JPS6356147A - 回転機を内蔵した真空容器の真空度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は内部にフライホイールを含む回転機を内蔵し
た真空容器内の真空度制御装置に関し、特に真空ポンプ
を稼働期間と休止期間との繰り返しで運転し、真空容器
内の真空圧が予め定めた値迄上昇すると警報信号を出力
し、さらに真空圧が上昇して真空異常と判断されたとき
は回転機を停止するようにした真空度制御装置に関する
ものである。

〔従来の技術〕

第６図は従来のフライホイールを含む回転機を内蔵した
真空容器の真空度制御装置を示すブロック図、第７図は
第６図の装置のシーケンス制御図、第８図は真空容器内
の圧力と風損との関係を示すグラフである。

図において（１）は風損をなくすため完全密封された真
空の容器、（２）は真空容器（１）内に固定された固定
子で鉄心とコイルからなっている。（３）は固定子（２
）の中心部に挿通された釉で、上部軸受（４）と下部軸
受（５）との間に支持されている。（６）は＠（３）に
固定されたフライホイール、（７）はフライホイール（
６）に一体に取付けられた永久磁石からなる回転子で、
これら軸（３）、フライホイール（６）、回転子（７）
及び固定子（りにより、永久磁石式発電電動機を構成し
ている。

上記のように構成した発電電動機は、常時は固定子（り
に電力を供給して回転子（７）及びフライホイール（６
）を回転し、フライホイール（６）に回転エネルギーを
蓄積しておく。停電等により固定子（２）に供給されて
いた電力がＯＦＦになると、フライホイール（６）に蓄
積されていた回転エネルギーによって回転子（７）を回
転し、これにより出力を得るようにしたものである。

このような発電電動機においては、フライホイール（６
）の風損をなくし効率を高めるため、容器内を真空に保
持している。

（８）は真空容器（１）に取付けられ、容器の内部圧力
、つまり真空度を測定する真空測定子である。

（ＩＣ！＋は真空容器（１）の排気系の配管であり、こ
の配管叫は真空容器（１）を主電磁バルブ（１１）と配
管α０を大気中に開放するためのリーク用電磁バルブ（
財）とを介して真空ポンプａ３に接続している。α４）
は真空ポンプ０＠の油が配管ＯＱ内に逆流するのを防止
するためのオイルトラップである。

（５）は発電電動機（９）の入出カラインに設けられた
切換スイッチ、α印は真空測定子（８）からの人力信号
に基づいて主電磁バルブ（Ｉｆ）、リーク用電磁バルブ
（財）、真空ポンプαつ、切換スイッチ（１つのそれぞ
れをシーケンス制御するための真空排気制御手段である
。α０は発電電動機（９）に電気制動をかけるための電
気制御手段（制動用抵抗器）であり、この制動用抵抗器
（支）は切換スイッチ（四を介して電源系統の入出カラ
インに接続されている。

従って、真空排気制御手段（１日）は第８図に示すよう
な真空容器の内部圧力と風損との関係から求められた第
７図のシーケンス制御機能を有する。すなわち、第８図
における真空容器の内部圧力（Ｔｏｒｒ）と風損との関
係において、第７図中の真空圧上限設定値■１と真空圧
下限設定値Ｖ２とを求め、内部圧力（Ｔｏｒｒ）が真空
圧下限設定値Ｖ２に到達した時点Ａ、と、その時点Ａ１
から一定時間Ｔを経過した時点りとの間を第８図におけ
る内部圧力０．１〜１．０Ｔｏｒｒの間の真空ポンプ稼
働領域とし、かつ同図の内部圧力１．０〜１０Ｔｏｒｒ
の間を真空圧異常判断領域として第７図中の真空圧下限
設定値■２への圧力到達時点Ａ２から真空圧上限設定値
■１への圧力到達時点（真空ポンプ６の停止時点）Ｃま
での間に設定する。また、真空ポンプ稼働領域における
圧力到達時点Ａ１からの主電磁バルブ（ＩＩ）のタイム
ラグｔ１、前記真空ポンプ０鴎の停止時点Ｄ、この停止
時点りからのリーク川霧６１バルブ（財）のタイムラグ
１２，１３、真空容器（１）内の圧力が上限設定値に達
したときに発電電動機（９）に電気制動をかける時点Ｃ
のそれぞれが予め設定されている。

つぎに、動作を説明する。発電電動機（９）が運転され
ると、真空容器（１）の内部の真空圧が真空測定子（８
）により検出され、その検出値が真空容器（１）内の圧
力上昇により下限設定値Ｖ２に達すると、その時点Ａ１
で真空排気制御手段（１８）が真空ポンプ（２）に運転
指令信号を出力し、これによって真空ポンプ（５）が運
転される。

ついで、真空排気制御手段α印は、前記Ａ１時点からの
タイムラグｔ１を経て主電磁バルブ（１υの開信号を出
力することにより主電磁バルブ（ｌわが開く。このため
真空ポンプａつによる吸引力で真空容器（１）内の圧力
が低下する。なお、この場合におけるｔｌの大きさは配
管ＯＱ内が充分排気される時間であって数秒から約１分
の間で設定される。

真空ポンプＱａが運転され真空容器（１）の内部が排気
されて圧力が下がってくる（真空度向上）と、真空ポン
プ０つが自動的に停止する。この１時間の意味は充分そ
の間に真空容器（１）の排気が出来る時間で１分から２
４時間以内で設定される。真空ポンプ（財）が停止する
と同時に主電磁バルブ（１１）も閉じる。続いてｔ２時
間経過後リーク用電磁バルブ（財）がｔ３時間だけ開か
れ配管ａＱ内を大気圧に戻す。

なお、ｔ２の時間は主電磁バルブが完全に閉じるまでの
時間で約１秒〜５程度度で設定される。

ｔ３の時間は配管内の圧力を大気圧に戻すため時間で、
１秒から３０秒程度に設定される。主電磁バルブ（１１
）が閉じてポンプａ３が停止してからは真空容器（１）
内の圧力は、若干のリークや内部材料のアウトガスによ
って次第に上昇していく。そして、下限設定値Ｖ２に達
すると前述の通り、再び真空ポンプ（財）が１時間運転
され真空容器（１）内の圧力が低下する。

すなわち、真空容器（１）内の圧力が真空圧下限設定値
■２に達する毎に以上の動作を繰り返して行わせること
により真空度が制御される。

次に、圧力が下限設定値Ｖ２に達したＡ２の時点で真空
ポンプの不具合、バルブの不具合などで、圧力低下が（
排気）うまくできなかった場合、真空容器（１）内の圧
力はさらに上昇して行き圧力の限界ｖ、（Ｃ点）に達す
ると、真空排気制御手段（１８）は切換スイッチ（１０
に動作指令信号を出力し、切換スイッチαωにより制動
抵抗を接続し、発電電動機（９）を停止させる。つまり
、フライホイール（６）を停止させる。

なお、真空圧上限設定値Ｖ１でフライホイール（６）を
停止させるのは、フライホイール（６）の回転にともな
う風損が圧力上昇とともに増大し、フライホイール（６
）の温度が上昇し、フライホイールの機械的強度が低下
するからである。

〔発明が解決しようとした問題点〕

上記のような回転機を内蔵した真空容器の真空度制御装
置では、真空容器（１）内の真空度を測定するのに真空
測定子（８）としてビラニー真空計を使っているので、
下記のような問題点があった。

（１）真空測定子（８）は破損しやすく、寿命が短い。

また、精度が悪い。したがって、交換することが必要と
なる。

（２）真空測定子（８）による測定では、経時的に誤差
が増加するので、風損にともなうフライホイール（６）
の温度上昇及び損失増加にともなう効率の低下を防ぎ切
れず、実効がない場合がある。

（３）真空測定子（８）を取付けるための取付器具が必
要で部品点数が多くなる。真空測定子（８）と真空排気
制御手段α印との間の配線も必要となる。真空測定子（
８）を取付けるためのスペースが必要で、真空容器（１
）が大形となる。これらが原因でコスト高となる。

この発明はかかる問題点を解決するためになされたもの
で、通常は真空ポンプを稼働期間と休止期間との繰り返
しで運転しておき、何らかの原因で排気がうまくいかず
真空圧が上昇すると、フライホイールの風損が増加し、
回転機各部の温度が上昇し、またこれにともない回転機
の誘起電圧が変化するので、回転機の運転中に上記温度
又は誘起電圧の変化を測定して、この測定値から真空異
常を判断して警報を出し、また回転機を停止させ、真空
測定子を使うことなく真空容器内の真空度を制御できる
装置を得ることを目的とした。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る回転機を内蔵した真空容器の真空度制御
装置は、真空ポンプを稼働期間と休止期間との繰り返し
で運転する真空ポンプ運転制御機能と、予め測定された
真空容器内の圧力の変化に対する回転機の各部の温度又
は前記回転機の誘起電圧の変化の関係から求められる警
報信号発生値及び真空異常り断値が予め設定されており
、前記回転機が運転されると前記各部の温度又は誘起電
圧を測定し、測定値が前記警報信号発生値になると警報
信号を出力する真空度異常警報信号出力機能と、前記警
報信号出力後も前記真空容器内の圧力が低下することな
く前記真空異常判断値になると前記回転機を停止させる
制動手段制御機能とを有する真空排気制御手段を設けた
ものである。

〔作用） この発明においては、真空ポンプは通常は稼働期間と休
止期間との繰り返しで運転し、真空圧が上昇すると、フ
ライホイールの風損が増加し、回転機各部の温度が上昇
し、またこれにともない回転機のび起電圧が変化するの
で、上記温度又はＭＭ誘起電圧変化を測定し、予め設定
した警報信号発生値になったら警報信号を出し、さらに
予め設定した真空異常判断値になったら信号を出して、
回転機を停止させているから、真空測定子を使うことな
く真空度の制御ができる。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第２図
はこの発明の一実施例のシーケンス制御図、第３図は温
度検出手段の配置を示す説明図である。

第１図、第２図及び第３図において第６図及び第７図と
同一部分には同一符号を付して示し、Ｑｌ）は温度検出
手段で、回転機である発電電動機（９）の各部の温度を
検出するものである。この温度検出手段（社）は第３図
に示すようにフライホイール（６）の温度Ｆｒｔを検出
するフライホイール温度検出器（２１ａ）　、真空容器
（１）のケーシング（１６）の温度Ｃａｔを検出するケ
ーシング温度検出器（２１ｂ）　、固定子鉄心（２ａ）
の温度Ｃｉｔを検出する固定子鉄心温度検出器（２１ｃ
）及び固定子コイル（２ｂ）の温度Ｃｏｔを検出する固
定子コイル温度検出器（２１ｄ）を使うことができる。

翰は誘起電圧検出手段で、発電電動器（９）の誘起電圧
Ｅ０を検出するものである。

第４図は真空容器（１）内の圧力の変化と回転機各部の
温度又は回転機の誘起電圧の変化との関係を示すグラフ
である。

真空容器（１）内の圧力が上昇するとフライホイール（
６）の風損が増加し、これにともないフライホイール（
６）の温度Ｆｒｔが上昇する。また、フライホイール（
６）の風損の増加により発電電動機（９）の人力電力が
増加し、固定子鉄心（２ａ）及び固定子コイル（２ｂ）
の温度Ｃｉｔ及びＣｏｔが上昇する。さらに、発電電動
機（９）の誘起電圧Ｅ０はフライホイール（６）の温度
上昇により回転子である永久磁石の温度が上昇し、温度
減磁のため真空圧の上昇にともない減少する。

したがって、真空容器（１）の内部圧力の変化と発電電
動器（９）の各部の温度又は誘起電圧の変化との関係を
予め測定しておき、発電電動機（９）の運転中に各部の
温度又は誘起電圧を測定すれば、その測定値からその時
の真空容器（１）内の圧力を知ることができる。

そこで、第４図に示す関係から、前述の従来装置の真空
圧上限設定値■１に相当するフライホイール停止指令圧
力Ｖｂにおける各部温度又は誘起電圧を真空異常判断値
ｔｂ又はＥ、として真空排気制御手段（１８）に設定し
ておく、またフライホイール停止指令圧力Ｖｂに達する
以前の圧力である警報発生圧力Ｖ８における各部温度又
は誘起電圧を警報信号発生値ｔ１又はＥａとして真空排
気制御手段（１８）に設定しておく。そして、発電電動
器（９）の運転中に各部温度を温度検出手段シυにより
、また誘起電圧を誘起電圧検出手段器により測定して、
真空排気制御手段（１切に入力し、真空排気制御手段（
１日）は測定値がｔ、、Ｅ、になった時、真空容器（１
）内の圧力が警報発生圧力Ｖ２になった事を判断して警
報信号器を出力する。また、測定値がｔｂ。

Ｅ、になった時真空容器（１）内圧力がフライホイール
停止指令圧力■ｂになった事を判断して切換スイッチ（
１５）に動作指令信号を出力する。

次に、動作を説明する。

先ず、この発明の実施例における真空ポンプα東の運転
制御について述べる。通常の真空ポンプ０＠の運転は第
２図に示すように一定時間Ｔ１の稼働期間と一定時間Ｔ
２の休止期間の繰り返しで運転されている。つまり、真
空容器（１）内の圧力は第２図に示すように上昇と降下
を繰り返しながら所定の範囲に維持されている。なお、
主電磁バルブ（１０及びリーク用電磁バルブ（財）の動
作のタイミングは第７図に示す従来装置の場合と同じで
ある。

なお、真空ポンプの休止期間については、第５図に示す
ように真空容器（１）内のアクトガス量は一般に時間と
ともに低下する。このため、真空ポンプ０つは休止期間
を一定時間Ｔ２間隔としないで、回転機の運転の初期に
は休止期間を短くし、時間の経過とともに休止期間を長
くすることによって、真空ポンプαつ、電磁バルブ（Ｉ
Ｄ、（２）などの真空排気装置を効率よく運転し長寿命
化させることができる。なお、第５図において、Ｑｏは
初期アウトガス量、Ｑ、は七時間後のアウトガス量で、
Ｑｔ　＝Ｑｏ　　・１　／ＩＴである。

次に、真空ポンプミツの不具合、バルブの不具合などで
、排気がうまくできなかった場合、真空容器（１）内の
圧力は低下することなく上昇して行き、フライホイール
温度Ｆｒｔがｔ２になると真空排気制御手段α印は警報
信号−を出力する。この警報出力（ハ）によってブザー
などを吹鳴させることにより真空排気装置の異常を知り
修復を行なう。

警報信号（ハ）が出た後、真空度がよくなることなくさ
らに真空圧が上昇して、フライホイール温度Ｆｒｔがｔ
ｂになった時は、真空排気制御手段０８）は切換スイッ
チ（５）に動作指令信号を出力し、切換スイッチ（■に
より制動抵抗α９を接続し、発電電動器（９）を停止さ
せる。つまりフライホイール（６）を停止させる。

なお、警報発生圧力■８はフライホイール停止指令圧力
Ｖｂに対して、真空排気装置の保守、修復が充分可能な
時間Ｔ３が取れる点に設定することにより、フライホイ
ールを停止させることなく真空排気装置の保守、修復を
行なうことができる。

上記説明はフライホイール温度Ｆｒｔを測定する場合に
ついて述べたが、ケーシング温度Ｃａｔ、固定子コイル
温度Ｃｏｔ、固定子鉄心温度Ｃｉｔ、訪起電訪日電圧測
定する場合でも全く同様に動作する。

また、ケーシング温度Ｃａｔの測定と誘起電圧ＥＯの測
定とを併用することにより、或は誘起電圧Ｅ。の測定と
固定子コイル温度Ｃｏｔ、固定子鉄心温度Ｃｉｔの測定
とを併用すれば、より確実に真空度異常を検知すること
ができる。

〔発明の効果） この発明は以上説明したとおり、通常は真空ポンプを稼
働期間と休止期間との繰り返しで運転しておき、何らか
の原因で排気がうまくいかず真空圧が上昇すると、フラ
イホイールの風損が増加し、回転機各部の温度が上昇し
、またこれにともない回転機の誘起電圧が変化するので
、回転機の運転中に上記温度又は誘起電圧の変化を測定
して、この測定値から真空異常を判断して警報を出し、
また回転機を停止させているから、真空測定子を使うこ
となく真空容器内の真空度を制御できる。

したがって、真空測定子の交換の必要がなく、保守の手
間が省ける。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第２図
はこの発明の一実施例のシーケンス制御図、第３図は温
度検出手段の配置を示す説明図、第４図は真空容器内の
圧力の変化と回転機各部の温度又は回転機の誘起電圧の
変化との関係を示すグラフ、第５図は真空容器内のアウ
トガス量と時間の経過との関係を示すグラフ、第６図は
従来のフライホイールを含む回転機を内蔵した真空容器
の真空度制御装置を示すブロック図、第７図は第６図の
装置のシーケンス制御図、第８図は真空容器内の圧力と
風損との関係を示すグラフである。 図中、（１）は真空容器、（６）はフライホイール、（
９）は発電型Ｔ＃Ｊ機（回転機）、α急は真空ポンプ、
（１８）は真空排気制御手段、２１）は温度検出手段、
（至）は読起電圧検出手段である。 なお、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人　弁理士　佐　藤　正　年 第３図 第１図 第２図 第６図 アウトガスｆＱ　　　− フフィ小イール刃五浅　　　（Ｆｒｔ）　　−臨 虱。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）フライホイールを含む回転機を内蔵した真空容器
   の排気を行なう真空ポンプと、前記真空容器の排気を制
   御する真空排気制御手段とを備え、前記真空排気制御手
   段は前記真空ポンプを稼働期間と休止期間との繰り返し
   で運転する真空ポンプ運転制御機能と、予め測定された
   前記真空容器内の圧力の変化に対する前記回転機の各部
   の温度又は前記回転機の誘起電圧の変化の関係から求め
   られる警報信号発生値及び真空異常判断値が予め設定さ
   れており、前記回転機が運転されると前記各部の温度又
   は誘起電圧を測定し、測定値が前記警報信号発生値にな
   ると警報信号を出力する真空度異常警報信号出力機能と
   、前記警報信号出力後も前記真空容器内の圧力が低下す
   ることなく前記真空異常判断値になると前記回転機を停
   止させる制動手段制御機能とを有していることを特徴と
   した回転機を内蔵した真空容器の真空度制御装置。
2. （２）稼働期間が一定時間Ｔ＿１で、休止期間が一定時
   間Ｔ＿２であることを特徴とした特許請求の範囲第１項
   記載の回転機を内蔵した真空容器の真空度制御装置。
3. （３）稼働期間が一定時間Ｔ＿１で、休止期間は前記回
   転機の運転の初期には短かく、時間の経過とともに長く
   して行くことを特徴とした特許請求の範囲第１項記載の
   回転機を内蔵した真空容器の真空度制御装置。
4. （４）各部の温度が前記フライホイールの温度であるこ
   とを特徴とした特許請求の範囲第１項〜第３項の何れか
   に記載の回転機を内蔵した真空容器の真空度制御装置。
5. （５）各部の温度が前記真空容器のケーシング温度であ
   ることを特徴とした特許請求の範囲第１項〜第３項の何
   れかに記載の回転機を内蔵した真空容器の真空度制御装
   置。
6. （６）各部の温度が前記回転機の固定子鉄心温度である
   ことを特徴とした特許請求の範囲第１項〜第３項の何れ
   かに記載の回転機を内蔵した真空容器の真空度制御装置
   。
7. （７）各部の温度が前記回転機の固定子コイル温度であ
   ることを特徴とした特許請求の範囲第１項〜第３項の何
   れかに記載の回転機を内蔵した真空容器の真空度制御装
   置。