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技術 漏れ検査装置および方法

出願人 ヤマハファインテック株式会社
発明者 村上浩之久保田一成加藤毅
出願日 2002年10月30日 (18年1ヶ月経過) 出願番号 2002-316203
公開日 2004年5月27日 (16年7ヶ月経過) 公開番号 2004-150937
状態 拒絶査定
技術分野 気密性の調査・試験
主要キーワード 昇圧ステップ ヘリウムガス濃度 消音フィルタ 閉止バルブ トレースガス 検査用ガス ヘリウム検出器 プローブガス
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2004年5月27日)のものです。
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図面 (7)

課題

漏れ検査の精度を向上することができ、また、その検査に要する時間の短縮が図れる安価な漏れ検査装置および方法を提供すること。

解決手段

フード11内にワーク12を入れて、フード11内に窒素ガスを供給するとともに、ワーク12内にヘリウムガスを供給して、フード11から取り出した検査ガス中のヘリウムガスからワーク12の漏れを検査する漏れ検査装置Aに、検査ガス中のヘリウムガスを分離するヘリウムガス分離器41と、そのヘリウムガスを検出するトレースガス検出器55とを設けた。また、検査ガスを昇圧状態貯蔵するバッファタンク53を設け、バッファタンク53内が所定圧力に達したときに検査ガスがヘリウムガス分離器41に供給されるようにした。また、ヘリウムガス分離器41の上流側を下流側よりも高圧にした。

概要

背景

従来から、気体液体の収容や移送に使用する容器配管等の中には気密性を要求されるものがあり、このような容器や配管に生じる漏れチェックする装置がある(例えば、特許文献1)。この装置では、窒素ガスからなる置換ガスヘリウムガスからなるプローブガスを用いて漏れ検査が行われている。

概要

漏れ検査の精度を向上することができ、また、その検査に要する時間の短縮がれる安価な漏れ検査装置および方法を提供すること。フード11内にワーク12を入れて、フード11内に窒素ガスを供給するとともに、ワーク12内にヘリウムガスを供給して、フード11から取り出した検査ガス中のヘリウムガスからワーク12の漏れを検査する漏れ検査装置Aに、検査ガス中のヘリウムガスを分離するヘリウムガス分離器41と、そのヘリウムガスを検出するトレースガス検出器55とを設けた。また、検査ガスを昇圧状態貯蔵するバッファタンク53を設け、バッファタンク53内が所定圧力に達したときに検査ガスがヘリウムガス分離器41に供給されるようにした。また、ヘリウムガス分離器41の上流側を下流側よりも高圧にした。

目的

本発明は、上記した問題に対処するためになされたもので、その目的は、漏れ検査の精度を向上することができ、また、その検査に要する時間の短縮が図れる安価な漏れ検査装置および方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

開閉可能な開口部を有し、開時に前記開口部から検査物であるワークを入れ、閉時に前記開口部を密閉状態とし前記ワークの漏れ検査を行うフードと、前記フード内で前記ワークからの漏れを検出するためのトレースガスを、前記フードのワークの外周部および前記ワークの内部のいずれか一方に供給するトレースガス供給手段と、前記ワーク内と前記フード内のワーク外周部との差圧を減らすために前記フード内のワークの外周部および前記ワークの内部のいずれかの他方にトレースガスを含まない基準ガスを供給するための基準ガス供給手段と、前記一方側から前記他方側へ、前記ワークを介して漏れたトレースガスを検出することで、漏れを検出する漏れ検出手段と、前記他方側のワークから漏れたトレースガスを含む基準ガスである検査ガスを、透過分離材を利用して、トレースガスと基準ガスを分離するガス分離手段とを備え、前記ガス分離手段によって前記基準ガスを分離除去した検査ガスに含まれるトレースガスを前記漏れ検出手段が検出することで漏れを検出することを特徴とする漏れ検査装置

請求項2

前記検査ガスが、前記透過分離材を通過するようにするとともに、前記透過分離材の上流側を下流側よりも高圧にする圧力差発生手段を設けた請求項1に記載の漏れ検査装置。

請求項3

前記圧力差発生手段が、前記フードから取り出した検査ガスを貯蔵し、昇圧するタンクであり、前記タンク内が所定圧力に達したときに、前記タンクから前記ガス分離手段に検査ガスを供給するようにした請求項2に記載の漏れ検査装置。

請求項4

前記ガス分離手段が、複数のガス分離器で構成され、各ガス分離器で、前記検査ガスを、基準ガスとトレースガスとに分離し、さらに、そのトレースガス中の基準ガスを分離していくことを繰り返すことにより、前記トレースガスを濃縮して前記漏れ検出手段で漏れを検出するようにした請求項1ないし3のうちのいずれか一つに記載の漏れ検査装置。

請求項5

前記ガス分離手段で基準ガスが分離された検査ガスを、再度、前記ガス分離手段に還流させるための循環系を設け、前記循環系によって還流されることにより、前記ガス分離手段で複数回基準ガスが分離された検査ガスを用いて、前記漏れ検出手段で漏れ検査を行う請求項1ないし4のうちのいずれか一つに記載の漏れ検査装置。

請求項6

フード内にワークを入れ、前記フードを密閉する密閉ステップと、トレースガスを供給するトレースガス供給手段によって、前記フード内のワークの外周部および前記ワークの内部のいずれか一方にトレースガスを供給する第1ガス供給ステップと、前記基準ガスを供給する基準ガス供給手段によって、前記フード内のワークの外周部および前記ワークの内部のいずれかの他方に、前記トレースガスを含まない基準ガスを供給する第2ガス供給ステップと、前記トレースガスを含む基準ガスである検査ガスを、透過分離材を利用して、トレースガスと基準ガスを分離するガス分離ステップと、前記ガス分離ステップで分離されたトレースガスを検出する検出ステップとを備えたことを特徴とする漏れ検査方法

請求項7

前記検査ガスが前記透過分離材を通過するようにし、前記透過分離材の上流側を下流側よりも高圧にする圧力差発生ステップを備えた請求項6に記載の漏れ検査方法。

請求項8

前記圧力差発生ステップが、前記フードから取り出した検査ガスを貯蔵して、昇圧する昇圧ステップであり、前記昇圧ステップののちに前記ガス分離ステップを行う請求項6または7に記載の漏れ検査方法。

請求項9

前記ガス分離ステップが、複数のガス分離器で構成されたガス分離手段で検査ガスの分離を行うもので、前記検査ガスを、前記各ガス分離器に通しながら、前記検査ガスを、基準ガスとトレースガスとに分離し、さらに、そのトレードガス中の基準ガスを分離していくことを順次行う請求項6ないし8のうちのいずれか一つに記載の漏れ検査装置。

請求項10

前記ガス分離ステップが、透過分離材で基準ガスが分離された検査ガスを、さらに1回または複数回、前記透過分離材で基準ガスを分離するものである請求項6ないし8のうちのいずれか一つに記載の漏れ検査装置。

技術分野

0001

本発明は、気体液体の収容や移送に使用される容器配管等からなるワークの漏れ検査に使用する漏れ検査装置および方法に関する。

0002

従来から、気体や液体の収容や移送に使用する容器や配管等の中には気密性を要求されるものがあり、このような容器や配管に生じる漏れチェックする装置がある(例えば、特許文献1)。この装置では、窒素ガスからなる置換ガスヘリウムガスからなるプローブガスを用いて漏れ検査が行われている。

0003

この場合、真空槽フード)内に、被試験体(ワーク)を気密的に格納し、真空槽内を排気して減圧したのちに、真空槽内に窒素ガスを供給するとともに、被試験体内にヘリウムガスを供給する。そして、真空槽内の窒素ガスを取り出して、窒素ガスに含まれるヘリウムガスを検出することにより、被試験体に漏れが生じているか否かを検査する。

0004

すなわち、被試験体に漏れがなければ、真空槽から取り出した窒素ガスからはヘリウムガスが検出されず、被試験体に漏れがあれば、被試験体内のヘリウムガスが、真空槽の内部における被試験体外に浸出するため真空槽から取り出した窒素ガスからヘリウムガスが検出される。このように、真空槽から取り出した窒素ガス中におけるヘリウムガスの有無や量を検出することで被試験体に漏れがあるか否かを検査している。

背景技術

0005

【特許文献1】
特許第2500488号公報

発明が解決しようとする課題

0006

しかしながら、前記装置を用いた漏れ検査方法では、被試験体から漏れるプローブガスの量が多い場合は、簡単に検出できるが、被試験体の内部と外部との圧力差が少なく、漏れるプローブガスが微量である場合には、判定しにくいという問題がある。たとえば、置換ガスとして空気を用い、プローブガスとしてヘリウムガスを用いると、空気中に含まれるヘリウムガスを検出器が検出してしまい、そのヘリウムガスが空気中のものであるのか、被試験体から漏れたものであるのかの判定が困難となる。また、検出器がヘリウムガスを検出するまでに要する時間が長いため検査の効率が良くないという問題も有る。

0007

本発明は、上記した問題に対処するためになされたもので、その目的は、漏れ検査の精度を向上することができ、また、その検査に要する時間の短縮が図れる安価な漏れ検査装置および方法を提供することである。

0008

上記の目的を達成するため、本発明に係る漏れ検査装置の構成上の特徴は、開閉可能な開口部を有し、開時に開口部から検査物であるワークを入れ、閉時に開口部を密閉状態としワークの漏れ検査を行うフードと、フード内でワークからの漏れを検出するためのトレースガスを、フードのワークの外周部およびワークの内部のいずれか一方に供給するトレースガス供給手段と、ワーク内とフード内のワーク外周部との差圧を減らすためにフード内のワークの外周部およびワークの内部のいずれかの他方にトレースガスを含まない基準ガスを供給するための基準ガス供給手段と、一方側から他方側へ、ワークを介して漏れたトレースガスを検出することで、漏れを検出する漏れ検出手段と、他方側のワークから漏れたトレースガスを含む基準ガスである検査ガスを、透過分離材を利用して、トレースガスと基準ガスを分離するガス分離手段とを備え、ガス分離手段によって基準ガスを分離除去した検査ガスに含まれるトレースガスを漏れ検出手段が検出することで漏れを検出することにある。

0009

前記のように構成した本発明の漏れ検査装置では、フードから取り出した検査ガスを、透過分離材を備えたガス分離手段で、トレースガスと、トレースガスを除いた他の成分のガスとに分離して、検査ガスから分離されたトレースガスを漏れ検出手段で検出するようにしている。したがって、漏れ検出手段が検出する検査ガス中には、略トレースガスのみが含まれるため精度のよい検出が行える。また、この場合、透過分離材としては、例えば、ポリイミドからなる中空糸膜を使用することができる。これによって、漏れ装置を低費用で製造することができる。

0010

また、トレースガスの濃度(純度)が高くなるため、トレースガスの検出に要する時間が短縮される。この場合、ワークの漏れの有無は、基準ガスがトレースガスを含まないガスであれば、検査ガスから分離されるトレースガスの有無によって判定する。また、基準ガスがトレースガスを含むガスであれば、検査ガス中のトレースガスの含有量バックグラウンド値とし、トレースガスの検出値が、基準値(例えば、バックグラウンド値)以上であるか否かによって判定する。

0011

また、本発明に係る漏れ検査装置の他の構成上の特徴は、検査ガスが、透過分離材を通過するようにするとともに、透過分離材の上流側を下流側よりも高圧にする圧力差発生手段を設けたことにある。これによると、検査ガスがガス分離手段の透過分離材を通過する際に、加圧されて透過分離材を通過しやすくなる。この結果、より精度の高い検査が行えるとともに、検査時間も短縮できる。この場合、透過分離材の上流側を高圧、下流側を大気圧に設定したり、上流側を大気圧、下流側を負圧に設定したり、上流側を高圧、下流側を負圧に設定したりすることができる。

0012

また、本発明に係る漏れ検査装置のさらに他の構成上の特徴は、圧力差発生手段が、フードから取り出した検査ガスを貯蔵し、昇圧するタンクであり、タンク内が所定圧力に達したときに、タンクからガス分離手段に検査ガスを供給するようにしたことにある。

0013

前記のように構成した本発明の漏れ検査装置によれば、漏れ検査の時間短縮が可能になる。すなわち、漏れ検査の際には、フード内において、基準ガスとワーク内から漏れてくるトレースガスとを充分に攪拌して、混合された検査ガスを均一な状態にすることが行われ、攪拌されて均一な状態になった検査ガス中のトレースガスを漏れ検出手段で検出している。

0014

この場合、従来の装置では、フード内で基準ガスを攪拌しながら、混合された検査ガスを取り出してその中のトレースガスを漏れ検出手段で検出している。このため、漏れ検出手段が検出できる濃度になるまでに長い時間を要するが、本発明の漏れ検査装置によれば、攪拌した検査ガスを、一旦タンクに貯蔵して、一気にガス分離手段に供給するため、検査ガス中のトレースガスを分離しやすくすぐに漏れ検出手段で検出することができる。これによって、大幅な時間短縮が可能になる。また、この場合、タンク内が昇圧されているときにも、フードに基準ガスを供給することにより、フード内を大気圧に保持することが好ましい。これにより、ワークが負圧または高圧によって破壊されることを防止できる。

0015

また、本発明に係る漏れ検査装置のさらに他の構成上の特徴は、ガス分離手段が、複数のガス分離器で構成され、各ガス分離器で、検査ガスを、基準ガスとトレースガスとに分離し、さらに、そのトレードガス中の基準ガスを分離していくことを繰り返すことにより、前記トレースガスを濃縮して前記漏れ検出手段で漏れを検出するようにしたことにある。

0016

前記のように構成した漏れ検査装置によると、まず、フードから取り出された検査ガス中のトレースガスが分離され、そのトレースガス中の基準ガスが分離されて除去され、その基準ガスが除去されたトレースガス中の基準ガスが再度分離除去されるといったことが繰り返し行われる。したがって、ガス分離器の数を増やすほど、トレースガスは濃縮されてより精度の高い検査が可能になる。

0017

本発明に係る漏れ検査装置のさらに他の構成上の特徴は、ガス分離手段で基準ガスが分離された検査ガスを、再度、前記ガス分離手段に還流させるための循環系を設け、循環系によって還流されることにより、ガス分離手段で複数回基準ガスが分離された検査ガスを用いて、漏れ検出手段で漏れ検査を行うことにある。

0018

前記のように構成した漏れ検査装置によると、まず、フードから取り出された検査ガス中のトレースガスがガス分離手段によって分離され、そのトレースガス中の基準ガスが除去される。そして、基準ガスが除去されたトレースガスがフードから新たに取り出された検査ガスと混合されて、ガス分離手段に通され、再度その混合ガス中のトレースガスが分離される。そして、そのトレースガスとフードから取り出された検査ガスとが混合されたのちに、その検査ガス中のトレースガスがガス分離手段で分離されるといったことが繰り返し行われる。

0019

したがって、ガス分離手段を通過させる回数を増やすほど、トレースガスは濃縮されてより精度の高い検査が可能になる。また、この場合、基準ガスが除去されたトレースガスとフードから新たに取り出された検査ガスとを混合せずに、基準ガスが除去されたトレースガスだけを複数回、ガス分離手段を通過させることもできる。

0020

また、本発明に係る漏れ検査方法の構成上の特徴は、フード内にワークを入れ、フードを密閉する密閉ステップと、トレースガスを供給するトレースガス供給手段によって、フード内のワークの外周部およびワークの内部のいずれか一方にトレースガスを供給する第1ガス供給ステップと、基準ガスを供給する基準ガス供給手段によって、フード内のワークの外周部およびワークの内部のいずれかの他方に、トレースガスを含まない基準ガスを供給する第2ガス供給ステップと、トレースガスを含む基準ガスである検査ガスを、透過分離材を利用して、トレースガスと基準ガスを分離するガス分離ステップと、ガス分離ステップで分離されたトレースガスを検出する検出ステップとを備えたことにある。

0021

前記のように構成した本発明の漏れ検査方法では、フードから取り出した検査ガス中のトレースガスを分離して、トレースガス検出器で検出するようにしている。したがって、トレースガス検出器が検出する検査ガスには、トレースガス以外のガスが殆ど含まれないため精度のよい検出が行える。また、殆どトレースガスだけを含むガスを検査ガスとして用いるため、トレースガスの検出が容易に行えそれに要する時間が短縮される。

0022

本発明に係る漏れ検査方法の他の構成上の特徴は、検査ガスが透過分離材を通過するようにし、透過分離材の上流側を下流側よりも高圧にする圧力差発生ステップを備えたことにある。これによると、検査ガスが透過分離材を通過する際に、加圧されて透過分離材を通過しやすくなる。この結果、より精度のよい検査が行えるとともに、検査時間も短縮できる。

0023

本発明に係る漏れ検査方法のさらに他の構成上の特徴は、圧力差発生ステップが、フードから取り出した検査ガスを貯蔵して、昇圧する昇圧ステップであり、昇圧ステップののちにガス分離ステップを行うことにある。これによると、検査ガスをタンクに貯蔵して、タンク内が所定圧力に達したときに一気に透過分離材に供給するため、攪拌されて均一状態になった検査ガス中のトレースガスを短時間で検出することができる。これによって、大幅な時間短縮が可能になる。

0024

本発明に係る漏れ検査方法のさらに他の構成上の特徴は、ガス分離ステップが、複数のガス分離器で構成されたガス分離手段で検査ガスの分離を行うもので、検査ガスを、各ガス分離器に通しながら、検査ガスを、基準ガスとトレースガスとに分離し、さらに、そのトレードガス中の基準ガスを分離していくことを順次行うことにある。これによると、ガス分離器の数を増やすほど、トレースガスは濃縮されてより精度の高い検査が可能になる。

発明の概要

0025

本発明に係る漏れ検査方法のさらに他の構成上の特徴は、ガス分離ステップが、透過分離材で基準ガスが分離された検査ガスを、さらに1回または複数回、透過分離材で基準ガスを分離するものであることにある。これによると、トレースガスと、基準ガスとを分離するガス分離ステップが複数回行われるため、より濃度の高いトレースガスを得ることができる。したがって、精度のよい検査が可能になる。

0026

以下、本発明の一実施形態を図面を用いて説明する。図1は同実施形態に係る漏れ検査装置Aを示している。この漏れ検査装置Aは、密閉容器攪拌系10と、密閉容器攪拌系10に本発明の漏れを検査する検査器が検出するトレードガスを含まない基準ガスとしての窒素ガスを供給するための窒素ガス発生系20と、密閉容器攪拌系10に本発明の検査器が漏れを検出するためのトレースガスとしてのヘリウムガスを供給するためのヘリウムガス封入系30と、密閉容器攪拌系10から取出される検査ガス中のヘリウムガスの有無または量を検出するセンシング系40とで構成されている。

0027

密閉容器攪拌系10は、内部にフード11を備えており、このフード11は、開閉可能な開口部を有し、開時にこの開口部から検査物であるワーク12を入れ、閉時に開口部を密閉状態にする。また、フード11内には、フード11内に供給される窒素ガス等を攪拌するためのファン13も設置され、フード11の外殻部には、エア供給管P1、窒素ガス供給管P2、検査ガス取出管P3、漏れ検出管P4およびガス排出管P5が連結されて外部に延びている。そして、フード11内のワーク12には、ヘリウムガス供給管P6が連結されてフード11の外部に延びている。なお、検査ガスは、フード11内で、ワーク12を介して、漏れ出たトレースガスと基準ガスを含むガスである。

0028

エア供給管P1は、開閉バルブ14を介してエア供給装置15に接続されており、開閉バルブ14を開けることにより、エア供給装置15から吐出されるエアをフード11内に供給する。窒素ガス供給管P2は、開閉バルブ16を介して窒素ガス発生系20に接続されており、開閉バルブ16を開けることにより、窒素ガス発生系20から送られる窒素ガスをフード11内に供給する。また、この窒素ガス供給管P2は、窒素ガス発生系20を介して、エア供給管P1に接続され、エア供給装置15に連通している。検査ガス取出管P3は、センシング系40に接続され、フード11内の検査ガスをセンシング系40に送り出す。

0029

また、漏れ検出管P4は、大漏れ検知用の検出プローブ17を介してセンシング系40に接続されている。ガス排出管P5は、開閉バルブ18および消音フィルター19を介して外部に連通しており、開閉バルブ18を開けることにより、フード11内のガスを消音フィルター19に通し、圧力を低下させて大気中に放出する。そして、ヘリウムガス供給管P6は、ヘリウムガス封入系30に接続され、ヘリウムガス封入系30から送られるヘリウムガスをワーク12内に供給する。

0030

窒素ガス発生系20は、エア供給装置15から送られるエアから窒素ガスを分離させる窒素ガス分離器21を備えている。この窒素ガス分離器21は、エア中の窒素ガスと、窒素ガスを除く他の成分のガスを分離させる透過分離膜を備えており、エアがこの窒素ガス分離器21内を通過する際に、窒素ガスを他の酸素ガスやヘリウムガスと分離させ、酸素ガスやヘリウムガスは排出管P7aを介して外部に放出する。また、この窒素ガス分離器21とエア供給装置15との間のエア配送管P7には、圧力調整器22、閉止バルブ23およびフィルター24が設けられている。なお、窒素ガス分離器21は、トレースガスであるヘリウムガスと、漏れを検出する検出器が検出するガスを含まないように分離するものであればよい。

0031

したがって、エア供給装置15から送り出されるエアは、圧力調整器22の調節によって圧力をコントロールされ、圧力調整器22の設定値になったときに、閉止バルブ23の開成によってフィルター24に送られる。そして、フィルター24でろ過されて埃等の不純物を除去されたのちに窒素ガス分離器21に供給される。また、エア配送管P7における窒素ガス分離器21の下流側には、窒素ガスの出口量を調節するための絞り調整機25が設けられている。したがって、窒素ガス分離器21から送り出される窒素ガスは、絞り調整機25によって、流量を調節されながら、密閉容器攪拌系10に送られる。

0032

ヘリウムガス封入系30は、ヘリウムガス供給装置31を備えており、このヘリウムガス供給装置31から送られるヘリウムガスをヘリウムガス供給管P6を介してワーク12内に供給する。また、このヘリウムガス封入系30は、ワーク12内を減圧するための減圧装置(図示せず)も備えており、ワーク12内を減圧したのちに、ヘリウムガスを供給できるようになっている。

0033

センシング系40は、検査ガス取出管P3を介してフード11から送られる検査ガスを窒素ガスとヘリウムガスとに分離して、ヘリウムガスの有無や量を検出する配管系統で、本発明のトレースガス分離器としてのヘリウムガス分離器41を備えている。

0034

ヘリウムガス分離器41は、図2に示すように構成されており、金属製の密閉円筒状の容器42の両端に、フード11から送られる検査ガスを取り込む検査ガス取込口43と、検査ガス中の窒素ガスを排出する窒素ガス排出口44とが設けられ、容器42の周面部に、検査ガス中のヘリウムガスを排出するヘリウムガス排出口45が設けられている。検査ガス取込口43は、検査ガス取出管P3に連通し、窒素ガス排出口44およびヘリウムガス排出口45は、それぞれ後述する窒素ガス配送管P9および検査用ガス配送管P8に連通している。

0035

そして、容器42の内部における両側に、複数の孔を有する取付板46,47が所定間隔を保って取り付けられ、取付板46,47のそれぞれ対応する孔にポリイミドからなるパイプ状の中空糸膜48の端部が取り付けられている。この中空糸膜48には、図3に示すような、微細孔49が複数形成されており、検査ガスを圧縮して、中空糸膜48内に送り込むと、成分粒子GHが小さいヘリウムガスは、微細孔49を通過して中空糸膜48の外部に進み、成分粒子GNが大きい窒素ガスは、中空糸膜48内を通過して窒素ガス排出口44に進む。

0036

また、中空糸膜48の外部に進んだヘリウムガスは、容器42内からヘリウムガス排出口45に進む。この場合、容器42の内部における両端は、中空糸膜48によってのみ連通しており、その他の部分は取付板46,47によって閉塞されている。したがって、検査ガス取込口43から容器42内に入ったガスは、中空糸膜48内を通過して、窒素ガス排出口44に進むか、中空糸膜48の微細孔49を通過してヘリウムガス排出口45に進む。

0037

また、検査ガス取出管P3におけるフード11とヘリウムガス分離器41との間には、ポンプ51、切換バルブ52、本発明のタンクであるバッファタンク53および閉止バルブ54が設けられている。ポンプ51は作動することによりフード11内の検査ガスを吸引してバッファタンク53に供給するとともに、バッファタンク53内を昇圧させる。切換バルブ52は、ポンプ51から送られる検査ガスの供給先切り換え可能になっており、検査ガスをバッファタンク53に供給するか、または、排気管P3aを介してダクト(図示せず)から外部の大気中に放出する。この切換バルブ52は、漏れ検査中はポンプ51とバッファタンク53を連通させ、検査ガスを外部に放出するときに、ポンプ51側と排気管P3aとを連通させる。

0038

バッファタンク53は、切換バルブ52を介してポンプ51から送られる検査ガスを昇圧状態で一時的に貯蔵する。また、閉止バルブ54は、バッファタンク53内の圧力が所定値を超えた場合に開くように設定されており、バッファタンク53内の圧力をフード11内の圧力よりも高圧に維持する。このため、ヘリウムガス分離機41内の中空糸膜48の外側の圧力により、バッファタンク53内が高圧になる。その後、ポンプ51の作動によって、フード11からバッファタンク53に供給された検査ガスは、バッファタンク53内が所定の圧力値になったときに、閉止バルブ54が開状態になって、一気にヘリウムガス分離器41に送られる。

0039

ヘリウムガス分離器41で分離されたヘリウムガスは、検査用ガス配送管P8を介して、ヘリウムガス検出器55に送られる。また、検査用ガス配送管P8には、切換バルブ56、検出プローブ57および切換バルブ58が設けられており、ヘリウムガス分離器41と切換バルブ56との間からは、チェックバルブ59を備えた排気管P8aが分岐してダクト(図示せず)を介して外部に延びている。

0040

切換バルブ56は、切り換えることによってヘリウムガス分離器41から送られるヘリウムガスを検出プローブ57側に移動させたり、ヘリウムガス分離器41から検出プローブ57側へのヘリウムガスの供給を停止させたりする。この場合、ヘリウムガス分離器41と切換バルブ56との間の圧力が所定値を超えると、チェックバルブ59が開いて、ヘリウムガスを排気管P8aから外部に放出する。これによって、検出プローブ17に高圧でガスが流入することが防止される。

0041

切換バルブ58には、検査用ガス配送管P8の外、フード11に接続された漏れ検出管P4も接続されており、切換バルブ58を切り換えることにより、検出プローブ17または検出プローブ57をヘリウム検出器55に連通できる。したがって、切換バルブ58を切り換えることによって、検出プローブ17とヘリウム検出器55を連通させると、検出プローブ17を通過するフード11の検査ガス中のヘリウムガスをヘリウム検出器55が検出する。また、検出プローブ57とヘリウム検出器55を連通させると、検出プローブ57を通過するヘリウムガス分離器41からのヘリウムガスをヘリウム検出器55が検出する。

0042

検出プローブ17,57は、同一のもので構成されているが、検出するガスが、検出プローブ17では窒素ガスが主体の検査ガスであるのに対し、検出プローブ57では濃度の高いヘリウムガスである。このため、検出プローブ17は、ワーク12の大漏れ検出用として用いられ、検出プローブ57は、高精度の検査用に用いられる。

0043

また、ヘリウムガス分離器41で分離された窒素ガスは、窒素ガス配送管P9および切換バルブ61を介して、絞り調整機62に送られるか、または、外部に放出される。すなわち、切換バルブ61の入口は窒素ガス配送管P9に接続され、切換バルブ56の出口は切り換え可能な状態で窒素排出管P9a,P9bに接続されている。そして、閉止バルブ54が開いて、バッファタンク53からヘリウムガス分離器41に検査ガスが送られるときには、切換バルブ61は窒素排出管P9a側に切り換えられ、窒素ガスを外部に排出するときには、切換バルブ61は窒素排出管P9b側に切り換えられる。絞り調整機62は、切換バルブ61を介して送られてくる窒素ガスの流量を調節して外部に放出する。

0044

また、検査ガス取出管P3における切換バルブ52とバッファタンク53との間の部分は、接続管P2−3を介して窒素ガス供給管P2に接続されており、接続管P2−3には、開閉バルブ63が設けられている。したがって、開閉バルブ63を開くことにより、窒素発生系20のバッファタンク26から窒素ガス供給管P2を介して送られる窒素ガスをバッファタンク53およびその下流側に供給することができる。

0045

つぎに、上記のように構成された漏れ検査装置Aを用いて、ワーク12の漏れ検査を行う場合について説明する。まず、予め、開閉バルブ14を閉じた状態で、エア供給装置15からエアを取り込んで窒素ガス分離器21を通過させることによりエアから窒素ガスを分離して、バッファタンク26内に貯蔵しておく、そして、開閉バルブ16,63を開けて、フード11内およびセンシング系40の各装置に窒素ガスを供給する。この場合、所定のバルブ等を開いて、フード11等の空気を窒素ガスによって外部に押出すとともに、空気の放出後は、所定のバルブ等を閉じておく。これによって、フード11およびセンシング系40内は、空気が窒素ガスに置換されて減少し、残った空気中に含まれるヘリウムガスの含有量であるバックグラウンド値が大幅に下がる。

0046

つぎに、開閉バルブ63を閉じて、ワーク12内を減圧して真空に近い状態にしたのちに、ヘリウムガス供給装置31からワーク12内にヘリウムガスを封入する。ついで、ファン13を作動させてフード11内の検査ガスを攪拌する。これによって、フード11内の検査ガスは、ワーク12に漏れが有る場合には、窒素ガスとヘリウムガス供給装置31から送られてきたヘリウムガスとが混合された均一状態の検査ガスとなり、ワーク12に漏れが無い場合には、元々空気中に含まれていた微量のヘリウムガスを含む均一状態の検査ガスとなる。

0047

つぎに、切換バルブ58を、検出プローブ17側に切り換えて、検出プローブ17を通過する検査ガスを、ヘリウムガス検出器55で検出する。この場合、ワーク12に大きな漏れがあるか否かが判定され、ヘリウムガス検出器55がバックグラウンド値以上のヘリウムガスを検出すれば、ワーク12に漏れがあると判定し、ヘリウムガス検出器55がヘリウムガスを検出しないか、または検出したヘリウムガスの量がバックグラウンド値以下であればワーク12に漏れは無いと判定する。ワーク12に漏れがあれば、このワーク12の漏れ検査は終了する。そして、次のワーク12を使用して、前述した操作を行う。

0048

ワーク12に漏れがない(検出プローブ17を通過する検査ガスでは検出不可)と判定した場合には、切換バルブ58を、検出プローブ57側に切り換えて、ポンプ51を作動させることにより、フード11内の検査ガスをバッファタンク53に供給する。バッファタンク53内に供給された検査ガスは徐々に昇圧されていき、バッファタンク53内の圧力が所定値に達すると、開閉バルブ54が開き、バッファタンク53内の検査ガスは、一気にヘリウムガス分離器41に送られる。

0049

この間、フード11内には、バッファタンク26から窒素ガスが順次供給されて、フード11内は大気圧に保持される。これによって、フード11内が負圧になって、ワーク12が破損することを防止される。例えば、ワーク12が、ガソリンタンクのように薄肉の容器である場合などにこの効果が大きい。

0050

ヘリウムガス分離器41では、検査ガス中に含まれるヘリウムガスが分離され、検出プローブ57に送られる。この場合、切換バルブ56は、ヘリウムガス分離器41と検出プローブ57とを連通させた状態にしておく。これによって、検出プローブ57を通過したヘリウムガスは、ヘリウムガス検出器55によって検出され、検出値が基準値以上であれば、ワーク12に漏れがあり、検出値が基準値以下であれば、ワーク12に漏れはないと判定する。

0051

漏れの有無の判定が終わると、開閉バルブ16を閉じてバッファタンク26からの窒素ガスの供給を停止するとともに、開閉バルブ14を開けて、エア供給装置15からエアをフード11内およびセンシング系40の各装置に送り、エア掃気する。そして、ワーク12内のヘリウムガスを放出したのちに、ワーク12をフード11内から取り出して漏れ検査が終了する。

0052

以上のように、本実施形態による漏れ検査装置Aでは、フード11から取り出した検査ガスからヘリウムガスを分離させて、このヘリウムガスをヘリウムガス検出器55で検出するため、ヘリウムガスの濃度が高くなり、精度のよい検出が可能になる。また、ヘリウムガスの濃度が高くなることに加えて、窒素ガスがバッファタンク53から一気にヘリウムガス分離器41に送られるため、検出時間の短縮ができる。本実施形態による漏れ検査装置Aを用いた場合と、従来の装置を用いた場合での、ヘリウムガスの濃度と時間の関係を図4に示した。

0053

図4グラフにおいて、実線aは漏れ検査装置Aを用いた場合のヘリウムガス検出器55が検出するヘリウムガスの濃度と、閉止バルブ54が開いてからの時間の経過との関係を示しており、破線bは従来の装置を用いた場合の同関係を示している。この場合の従来の装置は、バッファタンク53およびヘリウムガス分離器41を含まない装置である。

0054

また、図4において、時間cは、実線aに示したヘリウムガスの濃度がピークに達したときの経過時間、時間dは、破線bに示したヘリウムガスの濃度がピークに達したときの経過時間をそれぞれ示しており、時間cは2〜3秒、時間dは10〜15秒であった。この時間c,dのときのヘリウムの濃度が検出値として、ワーク12の漏れの判定に用いられる。このように、図4のグラフから、本実施形態による漏れ検査装置Aによると、検査時間が大幅に短縮できることがわかる。

0055

また、漏れ検査装置Aでは、窒素ガス発生系20に窒素ガス分離器21を設けて、濃度の高い窒素ガスを基準ガスとしてフード11に供給するようになっているため、フード11内におけるヘリウムガスのバックグラウンド値が下がりより精度のよい検査が行える。また、ワーク12に大きな漏れがある場合には、検出プローブ17を用いた簡単な検査だけで済むため、効率のよい検査が可能になる。さらに、ヘリウムガス分離器41に、中空糸膜48を使用しているため、装置が安価につきそのメンテナンスも容易になる。

0056

図5は、本発明の他の実施形態による漏れ検査装置が備えるヘリウムガス分離器41a,41b,41cを示している。この漏れ検査装置では、漏れ検査装置Aのヘリウムガス分離器41に代えて、3個のヘリウムガス分離器41a,41b,41cを用いている。そして、ヘリウムガス分離器41aには、検査ガス取出管P3が接続されて、バッファタンク53から検査ガスが送られるようになっており、ヘリウムガス分離器41aで検査ガスから分離されたヘリウムガスは、ヘリウムガス分離器41bに送られる。

0057

さらに、ヘリウムガス分離器41bによって、窒素ガスが除去されたヘリウムガスは、ヘリウムガス分離器41cに送られ、ヘリウムガス分離器41cで、窒素ガスが除去されてさらに濃度の高いヘリウムガスとなって、検査用ガス配送管P8に送られる。また、各ヘリウムガス分離器41a,41b,41cで分離された窒素ガスは、それぞれ、窒素ガス配送管65a,65b,65cを介して、窒素ガス配送管P9に送られる。この漏れ検査装置のそれ以外の部分の構成については、漏れ検査装置Aと同一である。このように構成したことにより、検出されるヘリウムガスの濃度がさらに高くなり、より精度のよい検査が可能になる。それ以外の作用効果については、漏れ検査装置Aと同様である。

0058

図6は、本発明のさらに他の実施形態による漏れ検査装置の要部を示している。この漏れ検査装置では、ヘリウムガス分離器41から延びる検査用ガス配送管P8と検査ガス取出管P3との間に、循環配送管P8−3が設けられている。このため、ヘリウムガス分離器41で検査ガスから分離されて検査用ガス配送管P8に送り出されたヘリウムガスは、検査ガス取出管P3に戻され、検査ガスと混合されて、再度ヘリウムガス分離器41に送られるようになっている。この漏れ検査装置のそれ以外の部分の構成については、漏れ検査装置Aと同一である。

0059

このように構成したことにより、循環配送管P8−3を通過するヘリウムガスは、通過回数を増すごとに濃度が高くなる。その結果、より精度のよい検査が可能になる。それ以外の作用効果については、漏れ検査装置Aと同様である。

0060

また、本発明に係る各実施形態は、適宜変更実施が可能である。例えば、前述した実施形態では、窒素排出管P9a,P9bから外部に窒素ガスを排出しているが、この窒素ガスを窒素ガス発生系20に戻して再度使用することもできる。これによると、窒素ガスの無駄がなくなる。また、ヘリウムガス分離器41の内部にパイプ状の中空糸膜48を設けているが、透過分離材としては中空糸膜48に限らず、平面からなる膜状のものや、微細孔を有するブロック状のもの等、ヘリウムガスと窒素ガスを分離できるものであればどのような材料を用いてもよい。また、この材料は、ポリイミドに限るものでなく、トレースガスと基準ガスの種類に応じて、適切な素材のものを用いるようにすればよい。

0061

さらに、トレースガスとしては、ヘリウムガスに代えて、水蒸気水素ガス硫化水素ガス二酸化炭素ガス等を用いることができ、基準ガスとしては、窒素ガスに代えて、アルゴンガス一酸化炭素ガスメタンガス等を用いることができる。この場合、それぞれの使用するガスに応じた検出器を用いる。また、基準ガスとして、エアをそのままフード11に供給することもでき、これによると、窒素ガス発生系20を省略することができ、装置の簡略化が図れる。このような場合には、前述した透過分離材の材料として、トレースガスと基準ガスに応じたものを適宜選択して使用する。また、窒素ガス発生系20の窒素ガス分離器21を、ヘリウムガス分離器41と同じ装置で構成することもできる。

0062

さらに、前述した実施形態では、ヘリウムガス分離器41の上流に、バッファタンク53を設けて、圧力差発生手段を構成しているが、これに代えて、ヘリウムガス分離器41の下流に、減圧装置(例えば、真空ポンプ)を設けてもよいし、双方を設けてもよい。また、図6に示した漏れ検査装置では、一旦、基準ガスを分離した検査ガスを、フード11から取り出した検査ガスと混合して、再度分離するようにしたが、混合することなく、基準ガスを分離した検査ガスだけを複数回、再分離することもできる。

発明を実施するための最良の形態

0063

また、窒素ガス供給管P2と、漏れ検出管P4とを連通する配管を設けるとともに、その配管にバルブを設け、漏れ検出管P4内に窒素ガスの供給ができるようにすることもできる。これによると、窒素ガスによる漏れ検出管P4内の浄化が可能になる。

図面の簡単な説明

0064

さらに、本願の実施形態では、トレースガス供給系として、ヘリウムガスを供給し、基準ガス供給系として、窒素ガスを供給するようにし、いずれも1種類のガスを供給するようにしたが、漏れ検査に支障がない範囲で、トレードガス供給系と基準ガス供給系のどちらか、または、両方が、複数種類の混合ガスを供給するようにしてもよい。また、本願の実施形態では、密閉容器攪拌系から検査ガスを取り出して、漏れ検査を行うようにしたが、密閉容器攪拌系内に漏れ検査装置を配設して、その漏れ検査装置で検査を行うようにしてもよい。さらに、本願の実施形態では、窒素ガス分離機と、ヘリウムガス分離器をそれぞれ別体で構成したが、これらのひとつを共用するようにしてもよい。

図1
本発明の一実施形態に係る漏れ検査装置を示す配管図である。
図2
ヘリウムガス分離器を示す一部切欠き断面図である。
図3
中空糸膜を示す断面図である。
図4
本発明の漏れ検査装置と従来の漏れ検査装置を用いた場合のヘリウムガス濃度と時間の関係を示すグラフである。
図5
本発明の他の実施形態に係る漏れ検査装置が備えるヘリウムガス分離器を示す配管図である。
図6
本発明のさらに他の実施形態に係る漏れ検査装置が備えるヘリウムガス分離器を示す配管図である。
【符号の説明】
10…密閉容器攪拌系、11…フード、12…ワーク、15…エア供給装置、17,57…検出プローブ、20…窒素ガス発生系、21…窒素ガス分離器、30…ヘリウムガス封入系、31…ヘリウムガス供給装置、40…センシング系、41,42a,41b,41c…ヘリウムガス分離器、48…中空糸膜、49…微細孔、51…ポンプ、53…バッファタンク、55…ヘリウムガス検出器、A…漏れ検査装置、P8−3…循環配送管。

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