JP2008157899A - 密閉品並びにその漏れ検査方法及び製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】漏れ検査を容易に行うことのできる密閉品並びにその漏れ検査方法及び製造方法を提供する。
【解決手段】水１１を収容する容器部１０と、容器部１０に形成された注入口部２０と、注入口部２０を封止する内側封止部３０と、内側封止部３０の外側で注入口部２０をさらに封止する外側封止部５０と、内側封止部３０と外側封止部５０との間に形成され、外側封止部５０の漏れ検査用のトレーサガスが封入された密閉空間部４０とを有するように構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、内容物が封入される密閉品並びにその漏れ検査方法及び製造方法に関するものである。

従来、密閉品の密閉性（気密性）を検査するために、ボンビング法を用いた漏れ検査が行われている（例えば、特許文献１及び２参照）。ボンビング法では、まず密閉品をボンビング装置内に入れ、ボンビング装置内を排気した後にヘリウム（Ｈｅ）ガスに代表されるトレーサガスを導入し、トレーサガスにより密閉品を外側から数時間程度加圧（ボンビング）する。このとき、密閉品に漏れが生じていれば、漏れの程度に応じた量のトレーサガスが密閉品内に漏入する。ボンビングが終了したら、密閉品をボンビング装置から取り出して真空チャンバ内に入れる。そして真空チャンバ内を減圧し、密閉品からのトレーサガスの漏出量をリークディテクタにより検出する。密閉品の密閉性は、検出されたトレーサガスの漏出量に基づいて評価される。

また、ボンビング法を用いずに密閉品の漏れ検査を行うための手法として、Ｈｅガス等のトレーサガスを密閉品の製造段階で予め内部に封入する方法がある（例えば、特許文献３参照）。この方法は、比較的多量で高濃度のトレーサガスを短時間で密閉品内部に封入できる点でボンビング法に比べて有利である。
特開平１１−３０５６５号公報 特開２００６−５３１０６号公報 特開２００２−１３４１６４号公報

しかしながら、密閉品の性能を保つため、内部に予め封入できるトレーサガスの量には上限がある場合がある。例えば密閉型の熱交換器では、トレーサガス等の非凝縮性ガスの熱交換器内部での圧力を製品寿命内において所定圧力（例えば５ｋＰａ）以下としなければならないものがある。このため、密閉品の実際の使用期間中にも大気中の非凝縮性ガスが徐々に内部に漏入することを考慮すると、製造段階では比較的少量のトレーサガスしか密閉品内に封入できない。したがって、漏出量を検出するのに十分な量のトレーサガスを密閉品から漏出させることができないため、密閉品の漏れ検査が困難になってしまうという問題が生じる。

特に、密閉品内に液体が存在するとトレーサガスが液体に溶解してしまうため、漏れ検査の際に漏出するトレーサガスの量がさらに減少し、密閉品の漏れ検査がさらに困難になるという問題が生じる。この問題に対し、密閉品内に封入された液体や当該液体が気化した気体（例えば、水が封入された熱交換器では水や水蒸気）の漏出を検出して漏れ検査を行うことも考えられる。ところが、水や水蒸気はＨｅのように微量の漏れを高感度で検出できる物質ではない。このため、高い密閉性が要求される密閉品では漏れ検査が困難になる。

本発明の目的は、漏れ検査を容易に行うことのできる密閉品並びにその漏れ検査方法及び製造方法を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。

請求項１に記載の発明は、内容物（１１）を収容する容器部（１０）と、容器部（１０）に形成された管状の開口部（２０）と、開口部（２０）を封止する第１の封止部（３０）と、第１の封止部（３０）の外側で開口部（２０）をさらに封止する第２の封止部（５０）と、第１の封止部（３０）と第２の封止部（５０）との間に形成された密閉空間部（４０）とを有することを特徴としている。

これにより、密閉品は第１の封止部（３０）によって密閉されるとともに、密閉空間部（４０）を介して第１の封止部（３０）の外側に設けられた第２の封止部（５０）によっても密閉される。容器部（１０）に隣接していない第２の封止部（５０）の漏れ検査を行うことによって、漏れ検査の際の容器部（１０）内部に対する影響を軽減できる。したがって、容器部（１０）内に予め封入できるトレーサガスの量に上限がある密閉品や、容器部（１０）内に液体が存在する密閉品の漏れ検査を容易に行うことができる。

請求項２に記載の発明は、密閉空間部（４０）に、第２の封止部（５０）の漏れ検査用のトレーサガスが封入されていることを特徴としている。容器部（１０）内に予め封入できるトレーサガスの量に上限があっても、密閉空間部（４０）には濃度や分圧の高いトレーサガスを封入できる。また、容器部（１０）内に液体が存在しても、密閉空間部（４０）のトレーサガスは当該液体に溶解してしまうことがない。したがって、漏出量を検出するのに十分な量のトレーサガスを漏出させることができるため、密閉品の漏れ検査を容易に行うことができる。

請求項３に記載の発明は、第１の封止部（３０）は、封入されたトレーサガスを漏れ検査まで密閉空間部（４０）内に保持する封止性を少なくとも有することを特徴としている。また請求項４に記載の発明は、第２の封止部（５０）は、封入されたトレーサガスを漏れ検査まで密閉空間部（４０）内に保持する封止性を少なくとも有することを特徴としている。これにより、密閉空間部（４０）に封入したトレーサガスが漏れ検査までに漏出してしまい、漏れ検査が困難になることを防止できる。

請求項５に記載の発明は、密閉空間部（４０）でのトレーサガスの封入量と、製品寿命内において第２の封止部（５０）を介して外部から密閉空間部（４０）に漏入する気体の漏入量との和は、容器部（１０）への気体の漏入が許容される量以下であることを特徴としている。これにより、漏れ検査の困難な第１の封止部（３０）に仮に比較的大きい漏れが生じていたとしても、密閉品の性能が低下するのを防止できる。

請求項６に記載の発明は、密閉空間部（４０）は、容器部（１０）内の内容物（１１）以外の空間（１２）より小さい容積を有することを特徴としている。トレーサガスが封入される密閉空間部（４０）の容積を小さく設定することによって、トレーサガスの封入量が少量であっても、密閉空間部（４０）内でのトレーサガスの濃度や分圧を高くすることができる。このため、トレーサガスを用いた密閉品の漏れ検査が容易になる。

請求項７に記載の発明のように、内容物（１１）は液体であってもよい。

請求項８に記載の発明は、内容物（１１）を収容する容器部（１０）と、容器部（１０）に形成された管状の開口部（２０）と、開口部（２０）を封止する第１の封止部（３０）と、第１の封止部（３０）の外側で開口部（２０）をさらに封止する第２の封止部（５０）と、第１の封止部（３０）と第２の封止部（５０）との間に形成され、トレーサガスが封入された密閉空間部（４０）とを有する密閉品の第２の封止部（５０）の漏れ検査を行う際に、密閉空間部（４０）から第２の封止部（５０）を介して漏出するトレーサガスの漏出量を検出することを特徴としている。

容器部（１０）内に予め封入できるトレーサガスの量に上限があっても、密閉空間部（４０）には濃度や分圧の高いトレーサガスを封入できる。また、容器部（１０）内に液体が存在しても、密閉空間部（４０）のトレーサガスは当該液体に溶解してしまうことがない。したがって、漏出量を検出するのに十分な量のトレーサガスを漏出させることができるため、密閉品の漏れ検査を容易に行うことができる。

請求項９に記載の発明は、管状の開口部（２０）を備えた容器部（１０）を作製し、開口部（２０）を封止して第１の封止部（３０）を形成し、第１の封止部（３０）の外側にトレーサガスを導入し、トレーサガスが導入された状態で、開口部（２０）を第１の封止部（３０）の外側でさらに封止して、第２の封止部（５０）とトレーサガスが封入された密閉空間部（４０）とを形成し、密閉空間部（４０）から第２の封止部（５０）を介して漏出するトレーサガスの漏出量を検出して第２の封止部（５０）の漏れ検査を行うことを特徴としている。

容器部（１０）内に予め封入できるトレーサガスの量に上限があっても、密閉空間部（４０）には濃度や分圧の高いトレーサガスを封入できる。また、容器部（１０）内に液体が存在しても、密閉空間部（４０）のトレーサガスは当該液体に溶解してしまうことがない。したがって、漏出量を検出するのに十分な量のトレーサガスを漏出させることができるため、密閉品の漏れ検査を容易に行うことができる。

請求項１０に記載の発明は、第１の封止部（３０）は、封入されたトレーサガスを漏れ検査まで密閉空間部（４０）に保持する封止性を少なくとも有するように形成されることを特徴としている。また請求項１１に記載の発明は、第２の封止部（５０）は、封入されたトレーサガスを漏れ検査まで密閉空間部（４０）に保持する封止性を少なくとも有するように形成されることを特徴としている。これにより、密閉空間部（４０）に封入したトレーサガスが漏れ検査までに漏出してしまい、漏れ検査が困難になることを防止できる。

ここで、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図１乃至図１３を用いて説明する。図１は、本実施形態における密閉品として、水１１が冷媒として封入された密閉型の熱交換器１の構成を模式的に示す断面図である。ここで、図１では熱交換器１を単純な形状で示しているが、実際の熱交換器１はチューブ、フィン、ヘッダタンク等を備えた複雑な形状を有している。図１に示すように、熱交換器１は、水（内容物）１１を収容する容器部１０と、容器部１０内に水１１を注入するために開口された開口端２０ａを備える管状の注入口部（開口部）２０とを有している。容器部１０内のうち水１１以外の空間１２は、負圧に維持されている。容器部１０及び注入口部２０は例えば金属製である。また熱交換器１は、容器部１０内を密閉するために注入口部２０を封止する内側封止部３０と、容器部１０に隣接せず、内側封止部３０の外側（開口端２０ａ側）で注入口部２０をさらに封止する外側封止部５０とを有している。外側封止部５０は、容器部１０を最終的に封止する最終封止部として機能する。さらに熱交換器１は、内側封止部３０及び外側封止部５０間に形成された密閉空間部４０を有している。

図２は、内側封止部３０及び外側封止部５０近傍の構成を拡大して示す断面図である。図２に示すように、内側封止部３０及び外側封止部５０は、管状の注入口部２０のかしめ加工を行った後に、ろう材２１を溶融させるろう付け加工を行い、ろう材２１で開口部を塞ぐことによってそれぞれ形成されている。密閉空間部４０は、注入口部２０の管壁、内側封止部３０及び外側封止部５０により密閉されている。密閉空間部４０内の空間は、内側封止部３０により容器部１０内の空間１２から分離されるとともに、外側封止部５０により熱交換器１の外部から分離されている。密閉空間部４０の容積は、容器部１０内の空間１２の体積（容積）よりも小さく設定されている。

密閉空間部４０には、外側封止部５０の漏れ検査用のトレーサガス（又はトレーサガスを含む気体）が製造工程で予め封入されている。封入されたトレーサガスのうち一部は外側封止部５０の漏れ検査工程で漏出し、残りが密閉空間部４０内に残存している。トレーサガスとしてはアルゴン、水素、六フッ化硫黄などを用いることもできるが、検出感度を重視する場合はＨｅを選択するとよい。製造段階で密閉空間部４０に封入されるトレーサガスの封入量は、漏れ検査が終了した後の密閉空間部４０でのトレーサガスの封入量と、熱交換器１の製品寿命内に外側封止部５０を介して外部から密閉空間部４０に漏入する他の気体の漏入量との和が、容器部１０内への気体の漏入が許容される漏入許容量以下になるように調整されている。トレーサガスの封入量は、封入圧力や密閉空間部４０の容積を変えることにより調整可能である。熱交換器１の製品寿命内に密閉空間部４０に漏入する他の気体の漏入量は、後述する外側封止部５０の等価標準リークに基づき算出される。容器部１０内への気体の漏入許容量は、容器部１０内に漏入しても熱交換器１の性能低下が生じない気体の量の最大値である。

次に、本実施形態における熱交換器１の漏れ検査方法及びそれを含む熱交換器１の製造方法について説明する。密閉型の熱交換器１の漏れ検査は、内部からの水１１の漏出や、外部からの非凝縮性ガスの漏入が生じないことを確認するために行われる。図３は、熱交換器１の製造工程及び漏れ検査工程の概略の流れを示すフローチャートである。図３に示すように、まず所定形状の容器部１０と注入口部２０とを備えた熱交換器本体を作製する（ステップＳ１）。続いて、作製した熱交換器本体のうち容器部１０の漏れ検査を行う。容器部１０の漏れ検査は、容器部１０内にトレーサガスを封入して外部への漏出量を検出する方法や、外部にトレーサガスを充満させて容器部１０内への漏入量を検出する方法などを用いて行われる。

次に、注入口部２０から水１１を容器部１０内に注入する（ステップＳ２）。続いて、容器部１０内の空間１２の圧力を設定圧力（負圧）に調整する。

次に、内側封止部３０及び外側封止部５０を注入口部２０に形成し、外側封止部５０の漏れ検査を行う（ステップＳ３）。

図４は、上記ステップＳ３における内側封止部３０及び外側封止部５０の形成工程、並びに外側封止部５０の漏れ検査工程の流れを示すフローチャートである。図４に示すように、容器部１０内の空間１２の圧力が調整された状態で、かしめ加工及びろう付け加工により注入口部２０を封止し、内側封止部３０を形成する（ステップＳ１１）。これにより容器部１０は所定の密閉度で密閉されるので、以降の工程では空間１２の圧力が維持される。内側封止部３０は、容器部１０内の水１１を密閉空間部４０側に漏出させず、かつ後の工程で密閉空間部４０に封入されるＨｅガスを漏れ検査まで密閉空間部４０内に保持できる程度の封止性を少なくとも有するように形成される。

次に、内側封止部３０より開口端２０ａ側（密閉空間部４０となる部分）に所定圧力のＨｅガスを導入する（ステップＳ１２）。この工程は、注入口部２０のうち内側封止部３０より開口端２０ａ側を減圧して空気をできるだけ取り除いた後に、所定圧力のＨｅガス雰囲気にすることにより行われる。

次に、所定圧力のＨｅガス雰囲気を保った状態で、注入口部２０のうち内側封止部３０より開口端２０ａ側をかしめ加工及びろう付け加工によって封止し、外側封止部５０を形成する（ステップＳ１３）。これにより、外側封止部５０と内側封止部３０との間には、所定圧力のＨｅガスが封入された密閉空間部４０が形成される。外側封止部５０は、密閉空間部４０に封入されたＨｅガスを漏れ検査まで密閉空間部４０内に保持できる程度の封止性を少なくとも有するように形成される。ここで、外側封止部５０を形成する際の加工条件や、外側封止部５０と内側封止部３０との間の距離は、既に形成されている内側封止部３０の封止性が低下してしまうことがないように設定される。以上の工程を経て熱交換器１が作製される。

次に、密閉空間部４０に封入したＨｅガスを用いて、外側封止部５０の漏れ検査を行う（ステップＳ１４）。外側封止部５０又は内側封止部３０で漏れが生じていると、密閉空間部４０内のＨｅガスは時間の経過と共に減少していく。このため、外側封止部５０の形成から所定時間内に漏れ検査を行うことが必要になる。

図５は、上記ステップＳ１４における外側封止部５０の漏れ検査工程の例を示す模式図である。図５に示すように、まず熱交換器１全体を真空チャンバ６０に入れる。続いて、粗引き弁６１を開けて真空ポンプ６２により排気し、真空チャンバ６０内を減圧する。真空チャンバ６０内の圧力が所定圧力まで低下したら、質量分析法によりＨｅイオンを検出するＨｅリークディテクタ６３を用いて、外側封止部５０を介して密閉空間部４０から漏出するＨｅガスの漏出量を検出する。

ここで、Ｈｅガスをトレーサガスとして用いた漏れ検査における検査可能範囲について説明する。検査可能範囲は、漏れ検査により検出されたＨｅガスの漏出量（実測リーク）Ｒと、検査対象物の実際の空気の漏れ量を表す等価標準リークＬとの関係から求めることができる。実測リークＲ（Ｐａ・ｍ^３／ｓ）と等価標準リークＬ（Ｐａ・ｍ^３／ｓ）との関係は以下の式（１）で表される。

・・・（１）
ただし、Ｐｅ：密閉空間部４０でのＨｅガスの封入圧力（Ｐａ）、Ｐｏ：大気圧（＝１０１３２５（Ｐａ））、Ｍａ：空気の分子量（＝２９）、Ｍ：Ｈｅの分子量（＝４）、Ｔ：Ｈｅガス封入（外側封止部５０の形成）から漏れ検査までの時間（ｓ）、Ｖ：密閉空間部４０の容積（ｍ^３）である。

一例として、密閉空間部４０でのＨｅガスの封入圧力Ｐｅを１０１３２５Ｐａとし、Ｈｅガス封入から漏れ検査までの時間Ｔを３６００ｓとし、密閉空間部４０の容積Ｖを０．０００００２ｍ^３とした場合の検査可能範囲を求める。

図６は、Ｈｅガスの実測リークＲと等価標準リークＬとの関係を示すグラフである。グラフの横軸は等価標準リークＬ（Ｐａ・ｍ^３／ｓ）を常用対数で表し、縦軸は実測リークＲ（Ｐａ・ｍ^３／ｓ）を常用対数で表している。曲線Ｃ１は、上記条件（Ｐｅ＝１０１３２５（Ｐａ）、Ｔ＝３６００（ｓ）、Ｖ＝０．０００００２（ｍ^３））を式（１）に当てはめた場合の実測リークＲと等価標準リークＬとの関係を示している。また、線Ｃ２は外側封止部５０での漏れが生じていない場合に検出されるＨｅガスの実測レベル（バックグラウンド（ＢＧ）レベル）Ｒ１を示し、線Ｃ３はＢＧレベルＲ１に基づいてＳＮ比を確保するのに必要な最小の実測リークレベルＲ２を示している。

図６に示すように、曲線Ｃ１は等価標準リークＬ２で極大値をとっている。等価標準リークＬがＬ２以下の範囲では等価標準リークＬの増加に伴って実測リークＲも増加し、等価標準リークＬがＬ２より大きい範囲では等価標準リークＬの増加に伴って実測リークＲが急激に減少する。これは、等価標準リークＬが大きくなると、密閉空間部４０内のＨｅガスが漏れ検査の前に漏出してしまうため、Ｈｅガスの漏出量を検出するのが困難になることを表している。

ＳＮ比を確保できる範囲の実測リークＲ（Ｒ≧Ｒ２）に対応する等価標準リークＬの範囲は、最小値がＬ１であり最大値がＬ４である。すなわち漏れ検査の検査可能範囲は、本来なら等価標準リークＬ１以上Ｌ４以下の範囲になる。しかしながら、等価標準リークＬ４は、漏れ量がこれより多くなるとＨｅガスが漏れ検査の前に漏出してしまうため検査不能になってしまう値である。このため、等価標準リークＬ４近傍では等価標準リークＬに対する実測リークＲの変化が大きいことや、設定した条件の誤差等により曲線Ｃ１が図６中の左方にずれる場合があることを考慮すると、検出可能範囲は等価標準リークＬ４より小さい値を最大値とするのが安全である。したがって、曲線Ｃ１において実測リークＲが極大値をとる等価標準リークＬ２と等価標準リークＬ４との間の任意の値（例えば、等価標準リークＬ３（≒（Ｌ２×Ｌ４）^１／２））を検査可能範囲の最大値に設定する。これにより、等価標準リークＬ１以上Ｌ３以下の範囲が上記条件における漏れ検査の検査可能範囲となり、等価標準リークＬ３を超える範囲が、検査前にＨｅガスが漏出してしまい検査不能になる大漏れ範囲となる。

この検査可能範囲は、密閉空間部４０でのＨｅガスの封入圧力Ｐｅ、Ｈｅガス封入から漏れ検査までの時間Ｔ、又は密閉空間部４０の容積Ｖのいずれかを変化させることにより調整できる。例えば、Ｈｅガス封入量を増加させずに大漏れ側の検査可能範囲を広げたい場合には、密閉空間部４０の容積Ｖを増加させてＨｅガスの封入圧力Ｐｅを減少させる。

図７は、容積Ｖを増加させて封入圧力Ｐｅを減少させた場合の検査可能範囲の変化を示すグラフである。グラフの横軸及び縦軸、並びに曲線Ｃ１及び線Ｃ３は、図６に示したグラフと同一である。曲線Ｃ４は、Ｐｅ＝１０１３２．５（Ｐａ）（曲線Ｃ１の条件におけるＰｅの１／１０倍）、Ｔ＝３６００ｓ、Ｖ＝０．００００２（ｍ^３）（曲線Ｃ１の条件におけるＶの１０倍）の条件を式（１）に当てはめた場合の実測リークＲと等価標準リークＬとの関係を示している。

図７に示すように、曲線Ｃ１の条件に対して容積Ｖを増加させて封入圧力Ｐｅを減少させた場合、実測リークＲと等価標準リークＬとの関係を示す曲線Ｃ４は、曲線Ｃ１より大漏れ側（図中の右側）にずれる。これにより検査可能範囲の最大値は、等価標準リークＬ６（＞Ｌ３）になる。したがって、容積Ｖを増加させて封入圧力Ｐｅを減少させることによって、大漏れ側の検査可能範囲が広がることが分かる。ただし、検査可能範囲の最小値が等価標準リークＬ５（＞Ｌ１）になるため、最小値側の検査可能範囲は狭まる。

外側封止部５０の大漏れ範囲の漏れは、既に述べたように密閉空間部４０内のＨｅガスを用いた漏れ検査では検出できない。したがって、外側封止部５０を形成する工程の工程能力によっては、外側封止部５０の大漏れ範囲の漏れ検査が必要になる場合がある。

また、本実施形態では外側封止部５０が容器部１０の最終封止部として機能するので、内側封止部３０の漏れ検査は必ずしも必要でない。しかしながら、内側封止部３０での漏れ量が多いと、密閉空間部４０に封入したＨｅガスが漏れ検査開始までに容器部１０側に漏出してしまい、Ｈｅガスを用いた外側封止部５０の漏れ検査が困難になる。したがって、内側封止部３０を形成する工程の工程能力によっては、内側封止部３０の大漏れ検査が必要になる場合がある。

図８は、図３のステップＳ３において、内側封止部３０及び外側封止部５０の双方の大漏れ検査を行う場合の内側封止部３０及び外側封止部５０の形成工程並びに漏れ検査工程の流れを示すフローチャートである。

図８に示すように、まず図４のステップＳ１１と同様に、内側封止部３０を形成する（ステップＳ２１）。

次に、例えば差圧リークテスタを用いて、内側封止部３０の大漏れ検査を行う（ステップＳ２２）。この大漏れ検査では、容器部１０内の水１１が密閉空間部４０側に漏出せず、密閉空間部４０に封入されるトレーサガスを外側封止部５０の形成（ステップＳ２４）から外側封止部５０の漏れ検査（ステップＳ２５）まで密閉空間部４０内に保持できる程度の封止性を内側封止部３０が有するか否かが検査される。

次に、図４のステップＳ１２と同様に、密閉空間部４０となる部分に所定圧力のＨｅガスを導入する（ステップＳ２３）。

次に、図４のステップＳ１３と同様に、外側封止部５０及び密閉空間部４０を形成する（ステップＳ２４）。

次に、図４のステップＳ１４と同様に、外側封止部５０の漏れ検査を行う（ステップＳ２５）。

次に、例えば差圧リークテスタを用いて、外側封止部５０の大漏れ検査を行う（ステップＳ２６）。この大漏れ検査では、密閉空間部４０に封入されたトレーサガスをステップＳ２５の漏れ検査まで密閉空間部４０内に保持できる程度の封止性を外側封止部５０が有するか否かが検査される。もし外側封止部５０が上記の封止性を有していなければ、ステップＳ２５の漏れ検査で検出された実測リークＲが例えばＲ２以下であったとしても、外側封止部５０には大漏れ範囲の漏れが生じていることになる。この大漏れ検査はステップＳ２５の漏れ検査の前に行うこともできるが、その場合であっても、ステップＳ２５の漏れ検査は外側封止部５０の形成から所定時間内に行う必要がある。

以上説明したように、本実施形態における熱交換器１は、内側封止部３０によって密閉されるとともに、密閉空間部４０を介して内側封止部３０の外側に設けられた外側封止部５０によっても密閉される。最終封止部として機能する外側封止部５０は容器部１０に隣接していないため、外側封止部５０の漏れ検査を行うことによって、漏れ検査の際の容器部１０内部に対する影響を軽減できる。本実施形態では、容器部１０内に予め封入できるＨｅガスの量に上限があっても、容器部１０から分離された密閉空間部４０には濃度や分圧の高いＨｅガスを封入できる。したがって、漏出量を検出するのに十分な量のＨｅガスを漏出させることができるため、熱交換器１の漏れ検査を容易に行うことができる。

また本実施形態では、容器部１０から分離された密閉空間部４０内のＨｅガスは容器部１０内の水１１に接触しないようになっているため、Ｈｅガスが水１１に溶解してしまうことがない。したがって、漏れ検査工程では、漏出量を検出するのに十分な量のＨｅガスを外側封止部５０から漏出させることができるため、熱交換器１の漏れ検査を容易に行うことができる。

さらに本実施形態では、内側封止部３０及び外側封止部５０が、密閉空間部４０に封入されるＨｅガスを漏れ検査まで密閉空間部４０内に保持できる程度の封止性を少なくとも有するように形成されている。したがって、密閉空間部４０に封入したＨｅガスが漏れ検査までに密閉空間部４０から漏出してしまい、漏れ検査が困難になることを防止できる。

また本実施形態では、漏れ検査の困難な内側封止部３０に比較的大きい漏れが生じていると、密閉空間部４０内に封入したＨｅガスが熱交換器１の実際の使用期間中に全て容器部１０内に漏入する場合もあり得る。しかしながら本実施形態によれば、密閉空間部４０内でのＨｅガスの封入量と、製品寿命内において密閉空間部４０に漏入する気体の漏入量との和が、容器部１０内への気体の漏入許容量以下になっているため、熱交換器１の性能が低下するのを防止できる。

さらに本実施形態では、密閉空間部４０が容器部１０内の空間１２より小さい容積を有している。Ｈｅガスが封入される密閉空間部４０の容積を小さく設定することによって、Ｈｅガスの封入量が少量であっても、密閉空間部４０内でのＨｅガスの濃度や分圧を高くすることができる。したがって、Ｈｅガスの使用量を削減できるとともに、熱交換器１の漏れ検査が容易になる。

また本実施形態では、トレーサガスを用いた漏れ検査が行われる外側封止部５０は水１１と接触しないため、外側封止部５０の濡れによってトレーサガスの漏出が妨げられることがない。

さらに本実施形態では、例えば同量のＨｅガスを用いても、Ｈｅガスの封入圧力Ｐｅ、Ｈｅガス封入から漏れ検査までの時間Ｔ、又は密閉空間部４０の容積Ｖのいずれかを変化させることにより、漏れ検査の検査可能範囲を調整できる。

また本実施形態では、熱交換器１をＨｅガスによりボンビングする工程が不要になるため、漏れ検査工程を簡略化することができる。

さらに本実施形態では、注入口部２０が内側封止部３０及び外側封止部５０により二重に封止されているため、熱交換器１の密閉性の信頼度が向上する。

図９は本実施形態における熱交換器１の漏れ検査工程（図４のステップＳ１４又は図８のステップＳ２５）の変形例１を示す模式図であり、図１０は図９のＡ部を拡大して示す断面図である。図９及び図１０に示すように、本変形例は、注入口部２０の開口端２０ａ近傍を囲む比較的小型のチャンバ６４を用いる点で図５に示した漏れ検査工程と異なっている。チャンバ６４は、吸引機能を有するＨｅリークディテクタ６３に接続されている。チャンバ６４の先端部内周には、比較的高い弾力性を有するシール部６５が形成されている。

漏れ検査を行う際には、まずチャンバ６４を注入口部２０に被せて圧入する。これにより、注入口部２０の開口端２０ａ近傍は、チャンバ６４及びシール部６５によって隙間なく囲まれる。Ｈｅリークディテクタ６３の吸引機能によって注入口部２０の外側封止部５０より開口端２０ａ側を減圧し、所定の圧力まで低下したら外側封止部５０でのＨｅガスの漏出量を検出する。

本変形例によれば、熱交換器１全体を入れる真空チャンバ６０よりも小型のチャンバ６４内を減圧することによって漏れ検査を行うことができる。このため、減圧時間を短縮でき、漏れ検査工程を簡略化できる。

図１１は本実施形態における熱交換器１の漏れ検査工程の変形例２を示す模式図であり、図１２は図１１のＢ部を拡大して示す断面図である。図１１及び図１２に示すように、本変形例では、注入口部２０の開口端２０ａ近傍を上方から緩く囲む吸引プローブ６６と、気体中のＨｅガス濃度を測定するガス測定器６７とが用いられ、外側封止部５０の漏れ検査が大気圧下で行われる。

漏れ検査を行う際には、まず吸引プローブ６６を注入口部２０に被せる。これにより、注入口部２０の開口端２０ａ近傍は、吸引プローブ６６により緩く囲まれる。次に、ポンプ６８を用いて、吸引プローブ６６内からの気体の移動を促進させる気流を発生させる。これにより、外側封止部５０から漏出するＨｅガスを含む吸引プローブ６６内の気体は、ポンプ６８側に移動する。ポンプ６８側に移動する気体中のＨｅガス濃度をガス測定器６７により検出することによって、外側封止部５０の漏れ検査を行う。

本変形例のように大気圧下で行われる漏れ検査は真空中での漏れ検査に比べて一般に検出感度が低いものの、チャンバ内の減圧が不要になるため、漏れ検査工程を簡略化できる。

ただし、外側封止部５０に漏れが生じていると、密閉空間部４０に封入されているＨｅガスは時間の経過と共に減少していくので、上記変形例１又は２のいずれの場合であっても、外側封止部５０の形成から所定時間内に漏れ検査を行うことが必要になる。

図１３は、本実施形態における熱交換器の構成の変形例３を模式的に示す断面図である。図１３に示すように、本変形例における熱交換器２は、水を収容する金属製の容器部１４と、容器部１４内に水を注入するために容器部１４に接合された樹脂性の注入口部２２とを有している。また熱交換器２は、注入口部２２内にかしめ球２３が挿入されて熱かしめされることにより形成された内側封止部３１と、注入口部２２のうち内側封止部３１よりも外側にかしめ球２４が挿入されて熱かしめされることにより形成された外側封止部５１とを有している。内側封止部３１と外側封止部５１との間には密閉空間部４１が形成されている。密閉空間部４１には、トレーサガスとしてＨｅガスが封入されている。

本変形例における熱交換器２によっても、図１及び図２に示した熱交換器１と同様の効果が得られる。

なお、内側封止部及び外側封止部は超音波接合などを用いて形成してもよいし、内側封止部と外側封止部とを互いに異なる方法を用いて形成してもよい。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図１４乃至図１６を用いて説明する。図１４は、本実施形態における密閉品として、密閉型の熱交換器３の構成を模式的に示す断面図である。図１４に示すように、熱交換器３は、第１実施形態の熱交換器１と同様に、容器部１０と注入口部２０とを有している。また熱交換器３は、容器部１０内を密閉するために注入口部２０を封止する内側封止部３２と、内側封止部３２の開口端２０ａ側で注入口部２０をさらに封止する外側封止部５２と、内側封止部３２及び外側封止部５２間に形成された密閉空間部４２とを有している。

密閉空間部４２内の空間は、内側封止部３２により容器部１０内の空間から分離され、外側封止部５２により熱交換器３外部から分離されている。密閉空間部４２の容積は、容器部１０内の空間１２の容積よりも小さくなっている。第１実施形態の密閉空間部４０と異なり、密閉空間部４２にはＨｅガス等のトレーサガスが封入されていない。密閉空間部４２には、例えば空間１２に封入された気体と同一の気体が、空間１２の圧力（例えば負圧）と同一の圧力で封入されている。

次に、本実施形態における熱交換器３の漏れ検査方法及びそれを含む熱交換器３の製造方法について説明する。ここで、熱交換器本体を作製して容器部１０に水１１を注入し、容器部１０内の圧力調整を行うまでの工程は、図３に示した第１実施形態の熱交換器１の製造工程及び漏れ検査工程の流れ（図３のステップＳ１及びＳ２）と同様であるので説明を省略する。

図１５は、図３のステップＳ３にほぼ対応する内側封止部３２及び外側封止部５２の形成工程、並びに漏れ検査工程の流れを示すフローチャートである。図１５に示すように、容器部１０内の空間１２の圧力が調整された状態で注入口部２０を内側及び外側の２箇所で封止し、内側封止部３２及び外側封止部５２を同工程で形成する（ステップＳ３１）。この工程では容器部１０及び密閉空間部４２が共に密閉されるので、空間１２及び密閉空間部４２には互いに同一の気体が同一の圧力で封入される。これにより熱交換器３が作製される。

次に、熱交換器３全体をボンビング装置内に入れ、ボンビング装置内を排気した後にＨｅガスを導入し、Ｈｅガスにより熱交換器３を外側から所定圧力で数時間程度加圧する（ステップＳ３２）。このとき、外側封止部５２に漏れが生じていれば、Ｈｅガスが密閉空間部４２内に漏入する。密閉空間部４２内に漏入したＨｅガスは、内側封止部３２に漏れが生じていれば容器部１０内にまで漏入し得るが、密閉空間部４２内の圧力と空間１２の圧力とは同一であるため、熱交換器３外部から密閉空間部４２内に漏入するＨｅガス量に比較すると、さらに容器部１０内にまで漏入するＨｅガス量は比較的少ない。この工程は、開口端２０ａ近傍のみを囲むボンビング装置を用いて行ってもよい。

ボンビングが終了したら、熱交換器３をボンビング装置から取り出して真空チャンバ内に入れる。そして真空チャンバ内を減圧し、外側封止部５２から漏出するＨｅガスの漏出量をＨｅリークディテクタにより検出する漏れ検査を行う（ステップＳ３３）。漏れ検査は、ボンビング終了から所定時間内に行われる。この工程は、図９に示したような開口端２０ａ近傍を囲む小型のチャンバ６４と、吸引機能を有するＨｅリークディテクタ６３を用いて行ってもよい。

ここで、上記の漏れ検査における検査可能範囲は、Ｈｅガスの実測リークＲ（Ｐａ・ｍ^３／ｓ）と、等価標準リークＬ（Ｐａ・ｍ^３／ｓ）との関係を表す式（２）を用いて、第１実施形態と同様の手順により求めることができる。

・・・（２）
ただし、Ｐｅ：Ｈｅガスによる熱交換器３の加圧圧力（Ｐａ）、Ｐｏ：大気圧（＝１０１３２５（Ｐａ））、Ｍａ：空気の分子量（＝２９）、Ｍ：Ｈｅの分子量（＝４）、Ｔ１：加圧時間（ｓ）、Ｔ２：加圧終了から漏れ検査までの時間（ｓ）、Ｖ：密閉空間部４２の容積（ｍ^３）である。

検査可能範囲は、Ｈｅガスによる熱交換器３の加圧圧力Ｐｅ、加圧時間Ｔ１、加圧終了から漏れ検査までの時間Ｔ２、又は密閉空間部４２の容積Ｖのいずれかを変化させることにより調整できる。

ここで、本実施形態では外側封止部５２が容器部１０の最終封止部として機能するので、内側封止部３２の漏れ検査は必ずしも必要でない。しかしながら、内側封止部３２での漏れ量が多いと、ボンビングにより密閉空間部４２に漏入したＨｅガスが漏れ検査開始までに容器部１０側に漏出してしまい、Ｈｅガスを用いた外側封止部５２の漏れ検査が困難になる。したがって、内側封止部３２を形成する工程の工程能力によっては、内側封止部３２の大漏れ検査が必要になる場合がある。

また、外側封止部５２を形成する工程の工程能力によっては、外側封止部５２の大漏れ範囲の漏れ検査が必要になる場合もある。

図１６は、内側封止部３２及び外側封止部５２の双方の大漏れ検査を行う場合の内側封止部３２及び外側封止部５２の形成工程、並びに漏れ検査工程の流れを示すフローチャートである。

図１６に示すように、容器部１０内の空間１２の圧力が調整された状態で、かしめ加工及びろう付け加工により注入口部２０を封止し、内側封止部３２を形成する（ステップＳ４１）。これにより容器部１０は所定の密閉度で密閉されるので、以降の工程では空間１２の圧力が維持される。

次に、例えば差圧リークテスタを用いて、内側封止部３２の大漏れ検査を行う（ステップＳ４２）。

次に、例えば大気圧下で、注入口部２０のうち内側封止部３２より開口端２０ａ側をかしめ加工及びろう付け加工によって封止し、外側封止部５２を形成する（ステップＳ４３）。これにより、外側封止部５２と内側封止部３２との間には密閉空間部４２が形成される。このとき密閉空間部４２には、例えば空間１２に封入された気体と異なる気体が大気圧に等しい圧力で封入される。以上の工程を経て熱交換器３が作製される。

次に、熱交換器３全体をボンビング装置内に入れ、ボンビング装置内を排気した後にＨｅガスを導入し、Ｈｅガスにより熱交換器３を外側から所定圧力で数時間程度加圧する（ステップＳ４４）。このとき、外側封止部５２に漏れが生じていれば、Ｈｅガスが密閉空間部４２内に漏入する。

ボンビングが終了したら、熱交換器３をボンビング装置から取り出して真空チャンバ内に入れる。そして真空チャンバ内を減圧し、外側封止部５２から漏出するＨｅガスの漏出量をＨｅリークディテクタにより検出する漏れ検査を行う（ステップＳ４５）。漏れ検査は、ボンビング終了から所定時間内に行われる。

次に、例えば差圧リークテスタを用いて、外側封止部５２の大漏れ検査を行う（ステップＳ４６）。

本実施形態における熱交換器３は、内側封止部３２によって密閉されるとともに、密閉空間部４２を介して内側封止部３２の外側に設けられた外側封止部５２によっても密閉される。最終封止部として機能する外側封止部５２は容器部１０に隣接していないため、外側封止部５２の漏れ検査を行うことによって、漏れ検査の際の容器部１０内部に対する影響を軽減できる。本実施形態では、ボンビングによりＨｅガスを漏入させる密閉空間部４２は容器部１０から分離されている。このため、密閉空間部４２に漏入したＨｅガスは容器部１０内の水１１に接触しないので、Ｈｅガスが水１１に溶解してしまうことがない。したがって、漏れ検査工程では、漏出量を検出するのに十分な量のＨｅガスを外側封止部５２から漏出させることができるため、熱交換器３の漏れ検査を容易に行うことができる。

また本実施形態では、ボンビングによりＨｅガスを漏入させる密閉空間部４２の容積が比較的小さいため、空間１２の容積が大きい熱交換器３であってもボンビング時間を短縮できる。

さらに本実施形態では、密閉空間部４２にトレーサガスを予め封入する工程が不要になるので、第１実施形態と比較して熱交換器３の製造工程を簡略化することができる。

また本実施形態では、トレーサガスを用いた漏れ検査が行われる外側封止部５２は水１１と接触しないため、ボンビングの際のトレーサガスの漏入や、漏れ検査工程におけるトレーサガスの漏出が外側封止部５２の濡れによって妨げられることがない。

さらに本実施形態では、注入口部２０が内側封止部３２及び外側封止部５２により二重に封止されているため、熱交換器３の密閉性の信頼度が向上する。

（その他の実施形態）
上記第１及び第２実施形態では水が封入された密閉型の熱交換器を例に挙げたが、本発明は熱交換器に限らず、電解液が封入された電池等の他の液体が封入された密閉品や、固体や気体が封入された密閉品等にも適用可能である。

本発明の第１実施形態における熱交換器の構成を模式的に示す断面図である。 熱交換器の内側封止部及び外側封止部近傍の構成を拡大して示す断面図である。 本発明の第１実施形態における熱交換器の製造工程及び漏れ検査工程の流れを示すフローチャートである。 内側封止部及び外側封止部の形成工程、並びに外側封止部の漏れ検査工程の流れを示すフローチャートである。 外側封止部の漏れ検査工程の例を示す模式図である。 Ｈｅガスの実測リークＲと等価標準リークＬとの関係を示すグラフである。 容積Ｖを増加させて封入圧力Ｐｅを減少させた場合の検査可能範囲の変化を示すグラフである 大漏れ検査を行う場合の内側封止部及び外側封止部の形成工程、並びに漏れ検査工程の流れを示すフローチャートである。 本発明の第１実施形態における熱交換器の漏れ検査工程の変形例１を示す模式図である。 図９のＡ部を拡大して示す断面図である。 本発明の第１実施形態における熱交換器の漏れ検査工程の変形例２を示す模式図である。 図１１のＢ部を拡大して示す断面図である。 本発明の第１実施形態における熱交換器の構成の変形例３を示す断面図である。 本発明の第２実施形態における熱交換器の構成を模式的に示す断面図である。 本発明の第２実施形態における熱交換器の内側封止部及び外側封止部の形成工程、並びに漏れ検査工程の流れを示すフローチャートである。 大漏れ検査を行う場合の内側封止部及び外側封止部の形成工程、並びに漏れ検査工程の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１、２、３ 熱交換器
１０、１４ 容器部
１１ 水（内容物）
１２ 空間
２０、２２ 注入口部（開口部）
３０、３１、３２ 内側封止部
４０、４１、４２ 密閉空間部
５０、５１、５２ 外側封止部

Claims (11)

1. 内容物（１１）を収容する容器部（１０）と、
   前記容器部（１０）に形成された管状の開口部（２０）と、
   前記開口部（２０）を封止する第１の封止部（３０）と、
   前記第１の封止部（３０）の外側で前記開口部（２０）をさらに封止する第２の封止部（５０）と、
   前記第１の封止部（３０）と前記第２の封止部（５０）との間に形成された密閉空間部（４０）とを有することを特徴とする密閉品。
2. 前記密閉空間部（４０）に、前記第２の封止部（５０）の漏れ検査用のトレーサガスが封入されていることを特徴とする請求項１に記載の密閉品。
3. 前記第１の封止部（３０）は、封入された前記トレーサガスを前記漏れ検査まで前記密閉空間部（４０）内に保持する封止性を少なくとも有することを特徴とする請求項２に記載の密閉品。
4. 前記第２の封止部（５０）は、封入された前記トレーサガスを前記漏れ検査まで前記密閉空間部（４０）内に保持する封止性を少なくとも有することを特徴とする請求項２又は３に記載の密閉品。
5. 前記密閉空間部（４０）での前記トレーサガスの封入量と、製品寿命内において前記第２の封止部（５０）を介して外部から前記密閉空間部（４０）に漏入する気体の漏入量との和は、前記容器部（１０）への気体の漏入が許容される量以下であることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の密閉品。
6. 前記密閉空間部（４０）は、前記容器部（１０）内の前記内容物（１１）以外の空間（１２）より小さい容積を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の密閉品。
7. 前記内容物（１１）は液体であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の密閉品。
8. 内容物（１１）を収容する容器部（１０）と、前記容器部（１０）に形成された管状の開口部（２０）と、前記開口部（２０）を封止する第１の封止部（３０）と、前記第１の封止部（３０）の外側で前記開口部（２０）をさらに封止する第２の封止部（５０）と、前記第１の封止部（３０）と前記第２の封止部（５０）との間に形成され、トレーサガスが封入された密閉空間部（４０）とを有する密閉品の前記第２の封止部（５０）の漏れ検査を行う際に、
   前記密閉空間部（４０）から前記第２の封止部（５０）を介して漏出する前記トレーサガスの漏出量を検出することを特徴とする密閉品の漏れ検査方法。
9. 管状の開口部（２０）を備えた容器部（１０）を作製し、
   前記開口部（２０）を封止して第１の封止部（３０）を形成し、
   前記第１の封止部（３０）の外側にトレーサガスを導入し、
   前記トレーサガスが導入された状態で、前記開口部（２０）を前記第１の封止部（３０）の外側でさらに封止して、第２の封止部（５０）と前記トレーサガスが封入された密閉空間部（４０）とを形成し、
   前記密閉空間部（４０）から前記第２の封止部（５０）を介して漏出する前記トレーサガスの漏出量を検出して前記第２の封止部（５０）の漏れ検査を行うことを特徴とする密閉品の製造方法。
10. 前記第１の封止部（３０）は、封入された前記トレーサガスを前記漏れ検査まで前記密閉空間部（４０）に保持する封止性を少なくとも有するように形成されることを特徴とする請求項９に記載の密閉品の製造方法。
11. 前記第２の封止部（５０）は、封入された前記トレーサガスを前記漏れ検査まで前記密閉空間部（４０）に保持する封止性を少なくとも有するように形成されることを特徴とする請求項９又は１０に記載の密閉品の製造方法。

Images