KR20070116050A - 유체 분배 용기의 누설 시험 및 검정을 위한 장치 및 그방법 - Google Patents

유체 분배 용기의 누설 시험 및 검정을 위한 장치 및 그방법 Download PDF

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KR20070116050A
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제임스 브이 맥매너스
스튜어트 뮬러
라이언 클레멘트
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어드밴스드 테크놀러지 머티리얼즈, 인코포레이티드
매티슨 트라이-개스, 인크.
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Abstract

물품(20)의 유체와의 비접촉 영역(40)으로 물품을 통한 유체 누설을 측정하기 위해 사용시 물품의 유체 접촉 영역(38)에서 유체 누설 방지가 요구되는 물품을 누설 시험하기 위한 장치(10)에 관한 것이다. 이 장치는 물품의 유체 접촉 영역에 의해 감금된 상태로 유지된 누설 시험 유체와, 물품의 유체와의 비접촉 영역에서 진공 환경을 형성하도록 배열된 진공 조립체(46, 66)와, 물품을 통한 유체 누설을 측정하기 위해 진공 환경에서 누설 시험 유체의 존재 여부를 검출하도록 배열된 누설 검출기(76)를 포함한다. 이 장치는 1×10-6 표준 대기압-cc/초 보다 현저하게 낮은 누설 감도 예컨대, 1×10-7 내지 1×10-11 표준 대기압-cc/초 범위에 속하는 누설 감도를 얻을 수 있도록 해주며 위험 가스를 운반할 의도로 제공된 용기(118)의 누설 검정 시험에 유용하다.

Description

유체 분배 용기의 누설 시험 및 검정을 위한 장치 및 그 방법{APPARATUS AND PROCESS FOR LEAK-TESTING AND QUALIFICATION OF FLUID DISPENSING VESSELS}
본 발명은 유체 분배 용기의 누설 시험 및 검정을 위한 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
포장된 가스의 사용에 있어서, 많은 산업상 용례에서의 통상적인 관례에 따르면 다양한 종류의 가스를 보관, 수송 및 분배하기 위해 고압 실린더를 사용하여 왔다. 이러한 용례에서, 가스는 분배와 궁극적 용도에 이용 가능한 가스의 재고를 최대화시키기 위해 실린더 내에서 압축 상태로 수용된다.
이러한 압축 가스의 압력은 통상적으로 대기압을 상당히 초과하기 때문에, 가스 패키지의 구조적인 완전성은 고압 컨테이너로부터의 어떤 누설이 컨테이너의 주변 환경으로 급속하게 번질 수 있기 때문에 이러한 패키지의 사용시 안전에 중요하다. 가스가 위험할 경우 예컨대, 독성을 갖거나, 자연 발화성을 갖거나, 또는 그에 노출될 때 사람의 건강 혹은 안전에 해로운 가스일 경우, 가스를 수용하고 있는 패키지의 구조적 강도는 패키지의 사용자의 용인과 상업상의 성공에 있어서 절대적으로 중요하다.
이러한 이유로 인해, 예컨대, 기포 형성에 의한 누설 가스의 존재를 결정하 기 위해 밀봉된 고압 용기 혹은 누설되기 쉬운 조인트 혹은 이음매를 지닌 용기의 일부를 액체에 담그거나 접촉시키는 방법에 의해 또는 화학 분석기에 결합된 "가스 스니퍼(gas sniffer)" 장치를 사용하여 밀봉된 용기의 누설 시험하는 것과 같이 관심 대상의 가스에 민감한 검출기를 사용하는 방법에 의해 통상의 고압 실린더 등의 가스 패키지를 누설 시험하는 것은 가스 산업에서 일반적인 관례로 되어 왔다.
반도체 산업에서 고압 가스의 패키지와 연관되는 안전성 및 신뢰도의 관점에 있어서, 최근에는 가스 패키지의 안전을 현저하게 증가시키기 위해 많은 노력을 기울여 왔다. 이러한 노력으로 인해 가스가 유체 보관 및 분배 용기 내에서 물리적 흡착제 상에 흡수되어 보관되고 흡착제로부터 탈착되며 분배 조건 하에서 용기로부터 배출되는 미국 특허 제5,518,528호에 개시된 바와 같이 흡착제를 주성분으로 한 유체 저장 및 운반 시스템이 생산되었다. 이러한 시스템에 있어서, 가스는 통상적으로 약 700torr 미만의 대기압 수준보다 낮은 압력에서 저장 및 분배될 수 있다. 이러한 물리적 흡착제를 기초로 한 시스템은 ATMI, Inc.(미국 코네티컷주 단버리 소재)와 Matheson Tri-Gas, Inc.(미국 뉴저지주 파시패니 소재)에서 상표명 SDS와 SAGE로 판매하는 것을 이용할 수 있다.
보다 최근에는, 용기의 내부 체적에 유체 압력 조절기가 구비되어 있는 용기에 유체가 수용되는 안전성이 향상된 유체 저장 및 분배 시스템이 개발되었다. 이러한 구조는 유체를 고압으로 저장되도록 하는데 효과적이며, 조절기는 용기가 조절기의 설정점 미만의 하류 압력을 나타낼 때에만 용기로부터 유체를 방출하도록 작동한다. 이러한 내부적으로 배치된 조절기 시스템은 미국 특허 제6,101,816호 및 제6,089,027호에 충분히 기술되어 있고, ATMI, Inc.(미국 코네티컷주 단버리 소재)에서 상표명 VAC로 판매하고 것을 이용할 수 있다.
이러한 더 안전한 가스 패키지의 개발에도 불구하고, 이음매, 조인트 및 부속품에서 가스 누설의 발생 혹은 발생 가능성 없이 가스 패키지를 제조하는 것은 여전히 중요하다. 이를 위해, 안전하고 효율적이면서 재현 가능한 누설 시험은 압축된 가스 용기가 걸맞게 누설이 없다는 것을 입증하는데 있어서 중요하며, 시약 가스가 매우 독성이 있을 수 있고 심지어 낮은 농도 예컨대, 100만분의 1, 나아가 10억분의 1의 농도에서 치명적일 수 있는 반도체 제조 산업에서는 특히 더 중요하다.
그 결과, 당업계에서는 가스를 패키징하기 위해 사용한 용기에 누설의 존재를 결정하기 위한 시스템 및 기술을 향상시킴은 물론, 누설 없이 사용 기간의 연장을 위해 그러한 용기의 적합성을 입증하는 데에 지속적으로 노력해 왔다.
본 발명은 유체의 저장 및 분배에 사용되는 용기 혹은 사용시 누설 방지가 요구되는 기타 물품을 누설 시험하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
하나의 태양에 있어서, 본 발명은, 사용시 물품의 유체 접촉 영역에서 유체 누설 방지가 요구되는 물품을 통해 그 물품의 잠재적으로 누설이 나타날 영역으로의 유체 누설을 측정하기 위해 물품을 누설 시험하는 장치로서, 물품의 유체 접촉 영역에 의해 감금된 상태로 유지된 누설 시험 유체와, 물품의 잠재적으로 누설이 나타날 영역에서 진공 환경을 형성하도록 마련된 진공 조립체와, 물품을 통한 유체 누설을 측정하기 위해 진공 환경에서 누설 시험 유체의 존재 여부를 검출하도록 배열된 누설 검출기를 포함하는 것인 물품의 누설 시험 장치에 관한 것이다.
또 다른 태양에 있어서, 본 발명은 유체의 분배에 사용되는 용기를 누설 시험하는 장치로서, 누설 시험 유체를 유지하는 용기를 예컨대 대기압보다 높은 압력에서 수용하도록 채택된 배기 가능한 챔버와, 진공을 내부에 형성하기 위해 배기 가능한 챔버를 펌프 다운(pump-down)하도록 마련된 진공 시스템과, 배기 가능한 챔버와 유체 연통 상태로 결합되어, 진공 시스템에 의해 펌프 다운될 때 용기로부터 배기 가능한 챔버로 누설 시험 유체의 누설을 검출하도록 작동하는 누설 검출기를 포함하는 것인 용기의 누설 시험 장치에 관한 것이다.
또 다른 태양에 있어서, 본 발명은, 사용시 유체 누설 방지가 요구되는 물품을 누설 시험하는 장치로서, 누설 시험 유체를 예컨대, 대기압보다 높은 압력에서 감금하도록 구성되어 있는 물품을 수용하도록 된 배기 가능한 챔버와, 진공을 내부에 형성하기 위해 배기 가능한 챔버를 펌프 다운하도록 마련된 진공 시스템과, 배기 가능한 챔버와 유체 연통 상태로 결합되어 진공 시스템에 의해 펌프 다운될 때 물품으로부터 혹은 물품을 통해 배기 가능한 챔버로 누설 시험 유체의 누설을 검출하도록 작동하는 누설 검출기를 포함하는 것인 물품의 누설 시험 장치에 관한 것이다.
또 다른 태양에 있어서, 본 발명은, 사용시 물품의 유체 접촉 영역에서 유체 누설 방지가 요구되는 물품을 통해 그 물품의 잠재적으로 누설이 나타날 영역으로의 유체 누설을 측정하기 위해 물풀을 누설 시험하는 방법으로서, 물품의 유체 접촉 영역에 의해 감금된 상태로 누설 시험 유체를 유지하는 단계와, 물품의 잠재적으로 누설이 나타날 영역에서 진공 환경을 형성하는 단계와, 물품을 통한 유체 누설을 측정하기 위해 진공 환경에서 누설 시험 유체의 존재 여부를 검출하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 태양은 유체의 분배에 사용되는 용기를 누설 시험하는 방법으로서, 예컨대, 대기압보다 높은 압력에서 누설 시험 유체를 용기로 주입하는 단계와, 용기 내의 누설 시험 유체를 밀봉하는 단계와, 밀봉된 용기를 진공에 노출시키는 단계와, 용기로부터 누설 시험 유체의 누설을 측정하는 단계를 포함하는 것인 용기의 누설 시험 방법에 관한 것이다.
또 다른 태양에 있어서, 본 발명은 유체의 분배에 사용되는 용기를 누설 시험하는 장치로서, (ⅰ) 진공을 내부에 유지하는 용기를 수용하고 (ⅱ) 챔버 내의 용기를 에워싸는 환경에 누설 시험 유체가 존재하게 되도록 누설 시험 유체가 내부로 주입되도록 된 챔버와; 용기 내에 진공을 형성하도록 마련된 진공 시스템과; 내부에 진공을 유지하는 용기와 유체 연통 상태로 배열되고 용기로 누설 시험 유체의 누설을 검출하도록 작동하는 누설 검출기를 포함하는 것인 용기의 누설 시험 장치에 관한 것이다.
또 다른 태양에 있어서, 본 발명은 사용시 유체 누설 방지가 요구되는 물품을 누설 시험하는 장치로서, 진공을 유지하도록 구성되어 있는 물품을 수용하는 한편, 사용시 누설 방지가 요구되는 물품의 적어도 일부를 에워싸는 환경에 누설 시험 유체가 존재하게 되도록 그 내부에 누설 시험 유체가 주입되는 챔버와; 물품에 의해 유지되는 진공을 형성하도록 마련된 진공 시스템과; 물품에 의해 유지되는 진공과 유체 연통 상태로 결합되고 물품에 의해 유지되는 진공으로 누설 시험 유체의 누설을 검출하도록 작동하는 누설 검출기를 포함하는 것인 물품의 누설 시험 장치에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 태양은, 유체의 분배에 사용되는 용기를 누설 시험하는 방법으로서, 진공을 내부에 형성하기 위해 용기를 배기하는 단계와, 용기를 밀봉하는 단계와, 밀봉된 용기를 누설 시험 유체에 외부적으로 노출시키는 단계와, 용기로의 누설 시험 유체의 누설을 측정하는 단계를 포함하는 것인 용기의 누설 시험 방법에 관한 것이다.
본 발명의 다른 태양, 특징 및 실시예들은 아래의 설명과 첨부된 청구의 범위에 의해 더욱 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 누설 검출 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 누설 검출 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 복수 개의 용기의 자동화 누설 시험을 위해 채택되는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 누설 시험 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 누설 검출 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 복수 개의 용기의 자동화 누설 시험을 위해 채택되는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 누설 시험 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명은 압축 액체를 보관하는 데에 사용하는 용기, 분배할 유체를 얻기 위해 용기 내에서 휘발되는 압축된 고체 공급원 시약을 보관하는 데에 사용하는 용기뿐만 아니라 가스를 보관하는 데에 사용하는 용기들을 비롯한, 유체의 저장 및 분배에 사용하는 용기의 누설 시험용 장치와 그 시험 공정에 관한 것이다.
본 발명은 누설 시험 대상의 용기를 진공에 노출시킨 다음 진공 내에서 용기로부터의 누설을 검출함으로써 압축된 누설 시험 가스를 수용하고 있는 용기의 누설 시험 감도를 수 차수(次數), 예컨대 4차수 혹은 5차수만큼 증가할 수 있다는 것의 발견에 기초를 두고 있다. 누설 시험 공정에서 이러한 감도의 증가는 전혀 예상하지 못하였던 것이다. 더욱이, 이러한 방법에 의해 검출 가능한 가스 누설 수준은 시험할 때 일어나는 누설에 구속되지 않을 뿐만 아니라 추후의 발생하게 될 즉, 용기의 후속한 저장, 운반 및 사용 중에 누설 가능성에 구속되지 않을 만큼 매우 정확한 방식으로 용기를 검정할 수 있도록 하는 낮은 수준으로 감소한다.
본 발명의 장치와 공정은 비록 반도체 제조와 같은 산업 용례에 사용할 수 있는 타입의 유체 분배 용기를 참조하여 이후에 상세하게 기술될 것이지만, 사용시 누설 방지가 요구되는 다른 임의의 구조적인 물품 혹은 요소들의 누설 시험뿐만 아니라 압축된 생성물을 누설하기 쉬운 어떤 용기의 누설 시험에도 광범위하게 응용할 수 있다는 것으로 이해해야 한다.
더욱이, 본 발명은 또한 유체 분배 용기의 누설 시험과 검정을 위한 누설 검출기로서 헬륨 검출기의 사용과 관련하여 예시적으로 설명될 것이며, 본 발명의 광범위한 실시 영역 내에서 다른 다양한 타입의 검출기, 예컨대 관심 대상의 특정의 누설 시험 가스를 검출하기 위해 조정되는 질량 분석기, 혹은 화염 이온화 분석기, 푸리에 변환 적외선(FTIR) 검출기, 혹은 관련이 있는 누설 시험 가스에 알맞은 다른 적절한 검출기를 사용할 수 있다는 것에 주목해야 한다.
또한 본 발명은 차후의 유체 분배를 위한 화학 반응물로 채우기 이전에 누설 시험 유체를 가지고 용기의 누설을 시험하는 것과 관련하여 이하에서 설명될 것이지만, 본 발명은 관심 대상의 생성물로 용기를 채운 후 용기의 누설 시험을 실시할 수 있다는 것으로 인식될 것이다. 예컨대, 용기가 분배될 제품으로서 아르신 가스로 채워질 경우, 충전 후 누설 시험은 아르신의 검출을 위해 특수하게 조정되는 질량 분석기로 수행될 수 있다. 그 대안으로 동일한 용기의 충전 전 및 충전 후 누설 시험 양자는 용기가 충전 후 사용시에 누설 거동을 나타내지 않을 것이라는 보장 수준을 향상시키는 데에 사용될 수 있다.
유체 저장 및 분배 용기의 용례에 있어서, 본 발명은 용기의 내부 체적에 진공을 가하여 이러한 내부 체적으로의 내부-누설을 모니터하거나 그 대안으로 저장 및 분배 용기의 외부에 진공을 가하여 용기의 진공 환경으로 가스의 어떤 외부-누설을 검출하는 방식으로 용기의 누설 시험을 수행할 수 있다.
진공은 시험에 적합하면서 누설의 존재 여부를 결정하기 위해 사용되는 검출 시스템의 감도에도 알맞은 임의의 적절한 저압에서 가해질 수 있다. 통상적으로, 100torr 미만, 보다 양호하게는 50torr 미만, 더욱 양호하겐 20torr 미만, 가장 양호하게는 10torr 미만의 진공을 가하는 것이 바람직하며, 주어진 검출 시스템과 모니터된 누설 성분들에 있어서의 특정 수준은 당업계에서 쉽게 결정될 수 있다.
누설 시험 가스로서 헬륨을 사용할 때, 프랑스 파리 소재의 Alcatel Vacuum Technology사로부터 구입 가능한 Alcatel AMS 142 Helium Leak Detector가 특히 바람직한 누설 검출기이다. 저압 환경에서, 이러한 누설 검출기에 의해 10-10cc 헬륨/초까지의 누설률을 검출할 수 있다.
누설 여부를 시험하게 될 구조체에 가해지는 진공은 적절한 진공 펌프, 저온 펌프, 배기될 환경에서 화학 흡착 가스용 게터(getter)로의 노출 등에 의해 인가될 수 있다.
주어진 본 발명의 용례에 사용된 누설 검출기는 적절하게 보정(calibrated)된 소스를 사용하여 보정될 수 있다. 예컨대, 누설 시험 가스로서 헬륨을 사용하는 본 발명의 하나의 실시예에서, 10-7, 10-8 및 10-9cc 수소/초의 누설률을 제공하는 보정된 공급원을 이용할 수 있다. 그 결과로 얻은 보정은 그 다음 적절하게 보정하였을 때 예컨대, 10-7 내지 10-9cc 헬륨/초 범위에서 헬륨 누설을 검출할 수 있는 그러한 검출기 정밀도를 확보하기 위해 사용된다.
본 발명의 방법은 누설 여부에 대한 합격/불합격 기준과 다양한 종류의 물품의 채택 혹은 폐기를 확립하기 위해 사용될 수 있다. 본 발명의 하나의 실시예에서, 누설 시험은 가스 수용 용기의 목 연결부, 예컨대 분배 밸브와 밸브용 수동 액 추에이터 혹은 자동 액추에이터를 비롯하여 나사 형성된 헤드 조립체와 정합하도록 나사가 형성되어 있는 목 개구부에서 일어나는 누설의 존재 여부를 결정하기 위해 행해진다.
일실시예에서, 본 발명은 누설 시험할 용기를 배기시켜 그 용기가 진공에 견디게 하고, 용기 혹은 사용시 누설 방지를 필요로 하게 되는 용기의 일부를 누설 시험 유체로 에워싸고, 그 다음 배기된 용기로의 누설을 검출함으로써 용기의 누설 시험의 감도가 증가할 수 있다는 점에서 장점을 갖는다. 누설 시험 공정의 감도에 있어서 이러한 증가는 전혀 예기치 못한 것이다. 더욱이 이러한 방법과 관련된 장치에 의해 검출할 수 있는 가스 누설의 수준은 낮은 수준로 감소하고, 보다 일반적으로 전술한 바와 같은 용기를 검정하는 것이 가능하게 된다.
도면을 참조하면, 도 1에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 누설 검출 시스템(10)이 개략적으로 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 이 시스템(10)은 구조적인 물품(20)의 누설 시험을 하기 위해 사용된다. 물품(20)은 벽 부재(22)의 하측 가장자리에서와 벽 부재(24)의 상측 가장자리에서 서로 인접하여 각각의 벽 부재들 사이에 이음매(26)를 형성하는 벽 부재(22, 24)들을 포함한다. 벽 부재(22, 24)는 이러한 방식으로 제1 표면(38)과 제2 표면(40)을 구비하는 벽 조립체를 형성한다. 벽 조립체의 이음매(26)는 벽의 제1 표면(38) 상의 용접부(28)와 제2 표면(40) 상의 용접부(30)에 의해 고착된다.
사용시, 물품(20)의 벽 조립체는 압축 유체를 감금하도록 사용되고 누설 방지 특징을 갖게 되도록 요구된다.
물품(20)을 시험하기 위해 사용된 누설 검출 시스템(10)은 물품(20)의 제1 표면(38)과 밀봉 가능하게 맞물려 있는 것으로 도시되어 있는 압축 밀폐체(enclosure)(42)를 포함한다. 이러한 구조에 의해, 밀폐체(42)는 제1 표면(38)과 함께 폐쇄된 체적(44)을 형성한다. 누설 시험 가스 공급부(50)는 밀폐체(42)의 폐쇄된 체적(44)과 유체 연통 상태로 연결되어 누설 시험 가스 공급부(50)를 펌프(54)와 연결시키는 라인(52)에 의해 폐쇄된 체적(44)으로 누설 시험 가스를 공급하며, 그 다음 이 펌프는 그 내부에 유체 제어 밸브(58)를 포함하고 있는 라인(56) 내에서 누설 시험 가스를 폐쇄된 체적(44)으로 운반하도록 작동한다. 압축 밀폐체(42)에는 그 내부에 유체 제어 밸브(94)를 지닌 통기 라인(92)이 마련되어 있다.
누설 검출 시스템(10)은 물품(20)의 제2 표면(40)과 밀봉 가능하게 맞물려 제2 표면과 함께 폐쇄된 체적(48)을 형성하도록 도시되어 있는 진공 밀폐체(46)를 더 포함한다. 진공 밀폐체(46)의 폐쇄된 체적(48)에는 그 내부에 유체 제어 밸브(70)를 포함하고 있는 라인(68) 내에 진동 펌프(66)가 연결되어 있다. 진공 밀폐체(46)의 폐쇄된 체적(48)에 라인(78)에 의해 누설 검출기(76)가 또한 연결되어 있다. 누설 검출기(76)는 진공 밀폐체(46)의 폐쇄된 체적(48) 내에 누설 시험 가스의 존재 여부를 검출하고, 그에 반응하여 검출 결과를 그래프식으로 출력하기 위해 신호 전송 라인(80) 내의 출력을 출력 디스플레이 모니터(82)로 전송하도록 배치되어 있다.
도 1에 도시된 실시예에 따른 누설 검출 시스템은 CPU(60)를 포함하며, 이 CPU는 신호 전송 라인(86)에 의해 누설 시험 가스 공급부(50)에, 신호 전송 라 인(62)에 의해 펌프(54)에, 신호 전송 라인(64)에 의해 유체 제어 밸브(58)에, 신호 전송 라인(96)에 의해 유동 제어 밸브(94)에, 신호 전송 라인(74)에 의해 진공 펌프(66)로, 신호 전송 라인(72)에 의해 유동 제어 밸브(70)에, 그리고 신호 전송 라인(84)에 의해 누설 검출기(76)에 결합되어 있다.
도 1에 도시된 실시예에 따른 CPU(60)는 예컨대, 범용의 프로그램 가능한 컴퓨터, 마이크로프로세서, 프로그램 가능한 논리 제어기, 혹은 각각의 신호 전송 라인(86, 62, 64, 96, 72, 74, 84)에 의해 펌프(54), 누설 시험 가스 공급부(50), 유동 제어 밸브(58), 유동 제어 밸브(94), 진공 펌프(66), 유동 제어 밸브(70) 및 누설 검출기(76)와 신호 전송 관계로 결합되는 다른 프로세서 등의 임의의 적절한 타입일 수 있다. 각각의 신호 전송 라인은 CPU(60)가 사이클 타이머 프로그램에 따라 혹은 다른 방식으로 누설 시험 작동이 효율적이면서 재현 가능한 방식으로 실행되도록 그것에 결합된 부품들의 작동을 제어할 수 있게 해준다.
도 1에 도시된 시스템의 작동에 있어서, 누설 검출기는 임의의 적절한 방식으로, 예컨대 라인(78)을 보정 기준, 예컨대 누설 검출기가 참조하여 정확하게 보정할 수 있도록 제어된 정확한 누설률로 보정 가스를 방출하는 컨테이너의 누설 검출기 보정 가스의 공급원으로 연결시킴으로써 보정될 수 있다. 후속하는 누설 검출 작동을 위해 적절하게 보정되는 것을 보장하도록 2개 이상의 보정 기준을 사용할 수 있다. 또 다른 그 대안으로서, 보정 기준은 진공 밀폐체(46)의 내부 체적(48) 내에 채택될 수 있고, 밀폐체 내에 진공을 형성하도록 밀폐체가 펌핑된 후 누설 검출기는 보정 기준의 누설률을 검출하도록 작동하여 이 검출기가 정확한 추 가의 작동을 위해 조절될 수 있다.
일단 누설 검출기(76)가 보정되면, 라인(86, 62, 64, 96) 내의 신호에 의해 CPU는 누설 시험 가스 공급부(50)가 분배를 위해 개방되도록 하고, 유동 제어 밸브(58, 94)가 개방되도록 하며, 펌프(54)가 라인(52)을 통해 공급부(50)로부터 압축 챔버(42)로 그리고 압축 챔버의 정화를 위해 통기 라인(92)으로 누설 시험 가스를 펌핑하도록 해준다. 압축 챔버(42)에서 누설 시험 가스 이외의 가스를 정화시킨 후, CPU는 유동 제어 밸브(94)를 폐쇄하도록 라인(96)에 신호를 전송한다. 챔버(42)로 누설 시험 가스의 흐름은 챔버가 누설 시험 가스의 예정된 압력으로 되고 그 결과 CPU(60)가 유동 제어 밸브(58)를 차단하도록 라인(64) 내에서 신호를 전송하게 될 때까지 지속된다.
이와 동시[누설 시험 가스를 이용하여 챔버(42)를 압축하기 이전, 압축 동안 및/또는 이후]에, 진공 펌프(66)는 라인(74)을 따라 CPU(60)로부터 나온 제어 신호에 의해 작동되고 유동 제어 밸브(70)는 라인(72)을 따라 CPU(60)로부터 나온 제어 신호에 의해 개방되기 때문에 진공 챔버(46) 내의 잔류 가스는 진공 펌프의 작동에 의해 라인(68)을 따라 챔버로부터 배기되고, 진공 상태가 진공 챔버(46) 내에 진공 상태가 형성된다. 희망하는 진공 상태로 도달하자마자 진공 펌프는 CPU에 의해 차단될 수 있고 밸브(70)는 진공 챔버 내부를 진공 상태로 유지하기 위해 폐쇄될 수 있거나 혹은 그 대안으로 펌프(66)는 챔버(46) 내의 진공 압력을 소망하는 수준으로 유지하기 위해 백업 모드에서 작동될 수 있다.
진공 챔버(46) 내에 진공 상태를 형성한 상태에서, 누설 검출기는 라인(84) 을 따라 CPU(60)에서 나온 신호에 의해 작동하며, 그것에 의해 진공 챔버 분위기의 샘플링은 진공 챔버(46)의 내부 체적(48)로부터 누설 검출기(76)로 가스의 흐름(확산)에 의해 실행된다. 이것에 대응하여 누설 검출기는 라인(80)을 따라 출력 신호를 누설 시험 작동 결과의 그래프식 출력을 위해 모니터(82)로 전달한다. 누설 검출기는 또한 누설 방지가 격에 맞게 알맞게 되거나 또는 그 대안으로 이러한 누설 방지가 부족함에 따라 물품(20)을 채택 혹은 폐기하기 위해 예정된 임계치보다 높은 누설이 존재할 때를 나타내는 경고 혹은 리코더 장치를 포함하거나 또는 그것과 합체될 수 있다. 이러한 목적을 위해, 누설 검출기는 결함이 있는 물품(20)이 그것의 의도한 유체 수용 혹은 유체 감금 용례에 부적절할 수 있다는 것을 결정할 때 누설 시험을 종료하기 위해 라인(84)을 따라 CPU(60)에 신호를 출력할 수 있다.
누설 시험 결정이 행해졌을 때, CPU는 물품(20)이 해당하는 압축 및 진공 챔버로부터 맞물림이 해제될 수 있도록 예컨대, 다음의 후속 물품의 누설 평가를 위한 누설 시험을 위해 그 시스템을 준비하도록 누설 시험 시스템의 작동을 정지시키는 기능을 한다.
도 1에 도시된 바와 같이 한 시스템에 별도의 부품으로 누설 검출기와 진공 펌프를 구성하는 대신에, 진공 펌프와 누설 검출기가 일체형으로 된 단일의 누설 검출기 및 진공 펌프 조립체로 통합되도록 구성할 수 있다는 것에 주목해야 할 것이다. 더욱이, 비록 누설 시험 유체를 용기에 대기압보다 높은 압력으로 주입하는 것이 바람직하지만, 누설 시험 유체는 그 대신에 몇몇 용례에서 대기압으로 혹은 그보다 낮은 압력으로 주입될 수 있다는 것에 주목해야 한다(비록 대기압보다 낮은 어떤 압력은 누설 시험의 효과를 높이기 위해 진공 압력 수준보다 충분하게 높아야 하지만).
도 2에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 누설 검출 시스템이 개략적으로 도시되어 있다. 도시된 누설 시험 시스템(110)은 챔버 하우징(114)을 구비하는 배기 가능한 챔버(112)를 포함하며, 이 하우징은 하우징의 하단부와 상단부의 플랜지 요소들 사이에서 폐쇄된 내부 체적(116)을 에워싸고 있다. 하우징의 하단부는 상측 플랜지(124), 하측 플랜지(126) 및 이들 플랜지를 상호 연결하는 나사형 기계 파스너(128, 130)를 포함하는 플랜지 조립체에 의해 경계가 정해진다. 이러한 조립체의 상측 플랜지는 브레이징(brazing), 용접, 솔더링(soldering)될 수 있거나, 혹은 다른 방식으로 챔버 하우징(114)에 고착될 수 있으며, 플랜지 조립체를 형성하도록 이러한 조립체의 정합과 맞물림을 용이하게 하기 위해 하측 플랜지(126)와 동일한 크기로 되는 것이 유리하다.
이와 마찬가지로, 그 상측 단부에 있는 챔버 하우징(114)은 그것에 고착되어 플랜지(136)와 정합 가능하게 맞물리는 플랜지(134)를 구비하기 때문에 각각의 플랜지는 도시된 바와 같이 나사형 기계식 파스너(138, 140)에 의해 정위치에 체결될 수 있다.
상측 플랜지(134)와 하측 플랜지(136)를 포함하는 플랜지 조립체에 있어서, 상측 플랜지는 그곳에 체결된 포트 연장부(142)를 구비한다. 이 포트 연장부(142)는 도관(146)의 상보적인 플랜지와 정합 가능하게 맞물리는 플랜지에서 그 연장이 종결된다. 이러한 구조에 의해, 포트 연장부와 도관의 각 플랜지는 플랜지 조립 체(144)를 형성한다. 이러한 플랜지 조립체는 통상적인 방식으로 혹은 그렇지 않으면 예컨대, 칼라 클램프에 의해 혹은 볼트와 너트 조립체의 상호 연결에 의해 혹은 다른 적절한 방식과 같은 공지의 방식으로 기계적으로 상호 연결될 수 있다.
플랜지 조립체(144)로부터 대향하는 단부에 있는 도관(146)은 용접, 브레이징, 솔더링, 본딩(bonding) 혹은 기계식 파스너의 사용 등으로 말단 섹션(148)에 체결된다. 도관(146)의 말단 섹션(148)은 포트 연장부(152)의 상보적인 플랜지와 정합 가능하게 맞물리는 플랜지에서 그 연장이 종결되며, 이에 의해 플랜지 조립체(150)를 형성한다. 이러한 플랜지 조립체는 통상적인 방식으로 혹은 그렇지 않으면 예컨대, 칼라 클램프에 의해 혹은 볼트-너트 조립체의 상호 연결에 의해 혹은 다른 적절한 방식과 같은 공지의 방식으로 기계적으로 상호 연결될 수 있다.
포트 연장부(152)는 누설 검출기(154)와 결합되어 있다. 누설 검출기(154)는 누설 시험할 용기 내에 존재하는 누설 시험 가스에 대한 누설 검출 가능 능력을 지닌 임의의 적절한 형태일 수 있다.
누설 검출기(154)는 (ⅰ) 진공 압력 수준으로 펌프 다운하고 (ⅱ) 예정된 진공 압력을 얻자마자 장치의 누설 검출 가능 능력을 작동시키는 능력을 갖도록 구성 및 배열될 수 있다. 이러한 모드에서, 누설 검출기는 하우징의 내부 체적(116)으로부터 가스를 배기시키고 그것을 도관(146)을 통해 시스템의 주변 환경으로 배출시킴으로써 챔버 하우징(114)을 펌프 다운시키기 위해 작동될 수 있다. 챔버 하우징과 도관(146)이 예정된 압력으로 배기를 완료한 후, 누설 검출기의 검출 능력은 시험될 용기의 진공 환경에서 누설 시험 가스의 존재 여부와 관련한 출력을 검출하 고 이에 맞게 출력하기 위해 촉진된다.
그 대안으로, 챔버 하우징은 별도의 전용 진공 펌프에 의한 누설 시험을 위해 배기될 수 있으며, 적절한 진공 수준이 용기의 환경 내에 형성된 이후에, 진공 환경으로의 누설 검출기의 연통이 실행되기 때문에 그 후 검출기는 진공 환경에서 누설 시험 가스의 존재 여부의 출력을 검출하고 이에 맞는 출력을 제공할 수 있다.
전용 진공 펌프(164)를 사용하여 도 1의 시스템에서 누설 시험 방법을 실행하기 위해, 이 시스템은 챔버 하우징(114)이 진공 라인(166)에 의해 진공 펌프(164)에 흐름 유통 관계로 결합되도록 배열된다. 진공 펌프가 작동할 때, 챔버 하우징(114)의 내부 체적(116)의 가스 함량은 그것과 결합된 도관(146) 뿐만 아니라 이러한 내부 체적 내에 진공 상태를 형성하기 위해 인출된다.
이러한 구성에서 누설 검출기(154)는 챔버 하우징(114)의 펌프 다운이 선택된 압력 수준, 예컨대 하우징(114)과 도관(146) 내에서 10torr를 생성하는 지점에서 자동적으로 켜지도록 마련될 수 있다. 그 대안으로, 누설 검출기는 사이클 시간 프로그램에 따라 켜질 수 있기 때문에 진공 수준으로의 예정된 펌핑 주기 이후, 누설 검출기는 누설 시험 가스의 존재 여부와 관련한 출력을 제공하도록 작동하게 된다.
도 2에 도시된 구조에 있어서, 진공 펌프(164)는 신호 전송 라인(168)을 경유하여 중앙 처리 장치(CPU)(160)에 연결되어 있다. CPU(160)는 추가적으로 신호 전송 라인(162)에 의해 누설 검출기(154)에 결합되어 있다. CPU는 예컨대, 범용 프로그램 가능한 컴퓨터, 마이크로프로세서, 프로그램 가능한 논리 제어기 등의 임 의의 적절한 타입일 수 있다.
가스 패키지(118)는 챔버 하우징(114)의 내부 체적(116) 내에 배치되어 있는 것으로 도시되어 있다. 이러한 가스 패키지는 밸브 헤드 조립체(122)가 연결되어 있는 목 영역(120)을 구비하는 원통형 형상의 탱크를 포함한다. 밸브 헤드 조립체는 용기의 사용자에 의해 수동으로 작동되는 유동 제어 밸브를 포함할 수 있거나 혹은 그 대안으로 밸브 헤드 조립체는 그 내부에서 밸브의 개방 혹을 폐쇄를 실행하기 위해 CPU 혹은 다른 제어 장치에 의해 자동적으로 작동할 수 있는 밸브 액추에이터를 포함할 수 있다.
누설 시험용 용기는 용기로부터 누설의 존재 여부를 효과적으로 검출하기 위한 임의의 적절한 타입의 누설 검출 가스를 포함할 수 있다. 이러한 가스의 예로는 한정하려는 의도는 아니지만 수소, 산소, 헬륨, 질소, 암모니아, 아르신, 포스핀, 실란, 삼불화붕소, 삼염화붕소, 아세틸렌 및 염소를 포함한다. 따라서 용기의 누설 여부를 시험하기 위해 사용되는 누설 검출 가스는 임의의 적절한 타입일 수 있고 정상적인 의도한 용도에서 용기에 수용되는 가스 혹은 다른 물질과 동일하거나 상이할 수 있다.
도 2에 도시되고 그것을 참조하여 설명한 시스템의 작동과 관련한 하나의 실시예에 있어서, 용기(118)는 적절한 대기압보다 높은 압력, 예컨대 약 300 내지 약 2000 psig(pound per square inch gauge) 범위의 압력의 헬륨 등의 누설 검출 가스로 채워진다.
누설 시험 가스로 채워진 후 용기(118)는 하우징 챔버(114) 내에 배치된다. 진공 펌프(164)는 그 다음 예정된 압력에 도달할 때까지 챔버 하우징(114)과 도관(146)의 내부 체적(116)으로부터 가스를 인출하도록 작동된다. 그 후 즉시 누설 검출기(154)는 도관(146)을 통해 누설 검출기(154)로 유동 및/또는 확산될 때 용기로부터 가스 누설을 검출하기 위해 작동한다.
도 2에 도시된 바와 같은 본 발명의 실시에 따른 하우징 챔버(114)는 누설 시험 이전에 그 챔버로부터 대기압의 가스를 제거하기 위해 배기되기 때문에, 종래의 누설 검출 시스템을 성가시게 하였던 감도의 손실이 없게 된다. 그 결과, 누설 시험 작동의 검출 한계는 예측할 수 없을 정도로 예컨대, 누설 시험을 주변의 환경에서 대기압으로 행하였을 때 얻을 수 있는 검출 한계보다 5차수 높은 크기로 증가하는 것으로 밝혀졌다.
특정을 예로서, 주변 환경이 대기압인 상태에서, 미국 특허 제5,518,528호에 개시된 타입의 용기용으로 헬륨을 압축 가스로 사용하는 경우, 누설 검출기는 단지 약 1× 10-6 표준 대기압-cc/초["표준 대기압-cc/초"는 표준 압력 및 온도(1 대기압, 25℃) 조건에서 가스의 체적 유량을 의미하는 것으로서, 1 표준 대기압 cc/초 = 1.013 mBar-리터/초]의 정도의 수준으로 누설을 검출할 수 있다. 이와는 대조적으로, 진공 구조와 누설 검출 가스로서 헬륨을 이용하는 누설 검출기를 사용하는 본 발명의 시스템과 방법은 1× 10-11의 표준 대기압-cc/sec 만큼 낮은 누설 검출 수준을 쉽게 달성할 수 있다. 이것은 본 발명의 장치와 방법에 의한 누설 검출 시스템의 감도에서 5차수만큼 향상되었음을 나타낸다. 추가적으로, 이렇게 높은 감 도의 결과로서 본 발명의 장치와 방법은 용기가 후속한 사용에서 문제가 되는 누설을 발생시킬 정도를 확인할 수 있도록 해준다.
따라서 본 발명의 장치와 방법은 추후의 사용에서 문제가 되는 누설로 발전하기 쉬운 용기를 식별할 능력이 있는, 전조가 되는 유용성을 예기치 못하게 얻게 된다. 현재의 통상적인 누설 시험 방법에 의해 누설 시험한 용기는 가끔 그 분야에서 누설로 발전하는 것에도 불구하고 누설이 없게 되는 것을 발견하였고, 제조 설비 및/또는 가스 충전소에서 이러한 용기를 확인하고 폐기하려는 검정 확인 노력을 헛수고로 만들었다. 이러한 상황은 종래의 누설 시험에 의해 많은 누설이 검출되지 않았다는 사실에 기인한 것인데, 그 이유는 이들 누설은 종래 기술의 검출 한계 미만이지만 이러한 극히 작은 누설은 그럼에도 불구하고 진동, 열적 사이클링 (thermal cycling)등의 후속한 수송, 저장 및 설치 노력으로 인해 후속 분배를 위한 물질을 수용하고 있는 압축 용기의 공장으로부터 운반한 후 그 크기가 증가하기 때문이다.
일반적으로, 공장이나 충전소에서 누설이 1×10-8 표준 대기압-cc/초 미만인 것으로 드러난 압축 가스 실린더는 통상적으로 현장에서는 검출 가능한 누설을 나타내지 않는 것으로 알려져 왔다. 따라서 본 발명의 장치 및 방법의 검출 한계는 종래 기술의 것과 비교하여 1×10-8 표준 대기압-cc/초의 전술한 누설 수준 미만으로 실질적으로 증가하였기 때문에, 본 발명의 장치 및 방법은 이러한 "미래의 누설"을 용이하게 검출할 수 있고 이에 따라 압축 가스 서비스에 적합한 것으로 이미 검정되었던 용기에서 현장 누설 발생률을 극적으로 감소시킨다.
일반적으로, 본 발명의 방법과 장치는 종래의 누설 검출 방법보다 현저하게 낮은 검출 수준을 결정하기 위해 유익하게 사용된다. 이 기술 분야에서 현재의 누설 검출 기술은 1× 10-6 표준 대기압-cc/초의 수준 미만까지만 검출할 수 있다. 따라서 본 발명은 1×10-6 표준 대기압-cc/초의 종래의 검출 한계보다 낮은 누설 검출 가능 능력에 의해 이 분야에서 현저한 장점을 얻게 된다. 본 발명은 유체를 수용하고 있는 생산품을 허용 혹은 폐기할 것인가에 대한 합격/불합격의 누설률 기준이 검정할 특정의 물품에 알맞은 적절한 범위의 값, 예컨대 1×10-7 표준 대기압-cc/초 내지 1×10-11 표준 대기압-cc/초 범위에 속하는 값으로 되게 한다. 특정의 실시예에 있어서, 합격/불합격 값은 1×10-7 표준 대기압-cc/초 내지 1×10-9 표준 대기압-cc/초 범위의 값일 수 있다. 본 명세서에 그 전체 개시 내용이 참조로서 합체된 전술한 미국 특허 제5,518,528호, 제6,101,816호 및 제6,089,027호에 개시된 타입의 유체 분배 용기의 경우, 본 발명의 일실시예에서 적절한 합격/불합격 값은 1×10-8 표준 대기압-cc/초로서, 이 검출 값은 후속하는 수송, 보관 및/또는 사용시 누설이 발생하지 않을 것이라는 점을 양호하게 보장하는 동시에, 그러한 후속하는 수송, 보관 및/또는 사용시에 적절하게 누설이 없을 용기를 폐기시키는 것을 너무 제한하지 않을 정도의 값이다.
도 3에는 복수 개의 용기의 자동화 누설 시험을 위해 채택되는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 누설 시험 시스템이 개략적으로 도시되어 있다.
도 3에 도시된 누설 검출 시스템(200)은 복수 개의 용기의 누설 시험을 자동적으로 행할 수 있는 능력을 제공하며, 일련의 원통형 진공 챔버(216, 218, 220, 222, 224)가 그 위에 장착될 디스크 모양의 지지부(212)를 구비하는 복수 개의 용기 시험 조립체(210)를 포함한다. 이 지지부(212)는 예컨대, 트랙, 확장 가능한 기계적 아암 혹은 복수 개의 용기 시험 조립체(210)를 화살표 A로 표시된 방향을 따라 진공 하우징(250)으로 평행 이동시킬 수 있는 다른 관련한 가동 구조체(도 3에 도시 생략)를 더 포함할 수 있는 가동 구조체(214) 상에 장착된다.
진공 하우징(250)은 그 내부에 지지부(240)를 구비하는 밀폐체(238)를 포함하며, 그 지지부 상에서 복수 개의 용기 시험 조립체(210)가 가로 놓이고 이에 후속하여 진공 하우징(250)으로 그것이 평행 이동하게 된다.
진공 하우징(250)으로 평행 이동하기 이전에, 복수 개의 용기 시험 조립체(210)에는 누설 시험할 용기가 적재된다. 이러한 적재는 수동, 자동 혹은 반자동의 방식으로 수행될 수 있다.
도 3에는 용기가 원통형의 진공 챔버(218)로 삽입될 때(화살표 B로 표시된 방향으로) 용기의 목부(234)에 부착된 밸브 헤드 조립체(236)를 구비하는 용기(232)가 도시되어 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 복수 개의 용기 시험 조립체(210)는 조작자 혹은 로딩 머신(도시 생략)으로 하여금 누설 시험 유체로 압축된 용기를 대응하는 원통 형 진공 챔버 각각으로 삽입시키도록 허용하도록 회전하게 되는 회전 캐루젤(carousel) 형태로 구성되어 있다. 이러한 충전 후에 복수 개의 용기 시험 조립체(210)는 가동 구조체(214)에 의해 밀폐체(250)로 평행 이동되고, 이 밀폐체는 예컨대, 도어, 커버 혹은 밀폐체의 다른 부재의 폐쇄에 의해 밀봉된다. 이 밀폐체는 그 다음 만약 이러한 누설 검출기가 통합형 펌핑 능력을 지닐 경우 누설 검출기(264)의 진공 펌핑 능력에 의해 진공 수준으로 펌프 다운되거나 그 대안으로(혹은 추가적으로) 진공 펌프(260)에 의해 배기 라인(262)을 따라 하우징(250)에 연결된다. 이러한 실시예에서, 진공 펌프(260)는 신호 전송 라인(172)을 따라 제어 신호를 진공 펌프(260)로 전달하는 중앙 처리 장치(CPU)(170)에 의해 제어된다.
진공 펌프(260)가 하우징(250) 내에 적절한 진공 상태를 초래하기 위해 작동하였을 때, 각각의 용기를 차례차례 시험한다. 이러한 목적을 위해, 각각의 원통형 진공 챔버(216, 218, 220, 222, 224, 226)는 모든 다른 진공 챔버들이 밀봉된 상태로 유지되는 반면에 이러한 진공 챔버에서 관련한 용기의 누설 시험을 위해 개방되는 하나만 뺀 모든 원통형 챔버에서 밀봉된 상태로 유지되는 분리 가능한 커버를 구비할 수 있으며, 해당하는 용기 각각은 차례차례 하우징(250) 내의 진공에 노출되고 누설 시험을 받게 된다.
이러한 목적을 위해, 하우징(250)은 흡입 헤드(도시 생략) 혹은 각각의 진공 챔버와 선택적으로 차례차례 맞물리면서 그 내부에 용기를 진공 시험 조건에 연속되게 노출시키는 다른 구조체를 포함할 수 있다.
주어진 단일 용기를 진공에 노출시키는 동안, 누설 검출기(264)는 누설 검출 공정을 작동시키도록 전송 라인(168)을 따라 누설 검출기(264)로 전달된 제어 신호에 의한 CPU(270)에 의해 작동된다.
도 2에 도시된 바와 같이, CPU는 또한 신호 전송 라인(274)에 의해 가동 구조체(214)와 제어 가능한 관계로 결합될 수 있다.
이러한 일체로 된 제어 구조에 의해 CPU는 각각의 진동 챔버(216, 218, 220, 222, 224, 226)가 압축 용기로 채워진 후, 조립체(210)를 배기 밀폐체(250)로 평행 이동시키도록 작동할 수 있다. 일단 누설 시험될 용기의 조립체가 밀폐체(250)에 배치되면, CPU는 하우징(250)의 폐쇄와 밀봉을 작동시킨 다음, CPU가 누설 검출기(264)를 동시에 작동시켜 누설 검출기가 누설 시험할 용기로부터 나온 어떤 가스를 감지하도록 누설 시험에 적합한 진공 조건을 생성하기 위해 진공 펌프(260)가 밀폐체(250) 또는 주어진 원통형 진공 챔버와 결합된 샘플링 영역을 펌프 다운시키도록 작동시킨다.
이러한 방식으로, 도 3에 도시된 시스템은 누설 시험할 용기 상에 진공을 부여하여 높은 효율과 재현 가능한 방식으로 어떠한 누설이 있는 경우를 검출하도록 자동화된다.
도 4에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 누설 검출 시스템이 개략적으로 도시되어 있다. 도시된 누설 시험 시스템(310)은 챔버 하우징(314)을 구비하는 배기 가능한 챔버(312)를 포함하며, 이 하우징은 하우징의 하단부와 상단부의 플랜지 요소들 사이에서 폐쇄된 내부 체적(316)을 에워싸고 있다. 하우징의 하단부는 상측 플랜지(324), 하측 플랜지(326) 및 이들 플랜지를 상호 연결하는 나사형 기계 파스너(328)를 포함하는 플랜지 조립체에 의해 경계가 정해진다. 이러한 조립체의 상측 플랜지는 브레이징, 용접, 솔더링될 수 있거나, 또는 다른 방식으로 챔버 하우징(314)에 고착될 수 있고, 플랜지 조립체를 형성하도록 이러한 조립체의 정합과 맞물림을 용이하게 하기 위해 하측 플랜지(326)와 동일한 크기로 되는 것이 유리하다. 유체 분배 용기(318)는 밸브 헤드(322)가 연결되고 그 다음 용기(318)의 내부 체적이 관통하여 진공 펌핑에 의해 배기될 수 있는 누설이 없는 끼워 맞춤을 형성하기 위해 진공 헤드(317)에 결합된 목부(320)를 구비하는 챔버 하우징(314)의 내부 체적(316) 내에 포함된다.
누설 시험 유체의 공급원(364)은 그 내부에 유동 제어 밸브(369)를 포함하는 유동 라인(366)에 의해 챔버 하우징(314)에 유체 연통되어 있다. 누설 시험 유체 공급원(364)은 적절한 압력에서 누설 시험 유체를 유지하는 용기 혹은 컨테이너일 수 있기 때문에, 유체는 누설 방지 여부를 시험하게 될 용기를 에워싸는 누설 시험 유체의 환경으로 내부 체적을 체우기 위해 챔버 하우징(314)의 내부 체적(316)으로 유동할 수 있다.
그 상측 단부에 있는 챔버 하우징(314)은 그것에 고착되어 플랜지(336)와 정합 가능하게 맞물리는 플랜지(334)를 구비하기 때문에 각각의 플랜지는 도시된 바와 같이 나사형 기계식 파스너(338, 340)에 의해 정위치에 체결될 수 있다.
상측 플랜지(334)와 하측 플랜지(336)를 포함하는 플랜지 조립체에 있어서, 상측 플랜지는 그곳에 체결된 포트 연장부(342)를 구비한다. 이 포트 연장부(342)는 도관(346)의 상보적인 플랜지와 정합 가능하게 맞물리는 플랜지에서 그 연장이 종결된다. 이러한 구조에 의해, 포트 연장부와 도관의 각 플랜지는 플랜지 조립체(344)를 형성한다. 이러한 플랜지 조립체는 통상적인 방식으로 혹은 그렇지 않으면 예컨대, 칼라 클램프에 의해 혹은 볼트와 너트 조립체의 상호 연결에 의해 혹은 다른 적절한 방식과 같은 공지의 방식으로 기계적으로 상호 연결될 수 있다.
포트 연장부(342)는 플랜지(334, 336)를 통해 진공 헤드(317)와 결합되어 있고, 이 진공 헤드에 의해 챔버(312) 내의 용기(318)는 이하에 보다 상세히 설명된 바와 같이 배기될 수 있다.
플랜지 조립체(344)로부터 대향하는 단부에 있는 도관(346)은 용접, 브레이징, 솔더링, 본딩 혹은 기계식 파스너의 사용 등으로 말단 섹션(348)에 체결된다. 도관(346)의 말단 섹션(348)은 포트 연장부(352)의 상보적인 플랜지와 정합 가능하게 맞물리는 플랜지에서 그 연장이 종결되며, 이에 의해 플랜지 조립체(350)를 형성한다. 이러한 플랜지 조립체는 또한 통상적인 방식으로 혹은 그렇지 않으면 예컨대, 칼라 클램프에 의해 혹은 볼트와 너트 조립체의 상호 연결에 의해 혹은 다른 적절한 방식과 같은 공지의 방식으로 기계적으로 상호 연결될 수 있다.
포트 연장부(352)는 누설 검출기(354)와 결합되어 있다. 누설 검출기(354)는 누설 시험할 용기 내에 존재하는 누설 시험 가스에 대한 누설 검출 능력을 지닌 임의의 적절한 형태일 수 있다.
누설 검출기(354)는 (ⅰ) 진공 압력 수준으로 펌프 다운하고 (ⅱ) 예정된 진공 압력을 얻자마자 장치의 누설 검출 가능 능력을 작동시키는 능력을 갖도록 구성 및 배열될 수 있다. 이러한 모드에서, 누설 검출기는 용기의 내부 체적으로부터 가스를 배기시키고 그것을 용기 밸브 헤드(322)와, 진공 헤드에 누설 방지 상태로 결합된 진공 헤드(317)를 통해 시스템의 주변 환경으로 배출시킴으로써 용기(318)를 펌프 다운시키기 위해 작동될 수 있다. 용기와 도관(346)이 예정된 압력으로 배기를 완료하고, 충분한 체적으로 누설 시험 유체가 라인(366) 내의 공급원(364)로부터 유체 하우징(314)으로 유동한 후[밸브(369)는 개방], 누설 검출기의 검출 능력은 시험될 용기의 진공 환경에서 누설 시험 가스의 존재 여부를 검출하고 그와 관련한 출력을 확실하게 출력하도록 활성화된다.
그 대안으로, 용기는 별도의 전용 진공 펌프에 의한 누설 시험을 위해 배기될 수 있으며, 적절한 진공 수준이 용기의 내부에 형성된 이후에 용기 내부의 진공으로의 누설 검출기의 연통(communication)이 실행되기 때문에 그 후 검출기는 용기의 내부의 진공 환경에서 누설 시험 가스의 존재 여부의 출력을 검출하고 이에 상응하는 출력을 제공할 수 있다.
도 4의 시스템에서 누설 시험 방법을 실행하기 위해, 누설 시험 유체는 전술한 바와 같이 라인(366)을 따라 공급원(364)로부터 하우징(314)으로 유동한다. 진공 펌프가 작동할 때, 용기(318)의 내부 체적으로 가스 함량은 그것과 결합된 도관(346) 뿐만 아니라 이러한 내부 체적 내에 진공 상태를 형성하기 위해 인출된다.
이러한 구조에서 누설 검출기(354)는 용기 내부 체적의 펌프 다운이 선택된 압력 수준, 예컨대 용기(318)와 도관(346) 내에서 10torr를 생성하는 시점에서 자동적으로 켜지도록 구성될 수 있다. 그 대안으로, 누설 검출기는 사이클 시간 프로그램에 따라 켜질 수 있기 때문에 진공 수준으로의 예정된 펌핑 주기 이후, 누설 검출기는 용기로의 누설 시험 가스의 존재 여부와 관련한 출력을 제공하도록 작동하게 된다.
도 4에 도시된 구조에 있어서, 누설 시험 유체 공급원(364)은 신호 전송 라인(368)을 경유하여 중앙 처리 장치(CPU)(360)에 연결되어 있다. CPU(360)는 추가적으로 신호 전송 라인(362)에 의해 누설 검출기(354)에 결합되어 있다. CPU는 사이클 시간 프로그램에 따라 혹은 다른 자동화된 방식으로 누설 시험 작동을 실행하기 위해 예컨대, 범용의 프로그램 가능한 컴퓨터, 마이크로프로세서, 프로그램 가능한 논리 제어기 등의 임의의 적절한 타입일 수 있다. 예컨대, 유체 제어 밸브(169)는 유체가 누설 시험 절차의 다른 단계들에 대해 제어되거나 연속 방식으로 챔버 하우징 내부 체적(316)으로 분배되도록 공급원(364)로 전송된 제어 신호에 반응할 수 있다.
누설 시험용 용기는 용기 속으로 누설의 존재 여부를 효과적으로 검출하기 위한 임의의 적절한 타입의 누설 검출 가스에 외부적으로 노출될 수 있다. 이러한 가스의 예로는 한정하려는 의도는 아니지만 수소, 산소, 헬륨, 질소, 암모니아, 아르신, 포스핀, 실란, 삼불화붕소, 삼염화붕소, 아세틸렌 및 염소를 포함한다. 따라서 용기의 누설 여부를 시험하기 위해 사용되는 누설 검출 가스는 임의의 적절한 타입일 수 있고 정상적인 의도한 용도에서 용기에 담기게 되는 가스 혹은 다른 물질과 동일하거나 상이할 수 있다.
도 4에 도시되고 그것을 참조하여 설명한 시스템의 작동과 관련한 하나의 실시예에 있어서, 용기(318)는 적절한 대기압보다 높은 압력, 예컨대 약 300 내지 약 2000 psig 범위의 압력에서 헬륨 등의 누설 검출 가스에 노출된다.
용기(318)는 초기에 하우징 챔버(314) 내에 배치되고 용기의 밸브 헤드(322)에서 진공 헤드(317)에 결합된다. 그 다음 챔버 하우징은 공급원(364)로부터 나온 누설 시험 유체로 소망하는 정도로 채워지고, 그 다음 밸브(366)는 폐쇄된다. 누설 검출기(354)의 진공 펌프는 그 다음 예정된 압력에 도달할 때까지 용기의 내부 체적으로부터 가스를 인출하도록 작동된다. 그 후 즉시 누설 검출기(354)는 도관(346)을 통해 누설 검출기(354)로 유동 및/또는 확산될 때 용기로부터 가스 누설을 검출하기 위해 작동한다.
용기는 누설 시험 이전에 그것으로부터 대기압의 가스를 제거하기 위해 배기되기 때문에, 종래의 누설 검출 시스템을 성가시게 하였던 감도의 손실이 없게 된다. 그 결과, 누설 시험 작동의 검출 한계는 누설 시험을 주변의 환경에서 대기압으로 행하였을 때 얻을 수 있는 검출 한계보다 크게 증가한다.
본 발명의 장치 및 방법은 이러한 높은 감도로 인해 추후의 사용에서 문제가 되는 쉬운 용기를 확인할 수 있도록 해준다.
따라서 본 발명의 장치와 방법은 추후의 사용에서 문제가 되는 누설로 발전하기 쉬운 용기를 식별할 능력에 있어서, 예언적인 유용성을 예기치 못하게 얻게 된다. 현재의 통상적인 누설 시험 방법에 의해 누설 시험한 용기는 가끔 현장에서 누설로 발전하는 것에도 불구하고 누설이 없게 되는 것을 발견하였고, 제조 설비 및/또는 가스 충전소에서 이러한 용기를 확인하고 폐기하려는 검정 확인 노력을 헛수고로 만들었다. 이러한 상황은 종래의 누설 시험에 의해 많은 누설이 검출되지 않았다는 사실에 기인한 것인데, 그 이유는 이들 누설은 종래 기술의 검출 한계 미만이지만 이러한 극히 작은 누설은 그럼에도 불구하고 진동, 열적 사이클링 등의 후속한 수송, 저장 및 설치 노력으로 인해 후속 분배를 위한 물질을 수용하고 있는 압축 용기의 공장으로부터 운반한 후 그 크기가 증가하기 때문이다.
일반적으로, 공장이나 충전소에서 누설이 1× 10-8 표준 대기압-cc/초 미만인 것으로 나타나는 압축 가스 실린더는 현장에서는 검출 가능한 누설이 드러나지 않는 것으로 알려져 왔다. 따라서 본 발명의 장치 및 방법의 검출 한계는 종래 기술의 것과 비교하여 1× 10-8 표준 대기압-cc/초의 전술한 누설 수준 미만으로 실질적으로 증가하였기 때문에, 본 발명의 장치 및 방법은 이러한 "미래의 누설"을 용이하게 검출할 수 있고 이에 따라 압축 가스 서비스에 적합한 것으로 이미 검정되었던 용기에서 현장 누설 발생률을 극적으로 감소시킨다.
일반적으로, 본 발명의 방법과 장치는 종래의 누설 검출 방법보다 현저하게 낮은 검출 수준을 결정하기 위해 유익하게 사용된다. 이 기술 분야에서 현재의 누설 검출 기술은 1× 10-6 표준 대기압-cc/초의 수준 미만까지만 검출할 수 있다. 따라서 본 발명은 1×10-6 표준 대기압-cc/초의 종래의 검출 한계보다 낮은 누설 검출 가능 능력에 의해 이 분야에서 현저한 장점을 얻게 된다. 본 발명은 유체를 수용하고 있는 생산품을 허용 혹은 폐기할 것인가에 대한 합격/불합격의 누설률 기준이 검정할 특정의 물품에 알맞은 적절한 범위의 값, 예컨대 1×10-7 표준 대기압- cc/초 내지 1×10-11 표준 대기압-cc/초 범위에 속하는 값으로 되도록 한다. 특정의 실시예에 있어서, 합격/불합격 값은 1×10-7 표준 대기압-cc/초 내지 1×10-9 표준 대기압-cc/초 범위의 값일 수 있다. 본 명세서에 그 전체 개시 내용이 참조로서 합체된 전술한 미국 특허 제5,518,528호, 제6,101,816호 및 제6,089,027호에 개시된 타입의 유체 분배 용기의 경우, 본 발명의 일실시예에서 적절한 합격/불합격 값은 1×10-8 표준 대기압-cc/초로서, 이 검출 값은 후속하는 수송, 보관 및/또는 사용시 누설이 발생하지 않을 것이라는 점을 양호하게 보장하는 동시에, 그러한 후속하는 수송, 보관 및/또는 사용시에 적절하게 누설이 없을 용기를 폐기시키는 것을 너무 제한하지 않을 정도의 값이다.
도 4에 도시된 시스템의 작동에 있어서, 누설 검출기는 임의의 적절한 방식으로, 예컨대 보정 기준, 예컨대 누설 검출기가 참조하여 정확하게 보정할 수 있도록 제어된 정확한 누설률로 보정 가스를 방출하는 컨테이너의 누설 검출기 보정 가스의 공급원에 의해 보정될 수 있다. 후속하는 누설 검출 작동을 위해 적절하게 보정되는 것을 보장하도록 2개 이상의 보정 기준을 사용할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이 한 시스템에 별도의 부품으로 누설 검출기와 진공 펌프를 구성하는 대신에, 진공 펌프와 누설 검출기가 통합형으로 된 단일의 누설 검출기 및 진공 펌프 조립체로 합체되도록 구성할 수 있다는 것에 주목해야 할 것이다.
도 5에는 복수 개의 용기의 자동화 누설 시험을 위해 채택되는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 누설 시험 시스템이 개략적으로 도시되어 있다.
도 5에 도시된 누설 검출 시스템(400)은 복수 개의 용기의 누설 시험을 자동적으로 행할 수 있는 능력을 제공하며, 일련의 원통형 진공 챔버(416, 418, 420, 422, 424, 426)가 그 위에 장착될 디스크 모양의 지지부(412)를 구비하는 복수 개의 용기 시험 조립체(410)를 포함한다. 이 지지부(412)는 예컨대, 트랙, 확장 가능한 기계적 아암 혹은 복수 개의 용기 시험 조립체(410)를 화살표 A로 표시된 방향을 따라 하우징(450)으로 평행 이동시킬 수 있는 다른 관련한 가동 구조체(도 5에서 도시 생략)를 더 포함할 수 있는 가동 구조체(414) 상에 장착된다.
진공 하우징(450)은 그 내부에 지지부(440)를 구비하는 밀폐체(438)를 포함하며, 그 지지부 상에서 복수 개의 용기 시험 조립체(410)가 배치되고 이에 후속하여 진공 하우징(450)으로 그것이 평행 이동하게 된다. 상기 하우징은 또한 진공 및 누설 검출 라인(492)에 연결되어 복수 개의 용기가 펌프 라인(462)에 의해 진공 및 검출 라인(492)에 연결된 펌프의 작동에 의해 적절한 진공 수준으로 배기될 수 있도록 하는 진공 헤드(490)를 포함한다. 진공 및 검출 라인(492)은 또한 누설 검출기(464)와 관련한 누설 검출 라인(466)에 연결되어 있다.
진공 하우징(450)으로 평행 이동하기 이전에, 복수 개의 용기 시험 조립체(410)에는 누설 시험할 용기가 적재된다. 이러한 적재는 수동, 자동 혹은 반자동의 방식으로 수행될 수 있다.
도 5에는 용기가 원통형의 진공 챔버(418)로 삽입될 때(화살표 B로 표시된 방향으로) 용기의 목부(434)에 부착된 밸브 헤드 조립체(436)를 구비하는 용 기(432)가 도시되어 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 복수 개의 용기 시험 조립체(410)는 조작자 혹은 로딩 머신(도시 생략)으로 하여금 용기를 대응하는 원통형 진공 챔버 각각으로 삽입시키도록 허용하기 위해 회전하게 되는 회전 캐루젤 형태로 구성되어 있다. 이러한 충전 후에 복수 개의 용기 시험 조립체(410)는 가동 구조체(414)에 의해 밀폐체(450)로 평행 이동되고, 이 밀폐체는 예컨대, 도어, 커버 혹은 밀폐체의 다른 부재의 폐쇄에 의해 밀봉된다. 이 밀폐체는 그 다음 그 내부에 유체 제어 밸브(498)가 구비되어 있는 공급 라인(496)에 의해 밀폐체(450)에 연결될 때 그것의 공급원(494)로부터 누설 시험 가스로 채워지며, 용기는 진공 헤드(490)에 연결되고, 진공 펌프는 배기 라인(462)을 경유하여 하우징(450) 내의 진공 및 누설 검출 라인(492)에 연결된 진공 펌프(460)에 의해 용기를 진공 수준으로 펌프 다운하기 위해 작동된다. 이러한 실시예에서, 진공 펌프(460)는 신호 전송 라인(472)을 따라 제어 신호를 진공 펌프(460)로 전달하는 중앙 처리 장치(CPU)(470)에 의해 제어된다.
진공 펌프(460)가 하우징(450) 내에 적절한 진공 상태를 초래하기 위해 작동하였을 때, 각각의 용기를 각각의 원통형 진공 챔버(416, 418, 420, 422, 424, 426) 내에서 차례차례 시험한다.
주어진 단일 용기의 진공에 노출되는 동안, 누설 검출기(464)는 누설 검출 공정을 작동시키도록 전송 라인(468)을 따라 누설 검출기(464)로 전달된 제어 신호에 의한 CPU(470)에 의해 작동된다.
도 5에 도시된 바와 같이, CPU는 또한 신호 전송 라인(474)에 의해 가동 구조체(414)와 제어 가능한 관계로 결합될 수 있다.
이러한 입체로 된 제어 구조에 의해 CPU는 각각의 챔버(416, 418, 420, 422, 424, 426)가 압축 용기로 채워진 후, 조립체(410)를 배기 밀폐체(450)로 평행 이동시키도록 작동할 수 있다. 일단 누설 시험될 용기의 조립체가 밀폐체(450)에 배치되면, CPU는 하우징(450)의 폐쇄와 밀봉을 작동시키고 밀폐체는 공급원(494)로부터의 누설 시험 유체로 채워지고, 그 다음 CPU(470)는 누설 시험에 적합한 진공 조건을 생성하기 위해 밀폐체(450) 내의 용기를 펌프 다운시키도록 진공 펌프(460)를 작동시키며, 이에 후속하여 CPU는 누설 검출기가 누설 시험할 용기로부터 나온 어떤 가스를 감지하도록 누설 검출기(464)를 작동시킨다.
이러한 방식으로, 도 5에 도시된 시스템은 누설 시험할 용기 상에 진공을 부여하여 높은 효율과 재현 가능한 방식으로 어떠한 누설이 있는 경우를 검출하도록 자동화된다.
본 발명의 장치와 방법은 사용시 누설 방지를 유지해야 하는 어떤 구조체, 구조적 부재, 패키징, 용기, 유체를 담는 장치 등과 함께 사용할 수 있다는 것으로 이해 할 것이다.
본 발명의 장점과 특징은 어떠한 방식으로 본 발명의 영역을 한정하기 보다는 본 발명의 특정 응용에서 본 발명의 하나의 실시예를 예시하는 아래의 예들을 참조하여 더욱 구체적으로 설명될 것이다.
예 1:
SDS3 혹은 2.2L VAC 실린더(미국 코네티컷주 단버리 소재의 ATMI, Inc.)의 내부의 헬륨 누설 점검을 아래의 절차에 따라 행하였다.
도 2에 개략적으로 도시된 타입의 시스템을 사용한다. 누설 검출기로는 누설률과 시스템 진공을 나타내는 Alcatel ASM 142 헬륨 누설 검출기로 한다. 누설 검출기는 메인 전원 토글 스위치를 "ON" 위치로 전환시킴으로써 작동된다. 누설 검출기는 그 다음 시동 점검을 시작한 다음 자진 보정을 동적으로 수행할 것이다.
누설 검출기가 시동과 보정 절차를 완료하면, 시스템이 시험 준비가 되었다는 가청 메시지가 전해질 것이며, 설 검출기 디스플레이가 "시험 준비 완료"라로 표시할 것이다. 이 시점에서, 시험을 개시하도록 사이클 버튼을 누른다.
헬륨 누설 검출기의 내부 시험 포트는 스테인레스강 벨로우즈 라인에 의해 누설 시험 챔버에 연결된다. 누설 검출기는 누설 시험 밸브를 개방한 후 시험 챔버 내에 밀봉되어 있는 보정된 누설 기준(standard)을 이용하여 입증된 헬륨 누설률로 보정된다.
시험 챔버 플랜지를 이용하여 시험 챔버를 밀봉한 후, 챔버 보정 시험을 개시하기 위해 Alcatel ASM 142의 "사이클" 버튼을 누른다. 성공적인 시스템의 펌프 다운 이후에, 헬륨 리딩(reading)을 누설 검출기 디스플레이 상에서 관측한다. 안정된 리딩을 획득한 후, 챔버 보정 누설 시험 리딩은 정해진 입증된 보정의 5% 이내에 속하도록 결정된다. 챔버의 보정 이후, 누설 챔버를 대기압으로 통기시키도록 누설 검출기 상의 사이클 버튼을 누른다. 그 다음 챔버 상의 플랜지 볼트를 헐거워지도록 하여 플랜지를 제거한다. 그 다음, 헬륨 공인 누설 기장을 챔버로부터 제거하여 누설 밸브를 개방시킨다.
실린더 누설 시험은 그 다음 아래의 시험 절차에 따라 수행된다.
단계 1 : 시험할 실린더를 100% 초고순도 헬륨의 300 psig로 압축한다. 헬륨으로 충전된 시험할 실린더를 누설 시험 챔버로 배치하여 입구 개구 플랜지를 밀봉한다.
단계 2 : 누설 검출기 상의 "실린더" 버튼을 누름으로써 누설 시험 사이클을 개시한다. 누설 검출기는 누설 시험을 위해 충분한 진공이 도달할 때까지 누설 시험 챔버를 펌프 다운하도록 처리할 것이다.
단계 3 : 누설 검출기가 헬륨 누설 검출을 시작한 후 헬륨 신호가 안정되도록 5분을 기다린다.
단계 4 : 누설 검출기 디스플레이를 보고 누설량을 관측한다. 1.013×10-8 mbar-리터/초보다 큰 헬륨 신호를 누설이 있는 것으로 간주한다. 누설 시험 결과를 실린더 로트 트레벌러(cylinder lot traveler) 상에서 시험한 일련번호 다음에 기록한다. 만약 실린더의 누설 시험에 실패하면 그 실린더를 재시험할 수 있다. 재시험의 경우, 누설 검출기 상의 사이클 버튼을 누름으로써 챔버를 통기시키고 그 다음 이차 시험을 전과 같이 실행한다. 실린더가 두번째 시험의 누설 시험 요건을 만족시키는 것을 실패할 경우, 실린더는 폐기되고 조건에 맞는 실린더 로트로부터 제거된다.
단계 5 : 누설 점검의 완료하자마자 누설 시험 챔버는 누설 검출기 상의 "사 이클" 버튼을 누름으로써 통기된다. 실린더는 안전하게 제거될 수 있고 다른 실린더를 시험할 수 있다.
예 2:
밸브가 구비된 빈 실린더를 Alcatel ASM-142 헬륨 누설 검출기에 연결시킨다. 이 유닛은 가스가 유닛으로 주입될 때 1×10-9 cc 헬륨/초의 최소 누설률 검출 한계와 관련될 수 있는 헬륨 감도를 갖는다. 이 유닛은 공급 라인을 진공에 노출시키고 샘플을 빨아들임으로써 샘플을 얻는다. 공급 라인은 실린더에 연결되기 때문에 전체 실린더는 1×10-6 torr의 진공 용량으로 노출된다. 진공에 노출되는 동안, 헬륨 가스는 다양한 잠재적인 누설 지점 혹은 외부 밸브 상의 나사가 형성된 연결부(헬륨 가스는 시험 영역에 걸쳐 자유롭게 유동)로 제어된 방식으로 주입된다. 실린더 내의 진공은 임의의 누설 장소를 통해 헬륨을 빨아들이며 상기 유닛은 유입하는 헬륨 강도를 측정한다. 유입 강도는 누설률과 동등해질 수 있다. 밸브로 헬륨 가스 노출을 제어함으로써 특정의 누설률이 측정한 각각의 밸브 부품에 할당될 수 있다.
본 발명은 본 명세서에서 본 발명의 특정의 태양, 특징 및 예시적인 실시예를 참조하여 기술되었지만, 본 발명의 실용성은 제한되기보다는 본 발명의 분야에 종사하는 당업자들에게 제안된 바와 같이 본 명세서에 개시된 내용을 기초하여 수많은 다른 변형, 수정 및 변형례로 확장되고 그리고 그것을 포함하는 것으로 이해 되어야 한다. 이에 따라, 이하의 청구된 본 발명은 광범위하게 이러한 모든 변형, 수정 및 변형례들이 본 발명의 범주에 속하는 것으로서 간주되고 해석되어야 하는 것을 의도한다.

Claims (54)

  1. 사용시 유체 접촉 영역에서 유체 누설 방지가 요구되는 물품을 통해 그 물품의 잠재적으로 누설이 나타날 영역으로의 유체 누설을 측정하기 위해 상기 물품을 누설 시험하는 장치로서,
    물품의 유체 접촉 영역에 의해 감금된 상태로 유지된 누설 시험 유체와, 물품의 잠재적으로 누설이 나타날 영역에서 진공 환경을 형성하도록 마련된 진공 조립체와, 물품을 통한 유체 누설을 측정하기 위해 진공 환경에서 누설 시험 유체의 존재 여부를 검출하도록 마련된 누설 검출기를 포함하는 것인 물품의 누설 시험 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 진공 조립체는 배기 가능한 챔버와, 이 배기 가능한 챔버에 결합된 진공 펌프를 포함하는 것인 물품의 누설 시험 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 물품은 사용시 유체를 보유하는 유체 보유 벽을 포함하며, 상기 물품의 유체 접촉 영역은 상기 유체 보유 벽의 제1 벽 표면을 포함하며, 상기 잠재적으로 누설이 나타날 영역은 상기 유체 보유 벽의 제2 벽 표면을 포함하는 것인 물품의 누설 시험 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 물품은 유체 감금 용기를 포함하는 것인 물품의 누설 시험 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 유체 감금 용기는 상기 유체 접촉 영역의 적어도 일부로서 조인트, 이음매 및 커플링 중 하나 이상을 포함하는 것인 물품의 누설 시험 장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 누설 시험 유체는 유체 감금 용기의 내부에 있는 것인 물품의 누설 시험 장치.
  7. 제4항에 있어서, 상기 누설 시험 유체는 유체 감금 용기의 외부에 있는 것인 물품의 누설 시험 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 누설 검출기에 결합되어 누설 시험의 결과를 출력하도록 마련된 중앙 처리 장치를 더 포함하는 것인 물품의 누설 시험 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 누설 시험 유체는 수소, 산소, 헬륨, 질소, 암모니아, 아르신, 포스핀, 실란, 삼불화붕소, 삼염화붕소, 아세틸렌 및 염소로 이루어진 그룹으로부터 선택된 유체를 포함하는 것인 물품의 누설 시험 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 누설 시험 유체는 헬륨과 수소로 이루어진 그룹으로부 터 선택된 유체를 포함하는 것인 물품의 누설 시험 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 누설 시험 유체는 헬륨을 포함하는 것인 물품의 누설 시험 장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 누설 시험 유체는 수소를 포함하는 것인 물품의 누설 시험 장치.
  13. 제1항에 있어서, 상기 누설 검출기는 상기 진공 환경에서 상기 누설 시험 유체에 대해 1×10-7 내지 1× 10-11의 표준 대기압-cc/초 범위의 누설 검출 감도를 갖는 것인 물품의 누설 시험 장치.
  14. 제1항에 있어서, 상기 누설 검출기는 상기 진공 환경에서 상기 누설 시험 유체에 대해 1×10-7의 표준 대기압-cc/초 미만의 누설 검출 감도를 갖는 것인 물품의 누설 시험 장치.
  15. 제1항에 있어서, 복수 개의 물품을 동시에 누설 시험하도록 마련되어 있는 것인 물품의 누설 시험 장치.
  16. 제4항에 있어서, 복수 개의 유체 감금 용기를 동시에 누설 시험하도록 마련되어 있는 것인 물품의 누설 시험 장치.
  17. 제1항에 있어서, 상기 물품의 복수 개의 부분을 연속하여 누설 시험하도록 마련되어 있는 것인 물품의 누설 시험 장치.
  18. 유체의 분배에 사용되는 용기를 누설 시험하는 장치로서,
    누설 시험 유체로 채워진 용기를 수용하도록 된 배기 가능한 챔버와, 그 내부에 진공을 형성하기 위해 배기 가능한 챔버를 펌프 다운(pump down)하도록 마련된 진공 시스템과, 배기 가능한 챔버와 유체 연통 상태로 결합되어, 진공 시스템에 의해 펌프 다운될 때 용기로부터 배기 가능한 챔버로 누설 시험 유체의 누설을 검출하도록 작동하는 누설 검출기를 포함하는 것인 용기의 누설 시험 장치.
  19. 제18항에 있어서, 대기압보다 높은 압력에서 용기를 누설 시험 유체로 채우기 위한 충전 스테이션을 더 포함하는 것인 용기의 누설 시험 장치.
  20. 제18항에 있어서, 상기 배기 가능한 챔버는 그 챔버의 각 단부에서 플랜지 조립체에 의해 폐쇄되고, 상기 플랜지 조립체는 배기 가능한 챔버의 내부 체적으로 접근하기 위한 제거 가능한 플랜지를 포함하는 것인 용기의 누설 시험 장치.
  21. 제18항에 있어서, 배기 가능한 챔버와 누설 검출기는 그 사이에 가늘고 긴 도관에 의해 유체 연통 상태로 결합되어 있는 것인 용기의 누설 시험 장치.
  22. 제18항에 있어서, 상기 누설 검출기는 이 누설 검출기에 통합된 상기 진공 시스템을 포함하는 것인 용기의 누설 시험 장치.
  23. 제18항에 있어서, 상기 누설 검출기와 진공 시스템은 서로 별도의 부품인 것인 용기의 누설 시험 장치.
  24. 제18항에 있어서, 상기 누설 검출기는 (ⅰ) 배기 가능한 챔버를 진공 압력 수준으로 펌프 다운하고 (ⅱ) 배기 가능한 챔버에 예정된 진공 압력을 달성하였을 때에 누설 검출기의 누설 검출 능력을 작동시키도록 구성 및 배치되는 일체형 조립제로서의 진공 시스템을 포함하는 것인 용기의 누설 시험 장치.
  25. 제18항에 있어서, 진공 시스템에 의한 진공 수준까지의 예정된 펌핑 주기 이후에 누설 검출기가 누설 시험 유체의 존재 여부와 관련한 출력을 제공하도록 작동하게 되는 사이클 시간 프로그램에 따라 누설 검출기를 작동시키도록 된 중앙 처리 장치를 더 포함하는 것인 용기의 누설 시험 장치.
  26. 제18항에 있어서, 상기 중앙 처리 장치는 범용의 프로그램 가능한 컴퓨터, 마이크로프로세서 혹은 프로그램 가능한 논리 제어기를 포함하는 것인 용기의 누설 시험 장치.
  27. 제18항에 있어서, 배기 가능한 챔버 내에 누설 시험 유체를 수용하고 있는 밀봉된 용기를 더 포함하는 것인 용기의 누설 시험 장치.
  28. 제27항에 있어서, 상기 누설 시험 유체는 수소, 산소, 헬륨, 질소, 암모니아, 아르신, 포스핀, 실란, 삼불화붕소, 삼염화붕소, 아세틸렌 및 염소로 이루어진 그룹으로부터 선택된 유체를 포함하는 것인 용기의 누설 시험 장치.
  29. 제27항에 있어서, 상기 누설 시험 유체는 헬륨을 포함하는 것인 용기의 누설 시험 장치.
  30. 제27항에 있어서, 상기 용기는 300 내지 2000psig 범위의 압력의 누설 시험 유체를 수용하고 있는 것인 용기의 누설 시험 장치.
  31. 제18항에 있어서, 상기 누설 검출기는 형성된 진공 상태에서 1×10-7 내지 1×10-11 표준 대기압-cc/초 범위의 누설 검출 감도를 갖는 것인 용기의 누설 시험 장치.
  32. 제18항에 있어서, 상기 누설 검출기는 형성된 진공 상태에서 1×10-7 표준 대기압-cc/초 미만의 누설 검출 감도를 갖는 것인 용기의 누설 시험 장치.
  33. 제18항에 있어서, 복수 개의 용기의 동시에 누설 시험하도록 마련된 것인 용기의 누설 시험 장치.
  34. 제33항에 있어서, 복수 개의 용기는 복수 개의 챔버 어레이로 상기 배기 가능한 챔버를 형성하는 선택적으로 배기 가능한 챔버 내에 배치되는 것인 용기의 누설 시험 장치.
  35. 제34항에 있어서, 예정된 사이클에 따라 진공 시스템과 누설 검출기의 제어를 위해 채택된 중앙 처리 장치를 더 포함하는 것인 용기의 누설 시험 장치.
  36. 사용시 유체 누설 방지가 요구되는 물품을 누설 시험하기 위한 장치로서,
    누설 시험 유체를 감금하기 위해 구성된 물품을 수용하도록 된 배기 가능한 챔버와, 그 내부에 진공을 형성하기 위해 배기 가능한 챔버를 펌프 다운하도록 마련된 진공 시스템과, 배기 가능한 챔버와 유체 연통 상태로 결합되어, 진공 시스템에 의해 펌프 다운될 때 물품으로부터 혹은 물품을 통해 배기 가능한 챔버로 누설 시험 유체의 누설을 검출하도록 작동하는 누설 검출기를 포함하는 것인 물품의 누설 시험 장치.
  37. 유체의 분배에 사용되는 용기를 누설 시험하는 방법으로서,
    누설 시험 유체를 용기로 주입하는 단계와, 용기 내의 누설 시험 유체를 밀봉하는 단계와, 밀봉된 용기를 진공에 노출하는 단계와, 용기로부터 누설 시험 유체의 누설을 측정하는 단계를 포함하는 것인 용기의 누설 시험 방법.
  38. 사용시 물품의 유체 접촉 영역에서 유체 누설 방지가 요구되는 물품을 통해 그 물품의 잠재적으로 누설이 나타날 영역으로의 유체 누설을 측정하기 위해 상기 물품을 누설 시험하는 방법으로서,
    물품의 유체 접촉 영역에 의해 감금된 상태로 누설 시험 유체를 유지하는 단계와, 물품의 잠재적으로 누설이 나타날 영역에서 진공 환경을 형성하는 단계와, 물품을 통한 유체 누설을 측정하기 위해 진공 환경에서 누설 시험 유체의 존재 여부를 검출하는 단계를 포함하는 것인 물품의 누설 시험 방법.
  39. 제38항에 있어서, 상기 물품은 유체 공급 용기를 포함하는 것인 물품의 누설 시험 방법.
  40. 제39항에 있어서, 상기 물품의 유체 접촉 영역은 유체 공급 용기의 연결부, 이음매 및 벽 표면 중 하나 이상을 포함하는 것인 물품의 누설 시험 방법.
  41. 사용시 유체 누설 방지가 요구되는 물품을 누설 시험하는 장치로서,
    진공을 유지하도록 구성된 물품을 수용하는 한편, 사용시 누설 방지가 요구되는 물품의 적어도 일부를 에워싸는 환경에 누설 시험 유체가 존재하게 되도록 내부에 누설 시험 유체가 주입되는 챔버와; 물품에 의해 유지되는 진공을 형성하도록 마련된 진공 시스템과; 물품에 의해 유지되는 진공과 유체 연통 상태로 결합되고 물품에 의해 유지된 진공으로 누설 시험 유체의 누설을 검출하도록 작동하는 누설 검출기를 포함하는 것인 물품의 누설 시험 장치.
  42. 제41항에 있어서, 상기 물품은 용기인 것인 물품의 누설 시험 장치.
  43. 제41항에 있어서, 상기 물품은 용기 부품인 것인 물품의 누설 시험 장치.
  44. 제41항에 있어서, 상기 물품은 밸브 구조체인 것인 물품의 누설 시험 장치.
  45. 제41항에 있어서, 상기 누설 시험 유체는 수소, 산소, 헬륨, 질소, 암모니아, 아르신, 포스핀, 실란, 삼불화붕소, 삼염화붕소, 아세틸렌 및 염소로 이루어진 그룹으로부터 선택된 유체를 포함하는 것인 물품의 누설 시험 장치.
  46. 제41항에 있어서, 상기 누설 검출기는 상기 누설 시험 유체에 대해 1×10-7 내지 1×10-11 표준 대기압-cc/초 범위의 누설 검출 감도를 갖는 것인 물품의 누설 시험 장치.
  47. 제41항에 있어서, 상기 누설 검출기는 누설 시험 유체에 대해 1×10-7 표준 대기압-cc/초 미만의 누설 검출 감도를 갖는 것인 물품의 누설 시험 장치.
  48. 제41항에 있어서, 복수 개의 용기의 동시에 누설 시험하도록 마련되는 것인 물품의 누설 시험 장치.
  49. 제41항에 있어서, 복수 개의 유체 감금 용기의 동시에 누설 시험하도록 마련되는 것인 물품의 누설 시험 장치.
  50. 유체의 분배에 사용되는 용기를 누설 시험하는 장치로서,
    (ⅰ) 진공을 내부에 유지하는 용기를 수용하고 (ⅱ) 챔버 내의 용기를 에워싸는 환경에 누설 시험 유체가 존재하게 되도록 누설 시험 유체가 내부로 주입되는 챔버와; 용기 내에 진공을 형성하도록 배열된 진공 시스템과; 진공을 내부에 유지하고 있는 용기와 유체 연통 상태로 배열되고 용기로 누설 시험 유체의 누설을 검출하도록 작동하는 누설 검출기를 포함하는 것인 용기의 누설 시험 장치.
  51. 유체의 분배에 사용되는 용기를 누설 시험하는 방법으로서,
    진공을 내부에 형성하도록 용기를 배기하는 단계와, 용기를 밀봉하는 단계와, 밀봉된 용기를 누설 시험 유체에 노출하는 단계와, 용기로의 누설 시험 유체의 누설을 측정하는 단계를 포함하는 것인 용기의 누설 시험 방법.
  52. 제51항에 있어서, 상기 누설 시험 유체는 수소, 산소, 헬륨, 질소, 암모니아, 아르신, 포스핀, 실란, 삼불화붕소, 삼염화붕소, 아세틸렌 및 염소로 이루어진 그룹으로부터 선택된 유체를 포함하는 것인 용기의 누설 시험 방법.
  53. 제51항에 있어서, 상기 누설 측정 단계는 1×10-7 내지 1×10-11 표준 대기압-cc/초 범위의 누설 검출 감도에 의해 이루어지는 것인 용기의 누설 시험 방법.
  54. 제51항에 있어서, 상기 누설 측정 단계는 1×10-7 표준 대기압-cc/초 미만의 누설 검출 감도에 의해 이루어지는 것인 용기의 누설 시험 방법.
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