JPH0979140A - 真空ポンプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 効率がよくしかも低コストで簡便な固定速多
段の真空ポンプ装置を提供する。 【解決手段】 ターボ形真空ポンプ２を初段として配設
し、容積形真空ポンプ４を第２段として配設する。これ
によって、初段のターボ形真空ポンプ２は常時定圧比、
高効率で運転され、第２段の容積形真空ポンプ４は圧力
比変動に対して効率変動が小さいため、初段のターボ形
真空ポンプ２の吐出圧力変動を吸収する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はタンク等からガスを
吸引する真空ポンプ装置に関し、真空式ＰＳＡガス製造
装置等に用いられる真空ポンプ装置に適用して有用なも
のである。

【０００２】

【従来の技術】図５は従来の真空ポンプ装置の１例を示
す系統図である。図５では固定速２段容積形（ルーツ
形）真空ポンプ装置の１例を示す。

【０００３】図５において、１はタンクであり、このタ
ンク１中のガスは初段の容積形真空ポンプ１２により吸
引圧縮され、更にこの初段で高温高圧となった前記ガス
は中間冷却器３により冷却された後に第２段の容積形真
空ポンプ４により吸引圧縮されて大気中もしくは貯気槽
等の目的のところへ放出される。

【０００４】図６は従来の真空ポンプ装置の他の例を示
す系統図である。図５では固定速２段ターボ形真空ポン
プ装置の１例を示す。図５に示す固定速２段ターボ形真
空ポンプ装置は初段と第２段の真空ポンプがターボ形真
空ポンプ２２，２４である点が上記の固定速２段容積形
真空ポンプ装置（図５参照）と異なるが機能は同一であ
る。なお、ターボ形真空ポンプ２２，２４は固定速・定
圧力比で運転され、初段のターボ形真空ポンプ２２とタ
ンク１との間に設けられたダンパ（入口絞り）５はタン
ク１の減圧に伴い開度が大きくなり、最終の真空度に到
達した時に全開となるように調整される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図７に上記従来の固定
速２段容積形真空ポンプ装置及び固定速２段ターボ形真
空ポンプ装置における初段入口圧力と効率比のグラフを
示す。この図には１例としてタンクの最終到達圧力が
０．３ａｔａで、真空ポンプ入口圧力が０．４５ａｔａ
〜０．３ａｔａ（圧力比：２．３１〜３．４７、吐出圧
力：１．０４ａｔａ）において運転された場合を示す。
図７において実線は固定速２段容積形真空ポンプ装置の
グラフ、破線は固定速２段ターボ形真空ポンプ装置のグ
ラフである。

【０００６】図７に示すように、固定速２段容積形真空
ポンプ装置では、固定速２段ターボ形真空ポンプ装置に
比べ、最高効率は低く、特に低圧力（高圧力比）領域で
は体積効率が低くなるためポンプ効率が低下するという
欠点がある。一方、固定速２段ターボ形真空ポンプ装置
では、最高効率は高いものの、固定速であるため、ダン
パ（入口絞り）制御による定圧力比運転となり、ダンパ
開度が小さな高圧力（低圧力比）領域での効率低下が大
きいという欠点がある。この次点を解決するには可変速
とすることが考えられるが、それには周波数変換器等の
制御装置の設備費の増大と構成の複雑化という問題が生
じる。

【０００７】従って本発明は上記従来技術に鑑み、効率
がよくしかも低コストで簡便な固定速多段の真空ポンプ
装置を提供することを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の真空ポンプ装置は、タンク等からガスを吸引する固
定速多段真空ポンプ装置であって、１台又は２台以上の
ターボ形真空ポンプを前段又は前段群として配設し、１
台又は２台以上の容積形真空ポンプを後段又は後段群と
して配設したことを特徴とする。

【０００９】図７に示されたように、容積形真空ポンプ
は最高効率はターボ形真空ポンプに比べて低いものの、
入口圧力の変動に対して比較的効率変化が小さいという
特徴があり、一般に圧力比の変化に対して流量及び効率
の変動が固定速ターボ形真空ポンプに比べて小さく、特
性がフラットである。一方、固定速ターボ形真空ポンプ
は最高効率は高いものの、入口圧力の変動に対して効率
変化が大きい。これはターボ形真空ポンプは定圧力比、
高効率で運転されるが、圧力比をダンパ（入口絞り）制
御により調整しているため、高圧力（低圧力比）領域で
はダンパの圧力損失が大きいためである。また固定速タ
ーボ形真空ポンプにおいてダンパ無しで圧力比を変える
場合も圧力比の変化に対する効率変動が大きくなり、高
効率は困難である。

【００１０】そこで上記の如く真空ポンプ装置を構成す
る。

【００１１】上記構成の真空ポンプ装置によれば、図２
に例示（詳細後述）するように、前段（又は前段群）の
ターボ形真空ポンプは入口絞り無しの一定圧力比で運転
し入口圧力の減少に伴って吐出圧力が減少する、即ち、
後段（又は後段群）の容積形真空ポンプの入口圧力は減
少するが、この容積形真空ポンプは吐出圧力が一定であ
るため圧力比が入口圧力の減少に伴って増加する。この
ため前段（又は前段群）のターボ形真空ポンプは常時定
圧力比、高効率で運転され、後段（又は後段群）の容積
形真空ポンプは圧力比変動に対して効率変動が小さいた
め、前段（又は前段群）のターボ形真空ポンプの吐出圧
力変動を吸収する。従って本真空ポンプ装置は高効率で
あり、しかもダンパ（入口絞り）等の制御装置が不要で
あって簡便である。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づき詳細に説明する。

【００１３】図１は本発明の実施例に係る真空ポンプ装
置の系統図である。図１では固定速２段真空ポンプ装置
の例を示す。

【００１４】図１に示すように、ターボ形真空ポンプ２
を初段として配設してタンク１に接続すると共に、中間
冷却器３を挾んで、容積形真空ポンプ４を第２段として
配設している。従ってタンク１中のガスは初段のターボ
形真空ポンプ２により吸引圧縮され、更にこの初段で高
温高圧となった前記ガスは中間冷却器３により冷却され
た後に第２段の容積形真空ポンプ４により吸引圧縮され
て大気中もしくは貯気槽等の目的のところへ放出され
る。

【００１５】図７に示されたように、容積形真空ポンプ
は最高効率はターボ形真空ポンプに比べて低いものの、
入口圧力の変動に対して比較的効率変化が小さいという
特徴があり、一般に圧力比の変化に対して流量及び効率
の変動が固定速ターボ形真空ポンプに比べて小さく、特
性がフラットである。一方、固定速ターボ形真空ポンプ
は最高効率は高いものの、入口圧力の変動に対して効率
変化が大きい。これはターボ形真空ポンプは定圧力比、
高効率で運転されるが、圧力比をダンパ（入口絞り）制
御により調整しているため、高圧力（低圧力比）領域で
はダンパの圧力損失が大きいためである。また固定速タ
ーボ形真空ポンプにおいてダンパ無しで圧力比を変える
場合も圧力比の変化に対する効率変動が大きくなり、高
効率は困難である。

【００１６】そこで上記の如くターボ形真空ポンプ２を
初段とし、容積形真空ポンプ４を第２段として配設した
構成とする。

【００１７】図２に本実施例に係る真空ポンプ装置にお
ける初段入口圧力と圧力比及び吐出圧力のグラフを示
す。この図には１例としてタンクの最終到達圧力が０．
３ａｔａで、真空ポンプ入口圧力が０．４５ａｔａ〜
０．３ａｔａ（圧力比：２．３１〜３．４７、吐出圧
力：１．０４ａｔａ）において運転される場合を示す。
図２において破線は初段のターボ形真空ポンプ２のグラ
フ、実線は第２段の容積形真空ポンプ４のグラフであ
る。

【００１８】図２に示すように、初段のターボ形真空ポ
ンプ２は入口絞り無しの一定圧力比で運転し入口圧力の
減少に伴って初段の吐出圧力は減少する、即ち、第２段
の容積形真空ポンプ４の入口圧力は減少するが、この容
積形真空ポンプ４は吐出圧力が一定であるため圧力比が
入口圧力の減少に伴って増加する。このため初段のター
ボ形真空ポンプ２は常時定圧力比、高効率で運転され、
後段の容積形真空ポンプ４は圧力比変動に対し効率変動
が小さいため、初段のターボ形真空ポンプ２の吐出圧力
変動を吸収する。

【００１９】図３には本実施例に係る真空ポンプ装置に
おける初段入口圧力と効率比のグラフを示す。なお図３
は図２と同様の運転例である。図３において実線は図５
に示した従来の固定速２段容積形真空ポンプ装置のグラ
フ、破線は図６に示した従来の固定速２段ターボ形真空
ポンプ装置のグラフ、そして一点鎖線は本実施例に係る
真空ポンプ装置のグラフである。図３に示すように、本
実施例に係る真空ポンプ装置は、初段入口圧力の変動に
対して効率変化が小さく、高効率である。

【００２０】なお、上記では前段に１台のターボ形真空
ポンプ２を配設し、後段に１台の容積形真空ポンプ４を
配設した２段真空ポンプ装置の場合について説明した
が、勿論これに限定するものではなく、例えば図４に示
すように構成してもよい。

【００２１】図４に示す真空ポンプ装置は、直列に接続
した２台のターボ形真空ポンプ２ａ，２ｂを前段群とし
て配設し、中間冷却器３を挾んで、直列に接続した２台
の容積形真空ポンプ４ａ，４ｂを後段群として配設して
いる。前段群のターボ形真空ポンプの接続台数や中間冷
却器の挿入台数及び後段群の容積形真空ポンプの接続台
数には多数のバリエーションがあるがここでは省略す
る。

【００２２】以上で説明したように、本実施例によれ
ば、次のような効果を有する。 （１）固定速真空ポンプ装置の効率が向上し、消費動力
を低減できる。 （２）ターボ形真空ポンプと容積形真空ポンプとの組み
合わせにより、ダンパ（入口絞り）等の制御装置が不要
となり、構成が簡素化され、低コストとなる。 （３）ターボ形真空ポンプを前段又は前段群としたた
め、後段又は後段群の容積形真空ポンプを小型化するこ
とでき、装置全体が小型になる。

【００２３】

【発明の効果】以上発明の実施の形態と共に具体的に説
明したように本発明によれば、１台又は２台以上のター
ボ形真空ポンプを前段又は前段群として配設し、１台又
は２台以上の容積形真空ポンプを後段又は後段群として
配設したことにより、次のような効果を奏する。 （１）固定速真空ポンプ装置の効率が向上し、消費動力
を低減できる。 （２）ターボ形真空ポンプと容積形真空ポンプとの組み
合わせにより、ダンパ（入口絞り）等の制御装置が不要
となり、構成が簡素化され、低コストとなる。 （３）ターボ形真空ポンプを前段又は前段群としたた
め、後段又は後段群の容積形真空ポンプを小型化するこ
とでき、装置全体が小型になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る真空ポンプ装置の系統図
である。

【図２】図１に示す真空ポンプ装置における初段入口圧
力と圧力比及び吐出圧力のグラフである。

【図３】図１に示す真空ポンプ装置における初段入口圧
力と効率比のグラフである。

【図４】本発明の他の実施例に係る真空ポンプ装置の系
統図である。

【図５】従来の真空ポンプ装置の１例を示す系統図であ
る。

【図６】従来の真空ポンプ装置の他の１例を示す系統図
である。

【図７】図５に示す真空ポンプ装置及び図６に示す真空
ポンプ装置における初段入口圧力と効率比のグラフであ
る。

【符号の説明】

２，２ａ，２ｂ ターボ形真空ポンプ ４，４ａ，４ｂ 容積形真空ポンプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川島 正文 長崎県長崎市飽の浦町１番１号 三菱重工 業株式会社長崎造船所内 (72)発明者 岩吉 博之 長崎県長崎市飽の浦町１−１ 長菱設計株 式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 タンク等からガスを吸引する固定速多段
   真空ポンプ装置であって、１台又は２台以上のターボ形
   真空ポンプを前段又は前段群として配設し、１台又は２
   台以上の容積形真空ポンプを後段又は後段群として配設
   したことを特徴とする真空ポンプ装置。