JPH10318878A - ヘリウム気密試験装置における試験体保持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 上下一対の固定治具で試験体を気密状態に保
持する試験体保持装置において、両治具を分離した際に
試験体が上部固定治具に残ることがなく、確実に下部固
定治具側に分離できる構造のヘリウム気密試験装置にお
ける試験体保持装置を提供する。 【解決手段】 下部固定治具２１と上部固定治具３１と
からなる試験体保持装置（ベルジャ２０）であって、前
記上部固定治具３１に、試験体１０を上部固定治具３１
から下部固定治具２１方向に離脱させるための付勢手段
（コイルスプリング３７を）設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ヘリウム気密試験
装置における試験体保持装置に関し、例えば、気密性を
必要とする機械部品，容器等の気密性能や、鋳造品の状
態あるいは溶接部の状態等をヘリウムのリーク量によっ
て判定するためのヘリウム気密試験装置に使用する試験
体保持装置の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、コンプレッサーのハウジング部
品等は、圧縮圧力における気密性とともに、高圧に耐え
得る所定の強度が要求される。このような部品を、例え
ばアルミニウム鋳造品で製造する場合は、鋳造時の
「す」の発生によって気密性の低下や強度の低下を生じ
ることがある。このような鋳造品の「す」や極微細なひ
び，溶接不良等の存在の有無をチェックするための装置
の一つとして、ヘリウム気密試験装置が用いられてい
る。

【０００３】ヘリウム気密試験装置は、一般に、試験体
をベルジャと呼ばれる試験体保持装置内に気密に保持
し、試験体の内部側及び試験体の外部側であるベルジャ
の内部を真空引きした後、試験体内に所定圧力のヘリウ
ムを充填し、試験体を通してベルジャ内にリークするヘ
リウム量をヘリウムリークディテクタで測定することに
よって試験体の気密試験を行うものであって、試験体内
やベルジャ内を真空排気する経路、試験体内にヘリウム
を充填する経路、ベルジャ内にリークしたヘリウム量を
測定する経路等が設けられている。

【０００４】上記ベルジャとしては、試験体を載置する
下部固定治具と、該下部固定治具と合体する上部固定治
具とからなるものが、一般に用いられている。このよう
な上下一対の固定治具を用いてヘリウム気密試験を行う
際には、通常、下部固定治具上に試験体を載置して上下
両治具を合体させた後、所定の真空排気操作やヘリウム
充填操作を行ってリーク検査を行う。リーク検査後は、
上下両治具を分離して試験体を次の試験体に交換し、続
けてリーク検査を行うようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のベルジ
ャでは、上下両治具間に試験体を気密に保持するため、
別に用意した試験体押えをナットにより締め付けて試験
体を下部固定治具に押し付けるようにしていた。このた
め、試験体を交換する際にナットを着脱する作業が必要
となり、作業性が悪く、また、効率もよくなかった。

【０００６】一方、試験体押えを用いずに上下両治具間
に試験体を保持すると、上部固定治具に設けたパッキン
（Ｏリング）が、両治具を合体させた際に試験体に圧接
した状態になるため、上下両治具を分離したときに試験
体が上部固定治具に残ってしまうという問題があった。
特に、上部固定治具に各種配管を接続するとともに、１
個の上部固定治具に対して複数個の下部固定治具を用意
し、リーク検査と試験体の交換とを並行して行うように
した場合は、上部固定治具に試験体が残ることは大きな
問題となる。

【０００７】そこで本発明は、上下一対の固定治具で試
験体を気密状態に保持する試験体保持装置において、両
治具を分離した際に試験体が上部固定治具に残ることが
なく、確実に下部固定治具側に分離できる構造のヘリウ
ム気密試験装置における試験体保持装置を提供すること
を目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のヘリウム気密試験装置における試験体保持
装置は、試験体を載置する下部固定治具と、該下部固定
治具に着脱可能に形成され、下部固定治具との間に試験
体を気密に保持する上部固定治具とからなるヘリウム気
密試験装置の試験体保持装置であって、前記上部固定治
具に、前記試験体を上部固定治具から下部固定治具方向
に離脱させるための付勢手段を設けたことを特徴として
いる。

【０００９】さらに、前記上部固定治具に、前記試験体
の内部側に所定圧力のヘリウムを導入する経路と、試験
体の外部側のガスをヘリウムリークディテクタに導く経
路とを設るとともに、１個の上部固定治具に対して複数
個の下部固定治具を用意し、リーク検査と試験体の交換
とを並行して行うように形成されていることを特徴とし
ている。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１乃至図３は、本発明のヘリウ
ム気密試験装置における試験体保持装置（ベルジャ）の
一形態例を示すもので、図１はベルジャを開放した状態
を示す断面図、図２はベルジャを閉じた状態を示す断面
図、図３は開放途中の状態を示す断面図である。

【００１１】本形態例で対象とする試験体１０は、コン
プレッサーの回転軸を挿通する軸孔１１を有するアルミ
ニウム鋳造品からなるキャップ材であって、コンプレッ
サー本体部に嵌着される大径部１２と、前記軸孔１１を
有する小径部１３と、外周のフランジ１４とを備えてい
る。この試験体１０を収容するベルジャ２０は、下部固
定治具２１と上部固定治具３１とからなるもので、下部
固定治具２１は、前記試験体１０の大径部１２を挿入す
る上方が開口したリング状の挿入溝２２を有するととも
に、その周囲上面に、試験体１０のフランジ１４の下面
に当接するＯリング２３と、上部固定治具３１の下面に
当接するＯリング２４とが設けられ、さらに、挿入溝２
２の内周側には、ガスガイドブロック２５が設けられて
いる。

【００１２】また、上部固定治具３１は、下部固定治具
２１の上面から突出する試験体１０を気密に覆う蓋付の
筒状体からなるもので、筒体部３２の下部外周には、下
面が前記Ｏリング２４に当接するフランジ３３が設けら
れ、蓋部３４には、試験体１０の内部側に連通する内部
連通管３５と、試験体１０の外部側に連通する外部連通
管３６とが気密に貫通して設けられるとともに、該蓋部
３４の下面には、試験体１０を下部固定治具２１方向に
付勢押圧するためのコイルスプリング３７及びリング状
の押し板３８が設けられ、筒体部３２の下部には、試験
体１０のフランジ１４を下部固定治具２１に圧着させる
ためのリング状の押し板３９が設けられている。さら
に、前記内部連通管３５には、試験体１０の軸孔１１内
に進入する突出部４０が設けられており、該突出部４０
の外周には、軸孔１１の内周面に当接する２個のＯリン
グ４１が設けられ、突出部４０内には、前記ガスガイド
ブロック２５が嵌入する嵌合孔４２が設けられている。

【００１３】前記コイルスプリング３７は、押し板３８
を介して試験体１０を均等に押圧できるように、複数個
が同一円周上に等間隔に設けられるもので、鍔付きスリ
ーブ４３を介してボルト４４により蓋部３４に取り付け
られている。

【００１４】また、下部固定治具２１上面に設けられた
Ｏリング２３は、試験体１０のフランジ１４の下面にの
み当接し、大径部１２の外周部には全く当接しないか、
僅かに当接するような状態で設けられている。

【００１５】上記ベルジャ２０を使用して試験体１０の
リーク検査を行う際には、まず、図１に示すように、下
部固定治具２１と上部固定治具３１とを開放した状態
で、下部固定治具２１の挿入溝２２に試験体１０の大径
部１２を挿入するようにしてセットする。次に、図２に
示すように、下部固定治具２１と上部固定治具３１とを
合体させ、両治具間に試験体１０を挟着する。これによ
り、ベルジャ２０の内外が前記Ｏリング２４によって気
密に仕切られ、Ｏリング２３及びＯリング４１によりベ
ルジャ２０内における試験体１０の内部側と外部側とが
気密に仕切られた状態となる。

【００１６】この状態で、内部連通管３５及びガスガイ
ドブロック２５を介して試験体１０内の真空引きや試験
体１０内へのヘリウムの充填等を行い、外部連通管３６
を介して試験体外部側の真空引きを行ってリーク検査等
を行う。

【００１７】リーク検査終了後に下部固定治具２１を上
部固定治具３１から分離すると、図３に示すように、試
験体１０を上部固定治具３１から下部固定治具２１方向
に離脱させるための付勢手段である前記コイルスプリン
グ３７の作用によって試験体１０が押し板３８を介して
下部固定治具２１方向に押圧され、上部固定治具３１か
ら離れて下部固定治具２１上に載置された状態となる。
すなわち、前記コイルスプリング３７は、前記突出部４
０の外周に設けた２個のＯリング４１と軸孔１１の内周
面との間に発生する摩擦力よりも強い力で試験体１０を
下部固定治具２１の方向に押圧し、試験体１０を上部固
定治具３１から強制的に分離し、図１に示す状態に戻
す。したがって、リーク検査後の試験体１０は、両治具
を分離した際に上部固定治具３１に残ることがなく、確
実に下部固定治具２１上に載置された状態になるので、
検査後の試験体１０の抜き取りは、試験体１０を下部固
定治具２１から上方に抜き取るようにするだけでよくな
り、新たな試験体１０のセットは、下部固定治具２１上
に試験体１０を載置するだけの作業で行うことができ
る。このため、試験体１０の着脱を極めて容易に行うこ
とができ、多数の試験体１０の試験を行う際の作業性を
大幅に向上させることができる。

【００１８】図４及び図５は、ヘリウム気密試験装置に
おけるリーク検査部の構成例を示すもので、図４は概略
平面図、図５は作動順序を説明するための概略正面図で
ある。このヘリウム気密試験装置は、試験体１０を収容
するベルジャ２０を２個一組として試験を行うようにし
たもので、前述のように下部固定治具２１と上部固定治
具３１とにより形成されたベルジャ２０の上部固定治具
３１を上部固定板５１に２個固着するとともに、下部固
定治具２１は、５枚の下部可動板５２ａ〜５２ｅに各２
個ずつ設置している。また、上部固定板５１の下方に
は、下部可動板５２ａ〜５２ｅに設置されている下部固
定治具２１を、上部固定板５１に固着されている上部固
定治具３１に向けて上昇させるためのシリンダー（図示
せず）が設けられ、各下部可動板５２ａ〜５２ｅには、
下部固定治具２１を上部固定治具３１の直下に移動させ
るためのシリンダー（図示せず）がそれぞれ設けられて
いる。

【００１９】前記上部固定治具３１には、前記同様に内
部連通管３５と外部連通管３６とがそれぞれ設けられて
おり、内部連通管３５には、試験体１０内を排気した
り、試験体１０内にヘリウムを充填したりする経路が接
続され、外部連通管３６には、試験体１０の外部側空間
を真空引きしてリークしたヘリウム量を測定する経路等
が接続されている。

【００２０】このように形成したヘリウム気密試験装置
は、下部可動板５２ａ〜５２ｅに設けた下部固定治具２
１に試験体１０を載置し、図５（ａ）に示すように、一
つの下部可動板５２ａを前進させて下部固定治具２１を
上部固定治具３１の直下に移動させ（図５（ｂ））、下
部固定治具２１を上昇用シリンダーのピストンロッド５
３により上昇させて上部固定治具３１と合体させた後
（図５（ｃ））、内部連通管３５及び外部連通管３６を
介して所定のリーク検査を２個の試験体について同時に
行う。１回のリーク検査が終了したら、下部固定治具２
１を下降させ（図５（ｄ））、下部可動板５２ａを元の
位置に後退させた後（図５（ｅ））、次の下部可動板５
２ｂを前進させて同じ動作を繰り返す。

【００２１】このように、上部固定板５１に上部固定治
具３１を固設するとともに、複数の下部可動板５２ａ〜
５２ｅに下部固定治具２１をそれぞれ設置し、下部固定
治具２１を順次移動させて試験を行うことにより、下部
固定治具２１への試験体１０のセットと試験体１０のリ
ーク検査とを並行して行うことができ、試験効率を高め
ることができる。また、複数の下部固定治具２１に対し
て１個、本例では５個に対して１個の上部固定治具３１
を用意すればよく、さらに、各配管を上部固定治具３１
にのみ接続することにより、設備の大幅な簡略化が図れ
る。特に、下部固定治具２１の移動を直線的に移動する
下部可動板５２ａ〜５２ｅによって行うので、位置精度
も容易に向上させることができる。

【００２２】このように１個の上部固定治具３１に対し
て複数個の下部固定治具２１を使用し、複数個の下部固
定治具２１を順次移動させて連続的にリーク検査を行う
際には、ベルジャ２０を開放したときに上部固定治具３
１に試験体１０が残ると、次の試験体１０の試験を行う
ことができなくなるので、上部固定治具３１に残った試
験体１０を手作業で取外す必要があるが、前述のよう
に、試験体１０を上部固定治具３１から下部固定治具２
１方向に離脱させるための付勢手段（コイルスプリング
３７）を設けたことにより、上部固定板５１に固設した
上部固定治具３１に試験体１０が残ることがなくなるの
で、多数の試験体１０のリーク検査を円滑に行うことが
でき、生産性を大幅に向上させることができる。

【００２３】図６はヘリウム気密試験装置の一例を示す
系統図である。このヘリウム気密試験装置は、５系統の
試験回路Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅを有するもので、各試験回
路には、試験体１０を収容するベルジャ２０がそれぞれ
設けられている。

【００２４】例えば、図６において一番上に示す第１の
試験回路のベルジャ２０内にセットした試験体１０の試
験を行う場合は、まず、前記内部連通管３５に接続する
配管の自動弁６１と自動弁６２とが開き、真空ポンプ６
３によって試験体１０内が、例えば１０^-2Ｔｏｒｒにな
るまで真空排気が行われる。所定の真空排気が完了する
と、自動弁６２が閉じて自動弁６４が開き、回収容器６
５内のヘリウムが自動弁６４及び自動弁６１を通って試
験体１０内に導入される。この回収容器６５から試験体
１０へのヘリウムの導入は、回収容器６５と試験体１０
との圧力差によって行われ、両者の圧力が略均衡するま
で行われる。

【００２５】次に、自動弁６４が閉じて自動弁６６が開
き、高圧ヘリウム容器６７内のヘリウムが、手動弁６
８，手動弁６９，圧力調整器７０，自動弁６６及び自動
弁６１を経て試験体１０内に供給される。試験体１０内
への所定圧力、例えば１７ｋｇ／ｃｍ² Ｇのヘリウムの
充填が完了すると、自動弁６１と自動弁６６とが閉じて
自動弁７１が開き、自動弁６１と自動弁６６との間の配
管内のヘリウムが放出される。

【００２６】試験体１０内を所定圧力のヘリウムで加圧
した状態を所定時間保持し、圧力低下を生じないことが
確認されると、前記外部連通管３６に接続する配管の自
動弁７２が開いて真空ポンプ７３によるベルジャ２０内
の真空排気が行われる。ベルジャ２０内が所定の真空
度，例えば１０^-3Ｔｏｒｒに達すると、自動弁７２が閉
じて自動弁７４が開き、真空ポンプ７５によってベルジ
ャ２０内のガスが吸引され、ヘリウムリークディテクタ
７６によるヘリウムのリーク量の測定が行われ、試験体
１０の合否が判定される。

【００２７】合否の判定が完了すると、自動弁７４が閉
じて自動弁７７が開き、ベルジャ２０内に空気が導入さ
れてベルジャ２０内が大気圧に復帰するとともに、自動
弁７８及び自動弁７９が開いて試験体１０内のヘリウム
が前記回収容器６５に回収される。この試験体１０から
回収容器６５へのヘリウムの回収も、試験体１０と回収
容器６５との圧力差によって行われ、両者の圧力が略均
衡するまで行われる。

【００２８】回収容器６５へのヘリウムの回収が終了す
ると、自動弁７９が閉じて自動弁８０が開き、試験体１
０内に残存するヘリウムが自動弁７８，自動弁８０を経
て大気圧付近まで放出され、次いで自動弁８０が閉じて
自動弁８１が開き、真空ポンプ８２によって試験体１０
内に残るヘリウムが排気される。最後に、自動弁８１が
閉じて自動弁８３が開き、圧力調整器８４から自動弁８
３，自動弁７８を経て試験体１０内に空気が導入され
る。

【００２９】その後、試験回路Ａではベルジャ２０を開
放して試験体１０の交換が行われるとともに、次の試験
回路Ｂにおける試験体１０のリーク検査が行われる。こ
の試験回路Ｂにおける試験体１０のリーク検査では、試
験体１０内に充填するヘリウムとして、中間圧力までは
前記回収容器６５内に回収されているヘリウムが再利用
され、中間圧力から所定圧力までの範囲で高圧ヘリウム
容器６７内のヘリウムが新たに用いられる。以後、各試
験回路Ａ〜Ｅにおいて試験体１０のリーク検査が同様に
して行われる。

【００３０】なお、ベルジャの形状は、試験体の形状に
応じた任意の形状で形成することが可能であり、ヘリウ
ム気密試験装置における各配管経路も、試験回路の数や
試験体の状態等に応じて適宜最適な構成を選択すること
ができる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のヘリウム
気密試験装置における試験体保持装置によれば、ベルジ
ャを開放した際に試験体が上部固定治具に残ることがな
いので、試験体の交換を容易に行うことができ、多数の
試験体のリーク検査を効率よく行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の試験体保持装置の一形態例を示すも
ので、試験体を収容するベルジャを開放した状態を示す
断面図である。

【図２】 同じくベルジャを閉じた状態を示す断面図で
ある。

【図３】 同じく開放途中の状態を示す断面図である。

【図４】 ヘリウム気密試験装置におけるリーク検査部
の構成例を示す概略平面図である。

【図５】 同じく作動順序を説明するための概略正面図
である。

【図６】 ヘリウム気密試験装置の一例を示す系統図で
ある。

【符号の説明】

１０…試験体、１１…軸孔、１２…大径部、１３…小径
部、１４…フランジ、２０…ベルジャ、２１…下部固定
治具、２２…挿入溝、２３，２４…Ｏリング、２５…ガ
スガイドブロック、３１…上部固定治具、３２…筒体
部、３３…フランジ、３４…蓋部、３５…内部連通管、
３６…外部連通管、３７…コイルスプリング、３８，３
９…押し板、４０…突出部、４１…Ｏリング、４２…嵌
合孔、４３…鍔付きスリーブ、４４…ボルト，５１…上
部固定板、５２ａ〜５２ｅ…下部可動板、５３…ピスト
ンロッド

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 試験体を載置する下部固定治具と、該下
   部固定治具に着脱可能に形成され、下部固定治具との間
   に試験体を気密に保持する上部固定治具とからなるヘリ
   ウム気密試験装置の試験体保持装置であって、前記上部
   固定治具に、前記試験体を上部固定治具から下部固定治
   具方向に離脱させるための付勢手段を設けたことを特徴
   とするヘリウム気密試験装置における試験体保持装置。
2. 【請求項２】 前記上部固定治具は、前記試験体の内部
   側に所定圧力のヘリウムを導入する経路と、試験体の外
   部側のガスをヘリウムリークディテクタに導く経路とが
   設けられており、１個の上部固定治具に対して複数個の
   下部固定治具が用意されていることを特徴とする請求項
   １記載のヘリウム気密試験装置における試験体保持装
   置。