JP2003121296A - 円筒型製品のリーク検査装置およびリーク検査用シール装置 - Google Patents
円筒型製品のリーク検査装置およびリーク検査用シール装置Info
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Abstract
とのできる円筒型製品のリーク検査用シール装置を提供
する。 【解決手段】 円筒型製品(38)のリーク検査に用い
られるリーク検査用シール装置(10)であって、前記
リーク検査用シール装置(10)は、前記円筒型製品
(38)の外径よりも大きな内径を有する円筒状に形成
され、前記リーク検査用シール装置(10)の内周面に
は、その内部が中空の弾性部材(12)が設けられ、前
記弾性部材(12)には、前記内部に流体を導入または
排出するための開口部が設けられ、前記開口部を介して
前記内部に前記流体が導入されたときに前記弾性部材
(12)が膨出して前記円筒型製品(38)の外周部に
密着する。
Description
ク検査装置およびリーク検査用シール装置に関する。
筒型固体電解質型燃料電池セルのリーク検査装置につい
て説明する。図7に示されるように、円筒型固体電解質
型燃料電池セル38は、多孔体のセラミックチューブ
(基体管)33の外周面に、各種材料からなる緻密な膜
(燃料極51、電解質52、インタコネクタ53および
空気極54)が製膜されている。
池としての運転も不十分となる。このことから、円筒型
固体電解質型燃料電池セルの各々についてリーク検査が
行われる。従来のリーク検査方法を図8に示す。
燃料極51、電解質52、インタコネクタ53および空
気極54が製膜されてなる燃料電池セルを示している
(図7参照)。燃料電池38の外周部には、燃料電池セ
ル38の被検査領域38aを密閉すべく、両側にOリン
グ141が装着される。さらに、それらのOリング14
1を燃料電池セル38の外周面に密閉支持するための治
具(フランジ)142が装着される。それらフランジ1
42には、被検査領域38aを密閉するための密閉容器
143が設けられる。密閉容器143には、その内部1
43aに空気を導入するための空気導入口144と、そ
の内部143aから空気を排出するための空気排出口1
45が設けられている。
145が閉じた状態で、空気導入口144から密閉容器
143の内部143aに空気が導入される。その内部1
43aの空気の圧力は、所定値に設定される。次に、燃
料電池セル38aの中空部38bには、一方側から水素
ガス(燃料)が導入され、他方側から排気される。中空
部38bの燃料ガスの圧力は、密閉容器143の内部1
43aの空気圧(上記所定値)よりも高く設定される。
38aの上記緻密性が不十分であると、中空部38b内
の水素が燃料電池セル38の被検査領域38aを通っ
て、密閉容器143の内部143aに漏れる(矢印A参
照)。その後、空気排出口145から内部143aの空
気を排出し、その空気に含まれる水素の量(比率)を検
出することによって、燃料電池セル38の上記緻密性の
検査を行う。
は、一本の燃料電池セル38に対してそれぞれ人手によ
りOリング141、フランジ142等を装着する必要が
ある。したがって、検査には多くの時間が必要であり、
円筒型製品の量産化に対して障害となっていた。
を、短時間で行うことのできる円筒型製品のリーク検査
装置およびリーク検査用シール装置を提供することにあ
る。
形態]で使用する番号・符号を用いて、[課題を解決す
るための手段]を説明する。これらの番号・符号は、
[特許請求の範囲]の記載と[発明の実施の形態]の記
載との対応関係を明らかにするために付加されたもので
あるが、[特許請求の範囲]に記載されている発明の技
術的範囲の解釈に用いてはならない。
装置(10)は、円筒型製品(38)のリーク検査に用
いられるリーク検査用シール装置(10)であって、前
記リーク検査用シール装置(10)は、前記円筒型製品
(38)の外径よりも大きな内径を有する円筒状に形成
され、前記リーク検査用シール装置(10)の内周面に
は、その内部が中空の弾性部材(12)が設けられ、前
記弾性部材(12)には、前記内部に流体を導入または
排出するための開口部が設けられ、前記開口部を介して
前記内部に前記流体が導入されたときに前記弾性部材
(12)が膨出して前記円筒型製品(38)の外周部に
密着する。
において、更に、前記弾性部材(12)の外周部に設け
られた環状または円筒状の支持部材(13)を備え、前
記支持部材(13)は、前記内部に前記流体が導入され
たときに前記弾性部材(12)が前記円筒型製品(3
8)の前記外周部から離間する向きに膨出することを阻
止するように設けられている。
C)は、円筒型製品(39)のリーク検査に用いられる
リーク検査用シール装置(10C)であって、前記リー
ク検査用シール装置(10C)は、前記円筒型製品(3
9)の内径よりも小さな外径を有する円筒状に形成さ
れ、前記リーク検査用シール装置(10C)の外周面に
は、その内部が中空の弾性部材(19f)が設けられ、
前記弾性部材(19f)には、前記内部に流体を導入ま
たは排出するための開口部が設けられ、前記開口部を介
して前記内部に前記流体が導入されたときに前記弾性部
材(19f)が膨出して前記円筒型製品(39)の内周
部に密着する。
円筒型製品(38)のリーク検査を行う円筒型製品のリ
ーク検査装置であって、その内部(41a)に前記円筒
型製品(38)が配置される密閉容器(41)と、前記
密閉容器(41)の前記内部(41a)に前記円筒型製
品(38)の内周部(38b)に入れられる第1流体と
は異なる第2流体を導入/排出するための流体導入/排
出部(41b、41c)と、前記密閉容器(41)の前
記内部(41a)に対して前記円筒型製品(38)の前
記内周部(38b)をシールするためのリーク検査用シ
ール装置(10)とを備え、前記リーク検査用シール装
置(10)は、前記円筒型製品(38)の外径よりも大
きな内径を有する円筒状に形成され、前記リーク検査用
シール装置(10)の内周面には、その内部が中空の弾
性部材(12)が設けられ、前記弾性部材(12)に
は、前記内部に流体を導入または排出するための開口部
が設けられ、前記開口部を介して前記内部に前記流体が
導入されたときに前記弾性部材(12)が膨出して前記
円筒型製品(38)の外周部に密着する。
いて、前記リーク検査用シール装置(10)は、更に、
前記弾性部材(12)の外周部に設けられた環状または
円筒状の支持部材(13)を有し、前記支持部材(1
3)は、前記内部に前記流体が導入されたときに前記弾
性部材(12)が前記円筒型製品(38)の前記外周部
から離間する向きに膨出することを阻止するように設け
られている。
る円筒型製品のリーク検査装置の実施の形態を以下に説
明する。
装置は、円筒型固体電解質型燃料電池の基体管(セラミ
ックスチューブ)に燃料極、電解質、インタコネクタ、
空気極が製膜されたもの(図7)に対して行われる。
示すように、燃料電池セル38は、基体管33、燃料極
51、電解質52、インタコネクタ53、空気極54か
ら構成されている。
ーク検査装置は、燃料電池セル38の製造後、品質管理
の一環として常温にて全ての燃料電池セル38のそれぞ
れに対して適用される。
円筒型製品のリーク検査装置の要部を示す側断面図であ
る。図1において、符号10はシール装置である。シー
ル装置10は、燃料電池セル38の外周部をシールす
る。
ク検査装置の全体構成を概略的に示す側断面図である。
図2に示すように、シール装置10は、燃料電池セル3
8の長手方向両端部のそれぞれに装着される。
料電池セル38の被検査領域38aと、燃料電池セル3
8の長手方向端部側との間を、シーリングするために装
着される。符号21aは、燃料電池セル38の中空部3
8bに燃料(水素)を供給するための燃料供給管であ
り、符号21bは、燃料電池セル38の中空部38bに
燃料(水素)を排出するための燃料排出管である。符号
22は、燃料供給管21aまたは燃料排出管21bと一
体的に設けられたグリップ部材である。シール装置10
は、燃料供給管21aおよび燃料排出管21bのそれぞ
れと燃料電池セル38の中空部38bとが気密に接続さ
れた状態で、グリップ部材22に保持される。
供給管21a、燃料排出管21bおよびグリップ部材2
2は、密閉容器41内に気密性が保持された状態で収納
されている。密閉容器41には、その内部41aに空気
を導入するための空気導入口41bと、その内部41a
から空気を排出するための空気排出口41cが設けられ
る。
41cが閉じた状態で、空気導入口41bから密閉容器
41の内部41aに空気が導入される。その内部41a
の空気の圧力は、所定値に設定される。次に、燃料電池
セル38aの中空部38bには、燃料供給管21aから
水素ガス(燃料)が導入され、燃料排出管21bから排
気される。中空部38bの燃料ガスの圧力は、密閉容器
41の内部41aの空気圧(上記所定値)よりも高く設
定される。
38aの上記緻密性が不十分であると、中空部38b内
の水素が燃料電池セル38の被検査領域38aを通っ
て、密閉容器41の内部41aに漏れる。その後、空気
排出口41cから内部41aの空気を排出し、その空気
に含まれる水素の量(比率)を検出(ガスクロマトグラ
フィー)することによって、燃料電池セル38の上記緻
密性の検査を行う。
構成について説明する。
11と、第2ゴム(弾性)部材12と、環状部材13と
を有している。
のそれぞれは、互いに同じ高さを有する円筒状に形成さ
れている。第1ゴム部材11および第2ゴム部材12の
それぞれは、内部が中空に形成されている。第2ゴム部
材12の内部に空気が導入されることにより膨らむ。第
2ゴム部材12の内部に空気が導入されて、第2ゴム部
材12が膨らむと、シール装置10に密着された第1ゴ
ム部材11を外側から押圧し、燃料電池セル38がシー
ルされる。
12の内周面は、接合されている。
38の外径よりも大きく形成されている。第1ゴム部材
11の内周面は、燃料電池セル38の外周面と接触して
いる。
入/排出するための開口部が形成されている。第2ゴム
部材12の外周面には、環状部材13が接着剤で固定的
に貼り付けられている。
などの金属で形成されている。環状部材13には、その
径方向を貫通する開口部13aが形成されている。
cとを有している。基部13bは、その高さが第1ゴム
部材11および第2ゴム部材12と等しい薄肉の円筒状
に形成されている。縁部13cは、基部13bの高さ方
向中央部から外方に突出するように設けられ、その高さ
寸法が第1ゴム部材11および第2ゴム部材12よりも
小さく厚肉に形成されている。開口部13aは、縁部1
3cの高さ方向中央部に形成されている。
ゴム部材12の内部に外部から空気が供給されると、そ
の空気は、第2ゴム部材12の内部に導入され、第2ゴ
ム部材12は膨らむ。その空気は、所定圧(2Kg/c
m2)で供給される。第2ゴム部材12の外周側は、環
状部材13によって押えられているため、第2ゴム部材
12が膨らむと、第1ゴム部材11の内周面は、燃料電
池セル38の外周面と密着し、これにより、燃料電池セ
ル38がシールされる。
11および第2ゴム部材12の2重のゴム部材を用いて
いるが、必ずしも2重にする必要は無く、単一のゴム部
材で構成されることができる。
類の燃料電池セル38に対応可能なように、燃料電池セ
ル38の長さに応じて、図2の左右方向に移動自在とさ
れる(図2中矢印参照)。
および第2ゴム部材12が膨らんでいない状態で、シー
ル装置10を燃料電池セル38に取り付け、その後、開
口部13aを介して空気を供給することで、シール機能
を果たすので、従来よりも作業性に優れ、作業時間が少
なくて済む。シール装置10を燃料電池セル38から取
り外すときには、開口部13aから空気を排出し、第1
ゴム部材11の内周面と燃料電池セル38の外周面との
密着状態を解除してから行う。
第2実施形態について説明する。
装置10に代えて、シール装置10Aが用いられる。シ
ール装置10Aは、ゴム部材11Aと、環状部材14と
を有している。
る。ゴム部材11Aの内部は、中空に形成される。ゴム
部材11Aの内径は、燃料電池セル38の外径よりも大
きく形成されている。
第1金属部材14bと、薄肉ゴム部材14cと、第2金
属部材14dとを備えている。
形成され、その高さ方向中央部には、外方に向けて突出
するように設けられた縁部14eが形成されている。縁
部14eには、環状部材本体14aの径方向を貫通する
貫通孔14fが形成されている。
US)などの金属で形成されている。第1金属部材14
bは、環状部材本体14aの内周面と上下面と外周面の
一部を連続して覆うように設けられている。
aの内周面と上下面と外周面を連続して覆うように第1
金属部材14bの外側に設けられている。第2金属部材
14dは、ステンレス鋼(SUS)などの金属で形成さ
れている。第2金属部材14dは、環状部材本体14a
の外周面のうち第1金属部材14bで覆われていない部
分に薄肉ゴム部材14cを押し付けるように薄肉ゴム部
材14cの外側に設けられている。
同じ位置に貫通孔が設けられている。これにより、貫通
孔14fを介して外部から導入された空気は、第1金属
部材14bの貫通孔を通り薄肉ゴム部材14c内部に導
入される。薄肉ゴム部材14cの内部に空気が導入され
ると、薄肉ゴム部材14cおよびゴム部材11Aが膨ら
む。ゴム部材11Aが膨らむことにより、シール装置1
0Aは、燃料電池セル38の外周面をシールする。
(c)を参照して、第3実施形態について説明する。
装置が燃料電池セルに装着された状態を示す側断面図で
ある。図4(b)および図4(c)は、図4(a)に示
される状態の分解図である。
装置10に代えて、シール装置10Bが用いられる。シ
ール装置10Bは、燃料電池セル38の外周部に設けら
れるOリング15と、ゴム部材16と、環状部材17と
を有している。
Bの取付けに際しては、最初に、Oリング15が、燃料
電池セル38の外周部に装着される。
る。ゴム部材16は、内部が中空に形成されており、そ
の内部に空気が導入されることにより膨らむ。
の外径よりも大きく形成されている。ゴム部材16の内
周面は、Oリング15と接触している。ゴム部材16の
内部に空気が導入されて、図4(a)に示されるよう
に、ゴム部材16が膨らむと、シール装置10Bに装着
されたOリング15を外側から押圧し、ゴム部材16と
Oリング15が密着する。これにより、燃料電池セル3
8がシールされる。
排出するための開口部が形成されている。ゴム部材16
の外周面には、環状部材17が接着剤で固定的に貼り付
けられている。
などの金属で形成されている。環状部材17には、その
径方向を貫通する開口部17aが形成されている。環状
部材17の開口部17aと、ゴム部材16の上記開口部
は、それらの位置が互いに一致するように設けられてい
る。
cとを有している。基部17bは、その高さがゴム部材
16と等しい薄肉の円筒状に形成されている。縁部17
cは、基部17bの高さ方向中央部から外方に突出する
ように設けられ、その高さ寸法がゴム部材16よりも小
さく厚肉に形成されている。開口部17aは、縁部17
cの高さ方向中央部に形成されている。
部材16の内部に外部から空気が供給されると、その空
気は、ゴム部材16の内部に導入されゴム部材16は膨
らむ。その空気は、所定圧(2Kg/cm2)で供給さ
れる。ゴム部材16の外周側は、環状部材17によって
押えられているため、ゴム部材16が膨らむと、ゴム部
材16の内周面は、Oリング15および燃料電池セル3
8の外周面と密着し、これにより、燃料電池セル38が
シールされる。
Bの高さ方向端部には、ゴム製の拡径された縁部18が
形成されている。シール装置10Bの縁部18は、燃料
供給管21aまたは燃料排出管21bと燃料電池セル3
8の中空部38bとが気密に接続される(グリップ部材
22に保持される)ときの密閉性を確保する。このゴム
製の縁部18は、ゴム部材16と同体的であることがで
き、その内部に空気が導入されてゴム部材16が膨らん
だときに、同時に縁部18も膨らむことができる。これ
により、燃料供給管21aまたは燃料排出管21bと燃
料電池セル38の中空部38bとの接続部の気密性が確
保される。
参照して、第4実施形態について説明する。
ク検査装置の全体構成を示す側面図であり、空気導入前
の状態を示している。図6は、第4実施形態の円筒型製
品のリーク検査装置の全体構成を示す側面図であり、空
気導入後の状態を示している。
から第3実施形態のシール装置が燃料電池セル38の外
周部をシールしていたのと異なり、円筒形ワーク39の
内周部をシールする。
円筒形ワーク39の被検査領域39aと、円筒形ワーク
39の長手方向端部(開口部)との間を、シーリングす
るために装着される。
性が保持された状態で固定されている。密閉容器44に
は、その内部44aに空気を導入し、また、その内部4
4aの空気を排出するための空気導入排出管44bが設
けられている。
状に形成された装置本体19aと、装置本体19aの中
空部には、二重管が設けられている。その二重管の内管
19bは、円筒形ワーク39の中空部39bに開口して
おり、外部からの試験ガス(例えば燃料ガス(水素))
の供給、排出のために用いられる。その二重管の外管1
9cには、密閉容器44の外部にて装置本体19aの外
周面に開口する開口部19dと、密閉容器44の外部に
て装置本体19aの外周面に開口する開口部19eとを
有している。
に位置する外周部には、開口部19eを覆う位置に周方
向全体にゴム中空体19fが設けられている。ゴム中空
体19fは、外部から開口部19d、外管19c、開口
部19eを介して空気が導入されると、装置本体19a
の径方向外側に膨らみ、円筒形ワーク39の内周面に密
着する。これにより、円筒形ワーク39がシールされ
る。
出管44bから密閉容器44の内部44aに空気が導入
される。その内部44aの空気の圧力は、所定値に設定
される。次に、円筒形ワーク39の中空部39bには、
内管19bから水素ガス(燃料)が供給される。この場
合、図6に示すように、左右一対のシール装置10Cの
内管19bの双方から水素ガスが供給され、中空部39
bは設定された圧力に加圧された状態とされる。中空部
39bの燃料ガスの圧力は、密閉容器44の内部44a
の空気圧(上記所定値)よりも高く設定される。
39aの緻密性(または気密性)が不十分であると、中
空部39b内の水素ガスが円筒形ワーク39の被検査領
域39aを通って、密閉容器44の内部44aに漏れ
る。その後、空気導入排出管44bから内部44aの空
気を排出し、その空気に含まれる水素の量(比率)を検
出することによって、円筒形ワーク39の上記緻密性の
検査を行う。
よれば、リーク検査を短時間で行うことが可能となる。
の第1実施形態の要部を示す側断面図である。
の第1実施形態の全体構成を概略的に示す側断面図であ
る。
の第2実施形態の要部を示す側断面図である。
査装置の第3実施形態に係るシール装置が燃料電池セル
に装着された状態を示す側断面図である。図4(b)お
よび図4(c)は、図4(a)に示される状態の分解図
である。
の第3実施形態の空気供給前の状態を示す側面図であ
る。
の第3実施形態の空気供給後の状態を示す側面図であ
る。
の第1から3の実施形態において、検査される燃料電池
の構造を示す側面図である。
説明するための側面図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 円筒型製品のリーク検査に用いられるリ
ーク検査用シール装置であって、 前記リーク検査用シール装置は、前記円筒型製品の外径
よりも大きな内径を有する円筒状に形成され、 前記リーク検査用シール装置の内周面には、その内部が
中空の弾性部材が設けられ、 前記弾性部材には、前記内部に流体を導入または排出す
るための開口部が設けられ、前記開口部を介して前記内
部に前記流体が導入されたときに前記弾性部材が膨出し
て前記円筒型製品の外周部に密着するリーク検査用シー
ル装置。 - 【請求項2】 請求項1記載のリーク検査用シール装置
において、 更に、 前記弾性部材の外周部に設けられた環状または円筒状の
支持部材を備え、 前記支持部材は、前記内部に前記流体が導入されたとき
に前記弾性部材が前記円筒型製品の前記外周部から離間
する向きに膨出することを阻止するように設けられてい
るリーク検査用シール装置。 - 【請求項3】 円筒型製品のリーク検査に用いられるリ
ーク検査用シール装置であって、 前記リーク検査用シール装置は、前記円筒型製品の内径
よりも小さな外径を有する円筒状に形成され、 前記リーク検査用シール装置の外周面には、その内部が
中空の弾性部材が設けられ、 前記弾性部材には、前記内部に流体を導入または排出す
るための開口部が設けられ、前記開口部を介して前記内
部に前記流体が導入されたときに前記弾性部材が膨出し
て前記円筒型製品の内周部に密着するリーク検査用シー
ル装置。 - 【請求項4】 円筒型製品のリーク検査を行う円筒型製
品のリーク検査装置であって、 その内部に前記円筒型製品が配置される密閉容器と、 前記密閉容器の前記内部に前記円筒型製品の内周部に入
れられる第1流体とは異なる第2流体を導入/排出する
ための流体導入/排出部と、 前記密閉容器の前記内部に対して前記円筒型製品の前記
内周部をシールするためのリーク検査用シール装置とを
備え、 前記リーク検査用シール装置は、前記円筒型製品の外径
よりも大きな内径を有する円筒状に形成され、 前記リーク検査用シール装置の内周面には、その内部が
中空の弾性部材が設けられ、 前記弾性部材には、前記内部に流体を導入または排出す
るための開口部が設けられ、前記開口部を介して前記内
部に前記流体が導入されたときに前記弾性部材が膨出し
て前記円筒型製品の外周部に密着する円筒型製品のリー
ク検査装置。 - 【請求項5】 請求項4記載の円筒型製品のリーク検査
装置において、 前記リーク検査用シール装置は、 更に、 前記弾性部材の外周部に設けられた環状または円筒状の
支持部材を有し、 前記支持部材は、前記内部に前記流体が導入されたとき
に前記弾性部材が前記円筒型製品の前記外周部から離間
する向きに膨出することを阻止するように設けられてい
る円筒型製品のリーク検査装置。
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