JP3741373B2 - 容器の漏れ検査方法と装置 - Google Patents

Description

本発明は、容器の漏れ検査方法と装置に係わり、更に詳しくは、ドラム缶のような大型容器の気密性をオゾンガスを用いて短時間に検査する漏れ検査方法と装置に関する。

ドラム缶、燃料タンク等の容器の製造工程や再生工程において、容器の気密性を検査する漏れ検査が不可欠となる。かかる漏れ検査は、従来、液浸法や石鹸法によって一般に行われている。液浸法は、容器内にガスを加圧して封入し、容器を水中に浸して容器の隙間から漏れる気泡により気密性を検査するものである。また、石鹸法は、容器内ガスを加圧して封入し、容器の表面に石鹸水を塗って、容器の隙間から発生する石鹸泡がにより気密性を検査するものである。

しかし、かかる液浸法や石鹸法は、検査に熟練を要するため信頼性が低く、かつ検査後に容器の乾燥や洗浄を必要とする欠点があった。また、エチレン等に有臭ガスを用いて漏れを検出する場合には、センサによる検出能力が低く、例えば約１０ｐｐｍ程度以上の高濃度で検出可能となるため、大量の有臭ガスを必要とし、かつ検査に長時間を必要とする欠点があった。

そこで、本発明の発明者等は、オゾンガスを用いた漏れ検査システムを創案し出願している（特許文献１、未公開）。

特許文献１の「容器のリーク検査方法とリーク検査装置」は、図２に示すように、容器５１のリーク検査装置であって、容器を密閉状態で内部に格納する格納容器５２と、容器または格納容器の一方に連通し加圧または減圧の一方の操作をする加減圧機器５３と、容器または格納容器のうち内圧の高いほうにオゾンガスを供給するオゾンガス供給機器５４
と、容器または格納容器のうち内圧の低い側のオゾン濃度を測定するオゾン濃度検知機器５５とを備え、オゾン濃度が所定の値をこえるときに容器にリークがあると判定するものである。

特願２００１−３８２２７７号明細書

オゾンを検出する半導体ガスセンサは、オゾン感度が高く、１０〜２５０ｐｐｂ（０．０１〜０．２５ｐｐｍ）の希薄なオゾンを短時間（１秒前後）で検出することができる。また、オゾンは、オゾン発生器を用いて空気を原料として放電等により比較的簡単に製造することができる。従って、オゾンガスを用いた漏れ検査システムは、従来の検査法（液浸法や石鹸法）に比較して、信頼性が高く、短時間で検査でき、特別がガスを必要としない、等の特徴を有している。

しかし上述した漏れ検査システムにおいて、被検容器内にオゾンガスを封入し、オゾンガスを封入した容器の外側を気密に保持しかつ外側を減圧してオゾンセンサでオゾンガスの漏れを検出する場合、オゾンガスの漏れ箇所が容器の上部であると、その検出に時間がかかる問題点があった。
すなわち、オゾンガスの分子量は４８であり、空気の分子量約２９より大きいため、オゾンガスは空気より重く、容器の上部（例えば巻き締め部）で漏れたオゾンガスがその比重差で下方に流れ落ちる。従って、当然オゾンセンサは最下部に設置するが、オゾンガスの比重差による下降速度は非常に遅い（例えば約３ｃｍ／ｓ程度）ため、ドラム缶のように容器が大型の場合、上部から漏れたオゾンガスが最下部のオゾンセンサに到達するのに数十秒必要となり、その分、検査時間が余分に必要となる問題点があった。

また、通常のオゾンセンサは、検出部に保護カバーを有し、この保護カバーを通ったガスを検出部で検出する構造であるため、オゾンガスが検出部に達することなくセンサ近傍を通過することがあり、オゾン濃度が高いにもかかわらず検出できなかったり、検出遅れが大きいことがあった。

本発明は、かかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、ドラム缶のような大型容器の上部から漏れが生じる場合でも、短時間にその漏れを検出することができ、かつガスの流れによる検出の不安定性を低減して常に安定した検出ができ、これにより、検査時間を大幅に短縮することができる容器の漏れ検査方法と装置を提供することにある。

本発明によれば、オゾンガスを封入した被検容器を気密に格納する減圧チャンバーと、該チャンバー内を減圧する減圧ポンプと、チャンバー内のガスを下方から吸引し上方に戻して容器の外側に循環下降流を形成するガス循環装置と、該循環下降流のオゾン濃度を検出するオゾン検出器と、を備え、前記ガス循環装置は、吸引したガスをチャンバーの上方に戻す循環ガスラインを有し、前記オゾン検出器は、チャンバー内と連通する凹部を有する本体と、前記凹部内に設置されオゾンを検出する半導体ガスセンサと、前記凹部内に設置され循環下降流を前記半導体ガスセンサのオゾン検出部の表面へ導くガスガイドとを有し、該ガスガイドは、そのガス出口部から出たガスが、前記オゾン検出部の表面に当たってから該ガス出口部と前記半導体ガスセンサとの隙間を通るように配置され、前記本体は、前記隙間を通ったガスを前記循環ガスライン側へ排出する出口穴を有する、ことを特徴とする容器の漏れ検査装置が提供される。

本発明の好ましい実施形態によれば、前記チャンバー内に空気を供給して常圧に戻す空気供給装置を備える。

上記本発明の方法及び装置によれば、ガス循環装置により、容器外側のガスを下方から吸引し上方に戻して容器外側に循環下降流を形成するので、ドラム缶のような大型容器の上部から漏れが生じる場合でも、循環下降流に同伴されてオゾンガスが短時間に最下部のオゾン検出器に到達するので、検査時間を大幅に短縮することができる。

また、オゾン検出器は、循環下降流のオゾン濃度を検出するので、オゾン検出器の設置位置の影響が少なく、安定して精度よくオゾン濃度を検出することができる。なお循環下降流の影響でオゾン濃度が希釈されるが、半導体ガスセンサの検知能力は高く、１０倍程度に希釈しても１００ｐｐｂ（０．１ｐｐｍ）以上の希薄なオゾンを短時間（１秒前後）で検出することができるため、悪影響は生じない。

また、循環下降流を半導体ガスセンサのオゾン検出部に導くガスガイドを有するので、オゾンガスを常に安定して検出部に導くことができ、ガスの流れによる検出の不安定性をなくして常に安定した検出ができる。

以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお各図において、共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。

図１は、本発明の漏れ検査装置の全体構成図である。この図に示すように、本発明の漏れ検査装置１０は、減圧チャンバー１２、減圧ポンプ１４、ガス循環装置１６、空気供給装置１８およびオゾン検出器２０を有する。

減圧チャンバー１２は、この例では下方が開口した容器であり、検査台１３の上にオゾンガスを封入した容器１（例えばドラム缶）を載せ、減圧チャンバー１２を上からかぶせることにより、減圧チャンバー１２内に容器１を気密に格納する。なおこの図で、１２ａは圧力計、１２ｂは覗き窓である。

減圧ポンプ１４は、減圧ライン１５と開閉弁１５ａを介してチャンバー内の空気を排気して内部を大気圧よりわずかに低い圧力（例えば、-０．５ｋｇ／ｃｍｇ前後）まで減圧する。排気した空気は、図示しない中和処理器を介して大気中に排出するのがよい。

ガス循環装置１６は、チャンバー１２内のガスを下方から吸引する循環ブロア１６ａと、吸引したガスをチャンバー１２の上方に戻す循環ガスライン１７と、このラインに設けられた電磁開閉弁１７ａとを有する。このガス循環装置１６は、チャンバー１２内の容器１の外側に、オゾンガスの比重差による下降速度（約３ｃｍ／ｓ程度）より十分早い（例えば約３０ｃｍ／ｓ程度）循環下降流２を形成するように循環ガス量を設定する。

空気供給装置１８は、空気源１８ａとチャンバー１２とを連通する空気ライン１８ｂと、このラインの設けられた空気供給弁１８ｃとを有し、これを開いて検査後のチャンバー１２内に空気源１８ａから空気を供給して常圧に戻すようになっている。なお、空気源１８ａは、大気そのものでも良いが、図示しないバッファタンクに空気を加圧状態で保持し、空気供給装置１８による供給時間を短縮するのが好ましい。

図２は、本発明のオゾン検出器の構成図である。この図において、オゾン検出器２０は、本体２１、オゾン濃度を検出する半導体ガスセンサ２２及びガスガイド２４からなる。
本体２１は、この例ではＯリング２１ａ，２１ｂで気密に連結された３つの部材からなる。この本体２１は、中央部に上部が開口した凹部２３を有し、上部から流入したガス（破線の矢印で示す）が、本体２１の側部に設けられた出口穴２１ｃを通って外部に流出するようになっている。
半導体ガスセンサ２２は、凹部２３の底部にオゾン検出部２３ａを上向きに設置されている。ガスガイド２４は、この例では下方が細くなったテーパ管であり、凹部２３内に設置され、半導体ガスセンサのオゾン検出部２３ａに循環下降流２を導くようになっている。

また本発明において、本体２１の出口穴２１ｃは、循環ブロア１６ａの吸引口に直接連結されており、チャンバー１２内の下方から吸引したガスが、半導体ガスセンサ２２の凹部２３を通り、ガスガイド２４で案内されて、オゾン検出部２３ａの表面に当たり、その後、ガスガイド２４の外側を介して出口穴２１ｃから流出するようになっている。
この構成により、ガス中に含まれるオゾンガスを常に安定して検出部２３ａに導くことができ、ガスの流れによる検出の不安定性をなくして常に安定した検出ができる。

半導体ガスセンサ２２は、オゾン感度が高く、１０〜２５０ｐｐｂ（０．０１〜０．２５ｐｐｍ）の希薄なオゾンを短時間（１秒前後）で検出することができる半導体ガスセンサである。またこの半導体ガスセンサ２２の出力は、制御装置３０に入力され、チャンバー１２内のオゾン濃度を検知し、減圧後一定時間（例えば５秒以内）の間に所定濃度、例えば１０〜５０ｐｐｂ（０．０１〜０．０５ｐｐｍ）以上に達した場合には漏れ有りと判断し、漏れ信号を出力する。

なお、図１において、オゾン検出器２０を底部に２箇所、蓋部に１箇所設けているが、これは不可欠でなく、全体で１箇所のみでも、或いは４箇所以上設けてもよい。

本発明の容器の漏れ検査方法は、上述した装置を用いて、被検容器１内にオゾンガスを予め封入し、減圧チャンバー１２で容器１の外側を気密に覆い、減圧ポンプ１４で容器１の外側を減圧し、ガス循環装置１６で容器外側のガスを下方から吸引し上方に戻して容器外側に循環下降流２を形成し、オゾン検出器２０により循環下降流２のオゾン濃度から漏れの有無を検査する。

図３は、本発明の実施例を示す図である。この図は、縦２０ｃｍ、横１０ｃｍ、高さ９０ｃｍのチャンバーに上部中央から５００ｐｐｍのオゾンガスを供給し、下端中央でその濃度を検出した試験結果である。この図において、横軸はオゾンガス供給開始からの経過時間、縦軸は検出したオゾン濃度である。また図中の破線は、循環下降流のない場合、実線は１０ｃｍ／ｓｅｃの循環下降流がある場合である。

この図から、循環下降流のない場合には、検出までに約３０ｓｅｃを必要としているのに対して、循環下降流がある場合には約５ｓｅｃで検出されており、ドラム缶のような大型容器の上部から漏れが生じる場合でも、検査時間を大幅に短縮することができることがわかる。

図４は、本発明の別の実施例を示す図である。この図は、実施例１において、ガスガイドがない場合（破線）とガスガイドがある場合（実線）を比較したものである。
この図から、ガスガイドがない場合には検出まで２〜３分間を要しており、ガスガイドがある場合には同一条件で約５ｓｅｃで検出している。従って、ガスガイドを設けることにより、オゾンガスを常に安定して検出部に導くことができ、ガスの流れによる検出の不安定性をなくして常に安定した検出を短時間でできることがわかる。

上述したように、本発明の方法及び装置によれば、ガス循環装置により、容器外側のガスを下方から吸引し上方に戻して容器外側に循環下降流を形成するので、ドラム缶のような大型容器の上部から漏れが生じる場合でも、循環下降流に同伴されてオゾンガスが短時間に最下部のオゾン検出器に到達するので、検査時間を大幅に短縮することができる。

また、オゾン検出器は、循環下降流のオゾン濃度を検出するので、オゾン検出器の設置位置の影響が少なく、安定して精度よくオゾン濃度を検出することができる。なお循環下降流の影響でオゾン濃度が希釈されるが、半導体ガスセンサの検知能力は高く、１０倍程度に希釈しても１００ｐｐｂ（０．１ｐｐｍ）以上の希薄なオゾンを短時間（１秒前後）で検出することができるため、悪影響は生じない。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更することができることは勿論である。

本発明の漏れ検査装置の全体構成図である。 本発明のオゾン検出器の構成図である。 本発明の実施例を示す図である。 本発明の別の実施例を示す図である。 特許文献１の構成図である。

符号の説明

１ 容器（ドラム缶）、２ 循環下降流、
１０ 漏れ検査装置、１２ 減圧チャンバー、１３ 検査台、
１４ 減圧ポンプ、１５ 減圧ライン、１５ａ 開閉弁、
１６ ガス循環装置、１６ａ 循環ブロア、
１７ 循環ガスライン、１７ａ 電磁開閉弁、
１８ 空気供給装置、１８ａ 空気源、１８ｂ 空気ライン、１８ｃ 空気供給弁、
２０ オゾン検出器、２１ 本体、２２ 半導体ガスセンサ、
２３ 凹部、２４ ガスガイド、３０ 制御装置

Claims (2)

1. オゾンガスを封入した被検容器を気密に格納する減圧チャンバーと、該チャンバー内を減圧する減圧ポンプと、チャンバー内のガスを下方から吸引し上方に戻して容器の外側に循環下降流を形成するガス循環装置と、該循環下降流のオゾン濃度を検出するオゾン検出器と、を備え、
   前記ガス循環装置は、吸引したガスをチャンバーの上方に戻す循環ガスラインを有し、
   前記オゾン検出器は、チャンバー内と連通する凹部を有する本体と、前記凹部内に設置されオゾンを検出する半導体ガスセンサと、前記凹部内に設置され循環下降流を前記半導体ガスセンサのオゾン検出部の表面へ導くガスガイドとを有し、
   該ガスガイドは、そのガス出口部から出たガスが、前記オゾン検出部の表面に当たってから該ガス出口部と前記半導体ガスセンサとの隙間を通るように配置され、
   前記本体は、前記隙間を通ったガスを前記循環ガスライン側へ排出する出口穴を有する、
   ことを特徴とする容器の漏れ検査装置。
2. 前記チャンバー内に空気を供給して常圧に戻す空気供給装置を備える、ことを特徴とする請求項１に記載の容器の漏れ検査装置。

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