JPH04233428A - ヘリウム漏れ検出器 - Google Patents

ヘリウム漏れ検出器

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JPH04233428A
JPH04233428A JP3226093A JP22609391A JPH04233428A JP H04233428 A JPH04233428 A JP H04233428A JP 3226093 A JP3226093 A JP 3226093A JP 22609391 A JP22609391 A JP 22609391A JP H04233428 A JPH04233428 A JP H04233428A
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JP
Japan
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pump
valve
helium
detector
molecular pump
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JP3226093A
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Jacques Tallon
ジヤツク・タロン
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Alcatel CIT SA
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Publication date
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    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • G01M3/02—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum
    • G01M3/04—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point
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    • G01M3/22—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using special tracer materials, e.g. dye, fluorescent material, radioactive material for pipes, cables or tubes; for pipe joints or seals; for valves; for welds; for containers, e.g. radiators
    • G01M3/226—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using special tracer materials, e.g. dye, fluorescent material, radioactive material for pipes, cables or tubes; for pipe joints or seals; for valves; for welds; for containers, e.g. radiators for containers, e.g. radiators
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はヘリウム漏れ検出器及び
かかる装置の使用方法に係る。
【０００２】
【従来の技術】部品又は容器の気密性を検査するための
ヘリウムを用いた漏れ検出器は公知である。かかるヘリ
ウム検出器は部品の気密性を検査するために以下のごと
く使用される。
【０００３】・部品の１つ以外の全部の開口を閉鎖する
、 ・開いた状態の開口をヘリウム検出器に接続する、・部
品から空気を排除する、 ・トレーサガスとして使用するヘリウムによって部品を
掃引する、 ・検出器でヘリウムを検出することによって不測の亀裂
の所在を検出し、ヘリウム流量を測定することによって
亀裂の寸法を推定する。
【０００４】例えば集積回路から数百リッターのタンク
に及ぶ種々の寸法の部品の気密性を同一装置によって検
査することができるように、検出器は、感度、ヘリウム
の吸排速度、所謂「ヘリウム記憶」現象、及び、特にオ
イル蒸気による汚染、などに関するいくつかの要件を満
たす必要がある。
【０００５】これらの要件を以下に順番に考察する。
【０００６】ａ．感度 検出器は、１０−１ミリバール・リットル／秒に至るか
なりの流量の窒素、水蒸気、オイル蒸気の存在下でも約
１０−１１　ミリバール・リットル／秒の低流量のヘリ
ウムを測定することが可能でなければならない。従って
検出器が、検査されるべき部品内部のヘリウム分圧、即
ち空気中のヘリウムの圧力を、上記の所望最小流量によ
って与えられる値よりも低い値まで速やかに低下させ得
ることが要求される。検出器は、また、例えば約１００
ミリバール・リットル／秒のかなりの漏れに起因するヘ
リウム流量を測定できる必要がある。
【０００７】ｂ．ヘリウムの吸排速度 例えば容積２００リットルの部品の気密性検査の際に、
電気信号を迅速に（即ち数秒以内に）供給できるように
、検出器が入力フランジで、例えば約２０リットル／秒
の高い空気吸排速度及び高いヘリウム吸排速度を有して
いなければならない。
【０００８】ｃ．ヘリウム記憶 多量の漏れを測定し、従ってかなりのヘリウム流量を測
定した検出器では、その構成部材（ポンプ、パイプなど
）の内部にヘリウム分子が残存しており、この残留ヘリ
ウム分子は、以後の測定で正しい測定値が得られること
を妨害し、実際よりも少ないヘリウム流量に対応する測
定値を与える。これを「ヘリウム記憶」現象と呼ぶ。 高感度検出器は、かかる現象を十分に防止できるように
なっていなければならない。
【０００９】ｄ．オイル蒸気による汚染このような汚染
を防止するために、液体窒素トラップが長い間使用され
てきた。この技術は、工業利用の際に極度に厳しい制約
を伴うので、現在では使用されなくなっている。しかし
ながら、検出器及び被検査部品を内部的な原因（ベーン
ポンプ）又は外部的な原因で発生するオイル蒸気から保
護する必要性は残っている。
【００１０】本発明の目的は、従来技術の検出器では果
たせなかった上記の技術的問題を解決し得る検出器を提
供することである。
【００１１】従来技術の第１検出器を図１に概略的に示
す。
【００１２】参照符号Ｅは、被検査部品に接続される検
出器の入力を示す。検出器は、第１弁Ｖ１を介して入力
Ｅに接続された第１ベーンポンプＰ１と、液体窒素トラ
ップＰＡと第２弁Ｖ２とを介して入力Ｅに接続された拡
散ポンプＤ１とを有する。第２ベーンポンプＰ２は、ポ
ンプＤ１に対して一次ポンプ（低真空ポンプ）の機能を
果たす。分光計Ｃは液体窒素トラップＰＡに接続されて
いる。かかる検出器は、弁Ｖ１が閉じ弁Ｖ２が開いた状
態のときに高感度を与えるが、このためには、セルＣに
おけるヘリウム吸排速度が低速でなければならない。従
って入力フランジＥにおけるヘリウム吸排速度も低速で
なければならない。このような条件があるとき、分光計
において吸込み可能な最大空気流量は約１０−３ミリバ
ール・リットル／秒に制限される。
【００１３】図２は図１の装置の変形を示す。液体窒素
トラップＰＡが削除され、分光計は拡散ポンプＤ１に接
続されている。この検出器は図１の検出器と同様の欠点
を有しており、更に、弁Ｖ２の開き、従ってＥにおける
吸排速度が、被検査部品に由来する水蒸気の脱ガスによ
って制限されるので、その欠点が増幅される。図１の検
出器では液体窒素トラップが存在するので、このような
制限は存在しなかった。
【００１４】図３は、「向流」として知られた技術を用
いた検出器を示す。検出器は、弁Ｖ１によって入力フラ
ンジＥに接続されたベーンポンプＰ１と、ポンプＰ１と
弁Ｖ１とを接続するパイプに弁Ｖ２を介して接続された
分子ポンプＴ１とを有する。分光計は分子ポンプの低圧
部に接続されている。ヘリウムは、分子ポンプＴ１を通
過する流れと向流的にセルまで遡る。このため向流と呼
ばれるようになった。かかる装置の感度は、例えばポン
プＰ１の吸入口従って入力Ｅにおけるヘリウムの吸排速
度を小さくするという条件を満たせば、約１０−１１ミ
リバール・リットル／秒になり得る。
【００１５】図４は従来技術の検出器の別の変形、特に
ＡＬＣＡＴＥＬ　　ＡＳＭ１５１Ｔ２商品説明書に記載
の検出器を示す。この検出器は、弁Ｖ２及びＶ１のそれ
ぞれを介して検出器の入力フランジＥに接続され、一次
ベーンポンプＰ１及びＰ２をそれぞれ備えた２つの分子
ポンプＴ１及びＴ２を含む。分光計Ｃは、弁Ｖ２と分子
ポンプＴ１との間に接続されている。この図の例では、
Ｖ１が閉じＶ２が開いているときに高感度を得ることが
でき、粗引き段階ではＴ２によって高い空気吸排速度を
得ることができるが、その他の場合にはＥにおける高い
吸排速度と高感度との双方をＴ１によって得ることがで
きない。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】従来技術のこれらの装
置は、高感度及び高吸排速度という矛盾すると思われる
２つの要件を両立させることができない。その理由は、
同一ポンプ（図１、図２、及び図４のＤ１及びＴ１、図
３のＰ１）が、Ｅにおいて高い吸排速度を得るためには
高い吸排速度を要し、高感度を得るためには低い吸排速
度を要するからである。
【００１７】本発明の目的は、汎用型ヘリウム検出器、
即ち数百リッターに及ぶあらゆる工業用部品の検査に使
用でき、かなりの蒸気流量の存在下にも極めて微量のヘ
リウムの漏れを検出することが可能な検出器を提供する
ことである。
【００１８】本発明の検出器は更に、空気に対してもヘ
リウムと同様の高い吸排速度を有する、「ヘリウム記憶
」が少ない、窒素トラップが存在しないにもかかわらず
汚染から十分に保護される、などの利点を有する。
【００１９】
【課題を解決するための手段】これらの目的は、低圧排
気口が検出器の入力に接続されており、高圧排気口が、
第１弁と第１の一次ポンプ（低真空ポンプ）とを含む粗
引きアセンブリに接続されるか、又は、低い圧縮比を有
する低い吸排速度の分子ポンプから成る第１選択フィル
タと高い圧縮比を有する低い吸排速度の分子ポンプから
成る第２選択フィルタとを含むヘリウム圧測定アセンブ
リに接続された高い吸排速度の第１の分子ポンプを含ん
でおり、前記第１及び第２のフィルタが第２弁の一端に
接続されており、この第２弁の他端が分子ポンプと第１
弁との間に接続されており、前記検出器が更に前記第２
弁に並列の第３選択フィルタを有しており、前記フィル
タが空気又は蒸気の通過を遮断してヘリウムを通過させ
るようにしたヘリウム漏れ検出器によって達成される。
【００２０】好ましくは、高い吸排速度の第１分子ポン
プが、ターボ分子ポンプ又はＨｏｌｗｅｃｋポンプであ
り、第１選択フィルタが、ターボ分子ポンプ又はＨｏｌ
ｗｅｃｋポンプであり、第２選択フィルタが、ターボ分
子ポンプ又はＨｏｌｗｅｃｋポンプである。
【００２１】好ましくは、前記第３フィルタが、例えば
ポリアミドから成る膜である。
【００２２】
【実施例】添付図面に示す本発明の実施例に関する以下
の記載より本発明が更に十分に理解されよう。
【００２３】図１〜図４に関しては既に説明済みなので
ここでは繰返し説明しない。
【００２４】図５では図１〜図４と同じ機能を果たす部
材を同じ参照符号で示す。参照符号Ｅは漏れ検出器の入
力フランジを示す。本発明の検出器を、実線矩形で囲ん
で示している。この検出器は、点線矩形で囲まれた粗引
きアセンブリ１０と点線矩形で囲まれた測定アセンブリ
２０とを含む。検出器の入力は弁Ｖ３を介して第１分子
ポンプＴに接続されている。このポンプは２つの役割を
果たす。
【００２５】１．粗引き機能における役割ヘリウムを用
いた気密性検査の第１段階では、被検査部品から空気を
排除する。通常はこの操作がベーンポンプによって行な
われる。本発明では、ターボ分子ポンプ又はＨｏｌｗｅ
ｃｋポンプから成る分子ポンプＴによって空気を排除す
る。ポンプＴによって排除された空気は、弁Ｖ３を通過
した後で、弁Ｖ１とベーンポンプから成る一次ポンプＰ
１と圧力計ｍとを含む粗引きアセンブリ１０に吸込まれ
る。
【００２６】ポンプＴは、被検査部品の空気を高速で排
除し得る高い吸排速度を有していなければならない（前
記要件ｂ）。
【００２７】ポンプＴは、空気及び空気中のヘリウムに
対して低い到達圧力（１０−５ミリバール）を有してい
なければならない（前記要件ａ）。
【００２８】ポンプＴは最後に、ポンプＰ１のオイル蒸
気が被検査部品を汚染しないように高い圧縮比を有して
いなければならない（前記要件ｄ）。
【００２９】２．測定機能における役割粗引き段階の終
わりに、被検査部品の圧力はポンプＴによって強力に低
下させられている（１／１０００ミリバール未満）。弁
Ｖ１を閉じる。検査の第２段階を開始する。ポンプＴと
弁Ｖ１との間の点Ａに一端が接続され２つの選択フィル
タＦ１及びＦ２の入力のそれぞれに他端Ｒが接続された
弁Ｖ２を開いてポンプＴを測定アセンブリ２０と連通さ
せる。
【００３０】フィルタＦ２は、一次ポンプＰ２によって
吸排される分子ポンプである。
【００３１】フィルタＦ１は、分光測定セルＣに接続さ
れた向流形分子ポンプである。
【００３２】その特性について後述する第３の選択フィ
ルタＦ３は弁Ｖ２に並列である。
【００３３】弁Ｖ２を開くと、高い吸排速度でポンプＴ
から排出されたヘリウムがフィルタ機能を果たす分子ポ
ンプＦ２を通過し、次いでベーンポンプから成り得る一
次ポンプＰ２に吸引される。
【００３４】ポンプＦ２はあまり高度な吸排性能を有す
る必要がない。その吸排速度は、ポンプＰ２の吸排速度
と等価でよい（ほぼ数リットル／秒）；しかし、ポンプ
Ｆ２のヘリウム圧縮比Ｋ２は高い値（例えば約１０００
）でなければならない。従って、その他のガス又は蒸気
に対しても同様の高い圧縮比を要する。このようにする
と、高いヘリウム流量（例えば０．１ミリバール・リッ
トル／秒）がポンプＴによって吸引されてポンプＰ２に
達するとき、ポンプＦ２の圧縮比が高いので（前記要件
ｃ）、ポンプＰ２からセルＣに向かって生じる（該ポン
プに蓄積された）ヘリウムの逆拡散は減少する。圧縮比
Ｋ２が高い値であるため更に、ポンプＰ２がポンプＰ２
のオイル蒸気に対するフィルタの機能も果たし、該蒸気
が点Ｒに逆流し、そこからセルＣに逆流することを阻止
する（前記要件ｃ）。
【００３５】フィルタＦ２は、高いヘリウム圧縮比を有
し汚染源とならない任意のポンプシステムから製造され
得る。任意の機械的分子ポンプを使用し得るが、特にＨ
ｏｌｗｅｃｋポンプが適当である。十分なヘリウム圧縮
比を有するが汚染現象を伴うオイル蒸気拡散ポンプの使
用は避ける。ＥからポンプＰ２に流れるヘリウムの量の
測定は、向流形分子ポンプであるフィルタＦ１と分光計
Ｃとを含むアセンブリから成る圧力計によってＲにおけ
るヘリウム分圧を測定することによって行なう。
【００３６】ポンプＰ２と同様に、ポンプＦ１もあまり
高度な吸排能力を有する必要がない（数リットル／秒で
十分である）。但しポンプＰ２と対照的に、Ｒにおける
ヘリウム圧力が圧縮比Ｋ１によってＣにおいて過度に減
少しないように、ヘリウム圧縮比Ｋ１は小さい値（例え
ば約５０）でなければならない（前記要件ａ）。
【００３７】実際、下記の等式 （Ｃにおける圧力）＝（Ｒにおける圧力）／Ｋ１が成立
する。
【００３８】ポンプＦ１は、ヘリウム圧縮比が小さい値
でありさえすれば、ポンプＦ２と同種のものでよい。Ｈ
ｏｌｗｅｃｋ型機械的ポンプ又はターボ分子ポンプが適
当である。便利であるが汚染現象を伴うオイル蒸気拡散
ポンプの使用は避ける。
【００３９】本発明の検出器の構想は、前記ａ〜ｄの問
題を解決し得る。入力の高い吸排速度と高感度との間に
従来存在していた矛盾は、性能を別々に処理することに
よって解消される。
【００４０】入力の高い吸排速度は、ポンプＴの高い吸
排速度によって得られる。
【００４１】高感度は、ポンプＦ１が低い圧縮比を有し
ポンプＦ２が低い吸排速度を有することによって得られ
る。
【００４２】高感度が得られる別の理由は、感度を配慮
した制約を免れたポンプＴが高速動作できるので、入力
Ｅで空気及びヘリウムの圧力を急激に低下させることが
可能になったからである。
【００４３】このように設計された本発明の検出器は１
０−１１　ミリバール・リットル／秒〜０．１ミリバー
ル・リットル／秒までの１０１０の範囲にわたるヘリウ
ム流量を検出し得る。
【００４４】装置の「動作範囲」を更に拡張し１０１５
の範囲にわたる測定を可能にするために、ポンプＴの排
出点Ａに配置された圧力計ｍは、Ａにおける圧力が０．
１ミリバール未満に低下しないときに弁Ｖ２が開くこと
を阻止する。このとき、弁Ｖ１は開いた状態に維持され
、弁２に並列な第３フィルタＦ３によって、Ａにおける
ヘリウム圧力が測定され得る。このフィルタは、空気の
全圧が１０００ミリバールのときに、同じ瞬間の１０−
３ミリバールのヘリウム分圧を測定できる能力を有して
いなければならない。即ち、空気又は蒸気の通過を完全
に遮断してヘリウムを通過させることが可能でなければ
ならない。
【００４５】フィルタＦ３はポリアミド膜によって容易
に製造され得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術のヘリウム検出器の１つの実施例の概
略図である。
【図２】従来技術のヘリウム検出器の変形例の概略図で
ある。
【図３】従来技術のヘリウム検出器の別の変形例の概略
図である。
【図４】従来技術のヘリウム検出器の更に別の変形例の
概略図である。
【図５】本発明の検出器の実施例の概略図である。
【符号の説明】
１０　　粗引きアセンブリ ２０　　測定アセンブリ Ｃ　　分光測定セル Ｄ１　　ポンプ Ｅ　　入力 Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３　　フィルタ Ｐ１、Ｐ２　　ベーンポンプ ＰＡ　　液体窒素トラップ Ｔ、Ｔ１　　分子ポンプ Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３　　弁

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　低圧排気口が検出器の入力に接続され
    ており、高圧排気口が第１弁と第１の一次ポンプとを含
    む粗引きアセンブリに接続されるか、又は低い圧縮比を
    有する低い吸排速度の分子ポンプから成る第１選択フィ
    ルタと高い圧縮比を有する低い吸排速度の分子ポンプか
    ら成る第２選択フィルタとを含むヘリウム圧測定アセン
    ブリに接続された高い吸排速度の第１分子ポンプを備え
    ており、前記第１及び第２のフィルタが第２弁の一端に
    接続されており、該第２弁の他端が前記分子ポンプと前
    記第１弁との間に接続されており、前記検出器が更に前
    記第２弁に並列である第３選択フィルタを有しており、
    該第３選択フィルタが空気又は蒸気の通過を遮断してヘ
    リウムを通過させるようにしたことを特徴とするヘリウ
    ム漏れ検出器。
  2. 【請求項２】　　高い吸排速度の前記第１分子ポンプが
    、ターボ分子ポンプ又はＨｏｌｗｅｃｋポンプであるこ
    とを特徴とする請求項１に記載の検出器。
  3. 【請求項３】　　前記第１選択フィルタが、ターボ分子
    ポンプ又はＨｏｌｗｅｃｋポンプであることを特徴とす
    る請求項１又は２に記載の検出器。
  4. 【請求項４】　　前記第２選択フィルタが、ターボ分子
    ポンプ又はＨｏｌｗｅｃｋポンプであることを特徴とす
    る請求項１から３のいずれか１項に記載の検出器。
  5. 【請求項５】　　前記第３フィルタが、例えばポリアミ
    ドから成る膜であることを特徴とする請求項１から４の
    いずれか１項に記載の検出器。
JP3226093A 1990-09-05 1991-09-05 ヘリウム漏れ検出器 Pending JPH04233428A (ja)

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FR9011027A FR2666410B1 (fr) 1990-09-05 1990-09-05 Detecteur de fuite haut flux a trois filtres moleculaires.
FR9011027 1990-09-05

Publications (1)

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ID=9400095

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JP3226093A Pending JPH04233428A (ja) 1990-09-05 1991-09-05 ヘリウム漏れ検出器

Country Status (7)

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US (1) US5193380A (ja)
EP (1) EP0475246B1 (ja)
JP (1) JPH04233428A (ja)
AT (1) ATE110168T1 (ja)
DE (1) DE69103499T2 (ja)
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FR (1) FR2666410B1 (ja)

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