JP2012117997A - 洩れ検査装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高圧気体の導入に伴う断熱圧縮の影響を排除ないしは緩和した洩れ検査装置を提供する。
【解決手段】検査空間６ａ内の気体を真空路２０を介して真空源２にて真空引きする（真空引き工程）。好ましくは、次に検査空間６ａの圧力を圧力センサ１０にて検出する（真空引き後加圧工程前の検査工程）。次に、高圧気体源３から高圧気体を、加圧路３０を介して上記真空引きされた検査空間６ａに導入する（加圧工程）。その後、検査空間６ａの圧力を圧力センサ１０にて検出する（加圧工程後の検査工程）。
【選択図】図１

Description

この発明は、検査対象物からの洩れを圧力センサにて検知し、上記検査対象物の良否を検査する装置及び方法に関する。

一般的に、この種の洩れ検査装置は、圧縮エア等の高圧気体源から延びる加圧路と、圧力センサとを備えている。加圧路は、基準側枝路と検査側枝路とに分岐している。基準側枝路は、基準容器（又はマスタとも言う）内の基準空間に接続されている。検査側枝路は、検査対象物内の検査空間に接続されている。圧力センサは、基準側枝路と検査側枝路との間に設けられた差圧センサにて構成されている。

基準側枝路と検査側枝路を互いに連通させた状態で、これら枝路に高圧気体を導入する。そして、上記基準側枝路及び検査側枝路の圧力が平衡した後、これら枝路を遮断して各々閉鎖系とする。ここで、検査対象物の密封状態に不良があったときは、検査空間からの洩れが差圧として検出される。これによって、検査対象物の良否を判定できる。

特開２００４−０６１２０１号公報

上記加圧路ひいては検査空間に高圧気体を導入すると断熱圧縮により昇温し、この昇温分の放熱によっても圧力変化が起きる。そこで、従来は、放熱が収まるまで待って差圧検出を実行していた。このため、検査に時間がかかっていた。

また、検査対象物の温度が常温又は周辺温度と異なる場合、例えば検査対象物が常温より高温の場合には、検査対象物の熱が内部の検査空間の気体に伝わり、検査空間の圧力上昇を引き起こす。そのため、洩れがあるときの検査空間の圧力低下を正しく検知するのが困難になる。

本発明の目的とするところは、高圧気体の導入に伴う断熱圧縮の影響を排除ないしは緩和した洩れ検査装置及び方法を提供することである。更に好ましくは、検査対象物の温度に拘わらず安定して検査可能な洩れ検査装置及び方法を提供することである。

従来の洩れ検査において、断熱圧縮による温度上昇が起きるのは、検査空間内に元から存在する気体が圧縮されるからである。本発明は、かかる知見に基づいてなされたものである。すなわち、本発明装置は、
検査対象物にて画成された検査空間と真空源とを接続する真空路と、
前記検査空間と高圧気体源とを接続する加圧路と、
前記検査空間の圧力を検出する圧力センサと、
前記真空路及び前記加圧路のうち何れか一方を選択的に開通し他方を遮断する動作と両方を遮断する動作を行なう開閉手段と、
を備え、前記開閉手段が前記真空路及び加圧路の両方を遮断している状態での前記圧力センサの検出圧力に基づいて前記検査空間の洩れを検査することを特徴とする。

開閉手段にて加圧路を遮断したうえで真空路を開通させることで、検査空間内の気体を真空路を介して真空源にて真空引きできる。このとき、検査対象の温度が常温又は周辺温度とは異なっていても、検査空間を真空状態にすることで伝熱による検出圧力への影響を小さくできる。したがって、この時点で洩れ検査を行なうことにすれば、検査対象の温度に拘わらず安定した洩れ検査を行なうことができる。このときの洩れ検査は、開閉手段にて加圧路を遮断したまま真空路を遮断して検査空間を閉鎖空間にした状態で行なう。その後、開閉手段にて真空路を遮断したまま加圧路を開通させることで、高圧気体源から高圧気体を加圧路を介して検査空間に導入する。これによって、検査空間内に元から存在する気体を排除したうえで、高圧気体を導入できる。よって、検査空間の断熱圧縮ひいては温度上昇が起きるのを回避又は抑制できる。この結果、その後の洩れ検査において、放熱による検出圧力への影響を防止又は低減できる。洩れ検査するのに放熱期間が経過するのを待つ必要がなく、検査時間を短縮できる。このときの洩れ検査は、開閉手段にて真空路を遮断したまま加圧路を遮断して検査空間を閉鎖空間にした状態で行なう。

前記開閉手段が、前記加圧路を遮断した状態で前記真空路を開通させた後、前記加圧路及び前記真空路の両方を遮断し、その後、前記真空路を遮断した状態で前記加圧路を開通させ、更にその後、前記加圧路及び前記真空路の両方を遮断することが好ましい。
前記加圧路を遮断した状態で前記真空路を開通させることで、前記検査空間内の気体を真空引きできる。その後、前記加圧路及び前記真空路の両方を遮断した状態で、前記検査対象物の洩れ検査を行なってもよい。その後、前記真空路を遮断した状態で前記加圧路を開通させることで、前記検査空間内に高圧気体を導入できる。更にその後、前記加圧路及び前記真空路の両方を遮断した状態にすることで、上述したように断熱圧縮を回避又は抑制しつつ、検査対象物の洩れ検査を行なうことができる。

前記高圧気体源が、高圧気体を蓄えた圧力タンクを備えていてもよい。前記加圧路の開通時に前記圧力タンクの下流に連なる連通空間全体の内容積よりも、前記圧力タンクの内容積が大きいことが好ましく、十分に大きいこと（例えば２０倍〜１００倍）がより好ましい。前記連通空間は、前記圧力タンクより下流側の加圧路及び前記検査空間を含む。前記開閉手段による加圧路の開通動作によって、前記圧力タンク内の高圧気体が前記連通空間に導入される。このとき、前記高圧気体は、前記連通空間の内容積分だけ膨張し、かつ膨張に伴って圧力が低下するが、前記圧力タンクを大きくすることで膨張率を小さくでき、圧力の低下率を小さくできる。よって、高圧気体の温度低下を防止できる。この結果、検査精度を一層高めることができる。

また、本発明方法は、検査対象物を含む検査空間内を真空引きする真空引き工程と、
前記真空引きされた検査空間に高圧気体を導入する加圧工程と、
前記真空引き工程の後であって前記加圧工程の前と後のうち少なくとも前記加圧工程の後に前記検査空間の圧力を検出する検査工程と、
を備えたことを特徴とする。
真空引き工程によって、検査空間内に元から存在する気体を排除することができる。そのうえで、加圧工程を行なうことによって、検査空間において断熱圧縮及び温度上昇が起きるのを回避又は抑制できる。したがって、加圧工程後の検査工程において、放熱による検出圧力への影響を防止又は低減できる。放熱期間が経過するのを待つ必要がなく、検査時間を短縮できる。
また、検査空間内が真空の状態では、伝熱による検出圧力への影響が小さい。したがって、真空引き工程後かつ加圧工程前に検査工程を行なうことにすれば、検査対象の温度が常温又は周辺温度とは異なっていても、安定した洩れ検査を行なうことができる。

本発明によれば、検査空間を予め真空にしておくことによって、検査空間への高圧気体の導入時に断熱圧縮及びそれに伴う温度上昇が起きるのを回避又は抑制でき、温度上昇後の放熱による検出圧力への影響を防止又は低減できる。

本発明の第１実施形態に係る洩れ検査装置の概略構成を示す回路図である。 本発明の第２実施形態に係る洩れ検査装置の概略構成を示す回路図である。 上記洩れ検査装置の回路構成の変形例を示す回路図である。 上記洩れ検査装置の回路構成の変形例を示す回路図である。

以下、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。
図１は、本発明の第１実施形態の洩れ検査装置１を示したものである。洩れ検査装置１の検査対象物６は、特に限定がなく、例えばエンジンのシリンダブロック、燃料タンク等である。検査対象６は内部空間を有している。この内部空間が検査空間６ａになっている。検査対象物６によって検査空間６ａが画成されている。詳細な図示は省略するが、検査空間６ａの開口部は冶具等によって閉塞されており、これによって、検査空間６ａが密封されている。検査対象物６がカプセル内に収容されており、このカプセルの内周と検査対象物６の外周との間の空間が検査空間６ａを構成していてもよい。

洩れ検査装置１は、圧力センサ１０と、真空路２０と、加圧路３０と、開閉手段４０を備えている。真空路２０及び加圧路３０は、ブロック内に形成されていてもよく、配管によって形成されていてもよい。

真空路２０は、幹路２１と、二つの枝路２２，２３を有している。幹路２１の基端コネクタ２１ａに真空ポンプ等の真空源２が接続されている。幹路２１には圧力計２４が設けられている。幹路２１の先端から基準側枝路２２と検査側枝路２３が分岐されている。基準側枝路２２には常閉の電磁開閉弁４１が設けられている。基準側枝路２２の先端が冶具（図示省略）を介して基準容器５内の基準空間５ａに連なっている。

検査側枝路２３には、常閉の電磁開閉弁４２が設けられている。検査側枝路２３の先端が冶具（図示省略）を介して検査対象物６の内部の検査空間６ａに連なっている。

加圧路３０は、幹路３１と、二つの枝路３２，３３を有している。幹路３１の基端コネクタ３１ａにエアコンプレッサ等の高圧気体源３が接続されている。幹路３１には、レギュレータ３４（減圧弁）と、圧力計３５と、方向制御弁４６が上流側（高圧気体源３の側）から順次設けられている。方向制御弁４６は、二位置三方型電磁弁にて構成され、オフ（第１位置）のとき、該方向制御弁４６より上流側の幹路３１を閉止し、かつ該方向制御弁４６より下流側の幹路３１を大気に開放する。方向制御弁４６がオン（第２位置）のとき、幹路３１が開通する。

幹路３１の下流端から基準側枝路３２と検査側枝路３３が分岐されている。基準側枝路３２には常開の電磁開閉弁４３が設けられている。基準側枝路３２の下流端が治具（図示省略）を介して基準空間５ａに連なっている。検査側枝路３３には、常開の電磁開閉弁４４が設けられている。検査側枝路３３の下流端が治具（図示省略）を介して検査対象物６の内部の検査空間６ａに連なっている。

加圧路３０の枝路３２，３３どうし間に圧力センサ１０が設けられている。圧力センサ１０は、ダイヤフラム１１と、基準側センサ室１２と、検査側センサ室１３を有するダイヤフラム式差圧センサにて構成されている。ダイヤフラム１１によって２つの室１２，１３が仕切られている。センサ室１２のポートにセンサ路１４が連なっている。センサ路１４は、基準側枝路３２における開閉弁４３と基準容器５との間の路部分３２ｃに接続されている。センサ室１３のポートにセンサ路１５が連なっている。センサ路１５は、検査側枝路３３における開閉弁４４と検査対象物６との間の路部分３３ｃに接続されている。ダイヤフラム１１が二つのセンサ室１２，１３の圧力差に応じて変位する。差圧センサ１０は、この変位を電圧に変換し出力する。これによって、実質的に検査空間６ａの圧力が検出される。

４つの開閉弁４１〜４４及び方向制御弁４６によって開閉手段４０が構成されている。開閉手段４０は、真空路２０及び加圧路３０のうち何れか一方を選択的に開通し他方を遮断する動作と、真空路２０及び加圧路３０の両方を遮断する動作とを行なう。常閉の開閉弁４１，４２がオフのとき、該開閉弁４１，４２が閉止され、真空路２０が遮断状態になる。開閉弁４１，４２をオンにすると、該開閉弁４１，４２が開き、真空路２０が開通状態になる。真空路２０が開通することで、真空源２と、基準空間５ａ及び検査空間６ａとが、真空路２０を介して連通する。常開の開閉弁４３，４４がオンのとき、該開閉弁４３，４４が閉止され、加圧路３０が遮断状態になる。方向制御弁４６がオン（第２位置）で、かつ開閉弁４３，４４がオフのとき、開閉弁４３，４４が開き、加圧路３０が開通状態になる。加圧路３０が開通することで、高圧気体源３と、基準空間５ａ及び検査空間６ａとが、加圧路３０を介して連通する。

開閉手段４０は、開閉弁４１，４２を開けて真空路２０を開通させるときは、予め開閉弁４３，４４を閉じて加圧路３０を遮断しておく。方向制御弁４６をオン（第２位置）にし、かつ開閉弁４３，４４を開けて加圧路３０を開通させるときは、予め開閉弁４１，４２を閉じて真空路２０を遮断しておく。

４つの開閉弁４１〜４４を共に閉じると、真空路２０及び加圧路３０の両方が遮断される。このとき、基準空間５ａと検査空間６ａが互いに独立した閉鎖空間になる。詳細には、基準空間５ａ、基準側枝路２２における開閉弁４１と基準容器５との間の路部分２２ｃ、基準側枝路３２における開閉弁４３と基準容器５との間の路部分３２ｃ、センサ路１４、及びセンサ室１２からなる基準側の空間部７が、１つの閉鎖空間になる。検査空間６ａ、検査側枝路２３における開閉弁４２と検査対象物６との間の路部分２３ｃ、検査側枝路３３における開閉弁４４と検査対象物６との間の路部分３３ｃ、センサ路１５、及びセンサ室１３からなる検査側の空間部８が、もう１つの閉鎖空間になる。

洩れ検査装置１によって検査対象物６の洩れ検査を行なう方法を説明する。
まず、検査空間６ａ内を真空引きする（真空引き工程）。好ましくは、真空引き工程後に検査空間６ａの圧力を検出する（第１の検査工程）。次に、検査空間６ａに圧縮空気等の高圧気体を導入する（加圧工程）。更にその後、検査空間６ａの圧力を検出する（第２の検査工程）。以下、詳述する。

［真空引き工程］
開閉弁４３，４４をオンとして閉止状態とし、加圧路３０を遮断する。次いで、開閉弁４１，４２をオンとして開状態にし、真空路２０を開通させて、真空源２によって基準空間５ａ及び検査空間６ａ内のガスを真空引きする。圧力計２４によって基準空間５ａ及び検査空間６ａの内部が真空状態になったことを確認後、開閉弁４１，４２をオフとして閉止状態とし、真空路２０を遮断する。これによって、基準側の空間部７ひいては基準空間５ａと、検査側の空間部８ひいては検査空間６ａとが、互いに独立した閉鎖空間になる。このとき、空間部７，８内に存在していた気体は真空引き工程によって殆どが排除され、空間部７，８が真空状態になっている。

［第１の検査工程］
ここで、差圧センサ１０の検出差圧を読み取る。検査対象物６が良品であれば、検査空間６ａからの洩れが無く、基準空間５ａと検査空間６ａとの間（基準側空間部７と検査側空間部８との間）に差圧が発生しない。検査対象物６に欠損等があれば、そこから洩れが起きる。すなわち、外気が欠損部から検査空間６ａ内に流入する。したがって、検査空間６ａの真空度が低下し、基準空間５ａと検査空間６ａとの間に差圧が発生する。この差圧を差圧センサ１０で検知する。これによって、検査空間６ａの洩れの有無を判定でき、ひいては検査対象物６の良否を判定できる。検査対象物６の温度が常温と異なっていても、検査空間６ａ内が真空状態であるため伝熱による検出圧力への影響が小さい。したがって、検査対象物６の温度が常温又は周辺温度とは異なっていても、検査対象物６の温度に拘わらず安定した洩れ検査を行なうことができる。
第１の検査工程の洩れ判定に利用できる圧力差は、大気圧と真空との差である。大気圧以上の圧力差により判定を行わなければならない場合には、引き続き以下の処理を行う。

［加圧工程］
方向制御弁４６をオンにし、かつ開閉弁４３，４４をオフにして、加圧路３０を開通させる。開閉弁４１，４２はオフのままにして、真空路２０の遮断状態を維持する。これにより、高圧気体源３からの高圧気体が、レギュレータ３４で試験圧力になり、更に基準側枝路３２を通って基準側空間部７ひいては基準容器５に導入されるとともに、検査側枝路３３を通って検査側空間部８ひいては検査対象物６に導入される。これによって、基準側の空間部７ひいては基準空間５ａの内部圧力、及び検査側の空間部８ひいては検査空間６ａの内部圧力が急速に立ち上がって試験圧力に達する。このとき、空間部７，８には気体が殆ど存在しないところへ高圧気体が導入されるから、空間部７，８内で断熱圧縮が起きるのを回避でき、断熱圧縮による温度上昇を防止できる。また、高圧気体源３からの高圧気体は空間部７，８への充填によって膨張するが、これに伴う圧力低下及び温度低下は僅かである。
上記開閉弁４３，４４の開操作後、空間部７，８の内部圧力が安定するまで所定時間待った後、開閉弁４３，４４をオンにして閉じる。これによって、基準側空間部７と検査側空間部８とが互いに独立した閉鎖空間になる。

［第２の検査工程］
続いて、差圧センサ１０の検出差圧を読み取る。基準容器５と検査対象物６の温度等が同一条件で、かつ検査対象物６が良品で洩れがなければ、基準空間５ａと検査空間６ａとの間に差圧が発生せず、差圧センサ１０の検出差圧はゼロである。検査対象物６に欠損等があってそこから洩れがあれば、検査空間６ａ内の圧力が基準空間５ａの圧力より低下し、差圧が発生する。この差圧を差圧センサ１０にて検知することによって、検査空間６ａの洩れの有無を判定でき、ひいては検査対象物６の良否を判定できる。前述した通り、真空引き工程を行なったうえで加圧工程を行なうことで、断熱圧縮による温度上昇を防止できるから、安定した洩れ検査を行なうことができる。温度上昇後の放熱期間が経過するのを待つ必要がなく、検査に要する時間を短縮できる。
真空下での第１の検査工程と加圧下での第２の検査工程の両方の検査結果を考慮することによって、洩れ検査の精度を高めることができる。

次に、本発明の他の実施形態を説明する。以下の実施形態において既述の形態と重複する部分に関しては図面に同一符号を付して説明を省略する。

図２は、本発明の第２実施形態を示したものである。この実施形態の洩れ検査装置１Ｘは、高圧気体源として大容積の圧力タンク３９を更に備えている。圧力タンク３９は、幹路３１におけるレギュレータ３４と方向制御弁４６の間の部分に介在されている。圧力タンク３９に圧力計３５が設けられている。高圧気体源３からの高圧気体が圧力タンク３９に導入され、圧力タンク３９内に畜圧されている。方向制御弁４６がオフの時の圧力タンク３９の内圧は、レギュレータ３４の二次圧すなわち試験圧力と等しい。

圧力タンク３９の内容積は、加圧工程時に当該タンク３９の下流側に連なる連通空間９全体の内容積よりも大きく、好ましくは連通空間９全体の内容積よりも十分に大きい。ここで、上記連通空間９は、圧力タンク３９より下流の加圧路３０（枝路３２，３３を含む）、基準空間５ａ、検査空間６ａ、路部分２２ｃ，２３ｃ、センサ路１４，１５、及びセンサ室１２，１３を含む。連通空間９の内容積の大半は、基準空間５ａ及び検査空間６ａにて占められている。圧力タンク３９の内容積は、連通空間９の内容積の好ましくは２０〜１００倍程度である。圧力タンク３９の内容積は、加圧工程時の圧力低下を小さくする観点からは大きければ大きいほど好ましいが、実用面を考慮して内容積の上限を設定する。

加圧工程においては、方向制御弁４６をオンにし、開閉弁４３，４４をオフにして加圧路３０を開通させることで、圧力タンク３９内の高圧気体を連通空間９に導入する。このとき、高圧気体は、連通空間９の内容積分だけ膨張し、かつ膨張に伴って圧力が低下するが、圧力タンク３９の内容積を大きくすることで膨張率を小さくでき、圧力の低下率を小さくできる。圧力タンク３９の内容積を連通空間９の内容積の２０倍〜１００倍程度にすることで、定温変化と仮定すれば、圧力低下を１％〜５％程度に収めることができる。これによって、高圧気体の温度低下を防止できる。この結果、検査精度を一層高めることができる。

洩れ検査装置１，１Ｘの回路は適宜改変できる。
図３に示すように、真空路２０と加圧路３０の路部分２２ｃ，３２ｃどうしが直接連なり、これに基準側接続路７ｃを介して基準容器５が接続されていてもよい。真空路２０と加圧路３０の路部分２３ｃ，３３ｃどうしが直接連なり、これに検査側接続路８ｃを介して検査対象物６が接続されていてもよい。

図４に示すように、差圧センサ１０が、加圧路３０に代えて、真空路２０の基準側枝路２２と検査側枝路２３の間に設けられていてもよい。この差圧センサ１０のセンサ路１４は、基準側枝路２２における開閉弁４１と基準容器５との間の路部分２２ｃに接続されている。センサ路１５は、検査側枝路２３における開閉弁４２と検査対象物６との間の路部分２３ｃに接続されている。

本発明は、上記実施形態に限定されず、発明の要旨を変更しない限りにおいて種々の改変をなすことができる。
真空引き工程後かつ加圧工程前の第１検査工程を省略してもよい。圧力センサ１０は、真空路２０と加圧路３０のうち少なくとも加圧路３０の圧力を検出するものであればよい。
或いは、真空引き工程後かつ加圧工程前の第１検査工程だけで検査対象６を十分に洩れ判定可能な場合は、その後の加圧工程及び第２検査工程を省略してもよい。

本発明は、例えば密封ワークの良否判定を行なう検査装置及び検査方法に適用可能である。

１，１Ｘ 洩れ検査装置
２ 真空源
３ 高圧気体源
５ 基準容器
５ａ 基準空間
６ 検査対象物
６ａ 検査空間
７ 基準側空間部
７ｃ 基準側接続路
８ 検査側空間部
８ｃ 検査側接続路
９ 連通空間
１０ 差圧センサ（圧力センサ）
１１ ダイヤフラム
１２ 基準側センサ室
１３ 検査側センサ室
１４ 基準側センサ路
１５ 検査側センサ路
２０ 真空路
２１ 真空幹路
２１ａ 基端コネクタ
２２ 基準側枝路
２２ｃ 路部分
２３ 検査側枝路
２３ｃ 路部分
２４ 圧力計
３０ 加圧路
３１ 加圧幹路
３１ａ 基端コネクタ
３２ 基準側枝路
３２ｃ 路部分
３３ 検査側枝路
３３ｃ 路部分
３４ レギュレータ（減圧弁）
３５ 圧力計
４６ 方向制御弁
３９ 圧力タンク
４０ 開閉手段
４１ 真空基準側開閉弁
４２ 真空検査側開閉弁
４３ 加圧基準側開閉弁
４４ 加圧検査側開閉弁

Claims (4)

1. 検査対象物にて画成された検査空間と真空源とを接続する真空路と、
   前記検査空間と高圧気体源とを接続する加圧路と、
   前記検査空間の圧力を検出する圧力センサと、
   前記真空路及び前記加圧路のうち何れか一方を選択的に開通し他方を遮断する動作と両方を遮断する動作を行なう開閉手段と、
   を備え、前記開閉手段が前記真空路及び加圧路の両方を遮断している状態での前記圧力センサの検出圧力に基づいて前記検査空間の洩れを検査することを特徴とする洩れ検査装置。
2. 前記開閉手段が、前記加圧路を遮断した状態で前記真空路を開通させた後、前記加圧路及び前記真空路の両方を遮断し、その後、前記真空路を遮断した状態で前記加圧路を開通させ、更にその後、前記加圧路及び前記真空路の両方を遮断することを特徴とする請求項１に記載の洩れ検査装置。
3. 前記高圧気体源が、高圧気体を蓄えた圧力タンクを備え、前記加圧路の開通時に前記圧力タンクの下流に連なる前記検査空間を含む連通空間全体の内容積よりも、前記圧力タンクの内容積が大きいことを特徴とする請求項１又は２に記載の洩れ検査装置。
4. 検査対象物にて画成された検査空間内を真空引きする真空引き工程と、
   前記真空引きされた検査空間に高圧気体を導入する加圧工程と、
   前記真空引き工程の後であって前記加圧工程の前と後のうち少なくとも前記加圧工程の後に前記検査空間の圧力を検出する検査工程と、
   を備えたことを特徴とする洩れ検査方法。

Images