JP3186644B2 - 気体漏洩検査方法 - Google Patents

気体漏洩検査方法

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JP3186644B2 JP12023197A JP12023197A JP3186644B2 JP 3186644 B2 JP3186644 B2 JP 3186644B2 JP 12023197 A JP12023197 A JP 12023197A JP 12023197 A JP12023197 A JP 12023197A JP 3186644 B2 JP3186644 B2 JP 3186644B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、容器の気密性を検
査するための気体漏洩検査方法に係り、特にマスタとの
差圧変化から気密性を検査する差圧方式の気体漏洩検査
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】容器の気密性の検査は、被検査物として
の容器に加圧気体を封じ込め、その圧力変化を監視して
行うのが一般であるが、被検査物に漏れがなくても検査
中に圧力変化が生ずることがある。この原因としては、
テスト圧力を加えることによる被検査物の変形の影響が
大きいが、これ以外にも加圧気体を供給した際の断熱変
化の影響がある。断熱変化は、ジュール・トムソン効果
による温度上昇をもたらし、加圧気体を封じ込めて行う
気密性検査ではその影響を避けることができない。
【0003】そこで従来、漏れのない容器をマスタとし
て用い、このマスタと被検査物とに加圧気体を封じ込め
て、両者の差圧変化から被検査物の漏れを検出する差圧
方式の気体漏洩検査方法が採用されていた。この差圧方
式によれば、断熱変化による温度上昇の影響は、マスタ
と被検査物とに共通に現れるので、被検査物とマスタが
同じ条件であれば両者の差圧がこれによって影響を受け
ることはなく、したがって、両者の差圧変化を監視する
ことで被検査物の漏れを確実に検出できるようになる。
なお、この差圧方式の気体漏洩検査では、マスタと被検
査物とに加圧気体を封じ込める加圧行程、マスタおよび
被検査物内の圧力を安定させる平衡行程、およびマスタ
と被検査物との差圧変化から被検査物の漏れを検出する
検出行程を順に実行している。
【0004】ところで、圧力変化から被検査物の漏洩検
査を行う場合、被検査物とマスタの条件が異なるとき断
熱変化の影響も現れ、また被検査物の温度変化も当然に
影響し、上記差圧変化を監視するだけでは正確に漏洩を
検出することはできない。そこで、例えば特開昭59−
196437号公報には、放射性物質輸送容器等を対象
に、被検査部内の圧力と温度とを同時に検出して、圧力
値に温度変化による補正を加えることが記載されてお
り、これを差圧方式の気体漏洩検査に適用すれば、より
正確に漏洩を検査できることになる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、生産ラ
イン上に上記差圧方式の漏洩検査工程を設定して、いわ
ゆるインラインで漏洩検査を行う場合は、ラインのタク
ト時間に合せて検査時間も短くなる。この場合、上記し
た最終の検出行程としても、極めて短い時間(1〜5
秒)しかとれず、このような短時間の間に温度変化を検
出して、上記公報に記載されたような温度補正を行うこ
とは、実質不可能で、温度補正なしで漏洩検査を行わざ
る得ない状況にあった。
【0006】本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなさ
れたもので、その課題とするところは、短時間の検出行
程の中でも確実に温度補正を行って、正確に気体漏洩を
検査できるようにし、もってインラインへの適用性を高
めた漏洩検査方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、被検査物とマスタとに加圧気体を封じ込め
る加圧行程、気体の供給を止めて被検査物とマスタとの
圧力を安定させる平衡行程、およびマスタと被検査物と
の差圧変化から被検査物の漏れを検出する検出行程を順
に実行する気体漏洩検査方法において、前記平衡行程中
における被検査物内の気体の温度変化を計測して、この
計測結果に基づいて前記検出行程中の温度変化を予測
ると共に、この予測結果に基づいて前記検出行程中にお
ける温度変化による補正量を算出し、この補正量により
前記検出行程で検出した差圧変化を補正することを特徴
とする。
【0008】図3は、被検査物とマスタとに加圧気体を
供給した後の、両者の差圧PD と被検査物内の気体温度
Tとの経時変化を示したものである。被検査物に供給さ
れた加圧気体は、前記ジュール・トムソン効果と被検査
物の温度との両方の影響を受けて加圧行程Aでは大きく
変化するが、この加圧行程Aに続く平衡行程Bでは熱的
に安定し、その温度は時間と共に直線的に低下する。こ
の場合、気体が被検査物に封じ込められた時期(加圧行
程Aの最終時期)ではボイル・シャルルの法則が成立
し、被検査物に封じ込められた気体の絶対圧力をP0
被検査物の内容積を含む検出部分の容積をV、被検査物
内の気体の絶対温度をT0 とすると、下記(1) 式が成立
する。 P0 ・V/T0 =一定 …(1)
【0009】そして、平衡行程B中に、被検査物内の気
体温度がΔTB だけ下がり、かつ圧力もΔPB だけ下が
ったとすると、上記(1) 式より下記(2) 式が成立し、こ
の(2) 式を展開すると、下記(3) 式となる。 P0 ・V/T0 =[P0 −ΔPB ]・V/[T0 −ΔTB ] …(2) ΔPB =P0 ・ΔTB /T0 …(3) ここで、平衡行程Bの時間をtB 、検出行程Cの時間を
C とすると、検出行程Cで予測される圧力変化量ΔP
C は、(3) 式に基づいて下記(4) 式のようになる。 ΔPC =[P0 ・ΔTB /T0 ]×[tC /tB ] …(4)
【0010】一方、平衡行程B中の被検査物内の気体の
温度変化量ΔTBから検出行程C中における温度変化量
ΔTC を予測すると、このΔTC は下記(5) 式のように
なる。 ΔTC =k・ΔTB …(5) この(5) 式の関係は、温度センサにより計測した温度差
と、漏れ検出工程における実際の気体の温度変化による
温度差には一定の相関があるとしたもので、この係数k
は、予め漏れのない被検査物について温度変化を与えた
条件で計測することにより求めることができる。したが
ってこの(5) 式を上記(4) 式に代入して得られる下記
(6) 式における圧力変化量ΔPC は、検出行程Cでの温
度変化によるドリフト量すなわち補正量を表しており、
(7) 式に表すようにこの補正量ΔPC を検出行程Cで検
出したマスタと被検査物との差圧変化量ΔPD から減算
すれば、温度補正した実際の漏れ差圧ΔPL が得られる
ことになる。 ΔPC =[P0 ・ΔTC /kT0 ]×[tC /tB ] …(6) ΔPL =ΔPD −ΔPC …(7)
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基いて説明する。
【0012】図1は、本発明に係る気体漏洩検査方法を
実行するための装置(空気圧回路)を示したものであ
る。同図において、Wは検査対象である被検査物、Mは
比較対象である漏れのないマスタで、両者は、空気圧源
1に対して第1の切換弁(V1)2を介して接続されて
いる。この第1の切換弁2は、空気圧源1に対してマス
タMと被検査物Wとを同時に連通遮断する役割をなすも
ので、その入力ポートには空気圧源1から延ばした主管
路3が、その一対の出力ポートにはマスタMおよび被検
査物Wまで並列に延ばした並列管路4a,4bがそれぞ
れ接続されている。ここで、第1の切換弁2は、常時は
主管路3に対して並列管路4a,4bを遮断する常閉弁
として構成され、その開弁は、第1のパイロット弁5か
らのパイロット圧の導入によってなされるようになって
いる。なお、主管路3にはフィルタ6、リリーフ弁7お
よび圧力計8が介装され、また、各並列管路4a,4b
にはフィルタ9a,9bおよび開閉弁10a,10bが
それぞれ介装されている。
【0013】上記第1の切換弁2とマスタMおよび被検
査物Wとの間を接続する2つの並列管路4aと4bは、
第2の切換弁(V2)11を備えた連絡管路12により
相互に接続され、また、この第2の切換弁11には、第
3の切換弁(V3)13と消音器14とを備えた排気管
路15が接続されている。第2の切換弁11は、マスタ
Mと被検査物Wとを相互に連通して、両者の圧力的な平
衡を早期に達成させる平衡弁として機能するもの、第3
の切換弁13は、マスタMと被検査物Wとを大気に開放
する大気弁として機能するもので、両者は協働してその
機能を達成するようになっている。ここで、第2の切換
弁11は、常時は連絡管路12と排気管路15とを開通
させる常開弁として、第3の切換弁13は、常時は第2
の切換弁11を大気側へ開通させる常開弁としてそれぞ
れ構成され、それらの閉弁は、第2、第3のパイロット
弁16、17からのパイロット圧の導入によってそれぞ
れなされるようになっている。
【0014】しかして、上記並列管路4aと4bとの間
には、マスタMと被検査物Wとの差圧(PD )を検出す
る差圧センサ18が介装され、また、平衡弁(第2の切
換弁)11と大気弁(第3の切換弁)13との間の管路
には、被検査物Wに供給した圧縮空気の絶対圧力(P
0 )を検出する圧力センサ19が接続され、さらに、被
検査物Wには、その内部の空気温度を検出する温度セン
サ(熱電対)20が設けられている。また、被検査物W
に通じる並列回路4bにはオートリークキャリブレータ
21が接続されている。このオートリークキャリブレー
タ21は、被検査物Wの内容積およびこれに通じる管路
4bを含む検出部の容積(V)を検出するためのもの
で、その作動は第4のパイロット弁22からのパイロッ
ト圧の導入によってなされるようになっている。なお、
被検査物Wには、通常、気体を封入するための孔が設け
られているので、この孔を利用して前記温度センサ19
を取付けるようにする。
【0015】また、別途演算装置23が設置され、上記
差圧センサ18、圧力センサ19および温度センサ20
からの信号がこの演算装置23に取込まれるようになっ
ている。演算装置23は、前記各センサ18〜20から
の信号を記憶する機能と、前記記憶した信号に基づいて
前記(2) 〜(7) 式を演算する機能と、前記演算結果に基
づいて被検査物Wの漏れが基準以内であるか否かを判断
する機能とを備えている。
【0016】以下、上記装置による気体漏洩検査につい
て、図2および図3も参照して説明する。スタート信号
により、ステップS1で第1の切換弁(V1)2が開弁
すると共に、大気弁(V3)13が閉弁し、空気圧源1
から送られた圧縮空気(高圧気体)が並列管路4a,4
bを経てマスタMと被検査物Wとに共通に供給され、前
記した加圧行程Aが行われる。この時、平衡弁11は開
弁状態となって、マスタMと被検査物Wとは連絡管路1
2を介して連通しているので、両者の加圧不安定は早期
に解消される。そして、所定時間が経過すると、ステッ
プS2の平衡行程Bに処理が移行し、切換弁(V1)2
と平衡弁(V2)12とが同時に閉弁し、マスタMと被
検査物Wには所定の圧縮空気が各独立に封じ込められ
る。この平衡行程Bの開始と同時に、圧力センサ19お
よび温度センサ20からの出力信号により被検査物W内
の空気の絶対圧力P0 と絶対温度T0 とが検出され、さ
らにオートリークキャリブレータ21により検出部の容
積Vが測定される。
【0017】そして、平衡行程Bが終期に近づくと、そ
の中の所定時間内における温度変化量ΔT B 求めら
れ、ステップS3において、前記平衡行程B中に求めた
温度変化量ΔTB から、前記(5) 式に基づいて検出行程
Cの温度変化量ΔTC を予測演算し、続いてステップS
4において、前記予測結果、上記絶対圧力P 0 、検出行
程Cと平衡行程Bの時間比t C /t B 等から前記(6) 式
に基づいてドリフト量(補正量)ΔPC を演算し、さら
にステップS5において、前記(7) 式に基づいて検出行
程C中における漏れ差圧ΔPL を演算する。その後、ス
テップS6において、前記漏れ差圧ΔPL が予め設定し
た警報値ΔPQ に達しているか否かを判断し、警報値Δ
Q 未満であればステップS7において合格信号をオン
出力し、警報値ΔPQ を超えていれば、処理をステップ
S8に移して不合格信号をオン出力し、検査を終了す
る。なお、検査終了後は、第2、第3の切換弁11、1
3を開いてマスタMおよび被検査物W内を大気に開放す
る。
【0018】このように、平衡行程B中の圧力および温
度の情報に基づいて検出行程C中における温度変化量Δ
B を予測し、かつその温度変化量に応じた補正量ΔP
C を決定するので、検出工程Cが数秒(1〜5秒)程度
の短時間であっても、温度ドリフトを加えて正確に漏れ
差圧を求めることができ、生産ライン上で有効に漏洩検
査を行うことができるようになる。本実施の形態では特
に、平衡弁11を設けてマスタMと被検査物Wとを早期
に圧力平衡させるようにしているので、平衡行程Aの時
間を可及的に短縮することができ、全体の検査時間の短
縮を達成できる。また、各切換弁2、11、13をパイ
ロット操作方式としているので、電磁方式とする場合よ
りも温度影響は少なくなり、検査精度はより向上するよ
うになる。
【0019】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明に係る気
体漏洩検査方法によれば、平衡行程中の圧力および温度
の情報に基づいて検出行程中における温度変化を予測
し、かつその温度変化による補正量を決定するようにし
たので、検出行程が短時間であっても、マスタとの差圧
方式により被検査物の漏れを正確に検査することがで
き、インラインでの漏洩検査が可能になって、その利用
価値は著しく向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に気体漏洩検査を実行するための装置を
示す空気圧回路図である。
【図2】本発明に係る気体漏洩検査の実行手順を示すフ
ローチャートである。
【図3】気体漏洩検査中における差圧と温度との経時変
化を示すグラフである。
【符号の説明】
1 空気圧源 2 切換弁 11 平衡弁 13 大気弁 18 差圧センサ 19 圧力センサ 20 温度センサ 23 演算装置 M マスタ W 被検査物
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−194257(JP,A) 特開 平7−174661(JP,A) 特開 昭59−196437(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01M 3/26

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被検査物とマスタとに加圧気体を封じ込め
    る加圧行程、気体の供給を止めて被検査物とマスタとの
    圧力を安定させる平衡行程、およびマスタと被検査物と
    の差圧変化から被検査物の漏れを検出する検出行程を順
    に実行する気体漏洩検査方法において、前記平衡行程中
    における被検査物内の気体の温度変化を計測して、この
    計測結果に基づいて前記検出行程中の温度変化を予測
    ると共に、この予測結果に基づいて前記検出行程中にお
    ける温度変化による補正量を算出し、この補正量により
    前記検出行程で検出した差圧変化を補正することを特徴
    とする気体漏洩検査方法。
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