HVAC&R業界において、大型熱交換器、蒸発器、凝縮器の漏洩試験は、長年にわたり生産上の課題となってきました。数十メートルにも及ぶ溶接部と分散した漏洩箇所を持つ大型ワークピースでは、従来のスニファー方式では時間がかかり、作業者の技量に依存し、欠陥の見落としも起こりやすい一方、水浸法では定性的な結果しか得られません。近年、大型冷凍機器の最終検査方法として、大型チャンバーを用いた真空ヘリウム漏洩試験が主流となっています。

本稿では、HCTEが最近納入した2メートル級真空チャンバー式ヘリウムリークテストシステムを基に、大型ワークピースのヘリウムリークテストにおける主要な技術的ポイントと設計ロジックを解説する。

1. ポンプ効率のボトルネックチャンバー容積が大きいほど、目標真空度に達するまでの時間が長くなり、ラインのスループットが直接的に低下する。
2. ヘリウムの運転コストが高い: 大容量の場合、より多くのヘリウム充填量が必要になります。回収を行わない場合、部品1個あたりのヘリウムコストは小型ワークピースの数倍になります。
3. 背景のクリアが遅い試験後のチャンバー内の残留ヘリウム濃度が高い。パージが不十分なため、次のパートのバックグラウンドが高くなり、偽陽性が発生する。
4. 工具のシールに関する難しさ熱交換器は複数のポートと不規則な形状を有するため、汎用的な治具ではすべての接合部で確実なシールを保証することはできません。

HVAC熱交換器の大型という特性に対応するため、HCTEはこのプロジェクトにおいて階層的な最適化設計アプローチを採用した。

• ステージ真空ポンプのアーキテクチャメイン粗引きポンプと保持ポンプの組み合わせにより、粗引き工程での高速排気と微引き工程での安定した真空を実現し、排気速度と到達真空度のバランスを取ることでサイクルタイムを大幅に短縮します。
• 自動ヘリウム回収およびパージシステム標準の自動ヘリウム除去機能は、試験後にヘリウムを積極的に回収し、窒素でパージします。これにより、ヘリウムの消費量が削減され、検出器フィラメントへの高濃度ヘリウムの長時間の影響が回避されるため、機器の耐用年数が効果的に延長されます。
• カスタムプロファイルツール熱交換器のチューブシートとヘッダー用に設計された専用のシーリングコネクタとサポート位置決め機構により、信頼性の高いシーリングと迅速な切り替えを実現します。
• システムレベルの精度保証総合的な検出限界は5×10⁻⁷ Pa·m³/s（冷媒漏洩率約1g/年）に達し、輸出用冷凍製品のシール要件を完全に満たしています。

HCTEは、中国の大手冷凍機器メーカー向けにこの大型熱交換器ヘリウム試験システムをカスタマイズしました。チャンバーサイズは 2m × 2.5m × 1.3mこれは中国最大級の真空チャンバーシステムの一つです。モジュール設計を採用し、真空、検出、制御ユニットが独立しているため、メンテナンスやアップグレードが容易です。現在、お客様の工場で安定稼働しており、ワークピース1個あたり8分未満でフルテストサイクルを完了し、再現性は±5%以下を実現することで、出荷時の漏れ不良を85%削減しています。

選定のヒント：最大寸法が1メートルを超える冷凍機器部品については、大型チャンバーのカスタマイズ経験を持つベンダーを優先的に選定してください。標準サイズのチャンバーが適合しない場合、無理にサイズが合わない金型を使用するよりも、特注サイズのチャンバーの方が長期的に見てはるかに優れた価値を提供します。