JP2007108101A - 密封体の漏れ検査装置 - Google Patents

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滋 堀田
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Abstract

【課題】被検体から漏れたガスを拡散させることなく高感度で検出することができ、被検体の高速搬送にも対応可能な検査装置を提供する。
【解決手段】本発明の漏れ検査装置は、トンネルと、該トンネル内に被検体を通過させる搬送手段とを有する漏れ検査装置であって、トンネルの途中にはその外壁面に開口が設けられ、開口内にはガス収集部が配置されている。ガス収集部には、トンネル内を搬送途中の被検体に対してガス収集部を押しつける方向に駆動する機構部が備えられている。開口とガス収集部との空隙には、トンネルの気密を維持するための密閉部材が配置されている。これにより、トンネルの内部空間を広げることなく、ガス収集部を配置でき、しかも気密性を保って、特定ガスの漏れを検出できる。
【選択図】図2

Description

本発明は、密閉体の漏れを検出する検査装置に関するものである。
従来より、食品、医薬、化粧品等の各種分野においては、製品の劣化防止や安全性の確保等のために、製品を包装体によって密封し、外気から遮断することが行われている。このような密封包装体にあっては、ピンホールや亀裂等があると密封機能が損なわれるため、包装体に漏れがないかどうかの検査を行い、信頼性を確保している。この検査に用いられる検査装置としては、特許文献1の装置が知られている。この検査装置は、被検体の密封包装体の内部に予め少量のHe等の特定ガスを封入しておき、コンベア上に搭載した被検体にフードを被せ、フード内で被検体をバネ付きプレートで押圧し、フード内の気体を吸引して検出するものである。これにより特定ガスが検出された場合には漏れがあると判定する。
実際の製造ラインにおいて生産効率を向上させるためには、包装体にHeを充填しシールする工程と漏れ検査工程とを同一の建屋内においてベルトコンベアで製品を搬送しながら順に行うことが望まれる。しかしながら、Heの充填工程と検出工程を同一建屋で行うと、充填工程で漏れ出たHeが建屋内の大気にも含まれるため、検出工程の感度を上げると常に大気中のHeが検出され、精度の良い検査が行えない。そこで特許文献2には、清浄ガスを供給したトンネル内で検査工程を行う検査装置が開示されている。この検査装置は、トンネルの途中に検査用の空間を設けて特定ガス検出器を配置し、ベルトコンベアでトンネル内を移動中の被検体を弾性体で押圧し、漏れ出たガスを検出器で検出する。この検査装置を用いることにより、清浄ガスが供給されたトンネル内の検査空間で検査工程を行うことができるため、充填工程と検査工程とを同一建屋内で行った場合でも高感度で漏れの検出を行うことができる。
特開平4−216430号公報 特開2005−257577号公報
特許文献1に開示されている検査装置は、トンネルの途中に被検体を押圧する弾性体やガス収集ヘッドやガス収集ヘッドを上下動させる駆動機構等を配置する構造であるため、これらの器材が配置できる大きさの検査用空間をトンネルの途中に設ける必要がある。被検体から漏れ出た特定ガスは、ガス収集ヘッドによって吸引されるが、吸引能力が低い場合には、特定ガスが検査空間に広がり検査感度が低下したり、漏れ出た特定ガスが検査空間内に残留し、次の被検体の検査に支障をきたす恐れがある。
また、特許文献1に開示されている検査装置は、ベルトコンベアの移動方向に沿って2つの弾性体を短い間隔で並べて配置し、2つの弾性体によって被検体を押圧しながら、2つの弾性体の間に配置されたガス収集ヘッドを上下動させ、被検体を叩きながら漏れ出たガスを検出するという構成である。これにより、被検体のどの部位に漏れがあるかおよそ判定できるという利点があるが、被検体の搬送速度が高速の場合には、それに応じてガス収集ヘッドを高速で上下動させなければ被検体の全体を検査することが出来ない。このため、高速搬送の場合は機構が複雑になる。
本発明の目的は、被検体から漏れたガスを拡散させることなく高感度で検出することができ、被検体の高速搬送にも対応可能な検査装置を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明の第1の態様の漏れ検査装置は、トンネルと、該トンネル内に被検体を通過させる搬送手段とを有する漏れ検査装置であって、トンネルの途中にはその外壁面に開口が設けられ、開口内にはガス収集部が配置されている。ガス収集部には、トンネル内を搬送途中の被検体に対してガス収集部を押しつける方向に駆動する機構部が備えられている。開口とガス収集部との空隙には、トンネルの気密を維持するための密閉部材が配置されている。これにより、トンネルの内部空間を広げることなく、ガス収集部を配置でき、しかも気密性を保って、特定ガスの漏れを検出できるため、特定ガスが検査空間に広がり検査感度が低下させることがない。また、漏れ出た特定ガスが検査空間内に残留する可能性を低減できる。
上述のガス収集部は、トンネルの外壁面と同等の位置に配置された、外形がプレート状のガス収集ヘッドと、該ガス収集ヘッドのトンネル内部側の面に取り付けられた弾性部材とを備える構成にすることができる。このとき、密閉部材は、ガス収集ヘッドと前記開口との空隙を密閉する構成とする。
上述のガス収集ヘッドは、被検体側を向いた主平面がガス収集面とし、弾性体は、該ガス収集面全体に取り付けられる構成にすることができる。ガス収集面は、被検体よりも大きく、かつ、弾性体は、被検体側の面からガス収集面へ対して通気性を有する構成にすることができる。
上述の弾性体は、ガス収集面への接触面と被検体側面とを除いた外周面が非通気性部材によって覆われている構成にすることが出来る。また、弾性体は、チューブを複数本束ねた部材、繊維束、綿状繊維、多孔部材によって構成することができる。
また、本発明の第2の態様によれば、トンネルと、トンネル内に被検体を通過させる搬送手段と、被検体を圧迫し、漏れ出たガスを収集するガス収集部とを有する漏れ検査装置であって、トンネルの途中にはその外壁面に開口が設けられ、ガス収集部は、開口内に配置され、開口とガス収集部との空隙には、トンネルの気密を維持するための密閉部材が配置されていることを特徴とする漏れ検査装置が提供される。ガス収集部は、通過する被検体を圧迫する位置に予め取り付けることができる。これにより、ガス収集部を駆動しなくとも被検体を圧迫することができる。
また、本発明の第3の態様によれば、トンネルと、トンネル内に被検体を通過させる搬送手段と、被検体を圧迫し、漏れ出たガスを収集するガス収集部とを有する漏れ検査装置であって、トンネルの途中にはその外壁面がトンネル内部に向かって可動な領域が設けられ、ガス収集部は、該可動領域の内側に配置されていることを特徴とする漏れ検査装置が提供される。トンネルそのものに可動領域を設けることにより、トンネルの気密性を容易に維持できる。外部から可動領域を動かすことにより、ガス収集部を上下動させ、被検体を圧迫することも可能である。
本発明の一実施の形態によるインライン型漏れ検査装置について図面を用いて説明する。
なお、本実施の形態において被検体1は、製品を包装体で密封した包装体のほか、柔軟な容器や密閉部品等のように、製品そのものが密封構造になっている密封体を含む。
本実施の形態のインライン型漏れ検査装置について、その正面図を図1(a)に、側面図を図1(b)に、図1(a)のA−A断面図を図2に示す。これらの図からわかるように、本実施の形態の漏れ検査装置は、搬送入り口11から出口12までの搬送区間において上下に対向するように配置された一対のベルト10と、その複数箇所に配置されたガイドローラ13と、駆動ローラ14aと、その駆動部14bとを有している。上下一対のベルト10を構成する素材は、その厚さ方向に特定ガスが通り抜けることができるように通気性が良く、しかも、上下のベルト10の間に被検体1を挟んで搬送することができるように摩擦の少ない滑りの良い素材が用いられている。ベルト10が被検体1を搬送する区間には、図2に示すようにトンネル15が配置されている。トンネル15とベルト10の構成を図3に示す。図3からわかるように、一対のベルト10が対向して走行する搬送区間は、トンネル15内を通過している。
トンネル15は、図3のように上面板および下面板と左右の側面板を備え、内部空間の断面形状は長方形である。上面板および下面板には、搬送方向の中央部にそれぞれ矩形の開口25が対向する位置に設けられている。上側の開口25とベルト10との間には圧縮用通気弾性体21が、下側の開口25とベルト10との間には圧縮用通気弾性体22が図2および図3のように配置されている。圧縮用通気弾性体21,22は直方体形状であり、その上面形状は開口25とほぼ同形状であるが、開口25を通って上下できる程度のクリアランスを有している。圧縮用通気弾性体21、22の厚さは、開口25とベルト10との距離とほぼ等しい。よって、圧縮用通気弾性体21、22は、開口25とベルト10との間の空間を埋めるような状態で配置されている。また、圧縮用通気弾性体21,22の主平面方向(上面、下面)の大きさは、被検体1と同等以上である。
圧縮用通気弾性体21、22は、その厚さ方向に通気性を有する弾性部材によって構成されている。例えば、弾性を有する多孔質部材や、弾性のある径の小さなチューブを多数本束ねた部材や、繊維束(例えばブラシ)や綿状繊維を用いて圧縮用通気弾性体21、22を形成することができる。圧縮用通気弾性体21がベルト10との接触する面にはベルト10との摩擦を低減するために、通気性のある網目状部材等を配置することもできる。
上側の圧縮用通気弾性体21の上面および下側の圧縮用通気弾性体22の下面には、それぞれガス収集ヘッド23が固定されている。ガス収集ヘッド23は、その外形が、開口25の形状に沿ったプレート形状の部材であり、開口25の内側に配置されている。また、ガス収集ヘッド23の内部は、空間もしくはガス流路が形成されており、集めたガスを取出口から外部に排出する。取出口には、チューブ123が接続されている。また、ガス収集ヘッド23の外形は、圧縮用通気弾性体21の上面および圧縮用通気弾性体22の下面とそれぞれ同形状であり、圧縮用通気弾性体22との接触面全体からガスを収集することができる形状になっている。例えば、ガス収集ヘッド23と圧縮用通気弾性体21、22との接触面は、通気性の良い網目状部材または多孔が設けられた部材等により構成することができる。接触面以外の外周面は非通気性の板状部材等により構成する。これにより、圧縮用通気弾性体21、22内部のガスをガス収集ヘッド23の内部空間や内部流路を通して、取出口からチューブ123に受け渡すことができる。
チューブ123の先端には特定ガス検出器126が接続されている。特定ガス検出器126は、ポンプ機構と、ガス分析器とを内蔵しており、ポンプ機構の減圧動作により、チューブ123を介してガス収集ヘッド23内部を吸引する。ガス分析器は、吸引したガスに所定の濃度以上の特定ガス(Heガス)が含まれているかどうかを検出する。
さらに、ガス収集ヘッド23には、モ−タ28で駆動されるカム機構27がそれぞれ取り付けられている。カム機構27は、トンネル15の外側の空間に配置されている。カム機構27は、モータ28の回転運動を上下運動に変換し、ガス収集ヘッド23を図4(a),(b)に示すように周期的に上下動させる。上下のベルト10の間隔は、通常時には図4(b)のように被検体1の高さとほぼ同等であり、被検体1を押圧しないが、カム機構27が上下のガス収集ヘッド23の間隔を狭める動作をすると、図4(a)のように圧縮用通気弾性体21がベルト10とともに被検体1を上下から挟み込み、被検体1を上下方向から圧縮する。これにより、被検体1にピンホール等の漏れ部位がある場合には、被検体1の内部の特定ガスが漏れ、ベルト10を厚さ方向に通過して圧縮用通気弾性体21の内部に取り込まれ、ガス収集ヘッド23によって収集され、特定ガス検出器126に送られて検出される。カム機構27の上下動周期は、ベルト10によって搬送される被検体1の全体が少なくとも1回、圧縮用通気弾性体21によって圧縮されるように、搬送速度に合わせて設定する。なお、カム機構27ならびにモータ28は、トンネル15に支持されている。
ガス収集ヘッド23の周囲は、図2および図3に示すように開口25とガス収集ヘッド23との隙間を覆うように、ゴムや樹脂等の弾性のある非通気性の幕状部材26によって覆われている。幕状部材26の端部は、トンネル10内部の気密を保つように、ガス収集ヘッド23とトンネル10の外周面とを密着し、ガス収集ヘッド23の可動性を保ったまま、ガス収集ヘッド23とトンネル10とを密閉している。幕状部材26は、被検体1が圧縮されることにより漏れ出たガスがトンネル外に拡散することを防止する。また、幕状部材26は、トンネル15の外側の雰囲気がトンネル15内に侵入し、圧縮用通気弾性体21内に取り込まれるのを防ぐことが出来る。
圧縮用通気弾性体21の上流側ならびに圧縮用通気弾性体22の下流側にはそれぞれ、ベルト10を圧縮用通気弾性体21,22の上下間隔に導くためのガイドブロック16が配置されている。
図2のB−B断面図を図5に示す。トンネル15の中央部側面には、フレッシュエアー供給部30が備えられている。フレッシュエアー供給部30は、圧縮用通気弾性体21,22が配置されている位置にガスボンベから導入したHeガスを含まないガス(例えば不活性ガス等)、または、屋外から導入した清浄な空気(一般にHe濃度5ppm)を噴出する。これにより、トンネル15の中央部の空間にはHeを含まない気体、もしくは、He濃度が5ppm以下の一定な気体が常時導入され、同一建屋内に充填工程が配置されている場合であっても、漏れ出た充填用Heを含む空気がトンネル15内に流れ込むことを防ぐことができる。フレッシュエアー供給部30からHeを含まないガスを噴出している場合には、特定ガス検出器126が収集ガスにわずかでもHeが含まれていることを検出したときには、その被検体1に漏れがある(NG)と判定するように設定する。また、フレッシュエアー供給部30が清浄空気(He濃度5ppmで一定)を噴出している場合、特定ガス検出器126は、収集ガスに5ppmを超えるHeが含まれていることを検出した場合には漏れがある(NG)と判定するように設定する。このようにフレッシュエアー供給部30から、不活性ガス等または清浄空気を供給することにより、被検体1から漏れ出たHeガスを高感度に検出することができる。
つぎに、本実施の形態のインライン型漏れ検査装置を用いて、被検体1の検査を行う動作について説明する。
このインライン型漏れ検査装置は、被検体1の内部に特定ガスとしてHeガスを入れて密封する充填工程の次工程として、充填工程の搬送ライン(不図示)の終点に連結される。前工程である充填工程により密封された被検体1は、図1(a),(b)のように漏れ検査装置のベルト10の搬送区間入り口11まで到達すると、上下のベルト10の間に入り、上下からベルト10に挟まれた状態で搬送される。被検体1は、トンネル入り口15aからトンネル15の内部に入り、中央部の圧縮用通気性弾性体21,22の間に達すると漏れの検査が行われる。
漏れ検査装置のベルト10は、連続的に移動しており、ガス収集ヘッド23も周期的(例えば1秒間に数回)に連続的に上下動している。また、フレッシュエアー供給部30からは常に不活性ガス、または、清浄な空気(He濃度5ppm)が噴出されている。ガス収集ヘッド23の周期的な上下動により、図4(a)のように、被検体1の一部又は全部が圧縮用通気弾性体21、22によって上下から挟まれて圧縮され、漏れがある場合には内部のHeガスが押し出される。なお、図4(b)は圧縮用通気弾性体21,22が伸張した状態を示している。被検体1から押し出されたガスは、圧縮伸張を繰り返す圧縮用通気弾性体21,22のポンプ作用によって、圧縮用通気弾性体に吸引される。圧縮用通気弾性体21,22内のガスおよびその周囲の気体は、ガス収集ヘッド23からガス検出器126へポンプにより吸引される。ガス検出器126は、吸引したガスのHeの有無、もしくはHeの濃度により被検体1の漏れの有無を判定する。
圧縮用通気弾性体21,22を通り抜けた被検体1は、上下のベルト10に挟まれてさらに搬送され、トンネル15の出口15bから外に出て、搬送区間の出口12に到達し、振り分けコンベア40に到達する。圧縮用通気弾性体21,22の圧縮による被検体1の漏れ発生時刻をT1、ガス検出器126によるNGの判定時刻をT2、ガス検出器126がHeガスの漏れを検出しなくなった時刻をT3とすると、T1からT3の時間内に圧縮用通気弾性体21,22の位置を通過した被検体1は不良品としてトンネル15通過後の、ライン上に設けられた振り分けコンベア40(図1(b)参照)によってラインから取り除かれる。
本実施の形態の漏れ検査装置では、ガス収集ヘッド23をトンネル15の上面板および下面板とほぼ同等の位置に配置し、ガス収集ヘッド23と被検体1との間の空間は圧縮用通気弾性体21,22によって埋めている。さらにガス収集ヘッド23とトンネル15の開口25との間は、幕状部材26によって覆い、トンネルの気密を保っている。これにより、トンネル15の内部空間を広げることなく、しかも、トンネルの気密を保った状態で被検体1を圧縮し、漏れたガスの検出をすることを可能にしている。よって、被検体1から漏れたガスが広がる空間が小さく、もれたガスが澱む空間もないため、ガス収集ヘッド23の吸引能力がさほど大きくなくとも、効率よくガスを収集でき、高感度に検出できる。しかも、トンネル外のHeがトンネル内に流入することもない。また、拡散したガスが残留しにくく、次の被検体1の検査までに速やかに除去でき、被検体1の搬送速度の高速化にも対応可能である。
また、本実施の形態では、被検体1よりも大きな圧縮用通気弾性体21,22により被検体1を押圧するため、押圧は被検体1の全面を取り囲むように行われ、漏れ出たHeガスは、圧縮用通気弾性体21,22に囲まれて、圧縮用通気弾性体21,22の中に効率よく取り込まれる。取り込まれたガスは、圧縮用通気弾性体21,22の全面に配置されたガス収集ヘッドから収集することができる。このため、漏れ出たガスが周囲の空間に拡散しにくく、わずかなHeガスであっても薄めることなく検出できるため、高感度に漏れを検出することができる。また大きな圧縮用通気弾性体21,22によって被検体1を一度圧縮すれば、漏れを検出できるため、被検体1の搬送速度の高速化にも対応できる。
このように、本実施の形態のインライン型漏れ検査装置を用いることにより、被検体から漏れたガスを拡散させることなく高感度で検出することができ、被検体の高速搬送にも対応可能な検査装置を提供することができる。
なお、上述の実施の形態では、ベルト10を上下方向に対向させた構成であったが、左右方向に対向させた配置にすることもできる。また、対向配置したベルト10に限らず、被検体1を圧縮用通気弾性体21、22間を通過させることができる搬送手段であれば、それを用いることができる。
圧縮用通気弾性体21、22は、通気性を有する連続気泡体であるスポンジを好適に用いることができるが、この他にも、細い柔軟な弾性を有するゴムや樹脂のチューブを束ねた集合体でも良く、弾性材のブラシや、グラスウールのように反発復元力のある通気性繊維からなる綿状のもの、でも良い。なお、圧縮用通気弾性体21,22として、厚さ方向のみならず、側面方向へも通気性があるもの(スポンジやグラスウール等)を用いる場合には、側面方向から圧縮用通気弾性体21,22内部への気体の取り込みを防止するため、図6および図7に示したように、非通気性の膜240等により圧縮用通気弾性体21,22の側面を覆った構成にすることができる。これにより、被検体1から漏れ出たガスを、圧縮用通気弾性体21,22の内部で薄めることなくガス収集ヘッド23に取り込むことができる。
なお、本実施の形態では、カム機構27により、ガス収集ヘッド23を上下動させ、圧縮用通気弾性体21,22によって被検体1を圧縮しているが、カム機構27は必ずしも設けなくてもよい。例えば、圧縮用通気弾性体21,22の間隔を被検体1の厚さよりも狭く設定しておき、ベルト10の移動に伴って、圧縮用通気弾性体21,22の、圧迫を受ける構成にすることによっても、漏れ出たガスを検出することが出来る。
また、上述の実施の形態では、トンネル15に開口25を設け、この開口をガス収集ヘッド23を塞ぐように配置し、幕状部材26で可動性を保ったまま密閉状態を維持する構成であったが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、トンネル15の途中には、トンネルの外壁面(上面板および下面板)の一部に可動な領域を形成し、可動領域の内側にガス収集ヘッド23を配置することも可能である。トンネルの外側に駆動機構を配置し、可動領域を上下動させることにより、ガス収集ヘッド23を可動領域とともに上下動させ、被検体を圧迫する。可動領域は、弾性のある樹脂等を用いて形成することができる。チューブ123は外壁の一部から外に引き出す。このようにトンネルそのものに可動な領域を設けることにより、トンネルの気密性を容易に維持しつつ、ガス収集部23を上下動させることができる。
(a)は、本発明の一実施形態のインライン型漏れ検査装置の全体構成を示す外観図であり、(b)はその側面図である。 図1(a)のA−A断面図である。 図1の漏れ検査装置のベルト10とトンネル15の切り欠き斜視図である。 (a)は、図1の漏れ検査装置の被検体1が圧縮用通気弾性体21,22から押圧を受けている状態の断面図、(b)は、被検体1が押圧を受けていない状態の断面図である。 図2のB−B断面図である。 圧縮用通気弾性体21,22の側面に非通気性膜240を設けた別の実施の形態の検査装置の断面図。 (a)は、非通気性膜240を設けた別の実施の形態の検査装置の被検体1が圧縮用通気弾性体21,22から押圧を受けている状態の断面図、(b)は、被検体1が押圧を受けていない状態の断面図である。
符号の説明
1…被検体、10…ベルト、11…搬送入り口、12…搬送出口、13…ガイドロ−ラ、14a…駆動ローラ、14b…駆動部、15…トンネル、16−−−ガイドブロック、20…吸気装置、21、22…圧縮用通気弾性体、23…ガス収集ヘッド、24…操作部、25…貫通孔、26…幕、27…カム機構、28…モータ、30…フレッシュエアー供給部、40…振り分けコンベア、123…チューブ、126…ガス検出器、240…非通気性膜。

Claims (8)

  1. トンネルと、該トンネル内に被検体を通過させる搬送手段と、前記被検体から漏れ出るガスを収集するガス収集部と、前記トンネル内を搬送途中の被検体に対して該ガス収集部を押しつける方向に駆動する機構部とを有し、
    前記トンネルの途中にはその外壁面に開口が設けられ、前記ガス収集部は、該開口内に配置され、前記機構部は、前記トンネル外側の空間に配置され、
    前記開口とガス収集部との空隙には、トンネルの気密を維持するための密閉部材が配置されていることを特徴とする漏れ検査装置。
  2. 請求項1に記載の漏れ検査装置において、前記ガス収集部は、前記開口を塞ぐさように配置されたガス収集ヘッドと、該ガス収集ヘッドのトンネル内部側の面に取り付けられた弾性部材とを備え、前記密閉部材は、前記ガス収集ヘッドと前記開口との空隙を密閉していることを特徴とする漏れ検査装置。
  3. 請求項2に記載の漏れ検査装置において、前記ガス収集ヘッドは、前記開口に沿う外形を有することを特徴とする漏れ検査装置。
  4. 請求項2または3に記載の漏れ検査装置において、前記ガス収集ヘッドは、被検体側を向いた面がガス収集面であり、弾性体は、該ガス収集面全体に取り付けられ、
    前記ガス収集面は、被検体よりも大きく、かつ、前記弾性体は、被検体側の面から前記ガス収集面へ対して通気性を有することを特徴とする漏れ検査装置。
  5. 請求項4に記載の漏れ検査装置において、前記弾性体は、前記ガス収集面への接触面と前記被検体側面とを除いた外周面が非通気性部材によって覆われていることを特徴とする漏れ検査装置。
  6. 請求項2ないし5のいずれか1項に記載の漏れ検査装置において、前記弾性体は、チューブを複数本束ねた部材、繊維束、綿状繊維、多孔部材によって構成されていることを特徴とする漏れ検査装置。
  7. トンネルと、該トンネル内に被検体を通過させる搬送手段と、前記被検体を圧迫し、漏れ出たガスを収集するガス収集部とを有し、
    前記トンネルの途中にはその外壁面に開口が設けられ、前記ガス収集部は、該開口内に配置され、
    前記開口とガス収集部との空隙には、トンネルの気密を維持するための密閉部材が配置されていることを特徴とする漏れ検査装置。
  8. トンネルと、該トンネル内に被検体を通過させる搬送手段と、前記被検体を圧迫し、漏れ出たガスを収集するガス収集部とを有し、
    前記トンネルの途中にはその外壁面がトンネル内部に向かって可動な領域が設けられ、前記ガス収集部は、該可動領域の内側に配置されていることを特徴とする漏れ検査装置。
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