KR101719281B1

KR101719281B1 - 누설 검출 시스템

Info

Publication number: KR101719281B1
Application number: KR1020100011948A
Authority: KR
Inventors: 타카유키 마에히라; 류이찌 와카마쯔; 에이이치 사토
Original assignee: 가부시키가이샤 알박
Priority date: 2009-11-19
Filing date: 2010-02-09
Publication date: 2017-03-23
Also published as: US8261594B2; MY155772A; KR20110055335A; JP5386319B2; JP2011107036A; US20110113862A1

Abstract

본 발명은 사이클 타임이 길어지는 것을 억제할 수 있고, 복수의 시험체에 대해서 연속해 누설 검출을 실시하는 경우에 우수한 효율을 갖는 리크 테스트를 할 수 있는 누설 검출 시스템을 제공한다. 본 발명의 누설 검출 시스템은 진공 펌프(P1)에 접속된 테스트 챔버(1), 시험체(TP)에 헬륨 가스를 봉입하는 봉입 수단(2), 테스트 챔버에 시험체를 이송할 수 있는 검출 준비 위치와 봉입 수단에 의한 헬륨 가스의 봉입 조작을 하는 봉입 조작 위치 사이에 시험체를 운반하는 운반 수단(3), 검출 준비 위치로부터 테스트 챔버 내의 검출 위치에 시험체를 이송하는 이송 수단(4), 헬륨 가스 봉입 끝난 시험체가 검출 위치에 있는 상태로 테스트 챔버를 밀폐하는 밀폐 수단(42a, 42b), 및 밀폐 수단에 의해 테스트 챔버를 밀폐한 후에 진공 펌프에 의해 테스트 챔버를 소정 압력까지 진공 배기했을 때, 이 시험체로부터 누설하는 헬륨을 검출하는 누설 검출 수단(5)을 포함한다.

Description

누설 검출 시스템{LEAK DETECTION SYSTEM}

본 발명은 기밀 용기, 배관, 또는 밸브 등의 시험체의 리크(leak; 누설)의 유무를 연속해 검출할 수가 있는 누설 검출 시스템에 관한 것이다.

기밀 용기, 배관, 또는 밸브 등의 시험체로부터의 미소한 리크의 유무를 검출(검사)하는 리크 테스트(누설 검출)에 리크 디텍터를 이용하는 것이 종래부터 알려져 있다(예를 들면, 일본특허출원공개 제1998-38746호). 리크 디텍터는 진공 중의 가스 분자를 이온화하여 헬륨 이온만을 선별해 이온 컬렉터(collector)에 입사시켜, 이온 전류로 진공 중에 새는 헬륨 가스를 정량적으로 검출할 수 있도록 구성한 질량 분석기(mass spectrometer)를 갖춘다. 질량 분석기는 진공 분위기의 형성이 가능한 진공 챔버로부터 진공 펌프에 통하는 배기관으로부터 분기한 분기관(branch pipe)에 개폐변을 개입시켜 설치된다.

여기서, 상기 종래 예의 리크 디텍터를 이용하여 탱크 등의 기밀 용기를 진공 분위기의 형성이 가능한 테스트 챔버(진공 챔버) 내에 배치해 리크 테스트하는 경우를 예를 들어 설명하면, 먼저 시험체인 기밀 용기를 테스트 챔버 내에 수용한 후, 이 시험체 내에 헬륨 가스를 봉지하고, 아울러 테스트 챔버를 진공 배기하여 진공 분위기로 만든다. 그리고 시험체로부터의 리크가 있었을 경우에는, 진공 분위기에 혼입하는 헬륨 가스의 유무가 리크 디텍터로 검출된다.

일반적으로, 시험체 안으로의 헬륨 가스의 봉입은 시험체 내에 질소나 공기 등의 기체를 도입해 시험체 내를 가압하여 소위 대략적(gross) 리크 테스트를 실시하고, 계속해서 시험체 내로부터 이 기체를 진공 배기한 후에 행해진다. 이러한 시험체에의 헬륨의 봉입 조작은 통상 진공 챔버의 진공 배기와 병행해 행해진다.

그런데 시험체에는 용적이 다른 여러 가지의 것이 있고, 게다가 배기용 또는 기체 공급용의 접속구의 지름이 작은 것도 있다. 이 때문에 기체의 공급이나 기체의 배기에 대폭적인 시간을 필요로 하는 경우가 있다. 이러한 경우에는 대략적 리크 테스트로부터 헬륨 가스의 봉입까지의 헬륨 봉입 조작에 의해 속도에 제한이 걸리고(rate-limitation), 그 결과 누설 검출의 주기 시간이 길어진다고 하는 불편이 있다.

본 발명은 상기 설명한 문제에 대해, 주기 시간이 길어지는 것을 억제할 수 있으며, 복수의 시험체에 대해서 연속해서 누설 검출을 실시하는 경우에 효율이 좋은 리크 테스트를 할 수 있는 누설 검출 시스템을 제공하는 것을 그 과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 누설 검출 시스템은 진공 펌프에 접속된 테스트 챔버, 시험체에 헬륨 가스를 봉입하는 봉입 수단, 테스트 챔버로 시험체를 이송할 수 있는 검출 준비 위치와 봉입 수단에 의한 헬륨 가스의 봉입 조작을 하는 봉입 조작 위치와의 사이에 시험체를 운반하는 운반 수단, 검출 준비 위치로부터 테스트 챔버 내의 검출 위치로 시험체를 이송하는 이송 수단, 헬륨 가스가 봉입된 시험체가 검출 위치에 있는 상태로 테스트 챔버를 밀폐하는 밀폐 수단, 및 밀폐 수단에 의해 테스트 챔버를 밀폐한 후 진공 펌프에 의해 테스트 챔버를 소정 압력까지 진공 배기했을 때에, 이 시험체로부터 누설하는 헬륨을 검출하는 누설 검출 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 봉입 조작 위치에서 시험체로 헬륨 가스를 봉입한 후, 운반 수단 및 이송 수단에 의해 테스트 챔버 내의 검출 위치까지 시험체가 이송되고, 이 테스트 챔버를 진공 배기해 소정 압력에 이르면, 리크 테스트를 한다. 한편, 봉입 조작 위치에서는 다른 시험체에 대해서 헬륨 가스의 봉입을 한다.

여기서, 봉입 조작 위치에서는 통상 헬륨 가스의 봉입에 앞서 대략적 리크 테스트를 하고, 시험체의 종류에 따라서는 대략적 리크 테스트인 시험체로의 기체의 공급 및 배기와, 기체 배기 후의 시험체로의 헬륨 가스의 봉입까지의 일련의 조작(이것들을 「봉입 조작」이라고 한다)에 시간을 필요로 하는 경우가 있다. 본 발명에서는 시험체에 대한 헬륨 가스의 봉입 조작과 시험체의 리크 테스트가 봉입 조작 위치 및 검출 위치와 별개로 나누어져 수행될 수 있는 구성을 채용했기 때문에, 하나의 시험체로의 봉입 조작에 시간을 필요로 하는 경우에도, 다른 시험체의 리크 테스트가 완료할 때까지의 시간 내에 봉입 조작이 완료하면, 속도가 제한되지 않는다. 따라서 복수의 시험체에 대해서 연속하여 리크 테스트하는 경우에, 주기 시간이 길어지는 것을 억제할 수 있고, 또한 운반 수단과 이송 수단을 갖추어 우수한 효율로 시험체를 이송하여 리크 테스트를 실시할 수 있다.

본 발명은 상기 테스트 챔버의 저면이 개방되어 있으며, 상기 운반 수단은 회전 구동 자재인 회전 테이블이며, 상기 이송 수단은 회전 테이블의 상면에 그 주방향으로 소정간격으로 배치되고, 시험체를 지지하는 적어도 2개의 지지판과, 상기 회전 테이블을 관통해 지지판을 들어 올려 지지판 중 시험체의 주위에 위치하는 부분을 테스트 챔버의 저면에 당접시키는 구동 수단을 가지며, 상기 지지판이 테스트 챔버를 밀폐하는 밀폐 수단을 겸하도록 구성을 포함하여, 주기 시간이 길어지는 것을 억제할 수 있어 효율이 좋고, 게다가, 부품의 수가 감소된 누설 검출 시스템을 구현할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 봉입 수단은 폐지 기능(closing function)의 커플링(coupling)과, 커플링에 배관을 통해 접속된 매니폴드(manifold)를 포함하고, 이 매니폴드에 헬륨의 공급관, 대략적 누설 검사용의 기체의 공급관, 및 시험체 내의 배기용의 배기관 중 적어도 1개가 개폐변을 통해 접속되고 있는 구성을 가지며, 개폐변을 조작하는 것만으로, 봉입 조작을 간단하게 실시할 수가 있고, 게다가 커플링을 이탈하는 것만으로 헬륨 가스가 봉입된 시험체의 검출 위치로의 이송 준비를 할 수 있기 때문에, 리크 테스트의 효율이 더욱 향상될 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 누설 검출 수단은 시험체가 배치되는 테스트 챔버로부터 진공 펌프로 통하는 배기관 내에 삽입되고, 이 배기관 내의 유선 방향으로 통하는 개구부를 갖춘 가이드관, 및 이 가이드관에 개폐변을 통해 접속되어 헬륨을 검출하는 질량 분석기를 포함하는 것이 바람직하다.

이것에 의하면, 헬륨 가스가 봉입된 시험체를 진공 챔버 내에 배치한 후, 진공 챔버 내를 진공 배기해 진공 분위기를 형성한다. 그때, 시험체에 리크가 있으면, 이 시험체로부터 누설한 헬륨이 진공 챔버를 거쳐 배기관으로 인도된다. 그때, 배기관에 가이드관이 삽입되어 있기 때문에, 진공 배기를 개시한 직후부터 배기관으로 인도된 헬륨의 일부가 가이드관 내로 인도된다. 이 상태에서, 진공 챔버 내의 압력이 소정치까지 감압된 후에 개폐변을 열면, 가이드관 내의 헬륨은 질량 분석기로 인도된다. 이 때문에, 시험체로부터 누설한 헬륨의 자유 확산을 기다리는 것 없이 , 소정 감도에서의 리크 테스트를 할 수 있는 양의 헬륨이 질량 분석기로 도달하게 된다. 그 결과, 헬륨의 자유 확산을 기다리는 종래 기술과 비교해, 리크 테스트 개시까지의 시간을 단축할 수 있으며, 나아가서는 시험체의 리크 테스트에 필요로 하는 시간을 대폭 단축할 수 있다.

도 1은 본 발명의 누설 검출 시스템의 구성을 도시한 개략도이다.
도 2는 리크 디텍터의 질량 분석기의 구성을 도시한 확대도이다.

이하, 도면을 참조하여, 탱크 등의 기밀 용기를 시험체(TP)로 하고, 이 시험체(TP)를 진공 분위기의 형성이 가능한 테스트 챔버(진공 챔버) 내에 설치해 리크 테스트를 실시하는 경우를 예로서 삼아 본 발명의 실시 형태의 누설 검출 시스템을 설명한다.

도 1을 참조하면, S는 누설 검출 시스템이며, 누설 검출 시스템(S)은 개구를 가지는 테스트 챔버(1), 시험체(TP)에 헬륨 가스를 봉입하는 봉입 수단(2), 테스트 챔버(1)로 시험체(TP)를 이송할 수 있도록 테스트 챔버(1)의 개구와 대향한 검출 준비 위치와 봉입 수단(2)에 의해 시험체(TP)에 대해서 봉입 조작을 하는 봉입 조작 위치와의 사이에 시험체(TP)를 운반하는 운반 수단(3), 시험체(TP)의 검출 준비 위치로부터 시험체(TP)를 테스트 챔버(1) 내의 검출 위치에 이송하는 이송 수단(4), 테스트 챔버(1)의 개구를 폐색하여 밀폐하는 밀폐 수단(42a, 42b), 헬륨이 봉입된 시험체(TP)가 검출 위치에 있는 상태로 테스트 챔버(1)를 진공 배기하여 테스트 챔버(1) 내의 압력이 소정치에 이르렀을 때에 이 시험체(TP)로부터 누설하는 헬륨을 검출하는 누설 검출 수단(5), 및 상기 각 수단을 총괄 제어하는 제어 수단(6)을 포함한다.

테스트 챔버(1)는 저면이 열린 벨자(bell-jar) 형태를 갖는다. 테스트 챔버(1)에는 배기구(1a)가 형성되고, 또한 벤트(vent) 밸브(1b)가 설치되어 있다. 배기구(1a)에는 개폐변(V1)이 설치된 배기관(11)이 접속되고, 이 배기관(11)이 진공 펌프(P1)에 연결되어 있다. 진공 펌프(P1)와 관련하여, 테스트 챔버(1)의 용적, 또는 리크 테스트시의 테스트 챔버(1) 내의 압력 범위에 따라 로터리 펌프나 터보 분자 펌프 등으로부터 적당히 선택된다. 또한, 테스트 챔버(1)에는 피라니 진공계나 이온 게이지 등의 테스트 챔버용의 진공계(G1)가 설치되어 있다.

봉입 수단(2)은 폐지 기능의 커플링(21) 및 매니폴드(manifold; 22)를 포함한다. 커플링(21)은 특별히 도시하지는 않지만 내부에 가스 통로, 이 통로를 개폐하는 개폐변을 가지는 커플링 본체(21a), 및 커플링 본체(21a)의 가스 통로에 착탈 자재로 삽입되는 소켓(21b)으로 구성된다. 소켓(21b)은 상하로 움직일 수 있는 에어 실린더 등의 구동 수단(23)의 구동축(23a)의 첨단에 연결되어 있다. 이 소켓(21b) 내에 또한 특별히 도시하지는 않지만, 가스 통로가 개설되고 가스 통로의 일단에는 매니폴드(22)로 통하는 제 1 배관(24a)이 접속되어 있다. 한편, 커플링 본체(21a)의 가스 통로에는 후술하는 지지판에 고정된 제 2 배관(24b)이 접속되고, 그 외단이 지지판으로 지지를 받은 시험체(TP)의 접속구에 접속되게 되어 있다. 덧붙여 구동 수단(23)의 구동축(23a)이 후술하는 회전 테이블에 형성된 통로의 한편에 대향하는 위치를 봉입 조작 위치라고 한다.

제 2 배관(24b)이 접속된 시험체(TP)가 있는 상태로 구동 수단(23)을 올리면, 커플링 본체(21a)와 소켓(21b)이 연결되고, 커플링(21)을 통해 제 1 및 제 2의 양 배관(24a, 24b)이 연결된다. 이것에 의해, 시험체(TP)로의 헬륨 가스의 공급 등이 가능해진다. 다음에, 이 상태에서 구동 수단(23)을 내리면, 커플링 본체(21a)로부터 소켓(21b)이 이탈해, 커플링 본체(21a) 내의 개폐변이 닫고, 시험체(TP) 및 제 2 배관(24b)이 봉지된다.

매니폴드(22)는 대략적 리크 테스트를 실시할 수 있도록, 공기나 희소 가스등의 기체를 시험체(TP) 내에 공급하는 기체 공급용의 배관(25)이 개폐변(25a)을 통해 접속되어 그 외단으로부터 대략적 리크 테스트용의 기체가 공급되게 된다. 또한 매니폴드(22)에는 대략적 리크 테스트 종료 후의 기체를 시험체(TP)로부터 배기하는 배기용의 배관(26)이 개폐변(26a)을 통해 접속되고 그 외단이 로터리 펌프 등의 진공 펌프(P2)에 접속되어 시험체(TP) 내를 진공이 되게 할 수 있다. 게다가 매니폴드(22)에는 헬륨 가스 공급용의 공급관(27)이 개폐변(27a)을 통해 접속되어 헬륨 가스를 시험체(TP)로 도입(공급)할 수 있게 되어 있다.

운반 수단(3)은 모터 등의 구동 수단(31), 및 이 구동 수단(31)의 회전축(31a)의 첨단에 연결된 회전 테이블(32)을 포함한다. 회전 테이블(32)은 소정 면적의 원판으로 구성되어 동일 원주상에서 180도의 간격을 두어 2개의 개구(32a, 32b)가 형성되어 있다. 그리고, 이 개구(32a, 32b)의 한편이 테스트 챔버(1)의 저면 개구와 대향하고, 후술하는 지지판(나아가서는, 시험체(TP))이 회전 테이블(32)상에 있는 검출 준비 위치와 봉입 조작 위치와의 사이에 교환 동작하도록 회전 테이블(32)이 구동 수단(31)에 의해 회전 구동된다.

이송 수단(4)은 검출 준비 위치에서 회전 테이블(32)의 하부에 설치된 상하로 움직일 수 있는 에어 실린더 등의 구동 수단(41), 및 개구(32a, 32b)와 테스트 챔버(1)의 저면 개구의 지름보다 큰 지름을 가지는 원판 상의 2개의 지지판(42a, 42b)을 포함한다. 시험체(TP)는 지지판(42a, 42b)의 상부의 중앙에 배치되어 실질적으로 지지된다.

그리고, 회전 테이블(32)의 개구(32a, 32b)를 각각 막도록 2개의 지지판(42a, 42b)이 위치가 고정된 상태에서, 구동 수단(41)이 위로 움직여서 회전 테이블(32)의 개구(32a, 32b)를 관통해 위로 움직이는 구동축(41a)에 의해 검출 준비 위치에 있는 지지판(42a, 42b)를 들어 올리면, 지지판(42a, 42b)의 바깥 둘레부(시험체(TP)의 주위에 위치하는 부분)가 테스트 챔버(1)의 저면 개구에 형성한 플랜지부(1c)에 당접하고, 테스트 챔버(1)를 격절(밀폐)한다. 이때, 지지판42a, 42b) 상의 시험체(TP)가 테스트 챔버(1) 내의 검출 위치에 도달한다. 이와 같이 본 실시 형태에서는, 시험체(TP)를 지지하는 이송 수단(4)의 지지판(42a, 42b) 자체가 밀폐 수단을 겸한다. 덧붙여 플랜지부(1c)와 당접하는 부분에는 O링 등의 밀폐 수단(도시되지 않음)이 설치되어 있다. 또, 밀폐 수단은 상기 지지판(42a, 42b)과는 별도의 부재로 구성할 수도 있다.

누설 검출 수단(리크 디텍터)(5)은 케이스(5a)를 포함하고, 이 케이스(5a) 내에는, 질량 분석기(51), 및 이 질량 분석기(51)에 배기관(52)을 통해 접속된 터보 분자 펌프(진공 펌프)(P3)가 내장되고, 이러한 부품을 포함한 리크 디텍터(5)의 작동은 마이크로 컴퓨터 등을 갖춘 제어 수단(53)에 의해 총괄 제어된다. 덧붙여 터보 분자 펌프인 진공 펌프(P3)에는 로터리 펌프 등의 백 펌프(P4)가 접속되어 있다.

　질량 분석기(51)는 테스트 챔버(1)로부터 나온 배기관(11)에 설치되어 있다. 질량 분석기(51)는 도 2에 도시된 것과 같이, 실질적으로 L자 모양으로 굴곡시킨 본체(51a)를 포함한다. 본체(51a) 내에는, 후술하는 도입관에 연결되는 가스 도입구(51b)를 통하여 도입된 진공 중의 가스 분자를 이온화하는 이온 소스(51c), 이 이온 소스(51c)로부터 일정한 가속 전압하에서 방출된 이온을 질량수에 따라 편향시키는 자장을 형성하기 위한 자석(51d), 및 헬륨 이온을 포집하는 이온 컬렉터(51e)를 포함한다. 그리고 자석(51d)으로 편향시킨 가스 이온 중 헬륨 이온만이 슬릿판(51f)을 거쳐 이온 컬렉터(51e)에 이르도록 구성되고 이온 컬렉터(51e)를 흐르는 이온 전류가 도시되지 않은 전류계에서 검출되어 그때의 이온 전류치가 제어 수단(53)에 출력된다. 이 이온 전류치로부터 헬륨의 누설량이 검출된다. 이 경우, 디스플레이(54)를 설치하여 헬륨의 누설량을 표시(지시)할 수 있도록 해도 좋다(도 1 참조). 덧붙여 도 1 중에서, 일점쇄선은 제어 수단 53과 각 부품과의 제어 신호선이다.

또한, 질량 분석기(51)의 가스 도입구(51b)에는 개폐변(V2)이 설치된 배관(55)이 접속되고, 이 배관(55)에는 배기관(11)내에 삽입되어 이 배기관(11) 내의 유선 방향(도 1 중, 화살표로 가리킬 방향)에 대하여 열린 개구부(56a)를 갖춘 가이드관(56)이 접속되어 있다. 배관(55)에는 피라니 진공계나 이온 게이지 등의 진공계(G2)가 설치되어 질량 분석기(51)로 통하는 배관(55) 내의 압력을 측정할 수 있다. 가이드관(56)은 배기관(11)에 동심으로 배치된 소정 길이의 통부(56b)를 포함하고, 이 통부(56b)의 일측은 굴곡 되어 배기관(11)을 관통해 이 배기관(11) 외측까지 확장된다. 또한, 통부(56b)의 타측인 개구부(56a)는 그 첨단 방향을 향해, 즉 배기구(1a) 방향을 향해 확장된다. 이것에 의해, 테스트 챔버(1)를 진공 배기했을 때에 배기관(11)으로 인도된 헬륨 가스가 질량 분석기(51)로 적극적으로 인도된다. 이 경우, 가이드관(56)의 통부(56b)의 외경은 배기관(11)의 내경의 1/5~1/4배 정도의 범위(예를 들면, 1/4배)가 바람직하고, 또, 개구부(56a) 첨단의 외경은 배기관(11)의 내경의 1/4~1/3배 정도가 바람직하다.

제어 유닛(6)은 컴퓨터, 시퀀서(sequencer), 메모리, 또는 드라이버 등을 포함할 수 있다. 또한 제어 유닛(6)은 리크 디텍터(5)의 제어 수단(53)으로 연결되어 서로 간에 자유로운 통신을 허용하고, 그 작동을 제어함과 동시에 상기 각 수단 뿐 만이 아니라 진공 펌프(P1, P2)의 작동이나 개폐변(V1, 25a, 26a, 27a)의 작동도 총괄 제어할 수 있다.

이하에, 본 발명의 누설 검출 시스템(S)에 의한 시험체(TP)의 리크 테스트(누설 검사)에 대해 설명한다.

회전 테이블(32)의 소정 위치에 2장의 지지판(42a, 42b)을 배치한 상태에서, 봉입 조작 위치에 있는 지지판(42b)의 상면 중앙에 시험체(TP)를 위치시켜 지지시킨다. 이 시험체(TP)에 제 2 배관(24b)의 일단을 밀폐 수단(도시되지 않음)을 통해 접속한다. 이 접속 작업은 예를 들면 수작업으로 행해진다. 그리고 구동 수단(23)의 구동축(23a)을 위로 움직여 커플링 본체(21a)와 소켓(21b)을 연결한다. 이 상태로 개폐변(25a)을 열어 제 1 배관(24a)을 통해 시험체(TP) 내에 기체를 공급하여, 소위 대략적(gross) 리크 테스트를 실시한다. 이 대략적 리크 테스트는 시험체(TP)내를 가압하고, 그때 도입되는 기체의 압력 변동을 이용해 행해진다.

다음으로, 대략적 리크 테스트가 종료하면, 개폐변(25a)이 닫힘과 동시에, 시험체(TP) 배기용의 진공 펌프(P2)가 작동되어 개폐변(26a)이 열리고 시험체(TP) 내가 소정 압력까지 진공 배기된다. 시험체(TP)내의 압력이 소정치에 이르면, 개폐변(26a)이 닫힌다. 그리고 개폐변(27a)이 열려 헬륨 가스가 시험체(TP) 내에 도입(공급)된다. 소정량의 헬륨 가스가 시험체(TP) 내에 도입된다. 개폐변(27a)이 닫힌 후, 구동 수단(23)의 구동축(23a)을 아래로 움직여 커플링 본체(21a)와 소켓(21b)이 이탈되어 헬륨 가스가 시험체(TP) 내에 봉입된다. 이때, 리크 디텍터(5)는 개폐변(V2)의 닫힌 상태로 진공 펌프(P3, P4)를 작동시켜 질량 분석기(51) 내를 배기한 후, 제어 수단(53)에 의해 공지의 방법으로 질량 분석기(51)의 교정을 하고 스탠바이 상태에 유지된다.

다음으로, 운반 수단(3)의 구동 수단(31)에 의해 회전 테이블(32)이 회전 구동되어 시험체(TP)를 지지하는 지지판(42b)이 검출 준비 위치로 운반된다. 검출 준비 위치에 이르면, 구동 수단(41)의 구동축(41a)이 위로 움직여 지지판(42b)을 들어 올릴 수 있고, 지지판(42b) 상면 중에 시험체(TP)의 주위에 위치하는 부분이 테스트 챔버(1)의 저면 개구에 형성한 플랜지부(1c)에 당접하여, 테스트 챔버(1)가 격절 된다. 이것에 의해, 시험체(TP)가 테스트 챔버(1) 내의 검출 위치에 이른다.

시험체(TP)가 검출 위치에 이르면, 개폐변(V1)을 열어 진공 펌프(P1)에 의해 테스트 챔버(1) 내부는 진공 배기된다. 그리고, 테스트 챔버(1)가 소정 압력에 이르면, 개폐변(V2)을 열어 리크 테스트가 개시된다. 덧붙여 리크 테스트 개시시(즉, 개폐변(V2)를 열 때)의 테스트 챔버(1)의 압력은 100~10 Pa의 범위, 바람직하게는 100 Pa 정도로 한다. 이러한 압력 범위 외에서는, 진공 펌프(P3)인 터보 분자 펌프에 과부하가 생긴다. 그리고 시험체(TP)로부터 헬륨이 누설하고 있으면, 테스트 챔버(1)의 진공 배기 개시 직후부터, 배기관(11)으로 인도된 헬륨이 질량 분석기(51)로 적극적으로 인도되어 질량 분석기(51)의 이온 컬렉터(51e)를 흐르는 이온 전류치가 제어 수단(53)에 출력되어 이때의 이온 전류치로부터 헬륨의 누설량이 검출된다.

한편, 상기 순서로 시험체(TP)의 리크 테스트를 하고 있는 동안, 회전 테이블(32)의 회전 구동에 의해 봉입 조작 위치에 이른 지지판(42a)에는 다른 시험체(TP)의 위치가 고정되어 상기와 같은 순서로 봉입 조작을 해 다른 시험체(TP)로의 리크 테스트의 준비를 한다.

다음으로, 시험체(TP)의 리크 테스트가 종료하면, 개폐변(V2)을 닫고, 리크 디텍터(5)는 스탠바이 상태로 돌아온다. 한편으로, 테스트 챔버(1)에서는, 배관(11)의 개폐변(V1)이 닫힌 후, 벤트(vent) 밸브(1b)가 작동해 대기 상태에 되돌려져 리크 테스트가 종료한다.

리크 테스트가 종료하면, 구동 수단(41)의 구동축(41a)이 아래로 움직여 지지판(42b)이 회전 테이블(32) 상의 소정 위치로 돌아가, 시험 준비 위치에 이른다. 그리고 다른 시험체(TP)의 리크 테스트 준비가 종료하고 있는 것이 확인된 후, 회전 테이블(32)이 회전 구동되어 리크 테스트가 끝난 시험체(TP)와 리크 테스트를 실시하는 시험체(TP)와의 교환 동작을 한다. 그리고, 리크 테스트가 끝난 시험체(TP)가 봉입 조작 위치로 돌아가면, 구동 수단(23)의 구동축(23a)을 위로 움직여 커플링 본체(21a)와 소켓(21b)을 연결한다.

이 상태로, 개폐변(26a)이 열려 진공 펌프(P2)에 의해 리크 테스트 끝난 시험체(TP)로부터 헬륨 가스가 배기된다. 그리고 구동 수단(23)의 구동축(23a)을 아래로 움직여 커플링 본체(21a)와 소켓(21b)이 이탈되어 종료한다. 상기 조작을 반복해, 복수 개의 시험체에 대해서 연속해서 리크 테스트를 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 형태의 누설 검출 시스템(S)에 의하면, 시험체(TP)에 대한 봉입 조작과 시험체(TP)의 리크 테스트가 봉입 조작 위치 및 검출 위치와 별개로 나누어져 수행될 수 있는 구성을 채용했기 때문에, 하나의 시험체(TP)에 대한 봉입 조작에 시간을 필요로 하는 경우에도, 다른 시험체(TP)의 리크 테스트가 완료할 때까지의 시간 내에 이 봉입 조작이 완료하면, 속도가 제한되지 않는다. 따라서 복수의 시험체(TP)에 대해서 연속해 리크 테스트를 실시하는 경우에, 주기 시간이 길어지는 것을 억제할 수 있으며, 게다가 운반 수단(3)과 밀폐 수단(42a, 42b)을 겸용하는 이송 수단(4)을 갖추어 우수한 효율로 시험체를 이송해 리크 테스트를 실시할 수가 있다.

또한, 본 발명의 실시 형태에 의하면, 운반 수단(3)이 회전 구동 가능한 회전 테이블(32)을 갖추고, 이송 수단(4)이 2장의 지지판(42a, 42b)과 구동 수단(41)을 갖추는 구성을 갖기 때문에, 봉입 조작 위치에 있는 헬륨 가스의 봉입이 완료된 시험체(TP)를 테스트 챔버(1)로 이송하면, 테스트 챔버(1)에서의 시험체(TP)의 리크 테스트의 준비가 완료된다. 그 결과, 주기 시간이 길어지는 것을 억제할 수 있어 효율이 좋고, 또한 부품의 개수도 감소된 누설 검출 시스템(S)을 실현할 수 있다.

또한 본 발명의 실시 형태에 의하면, 봉입 수단(2)으로서 폐지 기능의 커플링(21) 및 매니폴드(22)를 갖춘 것을 이용했기 때문에, 개폐변을 조작하는 것만으로, 대략적 리크 테스트 및 헬륨 가스 봉입 조작을 간단하게 할 수 있으며, 게다가 커플링(21)을 이탈하는 것만으로 헬륨 가스가 봉입된 시험체(TP)를 검출 위치로 이송할 수 있기 때문에, 한층 더 효율적인 리크 테스트를 구현할 수 있다.

게다가 본 발명의 실시 형태에 의하면, 리크 디텍터(5)로서 배기관(11)내에 삽입되어 이 배기관(11)내의 유선 방향에 대해서 열린 개구부(56a)를 갖춘 가이드관(56)에 질량 분석기(51)를 접속한 것을 이용하기 때문에, 헬륨 가스의 봉입이 끝난 시험체(TP)를 테스트 챔버(1) 내에 배치해 진공 배기했을 때, 시험체(TP)에 리크가 있으면, 진공 배기를 개시한 직후부터 배기관(11)에 인도된 헬륨의 일부가 가이드관(56) 내로 인도된다. 그 결과, 시험체로부터 누설한 헬륨의 자유 확산을 기다리는 것 없이 , 소정 감도에서의 리크 테스트를 할 수 있는 양의 헬륨이 질량 분석기로 도달하게 된다. 그 결과, 헬륨의 자유 확산을 기다리는 종래 기술의 것과 비교해, 리크 테스트 개시까지의 시간을 단축할 수 있으며, 나아가 시험체의 리크 테스트에 필요로 하는 시간을 큰 폭으로 단축할 수 있다.

이상, 본 발명의 실시 형태의 누설 검출 시스템(S)에 대해 설명했지만, 본 발명은 상기로 한정되는 것은 아니다. 상기 실시 형태에서는, 운반 수단으로서 회전 테이블을 이용하는 것을 예시로 설명했지만, 헬륨 가스의 봉입이 끝난 시험체(TP)와 리크 테스트가 끝난 시험체(TP)와의 교환 동작을 할 수 있는 것이면, 그 형태는 상관없다. 또, 상기 실시 형태에서는, 테스트 챔버(1)를 1개로 함과 동시에, 1개의 시험체(TP)에 대해서 헬륨 봉입 조작을 실시하도록 구성한 것을 예로서 설명했지만, 복수개의 테스트 챔버 및 시험체도 가능하다.

S: 누설 검출 시스템
1: 테스트 챔버
2: 봉입 수단
21: 커플링(봉입 수단)
62: 매니폴드(봉입 수단)
3: 운반 수단
31: 구동 수단(운반 수단)
32: 회전 테이블(운반 수단)
4: 이송 수단
41: 구동 수단(이송 수단)
5: 리크 디텍터(누설 검출 수단)
51: 질량 분석기
56: 가이드관

Claims

누설 검출 시스템에 있어서,
진공 펌프에 접속된 테스트 챔버;
시험체에 헬륨 가스를 봉입하는 봉입 수단;
상기 테스트 챔버로 상기 시험체를 이송할 수 있는 검출 준비 위치와 상기 봉입 수단에 의한 헬륨 가스의 봉입 조작이 수행되는 봉입 조작 위치 사이에 상기 시험체를 운반하는 운반 수단;
상기 검출 준비 위치로부터 상기 테스트 챔버 내의 검출 위치로 상기 시험체를 이송하는 이송 수단;
헬륨 가스의 봉입이 완료된 시험체가 검출 위치에 있는 상태에서 상기 테스트 챔버를 밀폐하는 밀폐 수단; 및
상기 밀폐 수단에 의해 상기 테스트 챔버를 밀폐한 후에 상기 진공 펌프에 의해 상기 테스트 챔버를 소정 압력까지 진공 배기(evacuate) 했을 때, 상기 시험체로부터 누설하는 헬륨을 검출하는 누설 검출 수단을 포함하되,
상기 누설 검출 수단은,
상기 시험체가 배치되는 상기 테스트 챔버로부터 상기 진공 펌프로 연결되는 배기관 내에 삽입되어 상기 배기관 내의 유선 방향에 대해서 개방된 개구부를 갖춘 가이드관; 및
상기 가이드관에 개폐변을 통해 접속되어 헬륨을 검출하는 질량 분석기(mass spectrometer)를 포함하는 것을 특징으로 하는 누설 검출 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 테스트 챔버의 저면은 개방되어 있고, 상기 운반 수단은 회전 구동 가능한 회전 테이블이며,
상기 이송 수단은,
상기 회전 테이블의 상면에 원주 방향으로 소정간격으로 배치되어 상기 시험체를 지지하는 적어도 2개의 지지판; 및
상기 시험체의 주변에 위치하는 상기 지지판의 주변부를 상기 테스트 챔버의 저면과 당접시키도록 상기 회전 테이블을 관통하여 상기 지지판을 들어올리는 구동 수단을 포함하고,
상기 지지판은 상기 테스트 챔버를 밀폐하는 밀폐 수단을 겸하는 것을 특징으로 하는 누설 검출 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 봉입 수단은 폐지 기능(closing function)의 커플링, 및 상기 커플링에 배관을 통해 접속된 매니폴드(manifold)를 포함하고,
헬륨의 공급관, 대략적(gross) 누설 검사용의 기체의 공급관, 및 상기 시험체 내의 배기용의 배기관 중 적어도 하나가 개폐변을 통해 상기 매니폴드에 접속된 것을 특징으로 하는 누설 검출 시스템.
청구항 2에 있어서,
상기 봉입 수단은 폐지 기능의 커플링, 및 상기 커플링에 배관을 통해 접속된 매니폴드(manifold)를 포함하고,
헬륨의 공급관, 대략적(gross) 누설 검사용의 기체의 공급관, 및 상기 시험체 내의 배기용의 배기관 중 적어도 하나가 개폐변을 통해 상기 매니폴드에 접속된 것을 특징으로 하는 누설 검출 시스템.
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