JPS59195140A - 容器の気密度測定方法及びその装置 - 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】 本発明は、開口又は雀封した容器の気電度を測定する方
法及びその装置に関するものである。例えば医薬品や食
品等の保存容器においては保存中における外部からの汚
染や内容物の流出を防止するため、ピンホール等の欠陥
を検査することがその製造過程において重要な工程とな
っている。殊に医薬用のバイアル壜やアンプル等におい
ては、□大気と共に細菌等の侵入を防止するため、直径
数百ミリミクロン若しくはそれ以下の極微小のピンホー
ルまでをも検査することが必要とされている。

従来、容器の気密度を測定するものとしては、容器内の
初期の圧力と一定時間経過後の圧力とを比較する差圧式
と呼ばれるもの、及び木発叩者が先に開発した被検査容
器から流出する流体のリーク量をマイクロシリンダーの
体積変位量として計測する積算流量式（特開昭５６−５
３４３７号公報）と呼ばれるもの等がある。しかしなが
ら、例えばこの積算流量式と呼ばれるものでは、マイク
ロシリンダーの構造上その体積変位量を１０〜１０ｍ１
にまで計測することは不可能で、１０〜ｌｏｍ１程度が
限界であって、−ヒ記２つの方法ではいずれも微小の漏
れに対しては長時間測定しなければ計測可能な大きさの
変化量を得ることができないため、前記の如き極微小の
ピンホール等の欠陥を検知することは事実上不可能であ
ったのである。そのため、このような極微小のピンホー
ルをも検知可能な方法と°して、超高電圧をかけた電極
間にガラス容器を配置し、欠陥のある位置で閃絡火花を
生じさせ、この閃絡電流を検出することによりピンホー
ル等の欠陥を検知する方法が提案されている（特開昭４
８−４５２５０号公報）。しかしながら、この方法では
閃絡電流の発生が極めて不安定なため正確な検査を行う
ことができないばかりか、超高電圧の放電火花に伴うエ
ネルギーが異常に大きいことにより容器が破損したり内
容物が変化したりする等という欠点があったのである。

本発明は、係る従来の諸支障を極めて合理的に解決した
もので、容器や内容物を変化させることなく、直径数百
ミリミクロン若しくはそれ以下の極微小のピンホール等
の欠陥をも正確に検知し得る容器の気密度測定方法及び
その装置を提供することを目的とする。

即ち本発明は、被検査容器を電界中に位置させてピンホ
ール等の欠陥部にイオンの流れつまり導電現象を生じさ
せることにより、容器のピンホール等の欠陥を検知して
気密度を測定し得るようにしたもので、絶縁性の被検査
容器を電圧が印加された電極間に位置させ、該両電極間
に流れる電流を検出し、該検出電流値と欠陥のない容器
を電極間に位置させたときの電流値とを比較して容器の
気密度を測定するものである。そして、このようにして
測定するため本発明に係る装置では、一方の電極と電源
部との間に積算電流機構を設け、検出電流値と欠陥のな
い容器を電極間に位置させたときとの差を積算して計測
するよう構成されている。又前記電極の少なくともいず
れか一方の内側に誘電率の高い流体を供給する流体接触
子を設けて、測定の精度がより高くなるように構成され
ている。

以下、本発明を図示実施例に基づいて説明すると次の通
りである。

先ずアンプル等の絶縁性電封容器の気密度を測定する場
合について説明する。第１図は、密封容器を検査する装
置の概略を示した説明図で、電極１．１′は被検査容器
３を電極間に位置させるよう所定の間隔を保って設けら
れており、該両電極１、ｌ゛には電源部２より交流電圧
が印加されている。そして、一方の電極ｌと電源部２と
の間の回路には両電極ｌ、１′間に流れる電流を計測す
る積算電流機構４が設けられている。該積算電流機構４
は第２図に示されるように、前記両電極ｌ、１′間に流
れる電流を電流交換器４１により捉え、この捉えた電流
を整流器４２により整流し、電流−電圧変換回路４３に
より電圧に変換、増幅してサンプルアンドホールド回路
４４に送り、該サンプルアンドホールド回路４４により
基準電流値（完全に気密で欠陥のない容器を電極間に位
置させた場合の電流値）に基づく電圧とピンホール等の
欠陥により生じた電流に基づく電圧とを弁別して後者の
みを積分回路４５に送り、積算して電流計４６に表示す
るよう構成されている。

上記の如く構成される装置により密封容器の気密度を測
定する方法について、先ずピンホール等の欠陥を検知す
る原理から、゛以下詳細に説明する。

一般に相対向した２枚の電極１．１″間に電圧を印加す
ると、第３図（ａ）に示されるように両電極１．１”に
は夫々正、負の電荷が生じる。そして該両電極１．１″
間に、例えば水等の誘電体（イオンに電離しているか又
は電界中に置かれたときにイオンを生じるような物質）
を入れた被検査容器３を挿入すると、該被検査容器３は
静電場に置かれたために内部に電荷の移動を生じ、第３
図（ｂ）に示されるようにその表面に電荷が表われ、両
電極１．１″に生じる電荷は被検査容器３表面の電荷に
感応して増加することになる。つまり、両電極１．１’
間の静電容量が被検査容器を挿入することにより増加す
るのである。ここで、被検査容器にピンホール等の欠陥
がない場合には上記の如く静電容量が増加するだけであ
るが、第３図（Ｃ）（こ示されるように水等の誘電体を
封入した被−査容器３にピンホール等の欠陥３ａがある
と、容器内に生じていたイオンが該欠陥部を通じて反対
の電荷を帯びた電極側へ移動すると共←こ、電極間の容
器外でイオン化された空気又は空気中の水分等も欠陥部
を通じて同様に移動し、導電現象つまり電流を生じるこ
とになる。

籾て、本発明に係る装置の電極１．１″間番こ第４図（
ａ）に示すように絶縁性の被検査容器３を挿入した場合
につ？）て考えると、該電極ｌ、１″間を一種のコンデ
ンサと見ることかできる。ここで−・般に理想的なコン
デ°ンサでｌｔ、印加される電圧Ｅと電流Ｉ。どの位相
差Ｌｆ　９０度であって、損失電流は全く流れないので
ある力よ、電極間に誘電体を挿入した場合には、分極（
こ時間の遅れがあるため電流に位相の遅れを生じること
になる。従って、例えば第４図（ａ）の如く電極１、ｌ
゛間に被検査容器３を挿入した場合には、被検査容器３
にピンポール等の欠陥がない場合でも、第４図（ｂ）に
示すような損失電流Ｉｒを生ずることにより電極間に流
れる電流工１はＩｏよりδノだけ位相の遅れを生じ、電
流りは電流ＩＯと損失電流Ｉｒとの和として表わされる
。つまり、第４図（ａ）に示す如く被検査容器３を電極
ｌ、１″間に挿入した場合は、該電極間を第４図（Ｃ）
に示すようなコンデンサＣと抵抗Ｒとを並列につないだ
並列等価回路に置き換えることができるのである。

次に、電極１、ｌ゛間に第５図（ａ）に示すようにピン
ホール等の欠陥のある被検査容器３を挿入した場合につ
いて考えると、この場合にはピンホール等の欠陥部に前
記第３図（ｃ）の説明で述べた導電現象による漏洩電流
が生じるから、このときの損失電流Ｉｒ’は第５図（ｂ
）に示されるように欠陥のない場合の前記損失電流Ｉｒ
にピンホール等の欠陥によって生じる前記漏洩電流Ｉｎ
を加えた値となる。そして、電極１．１″間に流れる電
流Ｉ２は前記δＩより漏洩電流ＩＲ分だけ大きい位相の
遅れδ２を生し、該電流工２は電流ＩＯと前記損失電流
Ｉｒ　　’との和として表わされる。つまりピンホール
等の欠陥のある容器を挿入した電極１．１”間は、第５
図（Ｃ）に示されるようなコンデンサＣ″と抵抗Ｒ’（
Ｒ”＜Ｒ）とを並列につないだ並列等価回路に置き換え
ることができる。

従って、被検査容器３を電極１、ｌ゛間に位置させたと
きの電極ｌ、１″間に流れる電流を計測すれば、電極間
に挟まれた誘電体の中の誘電体損失の多寡、すなわち、
εｓ　　ｔａｎδ（εＳは誘電体の比誘電率）の大小を
検知することができるので、ピンホール等の欠陥のない
容器を電極間に挿入した場合の基準電流値Ｉｓと被検査
容器を挿入した場合の電流値工とを比較することにより
、ピンホール等の欠陥を検知して容器の気密度を測定す
ることができるのである。

本発明は以上のような原理に基づいて容器の気密度を測
定するものであり、以下本発明に係る装置により電封容
器を検査する場合の作用について説明する。

先ず、被検査容器３を第１図に示すように交流電圧が印
加された電極ｌ、１′間に位置させると、電極１．１’
間には電流工が流れる。該電流工は積算電流機構４の電
流交換器４１により電流ｉとしで検出され、次いで整流
器４２により整流されて電流−電圧変換回路４３により
電圧ｅに変換、増幅される。この増幅された電圧ｅは次
のサンプルアンドホールド回路４４で基準電流値Ｉ’ｓ
　（完全に気密で欠陥のない容器を電極間に位２置させ
た場合の電極間に流れる電流値）による電圧ｅｓと比較
され、ピンホール等の欠陥により生ずるその差Δｅ倍信
号みが次の積分回路４５に送られる。つまり、このサン
プルアンドホールド回路４４では被検査容器の測定に基
づく電圧ｅが、容器に欠陥のない場合に検出される電圧
ｅｓとピンホール等の欠陥によって生じる電圧Δｅとに
弁別されて、該Δｅ信号のみが次の積分回路に送られる
のである。

そして、積分回路４５に送られた前記Δｅ信号で代表さ
れる出力として電流計４６上に積算される。従って、該
電流計４６上に計測される値を読みとることにより、被
検査容器の気密度を測定することができるのである。

つまり、本発明では被検査容器３を電極１．１′間に位
置させたときに生じる電流値と基準電流値とを比較し、
この差を積算計測して容器の気密度を測定するものであ
るから、被検査容器の欠陥の有無を判別することはもち
ろんのこと、被検査容器全体の総和としての欠陥の大き
さく究極的にはピンホール１個の径の大きさ）をも測定
することができるのである。尚被検査容器全体を均一に
検査するには、容器を電極間で回転させながら測定する
方がよい。

本発明は以上のように電界中に被検査容器を置くことに
より、容器のピンホール等の欠陥部にイオンの流れつま
り導電現象を生じさせ、この現象により欠陥を検知する
ものであるから、密封容器の中にイオンに電離している
か又は電界によってイオンを生じるような物質、例えば
水等の液体又は空気等の気体が含まれていれば、容器内
の間隙が真空であっても又は内容物が固体であっても測
定可能である。しかも、容器内の物質をそのままの分子
の状態ではなく、より径の小さいイオンにして欠陥部を
通−過させるのであるから、イオンが通過可能な大きさ
の欠陥であればすべて対象となって、検知可能な欠陥の
大きさをより小さくすることができ、細菌等の侵入防止
のため検査が必要とされる前記の如き大きさのピンホー
ル等の欠陥は瞬時にかつ正確に検知することができるで
ある。

又第６図は本発明に係る他の実施例装置によって、電封
したバイアル壜５を検査した場合を示したもので、該装
置ではバイアル壜５の相対する外側面の一方に平板上の
電極６゛を、他方にバイアル壜５の外側形状に沿ったパ
イプ状の電極６を設けている。該パイプ状の電極６は、
例えば銅パイプ等の導電性の材質で形成されており、そ
の内側には第６図（ｂ）に示すように小孔６ａが適当な
間隔をおいて穿設され、更に合成樹脂又は導電性の金属
等から成るブラシ６ｂが多数植毛されている。そして、
該電極６のパイプ内には水又は水蒸気等の誘電率の高い
流体（イオンに電離しているか又は電界中に置かれたと
きにイオンを生じやすい気体又は液体）７ａが供給され
ており、該流体７ａが電極６の小孔６ａから少量ずつ流
出してブラシ６ｂにより適当に保持されることによって
、電極６とバイアル壜５との間に誘電率の高い流体７ａ
の層を形成するよう構成されている。つまりこの実施例
では誘電率の高い流体７ａを供給する流体接触子７と電
極６とが一体的に形成されているのである。

該実施例では、バイアル壜５を回転させるか又は両電極
６．６′をバイアル壜５の周囲で回転させて容器全体を
検査するのである。

上記の如く構成される装置によれば、電極と容器との間
に誘電率の高い流体７ａの層を介在させることによって
、電極間の誘電率が高くなると共に、電界によって生じ
る容器外のイオンの増加に伴なってピンホール等の欠陥
部に生じる導電現象も増大することとなるので、欠陥部
を検知する精度をより高めることができるのである。電
極６．６′間に電圧を印加する電源部２、及び電流を検
出、計測する積算電流機構４については前記実施例と全
く同様であるのでその説明を省略する。尚図示実施例で
は、一方の電極側にのみ流体接触子７を設けているが、
両電極側に流体接触子を設けてもよい。

以上、密封容器の実施例装置ではいずれも電源部２に交
流電源を用い両電極間に交流電圧を印加しているが、本
発明は直流電圧であっても何ら差し支えなく測定するこ
とができるものである。

次に、絶縁性の開口容器を検査する場合について説明す
る。第７図は開口容器を検査する装置の概略を示した説
明図で、一方の電極８は被検査容器９の開口部９ａから
容器内に設けられ、他方の電極８“は被検査容器９の外
側に設けられている。該電極８．８′には電源部２゛番
こより直流電圧が印加され、−力の電極８′と電源部２
゛との間の回路には、該両電極８．８”間に流れる電流
を積算して計測する前記密封容器の装置と同様な積算電
流機構４′が設けられている。

この装置により開口したガラス等の絶縁性容器例えば開
口したバイアル壜を検査する場合には、先ずバイアル壜
１０を゛ビーカー１１内番こ入れ、バイアル壜１０の内
部と外部を第８図に示すように例えば水等の導電性の流
体１２で満たす。そして、該バイアル壜１０の内側に設
けられた電極８と、バイアル壜１０の外側であってビー
カー１１の内側に設けられた電極８゛との間に電源部２
゛により直流電圧を印加する。該電極８．８′間に直流
電圧が印加されると、／くイアル壜１０の内外の流体１
２には第９図に示すような電荷が生じる。このとき、／
くイアル壜１０にピンホール等の欠陥１０ａがあると、
／ヘイアル壜１０内外に前記の如く帯電していたイオン
かピンホール等の欠陥部を通じて移動し、導電現象つま
り電流を生じる。

従って、積算電流機構４′によって、電極８８”間に流
れる電流を検出し、ピンホール等の欠陥の′ない場合の
基準電流値と比較してその差を積算計測することにより
、容器の気密度を測定することができるのである。つま
り、ピンホール等の欠陥によって生じる電流を積算計測
するのであるから、容器の欠陥の有無を判別することは
もちろんのこと、容器全体の総和としての欠如の大きさ
く究極的にはピンホール１個の径の大きさ）を測定する
ことができるものである。

Ｉ−記の如くこの装置は、被検査容器内外のイオンの移
動によりピンホール等の欠陥を検知するものであるから
、前記密封容器の場合と同様にイオンが通過可能な大き
さの欠陥であればすべて検知することができ、細菌等の
侵入防止のため検査が必要とされる前記の如き大きさの
ピンホール等の欠陥は瞬時にかつ正確に検知することが
できる。しかも、被検査容器全体が帯電された流体内に
浸っているため、容器全体を瞬時に検査することができ
るのである。このように開口容器を測定するには直流電
源の方が適しているので、この実施例では電源部２′番
こ直流電源を用いているが、交流電源を用いても何ら差
し支えなく前記密封容器の場合と同様な原理に基づいて
容器の気密度を測定することかできる。

又開口容器を検査する場合、上記実施例の如く容器内外
に電極を設けるのではなく、その開口部を適当な方法に
より電柱して容器を電封した状態にし、前記密封容器に
係る装置を用し１で密封容器の場合と同様にして測定す
ることも当然に可能である。このようにした場合には、
被検査容器を上記実施例の如く導電性の流体に浸すこと
がないので、例えば乾燥等とｌ、Ｘつだ測定後の容器に
かかる処理が必要でなくなり、至便である。

尚本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、電
極の形状、積算電流機構の回路等は任意に設定してもよ
い。

以上のように本発明によれば、密封又は開口容器を電極
間に挿入することにより、従来検知することができなか
った直径数百ミリミクロン若しくはそれ以下、の極微小
・のピンホール等の欠陥はもちろんのこと、イオンが通
過可能な大きさであればすべて検知することができ、容
器の気密度を極めて高精度にかつ瞬時に測定することが
できるのである。しかも、本発明によれば、被検査容器
やその内容物を変化させるおそれが全くなく、密封及び
開口した容器を検査することができる。又本発明は、絶
縁性容器であればガラス、プラスチック、その他どんな
材質のものでも測定することができると共に、密封容器
にあっては容器内にイオンに電離しているか又は電界に
よってイオンを生じるような物質が含まれていればその
内容物が液体、固体等であっても、容器内の間隙が真空
又は空気等が封入されていても何ら差し支えなく検査す
ることができるのである。

依って、本発明により、製品検査工程における容器の気
密度の測定検査はますます充実して、不良品の発生が極
めて減少され、各業界にもたらす実益は多大である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は密封容器
を検査する装置の概略説明図、第２図は積算電流機構の
ブロック図、第３図（ａ）、（ｂ）、（Ｃ）は、電極間
の帯電説明図、第４図（ａ）、（ｂ）、（Ｃ）、第５図
（ａ）、（ｂ）、（Ｃ）は、密封容器を検査する装置の
原理説明図、第６図（ａ）は密封容器を検査する装置の
他の実施例を示す説明図、第６図（ｂ）は流体接触子を
設けた側の電極の説明図、第７図は、開口容器を検査す
る装置の概略説明図、第８図は該装置の実施例を示す説
明図、第９図はその原理説明図である。 １、ｌ“、６．６′、８．８１・・電極、２．２′・φ
電源部、３・、９・・被検査容器、３ａ、１０ａφ・ピ
ンホール等の欠陥、４．４“・中積算電流機構、５．１
０・拳バイアル壜、７・・流体接触子、７ａ・・誘電率
の高い流体、１１・ｅビーカー、１２・・導電性の流体
特許出願人　　　稲　益　康　夫

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　電圧を印加した電極間に絶縁性の被検査容器を位置
   させ、該電極間に流れる電流を検出し、該検出電流値と
   欠陥のない容器を電極間に位置させたときの電流値とを
   比較して、容器の欠陥を検知することを特徴とする容器
   の気密度測定方法。 ２　絶縁性の被検査容器を電極間に位置させるよう所定
   の間隔を保って一対の電極を設け、該両電極に電圧を印
   加する電源部を接続し、該両電極間に流れる電流を検出
   して欠陥のない容器を電極間に位置させたときとの差を
   積算し−Ｃ計測する積算電流機構を前記一方の電極と電
   源部との間の回路に設けたことを特徴とする容器の気密
   度測定装置。 ３　絶縁性の被検査容器を電極間に位置させるよう所定
   の間隔を保って一対の電極を設けると共に、該電極の少
   なくともいずれか一方の内側に誘電率の高い流体を供給
   する流体接触子を設け、前記両電極に電圧を印加する電
   源部を接続し、両電極間に流れる電流を検出して欠陥の
   ない容器を電極間に位置させたときとの差を積算して計
   測する積算電流機構を前記一方の電極と電源部との間の
   回路に設けたことを特徴とする容器の気密度測定装置。 ４　前記流体接触子を設けた側の電極かパイプ状に形成
   され、その内側には小孔が穿設されていると共に多数の
   ブラシが植毛されているところの特許請求の範囲第３項
   記載の容器の気密度測定装置。 ５　前記誘電率の高い流体が水又は水蒸気であるところ
   の特許請求の範囲第３項又は第４項記載の容器の気密度
   測定装置。