JPH02268243A - 容器漏洩判定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、密閉した容器を規定圧まで加圧し、その後の
経時的な圧力降下量に基づいて容器にピンホールや貫通
傷等が存在するか否かの容器漏洩の有無等を判定する方
法に関する。

「従来の技術」 従来より容器のピンホールや貫通傷等を測定する方法と
して、密閉した容器を加圧した状態で、石鹸水等の発泡
性溶液を塗布したり、又水中に浸漬した状態でピンホー
ル等よりの気泡発生の有無を確認する方法や、前記加圧
した状態で１０〜６ｏ分間経過後の圧力降下の有無を調
べる方法等が存在するが、前二者においては人間の目視
により判定する方法であるために特にピンホールが微小
の場合に経験者の判断に頼らざるを得ないのみならず、
特に水中浸漬方法を採用すると、容器が大型化した場合
に浸漬作業が煩雑化し且つ危険も伴なう事になる。

一方後者の判定方法においては前記欠点が解消される代
わりに、圧力降下量を判断するまでに相当な時間を必要
とし、特に全数検査あるいは大容量の容器検査を行う場
合には実用的でない。

「発明が解決しようとする課題」 一方近年におけるＬＳＩの急速の発展に伴なう高性能の
マイクロプロセッサの実現により大量且つ高速の演算処
理が可能になり、又高精度の圧力センサの開発により微
小な圧力降下を正確に検知する事も可能となり、従って
これらと統計的な分析手段を組み合わせる事により、精
度よく且つ早期に容器漏洩の有無等の判定が可能になる
と思われる。

しかしながら容器を規定圧まで加圧した直後の容器内に
おける微小圧力降下は必ずしも容器の漏洩の有無のみに
基づいて降下するものではなく、他のファクタ、より具
体的には容器加圧による弾性的な容器膨張や変形等によ
っても、又容器を急激に加圧する為に容器内部に生じる
空気の乱れ等によっても圧力降下が生じ、これらのノイ
ズを除去しながら容器の漏洩の有無のみに基づく圧力降
下を選択的に検知する事は高速の演算処理が可能になっ
た現代においても中々困難である。

本発明はかかる従来技術に鑑み、容器を規定圧まで加圧
した直後における圧力降下の特性を実験的に把握し、前
記した容器の漏洩の有無以外のノイズの影響を効果的に
排除する事により、容器の漏洩の有無を短時間で且つ高
精度に判定し得る容器漏洩判定方法を提供する車を目的
とする。

「課題を解決する為の手段」 本発明は、密閉した容器を規定圧まで加圧した直後の圧
力降下は前記したように容器の漏洩の有無に基づく圧力
降下（以下漏洩降下という）と、他のファクタ、即ち容
器加圧による弾性的な容器膨張や変形等と容器を急激に
加圧する為に容器内部に生じる空気の乱れ、加圧後の空
気が動圧から静圧へ移行することによる圧力降下量によ
って生じる圧力降下（以下初期降下という）が存在する
事は前記した通りである。

そして本発明者は前記漏洩降下と初期降下では時系列的
な変化が異なる点に着目し、該分布に対応する近似式を
前もって複数種類用意した後、（即ち前記近似式は無漏
洩状態における圧力降下量を予測する第１の近似式と、
又漏洩が有る場合における各漏洩孔の口径に対応して変
化する圧力降下量を予測する第２〜ｎの近似式である。

）そして、前記容器を規定圧まで加圧した直後の容器内
における圧力降下量を所定時間間隔で時系列的に測定し
た実測値と、前記近似式により算出される推定値とを比
較しながら、該実測値に基づく時系列分布が前記１−　
ｎのいずれの近似式の推定値に該当するかを確率的に推
定値として求める点を第１の特徴とするものである。

即ち、前記漏洩降下は第３図（ｂ）に示すように時間経
過とともに直線状に変化する等差級数的な分布線工であ
るのに対し、初期降下は規定圧圧縮空気の注入停止直後
において急激に低下するもその後徐々にその降下量が逓
減する幾何級数的な分布曲線■である為に、前記漏洩降
下と初期降下が複合した実際の圧力降下においては、前
記実測値が前記１〜ｎのいずれの近似式に基づく推定値
に合致するかを判定するのは極めて困難である。

そこで本発明者は前記初期降下の影響が少なくなった時
点を速やかに判断し、前記初期降下の分布線■と漏洩降
下の分布線工が交差した以降においては、両分布線Ｉ、
ＩＩが解離する方向に変化するのみで再び近付かない事
に着目し、言い換えれば前記実測値と近似式の推定値に
基づいて求めた前記推定値としての確率密度は、第４図
（ａ）（ｂ）に示すように前記交差付近で低下するか、
それ以前で低い確率密度を示すが、前記交差付近で確率
密度が漏洩のある容器の場合には漏洩無しから漏洩有り
に、又無漏洩容器の場合には漏洩有りから漏洩無しに反
転し、その後前記確率密度は夫々１００％に近付く方向
に移行し、その後の再反転がない事を確認した。

従って本発明は所定時間経過後の前記反転後の確率密度
に基づいて容器の漏洩状態を判定することにより精度よ
く且つ速やかな測定が可能となる。

これが本発明の第２の特徴とする所である。

「実施例」 以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に
詳しく説明する。ただ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は、この発明の範囲をそれのみに
限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

先ず本発明の判定動作について第１図のフローチャート
図について詳細に説明する。

イ、近似式の設定（モデル同定）及びカルマンフィルタ
への組込み、 先ず前記したようにドラム缶の漏洩の有無に基づく漏洩
降下は時間とともに正比例的に変化する等差級数的な降
下曲線である。（第３図（ｂ）ＩＩ参照） 又他のファクタに起因する初期降下は時間とともに幾何
級数的に的に逓減する降下曲線である。

（第３図（ａ）（ｂ）Ｉ参照） さて実際の圧力降下においては、前記漏洩降下と初期降
下が複合したものである。

次に無漏洩のドラム缶、漏洩孔の口径（■）が０．５，
１．０，１．５，２．０のドラム缶を多数採取して後記
検査条件と同一条件下で圧力降下を測定し、前記曲線を
算出する為の近似式（ｐＩｋ漏洩の近似式：１、漏洩孔
の口径が０．５ｍｍの近似式：２等）を設定する。

そして前記近似式１〜ｎをカルマンフィルタに組込み、
該カルマンフィルタに規定圧まで加圧直後の圧力値を入
力する事により近似式１〜ｎに基づいて後記実際の圧力
降下値のサンプリング間隔毎に、最小二乗法に基づいて
対応する推定値を出力可能に構成する。

この結果、検査時と同じ環境を想゛定した漏洩モデルを
作成することが出来る。

尚、漏洩モデルは漏洩孔の大きさによる複数のモデル（
カルマンフィルタ）を構成する必要性は実際の漏洩孔の
口径と対応するモデルの想定する漏洩孔口径が異なる場
合、漏洩モデルの確率が小さくなるからであり、又いく
つかの漏洩モデル（カルマンフィルタ）をあらかじめ準
備しておくことで、後記検査の際に漏洩の有無の確率と
同時に漏洩孔の大きさを推定することが出来るからであ
る。

口、シミレーション 次に実際の検査を行う前に、まず口径が０．５＋ｓｍ模
擬漏洩孔を有するドラム缶と、漏洩孔を設けなかったド
ラム缶を用いて後記検査装置により得られた圧力データ
系列を用いてシミュレーシオンを行ってみる。

第２図に基づいて検査装置の概略構成を説明するに、本
装置は検査媒体たる鋼製ドラム缶１を密閉する蓋体１ａ
上に、吸入及び排気管８．９とともに圧力センサ３を取
付けるとともに、吸入及び排気管８．８の途中に電磁バ
ルブ４．５を介在させ、マイクロプロセッサ７の指令に
基づいて開閉制御可能に構成する。又吸入管８側には電
磁バルブ４を介してドラム缶１に高圧空気を供給する空
気圧縮機２が接続されており、ドラム缶ｌを加圧可能に
構成する。圧力センサ３はドラム管内の圧力変化を圧力
センサ３で検知し、その検知信号をＡ／Ｄコンバータ６
によりデジタル化した後マイクロプロセッサ７に入力さ
せ、後記する所定の制御を行う、尚前記蓋体１ａとドラ
ム缶１間は簡単に密閉状態で閉塞及び取外し可能に構成
されている。

そしてかかる装置を用いて先ずドラム缶１を蓋体１ａに
より密閉した後、電磁バルブ４を開き空気圧縮機２の高
圧空気を密閉ドラム缶１内に導入し加圧し、次にドラム
缶１内部の圧力が上昇し規定圧に達するのを圧力センサ
３で監視し、規定圧に達した時点に電磁バルブ４を閉じ
、圧縮空気の流入を遮断する。

そして圧縮空気の流入遮断後の圧力降下を圧力センサ３
より所定時間間隔毎、例えば１７４秒毎にサンプリング
検知し、該検知された圧力値をＡ／Ｄコンバータ８によ
りデジタル化した後マイクロプロセッサ７にて後記する
シミレーションを行う。

即ちシミレーションは、前記所定時間間隔毎の実測圧力
値と、夫々のカルマンフィルタの出力である対応する時
間間隔毎の推定値とから残差を算出し、該残差に基づい
て多重仮説検定により前記時間間隔毎に前記実測値が対
応する推定値にどの程度確率的に合致しているかの確率
密度を推定値として算出する。

その結果を第４図に示す。

第４図（ａ）には無漏洩のドラム缶１のデータより算出
した確率の逐次変化が示されているが、本図より理解さ
れる通り、前記推定値が加圧停止後７秒前後（プロット
数２５〜３０）まではほぼ１００％の確率密度を有する
が７〜８秒前後の間に確率密度が５０度以下に低下する
も、その後反転し再度はぼ１００％の確率密度を有する
漏洩状態の判定に移行する。

又第４図（ｂ）には直径０．５１の模擬漏洩孔を有する
場合の確率の逐次変化が示されているが、本図より理解
される通り、前記推定値が加圧停止後５〜６秒前後（プ
ロット数２０〜２４）までは逆にほぼ０％の確率密度を
有するが５秒経過後に反転しその後はぼ１００％の確率
密度を有する漏洩状態の判定に移行する。

又、図示していないが、模擬漏洩孔の直径が小さくなる
ほど判定時間が長くなる傾向が見られ、また、より小さ
な漏洩の場合には正しいモデルの確率が初期段階で他の
モデルの確率よりも低く、８秒前後になって反転し、正
しい判定をする例がいくつか見られた。

従って、１０秒の時点（演算回数４０回）に着目すれば
、どちらの結果も正しい判定をしていることが分る。

ハ、検査 そこでドラム缶１缶再生工場において５００本の再生ド
ラム缶１缶について、実験開始前に予測しておいた前記
無漏洩のドラム缶ｌ、漏洩孔の口径（ｍ鳳）が０．５，
１．０，１．５，２．０の各モデルのカルマンフィルタ
の値を初期化し、次に前記検査手順で密閉ドラム缶ｌの
加圧終了０．２５秒後より圧力値のサンプリングを行い
、４つのモデルのカルマンフィルタの残差及び残差の共
分散値を計算し、多重仮説検定により各モデルへの適合
率を計算する。そして、１０秒間の圧力値によって起算
されたもっとも適合率の高いモデルを測定密閉ドラム缶
１の漏洩状態として判定し、一方該判定値を従来技術の
ある一定時間後の圧力降下値を設定された臨界値と比較
することにより合蒋・不合格を決めるレベル検査法と本
実施例の検査方法の両方を行ったところ、表−１のよう
に本実施例の方が良好な結果を得ることが出来た。

「発明の効果」 従って本発明によれば、時系列的な圧力降下量の変化を
予測的に算出可能な計算アルゴリズムを備えたカルマン
フィルタを用意し、次に規定圧に到達直後の所定時間間
隔毎に内における圧力降下量（実測値）と、夫々のカル
マンフィルタの出力である対応する時間間隔毎の推定値
とから残差を算出し、該残差に基づいて多重仮説検定に
より前記時間間隔毎に前記実測値が対応する推定値にど
の程度確率的に合致しているかの確率密度を推定値とし
て算出する。

そして前記推定値が、漏洩無しから漏洩有りに又は漏洩
有りから漏洩無しの確率密度に反転後、該反転後の推定
値に基づいて容器の漏洩状態を判定する事により、精度
よく且つ速やかな測定が可能となるものである。

尚、前記反転時期は、検査すべき容器種類と加圧する圧
力が一定であれば、はぼ規定圧力到達後の所定時間経過
後に現われる為に、前記推定値が反転したか否かをマイ
クロプロセッサ等で確認しなくでもタイマーで代用して
もよい。

従って本発明によれば、従来の気密試験方法においては
経験者の判断に頼らざるを得ない目視による判定方法に
よる為に人間の誤判断や熟練度の不足が生じ、更には測
定にある程度の時間を必要としていたが、本発明によれ
ばこれらの欠点を全て解消し得るのみならず、微小な漏
洩の有無をも高い精度で速やかに検知出来る。

又漏洩が有る場合における各漏洩孔の口径に対応して変
化する圧力降下量の推定値を時系列的に測定する近似式
を複数用意する車により、前記漏洩の有無のみならず、
漏洩が有る場合の各漏洩孔の口径まで判定する事が可能
となる。

等の種々の著効を有す。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第２図は本発明の実施例を示し、第１図は気
密試験方法のフローチャト図、第２図は気密試験装置の
構成を示す概略図である。 ！１ｇ３図（ａ）（ｂ）は、無漏洩の密閉ドラム缶（ａ
）と直径１．０鳳■の模擬漏洩孔のある密閉ドラム缶（
ｂ）の漏洩時の圧力降下を示すグラフ図で、実測値と近
似曲線が示されている。 第４図（ａ）（ｂ）は実施例の試験結果の確率変化を示
すグラフ図で、（ａ）には無漏洩の密閉ドラム缶のデー
タより算出した確率の時系列変化を、又（ｂ）には直径
０．５１の模擬漏洩孔を有する場合の確率の時系列変化
を示す。 特許出願人：鹿島エンジニアリング株式会社同　上　二
株式会社ニーψピー争ラポ 第２ 図 第１ＸＩ 濱真回数 演算回数 （ａ） １１４間 二図 時間

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）密閉した容器を規定圧まで加圧し、その後の経時的
   な圧力降下量に基づいて容器漏洩の有無等を判定する方
   法において、前記容器の無漏洩状態における圧力降下量
   が、又漏洩が有る場合における各漏洩孔の口径に対応し
   て変化する圧力降下量が、夫々時系列的に算出可能な複
   数の近似式を前もって用意し、前記容器を規定圧まで加
   圧した直後の容器内における圧力降下量を所定時間間隔
   で時系列的に測定した実測値と、前記近似式により算出
   される推定値とを比較しながら、該実測値に基づく時系
   列分布が前記いずれの近似式の推定値に該当するかを確
   率的に推定値として求めつつ、該推定値が所定時間経過
   後に漏洩無しから漏洩有りに又は漏洩有りから漏洩無し
   の確率密度に反転後、該反転後の推定値に基づいて容器
   の漏洩状態を判定することを特徴とする容器漏洩判定方
   法