密封检查装置以及密封检查方法与流程

本发明涉及密封检查装置以及密封检查方法。

背景技术

一般来说，车载用燃料电池所使用的电池密封件为了分离氢、氧以及对这些进行冷却的制冷剂，要求只允许透过泄漏程度的极高的密封性。因此，在车载用燃料电池所使用的电池密封件的检查中，即使是与透过泄漏同等程度或与以此为标准程度的微量的泄漏，也要求以高精度且短时间进行测定。

以往，作为这样的对微量的泄漏以高精度且短时间进行测定的方法，提出以压力变化法为首的各种方法。

然而，根据以往的方法，存在有测定所要的时间长或难以高精度地对微小的泄漏进行测定之类的问题。

为了解决这样的问题，考虑在能够抽真空的腔室内，在检查气体的吸气侧与排气侧之间配置检查对象，并检测来自检查对象的微量的泄漏的技术的应用。

在现有技术的一例即日本特开2012-251849号公报中，虽然检查对象不是电池密封件，但其目的在于提高对具有开口部的容器状的工件的精密工件测试的检查精度。此处，腔室内的检查气体的吸气端口与检测系统之间配置具有作为检查对象的开口部的容器状的工件，将作为检查气体的氦气导入至腔室内，在检测系统处检测有无作为检查气体的氦气。

技术实现要素：

发明所要解决的技术问题

根据上述的现有技术，能够检测来自检查对象的微量的泄漏，但是关于检查装置的结构，有改善的余地。

本发明目的在于能够以比以往高精度且短时间进行检查，并以简略的结构实现密封检查。

用于解决技术问题的方案

本发明的第一观点为一种密封检查装置，其中，具有：

第一夹具，具有：被检查对象包围的端口、以及与外部泄漏检测流路连接的贯通孔；

第二夹具，在与所述第一夹具之间夹持所述检查对象；

检查部位密封部，与所述第一夹具以及所述第二夹具一起将配置有所述检查对象的空间设为闭空间；

加压阀，将检查气体的供给源以及排气系统双方与所述端口连接；

所述检查气体的探测器；

第一测定阀，将所述探测器与所述端口连接；以及

第二测定阀，将所述外部泄漏检测流路与所述探测器连接。

本发明的第二观点为一种密封检查方法，其中，

通过第一夹具与第二夹具夹持并抽真空检查对象，从而形成被所述检查对象包围的真空状态的闭空间，所述检查对象分别包围设于所述第一夹具的端口以及与外部泄漏检测流路连接的贯通孔而配置，

将检查气体导入至所述闭空间中的、包含成为测定对象的所述端口的闭空间，

对泄漏至所述封闭空间中的、除成为所述测定对象的所述端口以外的闭空间的检查气体进行检测。

发明效果

根据本发明，能够以比以往高精度且短时间进行检查，且能够以简略的结构实现密封检查。

附图说明

图1是示出在实施方式1的密封检查装置所配备的下夹具上配置有样本的状态的图。

图2是示出实施方式1的密封检查装置的整体结构的图。

图3是示出实施方式1的密封检查方法即应用于图1、图2所示的结构的密封检查方法的流程图。

图4是示出实施方式1的密封检查装置的检查时的状态的图。

图5是示出实施方式2的密封检查装置的检查时的状态的图。

图6是示出实施方式3的密封检查装置的检查时的状态的图。

图7是示出在实施方式4的密封检查装置所配备的下夹具上配置有样本的状态的图。

图8是示出实施方式4的密封检查装置的整体结构的图。

具体实施方式

参照附图对实施方式进行以下说明。但是，本发明不是被以下实施方式的记载来限定解释的。

<实施方式1>

如图2所示，本实施方式的密封检查装置10具有下夹具(第一夹具)11以及上夹具(第二夹具)12。在下夹具11与上夹具12之间配置有作为检查对象的样本20。作为检查气体，使用氦气。

需要说明的是，在以下的说明中，有时将氦气简写作He气。另外，对检查气体的气体种类没有特别限定，除氦气之外，也可以使用氢气、将氦气将氢气稀释了的气体。此处，用于稀释的气体例如为氮气。

图1是示出在本实施方式的密封检查装置10所配备的下夹具11上配置有样本20的状态的图。在图1所示的作为样本20的一端边的第一端边20A侧，依次设有A端口(第一端口)101、B端口(第二端口)102和C端口(第三端口)103。

另外，在样本20的与第一端边20A相对的第二端边20B侧设有C端口(第三端口)103、B端口(第二端口)102和A端口(第一端口)101。第二端边20B侧的C端口103配置于与第一端边20A侧的A端口101相对的位置。第二端边20B侧的B端口102配置于与第一端边20A侧的B端口102相对的位置。第二端边20B侧的A端口101配置于与第一端边20A侧的C端口103相对的位置。

需要说明的是，在本实施方式的密封检查装置10应用于燃料电池的情况下，A端口101、B端口102以及C端口103为被称为歧管的流路孔，2个A端口101之间形成发电部，该发电部形成有使燃料气体或氧化气体流动的多个流路槽。

样本20具有检查对象密封件21。检查对象密封件21具有：包围包含2个A端口101双方的区域22的部分；包围2个B端口102的各端口的部分；以及包围2个C端口103的各端口的部分。

另外，如图1所示，样本20被检查部位密封部30包围。样本20所配置的空间为闭空间。检查部位密封部30例如为密封垫，但不限定于此。作为检查部位密封部30，特别优选橡胶制密封垫。

图2是示出本实施方式的密封检查装置10的整体结构的图。需要说明的是，图2包含图1所示的X-X处的剖视图。

配备检查对象密封件21的样本20被夹持于下夹具11与上夹具12之间。另外，样本20所配备的检查对象密封件21分别配置于检查部位密封部30与A端口101之间、A端口101与B端口102之间、B端口102与C端口103之间、C端口103与检查部位密封部30之间。

需要说明的是，在C端口103与检查部位密封部30之间，在下夹具11设有外部泄漏检测流路104，但本发明并不限定于此。在下夹具11只要至少设有与外部泄漏检测流路104连接的贯通孔即可。

同样，对于A端口101、B端口102以及C端口103，在下夹具11只要至少设有贯通孔即可。

在图2中，作为配备检查对象密封件21的样本20，例示了车载用燃料电池所使用的电池密封件。关于图2中例示的检查对象密封件21，在焊接的2片金属板的与下夹具11相对的表面以及与上夹具12相对的表面的各表面通过橡胶状弹性材料设有相互分离的密封部。

此处，虽然2片金属板之间通过焊接部分进行密封，但本发明不限定于此。

需要说明的是，应用于密封部的橡胶状弹性材料例如为三元乙丙橡胶(EPDM)、硅酮橡胶(VMQ)、氟橡胶(FKM)、全氟橡胶(FFKM)，但不限于这些，也可以是其他橡胶状弹性材料。

但是，检查对象密封件21不限定于包含金属板的结构，配备检查对象密封件21的样本20也可以仅由橡胶状弹性材料形成。

另外，密封检查装置10具有加压阀组110以及测定阀组120。A端口101、B端口102以及C端口103分别与加压阀组110以及测定阀组120连接。

加压阀组110具有A端口用加压阀111、B端口用加压阀112以及C端口用加压阀113。

测定阀组120具有A端口用测定阀121、B端口用测定阀122以及C端口用测定阀123。

A端口101经由下夹具11内的流路，与A端口用加压阀111以及A端口用测定阀121连接。B端口102经由下夹具11内的流路，与B端口用加压阀112以及B端口用测定阀122连接。C端口103经由下夹具11内的流路，与C端口用加压阀113以及C端口用测定阀123连接。

外部泄漏检测流路104与外部泄漏用测定阀124连接。

需要说明的是，为了方便，在以下的说明中，A端口用测定阀121、B端口用测定阀122以及C端口用测定阀123有时记作第一测定阀，外部泄漏用测定阀124有时记作第二测定阀。

A端口用加压阀111、B端口用加压阀112以及C端口用加压阀113与排气侧以及吸气侧阀131连接。排气侧以及吸气侧阀131与作为排气系统的真空泵侧阀141和He回收机侧阀142连接，乃至与吸气系统的氮气瓶侧阀143以及He气瓶侧阀144连接。

真空泵侧阀141与排气用的真空泵连接。He回收机侧阀142与He回收机连接。被回收的He气体进行适当地再利用。

氮气瓶侧阀143与作为氮气的供给源的氮(N2)气瓶连接。He气瓶侧阀144与作为检查用气体的氦(He)的供给源的He气瓶连接。

A端口用测定阀121、B端口用测定阀122、C端口用测定阀123以及外部泄漏用测定阀124与He探测器连接。He探测器是测定氦(He)的原子数的原子数测定器。此处，He探测器是对漏出的气体的原子数进行定量地检测的结构，极微量的氦气(He)也能够被检测到。He探测器例如为质量分析计。

但是，本实施方式的He探测器不包含压力传感器。这是因为，当使用压力传感器时，需要待机直至测定对象空间的压力变平衡为止，测定花费时间，还难以检测微量泄漏。

需要说明的是，如图2所示，优选在He探测器侧、即测定阀组120与He探测器之间连接有与真空泵连接的真空泵侧阀151以及与氮气瓶连接的氮气瓶侧阀153，但本发明不限定于此。

接下来，以下说明使用了本实施方式的密封检查装置10的密封检查方法。图3是示出本实施方式的密封检查方法即应用于图1、图2所示的密封检查装置10的密封检查方法的流程图。

此处，将检查对象设为A端口。将检查对象的样本安设于下夹具11上的规定的位置并开始处理。

首先，以检查对象的样本被安置好后的状态降低上夹具12，在下夹具11与上夹具12之间，对具有作为检查对象的检查对象密封件21的样本20进行压缩(S1)。

需要说明的是，也可以省略对样本20进行压缩的工序(S1)，从接下来的抽真空的工序(S2)开始。

接下来，在He回收机侧阀142、氮气瓶侧阀143以及He气瓶侧阀144为关闭的状态，且排气侧以及吸气侧阀131、加压阀组110以及测定阀组120全部的阀为打开的状态下，打开真空泵侧阀141，对整体进行抽真空(S2)。此处，真空度例如为-100kPa。由此，能够用1个真空泵一次性地对全部的端口进行抽真空。

需要说明的是，在He探测器侧连接有与真空泵连接的真空泵侧阀151，因此能够从He探测器侧进行抽真空。由此，能够缩短抽真空所耗费的时间。

从S2经过规定时间后，关闭全部的加压阀组110的阀(S3)。

接下来，检查对象外的B端口用测定阀122、C端口用测定阀123以及外部泄漏用测定阀124在打开状态下，将与作为检查对象的A端口101连接的A端口用测定阀121关闭(S4)。

需要说明的是，此处，真空泵侧阀141也关闭。

接下来，打开He气瓶侧阀144，供给He气(S5)。

接下来，在B端口用加压阀112以及C端口用加压阀113为关闭状态下，打开A端口用加压阀111，He气供给至包含作为检查对象的端口的A端口101的空间(S6)。

之后，将排气侧以及吸气侧阀131关闭。

接下来，通过He探测器进行He原子数的测定(S7)。

此处，对供给至A端口101的He气中从检查对象密封件21向B端口102、C端口103或外部泄漏检测流路104泄漏的量进行测定。

需要说明的是，在S7中，测定中继续加压。

加压时敞开阀进行加压，但是在保持充分的压力的情况下，也可以关闭阀。

图4为示出本实施方式的密封检查装置10的在S7的状态、即检查时的状态的图。如图4所示，当在检查对象密封件21中的、将包含2个A端口101双方的区域22包围的部分有泄漏时，He原子从B端口102、C端口103以及外部泄漏检测流路104的至少一个经由测定阀组120到达He探测器。通过测定该He原子数，能够检测He是否泄漏，进而检测泄漏量。

S7结束后，关闭He气瓶侧阀144(S8)。

接下来，通过打开He回收机侧阀142，回收He气(S9)。由此，可回收使用过的He气，因此能够再次利用使用过一次的He气。

另外，He回收机也可以与He探测器侧连接，在该情况下，能够回收泄漏的He气。

接下来，在He气回收后，将加压阀组110以及测定阀组120的全部阀打开(S10)。

之后，打开氮气瓶侧阀143，用氮气进行扫气(S11)，结束处理。通过该扫气，进行残留在流路以及样本内的氦(He)气的扫气清洗，能够防止下次以后的检查中的、因残留氦(He)气而引起的误检测。

需要说明的是，在He探测器侧连接有与氮气瓶连接的氮气瓶侧阀153，因此也能够从He探测器侧进行扫气。由此，能够缩短扫气耗费的时间。

在现有技术中，使用可抽真空的腔室，对来自配置于腔室内的检查对象的微量的泄漏进行检测。但是，当使用腔室时，存在腔室的工作部分与按压检查对象的部分的至少2处运作部，因此检查对象的更换需要时间，难以在短时间进行检查。

另外，当检查对象中包含不合格品时，泄漏量大，因此需要进行腔室整体的扫气，扫气需要时间。

另外，在使用腔室的情况下，在腔室内需要配管，当检查对象为多个的情况下必须按每个检查对象变更配管的连接，因此不仅需要时间，而且也可能产生因配管的连接变更而引起的泄漏。

另外，因为需要进行腔室内的抽真空以及检测器的抽真空，进一步也有需要进行工件内的抽真空的情况，因此需要多个真空泵，装置结构也变得复杂。

在本实施方式中，与现有技术不同，能够实现不使用腔室就对检查对象周围的非常有限的空间进行抽真空。因此，能够简化装置结构，由此能够抑制故障的风险并且抑制成本。

另外，在本实施方式中不使用腔室，因此能够实现对检查对象周围的非常有限的空间进行抽真空，从而能够在短时间进行检查。

另外，本实施方式测定He原子数，因此能够不依存于环境温度实现而实现。

如上所述，根据本实施方式，能够以比以往高精度且短时间进行检查，得到简略的结构的密封检查装置。

另外，根据本实施方式，设有多个检查对象的端口，并对与多个端口的各端口对应的第一测定阀进行开闭由此能够切换检查对象的端口。因此，不需要进行配管的变更、即重新连接。

需要说明的是，在本实施方式中，作为自动进行第一测定阀的开闭的结构，也可以自动地切换检查对象端口。

在本实施方式中，对作为第一端口的A端口的检查时进行了说明，但本发明并不限定于此。

应用图3所示的流程图，通过将检查对象设为B端口从而能够检测B端口处的泄漏，通过将检查对象设为C端口从而能够检测C端口处的泄漏。

<实施方式2>

在实施方式1中，对以1个端口为检查对象的方式进行了说明，但本发明不限定于此。在本实施方式中，对以2个端口为检查对象的方式进行说明。

需要说明的是，关于与实施方式1相同的方面省略说明，并援引实施方式1的说明。

在本实施方式中，与实施方式1相同，使用图2所示的密封检查装置10。另外，与实施方式1相同，本实施方式的密封检查方法以图3的流程图所示的顺序进行。

此处，以A端口以及B端口为检查对象，将检查对象的样本设于规定的位置并开始处理。S1～S3与实施方式1相同。

在S3中，在将全部的加压阀组110的阀关闭后，在检查对象外的C端口用测定阀123以及外部泄漏用测定阀124为打开的状态下，将与作为检查对象的A端口101连接的A端口用测定阀121以及与B端口102连接的B端口用测定阀122关闭(S4)。此处，也关闭真空泵侧阀141。

然后，打开He气瓶侧阀144，供给He气(S5)

接下来，在C端口用加压阀113为关闭的状态下，将A端口用加压阀111以及B端口用加压阀112打开，将He气供给至包含作为检查对象的A端口101的空间以及包含B端口102的空间(S6)。

之后，关闭排气侧以及吸气侧阀131。

接下来，用He探测器进行He原子数的测定(S7)。

此处，测定供给至A端口101以及B端口102的He气中的、从检查对象密封件21泄漏至端口103或外部泄漏检测流路104的量。

需要说明的是，在S7中，测定中继续加压。

加压时敞开阀进行加压，但是在保持充分的压力的情况下，也可以将阀关闭。

图5是示出本实施方式的密封检查装置10的S7中的状态、即检查时的状态的图。如图5所示，当检查对象密封件21中的、将包含2个A端口101双方的区域22包围的部分或包围B端口102的部分的至少任一个有泄漏时，He原子从C端口103以及外部泄漏检测流路104的至少任一方或双方经由测定阀组120到达至He探测器。通过测定该He原子数，能够检测He是否泄漏，进一步能够检测泄漏量。

S7结束后，S8～S11与实施方式1相同，在S11后结束处理。

根据本实施方式，在2个端口的任一方或双方有泄漏的情况下，能够将其检测出来。

<实施方式3>

在实施方式1、2中，对以1个或2个端口为检查对象的方式进行了说明，但本发明不限定于此。在本实施方式中，对以全部3个端口为检查对象的方式进行说明。

需要说明的是，关于与实施方式1相同的方面省略说明，并援引实施方式1的说明。

在本实施方式中，与实施方式1、2相同，使用图2所示的密封检查装置10。另外，与实施方式1相同，本实施方式的密封检查方法以图3的流程图所示的顺序进行。

此处，以A端口、B端口以及C端口为检查对象，将检查对象的样本设于规定的位置并开始处理。S1～S3与实施方式1相同。

在S3中，在将全部的加压阀组110的阀关闭后，在外部泄漏用测定阀124为打开的状态下，将与作为检查对象的A端口101连接的A端口用测定阀121、与B端口102连接的B端口用测定阀122以及与C端口103连接的C端口用测定阀123关闭(S4)。此处，也关闭真空泵侧阀141。

然后，打开He气瓶侧阀144，供给He气(S5)

接下来，将A端口用加压阀111、B端口用加压阀112以及C端口用加压阀113打开，将He气供给至包含作为检查对象的A端口101的空间、包含作为检查对象的B端口102的空间以及包含作为检查对象的C端口103的空间(S6)。

之后，将排气侧以及吸气侧阀131关闭。

接下来，用He探测器进行He原子数的测定(S7)。

此处，测定供给至A端口101、B端口102以及C端口103的He气中的、从检查对象密封件21泄漏至外部泄漏检测流路104的量。

需要说明的是，在S7中，测定中继续加压。

加压时敞开阀进行加压，但是在保持充分的压力的情况下，也可以将阀关闭。

图6是示出本实施方式的密封检查装置10的S7中的状态、即检查时的状态的图。如图6所示，当检查对象密封件21中的、将包含2个A端口101双方的区域22包围的部分、将B端口102包围的部分或将C端口10包围的部分的至少任一个有泄漏时，He原子从外部泄漏检测流路104经由测定阀组120到达He探测器。通过测定该He原子数，能够检测He是否泄漏，进一步能够检测泄漏量。

S7结束后，S8～S11与实施方式1相同，在S11后结束处理。

根据本实施方式，3个端口的任一方有泄漏的情况下，能够将其检测出来。

<实施方式4>

本实施方式的密封检查装置10的基本结构与实施方式1相同。以下，关于与实施方式1相同的结构省略说明，对与实施方式1不同的结构进行说明。

图7示出在本实施方式的密封检查装置10所配备的下夹具11上配置有样本20的状态。如图7所示，样本20被检查部位密封部30包围。进一步，检查部位密封部30被外周密封部32包围。由检查部位密封部30与外周密封部32划定出抽真空空间34。外周密封部32例如为密封垫，但不限定于此。作为外周密封部32，特别优选橡胶制密封垫。

图8是示出本实施方式的密封检查装置10的整体结构的图。需要说明的是，在图8中包含图7所示的X-X处的剖视图。

在检查部位密封部30与外周密封部32之间，在下夹具11设有与真空泵连接的流路105，但本发明不限定于此。在下夹具11只要至少设有与流路105连接的贯通孔即可。

流路105连接有与真空泵连接的真空泵侧阀161以及与氮气瓶连接的氮气瓶侧阀163。

接下来，与实施方式1相同，本实施方式的密封检查方法以图3的流程图所示的顺序进行。

此处，以A端口以及B端口为检查对象，将检查对象的样本设于规定的位置并开始处理。

首先，在设有检查对象的样本的状态下降低上夹具12，在下夹具11与上夹具12之间，对作为具有检查对象的检查对象密封件21的样本20进行压缩(S1)。此时，打开真空泵侧阀161，将真空泵与流路105连接，对抽真空空间34进行抽真空。由此，下夹具11与上夹具12相互吸引，样本20被压缩。

S2～S11与实施方式1相同。

根据本实施方式，能够更可靠地维持样本20的压缩状态。

需要说明的是，在实施方式1～4中，从A端口、B端口以及C端口的各端口延伸的流路在下夹具11内形成为弯曲的形状，但本发明不限定于此。也可以通过在板状构件设置作为A端口、B端口以及C端口的各端口的贯通孔，使配管弯曲来形成流路。

或者，也可以通过将与这些流路连接的各结构适当配置在设有贯通孔的板状构件的下部，来尽量减少配管的弯曲部分，且缩短流路。

另外，在实施方式1～4中，为将全部的A端口、B端口以及C端口设于下夹具11的结构，但本发明不限定于此，也可以将A端口、B端口以及C端口设于上夹具12。

同样，与外部泄漏检测流路104连接的贯通孔既可以设于上夹具12，也可以设于下夹具11。

即，来自A端口、B端口及C端口的流路乃至外部泄漏检测流路104既可以从下夹具11引绕，也可以从上夹具12引绕。

另外，在实施方式1～4中，检查对象被上夹具与下夹具夹着，且2个夹具是上下动作的结构，但本发明并不限定于此，2个夹具也可以是左右动作的结构，2个夹具的动作方向没有特别限定。

需要说明的是，在实施方式2、3中，在切换作为检查对象的端口而连续进行多个端口的检查的情况下，在端口的切换前后的任一情况下对于被加压的部分均不需要扫气。

例如，在如在实施方式1中所说明的那样进行A端口101的检查，接下来切换成为检查方式的端口，如在实施方式2中所说明的那样进行A端口101以及B端口102的检查的情况下，A端口101在端口的切换前后的任一情况下均为被加压的部分，因此不需要A端口101的扫气。

这样，不需要扫气的端口，在扫气时将阀关闭。

另外，作为能够应用本发明的领域，例示了燃料电池的电池密封件，但本发明并不限定于此，也可以应用于要求高密封性的密封件的所有领域。

附图标记说明

10 密封检查装置

11 下夹具

12 上夹具

20 样本

20A 第一端边

20B 第二端边

21 检查对象密封件

22 区域

30 检查部位密封部

32 外周密封部

34 抽真空空间

101 A端口

102 B端口

103 C端口

104 外部泄漏检测流路

105 流路

110 加压阀组

111 A端口用加压阀

112 B端口用加压阀

113 C端口用加压阀

120 测定阀组

121 A端口用测定阀

122 B端口用测定阀

123 C端口用测定阀

124 外部泄漏用测定阀

131 排气侧以及吸气侧阀

141、151、161 真空泵侧阀

142 He回收机侧阀

143、153、163 氮气瓶侧阀

144 He气瓶侧阀。