JP4037954B2 - トレーサガス式漏れ検出器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トレーサガス式漏れ検出器に関する。
【０００２】
特に本発明の目的は、一方では二次ポンプと協働してガス分析器を機能させるのに必要な真空空間（ｖｉｄｅ）を与えるために、また他方では検出器の入口に接続された試験すべき密閉容器あるいは封入容器（エンクロージャ）を事前に真空排気するために、単一かつ同一の一次ポンプが使用されるタイプの漏れ検出器を提供することである。
【０００３】
【従来の技術】
通常使用されるこのタイプの検出器を図１に示す。これは、分光計１、二次ポンプ２、一次ポンプ３を含み、一次ポンプの吸込み側は、バルブ５を備えた配管４によって二次ポンプ２の吐出し側に接続されている。検出器の入口６は、バルブ８を備えた配管７によって一次ポンプ３の吸込み側に接続されている。いわゆる「直接」測定を可能にするバルブ１０を備えた配管９は、配管７を分光計１に接続する。
【０００４】
このような検出器は、密封性あるいは気密性を試験しようとする部品のわずかな漏れを検出するために非常によく適合するが、反対に、非常に大きな漏れの検出は常に不可能であるか、または非常に長い時間がかかる。
【０００５】
実際に、分光計（ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｅ）１を真空排気した後、入口６に接続された試験を受ける部品すなわち被試験部品を一次ポンプ３によって予備あるいは事前真空排気（ｐｒｅｖｉｄａｇｅ）し、バルブ５、１０が閉じられ、バルブ８が開放され、ポンプ２は運転状態に維持され、分光計１が作動状態におかれる。検出器の入口における圧力が少なくとも１０ミリバール、しばしば１ミリバールまで降下したときにのみ、逆流あるいは向流（ｃｏｎｔｒｅ ｃｏｕｒａｎｔ）で測定を行うためにバルブ５を開くことができる。この圧力は、二次ポンプのための最大吐出圧力と適合し、ガス分析器の正しい作動を可能にしなければならない。漏れが多い場合には、この圧力レベルに達するための時間は非常に長くなる可能性があり、漏れが非常に多い場合には、決してこの圧力レベルに達することはできない。この後者の場合には、圧力が低下しないことによって、大きな漏れが存在すると推論することができる。さらに重大なものは、シール、密封あるいは封止（ｓｃｅｌｌｅｅｓ）された部品における漏れの検出に関する場合である。この場合には、検査すべき部品はトレーサガス中でシールされるか、または空気またはトレーサガス以外の乾きガス中でシールされ、それからトレーサガスを含む封入容器内で数バール程度の圧力に加圧される。部品に漏れがある場合には、ヘリウムはこの漏れによって部品中に入り込む。数時間浸漬された後、ヘリウムで加圧された封入容器から部品を取り出し、検出器の入口６に接続された封入容器内に置く。部品に小さな漏れしかない場合には、一次ポンプ３による封入容器の事前真空排気によって、質量分光計１の作動に適合する検出器の入口における圧力に達することができ、したがって部品のヘリウムが空になる前にバルブ５を開けることができ、したがって極めて容易に漏れの測定を行うことができる。しかし反対に漏れが非常に多い場合には、部品中に入っているヘリウムは、ただ一つの事前真空排気段階の間に部品および封入容器から排出可能であり、そしてバルブ５を開くことができる圧力に達するまでに、ヘリウムは完全にまたはその大部分が排出されており、こうして測定は全く漏れがないか、またはわずかな漏れしかないことを示すであろう。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、単一および同一の一次ポンプが二次ポンプと協働して分光計のポンプ排気（ポンピング）と検査すべき部品または検査すべき部品が置かれている封入容器の事前真空排気とを可能にするタイプの検出器によって前記問題を解決することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明が対象としているのは、少なくとも一つのガス分析器と、ガス分析器に接続された吸込み側を有する二次ポンプと、第１のバルブを備えた第１の配管によって二次ポンプの吐出し側に接続された一次ポンプと、第１の配管を、第１のバルブおよび一次ポンプ間に位置する点で、封入容器に接続される検出器の入口に接続する第２の配管とを含んでおり、第２の配管は第２のバルブを備えており、一次ポンプは封入容器を事前真空排気するように働くトレーサガス式漏れ検出器であって、第２の配管内を流動あるいは循環する流れの抽出手段が、第２の配管の壁上に直接位置して流れと直接接触すると共に、導管を介して分析器に直接接続されており、抽出手段が、第２の配管は１０ミリバールよりも大きな圧力であるが導管内の圧力を分析器の作動と適合させるコンダクタンスを有していることを特徴とするトレーサガス式漏れ検出器である。
【０００８】
第１のバルブが閉じられ、分光計が作動状態にあり、そして第２の配管の内部が抽出手段のレベルで１０ミリバールよりも大きな圧力にあるときに、二次ポンプの吐出し側における圧力の再上昇を遅らせるために、二次ポンプの吐出し側と第１のバルブとの間に緩衝容積部分が配置されていることは有利である。
【０００９】
さらに本発明が対象とするのは、検出器の入口を、検査すべき部品を収容する封入容器または検査すべき部品に直接接続し、ガス分析器に必要な真空を作った後で、第１のバルブを閉じると共に前記第２のバルブを開いて測定が直接行われることを特徴とする上記タイプの検出器を使用する大きな漏れを検出する方法である。
【００１０】
こうして、部品が事前真空排気されないときでも大きな漏れの測定を実施することができ、抽出手段はヘリウムを運ぶ流れと直接接触しているので応答時間は非常に短い。
【００１１】
次に、添付の図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図２を参照すると、本発明の漏れ検出器は、例えばヘリウムなどの使用されるトレーサガスに対して調整された質量分光計のようなガス分析器１を含む。この漏れ検出器は二次ポンプ２の入口に接続され、二次ポンプ２の吐出し側は、第１のバルブ５を備えた第１の配管４によって一次ポンプ３に接続されている。その上、検出器は、入口６、例えば検査すべき部品に吹付け法（ｍｅｔｈｏｄｅ ｄ′ａｓｐｅｒｓｉｏｎ）によって直接接続されるか、または検査すべき部品を収容すると共にトレーサガス（ヘリウム）を閉じ込める封入容器に接続される入口フランジを含む。入口６は、第２のバルブ８を備える第２の配管７によって、一次ポンプと第１のバルブ５との間の一次ポンプ３の吸込み側に接続されている。検出器はまた、必要不可欠ではないが、第３のバルブ１０を備える第３の配管９も含み、この配管９は、僅かな漏れを測定するために検出器の入口６を分光計１に接続して、いわゆる「直接」測定法による測定実施を可能にする。
【００１３】
本発明によれば、第２の配管７内の循環流の抽出手段あるいはサンプリング装置１１（詳細は図５を参照のこと）が、この第２の配管７の壁、例えば配管７に直列に挿入された配管部分７Ａの壁に配置されており、さらに導管１２によって分析器１に直接接続されている。
【００１４】
この抽出手段は、密封性の測定したがって質量分光計１の作動ができるようにわずかなコンダクタンスを有しており、その上、抽出手段のレベルにおける第２の配管７中の圧力は１０ミリバールより大きく、例えば大気圧に等しい。すなわちこれは、そのような条件下で、二次ポンプ２は作動しているが第１のバルブ５は閉じており、導管１２内で約１０^-4ミリバールの圧力を有することを可能にするはずである。
【００１５】
この抽出手段１１は例えば、配管７または７Ａの壁に作られた簡単な較正開口である。抽出手段１１はまた、配管７または７Ａの壁における開口に対して取り付けられてトレーサガスの拡散を可能にする多孔質膜（メンブレン）すなわち薄膜（フィルム）であってもよい。
【００１６】
したがって作動は次の通りである。
【００１７】
検出器はその入口６を経て、検査すべき部品、またはトレーサガスと検査すべき部品とを入れた封入容器に接続されているものと仮定する。
【００１８】
バルブ８、１０を閉じ、第１のバルブ５を開いて二次ポンプ２および一次ポンプ３を運転して分光計１を真空にする。二次ポンプ２の吸込み側の圧力が分光計１の作動に適合あるいは合致（ｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ）する値に達するとすぐに分光計が作動し、第１のバルブ５を閉じると共に第２のバルブ８を開いて、非常に大きな漏れの測定を直ちに行うことができる。このとき、ポンプで送られるガス流れにおけるヘリウムの存在は、抽出手段１１を通じて分光計１によって測定される。漏れがあまり多くない場合には、第２の配管７中の圧力は降下し、そしてこの圧力が向流測定を可能にする第１のバルブ５の開放と適合する圧力に達すると、このバルブ５を一般的な方法により開き、それから、漏れがわずかであるかまたは漏れが全くない場合に圧力がさらにまた低下すれば、第２のバルブ８を閉じて、直接測定のために第３のバルブ１０を開く。二次ポンプ２の吐出し側における許容最高圧力はバルブ５の開放限界あるいはしきい値を決定し、この圧力は一般に１〜１０ミリバール間にある。
【００１９】
閉じられたバルブ５、１０と開かれたバルブ８による非常に大きな漏れの場合の作動では、抽出手段１１によって配管７中で抽出された導管１２内の流れは、第１のバルブ５が閉じられるので、二次ポンプ２によって袋路で排出される。したがって、例えばハイブリッド型ターボ分子ポンプを使用して、高い圧縮比を有し、例えば１０ミリバールの高い吐出圧力で作動することのできる二次ポンプ２を使用することは有利である。
【００２０】
図２に示す検出器の概要では、二次ポンプ２の吐出し側と第１のバルブ５との間に緩衝容積部１４が配置されている。これは二次ポンプ２の吐出圧力、したがって分光計１におけるその作動に適合しない値への圧力の再上昇を遅らせるという利点がある。
【００２１】
図２では、第２のバルブ８と一次ポンプ３との間に抽出手段１１が置かれている。このことは絶対に必要なものではない。これは、図３の実施例に示すように、分光計１のための安全手段を用意するという条件で、検出器の入口６と第２のバルブ８との間に置くことができる。例えば、抽出手段１１と分光計１との間の導管１２に位置する安全バルブ１５を設けることができる。この安全バルブは通常は常に開いており、二次ポンプの吸込み側の圧力が分光計の作動と適合しない値にまで上昇したらすぐに自動的に閉じられるように制御される。また、二次ポンプの吸込み側の圧力が分光計１の作動と適合しないこの値にまで上昇した場合に、分光計への供給を自動的に切るように構成することもできる。
【００２２】
作動方法は図２の場合と同じであり、抽出手段１１のコンダクタンスが低いことによって分光計１の真空排気が可能になるとすぐに、入口６に接続された図示されていない封入容器の事前真空排気を行うように、バルブ５を閉じて第２のバルブ８を開けるが、ポンプ作用により抽出手段１１を通過する流れ中にヘリウムが存在する場合には測定が即座に実施される。
【００２３】
抽出手段１１は、的確に連結開口６の非常に近くに置かれ、試験すべき部品中のトレーサガスの圧力が開口６に接続された封入容器の大気圧以上であって封入容器中に試験すべき部品が置かれている場合には、抽出手段１１によってポンプ送りされた流れによって、バルブ８の開放前に漏れの存在を検出することができる。
【００２４】
図４は他の一変形形態を示す。この変形形態では、フランジ６は、トレーサガスを収容する部品１９を入れた封入容器１６に接続されている。中間容積部分１８は抽出手段１１と一次ポンプ３との間に位置し、遮断バルブ１７がこの容積部分１８とポンプ３との間に位置する。
【００２５】
この変形形態は次のように作動する。
【００２６】
第２のバルブ８が閉じられると、遮断バルブ１７を開けると共に第１のバルブ５を閉じて、一次ポンプ３によって中間容積部分１８内をポンプ排気し、中間容積部分１８中の圧力を大気圧より低い値にする。
【００２７】
次に遮断バルブ１７を閉じ、それから第２のバルブ８を開けて、封入容器１６の容積を中間容積部分１８中に膨張させて減圧する。試験すべき部品中にあるヘリウムは、部品に漏れがある場合には圧力差によって逃げ出し、容積部分１８にもまた同様に入口フランジ６にも置くことのできる装置１１によって測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】上述した従来の技術による漏れ検出器の概略図である。
【図２】本発明による漏れ検出器の概略図である。
【図３】図２の変形形態の概略図である。
【図４】他の変形形態の概略図である。
【図５】一次ポンプを検出器の入口に接続する連絡配管中に挿入された抽出手段を示す図２、図３または図４の詳細図である。
【符号の説明】
１ ガス分析器
２ 二次ポンプ
３ 一次ポンプ
４ 第１の配管
５ 第１のバルブ
６ 二次ポンプの入口
７、７Ａ 第２の配管
８ 第２のバルブ
１１ 抽出手段
１２ 導管
１４ 緩衝容積部分
１５ 安全バルブ
１６ 封入容器
１７ 遮断バルブ
１８ 中間容積部分
１９ トレーサガス収容部品

Claims (12)

1. 少なくとも一つのガス分析器（１）と、ガス分析器（１）に接続された吸込み側を有する二次ポンプ（２）と、第１のバルブ（５）を備えた第１の配管（４）によって二次ポンプ（２）の吐出し側に接続された一次ポンプ（３）と、第１の配管（４）を、第１のバルブ（５）および一次ポンプ（３）間に位置する点で、封入容器に接続される検出器の入口（６）に接続する第２の配管（７、７Ａ）とを含んでおり、第２の配管（７）は第２のバルブ（８）を備えており、前記一次ポンプが前記封入容器を事前真空排気するように働くトレーサガス式漏れ検出器であって、第２の配管（７）内を循環する流れの抽出手段（１１）が、第２の配管（７、７Ａ）の壁上に直接位置して前記流れと直接接触すると共に、導管（１２）を介してガス分析器（１）に直接接続されており、抽出手段（１１）が、第２の配管（７）内の圧力は前記ガス分析器の作動ができる圧力よりも大きいが導管（１２）内の圧力を前記ガス分析器の作動ができる圧力に保持することが可能なコンダクタンスを有していることを特徴とするトレーサガス式漏れ検出器。
2. 前記抽出手段（１１）が第２のバルブ（８）と一次ポンプ（３）との間に位置することを特徴とする請求項１に記載の検出器。
3. 前記抽出手段（１１）が第２のバルブ（８）と前記検出器の入口（６）との間に位置し、分析器の安全を確保するための安全手段が備えられていることを特徴とする請求項１に記載の検出器。
4. 前記安全手段が、分析器（１）と抽出手段（１１）との間の導管（１２）に位置する安全バルブ（１５）を含み、安全バルブ（１５）は、二次ポンプ（２）の吸込み側の圧力がガス分析器（１）の作動と適合しない場合には自動的に閉じられるように制御されることを特徴とする請求項３に記載の検出器。
5. 前記安全手段が、二次ポンプ（２）の吸込み側の圧力がガス分析器（１）の作動と適合しない場合には、ガス分析器（１）への供給を遮断する装置を含むことを特徴とする請求項３または４に記載の検出器。
6. 二次ポンプ（２）の吐出し側と第１のバルブ（５）との間に緩衝容積部分（１４）が配置されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の検出器。
7. 前記抽出手段（１１）が、第２の配管（７、７Ａ）の壁に取り付けられた較正開口であることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の検出器。
8. 前記抽出手段（１１）が、第２の配管（７、７Ａ）の壁の開口に取り付けられた、トレーサガスの拡散を可能にする多孔質膜であることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の検出器。
9. 前記検出器の入口（６）を、検査すべき部品を収容する封入容器または検査すべき部品に直接接続し、ガス分析器（１）中に必要な真空を作った後で、前記第１のバルブ（５）を閉じると共に前記第２のバルブ（８）を開いて測定が直接行われることを特徴とする前記請求項１から８のいずれか一項に記載の検出器を使用する大きな漏れを検出する方法。
10. 前記検出器の入口（６）における圧力が、二次ポンプ（２）の圧縮比に依存する１０ミリバールおよび１ミリバール間の値に達するとすぐに、第１のバルブ（５）を開くことを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. 遮断バルブ（１７）が前記抽出手段（１１）と前記一次ポンプ（３）との間の第２の配管（７）中に配置され、前記抽出手段（１１）と前記遮断バルブ（１７）との間の第２の配管（７）中に中間容積部分（１８）が置かれていることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の検出器。
12. 第２のバルブ（８）を閉じ、遮断バルブ（１７）開け、第１のバルブ（５）を閉じて、一次ポンプ（３）により前記中間容積部分（１８）をポンプ排気して、中間容積部分（１８）内の圧力を大気圧より低い値にし、
    遮断バルブ（１７）を閉じ、第２のバルブ（８）を開けて、前記検出器の入口（６）に接続されると共にトレーサガスを入れた試験すべき部品（１９）を収容する封入容器（１６）の容積を中間容積部分（１８）中に膨張させて減圧することを特徴とする請求項１１に記載の検出器を使用する検出方法。

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