JPS6134434A - 漏洩率を測定する方法 - 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、テスト・ピース中のキャビティの漏洩試験に
関するもので、特に、テストピースのキャビティを流体
圧力源に連絡させて配置し、定常状態の流れの条件を確
立するのに充分な予め定められたＲ間後に圧力源から被
験キャビティへ向う流量率を測定してこのような漏洩率
を測定する方法に関するものであり、このような流量率
はテスト・ピースのキャビティからの流量率に対応する
ものである。

［従来の技術とその問題点］ テストピースのキャビティへの流れの測定を″利用した
この種の検出器としては、ウエスタベルト（Ｗｅｓｔｅ
ｒｖｅｌｔ）等の米国特許ＮＧ　３，８７２，７１２と
、ディバー（Ｄａｖｅｒ　）の３，６９１，８２１に述
べられている。この方法は、キャビティが加圧され、次
いで圧力源から分離される、゛圧力減衰゛′漏　　　　
１洩率試験と呼ばれる別の方法とは対照をなすものであ
り、キャビティ内の圧力からの減衰率が、テストピース
のキャビティの漏洩率を与えるというものである。圧力
減衰システムの一例をストラング（ＳｔｒａｎＯ）への
米国特許ｋ　３，３３１，２３７に示す。

これまでは、圧力減衰システムは、試験終了までの要す
る時間が長いという欠点があるものと考えられてきた。

これに対して、空気流タイプのシステムは、試験時間が
短いという利点を持っている。

フロー・タイプの漏洩試験においては、テスト・キャビ
ティ内の圧力を急速に上昇させることのできる、圧力源
関係のプレフィル回路が準備されていることが多い。プ
レフィル回路は、短い′″プレフィル″時間内に結合さ
れる大容積の流路から構成されており、その後、圧力源
との連絡は、テストピースへの流量率を測定する比較的
小さなキャビティ流路によって専用的に行なわれる。こ
のプレフィリングの操作と、その後のプレフィル回路を
圧力源からの切り離し操作のために、キャビティが完全
□に加圧されるにつれて、流ω率測定用流路には、複雑
な移動性の過渡流の状態が生じる。

この改良にも拘らず、流量率測定用流路内に定常状態を
達成するために、なお相当な時間間隔が必要となる。こ
れまでの方法は、過渡流れの状態が確定し、流量測定用
流路内に定常状態の層流条件が存在するようになってか
ら流量率を測定するというものであった。

その代表的なものは、層流エレメントを前述の流量率測
定用流路内に置いて、エレメントにかかる差圧を測定し
て流、量率を決定するものである。

この型の層流装置の例については、ミラー（）ｆｉｌｌ
ａｒ）の米国特許ＮＯ３，１２３，９００を参照のこと
。

プレフィル回路によって、テストピースのキャビティを
加圧するのに要する時間を低減することができるが、こ
れは、実質的に閉じた容積をもつキャビティにおいては
特にかなりの値となる。しかしながら、定常状態の流れ
の条件が確定するのを待つことが必要であるということ
は、また同時に、漏洩試験を行なうのに比較的長い時間
が必要であるということでもある。

［発明の目的］ 従って、流量漏洩試験法を用いて、しかも定常状態の流
量率を決定するのに必要な時間を従来の方法よりも短く
するような漏洩率測定法を提供すること、ならびに信頼
性が高く、正確な結果を与え、かつテストピースの配置
およびテスト・パラメータの変化にも容易に適応するこ
とのできる方法を提供することが、本発明の１つの目的
である。

［発明の概要］ 本発明の上記目的ならびにその他の目的は以下の明細書
および特許請求の範囲を読めば明らかになるであろうが
、これらの目的は、定常状態の流れの条件が確立される
前にテストピースのキャビティへ流れ込む流量率を測定
して、この流量率の測定値を対応する定常状態の流量率
に変換することによって達成することができる。この変
換は、サンプル・テストピースに対して行なったキャリ
ブレーション・テストからキャリブレーション関数を発
生させることにより行なうことができる。

空気□回路によってゼロ漏洩試験部分を加圧して、ゼロ
漏洩試験部分のキャビティへ流れ込む流量率をテスト・
サイクル内の時刻ｔにおいて測定する。

時刻ｔは、実験などによって、ある定められたテストピ
ースの配置に対しては、その流量率が繰り返し再現でき
るような、サイクル時間中の最も早い点になるように予
め決定してお（。

一方、既知の漏洩率をもつ第二のサンプル・テストピー
スの漏洩試験をキャリブレーション・テスト中に行ない
、同一時刻ｔにおける流量率を決定する。

次に、キャリブレーション・テストのデータからｙ＝Ａ
＋Ｂｘという形の線形キャリブレーション関数を導く。

ここで、ｙは定常状態の流量率、Ｘはテスト・サイクル
中の時刻ｔにおける流量率であり、ＡおよびＢはキャリ
ブレーション・テストのデータから針幹した定数である
。その後の漏洩試験中に、テストピースへ流れ込む時刻
ｔにおける流量率を測定し、この値をマイクロプロセッ
サなどを用いてキャリブレーション関数に基づいて、対
応する定常状態の流量率に変換する。

定常状態の流量率の計算値は予め定められた″゛許容″
および゛拒絶″漏洩率値と比較されて、漏洩率テストピ
ースに対応する定常状態流量率の計棹値と共に表示され
る。

流れ試験装置は二本の並行な流路を設けることができ、
それぞれ１つの空気圧力源と結合させる。

そのうちの１つは迅速なプレフィル手段から構成され、
もう１つの流路は容積が小さく、これを通して流量率の
測定を行なう。予め定められた漏れを持つテストピース
は、キャリブレーション・テストが、単一のゼロ濡洩サ
ンプル・テストピースについて行なえるように、空気回
路から流量計を経て制御された漏れを与えることによっ
てシミュレートすることができる。

［実施例］ 第１図を見ると、フロー・タイプの漏洩試験において使
用される漏洩試験用装置の基本コンポーネントが、ブロ
ック図で示しである。これは、ポート流路１４の上流に
置くなどしてテストピース１２のキャビティと連絡する
ように配置されだ液圧源１０から構成されている。また
、ポート流路１４は、一対の並行流路１６および１８に
よって圧力？１１１０と連絡しており、流路１６は、テ
スト・ボート１４に比較的大容積の流路を提供するプレ
フィル回路から構成されている。液圧源１０がらプレフ
ィル流路１６を経てテスト・ボート１４までの間は、テ
スト・サイクルの始めに弁２ｏを開き、テストピース１
２内のキャビティを迅速に加圧することのできるタイマ
２２によって活性化される弁２０を用いて制御される、
バイパス時間と呼ばれる予め定められた時間後に、タイ
マ２２は弁２０を閉じ、圧力源１ｏがらプレフィル流路
１６を経てテストピース１２に至るまでの連絡を遮断す
る。

また、テスト・ポート１４は、そこを通して連絡し、弁
２４によって制御することのできる比較的容積の小さい
流路１８によって圧力源１ｏと連絡するよう配置されて
いる。小容積の流路１８は、サイクルのプレフィル操作
が終了した後、そこを通じて流量の測定が行なわれる流
路がら構成されている。

これは、流路１８の流量率に対応するとともに、流量率
トランスデユーサ２８によって伝達される信号から対応
する流量率を発生するマイクロブ［］セセラおよびディ
スプレイ３０に伝達される電気信号を発生する流量測定
用素子２８によつ゛て達成することができる。

このような目的に適ったトランスデユーかとしては、流
路内の流量率に対応する差圧を発生する米国特許Ｎα３
．１２３．９００に記載されている前述の差圧測定素子
のように、その方面の技術に精通した人々にはよく知ら
れたものがいろいろある。

定常状態の条件の下での流路１８の流量率を測定する場
合、テストピース・キャビティからの漏洩率は、当分野
の技術を熟知した人々には周知のやり方で測定される。

第２図を見ると、テスト・サイクルの進行に伴う、流路
１８の流量率の変化を理解することができる。典型的な
流路１８の流れは、第２図に示したプレフィルまたはバ
イパス時間中はサージ状態で、その後減衰するが、弁２
０の閉止後再び増加に転じてピークに達し、その後減衰
しながら、平衡時間後に終には定常状態流の条件に達す
る。この様子は、すべて第２図に示されている。

定常状態の条件は、テストピース１２のキャビティから
の漏洩率に対応するものである。

第２図には、３本のプロットを示しである。すなわち、
予め定められた漏洩率を持つテストピースの１つ１１　
Ａ　１１と、低い漏洩率をもつ第２の“Ｂ　ＩＩそして
、漏洩のないテストピース″“Ｃ１１である。

平衡時間を経過し、定常状態の条件が達成された後、無
漏洩の試験部品は流路１８中で流量率ゼロを示し、一方
、テストピースＡおよびＢは、テストピース１２のキャ
ビティからの漏洩率に対応する正の流量率を示す。

テスト・サイク、、ルの初期においては、ある一定の漏
洩率に対して、類似したテストピースの配置から生ずる
流量率は再現性があることがわかって　　　１いるが、
このような流量率は、定常状態の条件下での漏洩率、す
、なわち、定常状態の流れの条件が確定した後の流路１
８の流量率とは非常に異なったものである。

さらに、時刻ｔにおいて測定した流量率の値と定常状態
の流量率の値との対応は、種々の漏洩率を有するテスト
ピースの時刻ｔにおける２つの流量率の測定に当って、
キャリブレーション関数が、初期時刻ｔにおける流量率
を利用して定常状態の流量値を発生させ、それによって
漏洩試験の完了までの所要時間を大幅に低減することが
できるように行なわれることが、本発明の発明者によっ
て決定されている。

さらに、このキャリブレーション関数は、ｆ　（Ｖ）＝
Ａ＋Ｂｘという形の線形関数から成り立っていることが
決定された。

この様子は、時刻ｔにおける流量率の測定値対定常状態
の流量率をプロットした第３図を参照すると理解するこ
とができる。ここで、時刻ｔにおける流量率の測定値は
、ゼロ漏洩テストピースに対して１０７０−・ユニット
に等しく、また、時刻ｔおよび漏洩試験試料Ａにおける
流量率の測定値は１２フロー・ユニットに等しく、Ｂ試
験試料に対する流量率は１１７０−・ユニットが存在す
ると仮定しである。

ゼロ漏洩テストピースＣに対する定常状態の流量率は０
に等しく、Ｂテストピースに対するそれは５に等しく、
また、Ａテストピースに対しては１０７０−・ユニット
に等しい。

本発明の概念によれば、第３図に示すようにこれらの点
の間は一本の直線で結ぶことができ、時　−刻ｔにおけ
る流量率に関するすべての測定値は、本発明に基づくｙ
軸を切る関数を適用することによって定常状態の流量率
に変換することができる。

例えば、テストピースＢが、時刻ｔにおいて１１７０−
・ユニットという測定流量率を持っていたとすると、定
常状態の流量率は、試料Ａと試料Ｃの定常状態流量率の
中間に存在し、第３図のプロットでこれを見ると５ユニ
ツトであることがわかる。

かくして、キャリブレーション関数Ｖ＝Ａ＋Ｂｘは決定
される。ここで、ｙは定常状態の流量率であり、Ａおよ
びＢはキャリブレーション試験から計算した定数、そし
て、Ｘはテスト・サイクル中の時刻ｔにおいて測定した
流量率である。

上述の例においては、ＡおよびＢは、本例に対するキャ
リブレーション関数がｙ＝　（−５０）　＋５×となる
ように、それぞれ−５０および５に等しいと計算するこ
とができ、また、それぞれのＸに対する定常状態の流量
値ｙは、僅か２回のキャリブレーション試験を行なうだ
けで計算することができる。

従って、上に説明したように、流量率漏洩試験−に適用
される本発明の方法は、第４図のようなブロック図で説
明することができる。

ステップ１においては、テスト・サイクルの最も初期の
時刻ｔに対して実験的決定がなされており、ここでは、
同一配置の連続テストピースにより流量率が再現されて
いる。

ステップ２では、第４図に示すように、例えばゼロ漏洩
テストピースのような最初に知られた流量率を持つテス
トピースの時刻ｔにおける流量率の測定が行なわれる。

ステップ３においては、各種の既知の漏洩率を持つ第二
の時間間隔に対して、時刻ｔにおける流量率が測定され
る。

ステップ４では、キャリブレーション関数ｙ＝Ａ＋ＢＸ
が発生される。ここで、ｙは定常状態の流量、Ｘは測定
時刻ｔにおける流量率に等しく、そしてＡおよびＢはス
テップ２および３において発生されたデータから計算し
た定数である。

ステップ５においては、時刻ｔにおける各連続テストピ
ースに対する流量率が測定され、次いでこの測定流量率
の値は、ステップ４で発生させたキャリブレーション関
数を用いて定常状態流量率または漏洩率に変換される。

最後に、ステップ６では、流量率の計算値と前以って確
定しておいた許容および拒絶漏洩率の値との比較が行な
われる□とともに、許容または拒絶□ の指示が、望ましくは漏洩率の計算値のディス／レイと
共に与えられる。　　　　　　　　　　　　　　　　　
ｌかくして、これにより最小間隔のテスト・サイクル１
Ｉｆｌｆｌを達成することができる。

第５図は、本発明に基づく方法の実践において用いられ
る空気回路の図をその関連コンポーネントのブロック図
と共に描いたものである。

空気圧ｊ！４０が準備されており、また、５０ミクロン
のフィルタ４２のような適当なフィルタが、霧状の油ま
たはその他類似の汚染物質を除去する油塗布フィルタ４
４と共に、空気圧源４０と直列に入れられている。また
、調節装置４６が準備されており、空気回路の残りの部
分に供給される圧力が、これによって精密に制御される
。さらに、適当な圧力計４８も準備することができる。

上述の空気回路内などに、各テスト・サイクル中に流路
５０との連絡時間を制御するタイマ５５によって制御さ
れる弁５４を備えた一対の並列な流路５０および５２が
準備されている。弁５６は、流路５０および５２との連
絡においてテスト・ポート６２と関連する流路５２との
連絡を制御する。

テスト・ポート６２によって、図に示すＪ：うにテスト
・ピース６６のキャビティに圧力を加えることができる
。

弁５６は、また、ベント流路５８および排出マフラ６０
を通じてシステムにはけ口を与えるように配置されてお
り、これによって弁５６を操作して流路５２との連絡を
遮断して、空気回路およびテストピース６６のキャビテ
ィ内の圧ｈダウンストリームを緩和させることができる
。また、テストピース６６の大量漏洩時にポート流路６
２内で発生する圧力をモニタするゲート圧カドランスデ
ューサ６４がポート流路６２内に準備されており、この
分野の技術に精通した人にはよく知られたやり方で、そ
の時点でテスト・サイクルを中断させることができる。

すなちわ、予め定めた時間内にポート流路６２内に全く
圧力が発生しない場合には、これは大量の漏洩があるこ
とを示すものであり、試験はこの時点で終了させ、小量
の漏洩が生じているかどうかを決めるための試験をそれ
以上続行する必要はない。

流路５２は、比較的容積の小さい流量率測定用流路から
構成されている。

この流路に直列に接続されているのは、前述のミラー（
Ｈｉｌｌａｒ）の特許３，１２３．’１００に記載され
ているタイプと同じ層流素子６８である。圧カドランス
デューサは流路６９および７１を通じて圧力信号を受信
して、層流素子６８にかかる差圧に対応する電気信号を
発生し、これが、この分野に精通した人にはよく知られ
たやり方で流路７２の流量率に対応することになる。

マイクロプロセッサ８２はこれらの電気信号を受信して
、本発明の方法に基づき対応する信号を発生するととも
に、ディスプレイ８４によって許容／拒絶信号および流
量率値のディジタルな読み出し、もしくはその何れか片
方の表示を行なうことができる。

また、クロック信号は他の電気コンポーネントからも受
信され、タイマ５５の時間が切れて弁５４が閉止され、
平衡時間が始まるといったような、テスト・サイクルの
開始後の時間の関数としてｍｌ率のモニタリングを行な
うことができる。

流量率を測定し、本発明の方法に基づいて定常状態の流
量率を計算する時刻ｔを決定するのは、この事象によっ
て行なう。

便利で迅速なキャリブレーション・テストが行なえるよ
うにするために、セレクタ弁７４に接続しているバイパ
ス・キャリブレーション流路７２が準備されており、こ
れによって、キャリブレーティング・リーク弁７８を通
じてボート流路６２に連絡し、かつ流量計８０と流体的
に連絡し合っでいる点において空気回路のはけ口を制御
することができる。

従って、キャリブレーション・テストを行なうに当って
は、漏洩のないサンプル・テストをボート流路６２に設
置し、圧カドランスデューサ７０から受信した信号をモ
ニタする高速モニタリング性能を備えたマイクロプロセ
ッサ８２を用いて、時刻ｔにおける流量率を決定するニ
セレクタ弁７４を操作するに肖っては、前回と同様に、
流路７６を通って流量計８０へ流れ込む予め定められた
流量についてテストを繰り返して行なう。テス　　　１
ト・サイクルをもう一度繰り返して、時刻ｔにおける流
量率を発生させ、時刻ｔにおける２？の別個の流量率値
とそれに対応する定常状態流量率を与える。

このデータを基に、マイクロプロセッサ８２の適当なプ
ログラミングを用いてキャリブレーション関数ｙ＝Ａ＋
ＢＸを発生することかできる。従って、テストピースに
関するその後の試験は時刻ｔにおいて実行することが可
能となり、サイクルの時刻ｔにおける任意の測定流量率
値に対する対応する定常状態流口漏洩率の正確な計算を
行なうことができる。

それ故に、流量率タイプ漏洩試験に要するサイクル時間
を最小限に低減させることが可能となるとともに、正確
で再現性のある結果を得ることができる。ある定められ
た部品に対して再現性のある信頼度の高い流量率に関す
る結果が得られる最小の時刻ｔを決定するために、各テ
ストピースの配置に対して適当な実験を行なう必要があ
ることは考慮しておかなければならない。ある定められ
た部品配置に対してこのような時刻ｔがひとたび求めら
れてしまえば、すでに述べた簡単な試験手順によって適
当なキャリブレーション関数を発生させることができる
。

試験圧力や時刻ｔなどの与えられた試験パラメータに対
する・このキャリブレーションは独特のものであるとい
う点は評価することができる。

また、適当なマイクロプロセッサ・プログラミングによ
って、ここに述べた比較的単純な計算を遂行することが
できるという点はこの分野に精通している人々から評価
されるかもしれないが、このような装置の詳細について
は、それがこの分野に精通した人々に周知のことであり
、本発明の一部を形成しないと判断される限り、ここに
は含めない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、テストピースの流量率漏洩試験に使用する漏
洩試験用空気回路の図、第２図は、テスト・サイクルの
開始から時間を追って測定した流量率の値をプロットし
たもの、第３図は、定常状態の流量率に対するテスト・
サイクル中の時刻ｔにおける流量率の測定値をプロット
したもの、第４図は、本発明に従って水沫の基本ステッ
プを示したブロック図、第５図は、本発明に基づく方法
を実行するのに使用することので寄る流れ試験漏洩率測
定装置の空気回路の図である。 図中、１０は圧力源、１２はテストピース、１４はテス
ト・ボート、１６はプレフィル流路、１８は流路、２０
は弁、２２は゛タイマ、２４は弁、２８は流量率トラン
スデユーサ、３０はマイクロプロセッサおよびディスプ
レイである。 特許出願人　　アンターレス　エンジニアリングインコ
ーホレイティド 代理人弁理士　絹　　　谷　　　信　　　雄図面の浄書
（内容に変更なし） 流量 ＊＊４ラミ鮨ジ）うＬｔヨ甲ジ 手続補正書（方式） 昭和６０年８月２８日 特許庁長官　　宇　賀　道　部　　殿 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 アンターレス　エンジニアリング インコーホレイティド ４、代理人 郵便番＠　１０５ 東京都港区愛宕１丁目６番７号 愛宕山弁護士ビル ６、補正の対象 願書（代表者のｌＩり、委任状及び図面７、補正の内容

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）一連のサンプル・テストピースの各キャビティを
   流体圧力源と連絡するように配置してテスト・サイクル
   を開始させ、上記キャビティの各々を上記流体圧力源と
   連絡するように配置した後に上記キャビティの各々へ流
   れ込む流量率をモニタし、上記流量率が連続テストピー
   スに対して再現性が得られる上記テスト・サイクルの開
   始後の時刻を決定し、種々の実行漏洩率を有する２つの
   サンプル・テストピースに対して、上記テスト・サイク
   ルの開始後で、再現性の得られるように決定した上記時
   刻から定常状態の流量条件が達成されるまでの予め定め
   られた時刻において上記流体圧力源から上記キャビティ
   へ流れ込む流量率を測定し、上記２つのサンプル・テス
   トピースに対して対応する定常状態流量率を決定し、ｙ
   は流体圧力源と連絡するように配置されたテストピース
   ・キャビティに流れ込む定常状態流量率、Ｘはテスト・
   サイクルの初期時に測定された流量率、そして、Ａおよ
   びＢは２つのサンプル・テストピースの試験を基に計算
   した定数である場合に、 ｙ＝Ａ＋ＢＸ という形のキャリブレーション関数を発生させ、上記流
   体圧力源と連絡するように連続テストピースのキャビテ
   ィを配置し、上記テスト・サイクル中の予め定められた
   時刻に上記キャビティへ流れ込む流量率を測定し、上記
   キャリブレーション関数を適用して上記測定された流量
   率を対応する定常状態の流量率に変換し、それによって
   、上記予め定められた時刻における上記流量率を測定し
   て上記テスト・サイクルを短縮するというステップから
   構成されたことを特徴とする漏洩率を測定する方法。
2. （２）上記サンプル・テストピースからの流量率を測定
   し、決定するステップが、ゼロ漏洩のマスター・テスト
   ピースへ流れ込む流量率を測定し、決定するステップと
   、それに続いて既知の流量率をバイパスさせて、そこか
   ら与えられた漏洩率をシミュレートするステップとから
   構成された上記特許請求の範囲第１項に記載の漏洩率を
   測定する方法。
3. （３）上記変換された流量率の値をディスプレイするス
   テップを含む上記特許請求の範囲第２項に記載の漏洩率
   を測定する方法。
4. （４）上記変換された流量率と許容／拒絶漏洩率の比較
   ならびに許容／拒絶指示の表示のステップを含む上記特
   許請求の範囲第１項に記載の漏洩率を測定する方法。
5. （５）トランスデューサの電気信号を発生させ、上記信
   号をマイクロプロセッサに伝達することによって上記流
   体圧力源からの流量率をモニタするステップを含む上記
   特許請求の範囲第１項に記載の漏洩率を測定する方法。