CN101153585A

CN101153585A - 抽空装置

Info

Publication number: CN101153585A
Application number: CNA2007101821937A
Authority: CN
Inventors: 谷川志郎
Original assignee: Anest Iwata Corp
Current assignee: Anest Iwata Corp
Priority date: 2006-09-29
Filing date: 2007-09-29
Publication date: 2008-04-02
Also published as: US20080080982A1; JP2008088880A; EP1906023A1

Abstract

本发明提出了一种抽空装置。其包括机械式升压泵(5)、串联地设置在机械式升压泵下游侧的增压泵(3)，机械式升压泵(5)具有用于排放低压缩气体的排气口(27a)和(27b)以及用于排放高压缩气体的排气口(29)，并且，在排气初始阶段，通过操作机械式升压泵，气体通过用于排放高压缩气体的排气口(29)朝大气侧排放，在排气压力随后达到中度真空阶段，增压泵起动运行，并且气体通过用于排放低压缩气体的排气口(27a)和(27b)被送至增压泵。

Description

抽空装置

技术领域

本发明涉及一种用于对箱、腔室以及类似物进行抽空的抽空装置，它设置有机械式真空升压泵以及串联地设置在机械式真空升压泵下游侧的增压泵。

背景技术

为了实现以快速的泵送速度使箱、腔室以及类似物的内部形成真空，传统地是在具有较低泵送速度的真空泵(增压泵)的上游侧(真空侧)使用用于抽吸真空的机械式升压泵。就该机械式升压泵而言，通常采用罗茨式真空泵021，如图5所示，它通过旋转一对罗茨式叶片020来执行压缩/排气工作。并且已知的是，通过采用机械式升压泵，增压泵能实现几倍的最大泵送速度。

然而，即使机械式升压泵将大量的气体输送至位于下游侧，即大气侧的增压泵，但是在运行过程中大气压附近周围处的泵送速度的提高并不十分明显，这是由于增压泵有限的排气容量而导致整个装置的有限泵送速度所造成的。

即，在图3中，泵送速度和压力之间的关系示出了，采用增压泵在大气压下泵送气体开始时，由于增压泵本身有限的排气容量，因此在机械式升压泵的辅助下，整个装置的泵送速度并没有有效地提高。当真空度变得很高时，可以获得提高的效果，但是这种提高不能在整个压力范围内获得。

另外，例如，日本授权的实用新型No.JP/7-19554(之后将其称作文献1)披露了一件申请；其中将类似机械式升压泵的升压泵设置在真空泵的上游侧；并且通过串联设置的两级真空泵来执行气体的排气。

在文献1的技术中，如图6所引证，初级排气管(通道)A和主排气管(通道)B从腔室的内部引出，并且彼此相连。初级排气管A上设置有串联的停止阀03a和蝶形阀04，并连接到初级泵01。主排气管B上设置有停止阀03b1、03b2和排气泵02。根据这个构造，通过关闭停止阀03a和蝶形阀04以及开启停止阀03b1、03b2和排气泵02，由初级泵01和排气泵02来完成主排气(抽空)工作。

另外，正如两级安装的真空泵的例子那样，如图7中所引证，也披露了一种构造，其中升压泵012连接到多级干式真空泵10的中间级或者真空泵10的末级，从而达到降低能量消耗的目的(专利文献2：JP2003-155998A)。

然而，根据专利文献1，由于当进行初级排气时，仅仅只有初级泵01排气，因此不能期望泵送速度有所改进。虽然，当执行主排气操作时，初级泵01和排气泵02以两级的形式排气，但是，在专利文献1中并未披露涉及到排气泵02的操作控制。因此，该文献的技术留下了这样一个问题，即不仅在从大气压到低真空的压力范围内以及包括从低真空到高真空的整个压力范围内如何提高泵送速度。

此外，专利文献2中的升压泵012的目的是为了降低驱动干式真空泵010所必需的能量消耗。在专利文献2中并未提到提高泵送速度。

发明内容

就上述背景技术而言，本发明的目的是为了实现一种用于对箱、腔室以及类似物进行抽空的抽空装置，它设置有机械式真空升压泵以及串联地设置在机械式真空升压泵下游侧的增压泵，从而在从大气压到低真空的压力范围内提高泵送速度，由此在从大气压到高真空的整个压力范围内提高泵送速度。

为了实现上述目的，本发明提出了一种用于对箱、腔室以及类似物进行抽空的抽空装置，它包括机械式升压泵、串联地设置在机械式升压泵下游侧的增压泵和用于控制装置运行的控制器；其中机械式升压泵具有用于排放低压缩气体的排气口，通过该排气口，在升压泵内以部分压缩方式进行压缩的具有低压缩比的低压缩气体被排放，和用于排放高压缩气体的排气口，通过该排气口，具有高压缩比的高压缩气体被排放；并且控制器这样控制，从而在排气初始阶段，通过操作机械式升压泵，该气体通过用于排放高压缩气体的排气口朝大气侧排放，在排气压力随后达到中度真空阶段，增压泵起动运行，并且气体通过用于排放低压缩气体的排气口被送至增压泵。

根据上述实施例，在排气初始时，通过操作机械式升压泵，该气体通过用于排放高压缩气体的排气口朝大气侧(外部)排放。以这种方式，箱内大气压水平的气体以高压缩比被压缩并且直接被排放到外部。由于该气体是在没有影响到增压泵的情况下被排放到外部，因此它能够在不导入具有较高排放容量的大型增压泵的前提下提高泵送速度，从而确保较高的泵送速度。

此外，由于与增压泵的泵送速度相比，升压泵的泵送速度较高，因此，它能够排放气体，同时在压力为大气压时在初始时维持泵送速度。首先，它能够在从大气压到低真空的范围内提高泵送速度。

当通过机械式升压泵的用于排放高压缩气体的排气口排气而获得中度真空时，随后中度真空的气体从用于排放低压缩气体的排气口(或多个排气口)被送至增压泵，同时增压泵起动。这样，到达某种程度的真空状态气体从用于排放低压缩气体的排气口(或多个排气口)被送至增压泵。由于机械式升压泵的增大气压/增加流量的功能，因此，增压泵的泵送速度得以提高并且能够保持该被提高的泵送速度，由此实现了高真空。

因此，使得不仅在从大气压到低真空的范围内而且包括从大气压到高真空的整个范围内提高泵送速度成为可能。

根据本发明的另一实施例，优选地是，控制器通过来自计时器的耗用时间信号来识别中度真空的执行状况。

在上面的实施例中，控制器通过这种构造自动地控制增压泵泵送操作，其中所述构造为，排放气体通过用于排放低压缩气体的排气口(或多个排气口)被供给到增压泵，同时驱动所述增压泵。这里，由于该控制并不是基于来自压力传感器的信号，而是基于来自计时器的耗用时间信号来进行工作的，因此，将会排除关于压力传感器的故障和/或性能恶化的风险。这样，将实现高度可靠的控制。

根据本发明的优选实施例，机械式升压泵是爪式真空泵，其中用于排放高压缩气体的排气口位于泵壳体的壁面处，壁面处于垂直于泵转子轴的平面内，同时用于排放高压缩气体的排气口正对压缩空间，该压缩空间处于平行于包含泵转子旋转轴的平面的平面内。

上面的实施例实现了一种升压泵，该升压泵设置有用于排放高压缩气体的排气口和用于排放低压缩气体的排气口，其中用于排放高压缩气体的排气口设置在泵壳体的壁面处，从而正对压缩空间，所述壁面处于垂直于泵转子轴的平面内，并且用于排放低压缩气体的排气口处于泵壳体的侧壁表面上，所述侧壁表面处于平行于包含泵转子旋转轴的平面的平面内。

本发明实现了用于对箱、腔室以及类似物进行抽空的抽空装置，它包括机械式升压泵以及串联地设置在机械式升压泵下游侧的增压泵，它通过提高从大气压到低真空范围内的泵送速度而提高了从大气压到高真空的整个范围的泵送速度。

附图说明

现在将参照本发明的优选实施例和附图对本发明进行更为详细的说明。其中：

图1示出了本发明第一实施例的整体构造；

图2示出了图1中的A-A剖视图；

图3示出了泵送速度对真空度的特性；

图4示出了时间图，其中(a)示出了机械式升压泵的时间图；(b)示出了增压泵的时间图；(c)示出了第一开/闭阀的时间图；(d)示出了第二开/闭阀的时间图；

图5示出了罗茨式真空泵的图解；

图6为用于解释传统技术的附图；以及

图7也是用于解释传统技术的附图。

具体实施方式

下面，将参照附图所示实施例对本发明进行详细说明。然而，在这些实施例中描述的部件的尺寸、材料、形状、相对位置等仅仅是用于解释并不对发明范围构成限制，除非有任何特定的说明。

图1示出了本发明实施例的整体构造并且图2示出了图1中的A-A剖视图。

如图1所示，抽空装置1配置有增压泵3和设置在增压泵3上游侧的机械式真空升压泵5，从而通过运行泵3和5对真空箱7进行抽空。

机械式真空升压泵5是一种爪式真空泵9，它包括一对泵转子11a和11b、吸气口13以及排气口15。机械式升压泵5还包括泵壳体17(壳体)，所述一对泵转子11a和11b容纳于其中，以及旋转机构，通过该旋转机构，将动力从作为动力源的马达(未示出)传递至转子而使泵转子11a和11b绕轴19旋转。另外，增压泵3的类型并不限于罗茨式，而是可为任何其它类型的真空泵，例如爪式、螺杆式、齿轮式等。

在上述旋转机构使得泵转子11a和11b彼此以反向旋转的同时(如图1中的箭头S所示)，通过利用泵壳体17和泵转子11a和11b包围的密封空间的容积改变来执行吸气和排气操作。

泵转子11a和11b分别具有像爪(猛禽的爪)的突起部21a和21b。并且突起部21a和21b分别配合到反向凹入部23b和23a内。这样，配合空间形成了压缩空间25。

排气口15具有两个开口，即，用于排放低压缩气体的排气口(此后，将其称作DOLC)27和用于排放高压缩气体的排气口(此后将其称作DOHC)29。DOLC27排放较低压缩比阶段在机械式升压泵内压缩的气体，而DOHC29排放达到较高压缩比阶段的气体。另外，DOLC27被设置成在气体被压缩到由泵转子11a和11b形成的压缩空间25内之前，排放通过吸气口13吸入的气体。此外，DOLC27包括相应于泵转子11a的用于排放低压缩气体的第一排气口27a和相应于泵转子11b的用于排放低压缩气体的第二排气口27b。

另外，当用于排放低压缩气体的第一排气口27a的横截面积与用于排放低压缩气体的第二排气口27b的横截面积相等时，这些排气口的横截面积被形成为远大于DOHC29的横截面积。

如图2所示，DOHC29设置于泵壳体17的壁面处，该壁面处于垂直于泵转子11a和11b的轴线的平面内，而DOHC29正对着压缩空间25，以排放高压缩气体。

此外，如图2所示，吸气口13被设置在泵壳体17的一个侧壁表面上，所述侧壁表面处于平行于包含泵转子11a和11b的旋转轴线的平面的平面内，而用于低压缩气体的第一和第二排气口27a和27b处于泵壳体17的另一侧壁表面上，该侧壁表面处于平行于包含泵转子11a和11b的旋转轴线的平面的平面内。

这样，通过在垂直于泵转子11a和11b轴线的壳体壁面和平行于包含泵转子11a和11b的轴线的平面的壳体壁面上形成排气口，可构成具有DOHC29和DOLC27的机械式升压泵5。

在可连通地将用于排放低压缩气体的第一排气口27a连接到增压泵3上的第一低压缩排气通道30上，设置有由控制器32控制的第一开/闭阀34。另一方面，输送流经用于排放低压缩气体的第二排气口27b的气体的第二低压缩排气通道36，在阀34的上游侧与第一低压缩排气通道30连接在一起，从而使流经用于排放低压缩气体的第二排气口27b的气体流入到第一低压缩排气通道30内。此外，高压缩排气通道38在阀34的下游侧处与通道30连接在一起，从而使流经用于排放高压缩气体的排气口29的气体流入到该通道30内。另外，在通道38上设置有第二开/闭阀39，该阀的开/闭由控制器32控制。

这里，将给出关于控制器32的说明。来自真空箱7的压力信号或者来自机械式升压泵5的进口压力信号通过压力传感器40输入到控制器32中，并且耗用时间信号从计时器42输入到控制器32中。

在排气开始时，第一开/闭阀34将被关闭，第二开/闭阀39将被打开，增压泵3将停机，从而仅仅只有机械式升压泵5将运行。这样，将来自用于排放低压缩气体的第一排气口27a和用于排放低压缩气体的第二排气口27b的排放气体切断，而来自DOHC29的排放气体通过高压缩排气通道38被直接排放到外部。

在将气体通过高压缩排气通道38排放的上述运行阶段，箱内部的大气压气体在被以高压缩比压缩后被直接排放到外部。由于该气体是在没有流经增压泵3的情况下，即没有被增压泵3影响的情况下直接被排放到外部，因此，例如它可在不选择较大容量的增压泵3的情况下排放气体，从而获得更高的泵送速度。

另外，机械式升压泵5的泵送速度被调整成使该泵送速度超过增压泵3的泵送速度。因此，气体可在机械式升压泵5的泵送速度没有恶化的情况下被排放，由此，在开始排气时，泵送速度基本上没有从原始的泵送速度上降低。

如图3所示，在气体正好排经高压缩排气通道38的上述运行阶段时，该气体以泵送速度超过增压泵3的泵送速度而排放，其中所述增压泵3的泵送速度以Q表示，然后，气压从大气压P0降低至中度真空P1。

在第二阶段，当控制器通过来自压力传感器40的输入信号判断出达到预定的中度真空P1时，控制器32便将第一开/闭阀34打开，将第二开/闭阀39关闭，并且使增压泵3开启。

通过上面的方法，经用于排放低压缩气体的第一排气口27a和用于排放低压缩气体的第二排气口27b排放的气体被输送到增压泵3。

通过将中度真空P1(箱中的)的气体经用于排放低压缩气体的第一排气口27a和用于排放低压缩气体的第二排气口27b朝增压泵3输送，由于机械式升压泵5的升压功能以及增压泵3的压缩功能，可使得在不恶化泵送速度的前提下，使中度真空P1的气体达到高真空。

图4(a)～(d)分别示出了机械式升压泵5、增压泵3、第一开/闭阀34和第二开/闭阀39的开/关时间。在排气开始时间t0处，机械式升压泵5、增压泵3、第一开/闭阀34和第二开/闭阀39分别处于开、关、关闭和打开的状态。在这种条件下，经用于排放高压缩气体的排气口29排放的气体经高压缩排气通道38被直接送至外部。此后，在压力为P1的时间t1处，机械式升压泵5、增压泵3、第一开/闭阀34和第二开/闭阀39分别处于开、开、打开和关闭的状态，其中压力P1可以通过经机械式升压泵5的用于排放高压缩气体的排气口29的气体供给而获得。这样，被排放的气体从用于排放低压缩气体的第一排气口27a和用于排放低压缩气体的第二排气口27b被送至增压泵3。

本发明的上述实施例使得甚至在增压泵3具有小尺寸以及小排放容量时也能在不恶化泵送速度的前提下，在大气压附近的低真空度范围内提高泵送速度，从而获得高真空。此外，它能够在从大气压到高真空的整个压力范围内提高泵送速度。

[第二实施例]

然后，将对第二实施例进行说明。

在该第二实施例中，是来自计时器42的耗用时间信号，而不是来自压力传感器40的压力信号对泵5和3的开/关状态进行转换，并且还对开/闭阀34和39的开/闭状态进行转换。

通过基于例如对真空箱7的容积、机械式升压泵5的压缩空间25的排气容量、机械式升压泵5的特定操作因素、周围环境温度等条件的计算来预定时间t1，该时间t1是压力P0下降至压力P1(中度真空)所需的时间。

当控制器通过来自计时器42的信号识别到时间t1已经经过时间t0时，控制器控制运行状态，从而机械式升压泵5处于开的状态，增压泵3处于开的状态，第一开/闭阀34处于打开的状态，并且第二开/闭阀39处于关闭的状态。这样，就在不恶化泵送速度的前提下获得了经过中度真空P1的高真空。

第二实施例和第一实施例在从大气压到低真空的范围内提高了泵送速度，从而泵送速度在从大气压到高真空的整个范围内得以提高。

此外，在采用压力传感器40的情况下，存在由于真空箱7或者气体通道内的灰尘、废弃颗粒物或者水滴导致传感器40堵塞和/或性能恶化的危险，由此造成错误的压力检测。另外，在采用计时器42的情况下，就不会存在有检测失败或者性能恶化的危险。因此，可完成高度可靠的控制。

另外，在上述第一和第二实施例中，给出的说明是，控制器32自动打开和关闭第一开/闭阀34和第二开/闭阀39。然而，当然操作者也可通过由压力传感器40检测到的值根据他们自己的判断人工地将阀34和39打开和关闭。

就机械式升压泵5而言，目前给出的说明是，机械式升压泵5是爪式升压泵9。然而，毫无疑问地，机械式升压泵5可为除了爪式泵之外的罗茨式泵或螺杆式泵，只要该机械式升压泵5配置有排放低压缩比气体的排气口DOLC27和排放高压缩比气体的排气口DOHC29。

此外，应该注意的是，目前给出的说明是，作为介质的气体是任何一种包括特定气体例如空气的普通气体。

由于本发明使泵送速度在从大气压到低真空的范围内得以提高，从而在从大气压到高真空的整个范围内的泵送速度得到提高，本发明可有效地应用于对箱、腔室以及类似物进行抽空的抽空装置，它设置有升压泵以及串联地设置在升压泵下游侧的大气侧的增压泵。

Claims

1.一种抽空装置，用于对箱、腔室以及类似物进行抽空，该抽空装置包括机械式升压泵、串联地设置在机械式升压泵下游侧的增压泵和用于控制装置运行的控制器；

其中机械式升压泵具有至少一个用于排放低压缩气体的排气口，通过该排气口，在升压泵内以部分压缩方式进行压缩的具有低压缩比的低压缩气体被排放，和用于排放高压缩气体的排气口，通过该排气口，具有高压缩比的高压缩气体被排放；并且

其中控制器这样控制，从而在排气初始阶段，通过操作机械式升压泵，该气体通过用于排放高压缩气体的排气口朝大气侧排放，在排气压力随后达到中度真空阶段，增压泵起动运行，并且气体通过用于排放低压缩气体的排气口被送至增压泵。

2.如权利要求1所述的抽空装置，其中控制器借助由计时器检测的耗用时间来识别中度真空。

3.如权利要求1所述的抽空装置，其中机械式升压泵是爪式真空泵，其中用于排放高压缩气体的排气口位于泵壳体的壁面处，该壁面处于垂直于泵转子轴的平面内，而用于排放高压缩气体的排气口正对压缩空间，该压缩空间处于平行于包含泵转子旋转轴的平面的平面内。