JP2017075842A - エアリークテスターの基準容器及びリークテスト方法 - Google Patents

Abstract

【課題】一つの基準容器で多種の測定対象物を検査する基準容器およびリークテストの方法を提供する。【解決手段】エアリークテスターの基準容器であって、内空を有し、かつエアリークテスターに接続可能な容器１１と、前記容器１１を被覆し、かつ前記容器１１よりも熱伝導率の低い材料で形成され、被覆領域を変更可能なカバー２１とを有する。【選択図】図１

Description

本発明はエアリークテスターの基準容器及びその基準容器を用いたリークテスト方法に関する。

エアリークテスターは製品の漏れ検査や耐圧検査を行う装置である。密封性や耐圧性を求められる製品は、製造工程の出荷前の検査等において、接続部や各部位の漏れの有無の検査を行う必要がある。エアリークテスターは前述の検査に使用され、製品内部に空気等の加圧ガスを密封し、その圧力低下を圧力計や差圧計で検出することで漏れや耐圧の検査を行う。

差圧計により圧力低下を検出するエアリークテスターを差圧式エアリークテスターと呼ぶ。差圧計によって圧力低下を検出するためには、測定対象物と共に、漏れがないことが保証された基準容器にも加圧ガスを密封する必要がある。そしてこの基準容器と測定対象物の圧力差、すなわち差圧を検出することで測定対象物の圧力低下を検出する。差圧計を用いることで高試験圧下においても高精度・高分解能での漏れ検査が可能となる。

エアリークテスターでの検査方法では温度低下に伴い、基準容器と測定対象物の圧力が低下し、測定誤差が生じる。測定誤差につながる圧力低下は以下のようにして発生する。測定対象物への加圧ガスの印加時に、測定対象物において断熱圧縮による温度上昇が生じる。断熱圧縮により生じた熱は徐々に放出され、漏れ検出時においても熱が逃げることで、測定対象物の温度が低下する。そしてこの温度低下が圧力の低下を招き、圧力計や差圧計で漏れとして検出されることとなる。

上記の問題から、測定誤差を生じさせないためには、放熱の時間を十分に待つことが考えられるが、製品の製造現場においては許容できない検査時間となる。製造現場では差圧式エアリークテスターを用いる際、基準容器として測定対象物の良品を使用することがある。そうすることで、基準容器と測定対象物の放熱速度がほぼ同等となる。このため、測定対象物において温度低下による圧力低下が生じても、基準容器においても同様に圧力低下が生じるため、差圧が生じない。そのため、純粋に漏れによる圧力低下のみを検出することが可能となる。

しかし前述の検査方法は基準容器に測定対象物の良品を使用できる場合に限られる。例えば樹脂や接着剤による接続部を有するような製品の良品を基準容器として使用する場合、加圧の繰り返しにより基準容器の破損が懸念される。この場合は測定対象物の良品と同等の検査結果が得られる基準容器を作成し、エアリークテスターに漏れが生じないように接続する必要がある。しかし多種の製品を検査するには、測定対象物と同じ放熱速度を持つなど、それぞれの製品に適した基準容器を作成する必要があり、また高圧印加時にも漏れが生じないような付け替えを測定対象物に応じて行わなければならず、作業が非常に大きな手間となる。

特開平０６−１９４２５７号公報 特開２００１−３３３４４号公報 特開２００２−１５６３０７号公報

特許文献１では測定対象物及び基準容器に対して圧縮ガスを充填し、熱平衡状態に達した後に差圧の検出を行うリークテスト方法が開示されている。これにより、一つの基準容器を用いて多種の測定対象物の漏れ検査することができる。しかしながら、熱平衡状態に達するまでの時間が必要となるため、製造現場においてはこの時間がネックとなる。

特許文献２では圧力センサから放熱補償値を演算し、差圧センサでの検出値を補正する検査方法が開示されている。これにより、短時間での漏れ検査を行うことができる。しかしながら、圧力センサや放熱補償値の演算ユニットが必須となる。

特許文献３では薄肉の良熱伝導率の基準容器を試験対象の中に挿入する検査方法が開示されている。これにより、熱平衡状態に達するまでの時間を短くし、短時間での漏れ検査を行うことができる。しかしながら、基準容器が測定対象物の中に封入され、密封できる大きさであることが条件となる。

そこで本発明は、これらの課題に鑑みてなされたものであり、一つの基準容器で多種の測定対象物を検査する基準容器およびリークテストの方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、前述の課題解決のために鋭意検討を行った結果、本発明を完成するに至った。

すなわち本発明は、下記［１］から［６］に関する。
［１］本発明のエアリークテスターの基準容器は、内空を有し、かつエアリークテスターに接続可能な容器と、容器を被覆し、かつ容器よりも熱伝導率の低い材料で形成され、被覆領域を変更可能なカバーから構成されている。カバーによる容器の被覆領域を変更することで、基準容器を付け替えることなく、基準容器の放熱特性を変化させることができる。したがって、基準容器の放熱特性について、測定対象物の放熱特性を模擬することができ、多種の測定対象物を検査することが可能となる。
［２］本発明のエアリークテスターの基準容器において、カバーの一部または全部が容器と密着していることが望ましい。カバーによる断熱効果が高くなり、放熱特性を変化させやすくなる。
［３］本発明のエアリークテスターの基準容器において、カバーが容器の一部を外気から遮断していることが望ましい。容器と外気の断熱効果が高くなり、放熱特性を変化させやすくなる。
［４］本発明のエアリークテスターの基準容器において、カバーと容器の間に潤滑層を設けることが望ましい。カバーと容器のスライドが容易になり、放熱特性の調節が簡単に行うことができる。
［５］本発明のエアリークテスターの基準容器において、容器およびカバーの外形が筒状であることが望ましい。カバーと容器のスライドが容易になり、放熱特性の調節が簡単に行うことができる。
［６］本発明のリークテスト方法は、基準容器のカバーを操作し、基準容器の放熱速度を測定対象物の放熱速度を一致させる工程と、測定対象物及び基準容器に対して圧縮ガスを充填する工程と、これらの各容器内の圧縮ガスが共に熱平衡状態に達する前に、差圧の時間変化に基づいてガス漏れを計測する工程とを含む。したがって、基準容器の放熱速度を測定対象物の放熱速度を一致させることができるので、一つの基準容器で多種の測定対象物の漏れ検査を行うことが可能である。

本発明の基準容器及びリークテスト方法によれば、一つの基準容器で多種の測定対象物を検査することができる。

本発明の実施例１に係る基準容器の斜視図である。 本発明の実施例２に係る基準容器の断面図である。 本発明の実施例３に係る基準容器の断面図である。 本発明の実施例４に係る基準容器の断面図である。 本発明に係る基準容器を使用するシステム構成図である。 本発明に係るリークテストのフローチャート図である。 本発明に係る被覆量の決定方法を示すフローチャート図である。

以下に、本発明のエアリークテスターの基準容器の実施の一形態について説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

本発明の容器本体とカバーの材質としては、特に限定されないが、例えば、鉄、銅、真鍮、銀、ステンレス、アルミ、炭素鋼、ニッケルクロム、鋼、などの金属、ポリプロピレン、塩化ビニル、発泡スチロールなどの樹脂、ゴム、ガラスなどが挙げられる。熱伝導率の高い材質は放熱速度が速く、熱伝導率の低い材質は放熱速度が遅い。本発明の基準容器においては、容器本体よりもカバーの熱伝導率が低いことが必要であるため、この観点により容器本体およびカバーの材料を適宜選択することができる。放熱特性の調整の幅を広げるには、容器と本体とカバーの熱伝導率の差を大きくすればよく、例えば容器を銅にし、カバーを発泡スチロールにすることが好ましい。また、カバーの材質として、綿、羊毛、合成繊維、皮革などの布や不織布を用いることができる。

本発明の容器とカバーの形状としては、特に限定されないが、例えば、円柱、角柱などの筒状、球状などが挙げられる。その中でもカバーの容器被覆面積の調整の行いやすさから円柱や角柱形状などの筒状が好ましい。また、容器とカバーの形状は、容器を円柱状とした場合はカバーも円柱状とするなど、同じ種類の形状であることが好ましいが、異なる形状であってもよい。また、カバーを複数の小片として構成し、必要な熱伝導率に応じて小片を容器に固定するなどして用いることができる。小片の材質や形状、厚みなどは適宜選択することができる。

本発明の容器とカバーの厚みとしては、特に限定されないが、薄いと放熱速度が速く、厚いと放熱速度が遅い。放熱特性の幅を広げるには、容器を薄くし、カバーを厚くすることが好ましい。放熱特性の微調整を行うために、容器を厚くし、カバーを薄くすることができる。

本発明のカバーの内径は、特に限定されないが、カバーが容器の一部を外気から遮断する構成を採用する場合は、容器の外径と同程度が好ましい。

本発明の容器の内容積は、特に限定されない。一般的に、容器の内容積を大きくすると、放熱速度は遅くなり、小さくすると速くなるので、内容積によって必要な放熱特性を選択することができる。なお、容器の内容積で放熱速度を制御するよりも、例えば上述のように基準容器の容器やカバーの材質を適宜選択することで、より好適に種々の測定対象物に対応できる。なお、加圧時の蓄熱量を考慮すると測定対象物と同程度が好ましい。

本発明の容器の外径の大きさや長さは、特に限定されないが、容器の材質の熱伝導率が測定対象物の材質の熱伝導率よりも高い場合は小さいまたは短いほうが好ましく、容器の材質の熱伝導率が測定対象物の材質の熱伝導率よりも低い場合は大きいまたは長いほうが好ましい。

本発明のカバーの外径の大きさや長さは、特に限定されないが、放熱特性の調整の幅が広がることから容器の長さと同程度が好ましい。

本発明の容器とカバーとの間には、空気層が設けられていてもよい。空気層の容積を変更することでも放熱特性を変更することができる。

本発明の容器とエアリークテスター側への接続口は、特に限定されないが、ネジ、ワンプッシュ継手、などが挙げられる。その中でも、シール性の高さからネジが好ましい。ネジ部に樹脂製部材を用いて、密閉性を高めることも好ましい。

本発明のカバーによる容器の被覆方法は、特に限定されないが、テープを用いて容器にカバーを貼り付ける方法、カバーを袋状にして、容器をカバー内に収容し、必要な放熱特性に応じてカバーから容器を露出させる方法、カバーを筒状にして、容器の外径とカバーの内径を調節し、容器をカバーにスライド可能に挿入する方法などが挙げられる。その中でも、放熱特性の調整の容易さから、容器とカバーとを同形状にすることによるスライドが好ましい。

本発明のカバーの容器被覆面積の変更方法は、特に限定されないが、角柱の面毎の装着、筒状の長さ方向へのスライド、筒状の周方向へのスライドなどが挙げられる。その中でも、被覆面積の変更の行いやすさから、筒状の容器に対するカバーの長さ方向へのスライドが好ましい。本発明のカバーは容器からの着脱可能であると、材質、サイズ、厚さなどの異なるカバーに取り替えることができるため好ましい。

本発明では、容器とカバーのスライドを容易にするために、容器とカバーの間に潤滑層を設けることができる。潤滑層としては容器本体表面に滑り性の高い被覆を設ける方法や、潤滑剤を用いることができる。滑り性の高い被覆としては、容器本体に対するフッ素樹脂のコーティングなどがある。本発明で用いることができる潤滑剤の種類は、特に限定されないが、潤滑油、グリース、固形潤滑剤などが挙げられる。その中でも、塗布のしやすさから、潤滑油が好ましい。

本発明の潤滑剤の付与方法は、特に限定されないが、スプレー、塗布などが挙げられる。その中でも、付与の均一性から、塗布が好ましい。

以下に、本発明のエアリークテスターの使用方法およびリークテスト方法について説明する。

本発明のエアリークテスターの基準容器の好適な使用例としては、本発明の基準容器は、エアリークテスターと、測定対象物と共に使用され、エアリークテスターの基準容器接続部に本発明の基準容器を取り付け、エアリークテスターの測定対象物接続部に測定対象物を取り付け、使用される。本発明によるリーステストは、基準容器のカバーを操作し、基準容器の放熱速度を測定対象物の放熱速度を一致させる工程を含む。本工程は、エアリークテスターの基準容器の放熱特性を調節することにより行う。

本発明のエアリークテスターの基準容器の調整方法は、エアリークテスターの測定対象物接続部に測定対象物の良品を取り付け、基準容器接続部に基準容器を取り付け、エアリーク検査を行うことを含む。検査結果の差圧が正（基準容器側の圧力が高い状態）であればカバーによる容器の被覆領域を小さくして放熱速度を速め、検査結果の差圧が負（基準容器側の圧力が低い状態）であればカバーによる容器の被覆領域を大きくして放熱速度を遅くする。差圧の絶対値が測定レンジに対して十分に小さくなるまで繰り返すことにより調整を行う。一致させる程度は、必ずしも完全に一致させる必要はなく、計測機器の精度や、求めるテスト精度に応じて適宜選択することができる。一旦調整を行えば、調整を行った測定対象物と同じ製品に対しては、調整で得た被覆領域を継続して適用することができる。

本発明のリークテスト方法では、測定対象物と、放熱速度を測定対象物の放熱速度と一致させた基準容器に対して、圧縮ガスを充填する工程を含む。上記のとおり、エアリークテスターには、測定対象物と基準容器が接続されており、両者に対して圧縮ガスが充填される。充填するガスは、空気、窒素など、任意のものを用いることができる。

本発明のリークテスト方法では、測定対象物内と基準容器内の圧縮ガスが熱平衡状態に達する前に、差圧の時間変化に基づいてガス漏れを計測工程を含む。計測のタイミングは、平衡状態に達する前であればよく、圧縮ガスの充填直後でも計測可能である。差圧の時間変化に基づいてガス漏れを計測については既知の方法を適宜用いることができる。

本発明のエアリークテスターの基準容器の生産現場での使用方法は、測定対象物に合わせて、前述の調整方法で求めたカバーによる容器の被覆領域に設定し、検査を行う。これにより測定対象物が切り替わった際にも、基準容器を変更することなく、カバーの被覆領域の変更を行えばよく、種々の製品のテストに容易に対応することができる。

以下に、本発明のエアリークテスターの基準容器及びリークテスト方法の一態様について説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

実施例１として、球形状の基準容器を図１に示す。容器１１を真鍮で球形状に構成し、容器１１のエアリークテスター側と接続するための接続口１１１をねじ切って雄ネジで構成し、カバー２１を厚さ５ｍｍの塩化ビニルで構成した。容器の外径球の半径は５０ｍｍ、容器の厚みは３ｍｍである。カバー２１は複数毎の羽となっており、容器に設けられたレールを移動させることにより、容器の被覆位置を変更可能であり、すべての羽を１箇所に重ねることもできる。カバーは、半径５０ｍｍの球の外表面を１２等分した形状である。羽形状のカバーを展開し、カバー２１による容器１１の被覆領域を変化させることで、多種の製品に対応できた。

実施例２として、筒状の基準容器を図２に示す。容器１２をステンレスで円柱形状に構成し、容器１２のエアリークテスター側との接続するための接続口１２１をねじ切って雄ネジで構成し、カバー２２を発泡スチロールで両端開口の円筒形状に構成した。容器は、外径１２ｍｍ、厚さ１ｍｍ、長さ１５０ｍｍの略円柱形状、カバーは内径１２ｍｍ、厚さ５ｍｍ、長さ１５０ｍｍの略円柱形状である。カバー２２を基準容器の長軸方向にスライドし、カバー２２による容器１２の被覆領域を変化させることで、多種の製品に対応できた。

実施例３として、筒状の基準容器を図３に示す。容器１３を鉄で四角柱に構成し、容器１３のエアリークテスター側との接続するための接続口１３１をねじ切って雄ネジで構成し、カバー２３を発泡スチロールで片端開口の四角柱形状で構成した。容器の外形は、縦２０ｍｍ、横２０ｍｍ、長さ１００ｍｍ、厚さ１ｍｍの四角柱形状、カバーの外形は縦２６ｍｍ、横２６ｍｍ、長さ１００ｍｍ、厚さ５ｍｍの四角柱形状である。カバー２３を基準容器の長軸方向にスライドし、カバー２３による容器１３の被覆領域を変化させることで、多種の製品に対応できた。

実施例４として、潤滑層を有する基準容器を図４に示す。上記と同様に容器１３を鉄で四角柱に構成し、容器１３のエアリークテスター側との接続するための接続口１３１をねじ切って雄ネジで構成し、カバー２３を発泡スチロールで片端開口の四角柱形状で構成し、潤滑層３１はジメチルシリコンオイルを使用した。潤滑層３１を設けることで、スライドが容易になった。
［使用例］
本発明のエアリークテスターの基準容器の使用例として、本発明の基準容器をエアリークテスターへの接続した状態を図５に示す。基準容器５１をエアリークテスター４１の基準容器接続部４１１に接続し、測定対象物６１をエアリークテスター４１の測定対象物接続部４１２に接続し、検査を行う。基準容器５１と測定対象物６１はエアリークテスター４１の接続部に直接接続してもよいし、チューブ、チューブ継手、治具等を介して接続しても良い。本実施例では圧縮ガスとして、圧縮空気を用いた。圧縮空気は、エアリークテスター４１を介して、基準容器、測定対象物に充填した。

本発明の基準容器を使用した検査方法を図６に示す。放熱速度調整工程と、圧縮ガス充填工程と、ガス漏れ計測工程の３工程でリークテストを行う。放熱速度調整工程では、基準容器のカバーによる容器の被覆領域を測定対象物に適した被覆量に設定した。被覆量は製品の良品を使用して検査を行うことで事前に決定した。圧縮ガス充填工程では、基準容器と測定対象物に圧縮ガスを充填した。ガス漏れ計測工程では、基準容器および測定対象物内の圧縮ガスが熱平衡状態に達する前に、差圧の時間変化に基づいてガス漏れを計測した。一つの基準容器で多種の測定対象物を測定することができ、品種の切り替え時に基準容器の付け替えが生じず、タクトが減少した。

基準容器のカバーによる容器の被覆量の決定方法のフローチャート図を図７に示す。エアリークテスターの測定対象物接続側に測定対象物の良品を接続し、エアリークテスターの基準容器接続側に本発明の基準容器を接続し、検査した。検査結果の差圧が正（基準容器側の圧力が高い状態）の場合は、カバーによる容器の被覆領域を小さくした。検査結果の差圧が負（基準容器側の圧力が低い状態）の場合は、カバーによる容器の被覆領域を大きくした。被覆領域の増減と、検査を繰り返し、差圧の絶対値が許容誤差以下になったときの被覆量を測定対象物の設定被覆量とした。このようにして、多種の測定対象物の設定被覆量を決定し、品種の切り替えごとにカバーを調節し、測定対象物の品種に応じた被覆量により検査を行うことができた。

１１．容器
１１１．容器の接続口
２１．カバー
１２．容器
１２１．容器の接続口
２２．カバー
１３．容器
１３１．容器の接続口
２３．カバー
３１．潤滑層
４１．エアリークテスター
４１１．基準容器接続部
４１２．測定対象物接続部
５１．基準容器
６１．測定対象物

Claims (6)

1. エアリークテスターの基準容器であって、
   内空を有し、かつエアリークテスターに接続可能な容器と、
   前記容器を被覆し、かつ前記容器よりも熱伝導率の低い材料で形成され、被覆領域を変更可能なカバーと、
   を有するエアリークテスターの基準容器。
2. 前記カバーの一部または全部が前記容器と密着している、
   請求項１に記載のエアリークテスターの基準容器。
3. 前記カバーが前記容器の一部を外気から遮断している、
   請求項１または２に記載のエアリークテスターの基準容器。
4. 前記カバーと前記容器の間に潤滑層を設けた、
   請求項１から３のいずれか一項に記載のエアリークテスターの基準容器。
5. 前記容器および前記カバーの外形が筒状である、
   請求項１から４のいずれか一項に記載のエアリークテスターの基準容器。
6. 基準容器のカバーを操作し、基準容器の放熱速度を測定対象物の放熱速度を一致させる工程と、
   測定対象物および基準容器に対して圧縮ガスを充填する工程と、
   測定対象物および基準容器内の圧縮ガスが共に熱平衡状態に達する前に、差圧の時間変化に基づいてガス漏れを計測する工程と、
   を含むリークテスト方法。