装置に較べて真空ポンプ3の個数が少なく、また検査室2は2個の真空ポンプ3で真空排気することが可能であり、検査室2の真空排気が迅速になされる。図3で、8は切換バルブである。
【0024】
本発明装置において、予備室6と検査室2間および検査室2と取出室7間のヒートパイプ1の移動はコンベヤ式が簡便で推奨される。予備室6と取出室7を検査室2の前後に直線状に配すると、ヒートパイプ1を1本のコンベヤに乗せて容易に移動できる。前記各両室間の開閉はシャッター式が簡便で推奨される。
【0025】
本発明は、筒状ヒートパイプを始め、外圧で変形し易い板型ヒートパイプなど任意の形状のヒートパイプにも、またヘリウム、メタン、アンモニア、アセトン、ナフタレン、ナトリウム、水銀、代替フロン、炭化水素など通常の作動液が封入された任意のヒートパイプにも、さらにはウィックやグルーブを具備するヒートパイプにも問題なく適用できる。
【0026】
【実施例】
以下に、本発明を実施例により詳細に説明する。
(実施例1)
アセトンが封入された板型ヒートパイプ(以下、ヒートパイプと略記する)について、図1に示した検査装置を用いてリーク検査を行った。
即ち、ヒートパイプ1を検査室2に入れ、検査室2内を真空排気し、その排気ガスを四重極質量分析計4により分析した。アセトン(C3 H6 O)の構成元素の各ピークを標準リーク5により校正し、アセトンが分析されればヒートパイプはリークしており、検出されなければリークなしと判定した。
検査後、検査室2からヒートパイプ1を取出し、次のヒートパイプ1を検査室2に入れて同様のリーク検査を行った。
このようにして、ヒートパイプ1を20個検査し、ヒートパイプ1個あたりの平均検査時間および検査後のヒートパイプ1の変形有無を調べた。
【0027】
(実施例2)
実施例1で用いたのと同じ種類のヒートパイプについて、図2に示した検査装置を用いてリーク検査を行った。
即ち、予備室6にヒートパイプ1を入れ、前記予備室6内の水分量が40ppm以下になるまで真空排気し、次いで、予め真空排気した検査室2との間を開放して、ヒートパイプ1を、検査室2に移動し、両室2、6間を密閉したのち、検査室2内を真空排気し、排気ガスを四重極質量分析計4により分析し、実施例1と同様にしてリーク検査を行った。
検査中に、予備室6に次の検査用ヒートパイプ1を入れ、予備室6内を真空排気してヒートパイプ1表面の付着水分や吸着水分を除去して次の検査に備えた。
検査後、検査室2からヒートパイプ1を取り出し、検査室2内を真空脱気したのち、予備室6内のヒートパイプを検査室2へ、両室2、6の真空を保持した状態で移動し、その後両室2、6間を密閉し、リーク検査を行った。
検査後のヒートパイプについて、実施例1と同じ調査を行った。
【0028】
(実施例3)
実施例1で用いたのと同じ種類のヒートパイプについて、図3に示した検査装置を用いてリーク検査を行った。
ここでは、実施例2と同じ方法でリーク検査を行ったのち、検査室2と、予め真空排気した取出室7との間を開放して、検査室2内のヒートパイプ1を取出室7に移動し、次いで、両室2、7間を密閉し、取出室7からヒートパイプ1を取出した。
検査中に、予備室6に次の検査用ヒートパイプ1を入れ、予備室6内を真空排気して次の検査に備えるともに、取出室7を真空排気した。
検査後のヒートパイプについて、実施例1と同じ調査を行った。
【0029】
(比較例1)
実施例1で用いたのと同じ種類のヒートパイプについて、従来のボンビング法によりリーク検査を行い、実施例1と同じ方法によりヒートパイプ1個あたりの平均検査時間および検査後のヒートパイプの変形有無を調べた。
実施例1〜3および比較例1の調査結果を表1に示す。
【0030】
【表1】
【0031】
表1から明らかなように、本発明例のNo.1〜3はいずれも検査時間が短かった。中でもNo.2はヒートパイプを、予備室に入れ、ヒートパイプ表面の付着水分や吸着水分を除去してから検査室に移動したので、検査室での排気時間が短縮された。またNo.3はヒートパイプを、その付着水分や吸着水分を予備室で除去してから検査室へ移動し、検査後のヒートパイプは真空排気した取出室へ移動してから取出したので、検査室は常時真空が保たれ、検査室での排気時間が短縮された。
これに対し、従来のボンビング法により検査した比較例1のNo.4は非凝縮性気体の圧力を高くしたためヒートパイプの外面に凹みが生じ、No.5は非凝縮性気体の圧力を低くしたため検査時間が長くなった。
【0032】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明のリーク検査方法は、作動液を封入したヒートパイプを検査室に入れ、検査室内を真空排気し、リーク箇所から漏出する作動液ガスを質量分析計で分析して検査するので、作動液の種類によらず、迅速に、高い信頼性で検査できる。また検査時のヒートパイプの内外圧差が小さいので検査中にヒートパイプが変形したりしない。前記検査室に接して予備室を配し、前記予備室内でヒートパイプ表面の付着水分や吸着水分を除去しておくと検査室での排気時間が短縮される。また前記検査室に接して取出室を配し、検査後のヒートパイプを、予め真空排気した前記取出室へ移動してから取出すことにより、検査室を常時真空に保持することができ、検査室での排気時間がさらに短縮される。
【0033】
本発明の検査装置は、ヒートパイプのリークを検査するための検査室、検査室を真空排気するための真空ポンプ、検査室内に漏出する作動液ガスを分析するための質量分析計、前記検査室を真空排気するための真空ポンプを主要部とするもの、或いは前記検査装置の検査室に接して予備室を配したもの、或いは前記検査装置の検査室に接して予備室と取出室を配したものであり、いずれも装置が簡便である。
依って、工業上顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の検査装置の第1の実施形態を示す平面説明図である。
【図2】本発明の検査装置の第2の実施形態を示す平面説明図である。
【図3】本発明の検査装置の第3の実施形態を示す平面説明図である。
【図4】本発明の検査装置の第4の実施形態を示す平面説明図である。
【符号の説明】
1 ヒートパイプ
2 検査室
3 真空ポンプ
4 四重極質量分析計
5 標準リーク
6 予備室
7 取出室
8 切換バルブ
Claims (7)
- 作動液として炭化水素、アンモニア、ナフタレン、ナトリウム、水銀、代替フロンのいずれかが封入されてなるヒートパイプのリーク検査方法であって、検査室に前記ヒートパイプを入れ、前記検査室内を真空排気して前記ヒートパイプから前記検査室内に漏出する作動液のガスを質量分析計により計測して分析出力を求め、予め求めた前記作動液のガスの構成元素のピーク高さを用いて前記分析出力を校正することによってリーク検査することを特徴とするヒートパイプのリーク検査方法。
- 作動液として炭化水素、アンモニア、ナフタレン、ナトリウム、水銀、代替フロンのいずれかが封入されてなるヒートパイプのリーク検査方法であって、検査室に接して開閉自在に予備室を配し、前記予備室にヒートパイプを入れ、前記予備室内を真空排気し、次いで前記ヒートパイプを、予め真空排気した前記検査室に移動し、次いで両室間を密閉したのち、前記ヒートパイプから検査室内に漏出する作動液のガスを質量分析計により計測して分析出力を求め、予め求めた前記作動液のガスの構成元素のピーク高さを用いて前記分析出力を校正することによってリーク検査することを特徴とするヒートパイプのリーク検査方法。
- 検査室に接して開閉自在に取出室を配し、前記検査室内の検査終了後のヒートパイプを、予め真空排気した前記取出室へ移動し、両室間を密閉後、前記ヒートパイプを前記取出室から取出すことを特徴とする請求項2記載のヒートパイプのリーク検査方法。
- 予備室内の真空排気を、予備室内の水分量が40ppm以下になるまで行うことを特徴とする請求項2または3記載のヒートパイプのリーク検査方法。
- 請求項1記載のリーク検査方法を実施するための検査装置であって、ヒートパイプのリークを検査するための検査室、前記検査室を真空排気するための真空ポンプ、前記検査室内に漏出する作動液ガスを分析するための質量分析計を主要部とすることを特徴とするヒートパイプのリーク検査装置。
- 請求項2記載のリーク検査方法を実施するための検査装置であって、ヒートパイプのリークを検査するための検査室、前記検査室に接して配された予備室、前記検査室に連結された質量分析計、前記各室を真空排気するための真空ポンプを主要部とし、前記検査室と前記予備室間は、前記両室の真空状態が保持された状態で開閉自在であり、前記両室間にはヒートパイプを移動する機能が具備されていることを特徴とするヒートパイプのリーク検査装置。
- 請求項3記載のリーク検査方法を実施するための検査装置であって、ヒートパイプのリークを検査するための検査室、前記検査室に接して配された予備室と取出室、前記検査室に連結された質量分析計、前記各室を真空排気するための真空ポンプを主要部とし、前記検査室と予備室間、および前記検査室と取出室間は、各両室の真空状態が保持された状態で開閉自在であり、前記各両室間にはヒートパイプを移動する機能が具備されていることを特徴とするヒートパイプのリーク検査装置。
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