JPH08240180A - オイルレス真空ポンプ装置及び該装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 密閉容器を真空にする処理時間を短縮するオ
イルレス真空ポンプ装置を提供すること。 【構成】 オイルレス真空ポンプ本体１の吸入端１ａは
密閉容器２の気体排出端２ａと接続され、真空ポンプ本
体１′の吸入端１′ａは電磁三方弁８を介して密閉容器
２の排出端２ａと接続され、真空ポンプ本体１の圧縮気
体吐出端１ｂは三方弁９を介して圧縮気体を外部に排出
可能に構成され、三方弁９のもう一つの出入口は前記三
方弁８のもう一つの出入口に接続され、電気制御装置３
の指令によって、これらの三方弁８及び９の電磁弁の切
り替え操作により、真空ポンプ本体１及び真空ポンプ本
体１′は並列もしくは直列接続に切り替えられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数の真空ポンプを用
いて容器内を真空にするオイルレス真空ポンプ装置及び
該装置の制御方法に関する。

【従来の技術】従来より、容器を真空にする技術は、ポ
リビニールの袋の中に食物を入れ、空気を抜いて、空気
中に浮かぶ細菌の付着を防止し食物の腐敗を防ぐ真空パ
ック、バキュームカー、採血用試験管、空気の対流によ
る熱伝導を防止するために、魔法瓶、または医療用、工
業用、もしくは実験用の冷却冷媒を収納する容器の外壁
等、一般生活から低温技術に至るまで幅広く利用される
ものである。密閉容器内を真空にするには、真空ポンプ
を密閉容器の吸い出し口に連結し、空気及びその他の気
体を該真空ポンプによって吸い出すことによって行われ
る。

【０００２】真空ポンプには、油を用いるウエット型の
油回転ポンプ、油を用いないドライ型のルーフ形、スク
ロール形、また分子ポンプ等のように機械力により気体
を圧縮して外気に排除する機械式ポンプ、油拡散ポンプ
のように噴射蒸気の勢いで気体を排出する蒸気噴射ポン
プ、昇華かスパッタによりゲッタ膜を作り、気体を吸着
排除するスパッタイオンポンプのようなドライポンプ等
が存在し、真空の所望の動作圧力範囲により、それらを
選択し、もしくはそれらの複数を組み合わせて排気系を
構成している。

【０００３】低真空の動作圧力の排気系においては、１
個の容器内に油回転ポンプを２個並列に接続して収納し
て構成されるが、高真空の動作圧力の排気系において
は、油拡散ポンプと油回転ポンプとの組み合わせによる
ウエット系真空ポンプ装置が用いられている。しかしな
がら、この装置はボイラ中にヒータにより加熱して蒸発
した油の蒸気を吹き出し、この蒸気により拡散した気体
を圧縮し、さらに油回転ポンプにより大気圧まで圧縮し
て外部に排出するものである。このウエット式排気系に
よると油蒸気により装置内に付着した油が再蒸発して真
空容器内に逆流するという問題があり、コールドトラッ
プ、バッフル、トラップ等を用いて冷却しているため、
構成が複雑になり、また、塩素やフッソのような気体と
油が反応して油が変質して回転抵抗が増し、能力が低下
したり、保守点検がそれだけ面倒になる。

【０００４】そのために、ドライ式が望まれ、図７に記
載したようなターボ分子ポンプとドライ式機械ポンプの
組み合わせが用いられる。この装置は、ターボ分子ポン
プ内に設けられた多段翼を高速回転させて圧縮気体を吐
出口に集め、この吐出口から補助のドライポンプにて排
気するものであって、多段翼が高速回転するので、大気
の状態からの運転は多段翼が破損するために１０‐¹〜
１０^ー2Ｔｏｒｒ程度までは補助のあらびきポンプにて密
閉容器内の気体を圧縮排気した後にターボ分子ポンプを
駆動する。

【０００５】この密閉容器とターボ分子ポンプ及び補助
ポンプをこの順序で直列接続して、最初ターボ分子ポン
プを停止状態のまま補助ポンプを駆動すると、補助ポン
プはターボ分子ポンプの多段翼という障害物を介して気
体を吸引することになり、負荷が大きく、機械損失が大
きくなり、効率が低下する。したがって、通常密閉容器
とターボ分子ポンプ及び補助のポンプ間に弁を設けて切
り替えて駆動する。

【０００６】図７は密閉容器１３２の気体吐出口１３２
ａとターボ分子ポンプ１３４の吸入口１３２ａ間に三方
弁１３８を用いた例である。この三方弁１３８の残りの
出入口はターボ分子ポンプ１３４をバイパスしてドライ
ポンプ１３５の吸入口１３５ａに接続され、電気制御装
置１３３の制御のもとに、密閉容器１３２とターボ分子
ポンプ１３４もしくはドライポンプ１３５に電磁弁によ
り選択的に切り替え可能に構成されている。

【０００７】最初は電気制御装置１３３の指令により、
三方弁１３８をドライポンプ１３５側に接続し、ターボ
分子ポンプ１３４は不作動のままドライポンプ１３５を
駆動して、密閉容器１３２内の気体の圧縮排気を行う。
この状態では、ターボ分子ポンプ１３４の吐出口１３４
ｂもドライポンプ１３５の吸入口１３５ａと接続されて
いるのでターボ分子ポンプ１３４内の気体も共に圧縮排
気される。密閉容器、ターボ分子ポンプの容量、ドライ
ポンプ１３５の圧縮排気能力等を勘案して、電気制御装
置１３３は所定時間経過後にターボ分子ポンプ１３４に
駆動信号送出するとともに、三方弁１３８の電磁弁を駆
動してターボ分子ポンプの吸入口１３４ａに接続を切り
替える。爾後、ターボ分子ポンプ１３４が高速回転し
て、密閉容器１３２内に気体を吸い出し、ドライポンプ
１３５により圧縮排出される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】一方、密閉容器を真空
にする時間を短縮したいという要請がある。上述の技術
において、処理時間を短縮するには、ドライポンプの圧
縮室の容積を大きくして処理容量を多くすることが考え
られるが、圧縮室の容量を大きくした場合は、密閉容器
が低真空のときは気体の圧縮排気量が多くなり時間が短
縮されるが、高真空のときは圧縮室の容積が大きいため
に大気圧への圧縮に何回も駆動することが必要となり時
間がかかる。また、処理時間を短縮するためには、圧縮
室の容積を大きくしないで、ドライポンプの回転数を上
げる方法が考えられる。しかしながら、低真空時にポン
プの回転数を上げるとポンプ内温度も上昇し、ドライポ
ンプの耐久性に影響する。このような事情に鑑み、本発
明は密閉容器を真空にする処理時間を短縮するオイルレ
ス真空ポンプ装置を提供することを目的とする。また、
本発明の他の目的は、ポンプ内温度が過度に上昇して耐
久性を低下させないオイルレス真空ポンプ装置を提供す
ることである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数のオイル
レス真空ポンプを備え、低真空領域ではそれらのポンプ
を並列に接続し、高真空領域ではそれらのポンプを直列
に接続して駆動することに特徴を有するものである。本
第１発明は、複数の真空ポンプによって密閉容器内の気
体を吸入して排気する真空ポンプ装置の制御方法の発明
であって、これらの真空ポンプを前記密閉容器内が、低
真空領域では並列に接続し、高真空領域では直列に接続
して運転するように構成した。そして、本第２発明は、
複数の真空ポンプを弁手段によって切り替えて駆動する
真空ポンプ装置の発明であって、密閉容器と前記複数の
オイルレス真空ポンプの後段のポンプの吸入口間、及び
前段のポンプの吐出口とに介在し、密閉容器の気体か前
記前段のポンプの吐出気体かを選択的に切り替えて前記
後段のポンプに気体を送出させる弁手段を配設して構成
した。また、前記密閉容器に接続された前段のポンプ
と、第１三方弁を介して前記前段のポンプと直列に接続
される後段のポンプとを有し、前記後段のポンプを前記
第１三方弁の一端と接続する第２三方弁を介して前記密
閉容器に接続し、前記後段のポンプを前記前段のポンプ
もしくは前記密閉容器に選択的に接続可能に構成しする
と好ましい。また、前記前段及び後段のポンプの回転数
を制御するとともに、前記第１及び第２三方弁を制御し
て前記前段のポンプに接続する後段のポンプの接続状態
を変更する制御装置を有し、前記密閉容器内が、低真空
領域では前記前段及び後段のポンプを並列接続して運転
し、高真空領域では前記前段のポンプに後段のポンプを
直列に接続して運転可能に構成しすると好ましい。ま
た、前記複数のオイルレス真空ポンプを同種類のポンプ
で構成すると好ましい。

【００１０】

【作用】本発明は、複数のオイルレス真空ポンプを備
え、低真空領域ではそれらのポンプを並列に接続し、所
定の、例えば１０^ー2Ｔｏｒｒ程度の真空領域まであらび
きが行われる。複数のポンプを並列に接続しているの
で、短時間に前記所定の真空領域まで密閉容器を真空に
することができる。高真空領域ではそれらの複数のポン
プを直列に接続して駆動するので、１個のポンプで駆動
するより高圧縮比をえることができ、短時間において、
密閉容器を高真空にすることができる。

【００１１】そして、複数のポンプの並列及び直列接続
の切り替えは弁手段によって行われる。すなわち、密閉
容器と前記複数のオイルレス真空ポンプの後段のポンプ
の吸入口間に第１三方弁を接続し、前段のポンプの吐出
口にも第２三方弁を接続するとともに、これらの第１及
び第２三方弁のもう一つの出入口との間をお互いに接続
する。最初は前記第１及び第２三方弁を制御して、前段
のポンプからの吐出気体が後段へ送出するのを遮断して
外部に吐出するようになすとともに、密閉容器の気体を
前段のポンプと並んで後段のポンプにも送出されるよう
になして前段及び後段のポンプを同時に駆動すると、前
段及び後段のポンプは並列接続され密閉容器の気体を吸
入圧縮して排気する。所定の真空領域まで前記前段及び
後段ポンプを駆動させた後に、前記第１及び第２三方弁
を制御して、前段の吐出気体が後段のポンプに送出され
るように接続を切り替え、直列運転がされる。このと
き、前記前段のポンプの回転数は制御装置により並列運
転時より高速に制御すると、回転数の増速により前段の
ポンプ内温度も上昇するが、後段のポンプが前段側のポ
ンプの潜熱を奪い、発熱による耐久性に影響することな
く、排気量が増加してより短時間の密閉容器の真空化が
可能である。また、前記複数のオイルレス真空ポンプを
同種類のポンプで構成すると、保守点検時に同じマニュ
アルで行うことができ、煩雑さが除かれ、経済的であ
る。

【００１２】

【実施例】以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳
細に説明する。但し、この実施例に記載される構成部品
の寸法、材質、形状、その相対位置などは特に特定的な
記載が無い限り、この発明の範囲をそれのみに限定する
趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。

【００１３】図１は、本発明の実施例に係る基本構成
図、図２は、本発明の他の実施例に係る基本構成図、図
３は、本発明に用いられるオイルレス・スクロール真空
ポンプ本体の一実施例を示す構成図、図４は、スクロー
ル部材と密閉要素を示す斜視図、図５は、スクロールの
作用を示す概略図、図６は、ツイン型スクロール真空ポ
ンプを用いた実施例に係る基本構成図、図７は、従来例
の真空ポンプ装置を示す基本構成図である。

【００１４】本発明には、ドライ式真空ポンプであれば
どのようなポンプであっても用いることができる。以下
に、その代表例として、オイルレス・スクロール式真空
ポンプ及びツイン型オイルレス・スクロール真空ポンプ
の構造及び動作を説明する。図３はオイルレス・スクロ
ール真空ポンプの一実施例図であり、オイルレス・スク
ロール真空ポンプ本体１２は、固定スクロール１０、旋
回スクロール２０、及びこれらを所定位置に固定又は旋
回可能に支持するフレーム４０からなる。

【００１５】固定スクロール１０は、フレーム４０端面
に固定され、配管１４を介して図示しない密閉容器内の
気体を吸引する吸入口として機能する吸入ポート１６を
有する周壁１１により囲繞された凹状空間内に渦巻形状
のラップ１３を直立して形成するとともに、そのほぼ中
央に圧縮気体を吐出するための吐出ポート１７が開設さ
れている。

【００１６】旋回スクロール２０は、フレーム４０内の
凹状空間に収納され、固定スクロール１０のラップ１３
と実質的に同じ形状の渦巻形のラップ２１を、前記周壁
１１と当接する端板の一面上に直立して形成するととも
に前記ラップ１３、２１同志を１８０゜ずらして嵌合さ
せる。尚、前記各スクロール１０、２０の背面側には各
々冷却フィン２３、２４が形成され、空冷によりスクロ
ール内部を冷却可能に構成されている。

【００１７】そして、前記各スクロールのラップ１３、
２１は各々他側スクロールと接触する端面に凹設した溝
部１３ａ，２１ａに自己潤滑性シール部材３１に嵌入さ
せ、無潤滑で摺動可能に構成するとともに、前記旋回ス
クロール２０の端板と当接する端面に凹設した溝部にリ
ング状の自己潤滑性を有したダストシール３２を嵌入さ
せ、前記凹状空間１２内の外部との気密性の維持を図
る。

【００１８】一方、フレーム４０は、一端にプーリ４２
を取り付けた主駆動クランク軸４１を中心軸上に沿って
軸支させるとともに、該主駆動クランク軸４１を中心と
して各々１２０゜ずつ偏位させた位置に（３カ所）、従
動クランク軸４３を軸支させる。そして、これらのクラ
ンク軸４１、４３は、いずれも旋回スクロール２０と一
体化されたハウジング体２５に回転可能に軸支されてお
り、前記主駆動クランク軸４１の駆動回転により、旋回
スクロール２０が自転を阻止されながら一定の半径で固
定スクロール１０のラップ中心の回りを公転運動可能に
構成されている。

【００１９】オイルレス・スクロール真空ポンプ本体１
２は、上述したように、周壁１１により囲繞された凹状
空間内に、第１のラップ１３を形成した固定スクロール
１０と、前記第１のラップ１３に嵌合可能な第２のラッ
プ２１を有する旋回スクロール２０とからなり、前記旋
回スクロール２０を自転させることなく固定スクロール
１０に対して公転させることにより、前記両ラップ１
３、２１間に形成される密閉空間２２の容積を変化可能
に構成している。

【００２０】したがって、圧縮室として機能する前記密
閉空間２２を形成する両ラップ間の接点が徐々に中心へ
向かって移動するように、旋回スクロール２０を一定の
半径で固定スクロール１０のラップ１３の中心の周りを
公転運動させることにより、吸入口より取り込まれた気
体は第２のラップ２１の巻き終わり端を回り込みなが
ら、両ラップ１３、２１、によって形成される密閉空間
２２に取り込まれ、旋回スクロール２０の公転運動とと
もに徐々にその容積を減小させつつ中心に向かって移動
しながら高圧化されて、該密閉空間２２が吐出ポート１
７と導通したときに外部へ排出されるものである。

【００２１】したがって、この実施例の場合は、前記両
ラップ１３、２１の間に形成される空間２２の密閉状態
を確保することが、圧縮効率を高め真空度を上げる上で
極めて重要である。そこで、図４に示すように、前記ラ
ップの軸方向端面に、対面する摺動面間にコプナ樹脂と
呼ばれる熱膨張率が低く且つ耐熱、耐摩耗性の面でも優
れた炭素系の樹脂材料のチップシール３１Ａ、３１Ｂを
介在させている。すなわち、図４に示されるように、固
定スクロールもしくは旋回スクロールとして機能するス
クロール部材１０（２０）の円板状の端板の前面側にイ
ンボリュート形状のラップ１３（２１）を突設するとと
もに、その端面側に中心から周縁側まで連通するラップ
溝１３ａ（２１ａ）を凹設し、このラップ溝にチップシ
ール３１Ａ、３１Ｂを連設して嵌合したものである。

【００２２】このように、構成されたオイルレス・スク
ロール真空ポンプにおいては、図５（Ａ）の空間ａに取
り込まれた気体は吐出ポート１７が設けられた空間ｉの
気体の圧力Ｐｉが外部圧力Ｐｏより高くなることによ
り、外部に排出されるものである。いま、真空ポンプ本
体１２の電源（図示せず）を入れると、旋回スクロ−ル
２０が駆動を開始する。図５（Ａ）の空間ａにあった気
体は旋回スクロ−ル２０のラップ２１の駆動により同図
（Ｂ）のｂに取り込まれ、以下交互に、（Ａ），（Ｂ）
に示されるように、ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈで示される
密閉空間に取り込まれるとともに圧縮され、最後に吐出
ポ−ト１７が開設されている空間ｉに至り、吐出ポ−ト
１７から圧縮気体は外部に排出される。

【００２３】次に、上述のようなオイルレス真空ポンプ
を用いた本発明に係るオイルレス真空ポンプ装置を説明
する。図１は、本発明に係るオイルレス真空ポンプ装置
の基本構成図である。同図において、オイルレス真空ポ
ンプ本体１の吸入端１ａは密閉容器２の気体排出端２ａ
と、気密性を有した配管４及び５を介して接続され、一
方、真空ポンプ本体１′の吸入端１′ａは電磁三方弁８
を介して配管４、６、及び７により密閉容器２の排出端
２ａと接続されている。

【００２４】真空ポンプ本体１の圧縮気体吐出端１ｂは
三方弁９を介して圧縮気体を外部に排出可能に構成さ
れ、三方弁９のもう一つの出入口は前記三方弁８のもう
一つの出入口に接続され、これらの三方弁８及び９の電
磁弁の切り替え操作により、真空ポンプ本体１の圧縮気
体が真空ポンプ本体１′の吸入端１′ａに供給され、吐
出端１′ｂから外部に排出可能に構成されている。

【００２５】電気制御装置３は、配線１１０及び１１１
を介して真空ポンプ本体１及び１′に接続され、配線１
１２及び１１３を介して三方弁９及び８に接続してい
る。この電気制御装置３は、密閉容器２の容量、真空ポ
ンプ本体１及び１′の容量及び回転数等を勘案して、所
定の真空圧力領域に到達する時間を演算して三方弁の電
磁弁を制御し、気体の流通方向を制御するとともに、真
空ポンプ本体の回転数、駆動等を制御するように構成さ
れている。尚、図示しない圧力計を密閉容器に設け、そ
の圧力値を測定することによって回転数制御、駆動制御
等を行うとともに、三方弁の制御を行うように構成して
もよい。

【００２６】次に、この動作を説明する。まず、電気制
御装置３は三方弁９を制御して、吐出端１ｂが外部と導
通させるとともに、三方弁８を制御して密閉容器２の排
出端２ａと真空ポンプ１′の吸入端１′ａと導通させ
る。そして、真空ポンプ本体１及び１′を所定の回転数
にて駆動させると、両真空ポンプ本体１および１′は並
列に接続され、真空ポンプ１は吸入端１ａから配管４及
び５を介して密閉容器２の排出端２ａから直接に気体を
吸入し、吐出端１ｂから三方弁９を介して外部に圧縮気
体を吐出し、真空ポンプ本体１′は吸入端１′ａから配
管４、６、７及び三方弁８を介して密閉容器２の排出端
２ａから気体を吸入し、吐出端１′ｂから外部に圧縮気
体を吐出する。

【００２７】所定時間経過し、１０^ー2Ｔｏｒｒ程度の真
空領域まであらびきが行われると、電気制御装置３は三
方弁９に電気信号を送り、真空ポンプ本体１ｂの導通を
外部から三方弁８へ切り替えるとともに、三方弁８に電
気信号を送り、密閉容器２と吸入端１′ａとの導通を閉
鎖し、三方弁９からの導通に切り替える。これによっ
て、真空ポンプ１と１′とは直列に接続される。

【００２８】一方、密閉容器内の圧力が低く、高真空領
域になるにつれて、真空ポンプ本体の密閉空間内に取り
込まれる気体の圧力は低下するため、外部への排出のた
めに圧縮される案分される気体は大気圧にまで圧縮する
時間が増加する必要がある。そのために、密閉容器から
直接接続されている真空ポンプ本体１の回転数はこの時
点で倍の回転数に増速され、圧縮気体は真空ポンプ１′
に送出される。このとき、真空ポンプ１側では回転数の
増速により高圧縮され、発熱温度が上昇し、真空ポンプ
１′側に排出される。

【００２９】一方、直列接続に切り替えられた当初の真
空ポンプ本体１′側の吸入ポートには、密閉容器２から
取り込まれた気体は低圧の気体が存在し、この吸入ポー
トと導通する真空ポンプ本体１の吐出ポートには低圧の
気体が存在し、そこに回転数の増速により高圧縮した気
体が排出されるために、膨張して潜熱を奪うこととな
る。したがって、温度の上昇は継続することとはならず
に、発熱は問題なく排気量が増え、密閉容器２を高真空
領域に気体を排出が行われる。尚、真空ポンプ本体１及
び１′の回転速度は、発熱により耐久性に問題が発生し
ない範囲において、密閉容器内の真空状態を考慮して可
変して制御すると真空化を達成する時間が短縮される。

【００３０】図２は、本発明に係る他の実施例の基本構
成図であり、図１と共通部品は同じ符号を用いる。図１
との相違点は真空ポンプ本体を３個、三方弁を４個用い
た点にある。同図において、オイルレス真空ポンプ本体
１の吸入端１ａは密閉容器２の気体排出端２ａと、気密
性を有した配管４及び５を介して接続され、真空ポンプ
本体１′の吸入端１′ａは電磁三方弁８を介して配管
４、６、及び７により密閉容器２の排出端２ａと接続さ
れ、真空ポンプ本体１″の吸入端１″ａは電磁三方弁
８′を介して配管４、１１７、及び１１８により密閉容
器２の排出端２ａと接続されている。

【００３１】真空ポンプ本体１の圧縮気体吐出端１ｂは
三方弁９を介して圧縮気体を外部に排出可能に構成さ
れ、三方弁９のもう一つの出入口は前記三方弁８のもう
一つの出入口に接続され、これらの三方弁８及び９の電
磁弁の切り替え操作により、真空ポンプ本体１の圧縮気
体が真空ポンプ本体１′の吸入端１′ａに供給され、吐
出端１′ｂから外部に排出可能に構成されている。ま
た、真空ポンプ本体１′の圧縮気体吐出端１′ｂは三方
弁９′を介して圧縮気体を外部に排出可能に構成され、
三方弁９′のもう一つの出入口は前記三方弁８′のもう
一つの出入口に接続され、これらの三方弁８′及び９′
の電磁弁の切り替え操作により、真空ポンプ本体１′の
圧縮気体が真空ポンプ本体１″の吸入端１″ａに供給さ
れ、吐出端１″ｂから外部に排出可能に構成されてい
る。

【００３２】電気制御装置３′は、配線１１０、１１１
及び１１６を介して真空ポンプ本体１、１′及び１″に
接続され、配線１１２、１１３、１１４及び１１５を介
して三方弁９、８、９′及び８′に接続している。この
電気制御装置３′は、密閉容器２の容量、真空ポンプ本
体１、１′及び１″の容量及び回転数等を勘案して、所
定の真空圧力領域に到達する時間を演算して三方弁の電
磁弁を制御し気体の流通方向を制御するとともに、真空
ポンプ本体の回転数、駆動等を制御するように構成され
ている。尚、図示しない圧力計を密閉容器に設け、その
圧力値を測定することによって回転数制御、駆動制御等
を行うとともに、三方弁の制御を行うように構成しても
よい。

【００３３】次に、この動作を説明する。まず、電気制
御装置３′は三方弁９を制御して、吐出端１ｂが外部と
導通させるとともに、三方弁８を制御して密閉容器２の
排出端２ａと真空ポンプ１′の吸入端１′ａと導通させ
る。そして、三方弁９′を制御して、吐出端１′ｂが外
部と導通させるとともに、三方弁８′を制御して密閉容
器２の排出端２ａと真空ポンプ１″の吸入端１″ａと導
通させる。

【００３４】真空ポンプ本体１、１′及び１″を所定の
回転数にて駆動させると、これらの真空ポンプ本体１、
１′及び１″は並列に接続され、真空ポンプ１は吸入端
１ａから配管４及び５を介して密閉容器２の排出端２ａ
から直接に気体を吸入し、吐出端１ｂから三方弁９を介
して外部に圧縮気体を吐出し、真空ポンプ本体１′は吸
入端１′ａから配管４、６、７及び三方弁８を介して密
閉容器２の排出端２ａから気体を吸入し、吐出端１′ｂ
から外部に圧縮気体を吐出し、真空ポンプ本体１″は吸
入端１″ａから配管４、１１７、１１８及び三方弁８′
を介して密閉容器２の排出端２ａから気体を吸入し、吐
出端１″ｂから外部に圧縮気体を吐出する。

【００３５】所定時間経過し、１０^ー2Ｔｏｒｒ程度の真
空領域まであらびきが行われると、電気制御装置３′は
三方弁９に電気信号を送り、真空ポンップ本体１ｂの導
通を外部から三方弁８へ切り替えるとともに、三方弁８
に電気信号を送り、密閉容器２と吸入端１′ａとの導通
を閉鎖し、三方弁９からの導通に切り替える。また、三
方弁９′に電気信号を送り、真空ポンプ本体１′ｂの導
通を外部から三方弁８′へ切り替えるとともに、三方弁
８′に電気信号を送り、密閉容器２と吸入端１″ａとの
導通を閉鎖し、三方弁９′からの導通に切り替える。こ
れによって、真空ポンプ１、１′及び１″とは直列に接
続される。

【００３６】一方、密閉容器内の圧力が低く、高真空領
域になるにつれて、真空ポンプ本体の密閉空間内に取り
込まれる気体の圧力は低下するため、外部への排出のた
めに圧縮される案分される気体は大気圧にまで圧縮する
時間が増加する必要がある。そのために、密閉容器から
直接接続されている真空ポンプ本体１の回転数はこの時
点で倍の回転数に増速され、圧縮気体は真空ポンプ１′
に送出される。このとき、真空ポンプ１側では回転数の
増速により高圧縮され、発熱温度が上昇し、真空ポンプ
１′側に排出される。

【００３７】一方、直列接続に切り替えられた当初の真
空ポンプ本体１′側の吸入ポートには、密閉容器２から
取り込まれた気体は低圧の気体が存在し、その吸入ポー
トと真空ポンプ本体１側の吐出ポートとは導通してい
て、低圧の気体が存在し、そこに回転数の増速により高
圧縮した気体が排出されるために、膨張して潜熱を奪う
こととなる。したがって、温度の上昇は継続することと
はならずに、発熱は問題なく排気量が増え、密閉容器２
を高真空領域に気体を排出が行われる。

【００３８】真空ポンプ本体１′からの吐出気体は次
に、真空ポンプ本体１″に吸入され、そこで圧縮された
吐出端１″ｂから外部に吐出される。この２段目の真空
ポンプ本体１′の回転数は、密閉容器２の内部圧力が前
段の真空ポンプの動作により順次高真空領域化するの
で、前段の真空ポンプ本体より高回転数で駆動する必要
はなく、前段の真空ポンプ本体１の回転数を越えない範
囲で適宜設定することができる。前述した、前段の真空
ポンプ本体の発熱を防止できる範囲において、前段のポ
ンプより低速で、第３段のポンプより高速で回転しても
よく、また第２及び第３段のポンプを同じ回転数で第１
段のポンプより低速で回転してもよい。したがって、１
段目、２段目及び３段目の真空ポンプ本体の回転速度
は、発熱により耐久性に問題が発生しない範囲におい
て、密閉容器内の真空状態を考慮して可変して制御する
と真空化を達成する時間が短縮される。

【００３９】図６は、ツイン形オイルレス・スクロール
真空ポンプを用いた真空ポンプ装置の一実施例である。
この種の真空ポンプは、一方の固定スクロールと他方の
固定スクロールとの間に、端板の左右の面にラップを植
設した旋回スクロールを配置し、前記ラップを前記両固
定スクロールの片面に植設されたラップと噛合させると
ともにスラスト方向に移動可能に構成される。

【００４０】本実施例においては、各固定スクロールの
鏡面と対峙する旋回スクロールの左右両ラップ端面との
間及び、旋回スクロールの鏡面と対峙する各固定スクロ
ールのラップ端面との間に、インボリュート状の自己潤
滑性を有し、スラスト方向に弾性力を有したシール部材
を配置して、前記各スクロールの鏡面と各ラップ端面間
を弾性的に封止可能に構成されている。このような構成
であるため、各スクロールの組立若しくは加工誤差に起
因して前記旋回スクロールのスラスト力に不均一化が生
じても前記弾性力により自動的に位置修正され、したが
って、旋回スクロールに軸振れが生じてもこれを容易に
吸収し得る。

【００４１】以下、本実施例の構成を詳細に説明する。
図６において、ツイン形オイルレス・スクロール真空ポ
ンプ本体２６は、結合して一つの囲繞された空間を形成
する一方の固定スクロール２７Ａ及び他方の固定スクロ
ール２７Ｂ内にツイン型旋回スクロール２８が配置され
ている。固定スクロール２７Ａは渦巻状に植立されラッ
プ３７及び、固定スクロール２７Ｂは同じくラップ３８
が設けられ、旋回スクロール２８端板の左右には、これ
らのラップ３７もしくは３８と１８０°ずらして嵌合す
るラップ３９が植設されている。

【００４２】固定スクロールの端板と当接する旋回スク
ロール２８のラップ３９端面に凹設した溝部、また、旋
回スクロールの端板と当接する固定スクロール２７のラ
ップ３７及び３８端面に凹設した溝部にはインボリュー
ト状の自己潤滑性を有したチップシール３１が嵌入さ
れ、圧縮される密閉空間と隣接する密閉空間との気密性
の維持を図る。また、旋回スクロール２８の端板と当接
し、これらのラップを囲繞する壁面を形成する固定スク
ロールの端面に溝部を凹設し、この溝部にリング状の自
己潤滑性を有したダストシール３２を嵌入させ、前記ラ
ップを囲繞する密閉空間と外部との気密性に維持を図る
とともに、ゴミ等の侵入を防止している。

【００４３】固定スクロール２７Ａの外周には、気体を
吸入する吸入ポート２９が開設されるとともに、中心部
近傍には圧縮された気体を吐出する吐出ポート３５が開
設されている。また、固定スクロール２７Ｂの外周に
は、気体を吸入する吸入ポート３０が開設されるととも
に、中心部近傍には圧縮された気体を吐出する吐出ポー
ト３６が開設されている。

【００４４】ツイン型旋回スクロール２８は、モータ４
４のロータに連結する偏心した回転軸４５及び、該回転
軸４５を中心として各々１２０°づつ偏位させた位置
（３箇所）に、クランクピン４３′を軸支させて配設
し、回転軸４５の駆動回転により該旋回スクロール２８
が自転を阻止されながら一定の半径で、前記固定スクロ
ール２７Ａ及び下固定スクロール２７Ｂのラップ中心の
周りを公転運動可能に構成されている。

【００４５】そして、回転軸４５には、固定スクロール
２７Ａに設けられた冷却フィン２７Ａａを介して固定ス
クロール２７Ａを冷却するファン４６が設けられ、ま
た、固定スクロール２７Ｂに設けられた冷却フィン２７
Ｂａを介して固定スクロール２７Ｂを冷却するファン４
７が設けられている。

【００４６】ツイン型オイルレス・スクロール本体２６
は、このように構成されているために、モータ４４を駆
動して回転軸４５を回転させると、吸入ポート２９及び
３０から気体を吸入し、吸入ポート２９から取り込まれ
た気体は固定スクロール２７Ａと旋回スクロール２８の
一方のラップ３９により形成される密閉空間により順次
圧縮され、吐出ポート３５より排出される。また、吸入
ポート３０から取り込まれた気体は、固定スクロール２
７Ｂと旋回スクロール２８の他方のラップ３９により形
成される密閉空間により順次圧縮され、吐出ポート３６
より排出される。このとき、並列運転される左右の圧縮
比は同じであるため、スラスト方向の力は互いにキャン
セルされる。

【００４７】固定スクロール２７Ａの吸入ポート２９
は、配管５が嵌入され、この配管５と導通する配管４を
介して密閉容器２と接続している。また、固定スクロー
ル２７Ｂの吸入ポート３０は、配管７が嵌入され、この
配管７は三方弁８と連接し、連通する配管６及び４を介
して密閉容器２と接続している。固定スクロール２７Ｂ
の吐出ポート３６には配管１２１が連通し、圧縮気体を
外部に排出可能に構成されている。また、固定スクロー
ル２７Ａの吐出ポート３５には配管１１９が連通し、三
方弁９を介して圧縮気体を外部に排出可能に構成されて
いる。そして、三方弁８及び９のもう一つの出入口同士
は配管１２０でお互いに連通している。

【００４８】電気制御装置３″の出力端は配線１１２を
介して三方弁８の電磁弁に、配線１１３を介して三方弁
９の電磁弁に、また、モータ４４に配線１１０′を介し
て接続し、三方弁の開閉及びモータ４４の制御が可能に
構成されている。

【００４９】次に、ツイン型オイルレス・スクロール本
体２６を用いた本実施例の動作を詳細に説明する。図６
において、まず、電気制御装置３″は三方弁９を制御し
て、吐出ポート３５を外部と導通させるとともに、三方
弁８を制御して密閉容器２の排出端２ａと固定スクロー
ル２７Ａの吸入ポート２９と導通させる。そして、モー
タ４４を所定の回転数にて駆動させると、旋回スクロー
ル２８と固定スクロール２７Ａとで構成される前段の真
空ポンプ部分と、旋回スクロール２８と固定スクロール
２７Ｂとで構成される後段の真空ポンプ部分とは並列に
接続され、スクロール本体２６は、吸入ポート２９から
配管４及び５を介して密閉容器２の排出端２ａから直接
に気体を吸入し、吐出ポート３５から三方弁９を介して
外部に圧縮気体を吐出し、また、吸入ポート３０から配
管４、６、７及び三方弁８を介して密閉容器２の排出端
２ａから気体を吸入し、吐出ポート３６から配管１２１
を介して外部に圧縮気体を吐出する。

【００５０】所定時間経過し、１０^ー2Ｔｏｒｒ程度の真
空領域まであらびきが行われると、電気制御装置３″は
三方弁９に電気信号を送り、スクロール本体２６の導通
を外部から三方弁８へ切り替えるとともに、三方弁８に
電気信号を送り、密閉容器２と吸入ポート３０との導通
を閉鎖し、三方弁９からの導通に切り替える。これによ
って、旋回スクロール２８と固定スクロール２７Ａとで
構成される前段の真空ポンプ部分と、旋回スクロール２
８と固定スクロール２７Ｂとで構成される後段の真空ポ
ンプ部分とは直列に接続される。

【００５１】一方、密閉容器内の圧力が低く、高真空領
域になるにつれて、真空ポンプ本体の密閉空間内に取り
込まれる気体の圧力は低下するため、外部への排出のた
めに圧縮される気体は大気圧にまで圧縮するのに、高段
の圧縮比が要求される。本実施例においては、上述した
ように前段の真空ポンプ部分と後段の真空ポンプ部分が
直列に接続されているので、２倍の圧縮比となり短時間
で大気圧まで圧縮でき、外部に排出できる。

【００５２】一方、直列接続に切り替えられた当初の真
空ポンプ本体２６は前段及び後段の真空ポンプ部分とも
に同じモータ４４の回転軸４５で駆動されるために両部
分ともに速度は一定であり、前段のポンプの増速による
発熱の問題は発生しない。尚、発熱により耐久性が低下
しない範囲において、密閉容器２内の真空状態の程度を
考慮して直列接続時にモータ４４を増速させると、さら
に真空状態に達する時間が短縮される。

【００５３】尚、本実施例のツインタイプにおいては、
二つの固定スクロール間に旋回スクロールを介在するタ
イプをあげて説明したが、モータ軸芯の両端に別個の旋
回スクロールを設けて、その旋回スクロールに対応する
固定スクロールもしくは従動スクロールを嵌合させるタ
イプにおいても適用可能である。

【００５４】すでに上述した、本実施例のシングルタイ
プの例は、固定スクロールと旋回スクロールを一個ずつ
設けたドライ真空ポンプのシングルタイプの２個の例と
３個の例を挙げて説明したが、４個以上を並列及び直列
に切り替え接続して運転してもよい。また、複数のオイ
ルレス真空ポンプを、並列と直列に切り替え運転してい
るので、短時間で容器の真空化が容易である。そして、
直列切り替え後に複数のポンプの回転数を増速制御する
ことにより、さらに時間短縮が可能である。また、前段
のポンプを増速しても後段のポンプで発熱を押さえるこ
とができオイルレス真空ポンプの耐久性の低下を防止す
ることができる。

【００５５】

【効果】以上、記載したごとく、本発明においては、複
数のオイルレス真空ポンプを備え、低真空領域ではそれ
らのポンプを並列に接続し、高真空領域ではそれらのポ
ンプを直列に接続して駆動しているので、密閉容器を真
空にする処理時間を短縮するオイルレス真空ポンプ装置
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る基本構成図である。

【図２】本発明の他の実施例に係る基本構成図である。

【図３】本発明に用いられるオイルレス・スクロール真
空ポンプ本体の一実施例を示す構成図である。

【図４】スクロール部材と密閉要素を示す斜視図であ
る。

【図５】スクロールの作用を示す概略図である。

【図６】ツイン型スクロール真空ポンプを用いた実施例
に係る基本構成図である。

【図７】従来例の真空ポンプ装置を示す基本構成図であ
る。

【符号の説明】

１ 真空ポンプ本体 ２ 密閉容器 ３ 電気制御装置 ８、９ 三方弁 １０ 固定スクロール １２ オイルレス・スクロール真空ポ
ンプ本体 １３ ラップ １６ 吸入ポ−ト １７ 吐出ポ−ト ２０ 旋回スクロ−ル ２１ ラップ ２３、２４ 冷却フィン ２５ ハウジング体 ２６ ツイン型オイルッレス・スクロ
ール真空ポンプ本体 ２７ ツイン型固定スクロール ２８ ツイン型旋回スクロール ２９、３０ 吸入ポート ３１ チップシ−ル ３２ ダストシール ３５、３６ 吐出ポート ３７、３８、３９ ラップ ４４ モータ ４５ 回転軸 ４６、４７ ファン

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のオイルレス真空ポンプによって密
   閉容器内の気体を吸入して排気するオイルレス真空ポン
   プ装置の制御方法において、 複数のオイルレス真空ポンプを備え、これらの真空ポン
   プを、前記密閉容器内が、低真空領域では並列に接続
   し、高真空領域では直列に接続して運転することを特徴
   とするオイルレス真空ポンプ装置の制御方法。
2. 【請求項２】 複数のオイルレス真空ポンプによって密
   閉容器内の気体を吸入して排気するオイルレス真空ポン
   プ装置において、 密閉容器と前記複数のオイルレス真空ポンプの後段のポ
   ンプの吸入口間、及び前段のポンプの吐出口とに介在
   し、密閉容器の気体か前記前段のポンプの吐出気体かを
   選択的に切り替えて前記後段のポンプに気体を送出させ
   る弁手段を配設して構成したことを特徴とするオイルレ
   ス真空ポンプ装置。
3. 【請求項３】 前記密閉容器に接続された前段のポンプ
   と、 第１三方弁を介して前記前段のポンプと直列に接続され
   る後段のポンプとを有し、 前記後段のポンプを前記第１三方弁の一端と接続する第
   ２三方弁を介して前記密閉容器に接続し、 前記後段のポンプを前記前段のポンプもしくは前記密閉
   容器に選択的に接続可能に構成したことを特徴とする請
   求項２記載のオイルレス真空ポンプ装置。
4. 【請求項４】 前記前段及び後段のポンプの回転数を制
   御するとともに、前記第１及び第２三方弁を制御して前
   記前段のポンプに接続する後段のポンプの接続状態を変
   更する制御装置を有し、 前記密閉容器内が、低真空領域では前記前段及び後段の
   ポンプを並列接続して運転し、高真空領域では前記前段
   のポンプに後段のポンプを直列に接続して運転可能に構
   成したことを特徴とする請求項３記載のオイルレス真空
   ポンプ装置。
5. 【請求項５】 前記複数のオイルレス真空ポンプは、同
   種類のポンプであることを特徴とする請求項２記載のオ
   イルレス真空ポンプ装置。