JP2525097B2 - 中空構造物の漏れ検査方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アルミ鋳造製インレッ
トマニホールド等の中空鋳造物や、溶接により中空に形
成した中空溶接物等の中空構造物の漏れの程度による良
・不良の判定を行うための検査方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、製作後の中空構造物の漏れを調べ
る手段として、中空部分に高圧気体を封入した中空構造
物を液中に没して漏れによる気泡の発生の有無を目視判
定する液中浸漬法、石鹸水等の発泡性の溶液を塗った中
空構造物内に気体を注入して漏れによる泡の発生を目視
判定する発泡法、内部を真空にした中空構造物にヘリウ
ムガス等を外部から吹き付け、内部に侵入したガス成分
を質量分析機等のガス検出器によって測定する方法、中
空構造物に高圧気体を封入して所定時間後の封入ガス圧
の変化から漏れを測定する方法、測定対象の中空構造物
と中空基準物とに同じ圧力の高圧気体を封入して所定時
間後の両者の内圧の差を測定し、この差圧と規定値との
比較によって漏れを判定する方法等が知られている。

【０００３】しかるに、前記の液中浸漬法や発泡法で
は、高精度の判定が困難であると共に、目視判定である
ために担当者の熟練度によって判定精度が左右される欠
点がある上、測定時間が長くなるために量産品の生産工
程に組み込む検査手段として適さない場合が多い。また
前記のガス検出器による測定方法では、高精度の測定が
可能であるが、設備費と消耗費が高く付く上、測定に時
間がかかることから、特に高精度の漏れ測定を要する場
合以外、生産工程での検査手段には不向きである。更に
前記の封入した高圧気体の圧力変化から漏れを測定する
方法では、温度変化に伴う測定圧力値の変動が大きいた
め、測定結果の信頼性に欠けると共に微量の漏れ測定が
困難であるという問題があった。

【０００４】一方、前記の中空基準物との内圧の差から
漏れを判定する方法では、高圧気体を封入した被検査物
の中空構造物自体の内圧を測定するのではなく、同じ条
件下に置かれた漏れのない中空基準物との差圧を測定す
るものであるから、測定時の温度の違いによる内圧の変
化があっても、この変化は被検査物の中空構造物と中空
基準物とに共に現れるから、中空構造物に漏れがあれ
ば、温度変化による両者の内圧値の変化に関わらず上記
の差圧を生じることになる。従って、被検査物の中空構
造物に微量の漏れがあっても、その漏れの有無を差圧測
定で判定でき、また測定時間が短く生産工程に組み込み
易いという利点もあり、有用な漏れ検査方法であると言
える。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
差圧測定による検査方法でも、実際には温度変化による
判定精度への影響が大きく、そのための対策が必要にな
っている。これは、注入気体の圧力による配管や封止部
のパッキンの変形等の様々な要因によるノイズがあるた
め、検査対象の中空構造物に全く漏れがない場合でも差
圧の測定値がゼロになることが殆どなく、また通常の被
検査物では微量の漏れがあっても製品として許容できる
範囲であれば良品とすべきこと等より、良否判定が差圧
の有無ではなく設定した基準値を上回るか否かでなされ
るのに対し、温度による気体の圧力変化が大きいため、
同じ漏れでも温度によって差圧値が変動することに起因
するとされている。

【０００６】そこで、上記の対策として、従来では、被
検査物の中空構造物と、測定部位の気温又は中空基準物
との温度差を測定し、予め判明している気体の温度−圧
力の関係から測定された温度差に対応する気体の圧力変
化量を求め、これに基づいて差圧の測定値を補正する、
所謂温度補償が行われている。なお、実際の漏れ検査装
置（リークテスター）では、この測定された温度差から
差圧測定値を補正する過程が電子的プログラムとして判
定処理システムに組み込まれ、自動的に温度補償のもと
で良否判定が行われる（例えば、特開昭５３−１１０８
１号公報）。

【０００７】しかしながら、上述のような温度補償を加
えた差圧方式の漏れ検査システムによっても、本来良品
であるべきものが不良となったり逆に不良品が良品とな
る誤判定が少なからず発生しており、特に夏期と冬期に
おける誤判定の発生率が高く、頻繁な判定基準の再調整
を余儀なくされるという問題があった。

【０００８】本発明者らは、差圧方式の漏れ検査システ
ムによる良否判定の精度と信頼性を高める手段を提供す
べく、まず上記のような誤判定を生じる原因について種
々検討を重ねた。その結果、被検査物である中空構造物
の温度変化に伴う差圧測定値の変化は、封入気体の温度
による圧力変化のみが要因ではなく、中空構造物自体の
温度による膨張−収縮変形の影響が大きいことが判明し
た。すなわち、被検査物である中空構造物が変形すれ
ば、高圧気体を封入している中空部分の体積そのものが
変化する上に、漏れがある場合には、その漏れを生じて
いる孔の大きさも変わり、これによって漏れの度合
（量）が変わってくる。しかも、中空構造物の形状・構
造によって前記変形の仕方も異なることになる。従っ
て、気体の温度−圧力の関係に基づく温度補償では、実
際の温度変化に伴う差圧変化には充分に対応できず、前
記の誤判定を生じていたのであり、特に気温変化の大き
い夏期と冬期に誤判定が生じ易かったのである。

【０００９】

【問題点を解決するための手段】そこで、上述の知見に
基づき、誤判定の防止には被検査物たる中空構造物の変
形による影響を排除することが肝要であるとの観点に立
って鋭意検討を重ねた結果、該中空構造物に特定の前処
理を施し、且つ該前処理の効果が持続する環境下で差圧
測定を行えば、差圧測定時の該中空構造物側の温度条件
が均一化するため、その中空部の容積ならびに漏れの度
合が安定し、もって誤判定を生じることなく高精度の良
否判定が可能になることを究明し、本発明をなすに至っ
た。

【００１０】すなわち、本発明の請求項１に係る中空構
造物の漏れ検査方法は、被検査物である中空構造物を一
定温度の湯洗タンクに一定時間浸漬したのちに取り出
し、この中空構造物の中空内部の温水を排出した上で前
記湯洗タンクの温度に近似した雰囲気温度の密閉室に中
空基準物と共に収容し、該密閉室内で被検査物である中
空構造物と中空基準物の両者の中空内部に、同じ供給源
からの同圧力の高圧気体を注入して密封し、密封した両
者の気体圧の差を測定し、この差圧が規定値を越えるか
否かによって被検査物である中空構造物の良否を判定す
ることを特徴とする構成を採用したものである。

【００１１】また請求項２の発明は、上記請求項１に記
載の中空構造物の漏れ検査方法において、中空構造物の
温度を段階的に複数の温度領域に区分し、各温度領域毎
に前記の良否を判定するための差圧の規定値を予め定め
ておき、密閉室内に収容した被検査物である中空構造物
の温度を高圧気体の注入前に測定し、この測定した温度
に対応する前記温度領域の差圧の規定値を判定基準とし
て、前記差圧測定後の中空構造物の良否を判定すること
を特徴とする構成を採用したものである。

【００１２】

【作用】本発明の請求項１にあっては、被検査物たる中
空構造物を差圧測定の前に一定温度の湯洗タンクに一定
時間浸漬するため、それまでの温度履歴（気温、外気に
晒された時間、製造における各種熱処理の温度、熱処理
後の経過時間、製造工程途上の温度変化等）の差による
個々の温度の違いに関わらず、差圧測定に供する該中空
構造物が一定温度に設定されることになり、しかも該浸
漬後の該中空構造物を前記湯洗タンクの温度に近似した
雰囲気温度の密閉室に収容した状態で差圧測定を行うこ
とから、上記の湯洗タンクへの浸漬によって設定された
中空構造物の温度が差圧測定時まで殆ど変化せずに持続
する。従って、差圧測定時の中空構造物は常に略一定の
温度条件で同様の変形状態となり、この変形状態の違い
による中空部の容積変化ならびに漏れ度合の変化が殆ど
なく、また封入された高圧気体の温度による圧力変化も
殆どないから、測定される差圧値は被検査物たる中空構
造物の漏れの程度を表わすものとして信頼できることに
なり、この差圧測定値と予め設定した規定値との比較に
より正確な良否判定を行え、誤判定が防止される。

【００１３】また本発明の請求項２にあっては、上記請
求項１の方法において、密閉室内に収容した被検査物で
ある中空構造物の温度を高圧気体の注入前に測定し、こ
の測定した温度に対応する温度領域の差圧の規定値を判
定基準として、前記差圧測定後の中空構造物の良否を判
定するため、より正確な良否判定を行え、誤判定が完全
に防止される。すなわち、差圧測定時の中空構造物の温
度は、既述のように湯洗タンクへの浸漬を経て略一定化
されるが、厳密には同一温度でなく、また上記浸漬から
密閉室内への移すまでの過程での雰囲気温度の影響や、
密閉室内の雰囲気温度の設定の狂いや局部的な温度の違
いによる影響等を受けるため、差圧測定時の中空構造物
の温度には僅か範囲で振れがある。しかるに、本方法で
は、実際の温度測定による温度条件に厳密に対応する規
定値を用いて良否判定を行うので、前記の僅かな温度の
違いによる差圧測定値への影響（主として封入気体の温
度差による圧力変化）も排除できる。

【００１４】しかして、上記の温度条件に厳密に対応す
る規定値を用いるためには、各温度領域毎に良否判定の
基準となる規定値を予め設定する必要がある。これは、
他の漏れ検査手段によって既に良否が判明している同一
形状の中空構造物の良品と不良品とに対して漏れのない
同一形状の中空基準物を使用し、種々の温度条件に設定
した中空構造物と同一条件の中空基準物との比較によっ
て各種の温度条件における中空構造物の差圧データを取
り、このデータを統計的に処理した資料を基にして温度
と漏れの相関関係を算出し、この相関関係に基づいて細
かい温度領域毎の良否判定用の規定値を設定すればよ
い。そして、これら規定値は温度の実測値から自動的に
対応する規定値が選択されるようにプログラム化して良
否判定システムに組み込んでおけばよい。

【００１５】

【実施例】次に、本発明の検査方法について図面を参照
して詳細に説明する。以下における漏れの検査は、図１
に示すようなアルミ鋳造品であるインレットマニホール
ドＡを被検査物Ａとして、該マニホールドＡの中空部ａ
からの漏れが許容範囲にあるか否かを検査しようとする
ものである。そして、該インレットマニホールドＡと同
一形状であって、全く漏れのないことが既に判明してい
るインレットマニホールドを中空基準物Ｂとする。

【００１６】図２は本発明の一実施例を作業手順の流れ
図として示している。図中、１は漏れ測定制御装置であ
り、前もって数種類から１０種類程度の中空構造物、例
えば中空鋳造物Ａの良品と不良品とに対して、漏れの無
い中空基準物Ｂを使用して、中空鋳造物Ａの各種類、例
えば形状の相違に対して数段階から１０段階程度の環境
温度における測定データを取り、これを統計的に処理し
た資料データを基にして作成した測定手順及び判定基準
がプログラム化して記憶されている。２は中空鋳造物Ａ
の製作工程である。３は漏れの検査工程であり、漏れ測
定制御装置１に記憶されたプログラムにより、後述する
３ｂ〜３ｆの各工程の工程時間を含む手順が制御信号に
従って実行される。

【００１７】３ａは検査工程３に入る前に行われる浸漬
工程であり、所定の温度に保持された湯洗タンク１５に
中空鋳造物Ａを所定の時間侵漬することにより、該中空
鋳造物Ａを略一定温度に加温するようになっている。

【００１８】３ｂは検査工程３の最初にある加圧工程で
あり、予備加圧と本加圧とからなり、高圧気体源である
調圧装置１１から中空鋳造物Ａ及び中空基準物Ｂの両中
空部へ所定圧力の高圧気体を所定の時間をかけて注入す
る。３ｃは安定工程（平衡工程）であり、中空鋳造物Ａ
及び中空基準物Ｂに注入された気体の渦流等の流れの影
響を小さくするために、注入気体が静止するまで時間待
ちする。３ｄは測定工程であり、高圧気体を注入した中
空鋳造物Ａと中空基準物Ｂとの間の差圧を所定の時間継
続して測定する。３ｅは判定工程であり、測定工程３で
測定される差圧の測定値を規定値と比較して中空鋳造物
Ａの漏れに関する良否を決める。３ｆは検査工程３の終
了工程であり、中空鋳造物Ａ及び中空基準物Ｂに注入さ
れた高圧気体を密閉状態から解放して放出し、中空鋳造
物Ａを検査工程から解放する。しかして、判定工程３ｅ
で良品とされた中空鋳造物は仕上工程４に送り、不良品
の場合には廃棄等の処分工程５に移す。

【００１９】図３は本発明の一実施例における検査工程
３での差圧を測定する測定装置をブロック図で示す。漏
れ測定制御装置１に記憶されたプログラムにより、測定
する中空鋳造物Ａの種類と温度を選択すると、図２の加
熱工程３ａの湯洗タンク１５の温度と加熱時間が決定さ
れる。例えば、次頁の表１及び表２は、被検査物である
アルミ鋳造製インレットマニホールドを５個（ワークＮ
ｏ．１〜５）用意し、湯洗タンク１５にそれぞれ１分間
浸して引き上げたときのインレットマニホールドの温度
を測定した結果を示す。この表１及び表２より、温水の
温度が一定であれば、各インレットマニホールドの温度
も略一定になることがわかる。

【００２０】

【００２１】湯洗タンク１５に所定の時間浸漬された中
空鋳造物Ａは、湯洗タンク１５から取り出され、内部の
温水を放出した上で密閉室に移される。この密閉室の雰
囲気温度は湯洗タンク１５の温水の温度と同程度に設定
されている。そして、この密閉室内において、中空鋳造
物Ａと中空基準物Ｂとに高圧気体を注入する加圧工程３
ｂが行われる。

【００２２】加圧工程３ｂの作動を図３に従って説明す
ると、６は非接触型温度計（赤外線放射温度計）であ
り、前記加圧工程３ｂに入る前に、中空鋳造物Ａの表面
温度を連続して計測し、これによって検出されるアナロ
グ電圧の変化を中継機９（オムロン製デジタルパネルＫ
３ＴＸ−ＶＤ１１−Ｂ１）によってＢＣＤ信号に変換し
て、漏れ測定制御装置１に測定結果を入力する。漏れ測
定制御装置１では非接触型温度計６から送られて来る測
定温度によって、予め記憶されている温度条件毎のプロ
グラム中より該測定温度に合うプログラムの条件を選択
し、もって中空鋳造物Ａの良否判定の基準となる規定値
が前記測定温度に対応するように改訂される。７は中空
鋳造物Ａと基準物Ｂとの内圧の差圧を測定する差圧変換
器であり、配管１４によって中空鋳造物Ａと基準物Ｂと
の内圧は差圧変換器７の夫々のポートに接続されてい
る。

【００２３】例えば、下記の表３では、構造が異なる２
種の中空構造物Ａ１，Ａ２を対象として、それぞれ赤外
線放射温度計６で検出される中空鋳造物の温度を２９．
０〜３３．９°Ｃの範囲で１゜Ｃ差毎に、中継機９のデ
ジタルパネルに表示される数値と制御装置（リークテス
ター）にプログラムされる良否判定用の各規定値を設定
した例を示している。すなわち、例えば漏れ検査する中
空構造物Ａ１の放射温度計による測定温度が３０．５℃
であった場合は、デジタルパネルを介してグループ２の
リークテスターが自動的または手動で選択され、これに
よって測定温度に厳密に対応した規定値による良否判定
が行えるようになっている。

【００２４】

【００２５】１１は高圧気体源の調圧装置であり、漏れ
測定制御装置１の指令信号により、所定の圧力に保持し
て、配管１４と電磁弁等の遠隔開閉弁１２、１３、１６
を夫々経由して中空鋳造物Ａと中空基準物Ｂとに同一圧
力の高圧気体が注入される。そして漏れ測定制御装置１
の指令信号により遠隔開閉弁１２、１３が閉止し、中空
鋳造物Ａと中空基準物Ｂに同一圧力の気体が封入された
状態で差圧測定が開始される。遠隔開閉弁１６は三方向
弁であり、調圧装置１１と中空鋳造物Ａと中空基準物Ｂ
との配管１４の中間にあり、調圧装置１１の気体を中空
鋳造物Ａと中空基準物Ｂに供給するめたの入力ポートと
出力ポートのほかに、中空鋳造物Ａと中空基準物Ｂとに
充填された気体を放出するための放出ポートの計３ポー
トを持っている。

【００２６】中空鋳造物Ａと中空基準物Ｂとに圧力気体
を注入する時、その中空内部の全体に高圧空気が行き渡
るまでの時間は中空鋳造物Ａの形状、大きさにより大き
く変化する。それ故、コンピューターによるプログラム
の手順により、中空鋳造物Ａの種類に対応する予備測定
データを基にして、高圧気体の注入開始から遠隔開閉弁
１２、１３を閉止して注入を停止するまでの時間が設定
される。

【００２７】気体の注入中も差圧変換器７により中空鋳
造物Ａと基準物Ｂの差圧が測定されているが、気体注入
が終了し、それぞれの中空内部の高圧気体が安定すると
正規の測定（測定工程３ｄ）になる。この注入終了から
封入された高圧気体が安定するまでの時間（安定工程３
ｃ）は、前記同様に、コンピューターによるプログラム
の手順により、中空鋳造物Ａの種類に対応する予備測定
データを基にして設定される。測定した差圧変換器７の
出力は差圧増幅器１０により増幅し、所定の形態の信号
に信号変換して漏れ測定制御装置１に送る。尚、差圧増
幅器１０の出力の基準設定は、封入された高圧気体が安
定した時になされるように設定され、これによって初期
設定の誤差を除去して測定精度の向上を計っている。

【００２８】測定工程３ｄでは、所定の時間内における
差圧が漏れ測定制御装置１に記憶されたプログラムで指
示される規定値より小さければ良品、即ち漏れ無しと見
做され、該規定値を越えると差圧測定が停止され、不良
品であることを表示して終了工程３ｆに移る。所定の時
間の差圧測定が終了すると、遠隔開閉弁１２、１３が解
放され、遠隔開閉弁１６は放出ポートに切り替わり、中
空鋳造物Ａと中空基準物Ｂと遠隔開閉弁１６の放出ポー
トとが接続され、中空鋳造物Ａと中空基準物Ｂ内の気体
が外部に放出される。気体の放出が完了すると、差圧増
幅器１０の出力によって漏れ測定制御装置１が良品と不
良品の識別信号を表示すると共に、夫々の識別信号に応
じた方向に中空鋳造物Ａが取り出され、仕上げ工程４ま
たは廃棄等の処分工程５に移される。

【００２９】図４は漏れ測定制御装置（リークテスタ
ー）１に現れた圧力変化値（差圧の最大値）をグラフ化
したものである。この場合、湯洗タンク１５の温度は３
７°Ｃ、湯洗タンク１５への浸漬時間１分、密閉室の雰
囲気温度３７°Ｃとし、加圧工程３ｂの予備加圧８秒、
本加圧１７秒、安定（平衡）工程３ｃを８秒、測定（検
出）工程３ｄを２０秒として設定した。

【００３０】図４において、漏れのない中空鋳造物Ａは
圧力変化を起こさないので、圧力変化（差圧）値は０を
示す筈であるが、実際には封入された高圧気体によっ
て、中空鋳造物Ａの変形や中空鋳造物Ａの開口部を塞い
でいるパッキンの変形、また中空鋳造物Ａへ圧縮空気を
送り込む配管の変形といったような様々なノイズも発生
するために、圧力変化（差圧）値が０を示すことはあま
りない。従って、圧力変化（差圧）が現れても規定値を
下回る場合は、何かの変形によるノイズであると解釈し
無視することができる。例えば、１分間に２ｃｃ以上漏
れる中空鋳造物Ａは不良品として処理する場合、この１
分間に２ｃｃの漏れが圧力変化（差圧）値として２０．
１ｍｍＨ_２Ｏに相当するとすれば、判定基準とする差圧
の規定値は２０．１ｍｍＨ_２Ｏとなり、図４のグラフか
らは、７個目（圧力変化値＝２８．２ｍｍＨ_２Ｏ）と１
２個目（圧力変化値＝２０．１ｍｍＨ_２Ｏ）の被測定物
（中空構造物Ａ）が自動的に不良品として判定されるこ
とになる。

【００３１】

【発明の効果】本発明の請求項１によれば、中空構造物
の漏れの程度による良・不良の判定を高圧気体の封入状
態における中空基準物との差圧測定に基づいて行う漏れ
検査方法として、被検査物たる中空構造物を差圧測定の
前に一定温度の湯洗タンクに一定時間浸漬し、且つ該浸
漬後の該中空構造物を前記湯洗タンクの温度に近似した
雰囲気温度の密閉室に収容した状態で差圧測定を行うこ
とから、差圧測定時の中空構造物を元の温度と関係なく
常に略一定の温度条件で同様の変形状態とでき、この変
形状態の違いによる差圧測定値への影響が排除され、ま
た封入された高圧気体の温度による圧力変化も殆どな
く、もって測定される差圧値が被検査物たる中空構造物
の漏れの程度を表わすものとして予め設定した規定値と
比較することにより、正確な良否判定を行え、誤判定を
防止できる方法が提供される。

【００３２】また本発明の請求項２によれば、上記の漏
れ検査方法として、より正確な良否判定を行え、誤判定
を完全に防止できる方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の漏れ検査方法を適用する被検査物たる
中空構造物の一例を示す正面図である。

【図２】本発明の一実施例の作業手順を示す流れ図であ
る。

【図３】本発明の一実施例に用いる漏れ検査装置のブロ
ック図である。

【図４】本発明の一実施例による差圧測定の測定結果を
示すグラフである。

【符号の説明】

１ 漏れ測定制御装置 ２ 製作工程 ３ 検査工程 ３ａ 侵漬工程 ３ｂ 加圧工程 ３ｃ 安定工程 ３ｄ 測定工程 ３ｅ 判定工程 ３ｆ 終了工程 ４ 仕上工程 ５ 処分工程 ６ 非接触型温度計 ７ 差圧変換器 ９ 中継機 １０ 差圧増幅器 １１ 調圧装置 １２ 遠隔開閉弁 １３ 遠隔開閉弁 １４ 配管 １５ 湯洗タンク １６ 遠隔開閉弁 Ａ 中空構造物 Ｂ 中空基準物

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検査物である中空構造物を一定温度の
   湯洗タンクに一定時間浸漬したのちに取り出し、この中
   空構造物の中空内部の温水を排出した上で前記湯洗タン
   クの温度に近似した雰囲気温度の密閉室に中空基準物と
   共に収容し、該密閉室内で被検査物である中空構造物と
   中空基準物の両者の中空内部に、同じ供給源からの同圧
   力の高圧気体を注入して密封し、密封した両者の気体圧
   の差を測定し、この差圧が規定値を越えるか否かによっ
   て被検査物である中空構造物の良否を判定することを特
   徴とする中空構造物の漏れ検査方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の中空構造物の漏れ検査
   方法において、中空構造物の温度を段階的に複数の温度
   領域に区分し、各温度領域毎に前記の良否を判定するた
   めの差圧の規定値を予め定めておき、密閉室内に収容し
   た被検査物である中空構造物の温度を高圧気体の注入前
   に測定し、この測定した温度に対応する前記温度領域の
   差圧の規定値を判定基準として、前記差圧測定後の中空
   構造物の良否を判定することを特徴とする中空構造物の
   漏れ検査方法。