헬륨누설검출기

헬륨누설검출기

제1도는 본 발명의 일실시예를 표시한 회로도.

제2도는 동 실시예에서 사용되는 오일회전진공펌프의 개략적인 단면도.

제3도는 종래예를 표시한 제1도에 대응한 회로도.

제4도는 누설테스트의 일반적인 순서를 설명하는 제3도에 대응한 도면.

제5도는 누설테스트의 일반적인 순서를 설명하는 제3도에 대응한 도면.

제6도는 누설테스트의 일반적인 순서를 설명하는 제3도에 대응한 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

ANAL : 질량분석부 EXP : 피시험체

GBV : 전자밸브 1 : 메인펌프(터보분자펌프; TMP)

2 : 오일회전진공펌프(RP) 4 : 제어수단(마이크로컴퓨터유니트)

21 : 가스밸러스트구

본 발명은, 시일(seal)검사나 밀폐검사등을 행할 때에 이용되는 헬륨누설검출기에 관한 것이다.

배관등의 누설의 유무를 검사함에 있어서, 유력한 수단으로 되는 것의 하나로 헬륨누설검출기가 있다. 이 장치는, 제3도에 표시한 바와 같이, 헬륨(He)만을 검출하는 질량분석부 ANAL과, 이 질량분석부 ANAL을 피시험체 EXP와 함께 진공배기할 수 있는 위치에 배설되는 메인펌프인 터보분자펌프 TMP(1)와, 이 TMP(1)의 백펌프로서 기능하는 오일회전진공펌프 RP(2)를 구비하는 동시에, 피시험체 EXP와 TMP(1) 사이에 테스트밸브 TV를 배치하고, TMP(1)와 RP(2)사이에 차단밸브 FV를 배치하고, 또 피시험체 EXP와 RP(2)를 직접 연통하는 라인에 중간밸브 BV를 배치해서 구성된다. 도면에 있어서 TP는 피시험체 EXP를 장치에 대해서 착탈하기 위한 테스트포오트이다.

이 장치에 있어서의 누설테스트는, 다음순서에 따라서 행해진다. 먼저 중간밸브 BV 및 테스트밸브 TV를 폐쇄, 차단밸브 FV를 개방에 유지해서 TMP(1) 및 RP(2)를 기동하므로서, 질량분석부 ANAL을 소정진공도까지 배기한다. 제4도에 있어서의 굵은선은 이때 배기가 진행되고 있는 개소를 표시하고 있다. 다음에, 테스트포오트 TP에 피시험체 EXP를 접속하고, 이번은 테스트밸브 TV 및 차단밸브 FV를 폐쇄, 중간밸브 BV를 개방에 유지하고, 제5도에 굵은선으로 표시한 바와같이 RP(2)에 의해 피시험체 EXP를 소정진공도까지 배기한다. 그후, 중간밸브 BV를 폐쇄, 테스트밸브 TV 및 차단밸브 FV를 개방에 유지하므로서, 제6도에 굵은 선으로 표시한 배기라인을 구성해서, 피시험체 EXP에 He를 뿜어낸다. 이때, 피시험체 EXP에 누설이 있으면, 질량분석부 ANAL에 He의 일부가 돌아들어와서, 그 누설에 대략 비례한 He가 검출되어, 결과적으로 피시험체 EXP의 기밀도가 간접적으로 측정되게 된다.

그런데 피시험체 EXP로부터 대량의 He가 누설(그로스누설(Gross leak)이라 호칭된다)하였을 경우에, 그후의 누설테스트시에, 질량분석부 ANAL 내에서의 He의 백그라운드치(제로점)가 충분히 저하하지 않아, 그 때문에 하등 문제가 없는 양질의 피시험체 EXP까지도 불량품으로 판정하는 등, 유효한 테스트를 행할 수 없는 상태에 빠지는 일이 있다.

그 원인에 대해서 규멍하였던바, 그로스누설시에는 TMP(1)의 백펌프로서 작용하고 있는 RP(2)에 He농도가 극단적으로 높은 공기가 대량으로 흡입되고, 이때 RP(2)의 오일속에 He가 용해되는 동시에, 용해된 He의 기포가 시간과 함께 재차 흡기구쪽으로부터 방출되고, 이것이 질량분석부 ANAL로 역류해서 백그라운드치를 상승시키고 있는 것이 명백해졌다.

이와같은 불편을 해소하기 위하여, 장치전체의 가동을 정지해서 RP(2)의 오일을 새오일과 교체하므로서 대처하는 것도 생각할 수 있으나, 이렇게하면 장치전체를 재차 시동하기까지의 다운타임이 장시간에 이르고, 장치의 가동효율에 큰 지장이 생기는 동시에, 유지관리에도 다대한 코스트와 노력이 필요하게 된다.

본 발명은, 이와 같은 과제에 착안해서 이루어진 것으로서, 오일회전진공펌프의 오일의 대량의 He가 혼입하였을 경우에도, 그 오일을 신속하게 퇴피시키고, 이에 의해 질량분석부의 백그라운드치를 신속하게 저하시켜서, 누설테스트를 유효하게 재개할 수 있도록 한 헬륨누설검출기를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명은, 이러한 목적을 달성하기 위해서, 다음과 같은 구성을 채용한 것이다.

즉, 본 발명에 관한 헬륨누설검출기는, 헬륨만을 검출하는 질량분석부와, 이 질량분석부를 피시험체와 함께 진공배기하는 메인펌프와, 이 메인펌프의 백펌프로서 기능하는 오일회전진공펌프를 구비해서 이루어진 것에 있어서, 상기 오일회전진공펌프에, 가스밸러스트구(口)를 구비한 것을 채용하고, 그 가스밸러스트구에 선택적으로 개폐가능한 전자밸브를 설치하는 동시에, 상기 질량분석부에 의해 측정되는 헬륨측정치가 미리 정한 임계치를 상회하였을 경우에 상기 전자밸브를 일정시간 개방으로 유지하는 제어를 행하는 제어수단을 설치해서 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 구성에 있어서, 임계치에 그로스누설에 대응하는 값을 부여해두면, 실제로 그로스누설이 발생해서 오일회전진공펌프내에 대량의 He가 흡입되고, 그것이 오일속에 용해되어도, 질량분석부의 헬륨측정치가 임계치를 초과하므로서 제어수단이 작용하여, 오일회전진공펌프의 가스밸러스트구에 부대해서 설치한 전자밸브를 일정시간 개방으로 유지하는 제어를 행하므로, 오일회전진공펌프내로 대기가 도입되고, 그 대기에 의해 오일회전진공펌프내의 오일이 교반되어서, 오일속에 기포상태로 용해되어 있는 He가 그 대기의 교반작용에 의해서 신속하게 배출된다. 이 때문에, 오일속의 He 농도가 급속하게 저하하고, 그후에 누설테스트를 재개해도 오일회전진공펌프로부터의 He의 방출량이 현저하게 저감되고, He가 질량분석부에 돌아들어가서 백그라운드치를 상승시키는 불편이 비약적으로 개선된다. 또한, 본 발명에 의하면, 그 사이에 오일회전진공펌프는 물론이고 질량분석부나 고진공펌프 등의 다른 장치부분의 가동을 정지시킬 필요가 없기 때문에, 시스템의 연속가동성에 큰 악영향이 미치는 일도 없고, 그로스누설후의 누설테스트를 극히 짧은 로스타임 후에 계속해서 유효하게 재개하는 일이 가능해진다.

이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조해서 상세히 설명한다.

제1도에 표시한 헬륨누설검출기는, 제3도에 표시한 것과 기본적으로 마찬가지 구성으로 이루어진다. 즉, 이것도, 헬륨(He)만을 검출하는 질량분석부 ANAL과 이 질량분석부 ANAL을 오일회전진공펌프와 함께 진공배기할 수 있는 위치에 배설되는 메인펌프인 터보분자펌프 TMP(1)와, 이 TMP(1)의 백펌프로서 기능하는 오일회전진공펌프 RP(2)를 구비하는 동시에, 피시험체 EXP와 TMP(1)사이에 테스트밸브 TV를 배치하고, TMP(1)와 RP(2)사이에 차단밸브 FV를 배치하고, 또 피시험체 EXP와 RP(2)를 직접 연통하는 라인에 중간밸브 BV를 각각 배치해서 구성되는 것이다.

또, 누설테스트에 관한 순서도 제4도∼제6도를 따라서 설명한 종래의 것과 마찬가지이며, 먼저 중간밸브 BV 및 테스트밸브 TV를 폐쇄, 차단밸브 FV를 개방으로 유지해서, TMP(1) 및 RP(2)를 기동하므로서, 질량분석부 ANAL을 소정진공도까지 배기한다(제4도 참조). 다음에, 테스트포오트 TP에 피시험체 EXP를 접속하고, 이번에는 테스트밸브 TV 및 차단밸브 FV를 폐쇄, 중간밸브 BV를 개방으로 유지해서, RP(2)에 의해 피시험체 EXP를 소정 진공도까지 배기한다(제5도 참조). 그후, 중간밸브 BV를 폐쇄, 테스트밸브 TV 및 차단밸브 FV를 개방으로 유지하고, 피시험체 EXP에 He를 뿜어낸다(제6도 참조). 이때, 피시험체 EXP에 누설이 있으면, 질량분석부 ANAL에 He의 일부가 돌아들어가서, 그 누설에 대략 비례한 He가 검출되어, 결과적으로 피시험체 EXP의 기밀도가 간접적으로 측정되게 된다.

이상에 있어서, 피시험체 EXP의 밀폐성이나 시일상태가 극히 열악하거나, 피시험체 EXP와 대충진공라인(roughing vacuumline)과의 접속개소(테스트포오트 TP부분)의 진공시일이 불충분 내지 파손하거나 해서, 대량의 He의 누설(그로스누설)이 발생하였을 경우에는, 별개의 다른 시퀀스제어에 의해서 신속하게 테스트를 종료하는 조치등이 강구되나, 이때 TMP(1)의 백펌프로서 작용하고 있는 RP(2)에 He 농도가 극단적으로 높은 공기가 대량으로 흡입되기 때문에, RP(2)의 오일속에 He가 용해된다. 이 때문에, 그로스누설후에 누설테스트를 재개하였을 경우에, 용해된 He의 기포가 시간과 더불어 재차 흡기구쪽으로부터 방출되고, 이것이 질량분석부 ANAL로 역류해서 백그라운드치를 상승시켜, 누설테스트를 사실상, 속행불능한 상태에 빠트린다.

그래서, 본 실시예는, RP(2)에, 가스밸러스트구(21)를 구비한 것을 채용하고, 그 가스밸러스트구(21)에 선택적으로 대기를 도입해서, 상기의 불편을 해소하도록 하고 있다.

상세히 설명하면, 이 RP(2)는, 제2도에 표시한 바와 같이, 실린더(22)내의 편심위치에 내접상태로 로터(23)를 배치하고, 이 로터(23)에 반경방향으로 돌출몰입가능하게 수용한 베인(24)의 선단부를 실린더(22)의 안둘레에 미끄름접촉시키고, 실린더(22), 로터(23), 베인(24)에 의해서 칸막이되는 펌프실 P에 펌프오일을 충전해서 로터(23)를 회전구동하므로서, 흡기구(25)로부터 흡입한 가스를 압축하면서 배기구(26)로 내보낸다고 하는 주지의 펌프작용을 행하는 것이다. 또, 배기할려고 하는 가스가 수증기등과 같은 응축성을 가진 가스인 경우에, 압축에 의한 가스의 액화, 그것에 기인한 펌프전체의 성능열화를 방지하기 위하여, 도시한 RP(2)는, 배기구(26)의 근방에 가스밸러스트구(21)를 개구시키고 있고, 가스가 압축되기전에 이 가스밸러스트구(21)로부터 대기를 도입해서, 가스를 분압(分壓)을 높이지 않고 배기하는 기능을 겸비하고 있다.

그리고, 본 실시예에서는, 그 가스밸러스트구(21)에 개폐가능하게 전자밸브 GBV를 부대해서 설치하는 동시에, 이 전자밸브 GBV를, 본 발명의 제어수단으로서의 역할을 담당하는 마이크로컴퓨터유니트(4)에 의해서 개폐제어하도록 하고 있다.

전자밸브 GBV는, 입력되는 전기신호에 의해서 가스밸러스트구(21)를 적어도 개방상태와 폐쇄상태로 선택적으로 절환해서 유지할 수 있는 통상적인 것이다.

마이크로컴퓨터유니트(4)는, CPU, 메모리 및 인터페이스 등을 구비하여 이루어진 이미 알려진 것으로서, 그 메모리내에는 소정의 프로그램이 격납되고 CPU는 그 프로그램을 따라서 질량분석부 ANAL로부터 측정치 S를 입력해서 소정의 비교, 연산을 행하여, 상기 전자밸브 GBV에 개폐신호 a를 출력하도록 되어 있다.

이하, 그 프로그램을 따라서 제어의 순서를 설명한다. 통상은 전자밸브 GBV는 폐쇄상태로 유지되어 있다. CPU는 질량분석부 ANAL로부터 입력되는 측정치 S를 미리 정한 임계치 SO와 정기적으로 비교한다. 이 임계치 SO는, RP(2)내에 허용량을 초과하는 He가 도입될 가능성이 있는 레벨, 즉 그로스누설레벨에 대응하는 측정치로 설정된다. 그리고, 입력되는 측정치 S가 그 임계치 SO를 상회하고 있다고 판단하였을 경우에는, 그로스누설로 판정해서, 상기 전자밸브 GBV를 일정시간 개방상태로 유지한다. 이에 의해, 가스밸러스트구(21)를 개재해서 외부로부터 대량의 대기가 RP(2)의 펌프실 P내에 도입된다. 그로스누설일 때에는, RP(2)의 펌프실 P내에 대량의 He가 흡입되고, 그것이 오일속에 기포의 형태로 용해된 상태로 되어 있으나, 그 He는 가스밸러스트구(21)를 개재해서 도입되는 대기에 의해 내부에서 교반되므로, He는 그 대기의 교반작용에 의해서 신속하게 배기구(26)로부터 배출된다. 이 때문에, 오일속의 He 농도가 급속하게 저하하고, 그후에 누설테스트를 재개해도, RP(2)로부터의 He 방출량이 현저하게 저감되고, He가 질량분석부 ANAL로 돌아들어가서 백그라운드치를 상승시키는 불편이 비약적으로 개선된다. 또한, 본 실시예에 의하면, 그 사이에 RP(2)는 물론이고, 질량분석부 ANAL이나 TMP(1)등의 다른 장치부분의 가동을 정지시킬 필요가 없기 때문에, 장치의 연속가동성에 큰 악영향을 미치는 일도 없고, 그로스누설후의 누설테스트를 극히 짧은 로스타임후에 계속해서 유효하게 재개하는 일이 가능해진다. 그 위에, 이상의 제어는 모두 자동적으로 행해지기 때문에, 지식이 부족한 자라도 장치를 적정하게 취급할 수 있고, 장치의 이용율과 사용편리성을 유효하게 향상시키는 일이 가능해진다.

또한, 각부의 구체적인 구성은, 상술한 실시예만에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러가지 변형이 가능하다.

본 발명에 관한 헬륨누설검출기는, 이상 설명한 구성이므로, 그로스누설이 발생하였을 경우에, 그것을 검지하고, 오일회전진공펌프내에 일시적으로 대기를 도입해서 오일속에 용해된 He를 교반해서 신속하게 배출할 수 있다. 이 때문에, 그로스누설 후에 누설테스트를 재개해도, 질량분석부의 백그라운드치를 낮은 값으로 유지해서, 유효한 누설테스트를 행하는 일이 가능해진다. 또한, 그 사이에 연속가동성을 손상하는 일없이, 조작에 익숙하지 않은자가 취급해도 자동적으로 그로스누설로부터 회복할 수 있기 때문에, 장치의 가동효율이나 사용편리성을 유효하게 향상시킬 수 있다고 하는 뛰어난 효과가 있다.