(57)【要約】【課題】  本発明は、任意の被検査物に対して超微細な孔等の欠陥部からの気体流出漏れを、簡易な構成により、飛躍的に高い性能を有す検査が安定して迅速に行えることを課題とする。【解決手段】  被検査物４の欠陥部３２から洩れた気体により生成される超音波に基づいて被検査物の洩れ判定を行う。前記被検査物４の少なくとも被測定部分の外面４ｃまたは内面４ｄに液体被膜３１ａを構成する。その後に、被検査物の内部または外部に加圧気体を供給し、欠陥部から漏れる加圧気体が前記液体被膜を破裂した際に発生する超音波を、超音波受信装置６で受信し、その受信された超音波に基づいて被検査物の洩れ判定を行う。【選択図】  図２
2008232980.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査物の欠陥部から洩れた気体により生成される超音波に基づいて被検査物の洩れ判定を行う超音波検査方法であって、
被検査物の内外面の一方に、液体被膜を構成した後に、被検査物の内部と外部との気体に圧力差を生じさせ、その気体の圧力差により欠陥部から漏れる気体で前記液体被膜を破裂させ、液体被膜の破裂の際に発生する超音波を、超音波受信装置で受信することにより、超音波に基づいて被検査物の洩れ判定を行うことを特徴とする超音波検査方法。
【請求項２】
被検査物の欠陥部から洩れた気体により生成される超音波に基づいて被検査物の洩れ判定を行う超音波検査方法であって、
前記被検査物の少なくとも被測定部分の外面に液体被膜を構成した後に、被検査物の内部に加圧気体を供給し、欠陥部から漏れる加圧気体が前記液体被膜を破裂した際に発生する超音波を、超音波受信装置で受信し、その受信された超音波に基づいて被検査物の洩れ判定を行うことを特徴とする超音波検査方法。
【請求項３】
被検査物の内部に加圧気体を供給する圧縮気体供給装置と、被検査物から発する超音波を受信する超音波受信装置と、前記超音波受信装置で受信された超音波に基づいて被検査物の洩れ判定を行う解析装置とを備えた超音波検査システムにおいて、
前記被検査物の少なくとも被測定部分の外面に液体被膜を構成する手段と、被膜が構成された被検査物を着脱自在に固定する固定装置とを備え、欠陥部から漏れる気体が前記液体被膜を破裂した際に発生する超音波を超音波受信装置で受信し、その受信された超音波に基づいて被検査物の洩れ判定を行うことを特徴とする超音波検査システム。
【請求項４】
被検査物の外部に加圧気体を供給する圧縮気体供給装置と、被検査物から発する超音波を受信する超音波受信装置と、前記超音波受信装置で受信された超音波に基づいて被検査物の洩れ判定を行う解析装置とを備えた超音波検査システムにおいて、
前記被検査物の少なくとも被測定部分の内面に液体被膜を構成する手段と、被膜が構成された被検査物を着脱自在に固定する固定装置とを備え、欠陥部から漏れる気体が前記液体被膜を破裂した際に発生する超音波を超音波受信装置で受信し、その受信された超音波に基づいて被検査物の洩れ判定を行うことを特徴とする超音波検査システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タンク等の容器や、バルブ等の配管用具のような被検査物等の漏れ試験に用いられる超音波検査方法およびそのシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
タンク等の容器や、バルブ等の配管用具のような被検査物に欠陥部（微小な孔等のリーク部位）がなく、被検査物が充分に密閉されているか否かを調べる、いわゆる洩れ試験を行う装置として、気密式漏れ試験装置、水没式の洩れ試験装置、ヘリウム式の洩れ試験装置および超音波を利用した洩れ試験装置（「超音波洩れ試験装置」と称する。）が知られている。
【０００３】
この超音波洩れ試験装置による検査は、被検査物内に圧縮空気（加圧気体）を充填し、この容器に欠陥部が存在する場合、その欠陥部から漏れる空気によって生成される超音波を、超音波検知装置で検知し、漏れの存在を判定するものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
前記水没式の洩れ試験装置による検査は、被検査物の内部に圧縮空気を充填し密封して水没させ、被検査物の欠陥部から漏れる気泡の発生状況から検査を行うものである。
【０００５】
前記ヘリウム式の洩れ試験装置による検査は、検査品の内部を真空にしてヘリウムにより漏れ検査を行うものである。
【特許文献１】特開２０００−１４６７４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記特許文献１に記載の超音波洩れ試験装置は、容器に充填された空気が漏れる際に発生する超音波を検出する構成である。そのため、欠陥部が微小な孔である場合には漏れが微量であるため、漏れの検出が困難となる欠点があった。
【０００７】
すなわち、超音波洩れ試験装置は、被検査物の欠陥部から空気が流出する際に、その欠陥部のリーク部位と流出空気との間において摩擦作用が生じ、そのときに音（超音波）が生成されるもので、リーク部位が存在することと、音を発生させるための媒体としての空気が流出することによって発生する言わば物理的現象による音の発生を感知させる技術である。
【０００８】
超音波洩れ試験装置は、かかる現象に基づいて漏れを検知するため、空気の流出漏れ量等の物理現象の発生状態によって当然感知できる時と、感知できない時が生じることとなり、空気の流出漏れ量が所定量以上の場合に限って感知できるものであり、それを下回る微量な漏れ以下の場合には、従来の超音波洩れ試験装置では感知できない。例えば、欠陥部の微小な孔が１０μ以下の場合には、空気の流出漏れ量が所定量以下となり、前記従来の超音波洩れ試験装置での漏れ判定は困難である。
【０００９】
前記水没式の洩れ試験装置は、水没された被検査物から漏れる気泡を検出するため、微量な漏れとなると水圧が作用するため、気泡が発生し難く、また、発生しても時間がかかるため、迅速に漏れ検査を行うことができない欠点がある。
【００１０】
ヘルウム式漏れ検査は、精度の良い検査が行えるものの、検査装置が高価であり、また、検査に要するヘリウムも高価で工数のかかる煩雑な作業が必要となる問題があった。
【００１１】
本発明は、任意の被検査物に対して超微細な孔等の欠陥部からの気体流出漏れを、簡易な構成により、飛躍的に高い性能を有す検査が安定して迅速に行えることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、前記課題を解決するために超音波検査方法およびそのシステムとしてなされたもので、超音波検査方法としての特徴は、被検査物の欠陥部から洩れた気体により生成される超音波に基づいて被検査物の洩れ判定を行う超音波検査方法である。そして、被検査物の内外面の一方に、液体被膜を構成した後に、被検査物の内部と外部との気体に圧力差を生じさせ、その気体の圧力差により欠陥部から漏れる気体で前記液体被膜を破裂させ、液体被膜の破裂の際に発生する超音波を、超音波受信装置で受信することにより、超音波に基づいて被検査物の洩れ判定を行う。
【００１３】
また、前記被検査物の少なくとも被測定部分の外面に液体被膜を構成した後に、被検査物の内部に加圧気体を供給し、欠陥部から漏れる加圧気体が前記液体被膜を破裂した際に発生する超音波を、超音波受信装置で受信し、その受信された超音波に基づいて被検査物の洩れ判定を行う。
【００１４】
本発明の超音波検査システムとしての特徴は、被検査物の内部に加圧気体を供給する圧縮気体供給装置と、被検査物から発する超音波を受信する超音波受信装置と、前記超音波受信装置で受信された超音波に基づいて被検査物の洩れ判定を行う解析装置とを備えている。そして、前記被検査物の少なくとも被測定部分の外面に液体被膜を構成する手段と、被膜が構成された被検査物を着脱自在に固定する固定装置とを備え、欠陥部から漏れる気体が前記液体被膜を破裂した際に発生する超音波を超音波受信装置で受信し、その受信された超音波に基づいて被検査物の洩れ判定を行う。
【００１５】
また、被検査物の外部に加圧気体を供給する圧縮気体供給装置と、被検査物から発する超音波を受信する超音波受信装置と、前記超音波受信装置で受信された超音波に基づいて被検査物の洩れ判定を行う解析装置とを備えている。そして、前記被検査物の少なくとも被測定部分の内面に液体被膜を構成する手段と、被膜が構成された被検査物を着脱自在に固定する固定装置とを備え、欠陥部から漏れる気体が前記液体被膜を破裂した際に発生する超音波を超音波受信装置で受信し、その受信された超音波に基づいて被検査物の洩れ判定を行うことにある。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、被検査物の内面または外面に液体被膜を構成し、被検査物の内外の圧力差により欠陥部がら漏れる気体により液体被膜を破裂させ、その際に生成される音を大きくできるので、任意の被検査物に対して微細な孔等の欠陥部からの気体流出漏れを、簡易な構成により検知でき、飛躍的に高い性能を有す検査が安定して迅速に行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１〜図７は本発明の実施の形態を示し、先ず、本発明の超音波検査システムを構成する超音波洩れ試験装置の実施の形態について説明する。
【００１８】
図１および図２に示すように、超音波洩れ試験装置１は、超音波検出ユニット２、判定装置３を備えている。超音波検出ユニット２は、被検査物４の内部に加圧気体（例えば、圧縮空気）を供給するコンプレッサー等の圧縮気体供給装置５、被検査物４から発生する超音波を受信する超音波受信装置６、被検査物４を所定の位置に着脱自在に固定する固定装置２０等から構成されている。
【００１９】
なお、超音波検出ユニット２は、ゴム製や、樹脂製のシールド（図示せず）に囲まれており、このシールドにより外部から飛散してくる超音波、つまり、バックグラウンドとなる超音波を遮断するようになっている。
【００２０】
ここで、超音波洩れ試験装置１による洩れ試験の対象となる被検査物４として、タンク、缶等の容器、バルブ等の配管用具等が挙げられるが、これらに特に限定されず、自動車用部品や家電用部品のような各種部品であってもよい。本実施の形態は、被検査物４を、図３に示すように、上下に開放部分４ａ，４ｂを有する円筒状のものを例示している。
【００２１】
判定装置３は、超音波受信装置６と接続されており、超音波受信装置６で受信された超音波に基づいて被検査物４の洩れ判定を行う。具体的には、超音波受信装置６により超音波が受信された場合には、被検査物４に洩れがあり、この被検査物４は「不良品」であると判定される。逆に、超音波受信装置６により超音波が受信されなかった場合には、被検査物４に洩れがなく、この被検査物４は「良品」であると判定される。そして、このような洩れ判定に基づいて被検査物４が「良品」か「不良品」かに選別される。
【００２２】
固定装置２０は、被検査物４を所定の位置に固定するためのものである。この固定装置２０は、図２に示すように、圧縮気体供給装置５が内蔵される架台２１に、ガイド用の支柱２２ａ，２２ｂが立設されている。各支柱２２ａ，２２ｂには、ガイド用のブシュ２１ａ，２１ｂを介して上側のホルダ部材２３が昇降自在に設けられている。
【００２３】
架台２１の上面に設けられた下側のホルダ部材２４の上面と、上側のホルダ部材２３の下面には、互いに対向する上下の樹脂製のシール部材２７、２８が固定されている。シール部材２７、２８は、被検査物４の上下の開放部分４ａ，４ｂを密閉し、シール性（密閉性）を確保するために設けられている。
【００２４】
上側のホルダ部材２３の上面側には、プレス部材２５が配設されている。このプレス部材２５を用いて、上下のホルダ部材２３，２４により被検査物４の固定を行う際、ホルダ部材２３の上面を押圧するようにしてもよい。これにより、被検査物４を固定装置２０でより確実に固定することが可能となる。
【００２５】
超音波受信装置６は、かかる固定装置２０にセットされる被検査物４の近傍に配設されている。
【００２６】
次に、前記超音波洩れ試験装置１を使用して洩れ試験を行う場合について図４を参照しながら説明する。
【００２７】
図４は、本発明の超音波検出システムの一例を示す概略図で、同図に示すように、液体被膜構成手段としての水槽３０が設けられている。かかる水槽３０には、被検査物４の外面４ｃ全面に液体被膜を構成するための液体３１が貯留されている。貯留される液体３１は、特に限定されるものではないが、水、エタノール等のアルコール系の液体や石油系の液体が適宜使用可能である。
【００２８】
次に、その液体３１内に被検査物４を浸漬する。なお、被検査物４が、前記のように上下に開放部分４ａ，４ｂを有する筒状のものである場合には、予めその両端を閉塞蓋（図示省略）等で閉塞し、被検査物４の内部に液体が浸入しないようにしておく。また、被検査物４の一連の搬送は、図示省略のロボットが行なうようになっている。
【００２９】
被検査物４を液体から取り出した後に（上下に開放部分４ａ，４ｂを有する筒状のものである場合には、閉塞蓋を除去する。）、図２および図４（ｂ）に示すように上述の固定装置２０に被検査物４をセットする。すなわち、固定装置２０の上側のホルダ部材２３を上方に移動させ、上下のホルダ部材２３，２４間の間隔を広くした後に、被検査物４を下側のホルダ部材２４の所定位置に配置する。被検査物４は、その内部に圧縮気体供給装置５からの圧縮空気が供給されるような位置に配置される。
【００３０】
さらに、上側のホルダ部材２３を下方に移動させ、被検査物４の上端とシール部材２７とが圧接するまで、上側のホルダ部材２３を下方へ移動させる。これにより、上下のホルダ部材２３，２４間に被検査物４が固定され、固定装置２０に被検査物４がセットされる。このとき、プレス部材２５によりホルダ部材２３の上面を押圧して、被検査物４を確実に固定するようにしてもよい。
【００３１】
上述のように、固定装置２０に被検査物４をセットした際には、その被検査物４の外面４ｃの表面全面にわたって液体被膜３１ａが構成されている。このように、液体被膜３１ａが構成された状態の被検査物４をセットした後に、圧縮気体供給装置５により被検査物４の内部に圧縮空気を供給する。図５（ａ）に示すように、孔等の欠陥部３２が存在する場合には、この欠陥部３２から圧縮空気が流出しようとするが、欠陥部３２を液体被膜３１ａが表面張力により閉塞しており、この液体被膜３１ａは流出しようとする圧縮空気をブロックする機能を発揮する。
【００３２】
圧縮空気が被検査物４内に一定の圧力まで充填されると、圧縮空気は欠陥部３２から噴出しようとして液体被膜３１ａを表面張力に抗して破裂させる。すなわち、圧縮空気は、被膜として覆い被さっている液体３１を跳ね除け、被検査物４外に飛び出そうとする。その瞬間に液体被膜３１ａを構成している液体３１を弾き飛ばす（図５（ｂ）参照）。この液体被膜３１の弾ける際に大きな音ととなり、大きな超音波が生成（拡声）される。超音波受信装置６は、被検査物４から発せられる拡声された音（超音波）を容易且つ確実に受信する。そして、判定装置３により超音波受信装置６で受信された超音波に基づいて被検査物４の洩れがあると判定する。
【００３３】
１つの被検査物４に対する洩れ試験が終わると、固定装置２０の上側のホルダ部材２３を上方に移動させ、上下のホルダ部材２３，２４間の間隔を広くして、その被検査物４を固定装置２０から取り外す。そして、次の被検査物４を上述と同じ手順で固定装置２０にセットする。
【００３４】
このように、被検査物４から漏れる気体が、液体被膜３１を弾き飛ばすことにより、欠陥部３２から噴出する際に発生する音を拡声し、拡声された超音波を検出する。この結果、例えば、欠陥部３２が１０μ以下の孔の場合には、従来の加圧試験装置では、その欠陥部３２の検査が不可能であったが、本実施の形態のシステムを採用することにより検査が可能となり、多数の被検査物４の洩れ試験を迅速に精度よく安定して行うことができる。
【００３５】
本発明は、前記実施の形態に限定されるものではない。例えば、図６に示すように、液体被膜構成手段としてノズル３５を採用し、このノズル３５で被検査物４に外面４ｃに液体３１を吹き付けて液体被膜３１ａを構成してもよい。なお、かかる場合には、被検査物４に液体３１を吹き付けた後に、その被検査物４を固定装置２０にセットする。または、被検査物４を固定装置２０にセットした後に、被検査物４に液体３１を吹き付ける。固定装置２０にセットされた被検査物４に液体３１を吹き付ける場合には、被検査物４を回転させる構造にするのが好ましい。
【００３６】
また、図７に示すように、被検査物４の内面４ｄに液体被膜３１ａを構成することも可能である。すなわち、被検査物４の内面４ｄに液体を吹き付ける。そして、被検査物４を密閉加圧室内に設けられた固定装置２０にセットすると共に、被検査物４の内部に超音波受信装置６を配置する。
【００３７】
その後に、被検査物４の外部の空気を加圧する。欠陥部３２が存在する場合には、この欠陥部３２から圧縮空気が被検査物４の内部に流入しようとするが、前記のように液体被膜３１ａにより欠陥部３２が閉塞されているため、所定圧になった空気が、欠陥部３２から被検査物４の内部に噴出されて液体被膜３１ａを破裂させる。このとき、超音波が拡声され、超音波受信装置６は、被検査物４から発せられる超音波を受信する。そして、判定装置３により超音波受信装置６で受信された超音波に基づいて被検査物４の洩れ判定を行う。
【００３８】
このように被検査物４の内面４ｄに液体を吹き付ける方法は、被検査物４が大形の場合に特に有効である。
【００３９】
また、被検査物４に液体被膜３１ａを構成する手段としては、液体３１を被検査物４の所定の面に塗布手段（図示省略）で塗布することも可能である。しかも、被検査物４における液体被膜３１ａを構成する部分は、被検査物４の内外面の全面に限らず、少なくとも被検査物４の一部である被測定部分であってもよい。
【００４０】
前記実施の形態では、被検査物４の内外側の何れかの気体を加圧し、内外部の差圧により被検査物４に構成された液体被膜３１ａを破裂させる構成であったが、被検査物４の内外部の何れかを負圧にして、その差圧により被検査物４に構成された液体被膜３１ａを破裂させる構成であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の超音波検出システムに使用される超音波洩れ試験装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の超音波検出ユニットを示す正面断面図である。
【図３】被検査物を示す斜視図である。
【図４】本発明の超音波検出システムの一例を示す図である。
【図５】被検査物の検査状態を示し、（ａ）は被検査物の表面に液体被膜を構成した状態の断面図、（ｂ）は被検査物の表面に液体被膜が破裂した状態の断面図である。
【図６】本発明の他の超音波検出システムを示す図である。
【図７】他の超音波検出ユニットを示す正面断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１        超音波洩れ試験装置
２        超音波検出ユニット
３        判定装置
４        被検査物４
４ｃ      外面
４ｄ      内面
５        圧縮気体供給装置
６        超音波受信装置
２０      固定装置
３０      水槽（液体被膜構成手段）
３１      液体
３１ａ    液体被膜
３２      欠陥部
３５      ノズル（液体被膜構成手段）
【図１】
2008232980.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2008232980.tif 000008
【図７】
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