JP2012154315A - 真空ポンプの運転方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】オイル潤滑のなされるギアを介して二つの回転軸が同期駆動される真空ポンプ10について、電動モータ20に供給する電力の周波数を調整するインバータ30によって、ロータの回転数を調整することで出力真空圧が設定真空圧になるように制御し、ロータの回転数にかかるインバータ30の制御による下限が、第一段階の下限周波数と、第二段階の下限周波数との少なくとも二段階に設定され、インバータ30の制御による下限を、真空ポンプ10の始動からギアのオイル潤滑が安定化するまでは第一段階の下限周波数とし、真空ポンプ10のギアのオイル潤滑が安定化した後からは第二段階の下限周波数とする。
【選択図】図1
Description
そこで本発明の目的は、インバータによる制御範囲を拡大し、より低い真空度の真空圧域においても省エネルギー運転ができる真空ポンプの運転方法を提供することにある。
本発明に係る真空ポンプの運転方法の一形態によれば、 二つの回転軸にそれぞれ設けられたロータをシリンダ内で非接触状態に回転させて真空圧力を発生させるように、電動モータの動力によってオイル潤滑のなされるギアを介して前記二つの回転軸が同期駆動される真空ポンプについて、前記電動モータに供給する電力の周波数を調整するインバータの周波数制御によって前記ロータの回転数の制御ができる真空ポンプの運転方法において、前記真空ポンプの真空出力側の流路における出力真空圧と設定真空圧とを比較して前記インバータによって前記ロータの回転数を調整することで前記出力真空圧が前記設定真空圧になるように制御し、前記ロータの回転数にかかる前記インバータの制御による下限が、第一段階の下限周波数と、該第一段階の下限周波数よりも低周波数となる第二段階の下限周波数との少なくとも二段階に設定され、前記インバータの制御による下限を、前記真空ポンプの始動から前記ギアのオイル潤滑が安定化するまでは前記第一段階の下限周波数とし、前記真空ポンプの前記ギアのオイル潤滑が安定化した後からは前記第二段階の下限周波数とする。
また、本発明に係る真空ポンプの運転方法の一形態によれば、前記ロータの回転数が前記インバータの制御による下限になっていて、前記出力真空圧が前記設定真空圧よりも高い真空度の場合には、前記真空ポンプの真空出力側の流路に設けられた圧力調整弁において外気が吸気されるように開口を生じさせ、前記出力真空圧の真空度を低下させることで前記設定真空圧になるように制御することを特徴とすることができる。
また、本発明に係る真空ポンプの運転方法の一形態によれば、前記真空ポンプが複数台設けられ、該真空ポンプの少なくとも一台について前記インバータによって回転数が調整されるように、前記インバータを制御するコントローラが用いられることを特徴とすることができる。
本発明に係る真空ポンプの運転方法及び真空ポンプユニットは、電動モータ20の駆動力によってシリンダ内のロータが非接触状態で回転運動される構造の真空ポンプ10において発生される真空出力を、電動モータ20に供給する電力の周波数を調整できるインバータ30によって制御ができるという機能をベースにしている。なお、シリンダとは、気体が吸入されて排気される空間を形成しているものであり、ロータとは、軸回転する回転体であって、例えば、クロー形、ルーツ形、スクリュウ形などの形態が挙げられる。
この圧力調整弁50としては、電磁開閉弁を用いることができる。これによれば、簡単な構成によって安価に、低い真空度の真空圧を出力するための制御の自動化が可能になる。さらに、この圧力調整弁50としては、電磁比例制御弁を用いることもできる。これによれば、低い真空度の真空圧を出力するための制御の自動化が可能になると共に、より精密な制御が可能になる。
そして、低圧力域(要求される真空度が低い場合の出力真空圧の範囲)では、圧力調整弁50を動作させて調圧を行なうように構成されている。これによれば、真空ポンプユニットにおいて、より幅の広い出力真空圧の範囲での調圧が可能になり、使用者のニーズに幅広く対応できる。
また、オイルの温度(油温)の安定を運転時間によって判断するように一定の時間を設定するタイマー制御では、より精密な制御は難しいが、より低コストで構成できる。また、油温の安定を温度センサの温度によって判定することで、より精密な制御を行うことができる。そして、温度センサの温度による判定では、時間での判定によれば安全率を考えた一定時間(例えば2時間)かかっていたものが、運転条件によってはその判定までの時間を短縮できるため、短時間で下限回転数を引き下げて省エネルギー運転に移行することができる。そして、ロータの回転数の下限が三段階以上に設定される場合、より精密な制御を行うことができる。
なお、本形態例では、二台の真空ポンプ10が収納されているが、一台のみを収納するようにしてもよいし、三台以上の複数台を収納するように構成してもよい。
なお、収納ボックス80内に水冷式の冷却器などの冷却装置を設置すれば、冷却空気を循環させることも可能になる。
このように冷却空気を下側から吸引して上側へ吐出するように設けられているため、各真空ポンプ10によって加熱された空気の上昇気流といっしょに、下から上への一方向の冷却空気の流れを好適に発生させることができる。つまり、対流現象と冷却ファン装置90による空気の流れを一致させて、効率良く送風することができる。
例えば、使用者による要求流量が一台の真空ポンプ10の定格量より少ないときは、一台の真空ポンプ10のみを稼働させればよく、要求される真空出力の増大に応じて二台目以降の真空ポンプ10を稼働させればよい。
なお、台数制御で運転中の真空ポンプ10の停止は、空気の流れがなく圧力を維持している場合に行なえばよい。また、空気が流れ、圧力が低下した場合には、まず運転中の真空ポンプ10の回転数を上げて圧力を上げ、それで十分でない場合に次の一台の真空ポンプ10を起動させるように制御すればよい。
なお、定速の真空ポンプ10が一台と、インバータ制御による真空ポンプ10の組み合わせでは、定速の真空ポンプ10のフル運転と+α流量での運転の場合、+αの部分はインバータ周波数下限の圧力調整弁による制御を加えた運転となる可能性があるため、動力の無駄が生じる恐れがある。これに対して、インバータ制御による真空ポンプ10のみでの構成の場合は、上記のような無駄が生じないため、省エネルギー化を実現するためには有利である。
先ず、使用者が圧力の設定によって設定真空圧値がコントローラ60に入力され、運転スイッチ(SW)がONされる。
次に、真空ポンプ10の真空出力側の流路における出力真空圧(測定圧力)と設定真空圧(設定圧力)とを比較して、PID制御が開始され、インバータ30によって真空ポンプ10のロータの回転数を調整することで測定圧力が設定圧力になるように制御する。
PID制御の結果、測定圧力が設定圧力と等しくなった場合には、モータ周波数の決定がなされてポンプ運転がされ、外乱がない状態では運転が継続される。
なお、測定圧力が設定圧力の上限を超えた場合には、「安全弁動作」によって安全弁70が開くように設定されている。
11 真空出力側の流路
20 電動モータ
21 サイレンサ
30 インバータ
40 真空圧センサ
50 圧力調整弁
60 コントローラ
70 安全弁
80 収納ボックス
81 載置台部
82 開口部
90 冷却ファン装置
110 シリンダ
130A ロータ
130B ロータ
131 回転軸
132 回転軸
137 ギア
145 ギアボックス
Claims (5)
- 二つの回転軸にそれぞれ設けられたロータをシリンダ内で非接触状態に回転させて真空圧力を発生させるように、電動モータの動力によってオイル潤滑のなされるギアを介して前記二つの回転軸が同期駆動される真空ポンプについて、前記電動モータに供給する電力の周波数を調整するインバータの周波数制御によって前記ロータの回転数の制御ができる真空ポンプの運転方法において、
前記真空ポンプの真空出力側の流路における出力真空圧と設定真空圧とを比較して前記インバータによって前記ロータの回転数を調整することで前記出力真空圧が前記設定真空圧になるように制御し、
前記ロータの回転数にかかる前記インバータの制御による下限が、第一段階の下限周波数と、該第一段階の下限周波数よりも低周波数となる第二段階の下限周波数との少なくとも二段階に設定され、
前記インバータの制御による下限を、前記真空ポンプの始動から前記ギアのオイル潤滑が安定化するまでは前記第一段階の下限周波数とし、前記真空ポンプの前記ギアのオイル潤滑が安定化した後からは前記第二段階の下限周波数とすることを特徴とする真空ポンプの運転方法。 - 前記真空ポンプの始動から前記ギアのオイル潤滑が安定化するまでとは、所要の時間が経過すること及び/又はオイルの温度が所定値以上になることによって判断されることを特徴とする請求項1記載の真空ポンプの運転方法。
- 前記ロータの回転数が前記インバータの制御による下限になっていて、前記出力真空圧が前記設定真空圧よりも高い真空度の場合には、前記真空ポンプの真空出力側の流路に設けられた圧力調整弁において外気が吸気されるように開口を生じさせ、前記出力真空圧の真空度を低下させることで前記設定真空圧になるように制御する請求項1又は2記載の真空ポンプの運転方法。
- 前記圧力調整弁が、電磁開閉弁又は電磁比例制御弁であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の真空ポンプの運転方法。
- 前記真空ポンプが複数台設けられ、該真空ポンプの少なくとも一台について前記インバータによって回転数が調整されるように、前記インバータを制御するコントローラが用いられることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の真空ポンプの運転方法。
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