JP5392220B2

JP5392220B2 - バッテリーボックス気密検査装置

Info

Publication number: JP5392220B2
Application number: JP2010224148A
Authority: JP
Inventors: 辰司西井
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2010-10-01
Filing date: 2010-10-01
Publication date: 2014-01-22
Anticipated expiration: 2030-10-01
Also published as: JP2012078225A

Description

本発明は、車室外に配置されるバッテリーボックスの気密性を検査する検査装置に関する。

電気自動車等の電気駆動の車両においては、大容量のバッテリーが収納されたバッテリーボックスを車両の室外に搭載している。乗用車の場合、バッテリーボックスは車両の床下等に配設されている。そのため、車両に搭載されている状態において、収納されているバッテリーに水等がかかるのを防止する必要がある。
このような要望から、収納容器の気密性をチェックする方法が種々開示されている。

例えば、特開平１０−３００６２６号公報（特許文献１）の図６には、本願の図３に概念的に示されているように、被検査物０５２内にプローブガスをバルブ０５５の開閉によって、外気圧よりもやや高めの圧力を圧力計０５４によってチェックしながら充填し、被検査物０５２に形成された孔部等から漏出してくるプローブガスをスニッファーと呼ばれる機器で吸い込み、漏れを検知器０５３によって検出するように構成されている。
尚、排気側（図３における右側）のバルブ０５５は検査開始後に、被検査物０５２内のプローブガスを排出するものである。

また、特開平１０−３００６２６号公報（特許文献１）の図７には、本願の図４に概念的に示すようにフード法と呼ばれる検出法が開示されている。
これは、被検査物０５２を検査容器としての密閉されたフード０５６内に配置し、真空ポンプ０５７を作動させて、フード０５６内を真空にさせて、被検査物０５２内にプローブガスをバルブ０５５の開閉によって、外気圧よりもやや高めの圧力を圧力計０５４によってチェックしながら充填する。その後一定期間経過後に検知器０５３にてプローブガスの濃度を検出法が開示されている。

特開平１０−３００６２６号公報

しかし、これら開示された技術は、単にリーク検査装置を示すものであり、電気自動車のバッテリーボックスのように大量生産ラインで短時間に且つ効率的に検査するシステムを構築することまでは開示されてない。
特に、図４に示すフード法においては、被検査物０５２を検査容器としてのフード０５６内に収容しなければならず、被検査物が大物の場合には、フード０５６が大型化して検査システムが大型化して生産ラインのスペース確保等の設備面での問題を生じる。

そこで、本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、自動車の組立てライン等において、車両に搭載されたバッテリーボックスの気密検査を複数台並行して行って効率的に、且つ精度の高い気密検査装置の提供を目的とする。

本発明はかかる目的を達成するもので、
車両車室外に装着され内部にバッテリーが収納されるバッテリーボックスの気密検査装置において、前記バッテリーボックス内に導かれて気密検査に用いられる検査気体を供給する検査気体供給装置と、前記検査気体供給装置からの検査気体が流動する第１配管に、前記検査気体の流量と圧力を調整して減圧する第１調整器を配設し、該第１調整器の下流側に複数の分岐部が配設される第１圧力調整領域と、前記第１圧力調整領域の下流側で前記分岐部に接続した第２配管に、前記第１圧力調整領域の圧力よりさらに減圧する第２調整器を配設し、該第２調整器によって調整された所定圧力の検査気体を前記バッテリーボックス内に供給する第２圧力調整領域と、前記バッテリーボックスに供給されて一定圧力に保持された前記検査気体が前記バッテリーボックスから漏出するのを検出する検査気体漏出検知装置と、を備え、さらに、前記第２調整器をバイパスするバイパス配管を設け、該バイパス配管に検査気体の流通を開閉するバルブを配設して、該開閉バルブを開にして前記バッテリーボックス内に検査開始時に検査気体を急速に充填するバイパス部を配設したことを特徴とする。

かかる発明によれば、第１圧力調整領域を設けて、検査気体の流量及び圧力を下げ、さらに、第２圧力調整領域を設けて、検査気体の流量及び圧力を下げてから検査対象のバッテリーボックスに供給するので、第１圧力調整領域の第１配管中においては検査気体供給装置側の圧力と、バッテリーボックスに供給される圧力との中間的圧力に保持されて均一化するため、複数の分岐部へ均一圧力を作用することができ、複数の分岐部にそれぞれ接続する第２配管には均等に検査気体を供給することが可能になる。
その結果、各第２配管から供給される検査気体を複数のバッテリーボックスに偏りなく供給できるため、複数のバッテリーボックスを同時に同一条件で且つ、精度よく測定できる。

また、本願発明は、前記第２調整器をバイパスするバイパス配管を設け、該バイパス配管に検査気体の流通を開閉するバルブを配設して、該開閉バルブを開にして前記バッテリーボックス内に検査開始時に検査気体を急速に充填するバイパス部を配設することを特徴とする。

このような構成により、バッテリーボックス内に検査気体を早急に充填すると共に、バッテリーボックス内の検査気体の圧力を任意の圧力に微調整するための時間が短縮でき、検査時間が短縮でき検査効率が向上する。

また、本願発明において好ましくは、前記バッテリーボックスに連結され、前記バッテリーボックス内の前記検査気体の圧力が検査圧力より高い場合に大気に排出する検査気体排出手段を備えると良い。

第２圧力調整領域の第２調整器によって、検査気体を更に、減圧することにより、圧力微調整器によるバッテリーボックス内の検査気体の圧力微調整が容易になる（圧力が高いと微調整が難しくなる）。

また、本願発明において好ましくは、前記バッテリーボックスの前記検査気体の入口側に配設された第１圧力センサと、前記バッテリーボックスの前記検査気体の排出側に配設された第２圧力センサとを備え、前記第１および第２圧力センサからの圧力がほぼ等しくなってから前記検査気体漏出検知装置によって測定するようにするとよい。

このような構成により、バッテリーボックス内の検査気体を入口側と排出側で検知することにより、バッテリーボックス内の検査気体の圧力が均一に成っていることを検知することにより、バッテリーボックス内に検査気体が偏って充填されている状態での不正確な計測を排除して、バッテリーボックスの気密性を精度よく確認できる。

また、本願発明において好ましくは、前記検査気体は窒素（Ｎ_２）と水素（Ｈ_２）の混合ガスであり、前記検査気体漏出検知装置は前記バッテリーボックスの外周面に沿って移動可能で、且つ前記水素（Ｈ_２）濃度を検出するリークテスターであることを特徴とする。

このような構成により、検査気体を、分子量の小さい水素（Ｈ_２）と不活性気体である窒素（Ｎ_２）との混合ガスを使用するので、取扱いが容易であることと、分子量の小さい水素（Ｈ_２）の浸透性の高さを利用したので、検査気体漏出検知装置をバッテリーボックスの外周面に沿って移動することにより、気密不良を精度よく、且つ容易に検査できる。

本発明によれば、車両に搭載されたバッテリーボックスの気密性を複数台並行して検査することができ、大量生産ラインでの作業性の向上を図った検査装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る、気密検査装置の配管系統概略図を示す。本発明の実施形態に係る、検査気体の供給経路切替バルブの概略構造で、（Ａ）は第１経路からの供給、（Ｂ）は第２経路からの供給の場合を示す。従来技術における第１の気密検査装置概略構成図を示す。従来技術における第２の気密検査装置概略構成図を示す。

以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

図１において、１は本発明の実施形態における検査気体供給装置である。該検査気体供給装置１は、検査気体供給経路を切替える切替バルブ１１と、供給する検査気体の圧力を一定に保つ出口側圧力調整器１２と、検査気体供給経路を形成する検査気体ボンベＢ１（第１経路１５）、Ｂ２（第２経路１６）及び検査気体ボンベＢ１及びＢ２の圧力が規定値以下になると警報する警報装置２とで構成されている。
尚、本実施形態での検査気体は窒素９５％、水素５％（体積比）の気体を使用している。
水素は分子量が小さいため、僅かな隙間でも浸透するので、被検査対象であるバッテリーボックス４内の気圧は大気圧に対して若干高い程度にすることで、十分に精度の高い検査が可能となる。
また、不活性気体である窒素と混合して使用することで、安全面でも取扱いが容易となる。

図２（Ａ）に示すように、切替バルブ１１には、第１逆止弁１４３側に検査気体を検査気体ボンベＢ１から導き、開閉バルブ１５１を介して連結された第１経路１５と、逆止弁１３３側に検査気体を検査気体ボンベＢ２から導き、開閉バルブ１６１を介して連結された第２経路１６とが配設される。
第１経路１５を流動する加圧された検査気体は常開されているバルブ（元弁）１５１を通り、第１逆止弁１４３を開く。第１圧力調整弁１４はスプリング１４２により上方（図面上）へ押圧されているので開閉弁１４１は開放されている。
従って、検査気体は第１逆止弁１４３から第１圧力調整弁１４を通り、配管１７を経て、出口側圧力調整器１２にて任意の圧力に減圧されて、第１配管７に流出していく。
一方、第１経路から第１圧力調整弁１４を通り配管１７側へ流動しなかった検査気体の一部は、第２圧力調整弁１３を上方へ押圧するので、開閉弁１３１が閉状態になっている。
従って、第２経路１６側から圧力が逆止弁１３３に作用しても、開閉弁１３１が閉状態になっているために、第２経路１６側からの検査気体は流動を遮断された状態が維持される。

ところが、図２（Ｂ）に示すように、第１経路１５の検査気体が減少して、圧力が低下すると、第１逆止弁１４３はスプリング力に押されて閉状態になる。そうすると、第２圧力調整弁１３を上方へ押圧していた検査気体の圧力が低下するので、第２圧力調整弁１３のスプリング１３２が第２圧力調整弁１３を下方（図面上）へ押し下げるので開閉弁１３１は開放される。
検査気体は第２逆止弁１３３から第２圧力調整弁１３を通り、配管１７を経て、出口側圧力調整器１２にて任意の圧力に減圧されて第１配管７へ流出していく。
一方、第２経路１６から第２圧力調整弁１３を通り配管１７側へ流動しなかった検査気体の一部は、第１圧力調整弁１４を下方へ押圧するので、開閉弁１４１が閉状態になっている。
従って、第１経路１５側から圧力が第１逆止弁１４３に作用しても、開閉弁１４１が閉状態になっているために、第１経路１５側からの検査気体は流動を遮断された状態が維持される。

ところが、第１経路１５側は圧力が低下した状態なので、第１逆止弁１４３と第１圧力調整弁１４間に配置した圧力センサ１４４（図１参照）が検知した信号に基づいて警報機２が第１経路１５の検査気体ボンベＢ１の交換を知らせるようになっている。
また、第２経路１６側にも同様に圧力センサ１３４（図１参照）が配設され、第２経路１６の検査気体が不足すると、検査気体ボンベＢ２の交換を知らせるようになっている。
このようにして、検査気体の供給が途切れないようになっている。
尚、警報装置の警報方法については、ランプ、ブザー又は音声等で知らせることもでき、または、これらを併用すると、より効果が向上する。

出口側圧力調整器１２からの検査気体は第１配管７に導かれる。開閉バルブＶ１は常開しているバルブで、第１配管７での工事の際に検査気体の流出を防ぐための設備保全用（修繕作業）バルブである。
検査気体供給装置１の下流側には第１配管７によって連結されている第１圧力調整領域３が配設されている。この第１圧力調整領域３には第１配管７と、該第１配管７を流動する検査気体の流れを計測すると共に圧力調整（減圧）する流量計付圧力調整器（第１調整器）３１が配設され、流量計付圧力調整器３１の下流側には複数の分岐部７１が直列に配置されて構成されている。

分岐部７１には後述するバッテリーボックス４の気密を検査する検査気体をバッテリーボックス４に供給する複数の第２配管８が、それぞれ第１配管７に接続して配設されて、検査ラインを形成している。すなわち、第１配管７が組み立て工場のメインの配管とされ、そこから分岐して各バッテリーボックスの検査ステーションに検査気体を供給するように配管されている。

尚、図１においては紙面の都合上、第２配管８は２ライン表示してあるが、各第２配管８は同じ装置になっている。
開閉バルブＶ２は第１配管７の設備保全用バルブである。
また、第１圧力調整領域３には流量計付圧力調整器（第１調整）３１を配設することにより、流量計付圧力調整器３１の下流側の流量と圧力を下げることにより、検査気体の流動抵抗が下がり、第１圧力調整領域３内の圧力に大きな変化が生じずに均一化するため、複数の分岐部へ均一圧力を作用することができ、複数の分岐部にそれぞれ接続する第２配管８には均等に検査気体を供給することが可能になる。
その結果、各第２配管８における検査気体の圧力と流量が均等化でき、どの第２配管８において、同じ要領で検査作業ができるようにして、品質の安定が図れる。すなわち、第１配管７の上流側と下流側とに設けられた分岐部に接続される第２配管８において大きな圧力差が生じないようになっている。
また、複数本の第２配管８を並列に配置することにより、１台の検査に時間が要するため、大量生産の自動車組み立てライン等の場合、同時に複数台の検査が並行してできるようにしてあるため、検査効率の向上も図れる。

各第２配管８には、配管に沿って、上流側から各第２配管８の稼働又は、休止用のバルブＶ３、第２配管８に流入する検査気体の圧力をチェックする圧力センサＰ３、バッテリーボックス４への検査気体充填及び停止用の開閉バルブＶ４、バッテリーボックス４内の検査気体の圧力を微調整する微圧用圧力調整器（第２調整器）５１、微圧用圧力調整器５１と並列に配設され、検査気体をバッテリーボックス４内に急速充填する開閉バルブＶ５を有したバイパス回路５２、バッテリーボックス４の上流側に連結される連結管８２が設けられている。
さらに、バッテリーボックス４内の検査気体を排出する排出装置である排出管８３、さらに、バッテリーボックス４から検査気体が洩れているか、否かを検知する検査気体漏出検知装置であるリークテスター６を備えている。
排出管８３にはバッテリーボックス４内下流側の検査気体の圧力を測定する第２圧力センサＰ２及び検査気体のバッテリーボックス４内の保持又は排出を行う開閉バルブＶ７が配設されている。

第２圧力調整領域５には、微圧用圧力調整器５１、バイパス回路５２が設けられ、バッテリーボックス４と第１圧力調整領域３との間に介装され、バッテリーボックス４内の検査気体を第１圧力調整装置の圧力よりさらに減圧して圧力調整（大気圧＋調整微圧に調整）する。
微圧用圧力調整器５１はバッテリーボックス４内の検査気体の圧力を微圧にして、バッテリーボックス４内に無用な圧力が作用しないようにする。
また、前述したように、微圧用圧力調整器５１に並列して、バッテリーボックス４内への検査気体の充填を急速に行う開閉バルブＶ５を有したバイパス回路５２が設けてある。バイパス回路５２は微圧用圧力調整器５１が微圧の圧力調整を行う機器なので、検査気体の流動抵抗が大きくなっており、バッテリーボックス４内の空気の排出と、空気に替わって検査気体を充填するための検査時間を短縮させるために設けてある。

また、バッテリーボックス４の検査気体流路の上流側には、バイパス回路５２によってバッテリーボックス４内に入り過ぎた検査気体を検査気体排出装置である開閉バルブＶ６の開閉によって排出するリークマスター５３が配設されている。
さらに、バッテリーボックス４には、バッテリーボックス４の上流側に配置された第１圧力センサＰ１と、バッテリーボックス４の下流側で第２配管８３に配置された第２圧力センサＰ２とが配設され、第１圧力センサＰ１と第２圧力センサＰ２夫々の検出圧力値が同じになるように微圧用圧力調整器５を調整して、バッテリーボックス４内全体の検査気体圧力が均一化されたことを確認する。
これは、検査気体圧力を一定の圧力に保持することにより、バッテリーボックス４の部分的検査斑が発生するのを防止するものである。

検査気体は窒素９５％、水素５％（体積比）の気体を使用している。使用されている水素は分子量が小さいため、僅かな隙間でも浸透するので、バッテリーボックス４内の気圧は大気圧に対して若干高い程度にすることで、十分に精度の高い検査が可能となる。
バッテリーボックス４内の気圧を低く抑えることにより、バッテリーボックス４に不必要な圧力をかけないので、バッテリーボックス４の変形等の悪い影響を与えないですむ。
また、水素Ｈ_２は不活性気体である窒素と混合して使用するようにしたので、安全面でも取扱いが容易となる。

リークテスター６は空気を取り入れる吸気部６１を把持して、バッテリーボックス４の外周部を周回させて、吸気した空気中の水素Ｈ_２含有量を分析して、バッテリーボックス４の気密性を判断するようになっている。

検査の手順について説明する。
（１）手順１は、
第２配管８に沿って設けられた、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６、さらに排出管８３に設けられたバルブＶ７が閉じていることを確認する。検査気体の供給開始時に検査気体が漏出するのを防ぐ。
（２）手順２は、
バッテリーボックス４に配設されている配電用安全プラグ（プラグを外すと通電がストップするように構成されたプラグ）を外し、連結管８２を連結する。（バッテリーボックス４内を流れる検査気体の上流側に相当する。）
（３）手順３は、
排出管８３をバッテリーボックス４の排熱ファンの排出口に連結する。
（４）手順４は、
開閉バルブＶ４、及びＶ７を開く。（バッテリーボックス４内への充填開始）
（５）手順５は、
バッテリーボックス４内への充填を早めるために開閉バルブＶ５を開く。
（６）手順６は、
排出管８３の排出口にて、水素Ｈ_２のリークチェックを行い、規定値をオーバしたら、開閉バルブＶ７を閉じる。（バッテリーボックス４内の空気を排出し、検査気体に入替るためである）
（７）手順７は、
バイパス回路５２の開閉バルブＶ５を閉じる。バッテリーボックス４内の検査気体圧力を第１圧力センサＰ１及び第２圧力センサＰ２にて確認する。
（８）手順８は、
検査気体圧力が規定値を超えている場合は開閉バルブＶ６を開閉させて圧力を低下させる。それでも圧力が超えている場合は、微圧用圧力調整器５１の設定調整つまみ（図示省略）をＬｏｗ側（図示省略）に回転させて微調整する。
検査気体圧力が規定値以下の場合は、微圧用圧力調整器５１の設定調整つまみをＨｉｇｈ側（図示省略）に回転させて微調整する。
（９）手順９は、
バッテリーボックス４の上流側と下流側（排出側）の圧力（Ｐ１、Ｐ２の検出値）が設定許容誤差範囲内になるように調整する。（圧力差が大きく、設定許容誤差範囲内にならない場合には、大量の検査気体のリークが考えられるので、配管８及び連結管８２の連結部、バッテリーボックス４等を確認する。
（１０）手順１０は、
検査方法（マニュアル）に従って測定を実施する。
（１１）手順１１は、
検査が終了したら開閉バルブＶ４を閉じ、排気用の開閉バルブＶ７を開き、バッテリーボックス４内の検査気体を排出する。

本実施形態では、検査気体を５％の水素Ｈ_２と、９５％の窒素Ｎ_２の混合（体積比）気体を使用することにより、取扱いが容易であることに加え、水素Ｈ_２の浸透性の高さを利用することで、バッテリーボックス４内の検査気体の気圧を低く抑えることができ、バッテリーボックス４に不要な圧力が作用するのを抑制して、バッテリーボックス４の変形等の悪い影響を排除する効果を有している。
また、気密検査を複数台並行して実施するために、第１圧力調整領域３を設けることにより、複数の第２配管８に流入する検査気体の圧力及び、流入量を均一化でき、各第２配管８において同じ作業要領で検査ができるので、検査精度が向上でき、品質の安定化が図れる。
その結果、車両に搭載されたバッテリーボックスの気密性を複数台並行して検査することができ、大量生産ラインでの作業性の向上が図れる。

自動車の組立てライン等において、車両に搭載されたバッテリーボックスの気密検査を複数台並行して行って効率的に、且つ精度の高い気密検査ができるので、バッテリーボックス気密検査装置に用いることに適している。

１検査気体供給装置
２警報機
３第１圧力調整領域
４バッテリーボックス
５第２圧力調整領域
６リークテスター（検査気体漏出検知装置）
７第１配管
８第２配管
１１切替バルブ
１２出口側圧力調整器
３１流量計付圧力調整器（第１調整器）
５１微圧用圧力調整器（第２調整器）
５２バイパス回路
５３リークマスター
６１吸気部
８２連結管
８３排出管

Claims

車両車室外に装着され内部にバッテリーが収納されるバッテリーボックスの気密検査装置において、
前記バッテリーボックス内に導かれて気密検査に用いられる検査気体を供給する検査気体供給装置と、
前記検査気体供給装置からの検査気体が流動する第１配管に、前記検査気体の流量と圧力を調整して減圧する第１調整器を配設し、該第１調整器の下流側に複数の分岐部が配設される第１圧力調整領域と、
前記第１圧力調整領域の下流側で前記分岐部に接続した第２配管に、前記第１圧力調整領域の圧力よりさらに減圧する第２調整器を配設し、該第２調整器によって調整された所定圧力の検査気体を前記バッテリーボックス内に供給する第２圧力調整領域と、
前記バッテリーボックスに供給されて一定圧力に保持された前記検査気体が前記バッテリーボックスから漏出するのを検出する検査気体漏出検知装置と、を備え、
さらに、前記第２調整器をバイパスするバイパス配管を設け、該バイパス配管に検査気体の流通を開閉するバルブを配設して、該開閉バルブを開にして前記バッテリーボックス内に検査開始時に検査気体を急速に充填するバイパス部を配設したことを特徴とするバッテリーボックス気密検査装置。
前記バッテリーボックスに連結され、前記バッテリーボックス内の前記検査気体の圧力が検査圧力より高い場合に大気に排出する検査気体排出手段を備えたことを特徴とする請求項１記載のバッテリーボックス気密検査装置。
前記バッテリーボックスの前記検査気体の入口側に配設された第１圧力センサと、前記バッテリーボックスの前記検査気体の排出側に配設された第２圧力センサとを備え、前記第１および第２圧力センサからの圧力がほぼ等しくなってから前記検査気体漏出検知装置によって測定されることを特徴とする請求項１記載のバッテリーボックス気密検査装置。
前記検査気体は窒素（Ｎ _２）と水素（Ｈ _２）の混合ガスであり、前記検査気体漏出検知装置は前記バッテリーボックスの外周面に沿って移動可能で、且つ前記水素（Ｈ _２）濃度を検出するリークテスターであることを特徴とする請求項１記載のバッテリーボックス気密検査装置。