真空装置
【課題】 従来よりも簡単かつ安価な構成で真空ポンプの駆動動力を低減すると共に、ガスパージ処理を実施することができる真空装置を提供する。
【解決手段】 ドライポンプ１２から排出された排気ガスは、主排気配管２２を通り、さらに逆止弁２４を通って、大気へと放出される。また、ドライポンプ１２の排気ポート２０付近は、エゼクタ２６によって減圧される。これによって、ドライポンプ１２の排気ポート２０と吸気口１８との間の圧力差が小さくなる。この結果、ドライポンプ１２内のロータ１６に掛かる負荷が軽減され、当該ドライポンプ１２の駆動動力が低減される。
なお、エゼクタ２６用の駆動ガスには、窒素ガス等のパージ用ガスが用いられ、このパージ用ガスを含むエゼクタ２６からの吐出ガスは、主排気配管２２を流れる排気ガスに合流される。これによって、排気ガスを希釈化するというガスパージ処理が実現される。
【解決手段】 ドライポンプ１２から排出された排気ガスは、主排気配管２２を通り、さらに逆止弁２４を通って、大気へと放出される。また、ドライポンプ１２の排気ポート２０付近は、エゼクタ２６によって減圧される。これによって、ドライポンプ１２の排気ポート２０と吸気口１８との間の圧力差が小さくなる。この結果、ドライポンプ１２内のロータ１６に掛かる負荷が軽減され、当該ドライポンプ１２の駆動動力が低減される。
なお、エゼクタ２６用の駆動ガスには、窒素ガス等のパージ用ガスが用いられ、このパージ用ガスを含むエゼクタ２６からの吐出ガスは、主排気配管２２を流れる排気ガスに合流される。これによって、排気ガスを希釈化するというガスパージ処理が実現される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、真空装置に関し、特に例えば、吸気口から吸引した気体を大気圧にまで圧縮して排気口から排出する機械式の真空ポンプを備えた、真空装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の真空装置において、真空ポンプの駆動動力（消費電力）を低減させるべく、従来、例えば特許文献１に開示されたものがある。この従来技術によれば、真空ポンプ、例えば多段ルーツ型のドライポンプ、の最後段の排気室に、補助ポンプが接続される。そして、この補助ポンプにより最後段の排気室が減圧されることで、当該最後段の圧縮を受け持つロータの負担が軽減され、ひいては真空ポンプの駆動動力が低減される。
【０００３】
また、同従来技術には、最後段の排気室に接続された排気配管の出口に大気への方向を順方向とする逆止弁が設けられ、この逆止弁に並列に補助ポンプが接続される構成も、開示されている。この構成によっても、最後段のロータの負担が軽減されるので、真空ポンプの駆動電力が低減される。また、補助ポンプが故障しても、排気ガスは逆止弁を介して流れるので、真空ポンプ自体の性能は維持される。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１５５９８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述の従来技術では、補助ポンプとして、定格電力が１００［Ｗ］のダイアフラムポンプが、例示されている。また、ダイアフラムポンプ以外にも、ベーンポンプやピストンポンプ、スクロールポンプ等の他のドライポンプを用いてもよい旨が、開示されている。つまり、従来技術では、補助ポンプは機械的に作動する部分を有する機械式ポンプであることが、前提とされる。このため、真空ポンプの他に、補助ポンプについても、当該真空ポンプと同程度のメンテナンスが必要となる。また、補助ポンプを駆動するための電力も必要となる。従って、その分、ランニングコストが掛かり、補助ポンプを設けた意味が減却する、という問題がある。
【０００６】
また、上述の従来技術によって例えば腐食性ガスや可燃性ガス（爆発性ガスを含む）、或いは有害ガス等を排気する場合には、これらのガスを所定のパージ用ガスで希釈化するという、いわゆるガスパージ処理を行う必要がある。そうすると、当該ガスパージ処理を行うための設備が別途必要になり、その分、真空装置全体の構成が複雑化し、イニシャルコストまでも高騰する。
【０００７】
そこで、この発明は、従来よりも簡単かつ安価な構成で真空ポンプの駆動動力を低減させることができ、しかも同時にガスパージ処理をも実施することができる真空装置を提供することを、目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる目的を達成するために、第１の発明の真空装置は、吸気口から吸引した気体を大気圧にまで圧縮して排気口から排出する機械式の真空ポンプと、この真空ポンプの排気口に一端が結合されており、当該排気口から排出された気体を他端に移送する排気配管と、この排気配管の一端から他端に向かう方向を順方向として当該排気配管に設けられた逆止弁と、を具備する。さらに、排気配管の逆止弁よりも上流側に結合されており、駆動ガスの供給によって当該上流側から気体を吸い込み、吸い込んだ気体を駆動ガスと共に吐き出すエゼクタと、このエゼクタから吐き出された吐出ガスを排気配管の逆止弁よりも下流側に合流させる合流配管と、をも具備する。そして、エゼクタ駆動用の駆動ガスとして、真空ポンプによって排気された気体にガスパージ処理を施すためのパージ用ガスを、流用するものである。
【０００９】
即ち、この第１の発明における真空ポンプの吸気口には、排気の対象となる空間、例えば真空槽が結合される。真空ポンプは、この真空槽内の気体を、吸気口を介して吸引し、大気圧にまで圧縮する。圧縮された気体は、真空ポンプの排気口から排出され、排出された気体、言わば排気ガスは、当該排気口に一端が結合された排気配管を通って、当該排気配管の他端に向かって移送され、例えば当該排気ガスを無害化するための除害装置に送られる。なお、排気配管の途中には、その一端から他端に向かう方向を順方向として逆止弁が設けられている。そして、排気配管の当該逆止弁が設けられている位置よりも上流側に、エゼクタが結合されている。このエゼクタは、駆動ガスの供給によって、当該上流側から排気ガスを吸い込む。換言すれば、エゼクタは、真空ポンプの排気口から排気配管の一部（逆止弁よりも上流側の部分）を介して逆止弁に至るまでの空間を、排気する。これによって、真空ポンプの排気口付近が真空になり、当該真空ポンプの排気口と吸気口との間の圧力差が減少する。この結果、真空ポンプに掛かる負荷が軽減され、当該真空ポンプの駆動動力が低減される。
【００１０】
一方、エゼクタに吸い込まれた排気ガスは、駆動ガスと共に当該エゼクタから吐き出される。そして、この吐き出された言わば吐出ガスは、合流配管を通って、排気配管の逆止弁が設けられている位置よりも下流側に合流される。ここで、吐出ガスには、上述の如くエゼクタ駆動用の駆動ガスが含まれており、当該駆動ガスとして、パージ用ガスが用いられている。従って、かかるパージ用ガスを含む吐出ガスが排気配管を流れる排気ガスに合流されることで、当該排気ガスを希釈化するというガスパージ処理が実現される。
【００１１】
続いて、第２の発明は、吸気口から吸引した気体を大気圧にまで圧縮して排気口から排出する機械式の真空ポンプと、この真空ポンプの排気口に一端が結合されており、当該排気口から排出された気体を他端に移送する排気配管と、を具備する。さらに、真空ポンプ内において気体の圧縮を受け持つ圧縮空間のうち、大気圧と略等しい圧力状態にある所定空間、具体的には排気口に近い空間、に結合されており、駆動ガスの供給によって当該排気口に近い空間から気体を吸い込み、吸い込んだ気体を駆動ガスと共に吐き出すエゼクタと、このエゼクタから吐き出された吐出ガスを排気配管に合流させる合流配管と、をも具備する。そして、エゼクタ駆動用の駆動ガスとして、パージ用ガスを流用する、真空装置である。
【００１２】
即ち、この第２の発明においても、第１の発明と同様、真空ポンプの吸気口に、例えば真空槽が結合される。真空ポンプは、真空槽内の気体を、吸気口を介して吸引し、大気圧にまで圧縮する。圧縮された気体は、真空ポンプの排気口から排出され、この排出された気体、言わば排気ガスは、当該排気口に一端が結合された排気配管を通って、当該排気配管の他端へと移送され、例えば当該排気ガスを無害化するための除害装置に送られる。ここで、真空ポンプ内において気体の圧縮を受け持つ圧縮空間のうち、排気口に近い空間は、大気圧と略等しい圧力状態にある。この第２の発明では、かかる排気口に近い空間に、エゼクタが結合されている。エゼクタは、駆動ガスの供給によって、当該排気口に近い空間から排気ガスを吸い込み、つまり当該空間を排気する。これによって、排気口に近い空間が真空になり、真空ポンプの排気口と吸気口との間の圧力差が減少する。この結果、真空ポンプに掛かる負荷が軽減され、当該真空ポンプの駆動動力が低減される。
【００１３】
一方、エゼクタに吸い込まれた排気ガスは、駆動ガスと共に当該エゼクタから吐き出される。そして、この吐き出された吐出ガスは、合流配管を通って、排気配管に合流される。ここで、この吐出ガスには、エゼクタ駆動用の駆動ガスが含まれており、当該駆動ガスとして、パージ用ガスが用いられている。従って、かかるパージ用ガスを含む吐出ガスが排気配管内を流れる排気ガスに合流されることで、当該排気ガスを希釈化するというガスパージ処理が実現される。
【００１４】
なお、この発明において、エゼクタは、真空ポンプよりも排気能力（排気速度）が小さいものであってもよい。即ち、この発明におけるエゼクタは、上述の如く真空ポンプの排気口付近を減圧することによって当該真空ポンプの駆動動力を低減する、といういわゆる補助ポンプとして機能する。従って、エゼクタは、真空ポンプほどの排気能力を必要とせず、当該補助ポンプとして必要かつ十分な排気能力を備えていれば足りる。そこで、かかる補助ポンプとして比較的に排気能力の小さいエゼクタを採用することで、真空装置全体のイニシャルコストをより低減することができる。また、エゼクタの排気能力が小さいほど、駆動ガスの消費量が少なくて済むので、その分、ランニングコストもより低減する。
【００１５】
そして、この発明における真空ポンプとしては、例えばスクリュー型のドライポンプが好適である。即ち、スクリュー型のドライポンプは、それ単体では、吸気圧力（吸気口側の圧力）が低くなるに連れて、つまり吸気口と排気口との間の圧力差が大きくなるに連れて、駆動動力が大きくなる、という特性を有する。かかるスクリュー型のドライポンプがこの発明の真空ポンプとして採用された場合も、上述の如く当該ドライポンプの排気口付近がエゼクタによって減圧される。従って、ドライポンプの吸気圧力が低下しても、吸気口と排気口との間の圧力差はそれ単体のときほど大きくならず、その分、当該ドライポンプの駆動動力が低減される。つまり、吸気圧力が低くなるに連れて駆動動力が大きくなるというスクリュー型のドライポンプが真空ポンプとして採用されたときに、エゼクタによる当該駆動動力の低減効果がより顕著に現れる。
【００１６】
また、言うまでもなく、この発明は、ガスパージ処理を必要とするガス、例えば腐食性ガスや可燃性ガス、或いは有害ガス等、を含む気体を排気する場合に、特に有効である。
【００１７】
そして、この発明における駆動ガスとしては、例えば窒素（Ｎ２）ガスが好適である。即ち、この発明のような真空装置が使用される場所、例えば工場等においては、概ね、窒素ガスの供給設備が整えられているので、比較的容易に当該窒素ガスを入手することができる。従って、かかる既存の設備から入手可能な窒素ガスを駆動ガスとして採用すれば、この発明をより簡単かつ安価に実現することができる。
【００１８】
また、駆動ガスとして、空気圧縮機によって圧縮された圧縮空気（圧縮乾燥空気）を採用してもよい。即ち、上述の工場等においては、窒素ガスの供給設備の他に、圧縮空気の供給設備も整えられているところが多い。従って、かかる圧縮空気をエゼクタの駆動ガスとして採用するのも、この発明を簡単かつ安価に実現する上で得策である。ただし、排気ガスが可燃性ガス（特に爆発性ガス）である場合には、当該駆動ガスとして、窒素ガス等の不活性ガスを用いるのが、望ましい。
【００１９】
さらに、例えば、この発明の真空装置全体を防爆仕様とするには、真空ポンプとして、防爆対応品（防爆検定に合格したいわゆる防爆検定品）を採用すればよい。即ち、この発明では、補助ポンプとしてのエゼクタは爆発要因を含んでいないため、言わばメインポンプとしての真空ポンプに防爆対応品を採用すれば、真空装置全体を防爆仕様とすることができる。これに対して、上述の従来技術において、装置全体を防爆仕様とするには、真空ポンプのみならず、補助ポンプをも防爆対応品とする必要があり、その分、装置全体の構成が複雑化しかつ高コスト化する。つまり、この発明によれば、防爆仕様の真空装置を、従来よりも簡単かつ安価に構成することができる。
【発明の効果】
【００２０】
この発明によれば、真空ポンプの駆動動力を低減するための補助ポンプとして、いわゆる噴射式ポンプであるエゼクタが使用される。従って、補助ポンプが機械式ポンプであることを前提とする上述の従来技術に比べて、当該補助ポンプのメンテナンス費用等を含むランニングコストを大幅に低減することができる。しかも、エゼクタを駆動させるための駆動ガスとして、パージ用ガスが使用され、このパージ用ガスを含むエゼクタからの吐出ガスによって、実際にガスパージ処理が行われる。これに対して、上述の従来技術において、ガスパージ処理を行うには、それ専用の設備が別途必要になる。即ち、この発明によれば、従来よりも簡単かつ安価な構成で真空ポンプの駆動電力を低減させることができ、しかも同時にガスパージ処理を実施することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
この発明の第１実施形態について、図１および図２を参照して説明する。
【００２２】
図１に示すように、この第１実施形態に係る真空装置１０は、スクリュー型のドライポンプ１２を備えている。このドライポンプ１２は、直流モータ１４によって互いに反対方向に回転する一対の単段ロータ１６を内蔵しており、このロータ１６の回転によって、吸気口１８から気体を吸引する。吸引された気体は、ロータ１６の先頭端１６ａから最終端（最終段または最終圧縮工程とも言う。）１６ｂに移送され、当該最終端１６ｂにおいて大気圧にまで圧縮される。そして、この圧縮された気体は、排気ポート２０を介して外部に排気される。なお、ロータ１６の歯形形状は任意であり、例えばリショルム形、角ねじ形および台形形のいずれであってもよい。
【００２３】
かかるドライポンプ１２の吸気口１８は、例えばこの第１実施形態の真空装置１０と共に表面処理装置を構成する図示しない真空槽の排気口に結合されている。一方、排気ポート２０には、主排気配管２２の一端が結合されており、当該主排気配管２２の他端は、例えば図示しない除害装置に結合されている。
【００２４】
さらに、主排気配管２２の途中には、当該主排気配管２２の一端（ドライポンプ１２側）から他端（除害装置側）に向かう方向を順方向として、逆止弁２４が設けられている。そしてさらに、この逆止弁２４と並列に、空気エゼクタ２６を有するバイパス配管２８が設けられている。
【００２５】
具体的には、バイパス配管２８は、エゼクタ２６と、このエゼクタ２６の吸込口２６ａに一端が結合された吸込側枝管３０と、当該エゼクタ２６の吐出口２６ｂに一端が結合された合流配管としての吐出側枝管３２と、を備えている。そして、吸込側枝管３０の他端は、主排気配管２２の逆止弁２４が設けられている位置よりも上流側、換言すれば当該逆止弁２４から主排気配管２２の一端（排気ポート１８との結合部）までの間の任意の位置に、結合されている。一方、吐出側枝管３２の他端は、主排気配管２２の逆止弁２４が設けられている位置よりも下流側、つまり当該逆止弁２４から主排気配管２２の他端（排出口）までの間の任意の位置に、結合されている。
【００２６】
また、エゼクタ２６は、これを駆動させるための駆動ガスが供給される供給口２６ｃを有している。そして、この供給口２６ｃは、図示しない窒素ガス配管に結合されている。なお、ここで言う窒素ガス配管とは、比較的に高圧（例えば１０６［Ｐａ］程度）の窒素ガスが流通している配管のことを言い、かかる窒素ガス配管は、この第１実施形態の真空装置１０が使用される場所、例えば工場等であれば、概ね配備されている。
【００２７】
このように構成された真空装置１０は、次のように動作する。
【００２８】
即ち、今、ドライポンプ１２が起動されると共に、エゼクタ２６に駆動ガスが供給されるとする。すると、ドライポンプ１２のロータ１６が回転し、吸気口１８を介して、真空槽内から気体が吸引される。吸引された気体は、上述の如くロータ１６の先頭端１６ａから最終端１６ｂに向かって移送され、当該最終端１６ｂにおいて大気圧にまで圧縮される。そして、圧縮された気体は、排気ポート２０を介して主排気配管２２に排出される。そして、この排出された気体、言わば排気ガスは、図１に点線の矢印５０で示すように、主排気配管２２を通り、さらに逆止弁２４を通って、除害装置へと送られる。
【００２９】
一方、エゼクタ２６に供給された駆動ガスは、当該エゼクタ２６の吐出口２６ｂから吐き出される。そして、このエゼクタ２６（吐出口２６ｂ）から吐き出されたガス、言わば吐出ガスは、図１に一点鎖線の矢印５２で示すように、吐出側枝管３２を通って、逆止弁２４の下流側で主排気配管２２に合流される。そして、この主排気配管２２に合流された吐出ガスは、当該主排気配管２２を流れる排気ガスと共に、除害装置へと送られる。
【００３０】
ここで、エゼクタ２６用の駆動ガスは、上述したように既設の窒素ガス配管から調達される。この窒素ガス配管を流れる窒素ガスの圧力は、上述の如く比較的に高い（１０６［Ｐａ］程度）ので、当該エゼクタ２６を駆動させるには十分である。ただし、このエゼクタ２６の排気能力は、ドライポンプ１２の排気能力に比べると大きくはない。このため、排気作業が開始（ドライポンプ１２が起動）されてから暫くの間、つまりドライポンプ１２から比較的に大量の排気ガスが排出されている間は、当該排気ガスの殆どは、主排気配管２２を流れ、エゼクタ２６（バイパス配管２８）側には流れない。換言すれば、エゼクタ２６は、それ本来の（ポンプとしての）機能を果たさない。しかしながら、エゼクタ２６は、バイパス配管２８に設けられているので、当該エゼクタ２６が、ドライポンプ１２による排気作用に対して、配管抵抗となることはない。また、このようにエゼクタ２６がポンプとして機能していない状況下にあっても、当該エゼクタ２６に供給された駆動ガスは、上述した要領で、当該エゼクタ２６から吐き出され、最終的に、主排気配管２２を流れる排気ガスに合流される。
【００３１】
そして、排気作業が進み、ドライポンプ１２から排出される排気ガスの量が比較的に少なくなると、詳しくはエゼクタ２６によって排気可能な程度になると、当該エゼクタ２６が自ずと有効化される。これによって、ドライポンプ１２から排出された排気ガスは、図１に二点差線の矢印５４で示すように、バイパス配管２８の吸込側枝管３０を通って、エゼクタ２６内（吸込口２６ａ）に吸い込まれる。そして、吸い込まれた排気ガスは、エゼクタ２６（供給口２６ｃ）に供給されている駆動ガスと共に、当該エゼクタ２６（吐出口２６ｂ）から吐き出される。そして、吐き出された吐出ガスは、上述と同様、最終的に、主排気配管２４を流れる排気ガスに合流される。
【００３２】
このようにエゼクタ２６が有効化されているときは、当該エゼクタ２６は、ドライポンプ１２の排気ポート２０から主排気配管２２の一部（逆止弁２４よりも上流側の部分）を介して逆止弁２４に至るまでの空間を、排気することになる。これによって、排気ポート２０を含む当該空間が減圧され、例えば８×１０３［Ｐａ］程度の真空になる。そして、このように排気ポート２０が真空になることによって、当該排気ポート２０と吸気口１８との間、言い換えればロータ１６の最終端１６ｂと先頭端１６ａとの間、の圧力差が小さくなる。この結果、ロータ１６に掛かる負荷が軽減され、ドライポンプ１２の駆動動力が低減される。
【００３３】
図２に、この第１実施形態の真空装置１０全体の動力特性を示す。また、参考用として、ドライポンプ１２が単体のときの動力特性をも併せて示す。
【００３４】
即ち、図２において、実線の曲線Ｘが、ドライポンプ１２単体の動力特性を示す。この曲線Ｘから分かるように、ドライポンプ１２単体では、吸気圧力が大気圧（約１０５［Ｐａ］）と略等しいときに、駆動動力が最小になる。そして、吸気圧力が低くなるに連れて（図２の横軸上で右側から左側に進むに連れて）、つまり排気作業が進むに連れて、駆動動力が増大する。さらに、吸気圧力が或る一定値（図２では約３×１０３［Ｐａ］と読み取られるが、この値はドライポンプ１２の排気能力によって異なる。）を下回ると、駆動動力は概ね飽和する。そして、到達圧力付近において、当該駆動動力は最大となる。
【００３５】
一方、かかるドライポンプ１２にエゼクタ２６が組み合わされた真空装置１０によれば、吸気圧力が大気圧（約１０５［Ｐａ］）と略等しいとき、つまり排気作業の開始直後は、エゼクタ２６がポンプとして機能していないので、ドライポンプ１２単体のときと同様、駆動動力は最小になる。そして、排気作業が進み、吸気圧力が低下する途中で、エゼクタ２６が有効化される。これによって、破線の曲線Ｙで示すように、駆動動力が増大から減少に転ずる。そして、吸気圧力が低下するに連れて、駆動動力はさらに減少し、到達圧力付近で、当該駆動動力は最小となる。つまり、吸気圧力が低下するに連れて駆動動力が増大するというスクリュー型のドライポンプ１２に対し、言わば補助ポンプとしてのエゼクタ２６が付加されることによって、当該駆動動力の増大が大幅に抑制される。換言すれば、スクリュー型のドライポンプ１２と補助ポンプとしてのエゼクタ２６とが組み合わされたこの第１実施形態の真空装置１０によれば、吸気圧力が比較的に高いときは、ドライポンプ１２自体の特性によって駆動動力が抑えられ、吸気圧力が低いときは、エゼクタ２６によって当該駆動動力が低減される、という相補関係が築かれる。
【００３６】
以上のように、この第１実施形態の真空装置１０によれば、スクリュー型のドライポンプ１２に補助ポンプとしてのエゼクタ２６が組み合わされることによって、当該ドライポンプ１２の駆動動力が大幅に低減される。また、噴射式ポンプであるエゼクタ２８は、機械式ポンプとは比較にならないほどの耐久性および信頼性を有するので、かかるエゼクタ２６を補助ポンプとして採用するこの第１実施形態によれば、機械式ポンプを補助ポンプとして採用する上述の従来技術に比べて、当該補助ポンプのメンテナンス費用等を含むランニングコストを大幅に低減することができる。しかも、エゼクタ２６用の駆動ガスとして、既設の窒素ガス配管から入手可能な窒素ガスを流用するので、当該駆動ガスを供給するための特別な設備を必要としない。
【００３７】
さらに、駆動ガスとしての窒素ガスは、エゼクタ２６から吐き出された後、主排気配管２２を流れる排気ガスに合流される。従って、例えば、排気ガスの中に腐食性ガスや可燃性ガス、或いは有害ガス等のガスパージ処理が必要とされるガスが含まれていても、これらのガスは当該窒素ガスによって必然的にパージ処理される。つまり、この第１実施形態によれば、排気処理と同時に、ガスパージ処理をも実施することができる。
【００３８】
なお、この第１実施形態において、エゼクタ２６用の駆動ガスとして、既設の窒素ガス配管から入手可能な窒素ガスを採用したが、これに限らない。例えば、当該窒素ガス配管からではなく、窒素ガスボンベ、或いは窒素ガス生成装置等から、直接、窒素ガスをエゼクタ２６に供給してもよい。また、窒素ガスに代えて、アルゴン（Ａｒ）ガスやヘリウム（Ｈｅ）ガス等の他の不活性ガスを、駆動ガスとして採用してもよい。
【００３９】
さらに、不活性ガスに代えて、空気圧縮機による圧縮空気を、エゼクタ２６用の駆動ガスとして採用してもよい。即ち、この第１実施形態の真空装置１０が使用される工場等では、窒素ガスの供給設備のみならず、かかる圧縮空気の供給設備も配備されているところが多いので、当該圧縮空気をエゼクタ２６用の駆動ガスとして採用するのも、この第１実施形態の真空装置１０を簡単かつ安価に実現する上で、得策である。
【００４０】
ただし、排気ガスが可燃性ガス（特に爆発性ガス）を含む場合には、エゼクタ２６用の駆動ガスとして、窒素ガスをはじめとする不活性ガスを採用するのが、望ましい。また、排気ガスを単に希釈化するのではなく、当該排気ガスを中和させるためのガスを、駆動ガスとして採用してもよい。そして、勿論、この第１実施形態の真空装置１０は、ガスパージ処理を必要としない用途にも、適用することができる。
【００４１】
なお、いずれのガスを駆動ガスとして採用する場合でも、その圧力は、少なくともエゼクタ２６を補助ポンプとして機能させ得る程度の圧力でなければならない。言い換えれば、駆動ガスの圧力は、エゼクタ２６を補助ポンプとして機能させるのに必要かつ十分な程度であればよい。また、上述したように、補助ポンプとしてのエゼクタ２６は、ドライポンプ１２ほどの排気能力を必要とせず、例えば当該ドライポンプ１２の数［％］〜十数［％］程度の排気能力を有していれば足りる。
【００４２】
さらに、上述したスクリュー型のドライポンプ１２に代えて、例えば多段ルーツ型ポンプや多段クロー型ポンプ等の他の容積移送型ポンプを用いてもよい。
【００４３】
また、主排気配管２２の他端に図示しない除害装置を結合する構成としたが、これに限らない。例えば、当該除害装置に代えて、触媒作用によって排気ガスを無害化するための触媒装置や、当該排気ガスに含まれる不純物を取り除くための集塵装置等の、各種処理装置を設けてもよい。そしてまた、これらの処理装置を設けずに、当該主排気配管２２の他端を大気に開放してもよい。この場合、主排気配管２２の長さ（バイパス配管２８（吐出側枝管３２）との接合部分から他端（排出口）までの長さ）が長いほど（数［ｍ］以上）、この第１実施形態によるガスパージ処理が効果的に作用する。
【００４４】
そしてさらに、この第１実施形態におけるドライポンプ１２は、直流モータ１４を駆動源とするものとしたが、交流モータを駆動源とするものであってもよい。
【００４５】
また、この第１実施形態では、真空ポンプ１２として防爆対応品を採用することによって、真空装置１０全体を防爆仕様とすることができる。即ち、補助ポンプとしてのエゼクタ２６は、爆発要因を含んでいないため、言わばメインポンプとしての真空ポンプに防爆対応品を採用することで、当該防爆仕様に対応することができる。これに対して、上述の従来技術では、防爆仕様に対応するには、真空ポンプのみならず、補助ポンプをも防爆対応品とする必要があり、その分、装置全体の構成が複雑化しかつ高コスト化する。つまり、この第１実施形態によれば、従来技術に比べて、簡単かつ安価に防爆仕様に対応することができる。
【００４６】
次に、この発明の第２実施形態について、図３を参照して説明する。
【００４７】
図３に示すように、この第２実施形態の真空装置１００は、上述した第１実施形態の真空装置１０の構成から逆止弁２４およびバイパス配管２８（エゼクタ２６を除く）を排除すると共に、エゼクタ２６の取り付け位置を変更したものである。これ以外の構成は、第１実施形態と同様であるので、これら同様な部分には第１実施形態と同一符号を付して、それらの詳細な説明を省略する。
【００４８】
この第２実施形態において、エゼクタ２６は、真空ポンプ１２のロータ１６の最終端１６ｂと主排気配管２２の途中との間に、設けられている。具体的には、エゼクタ２６の吸込口２６ａに、吸込側配管１０２の一端が結合されており、この吸込側配管１０２の他端は、ロータ１６の最終端１６ｂに挿入されている。そして、エゼクタ２６の吐出口２６ｂに、吐出側配管１０４の一端が結合されており、この吐出側配管１０４の他端は、主排気配管２２の途中の任意位置に結合されている。なお、エゼクタ２６の供給口２６は、第１実施形態と同様、図示しない窒素ガス配管に結合されている。
【００４９】
このように構成された第２実施形態の真空装置１００は、次のように動作する。
【００５０】
即ち、今、ドライポンプ１２が起動されると共に、エゼクタ２６に駆動ガスが供給されるとする。すると、ドライポンプ１２のロータ１６が回転し、吸気口１８を介して、真空槽内から気体が吸引される。吸引された気体は、上述と同じ要領で、ロータ１６の先頭端１６ａから最終端１６ｂに向かって移送され、当該最終端１６ｂにおいて大気圧にまで圧縮される。そして、圧縮された気体は、排気ポート２０を介して主排気配管２２に排出される。そして、この排出された気体、言わば排気ガスは、図３に点線の矢印１５０で示すように、主排気配管２２を通って、除害装置へと送られる。
【００５１】
一方、エゼクタ２６は、駆動ガスの供給によって、図３に一点鎖線の矢印１５２で示すように、ロータ１６の最終端１６ｂから排気ガスを吸い込む。そして、吸い込んだ排気ガスを、自身に供給された駆動ガスと共に、吐出口２６ｂから吐き出す。この吐き出された吐出ガスは、図３に二点鎖線の矢印１５４で示すように、吐出側配管１０４を通って、主排気配管２２に合流される。そして、この主排気配管２２に合流された吐出ガスは、当該主排気配管２２を流れる排気ガスと共に、除害装置へと送られる。
【００５２】
ここで、ロータ１６には、先頭端１６ａから最終端１６ｂに向かって圧力勾配が形成されており、当該最終端１６ｂ付近では、（本来）大気圧と略等しい圧力になる。ところが、この第２実施形態では、この最終端１６ｂがエゼクタ２６によって排気される。従って、最終端１６ｂは減圧され、例えば８×１０３［Ｐａ］程度の真空になる。そして、このように最終端１６ｂが真空になることで、当該最終端１６ｂと先頭端１６ａとの間の圧力差が小さくなり、この結果、ロータ１６に掛かる負荷が軽減され、ひいてはドライポンプ１２の駆動動力が低減される。
【００５３】
また、エゼクタ２６から吐き出された吐出ガスは、上述の如く主排気配管２２を流れる排気ガスに合流されるが、この吐出ガスには、駆動ガスとしての窒素ガスが含まれている。従って、第１実施形態と同様、当該窒素ガスによって必然的にガスパージ処理が行われる。
【００５４】
このように、第２実施形態の真空装置１００によっても、補助ポンプとしてのエゼクタ２６が付加されることによって、ドライポンプ１２の駆動動力が低減される。そして、当該補助ポンプとしてのエゼクタ２６は、機械式ポンプとは比較にならないほどの耐久性および信頼性を有するので、補助ポンプとして機械式ポンプを採用する上述の従来技術に比べて、当該補助ポンプのメンテナンス費用等を含むランニングコストを大幅に低減することができる。しかも、排気処理と同時に、ガスパージ処理をも実施することができる。このことは、腐食性ガスや可燃性ガス、或いは有害ガス等を排気するのに、極めて効果的である。
【００５５】
なお、この第２実施形態においては、エゼクタ２６によってロータ１６の最終端１６ｂが排気されるようにしたが、これに限らない。即ち、最終端１６ｂでなくとも、当該最終端１６ｂの近傍、例えばその１つ前の歯間（空間）１６ｃにおいても、大気圧と略等しい圧力状態にあるので、図３に破線１０６で示すように、当該１つ前の歯間１６ｃがエゼクタ２６によって排気されるようにしてもよい。
【００５６】
そして、この第２実施形態においても、第１実施形態と同様、例えば窒素ガスに代えて、アルゴンガスやヘリウムガス等の他の不活性ガスを、駆動ガスとして採用してもよいし、圧縮空気を当該駆動ガスとして採用してもよい。また、スクリュー型のドライポンプ１２に代えて、多段ルーツ型ポンプや多段クロー型ポンプ等の他の容積移送型ポンプを採用してもよい。さらに、真空ポンプ１２として防爆対応品を採用することで、真空装置１００全体を防爆仕様としてもよい。そして、勿論、この第２実施形態の真空装置１００もまた、ガスパージ処理を必要としない用途に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】この発明の第１実施形態の概略構成を示す図である。
【図２】同第１実施形態の動力特性を示すグラフである。
【図３】この発明の第２実施形態の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５８】
１０ 真空装置
１２ ドライポンプ
１６ ロータ
１８ 吸気口
２０ 排気ポート
２２ 主排気配管
２４ 逆止弁
２６ エゼクタ
２８ バイパス配管
３０ 吸込側枝管
３２ 吐出側枝管
【技術分野】
【０００１】
この発明は、真空装置に関し、特に例えば、吸気口から吸引した気体を大気圧にまで圧縮して排気口から排出する機械式の真空ポンプを備えた、真空装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の真空装置において、真空ポンプの駆動動力（消費電力）を低減させるべく、従来、例えば特許文献１に開示されたものがある。この従来技術によれば、真空ポンプ、例えば多段ルーツ型のドライポンプ、の最後段の排気室に、補助ポンプが接続される。そして、この補助ポンプにより最後段の排気室が減圧されることで、当該最後段の圧縮を受け持つロータの負担が軽減され、ひいては真空ポンプの駆動動力が低減される。
【０００３】
また、同従来技術には、最後段の排気室に接続された排気配管の出口に大気への方向を順方向とする逆止弁が設けられ、この逆止弁に並列に補助ポンプが接続される構成も、開示されている。この構成によっても、最後段のロータの負担が軽減されるので、真空ポンプの駆動電力が低減される。また、補助ポンプが故障しても、排気ガスは逆止弁を介して流れるので、真空ポンプ自体の性能は維持される。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１５５９８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述の従来技術では、補助ポンプとして、定格電力が１００［Ｗ］のダイアフラムポンプが、例示されている。また、ダイアフラムポンプ以外にも、ベーンポンプやピストンポンプ、スクロールポンプ等の他のドライポンプを用いてもよい旨が、開示されている。つまり、従来技術では、補助ポンプは機械的に作動する部分を有する機械式ポンプであることが、前提とされる。このため、真空ポンプの他に、補助ポンプについても、当該真空ポンプと同程度のメンテナンスが必要となる。また、補助ポンプを駆動するための電力も必要となる。従って、その分、ランニングコストが掛かり、補助ポンプを設けた意味が減却する、という問題がある。
【０００６】
また、上述の従来技術によって例えば腐食性ガスや可燃性ガス（爆発性ガスを含む）、或いは有害ガス等を排気する場合には、これらのガスを所定のパージ用ガスで希釈化するという、いわゆるガスパージ処理を行う必要がある。そうすると、当該ガスパージ処理を行うための設備が別途必要になり、その分、真空装置全体の構成が複雑化し、イニシャルコストまでも高騰する。
【０００７】
そこで、この発明は、従来よりも簡単かつ安価な構成で真空ポンプの駆動動力を低減させることができ、しかも同時にガスパージ処理をも実施することができる真空装置を提供することを、目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる目的を達成するために、第１の発明の真空装置は、吸気口から吸引した気体を大気圧にまで圧縮して排気口から排出する機械式の真空ポンプと、この真空ポンプの排気口に一端が結合されており、当該排気口から排出された気体を他端に移送する排気配管と、この排気配管の一端から他端に向かう方向を順方向として当該排気配管に設けられた逆止弁と、を具備する。さらに、排気配管の逆止弁よりも上流側に結合されており、駆動ガスの供給によって当該上流側から気体を吸い込み、吸い込んだ気体を駆動ガスと共に吐き出すエゼクタと、このエゼクタから吐き出された吐出ガスを排気配管の逆止弁よりも下流側に合流させる合流配管と、をも具備する。そして、エゼクタ駆動用の駆動ガスとして、真空ポンプによって排気された気体にガスパージ処理を施すためのパージ用ガスを、流用するものである。
【０００９】
即ち、この第１の発明における真空ポンプの吸気口には、排気の対象となる空間、例えば真空槽が結合される。真空ポンプは、この真空槽内の気体を、吸気口を介して吸引し、大気圧にまで圧縮する。圧縮された気体は、真空ポンプの排気口から排出され、排出された気体、言わば排気ガスは、当該排気口に一端が結合された排気配管を通って、当該排気配管の他端に向かって移送され、例えば当該排気ガスを無害化するための除害装置に送られる。なお、排気配管の途中には、その一端から他端に向かう方向を順方向として逆止弁が設けられている。そして、排気配管の当該逆止弁が設けられている位置よりも上流側に、エゼクタが結合されている。このエゼクタは、駆動ガスの供給によって、当該上流側から排気ガスを吸い込む。換言すれば、エゼクタは、真空ポンプの排気口から排気配管の一部（逆止弁よりも上流側の部分）を介して逆止弁に至るまでの空間を、排気する。これによって、真空ポンプの排気口付近が真空になり、当該真空ポンプの排気口と吸気口との間の圧力差が減少する。この結果、真空ポンプに掛かる負荷が軽減され、当該真空ポンプの駆動動力が低減される。
【００１０】
一方、エゼクタに吸い込まれた排気ガスは、駆動ガスと共に当該エゼクタから吐き出される。そして、この吐き出された言わば吐出ガスは、合流配管を通って、排気配管の逆止弁が設けられている位置よりも下流側に合流される。ここで、吐出ガスには、上述の如くエゼクタ駆動用の駆動ガスが含まれており、当該駆動ガスとして、パージ用ガスが用いられている。従って、かかるパージ用ガスを含む吐出ガスが排気配管を流れる排気ガスに合流されることで、当該排気ガスを希釈化するというガスパージ処理が実現される。
【００１１】
続いて、第２の発明は、吸気口から吸引した気体を大気圧にまで圧縮して排気口から排出する機械式の真空ポンプと、この真空ポンプの排気口に一端が結合されており、当該排気口から排出された気体を他端に移送する排気配管と、を具備する。さらに、真空ポンプ内において気体の圧縮を受け持つ圧縮空間のうち、大気圧と略等しい圧力状態にある所定空間、具体的には排気口に近い空間、に結合されており、駆動ガスの供給によって当該排気口に近い空間から気体を吸い込み、吸い込んだ気体を駆動ガスと共に吐き出すエゼクタと、このエゼクタから吐き出された吐出ガスを排気配管に合流させる合流配管と、をも具備する。そして、エゼクタ駆動用の駆動ガスとして、パージ用ガスを流用する、真空装置である。
【００１２】
即ち、この第２の発明においても、第１の発明と同様、真空ポンプの吸気口に、例えば真空槽が結合される。真空ポンプは、真空槽内の気体を、吸気口を介して吸引し、大気圧にまで圧縮する。圧縮された気体は、真空ポンプの排気口から排出され、この排出された気体、言わば排気ガスは、当該排気口に一端が結合された排気配管を通って、当該排気配管の他端へと移送され、例えば当該排気ガスを無害化するための除害装置に送られる。ここで、真空ポンプ内において気体の圧縮を受け持つ圧縮空間のうち、排気口に近い空間は、大気圧と略等しい圧力状態にある。この第２の発明では、かかる排気口に近い空間に、エゼクタが結合されている。エゼクタは、駆動ガスの供給によって、当該排気口に近い空間から排気ガスを吸い込み、つまり当該空間を排気する。これによって、排気口に近い空間が真空になり、真空ポンプの排気口と吸気口との間の圧力差が減少する。この結果、真空ポンプに掛かる負荷が軽減され、当該真空ポンプの駆動動力が低減される。
【００１３】
一方、エゼクタに吸い込まれた排気ガスは、駆動ガスと共に当該エゼクタから吐き出される。そして、この吐き出された吐出ガスは、合流配管を通って、排気配管に合流される。ここで、この吐出ガスには、エゼクタ駆動用の駆動ガスが含まれており、当該駆動ガスとして、パージ用ガスが用いられている。従って、かかるパージ用ガスを含む吐出ガスが排気配管内を流れる排気ガスに合流されることで、当該排気ガスを希釈化するというガスパージ処理が実現される。
【００１４】
なお、この発明において、エゼクタは、真空ポンプよりも排気能力（排気速度）が小さいものであってもよい。即ち、この発明におけるエゼクタは、上述の如く真空ポンプの排気口付近を減圧することによって当該真空ポンプの駆動動力を低減する、といういわゆる補助ポンプとして機能する。従って、エゼクタは、真空ポンプほどの排気能力を必要とせず、当該補助ポンプとして必要かつ十分な排気能力を備えていれば足りる。そこで、かかる補助ポンプとして比較的に排気能力の小さいエゼクタを採用することで、真空装置全体のイニシャルコストをより低減することができる。また、エゼクタの排気能力が小さいほど、駆動ガスの消費量が少なくて済むので、その分、ランニングコストもより低減する。
【００１５】
そして、この発明における真空ポンプとしては、例えばスクリュー型のドライポンプが好適である。即ち、スクリュー型のドライポンプは、それ単体では、吸気圧力（吸気口側の圧力）が低くなるに連れて、つまり吸気口と排気口との間の圧力差が大きくなるに連れて、駆動動力が大きくなる、という特性を有する。かかるスクリュー型のドライポンプがこの発明の真空ポンプとして採用された場合も、上述の如く当該ドライポンプの排気口付近がエゼクタによって減圧される。従って、ドライポンプの吸気圧力が低下しても、吸気口と排気口との間の圧力差はそれ単体のときほど大きくならず、その分、当該ドライポンプの駆動動力が低減される。つまり、吸気圧力が低くなるに連れて駆動動力が大きくなるというスクリュー型のドライポンプが真空ポンプとして採用されたときに、エゼクタによる当該駆動動力の低減効果がより顕著に現れる。
【００１６】
また、言うまでもなく、この発明は、ガスパージ処理を必要とするガス、例えば腐食性ガスや可燃性ガス、或いは有害ガス等、を含む気体を排気する場合に、特に有効である。
【００１７】
そして、この発明における駆動ガスとしては、例えば窒素（Ｎ２）ガスが好適である。即ち、この発明のような真空装置が使用される場所、例えば工場等においては、概ね、窒素ガスの供給設備が整えられているので、比較的容易に当該窒素ガスを入手することができる。従って、かかる既存の設備から入手可能な窒素ガスを駆動ガスとして採用すれば、この発明をより簡単かつ安価に実現することができる。
【００１８】
また、駆動ガスとして、空気圧縮機によって圧縮された圧縮空気（圧縮乾燥空気）を採用してもよい。即ち、上述の工場等においては、窒素ガスの供給設備の他に、圧縮空気の供給設備も整えられているところが多い。従って、かかる圧縮空気をエゼクタの駆動ガスとして採用するのも、この発明を簡単かつ安価に実現する上で得策である。ただし、排気ガスが可燃性ガス（特に爆発性ガス）である場合には、当該駆動ガスとして、窒素ガス等の不活性ガスを用いるのが、望ましい。
【００１９】
さらに、例えば、この発明の真空装置全体を防爆仕様とするには、真空ポンプとして、防爆対応品（防爆検定に合格したいわゆる防爆検定品）を採用すればよい。即ち、この発明では、補助ポンプとしてのエゼクタは爆発要因を含んでいないため、言わばメインポンプとしての真空ポンプに防爆対応品を採用すれば、真空装置全体を防爆仕様とすることができる。これに対して、上述の従来技術において、装置全体を防爆仕様とするには、真空ポンプのみならず、補助ポンプをも防爆対応品とする必要があり、その分、装置全体の構成が複雑化しかつ高コスト化する。つまり、この発明によれば、防爆仕様の真空装置を、従来よりも簡単かつ安価に構成することができる。
【発明の効果】
【００２０】
この発明によれば、真空ポンプの駆動動力を低減するための補助ポンプとして、いわゆる噴射式ポンプであるエゼクタが使用される。従って、補助ポンプが機械式ポンプであることを前提とする上述の従来技術に比べて、当該補助ポンプのメンテナンス費用等を含むランニングコストを大幅に低減することができる。しかも、エゼクタを駆動させるための駆動ガスとして、パージ用ガスが使用され、このパージ用ガスを含むエゼクタからの吐出ガスによって、実際にガスパージ処理が行われる。これに対して、上述の従来技術において、ガスパージ処理を行うには、それ専用の設備が別途必要になる。即ち、この発明によれば、従来よりも簡単かつ安価な構成で真空ポンプの駆動電力を低減させることができ、しかも同時にガスパージ処理を実施することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
この発明の第１実施形態について、図１および図２を参照して説明する。
【００２２】
図１に示すように、この第１実施形態に係る真空装置１０は、スクリュー型のドライポンプ１２を備えている。このドライポンプ１２は、直流モータ１４によって互いに反対方向に回転する一対の単段ロータ１６を内蔵しており、このロータ１６の回転によって、吸気口１８から気体を吸引する。吸引された気体は、ロータ１６の先頭端１６ａから最終端（最終段または最終圧縮工程とも言う。）１６ｂに移送され、当該最終端１６ｂにおいて大気圧にまで圧縮される。そして、この圧縮された気体は、排気ポート２０を介して外部に排気される。なお、ロータ１６の歯形形状は任意であり、例えばリショルム形、角ねじ形および台形形のいずれであってもよい。
【００２３】
かかるドライポンプ１２の吸気口１８は、例えばこの第１実施形態の真空装置１０と共に表面処理装置を構成する図示しない真空槽の排気口に結合されている。一方、排気ポート２０には、主排気配管２２の一端が結合されており、当該主排気配管２２の他端は、例えば図示しない除害装置に結合されている。
【００２４】
さらに、主排気配管２２の途中には、当該主排気配管２２の一端（ドライポンプ１２側）から他端（除害装置側）に向かう方向を順方向として、逆止弁２４が設けられている。そしてさらに、この逆止弁２４と並列に、空気エゼクタ２６を有するバイパス配管２８が設けられている。
【００２５】
具体的には、バイパス配管２８は、エゼクタ２６と、このエゼクタ２６の吸込口２６ａに一端が結合された吸込側枝管３０と、当該エゼクタ２６の吐出口２６ｂに一端が結合された合流配管としての吐出側枝管３２と、を備えている。そして、吸込側枝管３０の他端は、主排気配管２２の逆止弁２４が設けられている位置よりも上流側、換言すれば当該逆止弁２４から主排気配管２２の一端（排気ポート１８との結合部）までの間の任意の位置に、結合されている。一方、吐出側枝管３２の他端は、主排気配管２２の逆止弁２４が設けられている位置よりも下流側、つまり当該逆止弁２４から主排気配管２２の他端（排出口）までの間の任意の位置に、結合されている。
【００２６】
また、エゼクタ２６は、これを駆動させるための駆動ガスが供給される供給口２６ｃを有している。そして、この供給口２６ｃは、図示しない窒素ガス配管に結合されている。なお、ここで言う窒素ガス配管とは、比較的に高圧（例えば１０６［Ｐａ］程度）の窒素ガスが流通している配管のことを言い、かかる窒素ガス配管は、この第１実施形態の真空装置１０が使用される場所、例えば工場等であれば、概ね配備されている。
【００２７】
このように構成された真空装置１０は、次のように動作する。
【００２８】
即ち、今、ドライポンプ１２が起動されると共に、エゼクタ２６に駆動ガスが供給されるとする。すると、ドライポンプ１２のロータ１６が回転し、吸気口１８を介して、真空槽内から気体が吸引される。吸引された気体は、上述の如くロータ１６の先頭端１６ａから最終端１６ｂに向かって移送され、当該最終端１６ｂにおいて大気圧にまで圧縮される。そして、圧縮された気体は、排気ポート２０を介して主排気配管２２に排出される。そして、この排出された気体、言わば排気ガスは、図１に点線の矢印５０で示すように、主排気配管２２を通り、さらに逆止弁２４を通って、除害装置へと送られる。
【００２９】
一方、エゼクタ２６に供給された駆動ガスは、当該エゼクタ２６の吐出口２６ｂから吐き出される。そして、このエゼクタ２６（吐出口２６ｂ）から吐き出されたガス、言わば吐出ガスは、図１に一点鎖線の矢印５２で示すように、吐出側枝管３２を通って、逆止弁２４の下流側で主排気配管２２に合流される。そして、この主排気配管２２に合流された吐出ガスは、当該主排気配管２２を流れる排気ガスと共に、除害装置へと送られる。
【００３０】
ここで、エゼクタ２６用の駆動ガスは、上述したように既設の窒素ガス配管から調達される。この窒素ガス配管を流れる窒素ガスの圧力は、上述の如く比較的に高い（１０６［Ｐａ］程度）ので、当該エゼクタ２６を駆動させるには十分である。ただし、このエゼクタ２６の排気能力は、ドライポンプ１２の排気能力に比べると大きくはない。このため、排気作業が開始（ドライポンプ１２が起動）されてから暫くの間、つまりドライポンプ１２から比較的に大量の排気ガスが排出されている間は、当該排気ガスの殆どは、主排気配管２２を流れ、エゼクタ２６（バイパス配管２８）側には流れない。換言すれば、エゼクタ２６は、それ本来の（ポンプとしての）機能を果たさない。しかしながら、エゼクタ２６は、バイパス配管２８に設けられているので、当該エゼクタ２６が、ドライポンプ１２による排気作用に対して、配管抵抗となることはない。また、このようにエゼクタ２６がポンプとして機能していない状況下にあっても、当該エゼクタ２６に供給された駆動ガスは、上述した要領で、当該エゼクタ２６から吐き出され、最終的に、主排気配管２２を流れる排気ガスに合流される。
【００３１】
そして、排気作業が進み、ドライポンプ１２から排出される排気ガスの量が比較的に少なくなると、詳しくはエゼクタ２６によって排気可能な程度になると、当該エゼクタ２６が自ずと有効化される。これによって、ドライポンプ１２から排出された排気ガスは、図１に二点差線の矢印５４で示すように、バイパス配管２８の吸込側枝管３０を通って、エゼクタ２６内（吸込口２６ａ）に吸い込まれる。そして、吸い込まれた排気ガスは、エゼクタ２６（供給口２６ｃ）に供給されている駆動ガスと共に、当該エゼクタ２６（吐出口２６ｂ）から吐き出される。そして、吐き出された吐出ガスは、上述と同様、最終的に、主排気配管２４を流れる排気ガスに合流される。
【００３２】
このようにエゼクタ２６が有効化されているときは、当該エゼクタ２６は、ドライポンプ１２の排気ポート２０から主排気配管２２の一部（逆止弁２４よりも上流側の部分）を介して逆止弁２４に至るまでの空間を、排気することになる。これによって、排気ポート２０を含む当該空間が減圧され、例えば８×１０３［Ｐａ］程度の真空になる。そして、このように排気ポート２０が真空になることによって、当該排気ポート２０と吸気口１８との間、言い換えればロータ１６の最終端１６ｂと先頭端１６ａとの間、の圧力差が小さくなる。この結果、ロータ１６に掛かる負荷が軽減され、ドライポンプ１２の駆動動力が低減される。
【００３３】
図２に、この第１実施形態の真空装置１０全体の動力特性を示す。また、参考用として、ドライポンプ１２が単体のときの動力特性をも併せて示す。
【００３４】
即ち、図２において、実線の曲線Ｘが、ドライポンプ１２単体の動力特性を示す。この曲線Ｘから分かるように、ドライポンプ１２単体では、吸気圧力が大気圧（約１０５［Ｐａ］）と略等しいときに、駆動動力が最小になる。そして、吸気圧力が低くなるに連れて（図２の横軸上で右側から左側に進むに連れて）、つまり排気作業が進むに連れて、駆動動力が増大する。さらに、吸気圧力が或る一定値（図２では約３×１０３［Ｐａ］と読み取られるが、この値はドライポンプ１２の排気能力によって異なる。）を下回ると、駆動動力は概ね飽和する。そして、到達圧力付近において、当該駆動動力は最大となる。
【００３５】
一方、かかるドライポンプ１２にエゼクタ２６が組み合わされた真空装置１０によれば、吸気圧力が大気圧（約１０５［Ｐａ］）と略等しいとき、つまり排気作業の開始直後は、エゼクタ２６がポンプとして機能していないので、ドライポンプ１２単体のときと同様、駆動動力は最小になる。そして、排気作業が進み、吸気圧力が低下する途中で、エゼクタ２６が有効化される。これによって、破線の曲線Ｙで示すように、駆動動力が増大から減少に転ずる。そして、吸気圧力が低下するに連れて、駆動動力はさらに減少し、到達圧力付近で、当該駆動動力は最小となる。つまり、吸気圧力が低下するに連れて駆動動力が増大するというスクリュー型のドライポンプ１２に対し、言わば補助ポンプとしてのエゼクタ２６が付加されることによって、当該駆動動力の増大が大幅に抑制される。換言すれば、スクリュー型のドライポンプ１２と補助ポンプとしてのエゼクタ２６とが組み合わされたこの第１実施形態の真空装置１０によれば、吸気圧力が比較的に高いときは、ドライポンプ１２自体の特性によって駆動動力が抑えられ、吸気圧力が低いときは、エゼクタ２６によって当該駆動動力が低減される、という相補関係が築かれる。
【００３６】
以上のように、この第１実施形態の真空装置１０によれば、スクリュー型のドライポンプ１２に補助ポンプとしてのエゼクタ２６が組み合わされることによって、当該ドライポンプ１２の駆動動力が大幅に低減される。また、噴射式ポンプであるエゼクタ２８は、機械式ポンプとは比較にならないほどの耐久性および信頼性を有するので、かかるエゼクタ２６を補助ポンプとして採用するこの第１実施形態によれば、機械式ポンプを補助ポンプとして採用する上述の従来技術に比べて、当該補助ポンプのメンテナンス費用等を含むランニングコストを大幅に低減することができる。しかも、エゼクタ２６用の駆動ガスとして、既設の窒素ガス配管から入手可能な窒素ガスを流用するので、当該駆動ガスを供給するための特別な設備を必要としない。
【００３７】
さらに、駆動ガスとしての窒素ガスは、エゼクタ２６から吐き出された後、主排気配管２２を流れる排気ガスに合流される。従って、例えば、排気ガスの中に腐食性ガスや可燃性ガス、或いは有害ガス等のガスパージ処理が必要とされるガスが含まれていても、これらのガスは当該窒素ガスによって必然的にパージ処理される。つまり、この第１実施形態によれば、排気処理と同時に、ガスパージ処理をも実施することができる。
【００３８】
なお、この第１実施形態において、エゼクタ２６用の駆動ガスとして、既設の窒素ガス配管から入手可能な窒素ガスを採用したが、これに限らない。例えば、当該窒素ガス配管からではなく、窒素ガスボンベ、或いは窒素ガス生成装置等から、直接、窒素ガスをエゼクタ２６に供給してもよい。また、窒素ガスに代えて、アルゴン（Ａｒ）ガスやヘリウム（Ｈｅ）ガス等の他の不活性ガスを、駆動ガスとして採用してもよい。
【００３９】
さらに、不活性ガスに代えて、空気圧縮機による圧縮空気を、エゼクタ２６用の駆動ガスとして採用してもよい。即ち、この第１実施形態の真空装置１０が使用される工場等では、窒素ガスの供給設備のみならず、かかる圧縮空気の供給設備も配備されているところが多いので、当該圧縮空気をエゼクタ２６用の駆動ガスとして採用するのも、この第１実施形態の真空装置１０を簡単かつ安価に実現する上で、得策である。
【００４０】
ただし、排気ガスが可燃性ガス（特に爆発性ガス）を含む場合には、エゼクタ２６用の駆動ガスとして、窒素ガスをはじめとする不活性ガスを採用するのが、望ましい。また、排気ガスを単に希釈化するのではなく、当該排気ガスを中和させるためのガスを、駆動ガスとして採用してもよい。そして、勿論、この第１実施形態の真空装置１０は、ガスパージ処理を必要としない用途にも、適用することができる。
【００４１】
なお、いずれのガスを駆動ガスとして採用する場合でも、その圧力は、少なくともエゼクタ２６を補助ポンプとして機能させ得る程度の圧力でなければならない。言い換えれば、駆動ガスの圧力は、エゼクタ２６を補助ポンプとして機能させるのに必要かつ十分な程度であればよい。また、上述したように、補助ポンプとしてのエゼクタ２６は、ドライポンプ１２ほどの排気能力を必要とせず、例えば当該ドライポンプ１２の数［％］〜十数［％］程度の排気能力を有していれば足りる。
【００４２】
さらに、上述したスクリュー型のドライポンプ１２に代えて、例えば多段ルーツ型ポンプや多段クロー型ポンプ等の他の容積移送型ポンプを用いてもよい。
【００４３】
また、主排気配管２２の他端に図示しない除害装置を結合する構成としたが、これに限らない。例えば、当該除害装置に代えて、触媒作用によって排気ガスを無害化するための触媒装置や、当該排気ガスに含まれる不純物を取り除くための集塵装置等の、各種処理装置を設けてもよい。そしてまた、これらの処理装置を設けずに、当該主排気配管２２の他端を大気に開放してもよい。この場合、主排気配管２２の長さ（バイパス配管２８（吐出側枝管３２）との接合部分から他端（排出口）までの長さ）が長いほど（数［ｍ］以上）、この第１実施形態によるガスパージ処理が効果的に作用する。
【００４４】
そしてさらに、この第１実施形態におけるドライポンプ１２は、直流モータ１４を駆動源とするものとしたが、交流モータを駆動源とするものであってもよい。
【００４５】
また、この第１実施形態では、真空ポンプ１２として防爆対応品を採用することによって、真空装置１０全体を防爆仕様とすることができる。即ち、補助ポンプとしてのエゼクタ２６は、爆発要因を含んでいないため、言わばメインポンプとしての真空ポンプに防爆対応品を採用することで、当該防爆仕様に対応することができる。これに対して、上述の従来技術では、防爆仕様に対応するには、真空ポンプのみならず、補助ポンプをも防爆対応品とする必要があり、その分、装置全体の構成が複雑化しかつ高コスト化する。つまり、この第１実施形態によれば、従来技術に比べて、簡単かつ安価に防爆仕様に対応することができる。
【００４６】
次に、この発明の第２実施形態について、図３を参照して説明する。
【００４７】
図３に示すように、この第２実施形態の真空装置１００は、上述した第１実施形態の真空装置１０の構成から逆止弁２４およびバイパス配管２８（エゼクタ２６を除く）を排除すると共に、エゼクタ２６の取り付け位置を変更したものである。これ以外の構成は、第１実施形態と同様であるので、これら同様な部分には第１実施形態と同一符号を付して、それらの詳細な説明を省略する。
【００４８】
この第２実施形態において、エゼクタ２６は、真空ポンプ１２のロータ１６の最終端１６ｂと主排気配管２２の途中との間に、設けられている。具体的には、エゼクタ２６の吸込口２６ａに、吸込側配管１０２の一端が結合されており、この吸込側配管１０２の他端は、ロータ１６の最終端１６ｂに挿入されている。そして、エゼクタ２６の吐出口２６ｂに、吐出側配管１０４の一端が結合されており、この吐出側配管１０４の他端は、主排気配管２２の途中の任意位置に結合されている。なお、エゼクタ２６の供給口２６は、第１実施形態と同様、図示しない窒素ガス配管に結合されている。
【００４９】
このように構成された第２実施形態の真空装置１００は、次のように動作する。
【００５０】
即ち、今、ドライポンプ１２が起動されると共に、エゼクタ２６に駆動ガスが供給されるとする。すると、ドライポンプ１２のロータ１６が回転し、吸気口１８を介して、真空槽内から気体が吸引される。吸引された気体は、上述と同じ要領で、ロータ１６の先頭端１６ａから最終端１６ｂに向かって移送され、当該最終端１６ｂにおいて大気圧にまで圧縮される。そして、圧縮された気体は、排気ポート２０を介して主排気配管２２に排出される。そして、この排出された気体、言わば排気ガスは、図３に点線の矢印１５０で示すように、主排気配管２２を通って、除害装置へと送られる。
【００５１】
一方、エゼクタ２６は、駆動ガスの供給によって、図３に一点鎖線の矢印１５２で示すように、ロータ１６の最終端１６ｂから排気ガスを吸い込む。そして、吸い込んだ排気ガスを、自身に供給された駆動ガスと共に、吐出口２６ｂから吐き出す。この吐き出された吐出ガスは、図３に二点鎖線の矢印１５４で示すように、吐出側配管１０４を通って、主排気配管２２に合流される。そして、この主排気配管２２に合流された吐出ガスは、当該主排気配管２２を流れる排気ガスと共に、除害装置へと送られる。
【００５２】
ここで、ロータ１６には、先頭端１６ａから最終端１６ｂに向かって圧力勾配が形成されており、当該最終端１６ｂ付近では、（本来）大気圧と略等しい圧力になる。ところが、この第２実施形態では、この最終端１６ｂがエゼクタ２６によって排気される。従って、最終端１６ｂは減圧され、例えば８×１０３［Ｐａ］程度の真空になる。そして、このように最終端１６ｂが真空になることで、当該最終端１６ｂと先頭端１６ａとの間の圧力差が小さくなり、この結果、ロータ１６に掛かる負荷が軽減され、ひいてはドライポンプ１２の駆動動力が低減される。
【００５３】
また、エゼクタ２６から吐き出された吐出ガスは、上述の如く主排気配管２２を流れる排気ガスに合流されるが、この吐出ガスには、駆動ガスとしての窒素ガスが含まれている。従って、第１実施形態と同様、当該窒素ガスによって必然的にガスパージ処理が行われる。
【００５４】
このように、第２実施形態の真空装置１００によっても、補助ポンプとしてのエゼクタ２６が付加されることによって、ドライポンプ１２の駆動動力が低減される。そして、当該補助ポンプとしてのエゼクタ２６は、機械式ポンプとは比較にならないほどの耐久性および信頼性を有するので、補助ポンプとして機械式ポンプを採用する上述の従来技術に比べて、当該補助ポンプのメンテナンス費用等を含むランニングコストを大幅に低減することができる。しかも、排気処理と同時に、ガスパージ処理をも実施することができる。このことは、腐食性ガスや可燃性ガス、或いは有害ガス等を排気するのに、極めて効果的である。
【００５５】
なお、この第２実施形態においては、エゼクタ２６によってロータ１６の最終端１６ｂが排気されるようにしたが、これに限らない。即ち、最終端１６ｂでなくとも、当該最終端１６ｂの近傍、例えばその１つ前の歯間（空間）１６ｃにおいても、大気圧と略等しい圧力状態にあるので、図３に破線１０６で示すように、当該１つ前の歯間１６ｃがエゼクタ２６によって排気されるようにしてもよい。
【００５６】
そして、この第２実施形態においても、第１実施形態と同様、例えば窒素ガスに代えて、アルゴンガスやヘリウムガス等の他の不活性ガスを、駆動ガスとして採用してもよいし、圧縮空気を当該駆動ガスとして採用してもよい。また、スクリュー型のドライポンプ１２に代えて、多段ルーツ型ポンプや多段クロー型ポンプ等の他の容積移送型ポンプを採用してもよい。さらに、真空ポンプ１２として防爆対応品を採用することで、真空装置１００全体を防爆仕様としてもよい。そして、勿論、この第２実施形態の真空装置１００もまた、ガスパージ処理を必要としない用途に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】この発明の第１実施形態の概略構成を示す図である。
【図２】同第１実施形態の動力特性を示すグラフである。
【図３】この発明の第２実施形態の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５８】
１０ 真空装置
１２ ドライポンプ
１６ ロータ
１８ 吸気口
２０ 排気ポート
２２ 主排気配管
２４ 逆止弁
２６ エゼクタ
２８ バイパス配管
３０ 吸込側枝管
３２ 吐出側枝管
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気口から吸引した気体を大気圧にまで圧縮して排気口から排出する機械式の真空ポンプと、
上記排気口に一端が結合され該排気口から排出された上記気体を他端に移送する排気配管と、
上記排気配管の上記一端から上記他端に向かう方向を順方向として該排気配管に設けられた逆止弁と、
上記排気配管の上記逆止弁よりも上流側に結合され駆動ガスの供給により該上流側から上記気体を吸い込み該駆動ガスと共に吐き出すエゼクタと、
上記エゼクタから吐き出された吐出ガスを上記排気配管の上記逆止弁よりも下流側に合流させる合流配管と、
を具備し、
上記駆動ガスとして上記気体にガスパージ処理を施すためのパージ用ガスを用いる、
真空装置。
【請求項２】
吸気口から吸引した気体を大気圧にまで圧縮して排気口から排出する機械式の真空ポンプと、
上記排気口に一端が結合され該排気口から排出された上記気体を他端に移送する排気配管と、
上記真空ポンプ内において上記気体の圧縮を受け持つ圧縮空間のうち上記大気圧と略等しい圧力状態にある所定空間に結合され駆動ガスの供給によって該所定空間から上記気体を吸い込み該駆動ガスと共に吐き出すエゼクタと、
上記エゼクタから吐き出された吐出ガスを上記排気配管に合流させる合流配管と、
を具備し、
上記駆動ガスとして上記気体にガスパージ処理を施すためのパージ用ガスを用いる、
真空装置。
【請求項３】
上記エゼクタは上記真空ポンプよりも排気能力が小さい、請求項１または２に記載の真空装置。
【請求項４】
上記真空ポンプはスクリュー型のドライポンプである、請求項１ないし３のいずれかに記載の真空装置。
【請求項５】
上記気体は上記ガスパージ処理を必要とするガスを含む、請求項１ないし４のいずれかに記載の真空装置。
【請求項６】
上記駆動ガスは窒素ガスである、請求項１ないし５のいずれかに記載の真空装置。
【請求項７】
上記駆動ガスは圧縮空気である、請求項１ないし５のいずれかに記載の真空装置。
【請求項８】
上記真空ポンプは防爆対応品である、請求項１ないし７のいずれかに記載の真空装置。
【請求項１】
吸気口から吸引した気体を大気圧にまで圧縮して排気口から排出する機械式の真空ポンプと、
上記排気口に一端が結合され該排気口から排出された上記気体を他端に移送する排気配管と、
上記排気配管の上記一端から上記他端に向かう方向を順方向として該排気配管に設けられた逆止弁と、
上記排気配管の上記逆止弁よりも上流側に結合され駆動ガスの供給により該上流側から上記気体を吸い込み該駆動ガスと共に吐き出すエゼクタと、
上記エゼクタから吐き出された吐出ガスを上記排気配管の上記逆止弁よりも下流側に合流させる合流配管と、
を具備し、
上記駆動ガスとして上記気体にガスパージ処理を施すためのパージ用ガスを用いる、
真空装置。
【請求項２】
吸気口から吸引した気体を大気圧にまで圧縮して排気口から排出する機械式の真空ポンプと、
上記排気口に一端が結合され該排気口から排出された上記気体を他端に移送する排気配管と、
上記真空ポンプ内において上記気体の圧縮を受け持つ圧縮空間のうち上記大気圧と略等しい圧力状態にある所定空間に結合され駆動ガスの供給によって該所定空間から上記気体を吸い込み該駆動ガスと共に吐き出すエゼクタと、
上記エゼクタから吐き出された吐出ガスを上記排気配管に合流させる合流配管と、
を具備し、
上記駆動ガスとして上記気体にガスパージ処理を施すためのパージ用ガスを用いる、
真空装置。
【請求項３】
上記エゼクタは上記真空ポンプよりも排気能力が小さい、請求項１または２に記載の真空装置。
【請求項４】
上記真空ポンプはスクリュー型のドライポンプである、請求項１ないし３のいずれかに記載の真空装置。
【請求項５】
上記気体は上記ガスパージ処理を必要とするガスを含む、請求項１ないし４のいずれかに記載の真空装置。
【請求項６】
上記駆動ガスは窒素ガスである、請求項１ないし５のいずれかに記載の真空装置。
【請求項７】
上記駆動ガスは圧縮空気である、請求項１ないし５のいずれかに記載の真空装置。
【請求項８】
上記真空ポンプは防爆対応品である、請求項１ないし７のいずれかに記載の真空装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００７−１００５６２（Ｐ２００７−１００５６２Ａ）
【公開日】平成１９年４月１９日（２００７．４．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２８９９１９（Ｐ２００５−２８９９１９）
【出願日】平成１７年１０月３日（２００５．１０．３）
【出願人】（０００１９２５６７）神港精機株式会社 (54)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年４月１９日（２００７．４．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１０月３日（２００５．１０．３）
【出願人】（０００１９２５６７）神港精機株式会社 (54)
【Ｆターム（参考）】
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