JP6228285B1 - Air leak inspection apparatus and method - Google Patents
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Abstract
【課題】従来のエアリークデテクタと価格が同等以下で、扱いやすく、ヘリウムリークデテクタに近い精度で漏れを検査することができ、水や油を十分に除去できていない被検査体でも精度が低下したり、故障することがないエアリーク検査装置を提供する。【解決手段】真空ポンプ3と、排気管4と、真空計6とを備える。真空計より下流側の排気管に遮断弁V0が設けられている。排気管より細い径を有し、遮断弁より上流側から分岐し、遮断弁より下流側に接続された排気細管5が設けられている。遮断弁を開き、排気管と排気細管を介して被検査体を排気して、真空計の検出圧力が第1閾値に到達した後、遮断弁を閉じたとき、真空計の検出圧力が第1閾値より大きい第2閾値を越えるとリーク有りと判定する。【選択図】図1[PROBLEMS] To inspect leaks with accuracy close to that of a conventional air leak detector, easy to handle, and close to that of a helium leak detector. An air leak inspection device that does not break or break down is provided. A vacuum pump 3, an exhaust pipe 4, and a vacuum gauge 6 are provided. A shutoff valve V0 is provided in the exhaust pipe downstream of the vacuum gauge. An exhaust narrow pipe 5 having a diameter smaller than that of the exhaust pipe, branched from the upstream side of the shut-off valve, and connected to the downstream side of the shut-off valve is provided. When the shutoff valve is opened, the object to be inspected is exhausted through the exhaust pipe and the exhaust narrow pipe, and the shutoff valve is closed after the detected pressure of the vacuum gauge reaches the first threshold, the detected pressure of the vacuum gauge is the first If a second threshold value greater than the threshold value is exceeded, it is determined that there is a leak. [Selection] Figure 1
Description
本発明は真空機器、加圧機器、密封機器等の被検査体のリークの有無を検査するエアリーク検査装置及び方法に関する。 The present invention relates to an air leak inspection apparatus and method for inspecting the presence or absence of leakage of an object to be inspected such as a vacuum device, a pressurizing device, and a sealing device.
一般に、リーク検査には、水没式検査のほか、エアリークデテクタ、ヘリウムリークデテクタを用いる検査がある。エアリークデテクタには、加圧式と、吸引式(負圧式)とがある。加圧式は、被検査体に検出ガスを充填して加圧し、圧力の低下により漏れを検査する。吸引式は、被検査体を真空に排気し、圧力の上昇により漏れを検査する。これらのエアリークデテクタは、1×10−6Pa・m3/sec程度までの漏れを検査可能である。ヘリウムリークデテクタは、被検査体にヘリウムを充填し、漏れ出たヘリウムを検出するもので、1×10−10Pa・m3/sec程度までの小さな漏れを検査可能である。 In general, leak inspection includes submerged inspection, inspection using an air leak detector and a helium leak detector. There are two types of air leak detectors: a pressure type and a suction type (negative pressure type). In the pressurization method, the object to be inspected is filled with a detection gas and pressurized, and leakage is inspected by a decrease in pressure. In the suction type, the object to be inspected is evacuated to a vacuum, and leakage is inspected by increasing the pressure. These air leak detectors can inspect for leaks up to about 1 × 10 −6 Pa · m 3 / sec. The helium leak detector is for detecting helium leaked by filling the object to be inspected with helium, and can inspect small leaks up to about 1 × 10 −10 Pa · m 3 / sec.
エアリークデテクタは、安価で扱いやすいが、精度は低い。ヘリウムリークデテクタは、高精度であるが、価格が非常に高く、ヘリウムガスを用いるためにランニングコストも高い。また、分析管、高真空ポンプ、液体窒素冷却器等の精密で汚れに弱い構成機器を有するので、漏れ量が多く水や油の付着した被検査体を検査すると、精度が低下したり、故障しやすく、修復に非常な手間を要する等の問題がある。 Air leak detectors are cheap and easy to handle, but their accuracy is low. The helium leak detector is highly accurate, but is very expensive and has a high running cost because helium gas is used. In addition, because it has precision and dirt-sensitive components such as analysis tubes, high vacuum pumps, liquid nitrogen coolers, etc., inspecting an inspected object with a large amount of leakage or water or oil will result in reduced accuracy or failure. There are problems such as being easy to repair and requiring a lot of labor for repair.
特許文献1には、被検査体の検査対象箇所に密着するハウジングを設けた水没式検査に代わるリーク検査装置が記載されているが、流量計を用いるため、エアリークデテクタやヘリウムデテクタに比べて精度は悪い。
特許文献2には、ヘリウム質量分析計漏れ検出器による小さな漏れを検査する前に、非ヘリウム膨張漏れ検出器の膨張チャンバに検査部からのガスを引き込み、膨張チャンバの圧力を計測することで検査部分の大きな漏れを検査する検査装置が記載されている。特許文献2の装置は、広範囲の漏れを検査できるが、ポンプが多く装置が複雑で、高価であるという問題がある。
In
特許文献3には、ヘリウムリーク検査方法において、ヘリウムが存在するとピラニ真空計の白金製フィラメントから熱を奪って真空圧測定値が変化することを利用して、ピラニ真空計のみでリークを検査するものが記載されている。
In
特許文献4には、被検査体をトレースしてヘリウムガスを吸い込むスニファプローブを用いるヘリウムリークデテクタにおいて、可変オリフィスバルブによりリークデテクタの分析部に流れ込む量を一定に制御するものが記載されている。
しかし、特許文献3や特許文献4もヘリウムガスを用いるため、前述の問題は解消されていない。
However, since the
本発明は、斯かる従来の問題点に鑑みてなされたもので、従来のエアリークデテクタと価格が同等以下で、扱いやすく、ヘリウムリークデテクタに近い精度で漏れを検査することができ、水や油をヘリウムリークデテクタの精度維持のために必要なレベルまで十分に除去できていない被検査体でも精度が低下したり、故障することがないエアリーク検査装置及び方法を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of such conventional problems, and is less expensive than conventional air leak detectors, is easy to handle, can inspect for leaks with accuracy close to that of a helium leak detector, It is an object of the present invention to provide an air leak inspection apparatus and method in which the accuracy of a test object that has not been sufficiently removed to a level necessary for maintaining the accuracy of the helium leak detector does not deteriorate or fail.
従来のエアリークデテクタは、加圧又は吸引後に直ぐにバルブを閉じるので、断熱圧縮又は断熱膨張の影響により大きな漏れ以外は圧力の変化に現れず、隠れてしまう。そこで、本発明者は、排気経路を遮断せずに、排気速度を大流量から微小流量に切り換えることで、微小流量よりも大きい漏れ量(リーク)を検出できるとの知見を得た。 Since the conventional air leak detector closes the valve immediately after pressurization or suction, it does not appear in the change in pressure except for a large leak due to the influence of adiabatic compression or adiabatic expansion and is hidden. Therefore, the present inventor has obtained knowledge that a leakage amount (leak) larger than the minute flow rate can be detected by switching the exhaust speed from a large flow rate to a minute flow rate without blocking the exhaust path.
前記知見に基づき、本発明に係るエアリーク検査装置は、
真空ポンプと、被検査体に一端が接続され、他端が前記真空ポンプに接続された排気管と、前記排気管に接続され、前記被検査体内の圧力を検出する真空計とを備え、前記真空ポンプにより前記被検査体を排気した後、前記真空計の検出圧力の上昇により前記被検査体のリークの有無を検査するエアリーク検査装置であって、
前記排気管の前記真空計より下流側に遮断弁が設けられ、
前記排気管より細い径を有し、前記遮断弁より上流側から分岐し、前記遮断弁より下流側に接続された排気細管が設けられ、
前記遮断弁を開き、前記排気管と前記排気細管を介して前記被検査体を排気して、前記真空計の検出圧力が第1閾値に到達した後、前記遮断弁を閉じたとき、前記真空計の検出圧力が前記第1閾値より大きい第2閾値を越えるとリーク有りと判定する制御部が設けられている。
Based on the above knowledge, the air leak inspection apparatus according to the present invention is:
A vacuum pump, an exhaust pipe having one end connected to the object to be inspected and the other end connected to the vacuum pump, and a vacuum gauge connected to the exhaust pipe and detecting the pressure in the object to be inspected, An air leak inspection apparatus that inspects the presence or absence of leakage of the inspection object by increasing the detection pressure of the vacuum gauge after the inspection object is evacuated by a vacuum pump,
A shut-off valve is provided downstream of the vacuum gauge of the exhaust pipe,
The exhaust pipe has a smaller diameter, branches from the upstream side of the shut-off valve, and is provided with an exhaust thin pipe connected to the downstream side of the shut-off valve,
When the shut-off valve is closed and the shut-off valve is closed after the detected pressure of the vacuum gauge reaches the first threshold after the shut-off valve is opened and the inspection object is exhausted through the exhaust pipe and the exhaust narrow pipe. A control unit is provided that determines that there is a leak when the pressure detected by the meter exceeds a second threshold value greater than the first threshold value.
排気管と排気細管とで被検査体の排気を行い、真空計の圧力が第1閾値に到達した後、遮断弁を閉じると、排気細管のみで排気が継続される。排気細管で排気される流量はそのコンダクタンスと排気細管の両側の圧力とに依存する。被検査体にリークがあり、その漏れ量が排気細管の排気速度より大きいと、排気管の圧力が上昇する。漏れ量が小さいと、排気配管から排気されるので、排気管の圧力は上昇しない。真空計の圧力が第2閾値より大きいと、漏れ有り、第2閾値より小さいと漏れ無しと判断できる。 When the object to be inspected is evacuated with the exhaust pipe and the exhaust narrow pipe, and the pressure of the vacuum gauge reaches the first threshold value, the shut-off valve is closed, and the exhaust continues only with the exhaust thin pipe. The flow rate exhausted by the exhaust thin tube depends on the conductance and the pressure on both sides of the exhaust thin tube. If there is a leak in the inspection object and the leak amount is larger than the exhaust speed of the exhaust thin tube, the pressure of the exhaust tube rises. If the amount of leakage is small, the exhaust pipe is exhausted, so the pressure in the exhaust pipe does not increase. If the pressure of the vacuum gauge is larger than the second threshold, it can be judged that there is a leak, and if it is smaller than the second threshold, it is judged that there is no leak.
前記排気細管は、並列に接続されたコンダクタンスの異なる複数の排気細管からなり、前記複数の排気細管はそれぞれ開閉弁を介して前記遮断弁より下流側に接続されていることが好ましい。この場合、開閉弁を選択して排気管の合成コンダクタンスを段階的に変更することができる。 The exhaust thin tubes are preferably composed of a plurality of exhaust thin tubes having different conductances connected in parallel, and each of the plurality of exhaust thin tubes is connected to the downstream side of the shutoff valve via an on-off valve. In this case, the combined conductance of the exhaust pipe can be changed stepwise by selecting an on-off valve.
前記排気管を介して前記被検査体に清浄ガスを導入するための清浄ガス導入部をさらに有することが好ましい。真空ポンプにより被検査体を排気すると、断熱膨張により温度が低下し、その後に周囲の空気により加熱されて圧力が上昇していたが、一旦、被検査体を100Pa以下に排気した後、100,000〜110,000Paまで窒素(N2)等の清浄ガスを導入することで、水、油、及び断熱膨張現象の影響を少なくできる。すなわち、清浄ガスの導入により、断熱圧縮を生じさせて被検査物を加熱し、水、油を蒸発させて、排気する。 It is preferable to further have a clean gas introduction part for introducing clean gas into the object to be inspected via the exhaust pipe. When the object to be inspected was evacuated by the vacuum pump, the temperature decreased due to adiabatic expansion, and then the pressure was increased by being heated by the surrounding air, but once the object to be inspected was exhausted to 100 Pa or less, 100, By introducing a clean gas such as nitrogen (N 2 ) up to 000 to 110,000 Pa, the influence of water, oil, and adiabatic expansion phenomenon can be reduced. That is, by introducing clean gas, adiabatic compression is caused to heat the object to be inspected, and water and oil are evaporated and exhausted.
前記真空ポンプは、到達圧力が0.1〜100Paの中真空領域のポンプであることが好ましい。本発明では、小さな漏れ量は排気細管を通して排気されるので、到達圧力が0.1〜100Pa程度のロータリポンプでよく、ヘリウムリークデテクタのように10−2Pa以下の真空度に到達できる高価なメカニカルブースターポンプや拡散ポンプを用いる必要がない。 The vacuum pump is preferably a medium vacuum region pump having an ultimate pressure of 0.1 to 100 Pa. In the present invention, since a small amount of leakage is exhausted through the exhaust thin tube, a rotary pump having an ultimate pressure of about 0.1 to 100 Pa may be used, which is expensive and can reach a vacuum degree of 10 −2 Pa or less like a helium leak detector. There is no need to use a mechanical booster pump or diffusion pump.
本発明に係るエアリーク検査方法は、
被検査体に接続された排気管と、前記排気管より細い径を有する排気細管とで前記被検査体を排気し、
所定時間後に前記被検査体の圧力が第1閾値に到達した後、前記排気管による排気を停止して前記排気細管のみで排気し、
前記被検査体の圧力が前記第1閾値より大きい第2閾値を越えるとリーク有りと判定する。
An air leak inspection method according to the present invention includes:
Exhaust the object to be inspected with an exhaust pipe connected to the object to be inspected and an exhaust narrow pipe having a diameter smaller than that of the exhaust pipe,
After the pressure of the object to be inspected reaches a first threshold after a predetermined time, the exhaust pipe is stopped and exhausted only by the exhaust narrow pipe,
When the pressure of the object to be inspected exceeds a second threshold value greater than the first threshold value, it is determined that there is a leak.
前記排気管による排気を停止した後、前記排気管を介して前記被検査体に清浄ガスを導入することが好ましい。 It is preferable that after the exhaust through the exhaust pipe is stopped, a clean gas is introduced into the object to be inspected through the exhaust pipe.
本発明によれば、排気管より細い排気細管によって被検査体の小さな漏れ量を逃がし、大きな漏れ量による圧力の変化でリーク有りを検査でき、許容漏れ量に近い漏れまで検査できるので、安価な真空ポンプを用いることができる。このため、従来のエアリークデテクタと価格が同等以下で、扱いやすく、ヘリウムリークデテクタに近い精度で漏れを検査することができ、微量の水や油の付着した被検査体でも精度が低下したり、故障することがないという効果を有している。 According to the present invention, a small leak amount of the object to be inspected is released by an exhaust thin tube that is thinner than the exhaust pipe. A vacuum pump can be used. For this reason, the price of the air leak detector is less than or equal to that of the conventional air leak detector, it is easy to handle, and the leak can be inspected with an accuracy close to that of a helium leak detector. It has the effect that it does not break down.
以下、本発明の実施形態を添付図面に従って説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
<第1実施形態>
図1は本発明の第1実施形態に係るエアリーク検査装置1aを示す。このエアリーク検査装置1aは、被検査体2のリークを検査するもので、真空ポンプ3と、排気管4と、排気細管5と、真空計6と、制御部7とを備えている。
<First Embodiment>
FIG. 1 shows an air
被検査体2は、エアリーク検査の検査対象である。本発明では、魔法瓶や真空ジャケット等の真空排気された空間を有する真空機器、圧力容器等の加圧空間を有する加圧機器、気密又は液密の密封部分を有する密封機器等、種々のものを検査対象とすることができる。図1は、真空排気される空間2aに連通するチップ管2bが接続された真空容器を示している。
The inspected
真空ポンプ3は、被検査体2を4×10−1Pa(3×10−3Torr)程度の真空に排気できるロータリポンプでよく、メカニカルブースターポンプや拡散ポンプは必要でない。
The
排気管4は、ステンレス鋼管からなり、10〜100mmの内径を有する。排気管4の内径は、被検査体2の排気容積に応じて選定すればよいが、排気容量が1リットルの場合には20〜25mmである。排気管4は一端が被検査体2のチップ管2bに接続され、他端が真空ポンプ3に接続されている。以下、真空ポンプ3により排気管4を介して被検査体2を排気する場合に、排気管4の排気方向の被検査体側を「上流側」、真空ポンプ側を「下流側」という。排気管4の上流側にはフィルタ8が設けられ、下流側には遮断弁V0が設けられている。フィルタ8より下流側には第1枝管4aが設けられ、遮断弁V0より下流側には第2枝管4bが設けられている。排気管4の遮断弁V0より上流側には、排気管4、すなわち、被検査体2に清浄ガスとして例えば窒素(N2)、炭酸ガス(CO2)、アルゴン(Ar)等を導入する清浄ガス導入部9が設けられている。
The
排気細管5は、ステンレス鋼管または銅管からなり、排気管4よりも細く、1〜6mmの内径を有する。排気細管5の一端は排気管4の第1枝管4aに接続され、他端は開閉弁Vを介して排気管4の第2枝管4bに接続されている。第1枝管4aと第2枝管4bを設けずに、排気細管5を排気管4に直接接続してもよい。
The exhaust
真空計6は、ピラニ真空計、熱電対真空計が採用できるが、ピラニ真空計が好ましい。ピラニ真空計は、気体分子の衝突により熱を奪われた白金細線の抵抗値の変化から圧力を求めるものである。真空計6のセンサ部6aはフィルタ8より下流側で第1枝管4aの近傍に接続されている。真空計6の本体6bは、排気管4内、すなわち、被検査体2の圧力(真空度)を検出して表示するとともに、後述する制御部7に検出圧力のデジタル値を出力する。
As the vacuum gauge 6, a Pirani vacuum gauge or a thermocouple vacuum gauge can be adopted, but a Pirani vacuum gauge is preferable. The Pirani gauge obtains the pressure from the change in the resistance value of the platinum wire that has been deprived of heat by the collision of gas molecules. The
制御部7は、シーケンス制御により、真空計6から出力される検出圧力に基づいて、遮断弁V0、開閉弁Vを開閉制御するとともに、被検査体2のリークの有無を判断して、表示部10にリークの有無を表示する。
The
ここで、排気細管5の径Dと長さLの選定方法について説明する。排気中に管内を気体が流れるときに排気抵抗が生じるが、管の流れやすさ示すために、排気抵抗の逆数をとってこれをコンダクタンスという。コンダクタンスをC[m3/s]、配管両端の圧力をP1[Pa],P0[Pa]とすると、流量Q[Pa・m3/s]は、数1で表される。
Here, a method of selecting the diameter D and the length L of the exhaust
(数1)
Q=C(P1−P0)
(Equation 1)
Q = C (P 1 -P 0 )
配管の気体の流れを粘性流領域とし、P=(P1+P0)/2[Pa]、配管の径(内径)をD[m]、配管の長さをL[m]とすると、細くて長い配管のコンダクタンスC[m3/s]は、数2で表される(千田裕彦、「粘性流領域における真空排気の理論計算とその応用」、2010年1月・SEIテクニカルレビュー・第176号、2頁参照)。 Assuming that the gas flow in the pipe is a viscous flow region, P = (P 1 + P 0 ) / 2 [Pa], the pipe diameter (inner diameter) is D [m], and the pipe length is L [m]. And long pipe conductance C [m 3 / s] is expressed by Equation 2 (Hirohiko Senda, “Theoretical calculation of vacuum evacuation in viscous flow region and its application”, January 2010, SEI Technical Review, No. 176 Issue, page 2).
(数2)
C=1349D4P/L
(Equation 2)
C = 1349D 4 P / L
流量Qを被検査体2の許容できる漏れ量とし、排気細管5の両端の圧力P1,P2を状況に応じて仮定し、排気細管5の径Dを固定すると、数1と数2から、排気細管5の長さLを決定できる。また、排気細管5の長さLを固定すると、排気細管5の径Dを決定できる。排気細管5の径D及び配管の長さLが固定している場合には、許容漏れ量Qを決定できる。
Assuming that the flow rate Q is an allowable leakage amount of the
例えば、排気細管5の両端の圧力P1,P2を、それぞれ、10Pa,1Paと仮定し、排気細管5として、外径4mm、肉厚0.45mm、長さ50cmを使用すると、
P=(10+1)/2=5.5[Pa]
D=(4−0.45×2)×10−3=3.1×10−3[m]
L=0.5[m]
であるから、コンダクタンスC及び流量Qは、次の通りになる。
C=1349×(3.1×10−3)4×5.5/0.5
=1.370×10−6[m3/s]
Q=1.370×10−6×(10−1)
=12.33×10−6[Pa・m3/s]
For example, assuming that the pressures P1 and P2 at both ends of the exhaust
P = (10 + 1) /2=5.5 [Pa]
D = (4-0.45 × 2) × 10 −3 = 3.1 × 10 −3 [m]
L = 0.5 [m]
Therefore, the conductance C and the flow rate Q are as follows.
C = 1349 × (3.1 × 10 −3 ) 4 × 5.5 / 0.5
= 1.370 × 10 −6 [m 3 / s]
Q = 1.370 × 10 −6 × (10−1)
= 12.33 × 10 −6 [Pa · m 3 / s]
この場合、流量Q=12.33×10−6[Pa・m3/s]を基準にして、リークの有無を検査できる。すなわち、本発明において、排気細管5の流量Qを超える漏れ量があれば、排気細管5の被検査体2側の圧力P2の上昇(真空度の低下)がみられ、被検査体2にリーク(漏れ)があると判断できる。逆に、流量Q以下の漏れ量があれば、排気細管5を通って排気されるので、排気細管5の被検査体2側の圧力P2の上昇(真空度の低下)がなく、被検査体2にリーク(漏れ)が無いと判断できる。
In this case, the presence or absence of a leak can be inspected based on the flow rate Q = 12.33 × 10 −6 [Pa · m 3 / s]. That is, in the present invention, if there is an amount of leakage exceeding the flow rate Q of the exhaust
次に、第1実施形態のエアリーク検査装置1bの動作を図2の圧力変化図、図3のフローチャートに基づき説明する。なお、以下の説明及び図面において、遮断弁V0及び開閉弁Vの開は「○」、閉は「×」で示されている。
Next, the operation of the air
図3において、ステップ101で遮断弁V0と開閉弁Vを共に開き、ステップ102で真空ポンプ3を駆動する。これにより、被検査体2の空間2a内の空気は排気管4及び排気細管5を通って真空ポンプ3から外部に排気される。したがって、図2に示すように、真空計6が検出する圧力は低下してゆく。ステップ103で、真空ポンプ3を駆動してからt1秒(例えば、24秒)が経過したか否かを判断し、経過していなければ真空ポンプ3による排気を継続する。t1秒が経過していれば、ステップ104で、真空計6の圧力P1を読み取る。ステップ105で圧力P1が所定の第1閾値Pth1以下であるか否かを判断する。第1閾値Pth1は、本実施形態では、4×10−1Pa(3×10−3Torr)である。図2中2点鎖線で示すように圧力P1が第1閾値Pth1を超える場合、被検査体2のリーク(漏れ)のために排気が不十分になっていると考えられ、ステップ106でリーク有り(リークレベル:L1)と判断する。圧力P1が第1閾値Pth1以下である場合、大きな漏れがなく排気が十分に行われていることになるので、ステップ107で、遮断弁V0を閉じ、開閉弁Vは開いたままとする。t1時点で遮断弁V0を閉じると、被検査体2の内部の断熱膨張により冷却されるが、その後周囲の空気により加熱されて被検査体2の空間2aの水分や油部が蒸発するので、図2に示すように、しばらくの間(ta)、真空計6の検出圧力が上昇する。
In FIG. 3, both the shut-off valve V0 and the on-off valve V are opened in
遮断弁V0の遮断により排気管4による排気は停止するが、開閉弁Vは開いているので、排気細管5による排気は継続する。しかし、排気細管5のコンダクタンスは排気管4のコンダクタンスより小さいので、流量が制限される。圧力P1に到達し、遮断弁V0を閉じた時点で、被検査体2に全くリークが無ければ、排気細管5に流れが無く、図2中2点鎖線yで示すように、真空計6が検出する真空度はP1+αを維持する。被検査体2にリークがあり、その漏れ量が排気細管5の許容流量以下であれば、その漏れ量は排気細管5を通って真空ポンプ3から排気されるので、真空計6が検出する圧力の変化は小さい。また、被検査体2にリークがあり、その漏れ量が排気細管5の許容流量以上であれば、その漏れ量は排気細管5を通過しないため、被検査体2及び排気管4内の圧力の変化が大きくなる結果、真空計6が検出する圧力は上昇する。
Exhaust by the
そこで、ステップ108で、真空ポンプ3を駆動してからt2秒(遮断弁V0を閉じてからtb(tb>ta))が経過したか否かを判断し、経過していなければそのまま待機し、t2秒が経過していれば、ステップ109で、真空計6の圧力P2を読み取る。ステップ110で圧力P2が所定の第2閾値Pth2以下であるか否かを判断する。図2中2点鎖線zで示すように、圧力P2が第2閾値Pth2を超える場合、被検査体2のリーク(漏れ)のために圧力が増加し、真空度が悪くなっていると考えられ、ステップ111でリーク有り(リークレベル:L2)と判断する。圧力P2が第2閾値Pth2以下である場合、ステップ112で被検査体2のリーク(漏れ)が許容以下であるとし、リーク無と判断し、検査を終了する。
Therefore, in
仮に、従来のように排気細管がない場合、排気管の遮断弁を閉じた後、リークの大小にかかわらず、リークがあれば、真空計により検出される圧力は上昇するので、許容されるリークでも、リーク有と判断されてしまう。しかし、本発明では、排気細管5により許容リーク以下のときは漏れ量が排気細管5から排気されるので、真空計6の検出圧力は上昇せず、リークなしと判断される。したがって、許容されるリークがあるものでも不良品と判断されていた従来のリーク検査装置に比べて、本発明のリーク検査装置は、許容リーク以下のものを良品と判断することができるという点で、検査精度が高い。
If there is no exhaust narrow tube as in the past, after closing the exhaust pipe shutoff valve, regardless of the size of the leak, if there is a leak, the pressure detected by the vacuum gauge will rise, so the allowable leak However, it is determined that there is a leak. However, in the present invention, when the leak amount is equal to or less than the allowable leak by the exhaust
被検査体2の空間2aに水や油が付着している場合は、図2中点線で示すように、真空ポンプ3により、一旦、被検査体2を100Pa以下に排気した後、清浄ガス導入部9を作動させて、排気管4を介して被検査体2に、100,000〜110,000Paまで窒素(N2)、炭酸ガス(CO2)、アルゴン(Ar)等の清浄ガスを導入することができる。清浄ガスの導入により、被検査体2は断熱圧縮により加熱されて、水、油が蒸発し、排出される結果、圧力P1に到達した後の断熱膨張の影響による圧力の上昇を少なくすることができる。
When water or oil adheres to the
<第2実施形態>
図4は本発明の第2実施形態に係るエアリーク検査装置1bを示す。このエアリーク検査装置1bは、複数の排気細管5a、5b、5cを排気管4と並列に接続した以外は、第1実施形態のエアリーク検査装置1aと同じ構成を有しているので、対応する部分には同一符号を付して説明を省略する。
Second Embodiment
FIG. 4 shows an air
第2実施形態のエアリーク検査装置1bの第1、第2、第3排気細管5a、5b、5cは、それぞれ、長さL1、長さL2、長さL3を有し、径は全て同一である(L1>L2>L3)。第1排気細管5aの一端は、第1枝管4aに接続され、他端は第1開閉弁V1、配管4cを介して第2枝管4bに接続され、排気管4に連通している。同様に、第2排気細管5bの一端は、第1枝管4aに接続され、他端は第2開閉弁V2、配管4dを介して第2枝管4bに接続され、排気管4に連通している。第3排気細管5cの一端は、第1枝管4aに接続され、他端は第3開閉弁V3、配管4e介して第2枝管4bに接続され、排気管4に連通している。
The first, second, and
第2実施形態では、第1、第2、第3開閉弁V1、V2、V3を開閉することにより第1、第2、第3排気細管5a、5b、5cを適宜組み合わせることで、第1、第2、第3排気細管5a、5b、5cの合成コンダクタンスを変更し、リークレベルを上げることができる。各排気細管5a、5b、5cの排気抵抗をR1,R2,R3とすると、並列接続の排気細管5a、5b、5cの合成排気抵抗R、コンダクタンスCは、数3で表される。
(数3)
1/R=1/R1+1/R2+1/R3
C=C1+C2+C3
In the second embodiment, the first, second, and
(Equation 3)
1 / R = 1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3
C = C1 + C2 + C3
まず、合成コンダクタンスCが最も大きい排気細管5a、5b、5cの組み合わせの流量より漏れ量が大きいときはリーク有とし、漏れ量が小さいときは、排気細管5a、5b、5cを通して排気される。次に、合成コンダクタンスCを段階的に小さくしてリークの有無を判断してゆくことで、漏れ量のレベルごとに、被検査体2のリークを検査することができる。
First, when the leakage amount is larger than the flow rate of the combination of the exhaust
第1排気細管5aの径、長さをD1、L1、第2排気細管5bの径、長さをD2、L2、第3排気細管5cの径、長さをD3、L3とし、D1=D2=D3、L1>L2>L3とすると、C1<C2<C3であるから、表1の順で第1開閉弁V1、第2開閉弁V2、第3開閉弁V3を閉じる。
The diameter and length of the first exhaust
次に、第2実施形態のエアリーク検査装置1bの動作を図5の圧力変化図、図6、図7のフローチャートに基づき説明する。
Next, the operation of the air
図6において、ステップ201で遮断弁V0と、第1開閉弁V1、第2開閉弁V2、第3開閉弁V3を全て開き、ステップ202で真空ポンプ3を駆動する。これにより、被検査体2の空間2a内の空気は排気管4及び第1、第2、第3排気細管5a、5b、5cを通って真空ポンプ3から外部に排気される。したがって、図5に示すように、真空計6が検出する圧力は低下してゆく。ステップ203で、真空ポンプ3を駆動してからt1秒が経過したか否かを判断し、経過していなければ真空ポンプ3による排気を継続する。t1秒が経過していれば、ステップ204で、真空計6の圧力P1を読み取る。ステップ105で圧力P1が所定の第1閾値Pth1以下であるか否かを判断する。圧力P1が第1閾値Pth1を超える場合、ステップ206でリーク有り(リークレベル:L1)と判断する。
In FIG. 6, in
圧力P1が第1閾値Pth1以下である場合、ステップ207で、遮断弁V0を閉じ、第1開閉弁V1、第2開閉弁V2、第3開閉弁V3は開いたままとする。ステップ208で、真空ポンプ3を駆動してからt2秒(遮断弁V0を閉じてからtb(tb>ta))が経過したか否かを判断し、経過していなければそのまま待機し、t2秒が経過していれば、ステップ209で、真空計6の圧力P2を読み取る。ステップ210で圧力P2が所定の第2閾値Pth2以下であるか否かを判断する。圧力P2が第2閾値Pth2を超える場合、ステップ211でリーク有り(リークレベル:L2)と判断する。
If the pressure P1 is less than or equal to the first threshold value Pth1, in step 207, the shutoff valve V0 is closed, and the first on-off valve V1, the second on-off valve V2, and the third on-off valve V3 are kept open. In
ステップ210で圧力P2が第1閾値Pth2以下である場合、ステップ212以降において、第1開閉弁V1、第2開閉弁V2、第3開閉弁V3のいずれかを閉じて、排気細管5a、5b、5cのコンダクタンスを段階的に小さくし、真空ポンプ3を駆動してからt3秒(遮断弁V0を閉じてからtc(tc>tb>ta))経過後に、真空計6の圧力を読み取り、第3閾値Pth3と比較して、リーク有となるまで同様のステップを繰り返す。なお、第1開閉弁V1、第2開閉弁V2、第3開閉弁V3を切り換える毎に、真空ポンプ3を駆動して圧力を低下してもよい。
If the pressure P2 is less than or equal to the first threshold value Pth2 in step 210, in step 212 and subsequent steps, one of the first on-off valve V1, the second on-off valve V2, and the third on-off valve V3 is closed, and the exhaust
図7のステップ237で、第1開閉弁V1を開、第2開閉弁V2及び第3開閉弁V3を閉じて、コンダクタンスを最小にしても、ステップ240で圧力P8が第8閾値Pth8以下である場合、ステップ242で被検査体2のリーク(漏れ)が許容以下であるとし、リーク無と判断し、検査を終了する。
Even if the first on-off valve V1 is opened, the second on-off valve V2 and the third on-off valve V3 are closed at step 237 in FIG. 7 to minimize the conductance, the pressure P8 is equal to or lower than the eighth threshold value Pth8 at
なお、第1実施形態と同様に、被検査体2に水や油が付着している場合は、真空ポンプ3により、一旦、被検査体2を100Pa以下に排気した後、清浄ガス導入部9により被検査体2に窒素(N2)、炭酸ガス(CO2)、アルゴン(Ar)等の清浄ガスを導入することができる。
As in the first embodiment, when water or oil adheres to the
<第3実施形態>
図1は本発明の第3実施形態に係るエアリーク検査装置1cを示す。このエアリーク検査装置1cは、制御部7にレベル設定部11を設けた以外は、第2実施形態のエアリーク検査装置1bと同じ構成を有しているので、対応する部分には同一符号を付して説明を省略する。
<Third Embodiment>
FIG. 1 shows an air
第3実施形態のエアリーク検査装置1cでは、レベル設定部11により、ユーザがリークレベルを予め設定できるようにし、設定されたリークレベルに応じて、第1、第2、第3開閉弁V1、V2、V3を開閉することにより第1、第2、第3排気細管5a、5b、5cを適宜組み合わせることで、設定されたリークレベルに合わせて、排気細管5a、5b、5cの合成コンダクタンスCを変更し、設定されたリークレベルでリークを検査することができる。また、設定されたリークレベルによる検査結果を見て、リークレベルを変更して、検査をやり直すこともできる。
In the air
次に、第3実施形態のエアリーク検査装置1cの動作を図9の圧力変化図、図10のフローチャートに基づき説明する。
Next, the operation of the air
まず、ステップ301で、レベル設定部11で設定されたリークレベルを読み取る。ステップ302において、遮断弁V0と第1開閉弁V1、第2開閉弁V2、第3開閉弁V3を全て開き、ステップ303で真空ポンプ2を駆動する。ステップ304で、真空ポンプ3を駆動してからt1秒が経過したか否かを判断し、経過していなければ真空ポンプ3による排気を継続する。t1秒が経過していれば、ステップ305で、真空計6の圧力P1を読み取る。ステップ306で圧力P1が所定の第1閾値Pth1以下であるか否かを判断する。圧力P1が第1閾値Pth1を超える場合、ステップ307でリーク有り(リークレベル:L1)と判断する。
First, in step 301, the leak level set by the
圧力P1が第1閾値Pth1以下である場合、ステップ308で、レベル設定器1で設定されたリークレベルに応じて、第1開閉弁V1、第2開閉弁V2、第3開閉弁V3の開閉を切り換え、ステップ309で、真空ポンプ3を駆動してからts秒が経過したか否かを判断し、経過していなければ真空ポンプ3による排気を継続する。ts秒が経過していれば、ステップ310で、真空計6の圧力Psを読み取る。ステップ311で圧力Psが所定の第1閾値Pths以下であるか否かを判断する。圧力Psが第1閾値Pthsを超える場合、ステップ312でリーク有り(リークレベル:Ls(設定リークレベル))と判断する。圧力Psが第1閾値Pths以下である場合、ステップS313でリーク無と判断する。ステップ314で、リークレベルの変更があるか否かを判断し、リークレベルの変更があれば、ステップ315でリークレベルを読み取り、ステップ308に戻り、同様のステップを繰り返す。リークレベルの変更が無ければ、終了する。
If the pressure P1 is less than or equal to the first threshold value Pth1, in step 308, the first on-off valve V1, the second on-off valve V2, and the third on-off valve V3 are opened / closed according to the leak level set by the
なお、第1実施形態と同様に、被検査体2に水や油が付着している場合は、真空ポンプ3により、一旦、被検査体2を100Pa以下に排気した後、清浄ガス導入部9により被検査体2に窒素(N2)、炭酸ガス(CO2)、アルゴン(Ar)等の清浄ガスを導入することができる。
As in the first embodiment, when water or oil adheres to the
本発明は、以上に実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で変更することができきる。例えば、図1、図4、図8において、チップ管2bとフィルタ8との間に開閉弁を設けて、検査の中止中においても当該開閉弁より下流側を排気して経路の清浄性を保つようにしてもよい。
The present invention is not limited to the embodiments described above, and can be modified within the scope of the invention described in the claims. For example, in FIG. 1, FIG. 4, and FIG. 8, an on-off valve is provided between the
1a、1b、1c…エアリーク検査装置
2…被検査体
2a…空間
2b…チップ管
3…真空ポンプ
4…排気管
4a…第1枝管
4b…第2枝管
4c…配管
4d…配管
4e…配管
5…排気細管
5a…第1排気細管
5b…第2排気細管
5c…第3排気細管
6…真空計
7…制御部
8…フィルタ
9…清浄ガス導入部
10…表示部
11…レベル設定部
V0…遮断弁
V…開閉弁
V1…第1開閉弁
V2…第2開閉弁
V3…第3開閉弁
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記排気管の前記真空計より下流側に遮断弁が設けられ、
前記排気管より細い径を有し、前記遮断弁より上流側から分岐し、前記遮断弁より下流側に接続された排気細管が設けられ、
前記遮断弁を開き、前記排気管と前記排気細管を介して前記被検査体を排気して、前記真空計の検出圧力が第1閾値に到達した後、前記遮断弁を閉じたとき、前記真空計の検出圧力が前記第1閾値より大きい第2閾値を越えるとリーク有りと判定する制御部が設けられていることを特徴とするエアリーク検査装置。 A vacuum pump, an exhaust pipe having one end connected to the object to be inspected and the other end connected to the vacuum pump, and a vacuum gauge connected to the exhaust pipe and detecting the pressure in the object to be inspected, An air leak inspection apparatus that inspects the presence or absence of leakage of the inspection object by increasing the detection pressure of the vacuum gauge after the inspection object is evacuated by a vacuum pump,
A shut-off valve is provided downstream of the vacuum gauge of the exhaust pipe,
The exhaust pipe has a smaller diameter, branches from the upstream side of the shut-off valve, and is provided with an exhaust thin pipe connected to the downstream side of the shut-off valve,
When the shut-off valve is closed and the shut-off valve is closed after the detected pressure of the vacuum gauge reaches the first threshold after the shut-off valve is opened and the inspection object is exhausted through the exhaust pipe and the exhaust narrow pipe. An air leak inspection apparatus, comprising: a control unit that determines that there is a leak when a pressure detected by a meter exceeds a second threshold value that is greater than the first threshold value.
所定時間後に前記被検査体の圧力が第1閾値に到達した後、前記排気管による排気を停止して前記排気細管のみで排気し、
前記被検査体の圧力が前記第1閾値より大きい第2閾値を越えるとリーク有りと判定するエアリーク検査方法。 Exhaust the object to be inspected with an exhaust pipe connected to the object to be inspected and an exhaust narrow pipe having a diameter smaller than that of the exhaust pipe,
After the pressure of the object to be inspected reaches a first threshold after a predetermined time, the exhaust pipe is stopped and exhausted only by the exhaust narrow pipe,
An air leak inspection method for determining that there is a leak when the pressure of the object to be inspected exceeds a second threshold value greater than the first threshold value.
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