JP2020143939A - 超音波式漏れ検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】検査液槽の内部を浮上する気泡の位置を正確に特定して、被検査物の漏れ位置を確実に特定する。【解決手段】超音波式漏れ検査装置は、被検査物Ｗを検査液Ｌに水没させる検査液槽１と、検査液槽１の内側に配置されて対向面に向かって超音波振動を放射する超音波送信部２と、検査液槽１の内側に配置されて超音波送信部２が放射する超音波振動を受信する超音波受信部３と、超音波受信部３から入力される受信信号の周波数から気泡Ｂの位置を特定するコントローラ３０とを備える。超音波送信部２は、複数の超音波振動子４を横並びに配置し、超音波受信部３は、複数の超音波センサ５を横並びに配置し、超音波送信部２が複数の超音波振動子４を複数のブロック２Ｘに分割して、隣接するブロック２Ｘの超音波振動子４が異なる周波数の超音波振動を放射し、コントローラ３０が超音波受信部３の受信信号の周波数から、気泡Ｂの位置を判定している。【選択図】図５

Description

本発明は、超音波を利用して液中を浮上する気泡を検出して漏れを検査する装置に関し、とくに、内部に中空部のある被検査物の小孔やクラック等を検出するのに最適な超音波式漏れ検査装置に関する。

本発明者は、液中を浮上する微細な気泡を検出することで、ガソリンタンクやマフラー等のように、内部を密閉構造の中空部とする部品のピンホールやクラック等を検査する装置を開発した。（特許文献１参照）
この検査装置は、被検査物の開口部を密閉して水等の検査液に水没し、被検査物の内部に空気を圧入して、ピンホールなどの微細な隙間からの空気漏れで発生する気泡を検出する。

特開２００７−４７０５６号公報

本発明者が先に開発した検査装置を、図１６の斜視図に示す。この検査装置９０は、開口部を密閉して加圧空気を圧入した被検査物Ｗを水等の検査液Ｌに水没し、ピンホールやクラックからの空気の漏れを、液中を浮上する気泡Ｂに超音波を放射して検出する。この検査装置９０は、検査液Ｌに超音波を放射する超音波振動子９４と、液中に放射された超音波振動を受信する超音波センサ９５とを設けている。この検査装置９０は、超音波を検査液Ｌ中に放射して検査液Ｌを浮上する気泡Ｂを検出する。超音波が気泡に当たるとその９０％以上を反射するので、反射波を検出して気泡を検出できる。また検査液中を上昇する気泡は、螺旋運動や振り子運動、表面形状の変化等の揺動を伴って浮上するので、超音波を放射するとその反射波は揺動に伴う周波数偏移を生じる。さらに超音波は回折し、重畳するので、気泡の後方でも観測される。このように気泡の揺動に応じて、反射波の周波数偏移の量が異なるので、これらを検出して気泡の状態、すなわち被検査物の気密性や漏れ量等を検出できる。

以上の検査装置は、検査液中を浮上する気泡を検出して被検査物の漏れを発見できる。この方式の検査装置は、検査液槽の広い範囲で浮上する気泡の位置を正確に検出して、気泡の発生部位を特定することが大切である。図１６に示す検査装置９０は、検査液槽９１の内面に、複数の超音波振動子９４と複数の超音波センサ９５を横並びに固定している。この図の検査装置９０は、超音波振動子９４と超音波センサ９５とを水平面内において対向位置に配置して、超音波振動子９４が放射する超音波振動を、対向位置に配置する超音波センサ９５で受信して気泡を検出する。この検査装置は、超音波振動子が放射する超音波振動の送信ビーム内を浮上する気泡の反射波を超音波センサで受信して、気泡を検出する。検査装置は、超音波センサが受信する反射波で気泡を検出するので、どの位置の超音波センサが気泡の反射波を受信したかで、気泡の位置を判定する。検査装置は、検査液槽内を広い範囲で浮上する気泡を検出するために、多数の超音波振動子と超音波センサを対向して横並びに配置している。超音波振動で励起された気泡は、周囲に反射波を放射するので、超音波センサは対向位置の超音波振動子の超音波振動で励起された気泡のみでなく、他の超音波振動子に励起された超音波振動も受信する。したがって、複数の超音波センサが気泡からの反射波を受信して、気泡の位置を正確に特定するのが難しい欠点がある。気泡は、被検査物の漏れ位置から発生して上に浮上するので、気泡の位置検出が不確定であると、被検査物の漏れ位置を正確に特定できない。

本発明は、従来の以上の欠点を解消することを目的に開発されたもので、本発明の大切な目的は、検査液槽の内部を浮上する気泡の位置を正確に特定して、被検査物の漏れ位置を確実に特定できる超音波式漏れ検査装置を提供することにある。

本発明のある態様に係る超音波式漏れ検査装置は、検査液Ｌ中に被検査物Ｗを水没させた状態で、被検査物Ｗから漏れ出る気泡Ｂの有無を検出して被検査物Ｗの漏れを検査する。超音波式漏れ検査装置は、被検査物Ｗを検査液Ｌに水没させる検査液槽１と、検査液槽１の内側に配置されて検査液槽１の対向面に向かって超音波振動を放射する超音波送信部２と、検査液槽１の内側に配置されて超音波送信部２が放射する超音波振動を受信する超音波受信部３と、超音波受信部３から受信信号が入力されて、入力される受信信号の周波数から気泡Ｂの位置を特定するコントローラ３０とを備えている。超音波送信部２は、検査液槽１の内側に横並びに配置してなる複数の超音波振動子４を備え、超音波受信部３は、検査液槽１の内側に横並びに配置してなる複数の超音波センサ５を備え、超音波送信部２が複数の超音波振動子４を複数のブロック２Ｘに分割して、隣接するブロック２Ｘの超音波振動子４が異なる周波数の超音波振動を放射し、コントローラ３０が、超音波受信部３の受信信号の周波数から、気泡Ｂの位置を判定している。

以上の超音波式漏れ検査装置は、検査液槽の内部を浮上する気泡の位置を正確に特定して、被検査物の漏れ位置を正確に特定できる特長がある。

本発明の一実施形態に係る超音波式漏れ検査装置の概略斜視図である。 本発明の一実施形態に係る超音波式漏れ検査装置の垂直横断面図である。 本発明の一実施形態に係る超音波式漏れ検査装置の平面図である。 超音波振動子から放射される送信ビームの模式図である。 超音波振動部の一例を示す平面図である。 超音波振動部の他の一例を示す平面図である。 図２に示す超音波式漏れ検査装置の超音波センサが気泡を検出する範囲を示す模式断面図である。 気泡がない場合の反射波のスペクトルを示すグラフである。 小さな気泡が１個ある場合の反射波のスペクトルを示すグラフである。 小さな気泡が複数個ある場合の反射波のスペクトルを示すグラフである。 大きな気泡が１個ある場合の反射波のスペクトルを示すグラフである。 大きな気泡が複数個ある場合の反射波のスペクトルを示すグラフである。 気泡がない場合の直接波の振幅波形を示すグラフである。 気泡がある場合の直接波の振幅波形を示すグラフである。 本発明の他の実施形態に係る超音波式漏れ検査装置の垂直横断面図である。 従来の検査装置の概略斜視図である。

以下、図面に基づいて本発明を詳細に説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、及びそれらの用語を含む別の用語）を用いるが、それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が制限されるものではない。また、複数の図面に表れる同一符号の部分は同一もしくは同等の部分又は部材を示す。
さらに以下に示す実施形態は、本発明の技術思想の具体例を示すものであって、本発明を以下に限定するものではない。また、以下に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、例示することを意図したものである。また、一の実施の形態、実施例において説明する内容は、他の実施の形態、実施例にも適用可能である。また、図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため、誇張していることがある。

本発明の第１の発明の超音波式漏れ検査装置は、検査液中に被検査物を水没させた状態で、被検査物から漏れ出る気泡の有無を検出して被検査物の漏れを検出する。この超音波式漏れ検査装置は、被検査物を検査液に水没させる検査液槽と、検査液槽の内側に配置されて検査液槽の対向面に向かって超音波振動を放射する超音波送信部と、検査液槽の内側に配置されて超音波送信部が放射する超音波振動を受信する超音波受信部とを備える。超音波送信部は、検査液槽の内側に横並びに配置してなる複数の超音波振動子を備える。超音波受信部は、検査液槽の内側に横並びに配置している複数の超音波センサを備える。超音波送信部は、複数の超音波振動子を複数のブロックに分割して、隣接するブロックの超音波振動子が異なる周波数の超音波振動を放射し、コントローラが、超音波受信部の受信信号の周波数から、気泡の位置を判定する。

以上の超音波式漏れ検査装置は、検査液槽の内側に複数の超音波振動子と超音波センサを横並びに配置して、複数の超音波振動子を複数のブロックに分割し、分割された隣のブロックの超音波振動子は、異なる周波数の超音波振動を放射する。各々の超音波振動子は、指向性で特定される鋭い送信ビームの超音波振動を検査液に放射する。したがって、各ブロックの超音波振動子から異なる周波数の送信ビームが放射される。複数のブロックから平行に放射される送信ビームは、隣の送信ビームとの周波数が異なる。気泡が発生して何れかの送信ビームを通過すると、通過する送信ビームの超音波振動に励起されて反射波を放射する。気泡の反射波は、励起された超音波振動に近い周波数となるので、コントローラは、超音波センサが受信する超音波の受信信号の周波数から、どの位置の送信ビームを通過したかを判定できる。したがって、コントローラは、反射波の周波数から送信ビームの位置、すなわち、超音波振動子の位置を特定できるので、気泡の位置を確実に特定できる。

気泡の位置は、どこに配置している超音波センサが気泡の反射波を受信したかで判定できる。ただ、超音波振動に励起された気泡は周囲に反射波を放射し、さらに、放射された反射波が検査液中で反射や干渉して超音波センサに受信されるので、超音波センサが受信する反射波の強度のみでは、気泡の位置検出に誤差が発生しやすい。以上の超音波式漏れ検査装置は、気泡の反射波を検出して位置を判定するが、気泡が通過する送信ビームに超音波振動を放射した超音波振動子を特定するので、気泡の位置を極めて高い精度で判定できる特徴がある。

本発明の第２の発明の超音波式漏れ検査装置は、超音波送信部が、各々のブロックにひとつの超音波振動子を配置しており、隣接する超音波振動子が異なる周波数の超音波振動を放射するようにしている。

本発明の第３の発明の超音波式漏れ検査装置は、超音波送信部が、各々のブロックに複数の超音波振動子を配置している。

本発明の第４の発明の超音波式漏れ検査装置は、検査液槽が送信壁と受信壁を対向して配置しており、超音波送信部を送信壁の内面に配置し、超音波受信部を受信壁の内面に配置している。

本発明の第５の発明の超音波式漏れ検査装置は、超音波送信部と超音波受信部に設けてなる各々の超音波振動子と超音波センサとを対向位置に配置している。

本発明の第６の発明の超音波式漏れ検査装置は、超音波送信部の隣接するブロックの超音波振動子が放射する超音波振動の周波数差を、超音波振動子の共振周波数の１０％以下としている。

本発明の第７の発明の超音波式漏れ検査装置は、超音波振動子が放射する超音波振動の周波数が１ＭＨｚないし５ＭＨｚで、超音波送信部の隣接するブロックの超音波振動子が放射する超音波振動の周波数差を３０Ｈｚよりも大きく、２００ｋＨｚよりも小さくしている。

本発明の第８の発明の超音波式漏れ検査装置は、隣接するブロックの超音波振動子が放射する超音波振動の周波数を、ブロックの配列方向に、交互に高く、かつ低くなるようにしている。

本発明の第９の発明の超音波式漏れ検査装置は、各々のブロックの超音波振動子が放射する超音波振動を異なる周波数としている。

（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係る超音波式漏れ検査装置を図１〜図３に示す。図１は超音波式漏れ検査装置の概略斜視図を、図２は漏れ検査装置の垂直横断面図を、図３は漏れ検査装置の平面図をそれぞれ示している。これらの図に示す超音波式漏れ検査装置１００は、被検査物Ｗを入れて検査液Ｌに水没させる検査液槽１と、検査液槽１の内側に配置されて検査液槽１の対向面に向かって超音波振動を放射する超音波送信部２と、検査液槽１の内側に配置されて超音波送信部２が放射する超音波振動を受信する超音波受信部３と、超音波送信部２と超音波受信部３に接続しているコントローラ３０とを備える。

（検査液槽１）
図１に示す検査液槽１は、上方の開口部を四角形とする直方体形状であって、底板１５の周囲に周壁１０を設けている。周壁１０は、第１の周壁１１ないし第４の周壁１４からなり、第１の周壁１１と第３の周壁１３を対向位置に配置して、第２の周壁１２と第４の周壁１４を対向位置に配置している。図１の検査液槽１は、上方開口部を長方形とする細長い直方体である。この検査液槽１は、第１の周壁１１と第３の周壁１３を、平面視における長手方向の両側に設けた側面板とし、第２の周壁１２と第４の周壁１４を長手方向の両端に設けた端面板としている。検査液槽１は、送信壁６と受信壁７を対向して配置しており、超音波送信部２を送信壁６の内面に配置して、超音波受信部３を受信壁７の内面に配置している。図の検査液槽１は、第１の周壁１１を送信壁６として超音波送信部２を配置し、第３の周壁１３を受信壁７として超音波受信部３を配置している。超音波送信部２と超音波受信部３は、周壁１０の上部であるが、液面レベルよりも下に配置される。超音波送信部２は、浮上する気泡Ｂに超音波を放射し、超音波受信部３は気泡Ｂからの反射波を受信する位置に配置される。

（超音波送信部２）
超音波送信部２は、複数の超音波振動子４を所定の間隔で水平方向に横並びに配置している。各々の超音波振動子４は、図１の矢印Ａで示す方向に超音波振動を放射する。超音波振動子４から放射される超音波は、検査液Ｌ中を直進する。超音波振動子４は、指向性で特定されるビームで超音波振動を放射する。超音波振動子４が超音波振動を放射する送信ビームを図４に示している。この図に示すように、超音波振動子４は、送信ビームの中心軸４ｘに最も強く超音波振動を放射して、その周囲にも超音波振動を放射する。送信ビームの放射角は超音波振動子４の指向性で特定される。超音波振動子４の指向性は、周波数やホーンの形状等で調整できるが、一般的には送信ビームの半値角（θ）は約８〜３０度である。半値角（θ）は、超音波振動の強さが１／２に半減する角度で、指向性を表す指標のひとつである。半値角（θ）は、角度をずらして超音波振動の強度を測定して、信号レベルが中心軸４ｘの１／２に低下する角度である。したがって、超音波振動子４は、半値角（θ）の内側において超音波振動の強さを、送信ビーム中心軸４ｘの１／２以上にできる。

超音波振動子４は、送信ビームの半値角（θ）を小さくして、すなわち超音波振動を狭く収束して、遠い距離まで強い強度に放射できる。半値角（θ）の小さい超音波振動子４は、離れた位置の超音波振動を強くできるので、超音波振動子４から離れた位置の気泡を検出できる。しかしながら、半値角（θ）の狭い超音波振動子４は、狭い領域に特定して超音波振動を放射するので、気泡を検出できる検出範囲が狭くなる。

超音波送信部２は、複数の超音波振動子４を、超音波の放射方向、すなわち送信ビームの中心軸４ｘを平行とする姿勢で、所定の間隔で水平方向に横並びに配置して、複数列の送信ビームを放射する。超音波送信部２は、複数の超音波振動子４で超音波を放射して、水平面内で横並びに複数列の送信ビームを平行に放射して、検査液Ｌを浮上する気泡Ｂを検出する超音波放射面を構成する。超音波振動子４の間隔は、超音波放射面にほぼ均一に超音波を放射する間隔に設定される。超音波振動子４の間隔が広すぎると、超音波振動子４の間の超音波振動が弱くなって、この領域を浮上する気泡Ｂを確実に検出できなくなる。超音波振動子４の間隔を狭くして、超音波放射面の全体を充分な強度の超音波振動にできるが、超音波振動子４の個数が多くなった部品コストが高くなる。したがって、超音波振動子４の間隔は、超音波放射面をほぼ均一な超音波振動としながら、できる限り超音波振動子４の個数を少なくするように、たとえば、１ｃｍよりも広く、５ｃｍよりも狭くする。

超音波振動子４は、送信ビームの半値角（θ）で超音波振動を放射する角度が特定されるので、超音波送信部２に配置される複数の超音波振動子４は、送信ビームの半値角（θ）で隣接する超音波振動子４の間隔を最適値に調整し、半値角（θ）の大きい超音波振動子４は間隔を広く、半値角（θ）の小さい超音波振動子４は間隔を狭くする。このことから、超音波振動子４の間隔は、前述した範囲には特定されず、超音波振動子４の特性、検査する精度などを考慮して最適値に設定される。

超音波送信部２は、図５に示すように、複数の超音波振動子４を複数のブロック２Ｘに分割しており、隣接するブロック２Ｘの超音波振動子４が異なる周波数の超音波振動を放射する。超音波送信部２は、好ましくは、各々のブロック２Ｘにひとつの超音波振動子４を配置し、すなわち、ひとつの超音波振動子４でひとつのブロック２Ｘを構成して、隣接する超音波振動子４が異なる周波数の超音波振動を放射する。この漏れ検査装置１００は、超音波放射面に周波数が異なる複数列の送信ビームを放射して、周波数が異なる送信ビームのピッチを狭くして、気泡Ｂの位置をより高い分解能で特定できる。ただし、超音波送信部２は、図６に示すように、各々のブロック２Ｘに複数の超音波振動子４を配置して、複数の超音波振動子４でひとつのブロック２Ｘを構成することもできる。

隣接するブロック２Ｘが放射する周波数差を大きくして、どこの超音波振動子４からの超音波を受信したかを確実に識別できるが、超音波振動子４は、共振周波数からずれると超音波の放射効率が低下するので、隣接するブロック２Ｘが放射する超音波振動の周波数差は、好ましくは、超音波振動子４の共振周波数の１０％以下とする。超音波振動子４は、放射する超音波振動の周波数を、好ましくは１ＭＨｚないし３ＭＨｚ、たとえば、１ＭＨｚ又は２ＭＨｚとするので、ブロック２Ｘが放射する超音波振動の周波数差は、たとえば３０Ｈｚよりも大きく、２００ｋＨｚよりも小さい範囲とする。この漏れ検査装置１００は、全ての超音波送信部２を、同じ共振周波数の超音波振動子４を使用して、隣接するブロック２Ｘの超音波振動子４の周波数を異なる周波数にできる。

超音波送信部２は、たとえば、隣接するブロック２Ｘの超音波振動子４が放射する超音波振動の周波数を、ブロック２Ｘの配列方向に、交互に高くなり、かつ低くなる周波数とすることで、全体の周波数範囲を狭くしながら、隣のブロック２Ｘの超音波振動子４は異なる周波数の超音波を放射できる。たとえば、図５に示すように、共振周波数を２ＭＨｚとする１５個の超音波振動子４を横並びに配置して、以下の周波数の超音波振動を放射して、隣接する超音波振動子４が異なる周波数の超音波を放射することができる。

第１番目の超音波振動子が放射する超音波振動の周波数……２０１５ｋＨｚ
（周波数差７０Ｈｚ低下）
第２番目の超音波振動子が放射する超音波振動の周波数……１９４５ｋＨｚ
（周波数差７５Ｈｚ上昇）
第３番目の超音波振動子が放射する超音波振動の周波数……２０２０ｋＨｚ
（周波数差７０Ｈｚ低下）
第４番目の超音波振動子が放射する超音波振動の周波数……１９５０ｋＨｚ
（周波数差７５Ｈｚ上昇）
第５番目の超音波振動子が放射する超音波振動の周波数……２０２５ｋＨｚ
（周波数差７０Ｈｚ低下）
第６番目の超音波振動子が放射する超音波振動の周波数……１９５５ｋＨｚ
（周波数差７５Ｈｚ上昇）
第７番目の超音波振動子が放射する超音波振動の周波数……２０３０ｋＨｚ
（周波数差７０Ｈｚ低下）
第８番目の超音波振動子が放射する超音波振動の周波数……１９６０ｋＨｚ
（周波数差７５Ｈｚ上昇）
第９番目の超音波振動子が放射する超音波振動の周波数……２０３５ｋＨｚ
（周波数差７０Ｈｚ低下）
第１０番目の超音波振動子が放射する超音波振動の周波数…１９６５ｋＨｚ
（周波数差７５Ｈｚ上昇）
第１１番目の超音波振動子が放射する超音波振動の周波数…２０４０ｋＨｚ
（周波数差７０Ｈｚ低下）
第１２番目の超音波振動子が放射する超音波振動の周波数…１９７０ｋＨｚ
（周波数差７５Ｈｚ上昇）
第１３番目の超音波振動子が放射する超音波振動の周波数…２０４５ｋＨｚ
（周波数差７０Ｈｚ）
第１４番目の超音波振動子が放射する超音波振動の周波数…１９７５ｋＨｚ
（周波数差７５Ｈｚ上昇）
第１５番目の超音波振動子が放射する超音波振動の周波数…２０５０ｋＨｚ

各ブロック２Ｘの超音波振動の周波数を以上に設定する超音波送信部２は、隣のブロック２Ｘとの周波数差が７０Ｈｚ、又は７５Ｈｚと大きくして、気泡Ｂがどのブロック２Ｘの超音波振動に励起されたかを正確に判定して、気泡Ｂの位置を正確に特定できる。また、以上の超音波送信部２は、ブロック２Ｘの配列方向に、ブロック２Ｘの超音波振動子４が放射する超音波の周波数を交互に高く、また低くして、奇数番のブロック２Ｘから偶数番のブロック２Ｘには周波数を低くして、偶数番のブロック２Ｘから奇数番のブロック２Ｘには周波数を高くして、隣のブロック２Ｘの超音波振動差を７０Ｈｚ、又は７５Ｈｚと大きくしながら、全体の周波数幅を、最低周波数の１９４５ｋＨｚから最高周波数の２０５０ｋＨｚとして、共振周波数の２ＭＨｚに対して−２．７５％〜＋２．５％と１０％以下の範囲に設定している。

さらに、以上のように、超音波送信部２が、全てのブロック２Ｘの超音波振動子４の放射超音波の周波数を異なる周波数に設定する漏れ検査装置１００は、超音波受信部３が受信する周波数で送信ビームを特定して、気泡Ｂの位置を正確に検出できる特徴がある。また、各々のブロック２Ｘの超音波振動子４の周波数が、特定周波数の高調波とならない周波数に設定することで、超音波受信部３が受信する周波数で送信ビームを誤り無く判定できる特徴もある。

（超音波受信部３）
超音波受信部３は、複数の超音波センサ５を水平方向に横並びに配置している。超音波センサ５は、超音波振動の入射角で受信感度が変化し、受信ビームの中心軸５ｘの方向から入射する超音波振動の感度が最大となる。超音波送信部２は、複数の超音波振動子４を水平方向に並べて配置している。超音波振動子４は、送信ビームの中心軸４ｘの方向に最も強く超音波振動を方向する。図３の平面図に示すように、超音波センサ５と超音波振動子４は水平面内において対向位置に配置されて、対向位置にある超音波振動子４の超音波振動に励起された気泡Ｂの反射波を超音波センサ５で受信する。この構造の漏れ検査装置１００は、対向位置にある超音波振動子４からの超音波振動を対向位置の超音波センサ５で受信するので、対向位置にある超音波振動子４との間を浮上する気泡Ｂからの反射波を超音波センサ５が高い感度で受信できる。

超音波式漏れ検査装置１００において、直接波の受信レベルを低くして、反射波の受信レベルを高くすることは、微細な気泡の検出に有効である。超音波センサ５が、受信感度を高くして低レベルの反射波を受信できるからである。漏れ検査装置１００は、直接波と反射波の両方を検出して気泡Ｂを検出し、あるいはドップラー効果で反射波の周波数が変化したことを検出して気泡Ｂを検出できるが、直接波と反射波の両方を検出する装置においては、直接波は信号レベルが高いので、超音波センサ５を受信ビームの中心軸５ｘからずらした位置に配置して、超音波センサ５が検出する直接波の信号レベルを低くしても、直接波は充分な信号レベルで受信できる。反射波は、直接波に比べて信号レベルが低いので、いかに高感度に検出できるかは、いずれの方式の漏れ検査装置においても微細な気泡の検出において極めて重要である。

このことから、微弱な信号レベルの反射波を確実に安定して検出することは、漏れ検査装置において極めて重要である。ただ、微細な気泡が反射する超音波の信号レベルは極めて低いので、超音波センサ５は、極めて高い感度で低レベルの反射波を安定して受信する高感度、ローノイズ特性が要求される。超音波センサ５は、低レベルの反射波を検出するが、超音波センサ５は、反射波のみでなく、超音波振動子４が検査液Ｌに放射する直接波も検出する。直接波は、反射波に比較して信号レベルが高いので、低感度の超音波センサ５で検出できるが、低感度の超音波センサ５では低レベルの反射波を確実に安定して検出できない。さらに、反射波は直接波に対して周波数が変化しているが、その割合は極めて少なく、反射波と直接波の周波数差は極めて小さい。周波数が近似し、かつ信号レベルが極めて低い反射波を確実に検出するために、低レベルの反射波が効率よく超音波センサ５に受信され、高レベルの直接波の信号レベルを低くするために、超音波センサ５は超音波振動子４の直接波を受信しない位置に配置される。

このことを実現するために、図２の垂直断面図に示す超音波式漏れ検査装置１００は、超音波振動子４が超音波を放射する中心軸４ｘ上に超音波センサ５を配置しないで、放射される超音波振動の中心軸４ｘからずれた位置に超音波センサ５を配置している。超音波センサ５が超音波振動が放射される中心軸４ｘ上に配置されると、気泡Ｂで反射されない超音波振動である直接波が超音波センサ５に入射されるからである。超音波放射の中心軸４ｘに配置されない超音波センサ５は、直接波の入力レベルが低下して、反射波を高い感度で受信できる。

超音波受信部３は、低レベルの反射波を検出して気泡Ｂを検出するが、微細な気泡Ｂによる反射波の信号レベルは極めて低い。低レベルの反射波を検出する超音波受信部３は、ノイズレベルを低くして、低レベルの反射波を高いＳ／Ｎ比で安定して検出できるかが、微細な気泡Ｂを安定して検出できる検出能力に影響を与える。検査液Ｌ中に超音波振動を放射する漏れ検査装置は、検査液Ｌに放射された超音波振動があらゆる面に衝突して反射され、拡散されて、超音波振動子４から超音波センサ５までの距離が変化して位相のずれた超音波が互いに干渉してノイズ成分となって超音波センサ５に受信される。ノイズ成分は、高感度に反射波を受信する超音波受信部３のＳ／Ｎ比を低下させて、実質的に受信できる反射波の最低レベルを高くする原因となる。超音波受信部３が受信できる反射波の最低レベルは、検出できる気泡Ｂの大きさに影響を与える。したがって、より微細な気泡Ｂを検出するために、超音波センサ５が検出するノイズ成分を低くして、より低レベルの反射波を安定して確実に受信することが大切である。

超音波受信部３は、検査液Ｌ中を浮上する気泡Ｂの反射波を高感度に受信する位置と姿勢に配置される。超音波受信部３は、複数の超音波センサ５を備え、超音波センサ５を所定の間隔で水平方向に並べている。超音波受信部３は複数の超音波センサ５を、超音波送信部２は複数の超音波振動子４を水平方向に並べて配置している。超音波受信部３は複数の超音波センサ５を水平方向に並べて配置しているが、超音波送信部２の超音波振動子４と、超音波受信部３の超音波センサ５は同じ個数として、水平面内において、すなわち平面視において、超音波振動子４の対向位置に超音波センサ５を配置して、各々の超音波センサ５は、対向位置にある超音波振動子４からの超音波振動、すなわち対向位置にある超音波振動子４からの直接波と気泡Ｂの反射波を受信する。

超音波センサ５も、超音波振動子４と同様に鋭い指向性があり、さらに受信ビームの半値角（θ）を狭くして受信感度を高くできる。受信感度の高い超音波センサ５は、気泡Ｂからの微弱な反射波を受信できるので、超音波センサ５は、受信ビームの半値角（θ）を狭く、たとえば８度ないし３０度とする。超音波センサ５の半値角（θ）は、受信する超音波振動の周波数やホーンで調整できる。超音波センサ５は、半値角（θ）の内側にある気泡Ｂからの反射波を、送信ビームの中心軸４ｘに対して１／２以上の信号レベルで受信できる。

超音波受信部３は、超音波振動子４からの直接波の信号レベルを低くするために、送信ビームの中心軸４ｘからずれた位置に超音波センサ５を配置している。直接波は気泡Ｂの反射波に比較して信号レベルが高いので、送信ビームの中心軸４ｘから離れた位置に配置して、超音波振動子４の直接波を充分な信号レベルで受信できる。超音波センサ５は、送信ビームの中心軸４ｘに接近して配置するほど、直接波の信号レベルが高くなり、送信ビームの中心軸４ｘから離れるにしたがって、直接波の信号レベルが低くなる。受信壁７に超音波センサ５を配置する位置は、すなわち、超音波センサ５の中心と送信ビームの中心軸４ｘとの変位間隔（ｄ）は、送信ビームと受信ビームの半値角（θ）を考慮して最適値に設定されるが、好ましくは５ｍｍ以上であって５０ｍｍ以下に設定される。受信ビームの半値角（θ）が広い超音波センサ５は、変位間隔（ｄ）を大きくして、検査液槽１中を浮上する気泡Ｂの水平面内における検出範囲を広くできる。

図７は、超音波センサ５が、検査液槽１中を浮上する気泡Ｂを検出する範囲を示している。この超音波受信部３は、超音波センサ５の位置を、送信ビームの中心軸４ｘから半値角（θ）の範囲に配置している。この超音波センサ５は、直接波の信号レベルを送信ビームの中心軸４ｘに対して１／２以上の信号レベルで受信できる。超音波センサ５の位置を、送信ビームの半値角（θ）の内側に配置する漏れ検査装置は、直接波の信号レベルを高くできるので、気泡Ｂの検出に直接波と反射波の両方を利用する方式に適している。漏れ検査装置は、ドップラー効果で反射波の周波数が変化することを検出して気泡Ｂを検出することもできるので、この漏れ検査装置は、直接波を高い信号レベルで検出する必要がないので、超音波センサ５の位置を送信ビームの半値角（θ）の外側に配置することもできる。反射波のドップラー効果から気泡Ｂを検出する漏れ検査装置においても、超音波センサ５の位置を送信ビームの半値角（θ）の内側に配置することで、気泡Ｂからの反射波の信号レベルを高くできる。送信ビームの半値角（θ）の内側にある気泡Ｂは、超音波振動子４から放射される超音波振動が強いので、気泡Ｂからの反射波も強くなるからである。したがって、超音波センサ５は、好ましくは、送信ビームの半値角（θ）の内側に配置される。

図７の漏れ検査装置１００は、受信ビームの中心軸５ｘと送信ビームの中心軸４ｘが検査液槽１内において交差する姿勢に、超音波センサ５を配置している。この図の漏れ検査装置１００は、受信ビームの中心軸５ｘが送信ビームの中心軸４ｘの中央部で交差する姿勢に超音波センサ５を配置している。この姿勢に配置される超音波センサ５は、受信ビームの両側に広がる領域を検出範囲として気泡Ｂを広い領域で広くできる。好ましくは、検査液槽１中における受信ビームと送信ビームの交差点Ｘは、送信ビームの中心軸４ｘの中央よりも受信壁７に変位した位置とする。受信ビームが、送信壁６から受信壁７に向かって次第に広がって、中央部よりも受信壁７側において、半値角内の領域が広くなるからである。

図７に示す漏れ検査装置は、送信ビームと受信ビームとが重なる領域（図において薄墨を付した領域）において、気泡Ｂは、送信ビームの中心軸４ｘの１／２以上の強さの超音波振動で励起され、かつ受信ビームの中心軸５ｘの１／２以上の信号レベルで反射波を受信できる。したがって、送信ビームと受信ビームの交差する領域を浮上する気泡Ｂは、充分な超音波振動レベルで励起され、かつ気泡Ｂが放射する反射波が充分な信号レベルで超音波センサ５に受信される。気泡Ｂが超音波振動に励起されるエネルギーは、超音波振動子４から離れるにしたがって低下するが、気泡Ｂからの反射波は超音波センサ５に接近するにしたがって強くなるので、超音波センサ５は、送信ビームと受信ビームとが重なる領域を浮上する気泡Ｂからの反射波を充分な信号レベルで受信できる。超音波振動子４から離れて超音波センサ５に接近する領域を浮上する気泡Ｂは、超音波振動のエネルギーは低下するが超音波センサ５の受信感度が高くなり、超音波センサ５から離れて超音波振動子４に接近する領域を浮上する気泡Ｂは、超音波センサ５の受信感度は低下するが、励起される超音波振動のエネルギーが強くなって、気泡Ｂの反射波が強くなるので、超音波センサ５は充分な信号レベルで反射波を受信できる。

以上の漏れ検査装置１００は、以下の状態で使用されて被検査物の漏れを検出する。
検査液槽１に充填された検査液Ｌに被検査物Ｗを水没させる。被検査物ｗは、浮上する気泡Ｂの反射波を超音波受信部３で受信できるように、超音波送信部２と超音波受信部３を配置した水平面よりも低い位置まで被検査物Ｗを水没させ、被検査物Ｗから漏れ出る気泡Ｂが超音波送信部２と超音波受信部３の間を通過するようにしている。

また、超音波送信部２及び超音波受信部３は、コントローラ３０と接続される。コントローラ３０は、超音波受信部３で受信した超音波を検出して気泡Ｂの有無を検出する気泡検出部（図示せず）を備える。コントローラ３０は、外付けのコンピュータ等の外部機器とすることもできるが、超音波式漏れ検査装置自体にコントローラ３０を組み込むことにより、外部機器を付加することなく気泡検出やその位置、量の検出を実現できる。コントローラ３０には、超音波受信部３が検出した直接波と反射波、又は反射波の周波数変化から、浮上する気泡Ｂを検出して表示する表示部（図示せず）を備える。表示部はＣＲＴや液晶パネル等とすることができる。またコントローラ等の部材を操作するための操作パネルやコンソール、キーボード等の入力デバイスを必要に応じて設ける。

さらに、検査液槽１内には、検査液Ｌに水没された被検査物Ｗの内部に圧縮空気を供給するためのエアー配管３１を備える。これにより、被検査物Ｗに圧縮空気を送出して、被検査物Ｗに小孔や亀裂が存在する場合に小孔や亀裂から気泡Ｂの漏れを生じさせる。気泡Ｂは検査液槽１内の検査液Ｌ中を上昇し、検査液Ｌの液面に到達して破消する。超音波振動子４から放射する超音波振動は、気泡Ｂを励起して反射波を放射する。超音波受信部３は、気泡Ｂの反射波と、超音波振動子４からの直接波を受信する。コントローラ３０は、反射波と直接波の両方で、あるいは反射波で気泡Ｂを検出して、気密漏れを判定する。さらに、コントローラ３０は、気泡Ｂの位置、発生量なども検出する。

隣接して横並びに配置している複数の超音波振動子４は、異なる周波数の超音波を放射して、複数の超音波振動子４と対向位置にある超音波センサ５とをペアとして直接波と反射波を検出する。また、図示しないが、超音波振動子と超音波センサとを必ずしも検査液槽の対向位置に配置する必要はなく、例えば超音波送信部を設けている周壁の内面に超音波受信部を配置して、複数の超音波センサで超音波振動を受信して気泡の位置を検出することもできる。この漏れ検査装置は、気泡の反射波を受信して気泡を検出する。

被検査物Ｗは、気密性や亀裂、小孔の発生を検出したい部材であり、検査液Ｌに水没可能なあらゆる部材が対象となる。例えば、燃料タンク、車両用触媒コンバータ、マフラー等である。また検査液Ｌは、被検査物Ｗに腐食等の損傷を与えない、あるいはその影響の少ない液体が選択され、例えば水等である。検査液Ｌは防錆剤の水溶液を使用することが望ましく、また必要に応じて気泡流動や超音波伝搬を考慮した粘度、温度に調整する。

超音波振動子４は、ＭＨｚオーダーの超音波を送信する。検査液Ｌでの減衰を考慮して、好ましくは１ＭＨｚ以上２０ＭＨｚ以下、さらに好ましくは１ＭＨｚ〜５ＭＨｚの超音波を使用し、信号処理回路の容易さ等から１ＭＨｚから２ＭＨｚが望ましい。超音波は気泡Ｂに当たるとその９０％以上を反射するので、超音波センサ５は反射波を検出できる。また気泡Ｂが検査液Ｌ中を上昇する際には、検査液Ｌに上昇を阻まれ、螺旋運動や振り子運動、表面形状の変化等の揺動を伴って浮上するので、ＭＨｚオーダーの超音波を水平方向から放射するとその反射波は揺動に伴う周波数偏移を生じる。周波数偏移は周波数の変化量、言い換えれば振動数の変化量であり、通常ヘルツ（Ｈｚ）で表わされる。さらに超音波は回折し、重畳するので、気泡の後方でも観測される。このように気泡の揺動に応じて、直接波及び反射波の周波数偏移の量が異なる。したがって、これらを検出することで気泡を検出して、被検査物Ｗの気密性や漏れ量等を検出できる。

超音波送信部２と超音波受信部３とを検査液槽１の対向位置に配置する漏れ検査装置は、超音波送信部２が超音波受信部３に向かって超音波を放射して、直接波と反射波を超音波センサ５で受信する。直接波と反射波は、異なる性質を有するため、これらを併用して検出する漏れ検査装置は、誤検出を防止して精度よく気泡の性質を特定できる。一般に直接波は気泡の量が多い場合の検出に好適であり、一方反射波は気泡の量が少ない場合に好適である。また反射波は、小さな気泡が複数個あるときは複数の任意の周波数に顕著な変化を生じ、大きな気泡が複数個あるとき周波数のパワースペクトルが幅広く持ち上がり、気泡の大きさと数に相関を示す。さらに小さな気泡が１個あるときは幅の狭い急峻な波形を示し、大きな気泡が１個あるときは幅広の波形を示して、気泡の大きさと周波数のパワースペクトルに相関を示す。一方、直接波は気泡があるとき振幅が減少する。

気泡の状態を検出する方法を、図８〜図１２に基づいて説明する。まず、図８を気泡がないときの反射波の受信信号とする。このように、気泡がない場合は超音波の放射波の周波数とほぼ同じ位置にピークが表れる。

検査液Ｌ内を浮上する気泡Ｂは検査液Ｌの粘性によって気泡Ｂの大きさに係わる異なった揺動を示す。例えば、小さい気泡の揺動は水平方向の軌跡の変化が支配的であるためその周波数のパワースペクトルは裾野の狭い鋭い波形となり、大きい気泡の揺動は水平方向の軌跡の変化と気泡の表面形状の歪みの双方が支配的となるためその周波数のパワースペクトルは裾野の広い波形となるので、揺動に伴って生じる反射波及び直接波の周波数のパワースペクトルの形状は気泡の大きさに係わりを持った形状となり、この周波数のパワースペクトルの面積は気泡の量つまり気泡の大きさに相当する。検査液Ｌを使用した超音波式漏れ検査装置１００の気泡検出部において、送信周波数を除くピーク周波数のパワースペクトル値とこのピーク周波数から一定の幅の１つ以上の周波数でのパワースペクトル値との差を算出することにより、周波数のパワースペクトルの形状つまり周波数のパワースペクトルの面積を求めることができ、気泡の大きさ、すなわち気泡の体積、言い換えれば漏れ量が検出できる。さらに、漏れ位置は気泡の位置から検出されるが、気泡の位置は、超音波センサ５が受信する周波数から特定される。

さらに、反射波は、同一の小孔や亀裂の位置からの漏れに伴う気泡が１個の場合には気泡の揺動に伴う周波数のパワースペクトルが、超音波振動子４が放射する超音波の周波数によるピークを除き唯一のピークを有するが、気泡が複数の場合にはそれぞれの気泡が少し異なった揺動を示すために一定の範囲内に複数のピークを有するような周波数のパワースペクトル波形となり、実際にはこれらのピークを有する周波数のパワースペクトルの重畳により複数のピークを有し且つ周波数のパワースペクトルの裾野が幅広く持ち上がるような波形を示すこととなる。検査液Ｌを使用した超音波式漏れ検査装置１００の気泡検出部において一定の周波数範囲内の周波数のパワースペクトルの変化量を計測することにより気泡の総量すなわち漏れ量を算出することができ、ピークの数を求めることにより気泡の数が検出できる。

反射波について、以上をまとめると、微少気泡が１個のときの反射波は、図９に示すように主ピークから離れた周波数で小ピークが見られ、例えば放射波の主ピークよりも高い周波数に半値幅の狭い小ピークが検出される。一方、微小気泡が複数個あるときの反射波は、図１０に示すように、主ピークから離れた位置に複数の小ピークが見られる。ここでは放射波である主ピークの近傍で複数の小ピークが検出される。さらに大きな気泡が１個あるときの反射波は、図１１に示すように幅広の小ピークが観察される。また大きな気泡が複数個あるときの反射波は、図１２に示すように幅広の小ピークが複数形成される結果、スペクトル全体がブロードに嵩上げされる状態となる。このように反射波は気泡の大きさ及び数と相関しており、このような差異を用いることで、気泡量すなわち漏れ量を換算できる。また、主ピークは超音波振動子４が放射する周波数であるので、主ピークの周波数からどこの超音波振動子４が放射したか、言い換えると、どこの超音波振動子４が放射した送信ビーム上に気泡があるかを判定できる。

また、漏れ検査装置は、超音波を気泡に放射して気泡の揺動を能動的に生じさせ、この変化を受信信号の位相・周波数変化等として検出することで、高精度な気泡検出を図ることができる。例えば、気泡が検査液Ｌ中を上昇する際には、検査液Ｌの粘性に伴う抵抗力によって上昇を阻まれ、その結果として検査液Ｌの流動や地球の自転等の微少な影響を伴って螺旋運動や振り子運動、表面形状の変化等の揺動を生じる。これらの揺動は気泡の大きさと相関関係を有しているが、些細な力学的影響により変化を生じるため現実的には再現性が低い。しかし、比較的パワーの大きい超音波を水平方向から気泡に放射することで、気泡の大きさに係わる固有の揺動を誘導することができ、気泡の大きさに相関関係を有する揺動の再現性を高めることができる。例えば、大きな気泡においては超音波を水平方向から受けたとしても表面の形状が変化するだけで気泡の水平位置はほとんど変化しない、一方、小さな気泡においては超音波を水平方向から受けると放射方向に相対的な位置の移動を生じる。これにより反射波と直接波に気泡の大きさに相関関係を有する位相及び周波数の変化を能動的に生じさせると共に、特徴が発散しがちな揺動を気泡の大きさに係わる特定の揺動に収束させ、安定した気泡量の算出が可能となる。

このように、スペクトル波形の主ピークから送信ビームを特定して、小ピークを観察することで、気泡の数及び大きさを把握することができる。スペクトル波形の観察は、演算処理により定量的に処理することができる。例えばスペクトルのピーク位置や半値幅、平均値等を演算し、所定の基準値や閾値と比較することでこれらの判定を自動化することが可能となる。この演算及び判定は、コントローラ３０で行う。

本実施の形態では、超音波の直接波の振幅減衰あるいは位相の変化を検出して、気泡の有無と位置を検出することができる。この原理を図１３及び図１４に基づいて説明する。超音波は進行に伴って減衰する性質を有する。検査液Ｌを透過する直接波の振幅は、気泡のある場合に顕著に減衰し、流動や浮遊物によっては振幅の減衰は顕著でない。これは、音響インピーダンスの違いから検査液Ｌ中の気泡Ｂが超音波を９０％以上反射するのに対して、検査液Ｌの流動ではほぼ０％、浮遊物の多くは親水性であるため遙かに低い反射となり、十分区別できる程度の相違が見られる。

図１３に示すように、気泡がない場合は、超音波センサ５が受信する直接波の気泡による減衰が少なく、信号レベルの振幅す大きくなる。一方、気泡がある場合は、気泡によって超音波振動が減衰し、図１４に示すように超音波センサ５が受信する直接波の振幅が小さくなる。よって、振幅の変化量を検出することで、気泡の有無を検出できる。このような振幅の変化は比較的顕著であるため、直接波を利用して気泡の有無を確実に検出でき、反射波で気泡の変化が誤検出されても、直接波の減衰の変化量から気泡の有無が判定できるので、このような誤検出を回避でき、信頼性の高い安定した気泡検出が図られる。また、超音波センサ５が受信する超音波のスペクトルの小ピークから、気泡Ｂが励起された超音波の周波数を特定して、気泡Ｂがどこのブロック２Ｘの超音波振動子４から放射された送信ビームに位置するかを検出して、気泡の位置を判定できる。

また、本実施の形態では、一般的に被検査物Ｗ内に供給する気体として空気を用いる為、ヘリウムガス拡散式に比べるとランニングコストが安く、水素ガス拡散式では困難な水素吸脱性部品であるアルミや炭素繊維等の材料が使われている被検査物Ｗにも適用可能である。

以上の超音波式漏れ検査装置は、検査液槽１に貯留された検査液Ｌに被検査物Ｗを水没させた状態で、超音波送信部２から検査液Ｌに超音波振動を放射し、気泡Ｂで励起された信号を超音波受信部３で受信することにより、気泡を検出している。このため、超音波式漏れ検査装置は、検査液槽１の内部に所定量の検査液Ｌを貯留できる構造としている。ここで、検査液槽１に貯留される検査液Ｌは、被検査物Ｗを水没させる際の流動によって、あるいは、放射される超音波振動の直接波や反射波の振動によって、あるいはまた、検査液中を浮上する気泡Ｂが水面近くではじける際の衝撃等によって、液面が波立つ場合がある。液面で発生する波は、検査液中を伝わる超音波を乱反射させる原因となり、これによりノイズが発生して超音波センサの受信感度が低下するおそれがある。したがって、この種の超音波式漏れ検査装置にとって、検査液槽１に貯留された検査液Ｌの液面が波立つことは決して好ましい状態ではない。このように、検査液Ｌの液面が波立つのを防止するために、超音波式漏れ検査装置は、以下に示す構造とすることもできる。

（実施の形態２）
図１５に示す超音波式漏れ検査装置２００は、検査液槽１に貯留される検査液Ｌをオーバーフローさせて排液することにより、検査液Ｌの液面が波立つのを防止している。図の超音波式漏れ検査装置２００は、検査液槽１に貯留される検査液Ｌをオーバーフローさせるために、検査液槽１に設けた排液部１６と、検査液槽１に検査液Ｌを供給する給液部１７とを備えている。

検査液槽１に形成される排液部１６は、たとえば、特定の周壁を他の周壁よりも低く形成することによって構成することができる。図１５に示す検査液槽１は、平面視において長方形状の４辺を構成する周壁１０のうち、１辺である第３の周壁１３を他の３辺の周壁１０よりも低く形成して、検査液槽１内の検査液Ｌをオーバーフローさせる排液部１６としている。この排液部１６は、第３の周壁１３の上端縁が水平姿勢となるようにカットして形成されており、検査液槽１に貯留される検査液Ｌの液面を均一にオーバーフローさせて排液できるようにしている。とくに、検査液槽１に形成される排液部１６は、検査液Ｌをオーバーフローさせる周壁の全長にわたって設けることで、水面付近の検査液Ｌを、排液部となる周壁全体から均一にオーバーフローさせて排液できる。ただ。排液部は、特定の周壁の一部を低く形成して設けることもできる。

さらに、検査液槽は、図示しないが、平面視において長方形状の４辺を構成する周壁のうち、２辺の周壁を他の２辺の周壁よりも低く形成して排液部とすることも、３辺の周壁を他の１辺の周壁よりも低く形成して排液部とすることもできる。とくに、長方形を構成する４辺のうち、対向する２辺の周壁を他の２辺の周壁よりも低く形成して排液部を設ける構造は、水面近くの検査液を検査液槽の両側方向にオーバーフローさせてスムーズに排液できる。さらに、検査液槽１は、必ずしもいずれかの周壁を他の周壁よりも低く形成する必要はなく、全ての周壁を同じ高さとして、周壁の全周の上端を排液部として周壁全体からオーバーフローさせて排液することもできる。

以上のように、検査液槽１に貯留される検査液Ｌをオーバーフローさせる超音波式漏れ検査装置２００は、液面近くの検査液Ｌを、図１５の矢印で示すように排液部１６に流動させてオーバーフローさせるので、検査液Ｌの液面が継続的に波立つのを有効に防止でき、液面に発生する波による悪影響を効果的に防止してノイズを低減できる。

給液部１７は、検査液Ｌを連続して検査液槽１に供給して、過剰となる検査液Ｌを検査液槽１からオーバーフローさせる。このような給液部１７として、たとえば、給液ポンプや、高低差による圧力を利用した給液機構が使用できる。とくに、検査液Ｌを水とする場合においては、給液部１７を水道として、蛇口や給水栓から供給される水道水を検査液槽１に給水することもできる。以上の給液部１７は、検査液槽１に連続供給する検査液Ｌの供給量を調整することで検査液槽１からのオーバーフロー量を調整できる。給液部１７は、検査液槽１に貯留される検査液Ｌの液面が波立つのを抑制できるオーバーフロー量となるように、検査液Ｌの供給量を調整する。

図１５に示す検査液槽１は、給液部１７から検査液Ｌが供給される供給部１８を、検査液槽１の上部に配置している。この構造は、液面に近い位置に検査液Ｌを供給することで、検査液槽１内の検査液全体を流動させることなく、水面近くの検査液Ｌのみを流動させることで、効率よくオーバーフローして配液できる。この漏れ検査装置は、検査液槽１の内部における検査液Ｌの流動を抑制することで、検査液中を上昇する気泡Ｂへの影響を低減しながら、気泡Ｂを正確に検出できる。

さらに、検査液槽は、図示しないが、給液部から検査液が供給される供給部を、検査液槽の底部に配置することもできる。この構造は、検査液槽の底部に配置される供給部から供給される検査液を、検査液槽の上部に流動させながらオーバーフローさせて排液できるので、検査液を経時的に新しいものに交換しながら検査できる。たとえば、汚れた被検査物を検査する場合等においては、検査液中の汚れ成分を排出することで、検査液を清澄にしながら検査を継続できる。このため、検査液中を浮遊する汚れ成分による、誤検出やノイズの発生を有効に防止しながら検査できる。

本発明の超音波式漏れ検査装置は、超音波計測センサを用いた水没式空気漏れ検査装置に好適に適用できる。また検査対象としては、エンジンブロック、ミッションケース、ショックアブソーバ、燃料パイプ、燃料タンク等の自動車部品、電気機器部品、ガス・水道器具、食品・薬品、医療器具等が挙げられる。例えば車両用触媒コンバータの空気漏れ検査や、密封充填の包装容器のピンホール等シール不良の検出に好適に利用できる。

１００、２００…気泡検査装置
１…検査液槽
２…超音波送信部
２Ｘ…ブロック
３…超音波受信部
４…超音波振動子
４ｘ…中心軸
５…超音波センサ
５ｘ…中心軸
６…送信壁
７…受信壁
１０…周壁
１１…第１の周壁
１２…第２の周壁
１３…第３の周壁
１４…第４の周壁
１５…底板
１６…排液部
１７…給液部
１８…供給部
３０…コントローラ
３１…エアー配管
９０…検査装置
９１…検査液槽
９４…超音波振動子
９５…超音波センサ
Ｌ…検査液
Ｗ…被検査物
Ｂ…気泡

Claims (9)

1. 検査液中に被検査物を水没させた状態で、被検査物から漏れ出る気泡の有無を検出して漏れを検査する超音波式漏れ検査装置であって、
   被検査物を検査液に水没させる検査液槽と、
   前記検査液槽の内側に配置されて検査液槽の対向面に向かって超音波振動を放射する超音波送信部と、
   前記検査液槽の内側に配置されて前記超音波送信部が放射する超音波振動を受信する超音波受信部と、
   前記超音波受信部から受信信号が入力されて、入力される受信信号の周波数から気泡Ｂの位置を特定するコントローラとを備え、
   前記超音波送信部は、
   前記検査液槽の内側に横並びに配置してなる複数の超音波振動子を備え、
   前記超音波受信部は、
   前記検査液槽の内側に横並びに配置してなる複数の超音波センサを備え、
   前記超音波送信部が
   複数の超音波振動子を複数のブロックに分割して、隣接するブロックの超音波振動子が異なる周波数の超音波振動を放射し、
   前記コントローラが、
   前記超音波受信部の受信信号の周波数から、気泡の位置を判定することを特徴とする超音波式漏れ検査装置。
2. 請求項１に記載する超音波式漏れ検査装置であって、
   前記超音波送信部が、
   各々のブロックにひとつの超音波振動子を配置しており、隣接する前記超音波振動子が異なる周波数の超音波振動を放射することを特徴とする超音波式漏れ検査装置。
3. 請求項１に記載する超音波式漏れ検査装置であって、
   前記超音波送信部が、
   各々のブロックに複数の超音波振動子を配置してなることを特徴とする超音波式漏れ検査装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載する超音波式漏れ検査装置であって、
   前記検査液槽は、送信壁と受信壁を対向して配置しており、
   前記超音波送信部が前記送信壁の内面に配置され、
   前記超音波受信部が前記受信壁の内面に配置されてなることを特徴とする超音波式漏れ検査装置。
5. 請求項４に記載される超音波式漏れ検査装置であって、
   前記超音波送信部と前記超音波受信部に設けてなる各々の前記超音波振動子と前記超音波センサとが対向位置に配置されてなることを特徴とする超音波式漏れ検査装置。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載する超音波式漏れ検査装置であって、
   前記超音波送信部の隣接するブロックの前記超音波振動子が放射する超音波振動の周波数差が、前記超音波振動子の共振周波数の１０％以下であることを特徴とする超音波式漏れ検査装置。
7. 請求項６に記載する超音波式漏れ検査装置であって、
   前記超音波振動子が放射する超音波振動の周波数が１ＭＨｚないし５ＭＨｚで、
   前記超音波送信部の隣接するブロックの前記超音波振動子が放射する超音波振動の周波数差が、３０Ｈｚよりも大きく、２００ＫＨｚよりも小さいことを特徴とする超音波式漏れ検査装置。
8. 請求項１ないし７のいずれかに記載する超音波式漏れ検査装置であって、
   隣接するブロックの前記超音波振動子が放射する超音波振動の周波数が、
   ブロックの配列方向に、交互に高く、かつ低くなることを特徴とする超音波式漏れ検査装置。
9. 請求項１ないし８のいずれかに記載する超音波式漏れ検査装置であって、
   各々のブロックの前記超音波振動子が放射する超音波振動の周波数が異なることを特徴とする超音波式漏れ検査装置。