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技術 ヘリウムリークディテクター

出願人 株式会社アルバック
発明者 落合英二郎
出願日 1996年9月12日 (24年2ヶ月経過) 出願番号 1996-241717
公開日 1998年4月10日 (22年7ヶ月経過) 公開番号 1998-090104
状態 特許登録済
技術分野 気密性の調査・試験
主要キーワード ラジェーター 循環流入 ヘリウムガス濃度 スニッファ ヘリウム濃度 補助排気 ヘリウムリークディテクタ リークディテクター
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1998年4月10日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (4)

課題

分析感度が良くプローブ吸引力が大きいスニッファー法による漏洩探知に適したヘリウムリークディテクターを提供する。

解決手段

分析管1内を排気するターボ分子ポンプ2の排気口に接続管3を介して補助排気ポンプ4を接続し、プローブ6に接続した排気管7を流量調整バルブ8を介して該接続管へ接続したヘリウムリークディテクターに於いて、該接続管に該ターボ分子ポンプと直列に接続した第2ターボ分子ポンプ5を介在させ、該第2ターボ分子ポンプの前方の第1の接続管3aに流量調整バルブを介して該排気管を接続すると共に該第2ターボ分子ポンプの後方の第2の接続管3bに該流量調整バルブの前方の第1の排気管を接続した。補助排気ポンプにはドライポンプを使用する。

概要

背景

従来、ヘリウムリークディテクターに於いてヘリウムガスを測定する分析管は、その内部を質量分析原理に基づき10-3Pa程度の圧力に排気しなければならない。スニッファー法、すなわちヘリウムリークディテクターから延びるプローブ試験体の表面を走査し、コンプレッサー等の試験体から大気中に漏れてくるヘリウムガスを吸引する方法により該試験体の漏洩箇所探知するには、ヘリウムリークディテクターに必ず大気と真空との差圧をつくる箇所が必要で、これがないと分析管の内部が10-3Pa程度の圧力にならず漏洩探知ができない。近時はターボ分子ポンプの排気口から分析管内へヘリウムガスを逆拡散させて漏洩を探知するカウンターフローという探知手法が開発され、試験体の圧力が100Pa程度であっても探知ができるヘリウムリークディテクターが出現しているが、この種のリークディテクター分岐点が多く、そのためにヘリウムガス濃度が減少して分析管の感度が鈍りプローブによる漏洩探知には適さない不都合がある。

従来のカウンターフロー(逆拡散)式の代表的な例は図1に示す如くであり、これのプローブaは排気管bを介して掃引ポンプcに常時吸引されるように接続され、該プローブaを試験体の周囲に接近させ、該試験体から漏れるヘリウムガスを大気と共に該排気管b内へ吸入する。該排気管bの途中の分岐点Aからは流量調整バルブdを設けた分岐管iが分岐され、該分岐管iの端部はターボ分子ポンプfの排気口と補助排気ポンプgを結ぶ接続管hの途中に接続される。該流量調整バルブdの役割は、該ターボ分子ポンプfが分析管eの内部を10-3Pa程度の圧力に排気するための背圧大気圧との差圧を与えることである。

該排気管b内へ吸入されたヘリウムガスと大気の一部は、分岐点Aから流量調整バルブdを介して分岐点Bから接続管hへ流入し、補助排気ポンプgへ導かれるが、ヘリウムガスの一部のみが該分岐点Bからターボ分子ポンプf内を逆拡散して分析管eへ到達し、そこで質量分析されて検出器によりその漏れ量が検出される。

また、図2に示したものは、ダイレクトフローとも称されるもので、通常、プローブa自体が大気圧との間に10-3Pa程度の差圧を生じさせる流量調整機能を有する構成になっており、排気管bを直接に分析管eに接続してヘリウムガスと大気を導入する形式のものである。この場合、該排気管bを点線で示すように接続管hに接続してカウンターフローとすることも行われている。

概要

分析感度が良くプローブの吸引力が大きいスニッファー法による漏洩探知に適したヘリウムリークディテクターを提供する。

分析管1内を排気するターボ分子ポンプ2の排気口に接続管3を介して補助排気ポンプ4を接続し、プローブ6に接続した排気管7を流量調整バルブ8を介して該接続管へ接続したヘリウムリークディテクターに於いて、該接続管に該ターボ分子ポンプと直列に接続した第2ターボ分子ポンプ5を介在させ、該第2ターボ分子ポンプの前方の第1の接続管3aに流量調整バルブを介して該排気管を接続すると共に該第2ターボ分子ポンプの後方の第2の接続管3bに該流量調整バルブの前方の第1の排気管を接続した。補助排気ポンプにはドライポンプを使用する。

目的

本発明は、分析感度が良くプローブの吸引力が大きいスニッファー法による漏洩探知に適したヘリウムリークディテクターを提供することを目的とするものである。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

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請求項1

分析管内を排気するターボ分子ポンプの排気口に接続管を介して補助排気ポンプを接続し、プローブに接続した排気管流量調整バルブを介して該接続管へ接続したヘリウムリークディテクターに於いて、該接続管に該ターボ分子ポンプと直列に接続した第2ターボ分子ポンプを介在させ、該第2ターボ分子ポンプの前方の第1の接続管に流量調整バルブを介して該排気管を接続すると共に該第2ターボ分子ポンプの後方の第2の接続管に該流量調整バルブの前方の第1の排気管を接続したことを特徴とするヘリウムリークディテクター。

請求項2

上記補助排気ポンプはドライポンプであることを特徴とする請求項1に記載のヘリウムリークディテクター。

技術分野

0001

本発明は、冷凍機コンプレッサー自動車ラジェーター等の気密を要する機器の内部にヘリウムガス封入加圧し、その漏れの有無をプローブを使用して試験するヘリウムリークディテクターに関する。

背景技術

0002

従来、ヘリウムリークディテクターに於いてヘリウムガスを測定する分析管は、その内部を質量分析原理に基づき10-3Pa程度の圧力に排気しなければならない。スニッファー法、すなわちヘリウムリークディテクターから延びるプローブで試験体の表面を走査し、コンプレッサー等の試験体から大気中に漏れてくるヘリウムガスを吸引する方法により該試験体の漏洩箇所探知するには、ヘリウムリークディテクターに必ず大気と真空との差圧をつくる箇所が必要で、これがないと分析管の内部が10-3Pa程度の圧力にならず漏洩探知ができない。近時はターボ分子ポンプの排気口から分析管内へヘリウムガスを逆拡散させて漏洩を探知するカウンターフローという探知手法が開発され、試験体の圧力が100Pa程度であっても探知ができるヘリウムリークディテクターが出現しているが、この種のリークディテクター分岐点が多く、そのためにヘリウムガス濃度が減少して分析管の感度が鈍りプローブによる漏洩探知には適さない不都合がある。

0003

従来のカウンターフロー(逆拡散)式の代表的な例は図1に示す如くであり、これのプローブaは排気管bを介して掃引ポンプcに常時吸引されるように接続され、該プローブaを試験体の周囲に接近させ、該試験体から漏れるヘリウムガスを大気と共に該排気管b内へ吸入する。該排気管bの途中の分岐点Aからは流量調整バルブdを設けた分岐管iが分岐され、該分岐管iの端部はターボ分子ポンプfの排気口と補助排気ポンプgを結ぶ接続管hの途中に接続される。該流量調整バルブdの役割は、該ターボ分子ポンプfが分析管eの内部を10-3Pa程度の圧力に排気するための背圧大気圧との差圧を与えることである。

0004

該排気管b内へ吸入されたヘリウムガスと大気の一部は、分岐点Aから流量調整バルブdを介して分岐点Bから接続管hへ流入し、補助排気ポンプgへ導かれるが、ヘリウムガスの一部のみが該分岐点Bからターボ分子ポンプf内を逆拡散して分析管eへ到達し、そこで質量分析されて検出器によりその漏れ量が検出される。

0005

また、図2に示したものは、ダイレクトフローとも称されるもので、通常、プローブa自体が大気圧との間に10-3Pa程度の差圧を生じさせる流量調整機能を有する構成になっており、排気管bを直接に分析管eに接続してヘリウムガスと大気を導入する形式のものである。この場合、該排気管bを点線で示すように接続管hに接続してカウンターフローとすることも行われている。

発明が解決しようとする課題

0006

図1のカウンターフロー式の場合、掃引ポンプcによってプローブaの吸引力を上げられるため、漏洩探知の際に見落としが少ないという利点があるが、排気管bに吸入されたヘリウムガスは、2箇所の分岐点を通過するたびに大幅に減少し、分析管eに到達する量はわずかになり、図2のものと比較すると分析管eに於ける検出感度は2桁ほど低下する欠点がある。

0007

一方、図2の場合は、プローブaの吸引力が極めて小さいため、高濃度のヘリウムガスを分析管eへ導入できるが、プローブaを動かす速さや試験体からの距離に気を付けないと吸引力が弱いので漏洩箇所を見落としてしまう欠点がある。これらの欠点は、相反するもので、従来のヘリウムリークディテクターでは解決されていない問題点である。

0008

本発明は、分析感度が良くプローブの吸引力が大きいスニッファー法による漏洩探知に適したヘリウムリークディテクターを提供することを目的とするものである。

課題を解決するための手段

0009

本発明では、分析管内を排気するターボ分子ポンプの排気口に接続管を介して補助排気ポンプを接続し、プローブに接続した排気管を流量調整バルブを介して該接続管へ接続したヘリウムリークディテクターに於いて、該接続管に該ターボ分子ポンプと直列に接続した第2ターボ分子ポンプを介在させ、該第2ターボ分子ポンプの前方の第1の接続管に流量調整バルブを介して該排気管を接続すると共に該第2ターボ分子ポンプの後方の第2の接続管に該流量調整バルブの前方の第1の排気管を接続することにより、上記の目的を達成するようにした。該補助排気ポンプにはターボ分子ポンプの起動を妨げる不純物の発生の少ないドライポンプを使用することが好ましい。

発明を実施するための最良の形態

0010

本発明の実施の形態を図3に基づき説明すると、同図において符号1はガスを質量分析する分析管、2は該分析管1内を排気するターボ分子ポンプ、3は該ターボ分子ポンプ2の排気口に接続した接続管、4は該接続管3の後端に接続した補助排気ポンプを示す。こうした分析管1の補助排気系の配列は従来のものと同様であるが、本発明のものでは、該接続管3にもう1つの第2ターボ分子ポンプ5を介在させ、該第2ターボ分子ポンプ5の前方の第1の接続管3aにプローブ6から延びる流量調整バルブ8を備えた排気管7を接続すると共に該第2ターボ分子ポンプ5の後方の第2の接続管3bに流量調整バルブ8の前方の第1の排気管7を分岐管9を介して接続するものとし、分析管1の分析感度の向上とプローブ6の吸引力の増大が得られるようにした。

0011

これを更に説明すると、ターボ分子ポンプ2及び第2ターボ分子ポンプ5として、例えば両ポンプ2、5の掛け合わせた圧縮比が空気に対して106となるものを使用し、分岐部Xの圧力が1000Pa程度であっても分析管1内の圧力として10-3Pa付近を得ることができるようにした。一般に管路を流れる流量Qは排気速度(S)×圧力(P)で表されるから、補助排気ポンプ4の排気速度を8×10-5m3/sとすると、プローブ6の流量はおよそ8×10-2Pa・m3/sとなる。この流量は、図2の場合の補助排気ポンプgがこの排気速度である場合の100倍以上の流量になり、プローブ6の吸引力が高まるから前記した漏洩箇所の見落とし等を防ぐことができる。また、図1の分岐点A、Bのようなヘリウムガスを外部へ排除することになる分岐点は、本発明のものではY点のみであるから、排気管7内へ吸引されたヘリウムガスを高濃度の状態に維持できる。従って、本発明のものでは、プローブ6の排気速度が速く、しかも高濃度のヘリウムガスが接続管3に供給されるから分析管1へ逆拡散するヘリウムガスの量も多くなり、分析管1の感度が大きくなる。

0012

ターボ分子ポンプ2の大気に対する圧縮比を例えば10000程度に設定すれば、分岐点Yの圧力を10Pa程度にできる。排気管7に介在させた流量調整バルブ8は接続管3への導入圧力を調整するもので、第2ターボ分子ポンプ5の排気速度が例えば2×10-3m3/sであれば、該流量調整バルブ8の流量はおよそ2×10-2Pa・m3/sとなり、分岐点Yへ分岐管9から流入する流量とほぼ同じになる。排気管7内と分岐管9内のヘリウムガスの分圧は同じであるから、圧縮比の低い分岐点Xの方が感度が高いということになる。また、分岐点Yから第2ターボ分子ポンプ5を介して分岐点Xへとヘリウムガスが逆拡散するから、従来の接続管に於ける分岐点が1箇所しかなかったものに比べ、分岐点Xにおけるヘリウムガス量が多く、分析管1におけるヘリウムガスの検出量が大きくなって実質的な感度が向上する。

0013

分岐管9及び排気管7の圧力は接続管3aに比べて圧力が高く、補助排気ポンプ4から分岐管9、流量調整バルブ8を介して接続管3aへのガス循環をも生じるが、補助排気ポンプ4がオイルミスト等の汚染物質を生じるものであると、ターボ分子ポンプ2、5に汚染物質が吸入されてその起動を損なうので、該補助排気ポンプ4にはロータリポンプ等のドライポンプを使用するものとした。

0014

その作動を説明すると、ます補助排気ポンプ4を起動すると共に排気管7内が所定の圧力になったらターボ分子ポンプ2、5を起動し、ヘリウムガスを注入した試験体の周面をプローブ6で走査してスニッファー法で漏洩探査する。試験体から漏れたヘリウムガスは付近の空気と共に混合ガスとなってプローブ6から排気管7内へ導入され、一部は流量調整バルブ8を介して接続管3aに流入し、残りは分岐管9を介して補助排気ポンプ8から外部へ排出される。該プローブ6は補助排気ポンプ4に直結されているから排気速度が速く、試験体周面の広範囲の漏洩探査を行える。また、該混合ガスは、接続管3へ流入するまでの間に外部へ排除されることがないから、ヘリウムガスの濃度が高く、とりわけ分岐点Xでは分岐点Yから第2ターボ分子ポンプ5を逆拡散してヘリウムガスが流入するのみならず分岐点Yから分岐管9及び流量調整バルブ8を介してもヘリウムガスが循環流入するので、ヘリウム濃度が高まり、その結果、分析管1へ拡散するヘリウムガス量が多くなって分析管1の検出感度が高まる。排気速度が大きいため分岐点Xのヘリウムガス濃度の上昇も速く、そのため分析管1に於けるレスポンスも良好になる。更に、該流量調整バルブ8を閉じれば、ターボ分子ポンプ2、5により分析管1の圧力が短時間に低下し、クリーンアップも短時間に行える。

発明の効果

0015

以上のように本発明によるときは、逆拡散式のヘリウムリークディテクターのターボ分子ポンプの排気口と補助排気ポンプを結ぶ接続管に第2ターボ分子ポンプを介在させ、該第2ターボ分子ポンプの前方の接続管に流量調整バルブを介して該排気管を接続すると共にその後方の接続管に該流量調整バルブの前方の排気管を接続したので、分析感度が良くプローブの吸引力が大きくスニッファー法による漏洩探査に適したヘリウムリークディテクターが得られ、その構成も簡単で製作が容易になる等の効果がある。

図面の簡単な説明

0016

図1従来例の説明図
図2他の従来例の説明図
図3本発明の実施例の説明図

--

0017

1分析管、2ターボ分子ポンプ、3、3a、3b接続管、4補助排気ポンプ、5 第2ターボ分子ポンプ、6プローブ、7排気管、8流量調整バルブ、9分岐管、

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