(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量分析可能な圧力に分析管内を排気するターボ分子ポンプの排気口に第１の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第１の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、
前記第１の接続管に前記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、前記第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前記排気管を接続すると共に、前記第２ターボ分子ポンプの後方の第２の接続管に前記流量調整バルブの前方の第１の排気管を接続しており、
前記プローブにより吸引されたヘリウムと空気との混合ガスを外部へ排除する分岐点を前記補助排気ポンプの吸気口側の一箇所にして吸引されたヘリウムガスを高濃度状態に維持可能にすると共に、前記分析管内の前記質量分析可能な圧力を維持しつつ、前記流量調整バルブが前記第１の接続管への前記吸引されたヘリウムと空気との混合ガスの導入圧力を１０００パスカルまで調節可能と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】
前記ターボ分子ポンプと前記第２ターボ分子ポンプとの掛け合わせた圧縮比を空気に対して１０6として、前記分析管内の圧力を１０-3パスカル付近に保持可能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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍機のコンプレッサーや自動車の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を封入加圧し、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。
【０００２】
【従来の技術】
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の原理に基づき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を探知するには、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は分岐点が多く、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。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
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。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明では、質量分析可能な圧力に分析管内を排気するターボ分子ポンプの排気口に第１の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第１の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、第１の接続管に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、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排気管を接続すると共に、第２ターボ分子ポンプの後方の第２の接続管に流量調整バルブの前方の第１の排気管を接続しており、プローブにより吸引されたヘリウムと空気との混合ガスを外部へ排除する分岐点を補助排気ポンプの吸気口側の一箇所にして吸引されたヘリウムガスを高濃度状態に維持可能にすると共に、分析管内の質量分析可能な圧力を維持しつつ、流量調整バルブが第１の接続管への吸引されたヘリウムと空気との混合ガスの導入圧力を１０００パスカルまで調節可能とした構成を有している。
さらに、本発明は、上記構成に加え、ターボ分子ポンプと第２ターボ分子ポンプとの掛け合わせた圧縮比を、空気に対して１０6として、分析管内の圧力を１０-3パスカル付近に保持可能である構成を有している。
【００１０】
【発明の実施の形態】
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、３ａ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３ａ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３ａ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。
なお、図３中、３は接続管を示す。
【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３ａ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Ｘ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３ａ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４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３ａ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。
【００１５】
【発明の効果】
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】
【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
【符号の説明】
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、
【図１】
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【図２】
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【図３】
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