JP3345392B2

JP3345392B2 - エアリーク検出装置

Info

Publication number: JP3345392B2
Application number: JP2000169401A
Authority: JP
Inventors: 彰福島
Original assignee: 株式会社ヒット開発研究所
Priority date: 2000-06-06
Filing date: 2000-06-06
Publication date: 2002-11-18
Anticipated expiration: 2020-06-06
Also published as: JP2001349802A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被測定密閉容器の
エアリーク検出装置及びそれに用いる切換弁、特に、測
定環境や動作環境の変動に左右されず、正確かつ安定し
たエアリーク検出を行うことのできるエアリーク検出装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から内部に空室を残して密閉される
容器が各種の産業分野において用いられている。例えば
マイクロ電子部品であるシールリレーは、プラスチック
容器内に可動接点と励磁コイルとが収納され、この容器
をシールすることによって密封された小型小電力リレー
素子を得ることができる。この様なシールリレーは、容
器内で密閉された空気あるいは不活性ガスがリレーの可
動部やその他の内部部品を安定した状態に保つと共に、
当該内部部品が塵埃等の影響を受けないことから長期間
に渡ってマイクロ電子部品の安定した作動特性を保つこ
とが可能になる。もちろん、密封容器は前述したような
マイクロ電子部品ばかりでなく、医療用、食品用、その
他広範囲の分野に適用可能であり、同様に密閉容器内の
物体の安定化や保護を行うことができる。

【０００３】この様な密封容器は、製造時におけるシー
ル不良、容器自体の破損や通孔その他の存在によって完
全な密封状態を保つことができない場合がある。この様
な密閉状態が害された密閉容器は、エアリークを起こし
ているものとして不良品として確実に除去されなければ
ならない。この判別を行うためにエアリーク検出方法が
幾つか提案されている。

【０００４】以前は、密封容器をフロン液等に浸漬した
状態で加温あるいは減圧をおこない、この時にフロン液
内に生じる気泡を検出してリークの有無が判定されてい
たが、環境保護の観点からフロン液の使用が禁止された
今日では、他の方法によるエアリーク検出が要望されて
いる。例えば、差圧式と称される検出方法では、圧力バ
ランス検出器を挟んで接続された二つの密閉槽を準備
し、一方の密閉槽に被測定密閉容器を収納し、他方の密
閉槽にエアリークの無い基準密閉容器を収納する。この
状態で、各密閉槽を減圧または加圧して同一の一定圧空
間を形成する。もし、被測定密閉容器にリークが存在す
れば、被測定密閉容器の内部空間が密閉槽の内部空間と
同化することになり二つの密閉槽の圧力バランスが崩れ
る。この崩れを検出することによりリークの有無判定を
行うことができる。

【０００５】しかし、この差圧方式の装置においては、
密閉槽内の圧力を安定化させるために充分な平衡時間を
必要とし、検査時間の短縮が計れないという問題があっ
た。また、前記密閉槽の内圧を安定化させるためには、
充分に大きな加圧源或いは減圧源が必要となり、装置が
大型化し、またリーク検査のためのみに大きなエネルギ
ーを必要とするという欠点があった。また、密閉槽内の
圧力が安定した後、徐々にエアリークする非完全リー
ク、いわゆる小リーク、中リークに関しては、圧力バラ
ンスの崩れを検出できるが、完全リーク（大きな穴等に
より激しいリークを起こす大リーク）が存在する場合、
加圧または減圧の開始時には既に被測定密閉容器の内部
空間が密閉槽の内部空間と同化しているため、完全リー
クが正確に検出できない虞がある。

【０００６】そこで、本出願人は、直圧式と称するエア
リーク検出方式を提案している。この直圧式方式を用い
たエアリーク検出装置は、被測定物である密閉容器を収
納可能な所定容積の密閉空間を形成可能な密閉槽であっ
て、所定の初期槽内圧力を有する測定槽と、基準容積を
有し前記初期槽内圧力と異なる基準圧力状態を形成可能
な基準圧力室と、前記測定槽と基準圧力室の選択的な連
通を許容する連通切換機構と、前記測定槽内の圧力を測
定する圧力センサと、前記測定槽と基準圧力室との連通
により変化した測定槽内圧力の圧力変化に基づいて前記
密閉容器のエアリークの有無を判定する判定部と、を含
んでいる。

【０００７】このような構成のエアリーク検出装置によ
れば、密閉容器にエアリークが存在する場合、当該密閉
容器の内部空間が測定槽の内部空間と同化し、実質的な
内部容積が増加するため、測定槽と基準圧力室とが連通
した後に測定槽の到達する圧力がエアリークが存在しな
い場合に対して上昇（基準圧力室を測定槽に対して減圧
した場合）または下降（基準圧力室を測定槽に対して加
圧した場合）する。この圧力変化に基づいてエアリーク
の有無を判定する。この時、測定準備のための測定槽内
の圧力安定化を行う必要が無いので、測定槽と基準圧力
室とを連通させる容易な構成で迅速な判定を行うことが
可能になる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うな直圧式のエアリーク検出装置においては、極僅かな
圧力変化に基づいて判定を行うため、測定槽と基準圧力
室との容積、すなわち測定関連空間の容積は、密閉容器
の内部空間の容積に対して可能な限り小さくすることが
好ましい。しかし、一般には測定槽と基準圧力室を連通
するためにエアチュウーブを使用したり、基準圧力室自
体をエアチューブで構成したりしているため、容積の縮
小を十分に行えないのが現状である。また、エアチュー
ブに代えてブロック状の筐体にエア通路を形成すること
も考えられるが、切換弁との接続を考慮すると通路の形
状が複雑になり、容積の縮小を阻害したり、エア漏れ対
策（例えば通路穿設に伴うめくら蓋等の利用）を十分に
施す必要が生じ、加工の複雑化やブロックの大型化、す
なわち装置の大型化等を招いてしまうという問題があ
る。

【０００９】また、測定槽と基準圧力室との連通を行う
連通切換機構として切換弁を使用しているが、駆動時に
コイル等が発熱する電磁弁等は基準圧力室等の内部エア
の圧力変動を誘発してしまうので使用することは好まし
くない。さらに、通常、電磁弁以外の切換弁、例えば空
気切換弁等を使用する場合、切換弁は切換動作を行うた
めの摺動部を含んでいる。その結果、摺動により発熱を
生じたり、摺動部、特に、エアシールを行うＯリング等
が磨耗したりする。そして、やはり圧力変動を生じた
り、開閉動作不良によるエア漏れを誘発したりして計測
精度の低下を招いてしまうという問題がある。

【００１０】本発明は上記従来の課題に鑑みなされたも
のであり、その目的は、直圧式のエアリーク検出装置に
おいて、容易な構造で圧力の測定関連空間を縮小し僅か
な圧力変化でも正確に検出することを可能にすると共
に、安定して圧力検出を行うことのできる構造を提供す
ることにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記のような目的を達成
するために、本発明は、被測定密閉容器を配置可能な所
定容積の測定空間を有する第一型と、前記第一型と係合
し前記測定空間を選択的に密閉状態にする第二型と、前
記第二型に接続され、当該第二型を介して前記測定空間
に連通し基準圧力状態の基準圧力空間を形成する通路を
有するブロック体と、前記ブロック体に接続され、前記
通路中の所定の位置を選択的に封鎖することにより前記
基準圧力空間の圧力状態を変化させると共に、前記測定
空間に対する通路の連通及び非連通を制御する少なくと
も二つの切換弁と、前記通路に接続され少なくとも通路
内の圧力を所定値に変化させる圧力装置と、前記通路ま
たは測定空間の圧力を測定する圧力センサと、を含み、
前記ブロック体は、少なくとも前記切換弁を取り付ける
第一面及び第二面と、前記第二型を接続する型接続面と
の三面を有し、かつ前記第一面と型接続面及び前記第二
面と型接続面とがそれぞれ非直交に形成されると共に、
前記第一面と型接続面とからブロック体内部に向かって
延びる通路と、前記第二面と型接続面とからブロック体
内部に向かって延びる通路とがそれぞれ一点で連続し、
かつ前記第一面及び第二面でブロック体内部から延びる
通路が端面を露出させた状態で折り返してブロック体内
部に向かう通路を有するブロック体であり、所定圧力状
態の測定空間に対して基準圧力空間が連通した時の圧力
変化に基づいて被測定密閉容器のエアリークの有無を判
定することを特徴とする。

【００１２】この構成によれば、切換弁と第二型を固定
するブロック体の中に形成した通路により基準圧力空間
を形成するためエアチューブ等を使用する必要が無く基
準圧力空間の容積を容易に減少することができる。この
時、ブロック体は少なくとも切換弁を取り付ける第一面
と第二面及び型接続面の三面を有し、その関係が非直交
状態に維持され、第一面側と型接続面側及び第二面側と
型接続面側から延びる各通路は、それぞれ例えばドリル
加工等により容易に一点で連続するので、加工が容易
で、かつめくら蓋等の使用が必要無くシンプルな構造の
ブロック体を形成することができる。また、加工が容易
であるためエア漏れも防止することができる。

【００１３】また、上記のような目的を達成するため
に、上記構成において、前記切換弁は、流体動作弁であ
り、当該切換弁は、流体圧動作し前記通路の端面の少な
くとも一方に対して接離し通路の封鎖を行う第一弾性部
材を有する駆動ロッドと、前記二つの通路端面を包囲し
当該通路を外気に対して遮断しつつ、駆動ロッドのスト
ローク移動を許容する第二弾性部材と、を含むことを特
徴とする。

【００１４】また、上記のような目的を達成するため
に、上記構成において、前記第二弾性部材は、一つまた
は複数のＯリングを積層して形成することを特徴とす
る。

【００１５】また、上記のような目的を達成するため
に、上記構成において、前記切換弁は、流体動作弁であ
り、当該切換弁は、前記通路の端面と一面側で連通し他
面側に延びる連通路を有する弁基台であって、他面側で
連通路の一方を包囲する第一環状突起と、前記第一環状
突起及び他方の連通路を包囲する前記第一環状突起より
突起高さの高い第二環状突起とを有する弁基台と、流体
圧動作し前記第二環状突起と常時当接し、かつ選択的に
第一環状突起に当接し連通路の遮蔽により通路の封鎖を
行う弾性部材を有する駆動ロッドと、を含むことを特徴
とする。

【００１６】この構成によれば、駆動ロッドは、シール
部分に摺動部材を含まないので、弁切換時に発熱や摩耗
が生じることなく、圧力の測定に影響を与えることな
く、測定精度の低下を防止することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
（以下、実施形態という）を図面に基づき説明する。

【００１８】図１は本実施形態のエアリーク検出装置１
０の基本構成概念を説明する概略説明図である。エアリ
ーク検出装置１０は、被測定密閉容器、例えばマイクロ
電子部品であるシールリレー（以下、ワークという）１
２を収納し検査を行う測定槽１４と、当該測定槽１４に
連通切換機構として複数の切換弁（本実施形態では４個
の切換弁Ｖa，Ｖb，Ｖc，Ｖd）を介して接続された減圧
装置１６（圧力装置）と、前記測定槽１４の近傍に配置
され測定槽１４内の槽内（実際は、測定槽１４に接続さ
れている流路）圧力を検出可能な圧力センサ１８と、減
圧装置１６、圧力センサ１８、各切換弁Ｖa，Ｖb，Ｖ
c，Ｖd等の制御及び検出値等に関する演算を行い所定の
判定出力を行う判定部を含む制御部２０等で構成されて
いる。

【００１９】前記測定槽１４は、例えば、ヒンジ等で接
続された上部筐体１４ａ（第二型）と下部筐体１４ｂ
（第一型）で構成された開閉自在なケースで、上部筐体
１４ａと下部筐体１４ｂを接合した状態（閉状態）でほ
ぼ中央部にワーク１２を収納する測定室２２（測定空
間）を形成する。この測定室２２の周囲には、閉状態に
おける当該測定室２２の気密を確保するために、気密シ
ール部材として例えばＯリング２４が配置される。従っ
て、上部筐体１４ａと下部筐体１４ｂとにより、所定容
積の実質的密閉空間を有する測定室２２を形成すること
が可能になる。なお、測定室２２は圧力変化等によっ
て、内壁面が変形したりしないように、上部筐体１４ａ
と下部筐体１４ｂ全体または内壁面が金属や硬質樹脂等
で形成されている。

【００２０】一方、前記減圧装置１６は、真空ポンプ１
６ａとレギュレータ１６ｂを有する減圧タンク１６ｃで
構成され、減圧タンク１６ｃ内を常に所定の圧力に維持
できるように成っている。また、切換弁Ｖa，Ｖb，Ｖd
は、測定槽１４と減圧装置１６とを連通接続する流路２
６を選択的に開閉している。特に、切換弁Ｖaと切換弁
Ｖbとの間に形成される空間は、前記測定槽１４に対し
て、異なる圧力状態を形成可能な基準圧力室（基準圧力
空間）２８を規定している。また、切換弁Ｖcは、大気
開放用の弁であり、流路２６及び測定槽１４の測定室２
２の圧力を大気開放する場合に開かれる。

【００２１】上述のような構成において、測定室２２と
当該測定室２２と内部圧力の異なる基準圧力室２８とを
選択的に連通させることにより、測定室２２内部の圧力
を変化させて、その時の圧力変化状態に応じて、測定室
２２に収納したワーク１２のエアリークの有無を判定す
る。すなわち、ワーク１２の密閉の完全または非完全に
よって、ワーク１２の内部空間１２ａが測定室２２の残
余空間２２ａ（ワーク１２の体積を除いた測定槽１４の
内部空間）と独立または同化する。その結果、測定室２
２の実質的残余空間（残余容積）が変動し、測定室２２
と基準圧力室２８との連通時の到達圧力が変動する。こ
の変動に基づいてエアリークの有無判定を行う。なお、
図１において、測定室２２にワーク１２を配置した場合
に、測定室２２の残余空間２２ａが比較的大きく描かれ
ているが、実際は、測定室２２の容積はワーク１２の体
積より僅かに大きいだけで、ワーク１２の内部空間１２
ａの同化による測定室２２内の空間の変動量が顕著に現
れるようになっている。例えば、ワーク１２の内部空間
１２ａが０．１ｃｃの場合、測定室２２の残余空間２２
ａを１．５ｃｃに設定し、この時の基準圧力室２８の容
量を、例えば、０．８ｃｃに設定する。

【００２２】図２に示す切換弁Ｖa，Ｖb，Ｖc，Ｖdの動
作テーブル表及び、図３に示す測定槽１４の測定室２２
の圧力変化図を用い、図１のエアリーク検出装置１０の
動作を説明する。なお、本実施形態では大気圧は一定で
あるとする。

【００２３】まず、判定準備として、測定槽１４の測定
室２２に判定対象のワーク１２を投入する。この時、制
御部２０は、切換弁Ｖa，Ｖbのみ開く（タイミングＴ
１）。従って、測定槽１４と切換弁Ｖa，Ｖbで規定され
る基準圧力室２８は連通する。続いて、測定槽１４の上
部筐体１４ａと下部筐体１４ｂを密着させ（蓋閉め動
作）、測定槽１４を実質的密閉状態にする。この蓋閉め
動作により測定室２２を含む空間の内部圧力は上昇して
しまうので、制御部２０は、切換弁Ｖa，Ｖbに続いて、
切換弁Ｖcを開放し、測定室２２及び基準圧力室２８の
圧力を大気圧（Ｐ0＝１０１３×１０²Ｐａ）にする（タ
イミングＴ２）。次に、切換弁Ｖa，Ｖcを閉じ、切換弁
Ｖdを開放する（タイミングＴ３）。この操作により、
基準圧力室２８を含む空間が減圧装置１６に接続され、
減圧装置１６で制御される。この時、減圧装置１６で
は、例えば、ＰV＝０．４ｋｇｆ／ｃｍ²（３９２×１０
²Ｐａ）に減圧する。この状態で、切換弁Ｖb，Ｖdを閉
じる。すなわち、全ての切換弁を閉じて、基準圧力状態
値Ｐ1（大気圧から３９２×１０²Ｐａ減圧した状態）の
所定容積（０．８ｃｃ）を有する基準圧力室２８を形成
し、制御部２０は測定準備を完了する（タイミングＴ
４）。

【００２４】制御部２０に測定開始信号が与えられる
と、制御部２０は切換弁Ｖaのみを開放し（タイミング
Ｔ５）、測定槽１４（測定室２２）と基準圧力室２８と
を連通させ、測定槽１４（測定室２２）の内部圧力を変
化（減圧）させる。

【００２５】制御部２０は、切換弁Ｖaのみを開放した
状態で圧力センサ１８を制御して、経過時間Ｂ（切換弁
Ｖaの開放後０．３秒経過）と経過時間Ｃ（切換弁Ｖaの
開放後０．４秒経過）時点の測定室２２の圧力（例えば
ＰXa，ＰXb）を測定する（図３参照）。続いて、制御部
２０は、切換弁Ｖa，Ｖb，Ｖdを所定時間（例えば、経
過時間Ｃ−Ｄ間；０．４秒）開放し、測定室２２を基準
圧力室２８の当初の基準圧力状態値Ｐ1まで減圧し（タ
イミングＴ６）、切換弁Ｖaを閉じて（タイミングＴ
７）、所定時間（例えば、３秒）経過後、測定室２２の
圧力（例えばＰXd）を測定する。この時、ワーク１２に
エアリークが存在しない場合、測定室２２の圧力センサ
１８の測定値はＰXd＝ＰVとなる。さらに、制御部２０
は、ＰXd測定後、所定時間（例えば、２秒）の測定室２
２の圧力（例えば、ＰXc）を測定し、エアリーク判定の
ための圧力測定を終了する。

【００２６】続いて、制御部２０は、エアリーク判定処
理を開始する。ところで、測定槽１４の測定室２２と基
準圧力室２８との間にはボイルシャルルの法則により以
下のような関係が成り立つ。

【００２７】

【数１】この時、Ｐ1＝Ｐ0−ＰV，Ｐ2＝Ｐ0−ＰXであるから、式
１を整理すると、

【数２】となる。なお、測定室２２と基準圧力室２８の接続時に
気体温度が変化するが、所定時間後には安定し変化しな
いものとする。

【００２８】従って、経過時間Ｃで測定された測定室２
２の圧力ＰX（ＰXa）と基準圧力室２８の基準圧力状態
値ＰV（ＰXd）とは、基準圧力室の基準容積Ｖ1と、当該
基準容積Ｖ1にワーク１２を収納した場合の測定室２２
の残余容積Ｖ2を加えた総合容積で規定される固定値と
関連付けることができる。ワーク１２にエアリークが存
在しない場合、すなわちワーク１２が完全に密閉された
『良品』である場合、基準圧力室の基準圧力状態値ＰV
と、基準圧力室２８と測定室２２を連通させた後に測定
される測定室２２の槽内圧力値ＰX（ＰXa）で規定され
る値は、エアリークが存在しない場合の測定室２２の容
積Ｖ1と基準圧力室２８の容積Ｖ2とで規定される値と一
致することになる。例えば、Ｖ1＝０．８ｃｃ、Ｖ2＝
１．５ｃｃの場合、ＰX／ＰVの値がＶ1／（Ｖ1＋Ｖ2）
＝０．８／２．３＝０．３４７８になる。一方、ワーク
１２が完全にリークした『完全リーク品（大リーク）』
である場合、Ｖ1／（Ｖ1＋Ｖ2）＝０．８／２．４＝
０．３３３３になる。従って、エアリークのない良品を
収納した場合の、測定室２２と基準圧力室２８の容積で
規定される固定比Ｖ1／（Ｖ1＋Ｖ2）を判定基準とし
て、それに対応する基準圧力室の基準圧力状態値ＰV
（ＰXd）と測定室２２と連通させた後に測定される測定
室２２の槽内圧力値ＰX（ＰXa）とによる変動比を算出
することにより『良品』か『完全リーク品』かを判定す
ることができる。なお、厳密な判定を行うためには、判
定値として、Ｖ1／（Ｖ1＋Ｖ2）＝０．３４７８の値を
用いることが好ましいが、測定誤差を考慮して、良品と
判定する判定値を例えば、０．３４００に取っておけ
ば、実用的な大リークの判定を良好に行うことができ
る。なお、ＰV，ＰXはほぼ同時期に測定するので、測定
時の大気圧は、ほぼ一定であると見なすことができるの
で、判定は良好に行うことができる。

【００２９】図３には、測定室２２に良品のワーク１２
を収納して測定した場合の圧力変化（図中実線Ａ）と完
全にエアリーク（大リーク）を起こしているワーク１２
を測定室２２に収納して測定を行った場合の圧力変化
（図中破線Ｂ）を示している。図から、大リークを起こ
している場合には、測定室２２内の実質的な容積が増加
するため減圧率が低下していることがわかる。なお、図
３において、経過時間Ａ−Ｃ間で一時的に圧力が低下し
た後再び上昇しているのは、空気を急激に減圧すると空
気が急冷され、この時、急冷された空気は回りの熱を奪
って常温に戻る（断熱膨張）。この温度変化が圧力変化
を引き起こす。その結果上述のような一時的な圧力低下
が発生する。なお、本実施形態においては、大リークを
起こしている場合、経過時間Ｃ後に測定室２２内が基準
圧力室２８の初期圧力に減圧されるので、圧力変化は、
良品と同じになっている。

【００３０】このように、測定室２２と基準圧力室２８
の容積で規定される固定比と測定室２２と基準圧力室２
８とを連通させた後に測定される測定室２２内圧力と被
測定密閉容器を収納した測定室を基準圧力室の基準圧力
状態値にした後所定時間経過後の測定室内圧力とで規定
される変動比とを比較することにより、迅速かつ正確に
大リークの有無判定を行うことができる。

【００３１】続いて、制御部２０は、極僅かずつワーク
１２内のエアが漏れる非完全リークすなわち小リークの
有無を検出する。小リークの場合、リーク量が極僅かで
あるため、測定室２２と基準圧力室２８を連通させて、
測定室２２の圧力を変化させても、連通直後の圧力変化
は、良品と同じ変化を示す。そのため、制御部２０は、
タイミングＴ７で切換弁Ｖaを閉じて、所定時間（例え
ば、３秒；経過時間Ｅ）経過後、に測定した測定室２２
の圧力（ＰXd）と、ＰXd測定後、所定時間（例えば、２
秒；経過時間Ｆ）の測定室２２の圧力（ＰXc）を測定を
用いて、密閉された測定室２２内部の所定時間後の圧力
変化量を測定する。小リークが発生している場合、測定
室２２の内部圧力は、エアリークによって徐々に増加し
ていくので、良品の場合と、その変化率は異なる（小リ
ーク時の圧力変化を図３中三点鎖線Ｃで示す）。測定室
２２の内部圧力を減圧してから所定時間後の圧力変化
（開花時間Ｅ−Ｆ）を測定し良品の場合の圧力変化と比
較することにより、小リークが発生している場合でも適
切なリーク判定を行うことができる。なお、図３中の経
過時間Ｃ−Ｆで測定室２２内の圧力が一度急激に低下し
た後徐々に上昇している。これも前述した断熱膨張によ
るもので、良品のワーク１２の場合も僅かな圧力変化を
起こしている。小リークが存在する場合には、その変化
率がエアリーク分大きくなる。

【００３２】さらに、ワーク１２のエアリークの中に
は、前述した大リークと小リークの中間程度のエアリー
ク、いわゆる中リークが発生する場合がある。この場
合、図３中に一点鎖線Ｄで示すように、中リークは、例
えば図３中の経過時間Ｄ−Ｅまでに完了してしまうもの
である。その結果、小リークを判定する経過時間Ｅ−Ｆ
間では、断熱膨張による圧力変化のみ、すなわち良品
（図３中実線Ａ）と同じ圧力変化を示してしまい、適切
なリーク判定を行うことができなくなる。一方、図３に
示すように、大リークを判定する経過時間Ｃ，Ｅにおけ
るＰX／ＰVの値は、共に増加してしまうので、Ｖ1／
（Ｖ1＋Ｖ2）で規定する固定比（容積比）に対する変動
比（圧力比）による判定は行うことができない（良品と
判断する可能性がある）。そこで、中リークを判定する
ためには、測定室２２と基準圧力室２８とを連通させた
直後（経過時間Ｂ−Ｃ；例えば、０．１ｓ）の圧力変化
に注目する。図３に示すように、中リークを起こしてい
る場合、経過時間Ｂ−Ｃ間でもエアリークにより測定室
２２の内部圧力が良品の場合より上昇する。この短時間
における圧力変化率を良品の場合の圧力変化率と比較す
ることにより中リークの存在判定を行う。

【００３３】以上説明したように、測定室２２に対し
て、所定の基準容積と基準圧力状態値とを有する基準測
定室２８を選択的に接続して測定室２２の圧力変化を観
察することにより、制御部２０は大リーク、中リーク、
小リークといった全てのエアリークを識別自在に確実の
判定することが可能であり、その結果を例えば、『良
品』、『大リーク』、『中リーク』、『小リーク』のよ
うに出力する。この時、測定室２２と基準圧力室２８と
の接続を行い圧力変化を測定するのみなので、容易な構
成で迅速かつ正確な完全リーク及び非完全リークの有無
判定を行うことができる。

【００３４】なお、上述した実施形態では、基準圧力室
２８を減圧する例を説明したが、基準圧力室２８を加圧
状態にして測定室２２の槽内圧力を変化させても同様な
判定を行うことができる。また、測定室２２を大気圧と
したが、基準圧力室２８と異なる圧力状態であれば、減
圧状態でも加圧状態でも本実施形態と同様の効果を得る
ことができる。

【００３５】図４は、図１に示したエアリーク検出装置
１０のさらに具体的な構造を示した説明図である。な
お、図１と同じ機能を有する部材に関しては、同一の符
号を付し、その説明を省略する。

【００３６】測定室２２を有する第一型である下部筐体
１４ｂは昇降機構である例えばエアシリンダ３０によっ
て、昇降自在であり、第二型である上部筐体１４ａに対
して接離することができる。前述したように、測定室２
２の周囲には、上部筐体１４ａと下部筐体１４ｂの閉状
態における測定室２２の気密を確保するために、気密シ
ール部材として例えばＯリング２４が配置される。ま
た、前記上部筐体１４ａには、切換弁Ｖa，Ｖbを接続す
るためのブロック体３２が密着接続可能であり、上部筐
体１４ａ及びブロック体３２には、切換弁Ｖa，Ｖb及び
切換弁Ｖc，Ｖd等により切換可能な流路２６が形成され
ている。さらに、上部筐体１４ａには、圧力センサ１８
が内蔵され、流路２６に接続されている。なお、上部筐
体１４ａにおいて、流路２６は、測定室２２に向かう経
路と切換弁Ｖc，Ｖdを介して減圧装置１６に接続される
経路の２経路が形成され、ブロック体３２に形成され切
換弁Ｖa，Ｖbと接続されている流路２６と接続されてい
る。なお、ブロック体３２において、切換弁Ｖa，Ｖbの
切換動作により流路２６が基準圧力室２８を形成すると
共に、測定室２２に対する基準圧力室２８の連通、非連
通を制御している。また、各切換弁Ｖa〜Ｖdは、制御部
２０（図１参照）によって制御される。

【００３７】ブロック体３２は、図５（ａ）〜（ｃ）に
示すように、少なくも前記切換弁Ｖaを取り付ける第一
面３２ａ及び切換弁Ｖbを取り付ける第二面３２ｂと、
前記上部筐体１４ａを接続する型接続面３２ｃとの三面
を有している。本実施形態においては、ブロック体３２
は金属や硬質樹脂等で形成された略三角柱形状を呈して
いる。このブロック体３２は、図５（ａ）に示すよう
に、上部筐体１４ａを介して測定室２２側、すなわち型
接続面３２ｃから切換弁Ｖa、すなわち、第一面３２ａ
に向かう流路（通路）２６ａと、第一面３２ａから第二
面３２ｂに向かう流路２６ｂを有している。また、第二
面３２ｂから型接続面３２ｃに向かう流路２６ｃを有し
ている。なお、この流路２６ｃは切換弁Ｖc，Ｖdを介し
て減圧装置１６に接続される。図５（ａ），（ｃ）から
明らかなように、前記第一面３２ａと型接続面３２ｃ及
び前記第二面３２ｂと型接続面３２ｃとがそれぞれ非直
交に形成されているので、ブロック体３２に対して、各
流路２６ａ〜２６ｃを形成する場合、各面から垂直に例
えばドリル加工を施すことにより、各流路を一点で連続
させることができる。その結果、容易に連通した流路２
６を形成することができる。なお、流路２６ａ〜２６ｃ
はブロック体３２内部で接触しないようにずらした位置
に形成されている。また、図５（ｂ）に示すようにブロ
ック体３２内部から延びる流路２６ａとブロック体３２
内部に向かう流路２６ｂとは、その端面が第一面３２ａ
で露出した状態で折り返している。同様に、ブロック体
３２内部から延びる流路２６ｂとブロック体３２内部に
向かう流路２６ｃとは、その端面が第二面３２ｂで露出
した状態で折り返している。この第一面３２ａ及び第二
面３２ｂにおける流路２６の折り返し部に切換弁Ｖa，
Ｖbが配置され、選択的な流路２６の封鎖を行ってい
る。

【００３８】このように、略三角柱形状のブロック体３
２に流路２６を形成し、さらに切換弁Ｖa，Ｖb及び上部
筐体１４ａを装着することによりエアリーク検出装置１
０の流路系部分をコンパクトかつシンプルにまとめ上げ
ることが可能になり、測定槽２２と基準圧力室２８との
容積、すなわち測定関連空間の容積は、ワーク１２の内
部空間の容積に対して小さくすることが可能になり、エ
アリークが発生した場合の僅かな圧力変化を正確に検出
することができる。また、各部材を装着するブロック体
３２において、流路２６の形成が容易であり、エア漏れ
の無いシンプルな流路２６を形成することができる。な
お、本実施形態においては、ブロック体３２が略三角柱
形状を呈する場合を例にとり説明したが、第一面３２ａ
と型接続面３２ｃ及び前記第二面３２ｂと型接続面３２
ｃとがそれぞれ非直交に形成されていれば、他の形状で
も同様な効果を得ることができる。

【００３９】図６には、切換弁Ｖa，Ｖb等に使用可能な
流体切換弁（例えば、空気圧切換弁）が示されている。
切換弁Ｖaは、弁切換動作を行う駆動ロッド３４を駆動
するために圧縮空気が出入りする第一圧力室３４ａ及び
第二圧力室３４ｂを有し、第一圧力室３４ａに圧縮空気
が流入し第二圧力室３４ｂから圧縮空気が排出されるこ
とにより駆動ロッド３４が図６において下降し、流路２
６ａが接続された第一ポート３６と流路２６ｂが接続さ
れた第二ポート３８とが分離、すなわち弁閉動作を行
い、逆に第一圧力室３４ａから圧縮空気が排出され第二
圧力室３４ｂに圧縮空気が流入することにより駆動ロッ
ド３４が図６において上昇し、流路２６ａと流路２６ｂ
との連通、すなわち弁開動作を行う。

【００４０】前記駆動ロッド３４の先端部には、第一ポ
ート３６と第二ポート３８の連通を空気圧的に分離する
ための第一弾性部材としてのＯリング４０が第一ポート
３６を包囲するように配置されている。また、駆動ロッ
ド３４の側面にはＯリング４０の外周で第一ポート３６
と第二ポート３８との両方を包囲しつつ、外気と第一ポ
ート３６と第二ポート３８を遮断するように第二弾性部
材として、複数のＯリング４２ａで形成されるＯリング
群４２が配置されている。このＯリング群４２は、図６
から明らかなように、駆動ロッド３４が上昇した状態
で、全てが積層方向に所定の圧縮状態で密着し、外気に
対して第一ポート３６と第二ポート３８を遮断してい
る。また、駆動ロッド３４が下降した状態で、各Ｏリン
グ４２ａがさらに圧縮されＯリング４０による弁閉動作
を可能にしている。すなわち、Ｏリング群４２の圧縮動
作により駆動ロッド３４のストローク量を確保してい
る。もちろん、ストローク量は、Ｏリング４２ａの積層
数により任意に調整可能であり、Ｏリング４２ａの数は
１個以上の数から適宜選択することができる。なお、Ｏ
リング４２ａを複数積層する場合、相互の安定性及び密
着性を維持するためにスペーサ４４を配置することが望
ましい。

【００４１】図６から明らかなように、駆動ロッド３４
において、外気に対するエアシールは、圧縮動作するＯ
リング群４２によって実行されるため、切換弁Ｖaの内
壁面等と摺動するシール部分は存在しない。つまり、従
来のようにシール部材が内壁面等と接触し摺動すること
がないため、摺動部で発熱したり、摺動部が磨耗したり
することはない。その結果、発熱により、エアリーク検
出時に圧力変化を生じたりすることがなく、測定の信頼
性を向上することができる。また、部材の摺動が行われ
ないため、Ｏリング４２ａ等の耐久性が向上し、開閉動
作不良による計測精度の低下を防止することができる。

【００４２】図７には、切換弁Ｖaの他の構造が示され
ている。図７に示す切換弁Ｖaも弁切換動作を行う駆動
ロッド３４を駆動するために圧縮空気が出入りする第一
圧力室３４ａ及び第二圧力室３４ｂを有し、第一圧力室
３４ａに圧縮空気が流入し第二圧力室３４ｂから圧縮空
気が排出されることにより駆動ロッド３４が図７におい
て下降し、流路２６ａが接続された第一ポート３６と流
路２６ｂが接続された第二ポート３８とが分離、すなわ
ち弁閉動作を行う。また、逆に第一圧力室３４ａから圧
縮空気が排出され第二圧力室３４ｂに圧縮空気が流入す
ることにより駆動ロッド３４が図７において上昇し、流
路２６ａと流路２６ｂとの連通、すなわち弁開動作を行
う。

【００４３】図７に示す切換弁Ｖaにおいて、駆動ロッ
ド３４の先端には、弾性部材４６（例えばゴムブロッ
ク）が配置され、切換弁Ｖaの基部を形成する弁基台４
８に形成された第一環状突起５０及び第二環状突起５２
と当接可能になっている。前記弁基台４８は、第一ポー
ト３６と第二ポート３８が形成され、前記弾性部材４６
と対面する側には、第一ポート３６を包囲するように第
一環状突起５０が配置されている。また、第一環状突起
５０及び第二ポート３８を包囲するように第一環状突起
５０の突起高さより高さの高い第二環状突起５２が配置
されている。図７から明らかなように、駆動ロッド３４
の先端に配置された弾性部材４６は、駆動ロッド３４が
上昇時に常時第二環状突起５２に当接し、第一ポート３
６と第二ポート３８とを外気に対し遮断している。この
時、第一ポート３６と第二ポート３８とを連通させ弁開
動作を行う。また、駆動ロッド３４が下降した場合に
は、弾性部材４６が第二環状突起５２に続いてさらに第
一環状突起５０に当接し、第一ポート３６と第二ポート
３８とを分離、すなわち弁閉動作を行う。

【００４４】図７から明らかなように、駆動ロッド３４
において、外気に対するエアシールは、第二環状突起５
２に対して接離する弾性部材４６によって実行されるた
め、切換弁Ｖaの内壁面等と摺動するシール部分は存在
しない。つまり、従来のようにシール部材が内壁面等と
接触し摺動することがないため、摺動部で発熱したり、
摺動部が磨耗したりすることはない。その結果、発熱に
より、エアリーク検出時に圧力変化を生じたりすること
がなく、測定の信頼性を向上することができる。また、
部材の摺動が行われないため、シール部材である弾性部
材４６の耐久性が向上し、開閉動作不良による計測精度
の低下を防止することができる。

【００４５】なお、図７に示した切換弁構造は、図６に
示す切換弁構造に比べて、構造がシンプルであるため、
製造が容易でかつエア漏れ等に対する信頼性も高い。た
だし、駆動ロッド３４のストローク量は、第一環状突起
５０と第二環状突起５２との突起高さに差分のみである
ため、ストロークを極端に大きくすることができない。
そのため、第一ポート３６と第二ポート３８との連通時
の流路を大きく取ることができない。従って、図７の切
換弁構造は比較的流量の少ない装置に適用することが好
ましい。

【００４６】なお、切換弁Ｖc，Ｖdに関しても図６，図
７に示す切換弁構造を採用することが望ましい。

【００４７】また、図６、図７に示した切換弁は、エア
リーク検出装置に限らず、弁動作時の発熱を排除する必
要がある装置や動作部分の耐久性を向上させたい装置に
も適用することが可能で、同様な効果を得ることができ
る。

【００４８】

【発明の効果】本発明によれば、ブロック体及び摺動部
分を有さない切換弁を用いることによりエアリーク検出
装置の小型化及び切換弁の耐久性の向上を行うことが可
能になり、測定環境や動作環境に左右されることなく高
精度で安定したエアリークの検出を行うことができるシ
ンプルな構造のエアリーク検出装置を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係るエアリーク検出装置
の構成概念を説明する説明図である。

【図２】本発明の実施形態に係るエアリーク検出装置
の切換弁の動作タイミングを示すタイミング説明図であ
る。

【図３】本発明の実施形態に係るエアリーク検出装置
を使用したときの各エアリークの発生時の圧力変化を説
明する説明図である。

【図４】本発明の実施形態に係るエアリーク検出装置
の具体的な構造を説明する説明図である。

【図５】本発明の実施形態に係るエアリーク検出装置
のブロック体の構造を説明する説明図である。

【図６】本発明の実施形態に係るエアリーク検出装置
に使用する切換弁の構造を説明する説明図である。

【図７】本発明の実施形態に係るエアリーク検出装置
に使用する切換弁の他の構造を説明する説明図である。

【符号の説明】

１０エアリーク検出装置、１２ワーク、１２ａ内
部空間、１４測定槽、１４ａ上部筐体、１４ｂ下
部筐体、１６減圧装置、１８圧力センサ、２０制
御部、２２測定室、２４Ｏリング、２６流路、２
８基準圧力室、Ｖa，Ｖb，Ｖc，Ｖd 切換弁、３０
エアシリンダ、３２ブロック体。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01M 3/32 F16K 31/122 F16K 31/383 F16K 41/04

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】被測定密閉容器を配置可能な所定容積の
測定空間を有する第一型と、前記第一型と係合し前記測定空間を選択的に密閉状態に
する第二型と、前記第二型に接続され、当該第二型を介して前記測定空
間に連通し基準圧力状態の基準圧力空間を形成する通路
を有するブロック体と、前記ブロック体に接続され、前記通路中の所定の位置を
選択的に封鎖することにより前記基準圧力空間の圧力状
態を変化させると共に、前記測定空間に対する通路の連
通及び非連通を切り換える少なくとも二つの切換弁と、前記通路に接続され少なくとも通路内の圧力を所定値に
変化させる圧力装置と、前記通路または測定空間の圧力を測定する圧力センサ
と、を含み、前記ブロック体は、少なくとも前記切換弁を取り付ける
第一面及び第二面と、前記第二型を接続する型接続面と
の三面を有し、かつ前記第一面と型接続面及び前記第二
面と型接続面とがそれぞれ非直交に形成されると共に、
前記第一面と型接続面とからブロック体内部に向かって
延びる通路と、前記第二面と型接続面とからブロック体
内部に向かって延びる通路とがそれぞれ一点で連続し、
かつ前記第一面及び第二面でブロック体内部から延びる
通路が端面を露出させた状態で折り返してブロック体内
部に向かう通路を有するブロック体であり、所定圧力状態の測定空間に対して基準圧力空間が連通し
た時の圧力変化に基づいて被測定密閉容器のエアリーク
の有無を判定することを特徴とする密閉容器のエアリー
ク検出装置。
【請求項２】請求項１記載のエアリーク検出装置にお
いて、前記切換弁は、流体動作弁であり、当該切換弁は、流体圧動作し前記通路の端面の少なくとも一方に対して
接離し通路の封鎖を行う第一弾性部材を有する駆動ロッ
ドと、前記二つの通路端面を包囲し当該通路を外気に対して遮
断しつつ、駆動ロッドのストローク移動を許容する第二
弾性部材と、を含むことを特徴とするエアリーク検出装置。
【請求項３】請求項２記載のエアリーク検出装置にお
いて、前記第二弾性部材は、一つまたは複数のＯリングを積層
して形成することを特徴とするエアリーク検出装置。
【請求項４】請求項１記載のエアリーク検出装置にお
いて、前記切換弁は、流体動作弁であり、当該切換弁は、前記通路の端面と一面側で連通し他面側に延びる連通路
を有する弁基台であって、他面側で連通路の一方を包囲
する第一環状突起と、前記第一環状突起及び他方の連通
路を包囲する前記第一環状突起より突起高さの高い第二
環状突起とを有する弁基台と、流体圧動作し前記第二環状突起と常時当接し、かつ選択
的に第一環状突起に当接し連通路の遮蔽により通路の封
鎖を行う弾性部材を有する駆動ロッドと、を含むことを特徴とするエアリーク検出装置。