JPH0875590A - 漏洩試験装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 被試験体である真空容器の状態の変化に応じ
て漏洩試験を行うことができる漏洩試験装置及び方法を
提供する。 【構成】 被試験体である真空容器１とヘリウム漏れ検
出器３とを接続する管路５に、真空容器１内を操業真空
度に維持するための流量調節手段４を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、漏洩試験装置及び方法
に関し、詳しくは、薄膜形成用ＣＶＤ装置や真空加熱炉
等の真空容器における漏洩箇所の検出と、漏洩量を測定
する装置及び方法であって、特に、前記真空容器の稼働
操業時の真空（負圧）度における漏洩箇所を真空吹付法
により検出する漏洩試験装置及び方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】真空容器の漏洩箇所を検出する方法とし
て一般に用いられている方法には、真空吹付法（スプレ
ー法），真空外覆法（真空フード法），真空積分法，吸
込法（スニッファ法），加圧積分法，吸盤法（サクショ
ンカップ法），真空容器法（ベルジャー法），浸漬法
（ポンピング法）等があり、これらは、日本工業規格
（ＪＩＳ Ｚ２３３１）に「ヘリウム漏れ試験方法」と
して記載されている。

【０００３】これらの試験方法の中で、被試験体である
真空容器を真空状態に維持し、ヘリウム漏れ検出器（ヘ
リウムリーク検出器）を管路で接続してサンプルガスを
吸引しつつ、真空容器の外側からヘリウムガスを吹付
け、漏洩部分から真空容器内に侵入するヘリウムガスを
ヘリウム漏れ検出器で検出して漏洩箇所を特定するスプ
レー法は、漏洩位置が特定でき、非常に小さいリーク量
（１×１０¹⁰Ｐａ・ｍ³・Ｓ^-1）まで検出できるととも
に、漏洩量が定量できるなどの利点があるため、比較的
広く採用されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記スプレー
法は、被試験体である真空容器内の真空度を、該真空容
器を使用する最高真空度に維持した状態、あるいは通常
操作における真空度を維持した状態で漏洩試験を行うも
のであり、真空度を種々変更して操業する真空容器にお
ける種々の真空度での漏洩の検出に対しては考慮されて
いなかった。

【０００５】例えば、ステンレススチール等の金属材料
を真空加熱処理する真空加熱炉では、加熱処理後の金属
材料を急冷する場合に、真空状態を維持しながら炉内に
ガスを導入して強制冷却することが行われている。この
ような場合、真空容器である真空加熱炉内の温度及び真
空度が変化するため、各部に設けられたパッキングやそ
の他の構成部材の性質や状態によって、特定の条件下で
漏洩を生じたり、漏洩量が変化したりすることがあっ
た。

【０００６】すなわち、扉や蓋等は、高真空時には外部
から大気圧で押されるため、扉や蓋と本体部とが強い力
で圧着した状態になり、また、両者の間にパッキングを
設けている場合は、パッキングが強く挟み込まれた状態
になるので、この状態では所定の気密度が得られるが、
本体内の真空度が低下して外部からの押付け力が低くな
ったときに扉や蓋と本体部との圧着力が低下し、両者の
間やパッキング部分に僅かな漏洩を生じることがあっ
た。このような真空度の変化により生じる漏洩は、従来
の漏洩試験方法では検出することができず、真空加熱処
理後の金属材料に変色等の不良が発生して操業時に漏洩
を生じたことが明らかであっても、漏洩箇所を特定する
ことができなかった。このため、稼働操業時の真空容器
内の条件に応じた漏洩試験を行うことができる手段が望
まれていた。特に、連続操業状態の中で、操業条件の変
化に応じて変化する真空容器内真空度の変化に伴う漏洩
の有無を探索する手段が望まれていた。

【０００７】そこで本発明は、被試験体の状態の変化に
応じて漏洩試験を行うことができる漏洩試験装置及び方
法を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ため、本発明の漏洩試験装置は、真空状態で稼働する被
試験体の漏洩をヘリウム漏れ検出器により検査する漏洩
試験装置において、前記被試験体とヘリウム漏れ検出器
とを接続する管路に、前記被試験体内を操業真空度に維
持するための流量調節手段を設けたことを特徴としてい
る。

【０００９】さらに、本発明装置は、前記管路が高真空
排気系に接続する分岐管を備え、該分岐管より下流側に
ソープションポンプを備えていることを特徴としてい
る。

【００１０】また、本発明の漏洩試験方法は、前記被試
験体とヘリウム漏れ検出器とを接続する管路に流量調節
手段を設け、該流量調節手段により前記被試験体からヘ
リウム漏れ検出器に流れるガスの流量を調節することに
より、前記被試験体内の真空度を、その操業真空度に維
持しつつ漏洩探査試験を行うことを特徴としている。

【００１１】

【作 用】上記構成によれば、被試験体の状態の変化に
応じてサンプリングを行いつつ漏洩箇所を探索すること
ができるとともに、被試験体の通常の操業状態において
漏洩試験を行うことができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明を、図面に示す実施例に基づい
てさらに詳細に説明する。図１は本発明装置の一実施例
を示す系統図であって、被試験体の一つである真空容器
１の外部から漏洩発生部と思われる箇所に、ヘリウムガ
スボンベ２からヘリウムガスを吹付け、容器内にリーク
したヘリウムをヘリウム漏れ検出器３で検出するスプレ
ー法による漏洩試験装置を示している。なお、被試験体
は真空容器１だけではなく、配管等の付属設備も含むも
のである。

【００１３】真空容器１とヘリウム漏れ検出器３との間
は、流量調節手段４を備えた管路５で接続され、該管路
５の流量調節手段４より下流側には、弁６を介してター
ボ分子ポンプ７及びロータリーポンプ８を備えた高真空
排気系９に接続する分岐管１０が設けられている。ま
た、この分岐管１０より下流には、ヘリウム漏れ検出器
３の入口弁１１が設けられている。この入口弁１１は、
ヘリウム漏れ検出器３が吸引するガス量を調節するため
に設けられるもので、例えば、真空容器１が大容量で管
路５に吸入されるガス量が多い場合には、入口弁１１を
絞ってヘリウム漏れ検出器３に流入するガス量を該ヘリ
ウム漏れ検出器３の設定値に調節し、高真空排気系９へ
向かうガス量を多くする。すなわち、上記入口弁１１
は、高真空排気系９とヘリウム漏れ検出器３とに流れる
ガス量を、ヘリウム漏れ検出器３の設定値に応じて配分
するために設けられている。

【００１４】前記流量調節手段４は、真空容器１から管
路５に吸入するガス量を調節し、真空容器１内の真空度
を、該真空容器１の操業真空度に維持するために設けら
れるもので、ニードル弁やオリフィス等を用いることが
でき、真空容器１内の真空度が大きく変化する場合に
は、精密な流量調節が可能なニードル弁を用いることが
好ましい。

【００１５】図２は、真空容器１から吸引するガス中に
ヘリウム以外のガス成分、例えば窒素や酸素等の空気成
分が比較的多量に含まれる場合に好適な実施例を示すも
ので、上記同様に構成した漏洩試験装置において、ヘリ
ウム漏れ検出器３の直前に、ソープションポンプ１２を
設けたものである。このソープションポンプ１２は、ガ
ス流路を液体空気温度以下に冷却して窒素や酸素を捕捉
するものであり、ヘリウム漏れ検出器３に流れるガス中
の不要な成分を除去してヘリウムを濃縮することがで
き、測定感度を向上させることができる。

【００１６】上記両実施例に記載した漏洩試験装置を用
いて真空容器１の漏洩状態を検査する場合は、まず、真
空容器１とヘリウム漏れ検出器３とを、前記流量調節手
段４を備えた管路５で接続し、ヘリウム漏れ検出器３が
有する排気装置及び前記高真空排気系９とにより真空容
器１内を真空排気する。

【００１７】このとき、流量調節手段４を適当な絞り度
にして真空容器１内の真空度を、該真空容器１の操業時
における真空度に調節する。また、入口弁１１によりヘ
リウム漏れ検出器３の分析管内の圧力が、その動作圧力
以下になるように調整する。なお、真空容器１の試験箇
所等は、必要に応じて通気性を有しないビニール等の被
覆材１３で覆っておく。

【００１８】各部の真空度が安定したところで、試験箇
所にボンベ２からヘリウムを吹き付け、このヘリウムが
真空容器内に侵入したか否かをヘリウム漏れ検出器３で
判定する。真空容器１に漏洩を生じている場合は、ヘリ
ウムが管路５を介してヘリウム漏れ検出器３内に流入す
るので、これにより漏洩を生じていることが判る。

【００１９】次に、本発明方法により真空加熱炉の漏洩
試験を行った実験結果を説明する。実験に使用した真空
加熱炉は、図３及び図４に示す構成を有するもので、一
側に蓋２１を有する炉本体２２と、急冷用のアルゴンガ
スを導入するためのアルゴンガス循環系２３と、炉内を
真空排気する排気系２４とからなるもので、処理後の製
品に、漏洩が原因で生じたと思われる変色が発生する
が、従来の漏洩試験では漏洩箇所を検出することができ
なかったものである。

【００２０】まず、図５は、従来の漏洩試験装置を用い
て漏洩試験を行った結果を示すチャートである。この試
験は、炉内を使用最高真空度の２×１０^-4Ｔｏｒｒに保
持し、炉の各部にヘリウムを吹付けながら、炉内温度を
実際の真空加熱処理と同様に変化させて行ったもので、
ヘリウム（Ｈｅ）の吹付け開始後にヒーターをＯＮとし
て炉内温度を１１５０℃まで上昇させた後、ヒーターを
ＯＦＦにして自然冷却により常温まで冷却する間、炉内
へのヘリウムのリークの有無をヘリウム漏れ検出器で測
定したものである。図５から明らかなように、ヘリウム
漏れ検出器におけるヘリウム検出量はほとんど変化せ
ず、上記条件における漏洩試験では漏洩を検出すること
ができなかった。

【００２１】また、上記真空度において炉内のガスをサ
ンプリングし、炉内ガスを質量分析計で分析したが、大
気成分である酸素は検出されなかった。この結果から
も、上記真空度では漏洩は生じていないと判断される。

【００２２】一方、上記真空加熱炉では、加熱処理後の
金属材料を急冷するために、前記炉内の真空排気用排気
系と真空加熱炉とを連通する導管に設けられた弁を閉と
し、アルゴンガスを炉内に導入するようにしているが、
炉内の圧力は、このアルゴンガスの導入により約５００
Ｔｏｒｒまで上昇することがある。

【００２３】そこで、上記実施例１に示す構成の漏洩試
験装置における流量調節手段４を備えた管路５を上記真
空加熱炉に接続し、炉内を５００Ｔｏｒｒに維持しなが
ら漏洩試験を行うことにした。まず、ヘリウム漏れ検出
器３及び高真空排気系９を作動させて炉内が５００Ｔｏ
ｒｒに安定した状態で、炉頂部に設けたリーク弁２５か
らヘリウムを注入し、ヘリウム漏れ検出器３の応答時間
を測定する校正リーク試験を行った。その結果、図６に
示すように、ヘリウム注入から１０分後にヘリウム漏れ
検出器３でヘリウムが検出されることが判った。

【００２４】次に、上記真空加熱炉において漏洩を生じ
る可能性が比較的高いと思われる部分を各部分毎に被覆
材で覆い、各部の圧力が安定した後、適当な時間間隔で
順次各部分の被覆材の中にヘリウムを吹付けていった。

【００２５】その結果、図７に示すように、蓋２１部分
の被覆材の中にヘリウムを吹付けてから１０分後にヘリ
ウム漏れ検出器３でヘリウムが検出され、蓋２１部分で
漏洩を生じていることが判明した。なお、図７における
丸付き数字は、図３及び図４に示す各部にヘリウムを吹
付けた時点を表しており、順に、アルゴンガス導入用送
風器の電源引込部２６，２７、アルゴンタンクの前後蓋
２８，２９、アルゴンガス引出しフランジ３０、アルゴ
ンガス冷却器出入口フランジ３１，３２、排気系一次側
フランジ３３、真空ゲージ取出しポート３４、前面覗き
窓３５、そして蓋２１である。

【００２６】このように、真空容器とヘリウム漏れ検出
器とを接続する管路に流量調節手段を設け、該流量調節
手段により該管路を絞って真空容器から流出するガス量
を調節し、炉内を実際の操業時の真空度である５００Ｔ
ｏｒｒに維持しながら漏洩試験を行うことにより、従来
の試験方法では発見できなかった漏洩箇所を特定するこ
とができる。

【００２７】さらに、上記漏洩試験後に蓋２１部分のパ
ッキングを交換して再度同様の漏洩試験を行ったが、今
回は漏洩は検知されず、また、真空加熱処理を行っても
パッキング交換前のような材料の変色は生じなかった。

【００２８】なお、上記両実施例では、真空容器１とヘ
リウム漏れ検出器３とを接続する管路５に分岐管１０を
設けて高真空排気系９を接続しているが、この高真空排
気系９は省略することも可能である。すなわち、真空容
器１内を操業時の真空度あるいは所望の真空度に維持し
た状態で、ヘリウム漏れ検出器３の分析管を動作圧力に
保持することができればよい。

【００２９】一方、真空容器１の漏洩箇所にヘリウムを
吹付けてからヘリウム漏れ検出器３でヘリウムが検出さ
れるまでの応答時間は、できるだけ短い方が試験効率の
面で好ましい。そこで本実施例に示すように、管路５に
分岐管１０を設けて高真空排気系９を接続することによ
り、流量調節手段４以後の系の真空度をヘリウム漏れ検
出器３の動作圧力に保持しながら真空容器１から速やか
にガスを吸引することが可能となり、応答時間を短縮す
ることができる。また、分岐管１０の下流側でヘリウム
漏れ検出器３の上流側にソープションポンプ１２を設け
ることにより、空気成分による感度低下を抑えて高感度
にヘリウムを検知することができる。

【００３０】さらに、前記流量調節手段４としてニード
ル弁を用いることにより、真空容器１の大きさや設定真
空度に応じて管路５の絞り量を調節することができるの
で、各種真空容器の漏洩試験に対応することができる
が、真空容器の大きさや設定真空度がある程度決まって
いる場合は、流量調節手段４としてオリフィスを用いて
もよく、オリフィスを用いることにより装置コストの低
減が図れるとともに操作性の向上も図れる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
被試験体の操業真空度における漏洩を検知することがで
きるので、実際の運転時に生じる漏洩、大気の侵入を確
実に防止することができ、被試験体運転時の信頼性を向
上させることができ、製品歩留りの向上等が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明装置の一実施例を示す漏洩試験装置の
系統図である。

【図２】 本発明装置の他の実施例を示す漏洩試験装置
の系統図である。

【図３】 漏洩試験を行った真空加熱炉の正面図であ
る。

【図４】 同じく平面図である。

【図５】 従来の漏洩試験装置を用いて漏洩試験を行っ
た結果を示すチャートである。

【図６】 校正リーク試験時のチャートである。

【図７】 本発明方法により漏洩試験を行った結果を示
すチャートである。

【符号の説明】

１…真空容器、２…ヘリウムガスボンベ、３…ヘリウム
漏れ検出器、４…流量調節手段、５…管路、７…ターボ
分子ポンプ、８…ロータリーポンプ、９…高真空排気
系、１０…分岐管、１１…入口弁、１２…ソープション
ポンプ、２１…蓋、２２…炉本体、２３…アルゴンガス
循環系、２４…排気系

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空状態で稼働する被試験体の漏洩をヘ
   リウム漏れ検出器により検査する漏洩試験装置におい
   て、前記被試験体とヘリウム漏れ検出器とを接続する管
   路に、前記被試験体内を操業真空度に維持するための流
   量調節手段を設けたことを特徴とする漏洩試験装置。
2. 【請求項２】 前記流量調節手段は、ニードル弁である
   ことを特徴とする請求項１記載の漏洩試験装置。
3. 【請求項３】 前記流量調節手段は、オリフィスである
   ことを特徴とする請求項１記載の漏洩試験装置。
4. 【請求項４】 前記管路は、高真空排気系に接続する分
   岐管を備えていることを特徴とする請求項１記載の漏洩
   試験装置。
5. 【請求項５】 前記管路は、前記分岐管より下流側にソ
   ープションポンプを備えていることを特徴とする請求項
   ４記載の漏洩試験装置。
6. 【請求項６】 真空状態で稼働する被試験体の漏洩をヘ
   リウム漏れ検出器により検査する漏洩試験方法におい
   て、前記被試験体とヘリウム漏れ検出器とを接続する管
   路に流量調節手段を設け、該流量調節手段により前記被
   試験体からヘリウム漏れ検出器に流れるガスの流量を調
   節することにより、前記被試験体内の真空度を、その操
   業真空度に維持しつつ漏洩探査試験を行うことを特徴と
   する漏洩試験方法。