JP2004045289A - リーク検査装置及びリーク検査方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】被検査物である包装袋を変形破壊させることなく、その密封性を高精度に検査すること。また被検査物が不良品の場合、検査開始時からＮＧ判定が即時にできるようにすること。
【解決手段】チャンバ５１を設け、被検査物が収納された包装体Ｂを入れる。第１の弁５９の開又は閉により包装体Ｂを外気と開放又は密閉の状態に保持する。排気ポンプ５４を用いて第３の弁５８を介してチャンバ５１内のガスを大気側に排気する。ガスリークディテクタ５３Ｂは、第２の弁５６を介してチャンバ５１から流入されるトレーサガスの含有量を検出する。判定手段５３ａはガスリークディテクタ５３Ｂが規定量以上のトレーサガスを検出したとき、リーク有りと判定する。
【選択図】 図１
【解決手段】チャンバ５１を設け、被検査物が収納された包装体Ｂを入れる。第１の弁５９の開又は閉により包装体Ｂを外気と開放又は密閉の状態に保持する。排気ポンプ５４を用いて第３の弁５８を介してチャンバ５１内のガスを大気側に排気する。ガスリークディテクタ５３Ｂは、第２の弁５６を介してチャンバ５１から流入されるトレーサガスの含有量を検出する。判定手段５３ａはガスリークディテクタ５３Ｂが規定量以上のトレーサガスを検出したとき、リーク有りと判定する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薬液などが充填され密封袋を更に包装する包装袋又は包装容器の漏洩テストに関わる技術であり、特に包装袋や包装容器が収納された包装体に対して、包装体のまま包装袋や包装容器の密封性の良否をトレーサガス分析を用いて検査するリーク検査装置及びリーク検査方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば薬液が充填された薬液パックを密封袋と呼ぶとき、密封袋はフィルム状の樹脂で製造される。これらの密封袋を更に包装するために包装袋又は包装容器が用いられる。このような包装袋や包装容器の密封性の良否を判定するために、各種の所謂漏洩試験装置（リーク検査装置）が用いられる。図１０に示すものは、真空吹き付け方式と呼ばれるものである。包装容器や包装袋を被試験体１（ワーク又は被検査物ともいう）とするとき、この被試験体１に対して弁２を介してリークディテクタ３を接続し、弁４を介して粗引ポンプ５を接続する。そしてトレーサガスとしてＨｅガスを充填したガスボンベ６を用意し、このガスボンベ６にガス吹き付け管７を取り付ける。
【０００３】
検査時には、粗引ポンプ５により被試験体１の内部のガス（空気）を排気し、弁２を開にしてリークディテクタ３を動作させる。そしてガスボンベ６のＨｅガスをガス吹き付け管７を用いて被試験体１の外部に吹き付ける。この場合、被試験体１の何れかに漏洩箇所があれば、この箇所からＨｅガスが被試験体１の内部に吸い込まれる。こうしてリークディテクタ３によりＨｅガスが検出される。
【０００４】
次に図１１に示すものは、真空フード方式と呼ばれるものである。図１０の場合と同様に、被試験体１０に対して弁１１を介してリークディテクタ１２を接続する共に、弁１３を介して粗引ポンプ１４を接続する。次に被試験体１０をフード１５で密閉状態となるよう囲む。
【０００５】
検査時には、弁１３を開にして粗引ポンプ１４により被試験体１０の内部のガス（空気）を排気する。そして弁１３を閉にすると共に弁１１を開にして、フード１５内にＨｅガスを充填する。そしてリークディテクタ１２を動作させると、被試験体１０の何れかに漏洩箇所があれば、この箇所からＨｅガスが被試験体１０の内部に吸い込まれる。こうしてリークディテクタ１２の方にＨｅガスが移送されてリークの有無が検出される。この方法によれば、被試験体１０の全体のリークの有無が判定でき、そのリーク量を定量的に検出できる。
【０００６】
次に図１２に示すものは、真空内圧方式と呼ばれるものである。図１１の場合と同様に、被試験体２０を気密保持するためにチャンバ２１を設ける。そして予め被試験体２０の内部にＨｅガスを封入しておく。このチャンバ２１に対して弁２２を介してリークディテクタ２３を接続する共に、弁２４を介して粗引ポンプ２５を接続する。
【０００７】
検査時には、弁２４を開にして粗引ポンプ２５によりチャンバ２１の内部のガス（空気）を排気する。そして弁２４を閉にすると共に弁２２を開にして、リークディテクタ２３を動作させる。被試験体２０の何れかに漏洩箇所があれば、この箇所からＨｅガスがチャンバ２１に吸い出される。こうしてリークディテクタ２３の方にＨｅガスが移送されてリークの有無が検出される。
【０００８】
次に図１３に示すものは、スニファー法と呼ばれるものである。被試験体３０に予めＨｅガスを充填しておく。リークディテクタ３１に対して弁３２を介してスニファープローブ３３を接続する。
【０００９】
検査時には、Ｈｅガスガ充填された被試験体３０にスニファープローブ３３を近づけ、被試験体３０の外面を走査する。被試験体３０の何れかに漏洩箇所があれば、この箇所からＨｅガスが吹き出す。スニファープローブ３３が漏洩箇所から出力されるＨｅガスを吸い込み、リークディテクタ３１がリークの有無を検出する。
【００１０】
次に図１４に示すものは、積分法と呼ばれるものである。図１２の場合と同様に、被試験体４０を気密保持するためフード４１を設ける。このフード４１に対して弁４２を介してリークディテクタ４３を接続する。また弁４４を介してポンプ４５を接続する。そして予め被試験体４０の内部にＨｅガスを封入しておく。
【００１１】
検査時には、弁４４を開にし、弁４２を閉にしてポンプ４５によりフード４１の内部のガス（空気）を排気する。そして弁４４を閉にして被試験体４０を長時間放置する。この間弁４２を開にしてリークディテクタ４３を動作させる。被試験体４０の何れかに漏洩箇所があれば、この箇所からＨｅガスがフード４１に吸い出され、リークディテクタ４３の方にＨｅガスが移送されてリーク量が検出される。この単位時間のリーク量を積算することにより、微小なリークを定量的に検出することができる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
以上のようなリーク検出装置を用いたとき、被検査物が例えば金属タンク等のように金属その他の剛性体で構成される場合は、チャンバ又はフードの内部を排気したときに、被検査物の内部と外部との差圧によってその形状が大きく変形することは少ない。勿論、被検査物である袋又は容器の変形は、外界が完全真空下の場合と、外界が大気圧より少し負圧になる場合とでは異なる。本発明では、被検査物のリーク検査を、通常の排気ポンプを用いて実現できる程度の負圧を検査条件にしている。
【００１３】
しかし被検査物が、フィルムや肉厚の薄い樹脂等の軟物質製で構成される場合、被検査物の内部と外部との差圧が前記の負圧程度であってもその形状が大きく変形する。このような軟物質製の被検査物として、食品業界や医薬品業界で用いられるプラスチックの包装袋やプラスチックの包装容器がある。
【００１４】
このような材質で薄肉状に構成された包装袋や包装容器が被検査物である場合、リーク検査時に被検査物の内部と外部との差圧が生じると、包装袋や包装容器が膨張し、その接着部分や融着部分で破損が生じてしまう。このような包装袋や包装容器は複数個まとめて包装される場合が多い。即ち、取引上の理由からも、生産箇所から販売地点又は消費地点までの輸送上の理由からも、元の包装袋や包装容器より更に大きな形状の袋や箱にまとめて収納される。この状態を以降では包装体という。このような包装体も被検査物として上記のような条件下でリーク試験を行うと、個々の包装袋や包装容器が膨張し、包装体が破壊されてしまう。
【００１５】
このような被検査物の変形や破壊を防止するために工夫が施された技術が、以下に示す公報に開示されている。特開昭５２−９４１８８号公報（文献１）に開示されたものは、被検査物であるワークの膨張を規制する目的で、ワークより若干大きい枠筐を用意するとしている。そしてこの枠筐を金網や格子で構成し、リーク試験時にチャンバの負圧がワークに与えられるようにする。この場合、ワークの内部と外部とで差圧が生じたとき、ワークの膨張が枠筐により規制される。
【００１６】
次に特開平９−１８９６３８号公報（文献２）に開示されたものは、被検査ワークの膨張を規制する目的で規制板を設けている。この規制版の位置を被検査ワークの大きさに応じて可動できるようにしている。更に被検査ワークを検査用真空室から出し入れできるように、ローラコンベアやモータローラを検査用真空室の内外に設置している。このような構成により、リーク試験の連続性を確保したり、作業性の向上を図っている。
【００１７】
次に特開平１０−３８７４６号公報（文献３）に開示されたものは、薄物試験体を収納するチャンバに対して気体導入管と、真空ポンプに接続される排気管とを取り付け、気体導入管と排気管に夫々流量調整バルブを取り付けたものである。こうして、薄物試験体が変形しないようにチャンバ内の圧力を調整するようにしている。
【００１８】
Ｈｅ等のトレーサガスの漏れを高精度に測定するガスリークディテクタの質量分析器は、一般に真空度が高い程、例えば１ｋＰａ以下の値でないと動作しないものが多い。ここではＨｅリークディテクタとして、電磁界偏向型の質量分析器が用いられる。この分析器ではＨｅガスが加速された電子の衝突によって＋のイオンに変換される。この＋イオンは電界と磁界によって偏向される。＋イオンは磁束密度と比電荷で決定される半径で円運動又はヘリカル運動を行う。このとき所定位置にスリットを設け、所定の比電荷を持つイオン（Ｈｅイオン）のみを捕捉することにより、Ｈｅイオンの存在量を計測することができる。このようなリークディテクタでは、イオン又は電子の自由工程長が長い方がよく、この意味で測定感度は真空度に関係する。
【００１９】
また前述したスニファー法の場合は、大気圧下（約１０１ｋＰａ）での検出に用いられるものであり、真空下では使用できない。このためスニファー法の場合、真空引きの工程後に大気開放を行い、その後にリーク検査を行うという方法や、被検査ワークにＨｅガスを加圧充填する方法、又は被検査ワークを押圧変形させる方法等がとられている。
【００２０】
前述した文献１や２の方法では、被検査ワークをチャンバ内に保持し、チャンバを真空ポンプやその他の排気手段を用いて真空にする。次に一定時間チャンバの真空度を保持してから大気圧に戻す。その後はバルブの操作によってＨｅリークディテクタ又はその他のトレースガス検出装置とチャンバとを、配管及び弁を介して接続し、リーク検査を行うようになっている。
【００２１】
このような検査方法の場合、真空引き開始から大気開放までの所定時間は、Ｈｅリークディテクタとチャンバとが連通されないため、リーク検査を行うことができない。また被検査物の欠陥であるピンホールの径が大きいか、ピンホールの数が多いとき、これらの部分から多量のＨｅガスが漏れてくる。このような場合、チャンバの内部は漏れ出たＨｅガスで満たされ、周囲のＨｅガスの濃度も上昇する。このような場合、Ｈｅガスの濃度を下げて装置を安定させる必要がある。このため、チャンバ内や配管等に対して掃気の作業が必要となる。またＨｅリークディテクタ自身が安定なレベルまで移行するのに時間がかかる。このような処理が生じると、被検査物の検査時間がかかり過ぎ、ひいては包装袋や包装容器の生産性が著しく低下するという問題が生じる。
【００２２】
次に文献３の方法について考える。チャンバ内のガスを排気したとき、包装袋の内部圧力をＰ１とし、包装袋の外部圧力、即ちチャンバ内の圧力をＰ２とする。包装袋のリーク部から漏れ出るガスの流量Ｑは、次の式のようになる。
Ｑ＝Ｃ（Ｐ１−Ｐ２）
尚、定数Ｃはリーク部におけるガスの通り易さを表す係数であり、一般にコンダクタンスと呼ばれる。
【００２３】
この式からも判るように、包装袋が軟質な樹脂フィルムで構成されるとき、包装袋は内外の差圧により容易に変形する。食品業界や薬品業界に用いられる密封袋や包装袋の場合、変形が生じない程度の真空度とは、Ｐ１≒Ｐ２の状態であると言える。これではＱ≒０が成立し、包装袋から必要量のトレーサガスが得られず、充分な検出精度が確保されないことになる。
【００２４】
また文献３の方法では、チャンバ内を微真空に保つため、真空ポンプの排気速度を低く設定して真空度を一定に調整したり、流量調整バルブを併設してここで流量を調整する必要がある。このためリーク検査装置の構造が複雑になる。また真空ポンプの排気速度を低く設定すると、チャンバの容量が大きい場合、所望の真空度に到達する時間がかかり過ぎ、生産性が低下する。
【００２５】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、被検査物が挿入された状態で、短時間でチャンバ内におけるトレーサガスの状態を安定化させ、被検査物の内部圧力とチャンバ内の圧力とに差圧がある場合にも、被検査物を変形破壊させることなく、被検査物の密封性を高精度に検査できるリーク検査装置及びリーク検査方法を実現することを目的とする。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために、本願の請求項１の発明は、フィルム状素材から成る包装袋又は包装容器をワークとするとき、前記ワークにトレーサガスを充填して密封状態にし、前記ワークを１個又は複数個収納した包装体の状態で前記ワークの漏洩検査を行うリーク検査装置であって、第１の弁の開又は閉により前記ワークが収納された包装体を外気と開放又は密閉の状態に保持するチャンバと、第２の弁を介して前記チャンバから流入されるガスに対して前記トレーサガスの含有量を検出するガスリークディテクタと、第３の弁を介して前記チャンバ内のガスを大気側に排気する排気ポンプと、前記第２の弁及び第３の弁が開のとき、ガスリークディテクタが規定量以上の前記トレーサガスを検出したとき、前記ワークにリーク有りと判定する判定手段と、を具備することを特徴とするものである。
【００２７】
本願の請求項２の発明は、請求項１記載のリーク検査装置において、前記ガスリークディテクタの内部と大気側とを開又は閉にする第４の弁を更に設け、前記ガスリークディテクタが規定量以上の前記トレーサガスを検出した後は、前記第２の弁を閉にし、前記第４の弁を開にすることを特徴とするものである。
【００２８】
本願の請求項３の発明は、請求項１又は２記載のリーク検査装置において、前記チャンバが排気状態にあるとき、前記包装体の膨張を抑止する規制板を設けたことを特徴とするものである。
【００２９】
本願の請求項４の発明は、請求項１又は２記載のリーク検査装置において、前記ガスリークディテクタの感応圧力範囲は、大気圧〜１０ｋＰａであることを特徴とするものである。
【００３０】
本願の請求項５の発明は、フィルム状素材から成る密封袋又は密閉容器をワークとするとき、前記ワークにトレーサガスを充填して密封状態にし、前記ワークを１個又は複数個収納した包装体の状態で前記ワークの漏洩検査を行うリーク検査方法であって、第１の弁の開又は閉により前記ワークが収納された包装体を外気と開放又は密閉の状態に保持するチャンバと、第２の弁を介して前記チャンバから流入されるガスに対して前記トレーサガスの含有量を検出するガスリークディテクタと、第３の弁を介して前記チャンバ内のガスを大気側に排気する排気ポンプと、を具備するリーク検査装置において、リーク検査の開始時には前記包装体を前記チャンバに入れ、前記第１の弁を閉、前記第２の弁を開、前記第３の弁を開にして前記排気ポンプを動作させ、前記チャンバの真空度が設定値に達したとき、前記第３の弁を閉して前記チャンバの真空状態を一定時間保持し、その後第１の弁を開にすることにより、前記チャンバ内を大気圧に開放し、前記第２の弁及び第３の弁の開後から前記チャンバ内の大気開放までの任意に時間に、前記ガスリークディテクタが規定量以上の前記トレーサガスを検出したとき、前記ワークにリーク有りと判定することを特徴とするものである。
【００３１】
本願の請求項６の発明は、フィルム状素材から成る密封袋又は密閉容器をワークとするとき、前記ワークにトレーサガスを充填して密封状態にし、前記ワークを複数個収納した包装体の状態で前記ワークの漏洩検査を行うリーク検査方法であって、第１の弁の開又は閉により前記ワークが収納された包装体を外気と開放又は密閉の状態に保持するチャンバと、第２の弁を介して前記チャンバから流入されるガスに対して前記トレーサガスの含有量を検出するガスリークディテクタと、第３の弁を介して前記チャンバ内のガスを大気側に排気する排気ポンプと、前記ガスリークディテクタの内部と大気側とを開又は閉にする第４の弁と、を具備するリーク検査装置において、リーク検査の開始時には前記包装体を前記チャンバに入れ、前記第１の弁を閉、前記第２の弁を開、前記第３の弁を開、前記第４の弁を閉にして前記排気ポンプを動作させ、前記チャンバの真空度が設定値に達したとき、前記第３の弁を閉して前記チャンバの真空状態を一定時間保持し、その後第１の弁を開にすることにより、前記チャンバ内を大気圧に開放し、前記第２の弁及び第３の弁の開後から前記チャンバ内の大気開放後の任意の時間までに、前記ガスリークディテクタが規定量以上の前記トレーサガスを検出したとき、前記ワークにリーク有りと判定すると共に、前記第４の弁を開にし、前記第２の弁を閉にして前記ガスリークディテクタ内に残留する前記トレーサガスを大気側に解放することを特徴とするものである。
【００３２】
本願の請求項７の発明は、請求項５又は６記載のリーク検査方法において、前記チャンバの真空度の設定値は、大気圧〜２０ｋＰａの範囲内であることを特徴とするものである。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態におけるリーク検査装置及びその方法について、図面を参照しながら説明する。図１は本実施の形態におけるリーク検査装置５０Ｂの配管関係を中心とする構成図である。このリーク検査装置５０Ｂは、チャンバ５１、規制板５２、ガスリークディテクタ５３Ｂ、排気ポンプ５４、圧力スイッチ５５、弁５６、５７、５８、５９を含んで構成される。
【００３４】
包装袋又は包装容器を被検査物Ａと呼び、包装袋又は包装容器を多数個まとめて包装して収納したものを包装体Ｂと呼ぶ。被検査物Ａには予め不活性ガスと共に、リーク検出用のトレースガスとしてＨｅガスが充填されているものとする。
【００３５】
チャンバ５１は例えば検査対象の包装体Ｂを保持し、チャンバ内を所定の真空圧にしたり、大気圧に開放したりする容器である。規制板５２は、チャンバ５１内に保持された包装体Ｂが、チャンバ５１の負圧と被検査物Ａの内部圧力との差圧によって膨張し、被検査物Ａを含めて包装体Ｂが大きく膨張するのを防止するものである。図示しない駆動源によってアーム５２ａ〜５２ｂが伸縮することにより、規制板５２の位置（高さ）は任意に設定できる。なお、大気圧下にある包装体Ｂが、チャンバ５１の内壁の４方側面に対して大きな隙間が生じる場合、側面にも規制板を設けることができる。
【００３６】
ガスリークディテクタ５３Ｂは、被検査物Ａの外部が減圧下にある場合、チャンバ５１内で被検査物ＡからＨｅがリークしたとき、リークしたＨｅガスの有無又はその濃度を検出する装置である。Ｈｅガスが規定量以上の場合、被検査物Ａにリーク有りと判定する判定手段５３ａが設けられている。このガスリークディテクタ５３Ｂは従来のスニファー法や真空容器法の場合と異なり、大気圧（約１０１ｋＰａ）〜１０ｋＰａまでの圧力範囲にあるチャンバのＨｅガスを定量的に検出することができる。ガスリークディテクタ５３Ｂのガス検出部として、従来例で説明した電磁界偏向型の質量分析器が用いられる。
【００３７】
排気ポンプ５４は、チャンバ５１のガスを排気し、大気圧〜２０ｋＰａの範囲の任意の圧力に低減するポンプである。ドライポンプやオイル式のロータリポンプが用いられる。
【００３８】
圧力スイッチ５５は、チャンバ５１内の圧力を検出し、検出圧力と設定圧力と比較し、スイッチ信号を出するものである。このリーク検査装置５０Ｂには第１〜第４の弁が取り付けられている。弁５６はガスリークディテクタ５３Ｂとチャンバ５１との配管経路に取り付けられ、リーク検査時に開となる第２の弁である。弁５７はガスリークディテクタ５３Ｂと外気配管６０との間に取り付けられ、リーク検査終了後に開となり、ガスリークディテクタ５３Ｂの内部と外気とを連通する第４の弁である。弁５８はチャンバ５１と排気ポンプ５４との間に取り付けられ、チャンバ５１内の空気又はその他ガスを排気ポンプ５４を介して排気するときに開となる第３の弁である。弁５９は、チャンバ５１の内部を外気に連通させる場合に開となる第１の弁である。図１では各弁が２方向弁であるとしてその記号を用いたが、弁５６、弁５７は３方向弁であってもよい。
【００３９】
このような構成のリーク検査装置５０Ｂの動作について、これまで我々が用いてきたリーク検査装置５０Ａの動作と比較しながら、フローチャートとタイムチャートとを用いて説明する。リーク検査装置５０Ａは、基本的には図１に示す構成を有し、ガスリークディテクタ５３Ａの性能と、弁５６〜５９の開閉順序が本実施の形態のリーク検査装置５０Ｂと異なる。
【００４０】
図２は従来のリーク検査方法を示すフローチャートである。また図３は被検査物が良品の場合の従来の検査方法を示すタイムチャート、図４は被検査物が不良品の場合の従来の検査方法を示すタイムチャートである。リーク検査の開始前には、被検査物Ａは包装体Ｂに収納されてチャンバ５１内に搬入される。そして図３及び図４の時刻ｔ０では、弁５９は開、弁５６は開、弁５７は閉、弁５８は閉となっている。次に時刻ｔ１で検査が開始されると、弁５９が閉となり、弁５６が閉のまま、弁５８が開となる。そして図２のステップＴ１で排気ポンプ５４がオンとなり、チャンバ５１内の真空引きが開始される。このとき従来のスニファー法を用いたガスリークディテクタ５３Ａは、その感応圧力範囲は大気圧であるため、チャンバ５１の真空引きの途中では検出動作が不可能であった。このため弁５６を閉のままにしておく。
【００４１】
時刻ｔ２（ステップＴ２）でチャンバ内の真空度が設定真空度に到達すると、ステップＴ３に進み、チャンバ５１の真空状態を一定時間保持する。このとき、弁５８を閉にし、排気ポンプ５４をオフにする。時刻ｔ３になるとステップＴ４に進み、弁５９を開にすることによりチャンバ５１に対して大気開放を行う。このとき弁５９を介して大気がチャンバ５１内に入り、時刻ｔ４になるとチャンバ５１内の圧力は大気圧になる。このとき弁５６を開にし、ガスリークディテクタ５３Ａを動作させる。次のステップＴ５では大気の流入により、チャンバ５２内に蓄積されたＨｅを含むガスが弁５６を経てガスリークディテクタ５３Ａの方に移動する。そしてこれまで蓄積されたＨｅガスの濃度が検出される。
【００４２】
ステップＴ５においてＨｅガスが規定量以上でなければ、ステップＴ６で良品と判定され、次のステップＴ７に進み、被検査物がチャンバ５１から取り出される。
【００４３】
被検査物が不良品の場合は、時刻ｔ４以降に規定量以上のＨｅガスが検出される。この場合ステップＴ８に分岐し、図４の時刻ｔ５で判定出力がＮＧとなり、不良品と判定される。この場合、サブルーチンＲ１に進み、掃気処理１を行う。掃気処理１については後述する。次に弁５６を閉にし、弁５７を開にし、ガスリークディテクタ５３Ａ内に存在するＨｅガスを外部に開放する。そしてステップＴ９では、被検査物がチャンバ５１から取り出される。
【００４４】
次にルーチンＲ２に進み、掃気処理２を行う。掃気処理２は、不良品をチャンバ５１から取り出した後、チャンバ５１や配管の何れかの場所に残留するＨｅガスを完全に排除することである。即ち弁５９を開にした状態で弁５８を開にして排気ポンプ５４を動作させ、チャンバ５１内のガスを排気する。図４の時刻ｔ６で弁５７を閉にし、弁５８を閉にしてチャンバ５１内の排気動作を停止する。そして弁５６を再び開にすると、ガスリークディテクタ５３Ａが検出動作に入る。この状態で残留Ｈｅガスを検出されなくると、判定出力がＯＫとなり、掃気が完了したと判断される。以上の処理が完了すると、図２に示す工程において検査が終了したことになる。
【００４５】
次に本実施の形態の検査方法について説明する。図１においてガスリークディテクタ５３Ｂが用いられ、弁５６〜５９の開閉順序がリーク検査装置５０Ａの場合と異なる。図５はリーク検査装置５０Ｂの動作を示すフローチャートである。また図６は図５の掃気処理１の工程を示すフローチャートである。図７は図５の掃気処理２の工程を示すフローチャートである。図８は被検査物が良品の場合の本実施例におけるタイムチャート、図９は被検査物が不良品（ＮＧ品）の場合の本実施の形態の検査方法におけるタイムチャートである。
【００４６】
リーク検査の開始前には、被検査物Ａを含む包装体Ｂはチャンバ５１内に搬送され、図８及び図９の時刻ｔ０で示すように、弁５９は開、弁５６は開、弁５７は閉、弁５８は閉となっている。次に時刻ｔ１で検査が開始されると、弁５９が閉、弁５８が開となり、図５のステップＳ１で排気ポンプ５４がオンとなり、チャンバ５１内の真空引きが開始される。このときガスリークディテクタ５３Ｂは検出動作を開始しており、この時点からステップＳ２に示すようにチャンバ５１内のＨｅガスが規定量以上か否かが調べられる。普通は検査開始直前の時刻ｔ０や時刻ｔ１では、被検査物ＡからＨｅガスが漏れないので、図１の判定手段５３ａの判定出力がＯＫとなっている。
【００４７】
時刻ｔ２（ステップＳ３）ではチャンバ内の真空度が設定真空度に到達する。このときもステップＳ４でガスリークディテクタ５３Ｂの出力を調べ、Ｈｅガスが規定量以下であれば次のステップＳ５に進み、チャンバ５１の真空保持を開始する。このとき、弁５８を閉にし、排気ポンプ５４をオフにする。次にステップＳ６に進み、ガスリークディテクタ５３Ｂの出力を再度調べる。チャンバ５１内の真空度を時刻ｔ２〜時刻ｔ３まで真空保持するのは、被検査物Ａにピンホールやシール不良があれば、被検査物Ａの内圧と外圧との差圧のためにこの部分からトレーサガスであるＨｅガスがチヤンバ５１内に漏れ出すのを促進するためである。漏れがない場合、漏れ量がガスリークディテクタ５３Ｂの感応圧力範囲に到達しない。また検出圧力が１０ｋＰａ以下の高真空であれば、漏れ量が閾値以上であってもガスリークディテクタ５３Ｂが反応しない。
【００４８】
このため一定時間の真空保持後の時刻ｔ３になるとステップＳ７に進み、弁５９を開にすることによりチャンバ５１に対して大気開放を行う。弁５９を介して大気がチャンバ５１内に入り、時刻ｔ４になるとチャンバ５１内の圧力は大気圧になる。このときの大気の流入圧力により、チャンバ５１内に蓄積されたＨｅを含むガスが弁５６を経てガスリークディテクタ５３Ｂに移動する。そしてステップＳ８においてこれまで蓄積されたＨｅガスの濃度が検出される。被検査物が良品であっても、大気から５ｐｐｍ程度のＨｅガスが検出されるのでこの値を閾値と呼ぶ。従ってステップＳ２、Ｓ４、Ｓ６、Ｓ８における規定量は前記の閾値以上の値に設定されている。ステップＳ８においてＨｅガスが規定量以上でなければ、ステップＳ９で良品と判定され、次のステップＳ１０に進み、被検査物がチャンバ５１から取り出される。
【００４９】
被検査物が不良品の場合は、時刻ｔ１の真空引き開始直後、例えば図９の時刻ｔ１１でＨｅガスが検出される場合と、真空保持期間中の時刻ｔ２１でＨｅガスが検出される場合と、大気解放中の時刻ｔ３１でＨｅガスが検出される場合とがある。時刻ｔ１１での漏れ検出は、その原因が密封袋や密封容器のシール不良によるものといえる。いずれにしても本実施の形態のガスリークディテクタ５３Ｂは、大気圧付近から１０ｋＰａを感応圧力範囲としているので、弁５６が開であるかぎり、ステップＳ１の真空引き開始時点から時刻ｔ４までの任意の時点でＨｅガスを検出できる。このような期間に規定量以上のＨｅガスが検出された場合、ステップＳ１１に分岐し、不良品と判定される（ＮＧ判定）。
【００５０】
また図５において、大気開放後の時刻ｔ４以降に規定量以上のＨｅガスが検出された場合、ステップＳ８からステップＳ１１に分岐し、不良品と判定される（ＮＧ判定）。このように弁５９が開になってから規定量以上のＨｅガスが検出された場合も含めて判定手段５３ａの出力がＮＧとなると、ルーチンＲ１に進み、掃気処理１を行う。
【００５１】
図６に示す掃気処理１は、ガスリークディテクタ５３Ｂ内にＨｅガスが入り込むのを防止することと、被検査物からＨｅガスが更に発生するを防止するための処置である。この場合はステップＲ１１に進み、図９に示すように弁５９を開にして排気ポンプ５４をオンにしてチャンバ５１内を排気する。そしてステップＲ１２で排気ポンプ５４をオフにしてチャンバ５１の大気開放を再度行う。次のステップＲ１３でガスリークディテクタ５３Ｂの出力を調べ、まだＨｅガスが検出される場合は、ステップＲ１１に戻り、大気開放状態で排気を続ける。そしてＨｅガスが検出されなくなれば、図５のステップＳ１２に進み、被検査物をチャンバ５１から取り出す。
【００５２】
次にルーチンＲ２に進み、図７に示す掃気処理２を行う。この掃気処理２は不良品をチャンバ５１から排出した後、チャンバ５１や配管の何れかの場所に残留するＨｅガスを完全に排除するのが目的である。即ちステップＲ２１の真空引きと、ステップＲ２２の大気開放を繰り返し、ステップＲ２３で残留Ｈｅガスが検出されなくなるまで掃気処理を行う。尚、この場合、弁５９を開にした状態で排気を行ってもよい。以上の処理が終了すると、図５に示す工程において検査終了となる。
【００５３】
ここで、被検査物が不良品の場合、これまでの検出方法と本実施の形態の検出方法を比較する。これまでのガスリークディテクタ５３Ａは、その感応圧力範囲が大気圧程度であっため、図４で示されるように、真空保持時間が経過し、且つチャンバ５１が大気開放されて大気圧に戻る時刻ｔ４以降にしか動作できない。また時刻ｔ４で開となり、時刻ｔ５で判定出力がＮＧになっても、被検査物をチャンバ５１から取り出して、チャンバ５１及び配管系の掃気処理を行わなければならない。この掃気処理はＨｅガスのリーク量にもよるが、時間がかかる。この掃気処理が完了しなければ、次の搬入される被検査物に対するリーク検査が実行できない。この意味で掃気処理を早期に完了することが生産性の向上につながるといえる。
【００５４】
これに対して、本実施の形態の検査方法を用いると、ガスリークディテクタ５３Ｂの感応圧力範囲が大気圧程度から１０ｋＰａ程度の低真空まで保証される。このため図９に示すように、検査開始時から弁５６が開にでき、被検査物からＨｅガスがチャンバ５１内に抽出されれば、ガスリークディテクタ５３Ｂは即時にＮＧの判定出力を出すことができる。このような場合、図５に示したように直ちに掃気処理１に入り、被検査物をチャンバ５１から取り出すことができる。仮に図９の時刻ｔ２１でＮＧ判定が得られると、時刻ｔ５で判定結果が得られる場合と比較して、早期に次の工程に進めることになる。
【００５５】
ここで、被検査物が良品の場合についても、これまでの検出方法と本実施の形態の検出方法を比較する。これまでの検出方法では図３に示すように、真空保持時間後の時刻ｔ４からしか弁５６が開とならず、ガスリークディテクタ５３Ａを動作状態にすることができなかった。しかし本実施の形態の検出方法では図８に示すように検査開始の時刻ｔ０から弁５６が開となっており、常時ガスリークディテクタ５３Ｂが動作状態にある。このため厳密な良品判定は時刻ｔ４以降となるが、被試験体である包装袋や包装容器が同一方法で生産（シール）され、生産工程が安定している場合、不良品は発生しにくい。このような条件では、検査開始の時刻ｔ１から時刻ｔ４に至るまでの途中の段階で良品か不良品かの予測はつく。即ち不良品がでないだろうという予測が早期にできることになる。
【００５６】
製造装置の入れ換えを含む生産工程の変更や、生産品種の変更（この場合フィルムのシール条件が変化する）が発生する場合は、生産の立ち上がり段階の被検査物に対してのみ、厳密なリーク検査をすればよい。この場合に時刻ｔ４以降までリーク検査を続ければよい。このような意味で、本実施の検査方法は長期間の製品の製造工程から判断すると、生産開始から製品の出荷までの時間を総合的に短縮することができる。
【００５７】
【発明の効果】
本発明によれば、被検査物が挿入された状態で、短時間でチャンバ内におけるトレーサガスの状態を安定化させ、被検査物の内部圧力とチャンバ内の圧力とに差圧がある場合にも、被検査物を変形破壊させることなく、被検査物の密封性を高精度に検査できる。特に被検査物が不良品の場合、ＮＧ判定が検査開始時から即時に可能となり、チャンバ及びリークディテクタの掃気処理が早期に実行できる。このため包装袋又は包装容器の生産性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるリーク検査装置の構成図である。
【図２】従来の検査方法を示すフローチャートである。
【図３】被検査物が良品の場合の従来例におけるタイムチャートである。
【図４】被検査物が不良品の場合の従来例におけるタイムチャートである。
【図５】本実施の形態のリーク検査方法を示すフローチャートである。
【図６】掃気処理１の工程を示すフローチャートである。
【図７】掃気処理２の工程を示すフローチャートである。
【図８】被検査物が良品の場合の本実施の形態におけるタイムチャートである。
【図９】被検査物が不良品（ＮＧ品）の場合の本実施の形態におけるタイムチャートである。
【図１０】ガス吹き付け方式のリークディテクタを示す模式図である。
【図１１】真空フード方式のリークディテクタを示す模式図である。
【図１２】真空内圧方式のリークディテクタを示す模式図である。
【図１３】スニファー方式のリークディテクタを示す模式図である。
【図１４】積分方式のリークディテクタを示す模式図である。
【符号の説明】
５０Ａ，５０Ｂ リーク検査装置
５１ チャンバ
５２ 規制板
５３Ａ，５３Ｂ ガスリークディテクタ
５３ａ 判定手段
５４ 排気ポンプ
５５ 圧力スイッチ
５６，５７，５８，５９ 弁
６０ 外気配管
【発明の属する技術分野】
本発明は、薬液などが充填され密封袋を更に包装する包装袋又は包装容器の漏洩テストに関わる技術であり、特に包装袋や包装容器が収納された包装体に対して、包装体のまま包装袋や包装容器の密封性の良否をトレーサガス分析を用いて検査するリーク検査装置及びリーク検査方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば薬液が充填された薬液パックを密封袋と呼ぶとき、密封袋はフィルム状の樹脂で製造される。これらの密封袋を更に包装するために包装袋又は包装容器が用いられる。このような包装袋や包装容器の密封性の良否を判定するために、各種の所謂漏洩試験装置（リーク検査装置）が用いられる。図１０に示すものは、真空吹き付け方式と呼ばれるものである。包装容器や包装袋を被試験体１（ワーク又は被検査物ともいう）とするとき、この被試験体１に対して弁２を介してリークディテクタ３を接続し、弁４を介して粗引ポンプ５を接続する。そしてトレーサガスとしてＨｅガスを充填したガスボンベ６を用意し、このガスボンベ６にガス吹き付け管７を取り付ける。
【０００３】
検査時には、粗引ポンプ５により被試験体１の内部のガス（空気）を排気し、弁２を開にしてリークディテクタ３を動作させる。そしてガスボンベ６のＨｅガスをガス吹き付け管７を用いて被試験体１の外部に吹き付ける。この場合、被試験体１の何れかに漏洩箇所があれば、この箇所からＨｅガスが被試験体１の内部に吸い込まれる。こうしてリークディテクタ３によりＨｅガスが検出される。
【０００４】
次に図１１に示すものは、真空フード方式と呼ばれるものである。図１０の場合と同様に、被試験体１０に対して弁１１を介してリークディテクタ１２を接続する共に、弁１３を介して粗引ポンプ１４を接続する。次に被試験体１０をフード１５で密閉状態となるよう囲む。
【０００５】
検査時には、弁１３を開にして粗引ポンプ１４により被試験体１０の内部のガス（空気）を排気する。そして弁１３を閉にすると共に弁１１を開にして、フード１５内にＨｅガスを充填する。そしてリークディテクタ１２を動作させると、被試験体１０の何れかに漏洩箇所があれば、この箇所からＨｅガスが被試験体１０の内部に吸い込まれる。こうしてリークディテクタ１２の方にＨｅガスが移送されてリークの有無が検出される。この方法によれば、被試験体１０の全体のリークの有無が判定でき、そのリーク量を定量的に検出できる。
【０００６】
次に図１２に示すものは、真空内圧方式と呼ばれるものである。図１１の場合と同様に、被試験体２０を気密保持するためにチャンバ２１を設ける。そして予め被試験体２０の内部にＨｅガスを封入しておく。このチャンバ２１に対して弁２２を介してリークディテクタ２３を接続する共に、弁２４を介して粗引ポンプ２５を接続する。
【０００７】
検査時には、弁２４を開にして粗引ポンプ２５によりチャンバ２１の内部のガス（空気）を排気する。そして弁２４を閉にすると共に弁２２を開にして、リークディテクタ２３を動作させる。被試験体２０の何れかに漏洩箇所があれば、この箇所からＨｅガスがチャンバ２１に吸い出される。こうしてリークディテクタ２３の方にＨｅガスが移送されてリークの有無が検出される。
【０００８】
次に図１３に示すものは、スニファー法と呼ばれるものである。被試験体３０に予めＨｅガスを充填しておく。リークディテクタ３１に対して弁３２を介してスニファープローブ３３を接続する。
【０００９】
検査時には、Ｈｅガスガ充填された被試験体３０にスニファープローブ３３を近づけ、被試験体３０の外面を走査する。被試験体３０の何れかに漏洩箇所があれば、この箇所からＨｅガスが吹き出す。スニファープローブ３３が漏洩箇所から出力されるＨｅガスを吸い込み、リークディテクタ３１がリークの有無を検出する。
【００１０】
次に図１４に示すものは、積分法と呼ばれるものである。図１２の場合と同様に、被試験体４０を気密保持するためフード４１を設ける。このフード４１に対して弁４２を介してリークディテクタ４３を接続する。また弁４４を介してポンプ４５を接続する。そして予め被試験体４０の内部にＨｅガスを封入しておく。
【００１１】
検査時には、弁４４を開にし、弁４２を閉にしてポンプ４５によりフード４１の内部のガス（空気）を排気する。そして弁４４を閉にして被試験体４０を長時間放置する。この間弁４２を開にしてリークディテクタ４３を動作させる。被試験体４０の何れかに漏洩箇所があれば、この箇所からＨｅガスがフード４１に吸い出され、リークディテクタ４３の方にＨｅガスが移送されてリーク量が検出される。この単位時間のリーク量を積算することにより、微小なリークを定量的に検出することができる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
以上のようなリーク検出装置を用いたとき、被検査物が例えば金属タンク等のように金属その他の剛性体で構成される場合は、チャンバ又はフードの内部を排気したときに、被検査物の内部と外部との差圧によってその形状が大きく変形することは少ない。勿論、被検査物である袋又は容器の変形は、外界が完全真空下の場合と、外界が大気圧より少し負圧になる場合とでは異なる。本発明では、被検査物のリーク検査を、通常の排気ポンプを用いて実現できる程度の負圧を検査条件にしている。
【００１３】
しかし被検査物が、フィルムや肉厚の薄い樹脂等の軟物質製で構成される場合、被検査物の内部と外部との差圧が前記の負圧程度であってもその形状が大きく変形する。このような軟物質製の被検査物として、食品業界や医薬品業界で用いられるプラスチックの包装袋やプラスチックの包装容器がある。
【００１４】
このような材質で薄肉状に構成された包装袋や包装容器が被検査物である場合、リーク検査時に被検査物の内部と外部との差圧が生じると、包装袋や包装容器が膨張し、その接着部分や融着部分で破損が生じてしまう。このような包装袋や包装容器は複数個まとめて包装される場合が多い。即ち、取引上の理由からも、生産箇所から販売地点又は消費地点までの輸送上の理由からも、元の包装袋や包装容器より更に大きな形状の袋や箱にまとめて収納される。この状態を以降では包装体という。このような包装体も被検査物として上記のような条件下でリーク試験を行うと、個々の包装袋や包装容器が膨張し、包装体が破壊されてしまう。
【００１５】
このような被検査物の変形や破壊を防止するために工夫が施された技術が、以下に示す公報に開示されている。特開昭５２−９４１８８号公報（文献１）に開示されたものは、被検査物であるワークの膨張を規制する目的で、ワークより若干大きい枠筐を用意するとしている。そしてこの枠筐を金網や格子で構成し、リーク試験時にチャンバの負圧がワークに与えられるようにする。この場合、ワークの内部と外部とで差圧が生じたとき、ワークの膨張が枠筐により規制される。
【００１６】
次に特開平９−１８９６３８号公報（文献２）に開示されたものは、被検査ワークの膨張を規制する目的で規制板を設けている。この規制版の位置を被検査ワークの大きさに応じて可動できるようにしている。更に被検査ワークを検査用真空室から出し入れできるように、ローラコンベアやモータローラを検査用真空室の内外に設置している。このような構成により、リーク試験の連続性を確保したり、作業性の向上を図っている。
【００１７】
次に特開平１０−３８７４６号公報（文献３）に開示されたものは、薄物試験体を収納するチャンバに対して気体導入管と、真空ポンプに接続される排気管とを取り付け、気体導入管と排気管に夫々流量調整バルブを取り付けたものである。こうして、薄物試験体が変形しないようにチャンバ内の圧力を調整するようにしている。
【００１８】
Ｈｅ等のトレーサガスの漏れを高精度に測定するガスリークディテクタの質量分析器は、一般に真空度が高い程、例えば１ｋＰａ以下の値でないと動作しないものが多い。ここではＨｅリークディテクタとして、電磁界偏向型の質量分析器が用いられる。この分析器ではＨｅガスが加速された電子の衝突によって＋のイオンに変換される。この＋イオンは電界と磁界によって偏向される。＋イオンは磁束密度と比電荷で決定される半径で円運動又はヘリカル運動を行う。このとき所定位置にスリットを設け、所定の比電荷を持つイオン（Ｈｅイオン）のみを捕捉することにより、Ｈｅイオンの存在量を計測することができる。このようなリークディテクタでは、イオン又は電子の自由工程長が長い方がよく、この意味で測定感度は真空度に関係する。
【００１９】
また前述したスニファー法の場合は、大気圧下（約１０１ｋＰａ）での検出に用いられるものであり、真空下では使用できない。このためスニファー法の場合、真空引きの工程後に大気開放を行い、その後にリーク検査を行うという方法や、被検査ワークにＨｅガスを加圧充填する方法、又は被検査ワークを押圧変形させる方法等がとられている。
【００２０】
前述した文献１や２の方法では、被検査ワークをチャンバ内に保持し、チャンバを真空ポンプやその他の排気手段を用いて真空にする。次に一定時間チャンバの真空度を保持してから大気圧に戻す。その後はバルブの操作によってＨｅリークディテクタ又はその他のトレースガス検出装置とチャンバとを、配管及び弁を介して接続し、リーク検査を行うようになっている。
【００２１】
このような検査方法の場合、真空引き開始から大気開放までの所定時間は、Ｈｅリークディテクタとチャンバとが連通されないため、リーク検査を行うことができない。また被検査物の欠陥であるピンホールの径が大きいか、ピンホールの数が多いとき、これらの部分から多量のＨｅガスが漏れてくる。このような場合、チャンバの内部は漏れ出たＨｅガスで満たされ、周囲のＨｅガスの濃度も上昇する。このような場合、Ｈｅガスの濃度を下げて装置を安定させる必要がある。このため、チャンバ内や配管等に対して掃気の作業が必要となる。またＨｅリークディテクタ自身が安定なレベルまで移行するのに時間がかかる。このような処理が生じると、被検査物の検査時間がかかり過ぎ、ひいては包装袋や包装容器の生産性が著しく低下するという問題が生じる。
【００２２】
次に文献３の方法について考える。チャンバ内のガスを排気したとき、包装袋の内部圧力をＰ１とし、包装袋の外部圧力、即ちチャンバ内の圧力をＰ２とする。包装袋のリーク部から漏れ出るガスの流量Ｑは、次の式のようになる。
Ｑ＝Ｃ（Ｐ１−Ｐ２）
尚、定数Ｃはリーク部におけるガスの通り易さを表す係数であり、一般にコンダクタンスと呼ばれる。
【００２３】
この式からも判るように、包装袋が軟質な樹脂フィルムで構成されるとき、包装袋は内外の差圧により容易に変形する。食品業界や薬品業界に用いられる密封袋や包装袋の場合、変形が生じない程度の真空度とは、Ｐ１≒Ｐ２の状態であると言える。これではＱ≒０が成立し、包装袋から必要量のトレーサガスが得られず、充分な検出精度が確保されないことになる。
【００２４】
また文献３の方法では、チャンバ内を微真空に保つため、真空ポンプの排気速度を低く設定して真空度を一定に調整したり、流量調整バルブを併設してここで流量を調整する必要がある。このためリーク検査装置の構造が複雑になる。また真空ポンプの排気速度を低く設定すると、チャンバの容量が大きい場合、所望の真空度に到達する時間がかかり過ぎ、生産性が低下する。
【００２５】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、被検査物が挿入された状態で、短時間でチャンバ内におけるトレーサガスの状態を安定化させ、被検査物の内部圧力とチャンバ内の圧力とに差圧がある場合にも、被検査物を変形破壊させることなく、被検査物の密封性を高精度に検査できるリーク検査装置及びリーク検査方法を実現することを目的とする。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために、本願の請求項１の発明は、フィルム状素材から成る包装袋又は包装容器をワークとするとき、前記ワークにトレーサガスを充填して密封状態にし、前記ワークを１個又は複数個収納した包装体の状態で前記ワークの漏洩検査を行うリーク検査装置であって、第１の弁の開又は閉により前記ワークが収納された包装体を外気と開放又は密閉の状態に保持するチャンバと、第２の弁を介して前記チャンバから流入されるガスに対して前記トレーサガスの含有量を検出するガスリークディテクタと、第３の弁を介して前記チャンバ内のガスを大気側に排気する排気ポンプと、前記第２の弁及び第３の弁が開のとき、ガスリークディテクタが規定量以上の前記トレーサガスを検出したとき、前記ワークにリーク有りと判定する判定手段と、を具備することを特徴とするものである。
【００２７】
本願の請求項２の発明は、請求項１記載のリーク検査装置において、前記ガスリークディテクタの内部と大気側とを開又は閉にする第４の弁を更に設け、前記ガスリークディテクタが規定量以上の前記トレーサガスを検出した後は、前記第２の弁を閉にし、前記第４の弁を開にすることを特徴とするものである。
【００２８】
本願の請求項３の発明は、請求項１又は２記載のリーク検査装置において、前記チャンバが排気状態にあるとき、前記包装体の膨張を抑止する規制板を設けたことを特徴とするものである。
【００２９】
本願の請求項４の発明は、請求項１又は２記載のリーク検査装置において、前記ガスリークディテクタの感応圧力範囲は、大気圧〜１０ｋＰａであることを特徴とするものである。
【００３０】
本願の請求項５の発明は、フィルム状素材から成る密封袋又は密閉容器をワークとするとき、前記ワークにトレーサガスを充填して密封状態にし、前記ワークを１個又は複数個収納した包装体の状態で前記ワークの漏洩検査を行うリーク検査方法であって、第１の弁の開又は閉により前記ワークが収納された包装体を外気と開放又は密閉の状態に保持するチャンバと、第２の弁を介して前記チャンバから流入されるガスに対して前記トレーサガスの含有量を検出するガスリークディテクタと、第３の弁を介して前記チャンバ内のガスを大気側に排気する排気ポンプと、を具備するリーク検査装置において、リーク検査の開始時には前記包装体を前記チャンバに入れ、前記第１の弁を閉、前記第２の弁を開、前記第３の弁を開にして前記排気ポンプを動作させ、前記チャンバの真空度が設定値に達したとき、前記第３の弁を閉して前記チャンバの真空状態を一定時間保持し、その後第１の弁を開にすることにより、前記チャンバ内を大気圧に開放し、前記第２の弁及び第３の弁の開後から前記チャンバ内の大気開放までの任意に時間に、前記ガスリークディテクタが規定量以上の前記トレーサガスを検出したとき、前記ワークにリーク有りと判定することを特徴とするものである。
【００３１】
本願の請求項６の発明は、フィルム状素材から成る密封袋又は密閉容器をワークとするとき、前記ワークにトレーサガスを充填して密封状態にし、前記ワークを複数個収納した包装体の状態で前記ワークの漏洩検査を行うリーク検査方法であって、第１の弁の開又は閉により前記ワークが収納された包装体を外気と開放又は密閉の状態に保持するチャンバと、第２の弁を介して前記チャンバから流入されるガスに対して前記トレーサガスの含有量を検出するガスリークディテクタと、第３の弁を介して前記チャンバ内のガスを大気側に排気する排気ポンプと、前記ガスリークディテクタの内部と大気側とを開又は閉にする第４の弁と、を具備するリーク検査装置において、リーク検査の開始時には前記包装体を前記チャンバに入れ、前記第１の弁を閉、前記第２の弁を開、前記第３の弁を開、前記第４の弁を閉にして前記排気ポンプを動作させ、前記チャンバの真空度が設定値に達したとき、前記第３の弁を閉して前記チャンバの真空状態を一定時間保持し、その後第１の弁を開にすることにより、前記チャンバ内を大気圧に開放し、前記第２の弁及び第３の弁の開後から前記チャンバ内の大気開放後の任意の時間までに、前記ガスリークディテクタが規定量以上の前記トレーサガスを検出したとき、前記ワークにリーク有りと判定すると共に、前記第４の弁を開にし、前記第２の弁を閉にして前記ガスリークディテクタ内に残留する前記トレーサガスを大気側に解放することを特徴とするものである。
【００３２】
本願の請求項７の発明は、請求項５又は６記載のリーク検査方法において、前記チャンバの真空度の設定値は、大気圧〜２０ｋＰａの範囲内であることを特徴とするものである。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態におけるリーク検査装置及びその方法について、図面を参照しながら説明する。図１は本実施の形態におけるリーク検査装置５０Ｂの配管関係を中心とする構成図である。このリーク検査装置５０Ｂは、チャンバ５１、規制板５２、ガスリークディテクタ５３Ｂ、排気ポンプ５４、圧力スイッチ５５、弁５６、５７、５８、５９を含んで構成される。
【００３４】
包装袋又は包装容器を被検査物Ａと呼び、包装袋又は包装容器を多数個まとめて包装して収納したものを包装体Ｂと呼ぶ。被検査物Ａには予め不活性ガスと共に、リーク検出用のトレースガスとしてＨｅガスが充填されているものとする。
【００３５】
チャンバ５１は例えば検査対象の包装体Ｂを保持し、チャンバ内を所定の真空圧にしたり、大気圧に開放したりする容器である。規制板５２は、チャンバ５１内に保持された包装体Ｂが、チャンバ５１の負圧と被検査物Ａの内部圧力との差圧によって膨張し、被検査物Ａを含めて包装体Ｂが大きく膨張するのを防止するものである。図示しない駆動源によってアーム５２ａ〜５２ｂが伸縮することにより、規制板５２の位置（高さ）は任意に設定できる。なお、大気圧下にある包装体Ｂが、チャンバ５１の内壁の４方側面に対して大きな隙間が生じる場合、側面にも規制板を設けることができる。
【００３６】
ガスリークディテクタ５３Ｂは、被検査物Ａの外部が減圧下にある場合、チャンバ５１内で被検査物ＡからＨｅがリークしたとき、リークしたＨｅガスの有無又はその濃度を検出する装置である。Ｈｅガスが規定量以上の場合、被検査物Ａにリーク有りと判定する判定手段５３ａが設けられている。このガスリークディテクタ５３Ｂは従来のスニファー法や真空容器法の場合と異なり、大気圧（約１０１ｋＰａ）〜１０ｋＰａまでの圧力範囲にあるチャンバのＨｅガスを定量的に検出することができる。ガスリークディテクタ５３Ｂのガス検出部として、従来例で説明した電磁界偏向型の質量分析器が用いられる。
【００３７】
排気ポンプ５４は、チャンバ５１のガスを排気し、大気圧〜２０ｋＰａの範囲の任意の圧力に低減するポンプである。ドライポンプやオイル式のロータリポンプが用いられる。
【００３８】
圧力スイッチ５５は、チャンバ５１内の圧力を検出し、検出圧力と設定圧力と比較し、スイッチ信号を出するものである。このリーク検査装置５０Ｂには第１〜第４の弁が取り付けられている。弁５６はガスリークディテクタ５３Ｂとチャンバ５１との配管経路に取り付けられ、リーク検査時に開となる第２の弁である。弁５７はガスリークディテクタ５３Ｂと外気配管６０との間に取り付けられ、リーク検査終了後に開となり、ガスリークディテクタ５３Ｂの内部と外気とを連通する第４の弁である。弁５８はチャンバ５１と排気ポンプ５４との間に取り付けられ、チャンバ５１内の空気又はその他ガスを排気ポンプ５４を介して排気するときに開となる第３の弁である。弁５９は、チャンバ５１の内部を外気に連通させる場合に開となる第１の弁である。図１では各弁が２方向弁であるとしてその記号を用いたが、弁５６、弁５７は３方向弁であってもよい。
【００３９】
このような構成のリーク検査装置５０Ｂの動作について、これまで我々が用いてきたリーク検査装置５０Ａの動作と比較しながら、フローチャートとタイムチャートとを用いて説明する。リーク検査装置５０Ａは、基本的には図１に示す構成を有し、ガスリークディテクタ５３Ａの性能と、弁５６〜５９の開閉順序が本実施の形態のリーク検査装置５０Ｂと異なる。
【００４０】
図２は従来のリーク検査方法を示すフローチャートである。また図３は被検査物が良品の場合の従来の検査方法を示すタイムチャート、図４は被検査物が不良品の場合の従来の検査方法を示すタイムチャートである。リーク検査の開始前には、被検査物Ａは包装体Ｂに収納されてチャンバ５１内に搬入される。そして図３及び図４の時刻ｔ０では、弁５９は開、弁５６は開、弁５７は閉、弁５８は閉となっている。次に時刻ｔ１で検査が開始されると、弁５９が閉となり、弁５６が閉のまま、弁５８が開となる。そして図２のステップＴ１で排気ポンプ５４がオンとなり、チャンバ５１内の真空引きが開始される。このとき従来のスニファー法を用いたガスリークディテクタ５３Ａは、その感応圧力範囲は大気圧であるため、チャンバ５１の真空引きの途中では検出動作が不可能であった。このため弁５６を閉のままにしておく。
【００４１】
時刻ｔ２（ステップＴ２）でチャンバ内の真空度が設定真空度に到達すると、ステップＴ３に進み、チャンバ５１の真空状態を一定時間保持する。このとき、弁５８を閉にし、排気ポンプ５４をオフにする。時刻ｔ３になるとステップＴ４に進み、弁５９を開にすることによりチャンバ５１に対して大気開放を行う。このとき弁５９を介して大気がチャンバ５１内に入り、時刻ｔ４になるとチャンバ５１内の圧力は大気圧になる。このとき弁５６を開にし、ガスリークディテクタ５３Ａを動作させる。次のステップＴ５では大気の流入により、チャンバ５２内に蓄積されたＨｅを含むガスが弁５６を経てガスリークディテクタ５３Ａの方に移動する。そしてこれまで蓄積されたＨｅガスの濃度が検出される。
【００４２】
ステップＴ５においてＨｅガスが規定量以上でなければ、ステップＴ６で良品と判定され、次のステップＴ７に進み、被検査物がチャンバ５１から取り出される。
【００４３】
被検査物が不良品の場合は、時刻ｔ４以降に規定量以上のＨｅガスが検出される。この場合ステップＴ８に分岐し、図４の時刻ｔ５で判定出力がＮＧとなり、不良品と判定される。この場合、サブルーチンＲ１に進み、掃気処理１を行う。掃気処理１については後述する。次に弁５６を閉にし、弁５７を開にし、ガスリークディテクタ５３Ａ内に存在するＨｅガスを外部に開放する。そしてステップＴ９では、被検査物がチャンバ５１から取り出される。
【００４４】
次にルーチンＲ２に進み、掃気処理２を行う。掃気処理２は、不良品をチャンバ５１から取り出した後、チャンバ５１や配管の何れかの場所に残留するＨｅガスを完全に排除することである。即ち弁５９を開にした状態で弁５８を開にして排気ポンプ５４を動作させ、チャンバ５１内のガスを排気する。図４の時刻ｔ６で弁５７を閉にし、弁５８を閉にしてチャンバ５１内の排気動作を停止する。そして弁５６を再び開にすると、ガスリークディテクタ５３Ａが検出動作に入る。この状態で残留Ｈｅガスを検出されなくると、判定出力がＯＫとなり、掃気が完了したと判断される。以上の処理が完了すると、図２に示す工程において検査が終了したことになる。
【００４５】
次に本実施の形態の検査方法について説明する。図１においてガスリークディテクタ５３Ｂが用いられ、弁５６〜５９の開閉順序がリーク検査装置５０Ａの場合と異なる。図５はリーク検査装置５０Ｂの動作を示すフローチャートである。また図６は図５の掃気処理１の工程を示すフローチャートである。図７は図５の掃気処理２の工程を示すフローチャートである。図８は被検査物が良品の場合の本実施例におけるタイムチャート、図９は被検査物が不良品（ＮＧ品）の場合の本実施の形態の検査方法におけるタイムチャートである。
【００４６】
リーク検査の開始前には、被検査物Ａを含む包装体Ｂはチャンバ５１内に搬送され、図８及び図９の時刻ｔ０で示すように、弁５９は開、弁５６は開、弁５７は閉、弁５８は閉となっている。次に時刻ｔ１で検査が開始されると、弁５９が閉、弁５８が開となり、図５のステップＳ１で排気ポンプ５４がオンとなり、チャンバ５１内の真空引きが開始される。このときガスリークディテクタ５３Ｂは検出動作を開始しており、この時点からステップＳ２に示すようにチャンバ５１内のＨｅガスが規定量以上か否かが調べられる。普通は検査開始直前の時刻ｔ０や時刻ｔ１では、被検査物ＡからＨｅガスが漏れないので、図１の判定手段５３ａの判定出力がＯＫとなっている。
【００４７】
時刻ｔ２（ステップＳ３）ではチャンバ内の真空度が設定真空度に到達する。このときもステップＳ４でガスリークディテクタ５３Ｂの出力を調べ、Ｈｅガスが規定量以下であれば次のステップＳ５に進み、チャンバ５１の真空保持を開始する。このとき、弁５８を閉にし、排気ポンプ５４をオフにする。次にステップＳ６に進み、ガスリークディテクタ５３Ｂの出力を再度調べる。チャンバ５１内の真空度を時刻ｔ２〜時刻ｔ３まで真空保持するのは、被検査物Ａにピンホールやシール不良があれば、被検査物Ａの内圧と外圧との差圧のためにこの部分からトレーサガスであるＨｅガスがチヤンバ５１内に漏れ出すのを促進するためである。漏れがない場合、漏れ量がガスリークディテクタ５３Ｂの感応圧力範囲に到達しない。また検出圧力が１０ｋＰａ以下の高真空であれば、漏れ量が閾値以上であってもガスリークディテクタ５３Ｂが反応しない。
【００４８】
このため一定時間の真空保持後の時刻ｔ３になるとステップＳ７に進み、弁５９を開にすることによりチャンバ５１に対して大気開放を行う。弁５９を介して大気がチャンバ５１内に入り、時刻ｔ４になるとチャンバ５１内の圧力は大気圧になる。このときの大気の流入圧力により、チャンバ５１内に蓄積されたＨｅを含むガスが弁５６を経てガスリークディテクタ５３Ｂに移動する。そしてステップＳ８においてこれまで蓄積されたＨｅガスの濃度が検出される。被検査物が良品であっても、大気から５ｐｐｍ程度のＨｅガスが検出されるのでこの値を閾値と呼ぶ。従ってステップＳ２、Ｓ４、Ｓ６、Ｓ８における規定量は前記の閾値以上の値に設定されている。ステップＳ８においてＨｅガスが規定量以上でなければ、ステップＳ９で良品と判定され、次のステップＳ１０に進み、被検査物がチャンバ５１から取り出される。
【００４９】
被検査物が不良品の場合は、時刻ｔ１の真空引き開始直後、例えば図９の時刻ｔ１１でＨｅガスが検出される場合と、真空保持期間中の時刻ｔ２１でＨｅガスが検出される場合と、大気解放中の時刻ｔ３１でＨｅガスが検出される場合とがある。時刻ｔ１１での漏れ検出は、その原因が密封袋や密封容器のシール不良によるものといえる。いずれにしても本実施の形態のガスリークディテクタ５３Ｂは、大気圧付近から１０ｋＰａを感応圧力範囲としているので、弁５６が開であるかぎり、ステップＳ１の真空引き開始時点から時刻ｔ４までの任意の時点でＨｅガスを検出できる。このような期間に規定量以上のＨｅガスが検出された場合、ステップＳ１１に分岐し、不良品と判定される（ＮＧ判定）。
【００５０】
また図５において、大気開放後の時刻ｔ４以降に規定量以上のＨｅガスが検出された場合、ステップＳ８からステップＳ１１に分岐し、不良品と判定される（ＮＧ判定）。このように弁５９が開になってから規定量以上のＨｅガスが検出された場合も含めて判定手段５３ａの出力がＮＧとなると、ルーチンＲ１に進み、掃気処理１を行う。
【００５１】
図６に示す掃気処理１は、ガスリークディテクタ５３Ｂ内にＨｅガスが入り込むのを防止することと、被検査物からＨｅガスが更に発生するを防止するための処置である。この場合はステップＲ１１に進み、図９に示すように弁５９を開にして排気ポンプ５４をオンにしてチャンバ５１内を排気する。そしてステップＲ１２で排気ポンプ５４をオフにしてチャンバ５１の大気開放を再度行う。次のステップＲ１３でガスリークディテクタ５３Ｂの出力を調べ、まだＨｅガスが検出される場合は、ステップＲ１１に戻り、大気開放状態で排気を続ける。そしてＨｅガスが検出されなくなれば、図５のステップＳ１２に進み、被検査物をチャンバ５１から取り出す。
【００５２】
次にルーチンＲ２に進み、図７に示す掃気処理２を行う。この掃気処理２は不良品をチャンバ５１から排出した後、チャンバ５１や配管の何れかの場所に残留するＨｅガスを完全に排除するのが目的である。即ちステップＲ２１の真空引きと、ステップＲ２２の大気開放を繰り返し、ステップＲ２３で残留Ｈｅガスが検出されなくなるまで掃気処理を行う。尚、この場合、弁５９を開にした状態で排気を行ってもよい。以上の処理が終了すると、図５に示す工程において検査終了となる。
【００５３】
ここで、被検査物が不良品の場合、これまでの検出方法と本実施の形態の検出方法を比較する。これまでのガスリークディテクタ５３Ａは、その感応圧力範囲が大気圧程度であっため、図４で示されるように、真空保持時間が経過し、且つチャンバ５１が大気開放されて大気圧に戻る時刻ｔ４以降にしか動作できない。また時刻ｔ４で開となり、時刻ｔ５で判定出力がＮＧになっても、被検査物をチャンバ５１から取り出して、チャンバ５１及び配管系の掃気処理を行わなければならない。この掃気処理はＨｅガスのリーク量にもよるが、時間がかかる。この掃気処理が完了しなければ、次の搬入される被検査物に対するリーク検査が実行できない。この意味で掃気処理を早期に完了することが生産性の向上につながるといえる。
【００５４】
これに対して、本実施の形態の検査方法を用いると、ガスリークディテクタ５３Ｂの感応圧力範囲が大気圧程度から１０ｋＰａ程度の低真空まで保証される。このため図９に示すように、検査開始時から弁５６が開にでき、被検査物からＨｅガスがチャンバ５１内に抽出されれば、ガスリークディテクタ５３Ｂは即時にＮＧの判定出力を出すことができる。このような場合、図５に示したように直ちに掃気処理１に入り、被検査物をチャンバ５１から取り出すことができる。仮に図９の時刻ｔ２１でＮＧ判定が得られると、時刻ｔ５で判定結果が得られる場合と比較して、早期に次の工程に進めることになる。
【００５５】
ここで、被検査物が良品の場合についても、これまでの検出方法と本実施の形態の検出方法を比較する。これまでの検出方法では図３に示すように、真空保持時間後の時刻ｔ４からしか弁５６が開とならず、ガスリークディテクタ５３Ａを動作状態にすることができなかった。しかし本実施の形態の検出方法では図８に示すように検査開始の時刻ｔ０から弁５６が開となっており、常時ガスリークディテクタ５３Ｂが動作状態にある。このため厳密な良品判定は時刻ｔ４以降となるが、被試験体である包装袋や包装容器が同一方法で生産（シール）され、生産工程が安定している場合、不良品は発生しにくい。このような条件では、検査開始の時刻ｔ１から時刻ｔ４に至るまでの途中の段階で良品か不良品かの予測はつく。即ち不良品がでないだろうという予測が早期にできることになる。
【００５６】
製造装置の入れ換えを含む生産工程の変更や、生産品種の変更（この場合フィルムのシール条件が変化する）が発生する場合は、生産の立ち上がり段階の被検査物に対してのみ、厳密なリーク検査をすればよい。この場合に時刻ｔ４以降までリーク検査を続ければよい。このような意味で、本実施の検査方法は長期間の製品の製造工程から判断すると、生産開始から製品の出荷までの時間を総合的に短縮することができる。
【００５７】
【発明の効果】
本発明によれば、被検査物が挿入された状態で、短時間でチャンバ内におけるトレーサガスの状態を安定化させ、被検査物の内部圧力とチャンバ内の圧力とに差圧がある場合にも、被検査物を変形破壊させることなく、被検査物の密封性を高精度に検査できる。特に被検査物が不良品の場合、ＮＧ判定が検査開始時から即時に可能となり、チャンバ及びリークディテクタの掃気処理が早期に実行できる。このため包装袋又は包装容器の生産性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるリーク検査装置の構成図である。
【図２】従来の検査方法を示すフローチャートである。
【図３】被検査物が良品の場合の従来例におけるタイムチャートである。
【図４】被検査物が不良品の場合の従来例におけるタイムチャートである。
【図５】本実施の形態のリーク検査方法を示すフローチャートである。
【図６】掃気処理１の工程を示すフローチャートである。
【図７】掃気処理２の工程を示すフローチャートである。
【図８】被検査物が良品の場合の本実施の形態におけるタイムチャートである。
【図９】被検査物が不良品（ＮＧ品）の場合の本実施の形態におけるタイムチャートである。
【図１０】ガス吹き付け方式のリークディテクタを示す模式図である。
【図１１】真空フード方式のリークディテクタを示す模式図である。
【図１２】真空内圧方式のリークディテクタを示す模式図である。
【図１３】スニファー方式のリークディテクタを示す模式図である。
【図１４】積分方式のリークディテクタを示す模式図である。
【符号の説明】
５０Ａ，５０Ｂ リーク検査装置
５１ チャンバ
５２ 規制板
５３Ａ，５３Ｂ ガスリークディテクタ
５３ａ 判定手段
５４ 排気ポンプ
５５ 圧力スイッチ
５６，５７，５８，５９ 弁
６０ 外気配管
Claims (7)
- フィルム状素材から成る包装袋又は包装容器をワークとするとき、前記ワークにトレーサガスを充填して密封状態にし、前記ワークを１個又は複数個収納した包装体の状態で前記ワークの漏洩検査を行うリーク検査装置であって、
第１の弁の開又は閉により前記ワークが収納された包装体を外気と開放又は密閉の状態に保持するチャンバと、
第２の弁を介して前記チャンバから流入されるガスに対して前記トレーサガスの含有量を検出するガスリークディテクタと、
第３の弁を介して前記チャンバ内のガスを大気側に排気する排気ポンプと、
前記第２の弁及び第３の弁が開のとき、ガスリークディテクタが規定量以上の前記トレーサガスを検出したとき、前記ワークにリーク有りと判定する判定手段と、を具備することを特徴とするリーク検査装置。 - 前記ガスリークディテクタの内部と大気側とを開又は閉にする第４の弁を更に設け、
前記ガスリークディテクタが規定量以上の前記トレーサガスを検出した後は、前記第２の弁を閉にし、前記第４の弁を開にすることを特徴とする請求項１記載のリーク検査装置。 - 前記チャンバが排気状態にあるとき、前記包装体の膨張を抑止する規制板を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載のリーク検査装置。
- 前記ガスリークディテクタの感応圧力範囲は、大気圧〜１０ｋＰａであることを特徴とする請求項１又は２記載のリーク検査装置。
- フィルム状素材から成る密封袋又は密閉容器をワークとするとき、前記ワークにトレーサガスを充填して密封状態にし、前記ワークを１個又は複数個収納した包装体の状態で前記ワークの漏洩検査を行うリーク検査方法であって、
第１の弁の開又は閉により前記ワークが収納された包装体を外気と開放又は密閉の状態に保持するチャンバと、
第２の弁を介して前記チャンバから流入されるガスに対して前記トレーサガスの含有量を検出するガスリークディテクタと、
第３の弁を介して前記チャンバ内のガスを大気側に排気する排気ポンプと、を具備するリーク検査装置において、
リーク検査の開始時には前記包装体を前記チャンバに入れ、前記第１の弁を閉、前記第２の弁を開、前記第３の弁を開にして前記排気ポンプを動作させ、
前記チャンバの真空度が設定値に達したとき、前記第３の弁を閉して前記チャンバの真空状態を一定時間保持し、
その後第１の弁を開にすることにより、前記チャンバ内を大気圧に開放し、
前記第２の弁及び第３の弁の開後から前記チャンバ内の大気開放までの任意に時間に、前記ガスリークディテクタが規定量以上の前記トレーサガスを検出したとき、前記ワークにリーク有りと判定することを特徴とするリーク検査方法。 - フィルム状素材から成る密封袋又は密閉容器をワークとするとき、前記ワークにトレーサガスを充填して密封状態にし、前記ワークを１個又は複数個収納した包装体の状態で前記ワークの漏洩検査を行うリーク検査方法であって、
第１の弁の開又は閉により前記ワークが収納された包装体を外気と開放又は密閉の状態に保持するチャンバと、
第２の弁を介して前記チャンバから流入されるガスに対して前記トレーサガスの含有量を検出するガスリークディテクタと、
第３の弁を介して前記チャンバ内のガスを大気側に排気する排気ポンプと、
前記ガスリークディテクタの内部と大気側とを開又は閉にする第４の弁と、を具備するリーク検査装置において、
リーク検査の開始時には前記包装体を前記チャンバに入れ、前記第１の弁を閉、前記第２の弁を開、前記第３の弁を開、前記第４の弁を閉にして前記排気ポンプを動作させ、
前記チャンバの真空度が設定値に達したとき、前記第３の弁を閉して前記チャンバの真空状態を一定時間保持し、
その後第１の弁を開にすることにより、前記チャンバ内を大気圧に開放し、
前記第２の弁及び第３の弁の開後から前記チャンバ内の大気開放後の任意の時間までに、前記ガスリークディテクタが規定量以上の前記トレーサガスを検出したとき、前記ワークにリーク有りと判定すると共に、前記第４の弁を開にし、前記第２の弁を閉にして前記ガスリークディテクタ内に残留する前記トレーサガスを大気側に解放することを特徴とするリーク検査方法。 - 前記チャンバの真空度の設定値は、大気圧〜２０ｋＰａの範囲内であることを特徴とする請求項５又は６記載のリーク検査方法。
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