JP2018072262A - リークテスタ、リーク係数算出方法、プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】上限基準リークＱＳに相当するか、あるいはそれよりも少し大きい漏れ流量に相当するリークマスタを一つ用意するだけでリーク係数Ｖｅを算出することができるリークテスタを提供する。【解決手段】マスタとワークに対する等圧工程の終了時刻Ｙ０から、マスタとワークの間に発生する差圧の単位時間当たりの変化量ΔＰ／Δｔが所定値Ｘ０となる時刻Ｚ０までの経過時間を平衡時間Ｔ０として計測する平衡時間計測部と、マスタとリークマスタを接続したワークに対する等圧工程の終了時刻Ｙ１から平衡時間Ｔ０経過後の時刻Ｚ１を基準として、マスタとリークマスタを接続したワークの間に発生する差圧ΔＰが所定値Ｕ１となる時刻Ｗ１を求め、時刻Ｗ１と時刻Ｚ１の差分を検出時間Ｔ１として計測する検出時間計測部を含む。【選択図】図７

Description

本発明は、リークテスタ、リーク係数算出方法、プログラムに関する。

リークテスタとは、検査対象となる製品や部品の気密性を検査する装置である。検査対象となる製品や部品はワークとも呼ばれる。リークテスタは、ワークと基準となるマスタの差圧を測定することで、ワークからの漏れ流量を検査する（例えば非特許文献１）。

以下、図１を参照して従来のリーク検査システムのリーク検査手順について説明する。図１に示すように従来のリーク検査システム１は、エアー源９１と、リークテスタ９２と、閉止栓９３と、マスタ９４と、ワーク９５を含む。閉止栓９３は、リークテスタ９２のＣＡＬポート（校正ポート）に接続されている。ＣＡＬポート（校正ポート）は、ワーク９５につながる管路に接続されている。

リークテスタ９２は、エアー源９１からマスタ９４とワーク９５の双方につながる管路を開放または閉鎖する第１バルブ９２１と、マスタ９４とワーク９５をつなぐ管路を開放または閉鎖する第２バルブ９２２と、マスタ９４とワーク９５の間に発生する差圧を計測する差圧センサ９２３を含む構成である。なお、明細書内で説明しない構成要件については図示を省略し、リークテスタ９２内部の構成についても適宜簡略化して必要な構成要件のみを表示した。

まず、第１バルブ９２１、第２バルブ９２２を全て開き、エアー源９１からマスタ９４とワーク９５に所定時間空気を送り込み、マスタ９４とワーク９５に規定圧を加圧する（加圧工程、ＣＨＧ）。次に、第２バルブ９２２を開放したまま、第１バルブ９２１を閉鎖して空気の供給を停止し、マスタ９４−ワーク９５間を等圧に保ったまま所定時間待機し、加圧封入した気体の温度を安定させる（等圧工程、ＢＡＬ１）。なお、加圧工程と等圧工程は区別されずに一つの工程として処理される場合もある。次に、第２バルブ９２２を閉鎖して、マスタ９４とワーク９５を等圧条件から切り離して所定時間待機し、単位時間当たりの差圧変化を安定させる（平衡工程、ＢＡＬ２）。最後に、所定の検出時間Ｔ_９［ｓｅｃ］における差圧ΔＰ＝Ｕ_９［Ｐａ］を検出する（検出工程、ＤＥＴ）。ワーク９５の漏れ流量をＱ_９［ｍｌ／ｍｉｎ］とすると、Ｑ_９は（１）式により求められる。

なお、Ｐ_ａｔｍ［Ｐａ］は大気圧、Ｖｅ［ｍｌ］は、リーク係数（等価内容積）と呼ばれ、差圧を漏れ流量に変換する係数である。図１に示すように、この例ではＶｅが既知であるものとする。ワークの種類ごとにＶｅは異なるため、ワークの種類ごとにＶｅを前もって調べておく必要がある。

以下、図２、図３を参照して従来のリーク検査システム９におけるリーク係数Ｖｅの算出手順を説明する。図２の構成は、図１の構成とほとんど同じであるが、閉止栓９３の代わりに、漏れ流量の規格がＱ_１［ｍｌ／ｍｉｎ］のリークマスタ９６がＣＡＬポート（校正ポート）に接続されている。またワーク９５のＶｅは未知であるものとし、その漏れ流量をＱ_０［ｍｌ／ｍｉｎ］としておく。同図の条件下で、上述と同様に、加圧（ＣＨＧ）−等圧（ＢＡＬ１）−平衡（ＢＡＬ２）工程が実行される。検出工程（ＤＥＴ）では、図３に示すように、目安として５．０［ｓ］あたり１００［Ｐａ］程度の差圧を発生させることができれば成功である。この時検出した差圧ΔＰ＝Ｕ_８［Ｐａ］と検出時間Ｔ_８［ｓｅｃ］を用い、Ｖｅ［ｍｌ］を式（２）により算出する。

なお、ワーク９５からの漏れ流量Ｑ_０［ｍｌ／ｍｉｎ］は式（２）では考慮されていない。これは、５．０［ｓ］あたり１００［Ｐａ］程度の漏れは、漏れの程度としては、大きなリーク（大リーク）であり、Ｑ_０［ｍｌ／ｍｉｎ］が通常考えられる程度の微小な量であれば、Ｑ_０がＶｅに与える影響はごくわずかであるため、無視することができるからである。

株式会社コスモ計器、″エアリークテスタの検査方式概要″、［online］、［平成28年10月27日検索］、インターネット<URL:https://www.cosmo-k.co.jp/leak-test/leak-technology/leak-inspection/>

上述した５．０［ｓ］あたり１００［Ｐａ］程度のリークを発生させるために、ユーザは適切な校正用リークマスタを使用する必要がある。しかし、ワークの種類が変われば、ワークの内容積や形状も変わるため、適切な校正用リークマスタもワークの種類によって変化する。上記の理由により、ユーザは複数の校正用リークマスタを用意したうえで、これらを付け替えて試行錯誤し、５．０［ｓ］あたり１００［Ｐａ］程度のリークを実現しなくてはいけない。上述のようにＶｅ算出のために多くの校正用リークマスタが必須となるのはユーザの負担が大きい。また、試行錯誤によりＶｅを算出する手順は、ユーザの手間が大きい。

一方、ユーザはほとんどの場合、ワークごとに上限基準リークＱ_Ｓに相当するリークマスタ９６Ｓを所持している。上限基準リークＱ_Ｓとは、検査対象のワークにおいて必ず発見できなければならない漏れ流量のことである。漏れゼロと上限基準リークＱ_Ｓの中間のリークは中間基準リーク（Ｑ_１／２Ｓ）と呼ばれ、通常は良判定の基準リークである。以下、図４を参照して上限基準リークＱ_Ｓに相当するリークマスタ９６Ｓの使用方法について説明する。

図４の構成は、図２の構成とほとんど同じであるが、リークマスタ９６の代わりに、ワーク９５の上限基準リークＱ_Ｓに相当するリークマスタ９６ＳがＣＡＬポート（校正ポート）に接続されている。同図において使用されるワーク９５は漏れのない良品であるものとする。同図の条件において、加圧（ＣＨＧ）−等圧（ＢＡＬ１）−平衡（ＢＡＬ２）−検出（ＤＥＴ）工程を実行し、ユーザはリークテスタ９２の表示に注目する。このとき、リークテスタ９２が「ワーク側ＮＧ」判定を出力すれば、リークテスタ９２が正常に動作していることの証明になる。すなわちユーザは、リークテスタ９２の動作が正常であるか否かを定期的に点検するために、上限基準リークＱ_Ｓに相当するリークマスタ９６Ｓを所持しているのである。

このように、ユーザはワークの種類ごとに上限基準リークＱ_Ｓに相当するリークマスタ９６Ｓを所持している場合がほとんどであるため、当該リークマスタ９６Ｓのみを使用するリーク係数算出方法があれば、ユーザの利便性が飛躍的に高まる。しかしながら、上限基準リークＱ_Ｓは、ワークの良／不良を分ける境界値の一種であるため、これに相当するリークマスタ９６Ｓでは漏れ流量が小さい。従って、リークマスタ９６Ｓを用いた場合、上述の規定量の差圧（１００［Ｐａ］）に到達するまでの検出時間が長くなるため、様々な誤差の要因となる。またＱ_Ｓが小さいことにより、前述の計算において無視していたＱ_０が相対的に大きくなるため、Ｑ_０がＶｅに与える影響が大きくなる。従って、上限基準リークＱ_Ｓに相当するリークマスタ９６Ｓを用いたリーク係数Ｖｅの算出は事実上困難であった。

そこで本発明では、上限基準リークＱ_Ｓに相当するか、あるいはそれよりも少し大きい漏れ流量に相当するリークマスタを一つ用意するだけでリーク係数Ｖｅを算出することができるリークテスタを提供することを目的とする。

本発明のリークテスタは、平衡時間計測部と、検出時間計測部を含む。

平衡時間計測部は、マスタとワークに対する等圧工程の終了時刻Ｙ_０から、マスタとワークの間に発生する差圧の単位時間当たりの変化量ΔＰ／Δｔが所定値Ｘ_０となる時刻Ｚ_０までの経過時間を平衡時間Ｔ_０として計測する。

検出時間計測部は、マスタとリークマスタを接続したワークに対する等圧工程の終了時刻Ｙ_１から平衡時間Ｔ_０経過後の時刻Ｚ_１を基準として、マスタとリークマスタを接続したワークの間に発生する差圧ΔＰが所定値Ｕ_１となる時刻Ｗ_１を求め、時刻Ｗ_１と時刻Ｚ_１の差分を検出時間Ｔ_１として計測する。

本発明のリークテスタによれば、上限基準リークＱ_Ｓに相当するか、あるいはそれよりも少し大きい漏れ流量に相当するリークマスタを一つ用意するだけでリーク係数Ｖｅを算出することができる。

従来のリーク検査システムのリーク検査時の空気回路図。 従来のリーク検査システムのリーク係数算出時の空気回路図。 リーク係数算出時のマスタとワークの内圧と差圧の時間変化の例を示す図。 従来のリーク検査システムの上限基準リークに相当するリークマスタ使用時の空気回路図。 実施例１のリーク検査システムの第１の校正モードにおける空気回路図。 実施例１のリーク検査システムの第２の校正モードにおける空気回路図。 実施例１のリークテスタのリーク係数算出部の構成を示すブロック図。 実施例１のリークテスタのリーク係数算出部の動作を示すフローチャート。 実施例１のリーク係数算出部の平衡時間計測部の動作例を示す図。 実施例１のリーク係数算出部の検出時間計測部の動作例を示す図。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。なお、同じ機能を有する構成部には同じ番号を付し、重複説明を省略する。

実施例１のリーク検査システムにおいて、リーク係数Ｖｅを算出するために二つの校正モード（第１の校正モード、第２の校正モード）が用意される。

以下、図５を参照して第１の校正モードにおける本実施例のリーク検査システム１の構成を説明する。同図の構成は、図１の構成とほとんど同じであるが、従来のリークテスタ９２は、リークテスタ１２に置き換えられており、ワーク９５のＶｅは当然ながら未知である。リークテスタ１２は、従来のリークテスタ９２と同様の構成（９２１〜９２３）に加え、リーク係数算出部１２４を含む構成である。リーク係数算出部１２４は差圧センサ９２３などから信号を受信できるように差圧センサ９２３などと電気的に接続されている（同図の破線は信号線を表す）。なお、上述同様リークテスタ１２内部の構成は適宜簡略化して表示した。

次に、図６を参照して第２の校正モードにおける本実施例のリーク検査システム１の構成を説明する。同図の構成は、図４の構成とほとんど同じであるが、上述同様、従来のリークテスタ９２は、リークテスタ１２に置き換えられており、理由は後述するが、第２の校正モードにおけるワーク９５として、第１の校正モードにおいて使用されたワーク９５と同じものが用いられる。

次に、図７を参照して本実施例のリークテスタ１２のリーク係数算出部１２４の構成について説明する。同図に示すように、リーク係数算出部１２４は、平衡時間計測部１２４１と、検出時間計測部１２４２と、係数算出部１２４３を含む。なお、リーク係数算出部１２４は、一般的には電子回路の一部として実現され、同図に示されていない記憶領域や演算処理ユニットなどを適宜備えているものとする。

以下、図８、図９、図１０を参照して、リーク係数算出部１２４の動作について説明する。まず、第１の校正モードの条件下で加圧（ＣＨＧ）−等圧（ＢＡＬ１）−平衡（ＢＡＬ２）工程が実行され、平衡時間計測部１２４１の動作（ステップＳ１２４１）が実行される。平衡時間計測部１２４１は、マスタ９４とワーク９５に対する等圧工程の終了時刻Ｙ_０から、マスタ９４とワーク９５の間に発生する差圧の単位時間当たりの変化量ΔＰ／Δｔが所定値Ｘ_０となる時刻Ｚ_０までの経過時間を平衡時間Ｔ_０として計測する（Ｓ１２４１、図９の例を参照）。ここで、所定値Ｘ_０を例えば、５［ｓｅｃ］あたり２〜１０［Ｐａ］の範囲で決定することができる（すなわち０．４≦Ｘ_０［Ｐａ／ｓｅｃ］≦２．０）。この値は、漏れが非常に小さい良品ワークにおける平衡工程終了時の差圧変化量を参考にして決定された値である。ステップＳ１２４１において漏れが大きいワークを用いた場合、差圧変化量（図９の下のグラフにおける傾き）が大きくなりすぎて、いつまでも所定値Ｘ_０に収束しない（Ｔ_０＝∞）場合がある。この場合は、ワークの選びなおしとなる。従ってステップＳ１２４１では、平衡時間の計測と同時に漏れが非常に小さい良品ワークの選定を行っていると考える事もできる。ステップＳ１２４１において上記の所定値Ｘ_０を充たすワークは、下記のステップＳ１２４２においても引き続き使用される。

次に、第２の校正モードの条件下で加圧（ＣＨＧ）−等圧（ＢＡＬ１）−平衡（ＢＡＬ２）工程が実行され、検出時間計測部１２４２の動作（ステップＳ１２４２）が実行される。検出時間計測部１２４２は、マスタ９４と、リークマスタ９６Ｓを接続したワーク９５に対する等圧工程の終了時刻Ｙ_１から平衡時間Ｔ_０経過後の時刻Ｚ_１を基準として、マスタ９４と、リークマスタ９６Ｓを接続したワーク９５の間に発生する差圧ΔＰが所定値Ｕ_１となる時刻Ｗ_１を求め、時刻Ｗ_１と時刻Ｚ_１の差分を検出時間Ｔ_１として計測する（Ｓ１２４２、図１０の例を参照）。所定値Ｕ_１は、例えば１００［Ｐａ］とすることができる。

次に、係数算出部１２４３の動作（ステップＳ１２４３）が実行される。係数算出部１２４３は、検出時間Ｔ_１と、所定値Ｕ_１と、リークマスタ９６Ｓの漏れ流量Ｑ_Ｓに基づいて、ワークのリーク係数Ｖｅを次式により算出する（Ｓ１２４３）。

本実施例のリークテスタ１２によれば、ステップＳ１２４１において平衡時間を計測するとともに漏れが非常に小さい良品ワークを選定し、ステップＳ１２４２において計測された平衡時間を基準として上記の良品ワークにリークマスタを接続した状態で検出工程を実行するため、上限基準リークＱ_Ｓに相当するか、あるいはそれよりも少し大きい漏れ流量に相当するリークマスタを使用した場合であってもリーク係数Ｖｅを精度よく算出することができ、ユーザの利便性が向上する。またユーザが使用するリークマスタは上記条件を充たす一種類のみでよく、リークマスタの付け替えによる試行錯誤が発生しない。上記の実施例に開示したように、上限基準リークに相当するリークマスタ９６Ｓを使用すれば、ユーザの利便性はさらに向上する。ただし、本明細書では上記条件を充たす一種類のリークマスタのみを用いて、リーク係数を算出する構成、および方法を開示したのであって、上記のリークマスタ９６Ｓは本発明で使用できるリークマスタの一例に過ぎない。

＜補記＞
本発明の装置は、例えば単一のハードウェアエンティティとして、キーボードなどが接続可能な入力部、液晶ディスプレイなどが接続可能な出力部、ハードウェアエンティティの外部に通信可能な通信装置（例えば通信ケーブル）が接続可能な通信部、ＣＰＵ（Central Processing Unit、キャッシュメモリやレジスタなどを備えていてもよい）、メモリであるＲＡＭやＲＯＭ、ハードディスクである外部記憶装置並びにこれらの入力部、出力部、通信部、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、外部記憶装置の間のデータのやり取りが可能なように接続するバスを有している。また必要に応じて、ハードウェアエンティティに、ＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体を読み書きできる装置（ドライブ）などを設けることとしてもよい。このようなハードウェア資源を備えた物理的実体としては、汎用コンピュータなどがある。

ハードウェアエンティティの外部記憶装置には、上述の機能を実現するために必要となるプログラムおよびこのプログラムの処理において必要となるデータなどが記憶されている（外部記憶装置に限らず、例えばプログラムを読み出し専用記憶装置であるＲＯＭに記憶させておくこととしてもよい）。また、これらのプログラムの処理によって得られるデータなどは、ＲＡＭや外部記憶装置などに適宜に記憶される。

ハードウェアエンティティでは、外部記憶装置（あるいはＲＯＭなど）に記憶された各プログラムとこの各プログラムの処理に必要なデータが必要に応じてメモリに読み込まれて、適宜にＣＰＵで解釈実行・処理される。その結果、ＣＰＵが所定の機能（上記、…部、…手段などと表した各構成要件）を実現する。

本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。また、上記実施形態において説明した処理は、記載の順に従って時系列に実行されるのみならず、処理を実行する装置の処理能力あるいは必要に応じて並列的にあるいは個別に実行されるとしてもよい。

既述のように、上記実施形態において説明したハードウェアエンティティ（本発明の装置）における処理機能をコンピュータによって実現する場合、ハードウェアエンティティが有すべき機能の処理内容はプログラムによって記述される。そして、このプログラムをコンピュータで実行することにより、上記ハードウェアエンティティにおける処理機能がコンピュータ上で実現される。

この処理内容を記述したプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録しておくことができる。コンピュータで読み取り可能な記録媒体としては、例えば、磁気記録装置、光ディスク、光磁気記録媒体、半導体メモリ等どのようなものでもよい。具体的には、例えば、磁気記録装置として、ハードディスク装置、フレキシブルディスク、磁気テープ等を、光ディスクとして、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＤＶＤ−ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ（Recordable）／ＲＷ（ReWritable）等を、光磁気記録媒体として、ＭＯ（Magneto-Optical disc）等を、半導体メモリとしてＥＥＰ−ＲＯＭ（Electronically Erasable and Programmable-Read Only Memory）等を用いることができる。

また、このプログラムの流通は、例えば、そのプログラムを記録したＤＶＤ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬型記録媒体を販売、譲渡、貸与等することによって行う。さらに、このプログラムをサーバコンピュータの記憶装置に格納しておき、ネットワークを介して、サーバコンピュータから他のコンピュータにそのプログラムを転送することにより、このプログラムを流通させる構成としてもよい。

このようなプログラムを実行するコンピュータは、例えば、まず、可搬型記録媒体に記録されたプログラムもしくはサーバコンピュータから転送されたプログラムを、一旦、自己の記憶装置に格納する。そして、処理の実行時、このコンピュータは、自己の記録媒体に格納されたプログラムを読み取り、読み取ったプログラムに従った処理を実行する。また、このプログラムの別の実行形態として、コンピュータが可搬型記録媒体から直接プログラムを読み取り、そのプログラムに従った処理を実行することとしてもよく、さらに、このコンピュータにサーバコンピュータからプログラムが転送されるたびに、逐次、受け取ったプログラムに従った処理を実行することとしてもよい。また、サーバコンピュータから、このコンピュータへのプログラムの転送は行わず、その実行指示と結果取得のみによって処理機能を実現する、いわゆるＡＳＰ（Application Service Provider）型のサービスによって、上述の処理を実行する構成としてもよい。なお、本形態におけるプログラムには、電子計算機による処理の用に供する情報であってプログラムに準ずるもの（コンピュータに対する直接の指令ではないがコンピュータの処理を規定する性質を有するデータ等）を含むものとする。

また、この形態では、コンピュータ上で所定のプログラムを実行させることにより、ハードウェアエンティティを構成することとしたが、これらの処理内容の少なくとも一部をハードウェア的に実現することとしてもよい。

Claims (8)

1. マスタとワークに対する等圧工程の終了時刻Ｙ_０から、前記マスタと前記ワークの間に発生する差圧の単位時間当たりの変化量ΔＰ／Δｔが所定値Ｘ_０となる時刻Ｚ_０までの経過時間を平衡時間Ｔ_０として計測する平衡時間計測部と、
   前記マスタとリークマスタを接続した前記ワークに対する等圧工程の終了時刻Ｙ_１から前記平衡時間Ｔ_０経過後の時刻Ｚ_１を基準として、前記マスタと前記リークマスタを接続した前記ワークの間に発生する差圧ΔＰが所定値Ｕ_１となる時刻Ｗ_１を求め、前記時刻Ｗ_１と前記時刻Ｚ_１の差分を検出時間Ｔ_１として計測する検出時間計測部と、
   を含むリークテスタ。
2. 請求項１に記載のリークテスタであって、
   前記リークマスタが、
   前記ワークの上限基準リークに相当するリークマスタである
   リークテスタ。
3. 請求項１または２に記載のリークテスタであって、
   前記所定値Ｘ_０を、
   ０．４［Ｐａ／ｓｅｃ］以上２．０［Ｐａ／ｓｅｃ］以下の値とする
   リークテスタ。
4. リークテスタが実行するリーク係数算出方法であって、
   マスタとワークに対する等圧工程の終了時刻Ｙ_０から、前記マスタと前記ワークの間に発生する差圧の単位時間当たりの変化量ΔＰ／Δｔが所定値Ｘ_０となる時刻Ｚ_０までの経過時間を平衡時間Ｔ_０として計測するステップと、
   前記マスタとリークマスタを接続した前記ワークに対する等圧工程の終了時刻Ｙ_１から前記平衡時間Ｔ_０経過後の時刻Ｚ_１を基準として、前記マスタと前記リークマスタを接続した前記ワークの間に発生する差圧ΔＰが所定値Ｕ_１となる時刻Ｗ_１を求め、前記時刻Ｗ_１と前記時刻Ｚ_１の差分を検出時間Ｔ_１として計測するステップと、
   を含むリーク係数算出方法。
5. 請求項４に記載のリーク係数算出方法であって、
   前記リークマスタが、
   前記ワークの上限基準リークに相当するリークマスタである
   リーク係数算出方法。
6. 請求項４または５に記載のリーク係数算出方法であって、
   前記所定値Ｘ_０を、
   ０．４［Ｐａ／ｓｅｃ］以上２．０［Ｐａ／ｓｅｃ］以下の値とする
   リーク係数算出方法。
7. コンピュータを、請求項１から３の何れかに記載のリークマスタとして機能させるプログラム。
8. コンピュータに、請求項４から６の何れかに記載のリーク係数算出方法を実行させるプログラム。

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