JP2010501766A - 真空ポンプ装置で自己点火する粉塵を反応させるための方法 - Google Patents

真空ポンプ装置で自己点火する粉塵を反応させるための方法 Download PDF

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Abstract

【解決手段】場合によっては反応性粒子(40)を含む処理ガス(38)が真空ポンプ装置に吸い込まれる。空気又は純酸素の状態の酸素が、酸素吸込口(26,26a,26b)を介して真空ポンプ装置に制御された方法で供給される。従って、突発的な通気の場合に粉塵が自己点火できないように、制御された酸化が圧縮室(24)で行なわれる。

Description

本発明は、ドライ真空ポンプ装置でも対応する真空ポンプでも自己点火する粉塵を完全に反応させるための方法に関する。
真空環境で行なわれる冶金工程及び様々な他の工程では、粒子又は微細な粉塵が生成され、それらの化学組成及び広い表面によって非常によく反応するので、粒子又は粉塵は周囲空気と接触すると自己点火する場合が頻繁にあり、空気中の酸素と完全に反応することになる。このような工程の例として、シリコン・モノクリスタルを製造するチョクラルスキー（Czochralsky ）法、又は鉄鋼を融解して脱気する方法がある。第１の場合に、酸化ケイ素(SiO) が生成され、第２の場合には、例えばマグネシウム粉末のような金属の微細な粉塵が生成される。粉塵粒子は、工程に必要な真空を生成する真空ポンプに吸い込まれる。油回転式真空ポンプでは、粉塵粒子は潤滑剤に吸収され、ポンプから排出されない。粒子はたいてい非常に固く、油と一緒になって研削剤のように作用するので、これによってしばしば真空ポンプ内の大規模な摩耗が引き起こされる。これに対して、例えばスクリュー型真空ポンプのようなドライ真空ポンプでは、酸素と突発的に接触した際の大規模な反応は、爆発の危険を伴う。従ってどちらの場合も、組立体は、真空ポンプの上流の粉塵をろ過する複雑なダストフィルタを備えている。しかしながら、粉塵はダストフィルタ内に蓄積するため、爆発の危険は取り除かれない。ドライ真空ポンプでは、更に真空ポンプの排出側で粉塵が蓄積する可能性がある。
システムの誤った作動又は意図的ではない通気の場合には、粉塵の発火を排除することができないので、粉塵は更にシステムの保守要員を危険にさらす原因となる。このような発火は、フィルタ又は管にも生じる場合がある。
国際公開第２００７／０６６１４１号パンフレット
本発明は、ドライ真空ポンプで自己点火する粉塵を完全に反応させるための方法を提供することを目的とし、該方法は、真空ポンプ自体が単純化され、真空ポンプで行なわれるべき作動工程がより安全になるように、真空ポンプ内で反応性粉塵の連続的な酸化を生じさせる。
本発明の方法は請求項１に定義されている。請求項１で示されるように、真空ポンプ装置の作動中に、酸素が一回分ずつに分けて連続的に真空ポンプ装置に供給され、それによって粉塵の酸化が生じる。
本発明は、真空ポンプでの酸化可能な粉塵の十分計画された完全な反応を提供する。従って、例えば酸化ケイ素(SiO) は、二酸化ケイ素(SiO2)に酸化され、金属は酸化金属に酸化される。粉塵は真空ポンプによって搬送される略気体であり、粉塵の単位時間当たりの絶対質量流量は比較的小さいので、本方法により、反応性粉塵の連続的で制御された完全な反応を達成することが可能になる。粉塵の制御されていない発火は確実に防止される。酸素は、純酸素の状態又は空気の状態で供給され得る。酸素の供給は、ほんのわずかな程度しかポンプの吸込性能に影響しない。単位時間当たりに真空ポンプへ導入される粉塵量は、比較的低い空気のガスバラストで連続的に燃焼することができるほど小さく、燃焼工程はポンプに損傷をもたらさない。圧縮側で再度ポンプから出る粒子は全て、完全な反応に供される。従って、粉塵の分離は、制御されていない反応の危険を伴うことなく、圧縮側の標準的なダストフィルタを用いることにより行われ得る。これにより、真空ポンプの簡易で、安価な設備が可能になる。排出側の管での粉塵の起こり得る蓄積は、もはや反応を示さず、従って安全性に関する技術の面では心配がなくなる。
供給された酸素含有ガスは、適切な位置で真空ポンプ装置に、例えばポンプの入口、圧縮室に沿った位置又はポンプ出口でポンピング室内に供給され得る。
本発明は、更に少なくとも１つの従動圧縮部材と、ポンプ入口及びポンプ出口を有するハウジングとを備えたドライ真空ポンプ装置に関する。真空ポンプは、ハウジングが、その断面積を調整するための絞り弁を備えた少なくとも１つの酸素の入口を含むことを特徴とする。
ドライ真空ポンプの可能な実施形態は、スクリューポンプ、クローポンプ、ルーツポンプ、ターボ圧縮機、側部チャネル送風機、ドライロータリーベーンポンプ等である。
真空ポンプ装置は、単一の真空ポンプ、又は直列に接続されてあり、各々がポンプ段を形成する複数のポンプを備えることが可能である。酸素は、２段のポンプ段の間に配置された反応室に導入され得る。反応室として、チューブ導管が用いられ得る。
本発明の修正された実施形態によれば、温度センサ及び圧力センサが真空ポンプ装置での反応を監視するために設けられている。
真空ポンプ装置及び供給導管を洗浄して粉塵を除去する方法は、工程の終了後、処理ガスの供給を終了する一方、ポンプ装置を通して例えば空気のような酸素含有気体混合物の供給を継続することにより可能である。
最後に、酸化に必要な酸素は、軸封部のバッファガスに含むことも可能である。この場合、酸素は、軸封部からポンプ室又はポンプ装置の導管に一回分ずつに分けた量で流れる。
本発明は、図面を参照してより詳細に以下に説明される。
真空ポンプの圧縮室を貫いた縦断面略図である。 図１の線II-II に沿った断面図である。 本発明の原理を説明するための略図である。
図１によれば、スクリュー型真空ポンプが設けられている。前記ポンプは、反対方向に回転する２つのスクリューロータ12,14 を支持する細長いハウジング10を備えている。各スクリューロータは、図１に見られるように、ポンプ入口20からポンプ出口22まで連続的に減少するピッチを有し、螺旋状に構成された歯16,18 を含む。それによって、回転するロータが軸長方向に移動する作動室におけるポンプ入口20からポンプ出口22に向かった寸法が縮小される。ポンプ入口とポンプ出口との間に、圧縮室24が配置されている。
ポンプ入口20は、排気されるべき装置に接続されるポンピング室を形成する。このポンピング室に、処理ガス38が吸い込まれる。処理ガスは、非酸化粉塵状態の粒子40を含む。
ポンプ入口20は、ハウジング10の側方に配置され、絞り弁28を備えた酸素吸込口26に接続されている。絞り弁28は、酸素の供給を調整するように様々な絞り断面積に設定され得る。酸素は、純酸素、又は例えば空気のような気体混合物の要素であってもよい。
ポンプのハウジング10内では、凝縮中に一旦反応に必要な酸素分圧に達すると、粉塵は供給された酸素と制御された反応に置かれる。
酸素吸込口の別の実施例は、26a によって示されている。酸素吸込口26a は、圧縮室24の長さの中央領域に、すなわち２つの相互に噛合する螺旋状の歯16,18 の間の中間に配置されている。
第３の選択肢は、ポンプ出口22に配置された酸素吸込口26b である。
前記酸素吸込口26,26aの各々では、そこに広く行きわたっている真空により、酸素及び周囲空気が夫々吸い込まれる。しかしながら、上記の酸素吸込口26b は、大気圧が広く行きわたっているポンプ出口22に配置されている。この理由により、接続されている酸素源は、超過圧を受けざるを得ない。いずれにしても、絞り弁28が酸素吸込口に設けられている。
図３は、処理ガス38の吸込口のためのポンプ入口20を備えたポンプの略図である。この図では、酸素吸込口26はポンプ入口20の吸込コネクタに配置されている。
図３では、黒球形シンボルは非酸化粒子を表わし、中空球形シンボルは酸化した粒子を表わす。酸化は、酸素吸込口26,26a,26bの内でどの吸込口が開いている状態にあるかに基づき圧縮室24で行なわれる。
図３では、スクリューロータを回転させるための軸が30によって示されている。

Claims (9)

  1. ドライ真空ポンプ装置で自己点火する粉塵を完全に反応させるための方法において、
    前記真空ポンプ装置の作動中に、酸素を前記真空ポンプ装置に一回分ずつに分けて連続的に供給し、それによって前記粉塵(40)の酸化を生じさせることを特徴とする方法。
  2. 前記酸素の供給を、前記真空ポンプ装置の入口(20)で、又は前記真空ポンプ装置の供給ラインで行うことを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 前記酸素の供給を、前記真空ポンプ装置の圧縮室(24)に沿って行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
  4. 前記酸素の供給を、少なくとも２室の圧縮室に沿って、又は該圧縮室の間で行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
  5. 前記酸素の供給を、前記真空ポンプ装置の出口(22)又は排出ラインで行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の方法。
  6. 前記酸素の供給を、設定可能な又は制御可能な絞り弁(28)を通して行うことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の方法。
  7. 前記真空ポンプ装置及び前記供給ラインを洗浄して粉塵を除去し、粉塵を完全に反応させるために、凝縮用の処理ガス(38)の供給を終了し、前記ポンプ装置による酸素含有気体混合物、例えば空気の供給を継続することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の方法。
  8. 少なくとも１つの従動圧縮部材と、ポンプ入口(20)及びポンプ出口(22)を有するハウジング(10)とを備えたドライ真空ポンプ装置において、
    前記ハウジング(10)又は該ハウジングに接続されているラインのいずれかは、その断面積を調整するための絞り弁(28)を備えた少なくとも１つの気体及び酸素吸込口(26,26a,26b)を含むことを特徴とする真空ポンプ装置。
  9. 酸化の反応を監視するための手段を備え、該手段は、好ましくは酸化が行なわれる室の温度センサ又は圧力センサの形であることを特徴とする請求項８に記載の真空ポンプ装置。
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