JP5314387B2 - 密閉容器のリーク検出システム及びリーク検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、密閉容器のリーク検出システム及びリーク検出方法に関する。

従来より、各種産業分野において、内容物の安定化や保護を行う目的で密閉容器が使用されている。このような密閉容器の中には、製造時におけるシール不良や容器自体の破損等に起因したエアリークが生じるものが含まれる場合がある。このため、現在においては、密閉容器のエアリークを検出するための方法が種々提案されている。

例えば、リーク検出対象である被測定密閉容器をリーク検出用のチャンバの内部に配置し、チャンバを密閉した後にチャンバ内部の圧力を測定し、測定した圧力の変化に基づいて被測定密閉容器のエアリークの有無を判定する、いわゆる直圧式と称されるリーク検出方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。但し、このような直圧式のリーク検出方法は、判定の基準となるチャンバ内部の圧力が測定環境（例えばチャンバ外部の温度や湿度）の変化に大きく左右されてしまうため、正確なリーク検出が困難となる場合がある。

そこで、近年においては、いわゆる差圧式と称されるリーク検出方法が提案されている。差圧式のリーク検出方法は、配管を介して２つの密閉槽を接続し、一方の密閉槽の内部に被測定密閉容器を配置し、双方の密閉槽の内部の圧力を同一に設定した後、所定時間経過後におけるこれら２つの密閉槽の内部の圧力差が所定の閾値を超えた場合に、被測定密閉容器にエアリークが発生したものと判定する方法である。このような差圧式のリーク検出方法は、２つの密閉槽の圧力バランスの崩れに基づいてエアリークの有無を判定するものであるため、測定環境の変化によってリーク検出結果が大きく左右されることは少ないものと考えられる。
特開２００５−９９６７１号公報

しかし、差圧式のリーク検出方法を採用して、加熱されて高温になっている被測定密閉容器のリーク検出を行う場合には、以下のような問題があった。高温の被測定密閉容器を密閉槽の内部に配置すると、リーク判定の最中に被測定密閉容器が冷却されるため、密閉槽の内部において被測定密閉容器の温度変化に起因した圧力変動が発生し、この圧力変動により正確なリーク検出が困難となる場合がある。このため、加熱されて高温になっている被測定密閉容器のリーク検出を行う場合には、高温の被測定密閉容器を冷却して常温にし、この常温の被測定密閉容器を密閉槽の内部に配置してリーク検出を行う必要があったため、リーク検出時間の短縮を図ることが困難となっていた。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、高温の被測定密閉容器のリーク検出を行う場合において、リーク検出時間を大幅に短縮することができるリーク検出システム（方法）を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明に係る第１のリーク検出システムは、開口部を有しこの開口部への施蓋により密閉されるように構成された第１の被測定密閉容器のリークを検出するシステムであって、リーク検査用配管と、リーク検査用配管の内部とリーク検査用配管の末端に開口部が接続された第１の被測定密閉容器の内部とを含む第１の検査空間に対して検査用流体を流入又は流出させることにより、第１の検査空間の圧力を大気圧とは異なる所定圧力に設定する圧力設定手段と、第１の検査空間を流通する検査用流体の流量を検出する流量計と、圧力設定手段による所定圧力設定後に流量計により検出した流量の流量特性と、第１の被測定密閉容器に代えてリークのない基準密閉容器を接続した場合における流量特性と、に基づいて、第１の被測定密閉容器のリークの有無を判定するリーク判定手段と、を備えるものである。

また、本発明に係る第１のリーク検出方法は、開口部を有しこの開口部への施蓋により密閉されるように構成された第１の被測定密閉容器のリークを検出する方法であって、リーク検査用配管の末端に第１の被測定密閉容器の開口部を接続することにより、リーク検査用配管の内部と第１の被測定密閉容器の内部とを含む第１の検査空間を形成する第１の工程と、第１の検査空間に対して検査用流体を流入又は流出させることにより、第１の検査空間の圧力を大気圧とは異なる所定圧力に設定する第２の工程と、第２の工程による所定圧力設定後において第１の検査空間を流通する検査用流体の流量特性と、第１の被測定密閉容器に代えてリークのない基準密閉容器を接続した場合における流量特性と、に基づいて、第１の被測定密閉容器のリークの有無を判定する第３の工程と、を備えるものである。

かかる構成及び方法を採用すると、施蓋により密閉される第１の被測定密閉容器（例えばペットボトル等の容器）をリーク検査用配管に接続した場合における所定圧力設定後の検査空間の流量特性と、リークのない基準密閉容器を接続した場合における所定圧力設定後の検査空間の流量特性（基準流量特性）と、に基づいて、被測定密閉容器のリークを検出することができる。被測定密閉容器を接続した場合の所定圧力設定後における検査空間の流量特性は、被測定密閉容器の温度が変化した場合においてもほぼ一様であることが確認されている。従って、このような流量特性を参照してリークの有無を判定することにより、加熱された高温の被測定密閉容器であってもリーク検出を比較的正確に行うことができる。この結果、高温の被測定密閉容器を常温まで冷却する工程を省くことができるので、リーク検出時間を大幅に短縮することができる。

また、本発明に係る第２のリーク検出システムは、予め密閉された第２の被測定密閉容器のリークを検出するシステムであって、開口部を有し内部に第２の被測定密閉容器が配置されるリーク検査用チャンバと、リーク検査用配管と、リーク検査用配管の内部とリーク検査用配管の末端に開口部が接続されたリーク検査用チャンバの内部とを含む第２の検査空間に対して検査用流体を流入又は流出させることにより、第２の検査空間の圧力を大気圧とは異なる所定圧力に設定する圧力設定手段と、第２の検査空間を流通する検査用流体の流量を検出する流量計と、圧力設定手段による所定圧力設定後に流量計により検出した流量の流量特性と、第２の被測定密閉容器に代えてリークのない基準密閉容器を配置した場合における流量特性と、に基づいて、第２の被測定密閉容器のリークの有無を判定するリーク判定手段と、を備えるものである。

また、本発明に係る第２のリーク検出方法は、予め密閉された第２の被測定密閉容器のリークを検出する方法であって、リーク検査用チャンバの内部に第２の被測定密閉容器を配置し、リーク検査用配管の末端にリーク検査用チャンバの開口部を接続することにより、リーク検査用配管の内部とリーク検査用チャンバの内部とを含む第２の検査空間を形成する第１の工程と、第２の検査空間に対して検査用流体を流入又は流出させることにより、第２の検査空間の圧力を大気圧とは異なる所定圧力に設定する第２の工程と、第２の工程による所定圧力設定後において第２の検査空間を流通する検査用流体の流量特性と、第２の被測定密閉容器に代えてリークのない基準密閉容器を配置した場合における流量特性と、に基づいて、第２の被測定密閉容器のリークの有無を判定する第３の工程と、を備えるものである。

かかる構成及び方法を採用すると、予め密閉してある第２の被測定密閉容器（例えば缶詰の缶等の容器）をリーク検査用チャンバの内部に配置した場合における所定圧力設定後の検査空間の流量特性と、リークのない基準密閉容器を配置した場合における所定圧力設定後の検査空間の流量特性（基準流量特性）と、に基づいて、被測定密閉容器のリークを検出することができる。被測定密閉容器を接続した場合の所定圧力設定後における検査空間の流量特性は、被測定密閉容器の温度が変化した場合においてもほぼ一様であることが確認されている。従って、このような流量特性を参照してリークの有無を判定することにより、加熱された高温の被測定密閉容器であってもリーク検出を比較的正確に行うことができる。この結果、高温の被測定密閉容器を常温まで冷却する工程を省くことができるので、リーク検出時間を大幅に短縮することができる。

前記リーク検出システムにおいて、圧力設定手段による所定圧力設定後における検査用流体の時間流量曲線を流量特性として採用し、被測定密閉容器を接続又は配置した場合における時間流量曲線が、基準密閉容器を接続又は配置した場合における時間流量曲線を中心とした所定領域に含まれない場合に、被測定密閉容器にリークが発生したものと判定するリーク判定手段を採用することができる。時間流量曲線としては、圧力設定手段により検査空間の圧力を所定圧力に設定した時点からの検査用流体の瞬時流量（積算流量）の時間履歴を表すものを採用することができる。

また、前記リーク検出システムにおいて、圧力設定手段により検査空間の圧力を所定圧力に設定した時点から所定時間経過した時点における検査用流体の瞬時流量（積算流量）を流量特性として採用し、被測定密閉容器を接続又は配置した場合における瞬時流量（積算流量）が、基準密閉容器を接続又は配置した場合における瞬時流量（積算流量）を中心とした所定流量範囲に含まれない場合に、被測定密閉容器にリークが発生したものと判定するリーク判定手段を採用してもよい。

また、前記リーク検出システムにおいて、リーク判定手段によって判定されたリークの有無を信号として出力する判定結果出力手段を備えることもできる。

かかる構成を採用すると、被測定密閉容器のリークの有無をユーザが確認することができる。

また、前記リーク検出システムにおいて、流量計として熱式流量計を採用することができる。また、少なくとも一方の表面に凹部を有する基板と、この基板の凹部上に架橋された検出素子と、を具備し、検出素子の温度変化に基づいて流体の流速又は流量を検出する流れセンサを有する熱式流量計を採用することができる。

かかる構成を採用すると、高速応答可能であって低圧環境下での流量計側が可能な構成を有する流れセンサを採用した熱式流量計を用いて流量特性を検出することができる。従って、被測定密閉容器のリークの有無をきわめて正確に判定することができる。

本発明によれば、高温の被測定密閉容器のリーク検出を行う場合において、リーク検出時間を大幅に短縮することができるリーク検出システム（方法）を提供することが可能となる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係るリーク検出システムについて説明する。

[第１実施形態]
本発明の第１実施形態として、開口部への施蓋により密閉されるように構成されたペットボトル等の第１の被測定密閉容器（以下、「第１密閉容器」という）のリークを検出するリーク検出システム１について説明することとする。まず、図１〜図４を用いて、本実施形態に係るリーク検出システム１の構成について説明する。

リーク検出システム１は、図１に示すように、リーク検査用配管２、図示されていない空気供給源からリーク検査用配管２に供給される空気（検査用流体）を遮断するための遮断弁３、リーク検査用配管２に設けられた流量計４及び圧力センサ５及び圧力制御弁６、圧力制御弁６を迂回するようにリーク検査用配管２に接続されたバイパス配管７、バイパス配管７に設けられた初期供給用マスフローコントローラ８、バッファタンク９、システム内の各種機器を制御するとともに第１密閉容器１００のリークの有無を判定する判定器２０等を備えている。

遮断弁３の開閉動作は、判定器２０によって制御される。遮断弁３が閉鎖されると、配管（リーク検査用配管３やバイパス配管７）の内部と第１密閉容器１００内部とにより閉空間（以下、「第１の検査空間」という）が形成されることとなる。判定器２０は、この第１の検査空間における空気の流れに基づいて、第１密閉容器１００のリークを検出する。

流量計４は、第１の検査空間を流通する空気の流量を検出するものである。流量計４によって検出された流量に係る情報は判定器２０に伝送され、リーク判定に用いられる。本実施形態における流量計４は、半導体ダイヤフラムを有する熱式流れセンサを有する熱式流量計である。ここで、図２及び図３を用いて、熱式流れセンサ４０の構成について説明する。

熱式流れセンサ４０は、図２及び図３に示すように、キャビティ４２（凹部）が設けられた基板４１、基板４１上にキャビティ４２を覆うように配置された絶縁膜４３、絶縁膜４３に設けられたヒータ４４、ヒータ４４の両側に配置された第１の測温抵抗素子４５及び第２の測温抵抗素子４６、周囲温度センサ４７等を有している。

絶縁膜４３のキャビティ４２を覆う部分は、断熱性のダイヤフラムを構成している。周囲温度センサ４７は、第１の検査空間内の空気の温度を測定する。ヒータ４４は、キャビティ４２を覆う絶縁膜４３の中心に配置されており、第１の検査空間を流通する空気を、周囲温度センサ４７が計測した温度よりも一定温度高くなるように加熱する。第１の測温抵抗素子４５はヒータ４４の一方側の温度を検出する検出素子として機能し、第２の測温抵抗素子４６はヒータ４４の他方側の温度を検出する検出素子として機能する。

ここで、第１の検査空間内の空気が静止している場合、ヒータ４４で加えられた熱は、ヒータ４４の両側へ対称的に拡散する。従って、第１の測温抵抗素子４５及び第２の測温抵抗素子４６の温度は等しくなり、第１の測温抵抗素子４５及び第２の測温抵抗素子４６の電気抵抗は等しくなる。これに対し、第１の検査空間内の空気が例えば図２及び図３に示した矢印の方向に流れている場合、ヒータ４４で加えられた熱は、下流の第２の測温抵抗素子４６側へ運ばれる。従って、第１の測温抵抗素子４５の温度よりも、第２の測温抵抗素子４６の温度が高くなり、これにより、第１の測温抵抗素子４５の電気抵抗と第２の測温抵抗素子４６の電気抵抗との間に差が生じる。

第１の測温抵抗素子４５の電気抵抗と第２の測温抵抗素子４６の電気抵抗との差は、第１検査空間内の空気の流速や流量と相関関係がある。このため、第１の測温抵抗素子４５の電気抵抗と第２の測温抵抗素子４６の電気抵抗との差から、第１の検査空間を流通する空気の流速や流量が算出される。図２及び図３に示した矢印の方向と反対方向に空気が流れた場合においても、同様の原理で空気の流速や流量を算出することができる。

図２及び図３に示した基板４１の材料としては、シリコン(Ｓｉ)等が使用可能である。絶縁膜４３の材料としては、酸化ケイ素(ＳｉＯ₂)等が使用可能である。キャビティ４２は、異方性エッチング等により形成される。またヒータ４４、第１の測温抵抗素子４５、第２の測温抵抗素子４６及び周囲温度センサ４７の各材料には白金(Ｐｔ)等が使用可能であり、リソグラフィ法等により形成可能である。

圧力センサ５は、リーク検査用配管２の流量計４上流側の位置に設けられており、リーク検査用配管２を流通する空気の圧力を検出するものである。圧力センサ５で検出した圧力に係る情報は、判定器２０に伝送され、圧力制御弁６の制御に用いられる。圧力制御弁６は、その開閉動作が判定器２０によって制御されることにより、リーク検査用配管２を流通する空気の圧力を制御するものである。圧力制御弁６としては、小流量制御用マスフローコントローラ（初期供給用マスフローコントローラ８と比較して小流量を制御するもの）を採用することができる。

バイパス配管７は、空気供給源から供給された空気を、圧力制御弁６を経由させずに第１密閉容器１００へと導くためのものであり、空気供給の初期段階において用いられる。初期供給用マスフローコントローラ８は、空気供給源から供給された空気の流量を調整するものであり、判定器２０によって制御される。本実施形態においては、初期供給用マスフローコントローラ８を用いて所定流量の空気を供給して第１の検査空間の圧力を所定の目標値に近い近似目標値に到達させた後、圧力制御弁６を用いて第１の検査空間の圧力を制御して所定の目標値に到達させることとしている。

バッファタンク９は、リーク検査用配管２の圧力制御弁６の下流側に配置されており、 その内部に大容量の空気を蓄えることにより、所定圧力設定後における検査空間の圧力がリークに起因して急激に低下することを抑制する機能（緩衝機能）を果たし、リーク検査の確度向上に寄与するものである。また、バッファタンク９は、圧力制御弁６による圧力制御の際にハンチングが発生することを抑制する機能をも果たす。また、本実施形態においては、空気供給源から空気が過剰に供給されることにより第１密閉容器１００内部の圧力が過剰に上昇することを未然に防ぐ目的で、過給対策用マスフローコントローラ１０を採用している。過給対策用マスフローコントローラ１０は、リーク検査用配管３の圧力制御弁６下流側の位置から分岐する分岐配管１１に設けられている。空気供給源から多量の空気が導入された場合には、判定器２０の制御により過給対策用マスフローコントローラ１０が作動して、第１密閉容器１００内部の圧力が所定の閾値以下に抑えられるようになっている。

判定器２０は、図１に示すように、各種機器の制御や情報処理を行う中央制御部２１、検出結果や判定結果等の各種情報を記録するメモリ２２、判定結果や警報等の各種情報を表示する表示部２３、判定に関する各種情報を入力するための操作部２４等を有している。メモリ２２には、第１密閉容器１００のリーク判定に用いられる各種データ（例えば後述する時間流量曲線Ｃ₀等のデータ）が保存されている。表示部２３は、リークの判定結果（リークの有無）を画像情報として出力するものであり、本発明における判定結果出力手段として機能する。

中央制御部２１は、第１密閉容器１００のリーク判定処理に先立ち、初期供給用マスフローコントローラ８や圧力制御弁６を制御して、第１の検査空間の圧力を大気圧より高い所定圧力（所定の目標値）に設定する。具体的には、中央制御部２１は、所定流量の検査用流体を第１の検査空間に流入させるように初期供給用マスフローコントローラ８を制御することにより、圧力センサ５での検出圧力を目標値に近い所定の近似目標値に到達させる。そして、中央制御部２１は、圧力センサ５での検出圧力が近似目標値に到達した時点から、圧力制御弁６を制御することにより、圧力センサ５での検出圧力を目標値に到達させ、その後遮断弁３を閉鎖する。判定器２０（中央制御部２１）、初期供給用マスフローコントローラ８及び圧力制御弁６は、本発明における圧力設定手段を構成する。

また、中央制御部２１は、流量計４によって検出された流量の流量特性と、リークのない基準密閉容器を第１密閉容器１００に代えてリーク検査用配管２に接続した場合における基準流量特性と、に基づいて第１密閉容器１００のリークの有無を判定する。すなわち、中央制御部２１は、本発明におけるリーク判定手段として機能する。本実施形態においては、流量特性として、図４に示すような時間流量曲線（第１の検査空間の圧力が所定圧力Ｐ₀に設定された後に第１の検査空間内を流通する空気の瞬時流量の時間履歴を表す曲線）を採用している。

リークのない基準密閉容器をリーク検査用配管２に接続した場合における時間流量曲線Ｃ₀（基準流量特性）は、図４に示すように、リーク判定開始時点（ｔ₁）から所定時間経過した時点（ｔ₂）において流量ゼロの直線に収束する。一方、リークのある被測定密閉容器をリーク検査用配管２に接続した場合における時間流量曲線Ｃ_Lは、図４に示すように、リーク判定開始時点（ｔ₁）から所定時間が経過しても流量ゼロの直線に収束しない。従って、本実施形態においては、基準密閉容器に対応する時間流量曲線Ｃ₀を中心とした特定領域Ａ₀（図４に斜線で示した領域）を設定し、リーク判定開始時点（ｔ₁）から所定時間経過した時点（ｔ₂）において、第１密閉容器１００に対応する時間流量曲線がこの特定領域Ａ₀に含まれない場合に、第１密閉容器１００にリークが発生したものと判定することとしている。

今回リーク判定で採用する時間流量曲線は、リーク判定対象となる被測定密閉容器の温度には依存しない（すなわち被測定密閉容器の温度に拘らず一定形状となる）ことが実験により明らかとなっている。従って、このような時間流量曲線を採用してリーク判定を行うと、リーク判定時間を大幅に短縮する（例えば図４に示した時間ｔ₁〜ｔ₂内にリーク判定を行う）ことが可能となる。

なお、図４に示されている時間圧力曲線（第１の検査空間の圧力が所定圧力Ｐ₀に設定された後における第１の検査空間内の圧力の時間履歴を表す曲線）について説明する。リークのない基準密閉容器をリーク検査用配管２に接続した場合には、第１の検査空間の圧力はリーク判定開始時点（ｔ₁）から所定時間経過した時点（ｔ₂）においてもほぼ一定の値に維持される。このため、リークのない基準密閉容器を接続した場合における時間圧力曲線Ｃ_P0は、図４に示すように、リーク判定開始時点から所定時間経過しても圧力Ｐ₀の直線から大きく離れることはない。一方、リークのある被測定密閉容器をリーク検査用配管２に接続した場合には、第１の検査空間の圧力はリーク判定開始時点（ｔ₁）から徐々に低下していく。このため、リークのある被測定密閉容器を接続した場合における時間圧力曲線Ｃ_PLは、図４に示すように、リーク判定開始時点から所定時間が経過すると圧力Ｐ₀の直線から徐々に離れていくこととなる。

次に、図５のフローチャート等を用いて、本実施形態に係るリーク検出方法（リーク検出システム１を用いて第１密閉容器１００のリークを検出する方法）について説明する。

まず、リーク検出システム１のリーク検査用配管２の末端２ａに第１密閉容器１００の開口部１１０を接続する（密閉容器接続工程：Ｓ１）。次いで、リーク検出システム１の判定器２０の中央制御部２１は、ユーザによる操作部２４の操作等に基づいて、初期供給用マスフローコントローラ８及び圧力制御弁６を制御することにより、第１の検査空間に空気を流入させて第１の検査空間の圧力を大気圧より高い所定圧力Ｐ₀に設定する（圧力設定工程：Ｓ２）。圧力設定工程Ｓ２において、中央制御部２１は、空気供給の初期段階（図４に示した空気供給開始時点ｔ₀から所定時間経過した時点ｔ₀´まで）において初期供給用マスフローコントローラ８を制御することにより、所定流量の空気を供給して第１の検査空間の圧力を所定の近似目標値に到達させる。その後、中央制御部２１は、最終段階（図４に示した時点ｔ₀´からリーク判定開始時点ｔ₁まで）において圧力制御弁６を制御することにより、圧力の微調整を行って第１の検査空間の圧力を目標値（所定圧力Ｐ₀）に到達させている。

続いて、リーク検出システム１の判定器２０の中央制御部２１は、操作部２４の操作等に基づいて、流量計４で検出された第１の検査空間における空気の流量特性（第１密閉容器１００に対応する時間流量曲線）と、リークのない基準密閉容器を第１密閉容器１００に代えて接続した場合における基準流量特性と、に基づいて第１密閉容器１００のリークの有無を判定する（リーク判定工程：Ｓ３）。リーク判定工程Ｓ３において、中央制御部２１は、リーク判定開始時点（ｔ₁）から所定時間経過した時点（ｔ₂）において、第１密閉容器１００に対応する時間流量曲線が、基準密閉容器に対応する時間流量曲線Ｃ₀を中心とした特定領域Ａ₀（図４）に含まれない場合に、第１密閉容器１００にリークが発生したものと判定する。

この後、判定器２０の中央制御部２１は、操作部２４の操作等に基づいて、リーク判定工程Ｓ３で判定されたリークの有無を表示部２３に表示し（判定結果表示工程：Ｓ４）、全工程を終了する。なお、密閉容器接続工程Ｓ１、圧力設定工程Ｓ２及びリーク判定工程Ｓ３は、各々、本発明における第１の工程、第２の工程及び第３の工程に相当する。

以上説明した実施形態に係るリーク検出システム１においては、施蓋により密閉される第１密閉容器１００（例えばペットボトル等の容器）を接続した場合における所定圧力設定後の第１の検査空間の流量特性と、リークのない基準密閉容器を接続した場合における所定圧力設定後の第１の検査空間の流量特性（基準流量特性）と、に基づいて、第１密閉容器１００のリークを検出することができる。被測定密閉容器を接続した場合の所定圧力設定後における第１の検査空間の流量特性は、被測定密閉容器の温度が変化した場合においてもほぼ一様であることが確認されている。従って、このような流量特性を参照してリークの有無を判定することにより、加熱された高温の第１密閉容器１００であってもリーク検出を比較的正確に行うことができる。この結果、高温の第１密閉容器１００を常温まで冷却する工程を省くことができるので、リーク検出時間を大幅に短縮することができる。

また、以上説明した実施形態に係るリーク検出システム１においては、第１密閉容器１００のリーク判定結果を表示部２３に表示することができるので、第１密閉容器１００のリークの有無をユーザが確認することができる。

また、以上説明した実施形態に係るリーク検出システム１においては、高速応答可能であって低圧環境下での流量計側が可能な熱式流れセンサ４０を有する流量計４を用いて、リーク判定に必要な第１の検査空間の流量検出を行っているため、第１密閉容器１００のリークの有無をきわめて正確に判定することができる。

[第２実施形態]
本発明の第２実施形態として、予め密閉された缶詰の缶等の第２の被測定密閉容器（以下、「第２密閉容器」という）のリークを検出するリーク検出システム１Ａについて説明することとする。本実施形態に係るリーク検出システム１Ａは、第１実施形態に係るリーク検出システム１のリーク検査用配管２の末端にリーク検査用チャンバ１２を接続したものであり、その他の構成は第１実施形態と実質的に同一である。このため、重複する構成については、第１実施形態と同一の符号を付し、詳細な説明を省略することとする。

本実施形態に係るリーク検出システム１Ａは、図６に示すように、リーク検査用配管２と、リーク検査用配管２の末端２ａに接続されるリーク検査用チャンバ１２と、第２密閉容器２００のリークの有無を判定する判定器２０Ａと、を備えている。また、リーク検出システム１Ａは、遮断弁３、流量計４、圧力センサ５、圧力制御弁６、初期供給用マスフローコントローラ８、バッファタンク９及び過給対策用マスフローコントローラ１０を備えており、これらの構成は、第１実施形態で説明したものと実質的に同一である。

リーク検査用チャンバ１２は、その内部に第２密閉容器２００を収納するための密閉槽であり、リーク検査用配管２の末端２ａに接続される開口部１３を有している。遮断弁３が閉鎖されると、配管（リーク検査用配管３やバイパス配管７）の内部とリーク検査用チャンバ１２の内部とにより閉空間（以下、「第２の検査空間」という）が形成されることとなる。判定器２０Ａは、この第２の検査空間における空気の流れに基づいて、第２密閉容器２００のリークを検出する。

判定器２０Ａは、図６に示すように、各種機器の制御や情報処理を行う中央制御部２１Ａ、検出結果や判定結果等の各種情報を記録するメモリ２２Ａ、判定結果や警報等の各種情報を表示する表示部２３Ａ、判定に関する各種情報を入力するための操作部２４Ａ等を有しており、基本的な構成は第１実施形態の判定器２０と共通している。メモリ２２Ａには、第２密閉容器２００のリーク判定に用いられる各種データが保存されている。

中央制御部２１Ａは、第２密閉容器２００のリーク判定処理に先立ち、初期供給用マスフローコントローラ８や圧力制御弁６を制御して、第２の検査空間の圧力を所定の目標値に設定する。具体的には、中央制御部２１Ａは、所定流量の空気を第２の検査空間に流入させるように初期供給用マスフローコントローラ８を制御することにより、圧力センサ５での検出圧力を目標値に近い所定の近似目標値に到達させる。そして、中央制御部２１Ａは、圧力センサ５での検出圧力が近似目標値に到達した時点から、圧力制御弁６を制御することにより、圧力センサ５での検出圧力を目標値に到達させ、その後遮断弁３を閉鎖する。判定器２０Ａ（中央制御部２１Ａ）、初期供給用マスフローコントローラ８及び圧力制御弁６は、本発明における圧力設定手段を構成する。

また、中央制御部２１Ａは、流量計４によって検出された流量の流量特性と、リークのない基準密閉容器を第２密閉容器２００に代えてリーク検査用チャンバ１２内部に配置した場合における基準流量特性と、に基づいて第２密閉容器２００のリークの有無を判定する。すなわち、中央制御部２１Ａは、本発明におけるリーク判定手段として機能する。本実施形態における中央制御部２１Ａは、第１実施形態と同様に、リークのない基準密閉容器をリーク検査用チャンバ１２内部に配置した場合における時間流量曲線（基準流量特性）と、第２密閉容器２００に対応する時間流量曲線と、に基づいて第２密閉容器２００のリーク判定を行うこととしている。

次に、図７のフローチャート等を用いて、本実施形態に係るリーク検出方法（リーク検出システム１Ａを用いて第２密閉容器２００のリークを検出する方法）について説明する。

まず、リーク検出システム１Ａのリーク検査用チャンバ１２内部に第２密閉容器２００を配置するとともに、リーク検査用配管２の末端２ａにリーク検査用チャンバ１２の開口部１３を接続する（密閉容器配置工程：Ｓ１１）。次いで、リーク検出システム１Ａの判定器２０Ａの中央制御部２１Ａは、ユーザによる操作部２４Ａの操作等に基づいて、初期供給用マスフローコントローラ８及び圧力制御弁６を制御することにより、第２の検査空間に空気を流入させて第２の検査空間の圧力を大気圧より高い所定圧力に設定する（圧力設定工程：Ｓ１２）。圧力設定工程Ｓ１２において、中央制御部２１Ａは、空気供給の初期段階において初期供給用マスフローコントローラ８を用いて所定流量の空気を供給して第２の検査空間の圧力を所定の近似目標値に到達させ、その後、最終段階において圧力制御弁６を用いて圧力の微調整を行うことにより第２の検査空間の圧力を目標値（所定圧力）に到達させている。

続いて、リーク検出システム１Ａの判定器２０Ａの中央制御部２１Ａは、操作部２４Ａの操作等に基づいて、流量計４で検出された第２の検査空間における空気の流量特性（第２密閉容器２００に対応する時間流量曲線）と、リークのない基準密閉容器を第２密閉容器２００に代えて配置した場合における基準流量特性と、に基づいて第２密閉容器２００のリークの有無を判定する（リーク判定工程：Ｓ１３）。この後、判定器２０Ａの中央制御部２１Ａは、操作部２４Ａの操作等に基づいて、リーク判定工程Ｓ１３で判定されたリークの有無を表示部２３Ａに表示し（判定結果表示工程：Ｓ１４）、全工程を終了する。なお、密閉容器配置工程Ｓ１１、圧力設定工程Ｓ１２及びリーク判定工程Ｓ１３は、各々、本発明における第１の工程、第２の工程及び第３の工程に相当する。

以上説明した実施形態に係るリーク検出システム１Ａにおいては、予め密閉してある第２密閉容器２００（例えば缶詰の缶等の容器）を配置した場合における所定圧力設定後の第２の検査空間の流量特性と、リークのない基準密閉容器を配置した場合における所定圧力設定後の第２の検査空間の流量特性（基準流量特性）と、に基づいて、第２密閉容器２００のリークを検出することができる。被測定密閉容器を接続した場合の所定圧力設定後における第２の検査空間の流量特性は、被測定密閉容器の温度が変化した場合においてもほぼ一様であることが確認されている。従って、このような流量特性を参照してリークの有無を判定することにより、加熱された高温の第２密閉容器２００であってもリーク検出を比較的正確に行うことができる。この結果、高温の第２密閉容器２００を常温まで冷却する工程を省くことができるので、リーク検出時間を大幅に短縮することができる。

また、以上説明した実施形態に係るリーク検出システム１Ａにおいては、第２密閉容器２００のリーク判定結果を表示部２３に表示することができるので、第２密閉容器２００のリークの有無をユーザが確認することができる。

また、以上説明した実施形態に係るリーク検出システム１Ａにおいては、高速応答可能であって低圧環境下での流量計側が可能な熱式流れセンサ４０を有する流量計４を用いて、リーク判定に必要な第２の検査空間の流量検出を行っているため、第２密閉容器２００のリークの有無をきわめて正確に判定することができる。

なお、以上の各実施形態においては、バッファタンク９の上流側に遮断弁３を一つ設けた例を示したが、バッファタンク９の下流側（バッファタンク９と被測定対象物との間）に第２の遮断弁（又は他の流体遮断機構）を設けることができる。そして、被測定対象物交換の際に、リーク検査用配管２の末端２ａから第１密閉容器１００又はリーク検査用チャンバ１２を取り外すことに先立って、第２の遮断弁を用いて検査用流体の供給を停止させることができる。第２の遮断弁としては、例えば、流量計４の代わりに設けたマスフローコントローラを採用することができる。

このように被測定対象物交換の際に第２の遮断弁を用いて検査用流体の供給を停止させると、リーク検査用配管２からの検査用流体の流出を少量に止めることができ、リーク検査用配管２内部の圧力低下を抑制することができる。そして、被測定対象物交換後にリーク検査を再開する際には、第２の遮断弁を開いて検査用流体を再供給すると同時に圧力制御弁６や初期供給用マスフローコントローラ８を用いて検査空間の圧力を制御することにより、きわめて短い時間で検査空間の圧力を目標値に到達させることができる。従って、被測定対象物交換後における検査用流体の供給時間を大幅に短縮することができるので、複数の異なる被測定対象物のリーク検査を行う際の検査時間を大幅に短縮することが可能となる。

また、以上の各実施形態においては、遮断弁３を閉鎖して閉空間を形成した状態でリーク検査を実施した例を示したが、遮断弁３を閉鎖しない状態で（すなわち検査用流体の供給を継続したまま）リーク検査を実施することもできる。このように検査用流体の供給を継続したままリーク検査を実施する場合には、バッファタンク９を省くこともできる。

また、以上の各実施形態においては、遮断弁３を用いて検査用流体の供給を停止させた例を示したが、圧力制御弁６及び初期供給用マスフローコントローラ８を用いて検査用流体の供給を停止させることもできる。また、圧力制御弁６としてマスフローコントローラ（以下、「第３のマスフローコントローラ」という）を採用し、この第３のマスフローコントローラ及び初期供給用マスフローコントローラ８を用いて検査用流体の供給を停止させてもよい。

また、以上の各実施形態においては、検査空間に所定流量の空気を流入させ、この検査空間の圧力を大気圧よりも高い所定圧力に設定した上でリーク検査を実施した例を示したが、検査空間から所定流量の空気を流出させ、この検査空間の圧力を大気圧よりも低い所定圧力に設定した上でリーク検査を実施することもできる。

また、以上の各実施形態においては、所定圧力設定後に検査空間内を流通する空気の「瞬時流量」の時間履歴を表す曲線を時間流量曲線として採用した例を示したが、これに代えて、所定圧力設定後に検査空間内を流通する空気の「積算流量」の時間履歴を表す曲線を時間流量曲線として採用することもできる。

また、以上の各実施形態においては、被測定密閉容器に対応する時間流量曲線が、基準密閉容器に対応する時間流量曲線（図４におけるＣ₀）を中心とした特定領域（図４におけるＡ₀）に含まれるか否かによって被測定密閉容器のリーク判定を行った例を示したが、リーク判定の方法はこれに限られるものではない。

例えば、被測定密閉容器を接続又は配置した場合における所定時点（例えば図４におけるｔ₃）での空気の「瞬時流量」が、基準密閉容器を接続又は配置した場合における所定時点での空気の「瞬時流量」を中心とした所定流量範囲（図４におけるΔＱ）に含まれない場合に、被測定密閉容器にリークが発生したものと判定することができる。また、被測定密閉容器を接続又は配置した場合における所定時点での空気の「積算流量」が、基準密閉容器を接続又は配置した場合における所定時点での空気の「積算流量」を中心とした所定流量範囲に含まれない場合に、被測定密閉容器にリークが発生したものと判定してもよい。また、被測定密閉容器に対応する時間流量曲線の所定時点（例えば図４におけるｔ₂）における時間微分と、基準密閉容器に対応する時間流量曲線の所定時点における時間微分と、を比較し、両者の差が所定の閾値を超えた場合に被測定密閉容器にリークが発生したものと判定することもできる。

また、本実施形態においては、流量計として半導体ダイヤフラムを有する熱式流れセンサを備える熱式流量計を採用した例を示したが、かかる熱式流れセンサに代えて、他の方式（超音波式や電磁式）の流量センサを備える流量計を採用してもよい。その他、本発明を、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可能である。

本発明の第１実施形態に係るリーク検出システムの構成を示す構成図である。 図１に示したリーク検出システムの流量計の流れセンサを示す斜視図である。 図２の流れセンサをIII-III方向から見た場合の端面図である。 図１に示したリーク検出システムのリーク判定に用いられる時間流量曲線を説明するためのグラフである。 本発明の第１実施形態に係るリーク検出方法を説明するためのフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係るリーク検出システムの構成を示す構成図である。 本発明の第２実施形態に係るリーク検出方法を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１・１Ａ…リーク検出システム
２…リーク検査用配管
２ａ…末端
４…流量計
６…圧力制御弁（圧力設定手段）
８…初期供給用マスフローコントローラ（圧力設定手段）
１２…リーク検査用チャンバ
１３…開口部
２０・２０Ａ…判定器（圧力設定手段、リーク判定手段）
２３・２３Ａ…表示部（判定結果出力手段）
４０…熱式流れセンサ
４１…基板
４２…キャビティ（凹部）
４５…第１の測温抵抗素子（検出素子）
４６…第２の測温抵抗素子（検出素子）
１００…第１密閉容器（第１の被測定密閉容器）
１１０…開口部
２００…第２密閉容器（第２の被測定密閉容器）

Claims (9)

1. 開口部を有しこの開口部への施蓋により密閉されるように構成された第１の被測定密閉容器のリークを検出するシステムであって、
   リーク検査用配管と、
   前記リーク検査用配管の内部と前記リーク検査用配管の末端に前記開口部が接続された前記第１の被測定密閉容器の内部とを含む第１の検査空間に対して検査用流体を流入又は流出させることにより、前記第１の検査空間の圧力を大気圧とは異なる所定圧力に設定する圧力設定手段と、
   前記第１の検査空間を流通する検査用流体の流量を検出する流量計と、
   前記圧力設定手段による前記所定圧力設定後に前記流量計により検出した流量の流量特性と、前記第１の被測定密閉容器に代えてリークのない基準密閉容器を接続した場合における流量特性と、に基づいて、前記第１の被測定密閉容器のリークの有無を判定するリーク判定手段と、を備え、
   前記流量特性として、前記圧力設定手段による前記所定圧力設定後における検査用流体の時間流量曲線が採用される、
   密閉容器のリーク検出システム。
2. 予め密閉された第２の被測定密閉容器のリークを検出するシステムであって、
   開口部を有し内部に前記第２の被測定密閉容器が配置されるリーク検査用チャンバと、
   リーク検査用配管と、
   前記リーク検査用配管の内部と前記リーク検査用配管の末端に前記開口部が接続された前記リーク検査用チャンバの内部とを含む第２の検査空間に対して検査用流体を流入又は流出させることにより、前記第２の検査空間の圧力を大気圧とは異なる所定圧力に設定する圧力設定手段と、
   前記第２の検査空間を流通する検査用流体の流量を検出する流量計と、
   前記圧力設定手段による前記所定圧力設定後に前記流量計により検出した流量の流量特性と、前記第２の被測定密閉容器に代えてリークのない基準密閉容器を配置した場合における流量特性と、に基づいて、前記第２の被測定密閉容器のリークの有無を判定するリーク判定手段と、を備え、
   前記流量特性として、前記圧力設定手段による前記所定圧力設定後における検査用流体の時間流量曲線が採用される、
   密閉容器のリーク検出システム。
3. 前記リーク判定手段は、前記被測定密閉容器を接続又は配置した場合における時間流量曲線が、前記基準密閉容器を接続又は配置した場合における時間流量曲線を中心とした所定領域に含まれない場合に、前記被測定密閉容器にリークが発生したものと判定するものである、
   請求項１又は２に記載の密閉容器のリーク検出システム。
4. 前記時間流量曲線は、前記圧力設定手段により前記検査空間の圧力を前記所定圧力に設定した時点からの検査用流体の瞬時流量の時間履歴を表すものである、
   請求項３に記載の密閉容器のリーク検出システム。
5. 前記時間流量曲線は、前記圧力設定手段により前記検査空間の圧力を前記所定圧力に設定した時点からの検査用流体の積算流量の時間履歴を表すものである、
   請求項３に記載の密閉容器のリーク検出システム。
6. 前記リーク判定手段によって判定されたリークの有無を信号として出力する判定結果出力手段を備える、
   請求項１から５の何れか一項に記載の密閉容器のリーク検出システム。
7. 前記流量計は、熱式流量計であり、
   前記熱式流量計は、少なくとも一方の表面に凹部を有する基板と、前記基板の前記凹部上に架橋された検出素子と、を具備し、前記検出素子の温度変化に基づいて流体の流速又は流量を検出する流れセンサを有するものである、
   請求項１から６の何れか一項に記載の密閉容器のリーク検出システム。
8. 開口部を有しこの開口部への施蓋により密閉されるように構成された第１の被測定密閉容器のリークを検出する方法であって、
   リーク検査用配管の末端に前記第１の被測定密閉容器の前記開口部を接続することにより、前記リーク検査用配管の内部と前記第１の被測定密閉容器の内部とを含む第１の検査空間を形成する第１の工程と、
   前記第１の検査空間に対して検査用流体を流入又は流出させることにより、前記第１の検査空間の圧力を大気圧とは異なる所定圧力に設定する第２の工程と、
   前記第２の工程による前記所定圧力設定後において前記第１の検査空間を流通する検査用流体の流量特性と、前記第１の被測定密閉容器に代えてリークのない基準密閉容器を接続した場合における流量特性と、に基づいて、前記第１の被測定密閉容器のリークの有無を判定する第３の工程と、を備え、
   前記流量特性として、前記圧力設定手段による前記所定圧力設定後における検査用流体の時間流量曲線を採用する、
   密閉容器のリーク検出方法。
9. 予め密閉された第２の被測定密閉容器のリークを検出する方法であって、
   リーク検査用チャンバの内部に前記第２の被測定密閉容器を配置し、リーク検査用配管の末端に前記リーク検査用チャンバの開口部を接続することにより、前記リーク検査用配管の内部と前記リーク検査用チャンバの内部とを含む第２の検査空間を形成する第１の工程と、
   前記第２の検査空間に対して検査用流体を流入又は流出させることにより、前記第２の検査空間の圧力を大気圧とは異なる所定圧力に設定する第２の工程と、
   前記第２の工程による前記所定圧力設定後において前記第２の検査空間を流通する検査用流体の流量特性と、前記第２の被測定密閉容器に代えてリークのない基準密閉容器を配置した場合における流量特性と、に基づいて、前記第２の被測定密閉容器のリークの有無を判定する第３の工程と、を備え、
   前記流量特性として、前記圧力設定手段による前記所定圧力設定後における検査用流体の時間流量曲線を採用する、
   密閉容器のリーク検出方法。

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