JP6158475B2 - 漏れ検出器を監視する方法及び漏れ検出器 - Google Patents

Description

本発明は、漏れ検出器を監視する方法、及びそれに関連する漏れ検出器に関する。漏れ検出器は、ターボ分子ポンプ、分子ポンプ、又はハイブリッド真空ポンプ等のロータを有する二次真空ポンプを備えている。より具体的には、本発明は、ポータブル漏れ検出器等、車輪で運搬可能又はトロリーで移動可能な漏れ検出器に関する。

二次真空ポンプのロータは、稼働時に、高真空又は超高真空を生成するため、例えば数千ｒｐｍの極めて高速の回転速度で回転する。極めて高速の回転速度、及びロータの慣性のため、使用者は、二次真空ポンプの停止を命じた後に、ロータの停止が有効に行われ、漏れ検出器を損傷の危機にさらすことなく移動するように、ある程度の時間待たなければならない。具体的に、性急な移動は、ジャイロ効果に起因する二次真空ポンプの動作停止を引き起こす。漏れ検出器の移動は、ロータの回転軸の向きを逸らす推力を発生させ、ロータの動作停止を引き起こす。この危険は、わずかな動きにおいても生じるものである。

この危険を回避するため、製造業者は、真空ポンプの停止命令後、漏れ検出器を移動させる前に、数分間にわたって待機することを推奨している。この推奨される待機時間は、二次真空ポンプの種類、及び停止命令時のロータの回転速度に依存するものである。このような待機時間は、通常、５〜１０分である。しかしながら、使用者によっては、このような待機時間を守らないことが分かっている。この誤使用は、主として、推奨時間が全ての漏れ検出器に対して同じでないという事実に起因するものである。そのため、推奨時間は、適切な時に使用者に知られているとは限らない。待機時間に従わない誤使用につながる他の要因としては、例えば、使用者が待機時間の経過を誤って判断した場合や、使用者が製造業者の推奨を忘れてしまっている場合がある。

この問題は、移動することができ、かつロータを有する二次真空ポンプを備えるあらゆる漏れ検出器に共通のものである。

本発明の１つの目的は、漏れ検出器の停止後の性急な移動による停止の危険を減少させるように改良された監視方法及び漏れ検出器を提案することである。

したがって、本発明の主題は、
−一次真空ポンプに接続されるように設計されている二次真空ポンプであって、前記二次真空ポンプは、モータと、ロータと、ステータとを備え、前記ロータは、前記モータに電力供給がなされているとき、前記モータにより、前記ステータ内で回転駆動されるようになっている二次真空ポンプと、
−使用者に漏れ検出器の稼働状態を通知するための、電力供給がなされ得る少なくとも１つの通知手段とを備える漏れ検出器を監視する方法であって、
前記モータへの電力供給が切断された場合に、前記通知手段への電力供給のために、前記二次真空ポンプのロータの回転の運動エネルギーを、電気エネルギーの形態で回収することを特徴とする方法に関する。

本監視方法が、単独又は組み合わせで備えている特徴としては、
−前記ロータの回転の運動エネルギーは、前記モータを用いて回収される。
−回収されたエネルギーが前記通知手段のスクリーンに供給されているとき、前記スクリーン上に警告メッセージが表示される。
−回収されたエネルギーが、前記一次真空ポンプを大気圧に復帰させるために用いられ、前記一次真空ポンプの入口における大気圧が回復されるようになっている。

本発明の更なる主題は、
−一次真空ポンプに接続されるように設計されている二次真空ポンプであって、この二次真空ポンプは、モータと、ロータと、ステータとを備え、前記ロータは、前記モータに電力が供給されているとき、前記モータにより、前記ステータ内で回転駆動されるようになっている二次真空ポンプと、
−使用者に漏れ検出器の稼働状態を通知するための、電力供給が行われる少なくとも１つの通知手段とを備える漏れ検出器において、
前記漏れ検出器は、前記通知手段に電力供給するために、前記二次真空ポンプのロータの回転の運動エネルギーを電気エネルギーの形態で回収するエネルギー回収手段を更に備えたことを特徴とする漏れ検出器に関するものである。

本発明の漏れ検出器が、単独又は組み合わせで備えているさらなる特徴としては、
−前記エネルギー回収手段は、前記二次真空ポンプのモータにより生成されたエネルギーを回収するようになっている。
−前記漏れ検出器は、
−電源手段に接続された管理ボードと、
−前記二次真空ポンプのモータの回転速度を命じるための、前記管理ボードにより駆動される速度変更ボードであって、前記速度変更ボードは、その入力が前記管理ボードに電力供給する手段に接続された可逆電力変換器（又はＤＣ−ＤＣ変換器）を備え、前記管理ボードは、前記モータにより生成されたエネルギーを回収するために、前記速度変更ボードを駆動するように設計されている速度変更ボードとを有する電子管理手段を備えている。
−前記管理ボードは、前記通知手段のスクリーンに電力を供給し、回収されたエネルギーにより、前記管理ボードに電力供給がなされているとき、前記スクリーン上に警告メッセージを表示するようになっている。
−前記漏れ検出器は、一次真空ポンプと、前記一次真空ポンプを大気圧に復帰させる手段とを備え、前記管理ボードは、回収されたエネルギーが前記管理ボードに供給されているとき、前記一次真空ポンプを大気圧に復帰させる手段の電磁弁の開放を制御するようになっている。

使用者が漏れ検出器の停止を命じると、二次真空ポンプのロータには、電力が供給されなくなる。蓄積された運動エネルギー及び慣性により、ロータは、その後もなお回転し続けることとなる。従って、電気モータは、発電機のように機能し、漏れ検出器の通知手段に電力を供給するために、機械的エネルギーから得られた電気エネルギーを供給する。

ロータの回転速度が低下すると、回収されたエネルギーが通知手段に十分な電力供給をできなくなるまで、回収されたエネルギーは低下させられる。通知手段に電力供給がされなくなったとき、使用者は、二次真空ポンプが停止するか、又は回転速度が十分に低下し、危険なく移動できるようになったことを知ることになる。

したがって、使用者は、製造業者により推奨される待機時間を正確に知る必要がなくなる。通知手段への電力供給の停止は、二次真空ポンプの種類、又は停止命令時の回転速度によらずに、待機時間の終了を示すこととなる。

本発明の他の特徴及び利点は、添付図面を参照して、非限定的な例として示す以下の詳細な説明により明らかになると思う。
図面において、同一の構成要素には、同一の符号が付されている。

漏れ検出器の一実施形態を示す斜視図である。 図１の漏れ検出器の構成要素の概略図である。 図１の漏れ検出器の構成要素の電気配線の概略図である 図３の配線を更に詳細に示す図である。 図１の漏れ検出器を監視するための方法のステップを示すフローチャートである。

図１及び図２には、漏れ検出器１の一実施形態を示す。
漏れ検出器１は、一次真空ポンプ２と、一次真空ポンプ２に接続された二次真空ポンプ３と、二次真空ポンプ３の吸込み側に接続された質量分析計１２と、漏れ検出器１の稼働状態を使用者に通知するための少なくとも１つの通知手段４とを備えている。

二次真空ポンプ３は、ロータと、ステータと、モータとを備えている。ロータは、モータに電力が供給されているとき、モータによりステータ内で回転駆動される。図１には、漏れ検出器１のガス入口５を示す。

二次真空ポンプ３の吐出側は、一次真空ポンプ２の吸込み側に、漏れ検出器１の第１の遮断電磁弁２９を備えるポンプ管２８によって、接続されている。

図示しない他の実施形態においては、漏れ検出器は、一次真空ポンプを備えておらず、二次真空ポンプ２の出口が、主真空圧を供給可能なポンプ管に接続されるように設計される。

二次真空ポンプ３は、例えば、毎秒５〜４０リットルのポンピング能力を有する小型ターボ分子ポンプ、又はハイブリッド真空ポンプである。一次真空ポンプ２は、例えば小型油封止回転ベーンポンプである。

通知手段４は、電気的に作動可能なものである。通知手段４は、例えば、表示スクリーン、及び／又は音声警告信号、及び／又は指示ランプを有するコントロールパネルを備えている。コントロールパネルは、また、入力キーボードを備えることができる。コントロールパネルは、例えば、漏れ検出器１を始動及び停止させるものである。他の形態として、漏れ検出器１は、主電力供給スイッチを備えていてもよい。通知手段４は、例えば、使用者に二次真空ポンプの回転速度を知らせる。

漏れ検出器１の入口５は、密封性が保証された密閉容器に接続するのに適したものである。入口５は、二次真空ポンプ３の入口と、第２の遮断電磁弁２０を介して連通されている。

漏れ検出器１は、また、第２の遮断電磁弁２０の上流で、二次真空ポンプ３を接続する漏れ検出器１の接続管２２内のガス圧力を測定するために、圧力センサ２１を備えていることもある。

漏れ検出器１は、限られた体積と（３０ｋｇより軽い）、小さな重量を有するものである。従って、漏れ検出器１は、運搬可能であり、トロリーにより移送することができる。図示の実施形態では、漏れ検出器１は、このために、４個の車輪を有している。なお、図１では、４個の車輪のうちの３個だけが見えている。したがって、漏れ検出器１は、漏れ検出を行う場所に、容易に移送することができる。

稼働時には、例えば、漏れ検出器１の入口５に接続された密閉容器の残留大気内のヘリウム分圧が計測される。密閉容器内のガスは、二次真空ポンプ３の入口５を介して吸い出され、一次真空ポンプ２内に吐出される。漏れを示すトレーサーガスを含み得るガスの一部が分析され、質量分析器１２によりサンプルとして抽出される。

また、漏れ検出器１は、二次真空ポンプ３のロータの回転の運動エネルギーを、電気エネルギーの形態で回収することができるエネルギー回収手段を備えており、この電気エネルギーは、通知手段４の作動のために供給される。

図３及び図４に示す実施形態においては、漏れ検出器１は、電子制御手段７を備え、電子制御手段７は、
−例えば２４ＶのＤＣ電圧を供給可能な電源手段を構成する電源ボード８と、
−電源ボード８に接続された管理ボード９（又はマザーボード）と、
−二次真空ポンプ３のモータ１１の回転速度を指示するために、管理ボード９により駆動される速度変更ボード１０とを備えている。

二次真空ポンプ３のモータ１１の駆動は、例えば、電流駆動である。また、管理ボード９は、第１及び第２の遮断電磁弁２９及び２０を駆動するために、また、例えば通知手段４の遠隔制御装置、又はコントロールパネル等の漏れ検出器１のユーザーインターフェースと通信するために、二次真空ポンプ３の他の機能を駆動するように設計されており、また、質量分析器１２のガス分析室への電力供給を管理するものである。

エネルギー回収手段は、例えば、二次真空ポンプ３のモータ１１を用いたロータの回転により発生した運動エネルギーを回収するようになっている。

図４に示すエネルギー回収手段の実施形態において、より容易に認識できるように、速度変更ボード１０は、マイクロプロセッサ等の制御ユニット１３と、電圧（又は電流）の可逆インバータ又は直流コンバータ等の可逆電力変換器６とを備えている。

可逆インバータ６の出力は、二次真空ポンプ３の電気モータ１１の相に接続されている。可逆インバータ６の入力は、管理ボード９の電源１４に接続されている。

図示の実施形態においては、電気モータ１１は、三相モータであり、可逆インバータ６は、並列に接続された３本の分岐を有する回路を備えている。各分岐は、制御ユニット１３により駆動されるスイッチを有する２個のアッセンブリーの直列結合を備えている。各スイッチは、例えば、並列に配置されたダイオードと電力トランジスタを備えている。２個のダイオードは、同一のオン状態方向に向けて取り付けられている。

図示しない他の実施形態においては、電気モータ１１は、二相モータであり、可逆インバータ６は、並列に結合された２本の分岐を有する回路を備えている。

速度変更ボード１０は、また、電圧降下の速度を制限するコンデンサの形態のエネルギーの蓄積部を備えていてもよい。

更に、管理ボード９は、ロータにより回転させられているときに、モータ１１により生成されるエネルギーを回収するために、可逆インバータ６のスイッチに命令を発する速度変更ボード１０を制御するようになっている。

また、速度変更ボード１０は、直流−直流（ＤＣ／ＤＣ）電圧変換器１５を備えていてもよい。電圧変換器１５は、可逆インバータ６の入力と管理ボード９の電源１４の間に接続されている。電圧変換器１５は、モータから回収された９０Ｖ程度の直流電圧を、電磁ボード９の電源１４に適合した２４Ｖ程度の電圧に変換することができる。また、安全性を目的として、速度変更ボード１０は、９０Ｖの電圧下の領域を、２４Ｖの電圧下の領域から絶縁するために、ガルバニック絶縁手段を備えていてもよい(図示せず）。

漏れ検出器１が作動されると、電源ボード８は、二次真空ポンプ３のロータを回転させるモータ１１に電力供給するように、速度変更ボード１０を駆動する管理ボード９に電力を供給する。

その後、使用者が漏れ検出器１の停止を命じると、電源ボード８、ひいてはモータの電源のスイッチは切られる。蓄積された運動エネルギー及び慣性は、ロータがその後もなお回転し続けることを意味する。従って、電気モータ１１は、ロータにより機械的に回転され続け、発電機のように機能し、可逆インバータ６の出力に電力を供給する。

速度変更ボード１０は、この電気エネルギーを回収して、電源ボード８の代わりに、管理ボード９に電力を再供給する（漏れ検出器を監視する方法１００のステップ１０１）。

より詳細には、速度変更ボード１０の制御ユニット１３は、モータ１１の端子電圧を監視する。電圧が降下した場合、制御ユニット１３は、電圧が、利用可能な電圧まで復帰するのに十分な値上昇するように、電力トランジスタを制御する。その後、大きな入力幅のＤＣ／ＤＣ電圧変換器１５は、モータからの電圧を、９０Ｖから２４Ｖの安定電圧に変換する。

二次真空ポンプ３が、速度閾値（例えば１００００ｒｐｍ）よりも高速で回転している限り、モータの回転により供給されるエネルギー密度は、速度変更ボード１０を介して回収され、速度変更ボード１０は、このエネルギー密度を管理ボード９に送って、管理ボード９が電力供給され続け、従って稼働し続けるようにする。

管路ボード９は、例えば、通知手段４のスクリーンに電力供給し、管理ボード９が回収エネルギーによって電力供給されている間、スクリーン上に警告メッセージを表示するようになっている(ステップ１０２）。警告メッセージは、例えば、使用者に対して、漏れ検出器１を動かさないように伝える。

ロータの回転速度が低下すると、回収エネルギーが管理ボード９に供給されるのに不十分なものとなるまで、回収エネルギーの低下が続く。その結果、メッセージは、コントロールパネル上に表示され続けなくなる。同時に、使用者は、漏れ検出器１を、全く安全に動かすことが可能となる。

したがって、使用者は、製造業者により推奨された待機時間を正確に知る必要がなくなる。通知手段４への電力供給の終了は、二次真空ポンプ３の種類、又は停止命令時の回転速度によらずに、待機時間の終了を示すものである。

更に、本実施形態では、通知手段への電力供給に対する回収エネルギーの使用に加えて、モータに電力供給されていないときの一次真空ポンプ２の大気圧への復帰を制御するために、回収エネルギーを使用することも可能である。

このため、漏れ検出器１は、大気圧への復帰手段を備えている。大気圧への復帰手段は、一次真空ポンプ２と二次真空ポンプ３の間のポンプ管２８に接続された電磁弁２５を備えている。更に、管路ボード９は、管理ボード９に回収エネルギーが供給されないときに、電磁弁２５の開放を制御するようになっている（図３）。

従って、運動エネルギーは、電気エネルギーの形態で回収され、通知手段４に電力供給し、電磁弁２５に開放を命じる管理ボードに電力供給するように変換される。

したがって、電磁弁２５は、二次真空ポンプ３が停止したとき、漏れ検出器１への電力供給が切断しているにも関わらず、一次真空ポンプ２が大気圧に復帰するまで、周辺大気の空気等のガスが、ポンプ管２８に導入されることを可能とする。これにより、ポンプ管内への油の逆流が防止される。

また、モータに電力供給されていないときに、回収エネルギーを、発光ダイオード又は電子回路板等の漏れ検出器１の他の構成要素への電力供給に用いることも可能である。

蓄積された運動エネルギーは、回収され、漏れ検出器の通知手段に電力供給するために用いられ、通知手段は、使用者が危険なく漏れ検出器を移動できる時を使用者に通知する。したがって、使用者は、製造業者により推奨される待機時間を正確に知る必要はなくなる。よって、この漏れ検出器によれば、漏れ検出器の停止後の性急な移動による動作停止の危険を減らすことができる。

１ 漏れ検出器
２ 一次真空ポンプ
３ 二次真空ポンプ
４ 通知手段
５ 漏れ検出器の入口
６ 可逆電力変換器
７ 電子制御手段
８ 電源ボード
９ 管理ボード
１０ 速度変更ボード
１１ モータ
２５ 電磁弁

Claims (7)

1. 一次真空ポンプに接続されるように設計されている二次真空ポンプであって、前記二次真空ポンプは、モータと、ロータと、ステータとを備え、前記ロータは、前記モータに電力供給されているとき、前記モータにより、前記ステータ内で回転駆動され得るようになっている二次真空ポンプと、
   使用者に漏れ検出器の稼働状態を通知するための、電力供給され得る少なくとも１つの通知手段とを備える漏れ検出器を監視する監視方法において、
   モータ電力が切断された場合に、前記二次真空ポンプのロータの回転の運動エネルギーを、前記通知手段に電力供給する（１０２）ために、電気エネルギーの形態で回収し（１０１）、
   前記二次真空ポンプが速度閾値よりも高速で回転している間、前記通知手段は、前記回収された電気エネルギーの電力供給を受け、
   前記回収された電気エネルギーが前記通知手段のスクリーンに供給されたとき、前記スクリーン上に警告メッセージが表示されることを特徴とする監視方法。
2. 前記ロータの回転の運動エネルギーは、前記モータを用いて回収されることを特徴とする請求項１に記載の監視方法。
3. 前記漏れ検出器は、一次真空ポンプを備え、回収されたエネルギーは、前記一次真空ポンプを大気圧に復帰させる手段に電力供給するために用いられ、前記一次真空ポンプの入口における大気圧が回復されることを特徴とする請求項１または２に記載の監視方法。
4. 一次真空ポンプ（２）に接続されるように設計されている二次真空ポンプ（３）であって、前記二次真空ポンプ（３）は、モータと、ロータと、ステータとを備え、前記ロータは、前記モータに電力供給されているとき、前記モータにより前記ステータ内で回転駆動され得るようになっている二次真空ポンプ（３）と、
   漏れ検出器（１）の稼働状態を使用者に通知するための、電力供給され得る少なくとも１つの通知手段（４）とを備える漏れ検出器において、
   前記漏れ検出器は、前記通知手段（４）に電力を供給するために、前記二次真空ポンプ（３）のロータの回転の運動エネルギーを、電気エネルギーの形態で回収することができるエネルギー回収手段と、電源手段に接続された管理ボード（９）とを更に備え、
   前記二次真空ポンプが速度閾値よりも高速で回転している間、前記回収された電気エネルギーは、前記管理ボード（９）に供給され、
   前記管理ボード（９）が前記回収エネルギーによって電力供給されている間、前記管理ボード（９）は、前記通知手段（４）のスクリーンに電力供給し、前記スクリーン上に警告メッセージを表示し、
   モータへの電力供給が切断された場合に、前記二次真空ポンプ（３）のロータの回転の運動エネルギーを、前記通知手段（４）に電力供給するために、電気エネルギーの形態で回収することを特徴とする漏れ検出器。
5. 前記エネルギー回収手段は、前記二次真空ポンプのモータにより生成されたエネルギーを回収するようになっていることを特徴とする請求項４に記載の漏れ検出器。
6. 前記管理ボード（９）により駆動される、前記二次真空ポンプ（３）のモータの回転速度を制御するための速度変更ボード（１０）であって、前記速度変更ボード（１０）は、その入力が前記電源手段に接続された可逆電力変換器（６）を備え、前記管理ボード（９）は、前記モータ（１１）により生成されたエネルギーを回収するために前記速度変更ボード（１０）を駆動するように設計されている速度変更ボード（１０）とを有する電子監視手段（７）を備えることを特徴とする請求項４または５に記載の漏れ検出器。
7. 前記漏れ検出器は、一次真空ポンプ（２）と、前記一次真空ポンプ（２）を大気圧に復帰させる手段とを備え、前記管理ボード（９）は、回収されたエネルギーが前記管理ボード（９）に供給されているとき、前記大気圧に復帰させる手段の電磁弁（２５）の開放を制御するようになっている請求項４〜６のいずれか１項に記載の漏れ検出器。

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