JP4839741B2

JP4839741B2 - 減圧装置

Info

Publication number: JP4839741B2
Application number: JP2005259950A
Authority: JP
Inventors: 孝志中山
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2005-09-07
Filing date: 2005-09-07
Publication date: 2011-12-21
Anticipated expiration: 2025-09-07
Also published as: JP2007069134A

Description

本発明は、減圧すべき対象の空間（減圧対象空間という）を所定の減圧度に減圧し、維持するための減圧装置に関する。

従来より、減圧対象空間を排気して所定の減圧度に減圧し、維持するための減圧装置が、乾燥、蒸発、脱気、真空包装、真空包装等の種々な分野で使用されている。一般に、減圧対象空間は密閉されており、減圧対象空間を所定の減圧度に減圧した後は、減圧維持のための排気量はさほど多くなくてよい。このため、減圧に用いる真空ポンプ等の排気装置は、通常、１台用いており、その排気装置を配管で減圧対象空間に接続している。

ところで、減圧対象空間には、密封を行うことができず、かなりの外気流入が避けられないものがある。このような減圧対象空間を減圧する場合、減圧度をあまり下げない場合でも（例えば、大気圧より１０Ｋｐａ程度しか減圧しない場合でも）、減圧のための大量の排気が必要となる。このため、１台の排気装置では、排気装置の排気能力を相当大きくしないと減圧対象空間を所定の減圧度に到達させることができないことがある。そこで、その場合には、図５に示すように、減圧対象空間１に、配管２、バルブ３、分岐配管４等を介して複数の排気装置５を並列に接続し、複数の排気装置５の並列運転によって排気能力を高めて対処している。なお、６は減圧対象空間１内の圧力を示す圧力計である。

ところが、このように複数の排気装置５を並列に接続して並列運転した場合、複数の排気装置５が互いに干渉しあって、各排気装置５の本来の性能が十分には発揮されず、排気装置の設置台数に見合う程には能力アップを図ることができず、効率が悪いという問題があった。また、排気装置５として、排気ブロワー、真空ポンプ、アスピレータ等が用いられているが、排気時に圧力変動（脈動）を生じるタイプの排気装置を用いた場合には、排気装置によって生じた圧力変動が減圧減圧対象空間１にも作用し、減圧対象空間１に悪影響を及ぼすことがあった。また、減圧対象空間１によっては、減圧対象空間１からの排気中に空気のみならず、水滴等の液体が混じることがあり、その場合、液体が排気装置に吸入され、トラブルを起こすこともあった。

本発明はかかる状況に鑑みてなされたもので、所定の減圧度への減圧にかなりの排気能力が要求される減圧対象空間を、複数の排気装置を用いて効率良く減圧することができ、且つ排気装置として圧力変動を生じるものを用いた場合においても減圧対象空間に圧力変動の影響を及ぼすことがほとんどなく減圧対象空間を所定の減圧度に維持しうる減圧装置を提供することを課題とする。また、本発明は、減圧対象空間からの排気中に液体が混入していた場合においても、その液体が排気装置に吸入されないようにした減圧装置を提供することも課題とする。

上記課題を解決すべくなされた本願請求項１に係る発明は、所定の減圧度に減圧して維持すべき減圧対象空間に配管を介して接続されたバッファタンクであって、該バッファタンクに設けられている流入口と流出口の間に、前記減圧対象空間から吸入した排気が衝突することで該排気から液体を分離する遮蔽板を備えたバッファタンクと、該バッファタンクに、それぞれ専用の配管を介して接続され、並列運転を行う複数の排気装置を有する減圧装置を要旨とする。

また、請求項２に係る発明は、上記した請求項１に係る発明において、前記バッファタンクの底部に、該バッファタンクで分離した液体をバッファタンク内を減圧した状態で系外に自動排出可能なドレン排出装置を接続しておき、そのドレン排出装置を、前記バッファタンクの底部に連結されたドレンタンクと、該ドレンタンクに接続され、該ドレンタンク内の液面を一定に保つように、該ドレンタンクに流れ込んだ液体を系外に排出するＳ字配管を有する構成としたものである。

本発明の減圧装置は、減圧対象空間に対して、バッファタンクを介して排気装置を接続する構成としたことで、排気装置として排気時に圧力変動（脈動）を生じるタイプのもの、例えば、ダイアフラムポンプ等の容積型の排気装置を用いた場合にも、その排気装置で生じる圧力変動がバッファタンクで解消されるため、減圧対象空間にまで作用せず、従って、減圧対象空間には圧力変動が生じることがない。また、複数の排気装置を、それぞれ専用の配管を介してバッファタンクに接続しているため、複数の排気装置が互いに干渉しあうことがなく、このため、各排気装置の排気能力をそのまま発揮させることができ、従って、複数の排気装置によって効率良く減圧対象空間を減圧し、所定の減圧度に維持することができる。更に、バッファタンクに排気から液体を分離するための遮蔽板を設けているので、減圧対象空間からの排気に液体が混入していても、その液体はバッファタンクで分離され、排気装置に吸入されることはなくなる。このため、排気装置に液体が吸入されて排気装置を損傷させるといったトラブルを回避できる。

ここで、バッファタンクの底部に、該バッファタンクで分離した液体をバッファタンク内を減圧した状態で系外に自動排出可能なドレン排出装置であって、前記バッファタンクの底部に連結されたドレンタンクと、該ドレンタンクに接続され、該ドレンタンク内の液面を一定に保つように、該ドレンタンクに流れ込んだ液体を系外に排出するＳ字配管を有する構成のドレン排出装置を接続しておくと、減圧装置の運転を継続した状態で、且つドレンタンク内の液面を一定に保った状態で、バッファタンク内で分離した液体を系外に自動排出でき、バッファタンク内の液体排出のために装置の運転を一時的に停止する必要がなく、従って、長期間に渡って連続運転することが可能となる。

図１は本発明の好適な実施の形態に係る減圧装置を概略的に示すフローチャート、図２はその減圧装置に用いているバッファタンクの概略断面図、図３はバッファタンク底部に接続しているドレン排出手段の概略断面図であり、従来装置と同一部品には同一符号を付している。図１〜図３において、全体を参照符号１１で示す減圧装置は、減圧対象空間１を所定の減圧度に減圧、維持するためのものであり、減圧対象空間１に接続された配管２及びバルブ３と、その配管２に接続されたバッファタンク１２と、そのバッファタンク１２に、それぞれ専用の配管１３を介して接続された複数の排気装置５と、バッファタンク１２の底部に接続されたドレン排出装置１４等を備えている。

バッファタンク１２は、排気装置５による排気時に生じる圧力変動（脈動）を吸収するためのものであり、複数の排気装置５の並列運転中においても排気装置５によって生じた圧力変動が減圧対象空間１にあまり影響しないようにタンク容量を定めている。更に、このバッファタンク１２は、減圧対象空間１から吸入した排気から、その排気中に含まれている水滴等の液体を分離する気液分離機能も備えた構造としている。具体的には、バッファタンク１２内には、流入口１２ａと流出口１２ｂの間に遮蔽板１６が設けられており、吸入された気流がその遮蔽板１６に衝突することで液体が気流から分離されるようになっている。

バッファタンク１２の底部に接続されたドレン排出装置１４は、バッファタンク１２で分離された液体をバッファタンク内を減圧した状態で系外に自動排出可能なものであり、配管１８及びバルブ１９を介して接続された、インジケータ２０ａ付のドレンタンク２０と、そのドレンタンク２０の底部に接続されたＳ字配管２１と、その先端に設けられたバルブ２２等を備えている。ここで、Ｓ字配管２１の頂部の位置は、ドレンタンク２０内に収容する液体２４の液面２４ａを所定の高さＨとした時に、Ｓ字配管２１の頂部における液面２４ｂとの間に、バッファタンク１２内の圧力と大気圧との差に相当する液面差ｈが形成されるように設定されている。これにより、ドレンタンク２０にバッファタンク１２内の圧力が作用している状態で、ドレンタンク２０内にバッファタンク１２から液体が流れ込み、液面２０ａが所定の高さＨを越えると液体は自動的にＳ字配管２１から自動的に流出し、ドレンタンク２０内の液面２０ａは常に高さＨに維持されることとなる。

複数の排気装置５は、それぞれ専用の配管１３を介してバッファタンク１２に接続されている。このように各排気装置５を直接、容量の大きいバッファタンク１２に接続することで、複数の排気装置５の相互の干渉を回避し、各排気装置５の排気能力を十分に発揮させることができる。ここで排気装置５としては、排気ブロワー、真空ポンプ、アスピレータ等、任意のものを用いることができ、また真空ポンプとしては、ダイアフラムポンプなどの、排気時に圧力変動（脈動）を生じる容積型のものを用いても、その排気能力を十分に発揮させることができる。また、複数の排気装置５は、相互に干渉することがないので、同一仕様の排気装置５を用いる場合に限定されず、排気能力の異なるものや、構造の異なるものを組み合わせて用いることもできる。なお、複数の排気装置５をバッファタンク１２に接続するには、図４に示すように、複数の排気装置５を分岐配管２６を介して接続することも考えられるが、分岐配管２６を用いると、隣接した排気装置５が互いに干渉して能力を十分に発揮できず、特に、隣接した排気装置５の排気容量が異なる場合や排気装置５の排気時に圧力変動を伴う場合には、隣接した排気装置５同士の干渉が大きく生じることが判明した。そこで、この現象を避けるため、図１に示すように、各排気装置５を専用の配管１３を用いてバッファタンク１２に直接接続する構成としている。

上記構成の減圧装置１１では、複数の排気装置５を並列運転することで、バッファタンク１２を介して減圧対象空間１を排気して減圧することができ、その際、複数の排気装置５が相互に干渉せず、それぞれの排気能力を十分に発揮できるので、外気の侵入の多い減圧対象空間１に対しても大量の排気を行って減圧することができる。この際、バッファタンク１２が排気装置５によって生じる脈動などの圧力変動を吸収するので、減圧対象空間１を圧力変動の無い一定の減圧度に維持することができる。また、減圧対象空間１からの排気中に水滴などの液体が混じることがあるが、その液体は排気がバッファタンク１２を通過する際に気流から分離されるため、液体が排気装置５に流入してトラブルを起こすということはない。

バッファタンク１２で分離された液体は、ドレンタンク２０に流下し、系外に排出される。ここで、減圧装置１１の運転開始時には、Ｓ字配管２１の先端のバルブ２２は閉じておき、Ｓ字配管２１及びドレンタンク２０を通って外気がバッファタンク１２内に流入しないようにしておくが、バッファタンク１２から流下する液体がドレンタンク２０に溜まり、ドレンタンク２０及びＳ字配管２１内に溜まった液体の深さがバッファタンク１２内の減圧に対抗できる深さ以上となった後の適当な時点でバルブ２２を開く。この時、図３に示すように、ドレンタンク２０及びＳ字配管２１内に溜まった液体の液面は破線２４ｃ、２４ｄで示す位置となって、液面差ｈがバッファタンク１２からの減圧に対抗するので外気が侵入することはない。その後、バッファタンク１２からの液体の流下に伴って液面が徐々に上昇し、ドレンタンク２０の液面２０ａが所定の高さＨに達するとＳ字配管２１側の液面２４ｂは配管頂部に達し、その後のドレンタンク２０への液体流入に伴い、液体がＳ字配管２１を通って自動的に流出し、ドレンタンク２０内の液面２０ａは常に高さＨに維持される。かくして、バッファタンク１２で分離した液体を系外に自動排出しながら、減圧装置１１を連続運転することができ、減圧対象空間１を長期間に渡って所定の減圧度に維持することができる。上記した減圧装置１１の使用対象は、特に限定するものではないが、減圧度は、大気圧より１０Ｋｐａ程度以下というような低い値でよいが、その減圧度を達成するためには大量の排気を必要とし、しかもその排気中に水滴などの液体分が混入するような特性の空間の減圧に使用することが好ましい。

図１に示す減圧装置１１による効果を確認するため、外気の侵入口を形成した減圧対象空間１を準備し、それに、図１に示すように、バッファタンク１２、ドレン排出装置１４、複数の（テストでは２台の）排気装置５及び専用配管１３を備えた減圧装置１１を接続し、減圧テストを行った。ここで用いた排気装置５は、ダイアフラムポンプである。また、排気中に液体を混入させるため、減圧対象空間１に噴霧ノズルによって少量の水を吹き込んだ。この減圧装置１１の２台の排気装置５を並列運転して減圧対象空間１を減圧する減圧テストを行い（実施例１）、その時の減圧対象空間１の減圧度及び圧力変動を測定し、また、排気からの液体分離状況を観察した。その結果を表１に示す。

また、比較のため、実施例１と同じ減圧対象空間１、バッファタンク１２、ドレン排出装置１４及び２台の排気装置５を用いて、図４に示す構成の減圧装置を作成し、１台の排気装置５のみを運転して減圧減圧対象空間１を減圧する減圧テスト（比較例１）、及び、２台の排気装置５を並列運転した減圧テスト（比較例２）を行った。更に、実施例１と同じ減圧対象空間１及び２台の排気装置５を用いて、図５に示す従来の減圧装置を構成し、１台の排気装置５のみを運転した減圧テスト（比較例３）、２台の排気装置５を並列運転した減圧テスト（比較例４）も行った。これらの減圧テストの結果も表１に示す。

表１の結果から分かるように、排気装置５を分岐配管２６を介してバッファタンク１２に接続した場合（比較例１、２）、１台の排気装置５の運転時に比べて、２台の排気装置５を並列運転することで排気能力を高くすることは可能であるが、その高くなる程度はさほど大きくなく、２台並列運転の効率が悪い。これに対し、２台の排気装置５をそれぞれ専用配管１３を用いてバッファタンク１２に接続した実施例１では、２台の排気装置５による排気能力がかなり大きくなっていて減圧度を大きくできた。更に、バッファタンク１２の設置により減圧対象空間には圧力変動がほとんど生じなかった。また、邪魔板１６を有するバッファタンク１２によって、良好な気液分離を行うこともできた。一方、バッファタンクを用いない比較例３、４では、バッファタンクを用いた比較例１、２よりは排気能力が高く、到達真空度が高くなるが、やはり２台を並列運転した際の能力増加の程度はさほど大きくなく、実施例１の到達減圧度を得ることはできなかった。更に、比較例３、４ではバッファタンクを用いないので、排気装置５の圧力変動が減圧対象空間１に影響し、減圧対象空間１にもかなりの圧力変動が生じていた。かくして、これらの減圧テストにより、本発明の実施例による効果を確認できた。

以上に本発明の好適な実施の形態及び実施例を説明したが、本発明はこれらの実施の形態や実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載範囲内で適宜変更可能であることは言うまでもない。

本発明の好適な実施の形態に係る減圧装置を概略的に示すフローチャート図１に示す減圧装置のバッファタンクの概略断面図図１に示す減圧装置のドレン排出装置の概略断面図排気装置のバッファタンクに対する接続経路を図１の装置とは変更した構造の減圧装置を概略的に示すフローチャート従来の減圧装置を概略的に示すフローチャート

符号の説明

１減圧対象空間
２配管
３バルブ
４分岐配管
５排気装置
６圧力計
１１減圧装置
１２バッファタンク
１３配管
１４ドレン排出装置
１６遮蔽板
１８配管
１９バルブ
２０ドレンタンク
２１Ｓ字配管
２２バルブ
２６分岐配管

Claims

所定の減圧度に減圧して維持すべき減圧対象空間に配管を介して接続されたバッファタンクであって、該バッファタンクに設けられている流入口と流出口の間に、前記減圧対象空間から吸入した排気が衝突することで該排気から液体を分離する遮蔽板を備えたバッファタンクと、該バッファタンクに、それぞれ専用の配管を介して接続された、並列運転を行う複数の排気装置を有する減圧装置。
前記バッファタンクの底部には、該バッファタンクで分離した液体をバッファタンク内を減圧した状態で系外に自動排出可能なドレン排出装置が接続されており、該ドレン排出装置は、前記バッファタンクの底部に連結されたドレンタンクと、該ドレンタンクに接続され、該ドレンタンク内の液面を一定に保つように、該ドレンタンクに流れ込んだ液体を系外に排出するＳ字配管を有することを特徴とする請求項１記載の減圧装置。