JP5314386B2 - 密閉容器のリーク検出システム及びリーク検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、密閉容器のリーク検出システム及びリーク検出方法に関する。

従来より、各種産業分野において、内容物の安定化や保護を行う目的で密閉容器が使用されている。このような密閉容器の中には、製造時におけるシール不良や容器自体の破損等に起因したエアリークが生じるものが含まれる場合がある。このため、現在においては、密閉容器のエアリークを検出するための方法が種々提案されている。

例えば、リーク検出対象である被測定密閉容器をリーク検出用のチャンバの内部に配置し、チャンバを密閉した後にチャンバ内部の圧力を測定し、測定した圧力の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、いわゆる直圧式と称されるリーク検出方法が提案されている。但し、このような直圧式のリーク検出方法においては、判定の基準となるチャンバ内部の圧力が測定環境（例えばチャンバ外部の温度や湿度）の変化に大きく左右されてしまうため、正確なリーク検出が困難となる場合がある。

そこで、近年においては、いわゆる差圧式と称されるリーク検出方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。差圧式のリーク検出方法は、配管を介して２つの密閉槽を接続し、一方の密閉槽の内部に被測定密閉容器を配置し、双方の密閉槽の内部の圧力を同一に設定した後、所定時間経過後におけるこれら２つの密閉槽の内部の圧力差が所定の閾値を超えた場合に、被測定密閉容器にエアリークが発生したものと判定する方法である。このような差圧式のリーク検出方法は、２つの密閉槽の圧力バランスの崩れに基づいてエアリークの有無を判定するものであるため、測定環境の変化によってリーク検出結果が大きく左右されることは少ないものと考えられる。
特開平３−７７０４１号公報

ところで、前記した差圧式のリーク検出方法においては、被測定密閉容器が配置される密閉槽を含む検査空間の圧力を所定の目標値に設定するために、検査空間に検査用流体を流入させて検査空間の圧力を上昇させる（又は検査空間から検査用流体を流出させて検査空間の圧力を低下させる）必要がある。このような圧力設定を行う際に、従来は、検査空間の圧力を検出し、この検出した圧力に基づいて圧力制御弁の開度を制御することにより、検査空間の圧力を徐々に上昇（低下）させて目標値に到達させていた。しかし、このような従来の圧力設定方式を採用すると、圧力設定に相当の時間がかかるため、リーク検出対象となる被測定密閉容器が長時間高圧（低圧）に晒されてしまうという問題があった。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、リーク検出対象となる被測定密閉容器が高圧又は低圧に晒される時間を大幅に短縮することができるリーク検出システム（方法）を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明に係る第１のリーク検出システムは、開口部を有しこの開口部への施蓋により密閉されるように構成された第１の被測定密閉容器の内部と、第１の被測定密閉容器の開口部に末端が接続されたリーク検査用配管の内部と、を含む第１の検査空間に対して検査用流体を流入又は流出させることにより、第１の検査空間の圧力を大気圧とは異なる所定の目標値に設定して第１の被測定密閉容器のリークを検出するシステムであって、第１の検査空間に対して流入又は流出する検査用流体の流量を調整するマスフローコントローラと、所定流量の検査用流体を第１の検査空間に対して流入又は流出させるようにマスフローコントローラを制御することにより、第１の検査空間の圧力を目標値に近い所定の近似目標値に到達させる流量制御手段と、第１の検査空間の圧力を検出する圧力検出手段と、第１の検査空間の圧力を制御する圧力制御弁と、第１の検査空間の圧力が近似目標値に到達した時点から、圧力検出手段で検出した圧力に基づいて圧力制御弁を制御することにより、第１の検査空間の圧力を目標値に到達させる圧力制御手段と、を備えるものである。

また、本発明に係る第１のリーク検出方法は、開口部を有しこの開口部への施蓋により密閉されるように構成された第１の被測定密閉容器の内部と、第１の被測定密閉容器の開口部に末端が接続されたリーク検査用配管の内部と、を含む第１の検査空間に対して検査用流体を流入又は流出させることにより、第１の検査空間の圧力を大気圧とは異なる所定の目標値に設定して第１の被測定密閉容器のリークを検出する方法であって、第１の検査空間に対して流入又は流出する検査用流体の流量を調整するマスフローコントローラと、第１の検査空間の圧力を検出する圧力検出手段と、第１の検査空間の圧力を制御する圧力制御弁と、を採用し、所定流量の検査用流体を第１の検査空間に対して流入又は流出させるようにマスフローコントローラを制御することにより、第１の検査空間の圧力を目標値に近い所定の近似目標値に到達させる流量制御工程と、第１の検査空間の圧力が近似目標値に到達した時点から、圧力検出手段で検出した圧力に基づいて圧力制御弁を制御することにより、第１の検査空間の圧力を目標値に到達させる圧力制御工程と、を含むものである。

かかる構成及び方法を採用すると、施蓋により密閉される第１の被測定密閉容器（例えばペットボトル等の容器）の内部を含む第１の検査空間の圧力を所定の目標値に設定する際に、最初にマスフローコントローラを用いて所定流量の検査用流体を第１の検査空間に対して流入（流出）させて第１の検査空間の圧力を目標値に近い近時目標値に逸早く到達させ、しかる後、圧力制御弁を用いて第１の検査空間の圧力を制御して最終的に目標値に到達させることができる。従って、最初から圧力制御弁を用いて第１の検査空間の圧力を目標値に設定する場合と比較して、圧力設定に要する時間を大幅に短縮することができる。この結果、リーク検出対象の容器が高圧（低圧）に長時間晒されることを抑制することができるため、この容器の損傷や破損を防ぐことができる。

また、本発明に係る第２のリーク検出システムは、予め密閉された第２の被測定密閉容器がその内部に配置されるとともに開口部を有するリーク検査用チャンバと、リーク検査用チャンバの開口部に末端が接続されるリーク検査用配管と、を備え、リーク検査用チャンバの内部とリーク検査用配管の内部とを含む第２の検査空間に対して検査用流体を流入又は流出させることにより、第２の検査空間の圧力を大気圧とは異なる所定の目標値に設定して第２の被測定密閉容器のリークを検出するシステムであって、第２の検査空間に対して流入又は流出する検査用流体の流量を調整するマスフローコントローラと、所定流量の検査用流体を第２の検査空間に対して流入又は流出させるようにマスフローコントローラを制御することにより、第２の検査空間の圧力を目標値に近い所定の近似目標値に到達させる流量制御手段と、第２の検査空間の圧力を検出する圧力検出手段と、第２の検査空間の圧力を制御する圧力制御弁と、第２の検査空間の圧力が近似目標値に到達した時点から、圧力検出手段で検出した圧力に基づいて圧力制御弁を制御することにより、第２の検査空間の圧力を目標値に到達させる圧力制御手段と、を備えるものである。

また、本発明に係る第２のリーク検出方法は、予め密閉された第２の被測定密閉容器がその内部に配置されるとともに開口部を有するリーク検査用チャンバと、リーク検査用チャンバの開口部に末端が接続されるリーク検査用配管と、を採用し、リーク検査用チャンバの内部とリーク検査用配管の内部とを含む第２の検査空間に対して検査用流体を流入又は流出させることにより、第２の検査空間の圧力を大気圧とは異なる所定の目標値に設定して第２の被測定密閉容器のリークを検出する方法であって、第２の検査空間に対して流入又は流出する検査用流体の流量を調整するマスフローコントローラと、第２の検査空間の圧力を検出する圧力検出手段と、第２の検査空間の圧力を制御する圧力制御弁と、を採用し、所定流量の検査用流体を第２の検査空間に対して流入又は流出させるようにマスフローコントローラを制御することにより、第２の検査空間の圧力を目標値に近い所定の近似目標値に到達させる流量制御工程と、第２の検査空間の圧力が近似目標値に到達した時点から、圧力検出手段で検出した圧力に基づいて圧力制御弁を制御することにより、第２の検査空間の圧力を目標値に到達させる圧力制御工程と、を含むものである。

かかる構成及び方法を採用すると、予め密閉してある第２の被測定密閉容器（例えば缶詰の缶等の容器）を配置したリーク検査用チャンバの内部を含む第２の検査空間の圧力を所定の目標値に設定する際に、最初にマスフローコントローラを用いて所定流量の検査用流体を第２の検査空間に対して流入（流出）させて第２の検査空間の圧力を目標値に近い近時目標値に逸早く到達させ、しかる後、圧力制御弁を用いて第２の検査空間の圧力を制御して最終的に目標値に到達させることができる。従って、最初から圧力制御弁を用いて第２の検査空間の圧力を目標値に設定する場合と比較して、圧力設定に要する時間を大幅に短縮することができる。この結果、リーク検出対象の容器が高圧（低圧）に長時間晒されることを抑制することができるため、この容器の損傷や破損を防ぐことができる。

前記リーク検出システムにおいて、リーク検査用配管に圧力制御弁を設けるとともに、圧力制御弁を迂回するようにリーク検査用配管に接続されたバイパス配管にマスフローコントローラを設けることができる。

また、前記リーク検出システムにおいて、リーク検査用配管の圧力制御弁下流側の位置にバッファタンクを設けることが好ましい。

かかる構成を採用すると、圧力制御弁の下流側にバッファタンクが設けられているので、圧力制御弁による圧力制御（例えば圧力検出手段で検出した圧力に基づくフィードバック制御）の際にハンチングが発生することを抑制することができる。

また、前記リーク検出システムにおいて、リーク検査用配管の圧力制御弁下流側の位置から分岐する分岐配管と、分岐配管に設けられた第２のマスフローコントローラと、を備えることもできる。

かかる構成を採用すると、圧力制御弁の下流側に応答速度の速いマスフローコントローラが設けられているので、圧力制御弁による圧力制御を迅速にかつ高精度に行うことができる。また、検査空間に対して検査用流体が過剰に流入（流出）したような場合においても、このマスフローコントローラにより、検査空間の圧力が過剰に変化することを未然に防ぐことが可能となる。

また、本発明に係る第３のリーク検出システムは、開口部を有しこの開口部への施蓋により密閉されるように構成された第１の被測定密閉容器の内部と、第１の被測定密閉容器の開口部に末端が接続されたリーク検査用配管の内部と、を含む第１の検査空間に対して検査用流体を流入又は流出させることにより、第１の検査空間の圧力を大気圧とは異なる所定の目標値に設定して第１の被測定密閉容器のリークを検出するシステムであって、第１の検査空間に対して流入又は流出する検査用流体の流量を調整するマスフローコントローラと、所定流量の検査用流体を第１の検査空間に対して流入又は流出させるようにマスフローコントローラを制御することにより、第１の検査空間の圧力を前記目標値に到達させる流量制御手段と、を備えるものである。

また、本発明に係る第３のリーク検出方法は、開口部を有しこの開口部への施蓋により密閉されるように構成された第１の被測定密閉容器の内部と、第１の被測定密閉容器の開口部に末端が接続されたリーク検査用配管の内部と、を含む第１の検査空間に対して検査用流体を流入又は流出させることにより、第１の検査空間の圧力を大気圧とは異なる所定の目標値に設定して第１の被測定密閉容器のリークを検出する方法であって、第１の検査空間に対して流入又は流出する検査用流体の流量を調整するマスフローコントローラを採用し、所定流量の検査用流体を第１の検査空間に対して流入又は流出させるようにマスフローコントローラを制御することにより、第１の検査空間の圧力を前記目標値に到達させる流量制御工程を含むものである。

かかる構成及び方法を採用すると、施蓋により密閉される第１の被測定密閉容器（例えばペットボトル等の容器）の内部を含む第１の検査空間の圧力を所定の目標値に設定する際に、マスフローコントローラを用いて所定流量の検査用流体を第１の検査空間に対して流入（流出）させて第１の検査空間の圧力を目標値に逸早く到達させることができる。従って、最初から圧力制御弁を用いて第１の検査空間の圧力を目標値に設定する場合と比較して、圧力設定に要する時間を大幅に短縮することができる。この結果、リーク検出対象の容器が高圧（低圧）に長時間晒されることを抑制することができるため、この容器の損傷や破損を防ぐことができる。また、かかる構成及び方法を採用すると、圧力制御弁や圧力センサを使用することなく第１の検査空間の圧力設定を実現させることができる。従って、圧力制御弁や圧力センサの応答遅れや故障が発生した場合においても、リーク検出対象の容器を保護することが可能となる。

また、本発明に係る第４のリーク検出システムは、予め密閉された第２の被測定密閉容器がその内部に配置されるとともに開口部を有するリーク検査用チャンバと、リーク検査用チャンバの開口部に末端が接続されるリーク検査用配管と、を備え、リーク検査用チャンバの内部とリーク検査用配管の内部とを含む第２の検査空間に対して検査用流体を流入又は流出させることにより、第２の検査空間の圧力を大気圧とは異なる所定の目標値に設定して第２の被測定密閉容器のリークを検出するシステムであって、第２の検査空間に対して流入又は流出する検査用流体の流量を調整するマスフローコントローラと、所定流量の検査用流体を第２の検査空間に対して流入又は流出させるようにマスフローコントローラを制御することにより、第２の検査空間の圧力を前記目標値に到達させる流量制御手段と、を備えるものである。

また、本発明に係る第４のリーク検出方法は、予め密閉された第２の被測定密閉容器がその内部に配置されるとともに開口部を有するリーク検査用チャンバと、リーク検査用チャンバの開口部に末端が接続されるリーク検査用配管と、を採用し、リーク検査用チャンバの内部とリーク検査用配管の内部とを含む第２の検査空間に対して検査用流体を流入又は流出させることにより、第２の検査空間の圧力を大気圧とは異なる所定の目標値に設定して第２の被測定密閉容器のリークを検出する方法であって、第２の検査空間に対して流入又は流出する検査用流体の流量を調整するマスフローコントローラを採用し、所定流量の検査用流体を第２の検査空間に対して流入又は流出させるようにマスフローコントローラを制御することにより、第２の検査空間の圧力を前記目標値に到達させる流量制御工程を含むものである。

かかる構成及び方法を採用すると、予め密閉してある第２の被測定密閉容器（例えば缶詰の缶等の容器）を配置したリーク検査用チャンバの内部を含む第２の検査空間の圧力を所定の目標値に設定する際に、マスフローコントローラを用いて所定流量の検査用流体を第２の検査空間に対して流入（流出）させて第２の検査空間の圧力を目標値に逸早く到達させることができる。従って、最初から圧力制御弁を用いて第２の検査空間の圧力を目標値に設定する場合と比較して、圧力設定に要する時間を大幅に短縮することができる。この結果、リーク検出対象の容器が高圧（低圧）に長時間晒されることを抑制することができるため、この容器の損傷や破損を防ぐことができる。また、かかる構成及び方法を採用すると、圧力制御弁や圧力センサを使用することなく第２の検査空間の圧力設定を実現させることができる。従って、圧力制御弁や圧力センサの応答遅れや故障が発生した場合においても、リーク検出対象の容器を保護することが可能となる。

本発明によれば、リーク検出対象となる被測定密閉容器が高圧又は低圧に晒される時間を大幅に短縮することができるリーク検出システム（方法）を提供することが可能となる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係るリーク検出システムについて説明する。

[第１実施形態]
本発明の第１実施形態として、開口部への施蓋により密閉されるように構成されたペットボトル等の第１の被測定密閉容器（以下、「第１密閉容器」という）のリークを検出するリーク検出システム１について説明することとする。まず、図１〜図３を用いて、本実施形態に係るリーク検出システム１の構成について説明する。

リーク検出システム１は、図１に示すように、リーク検査用配管２、図示されていない空気供給源からリーク検査用配管２に供給される空気（検査用流体）を遮断するための遮断弁３、リーク検査用配管２に設けられた流量計４及び圧力センサ５及び圧力制御弁６、圧力制御弁６を迂回するようにリーク検査用配管２に接続されたバイパス配管７、バイパス配管７に設けられた初期供給用マスフローコントローラ８、バッファタンク９、システム内の各種機器を制御するとともに第１密閉容器１００のリークの有無を判定する判定器２０等を備えている。

遮断弁３の開閉動作は、判定器２０によって制御される。遮断弁３が閉鎖されると、配管（リーク検査用配管３やバイパス配管７）の内部と第１密閉容器１００内部とにより閉空間（以下、「第１の検査空間」という）が形成されることとなる。判定器２０は、この第１の検査空間における空気の流れに基づいて、第１密閉容器１００のリークを検出する。

流量計４は、第１の検査空間を流通する空気の流量を検出するものである。流量計４によって検出された流量に係る情報は判定器２０に伝送され、リーク判定に用いられる。本実施形態における流量計４は、半導体ダイヤフラムを有する熱式流れセンサを有する熱式流量計である。ここで、図２及び図３を用いて、熱式流れセンサ４０の構成について説明する。

熱式流れセンサ４０は、図２及び図３に示すように、キャビティ４２が設けられた基板４１、基板４１上にキャビティ４２を覆うように配置された絶縁膜４３、絶縁膜４３に設けられたヒータ４４、ヒータ４４の両側に配置された第１の測温抵抗素子４５及び第２の測温抵抗素子４６、周囲温度センサ４７等を有している。

絶縁膜４３のキャビティ４２を覆う部分は、断熱性のダイヤフラムを構成している。周囲温度センサ４７は、第１の検査空間内の空気の温度を測定する。ヒータ４４は、キャビティ４２を覆う絶縁膜４３の中心に配置されており、第１の検査空間内を流通する空気を、周囲温度センサ４７が計測した温度よりも一定温度高くなるように加熱する。第１の測温抵抗素子４５はヒータ４４の一方側の温度を検出するために用いられ、第２の測温抵抗素子４６はヒータ４４の他方側の温度を検出するために用いられる。

ここで、第１の検査空間内の空気が静止している場合、ヒータ４４で加えられた熱は、ヒータ４４の両側へ対称的に拡散する。従って、第１の測温抵抗素子４５及び第２の測温抵抗素子４６の温度は等しくなり、第１の測温抵抗素子４５及び第２の測温抵抗素子４６の電気抵抗は等しくなる。これに対し、第１の検査空間内の空気が例えば図２及び図３に示した矢印の方向に流れている場合、ヒータ４４で加えられた熱は、下流の第２の測温抵抗素子４６側へ運ばれる。従って、第１の測温抵抗素子４５の温度よりも、第２の測温抵抗素子４６の温度が高くなり、これにより、第１の測温抵抗素子４５の電気抵抗と第２の測温抵抗素子４６の電気抵抗との間に差が生じる。

第１の測温抵抗素子４５の電気抵抗と第２の測温抵抗素子４６の電気抵抗との差は、第１の検査空間内の空気の流速や流量と相関関係がある。このため、第１の測温抵抗素子４５の電気抵抗と第２の測温抵抗素子４６の電気抵抗との差から、第１の検査空間内を流通する空気の流速や流量が算出される。図２及び図３に示した矢印の方向と反対方向に空気が流れた場合においても、同様の原理で空気の流速や流量を算出することができる。

図２及び図３に示した基板４１の材料としては、シリコン(Ｓｉ)等が使用可能である。絶縁膜４３の材料としては、酸化ケイ素(ＳｉＯ₂)等が使用可能である。キャビティ４２は、異方性エッチング等により形成される。またヒータ４４、第１の測温抵抗素子４５、第２の測温抵抗素子４６及び周囲温度センサ４７の各材料には白金(Ｐｔ)等が使用可能であり、リソグラフィ法等により形成可能である。

圧力センサ５は、リーク検査用配管２の流量計４上流側の位置に設けられており、リーク検査用配管２を流通する空気の圧力を検出するものである。すなわち、圧力センサ５は、本発明における圧力検出手段として機能する。圧力センサ５で検出した圧力に係る情報は、判定器２０に伝送され、圧力制御弁６の制御に用いられる。圧力制御弁６は、その開閉動作が判定器２０によって制御されることにより、リーク検査用配管２を流通する空気の圧力を制御するものである。

バイパス配管７は、空気供給源から供給された空気を、圧力制御弁６を経由させずに第１密閉容器１００へと導くためのものであり、空気供給の初期段階において用いられる。初期供給用マスフローコントローラ８は、空気供給源から供給された空気の流量を調整するものであり、判定器２０によって制御される。本実施形態においては、初期供給用マスフローコントローラ８を用いて所定流量の空気を供給して第１の検査空間の圧力を所定の目標値に近い近似目標値に到達させた後、圧力制御弁６を用いて第１の検査空間の圧力を制御して所定の目標値に到達させることとしている。

バッファタンク９は、リーク検査用配管２の圧力制御弁６の下流側に配置されており、その内部に大容量の空気を蓄えることにより、所定圧力（目標値）設定後における検査空間の圧力がリークに起因して急激に低下することを抑制する機能（緩衝機能）を果たし、リーク検査の確度向上に寄与するものである。また、バッファタンク９は、圧力制御弁６による圧力制御（圧力センサ５で検出した圧力に基づくフィードバック制御）の際にハンチングが発生することを抑制する機能をも果たす。また、本実施形態においては、空気供給源から空気が過剰に供給されることにより第１密閉容器１００内部の圧力が過剰に上昇することを未然に防ぐ目的で、過給対策用マスフローコントローラ１０を採用している。過給対策用マスフローコントローラ１０は、リーク検査用配管２の圧力制御弁６下流側の位置から分岐する分岐配管１１に設けられている。空気供給源から多量の空気が導入された場合には、判定器２０の制御により過給対策用マスフローコントローラ１０が作動して、第１密閉容器１００内部の圧力が所定の閾値以下に抑えられるようになっている。過給対策用マスフローコントローラ１０は、本発明における第２のマスフローコントローラに相当するものである。

判定器２０は、図１に示すように、各種機器の制御や情報処理を行う中央制御部２１、検出結果や判定結果等の各種情報を記録するメモリ２２、判定結果や警報等の各種情報を表示する表示部２３、判定に関する各種情報を入力するための操作部２４等を有している。メモリ２２には、第１密閉容器１００のリーク判定に用いられる各種データ（例えば後述する基準流量特性等のデータ）が保存されている。表示部２３は、リークの判定結果（リークの有無）を画像情報として出力する。

中央制御部２１は、第１密閉容器１００のリーク判定処理に先立ち、初期供給用マスフローコントローラ８や圧力制御弁６を制御して、第１の検査空間の圧力を所定の目標値に設定する。具体的には、中央制御部２１は、所定流量の空気を第１の検査空間に流入させるように初期供給用マスフローコントローラ８を制御することにより、圧力センサ５での検出圧力を目標値に近い所定の近似目標値に到達させる。この際に流入させる流量は、近似目標値に到達させるための空気の積算流量に相当する。近似目標値は、例えば目標値の９０％の値に設定することができる。

その後、中央制御部２１は、圧力センサ５での検出圧力が近似目標値に到達した時点から、圧力制御弁６を制御することにより、圧力センサ５での検出圧力を目標値に到達させる。すなわち、中央制御部２１は、本発明における流量制御手段及び圧力制御手段として機能する。なお、中央制御部２１は、圧力センサ５での検出圧力を目標値に到達させた直後に遮断弁３を閉鎖する。

また、中央制御部２１は、流量計４によって検出された流量の流量特性と、リークのない基準密閉容器を第１容器１００に代えて接続した場合における基準流量特性と、に基づいて第１密閉容器１００のリークの有無を判定する。本実施形態においては、流量特性として、時間流量曲線（第１の検査空間の圧力が所定値から大気圧へと回復する過程で第１の検査空間内を流通する空気の流量の時間履歴を表す曲線）を採用している。かかる時間流量曲線は、リーク判定対象となる被測定密閉容器の温度には依存しない（すなわち被測定密閉容器の温度に拘らず一定形状となる）ことが実験により明らかとなっている。従って、このような時間流量曲線を採用してリーク判定を行うと、リーク判定時間を短縮することが可能となる。

次に、図４のフローチャート等を用いて、本実施形態に係るリーク検出方法（リーク検出システム１を用いて第１密閉容器１００のリークを検出する方法）について説明する。

まず、リーク検出システム１のリーク検査用配管２の末端２ａに第１密閉容器１００の開口部１１０を接続する（密閉容器接続工程：Ｓ１）。次いで、リーク検出システム１の判定器２０の中央制御部２１は、ユーザによる操作部２４の操作等に基づいて、初期供給用マスフローコントローラ８を制御することにより、所定流量の空気を第１の検査空間に流入させて、圧力センサ５での検出圧力を目標値に近い所定の近似目標値に到達させる（流量制御工程：Ｓ２）。次いで、中央制御部２１は、圧力センサ５での検出圧力が近似目標値に到達した時点から、圧力制御弁６を制御することにより、さらに空気を第１の検査空間に流入させて、圧力センサ５での検出圧力を目標値に到達させ（圧力制御工程：Ｓ３）、遮断弁３を閉鎖する。これら流量制御工程Ｓ２及び圧力制御工程Ｓ３により、第１の検査空間の圧力が所定の目標値に設定される。

続いて、リーク検出システム１の判定器２０の中央制御部２１は、流量計４で検出された第１検査空間における空気の流量特性（第１密閉容器１００に対応する時間流量曲線）と、リークのない基準密閉容器を第１密閉容器１００に代えて接続した場合における基準流量特性と、に基づいて第１密閉容器１００のリークの有無を判定する（リーク判定工程：Ｓ４）。この後、判定器２０の中央制御部２１は、ユーザによる操作部２４の操作等に基づいて、リーク判定工程Ｓ４で判定されたリークの有無を表示部２３に表示し（判定結果表示工程：Ｓ５）、全工程を終了する。

以上説明した実施形態に係るリーク検出システム１においては、施蓋により密閉される第１密閉容器１００（例えばペットボトル等の容器）の内部を含む第１の検査空間の圧力を所定の目標値に設定する際に、最初に初期供給用マスフローコントローラ８を用いて所定流量の空気を第１の検査空間に流入させて第１の検査空間の圧力を目標値に近い近時目標値に逸早く到達させ、しかる後、圧力制御弁６を用いて第１の検査空間の圧力を制御して最終的に目標値に到達させることができる。従って、最初から圧力制御弁６を用いて第１の検査空間の圧力を目標値に設定する場合と比較して、圧力設定に要する時間を大幅に短縮することができる。この結果、リーク検出対象の第１密閉容器１００が高圧に長時間晒されることを抑制することができるため、この第１密閉容器１００の損傷や破損を防ぐことができる。

また、以上説明した実施形態に係るリーク検出システム１においては、リーク検査用配管２の圧力制御弁６下流側の位置にバッファタンク９が設けられているので、圧力制御弁６による圧力制御（圧力センサ５で検出した圧力に基づくフィードバック制御）の際にハンチングが発生することを抑制することができる。

また、以上説明した実施形態に係るリーク検出システム１においては、リーク検査用配管２の圧力制御弁６下流側の位置に応答速度の速い過給対策用マスフローコントローラ１０が設けられているので、圧力制御弁６による圧力制御を迅速にかつ高精度に行うことができる。また、第１の検査空間に空気が過剰に流入したような場合においても、過給対策用マスフローコントローラ１０により、第１の検査空間の圧力が過剰に変化することを未然に防ぐことが可能となる。

[第２実施形態]
本発明の第２実施形態として、予め密閉された缶詰の缶等の第２の被測定密閉容器（以下、「第２密閉容器」という）のリークを検出するリーク検出システム１Ａについて説明することとする。本実施形態に係るリーク検出システム１Ａは、第１実施形態に係るリーク検出システム１のリーク検査用配管２の末端にリーク検査用チャンバ１２を接続したものであり、その他の構成は第１実施形態と実質的に同一である。このため、重複する構成については、第１実施形態と同一の符号を付し、詳細な説明を省略することとする。

本実施形態に係るリーク検出システム１Ａは、図５に示すように、リーク検査用配管２と、リーク検査用配管２の末端２ａに接続されるリーク検査用チャンバ１２と、第２密閉容器２００のリークの有無を判定する判定器２０Ａと、を備えている。また、リーク検出システム１Ａは、遮断弁３、流量計４、圧力センサ５、圧力制御弁６、初期供給用マスフローコントローラ８、バッファタンク９及び過給対策用マスフローコントローラ１０を備えており、これらの構成は、第１実施形態で説明したものと実質的に同一である。

リーク検査用チャンバ１２は、その内部に第２密閉容器２００を収納するための密閉槽であり、リーク検査用配管２に接続される開口部１３を有している。遮断弁３が閉鎖されると、配管（リーク検査用配管３やバイパス配管７）の内部とリーク検査用チャンバ１２の内部とにより閉空間（以下、「第２の検査空間」という）が形成されることとなる。判定器２０Ａは、この第２の検査空間における空気の流れに基づいて、第２密閉容器２００のリークを検出する。

判定器２０Ａは、図５に示すように、各種機器の制御や情報処理を行う中央制御部２１Ａ、検出結果や判定結果等の各種情報を記録するメモリ２２Ａ、判定結果や警報等の各種情報を表示する表示部２３Ａ、判定に関する各種情報を入力するための操作部２４Ａ等を有しており、基本的な構成は第１実施形態の判定器２０と共通している。メモリ２２Ａには、第２密閉容器２００のリーク判定に用いられる各種データが保存されている。

中央制御部２１Ａは、第２密閉容器２００のリーク判定処理に先立ち、初期供給用マスフローコントローラ８や圧力制御弁６を制御して、第２の検査空間の圧力を所定の目標値に設定する。具体的には、中央制御部２１Ａは、所定流量の空気を第２の検査空間に流入させるように初期供給用マスフローコントローラ８を制御することにより、圧力センサ５での検出圧力を目標値に近い所定の近似目標値に到達させる。この際に流入させる流量は、近似目標値に到達させるための空気の積算流量に相当する。近似目標値は、例えば目標値の９０％の値に設定することができる。

その後、中央制御部２１Ａは、圧力センサ５での検出圧力が近似目標値に到達した時点から、圧力制御弁６を制御することにより、圧力センサ５での検出圧力を目標値に到達させる。すなわち、中央制御部２１Ａは、本発明における流量制御手段及び圧力制御手段として機能する。なお、中央制御部２１Ａは、圧力センサ５での検出圧力を目標値に到達させた直後に遮断弁３を閉鎖する。

また、中央制御部２１Ａは、流量計４によって検出された流量の流量特性と、リークのない基準密閉容器を第２密閉容器２００に代えて接続した場合における基準流量特性と、に基づいて第２密閉容器２００のリークの有無を判定する。本実施形態においては、流量特性として、時間流量曲線（第２の検査空間の圧力が所定値から大気圧へと回復する過程で第２の検査空間を流通する空気の流量の時間履歴を表す曲線）を採用している。

次に、図６のフローチャート等を用いて、本実施形態に係るリーク検出方法（リーク検出システム１Ａを用いて第２密閉容器２００のリークを検出する方法）について説明する。

まず、リーク検出システム１Ａのリーク検査用チャンバ１２内部に第２密閉容器２００を配置するとともに、リーク検査用配管２の末端２ａにリーク検査用チャンバ１２の開口部１３を接続する（密閉容器配置工程：Ｓ１１）。次いで、リーク検出システム１Ａの判定器２０Ａの中央制御部２１Ａは、ユーザによる操作部２４Ａの操作等に基づいて、初期供給用マスフローコントローラ８を制御することにより、所定流量の空気を第２の検査空間に流入させて、圧力センサ５での検出圧力を目標値に近い所定の近似目標値に到達させる（流量制御工程：Ｓ１２）。次いで、中央制御部２１Ａは、圧力センサ５での検出圧力が近似目標値に到達した時点から、圧力制御弁６を制御することにより、さらに検査用流体をリーク検査用配管２（及びリーク検査用チャンバ１２）に流入させて、圧力センサ５での検出圧力を目標値に到達させ（圧力制御工程：Ｓ１３）、遮断弁３を閉鎖する。これら流量制御工程Ｓ１２及び圧力制御工程Ｓ１３により、第２の検査空間の圧力が所定の目標値に設定される。

続いて、リーク検出システム１Ａの判定器２０Ａの中央制御部２１Ａは、流量計４で検出された第２の検査空間における空気の流量特性（第２密閉容器２００に対応する時間流量曲線）と、リークのない基準密閉容器を第２密閉容器２００に代えて接続した場合における基準流量特性と、に基づいて第２密閉容器２００のリークの有無を判定する（リーク判定工程：Ｓ１４）。この後、判定器２０Ａの中央制御部２１Ａは、ユーザによる操作部２４Ａの操作等に基づいて、リーク判定工程Ｓ１４で判定されたリークの有無を表示部２３Ａに表示し（判定結果表示工程：Ｓ１５）、全工程を終了する。

以上説明した実施形態に係るリーク検出システム１Ａにおいては、予め密閉してある第２密閉容器２００（例えば缶詰の缶等の容器）を配置したリーク検査用チャンバ１２の内部を含む第２の検査空間の圧力を所定の目標値に設定する際に、最初に初期供給用マスフローコントローラ８を用いて所定流量の空気を第２の検査空間に流入させて第２の検査空間の圧力を目標値に近い近時目標値に逸早く到達させ、しかる後、圧力制御弁６を用いて第２の検査空間の圧力を制御して最終的に目標値に到達させることができる。従って、最初から圧力制御弁６を用いて第２の検査空間の圧力を目標値に設定する場合と比較して、圧力設定に要する時間を大幅に短縮することができる。この結果、リーク検出対象の第２密閉容器２００が高圧に長時間晒されることを抑制することができるため、この容器の損傷や破損を防ぐことができる。

なお、以上の各実施形態においては、バッファタンク９の上流側に遮断弁３を一つ設けた例を示したが、バッファタンク９の下流側（バッファタンク９と被測定対象物との間）に第２の遮断弁（又は他の流体遮断機構）を設けることができる。そして、被測定対象物交換の際に、リーク検査用配管２の末端２ａから第１密閉容器１００又はリーク検査用チャンバ１２を取り外すことに先立って、第２の遮断弁を用いて検査用流体の供給を停止させることができる。第２の遮断弁としては、例えば、流量計４の代わりに設けたマスフローコントローラを採用することができる。

このように被測定対象物交換の際に第２の遮断弁を用いて検査用流体の供給を停止させると、リーク検査用配管２からの検査用流体の流出を少量に止めることができ、リーク検査用配管２内部の圧力低下を抑制することができる。そして、被測定対象物交換後にリーク検査を再開する際には、第２の遮断弁を開いて検査用流体を再供給すると同時に圧力制御弁６を用いて検査空間の圧力を制御することにより、きわめて短い時間で検査空間の圧力を目標値に到達させることができる。従って、被測定対象物交換後における検査用流体の供給時間を大幅に短縮することができるので、複数の異なる被測定対象物のリーク検査を行う際の検査時間を大幅に短縮することが可能となる。なお、リーク検査再開の際には、第２の遮断弁を開くと同時に初期供給用マスフローコントローラ８を用いて所定流量（第２の遮断弁を採用しない場合とは異なる流量）の空気を検査空間に流入させて検査空間の圧力を近時目標値に到達させ、しかる後、圧力制御弁６を用いて検査空間の圧力を制御して検査空間の圧力を目標値に到達させることもできる。

また、以上の各実施形態においては、遮断弁３を閉鎖して閉空間を形成した状態でリーク検査を実施した例を示したが、遮断弁３を閉鎖しない状態で（すなわち検査用流体の供給を継続したまま）リーク検査を実施することもできる。このように検査用流体の供給を継続したままリーク検査を実施する場合には、バッファタンク９を省くこともできる。

また、以上の各実施形態においては、遮断弁３を用いて検査用流体の供給を停止させた例を示したが、圧力制御弁６及び初期供給用マスフローコントローラ８を用いて検査用流体の供給を停止させることもできる。また、圧力制御弁６に代わるマスフローコントローラ（以下、「第３のマスフローコントローラ」という）をリーク検査用配管２に設け、この第３のマスフローコントローラ及び初期供給用マスフローコントローラ８を用いて検査用流体の供給を停止させてもよい。

また、以上の各実施形態においては、検査空間に所定流量の空気を流入させ、この検査空間の圧力を大気圧よりも高い所定圧力に設定した上でリーク検査を実施した例を示したが、検査空間から所定流量の空気を流出させ、この検査空間の圧力を大気圧よりも低い所定圧力に設定した上でリーク検査を実施することもできる。

また、以上の各実施形態においては、リーク判定の際にのみ流量計４を使用した例を示したが、圧力設定の際にも流量計４を使用することができる。すなわち、初期供給用マスフローコントローラ８を用いて検査空間に空気を流入させる際に、検査空間を流通する空気の流量を流量計４で検出して流入開始時点からの積算流量を算出し、この積算流量が所定値（検査空間の圧力が近似目標値になる値）に到達した時点で初期供給用マスフローコントローラ８を停止させることもできる。

また、以上の各実施形態においては、検査空間の圧力を所定の目標値に設定する際に、マスフローコントローラ８を用いた流量制御と、圧力センサ５及び圧力制御弁６を用いた圧力制御と、の双方を採用したシステム（方法）について説明した例を示したが、マスフローコントローラ８のみを用いて、検査空間の圧力を所定の目標値に設定してもよい。かかる場合には、検査空間を所定の目標値に到達させるために必要な所定流量（目標流量）を予め算出しておき、被測定対象物の接続（配置）の後にマスフローコントローラ８を制御することにより、この目標流量の検査用流体を検査空間に流入させて検査空間の圧力を所定の目標値に到達させ、しかる後、流量特性等に基づいてリーク検査を実施するようにする。このようなシステム（方法）を採用すると、圧力センサ５や圧力制御弁６を使用することなく検査空間の圧力設定を実現させることができる。従って、圧力センサ５や圧力制御弁６の応答遅れや故障が発生した場合においても、リーク検出対象の容器を保護することが可能となる。

また、以上の各実施形態においては、流量計として半導体ダイヤフラムを有する熱式流れセンサを備える熱式流量計を採用した例を示したが、かかる熱式流れセンサに代えて、他の方式（超音波式や電磁式）の流量センサを備える流量計を採用してもよい。その他、本発明を、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することが可能である。

本発明の第１実施形態に係るリーク検出システムの構成を示す構成図である。 図１に示したリーク検出システムの流量計の流れセンサを示す斜視図である。 図２の流れセンサをIII-III方向から見た場合の端面図である。 本発明の第１実施形態に係るリーク検出方法を説明するためのフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係るリーク検出システムの構成を示す構成図である。 本発明の第２実施形態に係るリーク検出方法を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１・１Ａ…リーク検出システム
２…リーク検査用配管
２ａ…末端
４…流量計
５…圧力センサ（圧力検出手段）
６…圧力制御弁
７…バイパス配管
８…初期供給用マスフローコントローラ
９…バッファタンク
１０…過給対策用マスフローコントローラ（第２のマスフローコントローラ）
１１…分岐配管
１２…リーク検査用チャンバ
１３…開口部
２１・２１Ａ…中央制御部（流量制御手段、圧力制御手段）
１００…第１密閉容器（第１の被測定密閉容器）
１１０…開口部
２００…第２密閉容器（第２の被測定密閉容器）

Claims (7)

1. 開口部を有しこの開口部への施蓋により密閉されるように構成された第１の被測定密閉容器の内部と、前記第１の被測定密閉容器の前記開口部に末端が接続されたリーク検査用配管の内部と、を含む第１の検査空間に対して検査用流体を流入又は流出させることにより、前記第１の検査空間の圧力を大気圧とは異なる所定の目標値に設定して前記第１の被測定密閉容器のリークを検出するシステムであって、
   前記第１の検査空間に対して流入又は流出する検査用流体の流量を調整するマスフローコントローラと、
   所定流量の検査用流体を前記第１の検査空間に対して流入又は流出させるように前記マスフローコントローラを制御することにより、前記第１の検査空間の圧力を前記目標値に近い所定の近似目標値に到達させる流量制御手段と、
   前記第１の検査空間の圧力を検出する圧力検出手段と、
   前記第１の検査空間の圧力を制御する圧力制御弁と、
   前記第１の検査空間の圧力が前記近似目標値に到達した時点から、前記圧力検出手段で検出した圧力に基づいて前記圧力制御弁を制御することにより、前記第１の検査空間の圧力を前記目標値に到達させる圧力制御手段と、を備える、
   密閉容器のリーク検出システム。
2. 予め密閉された第２の被測定密閉容器がその内部に配置されるとともに開口部を有するリーク検査用チャンバと、前記リーク検査用チャンバの前記開口部に末端が接続されるリーク検査用配管と、を備え、前記リーク検査用チャンバの内部と前記リーク検査用配管の内部とを含む第２の検査空間に対して検査用流体を流入又は流出させることにより、前記第２の検査空間の圧力を大気圧とは異なる所定の目標値に設定して前記第２の被測定密閉容器のリークを検出するシステムであって、
   前記第２の検査空間に対して流入又は流出する検査用流体の流量を調整するマスフローコントローラと、
   所定流量の検査用流体を前記第２の検査空間に対して流入又は流出させるように前記マスフローコントローラを制御することにより、前記第２の検査空間の圧力を前記目標値に近い所定の近似目標値に到達させる流量制御手段と、
   前記第２の検査空間の圧力を検出する圧力検出手段と、
   前記第２の検査空間の圧力を制御する圧力制御弁と、
   前記第２の検査空間の圧力が前記近似目標値に到達した時点から、前記圧力検出手段で検出した圧力に基づいて前記圧力制御弁を制御することにより、前記第２の検査空間の圧力を前記目標値に到達させる圧力制御手段と、を備える、
   密閉容器のリーク検出システム。
3. 前記圧力制御弁は、前記リーク検査用配管に設けられるものであり、
   前記マスフローコントローラは、前記圧力制御弁を迂回するように前記リーク検査用配管に接続されたバイパス配管に設けられるものである、
   請求項１又は２に記載の密閉容器のリーク検出システム。
4. 前記リーク検査用配管の前記圧力制御弁下流側の位置に設けられるバッファタンクを備える、
   請求項３に記載の密閉容器のリーク検出システム。
5. 前記リーク検査用配管の前記圧力制御弁下流側の位置から分岐する分岐配管と、
   前記分岐配管に設けられた第２のマスフローコントローラと、を備える、
   請求項３又は４に記載の密閉容器のリーク検出システム。
6. 開口部を有しこの開口部への施蓋により密閉されるように構成された第１の被測定密閉容器の内部と、前記第１の被測定密閉容器の前記開口部に末端が接続されたリーク検査用配管の内部と、を含む第１の検査空間に対して検査用流体を流入又は流出させることにより、前記第１の検査空間の圧力を大気圧とは異なる所定の目標値に設定して前記第１の被測定密閉容器のリークを検出する方法であって、
   前記第１の検査空間に対して流入又は流出する検査用流体の流量を調整するマスフローコントローラと、前記第１の検査空間の圧力を検出する圧力検出手段と、前記第１の検査空間の圧力を制御する圧力制御弁と、を採用し、
   所定流量の検査用流体を前記第１の検査空間に対して流入又は流出させるように前記マスフローコントローラを制御することにより、前記第１の検査空間の圧力を前記目標値に近い所定の近似目標値に到達させる流量制御工程と、
   前記第１の検査空間の圧力が前記近似目標値に到達した時点から、前記圧力検出手段で検出した圧力に基づいて前記圧力制御弁を制御することにより、前記第１の検査空間の圧力を前記目標値に到達させる圧力制御工程と、を含む、
   密閉容器のリーク検出方法。
7. 予め密閉された第２の被測定密閉容器がその内部に配置されるとともに開口部を有するリーク検査用チャンバと、前記リーク検査用チャンバの前記開口部に末端が接続されるリーク検査用配管と、を採用し、前記リーク検査用チャンバの内部と前記リーク検査用配管の内部とを含む第２の検査空間に対して検査用流体を流入又は流出させることにより、前記第２の検査空間の圧力を大気圧とは異なる所定の目標値に設定して前記第２の被測定密閉容器のリークを検出する方法であって、
   前記第２の検査空間に対して流入又は流出する検査用流体の流量を調整するマスフローコントローラと、前記第２の検査空間の圧力を検出する圧力検出手段と、前記第２の検査空間の圧力を制御する圧力制御弁と、を採用し、
   所定流量の検査用流体を前記第２の検査空間に対して流入又は流出させるように前記マスフローコントローラを制御することにより、前記第２の検査空間の圧力を前記目標値に近い所定の近似目標値に到達させる流量制御工程と、
   前記第２の検査空間の圧力が前記近似目標値に到達した時点から、前記圧力検出手段で検出した圧力に基づいて前記圧力制御弁を制御することにより、前記第２の検査空間の圧力を前記目標値に到達させる圧力制御工程と、を含む、
   密閉容器のリーク検出方法。

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