JP2016537542A - フィルムチャンバの排気方法 - Google Patents

Abstract

【課題】フィルムチャンバの排気において小さなポンプを用い、高い排気速度と低い到達圧を達成する。【解決手段】フィルムチャンバ（２８）内を交互に排気するように構成された少なくとも二つの真空ポンプ（２０、２２）を使用し、フィルムチャンバ（２８）の排気を行う装置（１０）において、第一の真空ポンプ（２０）の排気速度は、第二の真空ポンプ（２２）の排気速度よりも高く、第二の真空ポンプ（２２）で得られる到達圧は、第一の真空ポンプ（２０）で得られる到達圧よりも低い、装置とする。【選択図】図１

Description

本発明は、フィルムチャンバを排気する装置ならびに方法に関する。

フィルムチャンバは、可撓性の柔らかい材料（多くの場合、フィルム）により形成されており、パッケージからの漏洩を検出するために用いられる。漏洩検査の対象となる試料はフィルムチャンバ内に設置される。非常にしばしば、試料は可撓性の材料からなる食品包装である。試料周囲のフィルムチャンバが排気され、その後、フィルムチャンバ内の圧力またはガスを監視して試料の密閉度を調べ、試料からの漏洩があれば検出する。

現在までのところ、フィルムチャンバの排気は、排気速度が高く、到達圧が低い真空ポンプを用いて行われているが、これらのポンプは重く、かつ操作に要する電力も大きい。

排気速度が大きいか、または到達圧が低い、軽量のポンプには、単体で従来のポンプを置き換え得るポンプとして適切なものはない。

国際公開第０１／４６６６７号

本発明は、排気装置および、これに対応するフィルムチャンバの排気方法であって、複数の小さなポンプを用い、高い排気速度と低い到達圧を達成可能な方法を提供することを目的とする。

本発明の装置は、請求項１に記載の特徴により規定される。

これによれば、フィルムチャンバは、並列に配置され、各々がフィルムチャンバに接続された少なくとも二つの真空ポンプを有するポンプ系（ポンプシステム）によって排気される。前記、二つの真空ポンプは、フィルムチャンバを交互に排気するように設計される。すなわち、これらは交互に作動するか、あるいは、フィルムチャンバと交互に接続される。あるいは、前記二つの真空ポンプは、共通のパイプラインによってフィルムチャンバに接続され、バルブまたはスイッチング素子によって、交互にこの共通パイプラインと接続される構成とされてもよい。

第一の真空ポンプの排気速度（suction capacity、排気量）は、第二の真空ポンプの排気速度よりも大きく、第二の吸引ポンプによる到達圧は、第一の真空ポンプによる到達圧よりも低い。このようにして、二つの真空ポンプは、それぞれ、従来用いられていた重い真空ポンプよりも軽量のものとなる。これまで、目的とする到達圧と必要とされる排気速度を備えた、単一の大きな真空ポンプが用いられてきたが、本発明は、一つの真空ポンプを目的の排気速度を得るために用い、一つの真空ポンプを到達圧を得るために用いるという思想に基づいている。これら二つの真空ポンプは、一個ずつ、交互に作動される。ここでは、高い排気速度を有する真空ポンプをまず、フィルムチャンバの大まかな排気に用いる。その後、到達圧の低い真空ポンプを到達圧を得るために使用する。

これに関し、第二の真空ポンプと、フィルムチャンバの間にバッファ（緩衝）チャンバを設け、第一の真空ポンプでフィルムチャンバを排気する間、第二の真空ポンプでバッファチャンバを排気することが好ましい。このように、第二の真空ポンプはフィルムチャンバと接続されない間はバッファチャンバを排気し、これによって、フィルムチャンバの目的とする到達圧に事前に到達しておくことが好ましい。その後、フィルムチャンバはバッファチャンバによって排気され、また第二の真空ポンプによっても排気されてもよい。こうして、フィルムチャンバが目的とする到達圧に達するために必要となる時間を大幅に短縮することができる。

第一の真空ポンプの、リットル毎秒で示される排気速度は、フィルムチャンバの初期容量よりも高いことが好ましく（すなわち、初期容量が１リットルの場合、１リットル毎秒より大きい）、到達圧は５０ミリバール（ｍｂａｒ）よりも高い。好ましくは、第二の真空ポンプの排気速度は、リットル毎秒で示される値で、予め排気されたフィルムチャンバの残存容量よりも小さく（例えば、残存容量が２５０ｃｍ^３の場合には０．２５リットル／秒未満とする）、その到達圧は５０ｍｂａｒ未満とする。このような真空ポンプは、各々十分に軽く、持ち運びに適したものであり、本発明に組み込むことにより、フィルムチャンバを十分に早く、必要な到達圧まで排気することができる。

第一の真空ポンプは、少なくとも一つのジェットポンプ、例えば、ベンチュリーポンプであってもよい。これに関し、第一の真空ポンプは、単一のジェットポンプであってもよく、複数のジェットポンプを一個ずつ直列に接続したポンプであってもよい。

第二のポートと、第二の真空ポンプの間に配置されるバッファチャンバは、排気可能な容量が、好ましくはフィルムチャンバの容量の6倍から８倍、より好ましくはフィルムチャンバの容量の９倍から１１倍の容量を有していてもよい。

二つの真空ポンプが共通したパイプラインでフィルムチャンバと接続された変形例においては、少なくとも三つのポートを有するバルブを、二つの真空ポンプをパイプライン、すなわちフィルムチャンバと接続するために、設けてもよい。

好ましくは、バルブは、３／２方バルブであってもよい。バルブの第一のポートは、第一の真空ポンプと接続される。第二のポートは、第二の真空ポンプと接続される。第三のポートは、フィルムチャンバとの接続に用いられる。バルブは、少なくとも二つの切替位置を有する。第一の切替位置では、バルブは、第一のポートと第三のポートを相互に接続し、すなわち、第一の真空ポンプとフィルムチャンバを接続する。第二の切替位置において、第二と第三のポートを相互に接続し、すなわち、第二の真空ポンプとフィルムチャンバを接続する。第一と第二の真空ポンプが相互に接続される切替位置はない。よって、第一の真空ポンプは、第二の真空ポンプと決して接続されない。むしろ、二つの真空ポンプは、フィルムチャンバと交互に接続され、片方に続いて他方がフィルムチャンバを排気し得るように構成されている。

本発明によれば、請求項１２に規定されるフィルムチャンバの排気方法では、第一に、排気速度（排気量）の高い第一の真空ポンプによって排気される。このため、第一の真空ポンプは、フィルムチャンバと接続され、第二の真空ポンプは、フィルムチャンバと分離されていてもよい。その後、第二の真空ポンプがフィルムチャンバで低い到達圧を達成するために用いられる。このため、第一の真空ポンプをフィルムチャンバから切り離し、第二の真空ポンプをフィルムチャンバと接続してもよい。これに関し、第二の真空ポンプをフィルムチャンバに接続する前に、バッファチャンバを第二の真空ポンプで排気することが好ましい。例えばこの間、フィルムチャンバを高い排気速度を有する第一の真空ポンプで排気しておいてもよい。

第一の操作段階における装置の概観図である。 図１の装置における、第二の操作段階を示す図である 図１の装置における、第三の操作段階を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。

図示される実施形態の中核素子は三つのポート１４、１６、１８と、二つの作動流路を有する３／２方バルブ１２である。ベンチュリーポンプの形をとる第一の真空ポンプ２０は、第一のポート１４と接続されている。容積移送式ポンプの形をとる第二の真空ポンプ２２は、第二のポートと１６接続されている。第二のポート１６と第二の真空ポンプ２２を接続するパイプライン２４は、ガス輸送が可能な形で、バッファチャンバ２６に接続されている。第三のポート１８は、パイプライン２５を介し、フィルムチャンバ２８に接続されている。ストップバルブ３０がフィルムチャンバ２８と第三のポート１８の間のパイプライン２５に配置されている。他の構成として、二つのポンプ２０、２２は、それぞれ別のパイプラインを介してフィルムチャンバ２８と接続されていてもよい。

フィルムチャンバ２８は、二枚のフィルム層３２、３４からなり、両者の間に試料３６が設置される。

ベンチュリーポンプ２０の操作を制御し得るように、ベンチュリーポンプ２０はバルブ３８と接続されている。

本発明は、排気速度は高いが高い到達圧しか得られないポンプと、低い到達圧が得られるが、排気速度は低いポンプを組み合わせるという着想に基づいてなされたものである。これら二つのポンプ２０、２２は、フィルムチャンバ内を排気するため、３／２方バルブ１２を介し、選択的に、交互に、フィルムチャンバ２８と接続される。

最初、まず図１に示すように、バッファチャンバ２６を排気するため、第二の真空ポンプ２２が作動する。３／２方バルブ１２はその第一の切り替え位置にあり、第一のポートは第三のポートと接続されている。しかし、ストップバルブ３０が封止されているため（黒で示す）、第一の真空ポンプ２０は、未だフィルムチャンバ２８内を排気しない。図では、開通されたバルブ流路は白抜きで示され、閉鎖されたバルブ流路は、黒色で示されている。

図１に示すように、フィルムチャンバ２８が未だ準備段階にあり、または試料３６が設置される段階で、すでに第二の真空ポンプ２２がバッファチャンバ２６を低圧まで排気しており、場合によっては、フィルムチャンバ２８で到達すべき到達圧まで排気する。

その後、図２に示すように、第一の真空ポンプ２０を起動するため、その制御バルブ３８が開かれる。３／２方バルブ１２は第一の切替位置にあり、ストップバルブ３０が開かれて、第一の真空ポンプ２０がフィルムチャンバ２８内をその高い排気速度で排気する。高い排気速度で排気される間、フィルムは試料３６に密着し、フィルムチャンバ２８内の開放空間容積は数立方センチメートルに低下する。

フィルムチャンバ２８を目的とする到達圧まで導くため、図３に示されるような、本発明の装置の操作状態が用いられる。ここで、３／２方バルブは、第二の切替位置へ動き、第二のポート１６は、第三のポート１８と接続される。ストップバルブ３０は依然開いており、こうして、第二の真空ポンプ２２とバッファチャンバ２６がガス輸送可能な状態で、フィルムチャンバ２８と接続される。第一の真空ポンプ２０を機能停止するため、その制御バルブ３８が閉じられる。３／２方バルブを第一作動状態から第二の作動状態まで切り替えると、フィルムチャンバ２８は、バッファチャンバ２６によって、急に排気される。第二の真空ポンプ２２を使用することにより、第二の真空ポンプ２２で到達すべき目的の到達圧を短い時間で得ることができる。

第一の真空ポンプ２０（ベンチュリーポンプ）による到達圧は２００ｍｂａｒにすぎないが、第二の真空ポンプ２２は２０ｍｂａｒまで到達できる。図２に示した第二の操作状態において、第一の真空ポンプ２０は、フィルムチャンバ２８を開放空間容積５０ｃｍ^３まで排気する。バッファチャンバ２６はバッファ容積５００ｃｍ^３を有している。図３に示す第二の真空ポンプ２２による排気の結果、フィルムチャンバ内の到達圧として、以下の値が得られる。
p = (200 mbar ・ 50 cm³ + 20 mbar ・ 500 cm ³) / (550 cm³) = 36 mbar

１０ 排気装置
１２ バルブ
１４ 第一のポート
１６ 第二のポート
１８ 第三のポート
２０ 第一の真空ポンプ
２２ 第二の真空ポンプ
２４ パイプライン
２６ バッファチャンバ
２８ フィルムチャンバ
３０ ストップバルブ
３２、３４ フィルム層
３６ 試料
３８ 制御バルブ

Claims (14)

1. フィルムチャンバ（２８）内を交互に排気するように構成された少なくとも二つの真空ポンプ（２０、２２）を備えるポンプ系を使用し、フィルムチャンバ（２８）の排気を行う装置（１０）であって、第一の真空ポンプ（２０）の排気速度は、第二の真空ポンプ（２２）の排気速度よりも高く、第二の真空ポンプ（２２）で得られる到達圧は、第一の真空ポンプ（２０）で得られる到達圧よりも低い、装置。
2. 請求項１に記載の装置（１０）であって、前記二つの真空ポンプ（２０、２２）のそれぞれが、個別のパイプラインによって、フィルムチャンバ（２８）と接続されていることを特徴とする装置。
3. 請求項１に記載の装置（１０）であって、前記二つの真空ポンプ（２０、２２）が共通のパイプライン（２５）によって、フィルムチャンバ（２８）と接続されていることを特徴とする装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置（１０）であって、前記ポンプ系が、少なくとも三つのポートを有するバルブ（１２）を備え、該バルブ（１２）において、
   第一のポート（１４）は、第一の真空ポンプ（２０）と接続でき、
   第二のポートは（１６）は、第二の真空ポンプ（２２）と接続でき、
   第三のポート（１８）は、フィルムチャンバ（２８）と接続でき、
   第一の切替位置が第一のポート（１４）と第三のポート（１８）を接続し、第二の切替位置が、第二のポート（１６）第三のポート（１８）を接続することを特徴とする装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置（１０）であって、前記バルブ（１２）が３／２方バルブであることを特徴とする装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置（１０）であって、前記フィルムチャンバ（２８）と第二の真空ポンプ（２２）を接続するパイプライン（２４）が、バッファチャンバ（２６）と接続されていることを特徴とする装置。
7. 請求項６に記載の装置（１０）であって、前記バッファチャンバ（２６）は、フィルムチャンバの容積の６倍から１５倍の容積を有し、好ましくは、９倍から１１倍の容積を有することを特徴とする装置。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置（１０）であって、第一の真空ポンプ（２０）の排気速度は、フィルムチャンバの初期容積よりも大きく、第一の真空ポンプ（２０）が達成しうる到達圧は、５０ｍｂａｒより高いことを特徴とする装置。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の装置（１０）であって、前記第二の真空ポンプ（２２）の排気速度は、フィルムチャンバの予備排気後の残存容量よりも小さく、第二の真空ポンプ（２２）によって達成可能な到達圧は、５０ｍｂａｒよりも低いことを特徴とする装置。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の装置（１０）であって、前記第一の真空ポンプ（２０）が一または複数のジェットポンプからなることを特徴とする装置。
11. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載の装置（１０）であって、前記真空ポンプ（２０、２２）の少なくとも一つは、ポンプとフィルムチャンバ（２８）を接続するパイプライン（２５）を備え、該パイプライン（２５）がストップバルブ（３０）を備えることを特徴とする装置。
12. 請求項１〜１１のいずれか一項に記載の装置（１０）を用いたフィルムチャンバ（２８）の排気方法であって、第一の真空ポンプ（２０）と第二の真空ポンプ（２２）によって、フィルムチャンバ（２８）を交互に排気することを特徴とする方法。
13. 請求項１２記載の方法であって、第二の真空ポンプ（２２）による排気の前に、第二の真空ポンプが、これと第二のポート（１６）の間に配置されたバッファチャンバ（２６）を排気することを特徴とする方法。
14. 請求項１２または１３に記載の方法であって、請求項４または５に記載の装置を用いて排気が行われ、第一の真空ポンプを用いた排気の前に、バルブ（１２）は第一の切替位置に切り替えられ、第二の真空ポンプを用いた排気の前に、バルブ（１２）が第二の切替位置に切り替えられることを特徴とする方法。

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