JP3151231U - リークテスト装置及び温度測定器 - Google Patents

Abstract

【課題】検査対象の内部空間の圧力変化のうち温度変化に起因する分を補正するリークテスト装置において、コンパクトでかつ内部空間の平均的な温度を測定可能な温度測定器を提供する。【解決手段】検査対象１０の内部空間１１を密閉し、内部空間１１に加圧気体を導入する。内部空間１１の圧力（差圧）を差圧センサ４４にて測定する。併行して、温度測定器８０によって内部空間１１の温度を測定する。これら測定値に基づいて内部空間１１からの加圧気体の漏れを判定する。温度測定器８０は、温度と相関する圧力以外の物理量を測定する測定器本体８１を有する。測定器本体８１の外周にはフィン８４を設ける。【選択図】図１

Description

この考案は、検査対象の内部空間に加圧気体を導入してリークテストを行なう装置及び該装置に用いられる温度測定器に関する。

一般に差圧式のリークテストでは、検査対象の内部空間と基準となる空間とに圧縮エア等の加圧気体を導入した後、この内部空間と基準空間とを互いに遮断して各々閉鎖系とする。検査対象から漏れがあったときは、これが差圧として検出される。これによって、検査対象の良否を判定することができる。

検査対象の内部空間に加圧気体を導入すると、断熱圧縮により昇温し、その後、経時的に放熱し、温度が下がる。また、検査対象が加温又は冷却され周辺の設備や雰囲気との間に温度差があったり、加圧気体が検査対象とは異なる温度であったりすると、検査対象の内部温度が経時的に変動する。このような温度変化も圧変化の原因となる。

そこで、特許文献１に記載のリークテスト方法では、検査対象の内部空間の圧変化だけでなく温度変化をも測定し、圧変化のうち温度変化による分を除く補正を行なっている。これにより、漏れ判定ひいては検査対象の良否判定の精度を高めることができる。

具体的には、例えば、良熱伝導性の感温部材を用意する。感温部材の内部には密閉された圧力室が形成されている。この感温部材を検査対象の内部空間に配置する。感温部材の圧力室に加圧気体を導入する。さらに、検査対象の内部空間（正確には検査対象の内部空間の内壁と感温部材との間の空間部分）に加圧気体を導入する。そして、検査対象の内部空間の圧変化を測定するとともに、圧力室の圧変化を測定する。圧力室の圧変化は、主に検査対象の内部空間の温度変化に起因する。したがって、圧力室の圧変化の測定データに基づいて、検査対象の内部空間の圧変化の測定データを補正し、該圧変化のうち温度変化に起因する分を除くことができる。補正後のデータに基づいて漏れ判定する。

特開２００７−０６４７３７

圧力室はある程度の大きさを要する。また、圧力室への圧力導入系、及び圧力室の圧力検出系等を要する。

本考案は、上記事情に鑑み、 検査対象の内部空間を密閉し、該内部空間内に加圧気体を導入して内部空間の内圧を測定し、この内部空間の圧変化のうち温度変化に起因する分を差し引く補正をし、補正後のデータに基づいて漏れ判定を行なうリークテスト装置において、前記内部空間の温度と相関する物理量（圧力を除く）を測定して前記補正に供する測定器本体を備えたことを特徴とする。
また、検査対象の内部空間を密閉し、該内部空間内に加圧気体を導入して内部空間の内圧を測定し、この内部空間の圧変化のうち温度変化に起因する分を差し引く補正をし、補正後のデータに基づいて漏れ判定を行なうリークテスト装置における、前記温度の測定に用いられる温度測定器であって、前記内部空間の温度と相関する物理量（圧力を除く）を測定する測定器本体を有することを特徴とする。

内部空間の圧力測定値が変化したときは、その圧力変化のうち、温度変化に起因する分を前記物理量の測定値に基づいて差し引く。これにより、判定の正確度を向上させることができる。温度と相関する物理量は、電流、電圧、電気抵抗、バイメタルの変位などである。温度と相関する物理量として圧力を除くことで、温度測定器内に圧力室を設ける必要がなく、温度測定器をコンパクトにできる。また、圧力室への圧力導入系、及び圧力室の圧力検出系が不要になる。

前記測定器本体が、温度に応じて電気抵抗値が変化する抵抗を有する温度測定回路を含む抵抗式温度計であることが好ましい。
温度に応じて電気抵抗値が変わることで温度測定回路の電流又は電圧が変化する。この電流又は電圧を温度と相関する物理量として読み取ることで、圧力データの温度補正を行うことができる。
前記測定器本体は、抵抗式温度計の他、熱電対でもよく、液柱温度計でもよく、バイメタル式温度計でもよく、赤外放射温度計でもよい。
温度と相関する物理量としては、抵抗式温度計における電気抵抗、電流、電圧の他、熱電対における起電力、液柱温度計における水銀液の高さ、バイメタル式温度計におけるバイメタルの変位、赤外放射温度計における測定対象から放射される赤外線強度などが挙げられる。

前記測定器本体の外周にフィンが設けられていることが好ましい。フィンによって内部空間の熱を確実に捕捉して測定器本体に伝達でき、内部空間の温度を確実に測定できる。フィンはある程度の広がりを有するから、内部空間の限定された箇所でなく、内部空間の広い範囲から熱を捕捉できる。したがって、内部空間に温度分布があっても、平均的な温度を測定できる。
前記フィンは、前記測定器本体を囲む円形状であることが好ましい。これによって、測定器本体の周りの全周から熱を捕捉できる。

前記フィンが、前記測定器本体の長手方向に離れて複数設けられていることが好ましい。これによって、フィンを測定器本体の長手方向に分散させて配置できる。ひいては、内部空間の広い範囲から熱を捕捉でき、内部空間の平均的な温度をより確実に測定できる。

本考案によれば、検査対象の内部空間の圧力変化のうち温度変化に起因する分を補正するリークテスト装置において、温度測定器をコンパクトにでき、構成を簡素にできる。また、内部空間の平均的な温度を測定できる。

本考案の一実施形態に係るリークテスト装置の概略構成を示す回路図である。 時間ｔ１におけるワーク（検査対象）の内部空間の温度と差圧との相関関係を例示したグラフである。

以下、本考案の一実施形態を図面にしたがって詳述する。
図１は、リークテスト装置１の回路構成を概略図示したものである。リークテスト装置１のワーク１０（検査対象）は、例えば自動車エンジンのシリンダブロック等である。ワーク１０の内部には、空間１１が形成されている。この実施形態の内部空間１１は、ワーク１０の１の面に開口されている。

ワーク１０は、内部空間１１の開口を下にして台座４上に載置されている。内部空間１１の開口が台座４によって塞がれている。図示は省略するが、台座４には、ワーク１０の下端面との間をシールするＯリング等のシール部材が設けられている。また、ワーク１０は押圧アクチュエータによって下へ押圧され、台座４に強く押し付けられている。これによって、内部空間１１が密閉されている。

図１に示すように、リークテスト装置１は、加圧気体供給源としての圧縮エア源２と、エア圧回路３を有している。圧縮エア源２は、数百ｋＰａオーダーのエア圧を供給できるようになっている。エア圧回路３は、次のように構成されている。
圧縮エア源２からエア圧回路３の共通路３１が延びている。共通路３１には、レギュレータ３２及び開閉弁Ｖ_３１が順次設けられている。レギュレータ３２によって共通路３１の二次圧が調節されるようになっている。共通路３１の下流端から基準圧路３３と検査圧路３４が分岐されている。

基準圧路３３には開閉弁Ｖ_３３が設けられている。基準圧路３３の下流端にエアタンク４５が接続されている。
検査圧路３４には開閉弁Ｖ_３４が設けられている。検査圧路３４の下流端が、ワーク１０の内部空間１１に接続されている。

開閉弁Ｖ_３３とエアタンク４５との間の基準圧路３３からセンサ接続路３３ａが分岐している。開閉弁Ｖ_３４とワーク１０との間の検査圧路３４からセンサ接続路３４ａが分岐している。２つのセンサ接続路３３ａ，３４ａの間に差圧センサ４４（圧力測定器）が設けられている。差圧センサ４４の第１室４４ａがセンサ接続路３４ａに接続されている。差圧センサ４４の第２室４４ｂがセンサ接続路３３ａに接続されている。

リークテスト装置１は、温度測定器８０を更に備えている。温度測定器８０は、測定器本体８１と、集熱部８２を有している。測定器本体８１は、アルミニウムやステンレス等の金属からなる筒状の筐体８１ａを有し、棒状になっている。詳細な図示は省略するが、筐体８１ａの内部に温度測定回路が収容されている。温度測定回路は、温度に応じて電気抵抗値（温度と相関する物理量）が変化する抵抗を含む。抵抗は白金等で構成されている。

測定器本体８１の外周に集熱部８２が設けられている。集熱部８２は、良熱伝導性材料であるアルミニウムにて構成されている。集熱部８２は、軸部８３と、複数のフィン８４を含む。軸部８３は、円筒状になっている。軸部８３の内部に測定器本体８１が挿通されている。軸部８３の内周面が筐体８１ａの外周面に接している。フィン８４は、円形の板状になっている。フィン８４の中心部に軸部８３ひいては測定器本体８１が配置されている。複数のフィン８４は、測定器本体８１の延び方向に離れて配置されている。

温度測定器８０は、台座４に固定され、かつワーク１０の内部空間１１に収容されている。温度測定器８０が内部空間１１の容積の数分の１以上を占めている。

図示は省略するが、リークテスト装置１は、後記のリークテスト方法を実施するための制御手段を更に備えている。制御手段は、開閉弁Ｖ_４１，Ｖ_４２，Ｖ_４３，Ｖ_５１，Ｖ_５３の駆動回路、信号変換回路を含む入出力部、制御プログラムを格納したＲＯＭ、差圧センサ４４，５４による測定データ等を格納するＲＡＭ、漏れ判定（ワークの良否判定）を含む制御動作を行なうＣＰＵ等を有している。

上記構成のリークテスト装置１を用いたリークテスト方法を説明する。このリークテスト方法は、相関関係取得工程と本検査工程を順次実行する。
〔相関関係取得工程〕
相関関係取得工程は、ワーク１０の内部空間１１の圧変化と温度変化の相関関係を求めるものである。この工程で用いるワーク１０は、「相関関係採取対象」を構成する。この相関関係採取対象としてのワーク１０は、後の本検査工程において検査すべきワーク１０と同一構成のものを用いる。漏れが無いことが判明しているワーク１０を用いてもよく、漏れの有無が不明なワーク１０を用いてもよい。ワーク１０と実質的に同構成の擬似ワークを作り、これを用いることにしてもよい。
この相関関係取得工程で用いるワーク１０には、適宜、符号に「Ｘ」を添え、本検査でのワーク１０と区別することにする。

ワーク１０Ｘを台座４にセットし、内部空間１１を密閉する。内部空間１１には温度測定器８０を収容する。

開閉弁Ｖ_３１，Ｖ_３３，Ｖ_３４をすべて開いておく。そして、圧縮エア源２からエア圧回路３に数百ｋＰａの圧縮エア（加圧気体）を導入する。圧縮エアは、基準圧路３３を介してエアタンク４５に導入されるとともに、検査圧路３４を介してワーク１０Ｘの内部空間１１（正確には内部空間１１の内面と温度測定器８０の外面との間）に導入される。

次に、開閉弁Ｖ_３１を閉じる。続いて、開閉弁Ｖ_３３，Ｖ_３４を閉じる。これによって、ワーク１０の内部空間１１及びそれに連なる差圧センサ４４の第１室４４ａと、エアタンク４５及びそれに連なる差圧センサ４４の第２室４４ｂとが、互いに遮断され、それぞれ独立した閉鎖系となる。したがって、差圧センサ４４によって、エアタンク４５の圧力を基準とする内部空間１１の差圧（内部空間１１の内圧情報）を測定できる。

上記開閉弁Ｖ_３３，Ｖ_３４を閉じてから２〜３秒程度の所定のバランス期間を経た時点（時刻ｔ＝ｔ０）で、差圧センサ４４の読みをリセットし、これ以降の差圧変化を測定し記録する。
内部空間１１の差圧変化には、周辺との温度差等による温度変化に起因する成分、断熱圧縮後の放熱による温度変化に起因する成分、内部空間１１からのエア漏れに起因する成分等が含まれている。

上記の差圧測定と併行して、温度測定器８０によって内部空間１１の温度を測定する。

以後、圧縮エア源２からの導入圧力、ワーク１０Ｘの初期温度、雰囲気温度等の条件を種々変更し、上記と同様にして、ワーク１０Ｘの内部空間１１の差圧変化のデータと温度変化のデータをそれぞれ採取する。なお、ワーク１０Ｘは、上記の条件変更に拘わらず同じものを用いることが好ましい。

そして、採取条件ごとの内部空間１１の差圧の経時曲線（内部空間１１の内圧情報）と温度の経時曲線（内部空間１１の温度情報）を見比べ、両者の相関関係を探す。
例えば、時刻ｔ０からある一定の時間ｔ１だけ経過した時点における内部空間１１の差圧と温度をそれぞれピックアップする。時間ｔ１は、２つの経時曲線が互いに似た挙動を示している範囲内で設定するとよい。この時間ｔ１は、任意に設定変更できる。そして、図２に例示するように、内部空間１１の時間ｔ１における温度を横軸ｘとし、内部空間１１の時間ｔ１における差圧を縦軸ｙとしたグラフ上に上記採取条件ごとのピックアップデータをプロットし、最小二乗法等による直線補間を行なう。これによって、内部空間１１の温度ｘと差圧ｙの相関関係を表す一次式（１）を得ることができる。
ｙ＝ａ・ｘ＋ｂ …（１）
式（１）において、ａ、ｂは、それぞれ定数である。
なお、時間ｔ１における温度及び差圧に代えて、ｔ０での温度とｔ１での温度を結ぶ線の傾き及びｔ０での差圧とｔ１での差圧を結ぶ線の傾きをピックアップデータにしてもよく、この場合、上記式（１）と等価の相関関係式が得られる。また、時間ｔ０における温度及び差圧の微分値をピックアップデータにして相関関係式を求めることにしてもよい。或いは、特開２００４−６１２０１に記載されているように、指数関数を用いた近似式を立てて非線形フィッティングを行ない、上記近似式の係数を確定することにしてもよい。

相関関係式（１）の右辺第１項と第２項のうち内部空間１１の温度ｘを含むのは、第１項のみであり、第２項の定数ｂは、内部空間１１の温度変化とは無関係の量である。すなわち、定数ｂは、内部空間１１の差圧変化量のうち温度変化に依存する分を除いたものに相当する。すなわち、定数ｂは、内部空間１１からの漏れに起因する差圧変化成分を表している。したがって、内部空間１１の温度変化と、それのみに起因する差圧変化との相関関係は、次式（２）で表すことができる。
ｙ＝ａ・ｘ …（２）
相関関係取得工程の後、ワーク１０Ｘをリークテスト装置１から外す。

〔本検査工程〕
その後、本検査を行なう。
検査に先立ち、実際に検査すべきワーク１０を、例えば４０℃程度の温洗浄水で洗浄する。これにより、ワーク１０が例えば約４０℃程度に加温される。このワーク１０を台座４にセットし、内部空間１１を密閉する。内部空間１１には温度測定器８０を収容する。
ワーク１０は放熱により温度が漸次低下する。

そして、上記相関関係取得工程と略同様の操作を順次実行する。
すなわち、圧縮エアをワーク１０の内部空間１１とエアタンク４５にそれぞれ導入する。
次に、開閉弁Ｖ_３１を閉じる。続いて、開閉弁Ｖ_３３，Ｖ_３４を閉じる。これによって、ワーク１０の内部空間１１及びそれに連なる差圧センサ４４の第１室４４ａと、エアタンク４５及びそれに連なる差圧センサ４４の第２室４４ｂとを、互いに独立した閉鎖系になる。

上記開閉弁Ｖ_３３，Ｖ_３４を閉じてから所定のバランス期間（２〜３秒程度）を経た時点ｔ０で、差圧センサ４４の読みをリセットし、これ以降の差圧変化を測定し記録する。併行して、温度測定器８０によって内部空間１１の温度を測定する。そして、時間ｔ０から一定時間ｔ１経ったときの差圧センサ４４による内部空間１１の測定差圧Ｄ_１１（内圧情報）と、上記時間ｔ１における温度測定器８０による内部空間１１の測定温度Ｔ_８０（温度情報）とをそれぞれピックアップする。

次いで、内部空間１１の測定差圧Ｄ_１１を、測定温度Ｔ_８０と、上記相関関係取得工程で得られた相関関係式（２）とに基づいて補正する。具体的には、測定温度Ｔ_８０を式（２）の右辺の変数ｘに代入し、内部空間１１の温度起因分の差圧変化量ｙ＝ａ・Ｔ_８０を求める。これを実際の測定差圧Ｄ_１１から差し引く。すなわち、下式の演算を行なう。
Ｄ_ＬＥＡＫ＝Ｄ_１１−ａ・Ｔ_８０ …（３）
これによって、内部空間１１の漏れだけに起因する差圧変化量Ｄ_ＬＥＡＫを得ることができる。

この漏れによる差圧変化量Ｄ_ＬＥＡＫに基づいて、ワーク１０の良否判定を行なう。すなわち、差圧変化量Ｄ_ＬＥＡＫが許容限度以下であれば、ワーク１０を良品と判定する。差圧変化量Ｄ_ＬＥＡＫが許容限度を上回っていれば、ワーク１０を不良品と判定する。

この判定方法によれば、温度変化に起因する差圧変化分が取り除かれているので、判定の正確度を向上させることができる。内部空間１１に温度測定器８０が配置されている分だけ、圧縮エアが充填される空間の容積が小さくなり、漏れに対する感度を高めることができる。
フィン８４によって内部空間１１の熱を確実に捕捉して測定器本体８１に伝達でき、内部空間１１の温度を確実に測定できる。フィン８４は測定器本体８１の周りを全周にわたって囲んでおり、しかも、複数のフィン８４が内部空間１１内に分布して配置されているため、内部空間１１のほぼ全域から熱を偏りなく捕捉できる。したがって、内部空間１１全体の温度を平均的に測定できる。よって、内部空間１１内に温度分布があっても信頼性を確保できる。
温度測定器８０は、温度と相関する物理量として、電流又は電圧（間接的には電気抵抗）を検出する。温度と相関する物理量として圧力を除くことで、温度測定器内に圧力室を設ける必要がなく、温度測定器をコンパクトにでき、圧力室への圧力導入系、及び圧力室の圧力検出系等も省略できる。したがって、ワーク１０の内部空間１１が狭隘であっても容易に対応できる。抵抗式温度計からなる温度測定器８０は、検出された電流又は電圧の値から温度をほぼ一義的に把握できる。測定器本体８１は、電流又は電圧の検出値すなわち検出物理量と温度との相関関係が既知の市販の温度計を用いることができる。したがって、検出物理量と温度との相関関係を採取する工程を省くことができる。

本考案は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の改変をなすことができる。
例えば、 差圧センサ４４に代えて（差圧ではなく）、内部空間１１の圧力そのものを測定する圧力センサを設けてもよい。
温度測定器８０は、圧力式以外であれば抵抗式温度計に限られず、バイメタル式温度計でもよく、液柱温度計でもよく、熱電対式温度計でもよく、放射温度計でもよく、その他の温度計を用いてもよい。
温度測定器８０が、抵抗器等の温度感知部を複数有し、これら温度感知部が互いに離れていてもよい。
集熱部８２は一体物に限られず、フィン８４ごとに分離可能になっていてもよい。温度測定器８０からフィン８４ひいては集熱部８２を省略してもよく、温度測定器８０が測定器本体８１のみで構成されていてもよい。
温度測定器８０は、内部空間１１に収容するのに限られず、内部空間１１の外部に配置してもよく、ワーク１０の外面に設けてもよい。

１ リークテスト装置
２ エア圧源
３ エア圧回路
４ 台座
１０ ワーク（検査対象）
１１ 内部空間
３１ 共通路
３２ レギュレータ
３３ 基準圧路
３３ａ センサ接続路
３４ 検査圧路
３４ａ センサ接続路
４４ 差圧センサ（圧力測定器）
４４ａ 第１室
４４ｂ 第２室
４５ エアタンク
８０ 温度測定器
８１ 測定器本体
８１ａ 筐体
８２ 集熱部
８３ 軸部
８４ フィン
Ｖ_３１，ｖ_３３，ｖ_３４ 開閉弁

Claims (5)

1. 検査対象の内部空間を密閉し、該内部空間内に加圧気体を導入して内部空間の内圧を測定し、この内部空間の圧変化のうち温度変化に起因する分を差し引く補正をし、補正後のデータに基づいて漏れ判定を行なうリークテスト装置において、
   前記内部空間の温度と相関する物理量（圧力を除く）を測定して前記補正に供する測定器本体と、前記測定器本体の外周に設けられたフィンとを有する温度測定器を備えたことを特徴とするリークテスト装置。
2. 検査対象の内部空間を密閉し、該内部空間内に加圧気体を導入して内部空間の内圧を測定し、この内部空間の圧変化のうち温度変化に起因する分を差し引く補正をし、補正後のデータに基づいて漏れ判定を行なうリークテスト装置における、前記温度の測定に用いられる温度測定器であって、
   前記内部空間の温度と相関する物理量（圧力を除く）を測定する測定器本体と、前記測定器本体の外周に設けられたフィンとを有することを特徴とするリークテスト用温度測定器。
3. 前記測定器本体が、温度に応じて電気抵抗値が変化する抵抗を含む温度測定回路を含むことを特徴とする請求項２に記載のリークテスト用温度測定器。
4. 前記フィンが、前記測定器本体を囲む円形状であることを特徴とする請求項３に記載のリークテスト用温度測定器。
5. 前記フィンが、前記測定器本体の長手方向に離れて複数設けられていることを特徴とする請求項２〜４の何れか１項に記載のリークテスト用温度測定器。

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