JP6018632B2 - 漏れ検出装置及び漏れ検出装置を用いて気密性に関して物体を検査するための方法 - Google Patents

Description

本発明は、漏れ検出装置及び漏れ検出装置を用いて気密性に関して物体を検査するための方法に関する。

公知の向流式漏れ検出装置は、例えば欧州特許第1585951 号明細書から知られているように、ターボ分子ポンプを用いて漏れ検出を行う。被試験体又は被試験体が配置される試験室が、試験ガス管を介してバッキングポンプに連結されている。更に、試験ガス管はターボ分子ポンプの２以上の中間吸気口に連結されている。バッキングポンプはターボ分子ポンプの排気口に連結されている。ターボ分子ポンプの吸気口には、試験ガス検出器が、特にはターボ分子ポンプによって排気されるチャンバ内に配置されている。このため、超高感度の試験ガス検出器を使用することが可能になる。特にはヘリウムである試験ガスの検出は、ターボ分子ポンプの主流方向に逆らってターボ分子ポンプ内を吸気口へと流れる試験ガスによって行われるため、試験ガスが試験ガス検出器によって検出され得る。

欧州特許第１５８５９５１号明細書

欧州特許第1585951 号明細書では、試験ガス管は、被試験体の大まかな検査のためにターボ分子ポンプの排気口領域に連結されている。試験ガス管がターボ分子ポンプの排気口領域に連結されているため、試験ガスの向流路、つまり戻り流路はターボ分子ポンプ内でかなり長い。試験ガス管内が低圧であるときのみ、試験ガス管はターボ分子ポンプの中間領域と連結されることができ、そのため、向流路は短くなる。些細な変化を考慮に入れずに、試験ガス管内の圧力がターボ分子ポンプの中間領域の圧力に相当する場合、試験ガスはターボ分子ポンプの中間領域に導入され得る。従って、試験ガス管が更なる中間吸気口に連結されることにより、向流路は更に短くなるが、このような連結は、後に試験ガス管内の圧力が更に下げられるときのみ可能である。向流路、つまり戻り流路は、特に被試験体の検査の始めに長いので、試験時間及び応答時間が比較的長い。

本発明の目的は、試験時間が短縮され得る漏れ検出装置及び気密性に関して物体を検査するための方法を提供することにある。

前記目的は、請求項１の特徴を有する漏れ検出装置と請求項７で定義された、漏れ検出装置を用いて気密性に関して物体を検査するための方法とによって達成される。

本発明の漏れ検出装置は、被試験体が配置された試験室を備えている。別の方法として、被試験体の直接検査を行うことができる。排気ポンプ手段は、試験室又は被試験体の排気のために、当該試験室又は被試験体に連結されている。このポンプは、試験室又は被試験体が低圧に排気され得るようにバッキングポンプを有している。試験室又は被試験体において、少なくとも、漏れ量とバックグラウンド信号との単純な相違に相当する圧力が得られる。試験ガス管は、排気ポンプ手段とは別に試験室又は被試験体に連結されている。別の方法として、試験室に２本の管を連結する必要がなくなるように、試験ガス管は、試験室又は被試験体と排気ポンプ手段との間に配置された一本の管に連結され得る。この別の方法は、被試験体に連結するのは１本の管のみでよいため、特に被試験体に直接連結している場合に効果がある。当該１本の管は、後に排気ポンプ手段につながる管と試験ガス管とに分岐する。

試験ガス管は、試験ガスポンプ手段の中間吸気口に連結されている。特に好ましい実施形態では、試験ガスポンプ手段は、ターボ分子ポンプであり、場合によっては、ホルベック（Holweck）段が組み合わさったターボ分子ポンプである。低圧を実現するために、ターボ分子ポンプの排気口又はホルベック段は、バッキングポンプに連結されている。試験ガスポンプ手段の主吸気口、特にターボ分子ポンプの主吸気口は、試験ガス検出器に連結されている。試験ガスの検出は、対向流の原理によって実行される。つまり、試験ガスは、中間吸気口に流れ込み、主搬送路に沿って試験ガスポンプ手段の排気口へと送られる。小部分の試験ガスは、向流路に沿って中間吸気口から主吸気口へ主搬送方向と反対方向に流れることで、試験ガス検出器によって検出され得る。

本発明によれば、試験ガス室を有するバルブ手段は、試験ガス管に配置されている。従って、試験室又は試験室にある被試験体から来る試験ガスをバッファすることができる。その後、バッファされた試験ガスは、中間吸気口を介して試験ガスポンプ手段に供給され、向流路に沿って試験ガス検出器に流れる。排気ポンプ手段と独立して試験ガスポンプ手段が操作されることが、本発明の本質的な利点である。従って、試験室自体を低圧にする必要がない場合であっても試験ガスポンプ手段を比較的低圧にすることができる。試験ガスポンプ手段の領域が低圧となることにより、試験ガスポンプ手段の主吸気口の近くに中間吸気口を配置することができ、向流路が短くなる。このことは、試験時間の大幅な短縮をもたらす。特に、試験ガス室の容積が、試験室又は被試験体の容積と比べて十分に小さいことにより可能となる。試験ガス室内の試験ガスは、試験ガスポンプ手段、特にはターボ分子ポンプの機能性に影響を与えることがない状態で試験ガスポンプ手段内の圧力よりも十分に高い圧力で存在し得る。少量の試験ガスが中間吸気口を介して試験ガスポンプ手段に供給されるためである。

第１の好ましい実施形態では、バルブ手段は、試験ガス室が間に配置された２つのバルブを有する。試験ガス又は被試験体からの試験ガスで試験ガス室を満たすために、流れ方向における試験ガス室の上流に配置された第１バルブが開かれ、試験ガスが試験ガス室に流れ込む。時間的に後の段階で、試験ガスポンプ手段の領域の圧力に基づいて第２バルブが開かれ、少量の試験ガスが試験ガス室から試験ガスポンプ手段の中間吸気口に流れる。従って気密性検査の最初に、少量の試験ガスは、既に超低圧に排気された試験ガスポンプ手段に供給され得る。そのため、中間吸気口から試験ガス検出器までの間に短い向流路が実現され得る。

この検査の間、排気ポンプ手段は、試験室又は被試験体の圧力を更に下げるために用いられ得る。その後、試験ガス室に試験ガスが流れるように、第２バルブが閉じられている間に再度第１バルブが開くことによって、別の試験ガスが試験室又は被試験体から引き込まれる。その後、試験ガスが試験ガスポンプ手段に流れることによって試験ガス検出器に流れるように、第１バルブが閉じられ第２バルブが再度開かれる。従って、簡単な方法で段階的に被試験体の気密性検査を行うことができる。本発明の他の利点は、ごく少量の試験ガスが試験ガスポンプ手段に供給されるだけであり、そのことによって、漏れがある場合に、次の対象を検査する前にごく少量の試験ガスを試験ガスポンプ手段から取り除けばよいだけである。本発明の漏れ検出装置においては、非常に短い時間で次の対象を検査する準備が整う。

好ましい実施形態においてバルブ手段は制御手段に連結されている。２つの別個のバルブを有するバルブ手段における第１の好ましい実施形態では、制御手段は２つのバルブを適切に制御するために用いられ、試験ガス室に試験ガスを供給するために第１バルブが開かれ、かつ第２バルブが閉じられる。同様に、試験ガスポンプ手段に試験ガスを供給するために、第２バルブが閉じられ、かつ第１バルブが閉じられる。従って、当該制御により、いかなるときも第１及び第２バルブが共に開くことのないようにしてある。両方のバルブが開くと、比較的高い圧力を有する可能性のある試験室又は被試験体から試験ガスポンプ手段の中間吸気口に大量の試験ガスが流れ込んでしまう。そうすれば、試験ガスポンプ手段、特にはターボ分子ポンプに損傷を与える虞がある。

更に、好ましくは、制御手段は第１バルブが閉じられている場合にのみ第２バルブが閉じられるようにしてある。

本発明の更に好ましい実施形態では、バルブ手段は試験ガス室が一体化された一のバルブを有する。このバルブは、一種のダブルピストンを動かすことによって、当該バルブの入口又は出口を開閉できるように設計され得る。また好ましくは、このバルブは、２つのバルブを有するバルブ手段の第１バルブ及び第２バルブの開閉と同様にダブルピストンの移動を行う制御手段によって制御される。

更に、本発明は、漏れ検出装置を用いて気密性に関して物体を検査する方法について言及しており、特に好ましい実施形態においては、上述の漏れ検出装置が当該方法の実行に用いられる。本発明の方法によって、試験ガスは試験室又は直接被試験体から試験ガス室に引き込まれる。その後、試験ガス室と、試験室又は被試験体との連結が遮断される。その後、引き込まれた試験ガスは、試験ガス室から試験ガスポンプ手段に供給される。試験ガスポンプ手段は、試験ガス検出器を有するか、試験ガス検出器に接続され、対向流の原理によって試験ガスの検出を行う。試験ガスの検出のために、試験ガスは好ましくは、中間吸気口を介して試験ガスポンプ手段に供給され、試験ガスポンプ手段、特にはターボ分子ポンプの排気口へ向けて主流方向へ送り込まれる。試験ガスの一部は、試験ガス検出器が主吸気口の領域に配置された試験ガスポンプ手段の中間吸気口から主排気口へ向かう主流方向と反対に、向流路に沿って流れる。本発明の方法もまた、本発明の漏れ検出装置において示された利点を有する。

好ましくは、試験ガスポンプ手段、特には当該試験ガスポンプ手段の中間吸気口の領域において所定の圧力レベルに到達したときにのみ、試験ガスは試験ガス室から引き込まれる。特には、試験ガスは試験室又は直接被試験体から異なる時間に連続的に引き込まれ、試験ガス室に供給される。本発明の漏れ検出装置によって、試験ガス室からの試験ガスは、それ相応に低圧で中間吸気口に供給される。従って、短い向流路及び試験時間が実現される。

試験室又は被試験体は、好ましくは、試験ガスポンプ手段から少なくとも機能的かつ機械的に独立した排気ポンプ手段によって排気される。排気ポンプ手段及び試験ガスポンプ手段は、制御技術の面で制御手段によってのみ連結されている。

以下は、好ましい実施形態及び添付図面に関する本発明の詳細な説明である。

本発明の漏れ検出装置の種々の好ましい実施形態の概略図である。 本発明の漏れ検出装置の種々の好ましい実施形態の概略図である。 本発明の漏れ検出装置の種々の好ましい実施形態の概略図である。

気密性に関する被試験体は試験室１０に配置されている。試験室１０は、排気管１２を介してポンプ１４に連結されている。被試験体が配された排気室１０を設ける代わりに当該被試験体から直ちに及び直接に排気することも可能である。制御可能な排気バルブ１６は、排気管１２に配置されている。気密性を検査するために、試験室１０又は被試験体は、試験ガス管２０を介して試験ガスポンプ手段１８に連結されている。別の方法として、破線２２で図示されたように、試験ガス管２０は、流れ方向における排気バルブ１６の下流の位置で排気管１２に接続されていてもよい。

試験ガス管２０は、試験ガスポンプ手段１８のポンプ２６における中間吸気口２４に連結され、本実施形態では試験ガス管２０は、ターボ分子ポンプとして示されている。試験ガス検出器３０は、ターボ分子ポンプの主吸気口２８に連結されている。ターボ分子ポンプの排気口３２は、バルブ３４を介してバッキングポンプ３６に連結されている。

本発明によれば、バルブ手段３８は、試験ガス管２０に配置されている。図１に示された第１の実施形態において、バルブ手段は、制御可能な第１バルブ４０と、流れ方向において第１バルブ４０の下流に配された制御可能な第２バルブ４２とを有する。試験ガス室４４は、２つのバルブ４０及び４２の間に設けられている。２つの制御可能なバルブ４０及び４２と、試験ガス検出器３０とは、共に制御手段４６に連結されている。更に、圧力計測手段４８は、制御手段４６から試験ガス検出器３０への連結管に配置され得る。また更に、排気バルブ１６の制御は制御手段４６によって行うことができる。

更に、キャリブレーション手段３７は、試験ガス管２０に配置され、好ましくは中間吸気口２４のすぐ上流に配置されている。

被試験体の気密性を検査するために、試験ガスポンプ手段１８を用いて、試験ガス検出器３０の領域を超低圧とする。同様に、例示されている実施形態では、排気ポンプ手段１４は、検査の初め、即ち大まかな漏れ検出の間、高圧を行き渡らせることによって、試験室１０から又は直接被試験体から排気させるために用いられる。次いで、大まかな漏れ検出のために、バルブ４０は、少量の試験ガスが試験ガス室４４に流れるように開かれる。その後、バルブ４０は閉じられ、バルブ４２が開かれる。試験ガスは、試験ガス室４４から中間吸気口２４を通って、ターボ分子ポンプ２６へ流れる。ターボ分子ポンプ２６及びバッキングポンプ３６は、試験ガスを排気口５０方へ主流路に沿って送り込む。対向流の原理によって、少量の試験ガスは、主流路、つまり主流方向と反対側の、ターボ分子ポンプの中間吸気口２４から主吸気口２８の方向に流れ、その後試験ガス検出器３０に到達する。例えば、試験ガス検出器がヘリウムのような試験ガスを検出すると、大まかな検査は被試験体が漏れ穴を有するという結果になるため、対応する信号が生成され、検査が終了する。

この大まかな検査の段階で試験ガス検出器３０が試験ガスを依然検出していない場合、試験ガスポンプ手段１８は、初期の低圧に戻される。同時に、試験室１０又は被試験体の圧力も低下し、この段階で到達している低圧になる。検査の次の段階では、まず、試験ガス室４４にガスが流れ込むようにバルブ４０が再度開かれる。次いで、上述のように、ターボ分子ポンプ２６を通って試験ガス検出器３０に試験ガス室４４にあるガスを送るために、前のようにバルブ４０が閉じられ、バルブ４２が開かれる。初めの方法の段階によって、試験ガス検出器３０は、漏れを検出した場合に再度、検出及び対応する信号の出力を行う。

その後、この手順は、より細かく気密性を検査できるように試験室１０の圧力を低下させながら数回繰り返され得る。

常にごく少量の試験ガス、即ち試験ガス室４４の体積分の試験ガスが試験ガスポンプ手段１８によって送り込まれるだけでよいことが、本発明の漏れ検出装置の本質的な利点である。これは、試験ガスが超低圧レベルの状態で主吸気口２８の近くに配置された中間吸気口２４に導入され得るという利点を有する。また、これは、試験ガスが試験ガス検出器３０に入るまでに通らなければならない向流路が短くなり、素早い検出が実行され得るという利点を有する。更に、先の検査中に漏れが検出された場合、新しい対象を検査する前には、常に、試験ガスポンプ手段１８を清掃する必要がある。システムに存在するヘリウムは完全に除去されなければならない。本発明によれば、少量の試験ガスのみがシステムに供給されるため、対応する清掃がかなり迅速に実行され得る。これは、漏れ検出装置の経済性の著しい向上を示す。

以下に示す実施形態（図２及び図３）では、同様の構成は同一の参照番号によって特定されている。

図２で示された実施形態は、図１に示された実施形態とバルブ手段３８の設計が単に異なるだけである。この実施形態では、バルブ手段３８は、一体化された試験ガス室を有するバルブとして構成された単一のバルブ５２を備える。バルブ５２は、入口５４と出口５６とを有する。バルブの入口が開いたとき、試験ガスは試験ガス管２２を通って一体化された試験ガス室４４に流れ込む。試験ガス室４４に存在するガスは、入口５４が閉じられた後、出口５６からバルブの外に出ることができ、上述のように試験ガスポンプ手段１８に到達する。バルブ５２は、ダブルピストン４５の移動によって開閉される。このことは、バネ４７及び対応して制御されるソレノイド４９によって行われる。

被試験体の気密性検査は図１を参照して示された検査と同様に行われる。

図３に示された実施形態は、図２における実施形態とほぼ同様であり、容積が統合されたバルブ５２を同様に備える。唯一の違いは、排気管１２が、試験室１０の排気のために試験ガスポンプ手段１８のバッキングポンプ３６に接続されていることである。そのためバッキングポンプ３６は、試験室１０又は被試験体の排気のための排気ポンプ手段として機能する。図１及び図２の実施形態に示されたポンプ１４は、省くことができる。

言うまでもなく、図１に示されたバルブ手段３８は、図３の実施形態にも適用可能である。

Claims (10)

1. 排気のための排気ポンプ手段に連結された試験室及び／又は被試験体と、
   前記試験室及び／又は被試験体、並びに試験ガスポンプ手段の中間吸気口に連結された試験ガス管と、
   前記試験ガスポンプ手段の主吸気口に配置された試験ガス検出器と
   を備え、
   前記試験ガスポンプ手段は少なくとも１つのロータ要素を有し、主流路が前記少なくとも１つのロータ要素に沿って前記主吸気口から排気口に亘って画定されており、向流路が前記中間吸気口から前記主吸気口に延びており、
   前記試験ガス管に配置され、前記試験室又は被試験体から引き込まれて試験ガスポンプ手段に供給される試験ガスをバッファするための試験ガス室を有するバルブ手段を備え、
   前記試験ガス室の容積は、前記試験室及び／又は被試験体の容積より小さいこと
   を特徴とする漏れ検出装置。
2. 前記バルブ手段は、流れ方向における前記試験ガス室の上流側の第１バルブと、流れ方向における前記試験ガス室の下流側の第２バルブとを有すること
   を特徴とする請求項１に記載の漏れ検出装置。
3. 前記バルブ手段は、前記試験室及び／又は被試験体から試験ガスを引き込むために前記第１バルブを開き、試験ガスポンプ手段に前記試験ガスを供給するために前記第２バルブを開く制御手段に連結されていること
   を特徴とする請求項１又は２に記載の漏れ検出装置。
4. 前記制御手段は、前記第１バルブが閉じられている場合にのみ前記第２バルブが開くようにしてあること
   を特徴とする請求項３に記載の漏れ検出装置。
5. 前記バルブ手段は、一体化された試験ガス室を有する一のバルブを有すること
   を特徴とする請求項１に記載の漏れ検出装置。
6. ダブルピストンを移動させることによって、前記一のバルブの入口又は出口が夫々開閉可能にされていること
   を特徴とする請求項５に記載の漏れ検出装置。
7. 漏れ検出装置、特には請求項１から６までの何れか一つに記載の漏れ検出装置を用いて気密性に関して物体を検査するための方法であって、
   試験ガスが、試験室及び／又は被試験体から試験ガス室に引き込まれ、
   試験ガス室と試験室又は被試験体との間の連結が遮断され、
   引き込まれた試験ガスは、前記試験ガス室から前記試験ガスポンプ手段へ供給され、対向流の原理に従う計測のために、前記試験ガスは、中間吸気口を介して供給され、部分的に主流路に逆らい、試験ガス検出器が配置された試験ガスポンプ手段の主吸気口に流れること
   を特徴とする方法。
8. 前記試験ガスは、前記試験ガスポンプ手段における所定の圧力レベルが到達されるときにのみ、前記試験ガス室から前記試験ガスポンプ手段に供給されること
   を特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 試験ガスは、異なる圧力レベルで連続的に、前記試験室及び／又は被試験体から引き込まれ、前記試験ガスポンプ手段に供給されること
   を特徴とする請求項７に記載の方法。
10. 前記試験室及び／又は被試験体は、前記試験ガスポンプ手段とは独立して排気ポンプ手段によって排気されること
    を特徴とする請求項７から９までの何れか一つに記載の方法。

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