JP2854534B2 - 中空体の試験方法及び装置 - Google Patents

中空体の試験方法及び装置

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JP2854534B2 JP7035640A JP3564095A JP2854534B2 JP 2854534 B2 JP2854534 B2 JP 2854534B2 JP 7035640 A JP7035640 A JP 7035640A JP 3564095 A JP3564095 A JP 3564095A JP 2854534 B2 JP2854534 B2 JP 2854534B2
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Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、少なくとも１つの空容
器の密封試験及び空容器の圧力荷重に応じた容積変化を
検出する方法と装置に関し、例えばコーヒー包装のよう
な弾力的な空容器について試験する方法と装置に関す
る。 【０００２】 【従来の技術】例えばジュース、コーヒーのような特定
の飲食物又は例えば発泡錠剤のような薬品を包装する
際、包装された製品が大気中の湿気によって汚染される
のを防止するため、包装容器を周囲から密封することが
重要である。その際、容器は、缶や袋のような、一般に
定形又は弾力的な中空容器であり、蓋又は密閉部を備え
ている。これらの蓋又は密閉部は開放可能であるが、閉
じた状態では中空容器内部を密封して閉鎖する必要があ
る。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】この種の容器の製造に
は、例えば溶接方法等の種々の製造法が採用される。こ
のような中空容器の密封度の他に、定形の容器の場合
は、壁特に連結部の剛性が容器の耐久性の重要な基準と
なる。例えば中空容器に溶接継目のような堅い、又は弱
い箇所が存在すると、容器使用中に例えば剛性が異なる
部位が連結された領域で亀裂が生ずる場合がある。本発
明は、簡単な方法で、高い信頼性を以てこのような容器
の試験が可能である中空容器試験方法及び装置を提供す
ることを課題としている。 【０００４】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係る中空体の試験方法は、少なくとも一つ
の中空体（１）を試験する方法であって、予め決められ
た容積の第１空間（２９）に予め決められた圧力（３
５）を供給する工程と、前記第１空間（２９）を、中空
体（１）の容積によって決まる容積を有しかつ初期内部
圧力が大気圧に等しくされた第２空間（３）に接続し
て、前記予め決められた圧力を前記第２空間内に放出さ
せる工程と、前記放出後の第１時点において、前記第２
空間内の大気圧から変位した圧力を前記第２空間との間
に設けられた制御可能な保持ユニットを介して取り出し
て基準圧力とする行程と、前記第１時点より後の第２時
点において、前記第２空間内の圧力を取り出して前記基
準圧力と比較する工程とを具備し、前記予め決められた
圧力を前記第２空間内に放出させる箇所と前記第２空間
から圧力を取り出す箇所とが分離されていることを特徴
とする。 【０００５】また、本発明に係る中空体の試験装置は、
前記中空体のための試験室と、予め決められた容積を有
し圧力源に接続されることにより予め決められた圧力を
供給され得る基準室と、前記基準室を前記試験室に接続
する接続ラインと、２つの入力に供給される２つの信号
の差に基づいて信号を発生する差形成ユニットとを具備
し、前記差形成ユニットの一方の入力は前記試験室に接
続可能とされ、前記差形成ユニットの他方の入力は基準
圧力システムに接続可能とされ、前記接続ラインは閉鎖
弁（３１）を備えた接続線であって、この接続線が前記
試験室に接続された箇所は、前記差形成ユニットの前記
一方の入力が前記試験室に接続される箇所とは異なって
おり、前記基準圧力システムは、前記差形成ユニットの
前記他方の入力と前記試験室（３）との間に設けられた
制御可能な保持手段（２３ａ）により構成されている。 【０００６】前記課題は本発明に基づき、試験室内の空
容器に、空容器内圧と試験室内の圧力との正又は負の差
圧を加え、試験室内の圧力の状態から空容器の密封度及
び（又は）容積変化を判定することにより達成される。 【０００７】場合によって、内容物が充填された中空容
器を試験室内に入れ、試験室内に中空容器の内圧との正
又は負の差圧を、好適には空気である試験用気体の形態
で加え、中空容器の密封度又は漏れ度に従って試験室の
圧力と中空容器の内圧との均圧が生じる過程を観察し、
その時間的経緯から、場合によって存在する漏れの程度
を評価する。更に、中空容器の体積の増加又は減少も試
験室内の圧力に影響を及ぼすので（増加は中空容器内部
から外部へと向かう差圧が加えられた場合、減少は試験
室から中空容器内部へと向かう差圧が加えられた場
合）、試験室内圧から、中空容器壁の弾性が判断でき
る。 【０００８】そこで実施形態の一つにおいては、試験室
内の圧力を一定時間経過後に一定に調整し、そのために
導入された調整圧力値を評価する方法が提案される。試
験される中空容器に漏れがある場合、試験室内の圧力を
一定に維持するためには、試験室へ又は試験室から調整
圧力値として特定量の圧力媒体が時間単位毎に供給又は
排出されるため、この媒体流量が中空容器の漏れ又は弾
性の尺度となる。すなわち、試験室内へ流入する圧力媒
体量、又は中空容器内から外部に向かう差圧の場合に
は、試験室から流出する時間単位毎の圧力媒体量が測定
量として評価される。 【０００９】本発明では、試験室に所定の圧力値を初期
値として付与し、試験室内の圧力の推移を前述の判定基
準に沿って判定するため、別個に設けられた基準室に所
定の圧力を加え、次に前記基準室と試験室とを連通させ
て、試験室内と中空容器内との間に差圧を誘発させるこ
とが提案される。試験室内の圧力は、２つの室が連結さ
れると、両方の室の圧力差および容積の差により決定さ
れる。測定信号を強めるために、試験室にはあらかじめ
大気圧に関する正又は負の圧力を加えておいてもよい。 【００１０】試験室の圧力を評価するため、規定の基準
圧を生成し、次にこの基準圧を基準とした差圧測定に基
づいて評価を行うことが可能である。そのための手段と
して評価に先立ち、先ず試験室と基準圧力保持部とを連
結し、次に基準圧力保持部を試験室から遮断することに
より、基準圧力保持部内の圧力を試験室の圧力変化測定
のための基準圧として使用することが提案される。 【００１１】基準圧力保持部を試験室と連結することに
より、基準圧力保持部内に試験室内と同一の圧力が生ず
る。次に基準圧力保持部を試験室から遮断すると、その
遮断時の試験室内にある圧力値が基準圧力保持部内に残
留され、評価する際の差圧測定用の基準圧となる。 【００１２】試験室内の圧力の評価を、所定の時点でポ
イント方式で行うことによって、極めて簡易に中空容器
を評価することが可能である。所定の時点で、試験室の
内圧が、例えば密封された中空容器に関して予め検出さ
れた目標室内圧と対応するか否かが吟味される。現在の
試験室の内圧を２つ以上の時点で、これらの時点に対応
する目標圧力値と比較することにより、又は、圧力の連
続的な時間推移を目標圧の時間推移と比較することによ
って、特に極めて小さい漏れがある場合に、例えば比較
結果、又は目標値と現在値との差を積算することによ
り、評価の正確さが高まる。 【００１３】更に好ましくは、一定目標力値又は目標圧
力推移が記憶手段により記憶され、前述の試験の際、比
較値として、記録される現在値と比較され、漏れが大き
すぎ、又は堅すぎるかたわみ過ぎる壁部に起因する中空
容器の欠陥が判定される。 【００１４】 【実施例】図１は、参考例として本発明に関連する技術
を示す概略図である。中空容器１は密封度、漏れ、及び
壁の弾性変形により、圧力荷重に応じて容積が変化する
態様を試験する必要がある。中空容器１は、例えば蓋５
によって密閉可能な入口を通して試験室３内に入れられ
る。その際、中空容器１の内部には通常周囲圧Ｐｕと対
応する内圧Ｐi1がかかっている。試験室３を気密に閉鎖
した後、試験室３には圧力媒体源７と接続されることに
より圧力が加えられる。圧力媒体としては、気体、好適
には空気が採用される。それによって試験室３内には中
空容器１内の内圧Ｐi1に対する正又は負の差圧が生ず
る。 【００１５】試験室３内の圧力は図１ではＰ3 の記号で
示されている。試験室３と試験されるべき中空容器１か
ら成る系は、例えば遮断弁９によって圧力媒体源７から
遮断され、放置される。中空容器１が使用される気体に
対して気密であり、その壁が、Ｐ3 とＰi1との差圧から
生ずる力により壁に顕著な変形が起きないような剛さで
ある場合は、図１で概略的に符号１１で示した圧力検出
器、例えば圧電圧力検出器のような機械／電気変換器に
よって、図２で定性的に示した出力信号Ｓ（Ｐ3）が記
録される。 【００１６】図２，図３には時間ｔの経過に応じて、信
号Ｓ（Ｐ3） に対応する試験室３内の圧力並びに中空容
器１内の内圧Ｐi1が定性的に記載されている。時点
ｔ1、即ち、中空容器１が試験室３内に入れられた時点
では、Ｐ3とＰi1は周囲圧Ｐｕと等しい。ｔ1 の時点
で、試験室３に圧力源７により圧力がかかり始め、試験
室３内の圧力が上昇する。上記の場合は、中空容器の壁
が堅く気密であるので、内圧Ｐi1は試験室３内の圧力変
化によって影響は受けない。ｔ2 の時点で圧力源７は試
験室３から遮断され、本例の場合は試験室の圧力Ｐ
3（ａ） は少なくとも略一定を保ち、又、中空容器１内
の内圧Ｐi1（ａ）も同様である。 【００１７】中空容器１の壁が前述の意味に於いて完全
に堅くなく、少なくとも特定の箇所で、加えられた差圧
ΔＰ及びその偏差に従って内外にたわむ時には、中空容
器内部に差圧が向かう場合には鎖線で記入した定性的曲
線Ｐ3（ｂ）ないしＰi1（ｂ）が生ずる。試験室３の方
法に差圧が向かう場合にも同様の状態が生ずる。このよ
うな定性的な特性曲線からわかるように、両方の圧力は
短時間又は長時間の後に、漸近的に異なる一定の限界値
へと接近する傾向を有する。 【００１８】図３には図２と同様なグラフで、中空容器
１に種々の漏れがある場合の状態が示してある。漏れが
比較的小さい場合は、中空容器１の内圧と、試験室３と
中空容器１の間の圧力は定性曲線Ｐ（ｃ）に基づきゆっ
くりと均圧され、漏れが大きくなると例えば曲線Ｐ
（ｄ）で示すように均圧の速度が増す。一般に、無傷の
気密中空容器１の場合に、差圧荷重による中空容器１の
場合により生ずる容量変化を考慮しつつ、例えばＰ
3（ｂ）に示す目標推移Ｐ3が知られれば、検出器１１の
出力側では、現在推移と目標推移とを比較することによ
って試験中の中空容器の密封度ないし欠陥品として評価
すべきか否かが判定される。 【００１９】そのため、図１に基づき、圧力Ｐ3が例え
ば大気圧Ｐｕと対比して測定され、そこで後述する通
り、一定基準圧に対する圧力Ｐ3 の差圧測定が行われ
る。しかし図４に示す別の参考例においては、試験室３
内の圧力が一定に調整され、更に試験室３に流入又は試
験室３から流出する圧力媒体量又は気体量が一定時間毎
に、又は所定時間連続的に測定値として検出される。 【００２０】図４の参考例では、試験すべき中空容器１
を試験室３内に密閉した後、試験室３に圧力媒体源７で
空気を供給あるいは排気し、正圧又は負圧を印加する。
試験室３の内圧の測定値Ｗは、差圧比較器１３によって
基準圧Ｘあるいは基準圧と対応する信号と比較され、差
圧比較器１３は比較結果に対応して標準差圧Δを出力
し、この標準差圧Δは圧力供給源７の制御入力Ｓ7 に伝
達される。これにより、比較結果である標準差圧Δに基
づき、試験室３内の圧力は常に、自動制御装置１５が発
生する目標値Ｘに自動調整される。試験室３に供給され
る時間単位毎の媒体容量は流量計１７によって計測さ
れ、この流量計１７は、例えば所定の時間間隔毎に流量
を積算した信号Ｓ（Δｖ／Δｔ）を出力する。この信号
Ｓ（Δｖ／Δｔ）が中空容器１の評価に用いられる。 【００２１】図５は、図１の参考例を改良した別の参考
例を示す図である。前記各参考例と共通する構成要素に
は同一符号を伏して説明を簡略化する。試験室３は、第
１導管１９を介して例えば圧電検出器のような差圧検出
器２１の第１入力Ｅ19と連結される。また、試験室３
は、遮断弁２５を備えた第２導管２３を介して、差圧検
出器２１の第２入力Ｅ23と連結されている。このような
構成によれば、図３に示すｔR の時点で遮断弁２５を閉
じると、遮断弁２５と入力Ｅ23の間の導管部分２３ａ内
が基準圧力保持部になり、この導管部分２３ａに前記遮
断時における試験室３内の圧力と等しい圧力が留まる。 【００２２】導管部分２３ａ内の前記圧力は基準圧とし
て差圧検出器２１に作用する一方、導管１９は遮断後も
開いた状態に留まるので、差圧検出器２１により、ｔR
の時点での試験室３内の圧力ＰR （基準圧）と実際の試
験室３内の圧力との差圧が測定される。図３を参照する
と明らかであるように、遮断を行うｔR の時点は場合に
応じてｔR’，ｔR”へ変更してもよく、その時点で生ず
る基準圧はそれぞれＰR’，ＰR”となる。 【００２３】次に本発明の実施例を添付図面を参照しつ
つ詳細に説明する。図６は、図５の参考例に、試験室３
に圧力を印加するための好適な実施形態を加えた本発明
に係る中空容器の試験装置の一実施例を示している。こ
の実施例では、例えばポンプ等の試験用圧力気体源７ａ
が、遮断弁２７を介して基準室２９内の基準容積と連結
されている。基準室２９は、別の遮断弁３１を介して試
験室３と連結されている。 【００２４】試験を行うには、先ず弁２７を開き、弁３
１を閉じた状態で圧力気体源７ａから基準室２９に試験
用の気体を充填する。基準室２９の内部では圧力検出器
３３を用いて圧力が測定される。圧力検出器３３により
測定された圧力が、基準信号源３５で調整された基準圧
に達すると、弁２７が閉じられる。次に、遮断弁３１が
開かれ、試験室３と基準室２９が連通され、基準室２９
内と試験室３内の容積に応じて試験用気体の圧力が平衡
する。この平衡段階の後に、図３中の時点ｔ1〜ｔ2の
間、図５について前述したように、差圧検出器２１によ
って差圧の推移が測定される。あるいは、図３に示す所
定の測定時点ｔm において、目標差圧と現在差圧との差
が記録される。 【００２５】図６に示されている通り、差圧検出器２１
の出力は差圧比較器３７の第２入力へ伝達される。差圧
比較器３７の第１入力には、コンピュータのような記憶
装置３９の出力が接続されており、この記憶出力装置３
９からは、その中に予め記憶されている圧力目標値の推
移に対応した信号（標準曲線）が伝達される。これによ
り、差圧比較器３７からは、任意の時点での目標値と実
測値との偏差が出力される。この偏差に基づいて、中空
容器１の完璧さ又は欠陥の有無を判定可能である。勿
論、前述したように、連続的な変化を比較する代わり
に、ｔmに対応する所定の時点で、差圧検出器２１が出力
する現在差圧値と記憶装置３９に記憶された目標値とを
準ポイント方式で比較することも可能である。クロック
制御装置４１は、基準室２９内が一定圧力に達すると解
除され、その後、入力される時間間隔Ｔに基づいて遮断
弁３１，２５並びに、場合によっては目標値制御装置Ｓ
39を制御する。 【００２６】本発明に係る中空容器の密封度試験方法及
び装置によれば、中空容器に生じた広い範囲の漏れを確
実且つ迅速に検知することが可能である。更にそれによ
って、図２に基づいて説明したように、例えば壁部が許
容し得ない程堅い、又は過剰に弾力的である場合のよう
に、期待される状態とは異なる中空容器の形状変化状態
も検知可能である。
【図面の簡単な説明】 【図１】本発明に関連した中空容器試験装置の参考例を
示す概略図である。 【図２】試験室圧力が中空容器内圧よりも高く、かつ中
空容器が圧力で弾性変形する場合における、中空容器内
圧と試験室内圧の経時変化を示すグラフである。 【図３】中空容器内に種々の漏れがある場合における、
中空容器内圧と試験室内圧の経時変化を示すグラフであ
る。 【図４】本発明に関連した中空容器試験装置の別の参考
例を示す概略図である。 【図５】本発明に関連した中空容器試験装置の別の参考
例を示す概略図である。 【図６】本発明に係る中空容器の試験装置の一実施例を
示す概略図である。 【符号の説明】 １ 中空容器 ３ 試験室 ７，７ａ 圧力媒体源 １９，２３ 導管（通路） ２１ 差圧検出器 ２３ａ 基準圧力保持部 ２５，２７，３１ 遮断弁 ２９ 基準室 ３３ 圧力検出器 ３５ 基準信号源 ３７ 差圧比較器 ３９ 記憶装置 ４１ 制御装置

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 １．少なくとも一つの中空体（１）を試験する方法であ
    って、予め決められた容積の第１空間（２９）に予め決
    められた圧力（３５）を供給する工程と、前記第１空間
    （２９）を、中空体（１）の容積によって決まる容積を
    有しかつ初期内部圧力が大気圧に等しくされた第２空間
    （３）に接続して、前記予め決められた圧力を前記第２
    空間内に放出させる工程と、前記放出後の第１時点にお
    いて前記第２空間内の大気圧から変位した圧力を前記第
    ２空間との間に設けられた制御可能な保持ユニットを介
    して取り出して基準圧力とする行程と、前記第１時点よ
    り後の第２時点において、前記第２空間内の圧力を取り
    出して前記基準圧力と比較する工程とを具備し、前記予
    め決められた圧力を前記第２空間内に放出させる箇所と
    前記第２空間から圧力を取り出す箇所とが分離されてい
    ることを特徴とする中空体の試験方法。 ２．前記中空体（１）を、その中空体の内と外との間の
    差圧に曝すことを特徴とする請求項１記載の中空体の試
    験方法。 ３．前記基準圧力および前記第２空間内の前記圧力を、
    前記第２空間の同一の箇所から取り出すことを特徴とす
    る請求項１または２のいずれかに記載の中空体の試験方
    法。 ４．前記第２空間内の圧力に対応した信号を差形成ユニ
    ットの２つの入力に接続し、一方の入力では制御可能な
    保持ユニット（２３ａ）を介して接続することを特徴と
    する請求項１〜３のいずれかに記載の中空体の試験方
    法。 ５．前記差形成ユニットは、その両方の入力を前記第２
    空間に接続された差圧センサーであって、前記保持ユニ
    ットは、前記差圧センサーの一方の入力の圧力線とこの
    圧力線を開閉する閉鎖弁（２５）とにより構成されるこ
    とを特徴とする請求項４記載の中空体の試験方法。 ６．前記比較の結果を、前記中空体の漏れを示す信号と
    して利用することを特徴とする請求項１〜５のいずれか
    に記載の中空体の試験方法。 ７．前記比較の結果を、前記中空体の容積変化を示す信
    号として利用することを特徴とする請求項１〜６のいず
    れかに記載の中空体の試験方法。 ８．前記比較を複数の異なる時間において、または連続
    的に行うことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記
    載の中空体の試験方法。 ９．前記比較の結果を、予め決められた信号値、または
    予め決められた信号推移と比較する工程をさらに具備す
    ることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の中
    空体の試験方法。 １０．前記中空体として弾性を有する中空のコーヒー容
    器を試験することを特徴とする請求項１〜９のいずれか
    に記載の中空体の試験方法。 １１．少なくとも一つの中空体の試験を行うための装置
    であって、前記中空体のための試験室と、予め決められ
    た容積を有し圧力源に接続されることにより予め決めら
    れた圧力を供給され得る基準室と、前記基準室を前記試
    験室に接続する接続ラインと、２つの入力に供給される
    ２つの信号の差に基づいて信号を発生する差形成ユニッ
    トとを具備し、前記差形成ユニットの一方の入力は前記
    試験室に接続可能とされ、前記差形成ユニットの他方の
    入力は基準圧力システムに接続可能とされ、前記接続ラ
    インは閉鎖弁（３１）を備えた接続線であって、この接
    続線が前記試験室に接続された箇所は、前記差形成ユニ
    ットの前記一方の入力が前記試験室に接続される箇所と
    は異なっており、前記基準圧力システムは、前記差形成
    ユニットの前記他方の入力と前記試験室（３）との間に
    設けられた制御可能な保持手段（２３ａ）により構成さ
    れていることを特徴とする中空体の試験装置。 １２．前記差形成ユニットの両方の入力は、前記試験室
    （３）の共通の取り出し口に接続されていることを特徴
    とする請求項１１記載の中空体の試験装置。 １３．前記差形成ユニットは、差圧センサーによって構
    成されていることを特徴とする請求項１１または１２記
    載の中空体の試験装置。 １４．前記差圧センサーの一方の入力は、操作可能な閉
    鎖弁を介して前記試験室に接続されていることを特徴と
    する請求項１３記載の中空体の試験装置。 １５．前記差圧センサーの他方の入力は、前記試験室に
    ラインを介して接続されており、差圧センサーの２つの
    入力に接続された各ラインは、同一箇所で前記試験室に
    接続されていることを特徴とする請求項１４記載の中空
    体の試験装置。 １６．前記差形成ユニットの出力は、操作可能に比較ユ
    ニット（３７）に接続されていることを特徴とする請求
    項１１〜１５のいずれかに記載の中空体の試験装置。 １７．前記比較ユニット（３７）の第２の入力は、一定
    または経時的に変化する信号を発生する基準信号源に接
    続されていることを特徴とする請求項１６記載の中空体
    の試験装置。 １８．タイミングユニットをさらに具備し、このタイミ
    ングユニットによって、以下の工程順で制御されること
    を特徴とする請求項１１〜１７のいずれかに記載の中空
    体の試験装置。前記基準室に予め決められた圧力を供給
    する工程； 前記基準室を前記試験室に接続する工程； 前記基準圧力システムを制御して、基準圧力を保持させ
    る工程；および 前記差形成ユニットの出力信号の評価を可能にする工
    程。 １９．前記試験室は、弾性変形可能な壁を有するコーヒ
    ー容器を受け入れられるように形成されていることを特
    徴とする請求項１１〜１８のいずれかに記載の中空体の
    試験装置。
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