JP2009092585A - リーク検査装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】
漏れの測定精度を向上しつつ、漏れの測定時間を短縮できるリーク検査装置を提供すること。
【解決手段】
トレーサガスを被検査物8の圧力室8aに加圧下で充填し、圧力室8aの圧力変化に基づいて圧力室8aの漏れを測定する差圧式リークテスタ21と、圧力室8aにトレーサガスが充填される間に、トレーサガスを含まない気体を被検査物8の圧力室8bにトレーサガスよりも低い圧力下で充填し、圧力室8bの圧力変化に基づいて圧力室8bの漏れを測定する差圧式リークテスタ22と、圧力室8b内のトレーサガスの濃度を測定する濃度測定装置12と、圧力室8bに設けられ、圧力室8b内の気体を攪拌するファン13と、トレーサガスの濃度に基づいて圧力室8aと圧力室8bとの間の漏れの量を演算する演算装置14と、をリーク検査装置20が備える構成としたこと。
【選択図】 図2

Description

本発明は、被検査物の漏れを検査するリーク検査装置に関する。
従来、被検査物とマスタとの間の差圧を測定することによって被検査物の漏れを検出する装置がある(特許文献1)。
また、膜などの仕切り部で仕切られた2つの空間の間で発生する漏れ(内部漏れ)をトレーサガスの濃度で検出する装置がある(特許文献2)。
特開平9−311091号公報 特開2003−322583号公報
特許文献1に記載の装置では、異なるテスト圧力での検査が必要な2つの圧力室を被検査物が有する場合、2つの圧力室について別々に測定を実施すれば漏れの検査は可能であるが、通常の2倍の時間がかかると共に、測定装置も2台必要となる。時間を短縮するため、2つの圧力室での測定を同時に行おうとすると、圧力室の外に漏れるものについては測定できるが、2つの圧力室間の漏れ(内部漏れ)が発生した場合、その漏れ量が誤差となり、正確な漏れの測定ができない。
特許文献2に記載の装置では、トレーサガスの濃度を測定することで、2つの圧力室間の漏れは測定できるが、圧力室の外への漏れについては、その漏れ量が誤差となり、正確な測定ができない。
よって、本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、漏れの測定精度を向上しつつ、漏れの測定時間を短縮できるリーク検査装置を提供することを課題とする。
上記課題を解決するために、本発明にて講じた技術的手段は、請求項1に記載の様に、各々が気密室である第1圧力室と第2圧力室の少なくとも2つの圧力室を有する被検査物の漏れを検査するリーク検査装置であって、トレーサガスを前記第1圧力室に加圧下で充填し、前記第1圧力室の漏れを測定する第1の漏れ測定装置と、前記トレーサガスを含まない気体を前記第2圧力室に前記トレーサガスよりも低い圧力下で充填し、前記第2圧力室の漏れを測定する第2の漏れ測定装置と、前記第2圧力室と連通し、前記第2圧力室内の前記トレーサガスの濃度を測定する濃度測定装置と、前記第2圧力室に設けられ、前記第1圧力室の漏れおよび前記第2圧力室の漏れが測定された後、前記第2圧力室内の気体を攪拌するファンと、前記ファンにより攪拌された前記第2圧力室内の前記トレーサガスの濃度を前記濃度測定装置で測定し、前記第1圧力室と前記第2圧力室との間の漏れの量を演算する演算装置とを備える構成としたことである。
好ましくは、請求項2に記載の様に、前記第2圧力室は前記第1圧力室と同じ圧力勾配で加圧されると良い。
好ましくは、請求項3に記載の様に、前記第1圧力室の漏れの測定は前記第2圧力室の漏れの測定と同期して行われると良い。
好ましくは、請求項4に記載の様に、前記第1圧力室の漏れがない場合または前記第1圧力室の漏れが閾値を超える場合は前記トレーサガスの濃度の測定を中止すると良い。
請求項1に記載の発明によれば、被検査物における第1圧力室と第2圧力室との間で漏れ(内部漏れ)がある場合、第1圧力室、第2圧力室の漏れが測定される間に、トレーサガスが第1圧力室から第2圧力室へと移動する。したがって、第2圧力室内に存在するトレーサガスの濃度を測定することで内部漏れを定量化でき、この内部漏れの量を上述の第1圧力室、第2圧力室の漏れに加味することで、内部漏れを考慮した第1圧力室、第2圧力室の正確な漏れの測定値を得ることができる。これにより、漏れの測定精度を向上できる。
なお、内部漏れは第1圧力室の漏れと第2圧力室の漏れが測定される間に発生し、内部漏れに係るトレーサガスの濃度の測定はきわめて短時間で行われる。これにより、漏れの測定精度を向上しつつ、漏れの測定時間を短縮できる。
請求項2に記載の発明によれば、第1圧力室と第2圧力室との間の圧力差が一定に保たれるので、第1圧力室および第2圧力室の漏れの測定精度をさらに向上できる。
請求項3に記載の発明によれば、第1圧力室の漏れの測定と第2圧力室の漏れの測定が並行して行われるので、漏れの測定時間をさらに短縮できる。
請求項4に記載の発明によれば、第1圧力室と第2圧力室との間の漏れ(内部漏れ)を考慮する必要がない場合はトレーサガスの濃度の測定が中止されるので、無駄な測定を省くことができる。
以下、本発明を実施するための形態を、図面を基に説明する。
尚、本実施形態は、二つの圧力室を備える被検査物にて説明するが、圧力室は、二つに限られるものではなく、二つ以上存在していても良い。
図1は、本発明のリーク検査装置20によって検査される被検査物8の模式図である。
被検査物8は、各々が気密室である2つの圧力室8a、8bを有する。圧力室8a(第1圧力室)は圧力P1が作用する状態で使われ、圧力室8b(第2圧力室)は圧力P2が作用する状態で使われる。圧力P1は、圧力P2よりも大きく設定される。圧力P2は、被検査物8の周囲の圧力Pt(大気圧)よりも大きく設定される。したがって、被検査物8において発生する漏れとしては、圧力室8aから外部(大気側)への漏れ(A)、圧力室8bから外部(大気側)への漏れ(B)、および圧力室8aから圧力室8bへの内部漏れ(C)が想定される。
図2は、本発明のリーク検査装置20の模式図である。
リーク検査装置20は、差圧式リークテスタ21,22と、濃度測定装置12と、ファン13と、演算装置14と、を備える。
差圧式リークテスタ21(第1の漏れ測定装置)は、バルブ2a、3a、4a、5aと、差圧計6aを備える。差圧式リークテスタ21は、圧力源1aから供給されるトレーサガス(例えば、ヘリウム、水素)を、被検査物8の圧力室8aおよびマスタ7aに加圧下で充填した後、差圧計6aで検出される圧力室8aの圧力変化に基づいて、圧力室8aの漏れを測定する。
差圧式リークテスタ22(第2の漏れ測定装置)は、バルブ2b、3b、4b、5bと、差圧計6bを備える。差圧式リークテスタ22は、圧力源1bから供給される気体(トレーサガスを含まない気体、または、影響のない範囲でトレーサガスを微量に含んだ気体)を、被検査物8の圧力室8bおよびマスタ7bにトレーサガスよりも低い圧力下で充填した後、差圧計6bで検出される圧力室8bの圧力変化に基づいて、圧力室8bの漏れを測定する。差圧式リークテスタ22は差圧式リークテスタ21と同期して作動し、圧力室8bの漏れの測定は圧力室8aの漏れの測定と同期して行われる。これにより、圧力室8aの漏れの測定と圧力室8bの漏れの測定が並行して行われるので、漏れの測定時間がさらに短縮される。
濃度測定装置12は、バルブ10およびポンプ11を介して被検査物8の圧力室8bと連通する。濃度測定装置12は、被検査物8の圧力室8b内に存在する気体の一部をサンプリングし、この気体中に含まれるトレーサガスの濃度を測定する。
ファン13は、被検査物8の圧力室8bに設けられる。ファン13は、圧力室8a、8bの漏れが差圧式リークテスタ21,22によってそれぞれ測定された後、圧力室8b内の気体を攪拌し、圧力室8b内の気体の濃度を均一にする。
演算装置14は、濃度測定装置12にて測定されたトレーサガスの濃度に基づいて、圧力室8aから圧力室8bに移動したトレーサガスの量(すなわち、圧力室8aと圧力室8bとの間の内部漏れの量)を演算する。つまり、演算装置14は、ファン13により攪拌された圧力室8b内のトレーサガスの濃度を濃度測定装置12で測定し、圧力室8aと圧力室8bとの間の漏れの量(内部漏れの量)を演算する。演算装置14は、内部漏れの量を圧力室8a、8bの漏れの測定値に加味することで、内部漏れを考慮した圧力室8a、8bの漏れの量を演算する。
次に、被検査物5の漏れ検査の手順について、図3を参照して説明する。図3は、被検査物5の漏れ検査における各バルブの作動状況を示すタイムチャートである。
まず、時間T1の間、バルブ2aを開き、圧力室8aにトレーサガスを加圧下で充填する。同時に、バルブ2bを開き、圧力室8bにトレーサガスを含まない気体を加圧下で充填する。このときの加圧圧力は、例えば、圧力室8aはゲージ圧で0.4MPa、圧力室8bはゲージ圧で0.1MPaとする。なお、図4に示す様に、圧力室8bを圧力室8aと同じ圧力勾配で加圧すれば、圧力室8aと圧力室8bの間の圧力差(差圧)が加圧中から安定し、圧力室8aと圧力室8bの間の圧力差が一定に保たれるので、圧力室8a、8bの漏れの測定精度がさらに向上する。
つまり、図4に記載のように加圧勾配を同じにする加圧パターンとすることにより、圧力室1と圧力室2の間に生じる圧力差が加圧完了(図4のt2)より早く一定になる(図4のt1)。これにより、差圧の大きさによって流量が変化する内部漏れ流量が早期に一定になり、より正確な単位時間当たりの内部洩れ量(図5のQc)を得ることができる。
時間T1が経過した後、バルブ4a、5a、4b、5bを閉じ、時間T2が経過したところで、時間T3の間、差圧計6a、6bにて圧力変化を測定する。時間T3が経過した後、圧力室8b内に配置されているファン13により、時間T4の間、圧力室8b内の気体を攪拌し、圧力室8b内の気体の濃度を均一にする。
時間T4が経過した後、時間T5の間、バルブ10を開き、圧力室8b内の気体を所定分量(たとえば10ml)ポンプ11によってサンプリングし、この気体中に含まれるトレーサガスの濃度を濃度測定装置12にて測定する。続いて、演算装置14にて、濃度測定装置12にて測定されたトレーサガスの濃度から圧力室8aと圧力室8bの間での内部漏れ量を演算し、時間T3で測定した圧力変化の量から求めた圧力室8a、8bの漏れ量に内部漏れ量を加味することにより、内部漏れを考慮した圧力室8a、8bの正確な漏れ量が得られる(図5参照)。
なお、時間T3にて、圧力室8aの漏れがない場合または圧力室8aの漏れが予め設定した閾値を超える場合は、時間T5におけるトレーサガスの濃度の測定を中止する。つまり、圧力室8aと圧力室8bの間の内部漏れを考慮する必要がない場合はトレーサガスの濃度の測定が中止されるので、無駄な測定を省くことができる。
時間T5が経過した後、時間T6の間、バルブ3a、4a、5a、3b、4b、5bを開くことで圧力室8a、8b内の気体を外部に排出し、被検査物5の漏れの検査を終了する。
以上説明した様に、本発明のリーク検査装置20によれば、被検査物8における圧力室8aと圧力室8bとの間で漏れ(内部漏れ)がある場合、圧力室8a、8bの漏れが差圧計6a、6bによって測定される間に、トレーサガスが圧力室8aから圧力室8bに移動する。したがって、圧力室8b内に存在するトレーサガスの濃度を測定することで内部漏れを定量化でき、この内部漏れの量を上述の圧力室8a、8bの漏れに加味することで、内部漏れを考慮した圧力室8a、8bの正確な漏れの測定値を得ることができる。これにより、漏れの測定精度を向上できる。
なお、内部漏れは圧力室8a、8bの漏れが差圧計6a、6bによって測定される間に発生し、内部漏れに係るトレーサガスの濃度の測定はきわめて短時間で行われる。これにより、漏れの測定精度を向上しつつ、漏れの測定時間を短縮できる。
本発明のリーク検査装置20によって検査される被検査物8の模式図。 本発明のリーク検査装置20の模式図。 被検査物5の漏れ検査における各バルブの作動状況を示すタイムチャート。 圧力室8a、8bの加圧パターンを示す図。 内部漏れを考慮した漏れ量算出の概念図。
符号の説明
8 被検査物
8a 圧力室(第1圧力室)
8b 圧力室(第2圧力室)
12 濃度測定装置
13 ファン
14 演算装置
20 リーク検査装置
21 差圧式リークテスタ(第1の漏れ測定装置)
22 差圧式リークテスタ(第2の漏れ測定装置)

Claims (4)

  1. 各々が気密室である第1圧力室と第2圧力室の少なくとも2つの圧力室を有する被検査物の漏れを検査するリーク検査装置であって、
    トレーサガスを前記第1圧力室に加圧下で充填し、前記第1圧力室の漏れを測定する第1の漏れ測定装置と、
    前記トレーサガスを含まない気体を前記第2圧力室に前記トレーサガスよりも低い圧力下で充填し、前記第2圧力室の漏れを測定する第2の漏れ測定装置と、
    前記第2圧力室と連通し、前記第2圧力室内の前記トレーサガスの濃度を測定する濃度測定装置と、
    前記第2圧力室に設けられ、前記第1圧力室の漏れおよび前記第2圧力室の漏れが測定された後、前記第2圧力室内の気体を攪拌するファンと、
    前記ファンにより攪拌された前記第2圧力室内の前記トレーサガスの濃度を前記濃度測定装置で測定し、前記第1圧力室と前記第2圧力室との間の漏れの量を演算する演算装置とを備えることを特徴とするリーク検査装置。
  2. 前記第2圧力室は前記第1圧力室と同じ圧力勾配で加圧されることを特徴とする請求項1に記載のリーク検査装置。
  3. 前記第1圧力室の漏れの測定は前記第2圧力室の漏れの測定と同期して行われることを特徴とする請求項2に記載のリーク検査装置。
  4. 前記第1圧力室の漏れがない場合または前記第1圧力室の漏れが閾値を超える場合は前記トレーサガスの濃度の測定を中止することを特徴とする請求項3に記載のリーク検査装置。
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