JP5340802B2 - リークテスト装置及び方法 - Google Patents
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Description
(イ) 内部に感温室を有し、外面が前記内部空間の内面との間に被検室を形成するよう配置された良熱伝導材料からなる感温部材と、
(ロ) 前記被検室に連なり、加圧気体を前記被検室に導入する第1通路と、前記感温室に連なり、加圧気体を前記感温室に導入する第2通路とを有する差圧検出路と、
(ハ) 前記第1通路と第2通路の間に設けられ、これら通路の差圧を検出する差圧センサと、
(ニ) 前記差圧センサより上流側において前記第1、第2通路を連通して前記加圧気体の導入を許容した後、第1、第2通路を遮断する上流側開閉手段と、
(ホ) 前記差圧センサより下流側の第1通路に設けられ、前記遮断前は開き、前記遮断後は開から閉へ、又は閉から開へ動作する第1下流側開閉手段と、
(ヘ) 前記差圧センサより下流側の第2通路に設けられ、前記遮断前は開き、前記遮断後は第1下流側開閉手段が開のとき閉じ、前記第1下流側開閉手段が閉のとき開く第2下流側開閉手段と、
を備え、前記遮断後において、前記第1下流側開閉手段が開(第2下流側開閉手段が閉)のときの前記差圧センサによる差圧データを、前記第2下流側開閉手段が開(第1下流側開閉手段が閉)のときの前記差圧センサによる差圧データに基づいて補正し、補正後の差圧データに基づいて前記漏れ判定を行うことを特徴とする。
内部に感温室を有する良熱伝導性の感温部材を、前記内部空間の内面との間に被検室を形成するように配置し、
前記被検室に連なる第1通路と前記感温室に連なる第2通路を互いに連通させた状態で、加圧気体を前記第1、第2通路を介して前記被検室及び感温室にそれぞれ導入した後、前記第1通路と第2通路を互いに遮断し、
次に、前記第2通路の被検圧部分より感温室側の部分を閉じ、差圧センサによって前記被検室と前記第2通路の前記被検圧部分との差圧を検出する第1差圧検出工程と、前記第1通路の被検圧部分より被検室側の部分を閉じ、前記差圧センサによって前記感温室と前記第1通路の前記被検圧部分との差圧を検出する第2差圧検出工程とを実行し、
前記第1差圧検出工程の差圧データを前記第2差圧検出工程の差圧データに基づいて補正し、補正後の差圧データに基づいて前記漏れ判定を行なうことを特徴とする。
先に第1差圧検出工程を行ない、次に第2差圧検出工程を行なってもよく、先に第2差圧検出工程を行ない、次に第1差圧検出工程を行なってもよい。
図1に、リークテスト装置1の回路構成の概略を示す。リークテスト装置1の検査対象10は、例えば自動車エンジンのシリンダブロック等である。検査対象10は、内部空間11を有している。
圧縮エア源2から差圧検出路3の共通路30が延びている。共通路30には、レギュレータR30と共通開閉弁V30が上流側から順次設けられている。レギュレータR30によって共通路30の二次圧が調節される。共通開閉弁V30より下流の共通路30から排気路34が延びている。排気路34に排気用開閉弁V34が設けられている。排気路34の下流端は大気に開放されている。
感温部材60の感温室61に第2通路32の下流端が接続されている。
(1)準備作業
漏れ検査すべき対象10に対する本検査に先立つ準備作業では、被検室13の圧変化と温度変化の相関関係を求める。
(1−1)設置工程
後の本検査において検査すべき対象10と同一構成の検査対象を用意する。漏れが無いことが判明している検査対象10を用いてもよく、漏れの有無が不明な検査対象10を用いてもよい。検査対象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。
以下、準備作業で用いる検査対象10には、適宜、符号に「X」を添え、本検査での検査対象10と区別することにする。
排気用開閉弁V34を閉じ、開閉弁V30,V31,V32,V35,V36を開ける。そして、圧縮エア源2から差圧検出路3に数百kPaの圧縮エア(加圧気体)を導入する。圧縮エアは、第1通路31を経て、被検室13に導入されるとともに、第2通路32を経て、感温室61に導入される。これにより、図2に示すように、被検室13及び感温室61の内圧が高圧になる。更に、マスタータンク37,38にも圧縮エアが導入される。
次に、共通開閉弁V30を閉じる。続いて、第1、第2上流側開閉弁V31、V32を閉じる。これにより、第1通路31と第2通路32が互いに遮断され、各々独立した閉鎖空間になる。被検室13の内圧は、エア漏れ、周辺環境との温度差、断熱圧縮後の放熱等により経時的に変化する。第1通路31ひいては第1被検圧部分35の圧力は、被検室13と等圧であり、被検室13の内圧と同じ挙動を示す。被検室13の温度変化は、良熱伝導性の感温部材60の壁を伝って感温室61に及ぶ。これによって、感温室61の内圧が経時的に変化する。第2通路32ひいては第2被検圧部分36の圧力は、感温室61と等圧であり、感温室61の内圧と同じ挙動を示す。
平衡工程を経て、第2下流側開閉弁V36を閉じる。すなわち、第2通路32の被検圧部分36より感温室61側の部分を閉じる。これにより、第2被検圧部分36が感温室61から遮断される。したがって、図2において「感温室61の内圧」のチャートの二点鎖線に示すように、第2被検圧部分36の内圧が、感温室61の圧力変化ひいては被検室13の温度変化の影響を受けなくなる。以後、第2被検圧部分36の内圧は、開閉弁V36を閉じた時点t1における大きさP36を維持する。第2マスタータンク38によって第2被検圧部分36の内圧P36を安定させることができる。第1下流側開閉弁V35は開状態を維持する。
第1差圧検出期間を終えた後、第2下流側開閉弁V36を開ける。これにより、第2被検圧部分36が、感温室61と連通する。したがって、第2被検圧部分36の内圧が、感温室61の内圧と等しくなり、以後、感温室61の温度変化に応じて変動する。
以後、圧縮エア源2からの導入圧力、検査対象10Xの初期温度、感温部材60の初期温度、環境温度等の条件を種々変更し、上記(1−1)〜(1−6)の操作を反復し、第1差圧データ及び第2差圧データを採取する。なお、検査対象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。
例えば、採取条件ごとに第1、第2差圧データの変化勾配(又は微分値)を算出する。そして、第1差圧データの変化勾配を縦軸yとし、第2差圧データの変化勾配を縦軸xとしたグラフ上に上記採取条件ごとの変化勾配算出値をプロットし、最小二乗法等による直線補間を行なう。これによって、第1差圧データと第2差圧データと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。
y=a・x …(2)
相関関係取得工程の後、検査対象10Xをリークテスト装置1から外す。
その後、実際に検査すべき対象10に対する本検査を行なう。本検査に先立ち、検査対象10を、例えば40℃程度の温洗浄水で洗浄する。これにより、検査対象10が例えば約40℃程度に加温される。そして、上記相関関係取得のための準備作業と略同じ工程を順次実行する。
すなわち、検査対象10を設置台4に設置する。検査対象10の内部11に感温部材60を収容し、密閉された被検室13を形成する。被検室13に第1通路31を接続し、感温室61に第2通路32を接続する。
加温された検査対象10の熱が感温部材60に伝達し、感温部材60の温度が上昇する。検査対象10の温度は周辺環境との温度差による放熱によって低下する。
排気用開閉弁V34を閉じ、開閉弁V30,V31,V32,V35,V36を開ける。そして、圧縮エア源2から差圧検出路3に数百kPaの圧縮エア(加圧気体)を導入する。圧縮エアは、第1通路31を経て、被検室13に導入されるとともに、第2通路32を経て、感温室61に導入される。更に、マスタータンク37,38にも圧縮エアが導入される。
次に、共通開閉弁V30を閉じる。続いて、第1、第2上流側開閉弁V31、V32を閉じる。これにより、第1通路31と第2通路32が互いに遮断され、各々独立した閉鎖空間になる。被検室13の内圧は、エア漏れ、周辺環境との温度差、断熱圧縮後の放熱等により経時的に変化する。被検室13の温度変化は、良熱伝導性の感温部材60の壁を伝って感温室61に及ぶ。これによって、感温室61の内圧が経時的に変化する。
平衡工程を経て、第2下流側開閉弁V36を閉じる。これにより、第2被検圧部分36が感温室61から遮断される。したがって、第2被検圧部分36の内圧が、感温室61の圧力変化ひいては被検室13の温度変化の影響を受けなくなり、開閉弁V36を閉じた時点t1における大きさP36を維持する。第2マスタータンク38によって第2被検圧部分36の内圧P36を安定させることができる。第1下流側開閉弁V35は開状態を維持する。続いて、差圧センサ33によって第1差圧検出期間における第1差圧データD1、すなわち被検室13の圧力と第2被検圧部分36の圧力P36(一定値)との差を採取する。
次に、第2下流側開閉弁V36を開ける。これにより、第2被検圧部分36が、感温室61と連通する。したがって、第2被検圧部分36の内圧が、感温室61の内圧と等しくなり、感温室61の温度変化に応じて変動する。
次いで、第1差圧データD1を第2差圧データD2及び上記相関関係式(2)に基づいて補正する。具体的には、第1差圧データD1の勾配ΔD1を算出するとともに、第2差圧データD2の勾配ΔD2を算出する。そして、第2差圧データD2の算出勾配ΔD2を式(2)の右辺の変数xに代入し、被検室13の温度変化に起因する差圧変化量a・ΔD2を求める。この差圧変化量a・ΔD2を、被検室13の実際の内圧変化を示す第1差圧データD1の算出勾配ΔD1から差し引く。すなわち、下式の演算を行なう。
ΔDLEAK=ΔD1−a・ΔD2 …(3)
これによって、被検室13の差圧変化のうちエア漏れだけに起因する差圧変化量ΔDLEAKを得ることができる。
上記の差圧変化量ΔDLEAK(補正後の第1差圧データ)に基づいて、検査対象10の漏れ判定ひいては良否判定を行なう。すなわち、差圧変化量ΔDLEAKが許容限度以下であれば、検査対象10を良品と判定する。差圧変化量ΔDLEAKが許容限度を上回っていれば、検査対象10を不良品と判定する。
被検室13の温度変化を圧力換算で測定するものであるため、温度変化が微小であっても確実に感知できる。例えば、初期圧力を500kPa、初期温度を25℃とし、この温度が、+0.1℃だけ変化したものとすると、圧変化量は、ボイルシャルルの法則により167.8Paとなる。よって、微小な温度変化に対して大きな圧変化を得ることができる。これによって、温度測定を極めて高感度に行なうことができる。
感温部材60の体積の分だけ検査対象10の被検室13の容積を内部空間11の容積より小さくできる。したがって、被検室13からの漏れ流量に対する該被検室14の圧力変化の度合いを大きくでき、漏れ感度を高めることができる。
第1差圧検出工程では、第2被検圧部分36が、差圧センサ33の基準圧を与える基準タンクの役目を果たす。第2差圧検出工程では、第1被検圧部分35が、差圧センサ33の基準圧を与える基準タンクの役目を果たす。リークテスト装置1は、被検室13の内圧情報と感温室51の内圧情報が時間的にずらして取得するものであり、差圧センサ33は1つだけあればよく、差圧検出路3を簡素化でき、製品コストを低廉化できる。
例えば、実施形態では、第1差圧検出工程を実行した後、第2差圧検出工程を実行しているが、第2差圧検出工程を実行した後、第1差圧検出工程を実行することにしてもよい。
感温部材60は、検査対象10の内部空間11の内面との間に被検室13を形成するように配置されればよく、検査対象10の内部空間11に収容されるのに限られず、検査対象10の外面に宛がわれ、該外面への内部空間11の開口を塞ぐように配置されるようになっていてもよい。
10 検査対象
10X 相関関係取得用検査対象
11 内部空間
13 被検室
2 圧縮エア源(加圧気体供給源)
3 差圧検出路
30 共通路
31 第1通路
31a 第1センサ接続路
32 第2通路
32a 第2センサ接続路
33 差圧センサ
33a 第1室
33b 第2室
34 排気路
35 第1通路の被検圧部分
36 第2通路の被検圧部分
37 第1マスタータンク
38 第2マスタータンク
60 感温部材
61 感温室
62,63 フィン
D1 第1差圧データ(第1検出工程の差圧データ)
D2 第2差圧データ(第2検出工程の差圧データ)
R30 レギュレータ
V30 共通開閉弁
V31 第1上流側開閉弁(上流側開閉手段)
V32 第2上流側開閉弁(上流側開閉手段)
V34 排気用開閉弁
V35 第1下流側開閉弁(第1下流側開閉手段)
V36 第2下流側開閉弁(第2下流側開閉手段)
Claims (2)
- 内部空間を有する検査対象からの漏れを判定するリークテスト装置において、
(イ) 内部に感温室を有し、外面が前記内部空間の内面との間に被検室を形成するよう配置された良熱伝導材料からなる感温部材と、
(ロ) 前記被検室に連なり、加圧気体を前記被検室に導入する第1通路と、前記感温室に連なり、加圧気体を前記感温室に導入する第2通路とを有する差圧検出路と、
(ハ) 前記第1通路と第2通路の間に設けられ、これら通路の差圧を検出する差圧センサと、
(ニ) 前記差圧センサより上流側において前記第1、第2通路を連通して前記加圧気体の導入を許容した後、第1、第2通路を遮断する上流側開閉手段と、
(ホ) 前記差圧センサより下流側の第1通路に設けられ、前記遮断前は開き、前記遮断後は開から閉へ、又は閉から開へ動作する第1下流側開閉手段と、
(ヘ) 前記差圧センサより下流側の第2通路に設けられ、前記遮断前は開き、前記遮断後は第1下流側開閉手段が開のとき閉じ、前記第1下流側開閉手段が閉のとき開く第2下流側開閉手段と、
を備え、前記遮断後において、前記第1下流側開閉手段が開のときの前記差圧センサによる差圧データを、前記第2下流側開閉手段が開のときの前記差圧センサによる差圧データに基づいて補正し、補正後の差圧データに基づいて前記漏れ判定を行うことを特徴とするリークテスト装置。 - 内部空間を有する検査対象からの漏れを判定するリークテスト方法において、
内部に感温室を有する良熱伝導性の感温部材を、前記内部空間の内面との間に被検室を形成するように配置し、
前記被検室に連なる第1通路と前記感温室に連なる第2通路を互いに連通させた状態で、加圧気体を前記第1、第2通路を介して前記被検室及び感温室にそれぞれ導入した後、前記第1通路と第2通路を互いに遮断し、
次に、前記第2通路の被検圧部分より感温室側の部分を閉じ、差圧センサによって前記被検室と前記第2通路の前記被検圧部分との差圧を検出する第1差圧検出工程と、前記第1通路の被検圧部分より被検室側の部分を閉じ、前記差圧センサによって前記感温室と前記第1通路の前記被検圧部分との差圧を検出する第2差圧検出工程とを実行し、
前記第1差圧検出工程の差圧データを前記第2差圧検出工程の差圧データに基づいて補正し、補正後の差圧データに基づいて前記漏れ判定を行なうことを特徴とするリークテスト方法。
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