真空システムでリークを探すための主要な方法は、単純な圧力上昇試験から、非常に高感度なガス分析まで多岐にわたります。一般的な手法には、疑わしいリークの近くにアセトンなどの溶媒を注入し、真空計の動きを観察すること、ブラインドプレートを使用してシステムの一部を体系的に隔離すること、そして最高の精度を得るためにヘリウム質量分析計リークディテクターを使用することが含まれます。
効果的なリークハンティングは体系的なプロセスです。まずリークの存在を確認し、次にシステム全体のチェックからピンポイント検出へと進み、より感度の高い方法を用いて論理的にその位置を絞り込んでいきます。
リークの存在を確認する基礎的なチェック
特定のリーク箇所を検索し始める前に、まずシステムが真空を保持できているかを確認する必要があります。これを行う最も簡単な方法は、昇圧試験（rate-of-rise test）です。
昇圧試験の実施
昇圧試験（rate-of-rise test）、または圧力上昇試験としても知られるこの試験は、最初の診断ステップです。手順は簡単で、システムのポンプとゲージ以外に特別な機器は必要ありません。
まず、システムを通常の動作圧力まで排気します。
次に、真空チャンバーをポンプに接続しているバルブを閉じ、チャンバーを完全に隔離します。
最後に、真空計を監視します。圧力が安定しているか、非常にゆっくりと上昇している場合、システムは密閉されている可能性が高いです。圧力が急速に上昇する場合、リークが確認されたことになり、局在化手法に進むことができます。
リークの局在化：広範囲から精密へ
リークが確認されたら、その正確な位置を見つけることが目標となります。最良の戦略は、より精密な技術に進む前に、検索範囲を絞り込む方法から始めることです。
隔離法：分割統治
複数の配管やコンポーネントを持つ複雑なシステムの場合、最も論理的な最初のステップはセクションを隔離することです。これにより、システムのどの部分に問題があるかを判断するのに役立ちます。
これはしばしばブラインドプレートを使用するか、特定のバルブを閉じて真空配管を分割することで行われます。その後、隔離された各セクションで昇圧試験を実行できます。最も急速に圧力が上昇したセクションにリークがあります。
溶媒法：迅速な現場試験
特定のフランジや溶接部など、リークが発生している可能性のある大まかな場所がわかったら、迅速な確認のために溶媒注入法を使用できます。
医療用針や先細の噴霧ボトルを使用して、アセトンやイソプロピルアルコールなどの揮発性溶媒を少量が疑わしい領域に塗布します。
溶媒がリークに当たると、それが真空システム内に吸い込まれます。溶媒の蒸気が一時的にガスの組成と圧力を変化させ、真空計の読み取り値に目に見えるちらつきやジャンプを引き起こします。
決定版：ヘリウム質量分析法
最高の感度と精度を得るための決定的なツールは、ヘリウム質量分析計リークディテクターです。この装置は、他の方法では見逃されるような信じられないほど微小なリークを検出する能力があります。
システムを排気し、分光計に接続します。オペレーターは次に、システムの外部の疑わしいリーク箇所周辺に微細なヘリウムガスの流れを噴霧します。
ヘリウム原子は非常に小さく不活性です。リークが存在する場合、ヘリウムが真空に吸い込まれ、システム内を移動し、分光計によって検出され、警報が鳴ります。これにより、ほぼ確実にリークの正確な発生源を特定できます。
トレードオフと落とし穴の理解
各リーク検出方法には独自の利点と欠点があります。適切な方法を選択することは、システムの要件、予算、および要求される完全性レベルによって異なります。
溶媒の限界
溶媒法は迅速かつ安価ですが、正確ではありません。一般的な領域のリークを確認することはできますが、正確な場所を特定するのは困難です。さらに、アセトンなどの溶媒を使用すると、敏感な真空システムに汚染物質が混入する可能性があり、引火のリスクも伴います。
「一時的な」修正の危険性
参考文献では、真空パテ（vacuum mud）やその他の外部シーリングコンパウンドの使用について言及されています。これらは一時的な緊急措置としてのみ考慮されるべきです。シーラントを適用すると、後でリークを特定することが不可能になり、進行中の機械的故障を隠してしまう可能性があります。唯一の真の解決策は、リークを見つけて適切に修理することです。
精度のための投資
ヘリウム質量分析計は高価な機器であり、訓練されたオペレーターが必要です。最も信頼性の高い方法ですが、そのコストと複雑さから、微小なリークも許容されない高性能・高真空システムに通常限定されます。
目標に合わせた適切な選択をする
最適なアプローチを選択するには、システムのニーズと問題の緊急性を評価してください。
- 迅速な確認が主な焦点の場合： まず単純な昇圧試験を行い、重大なリークがあるかどうかを確認します。
- 複雑なシステムでのリークの特定が主な焦点の場合： 隔離法を使用してシステムを分割し、検索範囲を効率的に絞り込みます。
- 特定の溶接部や接合部の迅速かつ低コストの確認が主な焦点の場合： 汚染のリスクを認識していれば、溶媒法はうまく機能します。
- 高真空またはクリティカルなシステムで絶対的な確実性が主な焦点の場合： ヘリウム質量分析計は、必要な精度と信頼性を提供する唯一の方法です。
リーク検出に体系的に取り組むことで、真空システムの完全性を効率的に診断し、回復させることができます。
要約表：
| 方法 | 主な用途 | 感度 | 主要な機器 |
|---|---|---|---|
| 昇圧試験 | リークの存在確認 | 低い | システムポンプとゲージ |
| 隔離法 | リーク領域の絞り込み | 低〜中 | ブラインドプレート、バルブ |
| 溶媒注入 | 特定の領域の迅速な確認 | 中程度 | アセトン/イソプロピルアルコール |
| ヘリウム質量分析法 | 正確なリーク位置の特定 | 非常に高い | ヘリウムリークディテクター |
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