特開 2024-25035 ガスリークテストのためのファン配置調節方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024025035

(43)【公開日】2024-02-26

(54)【発明の名称】ガスリークテストのためのファン配置調節方法

(51)【国際特許分類】

   G01M 3/20 20060101AFI20240216BHJP

【ＦＩ】

G01M3/20 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022128128

(22)【出願日】2022-08-10

(71)【出願人】

【識別番号】390019035

【氏名又は名称】株式会社フクダ

(74)【代理人】

【識別番号】110003340

【氏名又は名称】弁理士法人湧泉特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】増田 貞叔

(72)【発明者】

【氏名】武田 弘行

【テーマコード（参考）】

2G067

【Ｆターム（参考）】

2G067AA01

2G067AA21

2G067CC11

2G067DD02

(57)【要約】

【課題】 ガスリークテストにおいて、テスト対象が大型、複雑な形状でも、計測の再現性を確保する。
【解決手段】
ガスリークテストでは、テスト対象Ｗを所定位置にセットしてチャンバ３０を密閉し、テスト対象Ｗにトレーサガスを供給し、チャンバ３０内に配置されたファン３５でチャンバ３０内の空気を撹拌することによりテスト対象Ｗからチャンバ３０内に漏出するトレーサガスを拡散させ、ガス計測器５２によりチャンバ３０内の空気中のトレーサガスを計測し、テスト対象Ｗの良否を判定する。このガスリークテストのための準備段階として、ファン配置調節工程を実行する。チャンバ３０内にテスト対象Ｗと同一構成の漏れの無いモデル対象Ｗｓをセットし、疑似漏れ器６０をモデル対象Ｗｓの複数の部位Ｐ１～Ｐ４の近傍に順次配置する。上記ガスリークテストと同様の工程を実行し、疑似漏れ器６０からトレーサガスを漏出させて、複数の部位Ｐ１～Ｐ４毎の計測値を得、これら計測値に基づきファン３５の配置を調節する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

チャンバ内に中空のテスト対象を所定位置にセットして前記チャンバを密閉し、前記テスト対象にトレーサガスを供給し、前記チャンバ内に配置された少なくとも１つのファンにより前記チャンバ内の空気を撹拌することにより前記テスト対象から前記チャンバ内に漏出するトレーサガスを拡散させ、前記チャンバに接続されたガス計測器により前記チャンバ内の空気中のトレーサガスを計測し、計測値が閾値を超える場合には前記テスト対象に欠陥ありと判断するガスリークテストのための準備段階として、
前記チャンバ内に、前記テスト対象と同一構成の漏れの無いモデル対象を前記所定位置にセットするとともに、疑似漏れ器を前記モデル対象における選択された複数の部位の近傍に順次配置し、前記複数の部位毎に、前記疑似漏れ器から前記トレーサガスを前記チャンバ内に漏出させ、前記ファンにより前記チャンバ内の空気の撹拌し、前記ガス計測器により前記トレーサガスを計測し、前記複数の部位毎の計測値に基づき、前記ファンの配置を調節することを特徴とする方法。

【請求項2】

前記ファンの配置の調節が、ファンの風量、向き、位置、台数の少なくとも１つの調節を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記ファンが前記チャンバ内に複数配置されることを特徴とする請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記疑似漏れ器が、前記モデル対象の内部空間と前記モデル対象外の通路手段を介して連通し、前記モデル対象内のトレーサガスを、前記通路手段を介して前記疑似漏れ器から漏出させることを特徴とする請求項２に記載の方法。

【請求項5】

前記通路手段がフレキシブル管を含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。

【請求項6】

前記チャンバには主カプラと副カプラが設けられ、トレーサガス源から延びるガス供給通路は下流側で前記主カプラに接続される主通路部と前記副カプラに接続される副通路部に分岐され、前記主カプラには前記チャンバ内で前記モデル対象が接続され、前記副カプラには前記チャンバ内で前記フレキシブル管を介して前記疑似漏れ器が接続されることを特徴とする請求項５に記載の方法。

【請求項7】

前記疑似漏れ器は、前記モデル対象の外面に仮止め手段により着脱可能に仮止めされることを特徴とする請求項４～６のいずれかに記載の方法。

【請求項8】

前記モデル対象の選択された複数の外面に前記疑似漏れ器を装着し、前記疑似漏れ器の漏れ通路と前記モデル対象の壁に形成された穴とを連通させ、前記モデル対象内のトレーサガスを、前記モデル対象の前記穴と前記疑似漏れ器の前記漏れ通路を介して、前記チャンバ内に漏出させることを特徴とする請求項２に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、水素等のトレーサガスを用いたリークテストのために、チャンバ内のファンの配置を調節する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に開示されたガスリークテスト方法では、大気圧のチャンバ内に中空のテスト対象を配置し、このテスト対象に水素等のトレーサガスを供給し、チャンバに接続されたガス計測器により、テスト対象からチャンバ内の空気中に漏出したトレーサガスを計測し、計測値が閾値を超える場合には前記テスト対象に欠陥ありと判断する。

【0003】

特許文献１のガスリークテスト方法では、チャンバ内が大気圧であるため、高い強度を必要とせず装置を低コストで製造することができるが、漏出したトレーサガスの拡散が不十分であるため短時間で精度良くトレーサガスを計測できない。そのため、チャンバ内に配置されたファンにより前記チャンバ内の空気を撹拌することにより、前記テスト対象から漏出したトレーサガスの拡散を促進している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開昭５５－４０９０７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１の方法では、テスト対象が小型で単純な形状の場合には、トレーサガスの拡散が良好に行われるため、テスト対象の欠陥の位置（トレーサガスの漏出位置）に拘わらず、計測値を短時間で欠陥の大きさに応じた計測値を得ることができる（計測の再現性を確保できる）。しかし、テスト対象が大きい場合や複雑な形状の場合には、ファンの配置によって、テスト対象の複数の欠陥位置から漏出したトレーサガスの拡散の仕方が大きく異なり、欠陥の大きさが同じでもガス計測器の計測値が異なることがある（計測の再現性を確保できない）。その結果、テスト対象の良否の誤判定を招くおそれがある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は上述の課題を解決するためになされたものであり、チャンバ内に中空のテスト対象を所定位置にセットして前記チャンバを密閉し、前記テスト対象にトレーサガスを供給し、前記チャンバ内に配置された少なくとも１つのファンにより前記チャンバ内の空気を撹拌することにより前記テスト対象から前記チャンバ内に漏出するトレーサガスを拡散させ、前記チャンバに接続されたガス計測器により前記チャンバ内の空気中のトレーサガスを計測し、計測値が閾値を超える場合には前記テスト対象に欠陥ありと判断するガスリークテストのための準備段階として、
前記チャンバ内に、前記テスト対象と同一構成の漏れの無いモデル対象を前記所定位置にセットするとともに、疑似漏れ器を前記モデル対象における選択された複数の部位の近傍に順次配置し、前記複数の部位毎に、前記疑似漏れ器から前記トレーサガスを前記チャンバ内に漏出させ、前記ファンにより前記チャンバ内の空気の撹拌し、前記ガス計測器により前記トレーサガスを計測し、前記複数の部位毎の計測値に基づき、前記ファンの配置を調節することを特徴とする。
この方法によれば、テスト対象が大型または複雑であり、テスト対象の欠陥の位置（トレーサガスの漏出位置）が異なっても、ファンの配置の調節によりトレーサガスを良好に拡散することができる。その結果、ガスリークテストにおいて、テスト対象の欠陥の位置（トレーサガスの漏出位置）に拘わらず、欠陥に応じた計測値を得ることができ（再現性を確保でき）、テスト対象の良否を正確に判定することができる。

【0007】

前記ファンの配置の調節が、ファンの風量、向き、位置、台数の少なくとも１つの調節を含む。好ましくは、前記ファンは前記チャンバ内に複数配置される。

【0008】

一態様では、前記疑似漏れ器が、前記モデル対象の内部空間と前記モデル対象外の通路手段を介して連通し、前記モデル対象内のトレーサガスを、前記通路手段を介して前記疑似漏れ器から漏出させる。
この方法によれば、疑似漏れ器の近傍の部位でモデル対象の漏れを擬制するので、モデル対象に加工を施さずにファン配置を調節することができる。

【0009】

好ましくは、前記通路手段がフレキシブル管を含む。この方法によれば、疑似漏れ器をモデル対象の異なる複数部位に順次移す作業を円滑に行うことができる。

【0010】

さらに好ましくは、前記チャンバには主カプラと副カプラが設けられ、トレーサガス源から延びるガス供給通路は下流側で前記主カプラに接続される主通路部と前記副カプラに接続される副通路部に分岐され、前記主カプラには前記チャンバ内で前記モデル対象が接続され、前記副カプラには前記チャンバ内で前記フレキシブル管を介して前記疑似漏れ器が接続される。

【0011】

さらに好ましくは、前記疑似漏れ器は、前記モデル対象の外面に仮止め手段により着脱可能に仮止めされる。

【0012】

他の態様では、前記モデル対象の選択された複数の外面に前記疑似漏れ器を装着し、前記疑似漏れ器の漏れ通路と前記モデル対象の壁に形成された穴とを連通させ、前記モデル対象内のトレーサガスを、前記モデル対象の前記穴と前記疑似漏れ器の前記漏れ通路を介して、前記チャンバ内に漏出させる。
この方法によれば、モデル対象から直接トレーサガスを漏出させるので、通路構成を簡略化することができる。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、テスト対象が大型または複雑であっても、テスト対象から漏出するトレーサガスを、テスト対象の欠陥位置に係わらず再現性良く計測でき、テスト対象の良否を正確に判定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の第１実施形態に係るファン配置調節方法を実行可能なガスリークテスト装置の概略構成図である。

【図2】同第１実施形態のファン配置調節方法を示すチャンバ内部の概略図である。

【図3】本発明の第２実施形態に係るファン配置調節方法を示す図２相当図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明方法の第１実施形態を、図面を参照しながら説明する。
＜ガスリークテスト装置の構成＞
最初に、本発明方法が適用されるガスリークテスト装置を、図１を参照しながら説明する。ガスリークテスト装置は、ガス供給通路１０と、ガス供給通路１０の上流端に接続されたトレーサガス源２０と、ガス供給通路１０の下流端に接続されたチャンバ３０を備えている。

【0016】

トレーサガス源２０は、ガスボンベ２１と、ボンベ側レギュレータ２２と、元栓２３とを有している。ガスボンベ２１には、水素５％、窒素９５％の加圧トレーサガスが充填されている。ガス供給通路１０には、テスト圧レギュレータ１１と常閉の供給弁１２と圧力スイッチ１３が上流側から下流側に向かって順に設けられている。

【0017】

ガス供給通路１０には、供給弁１２の下流側に排気通路４０が接続されている。排気通路４０は第１分岐部４１と第２分岐部４２を有し、第１分岐部４１には常閉の第１排気弁４３が設けられ、第２分岐部４２には常閉の第２排気弁４４と真空ポンプ４５が設けられている。ガス供給通路１０の下流端は、主通路部１５と副通路部１６に分岐されている。

【0018】

チャンバ３０は開閉可能であり、側壁に主カプラ３１と副カプラ３２を有している。主カプラ３１にはガス供給通路１０の主通路部１５が接続され、副カプラ３２には副通路部１６が接続されている。

【0019】

チャンバ３０内には、内部通路３３が配置され、この内部通路３３の一端が主カプラ３１に接続されている。チャンバ３０内には、密閉空間を有する中空のテスト対象Ｗが所定位置にセットされるようになっている。テスト対象Ｗは内部通路３３の他端に着脱可能に接続される。さらにチャンバ３０内には、複数のファン３５が配置されている。

【0020】

後述するファン配置調節工程では、チャンバ３０内に後述する疑似漏れ器６０が配置され、この疑似漏れ器６０がフレキシブル管６５を介して副カプラ３２に接続されるが、通常のガスリークテスト工程では、疑似漏れ器６０はチャンバ３０内に配置されず、フレキシブル６５が副カプラ３２に接続されないので、副カプラ３２は閉鎖状態にある。

【0021】

チャンバ３０には、さらに計測用カプラ３６が設けられている。この計測用カプラ３６には、計測通路５０の上流端が接続されている。この計測通路５０には、常閉の計測弁５１が設けられ、下流端には水素を計測するガス計測器５２が接続されている。計測弁５１とガス計測器５２との間には洗浄通路５５が接続されている。この洗浄通路５５には常開の洗浄弁５６が設けられている。

【0022】

＜通常のガスリークテスト工程＞
最初に通常のガスリークテスト工程について説明する。この工程では、疑似漏れ器６０とフレキシブル管６５はチャンバ３０内に配置されない。テスト対象Ｗをチャンバ３０内の所定位置にセットするとともに、内部通路３３に接続し、チャンバ３０を密閉する。チャンバ３０内の空気は大気圧である。

【0023】

次に、図示しないコントローラのシーケンス制御により、以下のガスリークテスト工程を実行する。供給弁１２を開き、テスト対象Ｗにテスト圧のトレーサガスを供給する。所定時間経過時点で、テスト対象Ｗ内の圧力がテスト圧に達したことを圧力スイッチ１３で確認し、供給弁１２を閉じて所定時間待機する。

【0024】

上記待機時間において、ファン３５により、チャンバ３０内の空気を撹拌する。テスト対象Ｗに欠陥がある場合には、テスト対象Ｗ内のトレーサガスがチャンバ３０内に漏出され、上記ファン３５による撹拌によりチャンバ内３０を拡散する。なお、ファン３５の稼働は、後述の計測段階でも継続するのが好ましい。また、待機時間前から稼働を開始してもよい。

【0025】

上記待機時間の終了時点から所定時間計測を実行する。すなわち、洗浄弁５６を閉じ計測弁５１を開く。これにより、チャンバ３０内の空気がガス計測器５２に内蔵された常時駆動のポンプによりガス計測器５２へと送られる。テスト対象Ｗに欠陥がありトレーサガスがチャンバ３０内の空気に拡散して場合には、トレーサガス中の水素がガス計測器５２により計測される。ガス計測器５２の計測値はコントローラに送られる。コントローラでは計測値が閾値を超えた場合にはテスト対象Ｗに欠陥ありと判断し、閾値以下の場合には良品と判断する。

【0026】

計測終了後に計測弁５１を閉じ洗浄弁５６を開く。これにより、大気中の空気が洗浄通路５５を経てガス計測器５２を通過することにより、ガス計測器５２が洗浄される。

【0027】

上記洗浄工程とほぼ同時期に第１排気弁４３を開くことにより、テスト対象Ｗ内のトレーサガスが排気通路４０の第１分岐部４１を経て屋外に排出される。さらに第１排気弁４３を閉じ第２排気弁４４を開くことにより、テスト対象Ｗ内のトレーサガスが真空ポンプ４５により吸引され排気通路４０の第２分岐部４２を経て屋外に排出される。

【0028】

上記のガスリークテストが終了した後、チャンバ３０が開かれテスト対象Ｗが搬出され、新たなテスト対象Ｗが内部通路３３に接続されてガスリークテストが再開される。

【0029】

＜ファン配置調節工程＞
上述したガスリークテストでは、チャンバ３０の内圧が略大気圧であるため、チャンバ３０に高い強度が要求されず、装置の製造コストを抑えることができる。ファン３５はチャンバ３０内の空気を撹拌し、テスト対象Ｗの欠陥から漏出したトレーサガスの濃度を均一にする役割を担っている。これにより、テスト対象Ｗのどの部位に欠陥があっても、ガス計測器５２が欠陥の大きさに対応して再現性良く水素ガスを計測できる。しかし、テスト対象Ｗは図１に概略的に示すような単純な形状のものばかりではない。例えばテスト対象Ｗが大型である場合や複雑な形状である場合、ファン３５の配置によっては、トレーサガスが均一に拡散せず、欠陥の大きさが同じでも（すなわちトレーサガスの漏出量が同じでも）、計測値が異なってしまうことがある。
そこで、上記通常のガスリークテストに先立ち、その準備段階として各種形状のテスト対象Ｗ毎に、ファン３５の配置を最適化して再現性を向上させる。

【0030】

図２に示すように、ファン配置調節工程では、既知のオリフィス（漏れ通路）を有する疑似漏れ器６０を、フレキシブル管６５を介して副カプラ３２に接続する。テスト対象の良品サンプル、すなわちテスト対象と同一構成で漏れの無いことを確認したモデル対象Ｗｓを、通常のガスリークテスト工程と同様にチャンバ３０内の所定位置にセットするとともに、内部通路３３に接続する。

【0031】

モデル対象Ｗｓには、複数の部位Ｐ１～Ｐ４を予め選択しておく。これら部位Ｐ１～Ｐ４は、欠陥の発生しやすい部位であってもよいし、トレーサガスが漏出したときに拡散しづらい部位であってもよい。
疑似漏れ器６０は、部位Ｐ１～Ｐ４の近傍に順次配置する。本実施形態では、テープ（仮止め手段）でこれら部位Ｐ１～Ｐ４の外面に仮止めする。例えば最初のファン位置調節工程では疑似漏れ器６０を部位Ｐ１に設置する。

【0032】

モデル対象Ｗｓと疑似漏れ器６０の設置が完了したら、チャンバ３０を密閉し、コントローラにより通常のガスリークテスト工程と同じシーケンス制御を実行する。供給弁１２（図１参照）が閉じた後の待機段階において、トレーサガスは、モデル対象Ｗｓから直接チャンバ３０内に漏出されないが、内部通路３３，主通路部１５，副通路部１６，フレキシブル管６５からなる通路手段を経て、疑似漏れ器６０のオリフィスからチャンバ３０内に漏出される。この疑似漏れ器６０からのトレーサガスの漏出は、モデル対象Ｗｓにおいて疑似漏れ器６０が装着された部位Ｐ１からの漏出を擬制する。漏出されたトレーサガスはファン３５により拡散される。この疑似漏れに起因したトレーサガスがガス計測器５２で計測される。

【0033】

上記計測値が既知の疑似漏れ器６０の予測漏出量とチャンバ３０の容積等から導かれる予測計測値と許容範囲内で一致するか否かを判断する。一致しない場合には、ファン３５の配置を調節する。ファン３５の配置の調節は、ファン３５の風量、向き、位置、台数の少なくとも１つの調節を含む。例えば、部位Ｐ１に最も近いファン３５の位置、向き、風量等を調節したり、部位Ｐ１の近くにファン３５を新たに設置したりする。調節後に再度同様の工程を繰り返す。ガス計測器５２の計測値が予測計測値と許容範囲内で一致した場合には、部位Ｐ１でのファン３５の配置調節を完了する。

【0034】

次に、疑似漏れ器６０をモデル対象Ｗｓの部位Ｐ２、Ｐ３，Ｐ４に順次移し替えて仮止めし、同様のファン配置調節工程を実行し、ファン３５の配置を最適化する。疑似漏れ器６０はフレキシブル管６５に接続されているので、これら移し替えを円滑に行うことができる。

【0035】

上記のように、テスト対象Ｗが大型であったり複雑な形状であったりしても、上述のようにファン３５の配置を調節することにより、ガスリークテスト工程において、テスト対象Ｗの漏出位置に係わらずトレーサガスを均一に拡散するようにファン３５の配置が最適化されるため、テスト対象Ｗの異なる位置での欠陥により生じるトレーサガスの計測値を、欠陥の大きさ（トレーサガスの漏出量）と対応させることができ、再現性を確保できる。その結果、テスト対象Ｗの良否を正確に判定することができる。
本実施形態では、モデル対象Ｗｓに加工を施さずに済む。

【0036】

＜第２実施形態＞
次にファン配置調節工程の第２実施形態について説明する。
図２に示す第１実施形態では、疑似漏れ器６０のオリフィスが、内部通路３３，主通路部１５，副通路部１６，フレキシブル管６５からなる通路手段を介してモデル対象Ｗｓに連なっている。これに対して、図３に示す第２実施形態では、ガス供給通路１０の下流端は分岐されず主カプラ３１に接続されている。副通路部１６，フレキシブル管６５がなく、疑似漏れ器６０はモデル対象Ｗｓの外面に直接気密をなして接着等の手段で取り付けられる。疑似漏れ器６０のオリフィスが、モデル対象Ｗｓの壁に形成された穴（図示しない）を介してモデル対象Ｗｓの内部空間に連なっている。本実施形態では疑似漏れ器６０がモデル対象Ｗｓ外の通路手段を介さずにモデル対象Ｗｓに連なるので、第２実施形態に比べて通路構成を簡略化することができる。

【0037】

モデル対象Ｗｓの部位Ｐ１～Ｐ４の全てに予め穴が形成され、１つの部位についてファン配置調節を行う場合にはこの部位に疑似漏れ器６０を装着し、他の部位を図示しない閉塞手段で閉塞する。ガス供給通路１０からのトレーサガスは、内部通路３３を経てモデル対象Ｗｓに供給される。モデル対象Ｗｓのトレーサガスは、疑似漏れ器６０を経てチャンバ３０に漏出される。他は第１実施形態と同様であるから説明を省略する。

【0038】

第２実施形態において、モデル対象Ｗｓを選択された部位Ｐ１～Ｐ４の数だけ用意し、各モデル対象Ｗｓは異なる部位Ｐ１～Ｐ４の１つにそれぞれ穴を有し、これら部位に疑似漏れ器６０を装着してもよい。この場合、各部位毎のファン配置調節工程毎にモデル対象Ｗｓを交換する。

【0039】

本発明は、上記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改変をなすことができる。
トレーサガスとしてヘリウムを含むガスを用いてもよい。疑似漏れ器の漏れ通路は薄板に形成されたピンホールでもよい。
ファンは１つでもよい。この場合、ファンの風量、向き、位置のうちの少なくとも１つが調節される。

【産業上の利用可能性】

【0040】

本発明は、ガスリークテスト方法に適用できる。

【符号の説明】

【0041】

１０ ガス供給通路
１１ 主通路部
１２ 副通路部
２０ トレーサガス源
３０ チャンバ
３１ 主カプラ
３２ 副カプラ
３５ ファン
５２ ガス計測器
６０ 疑似漏れ器
６５ フレキシブル管（通路手段）
Ｗ テスト対象
Ｗｓ モデル対象

【図1】

【図2】

【図3】