JPH0726623B2

JPH0726623B2 - 真空ユニット

Info

Publication number: JPH0726623B2
Application number: JP7954290A
Authority: JP
Inventors: 隆介牛越
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1990-03-28
Filing date: 1990-03-28
Publication date: 1995-03-29
Anticipated expiration: 2010-03-29
Also published as: JPH03279694A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明はメカニカルブースターが組み込まれた真空ユニ
ットに関するものである。

（従来の技術）液封ポンプ、アトモスタ（大気駆動エアエジェクタ）等
からなる真空排気系と直列にメカニカルブースターを組
み込んだ真空ユニットは従来から知られている。このた
めのメカニカルブースターとしては、ハウジング内に非
接触同期回転可能に支持された一対のロータをモータ等
の動力源により駆動する形式のものが普通であるが、従
来はメカニカルブースターの吐出側圧力が100torr以下
になってからモータ等を起動する必要があった。しかし
近年においてはメカニカルブースターの動力源とロータ
との間に流体継手、ヒステリシスマグネットカップリン
グ等のすべり回転継手を介在させることにより、メカニ
カルブースターを他の液封ポンプ等と同時に起動し、大
気圧下より排気できるようにしたものが開発されてい
る。

このようなすべり回転継手を備えたメカニカルブースタ
ーは、起動時からの排気時間が短いこと、ガス負荷
が大きくなるとすべりを発生して過負荷から機器を保護
できること、過負荷回転時のバイパスが不要であるこ
と、異物片のかみこみ時に自然に停止し、損傷が最小
限となること等の多くの利点を持つものである。しかし
このすべり回転継手はロータ側回転数が駆動側回転数の
50％以下の状態で連続運転を行うと大きな動力ロスを生
ずるのみならず、すべり回転継手が過熱され動力伝達能
力の低下や焼付き等の問題がある。このためこれらのト
ラブルを防止するための手段として、圧力モニターを行
ないポンプを制御するか、または冷却設備を必要として
いた。

一方真空ユニットとしては、液封ポンプ、アトモスタ、
メカニカルブースターを組合せた場合、メカニカルブー
スターの吐出圧力によってアトモスタの大気導入バル
ブ、バイパスバルブ等を操作する必要があるため、メカ
ニカルブースターの吐出圧力を検出するための圧力セン
サや圧力スイッチ等を取り付ける必要があった。しかし
酸性ガスや有機溶剤を含有するガスに対して使用可能な
圧力センサ等は非常に高価なものとなるため、これらの
ガスの減圧を行う場合には上記のバルブ類のシーケンス
制御に圧力センサ等を使用できず、止むを得ず起動時か
らの経過時間を目安としてタイマーによりバルブ類の制
御を行っており、運転効率の低下を避けることができな
かった。

（発明が解決しようとする課題）本発明は上記した従来の問題点を解決して、すべり回転
継手を有するメカニカルブースターが組み込まれた真空
ユニットにおいて、すべり回転継手のスリップ量の大き
い状態での運転時間を低減して動力ロス及び過熱の問題
をなくするとともに、酸性ガスや有機溶剤を含有するガ
スを減圧する場合にも高い運転効率を維持することがで
きる真空ユニットを提供するために完成されたものであ
る。

（課題を解決するための手段）上記の課題を解決するためになされた本発明は、ハウジ
ング内に非接触同期回転可能に支持された一対のロータ
をすべり回転継手を介して動力源により駆動する構造の
メカニカルブースターが組み込まれた真空ユニットにお
いて、上記ロータに回転数検出装置を取り付けるととも
に、その出力によりメカニカルブースターの動力源の回
転数を制御するコントローラを設けたことを特徴とする
ものである。

また、コントローラがロータの回転数検出装置の出力に
応じて真空ユニット内のバルブを開閉制御することもで
きる。更にコントローラがロータの回転数検出装置の出
力により真空ユニットの運転停止を行うようにすること
もできる。

（実施例）以下に本発明を図面を参照しつつ更に詳細に説明する。

図中、（１）は液封ポンプ、（２）はバイパス弁（３）
を備えたアトモスタ、（４）はこれらの真空系に直列に
接続されたメカニカルブースターである。前述したよう
に、メカニカルブースター（４）はハウジング（５）内
に非接触同期回転可能に支持された一対のロータ
（６）、（６）をすべり回転継手（７）を介して動力源
（８）により駆動する構造のものである。すべり回転継
手（７）としては機械摩擦力を利用した摩擦継手、流体
力を利用した流体継手、磁力を利用したヒステリシスマ
グネックカップリングまたはエディカレントマグネット
カップリング等があり、どの形式のものでも使用するこ
とができる。

本発明においては、このメカニカルブースター（４）の
ロータ（６）に回転数検出装置（９）が取付けられてい
る。この回転数検出装置（９）としては、接触式センサ
ー、マグネチックセンサー、近接センサー、光電センサ
ー等を選択して使用することができ、メカニカルブース
ター（４）の接ガス部以外の部分にシャフトの回転数を
測定できるように取付ければよいので、ガスによる腐食
を心配する必要がなく、安価な材質のものを使用するこ
とができる。

この回転数検出装置（９）により検出されたロータ
（６）の回転数はコントローラ（10）に入力され、第１
の発明においてはメカニカルブースター（４）の動力源
（８）の回転数の制御に利用される。ここで回転数の切
り換え方法としては、インバータ形式、無段階変速機等
があるが、最低２点以上の回転数の切り換えが可能なも
のであれば形式は任意に選択することができる。

動力源（８）の回転数切り換えの低速側は、メカニカル
ブースター（４）の排気速度が低速時にも液封ポンプ
（１）等の補助ポンプの排気速度以上になるように設定
することにより、メカニカルブースター（４）が排気抵
抗となることを防止する。しかし低速側の回転数を上げ
過ぎるとすべり回転継手（７）のスリップ量の増大を招
くため、メカニカルブースター（４）の排気速度が補助
ポンプの排気速度の1.2倍程度となるように低速側の回
転数を設定することが好ましい。

実施例のようにアトモスタ（２）を含む真空系において
は、動力源（８）の回転数制御のみならず、バイパス弁
（３）と大気弁（11）とのバルブ開閉制御を併せて行う
ことが有効である。一般に、アトモスタ（２）は100tor
r以下で作動するように設計されているので、効率的な
運転にはアトモスタ（２）の吸込圧力が100torr以下と
なったときにアトモスタ（２）を作動させるようにバイ
パス弁（３）を閉とし、大気弁（11）を開とするバルブ
制御を行う必要がある。このためには、メカニカルブー
スター（４）のすべり回転継手（７）を100torr以上で
はすべり、これより低圧ではすべらないようにトルク設
定することが好ましく、このようにトルク設定を行え
ば、アトモスタ（２）の吸込圧力をメカニカルブースタ
ー（４）のローター回転数より推定することも可能とな
る。

次に図示の実施例について、更に具体的に説明する。

この実施例のメカニカルブースター（４）は排気速度が
0.2〜30torrで100m³/Hr、アトモスタ（２）は排気速度
が40m³/Hr（但し、吸入圧力100torr以下で作動）、液封
ポンプ（１）は排気速度が60m³/Hrのものであり、メカ
ニカルブースター（４）のすべり回転継手（７）はヒス
テリシスマグネットカップリングを使用して吐出圧力が
80torrですべり出すように伝達トルクを設定した。また
動力源（８）の回転数制御にはインバータを使用し、高
周波数を60ヘルツ、低周波数を液封ポンプ（１）とのマ
ッチングより45ヘルツとした。更に回転数検出装置
（９）として近接センサーを使用し、測定値を3000rpm
以上の高速回転、2999〜2200rpmの中速回転、2199rpm以
下の低速回転の３段に分類してコントローラ（10）に出
力することによって動力源（８）の回転数を前記２段階
に切り換えるように設定した。なお、メカニカルブース
ター（４）のローター（６）の回転数が低中速のときに
はバイパス弁（３）を開、大気弁（11）を閉とし、ロー
ター回転数が高速のときにはT₂時間後にバイパス弁
（３）を閉、大気弁（11）を開とし、アトモスタ（２）
を作動させるようにした。

（作用）以下に第２図を参照しつつ上記の装置の作動を説明す
る。

まず起動スイッチを入れローター回転数が上昇して中速
域になると、T₁時間後にコントローラ（10）により動力
源（８）の回転数が高速に設定される。これによりロー
ター回転数が高速域まで上昇し、T₂時間を経過するとバ
イパス弁（３）が閉、大気弁（11）が開となる。これと
ともにアトモスタ（２）が作動し、メカニカルブースタ
ー（４）の吸引側の真空度は第２図の上段に示すように
低下する。

この状態において運転が継続されるが、もしガス負荷が
何らかの原因で上昇すると、上記の真空度が上昇すると
ともに、メカニカルブースター（４）のローター回転数
は次第に低下し、すべり回転継手（７）のすべり量が大
きい状態となる。しかし本発明においてはローター回転
数が中速域まで落ちると回転数検出装置（９）がこれを
検出し、コントローラ（10）によりバイパス弁（３）が
開、大気弁（11）が閉となりアトモスタ（２）が停止す
るとともに、T₄時間後にコントローラ（10）が動力源
（８）の回転数を低速に落とす。これによりメカニカル
ブースター（４）のすべり回転継手（７）のすべり量は
小さい状態となり、すべり回転継手（７）の過熱等が防
止される。このようにローター回転数が中速域まで落ち
てからT₃時間が経過するとコントローラ（10）が動力源
（８）の回転数を高速に設定するが、T₄時間を経過して
もローター回転数が中速域のままであると再びコントロ
ーラ（10）が動力源（８）の回転数を低速に設定し、す
べり回転継手（７）を保護する。

以上のように本発明ではローター回転数を検出して動力
源（８）の回転数を制御するので、すべり回転継手
（７）のスリップ量の大きい状態での運転時間を低減し
て動力ロス及び過熱の問題をなくすることができる。な
お、実施例ではタイマーを組み込んでいるが、タイマー
は本発明の必須要件ではなく、省略することも可能であ
る。しかし制御系のチャタリングの防止のためにはこれ
らのタイマーを使用することが好ましい。

またローター回転数を検出し、T₄時間を経過しても低速
のままである場合には異常事態が発生したことを示すた
めに動力源（８）、（12）を停止させることもできる。

（発明の効果）以上に説明したように、本発明ではメカニカルブースタ
ーを含む真空ユニットにおいて、従来の圧力センサー又
は圧力スイッチに代えてローター回転数検出装置を組み
込むことにより、メカニカルブースターのすべり回転継
手のスリップ量の大きい状態での運転時間を低減して動
力ロス及び過熱の問題をなくすることができる。またこ
のような回転数検出装置はガスに接触しない部分に取付
けが可能であるから、腐食性のガスの減圧にも使用する
ことができる。さらにまた、本発明の真空ユニットはポ
ンプの自己診断にも利用することができる。よって本発
明は従来の問題点を解消した真空ユニットとして、産業
の発展に寄与するところは極めて大きいものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す配管系統図、第２図はそ
の作動状況を説明するタイムチャートである。（４）：メカニカルブースター、（５）：ハウジング、
（６）：ロータ、（７）：回転継手、（９）：回転数検
出装置、（10）：コントローラ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ハウジング（５）内に非接触同期回転可能
に支持された一対のロータ（６）、（６）をすべり回転
継手（７）を介して動力源（８）により駆動する構造の
メカニカルブースター（４）が組み込まれた真空ユニッ
トにおいて、上記ロータ（６）に回転数検出装置（９）
を取り付けるとともに、その出力によりメカニカルブー
スター（４）の動力源（８）の回転数を制御するコント
ローラ（10）を設けたことを特徴とする真空ユニット。
【請求項２】コントローラ（10）が回転数検出装置
（９）の出力により真空ユニット内のバルブの開閉制御
を行う請求項１記載の真空ユニット。
【請求項３】コントローラ（10）が回転数検出装置
（９）の出力により真空ユニットの運転停止を行う請求
項１記載の真空ユニット。