JP5007877B2 - Gas circulation purification equipment - Google Patents
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Description
本発明は電動送風機を密閉性の良いケースに収納した事を特徴とするケース収納型送風機であり、特に窒素ガスやアルゴンガスなどの不活性ガス中の酸素と水分を除去するガス循環精製装置に好適に用いられる送風機構に関するものである。 The present invention is a case storage type blower characterized in that the electric blower is housed in a case with good airtightness, and particularly in a gas circulation purification device for removing oxygen and moisture in an inert gas such as nitrogen gas or argon gas. It is related with the ventilation mechanism used suitably.
酸素又は水分と激しく反応する活性な金属を不活性ガス中で取扱いたいという要望や水分により激しく経時劣化する有機EL(有機発光ダイオード)ディスプレイパネルを水分のない雰囲気で組立てたいという要望がある。かかる目的にはグローブボックスのような密閉性が確保された作業場所となる密閉ボックスにガス循環精製装置が接続されて使用される。ガス循環精製装置とは該密閉ボックスから送り込まれる不活性ガス中の不純成分を除去し、精製された不活性ガスを該密閉ボックスに戻す、という機能を有する装置である。「ガス循環」とは該密閉ボックスと該ガス循環精製装置の間を不活性ガスが循環することより付けられた名称である。ここに云う不活性ガスとは該密閉ボックス内に存在してはいけないガスを含有しない気体を云うが通常はアルゴンや窒素やヘリウムが用いられる。該不活性ガス中の不純成分とは該密閉ボックス内の作業の妨げとなる気体またはその作業により製造される物の特性を劣化させる気体を云うが通常は酸素と水分が対象となる。また、場合により有機物質の蒸気も不純成分とされる事がある。 There is a desire to handle an active metal that reacts violently with oxygen or moisture in an inert gas and a desire to assemble an organic EL (organic light emitting diode) display panel that deteriorates with time due to moisture in an atmosphere without moisture. For this purpose, a gas circulation purification apparatus is connected to a closed box which is a work place where a tight seal is ensured, such as a glove box. The gas circulation purification apparatus is an apparatus having a function of removing impure components in the inert gas fed from the sealed box and returning the purified inert gas to the sealed box. “Gas circulation” is a name given by circulating an inert gas between the closed box and the gas circulation purification apparatus. The inert gas mentioned here refers to a gas that does not contain a gas that should not be present in the sealed box, but usually argon, nitrogen, or helium is used. The impure component in the inert gas refers to a gas that hinders the work in the sealed box or a gas that deteriorates the properties of the product produced by the work, but usually includes oxygen and moisture. In some cases, vapors of organic substances may be impure components.
図3にガス循環精製装置の主要構成部分を示した。図3の19はガス循環精製装置であり、ガス入口20とガス出口21があり、両方とも配管で前記の密閉ボックスと接続される。ガス入口20から入った不活性ガスは精製塔13に入り、精製塔の中に収納された水分吸着剤14で水分が除去され、酸素吸着剤15で酸素が除去される。水分吸着剤の代表例はモレキュラーシーブであり、酸素吸着剤の代表例は還元銅である。図の4は電動機(モータ)、5は送風機構、6は回転軸、12はモータを冷却するファンである。モータにより送風機構5が駆動され不活性ガスが送風される。送風機構によりガスは繰返し加圧、撹拌されるので熱力学の原理によりガス温度が上昇する。特に吐出圧が高い場合は温度上昇が大きく、時には50℃以上になる事もある。そこで不活性ガスを冷却する機能をもつ冷却塔16が設置される。図の17、18は冷却水の出入口である。冷却機構を例示すると、流れる冷却水中に配置された複数本のチューブの中をガスが通過する時に冷却される構造の熱交換器として知られるシェルアンドチューブ構造をあげる事ができる。以上の構成により、入口20からガス循環精製装置19に入った不活性ガスは、不純物が除去された後に出口21から送出され密閉ボックスへ戻る事になる。 FIG. 3 shows the main components of the gas circulation purification apparatus.
図3の例では不活性ガスは精製塔13を通過した後に電動送風機に入る構造となっている。この構成では該電動送風機で送出される温度上昇した気体によりモレキュラーシーブが加温される事がない。ゆえに、ガス循環精製装置から出て行く気体の温度が室温より少々高くても問題ない場合は冷却塔を省略できるメリットがある。逆に電動送風機を通過した後に精製塔に入る構造とする事もできる。この構成では電動送風機で混入する微小な油分をモレキュラーシーブで吸着除去できる、また仮に電動送風機のところで微小な空気の混入があってもその後に配置された精製塔で酸素、水分を除去できるというメリットがある。しかし、この構成ではガス温度の上昇がモレキュラーシーブの温度上昇を招き、水分吸着性能の劣化をもたらすのでより厳密に不活性ガスを冷却し、冷却された不活性ガスが該精製塔に入るようにする必要がある。 In the example of FIG. 3, the inert gas enters the electric blower after passing through the
使用される電動送風機としては、モータで送風機構が回転駆動されるあらゆる種類の電動送風機が使用できる。これらの電動送風機はブロワ、ファン、ドライポンプなどと称される事が多い。1対の3葉ロータが微小間隙を保ちながら回転するルーツブロワは吐出圧の風量依存性が小さく、圧損の大きい循環ガス系において安定したガス循環風量を確保する場合に有効な電動送風機である。リングブロワやサイドチャネルブロワは比較的小型で吐出圧の高い大風量のブロワである。その他、ターボファンやシロッコファンなども使用され得る。 As the electric blower used, any type of electric blower in which the blower mechanism is rotationally driven by a motor can be used. These electric blowers are often called blowers, fans, dry pumps and the like. A Roots blower in which a pair of three-leaf rotors rotate while maintaining a minute gap is an electric blower that has a small dependency on the air volume of the discharge pressure and is effective in securing a stable gas circulation air volume in a circulating gas system with a large pressure loss. A ring blower and a side channel blower are relatively small and have a high discharge pressure and a large air volume. In addition, a turbo fan or a sirocco fan may be used.
循環される不活性ガス中の酸素濃度や水分濃度の要求レベルは1ppm以下である事が多く、場合によってはppb(10億分の1単位)レベルの要求がある事により、電動送風機の送風機構は大気の混入のない完全な密閉構造が要求される。ところが、従来の大量生産される廉価な電動送風機ではかかる要求仕様を満足するものは皆無である。送風機構(図3の5)の密閉性が悪い、モータ(図3の4)と送風機構(図3の5)を連結する回転軸(図3の6)が送風機構に入る部分がベアリングと該ベアリングへの埃の付着を防止するシール部材のみであったりしてシール性が良くない、という欠点がある。そこで、廉価な大量生産品を使わないで特別な設計・製作で送風機構を作製するか、または前記のルーツブロワのような高価であるが密閉性のいい送風機構を有するブロワにおいて軸シール部分のオイルシールを、陽圧と減圧の両方に耐えるように、2重に設けるなどの改造を行ってから実用に供する、といった手段が行われている。このような手段で密閉性、シール性を良くする事は可能であったが、オイルシールなどは徐々に摩耗する事が知られているように1年から数年間隔で分解点検が必要であり、故障し易い、またはメンテナンス費用が嵩むという欠点は解決されていない。さらに、電動送風機のモータは冷却する必要があり、通常は小型送風機(ファン、図3の12)が付いているが、このファンがホコリを舞い上げる、または空気流を乱すことより、クリーンルームに設置できない場合が多い。 The required level of oxygen concentration and moisture concentration in the circulated inert gas is often 1 ppm or less, and in some cases, there is a requirement of ppb (parts per billion) level. Requires a completely sealed structure free from atmospheric contamination. However, none of the conventional inexpensive electric blowers that are mass-produced satisfy the required specifications. The airtightness of the blower mechanism (5 in FIG. 3) is poor. The part where the rotating shaft (6 in FIG. 3) connecting the motor (4 in FIG. 3) and the blower mechanism (5 in FIG. 3) enters the blower mechanism is a bearing. There is a drawback that only the sealing member for preventing the dust from adhering to the bearing is used and the sealing performance is not good. Therefore, the blower mechanism is manufactured by special design and production without using low-priced mass-produced products, or the oil in the shaft seal part in the blower having an expensive but good airtightness such as the Roots blower. In order to withstand both the positive pressure and the reduced pressure, the seal is doubled or modified so that it is put into practical use. Although it was possible to improve the sealing and sealing properties by such means, it is necessary to disassemble and inspect every 1 to several years so that oil seals etc. are gradually worn out. However, the drawbacks of being prone to failure or high maintenance costs have not been solved. In addition, the motor of the electric blower needs to be cooled, usually with a small blower (fan, 12 in FIG. 3), but this fan soars dust or disturbs the air flow to install in a clean room There are many cases where this is not possible.
本発明者らは、かかる状況に対して、特願2006−039933号において、廉価な大量生産品の電動送風機を用いてコンパクトで信頼性の高い、ガス循環精製装置に好適なケース収納型送風機を提案した。このケース収納型送風機は従来に比べて格段に進歩したものであったが、高機能性を目的に循環ガス風量を可変としたい場合、特に循環ガス風量を大きくしたい場合にモータが過熱されるという問題が発生した。また、提案したケース収納型送風機では、ケースのガス出入り口と電動送風機の配置に制約があり、自由にコストパフォーマンスの良い電動送風機を選定できない、かつケース設計の自由度が小さく結果としてコンパクト性が犠牲となる、という問題が発生した。 In view of this situation, the present inventors have disclosed a case storage type blower suitable for a gas circulation purification device in Japanese Patent Application No. 2006-039933, which is a compact and highly reliable electric blower using mass-produced inexpensive products. Proposed. This case storage type blower was a significant advance compared to the conventional case, but the motor is overheated when it is desired to make the circulating gas air volume variable for the purpose of high functionality, especially when it is desired to increase the circulating gas air volume. Problem has occurred. In addition, in the proposed case storage type blower, there are restrictions on the arrangement of the gas inlet / outlet of the case and the electric blower, so it is not possible to freely select an electric blower with good cost performance, and the case design is less flexible and as a result, compactness is sacrificed. The problem of becoming.
本発明は改良型のケース収納型送風機を提案するものである。従来品に比べて、モータが発熱する場合に好適に用いることができ、また市販品の電動送風機の選択幅が広くなり、かつケース設計の自由度を大きくする目的で本発明はなされた。 The present invention proposes an improved case-housing fan. The present invention has been made for the purpose of increasing the degree of freedom in designing a case, which can be suitably used when a motor generates heat as compared with a conventional product, and the selection range of a commercially available electric blower is widened.
すなわち、本発明は、電動送風機を密閉性の良いケースに収納し、ケースには気体の入口と出口を設け、入口から入った気体が該ケース内に広がった後に該電動送風機の送風機構部分に入り、該送風機構により送風され、該送風機構部分から送り出された気体が、該送風機構の気体出口と該ケースの気体出口がつながっていることにより、該ケース内に放出される事なく該ケースの出口から送出される構造とし、さらに該ケース内に該電動送風機の電動機を冷却するファンを設けた事を特徴とする、大気の混入を嫌う系に用いられるケース収納型送風機である。または、気体の出入り口を逆にした構成、すなわち、電動送風機を密閉性の良いケースに収納し、ケースには気体の入口と出口を設け、入口から入った気体が、該ケースの入口と該電動送風機の送風機構部分の入口がつながっていることにより、該ケース内に放出される事なく該送風機構部分に入り、該送風機構により送風され、該送風機構部分から送り出された気体が該ケース内に広がった後に該ケースの出口から送出される構造とし、さらに該ケース内に該電動送風機の電動機を冷却するファンを設けた事を特徴とする、大気の混入を嫌う系に用いられるケース収納型送風機である。前者の構成、すなわち入口から入った気体が電動送風機のモータを冷却するように流れる場合は、モータに当たる気体の温度はほぼ常温であり、モータの冷却にとっては好都合である。後者の構成、すなわち送風機構部分から送り出された気体がモータを冷却するように流れた後に該ケースの出口から送出される構造の場合は、送風機構で暖められた気体でモータを冷却する事になりモータ冷却の観点からはデメリットであるが、送風機構の回転部分で発生する微量の油分などが、直接にガス出口から送出される事なく、いったんケース内に放出される事でケース壁などに付着除去されるという副次的な効果を有する。また、この後者の構成では、後述の冷却機構をケース内部に設ける場合に好都合である。前者と後者のどちらの構成を選ぶかは使用されるグローブボックスなどの密閉ボックスでの作業の要求で決定される。 That is, according to the present invention, the electric blower is housed in a case with good airtightness, the case is provided with a gas inlet and outlet, and after the gas that has entered from the inlet spreads in the case, the electric blower is placed in the blower mechanism portion of the electric blower. The case where the gas blown by the blower mechanism and sent out from the blower mechanism portion is not discharged into the case by connecting the gas outlet of the blower mechanism and the gas outlet of the case. And a fan that cools the motor of the electric blower is provided in the case, and is a case storage type blower used in a system that dislikes mixing of air. Or, the configuration in which the gas inlet / outlet is reversed, that is, the electric blower is housed in a case with good airtightness, the case is provided with a gas inlet and outlet, and the gas entering from the inlet is connected to the case inlet and the electric motor When the inlet of the blower mechanism portion of the blower is connected, the gas that enters the blower mechanism portion without being discharged into the case, is blown by the blower mechanism, and is sent from the blower mechanism portion in the case. A case storage type used in a system that dislikes air mixing, characterized in that it is sent out from the outlet of the case after spreading to the case, and further a fan for cooling the electric fan of the electric blower is provided in the case It is a blower. In the former configuration, that is, when the gas entering from the inlet flows so as to cool the motor of the electric blower, the temperature of the gas striking the motor is almost normal temperature, which is convenient for cooling the motor. In the case of the latter structure, that is, a structure in which the gas sent out from the air blowing mechanism flows to cool the motor and then sent out from the outlet of the case, the motor is cooled with the gas warmed by the air blowing mechanism. Although it is a demerit from the viewpoint of motor cooling, a small amount of oil generated in the rotating part of the blower mechanism is not sent directly from the gas outlet, but is discharged into the case once and then into the case wall. It has a secondary effect of being removed. Further, this latter configuration is convenient when a cooling mechanism described later is provided inside the case. The choice between the former and the latter is determined by the requirements of the work in a closed box such as a glove box used.
本発明のケース収納型送風機は大気の混入をきらう全ての送風システムに利用できるが、とりわけ極めて低濃度の水分含有量および、または低濃度の酸素含有量を要求されるグローブボックスなどの密閉ボックス内に気体を循環供給し、その途中でガス精製を行うガス循環精製装置において好適に用いられる。なお、上記の大気の混入を嫌う、とは大気中の1成分以上の混入を嫌う、という意味であり、通常は酸素、窒素、水分のいずれか、または複数の混入を嫌う、という意味である。ゆえに、本発明のケース収納型送風機により送風される気体は大気中の1成分以上を嫌うガスであればどのようなガス、または混合ガスでもよいが、とりわけ不活性ガスが用いられる。不活性ガスとしては、価格と入手し易さの観点から窒素、アルゴンが好ましく用いられる。 Although the case storage type blower of the present invention can be used for all air blowing systems that do not allow air to be mixed, it is particularly useful in a sealed box such as a glove box that requires a very low moisture content and / or a low oxygen content. It is preferably used in a gas circulation purification apparatus that circulates and supplies gas to the gas and performs gas purification in the middle of the gas. In addition, the above-mentioned objection to air mixing means to dislike mixing one or more components in the air, and usually means to dissociate one or more of oxygen, nitrogen and moisture. . Therefore, the gas blown by the case storage type blower of the present invention may be any gas or mixed gas as long as it is a gas that dislikes one or more components in the atmosphere, but in particular, an inert gas is used. As the inert gas, nitrogen and argon are preferably used from the viewpoints of price and availability.
以下に図面を用いて詳細に本発明を説明する。図1の1は本発明のケース収納型送風機のケースである。該ケース1は密閉性よく製作される必要あり、通常はステンレスで製作され、製作されたケースはヘリウムリークディテクタで漏れ検査され漏れのない事が確認された後に製品として使用される。図示省略したが、モータ4を駆動するための電気ケーブルがケースの壁をシール性の良い電流導入機構(ハーメチックシールなど)を介してケース内に導入され、モータに接続される。モータの回転速度をインバータなどで変える事により風量を可変とする事ができる。作業を行うグローブボックスの大きさや作業内容により風速を変えたいという要望は多い。図1の2は気体の入口、図1の3は気体の出口である。入口から入ったガスはケース内に広がりながら一部は電動送風機のモータ4を冷却し、送風機構5の入口7に入り、加圧送風され送風機構の出口8から送出される。送風機構の出口8から送出された気体は該ケース内に漏れ出ることなく該ケースの出口3から出て行く。図1の22は電動機(モータ)を冷却するファンである。23は該冷却ファンを駆動するモータで、24は回転シール機構である。なお、本図の破線矢印は気体の流れを模式的に示したものである。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
この構成においては、前述の従来の問題点を一気に全て解決できることになる。まず、本発明においては電動送風機自体の密閉性は問題とならない。ケース(図1の1)を密閉性よく製作する事で送風される気体に空気が混入する事はない。次に、本発明ではモータ4を冷却するファン22を設ける。該ファン22により流速を高められたガスが効率よくモータ4を冷却する事になる。本図1ではファン22はケース外に設置されたモータ23により回転駆動される。回転軸は回転シール機構24によりシールされる事により、大気がケース1内に侵入する事はない。該回転シール機構としてはベアリングとオイルシールを組み合わせたものを使用する事ができる。また、より好ましくは磁性流体シールやマグネットカップリングを使う事ができる。この構成では電動送風機のモータ4の回転速度と関係なく安定した冷却効果を得る事ができる。なお、図3の12のようにモータを冷却するファン22をモータ4の回転軸に取り付ける事も可能である。この場合は、構成が簡単になり、部品点数が少なくなるメリットが大きいが、モータ4の回転速度に連動するため、遅い回転速度ではモータの冷却が不十分になるというデメリットもある。次にガスの流れを説明する。ケース入口2からケース内部に入ったガスはケース内に広がり、送風機構5の入口7に吸い込まれる。この間に、ガスの自然な流れとファン22による強制的な流れとにより、このガスがモータ4を冷却する。送風機構で加圧送風されたガスは該送風機構の気体出口8から連結パイプを通り、ケース出口3から送出される。通常はケース入口のガス温度に比べてケース出口のガス温度は高くなっているので、何らかのガス冷却機構(図示省略)が必要である。以上の構成から明らかなように本発明のケース収納型送風機では小型モータ23が付属するのみで、ケース外に風を吹き出す事なくクリーンルームに設置してもクリーンルーム内のクリーンエアーの流れを妨害する事はない。 In this configuration, all the above-mentioned conventional problems can be solved at once. First, in the present invention, the airtightness of the electric blower itself is not a problem. By manufacturing the case (1 in FIG. 1) with good airtightness, air does not enter the blown gas. Next, in the present invention, a
図2に本発明のさらに発展した形態を図示した。本図の1から7と22、23、24は図1と同じである。図の9、10、11はガス冷却機構である。本例では、冷却水が入口10から出口11に流れる水冷パイプに熱伝導良く接続された冷却板9を模式的に示した。気体が複数の冷却板9に当たりながら流れる事により気体温度が低下する。かかる構造はエロフィンチューブ式熱交換器やプレートフィンチューブ式熱交換器として公知のものであり、その他の公知のガス冷却機構が利用可能である。従来の図3のような個別に冷却塔を設置する方式に比べて、本発明では、ガス循環精製装置本体をコンパクトにかつ廉価に製作できるようになった。 FIG. 2 illustrates a further development of the present invention. 1 to 7 and 22, 23, 24 in this figure are the same as those in FIG.
本図2では、ケース入口2から入った気体は送風機構5により加圧、送風されて送風機構出口8から出て、モータ4を冷却した後に冷却機構9で冷却された後にケース出口3から出ていく構成を図示した。この構成では十分に冷却したガスを出口3から送出する事ができるので好都合である。逆に、気体の流れを図1と同様の方向とする事も可能である。すなわち、ケース入口から入った気体が冷却機構を通過した後にモータを冷却してから送風機構に入る構成、またはケース入口から入った気体がモータを冷却してから冷却機構を通過し、最後に送風機構に入る構成、とする事もできる。これらの気体の流れが図1と同様の方向となる構成では、送風機構で気体が暖められる前にモータを冷却するのでモータ冷却の観点からは好都合である。なお、前記のように、これらの要素部品の配置は厳密でなくてよいが、ファン22はモータ4を冷却するように配置されている必要がある。 In FIG. 2, the gas that has entered from the
一般的には、市販のガス循環精製装置の循環ガス流量は約10立方メートル/時間から約120立方メートル/時間である。ケース収納型送風機において、ガス入口2、ガス出口3、モータ4、送風機構5が効果的に配置されていればモータ4を冷却するに十分なガス流量、風速を得る事ができるが、選択した電動送風機によっては効果的な配置に無理がある場合も多い。また、電気の商用周波数が高い地域ではモータの回転速度が大きくなり消費電力も大きくモータの発熱も大きい。また、風量を大きくする目的で、インバータなどで回転速度を大きくした場合はモータの発熱が大きくなる。このような場合において、本発明のファン22がより効果を発揮する。 In general, the circulation gas flow rate of a commercially available gas circulation purification apparatus is about 10 cubic meters / hour to about 120 cubic meters / hour. In the case storage type blower, if the
本発明のケース収納型送風機は高純度不活性ガス雰囲気を作り出すガス循環精製装置に好適に用いられる。本発明をガス循環精製装置に用いた場合、循環ガス純度が向上し、ガス循環精製装置の小型化、高寿命、低価格化が達成された。さらに、電動送風機のモータの回転速度を高めて使用する事が容易になった。また、容易にクリーンルームに設置できるようにもなった。 The case storage type blower of the present invention is suitably used in a gas circulation purification device that creates a high purity inert gas atmosphere. When the present invention is used in a gas circulation purification apparatus, the purity of the circulation gas is improved, and the gas circulation purification apparatus is reduced in size, has a long service life, and is low in price. Furthermore, it has become easy to increase the rotational speed of the motor of the electric blower. Also, it can be easily installed in a clean room.
図4の構造のケース収納型送風機を作製した。電動送風機はサイドチャネル型ブロワ(モータ最大出力0.6kW(50Hz)、0.85kW(60Hz)、吐出圧力10.5kPa(50Hz)、13.1kPa(60Hz)、最大風量139立方メートル/時間(50Hz)、170立方メートル/時間(60Hz))を用いた。該ブロワのモータには送風機構部の反対側にモータの回転軸に取り付けられた冷却ファンが付属しモータの回転に合わせて回転し該モータを冷却する構造となっている。該ブロワの外形を円柱形状で近似した場合の概略寸法は、直径302mm、長さ293mm(冷却ファン部含む)であった。ケース(図1の1)は円筒型とし、直径320mm、高さ360mmである。このケース収納型送風機を用いて、図3の構成の、ただし送風機は本発明のケース収納型送風機としたガス循環精製装置を製作した。モレキュラーシーブはアクセンス社製の型番13Xを7kg用い、酸素吸着剤は日揮化学株式会仕製の耐硫黄性Ni触媒を4kg用いた。冷却塔(図3の16)は外径9.53mm、内径7.53mm、長さ250mmのステンレス管12本を気体通路とするシェルアンドチューブ構造とした。なお、モレキュラーシーブが水分を飽和に吸着した時、またはNi触媒が酸素と飽和に化合した時は加熱下で脱水および、または還元処理を行う目的でヒータが精製塔(図3の13)に設置されるが、図示省略した。 A case housing type blower having the structure of FIG. 4 was produced. The electric blower is a side channel blower (motor maximum output 0.6 kW (50 Hz), 0.85 kW (60 Hz), discharge pressure 10.5 kPa (50 Hz), 13.1 kPa (60 Hz), maximum air volume 139 cubic meters / hour (50 Hz) 170 cubic meters / hour (60 Hz)). The blower motor is attached with a cooling fan attached to the rotating shaft of the motor on the opposite side of the blower mechanism, and is structured to rotate in accordance with the rotation of the motor to cool the motor. When the outer shape of the blower was approximated by a cylindrical shape, the approximate dimensions were a diameter of 302 mm and a length of 293 mm (including a cooling fan part). The case (1 in FIG. 1) is cylindrical and has a diameter of 320 mm and a height of 360 mm. Using this case storage type blower, a gas circulation purification apparatus having the configuration shown in FIG. 3 except that the blower is a case storage type blower of the present invention was manufactured. The molecular sieve used 7 kg of model No. 13X manufactured by Axense, and the oxygen adsorbent used 4 kg of a sulfur-resistant Ni catalyst manufactured by JGC Chemicals. The cooling tower (16 in FIG. 3) has a shell-and-tube structure in which 12 stainless tubes having an outer diameter of 9.53 mm, an inner diameter of 7.53 mm, and a length of 250 mm are used as a gas passage. When the molecular sieve adsorbs moisture to saturation or when the Ni catalyst combines with oxygen, a heater is installed in the purification tower (13 in FIG. 3) for the purpose of dehydration and reduction treatment under heating. Although not shown in the figure.
この本発明のケース収納型送風機を有するガス循環精製装置を内容積560リットルのステンレス製のボックスに接続した。該SUSボックスには薄膜酸化アルミセンサーの露点計とジルコニア起電力方式の酸素濃度計が装備されている。モータ(図4の4)の回転速度はインバータで周波数を調整する事で調整した。モータ内部の温度はJIS C 4203規格の抵抗法で測定した。なお、用いたモータの絶縁種類はB種絶縁であり、温度上昇の限界は80℃とされている。SUSボックス内を真空排気後、アルゴンガスを導入し、系全体を高純度アルゴンガスの1気圧雰囲気とした後に、該ガス循環精製装置を起動した。供給電力の周波数、ケース収納型送風機の出口(図4の3)におけるガス圧力、循環ガス風量、モータの内部温度上昇(上昇幅)の関係はそれぞれ以下であった。40Hzでは6kPa、50立方メートル/時間、44℃、50Hzでは9.8kPa、61立方メートル/時間、53℃、60Hzでは10.2kPa、70立方メートル/時間、67℃。周波数を変える事により、循環ガス風量を増加させる事ができ、モータ温度も限度内に留まっている。冷却塔(図3の16)を通過する事で、グローブボックスに流入するガス温度は29℃以下の問題ないガス温度だった。酸素濃度はアルゴンガス置換後は850ppmだったが、該ガス循環精製装置を起動後3分で1ppm濃度まで低下した。水分濃度はアルゴンガス置換後で520ppmだった。水分濃度は、SUSボックス内を含むガス循環系統内の吸着水の影響が大きく酸素濃度よりは低下するのに時間を要したが、約6時間後に−76℃(1ppm)となり、良好なガス精製能力を示した。 The gas circulation purification apparatus having the case storage type blower of the present invention was connected to a stainless steel box having an internal volume of 560 liters. The SUS box is equipped with a thin film aluminum oxide sensor dew point meter and a zirconia electromotive force type oxygen concentration meter. The rotational speed of the motor (4 in FIG. 4) was adjusted by adjusting the frequency with an inverter. The temperature inside the motor was measured by the resistance method of JIS C 4203 standard. In addition, the insulation type of the used motor is B class insulation, and the limit of a temperature rise is 80 degreeC. After evacuating the inside of the SUS box, argon gas was introduced and the entire system was brought to 1 atmosphere of high-purity argon gas, and then the gas circulation purification apparatus was started. The relationship among the frequency of the supplied power, the gas pressure at the outlet of the case-contained blower (3 in FIG. 4), the circulating gas flow rate, and the internal temperature rise (rise range) of the motor was as follows. At 40 Hz, 6 kPa, 50 cubic meters / hour, 44 ° C., 50 Hz, 9.8 kPa, 61 cubic meters / hour, 53 ° C., 60 Hz, 10.2 kPa, 70 cubic meters / hour, 67 ° C. By changing the frequency, the amount of circulating gas can be increased, and the motor temperature remains within the limits. By passing through the cooling tower (16 in FIG. 3), the temperature of the gas flowing into the glove box was a problem gas temperature of 29 ° C. or less. The oxygen concentration was 850 ppm after replacement with argon gas, but decreased to 1 ppm in 3 minutes after the gas circulation purification apparatus was started. The water concentration was 520 ppm after replacement with argon gas. Moisture concentration was greatly affected by adsorbed water in the gas circulation system including the inside of the SUS box, and it took time to drop below the oxygen concentration. However, after about 6 hours, it became -76 ° C (1 ppm), and good gas purification. Showed ability.
実施例のモータ(図4の4)から冷却ファン(図4の22)を取り外してからケース(図4の1)に収納し、実施例と同じ内容のテストを行った。すなわち、供給電力の周波数、ケース収納型送風機の出口(図4の3)におけるガス圧力、循環ガス風量、モータの内部温度上昇(上昇幅)の関係はそれぞれ以下であった。40Hzでは6.3kPa、50立方メートル/時間、49℃、50Hzでは9.7kPa、60立方メートル/時間、63℃、60Hzでは10kPa、73立方メートル/時間、82℃。このように、実施例に比べて、モータ内部の温度上昇が大きく、60Hzでは絶縁耐熱規格の限度を越えた。SUSボックスに流入するガス温度は32℃以下であった。実施例よりやや温度高いが特段の問題ないガス温度だった。ガスの精製能力も実施例と略同じで問題なかった。 The cooling fan (22 in FIG. 4) was removed from the motor of the example (4 in FIG. 4) and then stored in the case (1 in FIG. 4), and the same test as in the example was performed. That is, the relationship between the frequency of the supplied power, the gas pressure at the outlet of the case-housing fan (3 in FIG. 4), the circulating gas flow rate, and the internal temperature rise (rise range) of the motor was as follows. At 40 Hz, 6.3 kPa, 50 cubic meters / hour, 49 ° C., 50 Hz, 9.7 kPa, 60 cubic meters / hour, 63 ° C., 60 Hz, 10 kPa, 73 cubic meters / hour, 82 ° C. Thus, the temperature rise inside the motor was larger than in the example, and exceeded the limit of the insulation heat resistance standard at 60 Hz. The gas temperature flowing into the SUS box was 32 ° C. or lower. Although the temperature was slightly higher than that of the example, the gas temperature was not particularly problematic. The gas purification capacity was almost the same as in the examples, and there was no problem.
1 ケース、2 気体の入口、3 気体の出口、4 電動機(モータ)、5 送風機構、6 回転軸、7 送風機構の気体入口、8 送風機構の気体出口、9 ガス冷却機構、10 冷却水の入口、11 冷却水の出口、12 モータを冷却するファン、13 ガス精製塔、14 水分吸着剤、15 酸素吸着剤、16 冷却塔、17 冷却水の入口、18 冷却水の出口、19 ガス循環精製装置、20 ガス入口、21 ガス出口、22 冷却ファン、23 モータ、24 回転軸シール1 Case, 2 Gas inlet, 3 Gas outlet, 4 Electric motor (motor), 5 Blower mechanism, 6 Rotating shaft, 7 Blower mechanism gas inlet, 8 Blower mechanism gas outlet, 9 Gas cooling mechanism, 10 Cooling water Inlet, 11 Cooling water outlet, 12 Motor cooling fan, 13 Gas purification tower, 14 Moisture adsorbent, 15 Oxygen adsorbent, 16 Cooling tower, 17 Cooling water inlet, 18 Cooling water outlet, 19 Gas circulation purification Equipment, 20 Gas inlet, 21 Gas outlet, 22 Cooling fan, 23 Motor, 24 Rotary shaft seal
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