JP4164030B2 - 試験ガス漏れ検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の上位概念に記載の構成を有する試験ガス漏れ検出装置に関する。

このような形式の漏れ検出装置は、逆流式漏れ検出装置（Gegenstromlecksuchgeraete）とも呼ばれる。なぜならば中間入口を介して高真空ポンプシステム（単数または相前後して接続された複数の高真空ポンプ段、有利には摩擦ポンプ段）に到達する試験ガスが、ポンプシステムの搬送方向とは逆向きに試験ガス検出器に向かって流れるからである。漏れ検出は、試験ガス漏れ検出装置の入口がたとえば試験体に接続され、試験体に外側から試験ガスが吹き付けられるようにして行われる。漏れが発生する場合、試験ガスは試験体に侵入して、試験ガス検出器によって確認される。漏れ検出装置の入口に試験室を接続することもでき、この試験室に試験ガスを含有する単数または複数の試験体が存在する。漏れ検出の間に、試験体が漏れを有している場合、試験ガスが試験室に達して、試験ガス検出器によって検出される。記載の真空漏れ検出は質的または量的に行うことができる。試験ガスとしてヘリウムが認められる。

米国特許第４４７２９６２号明細書から、前述の形式の漏れ検出装置が公知である。この漏れ検出装置の入口に試験室が接続されている。試験室の排気は予備真空ポンプを介して行われ、この予備真空ポンプは、ターボ分子真空ポンプとして形成された高真空ポンプシステムを運転するために必要である。漏れ検出の間に、試験ガスの存在について検査しようとするガスは、ターボ分子ポンプの中間入口に供給される。

本発明の課題は、冒頭で述べたような形式の試験ガス漏れ検出装置を改良し、漏れ検出の速度および感度の高められたものを提供することである。

この課題は、請求項１の特徴部に記載した構成手段を有する装置によって解決される。別の高真空ポンプ（ブースタポンプ）を使用することによって、漏れ検出装置の入口に接続された試験室もしくはこの入口に接続された試験体が短い応答時間で検査できるようになる。なぜならば応答時間は時定数τ＝Ｖ／Ｓ_Ｈｅによって特定されているからである。ここでは、Ｖは試験体容積、Ｓ_Ｈｅはヘリウムのためのブースタポンプの吸込能力である。ブースタポンプの吸込能力が大きくなっているにもかかわらず、検出感度は高いまま維持される。なぜならば検出感度は単に高真空システムと、高真空システムの逆流段の設定とによって特定されているからである。比較的大きな予備真空ポンプの使用によって、排気時間が短くなり、このことは追加的に比較的高いブースタポンプへの切換圧力によって達成される。

さらに以下のことが明らかになった。敏感な微小漏れ検出ステップも、先行する粗い漏れ検出ステップも、別の高真空ポンプの出口と高真空ポンプシステムの中間入口との間の接続を開放したまま行うことができる。したがってこの接続は恒久的に開放したままにすることができる。弁の組み込みは省略される。粗い漏れ検出から高感度の漏れ検出までの連続的な測定運転が実現されている。

次に本発明の実施の形態を、図示の実施例を用いて詳しく説明する。

図１には、漏れ検出装置１の構成部材を概略的に示した。漏れ検出装置１の入口は符号２で示した。入口２に２つの管路区分３，４が接続されている。管路区分３は、弁５を備えていて、かつ管路区分６を介して予備真空ポンプ８の入口７と接続されている。管路区分４には、弁９および第１の高真空ポンプ１１（ブースタポンプ）が設けられており、この高真空ポンプ１１の出口１２は、常に開放している管路区分１３を介して第２の高真空ポンプ１５の中間入口１４と接続されている。さらに高真空ポンプ１１の出口１２は、管路区分１６を介して弁１７と接続されていて、そこから管路区分６を介して予備真空ポンプ８の入口７と接続されている。

高真空ポンプ１５は、少なくとも部分的に搬送方向とは逆向きに試験ガスの通流する漏れ検出ポンプである。高真空ポンプ１５の入口２１に、試験ガス検出器２２が接続されていて、試験ガスとしてヘリウムを使用する場合には有利には質量分析計が接続されている。高真空ポンプ１５の出口２３は、管路区分２４を介して予備真空ポンプ８の入口７と接続されている。管路区分２４には、流れ方向でみて絞り２５および弁２６が設けられており、これらの絞り２５および弁２６は１つの構成部材（たとえば比較的小さな公称幅を有する弁）として形成することもできる。

２つの圧力測定装置２７，２８は、入口圧力（圧力測定装置２７）と、中間入口１４の圧力（圧力測定装置２８）とに関する情報を送る。送られた圧力信号によって漏れ検査運転が制御される。制御装置および所属のラインは図示していない。

試験体を入口２に接続したあとで、先ず試験体の予備排気が行われる。この段階では、弁５を除く全ての弁が閉鎖されている。僅かな時間（入口圧力数ｍｂａｒ、ポンプ１５の特性に応じて）が経過すると、弁２６は開放することができる。試験体が大きな漏れを有しているとすると、試験ガスは（逆流で）弁２６と絞り２５と高真空ポンプ１５とを通って検出器２２に到達して、記録される。

微小漏れ検出への移行は、弁５が閉鎖され、弁９および弁１７が開放されることによって行われる。このステップは既に次のような時点で行うことができ、すなわち、入口圧力が、中間入口１４において試験ガス検出器（質量分析計）の作業圧を依然として維持するために必要である大体の値を有している時点で行うことができる。この状態では、ブースタポンプ１１の吸込能力は小さく、つまり中間入口に不都合な圧力上昇が生じない。さらにこの段階では、予備真空ポンプ８の吸込能力が、ブースタポンプ１１の吸込能力よりも大きくなっている。試験体が比較的小さな漏れを有していると、これが認識される（微小漏れ検出）。

入口２における圧力低下が大きくなるにつれ、ブースタポンプ１１の吸込能力が大きくなり、試験体は比較的迅速に低圧になるように排気される。入口圧力が、たとえば１０^−２ｍｂａｒの値に達すると、弁１７が閉鎖されることによって高感度の漏れ検出が開始される。場合によっては依然として存在する極めて小さな漏れによって、試験体に生じる試験ガスは、完全に中間入口１４に侵入して、質量分析計２２によって記録される。

予備真空ポンプ８として、油回転ポンプまたは乾式（油を使用しない）ポンプを使用することができ、有利には比較的大きな容積の試験体または試験室に基づいて、吸込能力≧１６ｍ^３ｈを有するポンプ（つまり比較的「粗い」ポンプ）を使用することができる。絞り２５が作用すると、Ｋ_ＴＭＰ・Ｓ_ＶＶＰ（Ｋ_ＴＭＰ＝漏れ検出ポンプの圧縮能力、Ｓ_ＶＶＰ＝予備ポンプの吸込能力）によって特定される漏れ検出のための感度が、予備真空ポンプが「粗い」にもかかわらず、過度に小さくなることはない。

ブースタ−ターボ分子ポンプ１１は、入口圧力が高い場合でも既に十分な吸込能力を有するように選択するのが望ましい。漏れ検出ポンプ１５にとって、不安定な予備真空ポンプを分離するために、下位領域で比較的高い圧縮率を有していることが重要である。いわゆる複合ポンプ、つまり吸込側に設けられたターボポンプ段と圧縮側に設けられた分子ポンプ段とを有する摩擦ポンプがこのような特性を有している。

特に有利には、図示の実施例は、漏れ検出装置１の入口２に回転数調整式のターボポンプ１１を設けることによって実現することができる。ポンプ回転数が制御されない構造では、発生する高められたガス流を、いわゆる「クロスオーバー」（微小漏れ検出への移行、弁９の開放）に際して先ず予備真空ポンプ８に導くために、弁１７を備えた管路１６が必要であり、これに対してブースタ−ターボ分子ポンプ１１の回転数が許容最大ガス流を超えないように調整される場合、管路１６および弁１７は省略することができる。つまり「クロスオーバー」の開始に際してポンプ１１の吸込能力を超えないようにする条件は、回転数調整によって達成される。

このような構造は、逆流検出システムの入口にブースタポンプ１１が前置された場合にしか得られない。漏れ検出入口２における吸込能力は、この場合（主流漏れ検出器または簡単な逆流漏れ検出器に対して）高真空ポンプまたは予備真空ポンプの、感度を特定する吸込能力と関連していない。漏れ−ガス流は、あらゆる吸込能力（あらゆる回転数）で、完全にポンプ１１を通って流れるようになっている。

典型的な形式では、ブースタポンプ１１は、入口弁９が閉鎖されている間は、低い「スタンバイ」回転数で作動する。入口圧力が、逆流ポンプの、弁の設けられていない中間入口１４にっとって許容できる値を下回ると、直ちに弁５が閉鎖されて、弁９が開放される。この時点でブースタポンプ１１の有効吸込能力は、予備真空ポンプ８の、その時点までの吸込能力とほぼ同じになっているので、予備真空において圧力上昇が生じない。

本発明の試験ガス漏れ検出装置を示す概略図である。

符号の説明

１ 漏れ検出装置、 ２ 入口、 ３，４ 管路区分、 ５ 弁、 ６ 管路区分、 ７ 入口、 ８ 予備真空ポンプ、 ９ 弁、 １１ 高真空ポンプ、 １２ 出口、 １３ 管路区分、 １４ 中間入口、 １５ 高真空ポンプ、 １６ 管路区分、 １７ 弁、 ２１ 入口、 ２２ 試験ガス検出器、 ２３ 出口、 ２４ 管路区分、 ２５ 絞り、 ２６ 弁、 ２７，２８ 圧力測定装置

Claims (10)

1. 試験ガス漏れ検出装置（１）であって、試験ガスの存在について検査しようとするガスのための入口（２）が設けられており、試験ガス検出器（２２）が設けられており、該試験ガス検出器（２２）に接続された高真空ポンプシステム（１５）が設けられており、該高真空ポンプシステム（１５）において、試験ガスの存在について検査しようとするガスの供給に役立つ中間入口（１４）が設けられており、高真空ポンプ（１５）に接続された予備真空ポンプ（８）が設けられており、試験ガス漏れ検出装置（１）の入口（２）と予備真空ポンプ（８）との間に、弁（５）を備えた管路区分（３，６）が設けられている形式のものにおいて、
   試験ガス漏れ検出装置（１）の入口（２）と高真空ポンプ（１５）の中間入口（１４）との間に別の高真空ポンプ（１１）が設けられており、該高真空ポンプ（１１）の出口（１２）が、弁（１７）を備えた管路区分を介して、予備真空ポンプ（８）の入口（７）に接続されていることを特徴とする、試験ガス漏れ検出装置。
2. 別の高真空ポンプ（１１）の出口（１２）と高真空ポンプ（１５）の中間入口（１４）との間の管路区分（１３）が、弁を備えておらず、常に開放している、請求項１記載の装置。
3. 試験ガス検出器（２２）が、質量分析計である、請求項１または２記載の装置。
4. 高真空ポンプシステム（１５）の出口（２３）と予備真空ポンプ（８）の入口（７）との間の管路区分（２４）に、絞り（２５）および弁（２６）が設けられている、請求項１から３までのいずれか１項記載の装置。
5. 前記絞り（２５）および弁（２６）が、１つの構成部材として形成されていて、かつ比較的小さな公称幅を有する弁として形成されている、請求項４記載の装置。
6. 予備真空ポンプ（８）が、吸込能力≧１６ｍ^３を有している、請求項１から５までのいずれか１項記載の装置。
7. ブースタポンプ（１１）および／または漏れ検出ポンプ（１５）が、複合ポンプとして形成されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の装置。
8. 試験ガス漏れ検出装置（１）であって、試験ガスの存在について検査しようとするガスのための入口（２）が設けられており、試験ガス検出器（２２）が設けられており、該試験ガス検出器（２２）に接続された高真空ポンプシステム（１５）が設けられており、該高真空ポンプシステム（１５）において、試験ガスの存在について検査しようとするガスの供給に役立つ中間入口（１４）が設けられており、高真空ポンプ（１５）に接続された予備真空ポンプ（８）が設けられており、試験ガス漏れ検出装置（１）の入口（２）と予備真空ポンプ（８）との間に、弁（５）を備えた管路区分（３，６）が設けられている形式のものにおいて、
   試験ガス漏れ検出装置（１）の入口（２）と高真空ポンプ（１５）の中間入口（１４）との間に別の高真空ポンプ（１１）が設けられており、該別の高真空ポンプ（１１）が、摩擦真空ポンプとして形成されており、該別の高真空ポンプ（１１）の回転数が、出口領域における圧力を調節するために調整可能であることを特徴とする、試験ガス漏れ検出装置。
9. 請求項１から７までのいずれか１項記載の特徴を有する試験ガス漏れ検出装置を運転する方法において、
   先ず試験ガス漏れ検出装置（１）の入口（２）と予備真空ポンプ（８）との間の管路区分（３，６）に設けられた弁（５）を開放しかつ別の全ての弁を閉鎖して、試験体を、管路（３）を介して排気し、
   流入圧が数ｍｂａｒの場合に、粗い漏れ検出を導入するために、高真空ポンプシステム（１５）の出口（２３）と予備真空ポンプ（８）の入口（７）との間の管路区分（２４）に設けられた弁（２６）を開放し、
   試験ガス漏れ検出装置（１）の入口（２）と別の高真空ポンプ（１１）と予備真空ポンプ（８）との間に設けられた弁（９）および弁（１７）を開放して、高真空ポンプ（１５）の中間入口（１４）における最大入口圧力に相当する圧力で、微小漏れ検出を導入し、
   約１０^−２ｍｂａｒの入口圧力で、別の高真空ポンプ（１１）と予備真空ポンプ（８）との間に設けられた弁（１７）を閉鎖して、高感度の漏れ検出を導入することを特徴とする、試験ガス漏れ検出装置を運転する方法。
10. 請求項８記載の試験ガス漏れ検出装置を運転する方法において、
    先ず試験ガス漏れ検出装置（１）の入口（２）と予備真空ポンプ（８）との間の管路区分（３，６）に設けられた弁（５）を開放しかつ別の全ての弁を閉鎖して、試験体を、管路（３）を介して排気し、
    流入圧が数ｍｂａｒの場合に、粗い漏れ検出を導入するために、高真空ポンプシステム（１５）の出口（２３）と予備真空ポンプ（８）の入口（７）との間の管路区分（２４）に設けられた弁（２６）を開放し、
    試験ガス漏れ検出装置（１）の入口（２）と別の高真空ポンプ（１１）との間に設けられた弁（９）を開放して、敏感な漏れ検出を導入し、
    高真空ポンプ（１５）の中間入口（１４）における最大入口圧力を特に微小漏れ検出の導入前に超えないように、ブースタポンプ（１１）の回転数を調整することを特徴とする、試験ガス漏れ検出装置を運転する方法。

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