(57)【特許請求の範囲】
【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フォアバルブを備えた接続管を介して補助排気ポンプを接続し、漏洩試験体に接続される排気管を、粗引きバルブを介して該フォアバルブと補助排気ポンプの間の接続管へ接続すると共にテストバルブを介して該ターボ分子ポンプの排気口よりも圧縮比の低い位置の中間口に接続し、補助排気ポンプは、テストバルブに於ける排気速度を粗引きバルブの排気速度よりも大きくすると共に、漏洩試験体内のガスを排気しながら分析管内の圧力を分析可能な圧力に排気できるポンプを使用し、粗引きバルブを開いて該漏洩試験体内を所定の真空に排気したのち該フォアバルブ及びテストバルブを開いて該排気管に引き出される漏洩試験体からの漏洩ガスを該テストバルブ、ターボ分子ポンプ、フォアバルブ、粗引きバルブを介して該排気管と接続管を循環させながら該分析管に於いて漏洩ガスを検出することを特徴とする漏洩探知方法。
【請求項２】
上記補助排気ポンプにドライポンプを使用することを特徴とする請求項１に記載の漏洩探知方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主としてヘリウムを使用して各種真空装置やコンプレッサー、自動車のラジェーター、コンデンサ等の気密を要する機器の漏洩探知方法と装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、図１に示すように、中空の漏洩試験体ａの漏洩探知のために、分析管ｂの排気口にターボ分子ポンプｃを接続すると共にフォアバルブｄ及び粗引きバルブｅを備えた接続管ｆを介して補助排気ポンプｇを接続し、該漏洩試験体ａの内部へ通じる排気管ｈを該フォアバルブｄと粗引きバルブｅの間の接続管ｆに接続した構成の漏洩探知装置が知られている。この装置は、粗引きバルブｅを開き、補助排気ポンプｇにより例えばヘリウムガスの雰囲気に置いた該漏洩試験体ａ内を真空計ｉに設定された圧力まで排気したのちフォアバルブｄを開にして漏洩探知を行うもので、該漏洩試験体ａに漏れがあったとき、その内部へ漏れるヘリウムガスがターボ分子ポンプｃの排気口から分析管ｂ内へと逆拡散してその漏れを分析管ｂにて検出できる。
【０００３】
また、出願人は、先に、大きな容量の漏洩試験体の逆拡散式の漏洩探知装置に於いて、漏洩探知を短時間に開始すること検出感度及び反応速度が容易で操作の簡単にするため、分子ポンプの中間の低い圧縮比が得られる位置に漏洩試験体からの配管を接続する構成のものを提案した（特開平８−１５０７８）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記逆拡散法の各漏洩探知装置では、分析管ｂにて測定できるヘリウムガスの導入量はターボ分子ポンプｃと補助排気ポンプｇの性能により決定される。すなわち、ターボ分子ポンプｃの性能である圧縮比を上げるように設計すれば、各バルブが制御する圧力を高くでき、漏洩試験体ａ内の圧力を高くして漏洩探知を行えるが、試験を行う為の圧力が高いので粗引き時間を短縮できてもその分ヘリウムガスがターボ分子ポンプｃをさかのぼって分析管ｃへ到達しにくくなり、分析管ｂにおける測定量が少なくなる。また、その圧縮比を下げると、ヘリウムガスがターボ分子ポンプｃをさかのぼりやすくなり、分析管ｂにおける測定量が多くなるが、制御する圧力が低くなる。この種の装置としては、バルブが制御する圧力が高く分析管に到達するヘリウムガスの量が多い方が好ましいが、この両方は前記のようにターボ分子ポンプｃの圧縮比を決定しても同時に満足されることがない。
【０００５】
また、補助排気ポンプｇには一般的に油回転ポンプ等のロータリーポンプが使用されているが、このポンプは圧力によって排気速度が異なってしまうという性能的特徴があり、このポンプに導入されているヘリウムガスの量が一定とすると、その圧力如何によって、ターボ分子ポンプｃをさかのぼるヘリウムガスの量とこのポンプで排気されるヘリウムガスの量の比が変化し、その結果、分析管ｂの測定値が変化して一定の測定結果が得られない問題がある。
【０００６】
更に、逆拡散法特有の問題として、分析管ｂ内に到達したヘリウムガスを掃引する程の排気速度がターボ分子ポンプｃにないため、分析管ｃのクリーンアップに長い時間が掛かること、及び、漏洩試験体ａ内に漏洩したヘリウムガスを装置内へ引き込む作用を補助排気ポンプｇに依存しているため、レスポンスが遅いという欠点がある。
【０００７】
本発明は、ターボ分子ポンプの圧縮比を低くすることなく分析管へ逆拡散するガス量を多くでき、分析管内の測定ガスのクリーンアップの時間とレスポンス時間を短縮する方法とこれに適した装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明では、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フォアバルブを備えた接続管を介して補助排気ポンプを接続し、漏洩試験体に接続される排気管を、粗引きバルブを介して該フォアバルブと補助排気ポンプの間の接続管へ接続すると共にテストバルブを介して該ターボ分子ポンプの排気口よりも圧縮比の低い位置の中間口に接続し、補助排気ポンプは、テストバルブに於ける排気速度を粗引きバルブの排気速度よりも大きくすると共に、漏洩試験体内のガスを排気しながら分析管内の圧力を分析可能な圧力に排気できるポンプを使用し、粗引きバルブを開いて該漏洩試験体内を所定の真空に排気したのち該フォアバルブ及びテストバルブを開いて該排気管に引き出される漏洩試験体からの漏洩ガスを該テストバルブ、ターボ分子ポンプ、フォアバルブ、粗引きバルブを介して該排気管と接続管を循環させながら該分析管に於いて漏洩ガスを検出することにより、上記の目的を達成するようにした。該補助排気ポンプにドライポンプを使用することが好都合であり、該補助排気ポンプには、該テストバルブに於ける排気速度を該粗引きバルブの排気速度よりも大きくすると共に該漏洩試験体内のガスを排気しながら該分析管内の圧力を分析可能な圧力に排気できるポンプが使用される。また、上記の目的は、分析管内を排気するターボ分子ポンプの排気口にフォアバルブを備えた接続管を介して補助排気ポンプを接続し、漏洩試験体に接続される排気管を、粗引きバルブを介して該フォアバルブと補助排気ポンプの間の接続管へ接続すると共にテストバルブを介して該ターボ分子ポンプの排気口よりも圧縮比の低い位置の中間口に接続し、該フォアバルブ及びテストバルブ並びに粗引きバルブを開いて該排気管に引き出される漏洩試験体からの漏洩ガスを該テストバルブ、ターボ分子ポンプ、フォアバルブ、粗引きバルブを介して該排気管と接続管を循環させながら該分析管に於いて漏洩ガスを検出する構成の装置により、適切に達成できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図２に基づき本発明の実施の形態を説明すると、同図に於いて符号１は逆拡散式の漏洩探知装置を示し、該装置１は、ヘリウム分析用の質量分析管２内を排気すべく設けられたターボ分子ポンプ３と、該ターボ分子ポンプ３の排気口３ａにフォアバルブ４を備えた接続管５を介して接続したドライポンプから成る補助排気ポンプ６と、一端が中空の漏洩試験体７にテストポート８を介して接続され且つ他端が分岐されて排気口３ａに於ける圧縮比よりも低い圧縮比が得られる該ターボ分子ポンプ３の中間口３ｂ及び該接続管５とに接続された排気管９を有する。該排気管９の中間口３ｂへ接続される分岐部９ａにはテストバルブ１０が設けられ、その接続管５へ接続される分岐部９ｂには粗引きバルブ１１が設けられる。尚、漏洩試験体７とテストポート８の接続方法は、ヘリウム雰囲気に於いた漏洩試験体７の内部をテストポート８に接続したり、或いは内部にヘリウムガスを入れた漏洩試験体７の周囲の雰囲気を採取すべくテストポート８を接続する等任意である。
【００１０】
該ターボ分子ポンプ３は、そのポンプケース１４内に交互にわずかの間隔を存して配置されたロータ１２とステータ１３から成る羽根を備えており、ポンプケース１４のその羽根列の一端と他端に対応した位置に、排気口３ａと分析管２への吸気口３ｃを形成し、その羽根列の中間の位置に中間口３ｂを形成した。該ポンプ３の圧縮比は吸気口３ｃ側から排気口３ａ側に於いて増大し、中間口３ｂに於いては排気口３ａよりも低い圧縮比が得られる。該ターボ分子ポンプ３の性能としては、テストバルブ１０を介して導入するガス圧が７０Ｐa程度でも分析管２内の圧力すなわち吸気口３ｃの圧力が１０-3Ｐa以下になるような圧縮比を持ったものである事が好ましい。該導入するガス圧の設定は、分析管２に於けるヘリウムガスの検出量をどの程度にするかという設定に依存している。
【００１１】
従来のこの種の探知装置では補助排気ポンプとして油回転ポンプが使用されているが、本発明の場合は、その漏洩探知作動において粗引きバルブ１１とテストバルブ１０とを同時に開くことがあり、このときに補助排気ポンプからターボ分子ポンプの起動等を妨げるオイル蒸気が発生しないように、該補助排気ポンプ６としてソープションポンプ等のドライポンプが使用される。ドライポンプ使用の理由は、テストバルブ１０の排気速度が粗引きバルブ１１の排気速度より高いため、油回転ポンプのようなウエットポンプでは吸気口に発生するオイルベーパー等をターボ分子ポンプ３に吸い込む危険があるからである。但し、オイルベーパーが発生しない圧力での使用が可能なときは問題ないと考えられる。１５及び１６は、排気管９のテストポート８に直接連なる部分に設けたベントバルブ及び真空計である。
【００１２】
該漏洩試験体７を漏洩探知するには、該テストポート８に漏洩試験体７を取り付け、粗引きバルブ１１を開けて補助排気ポンプ６により該漏洩試験体７内を真空計１６でモニターしながら所定の圧力にまで真空排気する。該真空計１６は所定の圧力になると信号を出力してテストバルブ１０及びフォアバルブ４を開く。これによってテストバルブ１０、フォアバルブ４及び粗引きバルブ１１を介して排気管９と接続管５を通る環状の通路が形成され、テストポート８を介して導入される漏洩試験体７から漏れてきたヘリウムガスの漏洩ガスは、この環状の通路を循環し、これによってターボ分子ポンプ３の圧縮比を高めることなくヘリウムの濃度が高まり、分析管２へ逆拡散するヘリウムガスの量を多くすることができる。ヘリウム濃度が高まる理由は、テストポート８に対するテストバルブ１０と粗引きバルブ１１の排気速度を比較すると、ターボ分子ポンプ３の中間口３ｂへ連なっているテストバルブ１０の方が排気速度が大きい。勿論、補助排気ポンプ６の吸気口の位置と比較してもテストバルブ１０の方が排気速度は大きい。そのため、テストポート８から吸入されるヘリウムガスを含むガスは、テストバルブ１０を介して中間口３ｂからターボ分子ポンプ３内へ導入されるが、吸入されたガス中のヘリウムガスの一部は逆拡散の原理に則して分析管２へ流入して質量分析される。逆拡散しなかったヘリウムガスは、接続管５のフォアバルブ４を介して流れ、その一部は補助排気ポンプ６を介して排気されるがその残りは排気管９の分岐部９ｂの粗引きバルブ１１を通って再びテストバルブ１０からターボ分子ポンプ３へと循環するため、中間口３ｂに流入するガスのヘリウムガス濃度が高められ、その結果、分析管２に逆拡散するヘリウムガスの測定量が増大するから分析管２の感度が上がる。
【００１３】
尚、この循環方式で分析管２の感度を向上させるには、補助排気ポンプ６の排気速度に依存しており、また、この循環を行うためにはテストバルブ１０の吸引口部の排気速度Ｓ1よりも粗引きバルブ１１の吸引口部の排気速度Ｓ2の方が小さいことが条件であるから、該補助排気ポンプ６には、Ｓ1＞Ｓ2が得られ且つ分析管２内が分析可能な例えば１０-3Ｐaにテストポート８からガスを導入しながら排気できる排気速度を持つものが使用される。
【００１４】
【実施例】
図２の漏洩探知装置に於いて、漏洩試験体７の代わりに2.0×１０-8Ｐa・ｍ3／ｓのヘリウムガスの校正リークをテストポート８に取り付け、質量分析管２としてヘリウム検出用に設定した分析管を設け、該分析管２にその出力を測定すべく電圧計を接続した。また、ターボ分子ポンプ３は排気速度がテストバルブの入口で３ｌ／ｓで到達圧力が１０-3Ｐa、補助排気ポンプ６は排気速度が２ｌ／ｓ、到達圧力が１Ｐaである。テストバルブ１０及びフォアバルブ４は、真空計１６が所定の圧力、この場合は分析管２が測定可能になる１０Ｐaになると開弁されるように該真空計１６に接続した。
【００１５】
まず粗引きバルブ１１を開いて補助排気ポンプ６によりテストポート８と補助排気ポンプ６を結ぶ排気管９内を校正リークからヘリウムガスを所定量流しながら排気した。真空計１６が１０Ｐaを示すとテストバルブ１０及びフォアバルブ４が開かれ、このとき分析管２に接続した電圧計の出力即ち検出感度は、図３の曲線Ａで示したようにバルブを開いてから約２秒後に約２．８Ｖの出力で一定した。
【００１６】
従来の循環させない方法との比較のために、前記の状態から粗引きバルブ１１を閉じ、テストポート８からのガスをテストバルブ１０、中間口３ａ、ターボ分子ポンプ３及びフォアバルブ４を介して補助排気ポンプ６に流したところ、電圧計には曲線Ｂで示すように、現在の最も効率のよい漏洩探知装置と同等の１．８Ｖの出力があった。このあと校正リークを止め、テストバルブ１０を閉じ、フォアバルブ４及び粗引きバルブ１１を開いて分析管２内のガスを排除するクリーンアップを行ったところ、曲線Ｃのように約７秒後には出力電圧がほぼ零になった。
【００１７】
本発明の循環方式では従来の探知方法の約５割増の出力アップ即ち分析管２の検出感度の増大が得られ、クリーンアップの時間も短くレスポンスも良好であった。
【００１８】
【発明の効果】
以上のように本発明によるときは、逆拡散式の漏洩探知方法に於いて、漏洩試験体から漏れるガスをターボ分子ポンプの中間の圧縮比が得られる中間口へテストバルブを介して導き、ターボ分子ポンプから補助排気ポンプ方向へ排出されるヘリウムガスを開かれた粗引きバルブを介して再び循環させるようにしたので、ヘリウムガスが濃縮され、ターボ分子ポンプの圧縮比を低くすることなく分析管へ逆拡散するヘリウムガスの量を多くでき、分析管のクリーンアップの時間とレスポンス時間を短縮することができ、その操作も簡単である等の効果があり、本発明の装置によれば、この方法を適切に実施できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の逆拡散式の漏洩探知装置の線図
【図２】本発明の方法の実施に使用した漏洩探知装置の線図
【図３】図２の装置を使用して本発明の方法を実施したときの分析管の検出感度の線図
【符号の説明】
２  分析管、３  ターボ分子ポンプ、３ａ  排気口、３ｂ  中間口、４  フォアバルブ、５  接続管、６  補助排気ポンプ、７  漏洩試験体、８  テストポート、９  排気管、１０  テストバルブ、１１  粗引きバルブ、
【図１】
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【図２】
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【図３】
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