JPH0972817A - エアリークテスタ用微小漏れ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 目詰まりしにくく温度に対しても安定した疑
似洩れ量を発生させることができるエアリークテスタ用
微小洩れ装置を提供する。 【解決手段】 微小漏れ装置９は、疑似漏れ用弁を介し
てエアリークテスタのエア通路に接続されている。微小
漏れ装置は、筒形状のケーシング９０と、このケーシン
グ９０に収容されたノズル管９２とを備えている。ノズ
ル管９２は断面円形のガラス管からなり、径の大きなボ
デイ部９２ａと、径の小さなキャピラリ部９２ｂと、両
者の境のテーパ部９２ｃとを、同一直線上に有してい
る。ボデイ部９２ａとテーパ部９２ｂは、弾性リング９
５，９３を介してケーシング９０に支持されている。キ
ャピラリ部９２ｂは、ケーシングの内周面から離れてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エアリークテスタ
の疑似漏れに用いられる微小漏れ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、容器（ワーク）の密閉性（孔やヒ
ビの有無）を検査するためにエアリークテスタが利用さ
れていた。このエアリークテスタでは、一端に洩れの有
無を検査すべきワークが接続され、他端にテスト圧を供
給するテスト圧源が接続されているエア通路と、このエ
ア通路に設けられたワーク用弁と、上記ワーク用弁の下
流側のエア通路に接続された圧力センサと、を備えてい
た。さらに、このエアリークテスタは、圧力センサを診
断したり、ワークの容積が変化したときでも大気圧換算
洩れ量を正確に検出するために、疑似洩れ発生手段を備
えていた。

【０００３】上記疑似洩れ発生手段の一つとして、ノズ
ル方式のものがある。すなわち、ワーク用弁より下流側
のエア通路に疑似漏れ用弁を介して微小漏れ装置が接続
されている。このエア通路にテスト圧が供給された状態
でこの疑似漏れ用弁を開くことにより、ワーク用弁で閉
じられたエア通路から微小漏れ装置を介して大気中に洩
れを発生させる。

【０００４】上記微小漏れ装置は、例えば、金属製のブ
ロックの穴に金属製の針を差し込むことにより構成され
ている。この針と穴の内周面との間に形成される環状の
隙間が絞り部となり、エアの流通を許容する。また、絞
り部を有する金属管からなるノズル管を用いた装置もあ
る。このノズル管は、金属製の筒状ケーシング内に挿入
支持されている。このケーシングの周壁に螺合されたね
じでノズル管の中間部を潰すことにより、上記絞り部が
形成されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】最初に述べた従来の微
小漏れ装置では、絞り部が環状の隙間からなるため、小
さな流通断面積を得るには、隙間を非常に狭くする必要
がある。その結果、微小な塵埃でもつまり易く、絞り部
の流通断面積を変化させてしまう。針が穴の中心から径
方向に偏っていると、環状の隙間のうち局部的に特に狭
くなるところが生じるので、この不都合はより一層顕著
になる。また、ブロックおよび針は金属製であるため熱
膨張率が大きく、流通断面積が温度に応じて変化してし
まう。このような流通断面積の変化は、単位時間当たり
のエア漏れ量を変化させるので、疑似漏れによって検出
すべき情報を不正確なものにする。

【０００６】二番目に述べた従来の微小漏れ装置では、
絞り部の内部空間が偏平になっているため、小さな流通
断面積を得るには、対峙する内面間の隙間を狭くする必
要があること、金属管を用いているので熱膨張の影響が
あることにより、最初に述べた装置と同様の不都合が生
じる。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、エア
リークテスタのエア通路に疑似漏れ用弁を介して接続さ
れ、疑似漏れに用いられる微小漏れ装置において、上記
微小漏れ装置は断面円形のガラス管からなるノズル管を
備え、このノズル管は、内径の大きなボデイ部と、内径
の小さなキャピラリ部と、両者の間に形成されボディ部
からキャピラリ部へと内径が徐々に減少するテーパ部と
を、同一直線上に有し、上記ボデイ部が上記疑似漏れ用
弁に連なり、上記キャピラリ部が大気に解放されている
ことを特徴とする。

【０００８】請求項２の発明は、請求項１に記載のエア
リークテスタ用微小漏れ装置において、ガラス管の中間
部を熱して軟化させた状態でこのガラス管の両端部を軸
方向に引くことにより、両端部を延伸せずに中間部を細
径に延伸させ、次に、中間部の延伸部を切断し、この切
断により分離された一方のガラス管において、上記延伸
部を上記ノズル管のキャピラリ部とし、非延伸状態のま
ま残った端部を上記ボデイ部とし、これら延伸部と非延
伸部の境を上記テーパ部とすることを特徴とする。請求
項３の発明は、請求項１に記載のエアリークテスタ用微
小漏れ装置において、さらに、上記微小漏れ装置は、上
記ノズル管の他に、ノズル管を収容する筒状のケーシン
グと、このケーシングの内部に、軸方向に離れて配置さ
れた第１，第２の弾性リングとを備え、上記ノズル管の
ボディ部とテーパ部がそれぞれ上記第１，第２の弾性リ
ングを介して上記ケーシングに支持され、上記キャピラ
リ部はケーシング内周面から離れていることを特徴とす
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明のリークテスタの一
形態を図面を参照しながら以下に説明する。図１に示す
ように、エアリークテスタはエア通路１を備えている。
エア通路１は共通通路１ｘと、この共通通路１ｘから分
岐した一対の分岐通路１ａ，１ｂとを有している。共通
通路１ｘの上流端には圧縮エア源２が接続されている。
一方の分岐通路１ａの下流端１ｍには、洩れがないこと
が確認されているマスタ容器Ｍが着脱可能に接続され、
他方の分岐通路１ｂの下流端１ｎには洩れの有無を判定
すべきワークＷが着脱可能に接続されるようになってい
る。

【００１０】上記共通通路１ｘには、上流側から順にレ
ギュレータ３，電磁三方弁４が設けられている。上記圧
縮エア源２とレギュレータ３によりテスト圧源２０が構
成されている。また、分岐通路１ａには上流から順に常
開の電磁二方弁５ａ（マスタ用弁）と常開の手動二方弁
６ａが設けられている。同様に分岐通路１ｂにも上流側
から順に常開の電磁二方弁５ｂ（ワーク用弁），手動二
方弁６ｂが設けられている。

【００１１】上記分岐通路１ａ，１ｂには、電磁二方弁
５ａ，５ｂと手動二方弁６ａ，６ｂとの間において、圧
力センサ７の一対の入力ポートがそれぞれ接続されてい
る。圧力センサ７は、ダイアフラム７１を有し、分岐通
路１ａ，１ｂ間の差圧によるダイアフラム７１の変形量
に応じた信号を出力する。

【００１２】ワークＷ側の分岐通路１ｂにおいて、上記
電磁二方弁５ｂと手動二方弁６ｂとの間には、常閉の電
磁二方弁８（疑似漏れ用弁）を介して微小漏れ装置９が
接続されている。これら電磁二方弁８と微小漏れ装置９
により、疑似漏れ発生手段３０が構成されている。

【００１３】さらに、エアリークテスタは、制御部１０
（制御手段）を有している。この制御部１０は、マイク
ロコンピュータ，入出力インターフェイス，駆動回路等
を含む。制御部１０には、圧力センサ７からの検出信号
が入力される。この制御部１０は、電磁三方弁４、電磁
二方弁５ａ、５ｂ，８の制御，表示器（図示しない）の
制御を行うとともに、後述する演算，判断等を行う。

【００１４】次に本発明の特徴部分である微小洩れ装置
９について図２に基づいて以下に詳しく説明する。微小
洩れ装置９は、ケーシング９０を備えている。このケー
シング９０は略円筒形状であり、その内部を貫通する貫
通孔９１を有している。この貫通孔９１の右端部のねじ
穴９１ａには、継手および管を介して上記電磁二方弁８
が接続されており、左端部のねじ穴９１ｂは大気に開放
されている。貫通孔９１は、ねじ穴９１ａ，９１ｂ間に
おいて、左に向かって段階的に内径が小さくなる第１，
第２，第３の収容孔９１ｘ，９１ｙ，９１ｚを有してい
る。

【００１５】上記微小漏れ装置９は、上記ケーシング９
０内に収容されたノズル管９２を備えている。このノズ
ル管９２は、図３に最も良く示されているように、断面
円形のガラス管により構成されている。このノズル管９
２は、内径の大きなボデイ部９２ａと、内径の小さなキ
ャピラリ部９２ｂと、両者の間に形成されボディ部９２
ａからキャピラリ部９２ｂへと向かうにつれて内径が徐
々に減少するテーパ部９２ｃとを、同一直線上に有して
いる。

【００１６】上記ノズル管９２は例えば次のようにして
製造される。内径０.５ｍｍ、外径５.０ｍｍのガラス管
の中間部を所定温度まで熱することにより軟化させ、一
端部を固定し、他端部を所定の力で軸方向に沿って所定
時間引っ張ることによりこのガラス管の中間部を延伸さ
せる。これにより、中間部に細い径の延伸部を形成す
る。次に、この延伸部を切断する。切断により分れた一
方のガラス管において、延伸部は上記ノズル管のキャピ
ラリ部９２ｂとなり、非延伸状態のまま残った一方の端
部は上記ボデイ部９２ａとなり、両者の境部がテーパ部
９２ｃとなる。キャピラリ部９２ｂは例えば内径６μ
ｍ、外径６０μｍのものを作ることができる。このよう
に細くしても、上記延伸によるので、断面円形を確保す
ることができる。

【００１７】次に、上記構成のノズル管９２をケーシン
グ９０内で支持する構造について説明する。ケーシング
９０の第２収容部９１ｙの奥端部（左端部）にはゴムか
らなる弾性リング９３（第２弾性リング）が収容されて
いる。また、ケーシング９０の第１収容部９１ｘには、
カラー９４（ケーシング９０の一部を構成する）が収容
されており、このカラー９４の先端部（左端部）には、
ゴムからなる弾性リング９５（第１弾性リング）が装着
されている。したがって、この弾性リング９５は、第１
収容孔９１ｘの奥端部に配置されている。

【００１８】上記ノズル管９２は、上記ケーシング９０
の収容孔９１ｘ〜９１ｚに収容されている。詳述する
と、ノズル管９２のボデイ部９２ａは、第１収容孔９１
ｘ，第２収容孔９１ｙに収容され、テーパ部９２ｃは第
２収容孔９１ｙに収容され、キャピラリ部９２ｂは第２
収容孔９１ｙの奥端部から第３収容孔９１ｚにわたって
収容されている。ボデイ部９２ａは弾性リング９５に挿
入されて弾性的に支持され、テーパ部９２ｃは弾性リン
グ９３に挿入されて弾性的に支持されている。キャピラ
リ部９２ｂは、第３収容孔９１ｚに挿入されているが、
この第３収容孔９１ｚの内周面には接しておらず、両者
の間には環状の隙間が形成されている。

【００１９】上記ノズル管９２のケーシング９０への組
み込みは次のようにして行う。予め、弾性リング９３を
第２収容孔９１ｙの奥端部に押し込んでおく。他方、カ
ラー９４には弾性リング９５を装着し、この状態でノズ
ル管９２のボデイ９２ａを弾性リング９５およびカラー
９４に差し込む。その後、カラー９４に取り付けられた
ノズル管９２のキャピラリ部９２ｂを弾性リング９３に
通しながら第３収容孔９２ｚに挿入する。ノズル９２の
テーパ部９２ｃが弾性リング９３に当たることにより、
ノズル９２の挿入が終了する。この後、ねじ穴９１ａ
に、貫通孔９６ａを有するねじ９６をねじ込む。このね
じ９６のねじ込みに際して、カラー９４はワッシャ９７
を介して押されて若干量奥へ移動し、弾性リング９５を
収容孔９１ｘ，９１ｙ間の段差面に押し付ける。このよ
うにして、ノズル管９２の装着作業が終了する。

【００２０】上記カラー９４のねじ穴９１ａ側の端部に
は、メッシュ９８ａ，９８ｂに挟まれたフィルタ９８ｃ
が装着されている。また、ケーシング９０のねじ穴９１
ｂにも貫通孔９９ａを有するねじ９９がねじ込まれてお
り、このねじ９９の奥端部にも、メッシュ９８ａ，９８
ｂに挟まれたフィルタ９８ｃが装着されている。これに
より、ノズル管９２のボデイ部９２ａはフィルタ９８ｃ
を介して電磁二方弁８に連なり、キャピラリ部９２ｂも
フィルタ９８ｃを介して大気に連なっている。

【００２１】上記構成のリークテスタにより、以下のリ
ークテストが行われる。図１は初期状態を示す。マスタ
容器ＭとワークＷを分岐通路１ａ，１ｂの下流端１ｍ，
１ｎにそれぞれ接続した状態で、電磁三方弁４をオンす
ることによりテスト圧源２０と分岐通路１ａ，１ｂを連
通させ、テスト圧Ｐ_Tをマスタ容器ＭとワークＷに供給
する。この後で、電磁二方弁５ａ、５ｂを閉じ、マスタ
側回路とワーク側回路との差圧ΔＰ_Tを、圧力センサ７
で検出する。この時のマスタ側回路は、電磁二方弁５ａ
より下流側の分岐回路１ａとマスタ容器Ｍを含む。また
ワーク側回路は、電磁二方弁５ｂより下流側の分岐回路
１ｂとワークＷを含む。この差圧ΔＰ_Tは、ワーク側回
路での圧力変化を表している。ワークＷに傷等がなくマ
スタ容器Ｍと同様にエアの漏れが生じない時には、差圧
すなわち上記ワーク側回路の圧力変化ΔＰ_Tはゼロであ
る。ワークＷに傷等があり、エアの漏れが生じている時
には、圧力変化ΔＰ_Tが生じる。制御部１０では、上記
圧力センサ７からの圧力変化ΔＰ_Tに基づいて大気圧換
算漏れ量Ｖ_Lを演算し、この大気圧換算漏れ量Ｖ_Lが閾値
未満の時に良品と判断し、閾値を越えた時に不良品と判
断する。

【００２２】一般に、上記大気圧換算漏れ量Ｖ_Lは、ボ
イルの法則に基づいて次式で表すことができる。 Ｖ_L＝ΔＰ_T・Ｖ_W／Ｐ₀ … （１） ただし、Ｖ_Wはワーク側回路の容積である。ところで、
ワークＷが変わるとワーク側回路の容積Ｖ_Wも変化し、
上記式（１）から明らかなように、差圧ΔＰ_Tと大気圧
換算漏れ量Ｖ_Lとの関係も変化する。そこで、テスト対
象となるワークＷが変わるたびに、容積Ｖ_Wに関する情
報を得る必要があり、そのために疑似漏れテストを行な
っている。

【００２３】上記疑似漏れテストは、次のようにして実
行される。まず、分岐通路１ｂに洩れのないワークＷを
接続し、分岐通路１ａにマスタ容器Ｍを接続する。次
に、電磁三方弁４をオンして、分岐通路１ａ，１ｂにテ
スト圧Ｐ_Ｔを供給する。次に、電磁二方弁５ａ、５ｂを
閉じてワーク側回路とマスタ回路を閉鎖系にする。次
に、上記電磁二方弁８を開にして上記微小漏れ装置９を
分岐通路１ｂと連通させ、ワーク側回路から微小漏れ装
置９を介して圧縮エアの一部を大気へ流出させる（疑似
漏れ）。この場合、所定の大気圧換算の疑似漏れ量
Ｖ_L’を生じさせる時間（予め設定されている）を経過
した後の差圧ΔＰ_X、すなわちこの設定時間内での疑似
漏れに伴うワーク側回路の圧力変化を、上記圧力センサ
７により検出する。この圧力変化ΔＰ_Xと大気圧換算の
疑似漏れ量Ｖ_L’と上記ワーク側回路の容積Ｖ_Wとは、ボ
イルの法則により次の関係を有している。 Ｖ_W＝Ｖ_L’・Ｐ₀／ΔＰ_X … （２）

【００２４】上記（１）式に上記（２）式を代入するこ
とにより、次式が得られる。 Ｖ_L＝Ｖ_L’・（ΔＰ_T／ΔＰ_X） … （３） 制御部１０では、予め疑似漏れテストを実行し圧力変化
ΔＰ_Xを検出してこれを記憶しておき、リークテストに
際しては、検出された圧力変化ΔＰ_Tと、記憶されてい
る疑似漏れテストでの圧力変化ΔＰ_Xから、上記（３）
式に基づいて大気圧換算漏れ量Ｖ_Lを演算する。なお、
（３）式において、大気圧換算の疑似漏れ量Ｖ_L’は既
知である。

【００２５】次に、圧力センサ７を含むリークテスタの
診断について述べる。この診断時には、手動二方弁６
ａ，６ｂを閉じた状態で、上述した疑似洩れテストを行
い、その圧力変化ΔＰ_Xを検出する。この時の圧力変化
ΔＰ_Xは次式で表すことができる。 ΔＰ_X＝Ｖ_L’・Ｐ₀／（Ｖｓｅｔ＋２・Ｋ・Ｐ_Ｔ） … （４） ここで、Ｖｓｅｔは、電磁二方弁５ｂと手動二方弁６ｂ
の間のワーク側回路の容積である。Ｋは、圧力センサ７
のダイヤフラム７１の変形に関する定数である。制御部
１０では、上記（４）式で得られる圧力変化ΔＰ_Xと、
実際の検出値の偏差が、許容値より小さい場合には故障
なしと判断し、大きい場合には故障ありと判断する。

【００２６】上記疑似漏れテストにおいて、ワーク側回
路からの圧縮エアは、開き状態の電磁二方弁８を通り、
微小漏れ装置９のケーシング９０のねじ穴９１ａに至
り、ここから、ねじ９６の貫通孔９６ａ，フィルタ９８
ｃ，ノズル管９２のボデイ部９２ａ，テーパ部９２ｃ，
キャピラリ部９２ｂを順に通り、さらに、ケーシング９
０の第３収容孔９１ｚ，フィルタ９８ｃ，ねじ９９の貫
通孔９９ａ，ケーシング９０のねじ穴９１ｂを経て大気
に放出される。

【００２７】上記圧縮エアの放出量、ひいては大気圧換
算の疑似漏れ量は、ノズル管９２のキャピラリ部９２ｂ
の流通断面積および長さと、疑似漏れ時間と、テスト圧
によって決まる。キャピラリ部９２ｂの断面は円形なの
で、流通断面積を小さくしても、他の断面形状に比べて
対峙する内面間の間隙を大きくとることができ、微小な
塵埃が溜まりにくい。また、ガラス製なので熱膨張率が
小さく温度変化に対して流通断面積が安定している。こ
のように、キャピラリ部９２ｂの流通断面積を一定に維
持できるので、疑似漏れ時間，テスト圧が一定であれ
ば、大気圧換算の疑似漏れ量を一定にできる。したがっ
て、この大気圧換算の疑似漏れ量の変動に起因して、疑
似漏れテストで得られる情報すなわち圧力変化ΔＰ_Xが
不正確になるのを防止することができる。

【００２８】上述したようにキャピラリ部９２ｂが断面
円形をなし微小な塵埃が溜まりにくいので、ノズル管９
２の両側に配置されたフィルタ９８ｃは、このような微
小な塵埃のサイズより大きめの塵埃を捕捉する機能を有
すれば足りる。そのため、目詰まりしにくく、また目詰
まりによるエア漏れ量の減少を招くこともない。

【００２９】上記ガラス管からなるノズル管９２は、ボ
デイ部９２ａとテーパ部９２ｃで、それぞれ弾性リング
９３，９５により支持されており、この弾性リング９
３，９５により外部からの衝撃を吸収できるので、ノズ
ル管９２の損傷を防止できる。特にキャピラリ部９２ｃ
は非常に細くもろいが、ケーシング９０の内周面に接触
していない状態でケーシング９０に囲われているので、
その損傷を確実に防ぐことができる。

【００３０】弾性リング９３とテーパ部９２ｃの接触
は、ノズル管９２の軸方向位置決めの役割をも担うこと
ができる。また、弾性リング９３，９５は、ケーシング
９０とノズル管９２との間をシールする役割をも担って
いる。

【００３１】なお、本発明は上記実施例に拘束されるこ
となく種々の態様が可能である。例えば、圧力センサ７
はマスタ側回路とワーク側回路の差圧を検出している
が、分岐通路１ａおよび付属の弁を省略し、圧力センサ
７が上記分岐回路１ｂの圧力変化を検出するようにして
もよい。上述したすべての実施例の疑似漏れ手段を、マ
スタ側回路（電磁似方弁５ａと手動電磁弁６ａとの間）
に設けることも考えられるが、この場合には、疑似漏れ
手段は、診断のみに用いられる。また、圧縮エア源２の
代わりに負圧となる圧力源を用いてもよい。この場合に
は、エアの流れは上記実施例とは逆になる。

【００３２】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、キャピラリ部
が断面円形であり他の形状に比べて対峙する内面間の間
隙が広いので、塵埃の付着による流通断面積の変化がな
いこと、およびガラス製なので熱膨張率が小さく、温度
変化による流通断面積の変化がないことにより、疑似漏
れ量の変動に起因して疑似漏れテストで得られる情報が
不正確になるのを、防止することができる。請求項２の
発明によれば、ガラス管を熱して延伸させることによ
り、断面円形の微細なキャピラリ部を容易に作ることが
できる。請求項３の発明によれば、ノズル管のボディ部
とテーパ部がそれぞれ弾性リングを介してケーシングに
支持されているので、外部の衝撃からガラス製のノズル
管を守ることができる。特にキャピラリ部はケーシング
の内周面に接していないので、その損傷を確実に防止で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のエアリークテスタの一実施形態を示す
図である。

【図２】同エアリークテスタで用いられる微小洩れ装置
の断面図である。

【図３】同微小洩れ装置に用いられるノズル管の拡大断
面図である。

【符号の説明】

１ エア通路 ５ｂ ワーク用弁 ８ 電磁二方弁（疑似漏れ用弁） ９ 微小漏れ装置 ２０ テスト圧源 ９０ ケーシング ９２ ノズル管 ９２ａ ボディ部 ９２ｂ キャピラリ部 ９２ｃ テーパ部 ９３ 第２弾性リング ９５ 第１弾性リング

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エアリークテスタのエア通路に疑似漏れ用
   弁を介して接続され、疑似漏れに用いられる微小漏れ装
   置において、 上記微小漏れ装置は断面円形のガラス管からなるノズル
   管を備え、このノズル管は、内径の大きなボデイ部と、
   内径の小さなキャピラリ部と、両者の間に形成されボデ
   ィ部からキャピラリ部へと内径が徐々に減少するテーパ
   部とを、同一直線上に有し、上記ボデイ部が上記疑似漏
   れ用弁に連なり、上記キャピラリ部が大気に解放されて
   いることを特徴とするエアリークテスタ用微小漏れ装
   置。
2. 【請求項２】ガラス管の中間部を熱して軟化させた状態
   でこのガラス管の両端部を軸方向に引くことにより、両
   端部を延伸せずに中間部を細径に延伸させ、次に、中間
   部の延伸部を切断し、この切断により分離された一方の
   ガラス管において、上記延伸部を上記ノズル管のキャピ
   ラリ部とし、非延伸状態のまま残った端部を上記ボデイ
   部とし、これら延伸部と非延伸部の境を上記テーパ部と
   することを特徴とする請求項１に記載のエアリークテス
   タ用微小漏れ装置。
3. 【請求項３】さらに、上記微小漏れ装置は、上記ノズル
   管の他に、ノズル管を収容する筒状のケーシングと、こ
   のケーシングの内部に、軸方向に離れて配置された第
   １，第２の弾性リングとを備え、上記ノズル管のボディ
   部とテーパ部がそれぞれ上記第１，第２の弾性リングを
   介して上記ケーシングに支持され、上記キャピラリ部は
   ケーシング内周面から離れていることを特徴とする請求
   項１に記載のエアリークテスタ用微小漏れ装置。