JP2024062029A - 中空容器の気密性検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来から使用されているガス検知手段を利用して、大気圧下で行うことができる中空容器の気密性検査を提供すること。【解決手段】検査チャンバー１０内に検体（中空容器）１１を配設して密閉し、検査チャンバー１０に接続したガス検知手段１２により、検査チャンバー１０内の水素濃度が所定の数値以下であることを確認する工程と、真空ポンプ１３を作動させ検査チャンバー１０内を所定の真空度にする工程と、所定の真空度に保たれた検体（中空容器）１１内に検知ガス１４を注入する工程と、検査チャンバー１０内に置換ガス１５を注入して検査チャンバー１０内の圧力を大気圧にする工程と、検査チャンバー１０内のガスに含まれる水素濃度をガス検知手段１２にて測定する工程と、を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、燃料タンクに代表されるような検体（中空容器）の気密性を検査する方法に関する。

例えば、車両に搭載する燃料タンク（中空容器）の欠陥は大変な事態につながるおそれがる。特に、特殊ガスや危険物液体を収容する中空容器の製造過程においては、ピンホールや溶接不良などの気密性検査は工業的生産過程において大きな課題であった。
そのため、適正な中空容器の製造を確実にするため、欠陥容器を除去するための多くの検査方法が提案されており、例えば、検査対象となるタンクを水槽中に水没させ、タンクに圧力をかけた上で所定時間静置させ、溶接不良などの欠陥がある場合には、その欠陥部から気泡が発生することから、これを目視にて確認することで気密性の良否を判定するよう方法がある。
また、検知ガスとしてヘリウムを用い、中空容器（検体）から漏れるガスをガス検知センサーで検査する方法もある（特許文献１）。

さらに、従来法として、ガス検知センサーとして水素センサーを用いる検査方法もあり、図６を用いて説明する。
図６（ａ）は、検知ガスとして、水素５％＋窒素９５％の混合ガスを用い、ガス検知手段（水素センサー）を漏れ箇所に手動で近づける検査方法である。
この検査方法は、測定場所を選ばないなどの有利な点はあるが、検査対象物（検体）から漏れ出した検知ガスは外乱（空気の流れ、風など）に弱く、すぐに拡散するため、漏れ箇所近くまでガス検知手段を漏れ箇所を狙って近づける必要あるという課題がある。
図６（ｂ）は、（ａ）の課題を克服するため、大気圧下の閉鎖空間（検査チャンバー）を利用して検査を行う方法である。
まずは、検査チャンバー内の水素濃度が低いことを確認し、周囲と遮断するため検体をチャンバーで覆う。
そして、検体に検知ガスを注入した後、検査チャンバー内のガスをガス検知手段で測定する方法である。
この方法は、検体から漏れたガスを検査チャンバー内に堆積した後に測定するという工程を経るので、検出までに時間がかかるという課題がある。
図６（ｃ）は、上記（ｂ）の改良方法であり、検出速度を上げるため検体に注入する検知ガスの濃度を上げる方法であるが、検知ガスのコストの問題がある。

特開２０１１－２２６８９９

しかし、上記した従来法の水没式の気密性検査方法は、気泡の発生を目視にて確認する方式であることから見落としが生じやすいばかりでなく、どの程度の欠陥があるのか定量的に把握することが困難で、検査精度に限界があった。
また、水中に沈める検査法では、検体からの水の拭き取りなどの手間がかかっていた。
さらに、ガス検知手段として水素センサーを用いる場合は、水素センサーが半導体センサーであることから、大気圧下でないと使えないという問題がある。
本発明は以上のような問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、
従来から使用されているガス検知手段を利用して、大気圧下で行うことができる中空容器の気密性検査を提供することにある。

本発明の中空容器の気密性検査方法は、
（１）検査チャンバー内に検体（中空容器）を配設して密閉し、
検査チャンバーに接続したガス検知手段により、検査チャンバー内の水素濃度が所定の数値以下であることを確認する工程と、
真空ポンプを作動させ検査チャンバー内を所定の真空度にする工程と、
所定の真空度に保たれた検体（中空容器）内に検知ガスを注入する工程と、
検査チャンバー内に置換ガスを注入して検査チャンバー内の圧力を大気圧にする工程と、
検査チャンバー内のガスに含まれる水素濃度をガス検知手段にて測定する工程と、
を含むことを特徴とする。
（２）上記（１）において、前記検知ガスが水素－窒素の混合ガスであることを特徴とする。
（３）上記（１）において、前記ガス検知手段が自動水素センサーであることを特徴とする。
（４）上記（１）において、前記置換ガスが水素を含まない窒素ガスであることを特徴とする。

本発明の中空容器の気密性検査方法は、大気圧下で、中空容器から検査チャンバーへのガスの洩れ量をガス検知手段（自動水素センサー）により測定することにより、
中空容器の欠陥の有無はもちろんのこと、どの程度の欠陥であるかをガスの洩れ量から特定することができる。
また、検体を載置した検査チャンバーを真空引きして減圧空間を形成する事により、
外乱（検知ガス以外のガス）の混入、妨害を防ぎ、
かつ、水素ガス（本発明で使用する水素－窒素混合ガス中の水素ガス）は、検査チャンバー内を高速で拡散させることができるので、迅速な測定ができる。
すなわち、検査チャンバー内を真空引きすることにより空気中に含まれる水素を除去するため、検査の外乱を除去できる。
また、大気圧に戻すためには水素を含まない置換ガスを使うので外乱が防止できる。

（チャンバー内は大気圧空気状態）大気圧空気状態のチャンバー内に検体を配設した状態を示す説明図である。 （チャンバー内は真空状態）真空ポンプを作動させ、チャンバー内を真空引きし、減圧状態にした状態を示す説明図である。 （チャンバー内は真空状態）真空引きされたチャンバー内に配設された検体（中空容器）に検知ガスを注入する状態を示す説明図である。 （チャンバー内は大気圧窒素状態）真空引きポンプを止め、チャンバー内にＮ２タンクからＮ２ガスを注入する状態を示す説明図である。 （チャンバー内は大気圧窒素状態）チャンバー内をＮ２ガスで充填した後、チャンバー内のガスの一部を自動水素センサーに送出し、自動水素センサーにて水素濃度を検査する状態を示す説明図である。 従来技術の中空容器の気密性検査方法の説明図であり、（ａ）は、漏れ箇所に直接センサーを近づける方法であり、（ｂ）は、チャンバー内の水素濃度が低いことを確認し周囲と遮断する方法であり、（ｃ）繰り返し精度確保のため、チャンバー内の水素濃度を上げる方法である。

本発明の中空容器の気密性検査方法について、図面を参照しながら詳細を説明する。
本発明の中空容器の気密性検査方法は、検査チャンバー内に検体（中空容器）を配設して密閉し、検査チャンバーに接続したガス検知手段により、検査チャンバー内の水素濃度が所定の数値以下であることを確認する工程と、
真空ポンプを作動させ検査チャンバー内を所定の真空度にする工程と、
所定の真空度に保たれた検体（中空容器）内に検知ガスを注入する工程と、
検査チャンバー内に置換ガスを注入して検査チャンバー内の圧力を大気圧にする工程と、
検査チャンバー内のガスに含まれる水素濃度をガス検知手段にて測定する工程と、
を含むことを特徴とする。
このとき、検査に使用する検知ガスは、例えば水素－窒素混合ガスとし、
その場合のガス検知手段としてはリークテスターと称される自動水素センサーを用いること、
前記置換ガスは水素を含まない窒素ガスであること、
とすることが望ましい。
すなわち、本発明の中空容器の気密性検査方法は、
大気圧下で、検体である中空容器から検査チャンバーへの検知ガスの洩れをガス検知手段（水素センサー）により測定することにより、検体の欠陥の有無はもちろんのこと、どの程度の欠陥であるかをガスの洩れ量から特定することができる。
なお、大気圧での測定のため、水素センサーの保護にもなる。

本発明の中空容器の気密性検査方法は、チャンバーを設置する検査場所を特定しなければならないので、測定場所が固定されるという点がデメリットであるが、
チャンバーで囲われた中で検体から漏れ出た検知ガスを検出することにより、
外乱はなく、短時間で測定でき、検知ガスを真空下のチャンバー内に漏出させるようにするため、検出精度のバラツキが少ない点がメリットである。

以下、図面を参照しながら詳細を説明する。
図１は、チャンバー内を大気圧空気状態として、大気圧空気状態のチャンバー内に検体を配設した状態を示す説明図である。
図１に示すように、検査チャンバー１０内に検体（中空容器）１１を配設して密閉し、検査チャンバー１０に接続したガス検知手段１２により、検査チャンバー１０内の水素濃度が所定の数値以下であることを確認する工程と、
真空ポンプ１３を作動させ検査チャンバー１０内を所定の真空度にする工程と、
所定の真空度に保たれた検体（中空容器）１１内に検知ガス１４を注入する工程と、
検査チャンバー１０内に置換ガス１５を注入して検査チャンバー１０内の圧力を大気圧にする工程と、
検査チャンバー１０内のガスに含まれる水素濃度をガス検知手段１２にて測定する工程と、を含む。

図１に示すように、検体は検査チャンバー１０内に配設されており、
検査チャンバー１０には、真空ポンプ１３、検知ガス１４用のボンベ（例えば、水素５％＋窒素９５％ガスボンベ）、窒素ガス１５用のボンベ、ガス検知手段（水素センサー）１２などが取り付けられている。
検体を配設した検査チャンバー１０を閉じると、大気圧空気状態の検査チャンバー１０内のガスがガス検知手段（水素センサー）１２に送出され、検査チャンバー１０内の水素濃度が所定の数値以下であることを確認する。

ガス検知手段（水素センサー）１２としては、例えば、インフィコン株式会社製の低濃度水素ガス検知センサー（ＳＥＮＴＲＡＣ 型番５９０－９００）が挙げられる。
低濃度水素ガス検知センサーは、測定環境に存在する他のガスの影響を受けず、水素以外のガスに反応しないセンサーとして用いられている。

検査チャンバー１０は、底部が解放された直方体状のカバーである。
解放された底部は検体１１を配設する搬送パレット２１に密着するようになっている。
搬送パレット２１は検体１１を載置して移動するための運搬用の台座である。

搬送パレット２１に載置された検体１１が、下降する検査チャンバー１０によってカバーされると、検査チャンバー１０内は密閉空間を形成する。
そして、搬送パレット２１が検査チャンバー１０内にある時には、検体１１を固定して検査に支障をきたさないようにしている。

検査チャンバー１０には、図１に示すように、検査チャンバー真空引き用の真空ポンプ１３との接続パイプ２２、自動水素センサー１２との接続パイプ２３、検知ガス１４との接続パイプ２４、窒素ガス１４との接続パイプ２５、が、それぞれ接続されている。
図１に示すように、ガス検知手段１２に送出された検査チャンバー１０内のガス中の水素濃度が低いことを確認した後、検体１１をチャンバー検査チャンバー１０内に閉じ込めている。

固定したステーション（検査チャンバー１０）において、
（１）検体１１を検査チャンバー１０内に配設する。
（２）検体１１を検査チャンバー１０でカバーする。
（３）ガス検知手段（自動水素センサー）１２に検査チャンバー１０内のガスを送出して、検査チャンバー１０内の水素濃度を検出する。
（４）検査チャンバー内の水素濃度が、所定の値よりも低いかどうかを判定する。
所定値よりも高い場合は、ガス検知手段１２から信号が送信される（例えば赤ランプが点滅）。検査チャンバー１０内に窒素ガス１５を投入して、検査チャンバー１０内のガスを入れ替える。
（５）検査チャンバー１０内の水素濃度が所定の値よりも低い場合は、検査チャンバー１０と搬送パレット２１の隙間をなくすべく、検査チャンバー１０を搬送パレット２１に押し付け密閉状態にする。
なお、検査チャンバー１０の上昇、下降は、水圧、エアー、電気などを駆動源とするシリンダなどを用いることができる。

図２は、検査チャンバー１０内を真空状態として、真空ポンプ１３を作動させ、検査チャンバー１０を真空引きし、減圧状態にした状態を示す説明図である。
図２に示すように、真空ポンプ１３を作動させ、検査チャンバー１０内を真空引きし、所定の気圧（例えば０．７気圧）減圧状態にした状態を示す説明図である。
どの程度減圧するかは、検体１１の種類によって適宜決定される。
検査チャンバー１０内を減圧状態にすることにより、外乱を防ぎ、且つ、ガス検知手段１２で捕捉する水素分子を空間内を高速で拡散することができるようになる。

図３は、検査チャンバー１０内を減圧状態として、検査チャンバー１０内に配設された検体（中空容器）に検知ガス１４を注入する状態を示す説明図である。
検体１１に気密性不良がある場合は、注入した検知ガス１４が検査チャンバー１０内へ漏出する。
検知ガス１４としては、例えば、水素５％＋窒素９５％混合ガス（例えばインフィコン株式会社製造）が挙げられる。

図４は、真空ポンプ１３を停止し、検査チャンバー１０内に窒素ガス１５を注入する状態を示す説明図である。
これにより、検査チャンバー１０内は、水素を含まない窒素で充填された大気圧状態となる。
検査チャンバー１０内を大気圧状態にすることによって、ガス検知手段１２として既存の水素センサーを用いての測定ができるのである。
検査チャンバー１０内は、完全に窒素ガス雰囲気となり、検体１１からの検知ガス１４の漏れがなければ、ガス検知手段１２は反応しない。
漏れがあった場合は、ガス検知手段１２は反応して赤ランプを点滅させるなどの信号を送出する。
なお、検査チャンバー１０内を一旦真空引きするのは、検査チャンバー１０内を減圧にすることにより外乱を防ぎ、かつ、水素分子を空間内を高速で拡散させることができるからである。
現行の大気圧チャンバー方式に比べ、短時間で空間内の水素分子を均一化させることができる。

図５は、検査チャンバー１０内を窒素ガス１５で充填した後、検査チャンバー１０内のガスの一部をガス検知手段１２に送出し、水素濃度を検査する状態を示す説明図である。
図５に示すように、検査チャンバー１０内を測定前に真空引きした後、大気圧戻しにあたっては水素の入っていない窒素ガスを使う。
これにより、検体１１から漏れた水素だけをガス検知手段１２で測定することができる。
検体１１に洩れがある場合にはガス検知手段１２が反応して、その濃度を測定し、そして、検体１１に欠陥が認められた場合は検体１１にマーキングすることもできる。
このように、検査チャンバー１０において洩れ欠陥が認められた検体を排除して、欠陥がなかった検体１１を最終的に気密性性能「合格」と判定する。
なお、検査チャンバー１０に窒素を供給して大気圧に戻す理由は、減圧状態ではガス検知手段（自動水素センサー）を劣化させるので、これを防止するとともに、検出精度の向上を図るためである。

本発明の中空容器の気密性検査方法は、大気圧下で、中空容器から検査チャンバーへのガスの洩れ量をガス検知手段（自動水素センサー）により測定することにより、中空容器の欠陥の有無はもちろんのこと、どの程度の欠陥であるかをガスの洩れ量から特定することができる。
また、ガスの洩れ量により洩れ欠陥の程度を定量的に把握することができるとともに洩れ欠陥の見落としがなく、検査精度そのものが向上するとともに検査結果の信頼性が向上する。
加えて、従来のように水を使用することもなく、また密閉された検査チャンバーのなかで検査で行うので、周囲の汚染等のおそれもなく作業環境を改善できる。

１０：検査チャンバー
１１：検体（燃料タンク、中空容器）
１２：ガス検知手段（水素センサー）
１３：検査チャンバー真空引き用の真空ポンプ
１４：検知ガス
１５：置換ガス（窒素ガス）
２１：搬送パレット
２２：真空ポンプ１３との接続パイプ２２
２２：自動水素センサー１２との接続パイプ２３
２４：検知ガス１４との接続パイプ２４
２５：窒素ガス１４との接続パイプ２５

本発明の中空容器の気密性検査方法は、
（１）検査チャンバー内に検知ガス注入手段に接続された検体を配設して前記検体の気密性を検査する方法であって、
検査チャンバー内に検体を配設して検査チャンバーを密閉し、
検査チャンバー内のガスをガス検知手段に送って、
検査チャンバー内の水素濃度を測定して所定の数値以下であることを確認し、
真空ポンプを作動させ検査チャンバー内を所定の真空度にし、
前記所定の真空度に保たれた検体内に検知ガスを注入するとともに、
検査チャンバー内に、水素の入っていない窒素ガスからなる置換ガスを注入して検査チャンバー内の圧力を大気圧にし、
検査チャンバー内の大気圧ガスを前記ガス検知手段に送出し、
このガス中の水素濃度をガス検知手段にて測定することを特徴とする。
（２）上記（１）において、前記ガス検知手段が、自動水素センサーであることを特徴とする。

Claims (4)

1. 検査チャンバー内に検体（中空容器）を配設して密閉し、
   検査チャンバーに接続したガス検知手段により、検査チャンバー内の水素濃度が所定の数値以下であることを確認する工程と、
   真空ポンプを作動させ検査チャンバー内を所定の真空度にする工程と、
   所定の真空度に保たれた検体（中空容器）内に検知ガスを注入する工程と、
   検査チャンバー内に置換ガスを注入して検査チャンバー内の圧力を大気圧にする工程と、
   検査チャンバー内のガスに含まれる水素濃度をガス検知手段にて測定する工程と、
   を含むことを特徴とする中空容器の気密性検査方法。
2. 前記検知ガスが、水素－窒素の混合ガスであることを特徴とする請求項１に記載の中空容器の気密性検査方法。
3. 前記ガス検知手段が、自動水素センサーであることを特徴とする請求項１に記載の中空容器の気密性検査方法。
4. 前記置換ガスが、水素を含まない窒素ガスであることを特徴とする請求項１に記載の中空容器の気密性検査方法。