JP2018119829A

JP2018119829A - 容器の気密検査装置

Info

Publication number: JP2018119829A
Application number: JP2017010370A
Authority: JP
Inventors: 秀昭近藤; Hideaki Kondo
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-01-24
Filing date: 2017-01-24
Publication date: 2018-08-02

Abstract

【課題】検査対象物である容器からの漏れを検出するための気密検査装置において、容器内に充填される高圧ガスの断熱圧縮時の発熱に起因して真空チャンバー内の圧力が設定負圧値を超えて上昇してしまうのを簡便な方法によって阻止できるようにする。【解決手段】容器の気密検査装置１００は、容器５を収容する真空チャンバー３内を気密状態に閉鎖できかつ気密を保持した状態で真空チャンバーの容積を変える方向に移動可能な遮蔽壁２を備える。真空チャンバー３内には圧力センサ９または温度センサ１０が備えられ、該センサ９，１０からの情報に基づき、制御部２０は、遮蔽壁２を真空チャンバー３の容積を広げる方向に移動させる。【選択図】図１

Description

本発明は、検査対象物である容器からの漏れを検出するための容器の気密検査装置に関する。

真空チャンバー内にトレーサガスを高圧充填した容器を配置し、真空チャンバー内を一定の負圧に保持した状態のもとで、前記容器内から漏れ出るトレーサガスの量を、例えば質量分析を行って、測定するようにした容器の気密検査装置は知られている。

そのような容器の気密検査装置の一例が特許文献１に記載されており、そこでは、製品（検査対象物である容器）の大きさに応じて真空チャンバー内の容積を変えることができるように、容積可変手段を真空チャンバーに設けるようにしている。容積可変手段として、真空チャンバーの壁面を貫通して移動する容積可変ピストン、あるいは真空チャンバー内を２つの室に仕切る伸縮自在の弾性隔壁が例示されている。前記容積可変手段を設けることで、真空チャンバー内からの余分な排気量を低減し、排気時間の短縮化、真空ポンプの低容量化が可能になると記載されている。

特開２００７−１３９４５６号公報

従来の容器の気密検査装置において、真空チャンバー内に配置された検査対象物である容器内に所要のトレーサガスを、当該容器内に所定の圧力が確立するまで充填することが求められるが、そのときに、充填された高圧ガスの断熱圧縮時の発熱により、検査対象物である容器の表面の温度が上昇する。この温度の上昇は真空チャンバー内の空気温度を上昇させ、結果、真空チャンバー内の圧力が上昇する。

そのために、実際の気密検査では、トレーサガスを容器内に充填する過程で、さらには、容器内に所定の圧力が確立した後でも、複数回にわたって、真空チャンバー内の真空引きを行って、真空チャンバー内の負圧を所要の設定負圧に引き戻すことが行われる。この負圧維持のための作業は、いわば、検査対象物である容器に対して実際に気密検査を行うまでの準備時間ということができるが、気密検査の迅速化のために、この準備時間の短縮化あるいはなくすことが求められている。

特許文献１に記載されている装置のように容積可変手段を真空チャンバーに設ける場合に、真空チャンバー内から排気時間の短縮化や真空ポンプの低容量化は可能となるが、前記した真空チャンバー内を設定負圧に保持するための準備時間の短縮化あるいは解消には特に寄与するものではない。

気密検査中での前記した準備時間、すなわち真空チャンバー内の負圧調整時間をなくすための一つの手段として、真空引き時の負圧をさらに大きく下げておく、すなわち、前記した充填された高圧ガスの断熱圧縮時の発熱に起因する真空チャンバー内の負圧の上昇分を補填できるだけ予め真空引き時の負圧を設定値よりもさらに下げておくことが考えられるが、このやり方は真空チャンバーの耐圧強度と真空ポンプの能力とをさらに上げる必要があり、高コスト化することから、現実的な解決策とはならない。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、検査対象物である容器からの漏れを検出するための容器の気密検査装置において、容器内に充填される高圧ガスの断熱圧縮時の発熱に起因して真空チャンバー内の圧力が上昇して真空チャンバー内の圧力が上昇してしまうのを簡便な方法によって阻止できるようにし、結果、前記「準備期間」をなくすことが可能となって、気密検査に要する時間を全体として短縮することのできる、改良された容器の気密検査装置を提供することを課題とする。

本発明による容器の気密検査装置は、検査対象物である容器を収納する真空チャンバーと、前記真空チャンバー内を気密状態に閉鎖できかつ気密を保持した状態で真空チャンバーの容積を変える方向に移動可能な遮蔽壁と、前記容器内に検出ガスを供給するガス供給部と、気密検査の過程で前記真空チャンバー内の圧力に相関するパラメータを検出する検出部と、前記検出部が検出したパラメータの値に基づいて前記遮蔽壁を真空チャンバーの容積を広げる方向に移動させる制御部と、を少なくとも備えることを特徴とする。

本発明による容器の気密検査装置では、気密検査の過程で真空チャンバー内の圧力に相関するパラメータを検出し、そのパラメータの値に基づいて遮蔽壁を真空チャンバーの容積を広げる方向に移動させることで、真空チャンバー内の温度上昇に伴う圧力上昇を回避することができる。結果、真空チャンバー内の負圧を所要の設定負圧に、容易に維持することが可能となり、従来の容器の気密検査装置のように、検査に先立って、真空チャンバー内の真空引きを繰り返して行うことが不要となる。それにより、検査時間の短縮化がもたらされる。

装置としても、気密検査の過程で前記真空チャンバー内の圧力に相関するパラメータを検出する検出部と、前記検出部が検出したパラメータの値に基づいて前記遮蔽壁を真空チャンバーの容積を広げる方向に移動させる制御部とを新たに追加するのみであり、装置の製造コストの上昇も抑制できる。

本発明による容器の気密検査装置の構成図。本発明による容器の気密検査装置と従来の装置とでの気密検査プロセスを比較する図。

以下、図面を参照しながら、本発明による容器の気密検査装置の一実施の形態を説明する。

図１に示すように、容器の気密検査装置１００は、気密状態に維持することの可能な格納室１を備え、該格納室１は、遮蔽壁２によって、真空チャンバー３と付属室４とに区画されている。真空チャンバー３は、その内部に検査対象物である容器５を収納する室であり、付属室４は、遮蔽壁２を移動するための適宜の移動機構６を収容する室である。遮蔽壁２は、少なくとも真空チャンバー３内を気密状態に閉鎖できかつ気密を保持した状態で真空チャンバー３の容積を変える方向へ移動可能な状態に、格納室１内に設置されている。なお、前記付属室４内は、気密状態が保持されていてもよく、大気に開放していてもよい。

前記検査対象物である容器５には、制御部２０からの指令により、ボンベ７から、例えばＮ_２のような不活性ガスであるトレーサガスが、所要の圧力となるまで供給される。そして、所定の気密検査が終了した後に、該Ｎ_２は大気に放出される。真空チャンバー３内は真空ポンプ８に接続しており、制御部２０からの指令によって、真空チャンバー３内は任意の負圧値まで真空引きされる。特に図示しないが、真空チャンバー３内は、容器５から漏れ出たトレーサガス（Ｎ_２ガス）の量を適宜の手段で検出するリークディテクタに接続している。なお、上記の構成は、従来の容器の気密検査装置と同じものである。

容器の気密検査装置１００において、格納室１には、真空チャンバー３内の圧力を計測できる圧力センサ９と温度を計測する温度センサ１０が備えられており、圧力センサ９および温度センサ１０からの信号は、制御部２０に送られる。なお、ここでいう、真空チャンバー３内の圧力および温度は、本発明でいう、「真空チャンバー内の圧力に相関するパラメータ」の例である。

制御部２０は、前記圧力センサ９からの圧力信号およびまたは温度センサ１０からの温度信号に基づき、前記移動機構６に対して遮蔽壁移動信号を出し、移動機構６はその信号を受けて、遮蔽壁２を、図１に矢印で示す方向、すなわち真空チャンバー３の容積を広くする方向へ移動させる。

図２を参照して、上記した容器の気密検査装置１００の作動の一例と、従来の気密検査装置との作動上の違いを説明する。図２（ａ）は、本発明による気密検査装置１００の作動を示すグラフであり、左側縦軸は検査対象物である容器５の内圧を、右側縦軸は真空チャンバー３の内圧を示す。横軸は時間である。また、グラフの実線は、容器５の内圧の時間変化を、点線は、真空チャンバー３の内圧の時間変化を示す。

検査開始時に、真空チャンバー３内はほぼ大気圧（０Ｐａ）にあり、容器５は大気圧あるいは図示のように少し負圧とされている。真空ポンプ８を駆動して、真空チャンバー３の内圧を、例えば−２０Ｐａ程度の負圧状態とする。一方において、容器５内には、ボンベ７からＮ_２ガスを圧入する。Ｎ_２ガスの圧入により、容器５内の圧力は次第に上昇していき、所定の検査時圧力（例えば８５ＭＰａ程度）まで上昇する。そして、その内圧状態で容器５は保持される。

容器５内に充填されたＮ_２ガスの断熱圧縮時の発熱により、容器５の表面の温度が次第に上昇する。それに伴い、真空チャンバー３内の空気温度も次第に上昇し、真空チャンバー３内の圧力も次第に上昇する。真空チャンバー３内の温度値および圧力値は、圧力センサ９および温度センサ１０で計測されて、制御部２０に送られる。

［制御パターン１］
１つの制御パターンでは、真空チャンバー内の圧力に相関するパラメータとして、温度値を用いる。すなわち、制御部２０は、次式１の演算を行い、移動機構６に遮蔽壁移動量信号を出し、移動機構６はその信号に応じた量だけ遮蔽壁２を、真空チャンバー３の容積が大きくなる方向に移動させる。それにより、真空チャンバー３の容積が広がり、結果、容器５内に充填されたＮ_２ガスの断熱圧縮時の発熱に起因して、真空チャンバー３内の圧力が設定負圧値を超えて上昇するのを阻止することができる。したがって、図２（ａ）のグラフに示すように、真空チャンバー３内の圧力変動は、所期設定のとおりとなり、その負圧環境下に、所定の検査時圧力に保持されている容器５を所定時間保持しておくことで、所期通りの気密検査を行うことが可能となる。検査終了後に、充填されたＮ_２ガスは排気される。

式１ ΔＬ＝（Ｔ_２−Ｔ_１）Ｖ_１／Ｔ_１Ｓ
ここで、ΔＬ：遮蔽壁２の移動量、
Ｓ：遮蔽壁２の面積（既知）、
Ｖ_１：初期真空チャンバー３内の容積（既知）、
Ｔ_１：真空チャンバー３内の検査開始時温度、
Ｔ_２：真空チャンバー３内の検査中温度。

［制御パターン２］
別の制御パターンでは、真空チャンバー内の圧力に相関するパラメータとして、圧力値を用いる。この場合には、圧力センサ９で検出される真空チャンバー３内の圧力値に基づいて、制御部２０は、真空チャンバー３内の圧力が予め設定した負圧値に維持されるように遮蔽壁２の移動量を制御（フィードバック制御）する。この方法でも、前記制御パターン１の場合と同様、所期通りの気密検査を行うことが可能となる。

［従来の装置との比較］
図２（ｂ）は、従来の気密検査装置を用いて、容器５の気密検査を行う場合での経時変化を示している。従来の気密検査装置では、前記したように、容器５内に充填されたＮ_２ガスの断熱圧縮時の発熱に起因して、真空チャンバー３内の圧力が大きく上昇する。そのために、容器５内にＮ_２ガスを充填する過程で、容器５内の負圧を設定値に引き戻すように、複数回にわたり、真空ポンプ８を作動して真空引きする作業が必要となる。そして、容器５内の圧力が所定の検査時圧力まで上昇した時点でも、断熱圧縮時の発熱は継続していることから、その後も、負圧状態が安定するまで、真空ポンプ８を作動して真空チャンバー３の圧力を降下させる作業が必要となる。

図２（ｂ）に「負圧安定待ち」として示した領域は、合計の検査時間が、図２（ａ）に示した場合よりも長くなることを示しており、本発明による容器の気密検査装置は、この「負圧安定待ち」の時間を必要としないことから、検査時間の短縮化が可能となる。また、装置としても、制御部２０と移動機構６の改変あるいは追加のみであり、従来の気密検査装置をほぼそのまま用いることができるので、低コストでの装置の製造が可能となる。

なお、本発明による容器の気密検査装置１００において、圧力センサ９と温度センサ１０は、図示のもののように双方が備えられていてもよく、いずれか一方のみが備えられていてもよい。もちろん、制御部２０にはそれに応じた適切な制御ソフトが備えられる。

１００…容器の気密検査装置、
１…格納室、
２…遮蔽壁、
３…真空チャンバー、
４…付属室、
５…検査対象物である容器、
６…遮蔽壁を移動するための適宜の移動機構、
７…ボンベ、
８…真空ポンプ、
９…圧力センサ、
１０…温度センサ、
２０…制御部。

Claims

容器の気密検査装置であって、
検査対象物である容器を収納する真空チャンバーと、
前記真空チャンバー内を気密状態に閉鎖できかつ気密を保持した状態で真空チャンバーの容積を変える方向に移動可能な遮蔽壁と、
前記容器内に検出ガスを供給するガス供給部と、
気密検査の過程で前記真空チャンバー内の圧力に相関するパラメータを検出する検出部と、
前記検出部が検出したパラメータの値に基づいて前記遮蔽壁を真空チャンバーの容積を広げる方向に移動させる制御部と、
を少なくとも備えることを特徴とする容器の気密検査装置。