JP2017524903A - フィルムチャンバを用いた差圧測定 - Google Patents

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Abstract

テストチャンバ(10)と、第1の逆止弁(24)によりテストチャンバ(10)から気密に離隔することができる基準チャンバとの差圧を測定するための漏れ検出装置であって、基準チャンバの内部圧力とテストチャンバ(10)の内部圧力との差圧を測定するために、基準チャンバおよびテストチャンバ(10)に差圧センサ(34)が接続される、漏れ検出装置において、テストチャンバ(10)および基準チャンバが各々、可撓性フィルムから形成される少なくとも1つの壁領域を有し、テストチャンバの容積(20)に隣接するテストチャンバ(10)の可撓性の壁領域の表面積に対するテストチャンバの容積(20)の比と、基準チャンバの容積に隣接する基準チャンバの可撓性の壁領域の表面積に対する基準チャンバの容積の比とが、実質的に等しい、ことを特徴とする、漏れ検出装置。

Description

本発明は、テストチャンバと基準チャンバとの差圧の測定のための漏れ検出装置、ならびに対応する差圧の測定のための方法に関する。
試料の内部圧力とテストチャンバの内部圧力との圧力差を測定することが知られている。試料としては、食品パッケージが考えられる。差圧測定の前に、試料および基準チャンバを、同一の超過圧力で加圧する。漏れやすい試料の場合には、漏れを通じて試料から超過圧力が逃げる一方で、気密に封止された基準チャンバには超過圧力が残るので、差圧測定中、試料と基準チャンバとの圧力差が大きくなる。測定された圧力差は、試料の漏れ率についての測度として役立つ。差圧測定の利点は、試料および基準チャンバにおける圧力が優勢になるように圧力センサを設計しなくてもよいということである。試料および基準チャンバでは、たとえば、10barの圧力が優勢であり得るが、圧力センサは、最大100mbarの範囲についてのみ設計される。別の利点は、試料中の全圧に対する温度の影響が、基準チャンバ中の圧力に対して同様に作用することから、差圧には影響を及ぼさないことである。
EP0313678B1には、試料を保持しているテストチャンバの構成が記載されており、EP0763722B1には、逆止弁を用いてテストチャンバから離隔するように適合された基準圧力システムであって、テストチャンバの圧力と基準圧力システムの圧力との差圧が、差圧センサを使用して測定される、基準圧力システムが記載されている。テストチャンバおよび基準圧力システムは各々、剛性の壁で形成され、テストチャンバは、試料を受け取るように設計され、基準圧力システムは、1部品の導管として設計されている。さらに、あらかじめ定義された基準圧力でテストチャンバを加圧する基準チャンバが記載されている。
さらに、非剛性の試料に対する漏れ試験のためのフィルムチャンバが知られている。DE19722262A1には、試験空間を、すなわち、試料とテストチャンバとの間に残っている空間を最小限に抑えるように、フィルム製のテストチャンバを形成することが記載されている。試験ガスを使用しないフィルムチャンバ中での、非剛性の試料の、たとえば包装バッグの緊密性の試験のために、試料を収容しているフィルムチャンバを減圧し、その後、フィルムチャンバ内の全圧の上昇を、試料の外側の領域で測定する。さらに、試料を取り囲んでいるフィルムは、試料の破裂を防止する。
フィルムチャンバにおける圧力増大を十分に正確に測定するためには、その前に、フィルムチャンバ内の全圧を十分に低い値まで減圧しなければならない。全圧測定要素を用いて十分な測定精度を達成するためには、100mbar未満の圧力(真空)が必要である。典型的には、10mbar未満の、好ましくは1mbar未満の圧力に達する。その低い圧力では、フィルムチャンバのフィルム壁から、および、典型的には試料とフィルム壁との間に配置される不織布から脱気されるガス比率により、圧力の増大が起きる。
本発明の目的は、テストチャンバと基準チャンバとの差圧のより正確な測定のための漏れ試験装置を提供することである。
本発明のデバイスは、請求項1の特徴により定義される。
テストチャンバおよび基準チャンバは各々、一定の容積を囲む壁を有する。テストチャンバの壁および基準チャンバの壁の少なくとも一定の領域は、それぞれ、可撓性のフィルムで作製される。以下において、テストチャンバの容積と、テストチャンバの容積に隣接する可撓性の壁領域の表面積との比は、テストチャンバ比と称される。以下、基準チャンバ比は、基準チャンバの容積と、基準チャンバの容積に隣接する基準チャンバの可撓性の壁領域の表面積との比として定義される。本発明によれば、テストチャンバ比および基準チャンバ比は実質的に等しく、すなわち、多くとも20パーセント差を除いて等しい。
このようにすると、可撓性の壁領域から脱気されるガス比率を原因とする、テストチャンバおよび基準チャンバにおける圧力の増大は同じであり、基準チャンバの容積とテストチャンバの容積との圧力差は、それによる影響を受けることがない。テストチャンバおよび基準チャンバは、それぞれのチャンバにおける圧力に作用する影響をできる限り同じにし、差圧に影響を与えないように、同じ種類のものでなければならず、たとえば、各々がフィルムチャンバでなければならない。基準チャンバの容積は、場合によってはテストチャンバの容積以下でなければならない。
テストチャンバおよび基準容積との差圧の測定のための既知の方法では、テストチャンバおよび基準チャンバは互いに異なっていた。それぞれの圧力に作用する外部の影響は、テストチャンバ圧力に対し、基準容積における圧力とは異なる影響を及ぼした。フィルムチャンバのような可撓性の壁領域をもつテストチャンバでは、脱気されたガス比率が、差圧に影響を与え、測定結果を損なうので、差圧測定は、これまで使用されなかった。フィルムチャンバの場合、フィルムチャンバ内の全圧の増大はこれまで、その全圧を基準圧力と比較することなく測定されてきた。
以下は、図面を参照した実施形態の詳細な説明である。
漏れ試験装置の概略図を示す。
テストチャンバ10は、2つのフィルム層12、14で作製されたフィルムチャンバである。2つのフィルム12、14は、試料16を封入する。試料16の外側の縁部領域において、2つのフィルム層12、14は、封止リング18を用いて気密に接合される。各フィルム12、14は、テストチャンバの容積20に向いた内側に、図に破線で示した不織布層15を有し、不織布層により、試料の周りのより良好なガスフローが可能になり、したがって、より良好な減圧が可能になる。代替として、減圧を促進するために、不織布層15の代わりに、各フィルム層12、14の粗い表面を使用することができる。
テストチャンバ10の容積20は、ガスポート22および第1の逆止弁24を介して、ガスを導通するように基準チャンバ26と接続される。第1の逆止弁24を閉じることによって、基準チャンバ26の容積28とテストチャンバの容積20との間のガス伝導経路は、密封して閉じられる。第1の逆止弁24および基準チャンバ26は、第2の逆止弁30を介して、ガスを導通するように真空ポンプ32と接続される。第2の逆止弁30の開放状態では、真空ポンプ32が、基準チャンバ26を減圧する。開放状態で逆止弁24と30の両方を用いると、真空ポンプ32は、テストチャンバ10および基準チャンバ26を減圧する。
差圧センサ34は、テストチャンバの容積20及び基準チャンバの容積28に、ガスを導通するように接続される。差圧センサ34を介したテストチャンバ10と基準チャンバ26との間のガス交換を行うことはできない。
また、基準チャンバ26は、テストチャンバ10に類似して設計されたフィルムチャンバである。したがって、基準チャンバ26も、封止リングを用いて気密に接合された2つのフィルム層を有する。基準チャンバ26の各フィルムは、基準チャンバ26の容積28に面した内側に、破線で示した不織布層を有する。代替として、不織布層は、それぞれのフィルム層の粗い表面により置換してもよい。
非減圧状態では、容積20に隣接する2つのフィルム層12、14の2つの表面積の和に対するテストチャンバの容積20の比は、容積28に隣接する基準チャンバ26のフィルム層の表面積の和に対する基準チャンバの容積28の対応する比(基準チャンバ容積比)に等しい比(テストチャンバ比)を規定する。それぞれのフィルム層から脱気し、それぞれの内部容積20、28に達するガス比率は、テストチャンバの容積20における圧力、および基準チャンバの容積28における圧力に同じ程度に影響を及ぼす。差圧センサ34により測定される圧力差は、これらのガス比率の影響を受けない。
テストチャンバ10および基準チャンバ26の減圧のために、真空ポンプ32を、開放逆止弁24、30とともに動作させる。ここで、テストチャンバ10では、たとえば250mbarの圧力が得られる。その後、第2の逆止弁30が閉じられ、テストチャンバ10における圧力が基準チャンバ26における圧力に等しくなるまで待つ。チャンバ10と26との間の圧力が等しくなるとすぐに、第1の逆止弁24も閉じられ、テストチャンバの容積20における圧力と基準チャンバの容積28における圧力との圧力差が、差圧センサ34を用いて測定され、監視される。この差圧における変化は、試料16の漏れの指標と考えられる。差圧の変化から、試料16の漏れ速度を決定することができる。

Claims (8)

  1. テストチャンバ(10)と、第1の逆止弁(24)により前記テストチャンバ(10)から気密に離隔することができる基準チャンバとの差圧を測定するための漏れ検出装置であって、前記基準チャンバの内部圧力と前記テストチャンバ(10)の内部圧力との差圧を測定するために、前記基準チャンバおよび前記テストチャンバ(10)に差圧センサ(34)が接続される、漏れ検出装置において、
    前記テストチャンバ(10)および前記基準チャンバが各々、可撓性フィルムから形成される少なくとも1つの壁領域を有し、前記テストチャンバの容積(20)に隣接する前記テストチャンバ(10)の前記可撓性の壁領域の表面積に対する前記テストチャンバの容積(20)の比と、前記基準チャンバの容積に隣接する前記基準チャンバの前記可撓性の壁領域の表面積に対する前記基準チャンバの容積の比とが、実質的に等しい、
    ことを特徴とする、漏れ検出装置。
  2. 前記テストチャンバ(10)および前記基準チャンバが各々、フィルムチャンバとして形成されることを特徴とする、請求項1に記載の漏れ検出装置。
  3. 前記基準チャンバの容積が、前記テストチャンバの容積(20)以下であることを特徴とする、請求項1または2に記載の漏れ検出装置。
  4. 前記テストチャンバ(10)および前記基準チャンバが各々、類似するデザインのものであることを特徴とする、請求項1から3の一項に記載の漏れ検出装置。
  5. 前記それぞれの内部容積(20、28)に隣接する前記テストチャンバ(10)および前記基準チャンバの前記可撓性の壁領域の内側が各々、不織布層を備えることを特徴とする、請求項1から4の一項に記載の漏れ検出装置。
  6. 前記テストチャンバ(10)および前記基準チャンバの前記可撓性の壁領域の割合チャンバ容積/表面積が、最大で20パーセント、好ましくは最大で5パーセント異なることを特徴とする、請求項1から5の一項に記載の漏れ検出装置。
  7. 前記第1の逆止弁(24)および前記基準チャンバが、第2の逆止弁(30)を介して、真空ポンプ(32)に接続され、前記真空ポンプが、前記テストチャンバ(10)および前記基準チャンバを減圧する働きをすることを特徴とする、請求項1から6の一項に記載の漏れ検出装置。
  8. 請求項1から7に記載の漏れ検出装置を使用して、テストチャンバ(10)と基準チャンバとの差圧を測定するための方法であって、
    前記真空ポンプ(32)を用いて、前記テストチャンバ(10)および前記基準チャンバを減圧するために、両方の逆止弁(24、30)を開き、
    前記テストチャンバ(10)において所定の圧力に達したときに、前記第2の逆止弁(30)を閉じ、
    前記差圧の測定を開始する前に、前記第1の逆止弁(24)を閉じる、
    ことを特徴とする、方法。
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