JP2665774B2 - ガス洩れ検査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は例えばカーヒータ、コンデンサ、コンプレッ
サ、電子部品、熱交換機等の気密を要する機器を被試験
体とするガス洩れ検査装置に関する。

〔従来の技術とその問題点〕

上述のような機器の気密性すなわちガス洩れを検査す
る装置としてガス洩れ検査用ガス、例えばヘリウムガス
を密閉状態にある被試験体内に供給し、洩れ検査用チュ
ーブの一端をこの被試験体の外面に近接して移動させ、
この洩れ検査用チューブの他端から排出されるガスを受
けて該ガス中におけるガス洩れ検査用ガス、即ちヘリウ
ムの分圧又は濃度を分析器により検出し、これによりガ
ス洩れの部位を検査する装置、いわゆるスニファ法を利
用する装置はよく知られている。

第５図は従来例を示すものであるが被試験体（１）は
密閉状態にあり、この内部にヘリウムボンベ（２）から
チューブ（３）を介してヘリウムガスが大気圧より高い
圧力で供給されている。従って仮りにある部位に洩れが
あるとすればそこからこの被試験体（１）に注入されて
いるヘリウムガスは洩れる。これをフレキシブルな細い
管でなるプローブノズル（４）を近接させながら移動さ
せている時に、このヘリウムが導入され、このノズル
（４）の他端に接続されるリークディテクタ（５）によ
り導入ヘリウムの分圧又は濃度が分析され、この検出値
により洩れの部位が検査する事が出来る。第６図はこの
リークディテクタ（５）の詳細を示すものであるが、プ
ローブノズル（４）から導入されたガスは真空分析管
（６）の上流側端部に配設されるイオンソース（７）内
に導びかれ、こゝでイオン化され、即ちヘリウムイオン
となって他のガスもイオン化され、これが分析管（６）
内のイオン通路に沿って配設された電極偏向板（９）の
開口を通って、そのイオン電荷量と質量とにより図に示
すような各軌跡に沿って走行しマグネット（８）によ
り、この磁場のいわゆるローレンツ力を受けて図示する
ように偏向し、ヘリウムイオンだけがイオンコレクタ
（10）によりコレクトされて、これがプリアンプ（11）
により増巾され、更に直流増巾器（12）により増巾され
リークディテクタ（５）で検査している部位にガス洩れ
があるかどうか、すなわちヘリウムガスが出ているかど
うかを検査するようにしている。

第５図の装置により確かにガス洩れを検査する事が出
来るのであるが、プローブノズル（４）に導入されるガ
ス中において検知すべきヘリウムのガス濃度が低くて洩
れがあったとしても非常に感度が低い。従って洩れの部
位を誤って検知する場合がある。即ち時間遅れや雑音と
してのバックグランドガスの影響を受け易い。

第７図は他従来例を示すものであるが、本装置によれ
ばフレキシブルな細管（20）の先端部が被試験体（１）
（第４図に比べ一部を拡大断面図で示す）の外面に近接
して移動されるのは同様であるがこの他端はポンプ（2
1）に接続されている。このポンプ（21）は主として容
器（22）内にモレキュラーシーブ（多孔性吸着剤）（2
4）を充填させたボンベ（23）を配設し、これを液体窒
素（27）で冷却してなるものである。細管（20）を通っ
て導入されたヘリウムを含むガスはこのモレキュラーシ
ーブ（24）により選択的に下流側の導管（25）へと導び
かれこの他端がリークディテクタ（26）に接続されてい
る。このリークディテクタ（26）は第６図に示すものと
同様なものでよい。本装置によれば第５図の従来例の欠
点を除去するものである。即ち感度を向上させることが
できる。モレキュラーシーブ（24）によりヘリウム以外
の他のガスをこれに吸着させる事により、相対的にヘリ
ウムガスの濃度が上昇し、これにより感度を上昇させる
事が出来る。しかしながら、この装置によれば高価な液
体窒素を使い又、モレキュラーシーブ（24）等の特別な
材料を必要とするので装置全体は高価なものとなる。更
にモレキュラーシーブ（24）を通してヘリウムをリーク
ディテクタ（26）に供給するために時定数が大きくな
る。例えば20〜30秒となり、しかもこの時定数が調整出
来ない欠点がある。特に、感度が上昇したとしても細管
（20）をある場所から次の場所へ移動させる場合、時定
数が長いと、測定に時間がかゝりすぎ大きな欠点とな
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は上記問題に鑑みてなされ、検査感度を向上さ
せ、検査のための時定数を任意に設定可能なガス洩れ検
査装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、ガス洩れ検査用ガスを密封状態にある被
試験体内に供給し、洩れ検査用チューブの一端を前記被
試験体の外面に近接して移動させ、該洩れ検査用チュー
ブの他端から排出されるガスを受けて該ガス中における
前記ガス洩れ検査用ガスの分圧又は濃度を分析する分析
器を設けたガス洩れ検査装置において、前記洩れ検査用
チューブの途中に大気導入用チューブを連通して接続
し、前記洩れ検査用チューブの前記一端から前記他端ま
でのフローコンダクタンスと前記大気導入用チューブの
大気導入口から前記他端までのフローコンダクタンスと
をほぼ等しくし、前記接続位置より前記一端側で第１電
磁弁を前記洩れ検査用チューブ中に設け、前記接続位置
より前記大気導入口側で第２電磁弁を前記大気導入用チ
ューブ中に設けて、前記第１電磁弁と前記第２電磁弁と
を所定時間毎に交互に開閉し、これに応じて前記分析器
に前記洩れ検査用チューブの一端から導入されるガスと
前記大気導入用チューブの大気導入口から導入される大
気とを交互に供給して、該分析器により検出される前記
ガス洩れ検査用ガスの分圧または濃度を前記所定時間毎
の導入ガスと導入大気との間で減算し、該減算結果を前
記電磁弁の開閉の所定回数の時間分、積分することによ
り前記被試験体のガス洩れを検査するようにしたことを
特徴とするガス洩れ検査装置によって達成される。

又は、ガス洩れ検査用ガス供給源を密閉状態にある被
試験体の供給口に接続し、前記ガス洩れ検査用ガス供給
源から前記被試験体にガス洩れ検査用ガスが供給された
ときに、被試験体内の圧力が試験時間と共に上昇する状
態において、洩れ検査用チューブの一端を前記試験体の
外面に近接して移動させ、該洩れ検査用チューブの他端
から排出されるガスを受けて、該ガス中における前記ガ
ス洩れ検査用ガスの分圧又は濃度を分析する分析器を設
けたガス洩れ検査装置において、前記ガス洩れ検査用ガ
ス供給源と前記被試験体の前記供給口との間に電磁弁を
設け、該電磁弁を所定時間毎に開閉し、該電磁弁の該所
定時間の開弁中において前記分析器により検出される前
記ガス洩れ検査用ガスの分圧または濃度と、前記電磁弁
の前記所定時間の閉弁中において前記分析器により検出
される前記ガス洩れ検査用ガスの分圧または濃度との間
で減算し、該減算結果を前記電磁弁の開閉の所定回数の
時間分、積分することにより前記被試験体のガス洩れを
検査するようにしたことを特徴とするガス洩れ検査装置
によって達成される。

〔作用〕

ガス洩れがないときには、洩れ検査用チューブから導
入されたガス、すなわち大気ガスが分析器に供給され
る。大気導入用チューブを通って分析器に供給される大
気ガスとはフローコンダクタンスが同一であるので、分
析すべきガス成分の分圧又は濃度はほゞ同一である。す
なわちバックグランドとしての大気ガスにおける分析す
べきガス成分の分圧又は濃度は時々刻々変化するもので
あるが時間的に平均すると一定のレベルから見て正負が
ほゞ等しく混在しているので互いに打ち消し合って零と
なる。

従って、ガス洩れがある場合における、このガス分圧
又は濃度は減算結果として、上下に変化するが、所定時
間の第１、第２電磁弁の開閉の一サイクル分の減算結果
を所定時間、積分すると、すなわち減算結果を何回か積
算するとバックグランドの変化は殆んど無視することが
でき、正確にガス洩れを検査することができる。この積
分時間（時定数）が長いほどS/N比は高いものとするこ
とができる。

また、ガス洩れ検査用ガス供給源と被試験体の供給口
との間に電磁弁を設け、これを所定時間毎に開閉した場
合にも上述と同様な作用が得られることは明らかであ
る。すなわち、電磁弁の所定時間の開弁中に検出される
ガス洩れ検出用ガスの分圧または濃度と、電磁弁の所定
時間の閉弁中に検出されるガスの分圧または濃度との間
で減算し、減算結果を所定時間、積分することにより、
すなわち減算結果を何回か積分することにより、バック
グランドの変化は殆んど無視することができ、正確にガ
ス漏れを検査することができる。なお、この場合にはフ
ローコンダクタンスの調整は不要となる。バックグラン
ドとしての大気ガスも、ガスもれがあった場合の洩れ検
査用ガスを含むガスも分析器までの通路は同一であるか
らである。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例によるガス洩れ検査装置につい
て図面を参照して説明する。

第１図において被試験体（１）に近接して、その外面
に沿ってガス洩れの位置を検査するために移動されるフ
レキシブルなガス洩れ検査用チューブ（30）はその他端
側において本発明に係わるガス変調器（34）に接続され
る。

ガス変調器（34）は第１電磁弁（31）、第２電磁弁
（36）及び大気導入用チューブ（37）からなっている。
そして第１電磁弁（31）と第２電磁弁（36）との間の分
離点Ａから分岐するチューブ（32）の排出端（32a）は
リークディテクタ（33）に接続される。なおこのリーク
ディテクタ（33）は従来例のリークディテクタと同様な
ものであってよい。又、大気導入用チューブ（37）の大
気導入口（37a）の近傍には図示せずともコンダクタン
ス調整機構が備えられているものとする。

ガス変調器（34）は以上のように構成されるのである
が、この第１、第２電磁弁（31）（36）の励磁を制御す
る制御信号が変調制御器（35）の出力端子（35a）から
供給されるようになっている。また他方の出力端子（35
b）はやはり本発明に係わるイオン電流測定器（38）に
接続されている。このイオン電流測定器（38）は可動接
点（39）、減算器（40）及び積算器（41）からなってお
り、この出力は指示用計器（42）に供給される。変調制
御器（35）の制御信号により上述の可動接点（39）は減
算器（40）の入力用の両固定接点（41a）（41b）のいづ
れかに切換えられてリークディテクタ（33）の出力V₁が
供給されるようになっている。変調制御器（35）の制御
信号は第２図Ａ、Ｂに示されるようなデューティファク
タ50％で相互に等時間のパルス信号であってこの交互に
発生するＡ、Ｂのパルスによりイオン電流器（38）の可
動接点（39）の切換えおよびガス変調器（34）における
電磁弁（31）（36）の交互励磁は同期して行われる。即
ち第１及び第２電磁弁（31）（36）所定時間毎に第２図
Ａ、Ｂに示すようなパルスにより交互に切換えられるよ
うになっている。

即ち第１電磁弁（31）が励磁され、第２電磁弁（36）
が励磁されていない時には可動接点（39）は固定接点
（41a）側に接続されており、また所定時間を経て第１
電磁弁（31）が消磁され、かわって第２電磁弁（36）が
励磁されると、これと同期して可動接点（39）は他方の
固定接点（41b）側に切換えられるようになっている。
また減算器（40）においては可動接点（39）が固定接点
（41b）側に切換えられる事により入力された信号を、
一方の固定接点（41a）側に切換えられてから再び可動
接点（39）がこの固定接点（41b）側に切換えられるま
での間、記憶しているものとする。即ち固定接点（41
b）に切換えられる事により記憶された入力V₃と固定接
点（41a）に切換えられるときに得られる入力V₂との間
で減算が行われるようになっている。そしてこの減算結
果（V₃−V₂）が所定時間（０〜t₁、t₁〜t₂、t₂〜t₃……
…）毎に積算器（41）に供給され、こゝで所定回数の減
算結果（V₃−V₂）を積算するようにしている。この積算
量を指針計（42）に供給する。

本発明の実施例は以上のように構成されるが次にこの
作用及びその操作法について説明する。

先づ検査用チューブ（30）はガス洩れのない場所にお
かれる。この状態で変調制御器（35）を駆動すると第２
図Ａ及びＢに示すようなパルスをガス変調器（34）にお
けるそれぞれ第１、第２電磁弁（31）（36）に供給す
る、即ち第２図ＡにおけるパルスT₂、T₄、T₆、T₈、
T₁₀、T₁₂、T₁₄、T₁₆の期間に第１の電磁弁（31）が励磁
される。即ち開弁する。また以上のT₂、T₄………と等し
い時間でこれらが発生していない期間にパルスT₁、T₃、
T₅、T₇、T₉、T₁₁、T₁₃、T₁₅を発生させこれにより第２
の電磁弁（36）が励磁される。この時第１の電磁弁（3
1）には励磁信号は与えられていない。第２電磁弁（3
6）は上述のT₁、T₃、T₅………の時間開弁する。以上の
ようにして第１、第２電磁弁（31）（36）が所定時間毎
に交互に開閉する。これと同期してイオン電流測定器
（38）における可動接点（39）が固定接点（41a）（41
b）との間で切換わる。よって今、チューブ（32）にお
ける洩れ検査用ガスの圧力Ｐが第２図Ｃの如く変化する
ものとする。このときリークディテクタ（33）の出力
V₁、すなわち可動接点（39）における出力V₁は第２図Ｄ
のように変化するのであるが、可動接点（39）の固定接
点（41a）（41b）への交互の切換えにより出力V₂、V₃は
第２図Ｆ、Ｅに示すように変化する。即ち交互に第２図
Ｅ、Ｆに示されるようなパルス状の出力が得られるので
あるが、それぞれ出力間においては出力レベルは零であ
る。この出力V₂、V₃は減算器（40）において所定時間毎
に減算され、その結果が積算器（41）で積算され第２図
Ｇに示すような出力V₄が積算器（41）から得られる。

このような状態でガス変調器（34）における大気導入
用チューブ（37）に設けられている図示しないフローコ
ンダクタンス調整機構の調整により第２図Ｇに示される
積算器（41）の出力が零となるように調整される。即ち
洩れ検査用のチューブ（30）の導入端（30a）から分岐
チューブ（32）の排出端（32a）までのフローコンダク
タンスと大気導入用チューブ（37）の大気導入口から分
岐チューブ（32）の排出端（32a）に至るまでのフロー
コンダクタンスはほゞ同一となるように調整される。

この状態においてチューブ（30）の一端（30a）を被
試験体（１）の外面に近接させ洩れ位置を検査すべく移
動させる。今、洩れ位置にありヘリウムの分岐チューブ
（32）内における分圧が所定時間毎に第２図Ｈに示すよ
うに変化したとすれば、リークディテクタ（33）の出力
▲Ｖ^′ _１▼としはこれが第２図Ｉに示すように大気中の
バックグランドとしてのガスに重畳する形となり、これ
が切換可動接点（39）を介して、固定接点（41a）（41
b）に交互に供給され、減算器（40）による減算により
第２図Ｈに示すヘリウムのガス分圧P_Heに対応するリー
クディテクタ（33）の出力分が積算されていく。よって
第２図Ｈに示す分圧P_Heは非常に小さいものであるが、
これが或る時間積分される事により第２図Ｊに示す如く
その積分量▲Ｖ^′ _４▼が増大して行き、これが指針計
（42）にあらわれ、よって確実な洩れを検知する事が出
来る。なお、時々刻々バックグランドのガス分圧が変動
するので、各減算結果もこれに応じて変動するが、検査
前の所定の時間におけるこの積算量はほゞ零とされてい
るので正確な検査結果が得られる。

本発明の第１実施例は以上のように構成され、作用を
行うのであるが、次のような効果を奏するものである。
即ちバックグランドの変動分も積分されるのであるが、
これは或る時間平均するとほゞ零とされるので、或る時
間以上、上述のような積分を行えば正確に洩れとしての
ヘリウムの分圧を検知する事が出来、よってガス洩れの
位置を確実に検知する事が出来る。

第３図は本発明の第２実施例（これは請求項２の発明
の実施例である）による洩れ検査装置を示すものであ
る。なお第１図に対応する部分については同一の符号を
付し、その詳細な説明は省略する。

即ち本実施例によればヘリウムボンベ（２）と被試験
体（１）′の供給口とを結ぶ管路（51）にガス変調器と
しての電磁弁（50）が設けられ、これに変調制御器（3
5）′から第２図Ａに示されるようなパルスが供給され
る。この場合、第２図Ｂに示すパルスは供給されない。
これにより電磁弁（50）が所定時間毎に開閉され出力管
路（52）側には図示するようなパルス状のヘリウムガス
圧力が得られ、これが被試験体（１）′内に導入され
る。また、変調制御器（35′）から電磁弁（50）に供給
されるパルスは、イオン電流器（38）にも供給され、電
磁弁（50）が開弁するときには可動接点（39）は固定接
点（41b）に、電磁弁（50）が閉弁するときには可動接
点（39）は固定接点（41a）に切り換えられるようにさ
れている。減算器（40）では、上記実施例と同様に、固
定接点（41a）に切り換えられるときに得られるV₂と、
固定接点（41b）に切り換えられるときに得られる入力V
₃との間の減算が行なわれ、この減算結果（V₃−V₂）が
所定時間毎に積算器（41）に供給される。従って、ガス
洩れを検知する場合には、リークディテクタ（33）に接
続される検査用チューブ（53）の一端を近接移動させ
る。このとき電磁弁（50）が開弁し、ヘリウムボンベ
（２）からヘリウムが被試験体（１′）に供給される
と、検査用チューブ（53）から吸引されるヘリウムガス
の量は、電磁弁（50）が閉弁した状態よりも多くなり、
すなわち、図示のようなパルスＰが大気ガスのバックグ
ランドに重畳したヘリウムガス圧V₁が得られる。そし
て、イオン電流器（38）に供給される信号によって、電
磁弁（50）が開弁しているときに得られる出力V₃と電磁
弁（50）が閉弁しているときに得られる出力V₂との間で
上述のような減算が行なわれ、この減算結果（V₃−V₂）
により洩れによるヘリウムガスの分圧だけが積分され
て、すなわち積算器（41）で積算されて指針計（42）に
より洩れを検知する事が出来る。すなわち、バッググラ
ンドのガス分圧が変動しても、各減算結果もこれに応じ
て変動するが、所定の時間、減算結果を積分することに
より、この変動量はほぼ零となるため、正確な検査結果
が得られる。

なお本実施例（請求項２の発明の実施例）によれば被
試験体（１）′内は試験時間と共にヘリウムガスの圧力
が高くなっていく。すなわち、（被試験体（１）′に洩
れがある場合、）被試験体（１）′内の圧力の大きさに
比例して、被試験体（１）′から洩れるヘリウムガスの
洩れ量は大きくなるから、第３図に示す被試験体
（１）′に洩れがある場合、電磁弁が閉弁している所定
時間のヘリウムガスの単位時間当りの洩れ量よりも、こ
れに続く、電磁弁が開弁している（このときには、ヘリ
ウムガスが被試験体（１）′内に更に追加して流入され
るため、その内圧値は、その直前の電磁弁が閉弁してい
るときよりも高くなる）所定時間のヘリウムガスの単位
時間当りの洩れ量は、（ごぐわずかであるが）増大した
ものとなる。そのため、第１実施例よりは感度が小さく
なるがより構成が簡単となり、またコンダクタンスの調
整作用を必要としないので操作はより簡単となる。また
電磁弁の数も１箇減らす事が出来るので装置コストをよ
り低下させる事が出来る。

以上、本発明の各実施例について説明したが勿論、本
発明はこれらに限定される事なく、本発明の技術的思想
に基づいて種々の変形が可能である。

例えば以上の実施例では被試験体に供給される洩れ検
査用のガスとしてヘリウムを用いたが勿論他のガスを用
いてもよい。また以上の実施例では変調制御器（35）の
制御信号は第２図Ａ、Ｂで示すように、デューティファ
クタは50％であったが、勿論、他の割合、例えば第４図
に示すように1:2であってもよい。他方の制御信号はこ
れらパルス間に発生すればよい。

〔発明の効果〕

本発明のガス洩れ検査装置によれば、ガス洩れ部位の
ガス洩れ検査用ガスの分圧又は濃度が小さくても、信号
／雑音（S/N比）が向上し、感度よくガス洩れ部位を検
査することができ、しかも検査の時定数を任意に定める
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例によるガス洩れ検査装置の
ブロック図、第２図は同実施例の作用を説明するための
グラフ、第３図は同第２実施例によるガス洩れ検査装置
のブロック図、第４図は変調制御器（35）の制御信号の
変形例を示すタイムチャート、第５図は従来例のガス洩
れ検査装置のブロック図、第６図は第５図におけるリー
クディテクタの詳細を示す断面図及び第７図は他従来例
のガス洩れ検査装置のブロック図である。 なお図において、 （31）（36）（50）……電磁弁 （34）……ガス変調器 （35）（35）′……変調制御器 （38）……イオン電流測定器 （39）……可動接点 （40）……減算器 （41）……積算器

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ガス洩れ検査用ガスを密閉状態にある被試
   験体内に供給し、洩れ検査用チューブの一端を前記被試
   験体の外面に近接して移動させ、該洩れ検査用チューブ
   の他端から排出されるガスを受けて該ガス中における前
   記ガス洩れ検査用ガスの分圧又は濃度を分析する分析器
   を設けたガス洩れ検査装置において、前記洩れ検査用チ
   ューブの途中に大気導入用チューブを連通して接続し、
   前記洩れ検査用チューブの前記一端から前記他端までの
   フローコンダクタンスと前記大気導入用チューブの大気
   導入口から前記他端までのフローコンダクタンスとをほ
   ぼ等しくし、前記接続位置より前記一端側で第１電磁弁
   を前記洩れ検査用チューブ中に設け、前記接続位置より
   前記大気導入口側で第２電磁弁を前記大気導入用チュー
   ブ中に設けて、前記第１電磁弁と前記第２電磁弁とを所
   定時間毎に交互に開閉し、これに応じて前記分析器に前
   記洩れ検査用チューブの一端から導入されるガスと前記
   大気導入用チューブの大気導入口から導入される大気と
   を交互に供給して、該分析器により検出される前記ガス
   洩れ検査用ガスの分圧または濃度を前記所定時間毎の導
   入ガスと導入大気との間で減算し、該減算結果を前記電
   磁弁の開閉の所定回数の時間分、積分することにより前
   記被試験体のガス洩れを検査するようにしたことを特徴
   とするガス洩れ検査装置。
2. 【請求項２】ガス洩れ検査用ガス供給源を密閉状態にあ
   る被試験体の供給口に接続し、前記ガス洩れ検査用ガス
   供給源から前記被試験体にガス洩れ検査用ガスが供給さ
   れたときに、被試験体内の圧力が試験時間と共に上昇す
   る状態において、洩れ検査用チューブの一端を前記被試
   験体の外面に近接して移動させ、該洩れ検査用チューブ
   の他端から排出されるガスを受けて、該ガス中における
   前記ガス洩れ検査用ガスの分圧又は濃度を分析する分析
   器を設けたガス洩れ検査装置において、前記ガス洩れ検
   査用ガス供給源と前記被試験体の前記供給口との間に電
   磁弁を設け、該電磁弁を所定時間毎に開閉し、該電磁弁
   の該所定時間の開弁中において前記分析器により検出さ
   れる前記ガス洩れ検査用ガスの分圧または濃度と、前記
   電磁弁の前記所定時間の閉弁中において前記分析器によ
   り検出される前記ガス洩れ検査用ガスの分圧または濃度
   との間で減算し、該減算結果を前記電磁弁の開閉の所定
   回数の時間分、積分することにより前記被試験体のガス
   洩れを検査するようにしたことを特徴とするガス洩れ検
   査装置。