JP3698108B2

JP3698108B2 - 気密漏れ検査方法及び装置

Info

Publication number: JP3698108B2
Application number: JP2002042974A
Authority: JP
Inventors: 浩司塩屋; 篤史大谷; 宏明佐々木; 良勝堰合
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-02-20
Filing date: 2002-02-20
Publication date: 2005-09-21
Anticipated expiration: 2022-02-20
Also published as: JP2003240670A; US20030154768A1; US6729177B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヘリウムガス等の漏洩検査媒体（トレーサガス）を用いて、検査対象物の気密漏れ検査を行う方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
検査対象物の微少な気密漏れに対する検査方法には、従来技術として、検査対象物から漏れ出たトレーサガスの量を検出するヘリウムリークディテクタ（ヘリウム漏洩検出器）を用いた検査法がある。この方法としては、図２Ａ及び図２Ｂに示されるように真空式ヘリウムリーク検査方法とスニファ式ヘリウムリーク検査方法の２つの方法がある。
【０００３】
図２Ａに示されるように真空式は、排気ポンプ３より排気され真空下にある真空容器２内に検査対象物１を収容し、トレーサガスであるヘリウムを検査対象物１中に加圧封入し、検査対象物１から真空容器２内に漏れ出たヘリウムを検出器（ヘリウムリークディテクタ）４に導入し、ヘリウムの質量分析を利用して検出するという手法である。なお、符号５は検出器４のための排気ポンプ５であり、符号６は、バルブのコントロールやデータを取得するための制御機器である。
しかし、この方法で微少量の漏れを高速、高精度に検出しようとした場合、検査対象物１を真空容器２内に入れ、検査対象物の周囲、即ち真空容器２内を真空化した上で検出器４を接続して使用しなければならない。また、真空容器２の内部は、繰り返し使用時にヘリウムの吸着を可能な限り減らすように面精度の高いものにする必要がある。
【０００４】
また、この方法で大型のもの、複雑な形状のものを検査しようとする場合、真空容器２が大型となり、その耐久性や面精度を確保するために多大な労力やコストを必要とするという問題がある。また、検査時間を短縮するためには大容量の真空容器２内をできるだけ短時間で真空引きするために、真空引きのためのポンプを高能力のものにする必要があり、更なるコストアップとなるという問題もある。
更には、この真空式の検査方法を利用するには、検査対象物１の形状は真空容器２に入るものに制限されるという問題がある。
【０００５】
一方、もう一つの従来技術である図２Ｂに示されるスニファ式ヘリウムリーク検査方法は、ヘリウムを加圧封入された検査対象物１は大気下にさらされたままの状態で置かれ、検出器（ヘリウムリークディテクタ））４′に接続されたスニファプローブ７を検査対象物１の外面に当接させて走査し、検査対象物１内部からのヘリウムの漏れを検出するものである。なお、符号５′は検出器４′内を排気するための排気ポンプであり、符号６′は、データ取得等のための外部機器である。
このスニファ式による方法は、検査対象物１の漏れ位置や大雑把な漏れ量を知るには有効な手法であるが、漏れ量の定量化や高精度化の実現は困難であるという問題がある。
【０００６】
また、スニファプローブの往復運動の途中が壁や管やワイヤ等で複雑に入り込んだ状態になっている場合には、スニファプローブが検査対象物の検査部近傍にまで近づくことができず、正確な検査ができない。この問題を解決するものとして、特開２００１−２２８０４５号公報により開示されたリーク検知装置が知られている。この公知のリーク検知装置は、スニファプローブの吸込口を取付手段によって検査対象物の検査部近くに着脱可能に取り付けられるようにしたものである。しかしながら、この装置においても、漏れ位置をかなり正確に特定できるが、漏れ量の定量化や高精度化は達成できない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題に鑑みなされたもので、その目的は、以下のことを一挙に実現するにある。
（１）小型の検査対象物に対する検査、或いは比較的大型の検査対象物であっても検査部位を限定した検査に対して微少量の気密漏れ検査の低コスト化を実現する。
（２）比較的大型又は複雑な形状のものの検査においても、検査対象物全体を真空容器に入れることなく大気下での検査を可能とする。
（３）大気圧下の検査においても従来のスニファ式ヘリウムリークディテクタとは異なり、漏れの定量化、高精度検出を実現する。
（４）気密漏れ検査において、検査対象物に対する制約を緩和する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載の気密漏れ検査方法及び装置を提供する。
請求項１に記載の気密漏れ検査方法は、検査対象物の検査部位を囲むように形成されたカバー内、及び検出器内にそれぞれ独立した気体の定常流れを発生させる初期化段階と、検査対象物内にトレーサガスを加圧封入し、カバーを検査部位に装着する検査前段階と、カバーから吸引された漏れトレーサガスを含む気体を検出器に導入して漏れを計測する計測段階と、計測後に気体の流路系を形成する流路及び機器類をクリーンアップする浄化段階とを具備している。これにより、検査対象物全体を真空容器に入れることなく大気下での検査が可能であると共に、漏れ量の定量化、高精度化が実現できる。
【０００９】
請求項２の該方法は、初期化段階におけるカバー内を流れる気体の定常流れと検出器内を流れる気体の別の定常流れとが同一流量となるように調整されるもので、これにより、一層の漏れ量の定量化や高精度化が実現できる。
請求項３の該方法は、流路系を形成している流路及び機器類をクリーンアップする浄化段階が、３つのモードを含んでいるものであり、これによって、流路及び機器類全体が完全にクリーンアップされ、トレーサガスがカバー内や流路及び機器類内に残留することがなく、高精度な計測が可能となる。
【００１０】
請求項４の該方法は、トレーサガスの成分が大気中に存在する場合は、漏れがないときの出力と漏れを発生させているときの出力との差分によって計測を行うものであり、これによって、大気中成分の変動の影響を軽減している。
請求項５に記載の気密漏れ検査装置は、請求項１〜４の方法の発明を物の発明である装置発明にしたものであり、その作用効果は、方法の発明と同様である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態の気密漏れ検査方法及び装置について説明する。図１は、本発明の気密漏れ検査装置の全体構成を示す図である。本発明の気密漏れ検査装置は、検査対象物１０の検査部位を囲うカバー１１、気体の流路を切り替え制御する第１〜第５の複数のバルブ１２〜１６、検査対象物１０から漏れたヘリウムの質量分析を行うヘリウム検出器（ヘリウムリークディテクタ）１７、流路内に気体の流れを生み出すための第１と第２の２つの排気ポンプ１８，１９、流路内の気体の流れを管理するための圧力計２０及び流量計２１とそれらの出力をもとに流れの状態を制御する圧力制御機器２２及び流量制御機器２３、検査対象物１０内部を真空引きした後にトレーサガス（ヘリウム）を加圧封入するための真空装置（図示せず）と加圧装置（図示せず）、及び装置全体の一連の動作制御やデータ処理等を行うための制御機器２４とから構成されている。
【００１２】
カバー１１は、検査対象物１０が小型のものであればその全体を、大型のものであれば検査対象部位だけを囲うことができ、カバー１１の一方は検出器１７へ通ずる流路へ接続され、他方が大気に開口している。したがって、開口された方から積極的にカバー１１内に空気を流すことで、検査対象物１０から漏れ出たトレーサガスを逃がさないようにして検出器１７に導くことができる。
【００１３】
本発明の検査装置においては、第１〜第５のバルブ１２〜１６を適宜切り替え操作することで、検査対象物１０からのトレーサガスの漏れをカバー１１からヘリウム検出器１７に導入するテスト流路系と、カバー１１内の大気の定常流れ及びヘリウム検出器１７内の同様な大気の定常流れとを作る二系統の初期流路系と、機器及び流路内のクリーンアップを図る浄化流路系等の流路系を形成することができる。
【００１４】
以下、本発明の検査装置の作動について説明する。
まず、検査装置の初期状態においては、第１〜第５のバルブ１２〜１６は図１のような状態になっており、カバー１１から吸引された気体は、第１バルブ１２及び第２バルブ１３を経由して第１排気ポンプ１８から排気される。一方、第２排気ポンプ１９によって大気吸引口ａされた大気は、第３バルブ１４及び第４バルブ１５を通り、ヘリウム検出器１７を経由して第２排気ポンプ１９から排気される。第１及び第２排気ポンプ１８，１９の手前には、それぞれ流量計２１が設けられており、流量制御機２３からの指令によって、これら二系統の初期流路系の気体の流量は同じになるように調整されている。初期状態において、このような定常流れを予め作っておくことにより、検査の高精度化、高速化を実現している。
【００１５】
検査対象物１０からのトレーサガスの漏れ計測時においては、第１バルブ１２と第３バルブ１４とが図１の状態から切り替え操作され、カバー１１から吸引された気体は、第１バルブ１２→第３バルブ１４→第４バルブ１５→ヘリウム検出器１７→第２排気ポンプ１９という経路で流れる。このとき、検査対象物１０にトレーサガス（ヘリウム）を封入する前であれば、周囲の環境の大気中のヘリウム量を計測し、検査対象物１０にトレーサガスを加圧封入後であれば、大気中のヘリウムに加えて検査対象物１０からの漏れによるヘリウム量を計測することになる。このときも、気体の流量は初期状態のときと同じになるように調整されている。
【００１６】
計測後の機器及び流路内のクリーンアップと復帰動作は３モードある。
まず、第１モードでは第１〜第５のバルブ１２〜１６を初期状態（図１の状態）に戻してカバー１１から第１バルブ１２及び第２バルブ１３を経て第１排気ポンプ１８に至る流路と、カバー１１内部とに残留したヘリウムを取り除き空気置換する。このとき同時に検査対象物１０からトレーサガスであるヘリウムを減圧し回収する。更に、もう一方の大気吸引口ａから第３バルブ１４と第４バルブ１５及びヘリウム検出器１７を経て第２排気ポンプ１９に至る流路と、検出器１７内部の分析管内部との残留ヘリウムを取り除き空気置換する。
【００１７】
第２モードでは、第１〜第４バルブ１２，１３，１４，１５を図１の状態から切り替えて、カバー１１から第１バルブ１２→第３バルブ１４→第４バルブ１５→第２バルブ１３を経由して第１排気ポンプ１８に至る流れを作り、第１、第３バルブ１２，１４間及び第３、第４バルブ１４，１５間の流路内の残留ヘリウムを取り除き空気置換する。また、同時に第５バルブ１６を図１の状態から切り替えて、大気吸引口ｂから第５バルブ１６、ヘリウム検出器１７を経由して第２排気ポンプ１９に至る流れを作り、ヘリウム検出器１７内のヘリウム除去を継続するとともに、流路が閉塞して第４バルブ１５とヘリウム検出器１７間が真空引きされることにより、第４バルブ１５や流路内に吸着しているヘリウムを吸い出してしまうことを防いでいる。
【００１８】
第３モードでは、計測時と同様に第１バルブ１２及び第３バルブ１４のみを図１の状態から切り替える。これにより、第４バルブ１４とヘリウム検出器１７の間に残留したヘリウムを取り除くことができる。ただし、このとき検出器１７の分析管内に再度ヘリウムが導入される場合があるので、復帰動作は上述した第１モードから第３モードまでを数回繰り返す。
【００１９】
制御機器２４のデータ処理部では検出器１７からの出力を随時モニタし、大気中のヘリウム量の値と大気中のヘリウムと漏れヘリウムとの加算量の値とから漏れ量の演算を行ったり、大気中のヘリウム量の値から周辺環境を監視したり、検査装置のクリーンアップ状態の監視などを行う。
【００２０】
なお、以上の説明においては、トレーサガスとしてヘリウムを使用する場合について説明しているが、トレーサガスとしてはヘリウムに限らず炭酸ガスやメタン等も使用可能である。また、検出器もヘリウムリークディテクタのような質量分析を使ったものに限らず、他の検出器も使用可能である。即ち、炭酸ガスやメタン等のトレーサガスを使用し、レーザ光の吸収を検出するなど、他のガスと検出法の組み合わせによることも可能である。
【００２１】
以上説明したように、本発明においては、小型の検査対象物に対する検査、或いは比較的大型の検査対象物であっても、検査部位を限定した検査に対して検査対象物全体を真空容器に入れることなく大気下での検査が可能となるので、検査が低コストとなる。
また大気圧下の検査において従来のスニファ式ヘリウムリークディテクタとは異なり、テスト流路系とは別系統の流路系で予めカバー内に気体の定常流れを作り出しておき、検査時にその流れを検出器に導くことができる構造となっていること、及び検査前後の余分なトレーサガスがカバー内や流路内に残留するのを防止できる構造となっていることから、漏れ量の定量化や高精度化が可能となり、安定した検査ができ、製品の品質が安定する。
また、トレーサガスの成分が大気中に存在する場合は、漏れがないときの出力と漏れを発生させているときの出力との差分を検査毎に調べることによって、大気中成分の変動の影響を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の気密漏れ検査装置の全体構成を示す図である。
【図２】（ａ）は、従来の真空式ヘリウムリーク検査方法を、（ｂ）は、従来のスニファ式ヘリウムリーク検査方法を説明する図である。
【符号の説明】
１０…検査対象物
１１…カバー
１２〜１６…第１〜第５バルブ
１７…（ヘリウム）検出器
１８，１９…第１、第２排気ポンプ
２０…圧力計
２１…流量計
２２…圧力制御機器
２３…流量制御機器
２４…制御機器

Claims

検査対象物中にトレーサガスを加圧封入し、該検査対象物からのトレーサガスの漏れを検査する気密漏れ検査方法において、この方法が、以下の各段階、
（１）前記検査対象物の検査部位を囲むように形成され、一方が大気に開放され、他方が流路に接続しているカバー内に、第１排気ポンプにより気体の定常流れを発生する第１の流路系と、この第１の流路系とは独立していて、大気吸引口から大気を吸引して検出器を経由して第２排気ポンプより排出する大気の流れを発生する第２の流路系とを形成する初期化段階と、
（２）前記検査対象物内にトレーサガスを加圧封入すると共に、前記カバーを前記検査対象物の検査部位を囲むように装着する検査前段階と、
（３）漏れ計測時に、前記第２排気ポンプにより前記カバーから吸引された漏れトレーサガスを含む気体を前記検出器に導入する流路系に切り替えて、前記検査部位からの漏れを計測する計測段階と、
（４）計測後に、気体の流路系を形成する流路及び機器類をクリーンアップする浄化段階と、
を具備することを特徴とする気密漏れ検査方法。
前記初期化段階において、前記第１の流路系と前記第２の流路系とを流れる気体の流量が同じになるように調整されることを特徴とする請求項１に記載の気密漏れ検査方法。
前記浄化段階が、前記初期化段階の２つの独立した前記第１と第２の流路系を形成し、それぞれの流路系を形成する流路及び機器類をクリーンアップする第１モードと、前記第１排気ポンプにより、計測時の流路系の一部流路と機器類とをクリーンアップする流路系と、この流路系とは独立し、前記第２排気ポンプにより別の大気吸引口から大気を吸引して前記検出器をクリーンアップする流路系とを形成する第２モードと、計測時の流路系を形成して、残余の流路をクリーンアップする第３モードとの３つのモードを含んでいることを特徴とする請求項１又は２に記載の気密漏れ検査方法。
トレーサガスの成分が大気中に存在する場合は、前記計測段階が、漏れがないときの前記検出器の出力と漏れが発生しているときの前記検出器の出力の差分によって計測を行っていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の気密漏れ検出方法。
請求項１〜４のいずれか一項に記載の気密漏れ検査方法を実施するための気密漏れ検査装置が、
カバー（１１）から第１バルブ（１２）、第２バルブ（１３）を通って第１排気ポンプ（１８）から排気される第１の流路系と、
大気吸引口（ａ）から第３バルブ（１４）、第４バルブ（１５）を通りヘリウム検出器（１７）を経て第２排気ポンプ（１９）から排気される第２の流路系と、
前記カバー（１１）から前記第１バルブ（１２）、前記第３バルブ（１４）、前記第４バルブ（１５）を通り前記ヘリウム検出器（１７）を経て前記第２排気ポンプ（１９）から排気されるヘリウムによるテスト流路系と、
前記カバー（１１）から前記第１バルブ（１２）、前記第３バルブ（１４）、前記第４バルブ（１５）および前記第２バルブ（１３）を通って前記第１排気ポンプ（１８）から排気される浄化流路系と、
大気吸引口（ｂ）から第５バルブ（１６）を通り前記ヘリウム検出器（１７）を経て前記第２排気ポンプ（１９）から排気される別の浄化流路系と、
を有していて、これらの流路系が前記第１〜第５バルブの切り替え操作により確立されることを特徴とする気密漏れ検査装置。