KR101439919B1 - 밀폐 제품의 대용량 리크와 소용량 리크 모두를 검출할 수 있는 기밀 검사 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 밀폐 제품의 대용량 리크와 소용량 리크 모두를 검출할 수 있는 기밀 검사 장치에 관한 것으로,
차지 챔버와 검사 챔버의 압력 평형 상태에서 검사 챔버의 압력 변위를 감지하여 검사 대상물의 대용량 리크(leak)를 검출하고, 검사 챔버와 리저버 챔버의 압력 평형 상태에서 검사 챔버로 이동하는 압축 공기의 유량을 감지하여 소용량 리크(leak)를 검출함으로써, 내, 외부가 완전히 밀폐된 밀폐 제품의 기밀성 검사 시 검사 대상물의 불량 유형에 상관없이 기밀성을 정확하고 빠르게 검출할 수 있는 밀폐 제품의 대용량 리크와 소용량 리크 모두를 검출할 수 있는 기밀 검사 장치에 관한 것이다.

Description

밀폐 제품의 대용량 리크와 소용량 리크 모두를 검출할 수 있는 기밀 검사 장치{AIRTIGHT INSPECTION APPARATUS}

본 발명은 밀폐 제품의 대용량 리크와 소용량 리크 모두를 검출할 수 있는 기밀 검사 장치에 관한 것으로,

차지 챔버와 검사 챔버의 압력 평형 상태에서 검사 챔버의 압력 변위를 감지하여 검사 대상물의 대용량 리크(leak)를 검출하고, 검사 챔버와 리저버 챔버의 압력 평형 상태에서 검사 챔버로 이동하는 압축 공기의 유량을 감지하여 소용량 리크(leak)를 검출함으로써, 내, 외부가 완전히 밀폐된 밀폐 제품의 기밀성 검사 시 검사 대상물의 불량 유형에 상관없이 기밀성을 정확하고 빠르게 검출할 수 있는 밀폐 제품의 대용량 리크와 소용량 리크 모두를 검출할 수 있는 기밀 검사 장치에 관한 것이다.

기밀이 요구되는 제품, 즉 오일탱크, 라디에이터와 같은 제품은 제작과정에서 기밀검사를 필수적으로 거치게 되는데, 종래의 기밀검사 방법의 일 실시예는 공기가 충진된 검사대상물을 물속에 넣어 공기가 유출될 때 발생되는 기포현상으로 기밀여부를 확인하였다.

그러나 이 방법은 검사대상물을 반드시 물속에 넣은 상태로 검사해야하므로 측정공수가 증가하여 작업이 번거로울 뿐만 아니라 스마트폰 등의 전자 제품과 같이 물속에 넣을 수 없는 검사대상물은 측정이 불가능한 단점이 있다.

이에 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 다른 실시예로는 검사 대상물에 공기를 충진시키고, 이 검사 대상물에 압력게이지를 부착하여 공기가 유출될 때 발생하는 압력게이지의 변화에 따라 기밀여부를 확인하는 방법이 있다.

그러나 공기압의 변화에 따라 측정하는 방법은 충진된 공기가 미량으로 유출되는 경우가 대부분이므로 측정에 많은 시간이 소요될 뿐만 아니라 압력게이지의 변화를 육안으로 확인하여야 하므로 수작업에 의존해야 하는 불편함이 있었다.

또 다른 기밀 검사 방법으로, 대한민국 공개특허 제10-2011-0056880호(2011.05.31.) "압력평형을 이용한 기밀검사장치 및 방법"(이하 종래 기술이라 함.)이 있는데,

상기 종래 기술은 리시버 탱크에 저장된 압축공기가 검사대상물로 제공되도록 함으로써, 리시버 탱크와 검사 대상물 간의 압력 평형이 이루어지도록 한 후 리시버 탱크로부터 검사 대상물로의 압축 공기 이동이 있는지를 질량 유량계를 통해 공기 유량을 검출하여, 압력 평형 시간 이후에 발생되는 유량갑에 따라 검사 대상물의 리크 여부를 판별한다.

상기 종래 기술을 보다 구체적으로 살펴보면, 도 1에 도시된 바와 같이(종래 기술을 설명하기 위한 도 1과 본 발명을 설명하기 위한 나머지 다른 도면의 도면 부호는 상호 무관함.), 상기 종래 기술에 따른 기밀 검사 장치는 에어 컴프레서(100), 공급라인(110), 리시버 탱크(200), 압력 평형라인(210), 질량 유량계(220), 제1개폐밸브(230), 바이패스라인(300), 더미라인(400), 배기라인(500), 제어부(600) 등으로 구성되는데,

압축 공기가 저장된 리시버 탱크(200)와 검사 대상물(1)을 연결하는 압력평형라인(210)의 일단에는 커넥터(218)가 설치되어 커넥터(218)를 측정 대상물(1)의 입구에 기밀을 유지한 상태로 연결하고, 검사 대상물의 내부 압력 상태를 측정하기 위하여 압축 공기가 유입되는 부분과 가장 먼 위치에 제2압력계(30)가 구비됨으로써, 검사 대상물로의 압축 공기 주입 및 압력 측정이 이루어져 압력 평형 상태가 된 후, 이를 바탕으로 압력평형라인(210) 상에 설치된 질량 유량계(220)를 통해 검사 대상물(1)로의 공기 유량을 검출하여 검사 대상물의 기밀성을 검출, 판별하게 된다.

그런데 상기 종래 기술은 검사 대상물(1) 내에 압축 공기를 직접 주입해야 하므로, 검사 대상물 자체에 공기 주입을 위한 입구가 필수적으로 구비되어야 하는 바, 공기 주입 입구가 없는 검사 대상물에 대해서는 상기 종래 기술을 통해 기밀 검사를 시행할 수 없어 그 대상이 한정적일 수밖에 없다.

즉, 근래 들어 스마트폰과 같은 전자 제품의 경우 사용 시 누수에 의한 파손 등을 방지하기 위하여 방수 기능이 부가된 제품이 많이 출시되고 있는데, 전자 제품 특성 상 공기 주입을 위한 별도의 입구를 필요로 하지 않을 뿐만 아니라, 전자 제품의 방수 기능은 제품의 내, 외부가 완전 밀폐되는 기밀성을 통해 확보되므로, 별도의 입구가 구비되는 순간 전자 제품의 기밀성, 즉 방수 기능이 상실되기 때문에, 상기 종래 기술을 이용해 스마트폰 등의 전자 제품과 같은 밀폐 제품에 대한 기밀 검사를 수행할 수 없는 한계가 있다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,

검사 대상물, 특히 스마트폰 등의 전자 제품과 같은 밀폐 제품의 방수 기능을 위하여 기밀성이 보장되는 검사 대상물의 기밀 검사를 위하여, 검사 대상물에 별도의 입구를 형성할 필요없이 완제품의 검사 대상물을 대상으로 정확하고 빠른 기밀 검사가 가능하도록 검사 대상물이 안치되는 검사 챔버와, 압축 공기가 저장되는 차지 챔버 및 리저버 챔버 상호간의 내부 압력 평형을 이용하여 기밀 검사를 실시할 수 있는 기밀 검사 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

특히 본 발명은 제품 일부의 파손 또는 조립 불량 등으로 인하여 기밀성이 완전히 상실된 대용량 리크와, 제품 일부의 미세 손상 또는 미세 조립 불량 등으로 인하여 기밀성이 미세하게 상실된 소용량 리크를 모두 정확하고 빠르게 검출함으로써, 검사 대상물의 불량 유형에 상관없이 기밀성 불량을 판별할 수 있도록 차지 챔버와 검사 챔버의 압력 평형 상태에서 검사 챔버의 압력 변위를 감지하여 대용량 리크를 검출하고, 검사 챔버와 리저버 챔버의 압력 평형 상태에서 검사 챔버로 이동하는 압축 공기의 유량을 감지하여 소용량 리크를 검출할 수 있는 기밀 검사 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

그리고 본 발명은 대용량 리크를 검출하는 제1 검출부에서 기밀 검출 정확도 향상 및 기밀 검출 시간을 단축할 수 있도록 압력 변위에 의하여 감지된 검사 챔버의 압력값이 기설정된 평형 압력값 이하일 경우에 대용량 리크 불량을 판별하도록 하는 기밀 검사 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 이동 라인 상에 설치되어 압축 공기의 이동을 각각 제어하는 밸브들의 작동에 의하여 압축 공기의 온도가 상승하게 되고, 이러한 온도 상승으로 인하여 압축 공기의 압력에 영향을 주어 리크 검출 시 검출 결과가 부정확해지는 것을 방지할 수 있도록 압력 개폐 밸브를 포함하는 기밀 검사 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

나아가 본 발명은 기밀 검사 후 각 챔버들에 저장된 압축 공기의 배기가 자동으로 이루어져 다음 검사 작업이 신속하게 이루어짐으로써 생산성을 향상시킬 수 있도록 바이 패스 라인에서 분기되는 배기 라인에 압력 개폐 밸브가 설치되어 있는 기밀 검사 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 기밀 검사 장치는

압축 공기 주입부;

상기 압축 공기 주입부로부터 압축 공기가 공급되어 일정 압력이 유지되는 차지 챔버;

검사 대상물이 안치되며, 제1 이동 라인을 통해 상기 차지 챔버 내의 압축 공기를 공급받아 압력 평형이 이루어지는 검사 챔버;

상기 제1 이동 라인에서 분기된 바이 패스 라인을 통해 상기 검사 챔버 내의 압축 공기를 공급 받아 압력 평형이 이루어지는 리저버 챔버;

상기 제1 이동 라인 상에 설치되어 차지 챔버와 검사 챔버의 압력 평형 후 압력 변위를 감지하여 대용량 리크를 검출하는 제1 검출부;

상기 검사 챔버와 상기 리저버 챔버를 연결하는 제2 이동 라인 상에 설치되어 검사 챔버와 리저버 챔버의 압력 평형 후 압축 공기의 유량을 감지하여 소용량 리크를 검출하는 제2 검출부; 및

상기 라인들 상에 설치되어 압축 공기의 이동을 각각 제어하는 개폐 밸브들;을 포함하여 이루어진다.

그리고 본 발명에 따른 기밀 검사 장치에서 상기 제1 검출부는 압력 평형에 의하여 감지된 상기 검사 챔버의 압력값이 기설정된 상기 차지 챔버와 상기 검사 챔버 사이의 평형 압력값 이하일 경우 검사 대상물을 대용량 리크 불량으로 판정하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 기밀 검사 장치에서 상기 제1 이동 라인과, 상기 바이 패스 라인 상에 설치되는 개폐 밸브는 공기 압력에 의하여 개폐가 조절되는 압력 개폐 밸브인 것을 특징으로 한다.

나아가 본 발명에 따른 기밀 검사 장치는 상기 제2 이동 라인에서 분기되어 상기 검사 챔버와 상기 리저버 챔버의 압축 공기가 배출되는 배기 라인을 더 포함하고,

상기 배기 라인 상에는 공기 압력에 의하여 개폐가 조절되는 압력 개폐 밸브로 구성된 배기 밸브가 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 기밀 검사 장치는 검사 대상물이 안치되는 검사 챔버와, 차치 챔버 및 리저버 챔버 상호간의 내부 압력 평형을 이용하여 검사 대상물의 기밀 검사가 실시되므로 별도의 공기 주입을 위한 입구가 없는 스마트폰과 같은 전자 제품의 기밀 검사를 빠르고 정확하게 실시할 수 있고, 이에 따라 다양한 종류의 검사 대상물에 대하여 완제품 상태로 제품의 파손이나 손상이 없이 기밀성 검사가 이루어지는 매우 유용한 발명이다.

특히 본 발명에 따른 기밀 검사 장치는 차지 챔버와 검사 챔버의 압력 평형 상태에서 검사 챔버의 압력 변위를 통해 대용량 리크를 검출하고, 검사 챔버와 리저버 챔버의 압력 평형 상태에서 검사 챔버로 이동하는 압축 공기의 유량 감지를 통해 소용량 리크를 검출할 수 있으므로, 검사 대상물의 기밀성 불량 유형에 상관없이 매우 정밀하고 정확한 검사가 가능하며, 대용량 리크 불량과 소용량 리크 불량을 구분하여 검사가 이루어지므로 불량 유형에 따른 제품 구분이 쉽고, 이에 따라 불량을 개선하는 후속 작업을 불량 유형에 맞게 실시할 수 있으므로 생산성이 증대된다.

그리고 본 발명에 따른 기밀 검사 장치는 기설정된 평형 압력값 이하로 검사 챔버의 압력 변위가 감지되는 경우 대용량 리크 불량을 판정하게 되므로, 기밀 검사의 오차를 줄여 기밀 검출 정확도 향상 및 기밀 검출 시간을 단축할 수 있으므로, 생산성 증대 및 검사 제품에 대한 고객의 신뢰성을 향상시키는데 매우 유리한 발명이다.

또한 본 발명에 따른 기밀 검사 장치는 압축 공기가 이동, 배출되는 라인들, 특히 제1 이동 라인과, 바이 패스 라인 및 배기 라인 상에 공기 압력에 의하여 개폐가 조절되는 압력 개폐 밸브로 구성된 밸브들을 도입함에 따라 기밀 검사 장치의 자동화에 유리할 뿐만 아니라, 밸브 작동에 따른 압축 공기의 온도 상승 요인을 배제함에 따라 온도 상승에 의한 압력 변화 요소를 제거함으로써, 리크 검출 결과의 정확성을 더욱 향상시킬 수 있으며, 압력 오차 관리를 매우 세밀하게 조절하여 사용할 수 있으므로 제품의 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래 기밀 검사 장치를 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 기밀 검사 장치를 설명하기 위한 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 기밀 검사 장치에서 제1 검출부의 검출 방법을 설명하기 위한 도면들.
도 4는 본 발명에 따른 기밀 검사 장치에서 제2 검출부의 검출 방법을 설명하기 위한 도면들.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면에서 동일한 참조부호, 특히 십의 자리 및 일의 자리 수, 또는 십의 자리, 일의 자리 및 알파벳이 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 기능을 갖는 부재를 나타내고, 특별한 언급이 없을 경우 도면의 각 참조부호가 지칭하는 부재는 이러한 기준에 준하는 부재로 파악하면 된다.

또 각 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께를 과장되게 크거나(또는 두껍게) 작게(또는 얇게) 표현하거나, 단순화하여 표현하고 있으나 이에 의하여 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 안 된다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 명세서에서 기재한 ~제1~, ~제2~ 등은 서로 다른 구성 요소들임을 구분하기 위해서 지칭할 것일 뿐, 제조된 순서에 구애받지 않는 것이며, 발명의 상세한 설명과 청구범위에서 그 명칭이 일치하지 않을 수 있다.

설명에 앞서, 본 발명에서 설명하는 각각의 챔버는 내, 외부가 완전 밀폐되어 수밀성을 갖는 폐쇄된 공간으로써 다양한 기술 사상을 통해 구현될 수 있고(검사 챔버는 검사 대상물 수납을 위하여 개폐 가능한 형태로 구현되고, 폐쇄 시 밀폐성이 보장됨.), 이러한 챔버의 구체적인 기술 사상은 다양한 형태로 공지되어 있으므로 특정 구조를 갖는 챔버 형상에 의하여 본 발명의 권리 해석이 제한되어서는 안 될 것이다.

이하에서는 본 발명에 따른 기밀 검사 장치를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

우선 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 기밀 검사 장치는 압축 공기 주입부(C)와, 차지 챔버(10)와, 검사 챔버(20)와, 리저버 챔버(30)와, 제1 검출부(40)와, 제2 검출부(50) 및 각각의 챔버들을 연결하는 라인들 상에 설치된 개폐 밸브 등을 포함하여 이루어진다.

상기 압축 공기 주입부(C)는 공기를 일정한 압력으로 압축, 생성하며, 이렇게 생성된 압축 공기를 공급 라인(61)을 통해 차지 챔버(10)로 공급하여 저장되도록 한다.

상기 공급 라인(61) 상에는 공급되는 압축 공기를 일정한 압력으로 제어할 수 있는 레귤레이터(61b)가 설치되어 있으며, 차지 챔버(10)에 저장되는 압축 공기가 일정 압력에 도달하는 경우 압축 공기의 주입이 차단되도록 하는 제1 개폐 밸브(61a)가 더 설치된다.

상기 레귤레이터(61b)와 제1 개폐 밸브(61a)를 통해 차지 챔버(10)에 저장되는 압축 공기는 소정의 압력까지 상승하게 되고, 소정의 압력에 도달하게 되면 제1 개폐 밸브가 공급 라인(61)을 차단하여 압축 공기의 공급이 중단되도록 한다.

이때 도 3의 [A]에 도시된 바와 같이, 차지 챔버(10)와 검사 챔버(20)를 연결하는 제1 이동 라인(62)에는 차지 챔버(10)에서 검사 챔버(20)로의 압축 공기 이동을 제어하는 제2 개폐 밸브(62a)가 설치되고, 차지 챔버(10)로 압축 공기가 주입되어 저장되는 동안 상기 제2 개폐 밸브(62a)는 제1 이동 라인(62)을 차단시켜 차지 챔버(10)와 검사 챔버(20) 사이에 압축 공기의 이동이 발생되지 않도록 한다.

상기 검사 챔버(20)는 검사 대상물(S)이 안치되는 곳으로써, 검사 챔버(20)의 체적은 차지 챔버(10)의 체적보다 커야 하는데, 특히 검사 챔버(20)에 검사 대상물(S)이 안치되었을 때의 검사 챔버(20)의 내부 체적(즉 검사 대상물의 체적을 제외한 나머지 체적)과 차지 챔버(10)의 체적이 동일하게 형성되는 것이 바람직하며, 이와 관련해서는 후에 상세히 설명한다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 차지 챔버(10)에 압축 공기가 일정 압력(P1(도 3의 [A] 참고); 예를 들어 10kpa(킬로파스칼))에 도달하게 되면, 상기 제1 개폐 밸브(61a)가 차단되면서 압축 공기의 공급이 중단되고, 순차적으로 제2 개폐 밸브(62a)가 개방되면서 압력차에 의하여 제1 이동 라인(62)을 통해 차지 챔버(10)의 압축 공기가 검사 챔버(20)로 이동되어 차지 챔버(10)와 검사 챔버(20) 사이에 압력 평형 상태가 되면서 두 챔버의 내부 압력(P2; 즉, 5kpa)이 동일하게 된다(도 3의 [B] 참고).

상기 차지 챔버(10) 및 검사 챔버(20)가 압력 형형 상태가 된 후, 도 3의 [C]에 도시된 바와 같이, 검사 챔버(20)에 안치된 검사 대상물(S)에 대용량 리크 불량, 즉 제품 일부의 완전 파손 또는 조립 불량 등으로 인하여 기밀성이 완전히 상실될 경우 검사 대상물(S) 내부와 검사 챔버(20)의 내부 공간이 서로 연통된 상태가 되고, 이에 따라 검사 챔버(20)의 실질 체적이 증가되므로, 검사 챔버(20)로 이동된 압축 공기가 검사 대상물(S) 내부로 유입되면서 검사 챔버(20)의 압력(P3)이 감소하게 된다.

따라서 제1 이동 라인(62) 상에 설치된 제1 검출부(40)의 압력 센서가 검사 챔버(20)의 압력 감소를 감지하게 되면 검사 대상물(S)에 대용량 리크가 있는 것으로 판별하여, 대용량 리크 불량으로 판정하게 된다(압력 감소가 감지되지 않는 경우 합격 판정을 받게 됨.).

이때, 상기 제1 검출부(40)는 압력 평형 후 감지된 상기 검사 챔버(20)의 압력값이 기설정된 차지 챔버(10)와 검사 챔버(20) 사이의 평형 압력값 이하일 경우 검사 대상물(S)을 대용량 리크 불량으로 판별하게 된다.

이는 대용량 리크 불량이란 검사 대상물(S)과 검사 챔버(20) 사이에 연통된 간극이 소정 면적 이상인 경우를 말하는데, 압력 평형이 이루어지는 소정 시간이 지난 후 감지된 압력값을 기준으로 다시 소정 시간이 지난 다음 감지된 압력값을 측정, 비교하여 대용량 리크를 판별하게 될 경우, 대용량 리크에 의하여 차지 챔버(10), 검사 챔버(20) 및 검사 대상물(S) 내부 모두가 압력 평형 상태가 된 이후의 압력값이 기준이 되면 이후 압력 변위가 감지되지 못하므로 대용량 리크 불량을 검출할 수 없는 것을 방지하기 위한 구성이다.

즉, 예를 들어 제1 검출부(40)의 압력 센서가 제2 개폐 밸브(62a) 개방 후 5초 후에 감지된 압력값을 기준으로 2초 후 다시 감지되는 압력값의 변위를 통해 대용량 리크를 검출하도록 구성될 경우, 5초의 시간이 경과하기 전에 검사 챔버(20) 내의 압축 공기가 검사 대상물(S)의 대용량 리크를 통해 빠르게 유입되어, 2~3초 경과 후 두 챔버가 이미 압력 평형 상태로 도달하게 되므로, 5초 후 감지된 압력값과 7초 후 감지된 압력값이 동일하게 유지되기 때문에 대용량 리크 불량을 검출하지 못할 수 있다.

이에 반하여 본 발명은 레귤레이터(61b)를 통해 조절된 차지 챔버(10)의 기준 압력값과 대비하여 압력 평형 상태의 압력값을 미리 설정하여 저장한 후 제1 검출부(40)가 이를 기준으로 제2 개폐 밸브(62a) 개방 후 2~3초 후 감지된 압력값을 측정, 비교하게 되므로 상기한 문제점을 방지할 수 있다.

뿐만 아니라 상기 제1 검출부(40)의 구성은 차지 챔버(10)에 저장되는 압축 공기의 압력값이 정확하게 제어되지 못하는 오차를 감안하여 대용량 리크를 검출하는데 사용될 수 있다.

즉, 압축 공기의 이동을 100% 완전하게 제어하는 것은 실질적으로 불가능하고, 이에 따라 차지 챔버(10)에 저장된 압축 공기의 압력값이 목표 압력값과 다르게 미세한 오차가 발생할 수 있는데,

본 발명은 차지 챔버(10)의 압력값을 상기 오차 값을 감안하여 미리 설정하고, 이를 토대로 압력 평형값으로 설정해 이를 기준으로 제1 검출부(40)의 판별이 이루어지게 되면, 기준 압력 평형값에서 소정의 오차 범위 내의 압력값만을 합격으로 판별하고, 그 범위를 벗어난 압력값을 불합격으로 판별하도록 설정할 수 있으므로, 검출 오류 또는 실패 또는 불량 미검출 등을 방지하여 검사 정확도를 향상시킬 수 있고,

이에 따라 대용량 리크 불량이 검출되지 않은 검사 대상물(S)에 대해서만 제2 검출부(50)를 통한 소용량 리크 검출이 이루어지면 전체 검사 시간을 줄이고, 검사 대상물(S)의 불량 유형을 구분할 수 있게 되므로 후속 작업을 쉽고 빠르게 실시할 수 있는 장점이 있다.

이때 상기 제1 검출부(40)에 저장되는 평형 압력값의 설정은 차지 챔버(10)와 검사 챔버(20)의 체적을 통해 계산하는 것이 쉽고, 따라서 상기 차지 챔버(10)의 체적과, 상기 검사 챔버(20)에 검사 대상물(S)이 안치되었을 때의 검사 챔버(20) 체적이 동일하도록 형성되는 것이, 기준 평형 압력값 설정 작업을 보다 쉽게 실시할 수 있고, 이러한 특징은 후술하는 리저버 챔버(30)와, 검사 챔버(20) 간의 체적 관계에도 동일하게 적용되고,

특히 후술하는 제2 검출부(50)의 소용량 리크 검출이 검사 챔버와 리저버 챔버 간의 압축 공기의 유량 감지로 이루어지므로 검출 정확도 향상 및 검출 시간 감소를 위한 중요한 요소로 작용한다.

이어서 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제1 이동 라인(62)은 바이 패스 라인(63)을 통해 분기되어 검사 챔버(20)와 리저버 챔버(30)가 서로 연결되고, 상기 바이 패스 라인(63)에 제3 개폐 밸브(63a)가 설치되어, 검사 대상물이 대용량 리크 검출 후 합격 판정을 받게 되면 제2 개폐 밸브(62a)가 폐쇄되면서 제3 개폐 밸브(63a)가 개방되어 압력차에 의하여 검사 챔버(20)의 압축 공기가 바이 패스 라인(63)을 통해 리저버 챔버(30)로 이동하여 압력 평형 상태가 되어 검사 챔버(20)와 리저버 챔버(30)의 압력(P4; 즉 2.5kpa)이 동일하게 유지된다.

그리고 상기 바이 패스 라인(63)과 별개로 상기 검사 챔버(20)와 리저버 챔버(30)는 제2 이동 라인(64)을 통해 서로 연결되고, 상기 제2 이동 라인(64) 상에 제2 검출부(50)의 정밀 유량계 및 제4 개폐 밸브(64a)가 설치되어, 검사 챔버(20)와 리저버 챔버(30) 간의 압력 평형이 이루어진 후 제3 개폐 밸브(63a)가 차단되면서 제4 개폐 밸브(64a)가 개방되면 압력차에 의하여 제2 이동 라인(64) 상으로 이동하는 압축 공기의 유량을 상기 제2 검출부(50)의 정밀 유량계가 감지하여 소용량 리크 불량을 검출하게 된다.

즉, 상기 검사 챔버(20)에 안치된 검사 대상물(S)이 상기 제1 검출부(40)에서 검출되지 않은 소용량 리크, 즉 제품의 미세 파손 또는 미세 조립 불량 등으로 인하여 기밀성이 미세하게 상실된 제품일 경우,

검사 대상물(S) 내부와 검사 챔버(20) 내부 공간이 미세 간극을 통해 연통된 상태이므로 검사 대상물(S) 내부로 유입되는 압축 공기는 매우 소량이고, 따라서 상기 제1 검출부(40)의 압력 센서로는 소용량 리크를 통해 발생하는 압력 변위를 수치상으로 직접 감지하기 어렵고, 이러한 압력 변위를 감지하려면 상당한 대기 시간을 필요로 하게 되는데,

본 발명은 제2 검출부(50)의 정밀 유량계를 통해 압력 차에 의하여 발생하는 압축 공기의 유량을 검출하여 이를 토대로 소용량 리크를 판별하게 된다.

따라서 소용량 리크 불량이 있는 검사 대상물(S)이 검사 챔버(20)에 안치되어 있는 경우, 검사 챔버(20)와 리저버 챔버(30)를 2차 압력 평형 상태로 만든 후 바이 패스 라인(63)을 차단하게 되면, 리저버 챔버(30)의 압력은 변화가 없는데 비하여, 검사 챔버(20)의 실질 압력은 미세하게 감소하므로 두 챔버 사이에 압력차가 발생하게 되고,

이 상태에서 제2 이동 라인(64)을 개방시키면, 두 챔버 사이의 압력값이 수치상으로 감지하기 어려운 정도의 차이라 하더라도, 실제 압력차에 의하여 리저버 챔버(30)의 압축 공기가 검사 챔버(20)로 이동하게 되고, 이렇게 이동되는 압축 공기의 유량을 제2 검출부(50)의 정밀 유량계가 감지함으로써 검사 대상물(S)의 소용량 리크 불량을 판별할 수 있게 된다.

이는 상술한 바와 같이, 제1 검출부(40)의 압력 센서는 미세한 압력 변위를 감지하기 어려운 반면에 압력 변위 차가 큰 경우 이를 즉시적으로 감지하기 쉽기 때문에 대용량 리크 검출에 사용되는 것이 바람직하고,

반대로 제2 검출부(50)의 정밀 유량계는 압축 공기의 미세 유량을 검출하기 쉬운 반면에, 두 챔버가 압력 평형 상태에서 압력의 변화가 없이 압축 공기의 이동이 발생되면 이를 감지하여 리크 불량으로 검출할 수 있으므로 소용량 리크 검출에 사용되는 것이 보다 바람직한 것에 기인한 구성이다.

즉, 상기 제1 검출부(40)의 압력 센서는 차지 챔버(10)와 검사 챔버(20)가 압력 평형을 이루며 서로 연통된 상태에서의 압력 변위를 감지하여 대용량 리크를 검출하는데 유리하고,

상기 제2 검출부(50)의 정밀 유량계는 검사 챔버(20)와 리저버 챔버(30)가 압력 평형을 이룬 후 서로 차단된 상태에서 다시 연통되면서 압축 공기의 유량을 감지하여 소용량 리크를 검출하는데 유리하다.

그리고 상기 제2 이동 라인(64)에는 제2 검출부(50)의 정밀 유량계와, 유량 측정의 기준이 되는 다른 계측기와의 비교 측정을 통해 정밀 유량계를 조정할 수 있도록 하는 교정 포트(calibration port; 미지칭))가 더 설치된다.

다음으로 본 발명은 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 각각의 라인들 상에 압축 공기의 이동을 각각 제어하는 개폐 밸브들이 설치되어 있는데,

이 중 제1 이동 라인(62)과, 상기 바이 패스 라인(63) 및 후술하는 배기 라인(65) 상에 설치되는 배기 밸브(65)는 공기 압력에 의하여 라인들의 개폐가 조절되도록 하는 개폐 압력 밸브로 구성되는 것이 보다 바람직하다.

즉, 일반 솔레노이드 밸브와 같은 전자 구동식 밸브가 사용될 경우 계속된 작동에 의하여 발열이 발생하게 되고, 이에 따라 개폐 밸브를 경유하는 압축 공기의 온도가 상승하게 되면 압축 공기가 팽창되면서 압력이 설정된 압력보다 상승하게 되어 제1, 제2 검출부(40)(50)의 리크 검출을 부정확하게 하는 요소로 작용한다.

따라서 리크 검출에 직접적으로 작용하는 압축 공기의 압력 변화에 영향을 주는 요소를 배제(제2 검출부(50)는 압력 변화가 아닌 공기 유량 감지를 통해 소용량 리크를 검출하나, 공기 유량의 발생 역시 본질적으로 챔버 간 압력 평형 이후 차단된 상태에서의 압력차에 의해 발생되므로 압력 평형 시 압축 공기의 온도 상승 요인을 배제시키는 것이 중요함.)함으로써, 보다 리크 검출의 정확도를 향상시킬 수 있다.

이를 위하여 본 발명은 상기 공급 라인(61)에서 분기되어 압축 공기 주입부(C)로부터 압축 공기 일부가 공급되는 보조 라인(66)을 더 포함하고, 상기 보조 라인(66)은 분기 라인(67)을 통해 압력 개폐 밸브로 구성된 해당 개폐 밸브(62a)(63a) 및 배기 밸브(65a)와 연결되고 상기 분기 라인(67) 상에 설치된 압력 조절 밸브(67a)를 통해 해당 라인(62)(63)(65)의 개폐가 이루어지도록 한다.

상기한 라인들(62)(63)(65)에 압력 개폐 밸브를 도입할 경우 전자 제어에 의한 발열이 발생하지 않음과 동시에 기밀 검사 장치의 자동화에도 매우 유리한데, 이를 제1 이동 라인(62) 상에 설치된 제2 개폐 밸브(62a)를 예로 들어 구체적으로 설명하면,

압력 개폐 밸브로 구성된 제2 개폐 밸브(62a)의 개방 압력 조건을 10kpa(보다 정확하게는 오차 설정 범위를 포함. 예를 들어 10kpa ㅁ 0.02)로 설정하게 되면,

제2 개폐 밸브(62a)에 의하여 제1 이동 라인(62)이 차단된 상태에서 압축 공기가 차지 챔버(10)에 저장되면서, 차지 챔버(10)의 압력이 10kpa에 도달하면, 제1 개폐 밸브(61a)가 차단되고(제1 개폐 밸브(61a)의 차단은 압력 도달 시 제어부(미도시)를 통해 솔레노이드 밸브 등을 전자적으로 제어하여 작동하게 됨.),

이에 따라 제1 이동 라인(62)의 압력 역시 10kpa에 도달하게 되므로 제1 개폐 밸브(61a)가 자동으로 개방되어 검사 챔버(20)와의 압력 평형이 이루어지고,

압력 평형 이후 제1 검출부(40)의 검사가 완료되면 제어부의 검사 판별 완료 신호에 연동하여 조절 밸브(67a)가 압축 공기를 제1 개폐 밸브(61a)로 공급하여 제2 개폐 밸브(62a)가 폐쇄 작동되면서 제1 이동 라인(62)이 차단됨으로써,

자동으로 다른 검사 대상물(S)의 검사대기 상태(1차 검사한 검사 대상물(S)이 대용량 리크 불량으로 2차 검사를 할 필요가 없는 경우) 또는 2차 검사대기 상태(검사 대상물(S)이 합격으로 판별되어 2차 검사를 할 필요가 있는 경우)로 복귀 작동하게 되고,

상기한 대기 상태에 맞게 작업자가 검사 대상물(S)을 교체하여 작업을 재개하거나, 2차 검사가 연속적으로 이루어질 수 있게 된다.

즉 상기 제1 개폐 밸브(61a), 제4 개폐 밸브(64a)의 라인 개폐에 따른 발열이 압축 공기의 압력에 변화를 주더라도, 이러한 압력 변화가 직접적으로 리크 검출에 영향을 주지 않는데 비하여(제4 개폐 밸브(64a)의 경우 차단된 상태에서 압력 평형이 이루어진 다음 개방되어 압축 공기 유량 변화에 의한 리크 검출이 이루어지므로 제2 이동 라인(64) 상의 압축 공기 압력 변화가 있더라도 동일하게 유지되기 때문에 소용량 리크 검출에 영향을 주지 아니함.),

제2, 제3 개폐 밸브(62a)(63a)는 라인 개폐 시 발열이 발생하게 되면 이를 통한 압력 변화가 압력 평형 및 상태 유지에 직접적으로 영향을 미치게 되어 제1, 제2 검출부(40)(50)의 리크 검출의 정확성을 저하시킬 수 있는 요인으로 작용할 수 있으므로, 이를 방지하기 위한 구성이다.

반대로 상기 제2 이동 라인(64)과 연결된 배기 라인(65) 상에 설치되어 2차 검사 완료 후 시험 압력을 해소하는 배기 밸브(65)의 경우 검사 중 조절 밸브(67a)로부터 압축 공기가 공급되어 배기 라인(65)의 차단 상태가 유지되도록 설정되고, 제2 검출부(50)의 2차 검사가 완료되면 조절 밸브(67a)의 압축 공기 공급이 해제되면서 배기 라인(65) 상의 압력에 의하여 배기 밸브(65)가 자동으로 개방되어 검사 챔버(20) 및 리저버 챔버(30)에 저장된 압축 공기가 배기구(65b)를 통해 외부로 배기됨으로써 기밀 검사 장치에 작용된 시험 압력이 해소된다.(이때 차지 챔버(10)에 저장되고 남은 압축 공기는 다른 검사 대상물(S)의 검사 시 공기 주입부(C)에서 새로이 공급되는 압축 공기와 함께 시험 압력으로 작용하게 됨.)

이상으로 도면에 도시되지 않았으나 각각의 챔버에는 내부 압력을 확인할 수 있는 별도의 압력계가 더 구비될 수 있고, 이밖에 솔레노이드 밸브의 전자 제어를 위한 제어부를 비롯한 각종 제어반 등은 본 발명의 본질적인 핵심과는 연관성이 적으므로 상세한 설명을 생략한다.

이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조를 갖는 밀폐 제품의 대용량 리크와 소용량 리크 모두를 검출할 수 있는 기밀 검사 장치를 위주로 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능하고, 이러한 수정, 변경 및 치환은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

S : 검사 대상물 C : 공기 주입부
10 : 차지 챔버 20 : 검사 챔버
30 : 리저버 챔버 40 : 제1 검출부
50 : 제2 검출부 61~67 : 라인
61a~67a : 밸브

Claims (4)

1. 압축 공기 주입부;
   상기 압축 공기 주입부로부터 압축 공기가 공급되어 일정 압력이 유지되는 차지 챔버;
   검사 대상물이 안치되며, 제1 이동 라인을 통해 상기 차지 챔버 내의 압축 공기를 공급받아 압력 평형이 이루어지는 검사 챔버;
   상기 제1 이동 라인에서 분기된 바이 패스 라인을 통해 상기 검사 챔버 내의 압축 공기를 공급 받아 압력 평형이 이루어지는 리저버 챔버;
   상기 제1 이동 라인 상에 설치되어 차지 챔버와 검사 챔버의 압력 평형 후 압력 변위를 감지하여 대용량 리크를 검출하는 제1 검출부;
   상기 검사 챔버와 상기 리저버 챔버를 연결하는 제2 이동 라인 상에 설치되어 검사 챔버와 리저버 챔버의 압력 평형 후 압축 공기의 유량을 감지하여 소용량 리크를 검출하는 제2 검출부; 및
   상기 라인들 상에 설치되어 압축 공기의 이동을 각각 제어하는 개폐 밸브들;을 포함하여 이루어지는 기밀 검사 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1 검출부는 압력 평형에 의하여 감지된 상기 검사 챔버의 압력값이 기설정된 상기 차지 챔버와 상기 검사 챔버 사이의 평형 압력값 이하일 경우 검사 대상물을 대용량 리크 불량으로 판정하는 것을 특징으로 하는 기밀 검사 장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1 이동 라인과, 상기 바이 패스 라인 상에 설치되는 개폐 밸브는 공기 압력에 의하여 개폐가 조절되는 압력 개폐 밸브인 것을 특징으로 하는 기밀 검사 장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제2 이동 라인에서 분기되어 상기 검사 챔버와 상기 리저버 챔버의 압축 공기가 배출되는 배기 라인을 더 포함하고,
   상기 배기 라인 상에는 공기 압력에 의하여 개폐가 조절되는 압력 개폐 밸브로 구성된 배기 밸브가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 기밀 검사 장치.
   
   

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