(57)【要約】【課題】  構造が簡易で操作が容易なうえ、内容積の測定が正確に行える気体測定装置を提供すること。【解決手段】被試験物の内部に連通する開閉弁を介して配置される微小流量発生器５を備え、その発生器５の内部に、断面形状が長さ方向に略一定とされた微細管５０を設け、この微細管５０の一次側に所定の調整圧力を加えるようにした。そのため、細管の一部を押しつぶす絞り部の調整が不要となり、また、容積可変手段のバックラッシュや変形により容積変化量に誤差を生じさせるＯリングも不要になり、二次側から所望の流量が正確に得られるため、内容積の測定誤差が低減でき、気体測定装置の自己診断も正確に行うことができる。しかも、微小流量発生器５は可動分の無い微細管５０を有するだけの簡単な構造であるため、製造を容易に行え安価にできる。【選択図】  図１
2005077310.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準容器の内部と被試験物の内部とに、気体供給源から気体を供給して同一の所定圧力にした状態でそれぞれ密封し、基準容器の内部と被試験物の内部との間に生じる差圧変化ΔＰに基づいて、被試験物の漏れと被試験物を含む密閉流路の内容積との少なくとも一方を測定する気体測定装置であって、
被試験物の内部に連通する開閉弁を介して配置される微小流量発生器を備え、その微小流量発生器の内部に、外部から圧力が調整されることで所定の流量Ｑを被試験物の内部に注入または外部に流出する流路が形成され、かつ、断面形状が長さ方向に渡って略一定とされた微細管を有することを特徴とする気体測定装置。
【請求項２】
基準容器の外部に第１カプセルを備え、被試験物の外部に第２カプセルを備え、基準容器の内部と被試験物の内部とに気体供給源からそれぞれ気体を供給して同一の所定圧力にすると共に、前記第１カプセルの内部と前記第２カプセルの内部とを同一の所定圧力にした状態でそれぞれ密封し、前記第１カプセルの内部と前記第２カプセルの内部との間に生じる差圧変化ΔＰに基づいて、被試験物の漏れと前記第２カプセルの被試験物を除く内部を含む密閉流路の内容積との少なくとも一方を測定する気体測定装置であって、
前記第２カプセルの内部に連通する開閉弁を介して配置される微小流量発生器を備え、その微小流量発生器の内部に、外部から圧力が調整されることで所定の流量Ｑを前記第２カプセルの内部に注入または外部に流出する流路が形成され、かつ、断面形状が長さ方向に渡って略一定とされた微細管を有することを特徴とする気体測定装置。
【請求項３】
密封品の基準容器を第１カプセルに収納し、密封品の被試験物を第２カプセルに収納し、前記第１カプセルの内部と前記第２カプセルの内部とに気体供給源から気体を供給して同一の所定圧力にした状態でそれぞれ密封し、前記第１カプセルの内部と前記第２カプセルの内部との間に生じる差圧変化ΔＰに基づいて、被試験物の漏れと前記第２カプセルの被試験物を除く内部を含む密閉流路の内容積との少なくとも一方を測定する気体測定装置であって、
前記第１カプセルの内部と前記第２カプセルの内部のそれぞれに連通する開閉弁を介して配置される微小流量発生器を備え、それぞれの微小流量発生器の内部に、外部から圧力が調整されることで所定の流量Ｑを前記第１カプセルの内部と前記第２カプセルの内部に注入または外部に流出する流路が形成され、かつ、断面形状が長さ方向に渡って略一定とされた微細管を有することを特徴とする気体測定装置。
【請求項４】
請求項３に記載の気体測定装置において、
前記第２カプセルの内部に連通する開閉弁を介して配置される微小流量発生器を備え、その微小流量発生器の内部に、外部から圧力が調整されることで所定の流量Ｑを前記第２カプセルの内部に注入または外部に流出する流路が形成され、かつ、断面形状が長さ方向に渡って略一定とされた微細管を有することを特徴とする気体測定装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれかに記載の気体測定装置において、
前記微細管は所定の長さ寸法を有し、前記流路の断面は一様な円形であって内部に流通する気体が層流状態に形成されることを特徴とする気体測定装置。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれかに記載の気体測定装置において、
前記気体供給源と前記微小流量発生器との間に配置し、前記微小流量発生器に供給する気体の圧力を調整するレギュレータを備えたことを特徴とする気体測定装置。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれかに記載の気体測定装置において、
前記微小流量発生器から注入または流出する所定の流量Ｑは、大気圧ＰO並びに気体の粘度μに基づいて補正することを特徴とする気体測定装置。
【請求項８】
請求項１〜請求項７のいずれかに記載の気体測定装置の自己診断をする方法において、
前記基準容器の内部と被試験物の内部或いは前記第１カプセルの内部と前記第２カプセルの内部とに、気体供給源から気体を供給して同一の所定圧力にした状態でそれぞれ密封し、微小流量発生器の外部から圧力が調整されることで所定の流量Ｑを被試験物の内部或いは前記第２カプセルの内部に注入または外部に流出することにより、基準容器の内部と被試験物の内部との間に生じる差圧変化ΔＰ或いは前記第１カプセルの内部と前記第２カプセルの内部との間に生じる差圧変化ΔＰに基づいて、気体測定装置が正常であるか否かを判定することを特徴とする自己診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被試験物の漏れや内容積を検出するための気体測定装置、及びその自己診断方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、気密性を要する容器などの漏れを測定する気体測定装置として、基準容器側の内部と被試験物側の内部とに、気体供給源から気体を供給して同一の所定圧力にした状態でそれぞれ密封し、基準容器側の内部と被試験物側の内部との間に発生する差圧変化を差圧センサで検出することにより、被試験物から気体の漏れを検出する漏れ試験装置が知られている。
この装置は、多くの場合差圧変化から漏れ量を算出するので、被試験物側の内容積を正確に求めておくことが必要である。また、漏れ試験装置自体が正常であるか否かを判定する自己診断機能も必要である。
【０００３】
被試験物側内容積の測定及び漏れ試験装置の自己診断方法の従来例は、（１）被試験物側の内容積を所定量変化させることや、（２）被試験物側に擬似的に所定量の漏れを発生させることで、強制的に差圧を与えることによって行っている。
また、密封品の被試験物を測定する漏れ試験装置において、カプセル内に収納した密封品に大きな孔が有って、カプセル内に所定圧力を加えた時、密封品の外圧と内圧が瞬時に等しくなるような大きな漏れを検出する従来例は、（３）基準容器側と被試験物側の両方の内容積を同時に所定量変化させるものや、（４）基準容器側と被試験物側の両方に所定容量の圧力を同時に加えるもの、の何れかの方法で大きな漏れが有る場合と無い場合とで差圧が異なることより行っている。
【０００４】
前述（１）の被試験物側の内容積を所定量変化させる手段として、被試験物側に密閉状態のまま内容積が手動または自動で可変できる容積変化付加器が接続されているものがある。これは、漏れが無い若しくは無いとみなされる基準容器と被試験物を用い、基準容器側の内部と被試験物側の内部とに、同一の所定圧力にした状態でそれぞれ密封し、その容積変化付加器により被試験物側の内容積を所定のΔＶだけ変化させ、その時の基準容器側の内部と被試験物側の内部との間に発生する差圧変化ΔＰに基づいて、被試験物側の内容積を算出するものである。
すなわち、基準容器側及び被試験物側の所定圧力を大気圧ＰO、容積変化付加器による容積変化量ΔＶとした場合、その容積変化により発生した差圧変化ΔＰとすると、ボイルシャルルの法則により被試験物側の内容積Ｖｗが算出される。
Ｖｗ＝ΔＶ×ＰO／ΔＰ
さらに、容積変化付加器により発生する差圧変化ΔＰから、漏れの無いなど正常であった漏れ試験装置の差圧変化ΔＰ1と正常か否か不明の漏れ試験装置の差圧変化ΔＰ2とを比較する方法で、漏れ試験装置自体が正常であるか否かを判定する自己診断ができる。
ここで、容積変化付加器の従来例として、図１０に示される通り、マイクロメータ６５を手動操作してシリンダ６２内のピストン部６３を移動させ、所望の容積変化量ΔＶを与えているものがある（特許文献１）。なお、操作圧力によりシリンダ内のピストンを自動的に所定量を移動させるもの（特開昭６３−４５５２６号公報参照）が提案されている。
【０００５】
前述（２）の被試験物側に擬似的に所定量の漏れを発生させる手段として、被試験物側に微少リーク弁が接続されているものがある。漏れが無い若しくは無いとみなされる基準容器と被試験物を用い、基準容器側の内部と被試験物側の内部とに同一の所定圧力を加え密封し、その微小リーク弁の一方に外部から操作圧力が加わることで、もう一方から被試験物側の内部に所定の流量Ｑを注入させ、その時の基準容器側の内部と被試験物側の内部との間に発生する差圧変化ΔPに基づいて、被試験物側の内容積の測定及び漏れ試験装置の自己診断ができる。ここで、微小リーク弁の従来例として、所定の長さの細管中央部に絞り部を形成した構造のもの（特許文献２）が提案されている。
【０００６】
前述（３）の基準容器側と被試験物側の両方の内容積を同時に所定量変化させる手段として、所定の圧力により変位して可変容積室の内容積を変える容積変化付加器がそれぞれに接続されているものがある。密封品の基準容器と被試験物とをそれぞれカプセルに収納し、所定の圧力にした状態で密封し、二つの容積変化付加器に所定の圧力を同時に加え、それぞれ内容積を所定量変化させ、その時の基準容器側のカプセル内部と被試験物側のカプセル内部との間に発生する差圧変化ΔＰに基づいて、密封品の大きな漏れを検出する。
すなわち、被試験物に大きな孔が有る場合の被試験物側のカプセル内容積は、大きな孔が無い場合と比べて、被試験物の内容積分が増えるため、その時の差圧変化ΔＰは、大きな孔が無い場合と比べて大きく発生することから、大きな漏れが検出できる。
容積変化付加器の従来例として、所定の圧力により変化して可変容積室の容積を変えるダイアフラムを備えたもの（特許文献３）が提案されている。
【０００７】
前述（４）の基準容器側と被試験物の両方に所定容量の圧力を同時に加える手段として、漏れ試験装置内部の基準容器側と被試験物側に同じタンクを設け、その内部に所定圧力を蓄えておき一気に放出させる従来例（特許文献４）が提案されている。
【０００８】
【特許文献１】特開平８−４３２４２号公報
【特許文献２】特開２００１−３０４４３５号公報
【特許文献３】特開平８−７５５９２号公報
【特許文献４】特開昭６２−６２２４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１のピストン式の容積変化付加器において、移動させるピストン部６３にはシール部分のＯリング６３Aが巻回され、このＯリング６３Aがピストン部６３の移動時にバックラッシュや変形を起こすため、ピストン部６３を所定の位置に停止させることが難しく、容積変化量にばらつきが生じる欠点がある。また、容積可変手段は、急激に密封された容積を変化させる必要がある。ここで内容積を小さくする方向にピストン部６３を移動すると、断熱圧縮により気体の温度が上昇し、その反対に内容積を大きくする方向にすると、断熱膨張により気体の温度が下降するため、容積変化後の内部の圧力が不安定となり、差圧検出感度を低下させる欠点もある。その結果、被試験物側の内容積測定に誤差が生じ、漏れ試験装置の自己診断も正確に行えないという問題がある。
さらに、被試験物の大きさに合せて、数種類の容積変化付加器を用意する必要があり、その都度所望の容積変化付加器を付け替える作業が発生し、取り付け後も接続継手部に漏れの無いことを確認するなど作業が煩雑となり、構造も複雑で高価になるという問題がある。
【００１０】
特許文献２の微小リーク弁では、絞り部の形状によっては、微少リーク弁内の細管に流れる気体が乱流状態となり、所定の調整圧力により所望の流量Qを発生させることが難しいという欠点がある。また、機械式のレギュレータを用いていることから、その圧力調節機構には微妙な操作が必要となり、しかも、気体供給源からの一次側圧力が変動するのに伴い二次側調整圧力も少なからず変動するため、正確な調整圧力が細管に加えられないので所定の流量Ｑに調整することが難しい欠点もある。
さらに、被試験物の大きさが変わるたびにレギュレータの操作圧力を変更して流量を調整しなければならないので面倒であるという問題がある。
また、細管の一部を少しずつ押しつぶす絞り部の調整作業は、漏れ量を基準測定器と比較しながら行うため、時間がかかり煩雑となり、かつ、構造も複雑で高価になるという問題がある。
【００１１】
特許文献３のダイアフラム式の容積変化付加器においては、所定の圧力をダイアフラムに加えて、一気に内容積を大きく変化させるため、断熱圧縮による温度上昇或いは断熱膨張による温度下降が影響し、差圧検出感度を低下させる欠点がある。その結果、密封品である被試験物の内容積が小さくなる程大きな漏れを検出できない問題が生じる。
特許文献４のタンク式の蓄圧器において、タンク内の所定圧力を被試験物側に一気に放出するため、前述の特許文献３と同様に、断熱圧縮或いは断熱膨張の影響があり、差圧検出感度を低下させる欠点がある。
【００１２】
本発明の目的は、構造が簡易で操作が容易なうえ、内容積の測定が正確に行える気体測定装置及びその自己診断方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の請求項１に記載の気体測定装置は、基準容器の内部と被試験物の内部とに、気体供給源から気体を供給して同一の所定圧力にした状態でそれぞれ密封し、基準容器の内部と被試験物の内部との間に生じる差圧変化ΔＰに基づいて、被試験物の漏れと被試験物を含む密閉流路の内容積との少なくとも一方を測定する気体測定装置であって、被試験物の内部に連通する開閉弁を介して配置される微小流量発生器を備え、その微小流量発生器の内部に、外部から圧力が調整されることで所定の流量Ｑを被試験物の内部に注入または外部に流出する流路が形成され、かつ、断面形状が長さ方向に渡って略一定とされた微細管を有することを特徴とする。
換言すれば、本発明は、基準容器の内部と被試験物の内部に所定圧力を加え、それぞれの内部との差圧変化を検出して漏れ測定する通常の内圧検出方式の場合であって、その被試験物の漏れ量を算出するに必要な内容積測定において、漏れの無い若しくは無いとみなされる基準容器と被試験物を用い、基準容器側の内部と被試験物側の内部とを同一の大気圧付近にした状態でそれぞれ密封した後、気体供給源から調整された正圧を微少流量発生器の一次側に加え、二次側より発生する所定の流量Qを開閉弁を開放して被試験物側の内部に注入し、基準容器側の内部と被試験物側の内部との間に生じる差圧変化ΔＰを差圧センサで検出する。
微小流量発生器から被試験物側の内部に注入する所定の流量Ｑと差圧変化ΔＰ、及びその時の大気圧ＰOとに基づいて、被試験物の内部を含む密閉流路（被試験物側）の内容積Ｖは、ボイルシャルルの法則により、Ｖ＝Ｑ×ＰO／ΔＰの式から求めることが可能となる。なお、真空源から調整された負圧を微小流量発生器の一次側に加えた場合は、流量の流れが逆方向になり、所定の流量Ｑが被試験物側から外部に流出される。その場合も正圧の場合と同様に、差圧センサで検出される差圧変化はΔＰとなり、被試験物側の内容積Ｖを求めることが可能となる。
ここで、被試験物以外の密閉流路の構成部材、例えば、気体測定装置と配管の内容積を予め求めておけば、被試験物自体の内容積を算出することも可能となる。
【００１４】
以上の構成の本発明では、断面形状が長さ方向に略一定とされた微細管を備えた微小流量発生器を設けたので、細管の一部を少しずつ押しつぶす絞り部の調整作業を要しないうえ、微細管の一次側に所定の圧力を加えることにより、二次側から所望の流量Ｑが得られるようになる。
このように、微小流量発生器は、可動部分のない微細管を有するのみの構造であるため、容積可変手段のOリングのバックラッシュや変形による測定誤差が低減される。しかも、注入する流量が微量のため、容積可変手段の急激な容積変化による断熱圧縮の影響が少なく、差圧検出感度が向上し、内容積測定と気体測定装置が正常であるか否かの自己診断が正確に行えることが可能となり、これらにより前記目的が達成される。
【００１５】
本発明の請求項２に記載の気体測定装置は、基準容器の外部に第１カプセルを備え、被試験物の外部に第２カプセルを備え、基準容器の内部と被試験物の内部とに気体供給源からそれぞれ気体を供給して同一の所定圧力にすると共に、前記第１カプセルの内部と前記第２カプセルの内部とを同一の所定圧力にした状態でそれぞれ密封し、前記第１カプセルの内部と前記第２カプセルの内部との間に生じる差圧変化ΔＰに基づいて、被試験物の漏れと前記第２カプセルの被試験物を除く内部を含む密閉流路の内容積との少なくとも一方を測定する気体測定装置であって、前記第２カプセルの内部に連通する開閉弁を介して配置される微小流量発生器を備え、その微小流量発生器の内部に、外部から圧力が調整されることで所定の流量Ｑを前記第２カプセルの内部に注入または外部に流出する流路が形成され、かつ、断面形状が長さ方向に渡って略一定とされた微細管を有することを特徴とする。
換言すれば、本発明は、基準容器と被試験物をカプセル内に密封し、それぞれの内部に所定圧力を加え、カプセル内に出てくる被試験物からの漏れを測定する外圧検出カプセル方式の場合であって、その被試験物の漏れ量を算出するに必要なカプセル内容積測定において、前記第１カプセル側の内部と前記第２カプセル側の内部とを同一の大気圧付近にした状態でそれぞれ密封した後、気体供給源から調整された正圧を微少流量発生器の一次側に加え、二次側より発生する所定の流量Qを開閉弁を開放して前記第２カプセル側の被試験物を除く内部に注入し、第１カプセル側の内部（基準容器の外部）と前記第２カプセル側の内部（被試験物の外部）との間に生じる差圧変化ΔＰを差圧センサで検出する。
そこで、微小流量発生器から前記第２カプセル側の内部に注入する所定の流量Ｑと差圧変化ΔＰ、及びその時の大気圧ＰOとに基づいて、前記第２カプセルの被試験物を除く内部を含む密閉流路（第2カプセル側）の内容積Ｖは、ボイルシャルルの法則により、Ｖ＝Ｑ×ＰO／ΔＰの式から求めることが可能となる。
なお、真空源から調整された負圧を微小流量発生器の一次側に加えた場合は、前述と同様に、前記第２カプセル側の内容積Ｖを求めることが可能となる。
以上の構成の本発明では、外圧検出カプセル方式によって、請求項１に記載された発明と同様の効果を奏することができる。
【００１６】
本発明の請求項３に記載の気体測定装置は、密封品の基準容器を第１カプセルに収納し、密封品の被試験物を第２カプセルに収納し、前記第１カプセルの内部と前記第２カプセルの内部とに気体供給源から気体を供給して同一の所定圧力にした状態でそれぞれ密封し、前記第１カプセルの内部と前記第２カプセルの内部との間に生じる差圧変化ΔＰに基づいて、被試験物の漏れと前記第２カプセルの被試験物を除く内部を含む密閉流路の内容積との少なくとも一方を測定する気体測定装置であって、前記第１カプセルの内部と前記第２カプセルの内部のそれぞれに連通する開閉弁を介して配置される微小流量発生器を備え、それぞれの微小流量発生器の内部に、外部から圧力が調整されることで所定の流量Ｑを前記第１カプセルの内部と前記第２カプセルの内部に注入または外部に流出する流路が形成され、かつ、断面形状が長さ方向に渡って略一定とされた微細管を有することを特徴とする。
換言すれば、本発明は、密封品の基準容器と被試験物をカプセル内に収納し、それぞれのカプセル内に所定圧力を加え、被試験物の内部に入る漏れを測定する外圧検出カプセル方式であって、その被試験物の漏れ測定において、前記第１カプセル側の内部と前記第２カプセル側の内部とを同一の大気圧付近にした状態でそれぞれ密封した後、気体供給源から調整された正圧を双方の微少流量発生器の一次側に加え、二次側より発生する所定の流量Ｑを、それぞれの開閉弁を開放して前記第１カプセル側の内部と前記第２カプセル側の内部に注入する。この状態で前記第１カプセル側の内部と前記第２カプセル側の内部との間で生じる差圧変化ΔＰに基づいて、被試験物に大きな孔が有って所定圧力をカプセル内に加えた時、被試験物の外圧と内圧とが瞬時に等しくなる大きな漏れを検出する。
例えば、被試験物に大きな漏れが無い場合は、前記第１カプセル側の内容積と前記第２カプセル側の内容積が等しいので、双方の微少流量発生器からの注入による差圧変化ΔＰは限りなく０になる。それに対して、被試験物に大きな孔が有る場合には、前記第２カプセル側の内部と被試験物側の内部が連通するため、前記第２カプセル側の内容積は被試験物の内容積の分が増加して、前記第１カプセル側の内容積に比べて大きくなるので、双方の微小流量発生器からの注入による差圧変化ΔＰが発生することから大きな漏れを検出することが可能となる。
なお、真空源から調整された負圧を双方の微小流量発生器の一次側に加えた場合は、流量の流れが逆方向になり、所定の流量Ｑが前記第1カプセル側の内部と前記第2カプセル側の内部から外部に流出される。その場合も、正圧の場合と同様に、差圧センサで検出される差圧変化はΔＰとなり、密封品の大きな漏れを検出することが可能となる。
以上の構成の本発明では、外圧検出カプセル方式における密封品の漏れ測定において、請求項１記載の発明と同様の効果を奏することができる。
【００１７】
本発明の請求項４に記載の気体測定装置は、請求項３に記載の気体測定装置において、前記第２カプセルの内部に連通する開閉弁を介して配置される微小流量発生器を備え、その微小流量発生器の内部に、外部から圧力が調整されることで所定の流量Ｑを前記第２カプセルの内部に注入または外部に流出する流路が形成され、かつ、断面形状が長さ方向に渡って略一定とされた微細管を有することを特徴とする。
換言すれば、本発明は、前述と同様で密封品である被試験物の内部に入る漏れを測定する外圧検出カプセル方式であって、被試験物の漏れ測定において、被試験物に大きな孔が有る場合の前記第２カプセル側の内容積は、大きな孔が無い場合と比べて被試験物の内容積の分が増加することから、大きな孔が無い場合の予め試験により求められた既知の差圧変化ΔＰ1と、大きな孔が有る場合の差圧変化ΔＰ2とが異なることに基づいて、前記第１カプセル側に微小流量発生器を設けない場合でも、密封品の大きな漏れを検出することが可能となる。
【００１８】
本発明の請求項５に記載の気体測定装置は、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の気体測定装置において、前記微細管は所定の長さ寸法を有し、前記流路の断面は一様な円形であって内部に流通する気体が層流状態に形成されることを特徴とする。
換言すれば、本発明は、所定の長さの一様な円形断面を有する前記微細管において、前記微細管の一方を所定の圧力にすることで、前記微細管内の気体の流れが層流状態を形成することから、前記微細管の一方の入口を所定の圧力に調整することにより、もう一方から所定の流量Qを注入または流出することが可能となる。
【００１９】
本発明の請求項６に記載の気体測定装置は、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の気体測定装置において、前記気体供給源と前記微小流量発生器との間に配置し、前記微小流量発生器に供給する気体の圧力を調整するレギュレータを備えたことを特徴とする。
換言すれば、本発明は、前記微細管を有する微小流量発生器の上流側に、正圧用レギュレータを備えることにより、気体供給源からの気体圧力を調整して前記微小流量発生器の一次側に所定の正圧を加えることが可能となる。
また、負圧用レギュレータを備えることにより、真空源からの圧力を調整して前記微小流量発生器の一次側に所定の負圧を加えることも可能となる。ここで、レギュレータとしては、電空レギュレータを用いればその制御を外部からの電気信号で容易に所定の正圧または負圧に調整することが可能となる。
そのため、外部からの電気信号に応じた気体の圧力を調整する電空レギュレータを設けることで、一次側に加わる圧力を容易に調整でき、被試験物の大きさに合せて微小流量発生器を交換することがなく、機械式レギュレータを圧力調整する煩雑な手動操作が不要となるうえ、所定の流量Ｑを自由に正確に発生させることが行える。
【００２０】
本発明の請求項７に記載の気体測定装置は、請求項１〜請求項６のいずれかに記載の気体測定装置において、前記微小流量発生器から注入または流出する所定の流量Ｑは、大気圧ＰO並びに気体の粘度μに基づいて補正することを特徴とする。
換言すれば、本発明は、前記微小流量発生器から注入または流出する所定の流量Qは、大気圧ＰOや気体の粘度μにより少なからず変動するので、大気圧ＰOと気体の粘度μを測定して流量Qを補正することにより、正確な流量を求めることが可能となる。
【００２１】
本発明の請求項８に記載の気体測定装置の自己判断方法は、請求項１〜請求項７のいずれかに記載の気体測定装置の自己診断をする方法において、前記基準容器の内部と被試験物の内部或いは前記第１カプセルの内部と前記第２カプセルの内部とに、気体供給源から気体を供給して同一の所定圧力にした状態でそれぞれ密封し、微小流量発生器の外部から圧力が調整されることで所定の流量Ｑを被試験物の内部或いは前記第２カプセルの内部に注入または外部に流出することにより、基準容器の内部と被試験物の内部との間に生じる差圧変化ΔＰ或いは前記第１カプセルの内部と前記第２カプセルの内部との間に生じる差圧変化ΔＰに基づいて、気体測定装置が正常であるか否かを判定することを特徴とする。
換言すれは、本発明は、正常か否か不明な気体測定装置において、基準容器側の内部と被試験物側の内部とを、或いは前記第1カプセル側の内部と前記第2カプセル側の内部とを同一の大気圧付近にした状態でそれぞれ密封し、この状態で、微小流量発生器から所定の流量Ｑを、基準容器側の内部と被試験物側の内部或いは各カプセル側の内部とに注入し、基準容器側の内部と被試験物側の内部との間に生じる差圧変化ΔＰ2、或いは各カプセル側の内部の間に生じる差圧変化ΔＰ2と、予め正常である気体測定装置において同様の試験によって得られた差圧変化ΔＰ1とを比較し、これらの差圧変化ΔＰ2とΔＰ1とが同じであれば気体測定装置が正常であると判定し、相違があれば異常であると判定することで、気体測定装置自体の診断を行うことが可能となる。
このような本発明では、内容積測定と気体測定装置が正常であるか否かの自己診断が正確に行えることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。ここで、各実施形態中、同一構成要素は同一符号を付して説明を省略もしくは簡略にする。
図１から図４には第１実施形態が示されている。
図１は第１実施形態の全体構成図である。
図１において、気体測定装置１０は被試験物１の漏れと内容積の双方を測定するものであり、図中左側に空気圧を供給する空圧源１１を備え、この空圧源１１には配管１２が接続され、この配管１２には、図示しない制御手段の電気信号を受けて所定の圧力を発生する電空レギュレータ１３が設けられている。この電空レギュレータ１３は所定の調整圧力、例えば、微圧用として１〜１０ｋＰａや正圧用として１０〜９００ｋＰａの範囲内で設定可能である。また、空圧源の代りに負圧源を備えた場合、負圧用電空レギュレータを用いれば−８０〜−１．５ｋＰａの負圧に設定可能である。
【００２３】
配管１２は、電空レギュレータ１３より下流側で分岐された第１分岐管１２１と第２分岐管１２２を備え、第１分岐管１２１は、さらに分岐された第３分岐管１２３と第４分岐管１２４を備えている。第１分岐管１２１には三方電磁弁１４１、第３分岐管１２３には二方電磁弁１４２、第４分岐管１２４には二方電磁弁１４３が備えられている。
第３分岐管１２３の二方電磁弁１４２より下流側にはフィルタ１５とボールバルブ１６が設けられ、その下流側端部には被試験物１が取り付けられている。第４分岐管１２４の二方電磁弁１４３より下流側にはフィルタ１５とボールバルブ１６が設けられ、その下流側端部には基準容器２が取り付けられている。
第３分岐管１２３と第４分岐管１２４との間には差圧センサ３が設けられている。この差圧センサ３は基準容器２の内部と被試験物１の内部との間に生じる差圧変化ΔＰを求めるものである。
【００２４】
第３分岐管１２３と第４分岐管１２４との間には第１リリーフ弁４１と第２リリーフ弁４２がそれぞれ配置されている。これらの第１，第２リリーフ弁４１，４２は、第３分岐管１２３と第４分岐管１２４との差圧が設定圧力以上となった時にのみ被試験物１側と基準容器２側とを連通し、それ未満の時にはこれらの間を遮断するものである。なお、これらの第１、第２リリーフ弁４１，４２の設定圧力は、差圧センサ３の測定レンジ以上で片耐圧以下とする。
一方、第２分岐管１２２の下流側端部は第３分岐管１２３の二方電磁弁１４２とフィルタ１５との間に接続されている。第２分岐管１２２の下流側には二方電磁弁１４４、上流側には三方電磁弁１４５が備えられ、これらの間において上流側にフィルタ１５、下流側に微小流量発生器５が備えられている。
なお、これらの三方電磁弁１４１，１４５と二方電磁弁１４２〜１４４は、それぞれ図示しない制御手段からの信号に基づいて切り換え可能である。
【００２５】
ここで、制御手段はＣＰＵなどの演算回路を備えており、その演算回路において微小流量発生器５の二次側から被試験物１の内部に注入する所定の流量Ｑと差圧センサ３で検出される差圧変化ΔＰ、及びその時の大気圧ＰOとに基づいて、被試験物１と配管１２３を含む密閉流路（被試験物側）の内容積Ｖを、Ｖ＝Ｑ×ＰO／ΔＰの式から求めることができる。なお、演算結果については、図示しない表示手段で表示可能である。
【００２６】
第１実施形態では、二方電磁弁１４２〜１４４、第１，第２リリーフ弁４１，４２及び差圧センサ３などの主要部品はマニホールド４に配管接続されている。なお、二方電磁弁１４２〜１４４は、信号を受けて開放操作されるものであって、通常、閉じている構造（ノーマルクローズタイプ）である。
図２はマニホールド４の外観図であり、図３は、その要部を示す断面図である。図２において、マニホールド４は略箱状に形成されており、その一端面側には第１分岐管１２１と第２分岐管１２２及び微小流量発生器５がそれぞれ取り付けられ、その他端面側には２個のボールバルブ１６がそれぞれ取り付けられている。マニホールド４の正面側には二方電磁弁１４２〜１４４，第１，第２リリーフ弁４１，４２及び差圧センサ３が取り付けられている。
【００２７】
微小流量発生器５の取り付け構造が図３に示されている。
図３において、微小流量発生器５はマニホールド４の内部に形成された孔部に配置される微細管５０と、この微細管５０の一端部を保持する保持具５１と、この保持具５１を取り付けると共に保持具５１の端部を保持する取付金具５２と、この取付金具５２と保持具５１との間に介装されるフィルタ５３及び板座金５４とを備えて構成されている。
保持具５１は微細管５０の一端部側に設けられ、その雄ねじ部５１１Ａを有する第１継手部材５１１と雄ねじ部５１１Ａと螺合される雌ねじ部５１２Ａを有し、その中心部に微細管５０の端部を嵌合する嵌合孔が形成される第２継手部材５１２と、第１継手部材５１１と微細管５０の外周部との間に介装される介装部材５１３とを備えている。
Ｏリング５１４は微細管５０と第１継手部材５１１との間に設けられる。第２継手部材５１２を第１継手部材５１１にねじ込むと、介装部材５１３とＯリング５１４が押しつけられて一次側と二次側を遮断する。
取付金具５２はボルト５５でマニホールド４に取り付けられている。取付金具５２には継手５６が設けられており、この継手５６を介して第２分岐管１２２が微細管５０に連通されている。
【００２８】
微細管５０は、黄銅、リン青銅、チタン、鋼などの金属、セラミックなどの焼結材料、プラスチックなどの材質から略細長円筒状の形状を要し、その内部に、外部から空気圧が調整されることで所定の流量Ｑを被試験物１の内部に注入する流路５０Ａが形成されている。微細管５０は、押出成形で製造されるセラミックパイプが好ましいが、延伸成形で製造される銅管なども使用可能である。
ここで微細管５０の一次側に所定の圧力を加えることで、微細管５０の二次側から所望の流量Ｑを得るためには、流路５０Ａに流通する空気の流れが層流状態を形成することであり、そのためには断面が一様な円形であって滑らかな内面を有することが必要である。
流路５０Ａの径（微細管５０の内径）は、具体的には、１０〜５００μｍが好ましく、１００μｍが最適である。なお、１５０μｍを越えると、流量の増加に伴い断熱圧縮による温度上昇が発生差圧に影響し始めて、差圧検出感度を低下させる（実用可能）ことになり、５００μｍを越えると、前述の差圧検出感度を極めて低下させることで実用できなくなる。１５０μｍを越える場合、微細管５０の一次側調整圧力を低くし、微細管５０の長さを長くすることで、流量Ｑを少なくして利用することができる。一方、１０μｍ以下すると、製作が困難になるだけでなく、流路５０Ａに油やゴミなどが詰まるなどの不都合が生じる。
微細管５０の外径は、０．１〜１０ｍｍが好ましく、１．５〜５．０ｍｍがより好ましく、微細管５０の肉厚が薄いと耐圧や破損などの機械的強度が低くなり、さらには、微細管５０の端部の接続継手が取り付けにくくなるという不都合も生じるので、４ｍｍが最適である。
微細管５０は、所定の長さ寸法を有するものであり、長さが短か過ぎると層流状態が形成できず、また、微細管50の端部の接続継手が取り付けにくくなる。その反対に、長さが長すぎると作りにくくなる不都合が生じるので、１０〜１００ｍｍが好ましく、５０ｍｍが最適である。
【００２９】
以上の構造の微細管５０では、一次側に一定の正圧または負圧を加えると、流路５０Ａに流通する空気の流れが層流状態となり、流路５０Ａを流れる流量Ｑを求めるハーゲン・ポアズイユの次式が成立する。
Ｑ＝πＲ4［(Ｐ1＋ＰO)2−(Ｐ2＋ＰO)2］／１６μＬ(Ｐ2＋ＰO)
但し、微細管の流路半径Ｒ、長さＬ、
微細管の一次側気体圧力Ｐ1  (絶対圧力はＰ1＋ＰO)
微細管の二次側気体圧力Ｐ2（絶対圧力はＰ2＋ＰO）
大気圧ＰO、気体の粘度μとする。
ここで、供給気体を空圧源で、二次側圧力Ｐ2＝０(大気圧ＰOの状態) 空気の粘度μａとすると、流量Ｑは、Ｑ＝πＲ4［(Ｐ1＋ＰO)2−ＰO2］／１６μａＬＰOとなり、一つの既知の流路半径Ｒ、長さＬの微細管において、一次側調整圧力Ｐ1により、流量Ｑを所定の流量に調整することが可能となる。さらに、大気圧ＰOと空気粘度μａは少なからず変化するので、その時の大気圧ＰOと空気粘度μａを測定して補正することが可能となる。なお、空気粘度は温度を測定することにより求める。この計算式は予め演算装置に入力されている。
【００３０】
次に、第１実施形態の気体測定装置１０を用いて、被試験物１側の内容積測定について説明する。
図１において、まず、漏れが無い若しくは無いとみなされる基準容器２と被試験物１を取り付け、2個のボールバルブ１６を開放する。なお、基準容器２側のボールバルブ１６を閉じた状態でもよい。
また、被試験物1の内容積の大きさを予測し予め演算装置に登録されている内容積の大きさに応じた設定値を選択する。ここで、一つの微小流量発生器５で大小の内容積を測定する場合は次のように設定する。被試験物１の内容積が大きいものは小さいものに比べて、同じ流量Ｑを注入した場合にその差圧変化ΔＰは小さくなるが、内容積が大き過ぎると測定誤差が大きくなるので、微小流量発生器５の一次側の調整圧力を高く検出時間を長く設定して差圧変化ΔＰを適宜に大きくする。その反対に、被試験物１の内容積が小さいものは大きいものと比べて、同じ流量Ｑを注入した場合にその差圧変化ΔＰは大きくなるが、内容積が小さ過ぎると差圧センサ３の測定レンジを越えてしまうので、一次側調整圧力を低く検出時間を短く設定して差圧変化ΔＰを適宜に小さくする。具体的には、被試験物１の内容積を１０ｍＬ〜１０００ｍＬと１０００ｍＬ〜１００００ｍＬの場合の2つに分けて、それぞれ一次側調整圧力と検出時間などの設定値を演算装置に登録しておき、被試験物１の内容積を予め予測してどちらかの設定値を選択する。
【００３１】
次に、図示しない制御手段により内容積測定開始の操作を行うと、予め設定された内容積測定の工程順に基づく動作を開始する。
内容積測定の工程順は、準備工程、加圧工程、平衡工程、検出工程、排気工程から成っている。
準備工程では、二方電磁弁１４２と二方電磁弁１４３を開き、三方電磁弁１４１を排気側にして、被試験物１側の内部と基準容器２側の内部とを大気に充分に連通させる。その際、二方電磁弁１４４は閉じ、三方電磁弁１４５を排気側にして微小流量発生器５の内部も大気と連通させる。
加圧工程では、電空レギュレータ１３を制御して微小流量発生器５に所定の調整圧力を送るようにセットし、加圧工程は調整圧力が一定となるのを待つ。
平衡工程では、二方電磁弁１４２及び二方電磁弁１４３を閉じて、基準容器２側の内部と被試験物１側の内部とを同一の大気圧付近にした状態でそれぞれ密封し、二方電磁弁１４４と三方電磁弁１４５を開いて微小流量発生器５の一次側に調整圧力を加え、その二次側から被試験物１の内部に所定の流量Ｑを注入して差圧センサ３による差圧計測を開始し、検出工程終了まで継続する。この流量注入開始時、差圧変化が一定しないので、平衡工程は差圧変化が一定となるまで待つ。
【００３２】
検出工程では、検出時間の差圧変化ΔＰを差圧センサ３で検出する。
排気工程では、最初の準備工程と同様に各電磁弁を制御し、基準容器2側の内部と被試験物１側の内部及び微小流量発生器５の内部を大気と連通させておくと共に、被試験物１側の内容積の演算を行う。まず、図示しない計測手段の大気圧センサにより測定される大気圧ＰOと、温度センサにより測定される供給圧の温度に基づく空気粘度μａから、検出時間に注入する流量Ｑを前述のハーゲン・ポアズイユの式により求める。次にその注入流量Ｑによる差圧変化ΔＰ、及びその時の大気圧ＰOとに基づいて、被試験物１側の内容積ＶをＶ＝Ｑ×ＰO／ΔＰの式から算出する。この演算結果を表示手段で表示する。
また、被試験物１を除く密閉流路（配管１２３など）の内容積は既知の値であるため、この既知の内容積を測定された被試験物1側の内容積Ｖから減じて被試験物１自体の内容積を算出する。
ここで、被試験物１の形状が複雑で外観などからその内容積を予測するのが困難な場合には、制御手段により前述の準備工程から平衡工程まで動作させ、平衡時間の差圧変化ΔＰに基づいて、被試験物1の概略内容積を自動的に求める。その内容積に応じた設定値を選択して再度準備工程から動作を開始し、検出時間の所定の注入流量Ｑによる差圧変化ΔＰを検出して、排気工程で被試験物1側の内容積を算出する。
【００３３】
次に、第１実施形態を用いて気体測定装置１０が正常であるか否かを判定する自己診断方法について説明する。
図１の正常であるか否か不明な気体測定装置１０において、２個のボールバルブ１６を閉じて、前述の内容積測定と同様の工程順を行う、準備工程では、基準容器２側の内部と被試験物１側の内部及び微小流量発生器５の内部を大気と連通させておき、次の平衡工程から基準容器２側の内部と被試験物１側の内部とを同一の大気圧付近にした状態でそれぞれ密封して、微小流量発生器５から所定の流量Ｑを被試験物１側の内部に注入し、検出時間において、基準容器２側の内部と被試験物１側の内部との間に生じる差圧変化ΔＰ2を差圧センサ３で検出する。排気工程では、前述の準備工程と同様に各電磁弁を制御すると共にこの差圧変化ΔＰ2と、正常であった気体測定装置で予め同様の試験によって得られた差圧変化ΔＰ1とを比較する。差圧変化ΔＰ2がΔＰ1と一致していれば、気体測定装置内部の差圧センサ３、各電磁弁１４２，１４３，１４４，リリーフ弁４１，４２などが正常であり、一致していなければ、それらが異常であると判断する。
【００３４】
次に、第1実施形態の気体測定装置１０を用いて、被試験物１の漏れ測定について説明する。
図1において、まず、漏れがない若しくは無いとみなせる基準容器2と漏れの有無が不明な被試験物1を取り付け2個のボールバルブ１６を開放する。制御手段により、漏れ測定開始の操作を行うと、予め設定された漏れ測定の工程順に動作を開始する。漏れ測定の工程順は、準備工程、加圧工程、平衡工程、検出工程、排気工程から成っている。
準備工程では、二方電磁弁１４２，１４３を開き、三方電磁弁１４１を排気側にして、基準容器2側の内部と被試験物１側の内部を大気と連通させる。その際、二方電磁弁１４４を閉じ、三方電磁弁１４５，を排気側にしておく。
加圧工程では、三方電磁弁１４１，二方電磁弁１４２，１４３を開放すると共に、電空レギュレータ１３を制御して、基準容器２側の内部と被試験物１側の内部とを同一の所定圧力を加え、その圧力が一定となるのを待つ。
平衡工程では、二方電磁弁１４２，１４３を閉じて、基準容器２側の内部と被試験物１側の内部とを所定の圧力にした状態でそれぞれ密封し、基準容器２側の内部と被試験物１側の内部との間に生じる差圧を差圧センサ３で検出し、差圧が安定するのを待つ。
また、平衡時間に発生した差圧変化ΔＰが、差圧センサ３の測定レンジをオーバーするような大きな漏れを検出する。
ここで、大きな漏れを検出した場合には、排気工程に移行する。大きな漏れが無い場合には、次の検出工程で微小な漏れを検出する。
検出工程では、検出時間に発生する差圧変化ΔＰを検出する。
排気工程では、最初の準備工程と同様に各電磁弁を制御し、基準容器２側と被試験物１側に封じ込められている所定圧力を排気すると共に、検出時間に発生した所定時間の差圧変化ΔＰと前述の内容積測定で求められた被試験物１側の内容積Ｖ、及びその時の大気圧ＰOに基づいて、漏れ量ΔＶが、ボイルシャルルの法則よりΔＶ＝ΔＰ×Ｖ／ＰOの式から算出され、予め設定されている判定値と比較して被試験物１の良否を判定して漏れ測定を完了する。漏れ量と判定結果については、図示しない表示手段で表示する。
【００３５】
なお、以上の説明は、気体測定装置１０の被試験物１側の内容積測定とその気体測定装置の自己診断方法及び被試験物1の漏れ測定についてであったが、第１実施形態では、被試験物１を覆う前記第2カプセルの被試験物１を除く内部を含む密閉流路（第2カプセル側）の内容積測定及びその気体測定装置１０の自己診断方法を採用することも可能である。
全体構成の図４で示される通り、基準容器２の外部に第１カプセル１７１を備え、この第１カプセル１７１と一方のボールバルブ１６とを接続し、被試験物１の外部に第２カプセル１７２を備え、この第２カプセル１７２と他方のボールバルブ１６とを接続する。第２分岐管１２２の上流側から第５分岐管１２５が分岐されている。この第５分岐管１２５は、その基端側に三方電磁弁１４６が配置され、その先端側が２本に分岐され、その一方が基準容器２の内部に接続され、その他方が被試験物１の内部に接続されている。
【００３６】
この構成では、漏れが無い若しくは無いとみなされる基準容器2と被試験物1を取り付け、２個のボールバルブ１６を開放する。なお、基準容器２側のボールバルブ１６は閉じた状態でもよい。
前述の工程順と同様に、検出時間において、注入する流量Ｑと前記第１カプセル１７１の内部と前記第２カプセル１７２の内部との間に生じる差圧変化ΔＰに基づいて、前記第２カプセル１７２側の内容積を測定し、またその気体測定装置１０の自己診断方法により、その装置が正常であるか否か判定する。なお、測定された前記第２カプセル側の内容積値を演算装置に入力しておき、前述と同様に漏れ測定をする。
【００３７】
前述のような第１実施形態によれば、次のような効果がある。
すなわち、微小流量発生器５に断面形状が長さ方向に略一定とされた微細管５０を設け、この微細管５０の一次側に所定の調整圧力を加えるようにしたので、細管の一部を押しつぶす絞り部の調整が不要となり、また、容積可変手段のバックラッシュや変形により容積変化量に誤差を生じさせるＯリングも不要になり、二次側から所望の流量が正確に得られるため、内容積の測定誤差が低減でき、気体測定装置の自己診断も正確に行うことができる。しかも、微小流量発生器５は可動分の無い微細管５０を有するだけの簡単な構造であるため、製造を容易に行え安価にできる。
【００３８】
また、電空レギュレータ１３によって微細管５０の一次側に所定の調整圧力を加えるようにし、制御手段で圧力値を設定するだけで、設定値に応じた調整圧力が自動制御されるようにしたので、従来のような微妙な手動操作が一切不要となり、微細管５０の一次側の調整圧力は正確にかつ容易に行えると共に、二次側の流量Ｑの調整も電空レギュレータ１３で正確かつ容易に行えることができる。また、被試験物１の大きさが変わっても設定圧力を変更するだけで迅速に行えることができる。
【００３９】
さらに、微小流量発生器５の微細管５０を通って流れる流量は微小であるため、被試験物１側の内部に注入または外部に流出される気体の増減が徐々であることから、容積可変手段のような急激な内容積変化による断熱圧縮や断熱膨張の影響がないので、内容積測定の誤差が低減でき、気体測定装置１０の自己診断も正確に行うことができる。
【００４０】
次に、本発明の第２実施形態を図５に基づいて説明する。第２実施形態は被試験物1が密封品の場合であり、被試験物1に大きな孔が有って、カプセル内に所定圧力を加えた時、被試験物1の外圧と内圧とが瞬時に等しくなる大きな漏れ測定を行うものであり、そのため、第２実施形態の気体測定装置２０では、フィルタ１５、微小流量発生器５及び二方電磁弁１４４を被試験物１側と同様に基準容器２側にも設けた点が第１実施形態と異なるもので、他の構造は第１実施形態と同じである。
【００４１】
図５において、第２分岐管１２２の三方電磁弁１４５の下流側には第６分岐管１２６が分岐され、この第６分岐管１２６の先端部は第４分岐管１２４の二方電磁弁１４３とフィルタ１５との間に接続されている。第６分岐管１２６には基端側から先端側にかけてフィルタ１５、微小流量発生器５及び二方電磁弁１４４が設けられている。
【００４２】
次に、第２実施形態の気体測定装置２０を用いて、密封品である被試験物１の漏れ測定について説明する。
まず、密封品の漏れがない若しくは無いとみなせる基準容器２を第１カプセル１７１に、密封品の漏れの有無が不明な被試験物１を第２カプセル１７２に収納し、２個のボールバルブ１６を開放する。
準備工程では、二方電磁弁１４２，１４３を開き、三方電磁弁１４１を排気側にして、被試験物１側と基準容器２側とを大気に充分に連通させておく。その際、２個の二方電磁弁１４４を閉じ、三方電磁弁１４５を排気側にして、２個の微小流量発生器５の内部を大気と連通させておく。
加圧工程では、電空レギュレータ１３を制御して２個の微小流量発生器５に所定の調整圧力を送るようにセットし、圧力が一定となるのを待つ。
平衡工程では、二方電磁弁１４２，１４３を閉じて、基準容器２を収納する第１カプセル１７１の内部と被試験物１を収納する第２カプセル１７２の内部とに、同一の大気圧付近にした状態でそれぞれ密封し、２個の二方電磁弁１４４と三方電磁弁１４５とを開いて２個の微小流量発生器５の一次側に所定の調整圧力を加え、その二次側からそれぞれのカプセル内部に所定の流量Qを注入させて差圧センサ３による差圧計測を開始する。
ここで、平衡時間の差圧センサ３で検出される差圧変化ΔＰに基づいて、被試験物１に大きな孔が有って所定の正圧をカプセル内に加えた時、被試験物１の外圧と内圧とが瞬時に等しくなる大きな漏れが有るか否かを判定する。つまり、被試験物１に大きな漏れが無い場合には、被試験物１の第２カプセル１７２側と基準容器２の第１カプセル１７１側の内容積が等しいことから、流量注入による両者の圧力上昇が等しく、差圧変化ΔＰは限りなく０である。これに対して、被試験物１に大きな漏れがある場合には、被試験物１の第２カプセル１７２側の内容積は、被試験物１の内容積の分だけ増加して基準容器２の第１カプセル１７１の内容積側より大きくなる。この増加した分だけ差圧変化ΔＰが発生することから、密封品の大きな漏れを検出する。
【００４３】
第２実施形態では、密封品である被試験物１の大きな漏れを検出するには、基準容器２側に設けられる微小流量発生器５を省略することもある。その方法は、被試験物１に漏れが無い場合の既知の差圧変化ΔＰと、被試験物１に大きな漏れが有って、内容積が増加した場合の差圧変化ΔＰとが異なることにより大きな漏れを検出する。
ここで、平衡工程において、大きな漏れが無い場合には、差圧センサ３の測定レンジ付近まで差圧変化する中間的な漏れを検出し、中間的な漏れが無い場合には、検出工程に移行し被試験物１の微小な漏れを検出してその漏れ量を算出し、良否を判定する。
また、第2実施形態の気体測定装置２０を用いて、密封品の被試験物１を収納した第2カプセル側の内容積測定については、基準容器2側の二方電磁弁１４４を閉じて基準容器2側の微小流量発生器５を未使用の状態にして、第１実施形態の外圧検出カプセル方式の場合と同様に行う。検出時間に注入する所定の流量Ｑと差圧センサ３で検出される差圧変化ΔＰ、及びその時の大気圧ＰOとに基づいて、第2カプセル側の内容積ＶをＶ＝Ｑ×ＰO／ΔＰの式から求める。ここで、流量Ｑは、その検出時の大気圧ＰOと空気粘度μａなどから正確に求められる。
また、第１実施形態と同様の自己診断方法により、気体測定装置２０が正常であるか否かを判定する。
【００４４】
前述のような第2実施形態によれば、次のような効果がある。
すなわち、第1カプセル１７１側と第2カプセル１７２側の両方に或いは第2カプセル１７２側の一方に、微小流量発生器５を設けて、その微細管50の一次側に所定圧力を加えることにより、それぞれのカプセル側或いは第2カプセル１７２側の内部に所望の微小流量を注入または外部に流出するようにしたので、従来のような急激に内容積を変化させたり、蓄圧されたタンクの空気圧を一気に放出させることによる断熱圧縮の影響が無いため、差圧検出感度の低下を軽減でき、大きな孔の有る大きな漏れやカプセル側の内容積の測定誤差が低減できる。従って、小さい内容積の密封品、例えば、腕時計の大きな漏れが検出できるようになる。
また、前述の第１実施形態と同様に、電空レギュレータ１３によって、従来のような微妙な手動操作が一切不要となり、微細管５０の一次側の調整圧力が正確かつ容易に行えると共に、二次側の流量調整も正確かつ容易に行えることができる。また、被試験物１の大きさが変わっても設定圧力を変更するだけで迅速に行えることができる。
さらに、従来のように必ずしも両方のカプセル側に容積変化付加器や蓄圧器を設ける必要が無いうえ、第１カプセル１７１側と第２カプセル１７２側との間で、配管を含めて内容積をできるだけ小さくしたうえで合致させておく調整作業も不要となり、簡単な構造で安価でありながら、同じ装置で密封品の漏れと第2カプセル１７２側の内容積を正確に測定する。
【００４５】
次に、本発明の第３実施形態を図６に基づいて説明する。
第３実施形態は微小流量発生器５の取り付け構造が第１，２実施形態と異なるもので、他の構造は第１，２実施形態と同じである。
図６において、微小流量発生器５はマニホールド４の内部に形成された孔部に配置される微細管５０と、この微細管５０の一端部を保持する取付金具５２とを備えて構成されている。取付金具５２には、微細管５０の一端部が案内される孔部５２Ａが形成され、この孔部５２Ａと微細管５０の周面との間にはＯリング５１４が設けられている。孔部５２Ａは、継手５６を取り付ける取付孔５２Ｂと連通されており、この取付孔５２Ｂには、フィルタ５３と、このフィルタ５３を継手５６側に付勢するコイルばね５４Ａとが収納されている。なお、フィルタ５３とコイルばね５４Ａとの配置位置は図６で示される構成の逆であってもよい。
【００４６】
次に、本発明の第４実施形態を図７に基づいて説明する。
第４実施形態は微小流量発生器５の取り付け構造が第１〜３実施形態と異なるもので、他の構造は第１〜３実施形態と同じである。第４実施形態では、前述の実施形態とは異なり、微小流量発生器５はマニホールド４に組み込まれるものではなく、個別に配置されている。
図７において、微小流量発生器５は、フィルタ１５と二方電磁弁１４４とを連通する配管に設けられており、微細管５０と、この微細管５０を収納するケーシング４０と、微細管５０の一端部を保持する取付金具５２と、この取付金具５２の一端部とケーシング４０とを連結する連結部材４１とを備えて構成されている。なお、第４実施形態では、微小流量発生器５を外付け可能な構造とすることで、既存の設備に容易に取り付けることができる。
【００４７】
次に、本発明の第５実施形態の気体測定装置３０を用いて、被試験物1側の内容積測定について説明する。
なお、自己診断方法と漏れ測定については、第1，2実施形態と同様であるため省略する。
第５実施形態は、図８と図９に示され、第１，第２実施形態の構成にタンク２００を装置内部の被試験物１側に付加した点に特徴があり、予め求められている基準タンクの内容積Ｖ1と、基準タンクの内容積に所定の流量Ｑを注入した時の差圧変化ΔＰ1に基づいて、基準タンクの内容積Ｖ1を除く被試験物１側の内容積Ｖxを容易に正確に求めるものである。
なお、この内容積測定は、基準タンクの内容積を測定する工程の後、基準タンクの内容積を含む被試験物1の内容積を測定する工程を続けて行うことによりＶxが求められる。
図８において、微小流量発生器５と二方電磁弁１４４との間にタンク２００が設けられている。このタンク２００は所定の内容積、例えば１００mLを有するものであり、二方電磁弁１４２とボールバルブ１６を閉じ、二方電磁弁１４４を開いた状態である。タンク２００とこれに接続される配管部分２００Ａ及び第３分岐管１２３を含む基準タンクの内容積Ｖ1を予め求めておき、演算装置に入力しておく。
【００４８】
まず、基準タンクの内容積Ｖ1を測定する工程を行う。漏れが無い若しくは無いとみなされる基準容器２と被試験物１を取り付け、双方のボールバルブ１６を閉じる。ここで、予め登録されている設定値に基づいて動作を開始する。
準備工程では、二方電磁弁１４２，１４３を開き、三方電磁弁１４１を排気側にして、被試験物１側の内部と基準容器２側の内部とを大気に充分に連通させる。その際、二方電磁弁１４４は閉じ、三方電磁弁１４５を排気側にして、タンク２００と微小流量発生器５の内部も大気と連通させておく。
加圧工程では、電空レギュレータ１３を制御して、微小流量発生器５に所定の調整圧力を送るようにセットし、圧力が一定となるのを待つ。
平衡工程では、二方電磁弁１４２，１４３を閉じ、二方電磁弁１４４と三方電磁弁１４５を開いて、基準タンクの内容積Ｖ1の状態にし、微小流量発生器５の一次側に所定の調整圧力を加え、その二次側から被試験物１側に所定の流量Ｑを注入させて差圧センサ３による差圧計測を開始する。この流量注入開始時、差圧変化が一定しないので、平衡時間は差圧変化が一定となるまで待つ。
検出工程では、検出時間の差圧変化ΔＰ1を差圧センサ３で検出する。
排気工程では、最初の準備工程と同様に、各電磁弁を制御し、それぞれの内部を大気と連通させておくと共に、差圧変化ΔＰ1と既知の基準タンクの内容積Ｖ1からその時の未知のＱ×ＰOが次式より求められる。
Ｖ1＝Ｑ×ＰO／ΔＰ1
Ｑ×ＰO＝Ｖ1×ΔＰ1  ‐‐‐‐‐（１）
【００４９】
次に、続けて基準タンクの内容積Ｖ1を含む被試験物１側の内容積Ｖ2を測定する工程を行う。
この工程では、両方のボールバルブ１６を開放して、基準タンクの内容積Ｖ1を含む被試験物１側の内容積Ｖ2の状態にする。また、前述の第１，２実施形態と同様に、被試験物1の概略内容積を予測し、予め演算装置に登録されている内容積の大きさに応じた設定値を選択する。なお、基準容器２側のボールバルブ１６は閉じた状態でもよい。内容積測定の工程順は前述と同様に行い、検出時間の所定の注入流量Qによる差圧変化ΔＰ2を差圧センサ３で検出すると、既知である基準タンクの内容積Ｖ1を含む被試験物１側の内容積Ｖ2が次式より求められる。
Ｖ2＝Ｑ×ＰO／ΔＰ2
前述の（１）式を代入すると
Ｖ2＝Ｖ1×ΔＰ1／ΔＰ2
すなわち、既知である基準タンクの内容積Ｖ1にΔＰ1／ΔＰ2を乗することによりＶ2が算出される。
よって、ボールバルブ１６から被試験物１までの内容積Ｖxは、
Ｖx＝Ｖ2−Ｖ1
から求められ、この演算結果を表示手段で表示する。
つまり、２つの工程を続けて行うことにより、正確な流量Ｑを求めることなく、かつ、大気圧ＰOと空気粘度μａを測定することなく、被試験物１側の内容積を容易に正確に測定する。
【００５０】
前述のような第５実施形態によれば、次のような効果がある。
第１，２実施形態では、微細管５０の内径と長さを高精度に製作し又は測定したもので、所定の流量Ｑは、前述のハーゲン・ポアズイユの式から求められる。温度センサで供給圧の温度を測定して空気粘度μａを求め、大気圧センサで大気圧ＰOを測定し、かつ、一次側調整圧力を高精度に発生させることも必要である。しかし、実際には、一次側調整圧力の精度及び微細管５０の内径精度には限界があり、また測定毎に注入流量Ｑを正確に発生させることは必ずしも容易ではない。また、温度センサや大気圧センサを設けることはコストアップにもつながり、面倒である。
すなわち、微小流量発生器５と二方電磁弁１４４との間にタンク２００を設けて前述の工程を２回続けて行うことにより、微細管５０の長さや内径を高精度に製作することなく、また微細管の一次側圧力を高精度にする調整操作が不要となるうえ、しかも、その時の大気圧ＰOと空気粘度μａの影響もないので、これらのセンサを必要としない。これにより、簡単な構造で安価でありながら、精度の高い被試験物１の内容積測定を行うことができる。
【００５１】
なお、本発明について好適な実施例を挙げて説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲内での変形などは本発明に含まれるものである。
例えば、前記実施形態では、被試験物１側の内容積測定と漏れ測定などをするための気体を空気としたが、本発明では、窒素などの他の気体であってもよい。
また、被試験物１の内容積測定において、基準容器２側と被試験物１側の密閉流路の所定圧力が大気圧の安定した状態であれば、基準容器２側と被試験物１側との間の圧力差を差圧センサで検出しなくても安価なゲージ圧センサで検出してもよい。
さらに、気体測定装置１０，２０，３０は、被試験物１の内容積測定と漏れ測定との双方を行うようにしたが、本発明では、被試験物１の内容積測定のみ、或いは漏れ測定のみ行う装置としても用いることができる。
【００５２】
また、一つの電空レギュレータ１３で、基準容器２と被試験物１、及び微小流量発生器５のすべてに圧力供給を行っていたが、基準容器２及び被試験物１に圧力供給するものとは別の電空レギュレータを微小流量発生器５専用にも設けてもよい。この場合、微小流量発生器５専用の圧力供給を行うものについては、操作性の問題を考慮すれば、電空レギュレータ１３と、この電空レギュレータ１３の下流側の三方電磁弁１４５との間に機械式の減圧弁を設けてもよい。これにより、圧力の供給精度が向上する。
微細管５０の流路５０Ａの断面形状を円形としたが、内部に流通する空気が層流状態であるならば、その具体的な形状は問わない。例えば、多角形や楕円形であってもよい。
さらに、演算装置を用いて被試験物１の内容積を演算したが、本発明では、演算装置を廃して、検出された差圧変化ΔＰや既知の大気圧ＰO並びに空気粘度μａなどのデータに基づいて内容積Ｖを別途算出するものでもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、電子部品、腕時計などの密封容器、その他の被試験物の漏れや内容積を検出するためのものに利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の第１実施形態を示す全体構成図。
【図２】前記第１実施形態の主要部品を組み込んだマニホールドの構成を示す外観図。
【図３】マニホールドの要部を示す断面図。
【図４】前記第１実施形態の変形例を示す全体構成図。
【図５】本発明の第２実施形態を示す全体構成図。
【図６】本発明の第３実施形態の要部を示す断面図。
【図７】本発明の第４実施形態の要部を示す断面図。
【図８】本発明の第５実施形態を示すもので図１に相当する全体構成図。
【図９】前記第５実施形態を示すもので図２に相当する外観図。
【図１０】従来の容積変化付加器を示す断面図
【符号の説明】
【００５５】
１      被試験物
２      基準容器
３      差圧センサ
５      微小流量発生器
１０      気体測定装置
１１      気体供給源
１３      電空レギュレータ
２０      気体測定装置
５０      微細管
５０Ａ    流路
１４４    二方電磁弁（開閉弁）
【図１】
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【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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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