JP2011530693A - 真空システムの全漏れ量を決定する方法、及び真空システム - Google Patents

Abstract

【解決手段】真空システムの全漏れ量を決定する方法は、連続的又は周期的に行われ得る。真空システムは、少なくとも１つの処理室(10)、及び処理室(10)に接続されたポンプ機器(16)を備えている。本発明に係る周期的な決定方法は、処理室(10)への処理ガスの供給を停止するステップと、処理室(10)にキャリアガスを供給するステップと、ポンプ機器(16)を用いてキャリアガス及び漏れガスを送るステップと、送られたガス中のガス成分の量を測定するステップと、測定されたガス成分の量に基づいて真空システムの全漏れ量を決定するステップとにより行われる。

Description

本発明は、真空システムの全漏れ量を決定する方法、及び、該方法が行われ得る真空システムに関する。

個々の機器の気密性を検査するために、ヘリウムの漏れ検出を用いた気密性検査法が知られている。ここで、検査されるべき装置は、例えば、ヘリウムの封入体で囲まれるか、又はヘリウムが充填された空間に置かれる。更に、局所的な検査のために、機器の検査されるべき部分をヘリウムで吹きかけることが知られている。次に、検査されるべき装置の真空ポンプが作動されるか、又は、真空ポンプが装置に接続される。その後、真空ポンプによって送られるヘリウムが測定される。装置の総漏れ量が測定結果から決定され得る。

欧州特許出願公開第1709412 号明細書

これらの方法は、漏れ量の非常に正確な決定を可能にする方法であるが、個々の小型の装置又は機器でのみ経済的に行われ得る。これらの方法を用いた真空システム全体の検査は、限られた範囲内でのみ行われ得る。尚、真空システムは複数の個々の装置及び機器を備えており、真空システム全体が、50を超える個々の装置又は構成要素を備えている場合があり、更に100 を超える個々の装置又は構成要素を備えている場合もあることを考慮すべきである。更に、真空システムは、大きな処理室を備えていることが多く、該処理室は、例えば、10m³を越える体積、特には20m³を超える体積を有する場合がある。真空システム全体をヘリウムの封入体で囲み、その後、ポンプ手段によって送られるヘリウムを検出可能とすることは経済的に実現不可能である。

真空システムの全漏れ量を検査するために、処理室に部分的な真空を生成して、処理室と接続された全ての供給ラインを閉じることは可能である。その後、処理室内の圧力の上昇が経時的に測定される。圧力の上昇及び既知の体積により、漏れ量が導き出されてもよい。この方法では、真空ポンプの上流側の構成要素のみが検査される。特に体積が大きい場合、又は異なる汚染度が予想される場合、この方法を用いて真空ポンプ及び排気ガスラインを検査することは困難である。

しかしながら、処理ガスが可燃性又は爆発性を有する場合、又はこのようなガスの混合物である場合、送られるべき媒体の爆発限界又は発火限界を決定するために、酸素含有量を正確に決定することが必要である。爆発限界又は発火限界の決定は、当該精度を必要とする安全性に関連した検査である。

本発明は、簡単に、特には経済的に全漏れ量を決定することを可能にする、真空システムの全漏れ量を決定する方法を提供することを目的とする。特には、前記方法は、送られる媒体又は処理ガスの爆発限界又は発火限界を観察すべく機能する。本発明は、前記方法が行われ得る真空システムを提供することを別の目的とする。

前記目的は、本発明によれば、請求項１及び請求項９に夫々定義された方法と、請求項15に定義された真空システムとによって達成される。

真空システムの全漏れ量を決定するための本方法は、本発明によれば、特には、体積が大きな真空システム、及び／又は複数の個々の機器又は装置を備えた真空システムでの使用に適している。特には、このような真空システムは、数立方メートルの体積、特には10m³を超える体積、又は20m³を超える体積を有する処理室を備えた真空システムである。更に、本発明の方法は、特には、50を超える、特には100 を超えてもよい複数の個々の装置、器具又は機器を備えたシステムに適している。処理室は、少なくとも１つの真空ポンプ、通常は複数の真空ポンプを備えたポンプ機器と接続されている。真空システムは、複数の処理室によって形成されてもよく、場合によっては複数のポンプシステムを備えてもよい。

排気ガス浄化システムが、流れ方向に見て、ポンプ手段の下流側に設けられてもよい。排気ガス浄化システムは、処理ガスを浄化する。本発明に応じて構成された真空システムは、酸素センサのようなセンサ手段を更に備えている。該センサ手段は、流れ方向に見てポンプ手段の下流側に設けられており、前記排気ガス浄化システムが設けられているとすると、排気ガス浄化システムの前方に可能な限り近いことが好ましい。

特には、センサ手段は、制御及び／又は評価手段と接続されてもよく、制御及び／又は評価手段は、真空システムの調整弁と接続されて、真空システムを制御すべく機能することが好ましい。

本発明に係る真空システムの全漏れ量を決定する第１の方法では、初めのステップで処理室への処理ガスの供給が停止される。例えば、処理ガスの供給停止は、処理ガス供給ラインを非作動化するか若しくは閉じることにより、又は処理ガス供給ラインを閉じたままにすることにより行われる。このために設けられることが好ましい電気的バルブが、制御手段によって制御されることが好ましい。次のステップでは、キャリアガス、好ましくは不活性化ガスが処理室に供給される。窒素は、最適な不活性化ガスである。使用されるセンサに応じて、他のガスが採用されてもよく、ここでは、ガスによる測定への悪影響が回避されることに特に注目すべきである。

キャリアガスは、ポンプ手段によって送られる。更に、ポンプ手段は、漏れにより処理室に入るガス又は空気を送る。ガス成分の含有量は、流れ方向に見てポンプ手段の下流側に配置されたセンサによって測定される。酸素が空気の大部分を占めるので、酸素含有量が酸素センサを用いて測定されることが好ましい。測定されたガス成分の含有量に基づいて、真空システムの全漏れ量が決定される。本発明によれば、空気中の酸素含有量が約21%であることが知られており、空気が、キャリアガスを送っている間に漏れ口を介して真空システムに入り込むので、真空システムの全漏れ量の決定は簡易な方法で可能であることが好ましい。測定された酸素含有量、又は測定された空気中の別のガス成分の含有量に基づいて、全漏れ量が、例えば制御中に記憶されたテーブルを参照して、簡易且つ迅速な方法で決定され得る。

キャリアガスの流量、つまり、単位時間当りに処理室に供給されるキャリアガスの体積が既知であることが好ましい。従って、特には相当するデータが直接与えられる評価手段により、真空システムの全漏れ量の正確な計算が可能である。

特に好ましい実施形態では、使用される酸素センサは、酸素含有量を体積百分率で測定する酸素センサである。酸素センサとして、電解法を用いて酸素含有量を体積百分率で測定するセンサが特に適切である。例えば、該センサは、ドレーゲル社（Drager）から「ポリトロン」（Polytron）として称されるセンサであってもよい。このようなセンサは、大気圧が十分な領域で確実に作動する。これは、ポンプ手段の流れ方向の下流側、及びガス浄化システムが設けられている場合にはその上流側でのセンサの好ましい配置についても同様である。

キャリアガスの流量、特には、既知の、又は適切なセンサによって測定されたキャリアガスの一定の流量と、体積百分率で測定された酸素含有量とで、全漏れ量が、数学的に又は記憶されたテーブルを用いて、簡易な方法で決定され得る。このために、送られるキャリアガスの体積が同様に既知であることが好ましい。

可燃性ガス又は爆発性ガス、例えばH₂が送られるとき、空気中の水素の爆発下限が約４%であることを考慮する必要がある。従って、真空システムでの酸素濃度が0.8 体積百分率を超えないことを確認する必要がある。処理ガス中の既知の水素ガス流量又は既知の水素含有量に関して、真空システム全体での最大許容空気漏出量が得られる。夫々の限界は、安全性の要件に応じて、且つ、更なる他の爆発性又は可燃性ガス、又はガスの混合物がいつ送られるかに応じて変わる。

真空システムの全漏れ量の上限、特には工程に関連した上限に応じて、本発明では、当該上限に達していない間のみ、真空システムが解放される。好ましい実施形態では、真空システムのこのような阻止又は解放は自動的に行なわれており、既存の制御によって行われてもよい。

本発明によれば、ガス漏れ量の上限を定めるとき、又はガス漏れ量を決定するとき、処理ガス、及び／又は工程中に生じるガスのガス割合を考慮する。従って、例えば爆発性ガスの混合物がより低い全漏れ量で既に生じるので、例えば、処理ガス自体が酸素を含むことを考慮することが好ましい。更に、例えば、有害ガス若しくはガスの混合物、又は例えば酸素が工程中に生じる可能性があることを考慮する。このことを、特に好ましい実施形態では、全漏れ量の上限を定めるとき、又は全漏れ量を決定するときに考慮するか又は含める。

真空システムの安全性を保証するために、本発明の方法は、一定の時間間隔で行なわれることが好ましい。更に、夫々の工程の開始前に、例えば夫々の新たなバッチの前に、前記方法を行なうことが可能である。場合によっては、定期的な実行と各工程の開始前の実行とが組み合わせられ得る。特には、このような組み合わせは、工程の開始頻度及び所要の安全度に応じて決まる。

本発明に係る真空システムの漏れ量を決定する別の方法は、連続法である。この場合、真空システムは上述されたように構成されている。特には、センサ、好ましくは酸素センサが、ポンプ手段の流れ方向の下流側に配置されており、排気ガス浄化システムが設けられている場合にはその上流側に配置されている。本方法の本実施形態では、ガス成分の含有量、特には酸素含有量が、作業工程中、つまり、処理ガスが処理室に供給されている間に排気ガス中で測定されることが好ましい。ここでも、酸素含有量が、評価手段に送られることが好ましい。更に評価手段では、処理ガス又は処理排気ガスの成分、特には酸素の含有量が既知である。全漏れ量は、処理ガス又は処理排気ガスの成分から決定されることが可能であり、特には、安全性の理由で超えてはならない全漏れ量の上限が、爆発性又は可燃性ガスの混合物の発生を回避すべく定められ得る。

爆発性又は可燃性ガスが生じ得る限界酸素含有量を決定するために、処理ガス又は処理排気ガスの酸素含有量が既知である必要がある。水素含有量は、既知であるか、又は個別の水素センサによって測定されてもよい。

酸素含有量の体積百分率が酸素センサによって測定されることが好ましい。水素含有量が測定される場合、水素含有量も、体積百分率で測定されることが好ましい。

全漏れ量を決定するための連続法では、好ましくは第１の限界値を超えると、警報信号が伝えられる。警報信号は、音響及び／又は視覚警報信号であってもよい。下限値である第１の限界値は、工程中に、生じたガスの可燃性又は爆発性に関する危険域に入る可能性があるが、真空システムはオフされる必要がない限界値であることが好ましい。第２の限界値を超えるとき、真空システムは自動的にオフされることが好ましい。ここでは、第２の限界値は、夫々の安全性の要件に応じて、発火又は爆発の危険性を超えないように選択される。

２つの上記の全漏れ量の周期的且つ連続的な決定方法を組み合わせて行うことが特に好ましい。

前記方法の実行に適した真空システムは、追加のセンサ、特には酸素センサを備えただけの従来の真空システムである。ここでは、センサが、真空システムの、特には略大気圧が存在する部分に設けられているように、センサは、ポンプ手段の流れ方向の下流側に配置されていることが好ましい。好ましくは、センサは評価手段、特には電子評価手段と接続されており、前記評価手段は、測定されたガス成分の含有量、特には酸素含有量に応じて全漏れ量を直ちに計算する。

特に好ましい実施形態では、センサは、ポンプ手段に直接接続されている管路であって、場合によっては排気ガス浄化システムに繋がる前記管路にではなく、前記管路へのバイパスに配置されている。本発明の周期的な方法の場合、センサが排気ガスの流れに連続的にさらされないので、このような構成は、特には本発明の周期的な方法で実現可能である。このために、バルブ、特には電気的に制御可能なバルブがバイパス、すなわちブランチに設けられてもよく、前記バルブは、周期的な測定法が行なわれるときにのみ開放される。

真空システムの処理室は、キャリアガス供給手段と接続されていることが好ましい。キャリアガス供給手段は、バルブを介して流量計測手段と接続されてもよい。好ましい実施形態では、バルブ、好ましくは電気的に制御可能なバルブが、制御及び評価手段によって制御可能である。従って、本発明の周期的な決定方法を完全に自動的に行なうことが可能である。

上述された本発明の連続法を行なうとき、当該流量計測手段が、好ましくは電気的に制御可能なバルブと接続されて処理ガス供給ラインに設けられていることが好ましい。従って、供給される処理ガスの体積が、簡易な方法で測定され得る。

本発明を、好ましい実施形態を参照して以下に詳細に説明する。

本発明の方法が行われ得る真空システムを示す概略図である。

真空システムは、例えば、太陽電池パネルのための被覆処理が行なわれる処理室10を備えている。矢印12によって示された管路を通って、様々な処理ガスが処理室10に供給され得る。処理室10は、吸込管14を介してポンプ手段16と接続されている。ポンプ手段16は、処理室10から処理ガスを吸い込んで、吸い込んだ処理ガスをライン18を介して排気ガス浄化システム19に送る。

本発明の２つの方法を行なうために、酸素センサ22と電気的に制御可能なバルブ24とがバイパス20に設けられている。ポンプ手段16の流れ方向の下流側のライン18と共に、バイパス20は、排気ガス浄化システム19の近くに設けられていることが好ましい。バイパス20は、経路が分岐された排気ガスを排気ガス浄化システム19に直接導く。酸素センサ22及び電気的に作動可能なバルブ24は、制御及び評価手段26に接続されている。

全漏れ量を決定するための周期的な方法を実行するために、処理室10に供給ライン28を介してキャリアガスが供給される。流量計測手段30が供給ライン28に配置されている。流量計測手段30は、電気的に制御可能なバルブ32を有する。流量計測手段30、ひいてはバルブ32も、制御及び評価手段26と接続されている。

本発明の全漏れ量を決定するための連続法を行なうとき、処理室10への夫々の供給ラインは省略され得る。しかしながら、代わりにガス流量12を測定することが必要である。このために、夫々の流量計測手段が処理ガス供給ラインに設けられてもよい。

本発明の周期的な測定法を行なうために、キャリアガスが、供給ライン28を介して処理室10に既知の流量で供給される。供給されるキャリアガスの流量は既知であるか、又は測定されて制御及び評価手段26に伝えられてもよい。酸素センサ22によって測定された酸素の体積百分率も制御及び評価手段26に伝えられる。酸素の体積百分率から、制御及び評価手段26は、真空システムの総空気漏れ量を決定することが可能である。空気の酸素含有量が既知であり、約21%であるので、酸素の流量も、空気漏れ量に基づいて酸素の体積百分率から決定され得る。

例えば、100 sccmのキャリアガスが処理室10に供給されて、酸素センサ22が６体積百分率を示す場合、真空システムの総空気漏れ量は40sccmである。空気中の酸素含有量が21%である場合には、8.4 sccmの酸素流量になる。従って、連続法では、処理ガスの流量、並びに例えば、処理ガス自体及び工程中に生成された酸素の酸素含有量が既知である場合、真空システムの空気漏れ量が、酸素センサによって測定された値に基づいて決定され得る。

Claims (18)

1. 処理室(10)、及び該処理室(10)に接続されたポンプ手段(16)を備えた真空システムの全漏れ量を決定する方法において、
   − 前記処理室(10)への処理ガスの供給を停止するステップと、
   − 前記処理室(10)にキャリアガスを供給するステップと、
   − 前記ポンプ手段(16)によりキャリアガス及び漏れガスを送るステップと、
   − 送られた前記ガスのガス成分の含有量を測定するステップと、
   − 測定された前記ガス成分の含有量に基づいて、前記真空システムの全漏れ量を決定するステップと
   を備えることを特徴とする方法。
2. 前記キャリアガスは、既知である一定の流量で前記処理室(10)に供給されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記ガス成分の含有量は、体積百分率で測定されることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記キャリアガスは不活性ガスであり、及び／又は酸素の含有量が測定されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の方法。
5. 前記全漏れ量の所定の上限に応じて、該上限を超えると、前記真空システムは、作業工程のために解放されないことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の方法。
6. 前記処理ガス及び／又は工程中に生成されたガスのガス割合が、前記全漏れ量の上限を定めるとき、又は前記全漏れ量を決定するときに考慮されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 考慮される前記処理ガスは、酸素及び／又は可燃性ガスであることを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. 一定の時間間隔で、及び／又は特には夫々の工程の開始前に行なわれることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の方法。
9. 処理室(10)、及び該処理室(10)に接続されたポンプ手段(16)を備えた真空システムの全漏れ量を決定する方法において、
   − 作業工程中にガス成分の含有量を測定するステップと、
   − 測定されたガス成分の含有量と処理ガスの流量とに基づいて、前記真空システムの全漏れ量を決定するステップと
   を備えることを特徴とする方法。
10. 酸素の前記ガス成分が測定されるか、及び／又は前記処理ガスの水素含有量が既知であることを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. 酸素含有量が体積百分率で測定されるか、及び／又は水素含有量が体積百分率で測定されることを特徴とする請求項９に記載の方法。
12. 第１の限界値を超えるときに警報信号が生成されるか、及び／又は、第２の限界値を超えるときに前記真空システムが自動的にオフされることを特徴とする請求項９乃至11のいずれかに記載の方法。
13. 前記ガス成分の含有量は、流れ方向に見て前記ポンプ手段(16)の下流側で測定されることを特徴とする請求項９乃至12のいずれかに記載の方法。
14. 請求項１乃至８のいずれかに記載の真空システムの全漏れ量を周期的に決定する方法と、更に、請求項９乃至13のいずれかに記載の真空システムの全漏れ量を連続的に決定する方法とが、作業工程中に行なわれることを特徴とする方法。
15. 請求項１乃至14のいずれかに記載の方法が行われ得る真空システムであって、
    − 処理室(10)と、
    − 該処理室(10)に接続されたポンプ手段(16)と、
    − 前記処理室(10)の流れ方向の下流側に配置されており、ガス成分の含有量を決定するためのセンサ(22)と、
    − 該センサ(22)と接続されており、全漏れ量を決定するための評価手段(26)と
    を備えていることを特徴とする真空システム。
16. 前記センサ(22)は、ブランチ(20)、特には前記ポンプ手段(16)の出口に接続された管路(14)のバイパスに配置されていることを特徴とする請求項15に記載の真空システム。
17. 流れ方向に見て、前記ポンプ手段(16)の下流側に配置された排気ガス浄化手段(19)を更に備えており、
    前記センサ(22)は、前記排気ガス浄化手段(19)の上流側に配置されていることを特徴とする請求項15又は16に記載の真空システム。
18. 前記処理室(10)と接続されたキャリアガス供給手段(28,30) を更に備えていることを特徴とする請求項15乃至17のいずれかに記載の真空システム。

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