JPS6134435A - 温度補償を行なう漏洩率試験法 - 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］ 本発明は漏洩試験、特に流量率の測定によるテスト・パ
ート中のキャビティの漏、洩試験に関する。

［従来の技術とその問題点］ このような漏洩試験法は、従来は被験キャビティと連絡
するように加圧流体源を配置し、流れが定常状態の流れ
条件になって安定化してからキ１／ビティヘ流れ込む流
量率を測定するという方法を採ってきた。このような状
況の下では、安定化後にキャビティへ流れ込む流量は、
キャビティから流れ出す流」、すなわち漏洩流量に等し
くなる。漏れがなければ、圧力源からキャビティへ流れ
込む流体流の割合はげ口となる。

水沫をさらに進めた方法において、その中で流量の測定
が行なわれる容積の小さな流路と並列に連絡する大容積
の流路が流体圧力源とキャビティ間にまず配置したプレ
フィル流体回路を使用する。これによってキャビティへ
流れ込む比較的大容量の流れがキャビティを迅速に加圧
できるようになる。第二の小容積の流路はプレフィル終
了後は圧力源とキャビティだけに連絡しており、この小
容積の流路を通る流量は定常状態の条件が確立した後で
測定され、キャビティの漏洩が評価される。この小流量
率流路を通過する加圧流体によるキャビティの加圧には
時間がかかりすぎるので、その二段階加圧法によって比
較的迅速なテスト・サイクルを実現することができる。

−さらにもっと改善された方法においては、定常状態の
流れの条件が確立されるかなり前に流量率を測定して、
その流量率を定常状態に外挿することによってもっと迅
速なテスト・サイクルでも達成することができる。

これは、その後ある定められた漏洩率に対して流量率が
再現性を持つようになる、加圧サイクル中の最も初期の
点を決定することによって可能となる。過渡的な流量率
と定常状態の流１！率間の再現性の高い対応づけを行な
うことによってテスト・サイクルの初期に生じる過渡的
ではあるが、再現性のある流量率から定常状態の流量率
への正確な外挿を行なうことが可能であることが判明し
た。

テスト・パートの温度が周囲温度に対して大きく変動し
、システムのキャリブレーションが通常の温度に対して
行なわれている場合には、この漏洩試験法を実施するに
当って、試験結果は広範囲にばらつくことがわかった。

このことは、パートの温度が周囲温度と平衡する時間的
余裕のない高速試験に対しては特にあてはまる事柄であ
る。

このような漏洩試験は、時には、その漏洩試験の直前に
テスト・パートに対して行なわれる処理の結果として、
周囲温度よりもかなり高いあるいは低い温度のパートに
関して実施されることがある。これらのパートが周囲温
度まで冷却または昇温するまで試験を遅らせることはで
きないことがよくある。

このような漏洩試験は種々のパーツの配置に関して行な
われることが多く、そのパートもいろいろな材料から構
成されていることがしばしばであり、これらのファクタ
は、温度差が漏洩試験の結果を左右するプロセスに影響
を与える。試験圧力とサイクル時間も漏洩試験の各種パ
ートに対して絶え間なく変化しており、同時に、これは
パートの温度変化に起因する結果の変動にも影響を及ぼ
す。

米国特許Ｎ　ｏ、４，２７２，９８５に開示されている
ものは、テスト・パートの温度変動を補償するための方
法を用いた圧力減衰型の漏洩試験システムである。しか
しながら、この方法は、テスト・サイクルにもう１つ新
たな段を追加する必要があり、これが漏洩試験を完了す
るまでの時間を引き延ばしてしまう。このような漏洩試
験は生産工程の一部として行なわれなければならないの
で、テスト・サイクルの時間が延びると、生産工程の生
産性が低下することになる。

また、同特許で開示されている方法は、比較的複雑であ
る。

［発明の目的］ 従って、テスト・パートは漏洩試験を受けるので、テス
ト・パートの漏洩試験の漏洩試験に対する温度補償を与
えて、周囲湿炭からのテスト・パートの大きな温度変動
の効果を補償することが、本発明の１つの目的である。

また、流量率型の漏洩試験に直接適用することができ、
また特に、テスト・キャビティへ流れ込む小さな流量率
を伴なうプレフィル大容積流量の、上述の二段型流量率
試験にも適用可能なような温度補償を提供することが、
本発明のもう１つの目的である。

さらに、種々の配置や材料から構成されるパートにまた
、広範な試験圧力やサイクル時間の試験に迅速に適用す
ることのできる、パートの漏洩試験時の温度補償を与え
るための簡単で信頼性の高い方法を提供することが本発
明の別の目的である。

［発明の概要］ 本発明は、テスト・パートの配置を含むテス、ト・パラ
メータの各集合に対して、出会うことが予想される各パ
ート温度の温度補償ファクタの集合を発生させことによ
って、上に列挙した目的を達成しようとするものである
。温度ファクタの各集合は、温度に伴なって変化する流
量移行関数から構成されており、サンプル・テスト・パ
ートのキャビティと連絡するように試験圧力の下で流体
源を配置し、また実際の試験中に流量率が測定される加
圧サイクル時におけるテストパートの複数の温度にわた
って流れ込む流量率を測定することによって確定される
。この手続はテスト・パートの温度変動に直接関係する
流量率の変化を決定することができることがわかった。

キャビティの容積、試験手順、サイクルの実行時間、パ
ート材料の熱特性、ならびにキャビティの配置または形
態を含むテスト・パートの温度によって流量率に影響を
及ぼす多くのファクタは、すべてこの簡単で直接的な試
験手続により説明される。

それと共に、試験中のテスト・キャビティ内の流体の加
熱または冷却は、それがテス１〜・パートからの熱伝達
によって加熱または冷却されるにつれて、その中の気体
の膨張または収縮に起因するキャビティへ流れ込む、あ
るいはそこから流れ出す流量の増加または減少をもたら
すものと考えられている。

流量率の差は、漏洩率の試験中に流量率を測定する時点
と同じ、加圧開始後の時点で測定される。

本発明者は、温度と流量率の変動との間にほぼ直線的な
関係が存在し、これに基づいて、流量率に対して簡単な
２つの温度測定を行なってこれを各テスト・パラメータ
の集合に適用できるようにする方法を見出した。これら
の間には線形の関係が存在するので、温度補償関数は線
形回帰によって確定することができる。

温度補償関数は、できればコンピュータまたはマイクロ
プロセッサのメモリに記憶させ、これを使用してテスト
・パートの定常試験サイクル中に発生した流量率の測定
値をテスト・パートについて測定した温度に応じて調整
し、パートの試験中の温疫補憤済み漏洩率を確定できる
ようにする。

メモリには多数のテスト・パート配置温度補償関数を蓄
積することができ、これによって、いろいろな型のテス
ト・パートの配置の漏洩試験に対して温度補償を行なう
ことが可能となる。

［実施例］ 上に述べたように、本発明の方法は、流量率型の漏洩試
験法に使用されるべきものであると考えられる。第１図
の中心部分である本手順と装置には、第１図に示すよう
に、テスト・パート１２の中で試験を受けるキャビティ
と流体的に密に接続するようにテスト・パート１２を配
置することのできるテスト・ボート１４を用いて、テス
ト・パート１２と連絡するように配置された加圧流体源
１０が含まれている。この連絡は、一対の並行な流体流
路、比較的大きな流量率容積をもつ゛プレフィル″流路
１６、ならびに比較的小さな流量率容積をもつ流路１８
を軽で確立される。流路１６との連絡は、第１図で弁Ｖ
−１として示されているソレノイド弁２０によって制御
され、また流路１８との連絡は、Ｖ−２として示されて
いるソレノイド弁２２によって制御される。この分野に
精通した人々には周知のことであるが、このプレフィル
流路を使用することによって、容積の大きな流路１６を
通る流体圧力源１０の流れを用いて、テスト・パート１
２のキャビティの迅速なプレフィルまたは初期加圧を行
なうことができ、流路を迅速に最高圧まで昇圧すること
が可能となる。プレフィル・サイクルが終了すると、タ
イマ２４はソレノイド弁２０を閉じ、流れは、比較的容
積の小さい流路１８を通るものだけに限られる。

流路１８は、弁２２によって流体圧力源１０とテスト・
ポート１４間を接続する。流量率容積の小さい流路１８
に取り付けられているものは、極めて小さな流量率と、
それに対応して発生され、計算機およびディスプレイ手
段３０に伝送される・］ 信号を正確に測定するのに適した流量率トランスデユー
サ２８である。このような手段は、゛容積の小さい流路
１８の流離用率を測定するマイクロプロセッサと適当な
表示ランプによって与えられる。

この測定は、テストパート１２に流れ込む（および流れ
出す）定常状態の流れ条件が達成された後行われる。こ
のようなキャビティへの流れはテストパート１２のキャ
ビティから流れ出す漏洩率を示す。すなわち、非漏洩部
分に対しては、定常状態の流れ条イ！１が確立した後の
流量率容積の小さい流路における流量はゼロとなる。こ
のような流量率信号は、特定の試験・に対づる漏洩率に
対応する、許容または非許容率と比較した後、拒絶また
は許容の表示を発生するのに使うことができる。

定常温度Ｔ１におけるこのような流量率の典型的な試験
結果もしくは流量率対時間に関する代表的なプロットを
第２図に示す。流量は、容積の小さい流路１８を通る流
れが確定した後、最初のうちの時間の経過とともに急激
に増加し、ピークに達ブーるが、その後減少に転じ、予
め定めれたサイクル時間後、定常状態の流れ条件が確立
した後は、第２図の右端のところで流量がぜ口の状態に
達する。このような条件が確立するのに要する時間のこ
とを、これまでは“平衡”時間と呼んできたが、この状
態になると、テスト・パートのキャビティへ流れ込む流
量率は、断熱加熱などの種々の過度的効果が消え去って
定常状態の条件に達する。

上述の改善原理に従って、過度流量率を゛平衡″時間内
の早い時期に測定することによって、ここにその詳細な
説明をするように漏洩試験を行うのに要する試験時間を
短縮することができる。

この改善法に従えば、キャビティに流れ込む流量はキャ
ビティへ流れ込むまたはそこから流れ出す流れが定常状
態に達して安定した後測定するのではなく、むしろ加圧
サイクル中の過度段階の初期に測定して、テスト・サイ
クル時間を大幅に短縮しようとするものである。過度テ
スト・パートおよびキャビティの配置に対して実験的に
決定することのできるテスト・サイクル内の予め定めら
れた時間において、過度テスト・パートの配置に対する
キャビティに流れ込む再現性のある流量率が達成され、
それによって、定常状態の流量率の予め予測可能で前原
って定められた対応づけ、すなわち、あらかじ定められ
た流体圧力源の圧力においてテスト・キャビティから流
れ出す漏洩□率を決定することができる。

テスト・キャビイに流れ込む流量率は、加圧サイクル内
の時刻ｔにおいて測定することができ、その後の再現性
のある流量率は、サンプル・テスト・パートを試験する
ことによって前以って決定される時刻に達成される。キ
ャビティへ流れ込む流量率は、経験的な試験中に観測さ
れた漏洩流量率と再現性のある過度流量率間に存在し、
前以って決定されている対応づけに従って、計算によっ
て、定常状態の流量率または漏洩率に変換される。

この改善法により極めて信頼性が高く、正確な漏洩率の
測定が行えるばかりでなく、漏洩試験に要する時間も大
幅に節約することができることがわかった。また、過度
的な、再現性のある流量率と定常状態の漏洩率との間の
対応は、簡単なマイクロプロセッサ回路や電気信号を変
換するその他の既知の方法によって容易に計篩すること
のできるように線形関数１（として定められた。

何れの方法においても、漏洩率は、この分野に精通して
いる人々にはよく知られているように、゛拒絶”または
゛許容″の視覚的表示などの形で与えられる試験結果の
適当な表示及び最大許容漏洩率と比較されるか、ディス
プレイされる。

例えば、テスト・パートの温度が、１３０°Ｆといった
ような本質的に高い温度Ｔ２にまで高まった場合、流量
率は劇的な影響を受け、定常状態の条件にａするまでの
所要時間は大幅に延びることが判明した。実際に、代表
的な周囲温度でのテスト・パートに対する゛′定常”の
平衡時間が終るところで、キャビティ内の空気およびキ
ャビティから実際に流れ出す外向きの流れが加熱される
ことによって生じる負の流れが存在することが指摘され
ている。流量率に及ぼすその効果は、テスト・パートが
周辺の空気中で冷される時までは、１つの７アクタとな
っていることが予想される。

本発明の概念に従えば、漏洩試験を受けるテスト・パー
トの各配置または型のサンプルは、第１図に示した装置
と共に加圧流体源と連絡するように配置されたキャビテ
ィを備え、かつテスト・サイクル中の同一の点で、はあ
るが、テスト・パートの複数の温度に対して測定された
キャビティへ流れ込む流量率を持っている。本発明の１
つの側面に関して言えば、テスト・パートの温度変動と
、テスト・パートのこのような温度変動によってもたら
される流量率の変化との間には線形の関係が設定されて
いるということから、必要とされる温度は僅か２つしか
ない。温度の変化によって生ずる流量率の変化の大ぎさ
を確保することによって、標準温度以上（又は以下）の
測定温度に対して適用される補正因子を与える温度補償
関数を確定することができる。

これまで説明してきたように、この関数は、上述の如く
漏洩流量率試験中に経験される流量率の変動対テスト・
パートの温度をプロットした第３図に示されるような直
線状になるように定められている。

７−７’Ｆ（２５℃）から１２１’Ｆ（５５℃）までの
温度範囲における流量率の変動に対する温度値が、１つ
のテスト・パートのサンプルに対して沢山プロットしで
ある。直１１Ａ１は、殆んどバラツキなく測定点を通っ
て直線を引くことができる。

テス］・・パートの型をいろいろ変えた場合、種々の温
度補償関数を示す直線は、直線２．３及び４によって表
されるように勾配が変化するが、なお本質的には直線ま
たは線形関数を保っている。

すなわち、数学的には、ｆ　　（Ｔ）−Ｂ＋ＡＸという
形をとる。ここで、Ａ及びＢは定数であり、Ｂは、キャ
ビティに流れ込むキャリプレートされた流量率が採用さ
れ“標準°′瀉痕の変動に伴って関数値を変化させる定
数である。

従って、上述の漏洩試験法に基づいて流体圧力源とテス
ト・パートのキャビティ間にある流路１８の流量率の変
化を２つ異なった温度において測定することによって、
線形回帰法により温度補償関数を確定することがで基る
。これによって簡便かつ迅速な温度補償関数が得られる
。

第４図に温度補償漏洩試験システムのブロック図を示す
。前の場合と同様に、加圧流体源１ｏは、容積の大きい
プレフィル流路１６と比較的流量率の小さい流路１８に
連絡するように配置されておリ、その各々は、テスト・
パート１１のキャビティを配置して、その間流体的な連
絡を確立することのできるポート流路１４と最終的に流
体的に連絡している。弁２０はタイマ２４と容積の大ぎ
な流路１６との連絡を１ＩｉｌＪＩＩＩｌシて、その間
にプレフィ゛　ル加圧の間隔を定める。ｉ量率の小さい
流路１８は、好ましくは層流素子３２と、層流素子３２
にかかる圧力を測定して、容積の小さい流路１８を通る
流量率に対応する信号を発生させる差圧トランスデユー
サ３４を備えている。

また、タイマ２６を備えたソレノイド弁２２も、容積の
小さい流路１８により流体圧力源１０とテスト・キャビ
ティ間の連絡の確立を制御することによってテスト・サ
イクル時間の調節を行うのにも用いられる。テスト・パ
ート１２の温度を測定するためには、熱雷対、サーミス
トもしくは７ストパート１２の湿度に対応する電気的ア
ナログ信号を発生するその他の温度測定素子から構成さ
れる温度測定用トランスデユーサ３６が使用される。

このようなアナログ信号は増幅器１８中で増幅されて、
Ａ／Ｄ変換器４０内でディジタル信号に変換される。

好ましくは、漏洩試験を行うテスト・パート・タイプの
サンプルに関する試験によって予め決定した特定の温度
補償関数を記憶するためのメモリを備えたマイクロプロ
セッサ４２が用いられる。

このような温度補償値は差圧トランスデユーサ３４から
受信し、再現性のある流量率が達成されるサイクル内の
時刻などのその他の記憶情報と共に処理する流量率に関
する信＠３４に適用される。

特定のテスト・パートに対する許容漏洩率は、温度変動
に対する。補償を行った後、測定流量率と比較される。

“許容”および゛拒絶″の視覚的表示は、ディスプレイ
４４によって与えられる。また、上述のの高速試験手続
を実ｔＭするに当っては、過度流星率を定常状態の流量
率に変換するのに適宜マイク０７Ｄｔッ、、４２ｅ＊１
１１’ｌ”６＝ｍ＆Ｇｒｚ！６゜　　　　ｊこれらの各
種素子自体この分野に精通した人々にはよく知られてお
り、また、類似の使用法にっいても周知の事柄であるの
で、さらにその詳細は本発明の一部を形成するものでは
ないので、ここには詳しく述べない。

第５図には、代表的な温度補償の効果が示、されている
。この図では、７７’　Ｆ　（２５℃）以上１３１’　
　（５５℃）までの温度範囲にわたる流量の変動の大き
さが極めて小さいことを示す。温度による流量率の変動
、Ｉｄがプロットされている。全領域にわたって示めさ
れる１０ｍ３／分以下の変動は、このようなテスト・パ
ラメータに対する許容誤差の範囲に充分大るものである
。

従って、本発明の目的はこの方法によって達成すること
がで・き、また、本発明の結果を得るための極めて信頼
性が高く、かつ比較的簡単な手続が確立可能であると判
断することができる。

勿論、トランスデユーサ回路や液圧安定化回路等の添付
特許請求の範囲内での変更は可能である。

また、汎用コンピュータ等のマイクロプロセッサ以外の
、温度および流量率信号の処理法や特別設計の制御回路
などの変更も請求の範囲内で可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明において使用することが予定されいる
漏洩率試験の配置に関する簡単な説明図である。 第２図は、−２つの異なったテスト・パート温度におい
て、ある定められたテスト・パー□トについてプロット
した流量率対時間の図であり、それによって生ずる流量
率の変化を示している。 第３図は、一連の種々の試験温度のそれぞれに対して温
度に伴って生ずる流量率の変化をプロットしたものであ
る。 第４図は、本発明の方法を実施するにの使用する試験装
置のブロック図である。 第５図は、ある温度領域を通じて適用される温度補償関
数補正ファクタを与えた後の、ある定められたテスト・
パート・キャビティに対する温度領域全般にわたる流」
率の変動をプロットしたものである。 尚、図中１０は加圧流体源、１２はテスト・パート、１
４はテスト・ボート、１６は“プロフィル″流路、１８
は流路、２０，２２はンレノイド弁、２４．２６はタイ
マ、２８は流量率トランスデュニサ、３ｏはディスプレ
イ手段である。 特許出願人　　アンターレス　エンジニアリングインコ
ーボレイｊイド 代理人弁理士　絹　　谷　　信　　ＩＪｔ−→１Ｌ化 手続ネ甫正書（方式） ％式％ １、事件の表示　　　特願昭６０−８５５８３号２、発
明の名称　　　温度補償を行なう漏洩率試験法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 郵便番号　１０５ 東京都港区愛宕１丁目６番７号 愛宕山弁護士ビル 昭和６０年７月３０日　（発送日） ６、補正の対象 願書（代表者の欄）、委任状及び図面 ７、補正の内容 （１）　　別紙の如く代表者を記載した適正な願書を提
出する。 （Ｄ　別紙の如く代表権を証□明する書面１通を提出す
る。 ゛　　別紙の如く浄書（内容に変更なし）した図面を提
出する・　　　　　　　　　１８、添付書類の目録

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）予め定められた圧力を加えた流体源と連絡するよ
   うにキャビティを配置し、かつ流体源からキャビティに
   流れ込む流量率を測定する方法において、複数のサンプ
   ル温度のそれぞれにおいて、該サンプル温度のそれぞれ
   において、該サンプル・パートのキャビティに連絡する
   ように流体圧力源を配置し、該複数の温度間の変化によ
   って生ずる上記サンプル・パートの上記キャビティへ流
   れ込む流量率の変化を測定し、上記複数の温度を１つづ
   つ測定し、線形回帰法によって上記測定された温度およ
   び流量率から温度補償関数を発生させ漏洩試験を受ける
   各パートのキャビティを予め定められた圧力の上記流体
   源に連絡するように配置し、上記予め定められた圧力の
   上記流体源から上記キャビティへ流れ込む流量率を測定
   し、上記被験パートの温度を測定し、上記測定流量率に
   対応する上記発生させた温度補償関数から得られる温度
   補償ファクタを適用して、それによって上記キャビティ
   に流れ込む温度補正を施した流量率を決定することによ
   って初めに温度補償関数を確定するというステップから
   構成されたことを特徴とする温度補償を行なう漏洩率試
   験法。
2. （２）温度補償関数を確定する上記ステップにおいて、
   第１および第２の温度における上記サンプル・テスト・
   パートの上記キャビティに流れ込む流量率が測定され、
   かつそれを基に線形回帰分析が行なわれて、線形温度補
   償関数が確定された特許請求の範囲第１項記載の温度補
   償を行なう漏洩率試験法。
3. （３）上記キャビティの加圧開始後に再現性のある過渡
   流量率が生じる時刻を決定するためのサンプル・テスト
   ・パートの試験、上記再現性のある流量率と、上記キャ
   ビティの加圧完了後に生ずる定常状態の流量率の間の対
   応の決定、再現性のある過渡流量率が生ずる上記キャビ
   ティの加圧開始後の上記定められた時刻における上記キ
   ャビティに流れ込む上記流量率の測定ならびに、上記定
   常状態流量率への上記過渡流量率の変換のステップを含
   む特許請求の範囲第２項記載の温度補償を行なう漏洩率
   試験法。
4. （４）上記サンプルおよびテスト・パートのそれぞれの
   上記キャビティを上記流体圧力源に連絡するように配置
   する上記ステップにおいて、流量率の大きい流路をまず
   用いて、上記流体圧力源と上記キャビティを互いに連絡
   するように配置し、かつ別の流量率の小さい流路を用い
   て、単に上記流体圧力源とキャビティを互いに連絡し、
   それによって上記キャビティの迅速なプレフィルを提供
   すると共に、上記流路が上記流体圧力源および上記キャ
   ビティを接続する際に、上記流量率の小さい流路を通る
   流れに対して上記流量率の測定が行なわれる特許請求の
   範囲第１項記載の温度補償を行なう漏洩率試験法。