JP2016205988A - リーク試験方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液没試験と発泡漏れ試験の有する課題を解決し得る新たなリーク試験方法とその実施に用いる装置の提供を図る。【解決手段】試験体３１を容器１１の液体３３に浸漬し、気体供給装置１２から試験体３１の内部に気体を導入し、欠陥部３２から出てくる泡３５でリークの有無を試験する。液面３４上方に超音波検知器２１を配置し、液面３４で泡が破裂する際に生じる超音波を検知する。必要に応じて微泡剤を液体３３に配合することによって、微細な泡３５を多数発生させることにより、超音波の検知を良好に行うことができる。【選択図】図１

Description

本発明は、リーク試験方法及びその装置に関するものである。

空気などの気体を使用するリーク試験は、試験体の漏れを発泡現象、試験体内の圧力変化、漏れ部から発する超音波などを利用して検出する方法であり、次のものが知られている。
（１）液没試験：内部を気体で加圧した試験体を水などの液体の中に浸漬し、試験体内部から出てくる泡で漏れを検出する方法。一般的には液体に水を用いる場合が多く、その場合を水没試験という。水が試験体に対し悪影響を及ぼす場合は、フロンなどの有機溶剤を使用する場合や、水に界面活性剤を付加して大きな泡を発生させることにより、観察を容易に行うことができるようにする場合もある。

（２）発泡漏れ試験：試験体表面に界面活性剤などを含む溶液（発泡液）を塗布し、気体の漏れを発泡現象で検出する方法。加圧法では試験体の内部を空気などで加圧し、外側に発泡液を塗布し、内部から出てくる気体を泡として検出する。真空法では試験体内部はそのままで、外部につて真空箱などを用いて減圧し、その部分に発泡液を塗布して外部に引き出される気体を泡として観察する。

（３）圧力変化による漏れ試験：試験体内部を加圧又は減圧し、漏れによる圧力変化を測定することによって漏れを検出する方法。圧力変化を直接圧力計で測定する方法と、基準とする容器と試験体との間の差圧変化を差圧計で測定することによって、微少な漏れを短時間に検出する方法とがある。

（４）流量測定による漏れ試験：試験体の内部を加圧容器と繋ぎ、漏れによる損失量を補うために流入する気体の量を流量計で測定することによって漏れを測定する方法。
（５）超音波漏れ試験：漏れ箇所を気体が漏れ出るときに発生する超音波、又は試験体内部に置いた超音波発信器から漏れてくる超音波を超音波検知器によって検出する方法。超音波は漏れを電気信号にして、dB表示又はスピーカー音として表示する（特許文献１）。

前記の（１）液没試験は、水槽などの比較的簡便な設備のみでも実施できる反面、リークの観察者の目視のみで行われている場合が多く、観察者に大きな肉体的精神的負担をかけて行われているのが現状である。また、観察結果の数値化及び記録を自動的に行い得ないという課題も存する。本発明者は、前記の（２）発泡漏れ試験に際して、試験体に塗布した発泡液による泡が破裂するときに生じる超音波を検知器にて検出することを提案した（特許文献２）。この方法は、音を検知器にて検出するため、前記（１）液没試験の課題を解決し得るが、試験体の形状が単純な場合と複雑に入り組んだ場合などでは、超音波の検出が一定になりにくいという課題がある。また、従来の液没試験の設備とは全く異なる設備が必要となるという課題がある。

特開２００７−２４５７７号公報 特開２００８−２３２９８０号公報

本発明は、液没試験と発泡漏れ試験の有する課題を解決し得る新たなリーク試験方法とその実施に用いる装置の提供を課題とする。
具体的には、観察者の負担を軽減すること、観察結果の数値化及び記録を自動的に行い得ること、試験体の形状如何にかかわらず検出結果を一定になり易くすること、さらに、従来の液没試験用の水槽や気体供給装置などの設備を本発明の実施に適用できること、これらの課題を選択的に解決し得る新たなリーク試験方法とその実施に用いる装置の提供を課題とする。

本発明は、試験体を容器内の液体に浸漬し、試験体の内部から出てくる泡で漏れを検出するリーク試験において、前記容器の液面上方に超音波検知器を配置し、前記泡が前記液面で破裂する際に生じる超音波を前記超音波検知器で検知することを特徴とするリーク試験方法を提供する。

前記液体は、水を用いることができるが、水と微泡剤との混合液を用いて実施することも、前記超音波検知器の検知精度を高める点から好ましい。
また、本発明は、前記リーク試験を実施する装置として、前記液体内に前記試験体を配置して収納する容器と、前記試験体に気体を供給する装置と、前記容器の前記液面上方に配置された前記超音波検知器とを備えたことを特徴とするリーク試験装置を提供する。

前記超音波検知器は、半球状などの集音体を設けることで、検知精度を高めることも好ましく、特に好ましくは、集音体の先端を前記液体内に浸けておくことで、超音波を外部に逃げることを抑制することができる。

本発明は、液没試験と発泡漏れ試験の有する課題を解決し得る新たなリーク試験方法とその実施に用いる装置を提供することができたものである。
具体的には、観察者の負担を軽減すること、観察結果の数値化及び記録を自動的に行い得ること、試験体の形状にかかわらず検出結果を一定になり易くすること、さらに、従来の液没試験用の水槽や気体供給装置などの設備を本発明の実施に適用できること、これらの課題を選択的に解決し得る新たなリーク試験方法とその実施に用いる装置を提供することができたものである。

本発明の実施の形態に係るリーク試験方法及び装置の説明図。 本発明の実施の形態に係るリーク試験方法及び装置により発生する泡の概念図であり、（Ａ）は液体に水のみを用いた場合、（Ｂ）は液体に水と微泡剤との混合液を用いた場合を示す。

以下、図面に基づき本願発明の実施の形態を説明する。
（リーク試験装置について）
このリーク試験装置は、図1に示すように、試験用の液体３３を収納する水槽などの容器１１と、容器１１の液面３４の上方に配置された超音波検知器２１とを備える。

（容器１１及び気体供給装置１２について）
容器１１は、従来の液没試験に用いた設備を転用することができ、試験体３１を容器１１中に配置するための試験体保持部１４を備える。試験体３１は、液体３３中に少なくとも検査箇所を完全に没した状態で試験体保持部１４により固定される。
試験体３１が端部に開口部を有するパイプなどの場合には、開口部を気密及び液密状態に保つための閉鎖部材を試験体保持部１４に設けてもよいが、この閉鎖部材は試験体保持部１４とは別体として予め開口部に取り付けた状態で、容器１１内に配置するようにしてもよい。検査箇所と液面３４との間の距離は、５ 〜５０cm程度が適当であるが、少なくとも検査箇所が液体３３中に完全に浸かるものでありさえすれば実施することができる。試験体３１の具体例としては、タンク、缶等の容器、バルブ等の配管用具等が挙げられるが、これらに特に限定されず、自動車用部品や家電用部品のような各種部品であってもよい。また、閉鎖部材を開口部の有る容器状のものとし、その開口部に試験体を気密及び液密状態でセットするようにすれば、板状の試験体であっても試験することができる。
なお、試験体３１が重量物であって内部に気体を導入した状態で液体３３中に沈んでいる場合にあっては、試験体保持部１４を省略して実施することもできる。

この実施の形態に係るリーク試験装置は、容器１１内の試験体３１内に気体を導入するための気体供給装置１２を備える。気体供給装置１２は、高圧の空気を発生させるコンプレッサを例示することができるが、高圧ガスが封入されたボンベなどを用いることもできる。また、大気圧の空気を導入するものであってもよい。気体供給装置１２には、パイプやホースなどの流路１３が接続され、試験体保持部１４を介して試験体３１内に気体を導入する。図では、流路１３を容器１１の壁面を貫通させた状態で描いているが、容器１１上部の開口から容器１１内に挿入してもよい。なお、試験体３１がボールなどの中空体の場合には、気体供給装置１２を省略して実施することもできる。
また図示は省略したが、液体３３を導入するための供給装置、供給路、排出路を付加して実施することもできるが、これらを用いずに、容器１１の開口から直接液体３３を注入するものであってもよい。

（超音波検知器２１について）
超音波検知器２１は、従来の超音波漏れ試験に用いられるものと同様のものを用いることができるもので、具体的には超音波マイクロホンなどの超音波を検知して電機信号に変換するセンサを用いることができる。この超音波検知器２１は液面３４上方に配置され、試験体３１のピンホールなどの欠陥部３２から液体３３中に気体が漏れ出ることによって生じる泡３５が、液面３４で破裂する際に発生する超音波を検知する。液面３４と超音波検知器２１との間の距離は、検知の観点からは近い方が望ましいが、あまり近いとセンサが水に濡れるおそれもあるため、５０cm以下程度が適当であるが、超音波を感知できることを条件に種々変更して実施することができる。なお、図では、超音波検知器２１を１個描いているが、複数の超音波検知器２１を用いることもできる。

超音波検知器２１の感知精度を高めるために、超音波検知器２１と液面３４との間に集音体２４を設けることも好ましい。集音体２４は、半球状、円錐状、角錐状、樋状などの種々の形態のもので実施することができる。また、超音波検知器２１の感知精度をさらに高めるために、集音体２４の先端２５を液体３３中に浸けることにより、超音波が集音体２４の外部に漏れないようにすることも適当である。

超音波検知器２１は、コンピュータなどの解析装置２２及び記録装置２３に接続される。超音波検知器２１からの信号は、解析装置２２にてdB表示やスピーカー音として表示されるもので、そのためにモニターやプリンターやスピーカーを接続してもよい。解析装置２２は、集音体２４により超音波が受信された場合には、試験体３１に洩れがあり試験体３１が「不良品」であると判定し、逆に、超音波検知器２１により超音波が受信されなかった場合には、超音波検知器２１に洩れがなく超音波検知器２１は「良品」であると判定するようにし、その判定結果のみを表示するようにしてもよい。なお、判定に際してしきい値を設定してもよい。

（液体３３について）
液体３３は、試験体３１の欠陥部３２から漏出した気体が泡３５となるもことを条件に種々の液体を用いることができるが、コストや試験体３１への影響を考慮すると水道水や純水などの水を用いることが適当である。

水は添加剤を用いずとも泡３５が発生するが、微泡剤を添加することもできる。微泡剤としては、メタノールやエタノールの他、イソプロパノール（イソプロピルアルコール）などの低級アルコールや炭素数6以上の高級アルコールであってもよいが炭素数が多くなるほど親水性が弱まるため水に添加することが困難になる場合がある。またこれらのアルコール以外であっても、液体３３中にて発生する泡３５を、水のみからなる液体にて発生する泡よりも微細な泡とするものであること条件に適宜選択して用いることができる。但し、従来の液没試験にて大きな泡を発生させることにより目視による観察を容易に行い得る目的で添加される界面活性剤は、微泡剤としては不適切である。また、微泡剤の配合量は、全体（水と微泡剤の合計）の約1〜20質量％が適当であるが、微細な泡を発生できることを条件に変更して実施することができるものであり、コストを考慮しなければ、水を用いずに微泡剤100％で実施することもでき、複数種類の微泡剤を併用することもできる。発生する泡３５は、欠陥部３２の大きさにもよるが、直径5mm未満であることが超音波検知器２１の検知精度を高める点で好ましく、1mm以下であることがより好ましい。

（試験方法）
次に、上述のリーク試験装置を用いたリーク試験方法について説明する。
容器１１内に液体３３を注入する前又は後に、試験体３１を配置して試験体保持部１４で固定する。この配置の前又は後に、気体供給装置１２の流路１３を試験体３１に接続し、液体３３内に少なくとも検査箇所が没した状態で、気体を導入する。試験体３１に欠陥部３２があれば、試験体３１内に導入された気体が、欠陥部３２から液体３３中に漏れ出て泡３５となって上昇し、液面３４で破裂する。その際に発生する超音波が超音波検知器２１で検知され、解析装置２２で処理され、必要に応じて記録装置２３に記録される。このように、液面３４での破裂にて発生する超音波を検知するため、試験体３１の形状や欠陥部３２の位置に関わらず、超音波の検知条件が一定となり易い。

特に、液体３３として水のみを用いた場合には、欠陥部３２の大きさにもよるが、図２（Ａ）に示すように、直径5mm〜数cmの泡３５となって液面３４で破裂するが、微泡剤を水に配合することによって、図２（Ｂ）に示すように、直径5mm未満、より好ましく1mm以下の微細な泡となって液面３４で破裂する。超音波検知器２１による超音波の検知には、この微細な泡が多数発生する方が、大きな泡が発生した場合に比して、良好であることが本発明者によって知見されたものである。よって、本発明の実施に際しては、水や他の液体を用いることもできるが、検知精度を高める点で微泡剤を用いることが好ましい。

以下、本発明の実施例を示すが、本発明はこの実施例に限定して理解されるべきではない。
上記の試験方法に沿って下記の試験を行った。

（リーク試験装置）
試験体３１：銅管部品（直径20mm、長さ50mm、肉厚0.3mmの銅管の一端を閉じた欠陥部を有する部品）を３個（試験体No.1〜試験体No.3）
容器１１：高さ20cmの水槽
試験用の液体３３
実施例１：水道水（微泡剤なし）
実施例２〜４：微泡剤10w％含有の水道水。微泡剤：エタノール。
実施例５：微泡剤10w％含有の水道水。微泡剤：エタノール50w%に対してイソプロパノール50w%を配合。
試験体３１の水深：10cm
気体供給装置１２：0.4MPの高圧空気を供給
超音波検知器２１：超音波マイクロホン（増幅アンプ付）
集音体２４
実施例１及び２：なし
実施例３〜５：直径6cm×高さ7cmの有天略円筒体（天部に超音波マイクロホンを装着）
集音体２４の液面からの高さ
実施例１〜３及び５：50mm
実施例４：100mm
解析装置２２：増幅アンプにて増幅した値をdB表示

（試験方法）
一端が閉ざされた各試験体３１の他端に気体供給装置１２の流路１３を接続して容器１１内に配置すると共に、試験体３１の水深が上記水深となるように試験用の液体３３を容器内に満たした。
気体供給装置１２から気体を試験体３１に導入すると共に、超音波検知器２１で超音波を検知し、解析装置２２でdB表示した。
実施例１及び２では集音体３１を用いずに実施し、実施例３〜５では集音体３１を用いて実施した。実施例３及び５では、集音体３１の下端が液中に位置し、実施例４では、集音体３１の下端が液面上方に位置していた。

（試験結果）
試験結果を表1に示す。実施例１では、目視による観察で直径１〜２cm程度の泡が発生し、その結果が比較的小さな値ではあるがdB表示され、欠陥部の有無が確認された。実施例２〜５では、目視による観察で直径１mm以下程度の微細な泡が発生し、その結果が比較的大きな値でdB表示され、欠陥部の有無が良好に確認された。集音体３１の下端が液中に位置していた実施例３が最も良好な結果を示した。なお、表１には、各試験体における試験中の最大値のdBを示した。

１１ 容器
１２ 気体供給装置
１３ 流路
１４ 試験体保持部
２１ 超音波検知器
２２ 解析装置
２３ 記録装置
２４ 集音体
２５ 先端
３１ 試験体
３２ 欠陥部
３３ 液体
３４ 液面
３５ 泡

Claims (4)

1. 試験体を容器内の液体に浸漬し、試験体の内部から出てくる泡で漏れを検出するリーク試験において、
   前記容器の液面上方に超音波検知器を配置し、前記泡が前記液面で破裂する際に生じる超音波を前記超音波検知器で検知することを特徴とするリーク試験方法。
2. 前記液体は、水と微泡剤との混合液であり、
   前記微泡剤は、前記液体中にて発生する泡を、水のみからなる液体にて発生する泡よりも微細な泡とするものであることを特徴とする請求項１に記載のリーク試験方法。
3. 請求項１又は２に記載のリーク試験方法を実施するための装置であって、前記液体内に前記試験体を配置して収納する容器と、前記試験体に気体を供給する装置と、前記容器の前記液面上方に配置された前記超音波検知器とを備えたことを特徴とするリーク試験装置。
4. 前記超音波検知器と前記液体との間に配置された集音体を備え、
   前記集音体は、前記超音波を前記超音波検知器に集める構造を有することを特徴とする請求項３に記載のリーク試験装置。