JPH0915083A - ヘリウムリークディテクタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】油回転真空ポンプの油に大量のＨｅが混入した
場合にも、速やかに且つ安全に分析管のバックグランド
を低下させて、リークテストを有効に再開できるように
する。 【構成】分析管１が敷居値を越える測定値を検出した場
合に、マイクロコンピュータユニット１０がグロスリー
クと判定して、先ず遮断弁ＦＶを閉にしてＲＰ４を一時
的に系から切り離し、電源ＯＦＦ、大気開放した後に、
ドレン弁４１ａ及び注油弁４２ａを順次開にしてＲＰ内
の油を新油と入れ替える。そして、再びＲＰ４を立ち上
げ、遮断弁ＦＶを開にして、リークテストが行える状態
に復帰させる。このため、グロスリーク発生後のリーク
テスト時に系に大量のＨｅが再放出される不具合をリー
クテストを中断させることなしに防止でき、且つ、制御
の自動化により安全性を確保することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、封止検査や密閉検査な
どを行う際に利用されるヘリウムリークディテクタに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】封止検査や密閉検査を行うための有力な
手段の一つにヘリウムリークディテクタがある。この装
置は、分析管を排気する高真空ポンプの排気口にバック
ポンプとして油回転真空ポンプを接続し、この油回転真
空ポンプにより被試験体を所定真空度にまで排気した
後、被試験体にヘリウム（Ｈｅ）を吹き付け、この被試
験体から漏出するＨｅを前記高真空ポンプ内を逆拡散さ
せる等して分析管内に導入して、その導入量に基づい
て、被試験体からのヘリウムリーク量を間接的に測定し
得るようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、被試験体の
密閉性や封止状態が極めて劣悪であったり、被試験体と
粗引きラインとの接続箇所の真空シールが不十分ないし
は破損していたりして、大量のＨｅがリーク（グロスリ
ークと称される）した場合には、その後のテスト時に、
分析管内でのＨｅのバックグラウンド値（ゼロ点）が十
分に低下せず、そのため密閉度や封止度に何ら問題のな
い良質な被試験体をも不良品と判定するなど、有効なテ
ストが行えない状態に陥ることが少なくない。

【０００４】その原因について究明したところ、グロス
リーク時には高真空ポンプのバックポンプとして働いて
いる油回転真空ポンプにＨｅ濃度の極端に高い空気が大
量に吸込まれ、このとき油中にＨｅが溶け込むととも
に、溶け込んだＨｅの気泡が時間とともに再び吸気口側
から放出され、これが分析管に逆流してバックグラウン
ドを上昇させている事が明らかになった。このように油
中に一旦Ｈｅが混入すると、装置を完全に停止し、油か
らのＨｅの自然放出を待っても、完全放出されるまでに
少なくとも半日から１日を要し、その間は全くリークテ
ストが出来ないため、装置の稼働効率が極めて低いもの
にならざるを得ない。

【０００５】このような不具合に対処するために、一旦
グロスリークがあったら、油回転真空ポンプの油を交換
してしまう手法が一つの有効な手段として考えられる。
しかし、単に装置全体を停止させて手作業で油を交換す
る程度の対応では、再び分析管や高真空ポンプを立ち上
げるのに手間と時間を要し、稼働効率に少なからず悪影
響が出る点で変わりがない上に、油回転真空ポンプの油
交換を装置の停止後即座に行うと、ポンプ表面が熱く
（約６０℃程度）油も同様の温度に昇温しているため、
火傷などの事故の発生要因ともなる。

【０００６】本発明は、このような課題に着目してなさ
れたものであって、油回転真空ポンプの油に大量のＨｅ
が混入した場合にも、速やかに且つ安全に分析管のバッ
クグランドを低下させて、リークテストを有効に再開で
きるようにしたヘリウムリークディテクタを提供するこ
とを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、かかる目的を
達成するために、次のような構成を採用したものであ
る。

【０００８】すなわち、本発明に係るヘリウムリークデ
ィテクタは、分析管を排気する高真空ポンプの排気口に
バックポンプである油回転真空ポンプを接続してなるも
のにおいて、油回転真空ポンプを選択的に系から遮断す
る電磁式の遮断弁と、油回転真空ポンプのドレン口及び
注油口をそれぞれ選択的に開閉する電磁式のドレン弁及
び注油弁と、分析管のヘリウム測定値が一定の敷居値を
上回った場合にグロスリークと判定するグロスリーク判
定手段と、このグロスリーク判定手段がグロスリークと
判定することによって作動する制御手段とを設け、この
制御手段によって、先ず遮断弁を一定時間閉に保持し、
その間に油回転真空ポンプの電源をＯＦＦにして大気開
放し、その間にドレン弁及び注油弁を順次一定時間開に
保持する制御を行うようにしたことを特徴とする。

【０００９】

【作用】このような構成において、グロスリーク判定手
段にグロスリークに対応する敷居値を与えておけば、実
際に分析管のヘリウム測定値がかかる敷居値を越えて上
昇し、グロスリーク判定手段がグロスリークを判定した
ときに、制御手段が作動して、先ず遮断弁を閉にするこ
とにより油回転真空ポンプを一時的に系から切り離し、
油回転真空ポンプを停止させて、大気開放する。そし
て、その間にドレン弁及び注油弁を順次開にすることに
よって油回転真空ポンプの油を入れ替える。さらに、遮
断弁は一定時間経過後に再び開になるため、油回転真空
ポンプは系に接続されて測定可能な状態に復帰する。こ
のとき、油回転真空ポンプの油中にはＨｅが混入してい
ないため、分析に悪影響の大きいヘリウム再放出の問題
が有効に解消される。しかも、本発明によると、油回転
真空ポンプの油を交換する際に分析管や高真空ポンプ等
の他の装置部分の稼働を停止させる必要がないため、装
置の連続稼働性を損なうことがなく、その油交換も自動
的に行われるため、人体に危害が及ぶことを有効に回避
することができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を、図面を参照して
説明する。

【００１１】このヘリウムリークディテクタは、図１に
示すように、分析管１と、この分析管１を排気する高真
空ポンプたるターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）２と、このＴ
ＭＰ２の排気口２ｂに接続されるバックポンプたる一対
の油回転真空ポンプ（ＲＰ）３、４とを具備してなる。
そして、これらの分析管１、ＴＭＰ２及びＲＰ３、ＲＰ
４を、被試験体ＥＸＰに連通する粗引きラインＬに接続
している。

【００１２】詳述すると、被試験体ＥＸＰは粗引きライ
ンＬの始端に着脱可能で且つ接続部が気密状態となるよ
うに取り付けられる。粗引きラインＬの途中には中間バ
ルブＲＶが介設され、この中間バルブＲＶよりも下流側
の粗引きラインＬの末端にＲＰ３の吸気口３ａを接続す
ると共に、前記中間バルブＲＶよりも上流側の粗引きラ
インＬにテストバルブＴＶを介して分析管１とＴＭＰ２
の吸気口２ａとを並列に接続している。また、ＴＭＰ２
の排気口２ｂを、グロスリークフローバルブＧＶを介し
て中間バルブＲＶとＲＰ３の間の粗引きラインＬに接続
し、同時に電磁式の遮断弁ＦＶを介してＲＰ４の吸気口
４ａに接続している。なお、中間バルブＲＶの上流側と
グロスリークフローバルブＧＶの上流側（時には下流側
となる）とは、カウンターフローバルブＣＶを介して接
続してある。また、図１においてＰＬＶ１、ＰＬＶ２は
電磁式の大気開放バルブであり、４０は電磁的にＯＮ／
ＯＦＦされるＲＰ４の電源部である。

【００１３】ここで、このヘリウムリークディテクタの
基本的な作動を説明しておく。先ず、粗引きラインＬに
被試験体ＥＸＰを接続し、テストバルブＴＶ、カウンタ
ーフローバルブＣＶ、グロスリークフローバルブＧＶを
閉に保持するとともに、中間バルブＲＶを開にして、Ｒ
Ｐ３により被試験体ＥＸＰを粗引きラインＬを介して所
定真空度にまで排気する。これと並行して、遮断弁ＦＶ
を開に保持し、ＴＭＰ２及びＲＰ４を作動させて、分析
管１を所定真空度にまで真空排気する。図３は、太線部
分に沿って排気が進行している状態を示している。

【００１４】この状態から、先ずグロスリークフローバ
ルブＧＶをＯＮにして、被試験体ＥＸＰにＨｅを導入す
る。このとき、排気は図４に太線で示す状態になり、被
試験体ＥＸＰに亀裂や開口等の漏れ箇所があれば、そこ
から漏れたＨｅが粗引きラインＬに流出した後、ＲＰ
３、ＲＰ４によって並列に吸引されるとともに、その一
部がＴＭＰ２の排気口２ｂに回り込み、このＴＭＰ２内
を逆拡散した後、吸気口２ａから分析管１に到達する。
そして、この分析管１の内部においてリーク量が測定さ
れる。この時点でリーク量が過大であれば、分析管１内
の汚染を防止するために速やかに測定を終了するような
別異のシーケンス制御が行われる。そうでない場合に
は、次にグロスフローリークバルブＧＶを閉にし、カウ
ンターフローバルブＣＶを開にする。このカウンターフ
ローバルブＣＶは前記グロスフローリークバルブＧＶよ
りも絞りが小さく設定されており、より大量のＨｅの通
過を許容する。そして、排気は図５に太線で示す状態に
なる。つまり、粗引きラインＬからカウンターフローバ
ルブＣＶ側に回り込んだＨｅは、ここを通過した後に前
記と同様にＲＰ３、ＲＰ４に吸引されるとともに、その
一部がＴＭＰ２を経て分析管１に導入され、リーク量が
測定される。更に、この段階においてもリーク量がさほ
ど大きくないとされる場合には、グロスリークではない
時の処理が開始される。すなわち、中間バルブＲＶを
閉、カウンターフローバルブＣＶを閉にして（勿論、グ
ロスリークフローバルブＧＶは閉のまま）、テストバル
ブＴＶを開にする。このとき、排気は図６に太線で示す
状態になり、粗引きラインＬは分析管１に直接接続さ
れ、またＴＭＰ２の吸気口２ａにも直接接続されて、Ｒ
Ｐ４のみがＴＭＰのバックポンプの役割を担う。そし
て、被試験体ＥＸＰから漏出したＨｅはＴＭＰ２を経て
ＲＰ４により排気されるとともに、その一部が分析管１
に回り込み、ここにおいて微小なリーク量であっても精
度の高い測定が行われる。

【００１５】以上において、例えばＲＰ４に着目する
と、被試験体ＥＸＰの密閉性や封止状態が極めて劣悪で
あったり、被試験体ＥＸＰと粗引きラインＬとの接続箇
所の真空シールが不十分ないしは破損していたりして、
大量のＨｅがリークした場合には、図４〜図６に示す何
れかの排気段階（特に図４や図５に示す排気段階）でＲ
Ｐ４にＨｅ濃度の極端に高い空気が大量に吸込まれ、こ
のとき油中にＨｅが溶け込むとともに、溶け込んだＨｅ
の気泡が次のリークテスト時に時間とともに再び吸気口
４ａ側から放出され、これが分析管１に逆流してバック
グラウンド値を上昇させる不都合を惹起する。

【００１６】そこで、本実施例は、前述した遮断弁ＦＶ
を利用し、且つ、図１及び図２に示すように、ＲＰ４の
ドレン口４１及び注油口４２にそれらを選択的に開閉す
る電磁式のドレン弁４１ａ及び注油弁４２ａを設け、さ
らに、分析管１のヘリウム測定値が一定の敷居値を上回
った場合にグロスリークと判定するグロスリーク判定手
段と、このグロスリーク判定手段がグロスリークと判定
したときに作動する制御手段との役割を兼ねるものとし
てマイクロコンピュータユニット１０を設けて、ＲＰ４
の油の入れ替えを自動的に行うようにしている。

【００１７】具体的に説明すると、マイクロコンピュー
タユニット１０は、ＣＰＵ１０ａ、メモリ１０ｂ及びイ
ンターフェース１０ｃを具備してなる既知のもので、そ
のメモリ１０ｂ内には所定のプログラムが格納され、そ
のプログラムに従って、分析管１から測定値Ｓを入力し
て所定の比較、演算を行い、前記遮断弁ＦＶ、電源部４
０、大気開放バルブＰＬＶ１、ドレン弁４１ａ、注油弁
４２ａに対して必要な信号ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅを出力す
るようにしている。

【００１８】以下、そのプログラムに沿って制御の概要
を説明する。先ず、入力される測定値Ｓが予め定めたグ
ロスリークに対応する敷居値Ｓ0 を上回っているか否か
を判断する。そして、上回っていると判断した場合に
は、グロスリークと判定して、一連のシーケンス制御に
移行する。すなわち、先ず遮断弁ＦＶに信号ａを出力し
て一定時間閉に保持し、これによりＲＰ４を系から切り
離すとともに、ＲＰ４の電源部４０に信号ｂを出力して
ＲＰ４を停止させ、さらに大気開放バルブＰＬＶ１に信
号ｃを出力してＲＰ４を大気開放する。次に、ドレン弁
４１ａに信号ｄを出力して内部の油を全て若しくは一定
量抜き取り、その後にドレン弁４１ａを閉めて、今度は
注油弁４２ａに信号ｅを出力して抜き取った油と略同量
の油をオイルタンク４３（図２参照）から注油する。そ
の後、電源部４０をＯＮにし、ＲＰ４の吸気口４ａが所
定圧力以下に下がった頃に遮断弁ＦＶを開にして、再び
ＲＰ４をＴＭＰ２のバックポンプとして接続する。ここ
において、系は再びヘリウムリークテストを行える状態
に回復する。

【００１９】以上のような処理を行うことによって、こ
のヘリウムリークディテクタは、その後のリークテスト
時にＲＰ４からＨｅが放出されて分析管１に逆流すると
いった現象を確実に解消することができ、グロスリーク
発生後のリークテストを引き続き有効に続行することが
可能となる。しかも、ＲＰ４の油を交換する際に分析管
１やＴＭＰ２その他の装置部分の稼働を全く停止させる
必要がないため、分析管１やＴＭＰ２の再立ち上げ等の
必要もなく、システムの連続稼働性を有効に止どめてお
くことができる。この実施例においては、油交換のため
のダウンタイムを精々１分前後に短縮することができる
事を確認している。しかも、このような処理によれば、
油交換を全て自動的に行うことができるため、ＲＰ４の
表面やその中の油が高いレベルにまで昇温しているよう
な場合にも、人体に火傷などの危害が及ぶことを有効に
回避することが可能となる。

【００２０】なお、各部の具体的な構成は、上述した実
施例のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸
脱しない範囲で種々変形が可能である。例えば、前記実
施例では特に不具合の大きいＲＰ４に対して本発明を適
用したが、ＲＰ３に対しても上記に準じた措置を講ずる
ことによって、このＲＰ３からのＨｅの再放出、それに
よる分析管のバックグラウンドの上昇を同様に防止する
ことができる。また、ＲＰを再起動させた際に所定圧力
に達するまでの時間を短縮させるために、油を余熱及び
脱泡する機能をＲＰに設けるようにしておいてもよい。

【００２１】

【発明の効果】本発明に係るヘリウムリークディテクタ
は、以上説明した構成であるから、グロスリークが発生
した場合に、それを検知し、油回転真空ポンプの油中に
進入したＨｅを油とともに排出して、新油に速やかに交
換することができる。このため、装置の連続稼働性を損
なうことなく、グロスリーク発生後の分析管のバックグ
ラウンド値を速やかに低下させて、その後のリークテス
トを有効に再開することが可能となる。また、以上の操
作を全て自動的に行うようにしているため、ポンプ表面
や内部の油が高い温度に昇温していても、火傷などの人
為的な危害を被ることなく安全に所期の目的を達成する
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す回路図。

【図２】同実施例における装置全体の外観を示す図。

【図３】図１に対応した作用説明図。

【図４】図１に対応した作用説明図。

【図５】図１に対応した作用説明図。

【図６】図１に対応した作用説明図。

【符号の説明】

１…分析管 ２…高真空ポンプ（ターボ分子ポンプ；ＴＭＰ） ３…油回転真空ポンプ；ＲＰ ４…油回転真空ポンプ；ＲＰ ＦＶ…遮断弁 １０…グロスリーク判定手段、制御手段（マイクロコン
ピュータユニット） ４１…ドレン口 ４１ａ…ドレン弁 ４２…注油口 ４２ａ…注油弁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】分析管を排気する高真空ポンプの排気口に
   バックポンプである油回転真空ポンプを接続してなるも
   のにおいて、 油回転真空ポンプを選択的に系から遮断する電磁式の遮
   断弁と、油回転真空ポンプのドレン口及び注油口をそれ
   ぞれ選択的に開閉する電磁式のドレン弁及び注油弁と、
   分析管のヘリウム測定値が一定の敷居値を上回った場合
   にグロスリークと判定するグロスリーク判定手段と、こ
   のグロスリーク判定手段がグロスリークと判定すること
   によって作動する制御手段とを設け、この制御手段によ
   って、先ず遮断弁を一定時間閉に保持し、その間に油回
   転真空ポンプの電源をＯＦＦにして大気開放し、その間
   にドレン弁及び注油弁を順次一定時間開に保持する制御
   を行うようにしたことを特徴とするヘリウムリークディ
   テクタ。