JP5337802B2 - 吸込み式漏れ検出器 - Google Patents

Description

本発明は、真空ポンプ装置を含む主装置に、試験ガスセンサに通じる第１吸込管を介して接続されている吸込みプローブを備えた吸込み式漏れ検出器に関する。

通常、容器及び配管システムを用いた漏れ試験では、ヘリウムが試験ガスとして用いられ、ヘリウムの漏出が質量分析計又は別の試験ガスセンサにより検出される。

独国特許出願公開第１０２００５０２１９０９号明細書（インフィコン(INFICON )）は、試験ガスが漏れている漏出用の検査対象を検査するために、手動により導かれる吸込みプローブを備えた吸込み式漏れ検出器について述べている。可撓性を有する吸込管を介して、前記吸込みプローブは、試験ガスセンサ及び必要な真空ポンプ装置を含む主装置に接続されている。

独国特許出願公開第１０２００５０２１９０９号明細書

独国特許出願公開第１０２００５００９７１３号明細書（インフィコン(INFICON )）は、吸込みプローブを備えた漏れ検出器について述べており、前記吸込みプローブは、少なくとも２本の毛細管ラインを含むホースラインを介して主装置に接続されている。前記毛細管ラインは、バルブにより個別に又はグループで遮断され得る。毛細管ラインを所望の数選択することにより、吸込みプローブに吸い込まれる搬送ガス流の流量が変更され得る。従って、応答時間が最小に低減されるように、吸込みプローブへのガス流として多量のガス流を選択することが可能であるが、それでもなお、十分な量の空気が、更に遠い距離からでさえ吸込みプローブによって吸込まれる。実証可能な最小の漏れ流量が、検出可能な最小の試験ガス濃度に相当する。従って、実証可能な最小の漏れ流量が、吸込みプローブへのガス流の増大により悪化する。複数本の毛細管ラインを用いることにより、適切なガス流が、ホースラインを変更する必要なしに、所与の適用のために選択され得ることが達成される。吸い込まれるガス流中の試験ガス濃度は、漏れ流量のための尺度である。漏れ流量を正確に決定するために、測定中に、漏れ口から流出するガスが完全に吸い込まれることが必要である。吸い込まれる搬送ガス流が多量であるほど、距離感度は高くなる。「距離感度」という用語は、検査対象から更に距離を置いて漏れ検出を行なうための能力として理解されるべきである。感度は距離感度と対照をなす。検出され得る漏れ流量が少量であるほど、感度がますます高くなる。２つの問題点を克服する必要がある。多量のガス流を吸込管に通過させて供給するためには、吸込管及びポンプシステムへの要求が増加することになる。他方では、高い距離感度及び高い感度を保証する必要がある。

本発明は、上記の要求を満たして、多いガス通過量を用いることにより漏れを検出することが可能であり、従って高い距離感度で漏れを発見することが可能であり、最後に、低減されたガス流を用いることにより高精度に漏れを定量的に決定することが可能な吸込み式漏れ検出器を提供することを目的とする。

本発明に係る吸込み式漏れ検出器は請求項１によって定義される。前記吸込み式漏れ検出器は、吸込みプローブが第１吸込管より多い搬送容量を有する第２吸込管を備えており、前記第２吸込管は、遮断されることが可能であり、試験ガスセンサに接続することなく、周囲に搬送するためのガス搬送ポンプに直接接続されていることを特徴とする。

本発明の一特徴は、吸込み式漏れ検出器が多量のガス流と少量のガス流とを選択的に生成することが可能であることにある。従って、ある場合では、多量のガスが吸込みプローブ内に吸い込まれる。このガスの大部分が、その後周囲に吹き出される。第１吸込管により、吸い込まれたガス流の一部が多量のガス流から分離される。試験ガス濃度が分析部によって検出されて、漏れ流量が、測定された濃度から決定される。搬送容量は、接続された吸込みポンプの吸込性能を考慮した夫々の吸込管の吸込性能を示しており、つまり、夫々の吸込管の搬送ガス流量を示している。

吸込み式漏れ検出器を「通常作動」に切り替えるために、第２吸込管が遮断されて、遮断は、遮断部材を作動されることにより、又は接続されたガス搬送ポンプのスイッチを切ることにより行なわれ得る。その後、ガス流は、試験ガスセンサに通じる第１吸込管を通ってのみ搬送される。例えば、通常作動におけるガス流が多量の搬送ガス流の10%のみである場合、通常作動中の濃度は、感度が10倍高くなるように10倍高い。

本発明の好ましい実施形態によれば、吸込みプローブは、第２吸込管を備えているか又は第２吸込管に接続されているハンドルを備えており、前記ハンドルは、第２吸込管に接続されたガス搬送ポンプを含んでいる。前記ガス搬送ポンプは通風装置又は膜ポンプであってもよい。ガス搬送ポンプは、多い搬送容量を有する必要があり、吸い込まれるガスの量を増大させるためにのみ機能する。前記ハンドルから、この第２のガス流が、主装置に全く達しないように周囲に直接吹き出される。

本発明の更なる変形例によれば、第２吸込管が、主装置に含まれたガス搬送ポンプに接続されている。この配置では、２つ（又は更に多く）の吸込管がハンドルと主装置との間に延びている。主装置内では、第１吸込管が試験ガスセンサに通じており、第２吸込管がガス搬送ポンプに通じている。ガス搬送ポンプは、試験ガスセンサのための必要な真空を生成する真空ポンプ装置の一要素であってもよい。このようなポンプ装置は、高真空ポンプ及び前真空ポンプから構成されており、第２吸込管が前真空ポンプの吸込入口に接続されている。

試験ガスセンサは更に、吸込みプローブ、例えばハンドルに収容されてもよい。

ガス搬送ポンプが吸込みプローブのハンドルに収容されている本発明の第１実施形態を示す概略図である。 ガス搬送ポンプが主装置に収容されている第２実施形態を示す図である。

本発明の実施形態を、図面を参照して以下に更に詳細に説明する。

図１では、吸込み先端11及びハンドル12を備えた吸込みプローブ10が示されている。前記吸込み先端11から、通路13が第１吸込管14の入口端14a に通じている。第１吸込管14は、図１には示されていない主装置に接続されて可撓性を有する毛細管から構成されている。主装置は、独国特許出願公開第１０２００５０２１９０９号明細書（インフィコン(INFICON )）に係る装置に略相当する。主装置は、必要な制御部及び調整要素に加えて、試験ガスセンサ及び真空ポンプ装置も含んでいる。

前記通路13は、フィルタ15の下流に分配室16を含んでおり、分配室16内に第１吸込管14の入口端14a が配置されている。制御可能なバルブの形態をなす遮断部材17を介して、前記分配室16は、ガス搬送ポンプ19が接続されている第２吸込管18に通じている。ガス搬送ポンプ19の出口19a が周囲に通じている。第２吸込管18及びガス搬送ポンプ19はハンドル12の内部に配置されており、ハンドル12は開口部20を備えており、ガスが開口部20を通って周囲に吹き出される。

前記吸込み先端11が、試験ガス、例えばヘリウムが漏れている検査対象の近くに保持されているとき、吸込み先端11は、試験ガスと周囲空気との混合物を吸い込む。吸込みが、一方では、第１吸込管14を介して行なわれ、他方では、第２吸込管18に接続された前記ガス搬送ポンプ19によって行なわれる。夫々のガス量の例が図１に示されている。吸い込まれたガス量全体が、この例では3300sccm（標準立方センチメートル毎分）になる。このガス流は、ガス搬送ポンプ19を通過する3000sccmのより多量なガス流と、第１吸込管14を通過する300sccm のより少量なガス流とに細分される。この場合、体積比は11:1である。これは少なくとも5:1 であってもよい。

遮断部材17が開放状態にあるとき、搬送ガス流量が多いので、高い距離感度が達成される。試験ガス濃度は以下の通り計算される。

ｃ＝Ｑ_漏れ／Ｑ_{搬送ガス流量}＋ｃ₀
ｃ： ガス流中の試験ガス濃度
ｃ₀ ： 空気中の試験ガス濃度
Ｑ_漏れ： 検査対象における漏れ流量
Ｑ_{搬送ガス流量}：吸込み先端に吸い込まれる搬送ガス流量

ガス流中の試験ガス濃度は、実際の漏れ流量と搬送ガス流量との比によって決定される。ｃ₀ は、搬送ガス媒体に既に含まれている基本的な濃度（例えば、空気中の5ppmヘリウム(He)）を示す。

漏れ流量の情報は、搬送されたガス流中の試験ガス濃度を測定することにより主装置内の分析部によって得られる。濃度がハンドル内で均一に分配されているので、ガス流の分割が、漏れ流量に関する情報の損失を生じさせることなく、ハンドル内の前記分配室16内ですぐに実行され得る。

図２は、吸込みプローブ10が、ここでも吸込み先端11を有するハンドル12を備えた更なる実施形態を示す。吸込みプローブ10から、直径が小さい第１吸込管14が主装置25に通じて、更に第２吸込管24も主装置25に通じている。両方の吸込管14,24 は、主装置25にプラグコネクタ26により着脱可能に接続されている。

主装置25は、膜28を有する試験ガスセンサ27を含んでおり、膜28は、試験ガスに対して選択的に浸透性を有し、ガス誘導室29に隣接して配置されている。前記ガス誘導室29は、真空ポンプ装置31に接続された吸込室30内に設けられている。主装置25内で、第１吸込管14は、フィルタ32及びバルブV1を介して前記ガス誘導室29内に通じている。第２吸込管24は、フィルタ33及び遮断部材V2を介して真空ポンプ装置31に通じている。真空ポンプ装置31は、直列に接続された高真空ポンプ35及び前真空ポンプ36を含んでいる。第２吸込管24は前真空ポンプ36の吸込入口に接続されている。高真空ポンプ35の吸込入口が吸込室30に接続されている。

吸い込まれたガスが吹き出されるように、前真空ポンプ36の出口が、流量センサ37及びフィルタ38を介して周囲に接続されている。

図２でも、吸込管14,24 のガス量の例が記載されている。

本発明の吸込み式漏れ検出器に関して、高感度及び高距離感度の両方を可能にする２つの作動モードが組み合わされる。装置が標準の流れの作動に用いられている間、つまり、遮断部材17又は遮断部材V2が閉じている状態では、装置の通常の仕様が達成される。遮断部材を開放した後、つまり、装置を多量のガス流に切り替えた後、装置は加えて、更に距離を置いて漏れるガスに感度を有する。従って、まず、多いガス通過量を用いることにより漏れを検出することが可能になり、このようにして、改善された距離感度で漏れ通過動作を検出することが可能になり、その後、低減されたガス流で漏れを定量的に正確に決定することが可能になる。

Claims (6)

1. 吸込みプローブを備えた吸込み式漏れ検出器であり、前記吸込みプローブが、試験ガスセンサに通じる第１吸込管を介して、真空ポンプ装置を含む主装置に接続されている前記吸込み式漏れ検出器において、
   前記吸込みプローブは、前記第１吸込管より多い搬送容量を有する第２吸込管を備えており、
   前記第２吸込管は、遮断されることが可能であり、前記試験ガスセンサに接続することなく、前記真空ポンプ装置に接続されており、
   前記第１吸込管は、前記試験ガスセンサが設けられている吸込室に連通しており、該吸込室は前記真空ポンプ装置に接続されていることを特徴とする吸込み式漏れ検出器。
2. 前記第２吸込管は、前記真空ポンプ装置のガス搬送ポンプに接続されていることを特徴とする請求項１に記載の吸込み式漏れ検出器。
3. 前記第２吸込管と前記第１吸込管との搬送割合が、少なくとも5:1 の比であることを特徴とする請求項１又は２に記載の吸込み式漏れ検出器。
4. 前記搬送割合は、10:1の比であることを特徴とする請求項３に記載の吸込み式漏れ検出器。
5. 前記主装置内に、高真空ポンプ及びガス搬送ポンプを含む前記真空ポンプ装置が、前記試験ガスセンサのための高真空を生成するために設けられており、
   前記第２吸込管は、前記ガス搬送ポンプに接続されており、
   前記第１吸込管は、前記吸込室を介して前記高真空ポンプ及び前記ガス搬送ポンプに接続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吸込み式漏れ検出器。
6. 前記試験ガスセンサは、前記主装置内に配置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吸込み式漏れ検出器。

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