PFA ヒーターの金属コア シール-内部発熱体が PFA シースから出る場所-は、湿気の侵入と最終的な地絡の最も一般的な経路です。動作温度での熱膨張により微細な隙間が開く可能性があるため、室温でのシールの完全性を検証するだけでは不十分です。 80 度（通常の動作温度）でのヘリウム漏れ検出により、シールの完全性を定量的かつ非破壊的にテストできます。-方法: PFA シースと金属コア (中空の場合はコア自体) の間の環状空間を真空にし、質量分析計を監視しながらシールの周囲にヘリウムをスプレーします。新しいヒーターの許容漏れ量は次のとおりです。<1 × 10⁻⁶ mbar·L/s at 80°C. Higher leak rates (>1 × 10⁻⁵ mbar・L/s) は初期故障を予測します。温度でのテストでは、ヒーターのコンポーネントが膨張差を持った場合にのみ開く欠陥が明らかになります。
なぜ 80 度 (室温ではない) でテストするのか
PFA (CTE 110 ～ 120 ppm/度) と金属コア (CTE 14 ～ 17 ppm/度) は、非常に異なる速度で膨張します。 80 度で、長さ 20 mm のシール界面には、ΔL=(_PFA – _metal) × L × ΔT=(110e-6 – 16e-6) × 20 × 60=94e-6 × 20 × 60=0.113 mm の差膨張が生じます。この 0.1 mm の相対運動によって、室温では閉じている微小な隙間が開くことがあります。室温での漏れテストに合格したシールでも、80 度では機能しなくなる可能性があります。 80 度でのテストは実際の動作条件をシミュレートします。
方法: テスト前にヒーターを 80 度のオーブンに 1 時間入れます。あるいは、ヒーターを低電力 (定格の 10%) で動作させ、シール領域を冷却しながら自己加熱して 80 度まで加熱します (シールの過熱を防ぐため)。{4}}テスト中、シール付近の PFA は 100 度を超えてはなりません。
ヘリウムリークテスト手順
必要な機器:
ヘリウム質量分析計のリーク検出器 (Pfeiffer、Agilent など)
可能な真空ポンプ<10⁻³ mbar
細ノズル付きヘリウムスプレーガン
オーブンまたは80度までの熱源
-一歩ずつ-:
コアへのアクセスを封鎖する: 金属コアが中空の場合 (管状ヒーターに一般的)、一端を真空継手でシールします。コアが固体の場合、コールドセクションのポートを介してコアと PFA の間の環状ギャップにアクセスできる必要があります。
避難する: リークディテクタをコア内部または環状ギャップに接続します。に避難してください<10⁻² mbar.
80度に加熱する: ヒーターをオーブン（空気）に入れるか、コールドセクションに加熱テープを巻き付けて加熱します。 80度を30分間維持します。
ヘリウムをスプレーする: スプレーガンを使用して、シール界面 (PFA が金属コアと接触する場所、またはコアが PFA から出る場所) にヘリウムを吹き付けます。エンド キャップの溶接部 (存在する場合) およびその他の接合部にもスプレーします。
漏れ量を監視する: 質量分析計はリークレートを mbar・L/s で表示します。スパイクは、スプレーされた場所での漏れを示します。
新しいヒーターの合格基準:
<1 × 10⁻⁶ mbar·L/s at 80°C – Excellent, hermetically sealed.
1 × 10⁻⁶ ～ 1 × 10⁻⁵ – 一般産業用途に許容されます。
1 × 10⁻⁵ ～ 1 × 10⁻⁴ – 限界;湿気の多い環境では早期に故障する可能性があります。
1 × 10⁻⁴ – 拒否します。目に見える、または重大な漏れ。
結果の解釈
| 80度におけるリークレート(mbar・L/s) | 相当穴径（μm） | 予想耐用年数 (年、80% RH) | アクション |
|---|---|---|---|
| <1 × 10⁻⁶ | <0.1 | >10 | 最高の品質を受け入れます |
| 1 × 10⁻⁶ – 5 × 10⁻⁶ | 0.1–0.3 | 5–10 | 標準として受け入れる |
| 5 × 10⁻⁶ – 1 × 10⁻⁵ | 0.3–0.5 | 3–5 | 乾燥環境のみに対応 |
| 1 × 10⁻⁵ – 5 × 10⁻⁵ | 0.5–1.0 | 1–3 | 限界 – クリティカルのため拒否 |
| >5 × 10⁻⁵ | >1.0 | <1 | 拒否 – 早期に失敗します |
PFA ヒーターの一般的な漏れ箇所
| 位置 | 漏れの原因 | 検出方法 |
|---|---|---|
| コア出口点（コールドエンド） | PFAと金属の密着性が悪い | コアの根元にHeをスプレー |
| PFAエンドキャップ溶接 | 不完全な融合 | Heをキャップの周囲にスプレーします |
| 成形フランジジョイント | 成形時の収縮隙間 | フランジ-から-へのシース移行部に He をスプレーします |
| サーモウェルウェル (存在する場合) | 薄底割れあり | Heをサーモウェルの開口部にスプレーします |
| 圧縮フィッティング | フェラルが取り付けられていない | ネジ部の取り付け部にHeをスプレー |
フィールドの例
ある半導体メーカーは、入荷するすべての PFA ヒーターに対して 80 度でのヘリウム リーク テストを要求しました。 20 個のヒーターのバッチが室温テストに合格しました (<1 × 10⁻⁷ mbar·L/s). At 80°C, 5 of the 20 showed leak rates of 2–8 × 10⁻⁵ mbar·L/s. These 5 heaters were returned to the supplier. In the field, the 15 passing heaters had a 3-year failure rate of 2%. The manufacturer had previously experienced 15% failure rates with untested heaters. The helium test at temperature paid for itself in reduced downtime.
結論: 室温ではなく、80 度でテストしてください
80 度でのヘリウム漏れ検出を使用して PFA ヒーターの金属コア シールの完全性を検証すると、PFA と金属の熱膨張差により室温では見えない欠陥が明らかになります。漏れ率<1 × 10⁻⁶ mbar·L/s at 80°C indicates a hermetically sealed heater suitable for long-term service in humid or corrosive environments. Rates >1 × 10⁻⁵ mbar・L/s は初期故障 (1 ～ 3 年) を予測します。重要な用途（半導体、製薬、高湿度）の場合は、80 度でのヘリウム リーク テストを指定して合格してください。<1 × 10⁻⁶ mbar·L/s. The few hours of testing time prevent years of failures. Heat seals expand, gaps open, moisture enters. Test hot, seal tight, last long. Helium knows where leaks hide. Listen to it.
