特開 2024-168999 漏れ検査装置及び漏れ検査方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024168999

(43)【公開日】2024-12-05

(54)【発明の名称】漏れ検査装置及び漏れ検査方法

(51)【国際特許分類】

   G01M 3/20 20060101AFI20241128BHJP

   G01M 3/32 20060101ALI20241128BHJP

【ＦＩ】

G01M3/20 E

G01M3/20 B

G01M3/32 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023086160

(22)【出願日】2023-05-25

(71)【出願人】

【識別番号】510186292

【氏名又は名称】株式会社 マルナカ

(74)【代理人】

【識別番号】110001759

【氏名又は名称】弁理士法人よつ葉国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100093687

【弁理士】

【氏名又は名称】富崎 元成

(74)【代理人】

【識別番号】100168468

【弁理士】

【氏名又は名称】富崎 曜

(72)【発明者】

【氏名】中川 貢

(72)【発明者】

【氏名】榎本 和巳

【テーマコード（参考）】

2G067

【Ｆターム（参考）】

2G067AA44

2G067BB02

2G067BB03

2G067BB30

2G067CC13

2G067DD17

(57)【要約】      （修正有）

【課題】大容積の真空容器を用いた真空容器法による漏れ検査において被試験体から漏れ出る探査ガスの漏れ流量の漏れ応答時間を大幅に短縮すること。
【解決手段】第１真空ポンプ３とは別個に、排気速度Ｓ且つ圧縮比ｍの第２真空ポンプ４を真空容器１とヘリウムガス検出器５との間に設ける。真空容器１と第２真空ポンプ４はコンダクタンスがＣ１の入口配管４ａによって接続する。また、第２真空ポンプ４とヘリウムガス検出器５はコンダクタンスがＣ２の出口配管４ｂによって接続する。真空容器１を第１真空ポンプ３によって真空排気し、真空容器１の内圧Ｐ１が、ヘリウムガス検出器５の入口圧Ｐ５を許容上限圧力以下にする到達圧力Ｐ^＊［Ｐａ］になる時に、第１真空バルブ１４を閉じて、第２真空バルブ１５を開とし、第２真空ポンプ４によって真空容器１を真空排気するのと同時にヘリウムガス検出器５のポンプを動作させる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定の真空環境下で被試験体（１１）を収容する真空容器（１）と、
前記真空容器（１）の内部を所定の真空圧力（Ｐ１）に真空排気する第１真空ポンプ（３）と、
前記被試験体（１１）の内部を真空排気する第３真空ポンプ（１２）と、
前記被試験体（１１）の内部に探査ガスを供給する探査ガス源（１３）と、
前記被試験体（１１）から漏洩する前記探査ガスの漏れ流量を検出する探査ガス検出器（５）とを備えた漏れ検査装置（１００、２００）であって、
前記真空容器（１）と前記探査ガス検出器（５）との間に、前記探査ガス検出器（５）の排気速度より大きい排気速度（Ｓ）を有する第２真空ポンプ（４）が設けられ、
前記第２真空ポンプ（４）は前記探査ガス検出器（５）の入口部（５ａ）での圧力（Ｐ５）が許容上限圧力以下となるようにコンダクタンス（Ｃ２）が予め設定された出口配管（４ｂ）を介して前記前記探査ガス検出器（５）に接続されている
ことを特徴とする漏れ検査装置。

【請求項2】

請求項１に記載の漏れ検査装置において、
前記第２真空ポンプ（４）の後段に、該第２真空ポンプ（４）の排気を補助する第４真空ポンプ（６）が前記探査ガス検出器（５）に対し並列に設けられている
ことを特徴とする漏れ検査装置。

【請求項3】

請求項１に記載の漏れ検査方法において、
前記第２真空ポンプ（４）は排気速度が０．０５ｍ^３/ｓ以上であり且つ圧縮比が１０以上である
ことを特徴とする漏れ検査装置。

【請求項4】

所定の真空圧力に保持された真空容器（１）の内部に置かれた被試験体（１１）の内部に探査ガスを供給し前記被試験体（１１）から漏洩する前記探査ガスの漏れ流量を探査ガス検出器（５）によって測定する漏れ検査方法であって、
前記漏れ検査方法は、排気速度（Ｓ）が前記探査ガス検出器（５）より大きい第２真空ポンプ（４）を前記真空容器（１）に接続すると共に、前記第２真空ポンプ（４）の排気口を「前記探査ガス検出器（５）の入口部（５ａ）での圧力（Ｐ５）が許容上限圧力以下となるように」コンダクタンス（Ｃ２）が予め設定されている出口配管（４ｂ）を接続し、前記第２真空ポンプ（４）からの排気流を前記出口配管（４ｂ）によって圧力降下させながら前記探査ガス検出器（５）の入口部（５ａ）に移送することを特徴とする
ことを特徴とする漏れ検査方法。

【請求項5】

請求項４に記載の漏れ検査方法において、
前記第１真空ポンプ（３）と前記第２真空ポンプ（４）を併用して前記真空容器（１）の内部を真空排気する
ことを特徴とする漏れ検査方法。

【請求項6】

請求項４に記載の漏れ検査方法において、
前記第２真空ポンプ（４）の後段に前記探査ガス検出器（５）と並列に第４真空ポンプ（６）を設け、前記第２真空ポンプ（４）の排気を第４真空ポンプ（６）によって排気しながら、前記真空容器（１）の内部を真空排気する
ことを特徴とする漏れ検査方法。

【請求項7】

請求項４に記載の漏れ検査方法において、
前記被試験体（１１）の内部に探査ガスを導入して探査ガスの漏れ流量を測定する時間は、予め漏れ流量の時間推移を測定しておき、測定値が前記飽和漏れ流量の６３％以上の漏れ流量となる時間以上とする
ことを特徴とする漏れ検査方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、漏れ検査装置及び漏れ検査方法に関し、更に詳細には大容積の真空容器を用いた真空容器法による漏れ検査において被試験体から漏れ出る探査ガスの漏れ流量についての漏れ応答時間を大幅に短縮し、これにより被試験体の漏れ検査時間を大幅に短縮することが可能な漏れ検査装置及び漏れ検査方法に関する。

【背景技術】

【0002】

機械産業や電気産業など各種産業の部品や容器では、漏れ検査が必要なものがある。これら部品や容器の漏れ検査を行う方法として、所定の真空度の真空容器の内部に設置された被試験体の内部に探査ガスを導入することで被試験体から真空容器に漏れ出す探査ガスを探査ガス検出器で検出する真空容器法が用いられるが、部品や容器など被試験体が大型の場合、真空容器法による漏れ検査では、大容積の真空容器が必要となり、漏れ検査に長時間の時間を要するという問題が発現する。

【0003】

大容積の真空容器を用いた真空容器法による漏れ検査が長時間となる原因は、（１）大容積の真空容器の真空排気に時間を要すること、（２）大容積の真空容器に漏れ出た探査ガスを探査ガス検出器を用いて検出する時に探査ガスの漏れ流量についての漏れ応答時間が長時間化することが挙げられる。

【0004】

特許文献１には、多孔質部材を収容した袋状体を真空容器内に設置することで、真空容器の空間容積を減少させ、これにより真空排気時間が短縮できることが開示されている。

【0005】

非特許文献１は、被試験体を収容する真空容器の漏れ検査についての解説論文であるが、真空容器に対し装置の真空ポンプによる真空排気と探査ガス検出器であるヘリウムリークディテクターの真空排気を並列して実行する場合の漏れ検査について開示されている。この非特許文献１には、並列排気で漏れ検査する時に、真空ポンプに流れるガスの流量とヘリウムリークディテクターに流れるガスの流量の比である分流比に注意が必要なことが開示されている。

【0006】

また、非特許文献１には、探査ガス検出器であるヘリウムリークディテクターを用いた漏れ検査を実行する時に、真空容器の容積をＶ，真空容器と真空ポンプの接続部（真空容器の排気口）における実効排気速度をＳｅとした時に、ヘリウムガスの漏れ流量についての漏れ応答時間（τ）がτ＝Ｖ/Ｓｅで表され、真空容器の容積Ｖが大きい時に、漏れ応答時間が長時間化することも開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特許第３５７０３３３号公報

【非特許文献】

【0008】

【非特許文献1】https://doi.org/10.1380/vss.61.505、表面と真空Vol.61,No.8,pp.505－509,2018,特集「真空機器メンテナンス講座」

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

漏れ検査の長時間化の原因の一つである真空排気時間については、文献１の真空容器の内容積の削減を用いれば解決できる。また、真空容器を大排気速度の真空ポンプにより真空排気することも有効であることは自明である。

【0010】

一方、真空容器の容積が大きい時に探査ガス検出器の漏れ応答時間が長時間となることは開示されているが、この漏れ応答時間の長時間化の対策については開示されていない。

【0011】

図７は、従来の漏れ検査装置５００の要部構成を示す説明図である。すなわち、先ず第１真空ポンプ３によって真空容器１の内部を所定の圧力まで真空排気した後に、第１真空バルブ１４を閉じ第１真空ポンプ３を停止する。次に第２真空バルブ１５を開きヘリウムガス検出器５によって被試験体１１から漏れ出すヘリウムガスの漏れ流量を測定することとしている。

【0012】

詳細については後述するが、漏れ応答時間が長時間となる原因は、通常の真空装置の真空ポンプ（第１真空ポンプ３）の排気速度と比較して、探査ガス検出器（ヘリウムガス検出器５）の入口部５ａでの排気速度および圧力（許容上限圧力）が小さく設定されていることに起因する。ここで、探査ガス検出器の入口部５ａでの排気速度および許容上限圧力が小さく設定される理由は探査ガス検出器の検出感度を非常に高くするためである。例えば、探査ガス検出器であるヘリウムリークディテクターは入口での排気速度が５×１０^－３ｍ^３/ｓと、許容上限圧力は２Ｐａと小さく設定され、検出漏れ流量下限が１０^－１２Ｐａ・ｍ^３/ｓと極微量な漏れ流量を検出することが可能である。

【0013】

一般に、ヘリウムガス検出器５によって検出されるヘリウムガスの漏れ流量Ｑは、真空容器１の内圧をＰ１、真空容器１の内容積をＶ、真空容器１と入口配管４ａとの接続部における実効排気速度をＳｅ、被試験体１１から真空容器１の内部に漏洩する一定値の漏れ流量（以下「飽和漏れ流量」という。）をＱ_∞とする時に、漏れ流量Ｑの時間変化は、飽和漏れ流量（Ｑ_∞）から排気流量（Ｓｅ×Ｐ１）を除いたものに等しくなるから、下記式１００が成立する。
（式１００）：Ｖ×（ΔＰ１/Δｔ）＝－Ｓｅ×Ｐ１＋Ｑ_∞

【0014】

式１００は、真空容器１の内圧Ｐ１についての１階の線形微分方程式である。ｔ＝０においてＰ１＝Ｐ０とすると、内圧Ｐ１は下記式１０１で記述される。
（式１０１）：Ｐ１＝（Ｐ０－Ｑ_∞/Ｓｅ）ｅｘｐ（－ｔ／Ｖ/Ｓｅ）＋Ｑ_∞/Ｓｅ

【0015】

式１０１の両辺に実効排気速度Ｓｅを乗じると、漏れ流量Ｑは下記式１０２で記述される。
（式１０２）：Ｑ＝Ｓｅ×Ｐ１＝（Ｐ０×Ｓｅ－Ｑ_∞）ｅｘｐ（－ｔ／Ｖ/Ｓｅ）＋Ｑ_∞

【0016】

説明の都合上、式１０２において、Ｐ０×Ｓｅ≪Ｑ_∞と仮定すると、上記式１０２は下記式１０３で記述される。
（式１０３）：Ｑ＝Ｑ_∞（１－ｅｘｐ（－ｔ／Ｖ/Ｓｅ））

【0017】

図８は、上記式１０３で表される漏れ流量Ｑの時間推移を示すグラフである。漏れ応答時間はＶ/Ｓｅ（＝τ）で定義されるものであるが、この漏れ応答時間τは、漏れ流量Ｑが飽和漏れ流量Ｑ_∞の約６３％に等しくなるまでの時間である。或いは、任意の時間ｔ１から任意の時間ｔ１における漏れ流量Ｑの接線Ｌ１が飽和漏れ流量Ｑ_∞に等しくなるまでの時間である。例えば、真空容器１の内容積Ｖが０．５ｍ^３、ヘリウムガス検出器５の入口での実効排気速度が０．２５ｍ^３/ｓの時、漏れ応答時間τは２００ｓ（＝０．５ｍ^３／０．２５ｍ^３/ｓ）となる。

【0018】

各種部品の漏れ検査では、漏れ流量閾値Ｑｔ［Ｐａ・ｍ^３/ｓ］を設定し、部品の内部にヘリウムガスを導入し漏れ応答時間τ以上の時間ｔ２まで漏れ流量を測定するが、一般に、その検査繰り返し時間は、６０ｓ以内が要請される。したがって、前述の漏れ応答時間２００ｓは非常に長時間である。

【0019】

そこで、本発明は上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであり、その目的は、大容積の真空容器を用いた真空容器法による漏れ検査において被試験体から漏れ出る探査ガスの漏れ流量についての漏れ応答時間を大幅に短縮し、これにより被試験体の漏れ検査時間を大幅に短縮することが可能な漏れ検査装置及び漏れ検査方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0020】

上記目的を達成するための本発明に係る漏れ検査装置は、所定の真空環境下で被試験体（１１）を収容する真空容器（１）と、前記真空容器（１）の内部を所定の真空圧力（Ｐ１）に真空排気する第１真空ポンプ（３）と、前記被試験体（１１）の内部を真空排気する第３真空ポンプ（１２）と、前記被試験体（１１）の内部に探査ガスを供給する探査ガス源（１３）と、前記被試験体（１１）から漏洩する前記探査ガスの漏れ流量を検出する探査ガス検出器（５）とを備えた漏れ検査装置（１００、２００）であって、前記真空容器（１）と前記探査ガス検出器（５）との間に、前記探査ガス検出器（５）の排気速度より大きい排気速度（Ｓ）を有する第２真空ポンプ（４）が設けられ、前記第２真空ポンプ（４）は前記探査ガス検出器（５）の入口部（５ａ）での圧力（Ｐ５）が許容上限圧力以下となるようにコンダクタンス（Ｃ２）が予め設定された出口配管（４ｂ）を介して前記前記探査ガス検出器（５）に接続されていることを特徴とする。

【0021】

上記構成では、真空容器（１）の内部に拡散した探査ガス分子を、排気速度（Ｓ）の大きい第２真空ポンプ（４）によって吸引することにより、真空容器（１）の出口部における実効排気速度（Ｓｅ）を大きくし、これにより漏れ応答時間（Ｖ/Ｓｅ）が小さくなるようにしている。

【0022】

一方、探査ガス検出器（５）の前段に第２真空ポンプ（４）を設けたことにより、第２真空ポンプ（４）の排気圧（Ｐ３）が、探査ガス検出器（５）の入口部（５ａ）に直接印加する場合は、探査ガス検出器（５）の入口圧（Ｐ５）が許容上限圧力を超える虞がある。

【0023】

しかし、上記構成では、第２真空ポンプ（４）の排気口と探査ガス検出器（５）の入口部（５ａ）とをコンダクタンス（Ｃ）が予め設定された出口配管（４ｂ）で接続することにより、出口配管（４ｂ）において圧力降下を引き起こし探査ガス検出器（５）の入口圧（Ｐ５）が許容上限圧力以下になるようにしている。その結果、探査ガス検出器（５）の検出感度を維持しながら漏れ応答時間を大幅に短縮することが可能となる。

【0024】

本発明に係る漏れ検査装置の第２の特徴は、前記第２真空ポンプ（４）の後段に、該第２真空ポンプ（４）の排気を補助する第４真空ポンプ（６）が前記探査ガス検出器（５）に対し並列に設けられていることである。

【0025】

上記構成では、第２真空ポンプ（４）と第４真空ポンプ（６）を真空容器（１）に対する真空排気に使用し、これにより漏れ応答時間だけでなく真空排気時間についても大幅に短縮するようにしている。また、第２真空ポンプ（４）の排気速度（Ｓ）のみでは探査ガス検出器（５）の入口圧（Ｐ５）を許容上限圧力以下に設定することが難しい場合は、第２真空ポンプ（４）の排気口を第４真空ポンプ（６）によって真空排気することにより、探査ガス検出器（５）の入口圧（Ｐ５）を許容上限圧力以下に設定することが可能となる。

【0026】

本発明に係る漏れ検査装置の第３の特徴は、前記第２真空ポンプ（４）は排気速度が０．０５ｍ^３/ｓ以上であり且つ圧縮比が１０以上であることである。

【0027】

上記構成では、真空容器（１）の出口での実効排気速度（Ｓｅ）を大きくすることが可能となる。

【0028】

上記目的を達成するための本発明に係る漏れ検査方法は、所定の真空圧力に保持された真空容器（１）の内部に置かれた被試験体（１１）の内部に探査ガスを供給し前記被試験体（１１）から漏洩する前記探査ガスの漏れ流量を探査ガス検出器（５）によって測定する漏れ検査方法であって、前記漏れ検査方法は、排気速度（Ｓ）が前記探査ガス検出器（５）より大きい第２真空ポンプ（４）を前記真空容器（１）に接続すると共に、前記第２真空ポンプ（４）の排気口を前記探査ガス検出器（５）の入口部（５ａ）での圧力（Ｐ５）が許容上限圧力以下となるようにコンダクタンス（Ｃ２）が予め設定されている出口配管（４ｂ）を接続し、前記第２真空ポンプ（４）からの排気流を前記出口配管（４ｂ）によって圧力降下させながら前記探査ガス検出器（５）の入口部（５ａ）に移送することを特徴とする。

【0029】

上記構成では、漏れ応答時間を大幅に短縮すると共に、探査ガス検出器（５）の検出感度が良好な状態で漏れ流量を測定することが可能となる。

【0030】

本発明に係る漏れ検査方法の第２の特徴は、前記第１真空ポンプ（３）と前記第２真空ポンプ（４）を併用して前記真空容器（１）の内部を真空排気することである。

【0031】

上記構成では、漏れ流量の測定を開始するときの到達圧力（Ｐ^＊）まで真空容器（１）の内部を真空排気するのに要する時間を大幅に短縮することが可能となる。

【0032】

本発明に係る漏れ検査方法の第３の特徴は、前記第２真空ポンプ（４）の後段に前記探査ガス検出器（５）と並列に第４真空ポンプ（６）を設け、前記第２真空ポンプ（４）の排気を第４真空ポンプ（６）によって排気しながら、前記真空容器（１）の内部を真空排気することである。

【0033】

上記構成では、例えば第２真空ポンプ（４）の排気圧（Ｐ５）が上昇して、探査ガス検出器（５）の入口部（５ａ）の圧力（Ｐ５）が許容上限圧力を超える場合であっても、第４真空ポンプ（６）が第２真空ポンプ（４）の排気圧（Ｐ５）を低下させ、探査ガス検出器（５）の入口部（５ａ）の圧力（Ｐ５）を許容上限圧力以下になるようにする。このように、第２真空ポンプ（４）の排気を第４真空ポンプ（６）によって排気しながら漏れ流量を測定することにより、探査ガス検出器（５）の高い検出感度を維持した状態で探査ガスの漏れ流量を測定することが可能となる。

【0034】

本発明に係る漏れ検査方法の第４の特徴は、前記被試験体（１１）の内部に探査ガスを導入して探査ガスの漏れ流量を測定する時間は、予め漏れ流量の時間推移を測定しておき、測定値が前記飽和漏れ流量の６３％以上の漏れ流量となる時間以上とする、ことである。

【0035】

上記構成では、漏れ応答時間が大幅に短縮されるため、飽和漏れ流量（Ｑ_∞）に漸近する時間も短縮されることになる。そのため、飽和漏れ流量の６３％以上の漏れ流量となる時間以上をもって、漏れ流量の合否を判定する場合であっても、１回当たりの漏れ検査時間を要求サイクル時間内に抑えることが可能となる。

【発明の効果】

【0036】

本発明の漏れ検査方法及びそれを実施する漏れ検査装置によれば、大容積の真空容器を用いた真空容器法による漏れ検査において被試験体から漏れ出る探査ガスの漏れ流量についての漏れ応答時間を大幅に短縮し、これにより被試験体の漏れ検査時間を大幅に短縮することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0037】

【図1】本発明の第１実施形態に係る漏れ検査装置の要部構成を示す説明図である。

【図2】本発明の第１実施形態に係る漏れ検査装置による漏れ検査工程を示すプロセス図である。

【図3】本発明の第１実施形態に係る漏れ検査装置によって測定されたヘリウム漏れ流量の時間推移の測定結果を示すグラフである。

【図4】本発明の第２実施形態に係る漏れ検査装置の要部構成を示す説明図である。

【図5】本発明の第２実施形態に係る漏れ検査装置による漏れ検査工程を示すプロセス図である。

【図6】本発明の第２実施形態に係る漏れ検査装置によって測定されたヘリウム漏れ流量の時間推移の測定結果を示すグラフである。

【図7】従来の漏れ検査装置の要部構成を示す説明図である。

【図8】上記式１０３で表される漏れ流量Ｑの時間推移を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0038】

以下、添付図面を参照しながら本発明について説明する。

【0039】

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る漏れ検査装置１００の要部構成を示す説明図である。
この漏れ検査装置１００は、被試験体１１を収容可能であり内部が真空保持可能な真空容器１と、真空容器１の内部の真空度を計測する真空計２と、真空容器１の内部を所定の到達圧力Ｐ^＊まで真空排気する第１真空ポンプ３と、真空容器１の内部に漏洩したヘリウム分子を吸引・圧縮してヘリウムガス検出器５に移送する第２真空ポンプ４と、被試験体１１の内部を真空排気する第３真空ポンプ１２と、被試験体１１から漏れ出すヘリウム分子の漏れ流量を測定するヘリウムガス検出器５と、真空排気された被試験体１１の内部にヘリウム分子を供給するヘリウムガスボンベ１３と、真空容器１と第１真空ポンプ３との間の連通を遮断する第１真空バルブ１４と、真空容器１と第２真空ポンプ４との間の連通を遮断する第２真空バルブ１５と、被試験体１１と第３真空ポンプ１２又はヘリウムガスボンベ１３との間の連通を遮断する第１遮断弁１６と、被試験体１１に対する第３真空ポンプ１２による真空排気をオン／オフする第２遮断弁１７と、被試験体１１に対するヘリウム分子の供給をオン／オフする第３遮断弁１８とを具備して構成されている。

【0040】

この漏れ検査装置１００は、所定の真空度に保持された真空容器１内に置かれた被試験体１１の内部にヘリウムガスを導入し被試験体１１から真空容器１に漏れ出すヘリウムガスの漏れ流量を測定するための漏れ検査装置である。特に、真空容器１の内容積が大容量の場合に、測定開始から漏れ流量の飽和値の６３％に到達するまでの検出時間（漏れ応答時間）を、従来の漏れ検査装置よりも大幅に短縮することができるように構成されている。

【0041】

ここで、この明細書で使用する各種単位はＳＩ単位を用い、真空下の各種単位は日本産業規格のＪＩＳ Ｚ ８１２６－１：２０２１真空技術―用語―第１部：一般用語に準拠する。すなわち、高圧のガス圧力及び真空下の圧力は絶対圧力（＝ゲージ圧力＋大気圧）で表現し、その単位はＰａ（パスカル）を用いる。真空ポンプの排気速度及び配管のコンダクタンスは体積流量で表現し、その単位はｍ^３/ｓ（立方メートル毎秒）を用いる。漏れ流量などのガス流量はＰＶ値流量で表現し、その単位はＰａ・ｍ^３/ｓ（パスカル・立方メートル毎秒）を用いることにする。

【0042】

第１実施形態に係る漏れ検査装置１００は、例えば１×１０^－６Ｐａ・ｍ３/ｓ以上のヘリウムガスの漏れ流量（以下「グロスリークフロー」という。）を短時間で検出することができる構成となっている。このように、ヘリウムガスの漏れ流量が比較的高い場合、ヘリウムガス検出器５の入口部５ａの入口圧Ｐ５は、例えば１５００Ｐａ以下と高い圧力に設定することが可能となる。この場合、入口部５ａから導入されたヘリウム分子は、ヘリウムガス検出器５の補助空ポンプ５ｄを通って排気されることになっているが、質量数の小さいヘリウム分子は排気方向と逆方向に逆拡散して、高真空ポンプ５ｃによって高真空（１０^－３Ｐａオーダー）に維持された分析管５ｂに取り込まれることになる。以下に漏れ検査装置１００の構成について説明する。

【0043】

真空容器１は、内容積が例えば、０．５ｍ^３（＝５００Ｌ）である比較的大型の真空容器である。真空計２はピラニ真空計を使用することができる。

【0044】

第１真空ポンプ３は、例えば公称排気速度が１．０５ｍ^３/ｓであり、ルーツ型真空ポンプ（図示せず）と、ルーツ型真空ポンプの後段に接続される油回転型真空ポンプ（図示せず）とから構成される複合ポンプを使用することができる。

【0045】

真空容器１と第１真空ポンプ３を接続する入口配管３ａは、例えば内径８０ｍｍ、長さ１ｍの円筒配管である。そして、第１真空バルブ１４の内径は例えば８０ｍｍであり大口径である。

【0046】

第２真空ポンプ４は、吸い込んだ気体分子（空気とヘリウム）を圧縮して排気する気体輸送式真空ポンプであり、例えばターボ分子ポンプを使用することができる。第２真空ポンプ４の公称排気速度Ｓは、例えば１．０ｍ^３/ｓであり、そして、最大圧縮比は例えば１０^８である。ここで、漏れ検査の実行時の真空容器１の圧力は、１０^０Ｐａから１０^１Ｐａオーダーであることから、第２真空ポンプ４であるターボ分子ポンプの排気速度は３／４から１／２０程度低下し、例えば５Ｐａの時に０．３５ｍ^３/ｓ、２０Ｐａの時に０．１ｍ^３/ｓとなる。また、漏れ検査の実行時のこのポンプの圧縮比は１０^２から１０^１オーダーに低下し、例えば５Ｐａの時に８０、２０Ｐａの時に２５となる。

【0047】

真空容器１と第２真空ポンプ４とを接続する第２真空バルブ１５と配管（以降、入口配管４ａと総称する）は、漏れ検査の実行時の真空容器１の圧力において入口配管４ａの吸気口（真空容器１の排気口）の実効排気速度Ｓｅを大きく設定する必要から、例えば内径１５５ｍｍ、長さ４００ｍｍのＬ型バルブである。また、真空容器１または第２真空ポンプ４と第２真空バルブ１５を接続する上流側と下流側の２つの配管は、例えば内径１５５ｍｍ、長さ２００ｍｍの配管である。

【0048】

この入口配管４ａの分子流コンダクタンス値は０．４３ｍ^３/ｓである。ここで、漏れ検査の実行時の真空容器１の圧力は、１０^０Ｐａから１０^１Ｐａであり、気体（空気とヘリウム）は中間流から粘性流で流れることから、入口配管４ａのコンダクタンスＣ１［ｍ３/ｓ］は、１０倍程度以上大きくなり、例えば５Ｐａの時に５．４ｍ^３/ｓ、２０Ｐａの時に２０ｍ^３/ｓとなる。

【0049】

第２真空ポンプ４とヘリウムガス検出器５を接続する出口配管４ｂは、漏れ検査の実行時の第２真空ポンプ４の排気口の圧力において出口配管４ｂの吸気口（第２真空ポンプの排気口）の実効排気速度Ｓｅを大きく設定する必要から、例えば内径２３ｍｍ、長さ１．５ｍの円筒配管である。この出口配管４ｂの分子流コンダクタンス値は１×１０^－３ｍ^３/ｓである。ここで、漏れ検査の実行時の第２真空ポンプ４の排気口の圧力は、数１００Ｐａであり、気体（空気とヘリウム）は粘性流で流れることから、出口配管４ｂのコンダクタンスＣ２［ｍ３/ｓ］は、１００倍程度大きくなり、例えば第２真空ポンプ４の排気口の圧力が５００Ｐａの時、コンダクタンスＣ２は１.２５×１０^－１ｍ^３/ｓとなる。

【0050】

第３真空ポンプ１２は、例えば油回転型ポンプなど低真空で稼働する容積移送式真空ポンプを使用することができる。

【0051】

ヘリウムガス検出器５は、真空中のヘリウム分圧を測定する分析管５ｂと、分析管５ｂの吸気口を所定の真空度に保持する高真空ポンプ５ｃと、高真空ポンプ５ｃの背圧（排気口側の圧力）を低下させるための補助ポンプ５ｄと、入口部５ａと各ポンプ５ｃ,５ｄとを接続する真空排気管路５ｅとによって構成されている。一般に、分析管５ｂの吸気口は、真空度が１０^－３Ｐａ以下の高真空となるように設定されている。高真空ポンプ５ｃにはターボ分子ポンプが使用され、補助ポンプ５ｄには油回転型ポンプ或いはスクロール型真空ポンプが使用されている。

【0052】

分析管５ｂに入ったヘリウム分子は、フィラメント（図示せず）によってイオン化され電場によって加速され、更に磁場（ローレンツ力）によって進路を曲げられるようになっている。そして質量４のヘリウムイオンだけがイオンコレクタ（図示せず）に到達するように、電場と磁場の各大きさがそれぞれ設定されている。ヘリウムガス検出器５は、真空中のヘリウム分子がポンプの排気方向とは逆方向に拡散する逆拡散現象によって、ヘリウム分子を分析管５ｂに導入している。

【0053】

また、ヘリウムガス検出器５の内部において真空排気管路５ｅの出口部の圧力は、高真空ポンプ５ｃ又は補助ポンプ５ｄの吸気圧（吸込圧）に相当する。そのため、ヘリウムガス検出器５の入口部５ａでの入口圧Ｐ５［Ｐａ］は漏れ流量の検出範囲に応じて異なっている。例えばグロスリークフローでは入口部５ａでの入口圧Ｐ５［Ｐａ］は例えば１５００Ｐａ以下に規定されている。漏れ流量が１×１０^－６Ｐａ・ｍ^３/ｓ未満（以下「ファインリークフロー」という。）では入口部５ａでの入口圧Ｐ５［Ｐａ］は例えば１００Ｐａ以下に規定されている。

【0054】

また、ヘリウムガス検出器５は、漏れ流量の検出範囲に応じて、ポンプにおけるヘリウム吸込口が異なっている。漏れ流量がファインリークフローの場合、ヘリウム吸込口は例えば高真空ポンプ５ｃの吸気口と排気口との中間位置に設けられている。一方、漏れ流量がグロスリークフローの場合、ヘリウム吸込口は例えば補助ポンプ５ｄの吸気口と排気口との中間位置に設けられている。

【0055】

第１遮断弁１６は、第２遮断弁１７、第３遮断弁１８は、電磁弁によって構成されている。

【0056】

図２は、本発明の第１実施形態に係る漏れ検査装置１００による漏れ検査工程を示すプロセス図である。
プロセスＰ１では、被試験体１１を真空容器１内にセットする。そして、被試験体１１に第３真空ポンプ１２とヘリウムガスボンベ１３に連通した試験用配管１ａを接続する。

【0057】

プロセスＰ２では、第１真空バルブ１４を開いて、真空容器１の内部を第１真空ポンプ３により真空排気する。真空容器１の到達圧力Ｐ^＊は２０Ｐａとした。

【0058】

プロセスＰ３では、第２遮断弁１７を開いて、被試験体１１の内部を第３真空ポンプ１２により真空排気する。なお、プロセスＰ３は上記プロセスＰ２と同時に実施しても良い。

【0059】

プロセスＰ４では、第１真空バルブ１４を閉じて、第１真空ポンプ３による真空排気を停止する。

【0060】

プロセスＰ５では、第２遮断弁１７を閉じて、第３真空ポンプ１２による真空排気を停止する。なお、プロセスＰ５は上記プロセスＰ４と同時に実施しても良い。

【0061】

プロセスＰ６では、第２真空バルブ１５を開いて、真空容器１を第２真空ポンプ４により真空排気する。

【0062】

プロセスＰ７では、ヘリウムガス検出器５により真空容器１の内部にヘリウム漏れが無いことを判定する。

【0063】

プロセスＰ８では、第３遮断弁１８を開いて、ヘリウムガスボンベ１３から被試験体１１にヘリウムガスを供給して漏れ流量を測定する。

【0064】

本発明の第１実施形態に係る漏れ検査装置１００の漏れ検査性能について以下のように調べた。

【0065】

被試験体１１として、１×１０^－６Ｐａ・ｍ^３/ｓのヘリウムガス漏れ流量を実現するヘリウム標準リークを使用し、それを真空容器１内に設置した。

【0066】

漏れ検査装置１００の漏れ検査性能として、真空容器１の大気圧から２０Ｐａ到達までの排気時間と、第２真空ポンプ４が無い場合と有る場合のヘリウムガス検出器５におけるヘリウム標準リークの漏れシグナルの時間推移をそれぞれ測定した。ここで、第１真空ポンプ３による真空容器１の到達圧力Ｐ^＊を２０Ｐａとした理由は、上記プロセスＰ６において第２真空ポンプ４を用いて真空容器１内のガスを圧縮してヘリウムガス検出器５に移送することから、ヘリウムガス検出器５の入口部５ａでの入口圧Ｐ５は上昇するが、その入口圧Ｐ５をグロスリークフロー時の許容上限圧力１５００Ｐａ以下とするためである。

【0067】

なお、第１真空ポンプ３による真空容器１の到達圧力Ｐ^＊は、ヘリウムガス検出器５の入口圧Ｐ５の許容上限圧力を基に下記の通り決定することができる。

【0068】

先ず、入口配管４ａ（第２真空バルブ１５と配管）について下記式１が成立する。
（式１）：Ｑ１＝Ｃ１×（Ｐ１－Ｐ２）
ここで、Ｑ１は入口配管４ａでの空気とヘリウムガスの体積流量［Ｐａ・ｍ^３/ｓ］である。Ｐ１は第２真空ポンプ４による真空排気開始時以降の真空容器１の内圧［Ｐａ］であり、その圧力はＰ１＜Ｐ^＊となる。また、Ｐ２は第２真空ポンプ４の吸気圧［Ｐａ］である。

【0069】

また、第２真空ポンプ４の吸込口において下記式２が成立する。
（式２）：Ｑ１＝Ｓ×Ｐ２
Ｓは第２真空ポンプ４の排気速度［ｍ^３/ｓ］である。

【0070】

従って、式２を式１に代入してＰ２について解くと、下記式３が成立する。
（式３）：Ｐ２＝Ｃ１/（Ｃ１＋Ｓ）×Ｐ１

【0071】

一方、第２真空ポンプ４の排気圧をＰ３［Ｐａ］と、出口配管４ｂのコンダクタンスをＣ２［ｍ^３/ｓ］と、ヘリウムガス検出器５の入口圧、入口部５ａでの排気速度およびヘリウムガスの体積流量を、それぞれＰ５［Ｐａ］、Ｓ５［ｍ^３/ｓ］、Ｑ２［Ｐａ・ｍ^３/ｓ］とすると、
出口配管４ｂについて下記式４が成立する。
（式４）：Ｑ２＝Ｃ２×（Ｐ３－Ｐ５）＝Ｃ２×（ｍＰ２－Ｐ５）（∵Ｐ３/Ｐ２＝ｍ）

【0072】

また、ヘリウムガス検出器５の入口部５ａにおいて下記式５が成立する。
（式５）：Ｑ２＝Ｓ５×Ｐ５

【0073】

ここで、式４を式５に代入してＰ５について解くと、下記式６が成立する。
（式６）：Ｐ５＝ｍ×Ｃ２/（Ｃ２＋Ｓ５）×Ｐ２

【0074】

ここで、式３を式６に代入して整理すると、下記式７が成立する。
（式７）：Ｐ５＝［ｍＣ１Ｃ２／｛（Ｃ１＋Ｓ）（Ｃ２＋Ｓ５）｝］Ｐ１

【0075】

ヘリウムガス検出器５の入口圧Ｐ５は、１５００Ｐａ以下であるから、［ｍＣ１Ｃ２／｛（Ｃ１＋Ｓ）（Ｃ２＋Ｓ５）｝］Ｐ１≦１５００、すなわち、下記式８が成立する。
（式８）：Ｐ１≦１５００×［｛（Ｃ１＋Ｓ）（Ｃ２＋Ｓ５）｝／ｍＣ１Ｃ２］

【0076】

従って、式８の右辺を第１真空ポンプ３による真空容器１の到達圧力Ｐ^＊と定義すると、この到達圧力Ｐ^＊は、真空容器１に対する真空排気が第１真空ポンプ３から第２真空ポンプ４に切り替わる真空容器１の内圧に相当し、ヘリウムガス検出器５の入口圧Ｐ５の許容上限圧力（≦１５００Ｐａ）と、入口配管４ａのコンダクタンスＣ１、出口配管４ｂのコンダクタンスＣ２、第２真空ポンプ２の排気速度Ｓおよび圧縮比ｍ、ヘリウムガス検出器５の入口部５ａでの排気速度Ｓ５から決定されることになる。

【0077】

式８においてヘリウムガス検出器５の入口圧Ｐ５を許容上限圧力の１５００Ｐａとして、第１真空ポンプ３による真空容器１の到達圧力Ｐ^＊を以下のように求めた。第２真空ポンプ４の圧縮比はｍ＝１０とした。そうすると、入口配管４ａの圧力は１５０Ｐａ程度であることからＣ１＝１．５×１０^２ｍ^３/ｓと勘定できる。第２真空ポンプ４の排気速度Ｓは３×１０^－２ｍ^３/ｓである。一方、出口配管４ｂのコンダクタンスＣ２は１５００Ｐａの高い圧力を反映して３．９×１０^－１ｍ^３/ｓと見積もられた。そして、ヘリウムガス検出器５の入口部５ａでの排気速度Ｓ５は５×１０^－３ｍ^３/ｓである。これらの値を式８に代入すると、真空容器１の到達圧力Ｐ^＊は１５２Ｐａと求められた。すなわち、真空容器１の内圧Ｐ１は１５２Ｐａ（＝Ｐ^＊）以下とする必要がある。高い圧力で稼働させた場合、第２真空ポンプ４とヘリウムガス検出器５に負荷をかけてしまうことから、実際の第１実施形態の漏れ検査では真空容器１の内圧Ｐ１は２０Ｐａまで到達させて第１真空ポンプ３から第２真空ポンプ４に切替えた。

【0078】

第１真空ポンプ３により真空容器１を大気圧から真空排気したところ１４ｓで到達圧力Ｐ^＊は２０Ｐａに到達した。これは、第１真空ポンプ３の排気速度が１．０５ｍ^３/ｓと大きいからであり、このように大排気速度の真空排気により真空容器１の真空排気時間を短くすることができる。

【0079】

次に、第１真空バルブ１４を閉じ第１真空ポンプ３による真空排気を終了し（プロセスＰ４）、第２真空バルブ１５を開けヘリウムガス検出器５への流路に切り替えて漏れ無し測定を５秒間実施した（プロセスＰ７）。そして、ヘリウム標準リークを開きヘリウムガスを導入し漏れ測定を開始した（プロセスＰ８）。

【0080】

図３は、本発明の第１実施形態に係る漏れ検査装置１００によって測定されたヘリウム漏れ流量の時間推移の測定結果を示すグラフである。ここで、時刻０ｓの時ヘリウム標準リークから１×１０^－６Ｐａ・ｍ^３/ｓの流量のヘリウムガスを真空容器１の内部に漏洩させた。実線は第２真空ポンプ４有りの漏れ検査装置１００の漏れシグナル、破線は第２真空ポンプ４無しの従来の漏れ検査装置５００の漏れシグナル、一点破線は飽和漏れ流量１×１０^－６Ｐａ・ｍ^３/ｓの６３％である。

【0081】

漏れ検査装置１００又は従来の漏れ検査装置５００のいずれの漏れシグナルも漏洩開始から２～３ｓ後に漏れシグナルが計測され始めた。この時間遅延は、大型の真空容器１に微量のヘリウムガスが漏れ出た場合に典型的に現れるもので、真空容器１に漏れ出たヘリウムガスが、大容積の真空容器１内を拡散しヘリウムガス検出器５に到達するまでに要する時間と考えられる。

【0082】

第２真空ポンプ４を取り付けない従来の漏れ検査装置５００の漏れシグナル（破線）は、数秒の短時間で１０^－８Ｐａ^３/ｓまで上昇する。しかし、その後緩やかな上昇となり２０ｓ後に１０^－７Ｐａ・ｍ^３/ｓに達するが、さらに緩やかな上昇となり４０ｓ後に２×１０^－７Ｐａ・ｍ^３/ｓとなった。この漏れシグナルが飽和漏れ流量の６３％である６．３×１０^－７Ｐａ・ｍ^３/ｓに達する漏れ応答時間は１５２ｓと長時間であった。漏れシグナル測定の前工程である真空排気工程に１４ｓ、漏れ無し測定工程に５ｓ費やす、そして工程後に約５ｓの大気暴露工程があることから、この従来の漏れ検査装置の工程には約１８０ｓ（＝１４ｓ＋５ｓ＋１５２ｓ＋５ｓ≒３ｍｉｎ）が必要となる。この長時間の工程は、量産現場への適応が困難である。

【0083】

一方、第２真空ポンプ４を取り付けた漏れ検査装置１００の漏れシグナル（実線）は、漏れ検出の開始から５ｓの短時間で６．３× １０^－７Ｐａ・ｍ^３/ｓに上昇し、１０ｓ後には飽和漏れ流量の１×１０^－６Ｐａ・ｍ^３/ｓまで到達した。これは、第２真空ポンプ４によるガスの圧縮効果によるものである。なお、この漏れ検査装置１００の工程時間は３４ｓ（＝１４ｓ＋５ｓ＋１０ｓ＋５ｓ）と非常に短時間であった。この短時間の工程は量産現場へ適応できる。

【0084】

（第２実施形態）
図４は、本発明の第２実施形態に係る漏れ検査装置２００の要部構成を示す説明図である。
この漏れ検査装置２００は、１×１０^－６Ｐａ・ｍ^３/ｓ未満の微量のヘリウムガス漏れ流量（ファインリークフロー）を検出する場合に使用される。そのため、ヘリウムガス検出器５の入口圧Ｐ５は１００Ｐａ（許容上限圧力）以下と低く設定する必要がある。

【0085】

この漏れ検査装置２００では、第２真空ポンプ４の後段にヘリウムガス検出器５と並列に分岐配管６ａを介して第４真空ポンプ６が設けられている。これは、微量のヘリウム漏れ流量を測定することからヘリウムガス検出器５の入口圧Ｐ５の許容上限圧力が１００Ｐａと低く、真空容器１の到達圧力Ｐ^＊を５Ｐａまで真空排気する必要があるからである。更にヘリウムガス検出器５と第４真空ポンプ６の各前段には、第３真空バルブ１９、第４真空バルブ２０がそれぞれ設けられている。それ以外の構成については、上記漏れ検査装置１００と同じである。

【0086】

第４真空ポンプ６は、例えば油回転型真空ポンプ又は、スクロール型ポンプなど低真空で稼働する容積移送式真空ポンプを使用することが可能である。吸気圧がＰ４［Ｐａ］であり、排気圧は大気圧に等しくなる。第４真空ポンプ６の排気速度Ｓ４は例えば８．３×１０^－２［ｍ^３/ｓ］である。

【0087】

分岐配管６ａは、内径２３ｍｍ長さ１．５ｍでコンダクタンスがＣ３［ｍ^３/ｓ］の円筒配管である。

【0088】

ここで、分岐配管６ａを流れるヘリウムガスの体積流量Ｑ３［Ｐａ・ｍ３/ｓ］を求めることにする。

【0089】

先ず分岐配管６ａについて下記式９が成立する。
（式９）：Ｑ３＝Ｃ３×（Ｐ３－Ｐ４）

【0090】

また、第３真空ポンプ６の吸込口において下記式１０が成立する。
（式１０）：Ｑ３＝Ｓ４×Ｐ４

【0091】

従って、式９を式１０に代入してＰ４について解くと、下記式１１が成立する。
（式１１）：Ｐ４＝Ｃ３/（Ｃ３＋Ｓ４）×Ｐ３＝ｍＣ３/（Ｃ３＋Ｓ４）×Ｐ２（∵Ｐ３/Ｐ２＝ｍ）

【0092】

式３を式１１に代入すると、下記式１２が成立する。
（式１２）：Ｐ４＝［ｍＣ１Ｃ３／｛（Ｃ１＋Ｓ）（Ｃ３＋Ｓ４）｝］Ｐ１

【0093】

従って、式１２を式１０に代入すると、分岐配管６ａを流れるヘリウムガスの体積流量Ｑ３は下記式１３によって記述される。
（式１３）：Ｑ３＝［ｍＣ１Ｃ３／｛（Ｃ１＋Ｓ）（Ｃ３＋Ｓ４）｝］Ｐ１×Ｓ４

【0094】

一方、出口配管４ｂを流れるヘリウムガスの体積流量Ｑ２は、式７から下記式１４によって記述される。
（式１４）：Ｑ２＝［ｍＣ１Ｃ２／｛（Ｃ１＋Ｓ）（Ｃ２＋Ｓ５）｝］Ｐ１×Ｓ５

【0095】

従って、第２真空ポンプ４から排気されるヘリウムガスの体積流量は、「式１４のＱ２」と「式１３のＱ３」との和に等しくなる。また、分流比Ｑ２/Ｑ３は下記式１５によって記述される。
（式１５）：Ｑ２/Ｑ３＝｛（Ｃ２×Ｓ５）/（Ｃ２＋Ｓ５）｝×｛（Ｃ３＋Ｓ４）/（Ｃ３×Ｓ４）｝＝（１/Ｃ３＋１/Ｓ４）／（１/Ｃ２＋１/Ｓ５）
式１５は、分流比Ｑ２/Ｑ３が例えば３：５の場合、ヘリウムガス検出器５によって検出されるヘリウムガスの漏れ流量は、被試験体１１から漏れ出た漏れ流量の３/８倍に相当し、被試験体１１から漏れ出た漏れ流量は、ヘリウムガス検出器５によって検出されるヘリウムガスの漏れ流量の８/３倍であることを示している。

【0096】

図５は、第２実施形態に係る漏れ検査装置２００による漏れ検査工程を示すプロセス図である。
プロセスＰ１では、被試験体１１を真空容器１内にセットする。そして、被試験体１１に第３真空ポンプ１２とヘリウムガスボンベ１３に連通した試験用配管１ａを接続する。

【0097】

プロセスＰ２では、第１真空バルブ１４を開いて、真空容器１の内部を第１真空ポンプ３により真空排気する。真空容器１の到達圧力Ｐ^＊は５Ｐａとした。

【0098】

プロセスＰ２－１では、真空容器１を第１真空ポンプ３により真空排気する際、真空容器１の圧力が１０００Ｐａに到達した時に第２真空バルブ１５と第４真空バルブ２０を開いて、第２真空ポンプ４と第４真空ポンプ６によっても真空容器１の内部を真空排気する。

【0099】

プロセスＰ３では、第２遮断弁１７を開いて、被試験体１１の内部を第３真空ポンプ１２により真空排気する。なお、プロセスＰ３は上記プロセスＰ２と同時に実施しても良い。

【0100】

プロセスＰ４では、第１真空バルブ１４を閉じて、第１真空ポンプ３による真空排気を停止する。

【0101】

プロセスＰ４－１では、第１真空ポンプ３による真空容器１への真空排気を停止する際、第４真空バルブ２０を閉じて第４真空ポンプ６による真空容器１への真空排気も停止する。なお、このプロセスＰ４－１は省略することが可能である。

【0102】

プロセスＰ５では、第２遮断弁１７を閉じて、第３真空ポンプ１２による真空排気を停止する。なお、プロセスＰ５は上記プロセスＰ４と同時に実施しても良い。

【0103】

プロセスＰ６’では、第３真空バルブ１９を開いて、第２真空ポンプ４からの排気をヘリウムガス検出器５に移送する。

【0104】

プロセスＰ７では、ヘリウムガス検出器５により真空容器１の内部にヘリウム漏れが無いことを判定する。

【0105】

プロセスＰ８では、第３遮断弁１８を開いて、ヘリウムガスボンベ１３から被試験体１１にヘリウムガスを供給して漏れ流量を測定する。

【0106】

本発明の第２実施形態に係る漏れ検査装置２００の漏れ検査性能について以下のように調べた。

【0107】

被試験体１１として流量１×１０^－８Ｐａ・ｍ^３/ｓのヘリウム標準リークを真空容器１内に設置した。真空容器１の内容積は、０．５ｍ^３と比較的大型とした。真空容器１の圧力測定のために真空計２はピラニ真空計を用いた。真空容器１を真空排気するための真空排気系として第１真空ポンプ３は、ルーツ型真空ポンプとその後段に接続された油回転型真空ポンプとから成る、例えば排気速度１．０５ｍ^３/ｓの複合ポンプを用いた。ここで、真空容器１から第１真空ポンプ３までの入口配管３ａは、例えば内径８０ｍｍ×長さ１ｍとした。

【0108】

ヘリウムガスを検出するための真空排気系として真空容器１に内径２１２ｍｍの大口径の第３真空バルブ１９を取り付け、そして第２真空ポンプ４は排気速度Ｓが１．０ｍ^３/ｓ、ヘリウム圧縮率１０^３のターボ分子ポンプを用いた。第２真空ポンプ４の後段には、ヘリウムガスの検出のために第３真空バルブ１９と内径２３ｍｍ×長さ１．５ｍの出口配管４ｂを介してヘリウムガス検出器５としてヘリウムリークディテクタを設置すると共に、１０００Ｐａ以下の真空排気とヘリウム検出時にヘリウムガス検出器５の入口圧Ｐ５を１００Ｐａ以下に保持するために第４真空バルブ２０と内径２３ｍｍ×長さ１．５ｍの分岐配管６ａを介して排気速度８．３×１０^－２ｍ^３/ｓの第４真空ポンプ６を設置した。

【0109】

第２実施形態に係る漏れ検査装置２００の漏れ検査性能として、真空容器１の大気圧から５Ｐａ到達までの真空排気時間と、真空ポンプ４が無い従来の漏れ検査装置のヘリウムガス検出器５におけるヘリウム標準リークの漏れシグナルの時間推移を測定した。ここで、真空容器１の到達圧力Ｐ^＊を５Ｐａとした理由は、後工程において第２真空ポンプ４を用いて真空容器１内のガスを圧縮してヘリウムガス検出器５に移送することから、ヘリウムガス検出器５の入口圧Ｐ５は上昇するが、その入口圧Ｐ５をヘリウムガス検出器５の入口部５ａでの許容上限圧力１００Ｐａ以下とするためである。

【0110】

なお、第２実施形態では、ヘリウムガス検出器５の高真空ポンプ５ｃによる真空排気だけでは、ヘリウムガス検出器５の入口部５ａの圧力が１５０Ｐａとなり許容上限圧力の１００Ｐａ以上であったことから、第４真空ポンプ６による真空排気も同時に実行し、ヘリウムガス検出器５による漏れ流量測定を実行した。

【0111】

真空容器１を第１真空ポンプ３により大気圧から真空排気し、且つ真空容器１の圧力が１０００Ｐａ以下では第２真空ポンプ４による真空排気も実行したところ２１ｓで真空容器１の内部圧力が５Ｐａに到達した。このように、１×１０^５Ｐａの大気圧から５桁低い５Ｐａへの真空排気でも、第１真空ポンプ３と第２真空ポンプ４を用いることで、真空排気時間を短くすることができる。

【0112】

次に、第１真空バルブ１４を閉じ第１真空ポンプ３による真空排気を終了し、第４真空ポンプ６による真空排気も同時に実行しながら、ヘリウムガス検出器５により漏れ無し測定を５ｓ実施した。そして、１×１０^－８Ｐａ・ｍ^３/ｓの流量のヘリウム標準リークを開きヘリウムガスを導入し漏れ測定を開始した。ここで、ヘリウムガス検出器５と第４真空ポンプ６の分流比は３：５であることから、飽和漏れ流量Ｑ_∞は３．８×１０^－９Ｐａ・ｍ^３/ｓ（＝１×１０^－８Ｐａ・ｍ^３/ｓ×３／８）となる。

【0113】

図６は、漏れ検査装置２００によるヘリウム漏れ流量の時間推移の測定結果を示すグラフである。ここで、時刻０ｓの時にヘリウム標準リークからヘリウムガスを真空容器１に漏洩させた。実線は第２真空ポンプ４有りの漏れ検査装置２００の漏れシグナル、破線は第２真空ポンプ４無しの従来の漏れ検査装置５００の漏れシグナル、一点破線は飽和漏れ流量３．８ ×１０^－９Ｐａ・ｍ^３/ｓの６３％（＝２．４×１０^－９Ｐａ・ｍ^３/ｓ）である。

【0114】

漏れ検査装置２００又は従来の漏れ検査装置５００のいずれの漏れシグナルも漏洩開始から７～１０ｓ後に漏れシグナルが計測され始める。この時間遅延は、実施形態１と同様に真空容器１に漏れ出たヘリウムガスが大容積の真空容器１内を拡散しヘリウムガス検出器５に到達するまでに要する時間と考えられる。ここで、実施形態１と比較して遅延時間が長くなっているのは、ヘリウム濃度が低いためである。

【0115】

図６の第２真空ポンプ４を取り付けない従来の漏れ検査装置５００の漏れシグナル（破線）は、緩やかな上昇となり１３ｓ後に１×１０^－１０Ｐａ・ｍ^３/ｓに達するが、その後さらに緩やかな上昇となり４０ｓ後においても６×１０^－１０Ｐａ・ｍ^３/ｓであった。この漏れシグナルが飽和漏れ流量の６３％である２．４×１０^－９Ｐａ・ｍ^３/ｓに達する漏れ応答時間は１７５ｓと長時間であった。したがって、この従来の漏れ検査装置５００の工程には約２００ｓが必要となることから、量産現場への適応が困難である。

【0116】

一方、図６の真空ポンプ４を取り付けた漏れ検査装置２００による漏れシグナル（実線）は、数秒の短時間で１×１０^－９Ｐａ・ｍ^３/ｓに上昇し、１０ｓ後には飽和漏れ流量の６３％の２．４×１０^－９Ｐａ・ｍ^３/ｓまで到達した。これは、第２真空ポンプ４によるガスの圧縮効果によるものである。なお、この第２実施形態に係る漏れ検査装置２００の工程時間は４１ｓと非常に短時間であった。この短時間の工程は量産現場へ適応できる。

【0117】

以上、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明してきた。本発明の実施形態は上記だけに限定されることはなく、本発明の技術的特徴を逸脱しない範囲内において種々の修正・変更を加えることが可能である。例えば、探査ガスについてはヘリウムに代えて、他のガス（例えば、水素、アルゴン、空気）を使用することも可能である。また、探査ガス検出器はヘリウムガス検出器であるヘリウムリークディテクターに代えて、四重極質量分析器や放電発光ガス分析器を使用することも可能である。

【符合の説明】

【0118】

１ 真空容器
２ 真空計
３ 第１真空ポンプ
３ａ 入口配管
４ 第２真空ポンプ
４ａ 入口配管
４ｂ 出口配管
５ ヘリウムガス検出器
５ａ 入口部
５ｂ 分析管
５ｃ 高真空ポンプ
５ｄ 補助ポンプ
６ 第４真空ポンプ
１１ 被試験体
１２ 第３真空ポンプ
１３ ヘリウムガスボンベ
１４ 第１真空バルブ
１５ 第２真空バルブ
１６ 第１遮断弁
１７ 第２遮断弁
１８ 第３遮断弁
１９ 第３真空バルブ
２０ 第４真空バルブ
１００ 漏れ検査装置
２００ 漏れ検査装置
Ｐ１ 真空容器の内圧
Ｐ２ 第２真空ポンプの吸気圧
Ｐ３ 第２真空ポンプの排気圧
Ｐ４ 第４真空ポンプの吸気圧
Ｐ５ ヘリウムガス検出器の入口圧
Ｃ１ 入口配管のコンダクタンス
Ｃ２ 出口配管のコンダクタンス
Ｃ３ 分岐配管のコンダクタンス
Ｑ１ 入口配管を流れるヘリウムガスの体積流量
Ｑ２ 出口配管を流れるヘリウムガスの体積流量
Ｑ３ 分岐配管を流れるヘリウムガスの体積流量

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】