JPH07151637A

JPH07151637A - リーク検知方法および装置

Info

Publication number: JPH07151637A
Application number: JP29833693A
Authority: JP
Inventors: Keisuke Nishioka; 敬介西岡; Kenichi Maki; 健一槇
Original assignee: Asahi Medical Co Ltd
Current assignee: Asahi Kasei Medical Co Ltd
Priority date: 1993-11-29
Filing date: 1993-11-29
Publication date: 1995-06-16
Anticipated expiration: 2018-01-07
Also published as: JP3361164B2

Abstract

(57)【要約】【目的】検査対象物の内圧を直接計測することによっ
て、検査を簡易かつ短時間で行うことができ、しかも温
度変化の影響を受けにくいリーク検知の方法および装置
を提供すること。【構成】内部が中空のワーク１を密閉の容器２内に入
れ、容器２内におけるワーク１の外部空間Ｓ₁ を加圧ま
たは減圧して、ワーク１の内部空間Ｓ₂ の圧力変化を圧
力測定装置６によって測定し、その測定結果から、ワー
ク１のリーク箇所の有無を検知する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、白血球除去フ
ィルタ、血液処理器等の医療機器、水処理器、エアフィ
ルタ等の流体処理器のリークの検査方法、およびその方
法を実施するための検査装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、このような内部が中空の製品
のリーク検査方法としては、例えば、その検査対象物
（以下、「ワーク」という）の内部を空気で直接加圧し
て、そのワークの表面に石鹸水を塗ったり、そのワーク
自体を水中に沈めたりして、気泡の発生の有無を調べる
方法、ワークの内圧を測定する圧力計を取り付けてか
ら、ワークの内部を直接加圧、もしくは減圧後、ワーク
の内部を密閉して内圧の経時的な変化を調べる方法、さ
らにヘリウムを用いたヘリウムリークディテクタと称さ
れる検査方法などがある。しかし、これらの検査方法
は、いずれも検査に時間、およびコストがかかり、短時
間に大量の製品の検査を行う方法としては適していな
い。

【０００３】また、比較的簡易な検査方法としては、圧
力変化側測定によるリーク検査方法がある。この検査方
法は、ワークの内部と外部との間に圧力差を設けたとき
に、ワークのリーク箇所を通してワーク内外の気体が圧
力の高い方から低い方へと移動して、ワーク内部の圧力
が時間経過とともに変化することを利用したものであ
る。その原理を説明すると以下のとおりである。

【０００４】気体の状態方程式は、

【０００５】

【数１】ＰＶ＝ｎＲＴ …（１）（Ｐ；圧力、Ｖ；体積、ｎ；モル数、Ｒ；定数、Ｔ；温
度）である。ここで、リーク検査中はワークの体積Ｖお
よび温度Ｔを一定とすることによって、圧力Ｐはモル数
ｎの変化に応じて変化する。すなわち、ある時間ｔ１か
らｔ２までのワークの内圧変化ΔＰは、上式（１）よ
り、

【０００６】

【数２】 ΔＰ＝Ｐ１−Ｐ２＝Ｒ（ｎ１Ｔ１／Ｖ１−ｎ２Ｔ２／Ｖ２）＝Ｒ（ｎ１−ｎ２）Ｔ／Ｖ …（２）となる。なお、上式（２）中、ｔ１の時点におけるワー
クの内圧がＰ１、体積がＶ１、モル数がｎ１、温度がＴ
１であり、またｔ２の時点におけるワークの内圧がＰ
２、体積がＶ２、モル数がｎ２、温度がＴ２である。こ
のように、ワークの体積および温度を一定とすることに
より、ワークの内圧変化は気体のモル数の変化で示され
ることになる。したがって、ワークのリーク箇所から気
体の流入、流出が起これば圧力が変化して、それにより
リーク発生の有無を判定することができる。

【０００７】従来、このような検査方法を実施するため
の検査装置は、ワークと同等品で洩れのない検査器具
（通常、「マスター」と称されている）を用いるように
なっている。すなわち、その検査機器（以下、「マスタ
ー」という）の内部をワークの内部と同様に加圧して、
それらの内圧を平衡させてから、それらの内部を加圧す
るために開かれていたバルブを閉じ、一定時間経過後の
ワークとマスターとの内圧の差の測定結果からワークの
リークの有無を判定する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、一般に、短
時間でリーク検査を行うためには、圧力検知範囲におい
て１ｍｍＡｑ以下の感度が要求される。しかし、例え
ば、ワークの内部を直接１００ｍｍＡｑ以上に加圧した
場合、その加圧状態において、直接その内圧を１ｍｍＡ
ｑ以下の測定感度で計測することは、圧力計の測定精度
的に困難である。

【０００９】そこで、前述した従来の検査装置のように
マスターを用意して、そのマスターの内部をワークと同
様に加圧して両者の内圧を平衡させてから、両者の内圧
の差の変化量を測定して、リークの有無を検知してい
る。

【００１０】ところが、このようなマスターを用いた従
来の検査装置の場合には、次のような問題がある。

【００１１】すなわち、まず、検査に使用するマスター
には、リーク箇所がないことが必要条件となる。また、
検査時に、室温またはワークやマスターの温度が変化し
た場合、測定圧力が変化してリークの有無を正しく判定
することが困難になる。特に、短時間でリーク検査を行
おうとする場合には、前述したように極めて小さな圧力
の変化（１ｍｍＡｑ以下）を測定することが必要となる
にも拘らず、前述した式（２）からも明らかなように、
圧力測定中に温度や体積が変化した場合は、その変化が
極めて小さなものであったとしてもΔＰの値に影響を及
ぼし、正確なリーク判定を行うことが難しくなる。それ
故、従来の検査装置では、ワークが圧力によって変形し
て体積変化が生じたり、圧力測定中の温度変化による外
乱のために内部圧力が変化したりして、圧力測定が不安
定になり、また、それを回避するためには、圧力の測定
時間の延長や差圧更正などが必要となって、正確な測定
を短時間に行うことが難しくなるという新たな問題が生
じることになる。

【００１２】本発明の目的は、このような従来の問題を
解消し、検査対象物の内圧を直接計測することによっ
て、検査を簡易かつ短時間で行うことができ、しかも温
度変化の影響を受けにくいリーク検知の方法および装置
を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のリーク検知方法は、内部が中空の検査対象
物を容器内に入れてから該容器を密閉し、その後、該容
器内を減圧もしくは加圧させてから、前記検査対象物の
内部の圧力変化を測定してリークの有無を検知すること
を特徴とする。

【００１４】また、本発明のリーク検知装置は、中空の
検査対象物を内部に収納可能かつ該内部を密閉可能な容
器と、前記容器の内部を減圧または加圧する圧力調整手
段と、前記検査対象物の内部の圧力の経時的な変化に基
づいてリークの有無を検知する検知手段とを備えたこと
を特徴とする。

【００１５】

【作用】本発明では、リーク検査に際して、検査対象物
を容器内に入れてから、その容器を密閉し、検査対象物
の内側の内部空間を検査対象物の外部空間（密閉された
容器内にて検査対象物を取り囲む空間）から独立させて
から、その外部空間のみを加圧もしくは減圧させる。そ
して、検査対象物の内部空間の圧力（「ｇａｇｅ圧」と
もいう）を測定し、その圧力の変化量により検査対象物
のリーク箇所の有無を判定する。

【００１６】より具体的には、検査対象物を容器内に入
れてから、その容器を密閉し、検査対象物の開口部を圧
力の検圧系に接続して、容器の内部において検査対象物
の内部空間を外部空間から完全に独立させたのち、その
外部空間を加圧もしくは減圧させる。このとき、検査対
象物にリーク箇所があった場合は、そのリーク箇所を通
じて外部空間の気体が内部空間に流入、もしくは内部空
間の気体が外部空間に流出する。そして、このようにし
て生じる内部空間の圧力変化を測定して、リーク箇所の
有無を検知する。

【００１７】

【実施例】以下、図面と共に本発明の一実施例について
説明する。

【００１８】図１は、本実施例のリーク検査装置の概略
構成を説明するための図である。

【００１９】図１において１は、内部が中空の検査対象
物（以下、「ワーク」という）であり、このワーク１に
は、その内部に貫通する開口部が１つ以上設けられてい
る。本例におけるワーク１は、内部が中空の長方体でか
つ両端に開口部が設けられている。このワーク１は、密
閉可能な容器２内に収納されて、その容器２を貫通する
検圧管３がワーク１の開口部の１つに接続される。その
ときに、検圧管３が通る容器２の貫通部、および検圧管
３とワーク１との接続口にて洩れが生じないように、そ
れらの部分をシールする。そして、ワーク１の他の開口
部の全てに盲シール４を接続して、それらの開口部を全
て閉塞する。ワーク１に接続した検圧管３の容器２の外
側端部には、検圧管３の開口部を開閉する検圧弁５と圧
力測定装置（検知手段）６の検圧部を接続する。これに
より、容器２の内部において、ワーク１の外側の外部空
間Ｓ₁ と、その内側の内部空間Ｓ₂ は、互いに独立した
空間となる。

【００２０】また、容器２には開口部７が設けられてお
り、その開口部７に管８を介して圧力供給源（圧力調整
手段）２０を接続する。圧力供給源２０は、例えば、加
圧エア等の加圧気体を供給する加圧ポンプ、あるいは真
空ポンプ等を備えており、前者の加圧ポンプを備えたも
のの場合は、管８を通して容器２内に加圧気体を導き入
れて外部空間Ｓ₁ を加圧でき、また、後者の真空ポンプ
を備えたものの場合は、容器２内の気体を吸引して外部
空間Ｓ₁ 内を減圧できることになる。また、管８にはバ
ルブ９が接続されており、これを開閉することによっ
て、容器２内と圧力供給源２０とを接続したり、容器２
内を大気に開放して、容器２内と大気もしくは圧力供給
源２０との間で気体の流入、流出を行う。また、バルブ
９には、検査終了後に容器２内からワーク１を速やかに
取り出せるように、容器２内の圧力を大気に開放する機
能を持たせることもできる。また、図に示すように圧力
調整用の減圧弁１０を設けて、加圧、減圧のコントロー
ルを行うこともできる。

【００２１】しかして、圧力供給源２０によって外部空
間Ｓ₁ を加圧または減圧した状態において、容器１内の
ワーク１にリーク箇所があった場合は、ワーク１のリー
ク箇所からワーク１の内部空間Ｓ₂ に外部空間Ｓ₁ より
気体が流入、もしくは内部空間Ｓ₂ の気体が外部空間Ｓ
₁ へ流出し、ワーク１の内部空間Ｓ₂ の圧力が上昇もし
くは降下する。この内部空間Ｓ₂ の圧力上昇もしくは降
下を圧力測定装置６が検知しリークの発生を判定する。

【００２２】図２に、本実施例のリーク検査装置の具体
的な構成を示す。

【００２３】本構成のリーク検査装置には、容器２の蓋
２ａをアクチュエータ２ｂの伸縮動作によって自動的に
図中の左右方向に開閉させて容器２を密閉させる開閉機
構Ａと、ワーク１の開口部に検圧管３および盲シール４
をアクチュエータ３ａおよび４ａの伸縮動作によって図
中の左右方向に移動させて自動的に接続する開閉機構Ｂ
およびＣが備えられている。さらに、ワーク１の膨張を
抑止すべく、アクチュエータ１１ａの伸縮動作によって
押圧板１１ｂをワーク１の上面を押圧する押圧機構（拘
束手段）Ｄと、ワーク１の側面および下面の位置を規制
してワーク１の位置決めと膨張の抑止機能をもつホルダ
１２が備えられている。

【００２４】検査装置のホルダ１２にセットされたワー
ク１は、アクチュエータ２ｂによって容器２の蓋２ａが
自動的に閉じられることにより、その容器２内に収納さ
れる。それから、アクチュエータ３ａおよび４ａの動作
によって、ワーク１の開口部を検圧管３および盲シール
４でシールし、容器２の内部にて、ワーク１の内部空間
Ｓ₂ を外部空間Ｓ₁ から独立させる。このとき、アクチ
ュエータ１１ａを作動させ、押圧板１１ｂによってワー
ク１の上面を押さえる。そして、バルブ９を開いて容器
２内の外部空間Ｓ₁ 内を加圧もしくは減圧する。加圧も
しくは減圧による外部空間Ｓ₁ の圧力が検査上の設定値
に到達してから、検圧弁５を閉じる。それから、一定時
間の圧力変化を圧力測定装置６により測定し、その圧力
変化の程度が所定の基準値の範囲をはずれた場合は、ワ
ーク１にリーク箇所があると判定する。

【００２５】このように、本発明では、ワークのリーク
検査に際して、ワーク１の内部空間Ｓ₂ を大気圧（測定
環境の室内気圧）の状態で外部空間Ｓ₁ と遮断し、その
外部空間Ｓ₁ のみを加圧もしくは減圧させるため、内部
空間Ｓ₂ 内の圧力変化の測定を大気圧近傍の範囲にて行
うことができる。そのため、圧力測定装置６は、測定範
囲が０〜数ｍｍＡｑのものでもよく、極めて微少な圧力
（１ｍｍＡｑ以下）を検出する測定器を使用することが
可能となり、短時間で高精度なリーク検査が行えること
になる。

【００２６】さらに、ワーク１を検査装置の容器２内に
収納してリーク検査を行うため、周囲の温度変化の影響
を受けにくい。また、外部空間Ｓ₁ を真空ポンプ等を備
え圧力供給源２０によって減圧してリーク検査を行う場
合は、ワーク１と、その周囲の気体との間に温度差があ
ったとしても、外部空間Ｓ₁ の気体そのものが除去され
るためにワーク１が断熱されることになり、温度変化の
外乱をなくした正確な検査が実施できることになる。

【００２７】また、ワーク１の周面を押圧機構Ｄおよび
ホルダ１２によって拘束することにより、ワーク１の外
部空間Ｓ₁ を減圧した場合におけるワーク１の膨張を抑
止して、ワーク１の体積変化により外乱をなくすことが
できる。

【００２８】（リーク検査の実施例）本発明によるリー
ク検知装置を用い、外部空間Ｓ₁ を減圧することによる
リーク検査の実施例について説明する。

【００２９】測定対象のワーク１として、白血球除去フ
ィルタ（商品名；セパセル（内容積１０ｃｍ³ ））を用
い、リーク検査を実施した。比較のため、従来の検査方
法である加圧式（マスター使用）の市販機を使用しての
リーク検査も実施した。

【００３０】使用したワーク１は、水中での気泡観察に
より１ｋｇ／ｃｍ² （ｇａｇｅ圧）の加圧のもとで洩れ
量が、ワークＡ … １．７５×１０^-4ｃｍ³ ／秒ワークＢ … ０．９５×１０^-4ｃｍ³ ／秒となる２つのワークＡ，Ｂを用意した。

【００３１】従来の加圧式の市販機を用いて、リーク検
査に、加圧（１ｋｇ／ｃｍ² （ｇａｇｅ圧）時間） … ５秒平衡（マスターとワークの圧力を平衡させる（時間）） … ８秒検出（差圧測定）時間 … １０秒の合計２３秒の時間をかけた。

【００３２】一方、本発明によるリーク検知装置では、
リーク検査に、減圧（１ｔｏｒｒ以下）開始後検出開始までの時間 … ２秒検出（ワークの内圧測定）時間 … ４秒の合計６秒の時間をかけた。

【００３３】リーク検査では、圧力変化ΔＰ（検出開始
時間の圧力Ｐ₀ と検出終了時の圧力Ｐ₁ との差の絶対
値）が、基準の値（水中リーク検査で洩れたワークのΔ
Ｐの値などにより決められる値）より大きければリーク
有り、小さければリーク無しと判定される。今回の試験
においては、基準の値０．５ｍｍＡｑとし、そのときの
判定精度（［判定が正しい回数］／「検査回数」×１０
０（％））を比較した。リーク検査は、５回繰り返して
実施した。その結果を下表１に示す。

【００３４】

【表１】

【００３５】ΔＰの値は、検査機が外乱（ワークやマス
ターおよび測定機周囲の温度変化、ワークやマスターの
体積変化）を受けると、リークによるワーク内部への気
体の流入もしくはワーク内部からの気体の流出による圧
力変化の値に、外乱による圧力変化の値が加減されて、
正確なリーク有り無しの判定が困難になる。

【００３６】表１に示す結果から、本発明によるリーク
検査が市販機よりも短時間にかつ正確に実施できること
が確認された。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のリーク検
知方法および装置は、検査対象物のリーク有無を短時間
で簡易に検知することができ、しかも、検査対象物の温
度や検査対象物の周囲の環境温度の変化等の影響を受け
にくくて、正確な検知が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のリーク検査装置の概要構成図である。

【図２】本発明のリーク検査装置の具体的な構成例の説
明図である。

【符号の説明】

１ワーク（検査対象物）２容器５検圧弁６圧力測定装置（検知手段）２０圧力供給源（圧力調整手段）Ｄ拘束手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内部が中空の検査対象物を容器内に入れ
てから該容器を密閉し、その後、該容器内を減圧もしく
は加圧させてから、前記検査対象物の内部の圧力変化を
測定してリークの有無を検知することを特徴とするリー
ク検知方法。
【請求項２】中空の検査対象物を内部に収納可能かつ
該内部を密閉可能な容器と、前記容器の内部を減圧または加圧する圧力調整手段と、前記検査対象物の内部の圧力の経時的な変化に基づいて
リークの有無を検知する検知手段とを備えたことを特徴
とするリーク検知装置。
【請求項３】前記容器の内部に、前記検査対象物の外
周部を拘束してその膨張を阻止する拘束手段を備えたこ
とを特徴とする請求項２に記載のリーク検知装置。