JP2003329532A - リーク検査装置および被試験体装着治具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 比較的大きな面積を有するフィルム状被試験
体のリーク検査に適したリーク検査装置の提供。 【解決手段】 高分子フィルムＦを保持部６で保持す
る。高分子フィルムＦは保持部６によって全面が平面状
に保持され、ヘリウムガスは高分子フィルムＦの保持部
６と反対側の面に加圧される。そのため、高分子フィル
ムＦがガス圧により大きく変形したり破損したりするこ
とがない。高分子フィルムＦを通して空間１１側に漏出
したヘリウムガスは、搬送ガスの流れによってプローブ
取付部１６へと搬送される。搬送ガスは誘導壁１８ａ，
１８ｂにより空間１１内の全域に流通するため、空間１
１内のいずれの部分に漏出したヘリウムガスも滞留する
ことなくプローブ取付部１６へと搬送される。その結
果、素早くかつ確実にリークを検出することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フィルム状被試験
体、例えば燃料電池に用いられる透過膜のような高分子
フィルムをフィルム単体でリーク検査が行えるリーク検
査装置、およびフィルム状被試験体が装着され、装着状
態でリーク検査が行える被試験体装着治具に関する。

【０００２】

【従来の技術】固体電解質燃料電池では、電解質として
例えば高分子フィルムから成る透過膜に固体電解質を含
浸したものが使用され、この固体電解質層を挟んで一対
の多孔質電極を配置される。そして、一対の多孔質電極
の一方の電極の背面側に水素等の燃料ガスを供給し、他
方の電極の背面側に空気等の酸化剤ガスを供給する。固
体電解質層は酸素イオン（酸化物イオン）のイオン伝導
体として機能し、固体電解質層内を酸素イオンと燃料と
の電気化学反応を利用して、一対の電極から電気エネル
ギーを取り出す。

【０００３】ところで、電解質層を構成する透過膜にピ
ンホール等が存在すると、電解質層内を酸素イオンでは
なくて酸素分子が移動し、イオン反応ではなく通常の燃
焼現象が生じて電位を低下させるという問題がある。そ
のため、透過膜にピンホール等の構造的な欠陥が無いこ
とを検査する必要がある。このような燃料電池の透過膜
のリークを検査する装置の例としては、特開２００２−
５７７７号公報に開示されているようなヘリウムリーク
ディテクタがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開２
００２−５７７７号公報に開示されているヘリウムリー
クディテクタは、固体電解質層等が形成されて燃料電池
のセル内に組み付けられた透過膜の検査を行うものであ
って、透過膜単体で検査するものではない。そのため、
セル内に組み付けられた状態でしか検査することができ
なかった。

【０００５】本発明の目的は、比較的大きな面積を有す
るフィルム状被試験体のリーク検査を行うリーク検査装
置、およびフィルム状被試験体のリーク検査に適した被
試験体装着治具を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】発明の実施の形態を示す
図１に対応付けて説明する。 （１）請求項１の発明によるリーク検査装置は、フィル
ム状被試験体Ｆを平面状に保持し検査ガスが通過可能な
保持部６と、被試験体Ｆに対して検査ガスを保持部６方
向に加圧する加圧部１０と、被試験体Ｆを通して加圧部
１０側から検査ガスが漏出する漏出空間１１と、検査ガ
スを検出する検出部２，１７と、漏出空間１１に搬送ガ
スを供給して、漏出空間１１に漏出した検査ガスを搬送
ガスにより検出部２，１７へと搬送する検査ガス搬送機
構１９，Ｌ２，１４，１５とを備えて上述の目的を達成
する。 （２）請求項２の発明は、請求項１に記載のリーク検査
装置において、搬送ガスを漏出空間１１の全域に流通さ
せる誘導壁１８ａ，１８ｂを漏出空間１１に設けたもの
である。 （３）請求項３の発明による被試験体装着治具１は、フ
ィルム状被試験体Ｆを平面状に保持し検査ガスが通過可
能な保持部６と、被試験体Ｆに対して検査ガスを保持部
６方向に加圧する加圧部１０と、被試験体Ｆを通して加
圧部１０側から検査ガスが漏出する漏出空間１１と、検
査ガスを検出する検出装置２のガス採取部１７が接続さ
れる接続部１６と、漏出空間１１に搬送ガスを供給し
て、漏出空間１１に漏出した検査ガスを接続部１６に接
続されたガス採取部１７へと搬送する検査ガス搬送機構
１９，Ｌ２，１４，１５とを備えて上述の目的を達成す
る。

【０００７】なお、上記課題を解決するための手段の項
では、本発明を分かり易くするために発明の実施の形態
の図を用いたが、これにより本発明が発明の実施の形態
に限定されるものではない。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図を参照して本発明の実施
の形態を説明する。図１は本発明によるリーク検査装置
の一実施の形態を示す図である。図１において、１は被
試験体である高分子フィルムＦが装着される装着部であ
り、２はリークを検出するディテクタ本体である。本実
施の形態では、ディテクタ本体２としてヘリウムディテ
クターを使用する。装着部１のベース部４上には高分子
フィルムＦを保持する保持部６が設けられている。高分
子フィルムＦは、装着部１のカバー部５と保持部６とに
挟まれるように保持されている。

【０００９】ベース部４およびカバー部５にはＯリング
シール７，８が設けられている。カバー部５は、不図示
の固定治具によって保持治具６と共にベース部４に固定
される。Ｏリングシール７によって高分子フィルムＦと
カバー部５との間の円筒状空間１０と外部空間とが遮断
され、Ｏリングシール８によって保持部６とベース部４
との間の空間１１と外部空間とが遮断される。

【００１０】図２は保持部６を詳細に示す図であり、一
部分を破断面としたものである。保持部６は、内リング
２０と外リング２１とメッシュ２２とで構成されてい
る。メッシュ２２は、その周縁部２２ａが内リング２０
の外周面と外リング２１の内周面との間に挟まれるよう
に取り付けられている。内リング２０と外リング２１と
は溶接等により互いに固定されている。

【００１１】図１に戻って、カバー部５の中央部には、
検査ガスであるヘリウムガスを空間１０に導入するため
のヘリウムガスラインＬ１が接続されている。一方、ベ
ース部４には、空間１１に搬送ガスを供給する搬送ガス
供給源１９が搬送ガスラインＬ２を介して接続されてい
る。搬送ガスは貫通孔１４を介して空間１１に供給され
る。搬送ガスには検査ガスであるヘリウムガス以外のガ
スが用いられ、例えば、空気や窒素ガスなどが使用され
る。

【００１２】ベース部４には貫通孔１４と対向する位置
にも貫通孔１５が形成されており、高分子フィルムＦを
透過したヘリウムガスは搬送ガスとともに貫通孔１５を
通ってプローブ取付部１６に流入する。プローブ取付部
１６にはスニファープローブ１７が取り付けられ、プロ
ーブ取付部１６に流入したガスの一部がスニファープロ
ーブ１７によりディテクタ本体部２に吸引される。スニ
ファープローブ１７により吸引されなかった残りのガス
は、排気ラインを介して排気される。

【００１３】図３は、ベース部４の空間１１内における
搬送ガスの流れを示す図であり、ベース部４をカバー部
５側から見た図である。空間１１の部分には、誘導壁１
８ａ，１８ｂがベース部４から突出して形成されてい
る。この誘導壁１８ａ，１８ｂにより、貫通孔１４から
流入した搬送ガスは空間１１内の全領域を流れるように
誘導され、貫通孔１５を通ってプローブ取付部１６に搬
送される。

【００１４】図３において矢印Ｒ１は搬送ガスの流れを
示しており、貫通孔１４から空間１１に流入した搬送ガ
スは、誘導壁１８ａに衝突して斜め右上方向に流れる。
その後、搬送ガスは、誘導壁１８ａと空間１１の側壁と
の間を通り抜けて、空間１１の図示右側の領域に達す
る。この領域に流入した搬送ガスは、誘導壁１８ｂに衝
突して斜め左下方向へと流れを変えて、空間１１の左下
の領域に達する。その後、搬送ガスは誘導壁１８ｂと空
間１１の側壁との間の領域に流れ込み、貫通孔１５を通
ってプローブ取付部１６に排出される。

【００１５】このように、誘導壁１８ａ，１８ｂを用い
て搬送ガスを空間１１内の全領域に流れるようにするこ
とによって、ヘリウムを加圧された高分子フィルムＦの
どの部分にリーク箇所があっても容易に検出することが
可能となる。例えば、図３の符号Ｄで示すように高分子
フィルムＦの周辺部分にリーク箇所があった場合を考え
る。誘導壁１８ａ，１８ｂを設けなかった場合には、貫
通孔１４から空間１１に流入した搬送ガスは、その多く
が破線矢印Ｒ２に示すように直進して貫通孔１５から排
出されることになる。

【００１６】そのため、符号Ｄに示ように破線矢印Ｒ２
の経路から大きく離れた位置でヘリウムガスのリークが
あった場合には、空間１１側に漏れ出たヘリウムガスが
符号Ｄの付近に澱みやすく、リークが検出され難いとい
う欠点がある。一方、本実施の形態のように誘導壁１８
ａ，１８ｂを設けると、空間１１の周辺部も含めて全領
域に搬送ガスが流れ、空間１１側に漏れ出たヘリウムガ
スを確実に検出することができる。

【００１７】高分子フィルムＦのリーク検査を行う場合
には、保持部６の上に高分子フィルムＦを載置し、カバ
ー部５をベース部４に固定する。その後、搬送ガス供給
源１９から空間１１に一定の流量で搬送ガスを供給す
る。搬送ガスの流れが定常状態となったならば、空間１
０にヘリウムガスを供給する。このときのヘリウムガス
は０．２ＭＰａ・Ｇ程度の加圧状態で供給される。

【００１８】高分子フィルムＦにリークがあると、リー
クしたヘリウムガスはある程度の時間経過した後にプロ
ーブ取付部１６に達する。このヘリウムガスが混入した
搬送ガスの一部はスニファープローブ１７により吸引さ
れ、吸引された搬送ガス中のヘリウムガスがディテクタ
本体２により検出される。

【００１９】上述したように、本実施の形態のリーク検
査装置では、高分子フィルムＦの全面が保持部６によっ
て保持されているので、加圧状態のヘリウムガスでリー
ク検査を行うことができる。その結果、検出精度の向上
およびリーク判定に要する時間の短縮を図ることができ
る。このとき、高分子フィルムＦにはヘリウムガスの圧
力がベース部４方向に作用する。

【００２０】例えば、上述した例では、２ｋｇ／ｃｍ^２
程度の圧力が高分子フィルムＦに加わる。このとき、メ
ッシュ２２の部分の直径が１０ｃｍであると、高分子フ
ィルムＦには１５０ｋｇ程度の力が作用することにな
る。しかし、高分子フィルムＦは保持部６によって全面
が保持されているので、大きく変形したり破損したりす
ることがなくリーク検査に支障をきたすことがない。

【００２１】上述した実施の形態では保持部６を円形と
したが円形に限らない。また、検査ガスとしてヘリウム
を用いたが、ヘリウム以外のガスを用いても良い。

【００２２】以上説明した実施の形態と特許請求の範囲
の要素との対応において、空間１０は加圧部を、空間１
１は漏出空間を、ディテクタ本体２およびスニファープ
ローブ１７は検出部を、ディテクタ本体２は検出装置
を、スニファープローブ１７はガス採取部を、プローブ
取付部１６は接続部を、装着部１は被試験体装着治具
を、搬送ガス供給源１９，搬送ガスラインＬ２および貫
通孔１４，１５は検査ガス搬送機構をそれぞれ構成す
る。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
加圧された検査ガスを用いてフィルム状被試験体のリー
ク検査を行うことができる。被試験体は保持部により全
面が保持されるため、被試験体が検査ガスにより加圧さ
れても大きく変形したり破損したりするという問題が生
じない。また、誘導壁により搬送ガスが漏出空間の全域
に流通されるため、被試験体のいずれの部分にリーク箇
所があっても、リークを素早く確実に検出することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるリーク検査装置の一実施の形態を
示す図である。

【図２】保持部６を詳細に示す図である。

【図３】空間１１内における搬送ガスの流れを示す図で
ある。

【符号の説明】

１ 装着部 ２ ディテクタ本体 ４ ベース部 ５ カバー部 ６ 保持部 １０，１１ 空間 １４，１５ 貫通孔 １６ プローブ取付部 １７ スニファープローブ １８ａ，１８ｂ 誘導壁 １９ 搬送ガス供給源 ２０ 内リング ２１ 外リング ２２ メッシュ Ｆ 高分子フィルム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G067 AA41 BB02 BB30 BB34 CC13 DD17 DD18 5H026 AA06 EE18 5H027 AA06

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フィルム状被試験体を平面状に保持し検
   査ガスが通過可能な保持部と、 前記被試験体に対して検査ガスを前記保持部方向に加圧
   する加圧部と、 前記被試験体を通して前記加圧部側から検査ガスが漏出
   する漏出空間と、 検査ガスを検出する検出部と、 前記漏出空間に搬送ガスを供給して、前記漏出空間に漏
   出した検査ガスを前記搬送ガスにより前記検出部へと搬
   送する検査ガス搬送機構とを備えたことを特徴とするリ
   ーク検査装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のリーク検査装置におい
   て、 前記漏出空間に配設され、前記搬送ガスを前記漏出空間
   の全域に流通させる誘導壁を備えたことを特徴とするリ
   ーク検査装置。
3. 【請求項３】 フィルム状被試験体を平面状に保持し検
   査ガスが通過可能な保持部と、 前記被試験体に対して検査ガスを前記保持部方向に加圧
   する加圧部と、 前記被試験体を通して前記加圧部側から検査ガスが漏出
   する漏出空間と、 検査ガスを検出する検出装置のガス採取部が接続される
   接続部と、 前記漏出空間に搬送ガスを供給して、前記漏出空間に漏
   出した検査ガスを前記接続部に接続された前記ガス採取
   部へと搬送する検査ガス搬送機構とを備えたことを特徴
   とする被試験体装着治具。