JPH0631627B2 - 回転容積形真空ポンプ装置 - Google Patents

回転容積形真空ポンプ装置

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JPH0631627B2
JPH0631627B2 JP59152818A JP15281884A JPH0631627B2 JP H0631627 B2 JPH0631627 B2 JP H0631627B2 JP 59152818 A JP59152818 A JP 59152818A JP 15281884 A JP15281884 A JP 15281884A JP H0631627 B2 JPH0631627 B2 JP H0631627B2
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signal
positive displacement
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克躬 松原
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C28/00—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids
    • F04C28/08—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids characterised by varying the rotational speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、スクリユー形，スクロール形などの回転容積
形、とくに無給油式回転容積形真空ポンプに関する。
〔発明の背景〕
米国特許第4,219,312号明細書には、スクリユー圧縮機
の容量制御装置が示されている。このようなスクリユー
流体機械を真空ポンプとして利用することは、一般に知
られていないが、発明者らの検討によれば、圧縮機とし
て使用されているスクリユー機械を、真空ポンプとして
動作可能であることがわかつた。従来のスクリユー機械
を真空ポンプとして使用する場合には、次のような問題
がある。
(1)真空ポンプは１０-2Torr以下のガスを大気圧（７６
０Torr）まで昇圧して排気するものであり、吸気圧力と
排気圧力との比が大きくポンプの容積比（吸気完了時の
作動室の容積／排気時の作動室の容積）が大きくなつて
いる。一方、起動時は、吸気圧力が大気圧となつてお
り、このように吸気圧力が定常時より遥かに高い状態で
起動されることになるので、起動トルクが大きくなる。
(2)起動トルクが大きいため、定常運転時に必要な容量
に比べ遥かに大きい容量の電動機を必要とする。
(3)一般に駆動回転数が一定となつているので、定常運
転時に、吸気圧力すなわち吸気側に連通している容器内
の圧力を予め設定された一定値に維持するのが難しい。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、起動トルクを小さく押え、また、吸気
圧力を予め設定された値に維持でき、安定な真空を提供
することにある。
〔発明の概要〕
上記目的を達成するため、本発明の回転容積形真空ポン
プ装置は、回転容積形の真空ポンプと、この回転容積形
真空ポンプの吸気通路に連結する吸気配管に配置された
吸気調節弁装置と、前記回転容積形真空ポンプの吸気通
路に連結する吸気配管の前記吸気調節弁装置の下流側の
位置に取付けられた圧力センサと、前記回転容積形真空
ポンプに結合された可変速電動機と、この可変速電動機
に電気的に連結されたインバータ装置と、前記吸気調節
弁装置、前記圧力センサおよび前記インバータ装置に連
結された制御装置を備え、前記制御装置は、起動の際、
前記圧力センサによって検出された吸気圧力の値が予め
設定された上限設定値に到達するまでは前記吸気調節弁
装置の吸気調節弁を全閉とする全閉信号を形成し、この
全閉信号を前記吸気調節弁装置に送出するとともに、起
動開始時は低い回転数であり、時間の経過とともに前記
可変速電動機の回転数を増加させる回転数増加信号を形
成し、この回転数増加信号を前記インバータ装置に送出
し、前記圧力センサによって検出された吸気圧力の値が
前記上限設定値に到達したとき前記吸気調節弁を徐々に
開放する開放信号を形成し、この開放信号を前記吸気調
節弁装置に送出し、前記圧力センサによって検出された
吸気圧力の値が予め設定された下限設定値程度となるよ
うに前記可変速電動機の回転数を増減させる回転数増減
信号を形成し、この回転数増減信号を前記インバータ装
置に送出するものであること、を特徴とするものであ
る。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
第１図及び第２図において、オイルフリー式の真空ポン
プ本体１０のケーシングは主ケーシング１，動力入力側
に固設される吸入側ケーシング２、その反対側に固設さ
れるエンドカバー３からなる。主ケーシング１内には雄
ロータ４，雌ロータ５が微小すきまを有して互いにはま
り合うように納めてある。これらのロータ４，５は主ケ
ーシング１の端部及び吸気側ケーシング２に取り付けた
スタフイングボツクス６内に設けたころ軸受７に支持さ
れており、かつこれらのロータ４，５は玉軸受８によつ
て軸方向の移動を拘束している。９はシールで、ロータ
軸とケーシング間に設けられ、外部からのガスの流入を
防止すると共に、軸受７，８の給油が主ケーシング１の
ロータ４，５を納める空間内に浸入するのを防止してい
る。雄ロータ４の動力入力側軸端にはカツプリング１５
を介してインバータ装置１６Ａを有する高周波モータ１
６が連結されている。ロータ４，５の一方の軸端には両
ロータを連動させ、かつこれらのロータが非接触で回転
するように雄タイミングギヤ１３とこれに噛合する雌タ
イミングギヤ１４が取り付けてある。主ケーシング１お
よび吸気側ケーシング２には、吸気通路１１，主ケーシ
ング１には、排気通路（図示せず）がそれぞれ設けられ
ている。
吸気通路１１には吸気配管が連結されており、この吸気
配管に吸気調節弁１７が配置され、この吸気調節弁１７
の上流側は、配管を介して内部を真空とすべき空間また
は密閉容器２０に連絡されている。
吸気通路１１に連結される吸気配管には吸気調節弁１７
の下流側に圧力センサ１８が取付けられ、吸気圧力を検
出する。制御装置１９は、圧力センサ１８，吸気調節弁
１７およびインバータ装置１６Ａに連結されている。そ
して、起動開始時は、低速回転で時間の経過とともに予
め設定された上限回転数に向つて回転数を増加させる回
転数増加信号、起動開始のときから吸気圧力が予め設定
された上限値に到達するまでの間は吸気調節弁１７を全
閉とする全閉信号、吸気圧力が低くなつていく過程にお
いて吸気圧力が前記上限値に到達したとき、吸気調節弁
１７を徐々に開く開放信号、例えば第３図に示すよう
に、概ね一定の割合で弁開度を増加させるようにする開
放信号、吸気圧力が、前記下限値を上回つたときは、回
転数を増加させ、下回つたときは、回転数を減少させる
回転数可変信号等をそれぞれ形成しインバータ装置１６
Ａ，吸気調節弁１７の駆動装置１７Ａに送出する。
前記回転数増加信号としては、回転数の増加が時間の経
過とともに、直線的に増加するもの、二次曲線的に増加
するもの、あるいは、段階的にステツプ状に増加するも
のなどがある。また前記吸気調節弁１７の構成は、前述
の米国特許に開示された構成と同じものを利用できる。
次に、真空ポンプ１０の運転手順の一例を示す第３図に
従つて各部の動作を説明する。真空ポンプ１０が停止状
態では吸気調節弁１７は全閉状態にある。このＴ0の状
態で電源が投入されると、制御装置１９からインバータ
装置１６Ａに、回転数増加信号が送出されインバータ装
置１６Ａは電圧に比例した周波数が発生し、高周波モー
タ１６を低周波で始動させ、これにともない真空ポンプ
１０は低速で回転し始める。その結果、吸気調節弁１７
と真空ポンプ１０との間の吸気圧力は、低下する。吸気
圧力が上限値となつたとき（Ｔ1）に、これが圧力セン
サ１８によつて検出され、これによつて制御装置１９か
ら駆動装置１７Ａに開放信号が送出され、吸気調節弁１
７が開放し始め、容器２０内のガスが真空ポンプ１０に
吸入され、真空ポンプ１０を経て排気される。その後、
圧力センサによって検出された吸気圧力の値が、第３図
に示すように、下限設定値と上限設定値との間にあると
きは、可変速電動機を上限回転数で回転させる信号が制
御装置によって形成され、インバータ装置に送出され
る。吸気圧力が、下限設定値に到達すると、制御装置１
９からインバータ装置１６Ａに回転数可変信号が送出さ
れ、吸気圧力が下限設定値程度となるように真空ポンプ
１０の回転数を調節する。
この様に定常運転状態では吸気圧力が下限設定値と等し
くなるように運転する。また停止する際には、電源切断
に連動して吸気調節弁１７を全閉とし、排圧が吸気側に
漏れ込むことによる吸気圧の上昇を防止する。
次に、本発明によれば、起動トルクが小さくなること
は、第４図，第５図により説明する。
スクリユー機械を真空ポンプとして作動させたとき、定
常状態でのトルクは圧縮機として作動させたときに比べ
て非常に小さくなる。しかしながら、起動直後は吸気圧
力が大気圧のため、スクリユー特有の内部圧縮が生じ、
定常時のトルクの数倍となる。第４図は真空ポンプして
作動させたときの起動からの経過時間とトルクの関係を
示したもので、実線が吸気側全閉のとき、破線が吸気側
全開のときを示す。
この図から、吸気側を全閉状態として起動を行う本発明
が小さい起動トルクで済むことが理解できる。第５図は
起動時のＰ−Ｖ線図を示したもので、破線が直入れ起動
のとき、実線が低周波起動のときを示してあり、低周波
（低速）起動では圧力の上昇がほとんどなく、従つて、
トルクも小さくなる。
〔発明の効果〕
以上のように、本発明によれば、吸気圧力が高い状態で
の圧縮がなくなるため、トルクを最小値に押えることが
できる。また、定常運転状態では、吸気圧力を一定にす
ることができるので、安定な真空を提供することができ
る。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例の系統図、第２図は第１図に
おけるスクリユー真空ポンプの縦断面図、第３図は起動
開始から停止までの間における時間の経過と回転速度，
吸気調節弁の開度及び吸気圧力との関係を示す線図、第
４図は起動からの経過時間とトルクの関係を示す図、第
５図は起動時のＰ−Ｖ線図である。 １…主ケーシング、４…雄ロータ、５…雌ロータ、１０
…スクリユー真空ポンプ、１３…雄タイミングギヤ、１
４…雌タイミングギヤ、１６…高周波モータ、１６Ａ…
インバータ装置、１７…吸気調節弁、１７Ａ…駆動装
置、１８…圧力センサ、１９…制御装置。
フロントページの続き (72)発明者 鶴 誠司 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (56)参考文献 特開 昭55−164792（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−33290（ＪＰ，Ｕ) 石井博著「真空技術講座２真空ポンプ」 日刊工業新聞社（昭40．２．25）Ｐ84−85

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】回転容積形の真空ポンプと、この回転容積
    形真空ポンプの吸気通路に連結する吸気配管に配置され
    た吸気調節弁装置と、前記回転容積形真空ポンプの吸気
    通路に連結する吸気配管の前記吸気調節弁装置の下流側
    の位置に取付けられた圧力センサと、前記回転容積形真
    空ポンプに結合された可変速電動機と、この可変速電動
    機に電気的に連結されたインバータ装置と、前記吸気調
    節弁装置，前記圧力センサおよび前記インバータ装置に
    連結された制御装置を備え、前記制御装置は、起動の
    際、前記圧力センサによって検出された吸気圧力の値が
    予め設定された上限設定値に到達するまでは前記吸気調
    節弁装置の吸気調節弁を全閉とする全閉信号を形成し、
    この全閉信号を前記吸気調節弁装置に送出するととも
    に、起動開始時は低い回転数であり、時間の経過ととも
    に前記可変速電動機の回転数を増加させる回転数増加信
    号を形成し、この回転数増加信号を前記インバータ装置
    に送出し、前記圧力センサによって検出された吸気圧力
    の値が前記上限設定値に到達したとき前記吸気調節弁を
    徐々に開放する開放信号を形成し、この開放信号を前記
    吸気調節弁装置に送出し、前記圧力センサによって検出
    された吸気圧力の値が予め設定された下限設定値程度と
    なるように前記可変速電動機の回転数を増減させる回転
    数増減信号を形成し、この回転数増減信号を前記インバ
    ータ装置に送出するものであること、を特徴とする回転
    容積形真空ポンプ装置。
  2. 【請求項２】前記回転数増減信号は、前記圧力センサに
    よって検出させた吸気圧力の値が前記下限設定値を上回
    ったときは、回転数を増加させ、前記下限設定値を下回
    ったときは、回転数を減少させる可変信号であることを
    特徴とする特許請求の範囲第１項記載の回転容積形真空
    ポンプ装置。
  3. 【請求項３】前記回転数増加信号は、概ね一定の割合で
    回転数を増加させるものであることを特徴とする特許請
    求の範囲第１項記載の回転容積形真空ポンプ装置。
  4. 【請求項４】前記吸気調整弁装置に対して送出される前
    記開放信号は、概ね一定の割合で弁開度を増加するもの
    であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の回
    転容積形真空ポンプ装置。
  5. 【請求項５】前記圧力センサによって検出された吸気圧
    力の値が前記下限設定値と前記上限設定値との間にある
    ときは、前記可変速電動機を、その上限回転数で回転さ
    せる信号が前記制御装置によって形成され、前記インバ
    ータ装置に送出されることを特徴とする特許請求の範囲
    第１項記載の回転容積形真空ポンプ装置。
JP59152818A 1984-07-25 1984-07-25 回転容積形真空ポンプ装置 Expired - Lifetime JPH0631627B2 (ja)

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