JP3358394B2 - ヘリウムリークディテクタ - Google Patents

ヘリウムリークディテクタ

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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M3/00Investigating fluid-tightness of structures
    • G01M3/02Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum
    • G01M3/04Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point
    • G01M3/20Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using special tracer materials, e.g. dye, fluorescent material, radioactive material
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2220/00Application
    • F04C2220/50Pumps with means for introducing gas under pressure for ballasting

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、封止検査や密閉検査な
どを行う際に利用されるヘリウムリークディテクタに関
するものである。
【0002】
【従来の技術】配管等の漏れの有無を検査するにあたっ
て、有力な手段となるものの一つにヘリウムリークディ
テクタがある。この装置は、図3に示すように、ヘリウ
ム(He)のみを検出する質量分析部ANALと、この
質量分析部ANALを被試験体EXPと共に真空排気し
得る位置に配設されるメインポンプたるターボ分子ポン
プ(TMP)1と、このTMP1のバックポンプとして
機能する油回転真空ポンプ(RP)2とを備えるととも
に、被試験体EXPとTMP1の間にテストバルブTV
を配置し、TMP1とRP2の間に遮断バルブFVを配
置し、さらに被試験体EXPとRP2とを直接連通する
ラインに中間バルブBVを配置して構成される。図にお
いてTPは被試験体EXPを装置に対して着脱するため
のテストポートである。
【0003】この装置におけるリークテストは、次の手
順に従って行われる。先ず中間バルブBV及びテストバ
ルブTVを閉、遮断バルブFVを開に保持して、TMP
1及びRP2を起動することにより、質量分析部ANA
Lを所定真空度にまで排気する。図4における太線はこ
のとき排気が進行している箇所を示している。次に、テ
ストポートTPに被試験体EXPを接続して、今度はテ
ストバルブTV及び遮断バルブFVを閉、中間バルブB
Vを開に保持して、図5に太線で示すようにRP2によ
り被試験体EXPを所定真空度にまで排気する。その
後、中間バルブBVを閉、テストバルブTV及び遮断バ
ルブFVを開に保持することにより、図6に太線で示す
ような排気ラインを構成して、被試験体EXPにHeを
吹き付ける。このとき、被試験体EXPに漏れがあれ
ば、質量分析部ANALにHeの一部が回り込んで、そ
の漏れに略比例したHeが検出され、結果的に被試験体
EXPの気密度が間接的測定されることになる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、被試験体E
XPから大量のHeがリーク(グロスリークと称され
る)した場合に、その後のリークテスト時に、質量分析
部ANAL内でのHeのバックグラウンド値(ゼロ点)
が十分に低下せず、そのため何ら問題のない良質な被試
験体EXPをも不良品と判定するなど、有効なテストが
行えない状態に陥ることがある。
【0005】その原因について究明したところ、グロス
リーク時にはTMP1のバックポンプとして働いている
RP2にHe濃度の極端に高い空気が大量に吸込まれ、
このときRP2の油中にHeが溶け込むとともに、溶け
込んだHeの気泡が時間とともに再び吸気口側から放出
され、これが質量分析部ANALに逆流してバックグラ
ウンド値を上昇させていること事が明らかになった。
【0006】このような不都合を解消するために、装置
全体の稼働を停止してRP2の油を新油と入れ替えるこ
とで対処することも考えられるが、このようにすると装
置全体を再度立ち上げるまでのダウンタイムが長時間に
及び、装置の稼働効率に大きな支障が出るとともに、メ
ンテナンスにも多大なコストと労力が必要となる。
【0007】本発明は、このような課題に着目してなさ
れたものであって、油回転真空ポンプの油に大量のHe
が混入した場合にも、その油を速やかに退避させ、これ
により質量分析部のバックグランド値を速やかに低下さ
せて、リークテストを有効に再開できるようにしたヘリ
ウムリークディテクタを提供することを目的としてい
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、かかる目的を
達成するために、次のような構成を採用したものであ
る。
【0009】すなわち、本発明に係るヘリウムリークデ
ィテクタは、ヘリウムのみを検出する質量分析部と、こ
の質量分析部を被試験体と共に真空排気するメインポン
プと、このメインポンプのバックポンプとして機能する
油回転真空ポンプとを具備してなるものにおいて、前記
油回転真空ポンプに、ガスバラスト口を備えたものを採
用し、そのガスバラスト口に選択的に開閉可能な電磁弁
を設けるとともに、前記質量分析部で測定されるヘリウ
ム測定値が予め定めた敷居値を上回った場合に前記電磁
弁を一定時間開に保持する制御を行う制御手段を設けて
なることを特徴とする。
【0010】
【作用】このような構成において、敷居値にグロスリー
クに対応する値を与えておけば、実際にグロスリークが
発生して油回転真空ポンプ内に大量のHeが吸い込ま
れ、それが油中に溶け込んでも、質量分析部のヘリウム
測定値が敷居値を越えたことをもって制御手段が働き、
油回転真空ポンプのガスバラスト口に付帯して設けた電
磁弁を一定時間開に保持する制御を行うので、油回転真
空ポンプ内に大気が導入され、その大気により油回転真
空ポンプ内の油が撹拌されて、油中に気泡状態で溶け込
んでいるHeがその大気の撹拌作用によって速やかに排
出される。このため、油中のHe濃度が急速に低下し、
その後にリークテストを再開しても、油回転真空ポンプ
からのHeの放出量が著しく低減され、Heが質量分析
部に回り込んでバックグラウンド値を上昇させる不都合
が飛躍的に改善される。しかも、本発明によると、その
間に油回転真空ポンプは勿論のこと、質量分析部や高真
空ポンプ等の他の装置部分の稼働を停止させる必要がな
いため、システムの連続稼働性に大きな悪影響が及ぶこ
ともなく、グロスリーク後のリークテストを極めて短い
ロスタイムの後に引き続き有効に再開することが可能に
なる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の一実施例を、図面を参照して
説明する。
【0012】図1に示すヘリウムリークディテクタは、
図3に示したものと基本的に同様の構成からなる。つま
り、このものも、ヘリウム(He)のみを検出する質量
分析部ANALと、この質量分析部ANALを被試験体
EXPと共に真空排気し得る位置に配設されるメインポ
ンプたるターボ分子ポンプ(TMP)1と、このTMP
1のバックポンプとして機能する油回転真空ポンプ(R
P)2とを備えるとともに、被試験体EXPとTMP1
の間にテストバルブTVを配置し、TMP1とRP2の
間に遮断バルブFVを配置し、さらに被試験体EXPと
RP2とを直接連通するラインに中間バルブBVをそれ
ぞれ配置して構成されるものである。
【0013】また、リークテストに係る手順も図4〜図
6に沿って説明した従来のものと同様であって、先ず中
間バルブBV及びテストバルブTVを閉、遮断バルブF
Vを開に保持して、TMP1及びRP2を起動すること
により、質量分析部ANALを所定真空度にまで排気す
る(図4参照)。次に、テストポートTPに被試験体E
XPを接続して、今度はテストバルブTV及び遮断バル
ブFVを閉、中間バルブBVを開に保持して、RP2に
より被試験体EXPを所定真空度にまで排気する(図5
参照)。その後、中間バルブBVを閉、テストバルブT
V及び遮断バルブFVを開に保持し、被試験体EXPに
Heを吹き付ける(図6参照)。このとき、被試験体E
XPに漏れがあれば、質量分析部ANALにHeの一部
が回り込んで、その漏れに略比例したHeが検出され、
結果的に被試験体EXPの気密度が間接的測定されるこ
とになる。
【0014】以上において、被試験体EXPの密閉性や
封止状態が極めて劣悪であったり、被試験体EXPと粗
引きラインとの接続箇所(テストポートTP部分)の真
空シールが不十分ないしは破損したりしていて、大量の
Heの漏洩(グロスリーク)が発生した場合には、別異
のシーケンス制御によって速やかにテストを終了する措
置等が講じられるのであるが、このときTMP1のバッ
クポンプとして働いているRP2にHe濃度の極端に高
い空気が大量に吸込まれるため、RP2の油中にHeが
溶け込む。このため、グロスリーク後にリークテストを
再開した場合に、溶け込んだHeの気泡が時間とともに
再び吸気口側から放出され、これが質量分析部ANAL
に逆流してバックグラウンド値を上昇させ、リークテス
トを事実上、続行不能な状態におとしめる。
【0015】そこで、本実施例は、RP2に、ガスバラ
スト口21を備えたものを採用し、そのガスバラスト口
21に選択的に大気を導入して、上記の不具合を解消す
るようにしている。
【0016】詳述すると、このRP2は、図2に示すよ
うに、シリンダ22内の偏心位置に内接状態でロータ2
3を配置し、このロータ23に半径方向に突没可能に収
容したベーン24の先端をシリンダ22の内周に摺接さ
せ、シリンダ22、ロータ23、ベーン24によって仕
切られるポンプ室Pにポンプ油を充填してロータ23を
回転駆動することにより、吸気口25から吸入したガス
を圧縮しながら排気口26へ送り出すという周知のポン
プ作用を営むものである。また、排気しようとするガス
が水蒸気等のような凝縮性を有したガスである場合に、
圧縮によるガスの液化、それに起因したポンプ全体の性
能劣化を防止するために、図示RP2は、排気口26の
近傍にガスバラスト口21を開口させており、ガスが圧
縮される前にこのガスバラスト口21より大気を導入し
て、ガスを分圧を高めずに排気する機能を備え併せてい
る。
【0017】そして、本実施例では、そのガスバラスト
口21に開閉可能に電磁弁GBVを付帯して設けるとと
もに、この電磁弁GBVを、本発明の制御手段としての
役割を担うマイクロコンピュータユニット4によって開
閉制御するようにしている。
【0018】電磁弁GBVは、入力される電気信号によ
ってガスバラスト口21を少なくとも開状態と閉状態と
に選択的に切り換えて保持し得る通常のものである。
【0019】マイクロコンピュータユニット4は、CP
U、メモリ及びインターフェース等を具備してなる既知
のもので、そのメモリ内には所定のプログラムが格納さ
れ、CPUはそのプログラムに沿って質量分析部ANA
Lから測定値Sを入力して所定の比較、演算を行い、前
記電磁弁GBVに開閉信号aを出力するようになってい
る。
【0020】以下、そのプログラムに沿って制御の手順
を説明する。通常は電磁弁GBVは閉状態に保持されて
いる。CPUは質量分析部ANALから入力される測定
値Sを予め定めた敷居値S0 と定期的に比較する。この
敷居値S0 は、RP2内に許容量を越えるHeが導入さ
れる可能性のあるレベル、つまりグロスリークレベルに
対応する測定値に設定される。そして、入力される測定
値Sがその敷居値S0を上回っていると判断した場合に
は、グロスリークと判定して、前記電磁弁GBVを一定
時間開状態に保持する。これにより、ガスバラスト口2
1を介して外部から大量の大気がRP2のポンプ室P内
に導入される。グロスリークの際には、RP2のポンプ
室P内に大量のHeが吸い込まれ、それが油中に気泡の
形で溶け込んだ状態になっているが、そのHeはガスバ
ラスト口21を介して導入される大気により内部で撹拌
されるので、Heはその大気の撹拌作用によって速やか
に排気口26から排出される。このため、油中のHe濃
度が急速に低下し、その後にリークテストを再開して
も、RP2からのHe放出量が著しく低減され、Heが
質量分析部ANALに回り込んでバックグラウンド値を
上昇させる不都合が飛躍的に改善される。しかも、本実
施例によると、その間にRP2は勿論のこと、質量分析
部ANALやTMP1等の他の装置部分の稼働を停止さ
せる必要がないため、装置の連続稼働性に大きな悪影響
を及ぼすこともなく、グロスリーク後のリークテストを
極めて短いロスタイムの後に引き続き有効に再開するこ
とが可能になる。その上、以上の制御は全て自動的に行
われるため、知識の乏しい者でも装置を適正に取り扱う
ことができ、装置の利用率と使い勝手を有効に向上させ
ることが可能になる。
【0021】なお、各部の具体的な構成は、上述した実
施例のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸
脱しない範囲で種々変形が可能である。
【0022】
【発明の効果】本発明に係るヘリウムリークディテクタ
は、以上説明した構成であるから、グロスリークが発生
した場合に、それを検知し、油回転真空ポンプ内に一時
的に大気を導入して、油中に溶け込んだHeを撹拌して
速やかに排出することができる。このため、グロスリー
ク後にリークテストを再開しても、質量分析部のバック
グラウンド値を低い値に保持して、有効なリークテスト
を行うことが可能になる。しかも、その間に連続稼働性
を損なうことがなく、操作に不慣れな者が取り扱っても
自動的にグロスリークから立ち直れるため、装置の稼働
効率や使い勝手を有効に向上させることができるという
優れた効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す回路図。
【図2】同実施例で用いられる油回転真空ポンプの概略
的な断面図。
【図3】従来例を示す図1に対応した回路図。
【図4】リークテストの一般的な手順を説明する図3に
対応した図。
【図5】リークテストの一般的な手順を説明する図3に
対応した図。
【図6】リークテストの一般的な手順を説明する図3に
対応した図。
【符号の説明】
ANAL…質量分析部 EXP…被試験体 GBV…電磁弁 1…メインポンプ(ターボ分子ポンプ;TMP) 2…油回転真空ポンプ;RP 4…制御手段(マイクロコンピュータユニット) 21…ガスバラスト口

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ヘリウムのみを検出する質量分析部と、こ
    の質量分析部を被試験体と共に真空排気するメインポン
    プと、このメインポンプのバックポンプとして機能する
    油回転真空ポンプとを具備してなるものにおいて、 前記油回転真空ポンプに、ガスバラスト口を備えたもの
    を採用し、そのガスバラスト口に選択的に開閉可能な電
    磁弁を設けるとともに、前記質量分析部で測定されるヘ
    リウム測定値が予め定めた敷居値を上回った場合に前記
    電磁弁を一定時間開に保持する制御を行う制御手段を設
    けてなることを特徴とするヘリウムリークディテクタ。
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