JP5220738B2 - 漏れ検出器 - Google Patents

Description

本発明は、真空ポンプ、試験ガス検出器及び制御装置を含む基本機器と、ホースを介して基本機器のハウジングに接続された探知器プローブと、試験ガスの供給を探知器プローブのためのプラグ・インチャンネルに、制御された方法で放出する漏れ試験装置を含むサブハウジングとを備えた漏れ検出器に関する。

試験ガス漏れ検出器は、容器、導管及び他の試験品目での漏れを検出するために用いられる。試験品目の空洞が試験ガスで充填され、漏れ検出器は試験品目の外側の周囲空気中の試験ガスの存在を判定するために用いられる。ヘリウムは多くの場合最適な試験ガスである。漏れ検出器は、試験ガスの存在を選択的に判定すべく適合された試験ガス検出器を備える。更に漏れ検出器は、見つけられた漏れ口から試験ガスが漏れる速度に関する情報、又は漏れ口のサイズを夫々得るように意図されている。この目的のために、漏れ検出器は頻繁に較正される必要がある。これは試験漏れ口を用いて達成される。試験漏れ口は、公知の漏れ値を有する穴部又はくびれを有し、加圧された試験ガスの供給と接続されている。探知器プローブを備えた漏れ検出器の較正のために、探知器プローブが、漏れ表示が調節され得るように試験漏れ口の近接に移動される。

国際公開第０２／０８４２４６号パンフレットに述べられている漏れ検出器では、漏れ試験装置が、基本構成要素の下方の基本機器のハウジング内に配置され、冷却空気が底部から上部にハウジングを通って流れている。

独国特許出願公開第１０３０８６８７号明細書は、サブハウジング内に設けられた据付の基本機器及び漏れ試験装置を備えた漏れ検出器について述べている。漏れ試験装置は、ワイヤ又はワイヤレス無線リンクを介して基本機器のメインハウジングと接続されている。漏れ試験装置は、試験ガス供給が試験ガス容器内に保持されているサブハウジングを備える。データ・メモリ及び温度センサが、サブハウジングに取り付けられている。サブハウジングは、漏れ検出器の探知器プローブの挿入のためのプラグ・インチャンネルを含む。更にサブハウジングは、画定されたくびれを有する膜を含み、試験ガス供給からくびれを介して漏れる試験ガスが制御された速度で流れる。ガスは、探知器プローブが挿入されているプラグ・インチャンネル内に流れる。従って、探知器プローブは漏れる試験ガスを取り出す。漏れ速度が既知であるので、漏れ検出器は較正され得る。光障壁が圧力容器のプラグ・インチャンネルに亘って延びている。光障壁は、プラグ・インチャンネル内の探知器プローブの存在を検出するためのセンサを形成する。
国際公開第０２／０８４２４６号パンフレット 独国特許出願公開第１０３０８６８７号明細書

本発明の目的は、データ通信及び較正の精度が改善されるように漏れ試験装置がサブハウジング内に含まれている漏れ検出器を提供することである。

本発明の漏れ検出器は請求項１で定義されている。そのためサブハウジングは、基本機器のハウジングに設けられた制御装置とデータ通信を行い、漏れ試験装置の少なくとも１つのパラメータを処理するプロセッサを含む。

本発明によれば、漏れ試験装置は、基本機器への接続線の数を減らし、サブハウジング内のセンサの特性を向上させるために自身のプロセッサを備えている。必要であれば、プロセッサは入力データを処理し、データの補正を行なう。好ましくは、プロセッサは、ノイズ信号から光障壁信号を分離することが可能になるように、更に光障壁信号の変調を引き起こす。それにより、他の光源を干渉する影響及び汚れによって減少される光の影響が、十分低減され得る。更に信号はフィルタされ、それによって信号の信頼性が更に改善される。

試験漏れ流量は非常に温度に依存する。温度の正確な判定のために、温度センサの信号の零位補正及び増幅補正が行なわれる必要がある。必要とされる値が、漏れ試験装置に収容され得るデータ・メモリに記憶されてもよい。温度測定の精度が向上し、製造の拡張の影響が減少する。

データ・メモリは、更に試験ガス供給の特性に関するデータを記憶してもよい。前記特性は、ガスのタイプ、温度依存性及び／又は試験ガスのエージングに関するデータを含む。ここで、「エージング」は、飽和蒸気圧で作動しない漏れのための試験ガスの圧力損失を意味する。エージングを考慮に入れることは、充填日及び漏れ速度を更に記憶することにより可能になる。

本発明の好ましい展開では、プラグ・インチャンネルが、試験ガス供給の環境に向かって、外部から密閉された管を含む。管は、外周が閉じられたプラグ・インチャンネルを画定し、試験ガスが漏れる唯一の道を形成する。これにより、側部の流路が形成されないので、漏れ試験装置から流れる漏れの出口精度が増加する。更にこれにより、ほこりの沈下によるものであれ、探知器プローブと共に導入された汚れによるものであれ、漏れ試験装置への汚れの侵入が妨げられる。

本発明の展開では、サブハウジングが基本機器のハウジングのレセプタクルに着脱可能に含まれており、レセプタクルは外部に開口しており、漏れ試験装置が外された状態及び挿入された状態の両方で作動可能である。

従って、漏れ試験装置は挿入された状態又は外された状態で任意に用いられ得る。挿入された状態では、ユーザが単一の機器、つまり基本機器を運んで操作しさえすればよいという利点がある。外された状態では、据付の基本機器がある位置にかかわらず、試験漏れ口がユーザに好都合な位置に移動され得るという利点がある。従って、サブハウジングは、基本機器のハウジングに対して可動性があるが、独立した移動性を放棄するように基本機器のハウジングに固定され得る。漏れ試験装置は、基本機器とのデータ通信のための双方向データチャンネルとしてインタフェースワイヤ又は無線リンクを含んでおり、基本機器から取外し可能なユニットを形成する。

本発明の別の実施形態によれば、プラグ・インチャンネルが放射エミッタ及び放射レシーバを有する放射障壁を含んでおり、放射エミッタ及び放射レシーバはプラグ・インチャンネルの異なる側部上に位置し、管が放射線に浸透性を有する材料から作られている。好ましくは、放射障壁は光障壁であり、管は透明である。管はガラス又はプラスチック材料から作られてもよい。管は、長手方向に探知器プローブを収容し、横方向に光を伝達する。一方、透明管は、ビームの領域での付着物の堆積を回避し、更に機器又は漏れ試験装置のハウジング内に試験ガスが入ることを防ぐ。従って、試験ガスは、その目的を意図した領域に広がることのみ可能であり、電子機器の領域で機器の内部で広がることが不可能である。

本発明の実施形態が、図面を参照して以下に更に詳細に説明される。

では図１を参照すると、漏れ検出器は、ハウジング11を含む基本機器10を備える。基本機器10は、必要な補助集合体に加えて、真空ポンプ、試験ガス検出器及び制御装置のような漏れ検出及び試験ガス検出に必要な構成要素をも全て含む。これらは、国際公開第０２／０８４２４６号パンフレット及び独国特許出願公開第１０３０８６８７号明細書に詳細に述べられている。

図１に示されるように、ハウジング11は探知器プローブ14の線13のためのコンセント12を有する。可動性の探知器プローブ14は、その端部に吸込口16を有する棒状の探知器先端部15を有する。探知器プローブ14は、制御キー19に加えて更にハンドル17及び表示装置18をも有する。ホースの内腔が、線13を通って更に延びて、吸込口16をハウジング11内に存在する吸込源と接続する。

更に、ハウジング11の正面にレセプタクル20が設けられている。これは正面に開口しているくぼみ又は凹所であってもよい。凹所20には、トンネル21及びプラグイン装置22が設けられている。プラグイン装置22は、その他端が漏れ試験装置25のサブハウジング24と接続されているデータ・ワイヤ23を挿入するために役立つ。サブハウジング24はレセプタクル20内に嵌まる。サブハウジングは、基本機器で、又は可動要素として選択的に用いられてもよい。サブハウジング24は、正面壁にセンタリングくぼみ26を有し、プラグ・インチャンネル27の前端部がくぼみの底部に位置している。プラグ・インチャンネルは、探知器プローブ14の探知器先端部15を挿入するために役立つ。

図３は、サブハウジング24の後側を示す。カートリッジ30が、片持ちされるように背面壁から後方に突出し、密封されるようにサブハウジング24に取り付けられている。カートリッジ30は、交換可能な試験ガス容器47内に含まれている試験ガス供給46を収容する。更に、サブハウジング24の背面壁には、ハウジング11のプラグイン装置22と接続するプラグイン装置32が設けられている。両方のプラグイン装置22,32 は多極性であり、漏れ試験装置25と基本機器10とのデータ通信を意図されている。プラグイン装置22,32 は直接結合ではなく、図１に示されるように、データケーブル23を介して接続されてもよい。

基本機器10及び漏れ試験装置25は夫々、例えば標準インターフェースRS232 のシリアルインターフェースを含む。従って、データケーブル23のためのワイヤ数の減少が達成される。最も簡易な場合では、漏れ試験装置への供給電圧用の２ワイヤに加えて、出線及び帰線がデータ通信に必要である。

図４は、基本機器10及び漏れ試験装置25を示し、漏れ試験装置が、内部構造のより明瞭な図示のためにより大きい縮尺で描かれている。

サブハウジング24は、探知器プローブ14の探知器先端部15のためのプラグ・インチャンネル27を有する。プラグ・インチャンネルは、気密にカートリッジ30と接続された管状壁35に囲まれている。放射障壁36が、プラグ・インチャンネルに設けられ、対向側に配置された放射エミッタ37及び放射レシーバ38によって形成されている。例えば、放射障壁は可視光を用いた光障壁である。光が通過するために、開口部が、プラグ・インチャンネルを囲む壁35の側壁に設けられている。

例えば石英ガラス又はプラスチック材料の透明材料の管40が、環状壁35に密に嵌め込まれている。他方では、管40は、放射障壁36を汚染から保護する役目をし、更に周囲及びサブハウジング24の内部の両方に試験ガスが漏れるのを防ぐ役目をする。

カートリッジ30は、サブハウジング24から後方に片持ちされている。カートリッジは、例えばカートリッジにねじ留めされてもよい分離可能な底部44を有し、カートリッジは気密である。針45が底部44からカートリッジ内に突出している。カートリッジは、交換可能な試験ガス容器47内に保持された試験ガス供給46を含む。針45は、カートリッジ30が閉じられている間に、試験ガスがカートリッジ内に流れるように試験ガス容器47の底部の逆止め弁48を開く。試験ガス容器47の前端部は、カートリッジの内部のフランジ49で支持されている。このフランジは、画定された開口部の形状で試験漏れ口51を含む膜50を支える。

熱センサ55が、サブハウジング24内に配置されており、熱導体材料のカートリッジ30と熱的接触している。更に、サブハウジングは、温度センサ55及びデータ・メモリ56とデータ通信を行い、更にデータケーブル23を介して基本機器10の制御装置とデータ通信を行うプロセッサ57に加えて、EEPROMの形でデータ・メモリ56をも有している。

他の機能に加えて、サブハウジング24内のプロセッサ57は光障壁36を変調する。変調により、光の強度の変動を適時に引き起こす。最も簡易な場合では、光エミッタ37はオン／オフされる。光レシーバでは、変調サイクルに従ってオン／オフで切り替えられない変調された光及び他の光源からの光が互いに重なる。他の光源が正確な周波数及び整相で変調されないので、光エミッタ37からの光が選択的に検出され評価され得る。この測定は、光障壁の動作信頼性を急激に増加させる。光の強度が例えば汚染によって減少するときでも、変調信号が一定の信号又は不変の信号と区別され得るので、この変調は有用である。光エミッタの制御及び光レシーバの信号の評価の両方が、マイクロプロセッサー57によってもたらされる。

図５は、時間軸t に関して作図されて、光レシーバで生成された信号62に加えて、光エミッタから放出された光を変調する信号60の時間的な展開図を示す。信号60,62 はパルスである。光レシーバでは、信号62が干渉光信号63によって重ねられている。信号60によるパルス化により、光障壁36によってモニターされたチャンネルの状態が、不利な状態下でも明瞭に識別可能なように信号62から受信された光を選択することを可能にする。

プロセッサ57は、更に各品目に応じた温度センサの特性を保持して温度センサ55の信号を処理する。十分な近似では、温度センサの特性が、ゼロ点及び傾斜が一次方程式という結果になって線形として仮定されてもよい。K_Nが品目の直線の傾斜であり、N_Nが品目の直線の零点誤差を示す場合、
T_N = N_N + T_TAT x K_N
であり、ここで、T_Nが測定温度であり、T_TATが実際の温度である。係数の記憶及び式の計算はプロセッサ57で行われる。更に、プロセッサは、不正確な測定により引き起こされる測定温度の変動を、プロセッサによるコンピューター支援低域通過によってフィルタしてもよい。温度出力は以下の方程式によって判定されてもよい。
T_A = 0.99 x T_F + 0.01 x T_N

ここで、T_Aは出力温度であり、T_fは前の温度である。T_Nは測定温度である。この温度補正によって、出力温度T_Aは、新たに検出された値T_Nの平均値で安定する。計算の次の実行では、前回の実行の間に計算された出力温度の値が、前の温度となる。漏れ速度が温度に依存して反応するので、温度測定は重要である。更に、ガスのタイプに応じた近似式を用いることによりプロセッサでこの干渉結果の補償を実現することも可能である。

サブハウジング24内の消去可能なデータ・メモリ56は、情報の中でも特に、製造日、充填体積及び試験ガスに関する情報を保持するEEPROMである。この情報は、試験ガス容器47に取り付けられたデータキャリアを読むことにより自動的に、又は手動入力によりデータ・メモリに記憶される。

ヘリウムのような容器内で一定に減少する圧力を有するガスを用いて、現在の漏れ速度が充填日及び温度を知ってより正確に判定され得る。一週間のような選択された単位時間について、未だ存在する漏れ速度に所与の漏れに関する夫々の一定の係数が乗算される。この係数が実際の漏れについてはわずかに１を下回る値であるので、多少低い漏れ速度が各週について得られる。別の可能性として、近似関数を用いることがある。ここでは、例えば経時的な漏れ速度の線形減少が推定され、短周期の許容可能な誤差を生じる。試験漏れがあまりにも古くなった場合、交換される必要がある。

データ・メモリ56内に読み込まれたデータを暗号化するために、ユーザに理解不可能なコードが、送られたデータのチェックサムに加えて関連データをも全て含めて提供されてもよい。

そのようなコードのための一例は以下の通りである。
日付:25/02/06
各数字x に対して値y が入力されて、式y=9-x によって計算される。その結果は(9-2)=7 等である。その後、記憶された一続きの数字749793が読み込まれる。

関連するチェックサムはすべての数字の加算であってもよく、そこで一の位の数字のみが用いられる。上記の例では、チェックサムは7+4+9+7+9+3=39である。一の位の数字9 のみがチェックサムとして記憶される。

記憶されたデータは、プロセッサ57又は基本機器10の制御装置によって復号されてもよい。

基本機器及び漏れ試験装置を備えた漏れ検出器の全体図である。 漏れ試験装置が嵌め込まれた基本機器の部分正面図である。 両方のコネクタが連結可能なサブハウジング及び基本機器のハウジングのレセプタクルの後側の斜視図である。 カートリッジが取り付けられ、基本機器のハウジングから取り外されたサブハウジングを通った概略縦断面図である。 光エミッタにより放出された光及び光レシーバで生成された信号の時間的 な展開図である。

Claims (12)

1. 真空ポンプ、試験ガス検出器及び制御装置を含む基本機器と、ホースを介して前記基本機器のハウジングに接続された探知器プローブと、試験ガスを前記探知器プローブのためのプラグ・インチャンネルに、制御された方法で放出する漏れ試験装置を含むサブハウジングとを備えた漏れ検出器であり、
   前記プラグ・インチャンネルは、放射エミッタ及び放射レシーバを有する放射障壁を含んでおり、前記放射エミッタ及び前記放射レシーバは前記プラグ・インチャンネルの異なる側部上に配置されており、
   前記サブハウジングは、前記基本機器のハウジングに設けられた制御装置とデータ通信を行い、前記漏れ試験装置の少なくとも１つのパラメータを処理するプロセッサを含んでおり、
   前記プラグ・インチャンネルは、放射線に浸透性を有する材料から形成され前記試験ガスの環境に向かって外部から密閉された管を含んでおり、
   前記放射障壁は変調モードで作動し、前記プロセッサは、光の干渉及び汚染によって引き起こされる影響を除去すべく、前記放射障壁の光の強度を変調して、変調信号を用いて前記放射障壁の放射レシーバからの信号を評価するように構成されているか又はプログラムされていることを特徴とする漏れ検出器。
2. 前記サブハウジングは、前記試験ガスの温度値を判定するための温度センサを含み、前記温度値はパラメータとして前記プロセッサに供給されることを特徴とする請求項１に記載の漏れ検出器。
3. 前記プロセッサは、該プロセッサが前記温度センサの温度の直線の傾斜及び温度の直線の零点誤差を考慮して実際の温度を計算するように構成されているか又はプログラムされていることを特徴とする請求項２に記載の漏れ検出器。
4. 前記プロセッサは、該プロセッサの不正確な測定により引き起こされる測定温度の変動をフィルタするために低域通過を用いるように構成されているか又はプログラムされていることを特徴とする請求項２又は３に記載の漏れ検出器。
5. 前記プロセッサは、該プロセッサがパラメータとして試験ガス容器の充填日及び温度を処理し、未だ存在する実際の漏れ速度を前記試験ガス容器の充填日及び温度から判定するように構成されているか又はプログラムされていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の漏れ検出器。
6. 前記プロセッサは、該プロセッサがパラメータとして試験ガス容器の充填日及び初期の漏れ速度を処理し、未だ存在する実際の漏れ速度を前記試験ガス容器の充填日及び初期の漏れ速度から判定するように構成されているか又はプログラムされていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の漏れ検出器。
7. 前記サブハウジングは、製造日、充填体積及び／又は漏れ速度の情報が記憶されてもよい消去可能なデータ・メモリを含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の漏れ検出器。
8. 前記放射障壁は光障壁であり、前記管は透明であることを特徴とする請求項１乃至７に記載の漏れ検出器。
9. 前記サブハウジングは、外部に開口した、前記基本機器のハウジングのレセプタクル内に着脱可能に収容されており、前記漏れ試験装置は外された状態及び挿入された状態の両方で作動可能であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の漏れ検出器。
10. カートリッジが、試験ガス容器を収容するために、前記サブハウジングに固定されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の漏れ検出器。
11. 前記カートリッジは、前記サブハウジングの背面壁から突出し、前記基本機器は前記カートリッジを収容するためのトンネルを含むことを特徴とする請求項１０に記載の漏れ検出器。
12. 前記サブハウジングは、前記基本機器のハウジングとデータケーブル又はワイヤレスプラグ・イン接続を介して任意に接続されてもよいことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の漏れ検出器。

Images