JPH10206259A - 真空包装品の真空漏洩検査方法および装置 - Google Patents

真空包装品の真空漏洩検査方法および装置

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JPH10206259A
JPH10206259A JP2444897A JP2444897A JPH10206259A JP H10206259 A JPH10206259 A JP H10206259A JP 2444897 A JP2444897 A JP 2444897A JP 2444897 A JP2444897 A JP 2444897A JP H10206259 A JPH10206259 A JP H10206259A
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隆司 山田
Hiroyuki Saruwatari
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 板状の真空包装品、たとえば真空を利用した
断熱パネルなどの製造工程において、製品の真空漏洩を
全数検査する。 【解決手段】 板状の真空包装品1の片面から音波を入
射せしめ、反対側の面まで透過した音波の強度を測定
し、真空漏洩があった場合には前記透過した音波の強度
が真空漏洩がない場合より低下することにより真空漏洩
の有無を判断する真空包装品の真空漏洩検査方法。 【効果】 従来の検査方法の適用が困難であった内部を
真空にした断熱パネルのような大型なものの検査を簡単
な設備で低コストで行なうことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は板状の真空包装品、
たとえば真空を利用した断熱パネルなどの製造工程にお
いて、製品の真空漏洩を全数検査する方法および装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】真空包装品は種々の分野において使用さ
れており、特にプラスチックのラミネートフィルムの袋
を真空容器とする真空包装品は従来の食品分野などに止
まらず近年適用分野がますます広くなっており、たとえ
ば断熱パネルにも使用されている。この断熱パネルは連
続気泡型、すなわち隣接する気泡同士が通気できるため
すべての気泡が真空排気できる硬質の発泡体の板を、プ
ラスチックと金属フォイルの層などからなるラミネート
フィルムで包装し内部を真空にしたものである。発泡体
としてはプラスチックのものが一般的であるが、軽石状
のセラミックスの発泡体も用いることができる。このよ
うな断熱パネルは冷蔵庫やさらに進んでは建築物の断熱
構造などにも適用が検討されている。
【0003】このような真空包装品にあっては信頼性確
保のため製品の全数について真空漏洩を検査することが
必要である。従来からの検査方法は真空包装品を真空チ
ャンバー内に入れることにより、真空不良品が膨れるこ
とで判別していた。しかしながら真空チャンバーは高価
であり、とくに大型のパネルを入れるようなものは耐圧
構造のため大がかりな設備になる。また大容量の真空ポ
ンプを常時運転する必要があり、動力費も大きなものに
なる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の断熱パ
ネルのような板状の真空包装品の製造工程において、製
品の真空漏洩の検査を迅速に行なう方法および装置を提
供することを課題とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するものであって、板状の真空包装品の片面から音波を
入射せしめ、反対側の面まで透過した音波の強度を測定
し、真空漏洩があった場合には前記透過した音波の強度
が真空漏洩がない場合より低下することにより真空漏洩
の有無を判断することを特徴とする真空包装品の真空漏
洩検査方法である。また板状の真空包装品の片面に近接
して設けた音波発生装置と、前記片面とは反対側の面に
近接して設けたマイクロフォンと、前記マイクロフォン
の検出した信号レベルを測定する計測装置とによって構
成されたことを特徴とする真空包装品の真空漏洩検査装
置である。またここにおいて、音波発生装置は周波数が
可変であることも特徴とする。
【0006】
【発明の実施の形態】図1は本発明の真空漏洩検出装置
の例を示すものである。板状の真空包装品1の片面に近
接して音波発生装置2を設け、これと反対側の面に近接
してマイクロフォン3を設ける。本発明はこのように構
成し、マイクロフォンの検出した音圧信号の信号レベル
を測定する。4は音波発生装置に送り込む電気信号を発
生する発振器やマイクロフォンで検出した信号を解析す
る計測装置を内蔵する制御装置である。真空包装品1は
音波発生装置2とマイクロフォン3との間にあって遮音
材として作用することになるが、本発明はこの遮音効果
が真空包装品に真空漏洩があったとき増大する、すなわ
ちマイクロフォンで検出される音波が小さくなることを
見い出したことによってなされたものである。
【0007】上記のような遮音材としての真空包装品を
介しての音波の伝播を考察すると、音波発生装置からの
音波は一部が反射し、一方、真空包装品の内部に侵入し
た音波は吸収による減衰を受けつつ透過することにな
る。また真空包装品の周囲から回り込んで回折して伝播
する音波の存在も考えられる。上記のうち遮音材を透過
する音波に関して透過損失をL[dB]、遮音材の単位
面積当たりの質量をM[kg/m2 ]、周波数をf[H
z]とすると(1)式が成立することが知られている。 L=20logM+20logf−47 ・・・・・(1)
【0008】ただし、音波の透過率τを τ=材料を透過した音のエネルギ/材料に入射した音の
エネルギ とすると、 L=10log(1/τ) の関係がある。
【0009】図2は板ガラスの透過損失の例として文献
に記載されているものであるが、破線は上記(1)式に
よる計算値、実線は測定値である。測定値は周波数の低
いところでは計算値と一致しているが、高い周波数では
谷があり透過損失が減少している。これはガラスの屈曲
振動の影響であり、本発明が測定対象の例としている断
熱パネルにおいてもこれの屈曲振動により透過音波の強
度に同様な周波数の山が生ずる。したがって本発明の測
定方法においては、音波発生装置は周波数が可変なもの
を使用し、周波数を順次変化させて測定を行なうことが
音波の透過状況の的確な判断のために好ましい。
【0010】また一方、音波の反射に関しては、固有音
響抵抗z1 の媒質から固有音響抵抗z2 の媒質に音波が
入射したときの反射係数Rは、z1 の媒質を通過する入
射波の音圧をPi 、反射波の音圧をPr とすると(3)
式が成立する。 R=Pr /Pi =(z2 −z1 )/(z1 +z2 ) ・・・・・(2)
【0011】ただし、媒体の固有音響抵抗zと密度ρ、
音速cとの間には(3)式の関係がある。 z=ρc ・・・・・(3)
【0012】たとえば常温常圧の空気の場合、ρ=1.
23kg/m3 、c=340m/sとして、おおよそz
=420kg/m2 sとなる。低圧になると体積弾性率
をKとして、c=(K/ρ)1/2 の関係があるがKもρ
も共に低下するので、結局(3)式におけるρの低下に
見合って固有音響抵抗は低下する。また固体の場合には
密度が空気より大きいことは当然であるが、縦波の音速
も1000m/s以上が普通なので固有音響抵抗は上記
の空気の値よりずっと大きい。
【0013】さらに、入射波のエネルギIi は反射波の
エネルギIr と、z2 の媒質に入り込む透過波のエネル
ギI2 との和に等しいから、(2)式を参照すると
(4)式が成立する。 I2 =Ii −Ir =Pi 2/z1 −Pr 2/z1 =(1−R2 )Pi 2/z1 =(1−R2 )Ii ・・・・・(4)
【0014】上記の音波の反射についてのそれぞれの式
をみると、固有音響抵抗z1 が小さい空気から固有音響
抵抗z2 がはるかに大きい固体に音波が入り込む際に
は、(2)式にしたがって大きな割合の反射が起きる。
このため結局(4)式のように反射係数Rの2乗を引い
た残りのエネルギが固体に入り込むことになる。このこ
とが本発明の方法において真空漏洩があったときにマイ
クロフォンで検出される音波が小さくなる原因になって
いると考えられる。すなわちたとえば発泡体をラミネー
トフィルムで包装した真空包装品の例でいうと、真空時
には発泡体とラミネートフィルムとは外部から大気圧で
押されて密着状態にあるものが、真空漏洩があるとラミ
ネートフィルムの弾性による復元力を押さえる力がなく
なり、発泡体とラミネートフィルムとの間に空隙が生ず
ることになる。このため真空時にはラミネートフィルム
と発泡体の間は固体同士の接触のため音波の反射はさほ
ど大きくなかったものが、真空漏洩によって一旦空気を
介して音波が伝播することになり、反射が増大して結局
真空包装品を透過する音波が小さくなったものと考えら
れる。
【0015】一方、先に(1)式によって説明した発泡
体やラミネートフィルム自体の透過損失Lについては真
空漏洩による変化は本質的にはないものと考えられる。
なお本発明者らの実験において、図2にあるような音波
の透過率にピークが生ずる周波数は真空漏洩があっても
真空時と変わりなかった。さらに先に述べた別の音波の
伝播ルートである真空包装品の周囲から回り込んで回折
して伝播する音波については、定量的に把握することは
困難である。これについては波長の長い低周波数の音波
は距離による位相の回転が少ないから板状の真空包装品
の音波発生装置の反対側でも音圧が急には小さくならな
いが、距離による位相回転が大きい高周波数の音波は反
対側では急に音圧が小さくなる。いずれにしても回折に
よる音波の強さについては真空漏洩の有無による差は考
えられず、特に本発明の方法においては後にも述べるよ
うに中音域以上の周波数で測定するのが普通なので格別
に考慮する必要はない。
【0016】本発明の真空漏洩検査方法は上記のように
板状の真空包装品の片面から音波を入射せしめ、反対側
の面まで透過した音波の強度を測定すれば目的を達する
ことができるので、音波の入射方法や透過した音波の測
定手段について特に限定するものではない。たとえば、
音波の入射手段として圧電素子などを直接真空包装品の
一方の面に接触させてこれの振動を伝達させ、振動検出
のピックアップを他方の面に接触させるといった、音波
の入射手段、測定手段の一方または両方を接触方式にす
ることもできる。しかし非接触の方が真空包装品の測定
装置への出し入れが簡単であり、また真空漏洩時に生ず
る真空包装材と内部の材料との空隙を押さえてつぶすお
それもない。したがって図1に装置として記載したよう
に音波の入射手段、測定手段とも真空包装品のそれぞれ
の面に接触することなく近接して配置するのが好まし
い。
【0017】図1に示した本発明の装置において、音波
発生装置2は一般のオーディオ用スピーカが使用でき
る。前記の断熱パネルにおける本発明者らの実験では5
kHz以上といった中音域以上の周波数での測定で十分
であるので小口径のコーン型スピーカや小型のホーン型
スピーカで良く、測定周波帯域において極端な特性の変
化がなく音響変換できれば良い。スピーカに入力すべき
信号は通常は一定電圧にするが、周波数は後にも説明す
るように一定にしたり、時間的に順次変化させたりす
る。またマイクロフォン3も一般的なオーディオ用のも
のが使用でき、特にコンデンサーマイクロフォンが周波
数特性が良好で好適である。制御装置4は音波発生装置
に送り込む電気信号を発生する発振器やマイクロフォン
で検出した信号を解析しレコーダ等に記録する計測装置
を内蔵するが、先にも述べたように音波発生装置への信
号は周波数を可変とし、周波数を順次変化させて測定を
行なうことできるようにすることが好ましい。また音波
発生装置は一般に周波数特性のピークやディップがあ
り、一定電圧の信号を入力しても周波数を変化させたと
き一定音圧の音波を発生することはできないので、これ
を補償して真空包装品の周波数ごとの正確な音波の透過
率を測定する機能を上記制御装置が有することが好まし
い。
【0018】
【実施例】内部を真空にした断熱パネルに対して本発明
の真空漏洩検査方法を適用した。この断熱パネルは不飽
和ポリエステル樹脂の連続気泡の発泡体をアルミニウム
シートをポリエステル樹脂でコーティングしたもので包
装し、真空ポンプで0.05ミリバールまで吸引しつつ
封じ切ったものである。外形寸法は18mm厚×650
mm幅×1500mm長である。
【0019】上記のパネルを図1に示したように真空包
装品1として配置し、音波発生装置2からは周波数を5
kHzから40kHzまで連続的に変化させた音圧約1
20dBの音波を放射した。マイクロフォン3で測定し
た周波数ごとの音圧を真空漏洩がないもの、事実上完全
に真空漏洩したもの、中間程度に真空漏洩したものにつ
いて示したのが図3である。真空漏洩が中間程度のもの
はラミネートフィルムが発泡体から完全に剥離してしま
えば真空度の相違による音波の反射率の相違は格別に大
きくなく、完全漏洩したものとさほどの相違がないが、
部分的にラミネートフィルムが発泡体から剥離した状態
の場合には真空漏洩がないものとの中間的な測定値にな
る。
【0020】本発明の真空漏洩検査方法においては同じ
物品の複数製造工程における適用を指向しているので、
あらかじめ同じ物品について真空漏洩がないもの、真空
漏洩したものについて図3に示したような測定データを
作成しておき、個々の製品についてはこれと比較する形
で判断すれば良い。測定周波数帯域は発泡体などの被包
装材の材質や寸法によって異なるが、図3のような音波
の透過率に共振の山が現われる周波数範囲で測定するの
が真空漏洩による測定値の差異が明確に現われて好まし
い。これは共振の強さ自体が発泡体に入り込んだ音波の
強さに依存するため、真空漏洩の有無による音波の反射
率の差異が共振によって強調されるためと考えられる。
図3の例においては10kHzから25kHzの範囲で
周波数を変化させて真空漏洩を検査することにした。な
お状況によっては周波数を連続的に変化させることな
く、1または複数の特定の周波数での測定値によっても
真空漏洩の有無を判断することが可能である。
【0021】本発明者らの上記の断熱パネルにおける実
験によると真空漏洩があるものはかなり急速に空気が入
り込み、30分といった比較的短時間で大部分の真空漏
洩が進行する。したがって通常の場合、真空包装後少な
くともこの程度の時間を置いてから本発明の測定方法を
適用すれば良い。もちろん真空包装後丸1日といった長
時間置いてから測定することは差し支えない。
【0022】
【発明の効果】本発明の真空漏洩検査方法および装置に
よれば板状の真空包装品の検査を簡単な設備で低コスト
で迅速に行なうことができる。特に内部を真空にした断
熱パネルのような大型なものは従来の真空タンクを使用
する検査方法の適用が困難であったので本発明の効果は
大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の真空漏洩検出装置の例を示す図
【図2】板ガラスにおける音波透過損失の例を示すグラ
【図3】本発明の真空漏洩検査方法における測定結果の
例を示すグラフ
【符号の説明】
1 真空包装品 2 音波発生装置 3 マイクロフォン 4 制御装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 猿渡 浩之 東京都中央区日本橋本町一丁目9番4号 株式会社日鉄エレックス営業本部内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 板状の真空包装品の片面から音波を入射
    せしめ、反対側の面まで透過した音波の強度を測定し、
    真空漏洩があった場合には前記透過した音波の強度が真
    空漏洩がない場合より低下することにより真空漏洩の有
    無を判断することを特徴とする真空包装品の真空漏洩検
    査方法。
  2. 【請求項2】 板状の真空包装品の片面に近接して設け
    た音波発生装置と、前記片面とは反対側の面に近接して
    設けたマイクロフォンと、前記マイクロフォンの検出し
    た信号レベルを測定する計測装置とによって構成された
    ことを特徴とする真空包装品の真空漏洩検査装置。
  3. 【請求項3】 音波発生装置は周波数が可変であること
    を特徴とする請求項2に記載の真空包装品の真空漏洩検
    査装置。
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