JP4348365B2 - 流入部を備えたリーク検出器 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の上位概念の特徴を有するリーク検出器に関する。

このような形式のリーク検出器は、ＤＥ−Ｃ２３１２４２０５号特許明細書、ドイツ連邦共和国特許出願公開第４２２８３１３号明細書、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９５２３４３０号明細書により公知である。それは、通常、テストガスとしてヘリウムにより駆動される逆流リーク検出器である。リーク検出運転中、検査体が故障している場合にはテストガスを含むガス流は導管を介してリーク検出器の流入部から前真空ポンプへと流れる。この導管は導管区分を介して、有利には圧力段も備えた高真空ポンプの少なくとも流出部領域に接続されている。どの導管区分が開かれているかに応じて、種々異なる感度でリーク検出が行われる。

一般的にこのような形式のリーク検出器では、反応時間、即ち、テストガスがリーク検出器の流入部に進入した時点から、テストガスが記録される時点までの時間が比較的長いという問題がある。即ち、圧力が高いところでは特に長い。ＥＰ−Ｂ１７５２０９５特許明細書により公知のリーク検出器では、流入部がテストガス導管を介してガス圧送ポンプに接続されている。テストガス導管と高真空ポンプの流出領域との接続部として同心的な導管を有する接続管片が設けられている。このような手段は構造的に手間がかかり、導入値が限られてしまう。

本発明の課題は、高圧力領域において逆流リーク検出器における反応時間を簡単な手段により所望のように短縮することにある。

本発明によればこの課題は、請求項１の特徴部により解決された。

検査体が故障している際にテストガスを含む全てのガスが高真空ポンプの流出領域を通って（もしくは吐出段を通って）流されることにより、テストガスが拡散しなければならない距離、ひいては反応時間は最小限に短縮される。

本発明の詳細及びさらなる利点は、図１〜図３につき概略的に示した実施例に基づき説明する。

流入部２を備えた図示のリーク検出器１の構成部分は、複合摩擦ポンプとして形成された高真空ポンプ３である。複合摩擦ポンプとは、ターボ分子ポンプ段と分子ポンプ段とを備えていることを意味している。有利にはこのような形式のポンプは単流式に形成されている。即ちこれらの段は軸方向で見て圧送方向で相前後して配置されている。

高真空ポンプ３の外側のケーシングは符号１１で示されている。このケーシング１１には内部に向かって突入する中央の軸受ブシュ１２が設けられていて、この軸受ブシュ１２には軸１３が例えばスピンドル軸受１４によって支持されている。軸１３には駆動モータ１５と、分子ポンプ段のロータ１６と、ターボ分子ポンプ段のロータ１７とが連結されている。ポンプの底部はシャーシ２０であって、このシャーシ２０にはケーシング１１と、軸受ブシュ１２と、駆動モータ１５のステータとが支持されている。

ロータ１７にはロータブレード１８が備えられており、このロータブレード１８は、ケーシング１１に保持されたステータブレード１９と一緒にターボ分子ポンプ段を形成している。フランジ４によってこのポンプは、概略的に示したテストガス検出器６に、通常、質量分析計に接続されている。

図１の実施例では分子ポンプ（もしくは分子ポンプ段）は、モータ・軸受室７に被さる釣鐘型のロータ１６を有しており、このロータ１６の外面にはねじ山のような溝８が設けられており、この溝においては、ポンプの運転中に、高真空側から前真空側へとガスの圧送が行われる。ロータ１６には、軸方向でほぼ同じ長さのステータ９が配属されている。ステータ９とロータ１６との間にはギャップ１０がある。このギャップは、ねじ山溝の間を良好にシールするためにできるだけ小さくなければならない。前真空室２１には前真空管片２２が接続されている。前真空ポンプは符号４３で示されている。

ターボ分子ポンプ段１８／１９のステータ３１には、ステータブレード１９とスペーサリング３２〜３４が配属されている。ステータブレード１９は公知のように、外縁部３６を備えたブレードリングまたはブレードリング区分３５の構成部分である。このブレードリング３５はステータが組み付けられた状態でスペーサリング３２〜３４の間に位置している。交互に相前後して配置されたスペーサリング３２とブレードリング３５とから成るステータは外側のケーシング１１によってセンタリングされている。

図１には例として、吸い込まれたガス（流入フランジ４）をポンプの長手方向軸線に沿って単流式にシャーシ２０の方向に圧送する複合ポンプが示されている。本発明の範囲では、高真空ポンプは完全にターボ分子ポンプまたは分子ポンプとして形成されていても良い。

ターボ分子ポンプ段１８，１９には中間流入部３８が設けられていて、この中間流入部３８は、対向流リーク検出器においてポンプを使用する際にテストガス流入部として働く。中間流入部３８の高さに位置するスペーサリング３３，３４は他のスペーサリング３２とは異なるものである。一方のまたは両方のスペーサリング３３もしくは３４は減径された外径を有しており、ケーシング１１と一緒に環状のリング通路４１を形成していて、このリング通路４１には中間流入部３８が開口している。減径された外径を有するスペーサリング３３もしくは３４はさらに貫通部４２を有しており、この貫通部４２を介して、ターボ分子ポンプ段の圧送室が中間流入部３８に接続される。この貫通部４２は例えば、スペーサリング３４に設けられているような複数の孔であって良い。別の可能性としては、スペーサリング３３を、部分的に減少する（軸方向の）高さを有するようにフライス加工することができる。これにより比較的高い導入値を有する貫通部の製造が可能である。

別のテストガス流入部４５は、分子ポンプ段９，１６の高さに、即ちこのポンプ段のほぼ半分の高さに設けられている。さらに別のテストガス流入部４６は、最終的に高真空ポンプ３の流出領域の高さに配置されている。この別のテストガス流入部４６はほぼ環状の前真空室２１に開口しており、この前真空室２１はポンプ横断面でギャップ１０に接続されている。

先行技術のリーク検出器と同様に、テストガス導管４７はリーク検出器１の流入部２に接続されている。テストガス導管４７は、それぞれ弁５２，５３，５４を備えた導管区分４８，４９，５１を介してテストガス流入部３８，４５，４６に接続されている。さらにテストガス導管４７は、弁５６を備えた導管区分５５を介して前真空ポンプ４３に接続されている。

接続管片４５，４６の高さには別の接続管片５７，２２が位置している。これらの接続管片は、それぞれ１つの弁６１，６２を備えた導管区分５８，５９を介して前真空導管６３に接続されている。前真空導管６３には導管区分５５も開口している。

流入部２には、外部からテストガスを噴き付けられた１つの検査体またはそれぞれテストガスを含んだ１つのまたは複数の検査体を有するチャンバを接続することができる。リーク検出は、まず最初に検査体もしくは被検チャンバを弁５６の開放状態で（その他全ての弁は閉じられている）予め排気することから行われる。大まかなリーク検出は極めて早期に開始できる。即ち弁５４と６２を開放することにより開始できる。

テストガス導管を流れる殆ど全てのガスが、弁５６の閉鎖状態では全てのガス量が、有利には環状通路として形成された前真空室２１を通って流れる。従って流れるガス内に含まれるテストガスは、先行技術のものよりも迅速に、かつより高い濃度で、高真空ポンプの前真空領域に到り、ひいてはより迅速にテストガス検出器６に達する。

弁５４が、有利には弁６２も閉じられていて、弁５３と６１が開かれているとさらに高い感度レベルが得られる。弁５６も、既に説明したように閉じられている。この運転状態では、テストガス導管４７を通る全てのガスはほぼ半分の高さで分子ポンプ段９，１６を通って流れる。接続管片４５，５７の高さには有利には、流れ抵抗を減じるために環状通路６４が設けられている。

最後に、リーク検出の最も高い感度レベルが公知のように弁５２の開放により得られる。高真空ポンプのこの個所の圧力は低く（例えば≦１０^−１mbar）、従ってテストガスの拡散速度は高い。テストガス導管４７を流れるガスがターボ分子ポンプ段をこの個所で貫流するならば、反応時間の著しい改善は得られないだろう。

有利には接続管片４６，２２（もしくは４５，５７）は互いに向かい合って位置している。これにより場合によっては存在するテストガスはできるだけ迅速に、全流出横断面（この実施例ではギャップ１０、またはブレード段しか存在しないならば流出側のブレード）に達する。接続部の軸線が約９０°（およびそれ以下）の角度を形成するならばさらに良好な結果が得られる。

反応時間の著しい短縮は、前真空ポンプ４３の接続のために、場合によってはテストガスを含むガスを高真空ポンプ１の前真空領域に供給するために、２つの別個の接続管片２２，４６を設けることにより得られる。このような利点は、接続管片４５，５７と、弁５３，６１を備えた対応する接続導管４９，５８とが存在しなくても得られる。

図２には、１つの複合ポンプを備えた本発明によるリーク検出装置が極めて概略的に示されている。このリーク検出装置は、ターボ分子ポンプ段１８，１９と分子ポンプ段９，１６とを有しており、このポンプ段には別の分子ポンプ段が接続されている。そのために釣鐘型のロータには平滑なシリンダ区分が設けられている。その壁には、ねじ山が設けられたステータ区分９が外部から対応配置されていて、ねじ山は、ロータ９の外壁と共にポンプギャップ１０を形成する。ねじ山７１を備えた別のステータ区分７０はロータシリンダの内面に対応配置されている。この分子ポンプ区分１６，７０は、ポンプギャップ７２で圧送されるガスの方向が、ギャップ１０における圧送方向とは反対に向けられるように形成されている。これにより、高真空ポンプの流出領域２１がシャーシ２０から間隔をおいて配置される。流出領域２１は軸受ブシュ１２の上側に位置していて、ほぼ円筒形状を有している。軸受ブシュ１２を取り囲む環状室７３を介して、流出領域２１は、シャーシ２０に配置された接続管片４６，２２に接続されている。流出領域２１と環状室７３とは軸受・モータ室７の構成部分である。

図２の実施例では、リーク検出器１の流入部２が導管４７，５５を介して接続管片４６に接続されている。リーク検出中は、場合によってはテストガスを含むガスが接続管片４６を通って環状室７３を介して流出領域２１に到り、ここから再び環状室７３と接続管片２２を介して前真空ポンプ４３へと流れる。環状室７３のシャーシ近傍の領域を介して管片４６と２２の間で流れの短絡が生じることがないように、環状室７３が図示されていない分離手段、例えば軸方向に延びる分離壁を有していると有利である。このような分離壁により、接続管片４６に流入する全てのガス量が高真空ポンプの流出領域２１を通って圧送されることが保証される。

図３に示した実施例では、図２の実施例と同様に分子ポンプが２段式に形成されている。接続管片４６と２２の他に、図１の実施例と同様に、別の接続部３８，４５，５７が設けられている。接続部４５，５７は、２段式の分子ポンプ段の圧送室に開口している。即ちこれらの段１６，９と１６，７０の移行領域、即ち、流れるガスの方向が１８０°変わるところに開口している。

複合ポンプとして形成された高真空ポンプを備えたリーク検出器を示した図であって、この場合、高真空ポンプの分子ポンプは一段のものとして形成されている。 分子ポンプ段が多段のものとして形成された複合ポンプを備えた本発明によるリーク検出器を極めて概略的に示した図である。 分子ポンプ段が多段のものとして形成された複合ポンプを備えた本発明によるリーク検出器を示した図である。

Claims (19)

1. 流入部（２）を備えたリーク検出器（１）であって、高真空ポンプ（３）と、高真空ポンプ（３）の流入部に接続されたテストガス検出器（６）と、高真空ポンプ（３）の流出領域（２１）に接続された前真空ポンプ（４３）と、リーク検出器（１）の流入部（２）と前真空ポンプ（４３）との間のテストガス導管（４７，５５）とが設けられており、該テストガス導管（４７）は、１つの導管区分（５１）を介して高真空ポンプ（３）の流出領域（２１）に接続されている形式のものにおいて、
   導管（５１）と前真空ポンプ（４３）とが、別個の接続部（４６，２２）を介して高真空ポンプ（３）の流出領域（２１）に接続されていることを特徴とする、流入部を備えたリーク検出器。
2. 高真空ポンプ（３）のケーシング（１１）の内側に位置する流出室（２１）が、高真空ポンプ（３）の流出領域を形成しており、ケーシング（１１）が２つの別個の接続部（４６，２２）を備えており、これらの接続部（４６，２２）は前記流出室（２１）に接続されている、請求項１記載のリーク検出器。
3. 流出室（２１）がポンプ（３）のシャーシ（２０）の近傍に配置されている、請求項１または２記載のリーク検出器。
4. 高真空ポンプ（３）が単流式に形成されていて、流入フランジ（４）とシャーシ（２０）とが互いに反対側に位置している、請求項３記載のリーク検出器。
5. 流出室（２１）が環状通路の形状を有している、請求項１から４までのいずれか１項記載のリーク検出器。
6. 高真空ポンプ（３）がターボ分子ポンプとして形成されている、請求項１から５までのいずれか１項記載のリーク検出器。
7. ターボ分子ポンプに少なくとも１つの、有利には２つの別のテストガス流入部（３８もしくは４５）が設けられている、請求項６記載のリーク検出器。
8. 接続部（４５）と同じ高さに別の接続部（５７）が設けられていて、該接続部（５７）が前真空ポンプ（４３）に接続されている、請求項７記載のリーク検出器。
9. 高真空ポンプ（３）が、ターボ分子ポンプ段（１８，１９）と分子ポンプ段（９，１６）とを備えた複合真空ポンプとして形成されている、請求項１から５までのいずれか１項記載のリーク検出器。
10. ターボ分子ポンプ段（１８，１９）の高さに別のテストガス流入部（３８）が設けられている、請求項９記載のリーク検出器。
11. 分子ポンプ段（９，１６）の高さに、有利にはこの段の半分の高さに、別のテストガス接続部（４５）が設けられている、請求項８または９記載のリーク検出器。
12. 接続部（４５）と同じ高さに別の接続部（５７）が設けられていて、該接続部（５７）は前真空ポンプ（４３）に接続されている、請求項１１記載のリーク検出器。
13. 前記接続管片（４５，５７）の高さに環状通路（６４）が位置している、請求項１０または１１記載のリーク検出器。
14. 分子ポンプ段が多段式に形成されている、請求項９から１３までのいずれか１項記載のリーク検出器。
15. 軸方向でシャーシ（２０）の方向に圧送する第１の分子ポンプ段（９，１６）に、逆の圧送方向を有する第２の分子ポンプ段（１６，７０）が接続されていて、これにより高真空ポンプ（３）の流出領域（２１）がシャーシ（２０）から間隔をおいて配置されており、環状室（７３）を介して、前真空ポンプ（４３）に接続されている接続管片（２２）に接続されており、弁（５４）を介してテストガス導管（４７）に接続される接続管片（４６）が環状室に接続されている、請求項１４記載のリーク検出器。
16. 高真空ポンプ（３）の流出領域（２１）が、ほぼ円筒状に形成された室であって、該室には第２の分子ポンプ段（１６，７０）が開口しており、前記流出領域（２１）は環状室（７３）に接続されている、請求項１５記載のリーク検出器。
17. 環状室（７３）には軸方向で延びる分離手段が設けられており、該分離手段の位置は、管片（４６，２２）と円筒室（２１）との間に互いに分離された接続通路が設けられるように選択されている、請求項１６記載のリーク検出器。
18. 同じ高さに位置する両接続管片（４５，５７もしくは４６，２２）が、ポンプの長手方向軸線に関して側方に配置されていて、３５°〜１８０°の角度を成している、請求項１から１７までのいずれか１項記載のリーク検出器。
19. 前記両接続管片が互いに向かい合って位置している、請求項１８記載のリーク検出器。

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