バイポーラプレート用自動リークテストシステム

INFICONが特許を取得した新しいI∙ZERO機能は画期的です。これは初めて、ヘリウムをテストガスとした真空テスト中に、真空排気後に残るヘリウムバックグラウンドを追随しながら決定するからです。INFICONの新しいソフトウェアアルゴリズムは、過去2秒間のそれぞれのバックグラウンドの発達を考慮に入れ、これをベースに、現在のヘリウム計測から計算する必要があるバックグラウンドがどのくらい高いかを常に外挿します。I∙ZEROを使用すると、以下のことが可能になります：

• 排気期間を短縮した上で、より早期に対策を講じる
• 静的に決定されたバックグラウンドでは単に消えてしまうような小さなリーク率や、そうでなければ小さな試験部品にはデッドボリュームが大きすぎる真空チャンバーでさえもチェックすることがで
• 高希釈ヘリウム試験ガスでコスト削減を実現

ダイナミックバックグラウンド補正は、ヘリウムによるバックグラウンド汚染がほとんど避けられない実用的なシナリオでも使用されます。Worthmann Maschinenbau GmbHは、バイポーラプレート上のリーク検出用システムでその代表的な例を示しています。 

MACEASは、バイポーラプレート用の新しいヘリウムリークテスターをモジュール方式で設計しました。システムは少なくとも1つのメインモジュールで構成され、これには制御キャビネットと操作エレメントも含まれます。しかし、システムは必要に応じて拡張でき、ロボット支援による完全自動装填も可能です。通常、2枚のバイポーラプレートを実際の試験チャンバーに挿入します。2枚のバイポーラ・プレートがシステム内に入ると、2枚のプレートの周囲に金型が閉じる。この金型自体が、リークテスト用の真空チャンバーを外部に形成します。同時に、シールとバルブにより、プレートの関連流路が次々とテスト用の真空チャンバーになる。コスト上の理由とヘリウムのバックグラウンドを低く抑えるため、MACEASでは純粋なヘリウムガスは使用しません。しかし、このように希釈されたテストガスでテストするためには、システムは純粋なヘリウムでテストする場合よりも10倍感度が高くなければならない。今日、INFICONのLDS3000リークディテクターでシステムがバイポーラプレートの気密性をテストできる最小の限界リーク率は、10パーセントのヘリウム含有量で1 ∙ 10^-6 Pa-m³/sのヘリウム体積流量です。

しかし、バイポーラ・プレートの新しいテスト・システムを開発するにあたり、ヘリウムのバックグラウンドは当初、MACEASにとって難題であることが判明した。排気中にヘリウムバックグラウンドが継続的に低下し、その後安定することはありませんでしたが、驚くようなピークがありました。プラントエンジニアは、ヘリウム発生源として試験チャンバー内のデッドスペースと金型を特定しました。これらのヘリウム源を除去するため、MACEASは構造的対策に頼り、新しいガイドをデザインし、バルブ技術を修正し、より大きなターボ分子ポンプを設置しました。INFICONが現在I∙ZEROのプロトタイプに取り組んでいるという事実は、プラントメーカーにとって幸運でした。これもまた、ヘリウムのバックグラウンドをコントロールし、排気時間を大幅に短縮することができた理由のひとつです。バイポーラ・プレート上の合計3つのテスト工程の前に、プラントはI∙ZERO機能を使ってヘリウム・バックグラウンド濃度をダイナミックかつ連続的に決定するようになった。その結果、サイクルタイムは可能な限り短縮された。  

システムへの供給、3回の排気、3回のテスト工程からなるテストサイクル全体が、わずか48秒で済むようになった。これは、このシステムが24秒ごとに1つのステーションでバイポーラプレートを効果的にテストしていることを意味する。また、各メイン・モジュールはセカンダリー・モジュールによって拡張できるため、スループットはさらに倍増する。この結果、有効サイクルタイムは12秒となり、これは1時間当たり300枚のバイポーラ・プレートに相当する。Worthmann/MACEAS社のセールス・マネージャーであるDaniel Schönbohm氏は、「I∙ZEROでより速くテストできることは、サイクルタイムの観点から常に有利です。