(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筺体の振動に基づいて内部の慣性体が偏倚することで所定の電気的信号を出力するセンサのリーク検査装置であって、
前記センサを複数保持するセンサキャリアと、
複数の前記センサを前記センサキャリアと共に密閉状態で収容する密閉容器と、
前記密閉容器の内圧を変化させる圧力変更装置と、
前記密閉容器内の複数の前記センサをまとめて振動させる加振器と、
前記密閉容器内の複数の前記センサの出力を検出する検出装置と、
を備え、
前記検出装置は、
前記密閉容器内において前記センサキャリア上の全ての前記センサに対して電気的に接合されるコンタクト部と、
前記コンタクト部における電気的接合状態を、前記センサ毎に切り替える切替制御部と、を備えることを特徴とする、センサ用リーク検査装置。
【請求項２】
前記加振器は、前記密閉容器を振動させることを特徴とする、
請求項１に記載のセンサ用リーク検査装置。
【請求項３】
前記圧力変更装置は、前記密閉容器を少なくとも第１内圧及び第２内圧に制御し、
前記検出装置は、前記第１内圧下で移動される前記センサの第１出力と、前記第２内圧下で移動される前記センサの第２出力を検出し、前記第１出力と前記第２出力の差によって前記センサの気密性を合否判定することを特徴とする、
請求項１又は２に記載のセンサ用リーク検査装置。
【請求項４】
前記第１内圧は大気圧であると共に、前記第２内圧は前記大気圧よりも低圧であることを特徴とする、
請求項３に記載のセンサ用リーク検査装置。
【請求項５】
前記圧力変更装置は真空ポンプを備えており、前記密閉容器内の気体を排気して内圧を低圧状態にすることを特徴とする、
請求項１乃至４のいずれかに記載のセンサ用リーク検査装置。
【請求項６】
筺体の振動に基づいて内部の慣性体が偏倚することで所定の電気的信号を出力する複数のセンサを保持させたセンサキャリアを密閉容器に収容し、
加振器によって複数の前記センサをまとめて振動させるようにし、その状態を維持しつつ前記密閉容器内の内圧を変化させて、前記複数のセンサの出力変動を、前記センサキャリア上の全ての前記センサに対して電気的に接合されるコンタクト部における電気的接合状態を前記センサ毎に切り替えて検出することで、複数の前記センサの気密性を検査することを特徴とする、センサのリーク検査方法。
【請求項７】
前記密閉容器を加振した状態で、前記センサの出力変動を計測することを特徴とする、
請求項６に記載のセンサのリーク検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気密封止された内部に慣性体を備えるセンサに係るセンサ用リーク検査装置およびセンサのリーク検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、加速度または角加速度を検出するためのセンサとして、ピエゾ抵抗式センサ、圧電振動型ジャイロセンサ等が知られている。これらのセンサは、筺体の移動・振動に基づいて内部の慣性体が偏倚する、すなわちセンサの一部が機械的に変形することで所定の電気的信号を出力するように構成されている。
【０００３】
これらのセンサでは、活性化ガスまたは水分等の影響を受けて特性が変化しないように、筺体が気密封止されている。従って、これらのセンサの製造工程においては、筺体の気密性を検査するリーク検査が必須の工程となっている。
【０００４】
従来、このリーク検査工程では、一般的にバブルリーク検査法が採用されている。バブルリーク検査法とは、高温の不活性な液体の中に製品を投入し、製品内部に封入された気体のリークを気泡（バブル）として確認する方法である。このバブルリーク検査法によれば、センサの電気的出力を必要とせずに、純粋に筺体の気密性を検査することができるので、電気的出力の取得が容易ではない加速度センサ等に適している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記バブルリーク検査法では、気泡を目視にて確認する必要があり、検査を自動化して製造ラインに組み込むことが困難という問題があった。また、複数のセンサを同時に検査しようとすると、どのセンサから気泡が発生したのか不明確になるので、一つずつ検査しなければならないという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、加速度センサ等のリーク検査を高速且つ安価に行うことが可能なセンサ用リーク検査装置およびセンサのリーク検査方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明は、筺体の振動に基づいて内部の慣性体が偏倚することで所定の電気的信号を出力するセンサのリーク検査装置であって、前記センサを複数保持するセンサキャリアと、複数の前記センサを前記センサキャリアと共に密閉状態で収容する密閉容器と、前記密閉容器の内圧を変化させる圧力変更装置と、前記密閉容器内の複数の前記センサをまとめて振動させる加振器と、前記密閉容器内の複数の前記センサの出力を検出する検出装置と、を備え、前記検出装置は、前記密閉容器内において前記センサキャリア上の全ての前記センサに対して電気的に接合されるコンタクト部と、前記コンタクト部における電気的接合状態を、前記センサ毎に切り替える切替制御部と、を備えることを特徴とする、センサ用リーク検査装置である。
（２）本発明はまた、前記加振器は、前記密閉容器を移動させることを特徴とする、上記（１）に記載のセンサ用リーク検査装置である。
【０００８】
（３）本発明はまた、前記圧力変更装置は、前記密閉容器を少なくとも第１内圧及び第２内圧に制御し、前記検出装置は、前記第１内圧下で移動される前記センサの第１出力と、前記第２内圧下で移動される前記センサの第２出力を検出し、前記第１出力と前記第２出力の差によって前記センサの気密性を合否判定することを特徴とする、上記（１）又は（２）に記載のセンサ用リーク検査装置である。
【０００９】
（４）本発明はまた、前記第１内圧は大気圧であると共に、前記第２内圧は前記大気圧よりも低圧であることを特徴とする、上記（３）に記載のセンサ用リーク検査装置である。
【００１２】
（５）本発明はまた、前記圧力変更装置は真空ポンプを備えており、前記密閉容器内の気体を排気して内圧を低圧状態にすることを特徴とする、上記（１）乃至（４）のいずれかに記載のセンサ用リーク検査装置である。
【００１５】
（６）本発明はまた、筺体の移動・振動に基づいて内部の慣性体が偏倚することで所定の電気的信号を出力する複数のセンサを保持させたセンサキャリアを密閉容器に収容し、加振器によって複数の前記センサをまとめて振動させるようにし、その状態を維持しつつ前記密閉容器内の内圧を変化させて、前記複数のセンサの出力変動を、前記センサキャリア上の全ての前記センサに対して電気的に接合されるコンタクト部における電気的接合状態を前記センサ毎に切り替えて検出することで、複数の前記センサの気密性を検査することを特徴とする、センサのリーク検査方法である。
【００１６】
（７）本発明はまた、前記密閉容器を加振した状態で、前記センサの出力変動を計測することを特徴とする、上記（６）に記載のセンサのリーク検査方法である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係るセンサ用リーク検査装置またはセンサのリーク検査方法によれば、加速度センサ等のリーク検査を高速且つ安価に行うことができるという優れた効果を奏し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態の一例である、センサ用リーク検査装置１００の概略構成図である。同図に示されるように、センサ用リーク検査装置１００は、密閉容器１１０と、密閉容器１１０内部の圧力を変化させる圧力変更装置１２０と、密閉容器１１０を移動または振動させる移動付加装置１３０と、リーク検査の対象となるセンサ２００の出力信号を測定する検出装置１４０から構成されている。
【００１９】
密閉容器１１０は、内部を密閉状態に保つ中空の容器であり、コイルバネ等からなる弾性体１１２によって移動または振動可能に支持されている。
【００２０】
本実施形態では、センサ２００は、センサキャリア３００上に載置された状態のまま、密閉容器１１０内に収容される。センサキャリア３００は、センサ２００の製造ラインにおいてセンサ２００の搬送に使用されるものであり、複数のセンサ２００をマトリクス状に配列して保持、搬送するものである。すなわち、本実施形態では、複数のセンサ２００をセンサキャリア３００に載置したまま一度にリーク検査を行うことができるように構成されている。
【００２１】
圧力変更装置１２０は、圧力容器１１０に接続されて２つに分岐した配管１２２と、配管１２２の分岐した一端に接続される真空ポンプ接続バルブ１２４および真空ポンプ１２６、ならびに配管１２２の分岐した他端に接続される大気開放バルブ１２８からなる。
【００２２】
この圧力変更装置１２０は、真空ポンプ接続バルブ１２４を開いて真空ポンプ１２６を密閉装置１１０に接続して密閉容器１１０内の気体を排気することで、密閉容器１１０内の圧力を低下させる。また、大気開放バルブ１２４を開いて密閉容器１１０内を大気開放することで、密閉容器１１０内の圧力を大気圧まで上昇させる。すなわち、圧力変更装置１２０は、密閉容器１１０内の圧力を大気圧から真空までの任意の圧力に設定することが可能となっている。
【００２３】
移動付加装置１３０は、密閉容器１１０に配設される加振器１３２と、加振器１３２と電気的に接続される加振信号発生器１３４および増幅器１３６と、密閉容器１１０に配設され、加振信号発生器１３４と電気的に接続される振幅測定器１３８からなる。
【００２４】
加振器１３２は、受信した信号に応じて密閉容器１１０を振動させるものであり、本実施形態では密閉容器１１０の下部に配設されている。なお、加振器１３２が直接センサ２００を移動または振動させるように構成してもよい。加振信号発生器１３４は、所定の信号を生成して加振器１３２に送信するものである。加振信号発生器１３４が生成した信号は、増幅器１３６で増幅された後に加振器１３２に送信される。
【００２５】
振幅測定器１３８は、密閉容器１１０の振幅を測定するものであり、密閉容器１１０の所定の場所に配設されている。振幅測定器１３８は、加振器１３２によって振動する密閉容器１１０の振幅を測定し、これに応じた信号を加振信号発生器１３４に送信する。加振信号発生器１３４は、振幅測定器１３８から受信した信号に応じて、加振器１３２に送信する信号を調整する。すなわち、本実施形態における移動付加装置１３０は、フィードバック制御を行うことで、密閉容器１１０を一定の振幅および周波数で正確に振動させるように構成されている。このようにフィードバック制御を行うことで、加振器１３２の加振性能に対する温度変化の影響、特に加振器１３２自身の発熱による影響を排除することができる。
【００２６】
検出装置１４０は、センサ２００と電気的に接合されるコンタクト部１４２と、コンタクト部１４２と電気的に接続されるマルチプレクサ１４４と、マルチプレクサ１４４と電気的に接続される出力信号測定器１４６からなる。
【００２７】
コンタクト部１４２は、複数のプローブ１４２ａを備え、センサキャリア３００上に載置された全てのセンサ２００と同時に接合されるように構成されている。マルチプレクサ１４４は、複数のセンサ２００から送信された信号を切り替えて出力信号測定器１４６に送信するものである。出力信号測定器１４６は、センサ２００から出力された信号を測定するものである。
【００２８】
図２はセンサ２００一例の断面図である。本実施形態においてリーク検査の対象となるセンサ２００は、例えば、図２に示されるようなピエゾ抵抗式加速度センサである。センサ２００は、気密封止された筺体２１０内にセンサエレメント２２０が収容されている。筺体２１０内部には、不活性ガス等が封入されている。センサエレメント２２０は、矩形の枠状の支持部２２２と、支持部２２２の上端から内側に向けて突出する梁２２４と、梁２２４によって支持される錘（慣性体）２２６から構成されている。そして、梁２２４には複数のピエゾ抵抗素子２２８が配設されている。
【００２９】
センサ２００に加速度が加わると、錘２２６が移動（偏倚）して梁２２４を変形させる。すると、ピエゾ抵抗素子２２８に応力が発生し、ピエゾ抵抗素子２２８の抵抗が変化する。センサ２００は、このピエゾ抵抗素子２２８の抵抗の変化をホイートストンブリッジにより電圧の変化に変換して出力するようになっている。
【００３０】
次に、本実施形態のセンサ用リーク検査装置１００によるリーク検査の手順について説明する。
【００３１】
まず、センサ２００を載置したセンサキャリア３００を密閉容器内に収容し、加振器１３２により、密閉容器１１０、センサキャリア３００及びセンサ２００を所定の周波数および振幅で振動させる。そして、圧力変更装置１２０により密閉容器１１０内の圧力を第１内圧（例えば大気圧）に保ち、第１内圧下において各センサ２００が出力した信号を出力信号測定器１４６で測定し、第１出力として記憶する。次に、真空ポンプ１２６を稼働して密閉容器１１０内の圧力を第２内圧（例えば、略真空）に変更し、第２内圧下において各センサ２００が出力した信号を出力信号測定器１４６で測定し、第２出力として記憶する。最後に、センサ２００ごとに第１出力と第２出力を比較して、各センサ２００の気密性を合否判断する。
【００３２】
センサ２００に加速度が加えられると錘２２６が移動するが、錘２２６の移動は筺体２２０内部の気体の粘性により減衰される。即ち、本実施形態では、錘２２６が物理的動く（偏倚する）構造であるために、この錘２２６周辺に存在する気体の密度により、実質的なダンピング量が変化する。例えば、筺体２１０の気密封止が不完全である場合には密閉容器１１０内部の圧力の変化に応じて筺体２１０内部の圧力が変化する。すると、筺体２２０内部の気体の減衰特性が変化し、錘２２６の移動量および梁２２４の変形量が変化する。具体的には、筺体２１０内の圧力が高まると、気体の密度が高まるのでダンピング量が低減して出力特性が悪化する。一方、筺体２１０内の圧力が下がると、気体の密度が下がるのでダンピング量が増大して出力特性が良好になる。このように、気密性が不完全であるとセンサ２００が出力する信号の値も変化することとなる。すなわち、第１出力と第２出力が異なる値となる。
【００３３】
一方、センサ２００の筺体２１０が適正に気密封止されているならば、密閉容器１１０内部の圧力変化によらず筺体２１０内部は一定圧力に保たれるため、第１出力と第２出力は等しい値となる。
【００３４】
なお、加振器１３２による密閉容器１１０の振動の周波数をセンサ２００の共振周波数と等しくすれば、小さい振幅で効率的にリーク検査を行うことができる。さらに、より小型の加振器１３２および増幅器１３６を採用することが可能となるため、装置全体のコストを低減することができる。
【００３５】
また、各センサ２００の第１出力または第２出力を、振幅測定器１３８の出力と比較することで、センサ２００の出力値の校正も同時に行うようにすることもできる。つまり、振幅測定器１３８によって、各センサ２００に入力されている正確な振動を計測することができるので、この計測結果をセンサ２００の出力値（特に大気雰囲気状態の出力値）を比較することで、センサ２００の校正が可能となる。
【００３６】
このように、本実施形態に係るセンサ用リーク検査装置１００では、センサ２００の出力信号を測定することでセンサ２００の気密性を判断するため、安価な構成で短時間にセンサ２００のリーク検査をすることが可能となっている。
【００３７】
また、複数のセンサ２００ごとに、第１内圧下での第１出力と第２内圧下での第２出力を比較するため、各センサ２００の感度のバラつきに影響されずに、各センサ２００のリーク検査をすることができる。
【００３８】
また、第１内圧を大気圧とすることで、密閉容器１１０内を加圧するためのポンプ等を必要とせず、圧力変更装置１２０を安価な構成とすることができる。さらに、第２内圧を大気圧より低い圧力とすることで、センサ２００内部の気体を密閉容器１１０内に吸引し、センサ２００内部を短時間で減圧させることができるため、検査時間を短縮することができる。
【００３９】
また、移動付加装置１３０を備えるため、静止状態では信号を出力しないようなセンサ２００であっても、リーク検査を行うことができる。
【００４１】
また、移動付加装置１３０は、密閉容器１１０を移動または振動させるため、複数のセンサ２００を等しい周波数および振幅で一度に移動または振動させることができ、安価な構成で検査時間を短縮することができる。
【００４２】
また、圧力変更装置１２０が真空ポンプ１２６を備えるため、短時間で密閉容器１１０内の圧力を変化させることができ、検査時間を短縮することができる。
【００４３】
また、センサ２００は、センサキャリア３００上に載置されたまま密閉容器１１０内に収容されるため、高価で複雑なハンドリング装置を要せずとも、センサ用リーク検査装置１００をセンサ２００の製造ラインに組み込むことができる。これにより、センサ２００の製造効率を、リーク検査工程を含めたトータルで向上させることができる。
【００４４】
また、検出装置１４０は、センサキャリア３００上の全てのセンサ２００と電気的に接合するコンタクト部１４２を備えるため、センサキャリア３００上の全てのセンサ２００と一度に接続することが可能となり、検査時間を短縮することができる。
【００４５】
また、検出装置１４０は、マルチプレクサ１４４を備えるため、コンタクト部１４２で全てのセンサ２００と一度に接合しながらも、センサ２００ごとに出力信号を測定して、個別にリーク検査を行うことができる。なお、コンタクト部１４２に、複数のマルチプレクサ１４４および出力信号測定器１４６を並列に接続することもできる。このようにすることで、複数のセンサ２００の出力信号を並列に測定することができるため、検査時間をさらに短縮することができる。
【００４６】
なお、本発明のセンサ用リーク検査装置およびセンサのリーク検査方法は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００４７】
例えば、リーク検査の対象となるセンサ２００は、上記実施の形態において示した構造のセンサに限定されるものではなく、筺体の移動・振動に基づいて内部の慣性体が偏倚することで所定の電気的信号を出力するセンサであれば、その他の構造のものであってもよい。
【００４８】
また、加振器１３２は、センサキャリア３００またはセンサ２００を直接移動または振動させるものであってもよい。さらに、振動を発生させる加振器１３２の代わりに、センサ２００を直接または間接に直線移動または回転移動等させるアクチュエータを採用してもよい。
【００４９】
また、本発明の実施の形態に記載された作用および効果は、本発明から生じる最も好適な作用および効果を列挙したに過ぎず、本発明による作用および効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明に係るセンサ用リーク検査装置およびセンサのリーク検査方法は、加速度センサ等の製造、検査または校正の分野で利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施の形態の一例である、センサ用リーク検査装置１００の概略構成図である。
【図２】リーク検査の対象となるセンサ２００の一例の断面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１００・・・センサ用リーク検査装置
１１０・・・密閉容器
１２０・・・圧力変更装置
１２６・・・真空ポンプ
１３０・・・移動付加装置
１４０・・・検出装置
１４２・・・コンタクト部
１４４・・・マルチプレクサ
２００・・・センサ
３００・・・センサキャリア
【図１】
0005194243.tif 000002
【図２】
0005194243.tif 000003