JP2009114984A - 真空ポンプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】真空度が比較的高い状態下での消費電力を大幅に低減する真空ポンプ装置を提供すること。
【解決手段】吸気口と排気口とが空間的に連通された真空ポンプ装置において、吸気口と排気口との間に排気速度がそれぞれ異なる複数のポンプを並列に配設し、装置負荷が低いときほど排気速度がより低いポンプを用いてポンピングが行われるように上記複数のポンプの駆動を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、概して、真空ポンプ装置に係り、特に、真空度が比較的高い状態下での消費電力を大幅に低減する真空ポンプ装置に関する。

従来、真空ポンプ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１には、「排気を行う排気手段と、前記排気手段の吸気側の真空度を計測する真空センサと、前記吸気側の真空度に基づいて前記排気手段の駆動制御を行う駆動制御手段とを備え」、「排気手段の吸気側の真空度を維持しながら、排気手段の駆動制御を行」い、「排気管内の真空度の低下を抑制しつつ、排気手段の消費電力を節約すること」を狙った「排気装置」が開示されている（段落番号０００７参照）。
特開２００４−０６８６３７号公報

真空ポンプ装置において、ロータを回転駆動させるモータの負荷は、低真空時には比較的高く、高真空時には比較的低いことが知られている。

上記特許文献１に記載されたような従来装置によれば、そもそもモータ自体が比較的大型のポンプ用であるため、低回転駆動させたとしても、比較的小型のポンプ用のモータと比べれば、消費電力が比較的大きくなってしまう。

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、真空度が比較的高い状態下での消費電力を大幅に低減する真空ポンプ装置を提供することを主たる目的とする。

上記目的を達成するための本発明の一態様は、吸気口と排気口とが空間的に連通された真空ポンプ装置であって、上記吸気口と上記排気口との間に排気速度がそれぞれ異なる複数のポンプを並列に配設し、装置負荷が低いときほど排気速度がより低いポンプを用いてポンピングが行われるように上記複数のポンプの駆動が制御される、真空ポンプ装置である。

上記一態様において、上記複数のポンプが例えば２台の場合には、上記吸気口と上記排気口との間に、第一のポンプと、該第一のポンプよりも排気速度が低い第二のポンプとが並列に配設され、装置負荷が第一の閾値以上のときには上記第一のポンプを駆動させるとともに、上記第二のポンプは停止させ、負荷が上記第一の閾値未満のときには上記第二のポンプを駆動させるとともに、上記第一のポンプは停止させる。

また、上記一態様において、上記複数のポンプが例えば３台の場合には、上記吸気口と上記排気口との間に、第一のポンプと、該第一のポンプよりも排気速度が低い第二のポンプと、該第二のポンプよりも排気速度が低い第三のポンプとが並列に配設され、装置負荷が第一の閾値以上のときには上記第一のポンプを駆動させるとともに、上記第二及び第三のポンプは停止させ、装置負荷が上記第一の閾値未満で且つ該第一の閾値よりも小さい第二の閾値以上のときには上記第二のポンプを駆動させるとともに、上記第一及び第三のポンプは停止させ、装置負荷が上記第二の閾値未満のときには上記第三のポンプを駆動させるとともに、上記第一及び第二のポンプは停止させる。

上記一態様によれば、低負荷時には、高負荷時に用いられていたポンプよりも排気速度が低い別のポンプに切り替えられるため、従来装置のように低負荷時にも高負荷時と同じ排気速度のポンプを使用する場合と比べて、低負荷時の消費電力を大幅に低減することができる。

本発明によれば、真空度が比較的高い状態下での消費電力を大幅に低減する真空ポンプ装置を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。なお、真空ポンプ装置の基本概念、主要なハードウェア構成、作動原理、及び基本的な制御手法等については当業者には既知であるため、詳しい説明を省略する。

図１は、本発明の一実施例に係る真空ポンプ装置１００の概略構成図である。

ポンプ装置１００は、並列に配設された複数のポンプを有する。本実施例では、一例として、ポンプ装置１００が３つのポンプＰ１〜Ｐ３を備えているものとする。

図中、ポンプを表す四角形の大きさ（面積）は、便宜上、ポンプ排気速度の高低を表しており、ここでは、ポンプＰ１の排気速度＞ポンプＰ２の排気速度＞ポンプＰ３の排気速度、となるように設計されている。

また、ポンプ装置１００は、吸気元の装置に接続され、当該装置から流体をポンプ装置１００内に取り込む主吸気口１０１と、ポンピングされた排気を装置外へ（通常は大気中へ）放出する主排気口１０２と、を有する。

ポンプ装置１００は、更に、主吸気口１０１から取り込まれた流体を流路Ｃ１か流路Ｃ２のいずれか一方へ流す第一の電磁制御式切替弁Ｖ１と、流路Ｃ２からの流体を流路Ｃ３か流路Ｃ４のいずれか一方へ流す第二の電磁制御式切替弁Ｖ２と、を有する。

流路Ｃ１は、第一の切替弁Ｖ１とポンプＰ１の吸気口とを連通する流路であり、流路Ｃ２は、第一の切替弁Ｖ１と第二の切替弁Ｖ２とを連通する流路であり、流路Ｃ３は、第二の切替弁Ｖ２とポンプＰ２の吸気口とを連通する流路であり、流路Ｃ４は、第二の切替弁Ｖ２とポンプＰ３の吸気口とを連通する流路である。

ポンプＰ１の排気口は、流路Ｃ５を通じて、主排気口１０２へ連通され、ポンプＰ２の排気口は、流路Ｃ６を通じて、主排気口１０２へ連通され、ポンプＰ３の排気口は、流路Ｃ７を通じて、主排気口１０２へ連通される。

ポンプ装置１００は、更に、ポンプ作動中の装置負荷を測定・監視し、測定された装置負荷の大きさに応じて、ポンプＰ１〜Ｐ３のオン／オフ切替制御と、第一及び第二の切替弁Ｖ１、Ｖ２の切り替えとを制御する制御部１０３を有する。

ここで、制御部１０３は、例えば、図示しない吸気元装置における流体圧力（又は、真空度）或いはポンプ装置１００の主吸気口１０１における流体圧力（又は、真空度）に基づいて、これら流体圧力が低いほど（又は、真空度が高いほど）、装置負荷が低いものと判断する。

制御部１０３は、より具体的には、装置負荷について、値の大きさが互いに異なる２つの閾値ＴＨ１、ＴＨ２（ＴＨ１＞ＴＨ２）を設定して、これら閾値ＴＨ１、ＴＨ２を基準として、その時点での装置負荷を、高負荷、中負荷、及び、低負荷の三段階に分類する。

そして、制御部１０３は、装置負荷が閾値ＴＨ１以上のときには、装置負荷が高負荷状態であるものと判断して、主吸気口１０１から取り込まれた流体が流路Ｃ１へ流れるように第一の切替弁Ｖ１を切替制御するとともに、ポンプＰ１を駆動させ、ポンプＰ２及びＰ３を作動停止させる。

すると、ポンプ装置１００内に取り込まれた流体は、図２に太線で示すように流れるため、比較的大容量での比較的急速な排気が可能となる。

また、制御部１０３は、装置負荷が閾値ＴＨ１未満且つ閾値ＴＨ２以上のときには、装置負荷が中負荷状態であるものと判断して、主吸気口１０１から取り込まれた流体が流路Ｃ２及びＣ３へ流れるように第一及び第二の切替弁Ｖ１、Ｖ２を切替制御するとともに、ポンプＰ２を駆動させ、ポンプＰ１及びＰ３を作動停止させる。

すると、ポンプ装置１００内に取り込まれた流体は、図３に太線で示すように流れるため、比較的中容量での比較的中速な排気が可能となる。

さらに、制御部１０３は、装置負荷が閾値ＴＨ２未満のときには、装置負荷が低負荷状態であるものと判断して、主吸気口１０１から取り込まれた流体が流路Ｃ２及びＣ４へ流れるように第一及び第二の切替弁Ｖ１、Ｖ２を切替制御するとともに、ポンプＰ３を駆動させ、ポンプＰ１及びＰ２を作動停止させる。

すると、ポンプ装置１００内に取り込まれた流体は、図４に太線で示すように流れるため、比較的低容量での比較的低速な排気が可能となる。

このように、本実施例によれば、真空度が高く、装置負荷が低くなるほど、排気速度がより低く、容量がより小さいポンプが真空引きに使用されるため、低負荷時にも高負荷時と同じ容量／同じ排気速度のポンプを用いる場合と比べて、低負荷時にポンプ駆動に消費される電力を大幅に低減することができる。

なお、上記一実施例においては、一例として、ポンプ装置１００が３つのポンプＰ１〜Ｐ３を含む場合について説明したが、当業者には明らかなように、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、ポンプ装置１００に含まれるポンプの総数は２以上の任意数でよい。

例えば、ポンプ装置１００が２つのポンプを含む場合には、図１から、ポンプＰ３、第二の切替弁Ｖ２、流路Ｃ４及びＣ７、を省いた構成となり、制御部１０３は装置負荷について閾値を１つだけ設定し、装置負荷が比較的高いと判断したときにはポンプＰ１を、比較的低いと判断したときにはポンプＰ２を、それぞれ使うようにする。

逆に、ポンプ装置１００が４つ以上のポンプを含む場合には、図１に示した構成からポンプ増加数と同じ数だけ切替弁も増やす必要がある。加えて、追加したポンプの吸気側及び排気側にそれぞれ対応した流路も追加が必要となる。

当業者には明らかなように、いずれの場合であっても、ポンプ装置１００に含まれる複数のポンプの各々の排気速度及び／又は容量は、互いに異なる大きさである限り、それぞれ任意に設定することができる。

本発明は、真空ポンプ装置に利用できる。真空引きの対象となる吸気元装置の種類、用途、サイズ、性能等はいずれも不問である。

本発明の一実施例に係る真空ポンプ装置の概略構成図である。 本発明の一実施例に係る真空ポンプ装置において、高負荷時の流体経路を示す図である。 本発明の一実施例に係る真空ポンプ装置において、中負荷時の流体経路を示す図である。 本発明の一実施例に係る真空ポンプ装置において、低負荷時の流体経路を示す図である。

符号の説明

１００ 真空ポンプ装置
１０１ 主吸気口
１０２ 主排気口
１０３ 制御部
Ｖ１、Ｖ２ 電磁制御式切替弁
Ｐ１〜Ｐ３ ポンプ
Ｃ１〜Ｃ７ 流路

Claims (3)

1. 吸気口と排気口とが空間的に連通された真空ポンプ装置であって、
   前記吸気口と前記排気口との間に排気速度がそれぞれ異なる複数のポンプを並列に配設し、
   装置負荷が低いときほど排気速度がより低いポンプを用いてポンピングが行われるように前記複数のポンプの駆動が制御される、
   ことを特徴とする真空ポンプ装置。
2. 請求項１記載の真空ポンプ装置であって、
   前記吸気口と前記排気口との間に、第一のポンプと、該第一のポンプよりも排気速度が低い第二のポンプとが並列に配設され、
   装置負荷が第一の閾値以上のときには前記第一のポンプを駆動させるとともに、前記第二のポンプは停止させ、
   装置負荷が前記第一の閾値未満のときには前記第二のポンプを駆動させるとともに、前記第一のポンプは停止させる、
   ことを特徴とする真空ポンプ装置。
3. 請求項１記載の真空ポンプ装置であって、
   前記吸気口と前記排気口との間に、第一のポンプと、該第一のポンプよりも排気速度が低い第二のポンプと、該第二のポンプよりも排気速度が低い第三のポンプとが並列に配設され、
   装置負荷が第一の閾値以上のときには前記第一のポンプを駆動させるとともに、前記第二及び第三のポンプは停止させ、
   装置負荷が前記第一の閾値未満で且つ該第一の閾値よりも小さい第二の閾値以上のときには前記第二のポンプを駆動させるとともに、前記第一及び第三のポンプは停止させ、
   装置負荷が前記第二の閾値未満のときには前記第三のポンプを駆動させるとともに、前記第一及び第二のポンプは停止させる、
   ことを特徴とする真空ポンプ装置。

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