JP2000227070A - 待機電力削減システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】真空ポンプを多用している生産システムにおい
ては、特に昼間において待機時にロータリーポンプの回
転による電力消費が多く、この削減あるいは夜間への移
行が強く望まれている。 【解決手段】吸着材２１に入っているタンク２０はフラ
ンジ２５部で取りはずして、吸着材２１に吸着されてい
る空気を加熱・脱着して再生する。この再生熱としては
燃焼熱・排熱・廃棄燃料の燃焼熱あるいは深夜電力を利
用する。これによって昼間の電力の削減が図れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は真空装置に用いる真
空ポンプの待機時、すなわち真空装置本体の真空排気前
の空引き時の真空ポンプの待機電力を削減するシステム
に関する。

【０００２】

【従来の技術】図９に従来の真空装置の排気システムを
示す。これは真空装置本体１の排気に荒引き用のロータ
リーポンプ１００と、高真空排気用のターボ分子ポンプ
４を用いて真空引きするシステムを示したものである。
真空装置本体１とロータリーポンプ１００とはパイプ
２，パイプ７，パイプ７４を用いて連結されている。こ
れらのパイプ間にはフランジ３，バルブ８，バルブ９，
バルブ７６を設けてある。またパイプ７４にパイプ６１
を分岐接続して、バルブ６２を介してターボ分子ポンプ
４の一端が連結してある。

【０００３】またターボ分子ポンプ４の他端はパイプ６
３を用いバルブ６４を介してパイプ７４に分岐接続して
ある。真空装置１内を真空排気する時にはバルブ８，バ
ルブ９，バルブ７６を開き、ロータリーポンプ１００を
駆動して真空引きを開始する。

【０００４】真空装置１内の空気はパイプ２，パイプ
７，パイプ７４を通ってロータリーポンプ１００より外
部に排気される。ロータリーポンプ１００を駆動して時
間が経過すると真空装置１内は１０-2０-2mmＨｇ程度に
真空度が高まる。その後ターボ分子ポンプ４を駆動して
高真空排気状態に入るが、この前にはパイプ６１に設け
てあるバルブ６２及びパイプ６３に設けてあるバルブ６
４を開いて、パイプ６１，６４とターボ分子ポンプ４内
を荒引き用のロータリーポンプ１００によって1０-2mm
Ｈｇ程度に真空排気しておく必要がある。

【０００５】これは大気圧程度の圧力状態でターボ分子
ポンプ４を動かすと高速回転で回転するターボ分子ポン
プの羽根が折れて用をなさなくなるからである。

【０００６】このようなため１０-2mmＨｇ程度にターボ
分子ポンプ４内が真空排気されてからターボ分子ポンプ
４を駆動して、バルブ９を閉じ、パイプ６１，６３を介
してターボ分子ポンプ４とロータリーポンプ１００を直
列接続して真空装置１内の高真空排気を行う。このよう
にすると真空装置１内は１０-6mmＨｇ以上の高真空度状
態が実現できる。

【０００７】図１０はロータリーポンプ１００の構成を
示したもので、ケーシング１１０内に２つのルーツ型ロ
ーター１０３−ａ，１０３−ｂが入っていて、この回転
により入口パイプ１０２側から出口パイプ１０１側に真
空排気する。

【０００８】図１１もロータリーポンプ１００の別種の
構成をしたもので、ケーシング101内の偏心ロータ１０
４，２つのベーン１０５−ａ，１０５−ｂとバネ１０６
−ａ，１０６−ｂを用い、ロータ１０４を回転して真空
排気するものである。このようなロータ１０３ａ，１０
３ｂ，１０４を回転するため空引き時においても電力を
必要とする。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】図９に示す従来のシス
テムにおいて、真空ポンプ１を大気圧状態に開放して、
その内部のものを調整する時には、バルブ８及びバルブ
６２を閉じてから真空装置を大気に開放する。調整が終
了したら真空装置１のベルジャを閉じ、その後、バルブ
６４を閉じてから、バルブ８を開き、真空装置１内をロ
ータリーポンプ１００のみによって真空排気する。この
時には真空装置１内の空気はパイプ２，７，７４を通っ
てロータリーポンプ１００を介して排出される。

【００１０】真空装置１内の真空度ができるだけ早く高
真空度に達するようにするためには、真空装置１を大気
に開放して内部の調整を行っている際にも、少なくとも
ロータリーポンプ１００を回転してパイプ７，７４を１
０-2mmＨｇ程度に排気しておく必要がある。望ましくは
パイプ６１，６３内も真空排気して、ターボ分子ポンプ
４内も高真空にしておくのがよい。

【００１１】すなわち生産性を高めるために、真空装置
１内の調整作業時においてもロータリーポンプ１００，
ターボ分子ポンプ４を回転しておく必要があり、このた
め余計な電力を消費していることになる。これを待機電
力と称し、この電力の削減が望まれている。この場合特
に昼間の電力の削減が強く望まれている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】待機電力を削減する手段
として真空ポンプの少なくとも一部すなわちロータリー
ポンプをゼオライトやシリカゲルを利用したソープショ
ンポンプに変え、その内部のゼオライトやシリカゲルを
排熱や廃棄用燃料（洗浄済のアルコールなど）の燃焼熱
を利用して再生する。あるいは夜間電力を利用して再生
し、昼間の電力を夜間にシフトし昼間の電力使用量を削
減する。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施例の構成図
である。これは図９のロータリーポンプ100の代りソー
プションポンプを接続したものである。２つのソープシ
ョンポンプは吸着材（ゼオライト，シリカゲル）２１，
３１をそれぞれ収納したタンク２０，３０から構成され
ていて、フランジ２２，３２を介してパイプ２３，３３
に接続されている。このパイプ２３，３３にはバルブ２
４，３４とフランジ２５，３５が付いていて、その先に
はバルブ２６，３６の付いているパイプ２７，３７が付
いている。

【００１４】このパイプ２７，３７はパイプ７に連なっ
ている。２つのソープションポンプすなわちタンク２
０，３０は冷媒（−１７０℃の液体窒素など）６の入っ
ているデュワー５内に浸漬されていて、タンク２０，３
０内の吸着材２１，３１を冷却するようになっている。

【００１５】このような状態にして、一方のタンク２０
に連なっているパイプ２３部のバルブ２４，パイプ２７
部のバルブ２６を開くと真空装置１内の空気はパイプ
２，７を通ってパイプ２７，２３よりタンク２０内の吸
着材２１に吸着される。吸着材２１には多数の気孔があ
り、その気孔内の吸着面積が極めて広く、この吸着面に
空気分子は吸着される。吸着材２１は冷媒６によって低
温度に冷却されているので、吸着効果はさらに大きくな
り、ロータリーポンプ１００と同様に１０-2mmＨｇ程度
まで真空排気できる。

【００１６】タンク２０内の吸着材２１の吸着能力が低
下したならバルブ２６を閉じ、第２のソープションポン
プすなわちタンク３０を駆動する。すなわちバルブ３
６，３４を開いてパイプ７，３７，３３を通して真空装
置１内の空気をタンク３０内の吸着材３１に吸着させ
る。ソープションポンプ２０，３０による真空引きの強
さの程度、あるいはその時刻での真空度は真空ゲージ２
８，３８と真空計５０によって行う。またターボ分子ポ
ンプ４を駆動した時の真空装置１側に近い部分の真空度
はパイプ７に付いている真空ゲージ６０によって行う。

【００１７】ところで、第２のソープションポンプ（タ
ンク３０）を駆動している間に第１のソープションポン
プ（タンク２０）内の吸着剤２１を再生しておく。これ
は以下のようにして行う。

【００１８】図２は本発明の他の実施例の構成図で第１
のソープションポンプ(タンク２０)内の吸着材２１の一
再生方法を示している。これはタンク２０の一部に凹部
を設け、その内部にヒーター８０を設けておき、これに
入力をして再生するものである。この再生電力としては
昼間の電力を使用せず、夜間電力を利用することが重要
となる。これにより昼間の電力需要のピーク電力を削減
することが可能である。フランジ２５部において、パイ
プ２７よりタンク２０をはずしておけば、吸着剤２１よ
り脱着した空気はパイプ２７，バルブ２４を介して大気
へ放出される。

【００１９】図３は本発明の他の実施例の構成図で、吸
着材の再生方法の他の方法を示している。これは吸着剤
２１の入っているタンク２０をタンク７０内の熱媒体
（シリコンオイルなど）７１中に浸漬したものである。
この熱媒体７１はヒーター８０によって加熱され、所定
温度になっている。

【００２０】図４は本発明の他の実施例の構成図であ
る。図１のタンク３０，分子ポンプ４，真空装置１は省
略して図示してある。これはフランジ２５部でタンク２
０を取りはずさず、付けたままで吸着材２１を再生する
ものである。このためタンク２０の周りに冷媒６の通る
熱交換器７３と、熱媒体７２の通る熱交換器７２を設
け、冷媒６と熱媒体７２を交互に流して吸着剤２１によ
る空気の吸着と、吸着剤２１からの空気を脱着する操作
を行う。このためパイプ２７にパイプ７４を分岐接続
し、その先にバルブ７５を設けておく。またパイプ７に
新たにバルブ９−ａを設ける。再生時にはバルブ９−ａ
を閉じ、バルブ７５を開いてパイプ７４，バルブ７５を
介して吸着材２１から脱着した空気を大気へ放出する。

【００２１】図５は本発明の他の実施例の構成図であ
る。これはバルブ７５の付いたパイプの他端部にフラン
ジ７７を介してロータリーポンプ１００を設けたもので
ある。すなわちタンク２０内の吸着材２１より再生時に
発生する空気をパイプ７４を介してロータリーポンプ１
００によって強制的に排気するものである。またこの実
施例ではタンク２０の内部に冷媒の通る熱交換器７３を
設け、吸着材２１をよく冷却できるようにしている。ま
た熱媒の通る熱交換器７２はラセン状に巻き回して作
り、この内側にタンク２０を挿入するようにしてあるの
で、必要に応じてタンク２０を熱交換器７２よりはずせ
るようにしてある。

【００２２】図６は本発明の他の実施例の構成図であ
る。これはタンク２０の内部の吸着材２１の再生に燃焼
熱を利用するものである。バーナー９０に燃料（都市ガ
ス，プロパンガス）が供給され、その燃焼熱を利用す
る。燃料としては廃棄燃料（たとえば洗浄済のアルコー
ルなど）を用いると経済効果が高まる。またタンク２０
の外面にフィン２０−ａを設けておくと伝熱性が高ま
り、バーナーで発生する熱はタンク２０に伝わり易くな
る。

【００２３】図７は本発明の他の実施例の構成図であ
る。この実施例の運転方法は２種類ある。第１の運転方
法はパイプ７に第１のソープションポンプ（タンク２
０）とロータリーポンプ１００を並列接続し両者を併用
したものである。すなわち図１の実施例の第２のソープ
ションポンプ（タンク３０）は省略し、その代りとして
ロータリーポンプ１００を用いるものである。

【００２４】これは第１のソープションポンプ（タンク
２０）をフランジ２５部にて取りはずし、再生している
間のみロータリーポンプ１００を駆動し、再生が終了し
てフランジ２５部にタンク２０を接続して第１のソープ
ションポンプ（タンク２０）を駆動した時には、すぐバ
ルブ７６を閉めてロータリーポンプ１００を停止する。
すなわち昼間の電力を極力使用しないようにする。

【００２５】第２の運転方法は真空装置１内を荒引きす
る時のみロータリーポンプ１００を用いて真空装置１内
を排気する。必要に応じて分子ポンプ４内も真空排気す
る。真空装置１を開いて内部の作業をしている、いわゆ
る待機時にはバルブ７６を閉めてロータリーポンプ１０
０を停止し、バルブ２６，２４を開いてソープションポ
ンプ２０を駆動し、パイプ７，７４あるいは６１，６３
内にリークする空気を排気する。このような方法によれ
ばソープションポンプ２０の負担を軽くできる。

【００２６】図８は本発明の他の実施例の構成図であ
る。これは多数の真空装置１，１−ａ，１−ｂを大型の
ソープションポンプ２０，３０によって排気するシステ
ムである。すなわちソープションポンプ２０，３０は大
空間を有する集中センター201に設置してある。したが
って真空ポンプ１，１−ａ，１−ｂのある場所とソープ
ションポンプ２０，３０が設置されている場所は壁２０
０を隔てて離れた場所に設けてある。真空装置１，１−
ａ，１−ｂにそれぞれ連なっているパイプ７，７−ａ，
７−ｂはバルブ９，９−ａ，９−ｂを介してパイプ２
７、またはパイプ３７に結合されている。

【００２７】このパイプ２７と３７は互いに連結されて
いて、その他端にバルブ２６またはバルブ３６、及びバ
ルブ２４またはバルブ３４を介してソープションポンプ
２０，３０が設けてある。ソープションポンプ２０が再
生操作に入っている時は、ソープションポンプ３０が吸
着操作の状態にある。このような大集中方式は多数の小
形ソープションポンプの着脱操作はしなくてもよいので
作業効率が向上する。またソープションポンプ２０，３
０の再生に要するエネルギーも集中的に行え、熱損失の
低減ができる。いずれにしてもこの再生エネルギーは深
夜電力あるいは燃焼熱、好ましくは排熱や廃棄燃料の燃
焼熱を利用する。

【００２８】なお本発明の各実施例の特徴ある技術は、
他の実施例に組合わせて利用できることは言うまでもな
い。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、
（１）深夜電力を利用して昼間の電力利用率を低減でき
た。（２）燃焼熱，排熱，廃棄燃料の燃焼熱を用いて待
機電力の削減をすることができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である待機電力削減システム
の構成図。

【図２】本発明の他の実施例であるソープションポンプ
の構成図。

【図３】本発明の実施例であるタンク７０に吸着剤に入
れた時の構成図。

【図４】本発明の実施例である吸着剤を冷却する時の構
成図。

【図５】本発明の他の実施例である熱交換器の冷却を示
す構成図。

【図６】本発明の他の実施例である吸着材の再生に燃焼
熱例を示す構成図。

【図７】本発明の他の実施例であるロータリーポンプを
使用して昼間の電力を使用しない例を示す構成図。

【図８】本発明の他の実施例である真空装置を複数個使
用した例を示す構成図。

【図９】従来の真空引きシステムの構成図。

【図１０】ロータリーポンプの一構成図。

【図１１】ロータリーポンプの他の構成図。

【符号の説明】

１…真空装置、２，７，２３，２７，３３，３７，６
１，６３，７４…パイプ、３，２２，２５，３２，３
５，７７…フランジ、４…分子ポンプ、５…デュワー、
６…冷媒、８，９，２４，２６，３４，３６，６２，６
４，７５，７６…バルブ、２０，３０，７０，７８…タ
ンク、２０−ａ…フィン、２１，３１…吸着剤、２８，
３８…真空ゲージ、５０…真空計、７１…熱媒体、７
２，７３，７９…熱交換器、８０…ヒーター、９０…バ
ーナー、１００…ロータリーポンプ、１０１…出口パイ
プ、１０２…入口パイプ、１０３−ａ，１０３−ｂ…ル
ーツ、１０４…ローター、１０５−ａ，１０５−ｂ…ベ
ーン、１０６−ａ，１０６−ｂ…バネ、１１０…ケーシ
ング、２００…壁、２０１…集中センター。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】真空装置とソープションポンプをバルブの
   付いたパイプで連結し、ソープションポンプの保有する
   吸着材を燃焼熱，排熱，廃棄物を燃焼する時の熱、ある
   いは深夜電力を利用して再生することを特徴とした待機
   電力削減システム。