(57)【要約】【課題】排出ガスの気流振動を抑制するのに適した二連型真空ポンプ装置、これを含むガス精製システム、及び真空ポンプ排出ガス気流振動を抑制するための装置と方法を提供する。【解決手段】二連型真空ポンプ装置Ｙ２は、容積式の真空ポンプ４０Ａ，４０Ｂ及びライン５２，６０を備える。各真空ポンプは吸気口４１と排気口４２を有する。ライン５２は、真空ポンプ４０Ａの排気口４２と真空ポンプ４０Ｂの吸気口４１を連結する。ライン６０は、連結ライン５２に接続された端部Ｅ６と端部Ｅ７とを有し、バッファー管Ｚ１および当該管Ｚ１と端部Ｅ７との間に位置する開閉弁６１を含む。バッファー管Ｚ１は、開閉弁６１が開状態である場合において、真空ポンプ４０Ａの排気口４２からの排出ガス量が真空ポンプ４０Ｂの吸気容量を超えているときに管Ｚ１を通過するガスの管内最小滞留時間が０.１５秒以上となるように、構成されている。【選択図】図１
2011132854.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気口および排気口を有する容積式の第１真空ポンプと、
吸気口および排気口を有する第２真空ポンプと、
前記第１真空ポンプの前記排気口および前記第２真空ポンプの前記吸気口の間を連結する連結ラインと、
前記連結ラインに接続された第１端部およびガス導出用の第２端部を有するバイパスラインと、を備え、
前記バイパスラインは、バッファー管、および、当該バッファー管と前記第２端部の間に位置する開閉弁を含み、
前記バッファー管は、前記開閉弁が開状態である場合において、前記第１真空ポンプの前記排気口からの排出ガス量が前記第２真空ポンプの吸気容量を超えているときに当該バッファー管を通過するガスのバッファー管内最小滞留時間が０.１５秒以上となるように、構成されている、二連型真空ポンプ装置。
【請求項２】
前記開閉弁は、前記第１真空ポンプの前記排気口からの排出ガス量が前記第２真空ポンプの吸気容量に一致したときに開状態から閉状態へと切替え可能に構成されている、請求項１に記載の二連型真空ポンプ装置。
【請求項３】
前記バッファー管は、その内部を通過するガスの流路を局所的に狭めるための絞り部を有し、当該絞り部の開口率は２０〜４６％である、請求項１または２に記載の二連型真空ポンプ装置。
【請求項４】
前記バッファー管は、その内部を通過するガスの流路を局所的に狭めるための複数の絞り部を有し、当該複数の絞り部は、前記流路にて最も上流側に位置する第１の絞り部と最も下流側に位置する第２の絞り部とを含み、前記バッファー管をガスが通過する場合における前記第１の絞り部よりも上流側と前記第２の絞り部よりも下流側との差圧が、前記バッファー管が開口率２０〜４６％の一個の絞り部を有して当該バッファー管をガスが通過する場合の当該一個の絞り部を基準とする上流側と下流側の差圧に等しくなるように、構成されている、請求項１または２に記載の二連型真空ポンプ装置。
【請求項５】
前記絞り部は、開口を有するオリフィス板、またはバッフル板である、請求項３または４に記載の二連型真空ポンプ装置。
【請求項６】
前記絞り部は、開口を有するオリフィス板であり、前記開口は、前記バッファー管の内壁面と面一の縁端を有する、請求項３または４に記載の二連型真空ポンプ装置。
【請求項７】
前記バッファー管は、前記開閉弁が開状態である場合において、前記第１真空ポンプの前記排気口からの排出ガス量が前記第２真空ポンプの吸気容量を超えているときに当該バッファー管を通過するガスのバッファー管内最大流速が６〜１２ｍ／秒となるように、構成されている、請求項１から６のいずれか一つに記載の二連型真空ポンプ装置。
【請求項８】
前記バッファー管は、前記バイパスラインにおける前記第１端部の側の第１端壁と、前記第２端部の側の第２端壁と、当該第１および第２端壁の間を延びる周壁とを有し、前記バイパスラインは、前記周壁における前記第１端壁側の箇所にて前記バッファー管に接続された、当該バッファー管にガスを導入するための接続管部を有し、当該接続管部は、前記周壁の延び方向に交差する方向に延びる、請求項１から７のいずれか一つに記載の二連型真空ポンプ装置。
【請求項９】
前記バッファー管は、前記バイパスラインにおける前記第１端部の側の第１端壁と、前記第２端部の側の第２端壁と、当該第１および第２端壁の間を延びる周壁とを有し、前記バイパスラインは、前記第１端壁にて前記バッファー管に接続された、当該バッファー管にガスを導入するための接続管部を有し、当該接続管部は、前記バッファー管に導入される前のガスの流れを曲げるための屈曲構造を有する、請求項１から７のいずれか一つに記載の二連型真空ポンプ装置。
【請求項１０】
前記第１および第２真空ポンプは、それぞれ、ケーシングと当該ケーシング内のロータとを有するルーツポンプであり、単一のモータによって前記第１真空ポンプの前記ロータと前記第２真空ポンプの前記ロータとが連動して回転駆動されるように構成されている、請求項１から９のいずれか一つに記載の二連型真空ポンプ装置。
【請求項１１】
圧力変動吸着法を利用してガスを精製するための、吸着剤が内部に充填された吸着塔と、
前記吸着塔の内部を減圧するための、請求項１から１０のいずれか一つに記載の二連型真空ポンプ装置と、を備えるガス精製システム。
【請求項１２】
吸気口および排気口を有する容積式の第１真空ポンプと、吸気口および排気口を有する第２真空ポンプと、前記第１真空ポンプの前記排気口および前記第２真空ポンプの前記吸気口の間を連結する連結ラインと、前記連結ラインに接続された第１端部およびガス導出用の第２端部を有して開閉弁を含むバイパスラインと、を備える装置の前記バイパスライン内に設けるための真空ポンプ排ガス振動抑制装置であって、
前記バイパスラインにおける前記第１端部と前記開閉弁の間に設けるためのバッファー管を備え、
前記バッファー管は、前記開閉弁が開状態である場合において、前記第１真空ポンプの前記排気口からの排出ガス量が前記第２真空ポンプの吸気容量を超えているときに当該バッファー管を通過するガスのバッファー管内最小滞留時間が０.１５秒以上となるように、構成されている、真空ポンプ排ガス振動抑制装置。
【請求項１３】
前記バッファー管は、前記開閉弁が開状態である場合において、前記第１真空ポンプの前記排気口からの排出ガス量が前記第２真空ポンプの吸気容量を超えているときに当該バッファー管を通過するガスのバッファー管内最大流速が６〜１２ｍ／秒となるように、構成されている、請求項１２に記載の真空ポンプ排ガス振動抑制装置。
【請求項１４】
前記バッファー管は、その内部を通過するガスの流路を局所的に狭めるための絞り部を有し、当該絞り部の開口率は２０〜４６％である、請求項１２または１３に記載の真空ポンプ排ガス振動抑制装置。
【請求項１５】
容積式真空ポンプの排気口と連結されることとなるガス入口とガス出口とを有してガスの通過を許容するバッファー管を備え、
前記バッファー管は、その内部を通過するガスの流路を局所的に狭めるための絞り部を有し、当該絞り部の開口率は２０〜４６％である、真空ポンプ排ガス振動抑制装置。
【請求項１６】
前記絞り部は、開口を有するオリフィス板、またはバッフル板である、請求項１４または１５に記載の真空ポンプ排ガス振動抑制装置。
【請求項１７】
前記絞り部は、開口を有するオリフィス板であり、前記開口は、前記バッファー管の内壁面と面一の縁端を有する、請求項１４または１５に記載の真空ポンプ排ガス振動抑制装置。
【請求項１８】
吸気口および排気口を有する容積式の第１真空ポンプと、吸気口および排気口を有する第２真空ポンプと、前記第１真空ポンプの前記排気口および前記第２真空ポンプの前記吸気口の間を連結する連結ラインと、前記連結ラインに接続された第１端部およびガス導出用の第２端部を有して開閉弁を含むバイパスラインと、を備える装置の前記バイパスライン内の前記第１端部と前記開閉弁の間にバッファー管を設け、
前記開閉弁が開状態である場合において、前記第１真空ポンプの前記排気口からの排出ガス量が前記第２真空ポンプの吸気容量を超えているときに前記バッファー管を通過するガスのバッファー管内最小滞留時間を０.１５秒以上にさせる、真空ポンプ排ガス振動抑制方法。
【請求項１９】
前記第１真空ポンプの前記排気口からの排出ガス量が前記第２真空ポンプの吸気容量に一致したときに前記開閉弁を開状態から閉状態へと変化させる、請求項１８に記載の真空ポンプ排ガス振動抑制方法。
【請求項２０】
前記開閉弁が開状態である場合において、前記第１真空ポンプの前記排気口からの排出ガス量が前記第２真空ポンプの吸気容量を超えているときに前記バッファー管を通過するガスのバッファー管内最大流速を６〜１２ｍ／秒にさせる、請求項１８または１９に記載の真空ポンプ排ガス振動抑制方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二連の真空ポンプを含む装置、真空ポンプ装置を構成要素として含むガス精製システム、および、真空ポンプから排出されるガスに対処する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
容積式の真空ポンプが、様々な用途で使用されている。例えば、ガス精製方法としての圧力変動吸着法（ＰＳＡ法）を実行するうえで、容積式の真空ポンプが使用される場合がある。
【０００３】
ＰＳＡ法では、例えば、不純物を吸着するための吸着剤が充填された吸着塔が使用される。そのような吸着塔を使用して行われるＰＳＡ法によるガスの精製においては、吸着塔にて、例えば次のような吸着工程および減圧再生工程を含むサイクルが繰り返される。吸着工程では、塔内が相対的に高圧な状態にある吸着塔に対して混合ガスたる原料ガスが導入されて、当該原料ガス中の不純物が吸着剤に吸着されつつ、当該吸着塔から非吸着ガスが導出される。この非吸着ガスは、目的ガスが富化されたガスであり、精製ガスとして取得される。減圧再生工程では、塔内が減圧されて相対的に低圧化されつつ、吸着剤から不純物が脱着され、この不純物を含む脱着ガスが塔外へ導出される。この減圧再生工程にて吸着塔内を減圧するために、容積式真空ポンプが使用される場合があるのである。このような容積式真空ポンプについては、例えば下記の特許文献１，２に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２９６０３４号公報
【特許文献２】特開２００６−２７２３２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
容積式真空ポンプから排出されるガスにおいては、比較的に大きな気流振動が生じる。容積式真空ポンプの排気口が所定のラインと連結されている場合には、容積式真空ポンプからの排出ガスの気流振動（排ガス振動）に起因して、当該ラインの一部を構成する要素ないし部材（例えば、開閉弁のシャフト）の機械的強度の劣化が促進されることがある。気流振動を伴ってライン内を流れるガスに曝され続ける、ライン内の部材は、当該ガスから振動エネルギーを付与され続けて不当に振動し続けるからである。当該部材の当該振動は、部材構成材料組織の局所的破壊を誘発し、ひいては、当該部材の機械的強度の劣化を促進することがあるのである。また、容積式真空ポンプは、いわゆるシール水がポンプ機構内に供給されつつ稼動される場合がある。この場合、容積式真空ポンプの排気口からは、シール水に由来する微小水滴がガスとともに振動して排出されて、当該微小水滴の振動が実質的に排ガス振動に含まれることとなる。そして、この場合、当該微小水滴もライン内の部材に対して振動エネルギーを付与し続けるので、部材の機械的強度の劣化の促進は顕著となる傾向がある。
【０００６】
本発明は、排出ガスの気流振動を抑制するのに適した二連型真空ポンプ装置、そのような二連型真空ポンプ装置を含むガス精製システム、並びに、真空ポンプから排出されるガスの気流振動を抑制するための装置および方法を、提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の側面によると、二連型真空ポンプ装置が提供される。この二連型真空ポンプ装置は、容積式の第１真空ポンプと、第２真空ポンプと、連結ラインと、バイパスラインとを備える。第２真空ポンプは、容積式真空ポンプであってもよい。第１および第２真空ポンプのそれぞれは、吸気口および排気口を有する。連結ラインは、第１真空ポンプの排気口および第２真空ポンプの吸気口の間を連結する。すなわち、第１および第２真空ポンプは直列に配されている。バイパスラインは、連結ラインに接続された第１端部およびガス導出用の第２端部を有する。また、バイパスラインは、バッファー管、および、当該バッファー管と第２端部の間に位置する開閉弁を含む。バッファー管は、バイパスラインの開閉弁が開状態である場合において、第１真空ポンプの排気口からの排出ガス量（単位時間あたりに実際に排出されるガスの標準状態換算ガス量）が第２真空ポンプの吸気容量（単位時間あたりに性能上吸気し得るガス量の標準状態換算ガス量）を超えているときに当該バッファー管を通過するガスのバッファー管内最小滞留時間が０.１５秒以上となるように、構成されている。
【０００８】
本二連型真空ポンプ装置の使用に際しては、第１真空ポンプの吸気口は、例えば所定のラインを介して、大気圧より低い所定圧力まで内部を減圧することが必要な容器（減圧対象容器）に連結される。そのような減圧対象容器としては、例えば、ＰＳＡ法を実行するための吸着塔や、半導体製造装置の真空チャンバなどが挙げられる。また、本ポンプ装置の稼動時には、連結ラインを介して直列に接続された第１および第２真空ポンプが稼動される。第１真空ポンプないしその排気口からの排出ガス量のうち、第２真空ポンプの吸気容量を超える流量のガスは、第２真空ポンプにとっての過剰ガスである。本ポンプ装置の稼動時においては、例えば、第１真空ポンプからの排出ガス量が第２真空ポンプの吸気容量を超えているとき（即ち、過剰ガスのあるとき）には、バイパスラインの開閉弁を開状態として、過剰ガスが連結ラインからバイパスラインに流入するように本装置のガス流れを制御し、また、第１真空ポンプからの排出ガス量が第２真空ポンプの吸気容量を超えていないとき（過剰ガスのないとき）には、バイパスラインの開閉弁を閉状態として両真空ポンプを完全直列状態とする。過剰ガスが生じている状態にあっては、当該過剰ガスは、連結ラインからバイパスラインに流入した後、バイパスライン内において、バッファー管を通過し、続いて開閉弁を通過し、その後に第２端部から導出される。バイパスラインの第２端部は、例えば、直接的または間接的に消音器に連結されている（この場合、バイパスラインを通過したガスは当該消音器を介してシステム外に排気される）。これとともに、第２真空ポンプの排気口からも所定量のガスが導出される。第２真空ポンプの排気口も、例えば、直接的または間接的に消音器に接続されている（この場合、第２真空ポンプを通過したガスは当該消音器を介してシステム外に排気される）。一方、過剰ガスが生じていない状態にあっては、完全直列状態にある第１および第２真空ポンプが協働して減圧対象容器の内部を減圧し、第２真空ポンプから所定量のガスが導出される。このとき、バイパスラインの開閉弁は閉状態にあるため、バイパスラインを通過するガスはない。
【０００９】
本ポンプ装置において、第１真空ポンプからの排出ガス量は、減圧対象容器と連結されている第１真空ポンプの吸気口の側の圧力（即ち、本ポンプ装置の入口圧力）に応じて変化するところ、吸気口側圧力が小さいほど前記の排出ガス量は小さい。このような特性を有する排出ガス量が最大値をとるのは、減圧開始時（本ポンプ装置が減圧対象容器に減圧作用を及ぼし始めて第１真空ポンプからガスが排出され始める時）である。したがって、前記の過剰ガスが生じている状態にあっては、過剰ガスの量（流量）が最大値をとるのも減圧開始時であり、過剰ガスが連結ラインからバイパスラインに流入する速度は、この減圧開始時に最大となる（過剰ガスが生じているときにはバイパスラインの開閉弁は開状態にある）。そして、バイパスライン内にてバッファー管を通過する過剰ガスがバッファー管内に滞留する期間ないし時間については、連結ラインからバイパスラインに流入する速度が最大となる減圧開始時過剰ガスがバッファー管を通過するときに最も短い。減圧開始時過剰ガスがバッファー管を通過するときに当該バッファー管内に滞留する当該時間を、バッファー管内最小滞留時間とする。本発明においては、このバッファー管内最小滞留時間が０.１５秒以上となるように、バッファー管は構成されているのである。
【００１０】
第１真空ポンプから排出されるガスにおいては比較的に大きな気流振動が生じるところ、過剰ガスが生じている状態にあっては、連結ラインからバイパスラインに流入する過剰ガスにも比較的に大きな気流振動が生じている（過剰ガスが生じているときにはバイパスラインの開閉弁は開状態にある）。本二連型真空ポンプ装置のバイパスラインからバッファー管を除いた構成を有するポンプ装置（関連ポンプ装置）では、そのような過剰ガスの気流振動に起因して、当該バイパスラインの一部を構成する要素ないし部材（特に、開閉弁のシャフト）の機械的強度の劣化が促進される。関連ポンプ装置の第１真空ポンプのポンプ機構内にシール水を供給しつつ当該関連ポンプ装置を稼動する場合には、当該機械的強度の劣化の促進は顕著となる傾向がある。当該関連ポンプ装置においては、過剰ガスの以上のような気流振動に起因する部材振動（例えば、開閉弁のシャフトの振動）の程度は、振動加速度で約１３Ｇ以上に達することがある。これに対し、当該関連ポンプ装置のバイパスラインにバッファー管を設け且つ当該バッファー管について前記バッファー管内最小滞留時間が０.１５秒以上となるように設計することにより、当該バッファー管にて過剰ガスの気流振動を効率よく減衰させて、当該バッファー管より下流に位置する部材の機械的強度の劣化を充分に抑制できることを、本発明者らは見出した。本発明は、このような技術的知見に基づくものである。
【００１１】
本発明の第１の側面において、好ましくは、開閉弁は、第１真空ポンプの排気口からの排出ガス量が第２真空ポンプの吸気容量に一致したときに開状態から閉状態へと切替え可能に構成されている。このような構成は、二連型真空ポンプ装置を効率よく稼動させるのに資する。開閉弁は、開閉状態を自動制御可能な開閉切替え弁であってもよいし、逆止弁であってもよい。
【００１２】
本発明の第１の側面における好ましい実施の形態では、バッファー管は、その内部を通過するガスの流路を局所的に狭めるための絞り部を有し、当該絞り部の開口率は２０〜４６％である。本発明において、絞り部の開口率とは、バッファー管の延び方向に直交する断面にて、絞り部によってガス流路が狭められていない場合のガス流路面積に対する、絞り部の存在する結果として狭められたガス流路面積の比率である。バッファー管が開口率２０〜４６％の絞り部を内部に有するという構成は、バッファー管を通過する過剰ガスの気流振動を効率よく減衰させるのに資する。
【００１３】
本発明の第１の側面における他の好ましい実施の形態では、バッファー管は、その内部を通過するガスの流路を局所的に狭めるための複数の絞り部を有し、当該複数の絞り部は、管内ガス流路にて最も上流側に位置する第１の絞り部と最も下流側に位置する第２の絞り部とを含む。これとともに、バッファー管は、当該バッファー管をガスが通過する場合における第１の絞り部よりも上流側と第２の絞り部よりも下流側との差圧が、バッファー管が開口率２０〜４６％の一個の絞り部を有して当該バッファー管をガスが通過する場合の当該一個の絞り部を基準とする上流側と下流側の差圧に等しくなるように、構成されている。このような構成は、バッファー管を通過する過剰ガスの気流振動を効率よく減衰させるのに資する。
【００１４】
好ましくは、絞り部は、開口を有するオリフィス板、またはバッフル板である。このような構成は、絞り部の開口率を精度よく調節するうえで好適である。
【００１５】
好ましくは、絞り部は、開口を有するオリフィス板であり、開口は、バッファー管の内壁面と面一の縁端を有する。このような構成は、絞り部の開口率を精度よく調節するうえで好適であるとともに、バッファー管を通過する過剰ガスに水滴が含まれている場合に当該水滴についてバッファー管を通過させやすくするうえでも好適である。
【００１６】
好ましくは、バッファー管は、バイパスラインの開閉弁が開状態である場合において、第１真空ポンプの排気口からの排出ガス量が第２真空ポンプの吸気容量を超えているときに当該バッファー管を通過するガスのバッファー管内最大流速が６〜１２ｍ／秒となるように、構成されている。バイパスライン内にて過剰ガスがバッファー管を通過する際の流速は、連結ラインからバイパスラインに流入する速度が最大となる減圧開始時過剰ガスがバッファー管を通過するときに最も大きい。減圧開始時過剰ガスがバッファー管を通過するときの当該流速を、バッファー管内最大流速とする。前記のバッファー管内最小滞留時間について０.１５秒以上を実現しつつ、バイパスラインの第２端部から効率よく過剰ガスを導出するうえでは、バッファー管内最大流速が６〜１２ｍ／秒となるようにバッファー管を構成するのが好ましいのである。
【００１７】
好ましい実施の形態では、バッファー管は、バイパスラインにおける第１端部の側の第１端壁と、第２端部の側の第２端壁と、当該第１および第２端壁の間を延びる周壁とを有し、バイパスラインは、周壁における第１端壁側の箇所にてバッファー管に接続された、当該バッファー管にガスを導入するための接続管部を有する。そして、当該接続管部は、周壁の延び方向に交差する方向に延びる。このような構成は、前記のバッファー管内最小滞留時間について０.１５秒以上を実現しつつ、バッファー管の小型化を図るのに適する。
【００１８】
他の好ましい実施の形態では、バッファー管は、バイパスラインにおける第１端部の側の第１端壁と、第２端部の側の第２端壁と、当該第１および第２端壁の間を延びる周壁とを有し、バイパスラインは、第１端壁にてバッファー管に接続された、当該バッファー管にガスを導入するための接続管部を有する。そして、当該接続管部は、バッファー管に導入される前のガスの流れを曲げるための屈曲構造を有する。このような構成は、バッファー管内最小滞留時間について０.１５秒以上を実現しつつ、バッファー管の小型化を図るのに適する。
【００１９】
好ましくは、第１および第２真空ポンプは、それぞれ、ケーシングと当該ケーシング内のロータとを有するルーツポンプであり、単一のモータによって第１真空ポンプのロータと第２真空ポンプのロータとが連動して回転駆動されるように構成されている。このような構成は、本二連型真空ポンプ装置の消費電力を低減するうえで好適である。
【００２０】
本発明の第２の側面によるとガス精製システムが提供される。このガス精製システムは、圧力変動吸着法（ＰＳＡ法）を利用してガスを精製するための、吸着剤が内部に充填された吸着塔と、当該吸着塔の内部を減圧するための、本発明の第１の側面に係る二連型真空ポンプ装置と、を備える。このような構成のガス精製システムにおいては、第１の側面に係る二連型真空ポンプ装置によって奏される技術的効果を享受しつつ、ＰＳＡ法によって目的ガスを精製することが可能である。
【００２１】
本発明の第３の側面によると、次の二連型真空ポンプ装置に組み付けられて使用される真空ポンプ排ガス振動抑制装置が提供される。二連型真空ポンプ装置は、容積式の第１真空ポンプと、第２真空ポンプと、連結ラインと、バイパスラインとを備える。第２真空ポンプは、容積式真空ポンプであってもよい。第１および第２真空ポンプのそれぞれは、吸気口および排気口を有する。連結ラインは、第１真空ポンプの排気口および第２真空ポンプの吸気口の間を連結する。すなわち、第１および第２真空ポンプは直列に配されている。バイパスラインは、連結ラインに接続された第１端部およびガス導出用の第２端部を有し、且つ、開閉弁を含む。第３の側面に係る真空ポンプ排ガス振動抑制装置は、当該二連型真空ポンプ装置のバイパスライン内の第１端部と開閉弁の間に設けるためのバッファー管を備える。このバッファー管は、バイパスラインの開閉弁が開状態である場合において、第１真空ポンプの排気口からの排出ガス量（単位時間あたりに実際に排出されるガスの標準状態換算ガス量）が第２真空ポンプの吸気容量（単位時間あたりに性能上吸気し得るガス量の標準状態換算ガス量）を超えているときに当該バッファー管を通過するガスのバッファー管内最小滞留時間が０.１５秒以上となるように、構成されている。
【００２２】
本発明の第３の側面に係る真空ポンプ排ガス振動抑制装置のバッファー管は、第１の側面に係る二連型真空ポンプ装置における前記のバッファー管として使用することができる。
【００２３】
本発明の第３の側面において、好ましくは、バッファー管は、バイパスラインの開閉弁が開状態である場合において、第１真空ポンプの排気口からの排出ガス量が第２真空ポンプの吸気容量を超えているときに当該バッファー管を通過するガスのバッファー管内最大流速が６〜１２ｍ／秒となるように、構成されている。バッファー管内最小滞留時間について０.１５秒以上を実現しつつ、二連型真空ポンプ装置のバイパスラインの第２端部から効率よく過剰ガスを導出するうえでは、バッファー管内最大流速が６〜１２ｍ／秒となるようにバッファー管を構成するのが好ましい。
【００２４】
好ましくは、バッファー管は、その内部を通過するガスの流路を局所的に狭めるための絞り部を有し、当該絞り部の開口率は２０〜４６％である。このような構成は、バッファー管を通過する過剰ガスの気流振動を効率よく減衰させるのに資する。
【００２５】
本発明の第４の側面によると、真空ポンプ排ガス振動抑制装置が提供される。この装置は、容積式真空ポンプの排気口と連結されることとなるガス入口とガス出口とを有してガスの通過を許容するバッファー管を備える。このバッファー管は、その内部を通過するガスの流路を局所的に狭めるための絞り部を有する。絞り部の開口率は２０〜４６％である。
【００２６】
本発明の第４の側面に係る真空ポンプ排ガス振動抑制装置のバッファー管は、第１の側面に係る二連型真空ポンプ装置における前記のバッファー管として使用することが可能である。
【００２７】
本発明の第４の側面において、好ましくは、絞り部は、開口を有するオリフィス板、またはバッフル板である。このような構成は、絞り部の開口率を精度よく調節するうえで好適である。
【００２８】
好ましくは、絞り部は、開口を有するオリフィス板であり、開口は、バッファー管の内壁面と面一の縁端を有する。このような構成は、絞り部の開口率を精度よく調節するうえで好適であるとともに、バッファー管を通過する過剰ガスに水滴が含まれている場合に当該水滴についてバッファー管を通過させやすくするうえでも好適である。
【００２９】
本発明の第５の側面によると、真空ポンプ排ガス振動抑制方法が提供される。この方法は、次の真空ポンプ排ガス振動抑制装置にバッファー管を組み付けて行うものである。二連型真空ポンプ装置は、吸気口および排気口を有する容積式の第１真空ポンプと、吸気口および排気口を有する第２真空ポンプと、第１真空ポンプの排気口および第２真空ポンプの吸気口の間を連結する連結ラインと、連結ラインに接続された第１端部およびガス導出用の第２端部を有して開閉弁を含むバイパスラインとを備える。本方法では、装置のバイパスライン内の第１端部と開閉弁の間にバッファー管を設ける。そして、本方法では、バイパスラインの開閉弁が開状態である場合において、第１真空ポンプの排気口からの排出ガス量が第２真空ポンプの吸気容量を超えているときにバッファー管を通過するガスのバッファー管内最小滞留時間を０.１５秒以上にさせる。
【００３０】
本発明の第５の側面において、好ましくは、バイパスラインの開閉弁が開状態である場合において、第１真空ポンプの排気口からの排出ガス量が第２真空ポンプの吸気容量を超えているときにバッファー管を通過するガスのバッファー管内最大流速を６〜１２ｍ／秒にさせる。好ましくは、バッファー管は、その内部を通過するガスの流路を局所的に狭めるための絞り部を有し、当該絞り部の開口率を２０〜４６％とする。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るガス精製システムの概略構成を表す。
【図２】ルーツポンプの一断面図であり、例えば、図１の線II−IIに沿った断面図である。
【図３】図１に示すバッファー管およびその近傍の拡大一部断面模式図である。
【図４】図３の線IV−IVに沿った断面図である。
【図５】図１のガス精製システムによって実行することが可能なガス精製方法における１サイクル（ステップ１〜４）を表す。
【図６】バイパスラインにおける開閉弁の変形例を表す。
【図７】バッファー管の第１変形例およびその近傍の一部断面模式図である。
【図８】バッファー管の第２変形例およびその近傍の一部断面模式図である。
【図９】図８の線IX−IXに沿った断面図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係るガス精製システムの概略構成を表す。
【図１１】図１０に示すバッファー管およびその近傍の拡大一部断面模式図である。
【図１２】図１１の線XII−XIIに沿った断面図である。
【図１３】実施例１〜１３および比較例１に関する測定結果をまとめた表である。
【図１４】比較例２に係るガス精製システムの概略構成を表す。
【図１５】実施例１〜１３および比較例１，２に関する測定結果を表すグラフである。
【図１６】実施例１２，１４〜１８に関する測定結果をまとめた表である。
【図１７】実施例１２，１４〜１８に関する測定結果を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図１は、本発明の第１の実施形態に係るガス精製システムＸ１の概略構成を表す。ガス精製システムＸ１は、ＰＳＡ装置Ｙ１と、二連型真空ポンプ装置Ｙ２と、消音器Ｙ３とを備える。
【００３３】
ＰＳＡ装置Ｙ１は、吸着塔１０Ａ，１０Ｂと、原料ブロワ２１と、タンク２２と、配管３１〜３４とを備え、混合ガスたる原料ガスから圧力変動吸着法（ＰＳＡ法）を利用して不純物を吸着除去して目的ガスを濃縮分離することが可能なように構成されている。精製対象たる目的ガスは、本実施形態では、空気中の酸素である。この場合、主な不純物は窒素である。
【００３４】
吸着塔１０Ａ，１０Ｂのそれぞれは、両端にガス通過口１１，１２を有し、ガス通過口１１，１２の間において、原料ガス中の不純物を選択的に吸着するための吸着剤が充填されている。本実施形態では、吸着剤として、主な不純物たる窒素を選択的に吸着するためのゼオライト系吸着剤が採用される。
【００３５】
原料ブロワ２１は、本実施形態では空気ブロワであり、原料ガスとして吸引した空気を吸着塔１０Ａ，１０Ｂに向けて供給ないし送出するためのものである。タンク２２は、精製されたガス（本実施形態では酸素）を一旦貯留するためのものである。
【００３６】
配管３１は、主幹路３１’および分枝路３１Ａ，３１Ｂを有する。主幹路３１’は、端部Ｅ１を有する。端部Ｅ１は、原料ブロワ２１のガス送出口に接続されている。分枝路３１Ａ，３１Ｂは、それぞれ、吸着塔１０Ａ，１０Ｂのガス通過口１１側に連結されている。また、分枝路３１Ａ，３１Ｂには、開状態と閉状態との間を切り替わることが可能な自動弁３１ａ，３１ｂが付設されている。
【００３７】
配管３２は、主幹路３２’および分枝路３２Ａ，３２Ｂを有する。主幹路３２’は、端部Ｅ２を有する。端部Ｅ２は、タンク２２に接続されている。分枝路３２Ａ，３２Ｂは、それぞれ、吸着塔１０Ａ，１０Ｂのガス通過口１２側に連結されている。また、分枝路３２Ａ，３２Ｂには、開状態と閉状態との間を切り替わることが可能な自動弁３２ａ，３２ｂが付設されている。
【００３８】
配管３３は、主幹路３３’および分枝路３３Ａ，３３Ｂを有する。主幹路３３’は、端部Ｅ３を有する。端部Ｅ３は、二連型真空ポンプ装置Ｙ２に対して接続されている。分枝路３３Ａ，３３Ｂは、それぞれ、吸着塔１０Ａ，１０Ｂのガス通過口１１側に連結されている。また、分枝路３３Ａ，３３Ｂには、開状態と閉状態との間を切り替わることが可能な自動弁３３ａ，３３ｂが付設されている。
【００３９】
配管３４は、配管３２の分枝路３２Ａ，３２Ｂを架橋するように設けられている。具体的には、配管３４は、分枝路３２Ａにおける自動弁３２ａと吸着塔１０Ａとの間に連結され、且つ、分枝路３２Ｂにおける自動弁３２ｂと吸着塔１０Ｂとの間に連結されている。また、配管３４には、開状態と閉状態との間を切り替わることが可能な自動弁３４ａが付設されている。
【００４０】
二連型真空ポンプ装置Ｙ２は、二つの真空ポンプ４０Ａ，４０Ｂと、モータ５１と、連結ライン５２と、配管５３と、バイパスライン６０とを備え、真空ポンプ４０Ａ，４０Ｂの稼動によって上述のＰＳＡ装置Ｙ１の吸着塔１０Ａ，１０Ｂの内部を減圧し得るように構成されている。
【００４１】
真空ポンプ４０Ａは、容積式の真空ポンプであり、本実施形態ではルーツポンプである。真空ポンプ４０Ｂは、本実施形態ではルーツポンプである。真空ポンプ４０Ｂの排気容量ないし吸気容量は、真空ポンプ４０Ａの排気容量より小さい。真空ポンプ４０Ａ，４０Ｂは、それぞれ、吸気口４１および排気口４２を有する。上述のＰＳＡ装置Ｙ１における配管３３の端部Ｅ３は、真空ポンプ４０Ａの吸気口４１に接続されている。
【００４２】
ルーツポンプは、例えば、図２に示すように、ケーシング４０ａと、当該ケーシング４０ａ内の二個の例えばマユ型のロータ４０ｂとを有する。二個のロータ４０ｂは、互いに反対方向に同期回転するように構成されている。このようなルーツポンプの駆動時には、吸気口４１からケーシング４０ａ内に入った気体は、ケーシング４０ａとロータ４０ｂ間の空間に閉じ込められ、ロータ４０ｂの回転で排気口４２の側に排出される。また、本実施形態では、いわゆるシール水を真空ポンプ４０Ａ，４０Ｂの各ケーシング４０ａ内に供給するためのシール水供給手段（図示略）が、二連型真空ポンプ装置Ｙ２に設けられている。シール水により、ケーシング４０ａとロータ４０ｂの間に形成される空間について高い気密性を実現することが可能となる。
【００４３】
モータ５１は、真空ポンプ４０Ａ，４０Ｂを稼動させるためのものである。二連型真空ポンプ装置Ｙ２においては、単一のモータ５１によって真空ポンプ４０Ａのロータ４０ｂと真空ポンプ４０Ｂのロータ４０ｂとが連動して回転駆動されるように構成されている。具体的には、単一のモータ５１によって真空ポンプ４０Ａのロータ４０ｂと真空ポンプ４０Ｂのロータ４０ｂとが連動して回転駆動されるように、モータ５１と真空ポンプ４０Ａ，４０Ｂの間は、軸部品やギア部品等を介して機械的に連結されている。
【００４４】
連結ライン５２は、真空ポンプ４０Ａの排気口４２に接続され、真空ポンプ４０Ｂの吸気口４１に接続され、当該排気口４２と吸気口４１の間を連結する。配管５３は、端部Ｅ４，Ｅ５を有する。配管５３の端部Ｅ４は、真空ポンプ４０Ｂの排気口４２に接続されている。
【００４５】
バイパスライン６０は、ライン入口たる端部Ｅ６およびライン出口たる端部Ｅ７を有し、且つ、開閉弁６１およびバッファー管Ｚ１をライン内に有する。端部Ｅ６は、真空ポンプ４０Ａ，４０Ｂ間の連結ライン５２に接続されている。端部Ｅ７は、消音器Ｙ３に接続されている。上述の配管５３の端部Ｅ５は、バイパスライン６０における端部Ｅ７と開閉弁６１の間の位置に接続されている。開閉弁６１は、バイパスライン６０におけるバッファー管Ｚ１と端部Ｅ７の間に位置し、本実施形態では、開閉状態を自動制御可能な開閉切替え弁である。二連型真空ポンプ装置Ｙ２の稼動時には、開閉弁６１が開状態とされてバイパスライン６０をガスが通流可能とされる期間があるところ、開閉弁６１は、真空ポンプ４０Ａの排気口４２からの排出ガス量が漸減して真空ポンプ４０Ｂの吸気容量に一致したときに開状態から閉状態へと自動的に切り替えられるように、構成されている（上述のように、真空ポンプ４０Ｂの排気容量ないし吸気容量は、真空ポンプ４０Ａの排気容量より小さい）。
【００４６】
バッファー管Ｚ１は、図１または図３に示すように、バイパスライン６０における端部Ｅ６の側の端壁７１と、端部Ｅ７の側の端壁７２と、端壁７１，７２間を延びる周壁７３と、オリフィス板７４とを備え、本実施形態では円筒形状を有する。周壁７３における端壁７１側の箇所にガス入口７３ａが設けられ、且つ、端壁７２にガス出口７２ａが設けられている。好ましくは、周壁７３は水平方向Ｈに延びる。周壁７３ないしバッファー管Ｚ１の延び方向における内寸法（長さ）は、例えば１ｍ以上である。また、バイパスライン６０は、周壁７３に設けられたガス入口７３ａにてバッファー管Ｚ１に接続された接続管部６２を有する。この接続管部６２は、バイパスライン６０において、バッファー管Ｚ１に対して上流側の直前に位置し、バッファー管Ｚ１へ導入される直前のガスの流路を規定する。本実施形態では、接続管部６２は、周壁７３の延び方向（水平方向Ｈ）に交差する方向に延びる。好ましくは、接続管部６２は、周壁７３の延び方向に直交する方向に延びる。より好ましくは、接続管部６２は、鉛直方向Ｖに延び且つ鉛直方向Ｖにおける下側からバッファー管Ｚ１の周壁７３に接続している。
【００４７】
オリフィス板７４は、バッファー管Ｚ１の内部を通過するガスの流路を局所的に狭めるための絞り部であり、図３および図４に示されるように開口７４ａを有する。オリフィス板７４（絞り部）における開口率は、好ましくは２０〜４６％であり、より好ましくは２９〜３９％である。開口７４ａは、バッファー管Ｚ１の周壁７３の内面７３’と面一の縁端７４ａ’を有する。すなわち、円筒形状のバッファー管Ｚ１の回転対称軸心と開口７４ａの中心とは、周壁７３の内面７３’と開口７４ａの一部の縁端（縁端７４ａ’）とが面一となるように、位置ずれしている。縁端７４ａ’は、開口７４ａにおいて鉛直方向Ｖの最下端に位置する。
【００４８】
二連型真空ポンプ装置Ｙ２の稼動時には、開閉弁６１が開状態とされてバイパスライン６０をガスが通流可能とされる期間があるところ、バッファー管Ｚ１は、バイパスライン６０の開閉弁６１が開状態である場合において、真空ポンプ４０Ａの排気口４２からの排出ガス量（単位時間あたりに実際に排出されるガスの標準状態換算ガス量）が真空ポンプ４０Ｂの吸気容量（単位時間あたりに性能上吸気し得るガス量の標準状態換算ガス量）を超えているときに当該バッファー管Ｚ１を通過するガスのバッファー管内最小滞留時間が０.１５秒以上となるように、構成されている（上述のように、真空ポンプ４０Ｂの排気容量ないし吸気容量は、真空ポンプ４０Ａの排気容量より小さい）。また、バッファー管Ｚ１は、二連型真空ポンプ装置Ｙ２の稼動時にバイパスライン６０の開閉弁６１が開状態である場合において、真空ポンプ４０Ａの排気口４２からの排出ガス量が真空ポンプ４０Ｂの吸気容量を超えているときに当該バッファー管Ｚ１を通過するガスのバッファー管内最大流速が６〜１２ｍ／秒となるようにも、構成されている。
【００４９】
消音器Ｙ３は、本ガス精製システムＸ１から排気されるガスの当該排気に際して放射される騒音を小さくするための装置である。
【００５０】
以上のような構成を有するガス精製システムＸ１（ＰＳＡ装置Ｙ１および二連型真空ポンプ装置Ｙ２を含む）を使用して、原料ガス（本実施形態では空気）から目的ガス（本実施形態では酸素）を精製することができる。具体的には、ＰＳＡ装置Ｙ１および二連型真空ポンプ装置Ｙ２の稼動時において、ＰＳＡ装置Ｙ１における自動弁３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂ，３３ａ，３３ｂ，３４ａおよび二連型真空ポンプ装置Ｙ２における開閉弁６１について所定のタイミングで開閉状態を切り替えることによって、システム内にて所望のガスの流れ状態を実現して、ＰＳＡ装置Ｙ１の吸着塔１０Ａ，１０Ｂにて以下のステップ１〜４からなる１サイクルを繰り返し、精製酸素ガスを取得することができる。１サイクル（ステップ１〜４）においては、図５に示すように、吸着塔１０Ａ，１０Ｂのそれぞれにて、吸着工程、減圧再生工程、および復圧工程が行われる。
【００５１】
ステップ１では、吸着塔１０Ａにて吸着工程が行われ、且つ、吸着塔１０Ｂにて減圧再生工程が行われる。ステップ１にて吸着工程が行われる吸着塔１０Ａは、後述のステップ４（吸着塔１０Ａでは復圧工程が行われる）を経て塔内が相対的に高圧（例えば大気圧）の状態にある。そして、ステップ１では、このような吸着塔１０Ａのガス通過口１１側に、原料ブロワ２１から、配管３１における主幹路３１’および分枝路３１Ａを介して、空気が導入され続け、当該空気中の主に窒素が吸着塔１０Ａ内の吸着剤に吸着され、且つ、酸素が富化された精製酸素ガスが吸着塔１０Ａのガス通過口１２側から導出され続ける。精製酸素ガスは、配管３２の分枝路３２Ａおよび主幹路３２’を介してタンク２２へと導かれて当該タンク２２に貯留される。この精製酸素ガスについては、タンク２２から所定の装置やプラントに供給し続けてもよい。
【００５２】
これとともに、ステップ１では、後述のステップ３〜４（吸着塔１０Ｂでは吸着工程が行われる）を経た吸着塔１０Ｂにおいて、二連型真空ポンプ装置Ｙ２によって内部が減圧される。具体的には、吸着塔１０Ｂのガス通過口１１側と二連型真空ポンプ装置Ｙ２の真空ポンプ４０Ａの吸気口４１側とが配管３３を介して連通した状態とされたうえで、二連型真空ポンプ装置Ｙ２によって吸着塔１０Ｂの内部が減圧される。これにより、吸着塔１０Ｂ内の吸着剤から主に窒素が脱着されて塔外に導出され、当該窒素（オフガス）は、吸着塔１０Ｂのガス通過口１１側から配管３３における分枝路３３Ｂおよび主幹路３３’を介して二連型真空ポンプ装置Ｙ２へと導かれる。吸着塔１０Ｂ内の吸着剤から窒素が脱着することにより、当該吸着剤は再生されることとなる。このような減圧再生工程の開始時における吸着塔１０Ｂの内部圧力は、例えば大気圧である。また、減圧再生工程の終了時における吸着塔１０Ｂの最終到達内部圧力は、例えば、大気圧を基準として、−５００〜−５７０ｍｍＨｇである。
【００５３】
ステップ２では、吸着塔１０Ａにてステップ１から引き続き吸着工程が行われ、且つ、吸着塔１０Ｂにて復圧工程が行われる。ステップ２では、具体的には、ステップ１から引き続き、原料ブロワ２１から吸着塔１０Ａのガス通過口１１側に空気が供給され続け、吸着塔１０Ａのガス通過口１２側から精製酸素ガスが導出され続ける。精製酸素ガスの一部は、タンク２２に導入されて貯留される。精製ガスの他の一部は、配管３４を介して吸着塔１０Ｂのガス通過口１２側に導かれる。ステップ２では、吸着塔１０Ｂのガス通過口１２側から精製酸素ガスが導入されることにより、吸着塔１０Ｂの内部圧力が回復される（即ち、吸着塔１０Ｂ内が相対的に高圧（例えば大気圧）の状態に復帰させられる）。
【００５４】
ステップ３〜４では、ステップ１〜２で吸着塔１０Ａにおいて行われたのと同様に、吸着塔１０Ｂにおいて吸着工程が行われる。したがって、ステップ１〜２では、吸着塔１０Ｂのガス通過口１２側から精製酸素ガスが導出され続け、この精製酸素ガスは、タンク２２に導入されて貯留される。これとともに、ステップ３〜４では、ステップ１〜２で吸着塔１０Ｂにおいて行われたのと同様に、吸着塔１０Ａにおいて、減圧再生工程（ステップ３）および復圧工程（ステップ４）が行われる。ステップ３における吸着塔１０Ａの減圧再生工程では、吸着塔１０Ａのガス通過口１１側と二連型真空ポンプ装置Ｙ２の真空ポンプ４０Ａの吸気口４１側とが配管３３を介して連通した状態とされたうえで、二連型真空ポンプ装置Ｙ２によって吸着塔１０Ａの内部が減圧されるところ、これにより、吸着塔１０Ａ内の吸着剤から主に窒素が脱着されて塔外に導出され、当該窒素（オフガス）は、吸着塔１０Ａのガス通過口１１側から配管３３における分枝路３３Ａおよび主幹路３３’を介して二連型真空ポンプ装置Ｙ２へと導かれる。吸着塔１０Ａ内の吸着剤から窒素が脱着することにより、当該吸着剤は再生されることとなる。
【００５５】
以上のようにして、ガス精製システムＸ１からは、空気を原料として精製酸素ガスを取得し続けることができる。このようなガス精製システムＸ１において、二連型真空ポンプ装置Ｙ２については、具体的には以下のように稼動させる。
【００５６】
上述のステップ１（吸着塔１０Ｂでは減圧再生工程が行われている）においては、ＰＳＡ装置Ｙ１の吸着塔１０Ｂのガス通過口１１側と、二連型真空ポンプ装置Ｙ２の真空ポンプ４０Ａの吸気口４１側とが、配管３３を介して連通している状態にあり、モータ５１によって真空ポンプ４０Ａ，４０Ｂ（連結ライン５２を介して直列に接続されている）が駆動されて、吸着塔１０Ｂの内部が減圧される。二連型真空ポンプ装置Ｙ２におけるバイパスライン６０の開閉弁６１は、このステップ１（減圧再生工程）の開始時に開状態にあるように制御される。そのため、ＰＳＡ装置Ｙ１の吸着塔１０Ｂにおける減圧再生工程の開始直後には、吸着塔１０Ｂからのオフガスは、二連型真空ポンプ装置Ｙ２において、真空ポンプ４０Ａを通過した後、一部が真空ポンプ４０Ｂを通過し、一部がバイパスライン６０を通過する。
【００５７】
また、ステップ１にある吸着塔１０Ｂ（減圧再生工程が行われている）からのオフガスを吸引し続ける真空ポンプ４０Ａないしその排気口４２からの排出ガス量は、吸着塔１０Ｂと連結されている真空ポンプ４０Ａの吸気口４１の側の圧力（即ち、二連型真空ポンプ装置Ｙ２の入口圧力）に応じて変化する。具体的には、当該減圧再生工程が進行するほど、吸着塔１０Ｂの内部圧力は小さくなり（従って、真空ポンプ４０Ａの吸気口４１側圧力も小さくなり）、それに応じて真空ポンプ４０Ａからの排出ガス量は小さくなる。
【００５８】
ステップ１にある吸着塔１０Ｂからのオフガスを吸引し続ける真空ポンプ４０Ａからのこのような排出ガス量のうち、真空ポンプ４０Ｂの吸気容量を超える流量のガスは、真空ポンプ４０Ｂにとっての過剰ガスである（上述のように、真空ポンプ４０Ｂの排気容量ないし吸気容量は、真空ポンプ４０Ａの排気容量より小さい）。真空ポンプ４０Ｂにとっての過剰ガスは、吸着塔１０Ｂの減圧再生工程（ステップ１）の開始時から所定の期間、存在する。すなわち、真空ポンプ４０Ｂにとっての過剰ガスは、当該減圧再生工程にて吸着塔１０Ｂの内部圧力が所定の程度にまで小さくなり（従って、真空ポンプ４０Ａの吸気口４１側圧力も所定の程度にまで小さくなり）、それに応じて真空ポンプ４０Ａからの排出ガス量が真空ポンプ４０Ｂの吸気容量に一致するまで、存在する（一の減圧再生工程では、当該一致後には、真空ポンプ４０Ｂにとっての過剰ガスはない）。減圧再生工程における前記所定の期間については、真空ポンプ４０Ａ，４０Ｂの排気容量の差や、各真空ポンプ４０Ａ，４０Ｂの各種特性、減圧対象容器（吸着剤が充填されている吸着塔１０Ａ，１０Ｂ）の実効容積等に基づいて、予測することが可能であり、或は、ガス精製システムＸ１によるガス精製を試行して予め決定しておくことが可能であり、従って、二連型真空ポンプ装置Ｙ２ないしその開閉弁６１（開閉状態を自動制御可能な開閉切替え弁）において予め設定しておくことが可能である。
【００５９】
二連型真空ポンプ装置Ｙ２においては、吸着塔１０Ｂの減圧再生工程の開始時から所定の期間であって過剰ガスのあるとき（即ち、真空ポンプ４０Ａからの排出ガス量が真空ポンプ４０Ｂの吸気容量を超えているとき）には、バイパスライン６０の開閉弁６１を開状態として、当該過剰ガスが連結ライン５２からバイパスライン６０に流入するようにガス流れを制御し、また、前記所定の期間が経過した時点以降であって過剰ガスのないとき（即ち、真空ポンプ４０Ａからの排出ガス量が真空ポンプ４０Ｂの吸気容量を超えていないとき）には、バイパスライン６０の開閉弁６１を閉状態として両真空ポンプ４０Ａ，４０Ｂを完全直列状態とする（減圧再生工程開始時に開状態にある開閉弁６１は、真空ポンプ４０Ａからの排出ガス量が漸減して真空ポンプ４０Ｂの吸気容量に一致したときに開状態から閉状態へと自動的に切り替えられる）。吸着塔１０Ｂの減圧再生工程の開始時から所定の期間であって過剰ガスが生じている状態にあっては、当該過剰ガスは、連結ライン５２からバイパスライン６０に流入した後、バイパスライン６０内において、バッファー管Ｚ１を通過し、続いて開閉弁６１を通過し、その後に端部Ｅ７を介して消音器Ｙ３に導入される（そして、当該ガスは消音器Ｙ３を介してガス精製システムＸ１外に排気される）。これとともに、過剰ガスが生じている状態にあっては、連結ライン５２を介して真空ポンプ４０Ａと連結されている真空ポンプ４０Ｂの排気口４２からも所定量のガスが排出される。真空ポンプ４０Ｂの排気口４２は、配管５３を介して、バイパスライン６０における端部Ｅ７と開閉弁６１の間の位置に連結されているところ、真空ポンプ４０Ｂからの排出ガスも、バイパスライン６０の端部Ｅ７を介して消音器Ｙ３に導入される（そして、当該ガスは消音器Ｙ３を介してガス精製システムＸ１外に排気される）。一方、吸着塔１０Ｂの減圧再生工程にて前記所定の期間が経過した時点以降であって過剰ガスが生じていない状態にあっては、完全直列状態にある真空ポンプ４０Ａ，４０Ｂが協働して減圧対象容器たる吸着塔１０Ｂの内部を減圧し、真空ポンプ４０Ｂから所定量のガスが排出される。このガスは、配管５３およびバイパスライン６０の端部Ｅ７を介して消音器Ｙ３に導入される（そして、当該ガスは消音器Ｙ３を介してガス精製システムＸ１外に排気される）。このとき、バイパスライン６０の開閉弁６１は閉状態にあるため、バイパスライン６０を通過するガスはない。
【００６０】
上述のステップ１における吸着塔１０Ｂについての減圧再生工程は、以上のように二連型真空ポンプ装置Ｙ２を減圧稼動させることにより、実行する。上述のステップ３における吸着塔１０Ａについての減圧再生工程も、吸着塔１０Ｂの減圧再生工程に関して上述したのと同様にして二連型真空ポンプ装置Ｙ２を減圧稼動させることにより、実行する。
【００６１】
二連型真空ポンプ装置Ｙ２においては、真空ポンプ４０Ａからの排出ガス量は、上述のように、吸着塔１０Ａまたは吸着塔１０Ｂと連結される真空ポンプ４０Ａの吸気口４１の側の圧力（即ち、二連型真空ポンプ装置Ｙ２の入口圧力）に応じて変化するところ、吸気口４１側圧力が小さいほど前記排出ガス量は小さい。このような特性を有する排出ガス量が最大値をとるのは、減圧再生工程開始時すなわち減圧開始時（二連型真空ポンプ装置Ｙ２が減圧対象容器（吸着塔１０Ａ，１０Ｂ）に減圧作用を及ぼし始めて真空ポンプ４０Ａからガスが排出され始める時）である。したがって、前記の過剰ガス（真空ポンプ４０Ａからの排出ガス量のうち、真空ポンプ４０Ｂの吸気容量を超える流量のガス）が生じている状態にあっては、過剰ガスの量（流量）が最大値をとるのも減圧開始時であり、過剰ガスが連結ライン５２からバイパスライン６０に流入する速度は、この減圧開始時に最大となる（過剰ガスが生じているときにはバイパスライン６０の開閉弁６１は開状態にある）。そして、バイパスライン６０内にてバッファー管Ｚ１を通過する過剰ガスがバッファー管Ｚ１内に滞留する期間ないし時間については、連結ライン５２からバイパスライン６０に流入する速度が最大となる減圧開始時過剰ガスがバッファー管Ｚ１を通過するときに最も短い。減圧開始時過剰ガスがバッファー管Ｚ１を通過するときに当該バッファー管Ｚ１内に滞留する当該時間を、バッファー管内最小滞留時間とする。二連型真空ポンプ装置Ｙ２においては、このバッファー管内最小滞留時間が０.１５秒以上となるように、バッファー管Ｚ１は構成されているのである。
【００６２】
減圧稼動中の真空ポンプ４０Ａから排出されるガスにおいては比較的に大きな気流振動が生じるところ、二連型真空ポンプ装置Ｙ２において前記過剰ガスが生じている状態にあっては、連結ライン５２からバイパスライン６０に流入する過剰ガスにも比較的に大きな気流振動が生じている（過剰ガスが生じているときにはバイパスライン６０の開閉弁６１は開状態にある）。二連型真空ポンプ装置Ｙ２のバイパスライン６０からバッファー管Ｚ１を除いた構成を有するポンプ装置（関連ポンプ装置）では、そのような過剰ガスの気流振動に起因して、当該バイパスライン６０の開閉弁６１のシャフト６１ａの機械的強度の劣化が促進されてしまう。関連ポンプ装置において、気流振動を伴ってバイパスライン６０内を流れるガスに曝され続けるシャフト６１ａは、当該ガスから振動エネルギーを付与され続けて不当に振動し続けるからである。シャフト６１ａの当該振動は、シャフト６１ａを構成する材料組織の局所的破壊を誘発し、ひいては、シャフト６１ａの機械的強度の劣化を促進するのである。関連ポンプ装置の真空ポンプ４０Ａのポンプ機構内にシール水を供給しつつ当該関連ポンプ装置を稼動する場合には、シャフト６１ａの機械的強度の劣化の促進は顕著となる。このような関連ポンプ装置においては、過剰ガスの気流振動に起因するシャフト６１ａの振動の程度は、振動加速度で約１３Ｇ以上に達することがある。
【００６３】
これに対し、本発明に係る二連型真空ポンプ装置Ｙ２においては、バイパスライン６０にバッファー管Ｚ１が設けられ且つバッファー管Ｚ１について前記バッファー管内最小滞留時間が０.１５秒以上となるように構成されていることにより、過剰ガスがバイパスライン６０を通過する際にバッファー管Ｚ１にて過剰ガスの気流振動が効率よく減衰される。したがって、二連型真空ポンプ装置Ｙ２においては、バッファー管Ｚ１より下流に位置する部材（特に開閉弁６１のシャフト６１ａ）の機械的強度の劣化は、充分に抑制される。
【００６４】
二連型真空ポンプ装置Ｙ２の減圧稼動時には、上述のように、減圧開始時に開状態にある開閉弁６１は、真空ポンプ４０Ａからの排出ガス量が漸減して真空ポンプ４０Ｂの吸気容量に一致したときに開状態から閉状態へと自動的に切り替えられる。このような構成は、真空ポンプ４０Ｂの稼動ロスを低減して二連型真空ポンプ装置Ｙ２を効率よく稼動させるのに資する。
【００６５】
二連型真空ポンプ装置Ｙ２においては、図６に示すように、バイパスライン６０は、開閉弁６１に代えて開閉弁６１’を有してもよい。開閉弁６１’は、逆止弁であり、バイパスライン６０において開閉弁６１’よりもバッファー管Ｚ１の側が端部Ｅ７の側よりも高圧であるときに開状態をとり、且つ、バッファー管Ｚ１の側が端部Ｅ７の側よりも高圧でないときに閉状態をとるように構成されている。このような逆止弁たる開閉弁６１’は、二連型真空ポンプ装置Ｙ２の減圧稼動時にて、減圧開始直後には開状態にあり、真空ポンプ４０Ａからの排出ガス量が漸減して真空ポンプ４０Ｂの吸気容量に一致したときに開状態から閉状態へと自動的に切り替わる。このような構成は、真空ポンプ４０Ｂの稼動ロスを低減して二連型真空ポンプ装置Ｙ２を効率よく稼動させるのに資する。
【００６６】
二連型真空ポンプ装置Ｙ２においては、上述のように、バッファー管Ｚ１は、その内部を通過するガスの流路を局所的に狭めるための絞り部としてオリフィス板７４を有し、且つ、このオリフィス板７４の開口率は、好ましくは２０〜４６％であり、より好ましくは２９〜３９％である。このような構成は、バッファー管Ｚ１を通過する前記の過剰ガスの気流振動を効率よく減衰させるのに資する。また、オリフィス板７４は、絞り部として、その開口率を精度よく調節するうえで好適である。
【００６７】
バッファー管Ｚ１においては、上述のように、開口７４ａは、バッファー管Ｚ１の内壁面７３’と面一の縁端７４ａ’を有し、縁端７４ａ’は、開口７４ａにおいて鉛直方向Ｖの最下端に位置する。このような構成は、バッファー管Ｚ１を通過する前記の過剰ガスに含まれる水滴（上述のシール水に由来する）についてバッファー管Ｚ１を通過させやすくするうえで好適である。
【００６８】
バッファー管Ｚ１においては、オリフィス板７４を設けずに、バッファー管Ｚ１の延び方向の内寸法および／または内径を適宜設定することにより、前記のバッファー管内最小滞留時間を０.１５秒以上となるように構成してもよい。
【００６９】
バッファー管Ｚ１は、上述のように、二連型真空ポンプ装置Ｙ２の減圧稼動時にバイパスライン６０の開閉弁６１が開状態である場合において、真空ポンプ４０Ａの排気口４２からの排出ガス量が真空ポンプ４０Ｂの吸気容量を超えているときに当該バッファー管Ｚ１を通過するガスのバッファー管内最大流速が６〜１２ｍ／秒となるように、構成されている。バイパスライン６０内にて前記の過剰ガスがバッファー管Ｚ１を通過する際の流速は、連結ライン５２からバイパスライン６０に流入する速度が最大となる減圧開始時過剰ガスがバッファー管Ｚ１を通過するときに最も大きい。減圧開始時過剰ガスがバッファー管Ｚ１を通過するときの当該流速を、バッファー管内最大流速とする。前記のバッファー管内最小滞留時間について０.１５秒以上を実現しつつ、バイパスライン６０の端部Ｅ７から効率よく過剰ガスを導出するうえでは、バッファー管内最大流速が６〜１２ｍ／秒となるようにバッファー管Ｚ１を構成するのが好ましいのである。
【００７０】
二連型真空ポンプ装置Ｙ２においては、上述のように、バイパスライン６０は、バッファー管Ｚ１の周壁７３における端壁７１側の箇所に設けられたガス入口７３ａにてバッファー管Ｚ１に接続された、バッファー管Ｚ１にガスを導入するための接続管部６２を有する。そして、接続管部６２は、周壁７３の延び方向（水平方向Ｈ）に対し、交差する方向に延び、好ましくは直交する方向（鉛直方向Ｖ）に延び、より好ましくは鉛直方向Ｖに延び且つ鉛直方向Ｖの下側から周壁７３に接続している。このような構成は、前記のバッファー管内最小滞留時間について０.１５秒以上を実現しつつ、バッファー管Ｚ１の小型化を図るのに適する。
【００７１】
図７は、上述のバッファー管Ｚ１の第１変形例たるバッファー管Ｚ１’およびその近傍の一部断面模式図である。バッファー管Ｚ１’は、バイパスライン６０における端部Ｅ６の側の端壁７１と、端部Ｅ７の側の端壁７２と、端壁７１，７２間を延びる周壁７３と、複数のオリフィス板７４（一部のオリフィス板７４について省略する）とを備え、円筒形状を有する。バッファー管Ｚ１’は、一枚のオリフィス板７４に代えて複数のオリフィス板７４を備える点において、上述のバッファー管Ｚ１と異なる。各オリフィス板７４は、バッファー管Ｚ１’の内部を通過するガスの流路を局所的に狭めるための絞り部であり、開口７４ａを有する。複数のオリフィス板７４は、バッファー管Ｚ１’内のガス流路に沿って配列され、ガス流路にて最も上流側に位置するオリフィス板７４’と、最も下流側に位置するオリフィス板７４”とを含む。これとともに、バッファー管Ｚ１’は、バッファー管Ｚ１’をガスが通過する場合におけるオリフィス板７４’よりも上流側とオリフィス板７４”よりも下流側との差圧が、上述のバッファー管Ｚ１が開口率２０〜４６％の一枚のオリフィス板７４を有して当該バッファー管Ｚ１をガスが通過する場合の当該一枚のオリフィス板７４を基準とする上流側と下流側の差圧に等しくなるように、構成されている。このような構成のバッファー管Ｚ１’は、上述のバッファー管Ｚ１と同様に、二連型真空ポンプ装置Ｙ２においてバッファー管Ｚ１’を通過する前記の過剰ガスの気流振動を効率よく減衰させるのに資する。
【００７２】
図８および図９は、上述のバッファー管Ｚ１の第２変形例たるバッファー管Ｚ１”を表す。図８は、バッファー管Ｚ１”およびその近傍の一部断面模式図である。図９は、図８の線IX−IXに沿った断面図である。
【００７３】
バッファー管Ｚ１”は、バイパスライン６０における端部Ｅ６の側の端壁７１と、端部Ｅ７の側の端壁７２と、端壁７１，７２間を延びる周壁７３と、バッフル板７５とを備え、円筒形状を有する。バッファー管Ｚ１”は、オリフィス板７４に代えてバッフル板７５を備える点において、上述のバッファー管Ｚ１と異なる。バッフル板７５は、バッファー管Ｚ１”の内部を通過するガスの流路を局所的に狭めるための絞り部である。バッフル板７５における開口率は、好ましくは２０〜４６％であり、より好ましくは２９〜３９％である（バッフル板７５の開口率とは、バッファー管Ｚ１”の延び方向（水平方向Ｈ）に直交する断面にて、バッフル板７５によってガス流路が狭められていない場合のガス流路面積に対する、バッフル板７５の存在する結果として狭められたガス流路面積の比率である）。このような構成のバッファー管Ｚ１”は、上述のバッファー管Ｚ１と同様に、二連型真空ポンプ装置Ｙ２においてバッファー管Ｚ１”を通過する前記の過剰ガスの気流振動を効率よく減衰させるのに資する。また、バッフル板７５は、絞り部として、その開口率を精度よく調節するうえで好適である。
【００７４】
バッファー管Ｚ１”については、一枚のバッフル板７５に代えて複数のバッフル板７５を備えてもよい。この場合、複数のバッフル板７５は、上述のバッファー管Ｚ１’の複数のオリフィス板７４と同様にガス流路に沿って配設され、当該ガス流路にて最も上流側に位置する第１のバッフル板７５と、最も下流側に位置する第２のバッフル板７５とを含む。これとともに、複数のバッフル板７５を備える当該バッファー管Ｚ１”は、バッファー管Ｚ１”をガスが通過する場合における第１のバッフル板７５よりも上流側と第２のバッフル板７５よりも下流側との差圧が、バッファー管Ｚ１”が開口率２０〜４６％の一枚のバッフル板７５を有して当該バッファー管Ｚ１”をガスが通過する場合の当該一枚のバッフル板７５を基準とする上流側と下流側の差圧に等しくなるように、構成されている。このような構成のバッファー管Ｚ１”も、上述のバッファー管Ｚ１と同様に、二連型真空ポンプ装置Ｙ２においてバッファー管Ｚ１”を通過する前記の過剰ガスの気流振動を効率よく減衰させるのに資する。
【００７５】
二連型真空ポンプ装置Ｙ２においては、上述のように、単一のモータ５１によって真空ポンプ４０Ａのロータ４０ｂと真空ポンプ４０Ｂのロータ４０ｂとが連動して回転駆動されるように構成されている。このような構成は、二連型真空ポンプ装置Ｙ２の消費電力を低減するうえで好適である。
【００７６】
図１０は、本発明の第２の実施形態に係るガス精製システムＸ２の概略構成を表す。ガス精製システムＸ２は、ＰＳＡ装置Ｙ１と、二連型真空ポンプ装置Ｙ２’と、消音器Ｙ３とを備える。ガス精製システムＸ２は、二連型真空ポンプ装置Ｙ２に代えて二連型真空ポンプ装置Ｙ２’を備える点において、第１の実施形態に係るガス精製システムＸ１と異なる。ガス精製システムＸ２の二連型真空ポンプ装置Ｙ２’以外の構成は、ガス精製システムＸ１の二連型真空ポンプ装置Ｙ２以外の構成と同様である。
【００７７】
二連型真空ポンプ装置Ｙ２’は、二つの真空ポンプ４０Ａ，４０Ｂと、モータ５１と、連結ライン５２と、配管５３と、バイパスライン６０’とを備え、真空ポンプ４０Ａ，４０Ｂの稼動によってＰＳＡ装置Ｙ１の吸着塔１０Ａ，１０Ｂの内部を減圧し得るように構成されている。二連型真空ポンプ装置Ｙ２’は、バイパスライン６０に代えてバイパスライン６０’を備える点において、第１の実施形態における二連型真空ポンプ装置Ｙ２と異なる。二連型真空ポンプ装置Ｙ２’のバイパスライン６０’以外の構成は、二連型真空ポンプ装置Ｙ２のバイパスライン６０以外の構成と同様である。
【００７８】
バイパスライン６０’は、ライン入口たる端部Ｅ６およびライン出口たる端部Ｅ７を有し、且つ、開閉弁６１およびバッファー管Ｚ２をライン内に有する。また、バイパスライン６０’は、バッファー管Ｚ２に接続されている図１１に示す接続管部６２’を有する。バイパスライン６０’は、バッファー管Ｚ１に代えてバッファー管Ｚ２を有する点、および、接続管部６２に代えて接続管部６２’を有する点において、第１の実施形態におけるバイパスライン６０と異なる。バイパスライン６０’におけるバッファー管Ｚ２と接続管部６２’以外の構成は、バイパスライン６０におけるバッファー管Ｚ１と接続管部６２以外の構成と同様である。
【００７９】
バッファー管Ｚ２は、図１１および図１２に示すように、バイパスライン６０’における端部Ｅ６の側の端壁７１と、端部Ｅ７の側の端壁７２と、端壁７１，７２間を延びる周壁７３と、オリフィス板７４とを備え、本実施形態では円筒形状を有する。端壁７１にガス入口７１ａが設けられ、且つ、端壁７２にガス出口７２ａが設けられている。バッファー管Ｚ２は、ガス入口が周壁７３にではなく端壁７１に設けられている点において、第１の実施形態におけるバッファー管Ｚ１と異なる。バッファー管Ｚ２のガス入口７１ａ以外の構成は、バッファー管Ｚ１のガス入口７３ａ以外の構成と同様である。すなわち、バッファー管Ｚ２は、二連型真空ポンプ装置Ｙ２’の減圧稼動時にバイパスライン６０’の開閉弁６１が開状態である場合において、真空ポンプ４０Ａの排気口４２からの排出ガス量（単位時間あたりに実際に排出されるガスの標準状態換算ガス量）が真空ポンプ４０Ｂの吸気容量（単位時間あたりに性能上吸気し得るガス量の標準状態換算ガス量）を超えているときに当該バッファー管Ｚ２を通過するガスのバッファー管内最小滞留時間が０.１５秒以上となるように、構成されている（真空ポンプ４０Ｂの排気容量ないし吸気容量は、真空ポンプ４０Ａの排気容量より小さい）。これとともに、バッファー管Ｚ２は、二連型真空ポンプ装置Ｙ２’の減圧稼動時にバイパスライン６０’の開閉弁６１が開状態である場合において、真空ポンプ４０Ａの排気口４２からの排出ガス量が真空ポンプ４０Ｂの吸気容量を超えているときに当該バッファー管Ｚ２を通過するガスのバッファー管内最大流速が６〜１２ｍ／秒となるようにも、構成されている。
【００８０】
そして、本実施形態におけるバイパスライン６０’の接続管部６２’は、端壁７１に設けられたガス入口７１ａにてバッファー管Ｚ２に接続されている。接続管部６２’は、バイパスライン６０’において、バッファー管Ｚ２に対して上流側の直前に位置し、バッファー管Ｚ２へ導入される直前のガスの流路を規定する。また、接続管部６２’は、バッファー管Ｚ２に導入される直前のガスの流れを曲げるための屈曲構造を有する。好ましくは、接続管部６２’は、バッファー管Ｚ２に導入される直前のガス流れを９０度曲げるための屈曲構造を有する。より好ましくは、接続管部６２’は、鉛直方向Ｖにおける下側からガスを導いてバッファー管Ｚ２に導入するように配設されている。
【００８１】
以上のような構成を有するガス精製システムＸ２（ＰＳＡ装置Ｙ１および二連型真空ポンプ装置Ｙ２’を含む）を使用して、原料ガス（本実施形態では空気）から目的ガス（本実施形態では酸素）を精製することができる。具体的には、ＰＳＡ装置Ｙ１および二連型真空ポンプ装置Ｙ２’の稼動時において、ＰＳＡ装置Ｙ１における自動弁３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂ，３３ａ，３３ｂ，３４ａおよび二連型真空ポンプ装置Ｙ２’における開閉弁６１について所定のタイミングで開閉状態を切り替えることによって、システム内にて所望のガスの流れ状態を実現して、ＰＳＡ装置Ｙ１の吸着塔１０Ａ，１０Ｂにて、第１の実施形態に関して上述したのと同様にステップ１〜４からなる１サイクルを繰り返し、精製酸素ガスを取得することができる。１サイクル（ステップ１〜４）においては、図５に示すように、吸着塔１０Ａ，１０Ｂのそれぞれにて、吸着工程、減圧再生工程、および復圧工程が行われる。そして、ガス精製システムＸ２からは、空気を原料として精製酸素ガスを取得し続けることができる。また、このようなガス精製システムＸ２において、二連型真空ポンプ装置Ｙ２’については、第１の実施形態における二連型真空ポンプ装置Ｙ２について上述したのと同様にして減圧稼動させる。
【００８２】
二連型真空ポンプ装置Ｙ２’においては、上述のように、バイパスライン６０’は、バッファー管Ｚ２の端壁７１に設けられたガス入口７１ａにてバッファー管Ｚ２に接続された、バッファー管Ｚ２にガスを導入するための接続管部６２’を有する。そして、接続管部６２’は、バッファー管Ｚ２に導入される直前のガスの流れを曲げるための屈曲構造を有し、好ましくは、バッファー管Ｚ２に導入される直前のガス流れを９０度曲げるための屈曲構造を有し、より好ましくは、鉛直方向Ｖにおける下側からガスを導いてバッファー管Ｚ２に導入するように配設されている。このような構成は、前記のバッファー管内最小滞留時間について０.１５秒以上を実現しつつ、バッファー管Ｚ２の小型化を図るのに適する。
【００８３】
ガス精製システムＸ２、二連型真空ポンプ装置Ｙ２’、およびバッファー管Ｚ２において享受することができるその他の技術的効果は、第１の実施形態におけるガス精製システムＸ１、二連型真空ポンプ装置Ｙ２、およびバッファー管Ｚ１に関して上述した技術的効果と同様である。
【００８４】
本実施形態のバイパスライン６０’においては、第１の実施形態に関して図６を参照して上述したのと同様に、開閉弁６１に代えて開閉弁６１’を設けてもよい。
【００８５】
本実施形態のバッファー管Ｚ２においては、第１の実施形態におけるバッファー管Ｚ１に関して上述したのと同様に、オリフィス板７４を設けずに、バッファー管Ｚ２の延び方向の内寸法および／または内径を適宜設定することにより、前記のバッファー管内最小滞留時間を０.１５秒以上となるように構成してもよい。バッファー管Ｚ２においては、第１の実施形態に関して図７を参照して上述したのと同様に、一枚のオリフィス板７４に代えて複数のオリフィス板７４を設けてもよい。バッファー管Ｚ２においては、第１の実施形態に関して図８および図９を参照して上述したのと同様に、オリフィス板７４に代えてバッフル板７５を設けてもよい。また、バッファー管Ｚ２においては、第１の実施形態に関して上述したのと同様に、一枚のバッフル板７５に代えて複数のバッフル板７５を設けてもよい。
【実施例】
【００８６】
〔実施例１〕
二連型真空ポンプ装置Ｙ２のバッファー管Ｚ１がオリフィス板７４を有しないという点以外は、図１から図４に示すのと同様の構成を有するガス精製システムＸ１を使用して、図５に示す吸着工程、減圧再生工程、および復圧工程からなる１サイクル（ステップ１〜４）を吸着塔１０Ａ，１０Ｂのそれぞれにて繰り返すことにより、原料ガスたる空気から酸素を取得した。本実施例では、ＰＳＡ装置Ｙ１の原料ブロワ２１による空気の送出量ないし供給量は、４８００Ｎｍ3／ｈとした。吸着工程にある吸着塔１０Ａ，１０Ｂの内部圧力は大気圧とし、減圧再生工程にある吸着塔１０Ａ，１０Ｂの内部の減圧再生工程末期圧力は−５３０ｍｍＨｇ（ゲージ圧）とし、復圧工程にある吸着塔１０Ａ，１０Ｂについては、その内部圧力を大気圧にまで復帰させた。また、吸着塔１０Ａ，１０Ｂについての減圧再生工程は、バッファー管Ｚ１がオリフィス板７４を有しないという点以外は上述したのと同様の構成を有する二連型真空ポンプ装置Ｙ２を減圧稼動させることにより、実行した。真空ポンプ４０Ａとしては、排気容量１００００ｍ3／ｈのルーツポンプを採用した。真空ポンプ４０Ｂとしては、排気容量（吸気容量）６０５３ｍ3／ｈのルーツポンプを採用した。バッファー管Ｚ１（オリフィス板７４を有しない）としては、延び方向の内寸法（長さ）が４.４ｍであり且つ内径が４００ｍｍであるものを採用した。
【００８７】
本実施例の二連型真空ポンプ装置Ｙ２については、具体的には次のように減圧稼動させた。減圧再生工程の開始時から所定の期間であって過剰ガスのあるとき（即ち、真空ポンプ４０Ａからの排出ガス量が真空ポンプ４０Ｂの吸気容量を超えているとき）には、バイパスライン６０の開閉弁６１を開状態として、当該過剰ガスが連結ライン５２からバイパスライン６０に流入するようにガス流れを制御した。そして、真空ポンプ４０Ａからの排出ガス量が漸減して真空ポンプ４０Ｂの吸気容量に一致したときに開閉弁６１を開状態から閉状態へと自動的に切り替えて両真空ポンプ４０Ａ，４０Ｂを完全直列状態としたうえで、二連型真空ポンプ装置Ｙ２の減圧稼動を継続した。
【００８８】
本実施例の二連型真空ポンプ装置Ｙ２のバッファー管Ｚ１について、二連型真空ポンプ装置Ｙ２の減圧稼動時におけるバッファー管内最小滞留時間（即ち、減圧開始時過剰ガスがバッファー管Ｚ１を通過するときにバッファー管内Ｚ１に滞留する時間）を測定したところ、０.５０秒であった。また、本実施例の二連型真空ポンプ装置Ｙ２の減圧稼動時にバイパスライン６０の開閉弁６１が開状態にあるときにおいて、開閉弁６１のシャフト６１ａの振動加速度を測定したところ、その最大値は３.０Ｇであった。この振動加速度の測定には、振動計測器（リオン株式会社製 ＶＭ−６１）を使用した。実施例１に関するこれら測定結果については、図１３の表に掲げる。
【００８９】
〔実施例２〜６〕
二連型真空ポンプ装置Ｙ２におけるバッファー管Ｚ１（オリフィス板７４を有しない）の長さを４.４ｍに代えて３.６ｍ（実施例２）、２.８ｍ（実施例３）、２.１ｍ（実施例４）、１.５ｍ（実施例５）、または１.３ｍ（実施例６）とした以外は実施例１と同様のガス精製システムＸ１を使用して、実施例１と同様に、減圧再生工程にて二連型真空ポンプ装置Ｙ２を減圧稼動させつつ、吸着工程、減圧再生工程、および復圧工程からなる１サイクルを吸着塔１０Ａ，１０Ｂのそれぞれにて繰り返すことによって原料ガスたる空気から酸素を取得した。
【００９０】
実施例２〜６における二連型真空ポンプ装置Ｙ２のバッファー管Ｚ１について、実施例１と同様に、二連型真空ポンプ装置Ｙ２の減圧稼動時におけるバッファー管内最小滞留時間を測定したところ、０.４１秒（実施例２）、０.３２秒（実施例３）、０.２４秒（実施例４）、０.１７秒（実施例５）、および０.１５秒（実施例６）であった。また、実施例２〜６の二連型真空ポンプ装置Ｙ２の減圧稼動時にバイパスライン６０の開閉弁６１が開状態にあるときにおいて、実施例１と同様にして開閉弁６１のシャフト６１ａの振動加速度を測定したところ、その最大値は３.１Ｇ（実施例２）、３.１Ｇ（実施例３）、３.２Ｇ（実施例４）、４.５Ｇ（実施例５）、および５.５Ｇ（実施例６）であった。実施例２〜６に関するこれら測定結果については、図１３の表に掲げる。
【００９１】
〔比較例１〕
二連型真空ポンプ装置におけるバッファー管（オリフィス板を有しない）の長さを４.４ｍに代えて１.０５ｍとした以外は実施例１と同様のガス精製システムを使用して、実施例１と同様に、減圧再生工程にて二連型真空ポンプ装置を減圧稼動させつつ、吸着工程、減圧再生工程、および復圧工程からなる１サイクルを吸着塔１０Ａ，１０Ｂのそれぞれにて繰り返すことによって原料ガスたる空気から酸素を取得した。
【００９２】
本比較例における二連型真空ポンプ装置のバッファー管について、実施例１と同様に、二連型真空ポンプ装置の減圧稼動時におけるバッファー管内最小滞留時間を測定したところ、０.１２秒であった。また、本比較例の二連型真空ポンプ装置の減圧稼動時にバイパスラインの開閉弁が開状態にあるときにおいて、実施例１と同様にして開閉弁のシャフトの振動加速度を測定したところ、その最大値は７.０Ｇであった。比較例１に関するこれら測定結果については、図１３の表に掲げる。
【００９３】
〔比較例２〕
図１４に示すガス精製システムＸ３を使用して、図５に示す吸着工程、減圧再生工程、および復圧工程からなる１サイクル（ステップ１〜４）を吸着塔１０Ａ，１０Ｂのそれぞれにて繰り返すことにより、原料ガスたる空気から酸素を取得した。本比較例で使用したガス精製システムＸ３は、バッファー管Ｚ１を備えない点以外は、例えば実施例１で使用したガス精製システムＸ１と同様の構成を有する。そして、本比較例では、吸着塔１０Ａ，１０Ｂについての減圧再生工程は、バッファー管Ｚ１に関する事項以外は例えば実施例１と同様にして、真空ポンプ４０Ａ，４０Ｂを減圧稼動させることにより（減圧再生工程途中でバイパスライン６０の開閉弁６１について開状態から閉状態へと切り替える）、実行した。本比較例の真空ポンプ４０Ａ，４０Ｂの減圧稼動時にバイパスライン６０の開閉弁６１が開状態にあるときにおいて、実施例１と同様にして開閉弁６１のシャフト６１ａの振動加速度を測定したところ、その最大値は１３.５Ｇであった。
【００９４】
以上の実施例１〜６および比較例１，２に関する測定結果については、図１５のグラフにて破線上に示す。図１５のグラフでは、横軸はバッファー管内最小滞留時間（秒）を表し、縦軸は開閉弁シャフトの振動加速度（Ｇ）を表す。
【００９５】
〔実施例７〕
二連型真空ポンプ装置Ｙ２におけるバッファー管Ｚ１がオリフィス板７４を有する点以外は実施例１と同様のガス精製システムＸ１を使用し、実施例１と同様に、減圧再生工程にて二連型真空ポンプ装置Ｙ２を減圧稼動させつつ、吸着工程、減圧再生工程、および復圧工程からなる１サイクルを吸着塔１０Ａ，１０Ｂのそれぞれにて繰り返すことによって原料ガスたる空気から酸素を取得した。オリフィス板７４については、バッファー管Ｚ１内において、ガス入口側にある端壁７１から５００ｍｍ離れた箇所に設けた。また、本実施例では、オリフィス板７４として、開口７４ａの直径が２３０ｍｍであるものを採用した。内径４００ｍｍのバッファー管Ｚ１における当該オリフィス板７４（開口７４ａの直径は２３０ｍｍ）による開口率は３３％である。
【００９６】
本実施例における二連型真空ポンプ装置Ｙ２のバッファー管Ｚ１（オリフィス板７４を有する）について、実施例１と同様に、二連型真空ポンプ装置Ｙ２の減圧稼動時におけるバッファー管内最小滞留時間を測定したところ、０.５０秒であった。また、本実施例の二連型真空ポンプ装置Ｙ２の減圧稼動時にバイパスライン６０の開閉弁６１が開状態にあるときにおいて、実施例１と同様にして開閉弁６１のシャフト６１ａの振動加速度を測定したところ、その最大値は２.１Ｇであった。実施例７に関するこれら測定結果については、図１３の表に掲げる。
【００９７】
〔実施例８〜１３〕
二連型真空ポンプ装置Ｙ２におけるバッファー管Ｚ１（オリフィス板７４を有する）の長さを４.４ｍに代えて３.６ｍ（実施例８）、２.８ｍ（実施例９）、２.１ｍ（実施例１０）、１.５ｍ（実施例１１）、１.３ｍ（実施例１２）、または１.０５ｍ（実施例１３）とした以外は実施例７と同様のガス精製システムＸ１を使用して、実施例１と同様に、減圧再生工程にて二連型真空ポンプ装置Ｙ２を減圧稼動させつつ、吸着工程、減圧再生工程、および復圧工程からなる１サイクルを吸着塔１０Ａ，１０Ｂのそれぞれにて繰り返すことによって原料ガスたる空気から酸素を取得した。
【００９８】
実施例８〜１３における二連型真空ポンプ装置Ｙ２のバッファー管Ｚ１について、実施例１と同様に、二連型真空ポンプ装置Ｙ２の減圧稼動時におけるバッファー管内最小滞留時間を測定したところ、０.４１秒（実施例８）、０.３２秒（実施例９）、０.２４秒（実施例１０）、０.１７秒（実施例１１）、０.１５秒（実施例１２）、および０.１２秒（実施例１３）であった。また、実施例８〜１３の二連型真空ポンプ装置Ｙ２の減圧稼動時にバイパスライン６０の開閉弁６１が開状態にあるときにおいて、実施例１と同様にして開閉弁６１のシャフト６１ａの振動加速度を測定したところ、その最大値は２.０Ｇ（実施例８）、２.１Ｇ（実施例９）、２.１Ｇ（実施例１０）、２.５Ｇ（実施例１１）、３.０Ｇ（実施例１２）、および４.５Ｇ（実施例１３）であった。実施例８〜１３に関するこれら測定結果については、図１３の表に掲げる。また、実施例７〜１３および上述の比較例２に関する測定結果については、図１５のグラフにて太線上に示す。
【００９９】
〔実施例１４〜１８〕
二連型真空ポンプ装置Ｙ２におけるバッファー管Ｚ１のオリフィス板７４の開口７４ａの直径を２３０ｍｍに代えて１８０ｍｍ（実施例１４）、２００ｍｍ（実施例１５）、２１５ｍｍ（実施例１６）、２５０ｍｍ（実施例１７）、および２７０ｍｍ（実施例１８）とした以外は実施例１２と同様のガス精製システムＸ１を使用して、実施例１と同様に、減圧再生工程にて二連型真空ポンプ装置Ｙ２を減圧稼動させつつ、吸着工程、減圧再生工程、および復圧工程からなる１サイクルを吸着塔１０Ａ，１０Ｂのそれぞれにて繰り返すことによって原料ガスたる空気から酸素を取得した。内径４００ｍｍのバッファー管Ｚ１における実施例１４のオリフィス板７４による開口率は２０％であり、実施例１５のオリフィス板７４による開口率は２５％であり、実施例１６のオリフィス板７４による開口率は２９％であり、実施例１７のオリフィス板７４による開口率は３９％であり、実施例１８のオリフィス板７４による開口率は４６％である。
【０１００】
実施例１４〜１８における二連型真空ポンプ装置Ｙ２のバッファー管Ｚ１について、実施例１と同様に、二連型真空ポンプ装置Ｙ２の減圧稼動時におけるバッファー管内最小滞留時間を測定したところ、全て０.１５秒であった。また、実施例１４〜１８の二連型真空ポンプ装置Ｙ２の減圧稼動時にバイパスライン６０の開閉弁６１が開状態にあるときにおいて、実施例１と同様にして開閉弁６１のシャフト６１ａの振動加速度を測定したところ、その最大値は４.２Ｇ（実施例１４）、３.８Ｇ（実施例１５）、３.４Ｇ（実施例１６）、３.３Ｇ（実施例１７）、および４.０Ｇ（実施例１８）であった。実施例１４〜１８に関するこれら測定結果については、実施例１２に関する測定結果とともに図１６の表に掲げ、また、図１７のグラフにて太線上に示す。図１７のグラフでは、横軸はオリフィス板７４（絞り部）による開口率（％）を表し、縦軸は、開閉弁６１のシャフト６１ａの振動加速度（Ｇ）を表す。
【０１０１】
〔評価〕
実施例１〜１８と比較例２に係る結果の比較から、バッファー管内最小滞留時間が０.１５秒以上であるバッファー管Ｚ１を二連型真空ポンプ装置Ｙ２のバイパスライン６０内に有する場合（実施例１〜１８）には、バイパスライン６０内にバッファー管を有しない場合（比較例２）よりも、バイパスライン６０の開閉弁６１のシャフト６１ａの振動加速度を著しく低減できることが判る。また、実施例１〜１８と比較例１に係る結果の比較から、バッファー管内最小滞留時間が０.１５秒以上であるバッファー管Ｚ１を二連型真空ポンプ装置Ｙ２のバイパスライン６０内に有する場合（実施例１〜１８）には、バッファー管内最小滞留時間が０.１５秒未満であるバッファー管をバイパスライン内に有する場合（比較例１）よりも、バイパスラインの開閉弁のシャフトの振動加速度を有意に低減できることが判る。加えて、バッファー管内最小滞留時間が０.１５秒以上であり且つ絞り部開口率が２０〜４６％である場合（実施例７〜１８）には、開閉弁６１のシャフト６１ａの加速度振動を４.５Ｇ以下にまで低減できた。更に加えて、バッファー管内最小滞留時間が０.１５秒以上であり且つ絞り部開口率が２９〜３９％である場合（実施例７〜１２，１６，１７）には、開閉弁６１のシャフト６１ａの加速度振動を３.４Ｇ以下にまで低減できた。
【符号の説明】
【０１０２】
Ｘ１，Ｘ２      ガス精製システム
Ｙ１      ＰＳＡ装置
Ｙ２，Ｙ２’      二連型真空ポンプ装置
Ｙ３      消音器
１０Ａ，１０Ｂ      吸着塔
２１      原料ブロワ
２２      タンク
４０Ａ，４０Ｂ      真空ポンプ
４０ａ      ケーシング
４０ｂ      ロータ
４１      吸気口
４２      排気口
５１      モータ
５２      連結ライン
６０，６０’      バイパスライン
６１，６１’      開閉弁
６２，６２’      接続管部
Ｚ１，Ｚ１’，Ｚ１”，Ｚ２      バッファー管
７１，７２      端壁
７３      周壁
７３’      内壁面
７４      オリフィス板
７４ａ      開口
７４ａ’      縁端
７５      バッフル板
【図１】
2011132854.tif 000003
【図２】
2011132854.tif 000004
【図３】
2011132854.tif 000005
【図４】
2011132854.tif 000006
【図５】
2011132854.tif 000007
【図６】
2011132854.tif 000008
【図７】
2011132854.tif 000009
【図８】
2011132854.tif 000010
【図９】
2011132854.tif 000011
【図１０】
2011132854.tif 000012
【図１１】
2011132854.tif 000013
【図１２】
2011132854.tif 000014
【図１３】
2011132854.tif 000015
【図１４】
2011132854.tif 000016
【図１５】
2011132854.tif 000017
【図１６】
2011132854.tif 000018
【図１７】
2011132854.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】平成22年3月16日(2010.3.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気口および排気口を有する容積式の第１真空ポンプと、
吸気口および排気口を有する第２真空ポンプと、
前記第１真空ポンプの前記排気口および前記第２真空ポンプの前記吸気口の間を連結する連結ラインと、
前記連結ラインに接続された第１端部およびガスを外部に排気するための第２端部を有するバイパスラインと、を備え、
前記バイパスラインは、バッファー管、および、当該バッファー管と前記第２端部の間に位置する開閉弁を含み、
前記バッファー管は、前記開閉弁が開状態である場合において、前記第１真空ポンプの前記排気口からの排出ガス量が前記第２真空ポンプの吸気容量を超えているときに当該バッファー管を通過するガスのバッファー管内最小滞留時間が０.１５秒以上となるように
、構成されている、二連型真空ポンプ装置。
【請求項２】
前記開閉弁は、前記第１真空ポンプの前記排気口からの排出ガス量が前記第２真空ポンプの吸気容量に一致したときに開状態から閉状態へと切替え可能に構成されている、請求項１に記載の二連型真空ポンプ装置。
【請求項３】
前記バッファー管は、その内部を通過するガスの流路を局所的に狭めるための絞り部を有し、当該絞り部の開口率は２０〜４６％である、請求項１または２に記載の二連型真空ポンプ装置。
【請求項４】
前記バッファー管は、その内部を通過するガスの流路を局所的に狭めるための複数の絞り部を有し、当該複数の絞り部は、前記流路にて最も上流側に位置する第１の絞り部と最も下流側に位置する第２の絞り部とを含み、前記バッファー管をガスが通過する場合における前記第１の絞り部よりも上流側と前記第２の絞り部よりも下流側との差圧が、前記バッファー管が開口率２０〜４６％の一個の絞り部を有して当該バッファー管をガスが通過する場合の当該一個の絞り部を基準とする上流側と下流側の差圧に等しくなるように、構成されている、請求項１または２に記載の二連型真空ポンプ装置。
【請求項５】
前記絞り部は、開口を有するオリフィス板、またはバッフル板である、請求項３または４に記載の二連型真空ポンプ装置。
【請求項６】
前記絞り部は、開口を有するオリフィス板であり、前記開口は、前記バッファー管の内壁面と面一の縁端を有する、請求項３または４に記載の二連型真空ポンプ装置。
【請求項７】
前記バッファー管は、前記開閉弁が開状態である場合において、前記第１真空ポンプの前記排気口からの排出ガス量が前記第２真空ポンプの吸気容量を超えているときに当該バッファー管を通過するガスのバッファー管内最大流速が６〜１２ｍ／秒となるように、構成されている、請求項１から６のいずれか一つに記載の二連型真空ポンプ装置。
【請求項８】
前記バッファー管は、前記バイパスラインにおける前記第１端部の側の第１端壁と、前記第２端部の側の第２端壁と、当該第１および第２端壁の間を延びる周壁とを有し、前記バイパスラインは、前記周壁における前記第１端壁側の箇所にて前記バッファー管に接続された、当該バッファー管にガスを導入するための接続管部を有し、当該接続管部は、前記周壁の延び方向に交差する方向に延びる、請求項１から７のいずれか一つに記載の二連型真空ポンプ装置。
【請求項９】
前記バッファー管は、前記バイパスラインにおける前記第１端部の側の第１端壁と、前記第２端部の側の第２端壁と、当該第１および第２端壁の間を延びる周壁とを有し、前記バイパスラインは、前記第１端壁にて前記バッファー管に接続された、当該バッファー管にガスを導入するための接続管部を有し、当該接続管部は、前記バッファー管に導入される前のガスの流れを曲げるための屈曲構造を有する、請求項１から７のいずれか一つに記載の二連型真空ポンプ装置。
【請求項１０】
前記第１および第２真空ポンプは、それぞれ、ケーシングと当該ケーシング内のロータとを有するルーツポンプであり、単一のモータによって前記第１真空ポンプの前記ロータと前記第２真空ポンプの前記ロータとが連動して回転駆動されるように構成されている、請求項１から９のいずれか一つに記載の二連型真空ポンプ装置。
【請求項１１】
圧力変動吸着法を利用してガスを精製するための、吸着剤が内部に充填された吸着塔と、
前記吸着塔の内部を減圧するための、請求項１から１０のいずれか一つに記載の二連型真空ポンプ装置と、を備えるガス精製システム。
【請求項１２】
吸気口および排気口を有する容積式の第１真空ポンプと、吸気口および排気口を有する第２真空ポンプと、前記第１真空ポンプの前記排気口および前記第２真空ポンプの前記吸気口の間を連結する連結ラインと、前記連結ラインに接続された第１端部およびガスを外部に排気するための第２端部を有して開閉弁を含むバイパスラインと、を備える装置の前記バイパスライン内に設けるための真空ポンプ排ガス振動抑制装置であって、
前記バイパスラインにおける前記第１端部と前記開閉弁の間に設けるためのバッファー管を備え、
前記バッファー管は、前記開閉弁が開状態である場合において、前記第１真空ポンプの前記排気口からの排出ガス量が前記第２真空ポンプの吸気容量を超えているときに当該バッファー管を通過するガスのバッファー管内最小滞留時間が０.１５秒以上となるように
、構成されている、真空ポンプ排ガス振動抑制装置。
【請求項１３】
前記バッファー管は、前記開閉弁が開状態である場合において、前記第１真空ポンプの前記排気口からの排出ガス量が前記第２真空ポンプの吸気容量を超えているときに当該バッファー管を通過するガスのバッファー管内最大流速が６〜１２ｍ／秒となるように、構成されている、請求項１２に記載の真空ポンプ排ガス振動抑制装置。
【請求項１４】
前記バッファー管は、その内部を通過するガスの流路を局所的に狭めるための絞り部を有し、当該絞り部の開口率は２０〜４６％である、請求項１２または１３に記載の真空ポンプ排ガス振動抑制装置。
【請求項１５】
容積式真空ポンプの排気口と連結されることとなるガス入口とガス出口とを有してガスの通過を許容するバッファー管を備え、
前記バッファー管は、その内部を通過するガスの流路を局所的に狭めるための絞り部を有し、当該絞り部の開口率は２０〜４６％である、真空ポンプ排ガス振動抑制装置。
【請求項１６】
前記絞り部は、開口を有するオリフィス板、またはバッフル板である、請求項１４または１５に記載の真空ポンプ排ガス振動抑制装置。
【請求項１７】
前記絞り部は、開口を有するオリフィス板であり、前記開口は、前記バッファー管の内壁面と面一の縁端を有する、請求項１４または１５に記載の真空ポンプ排ガス振動抑制装置。
【請求項１８】
吸気口および排気口を有する容積式の第１真空ポンプと、吸気口および排気口を有する第２真空ポンプと、前記第１真空ポンプの前記排気口および前記第２真空ポンプの前記吸気口の間を連結する連結ラインと、前記連結ラインに接続された第１端部およびガスを外部に排気するための第２端部を有して開閉弁を含むバイパスラインと、を備える装置の前記バイパスライン内の前記第１端部と前記開閉弁の間にバッファー管を設け、
前記開閉弁が開状態である場合において、前記第１真空ポンプの前記排気口からの排出ガス量が前記第２真空ポンプの吸気容量を超えているときに前記バッファー管を通過するガスのバッファー管内最小滞留時間を０.１５秒以上にさせる、真空ポンプ排ガス振動抑
制方法。
【請求項１９】
前記第１真空ポンプの前記排気口からの排出ガス量が前記第２真空ポンプの吸気容量に一致したときに前記開閉弁を開状態から閉状態へと変化させる、請求項１８に記載の真空ポンプ排ガス振動抑制方法。
【請求項２０】
前記開閉弁が開状態である場合において、前記第１真空ポンプの前記排気口からの排出ガス量が前記第２真空ポンプの吸気容量を超えているときに前記バッファー管を通過するガスのバッファー管内最大流速を６〜１２ｍ／秒にさせる、請求項１８または１９に記載の真空ポンプ排ガス振動抑制方法。
【手続補正書】
【提出日】平成22年8月5日(2010.8.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気口および排気口を有する容積式の第１真空ポンプと、
吸気口および排気口を有する第２真空ポンプと、
前記第１真空ポンプの前記排気口および前記第２真空ポンプの前記吸気口の間を連結する連結ラインと、
前記連結ラインに接続された第１端部、および、上記第２真空ポンプの前記排気口側に接続されるガス導出用の第２端部を有するバイパスラインと、を備え、前記バイパスラインは、バッファー管、および、当該バッファー管と前記第２端部の間に位置する開閉弁を含み、
前記バッファー管は、前記開閉弁が開状態である場合において、前記第１真空ポンプの前記排気口からの排出ガス量が前記第２真空ポンプの吸気容量を超えているときに当該バッファー管を通過するガスのバッファー管内最小滞留時間が０.１５秒以上となるように
、構成されている、二連型真空ポンプ装置。
【請求項２】
前記開閉弁は、前記第１真空ポンプの前記排気口からの排出ガス量が前記第２真空ポンプの吸気容量に一致したときに開状態から閉状態へと切替え可能に構成されている、請求項１に記載の二連型真空ポンプ装置。
【請求項３】
前記バッファー管は、その内部を通過するガスの流路を局所的に狭めるための絞り部を有し、当該絞り部の開口率は２０〜４６％である、請求項１または２に記載の二連型真空ポンプ装置。
【請求項４】
前記バッファー管は、その内部を通過するガスの流路を局所的に狭めるための複数の絞り部を有し、当該複数の絞り部は、前記流路にて最も上流側に位置する第１の絞り部と最も下流側に位置する第２の絞り部とを含み、前記バッファー管をガスが通過する場合における前記第１の絞り部よりも上流側と前記第２の絞り部よりも下流側との差圧が、前記バッファー管が開口率２０〜４６％の一個の絞り部を有して当該バッファー管をガスが通過する場合の当該一個の絞り部を基準とする上流側と下流側の差圧に等しくなるように、構成されている、請求項１または２に記載の二連型真空ポンプ装置。
【請求項５】
前記絞り部は、開口を有するオリフィス板、またはバッフル板である、請求項３または４に記載の二連型真空ポンプ装置。
【請求項６】
前記絞り部は、開口を有するオリフィス板であり、前記開口は、前記バッファー管の内壁面と面一の縁端を有する、請求項３または４に記載の二連型真空ポンプ装置。
【請求項７】
前記バッファー管は、前記開閉弁が開状態である場合において、前記第１真空ポンプの前記排気口からの排出ガス量が前記第２真空ポンプの吸気容量を超えているときに当該バッファー管を通過するガスのバッファー管内最大流速が６〜１２ｍ／秒となるように、構成されている、請求項１から６のいずれか一つに記載の二連型真空ポンプ装置。
【請求項８】
前記バッファー管は、前記バイパスラインにおける前記第１端部の側の第１端壁と、前記第２端部の側の第２端壁と、当該第１および第２端壁の間を延びる周壁とを有し、前記バイパスラインは、前記周壁における前記第１端壁側の箇所にて前記バッファー管に接続された、当該バッファー管にガスを導入するための接続管部を有し、当該接続管部は、前記周壁の延び方向に交差する方向に延びる、請求項１から７のいずれか一つに記載の二連型真空ポンプ装置。
【請求項９】
前記バッファー管は、前記バイパスラインにおける前記第１端部の側の第１端壁と、前記第２端部の側の第２端壁と、当該第１および第２端壁の間を延びる周壁とを有し、前記バイパスラインは、前記第１端壁にて前記バッファー管に接続された、当該バッファー管にガスを導入するための接続管部を有し、当該接続管部は、前記バッファー管に導入される前のガスの流れを曲げるための屈曲構造を有する、請求項１から７のいずれか一つに記載の二連型真空ポンプ装置。
【請求項１０】
前記第１および第２真空ポンプは、それぞれ、ケーシングと当該ケーシング内のロータとを有するルーツポンプであり、単一のモータによって前記第１真空ポンプの前記ロータと前記第２真空ポンプの前記ロータとが連動して回転駆動されるように構成されている、請求項１から９のいずれか一つに記載の二連型真空ポンプ装置。
【請求項１１】
圧力変動吸着法を利用してガスを精製するための、吸着剤が内部に充填された吸着塔と、
前記吸着塔の内部を減圧するための、請求項１から１０のいずれか一つに記載の二連型真空ポンプ装置と、を備えるガス精製システム。
【請求項１２】
吸気口および排気口を有する容積式の第１真空ポンプと、吸気口および排気口を有する第２真空ポンプと、前記第１真空ポンプの前記排気口および前記第２真空ポンプの前記吸気口の間を連結する連結ラインと、前記連結ラインに接続された第１端部、および、上記第２真空ポンプの前記排気口側に接続されるガス導出用の第２端部を有して開閉弁を含むバイパスラインと、を備える装置の前記バイパスライン内に設けるための真空ポンプ排ガス振動抑制装置であって、
前記バイパスラインにおける前記第１端部と前記開閉弁の間に設けるためのバッファー管を備え、
前記バッファー管は、前記開閉弁が開状態である場合において、前記第１真空ポンプの前記排気口からの排出ガス量が前記第２真空ポンプの吸気容量を超えているときに当該バッファー管を通過するガスのバッファー管内最小滞留時間が０.１５秒以上となるように
、構成されている、真空ポンプ排ガス振動抑制装置。
【請求項１３】
前記バッファー管は、前記開閉弁が開状態である場合において、前記第１真空ポンプの前記排気口からの排出ガス量が前記第２真空ポンプの吸気容量を超えているときに当該バッファー管を通過するガスのバッファー管内最大流速が６〜１２ｍ／秒となるように、構成されている、請求項１２に記載の真空ポンプ排ガス振動抑制装置。
【請求項１４】
前記バッファー管は、その内部を通過するガスの流路を局所的に狭めるための絞り部を有し、当該絞り部の開口率は２０〜４６％である、請求項１２または１３に記載の真空ポンプ排ガス振動抑制装置。
【請求項１５】
容積式真空ポンプの排気口と連結されることとなるガス入口とガス出口とを有してガスの通過を許容するバッファー管を備え、
前記バッファー管は、その内部を通過するガスの流路を局所的に狭めるための絞り部を有し、当該絞り部の開口率は２０〜４６％である、真空ポンプ排ガス振動抑制装置。
【請求項１６】
前記絞り部は、開口を有するオリフィス板、またはバッフル板である、請求項１４または１５に記載の真空ポンプ排ガス振動抑制装置。
【請求項１７】
前記絞り部は、開口を有するオリフィス板であり、前記開口は、前記バッファー管の内壁面と面一の縁端を有する、請求項１４または１５に記載の真空ポンプ排ガス振動抑制装置。
【請求項１８】
吸気口および排気口を有する容積式の第１真空ポンプと、吸気口および排気口を有する第２真空ポンプと、前記第１真空ポンプの前記排気口および前記第２真空ポンプの前記吸気口の間を連結する連結ラインと、前記連結ラインに接続された第１端部、および、上記第２真空ポンプの前記排気口側に接続されるガス導出用の第２端部を有して開閉弁を含むバイパスラインと、を備える装置の前記バイパスライン内の前記第１端部と前記開閉弁の間にバッファー管を設け、
前記開閉弁が開状態である場合において、前記第１真空ポンプの前記排気口からの排出ガス量が前記第２真空ポンプの吸気容量を超えているときに前記バッファー管を通過するガスのバッファー管内最小滞留時間を０.１５秒以上にさせる、真空ポンプ排ガス振動抑
制方法。
【請求項１９】
前記第１真空ポンプの前記排気口からの排出ガス量が前記第２真空ポンプの吸気容量に一致したときに前記開閉弁を開状態から閉状態へと変化させる、請求項１８に記載の真空ポンプ排ガス振動抑制方法。
【請求項２０】
前記開閉弁が開状態である場合において、前記第１真空ポンプの前記排気口からの排出ガス量が前記第２真空ポンプの吸気容量を超えているときに前記バッファー管を通過するガスのバッファー管内最大流速を６〜１２ｍ／秒にさせる、請求項１８または１９に記載の真空ポンプ排ガス振動抑制方法。
【手続補正書】
【提出日】平成22年11月1日(2010.11.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気口および排気口を有する容積式の第１真空ポンプと、
吸気口および排気口を有する第２真空ポンプと、
前記第１真空ポンプの前記排気口および前記第２真空ポンプの前記吸気口の間を連結する連結ラインと、
前記連結ラインに接続された第１端部、および、上記第２真空ポンプの前記排気口側に接続されるガス導出用の第２端部を有するバイパスラインと、を備え、前記バイパスラインは、バッファー管、および、当該バッファー管と前記第２端部の間に位置する開閉弁を含み、
前記バッファー管は、前記開閉弁が開状態である場合において、前記第１真空ポンプの前記排気口からの排出ガス量が前記第２真空ポンプの吸気容量を超えているときに当該バッファー管を通過するガスのバッファー管内最小滞留時間が０.１５秒以上となるように
、構成されている、二連型真空ポンプ装置。
【請求項２】
前記開閉弁は、前記第１真空ポンプの前記排気口からの排出ガス量が前記第２真空ポンプの吸気容量に一致したときに開状態から閉状態へと切替え可能に構成されている、請求項１に記載の二連型真空ポンプ装置。
【請求項３】
前記バッファー管は、その内部を通過するガスの流路を局所的に狭めるための絞り部を有し、当該絞り部の開口率は２０〜４６％である、請求項１または２に記載の二連型真空ポンプ装置。
【請求項４】
前記バッファー管は、その内部を通過するガスの流路を局所的に狭めるための複数の絞り部を有し、当該複数の絞り部は、前記流路にて最も上流側に位置する第１の絞り部と最も下流側に位置する第２の絞り部とを含み、前記バッファー管をガスが通過する場合における前記第１の絞り部よりも上流側と前記第２の絞り部よりも下流側との差圧が、前記バッファー管が開口率２０〜４６％の一個の絞り部を有して当該バッファー管をガスが通過する場合の当該一個の絞り部を基準とする上流側と下流側の差圧に等しくなるように、構成されている、請求項１または２に記載の二連型真空ポンプ装置。
【請求項５】
前記絞り部は、開口を有するオリフィス板、またはバッフル板である、請求項３または４に記載の二連型真空ポンプ装置。
【請求項６】
前記絞り部は、開口を有するオリフィス板であり、前記開口は、前記バッファー管の内壁面と面一の縁端を有する、請求項３または４に記載の二連型真空ポンプ装置。
【請求項７】
前記バッファー管は、前記開閉弁が開状態である場合において、前記第１真空ポンプの前記排気口からの排出ガス量が前記第２真空ポンプの吸気容量を超えているときに当該バッファー管を通過するガスのバッファー管内最大流速が６〜１２ｍ／秒となるように、構成されている、請求項１から６のいずれか一つに記載の二連型真空ポンプ装置。
【請求項８】
前記バッファー管は、前記バイパスラインにおける前記第１端部の側の第１端壁と、前記第２端部の側の第２端壁と、当該第１および第２端壁の間を延びる周壁とを有し、前記バイパスラインは、前記周壁における前記第１端壁側の箇所にて前記バッファー管に接続された、当該バッファー管にガスを導入するための接続管部を有し、当該接続管部は、前記周壁の延び方向に交差する方向に延びる、請求項１から７のいずれか一つに記載の二連型真空ポンプ装置。
【請求項９】
前記バッファー管は、前記バイパスラインにおける前記第１端部の側の第１端壁と、前記第２端部の側の第２端壁と、当該第１および第２端壁の間を延びる周壁とを有し、前記バイパスラインは、前記第１端壁にて前記バッファー管に接続された、当該バッファー管にガスを導入するための接続管部を有し、当該接続管部は、前記バッファー管に導入される前のガスの流れを曲げるための屈曲構造を有する、請求項１から７のいずれか一つに記載の二連型真空ポンプ装置。
【請求項１０】
前記第１および第２真空ポンプは、それぞれ、ケーシングと当該ケーシング内のロータとを有するルーツポンプであり、単一のモータによって前記第１真空ポンプの前記ロータと前記第２真空ポンプの前記ロータとが連動して回転駆動されるように構成されている、請求項１から９のいずれか一つに記載の二連型真空ポンプ装置。
【請求項１１】
圧力変動吸着法を利用してガスを精製するための、吸着剤が内部に充填された吸着塔と、
前記吸着塔の内部を減圧するための、請求項１から１０のいずれか一つに記載の二連型真空ポンプ装置と、を備えるガス精製システム。
【請求項１２】
吸気口および排気口を有する容積式の第１真空ポンプと、吸気口および排気口を有する第２真空ポンプと、前記第１真空ポンプの前記排気口および前記第２真空ポンプの前記吸気口の間を連結する連結ラインと、前記連結ラインに接続された第１端部、および、上記第２真空ポンプの前記排気口側に接続されるガス導出用の第２端部を有して開閉弁を含むバイパスラインと、を備える装置の前記バイパスライン内に設けるための真空ポンプ排ガス振動抑制装置であって、
前記バイパスラインにおける前記第１端部と前記開閉弁の間に設けるためのバッファー管を備え、
前記バッファー管は、前記開閉弁が開状態である場合において、前記第１真空ポンプの前記排気口からの排出ガス量が前記第２真空ポンプの吸気容量を超えているときに当該バッファー管を通過するガスのバッファー管内最小滞留時間が０.１５秒以上となるように
、構成されている、真空ポンプ排ガス振動抑制装置。
【請求項１３】
前記バッファー管は、前記開閉弁が開状態である場合において、前記第１真空ポンプの前記排気口からの排出ガス量が前記第２真空ポンプの吸気容量を超えているときに当該バッファー管を通過するガスのバッファー管内最大流速が６〜１２ｍ／秒となるように、構成されている、請求項１２に記載の真空ポンプ排ガス振動抑制装置。
【請求項１４】
前記バッファー管は、その内部を通過するガスの流路を局所的に狭めるための絞り部を有し、当該絞り部の開口率は２０〜４６％である、請求項１２または１３に記載の真空ポンプ排ガス振動抑制装置。
【請求項１５】
前記絞り部は、開口を有するオリフィス板、またはバッフル板である、請求項１４に記載の真空ポンプ排ガス振動抑制装置。
【請求項１６】
前記絞り部は、開口を有するオリフィス板であり、前記開口は、前記バッファー管の内壁面と面一の縁端を有する、請求項１４に記載の真空ポンプ排ガス振動抑制装置。
【請求項１７】
吸気口および排気口を有する容積式の第１真空ポンプと、吸気口および排気口を有する第２真空ポンプと、前記第１真空ポンプの前記排気口および前記第２真空ポンプの前記吸気口の間を連結する連結ラインと、前記連結ラインに接続された第１端部、および、上記第２真空ポンプの前記排気口側に接続されるガス導出用の第２端部を有して開閉弁を含むバイパスラインと、を備える装置の前記バイパスライン内の前記第１端部と前記開閉弁の間にバッファー管を設け、
前記開閉弁が開状態である場合において、前記第１真空ポンプの前記排気口からの排出ガス量が前記第２真空ポンプの吸気容量を超えているときに前記バッファー管を通過するガスのバッファー管内最小滞留時間を０.１５秒以上にさせる、真空ポンプ排ガス振動抑制方法。
【請求項１８】
前記第１真空ポンプの前記排気口からの排出ガス量が前記第２真空ポンプの吸気容量に一致したときに前記開閉弁を開状態から閉状態へと変化させる、請求項１７に記載の真空ポンプ排ガス振動抑制方法。
【請求項１９】
前記開閉弁が開状態である場合において、前記第１真空ポンプの前記排気口からの排出ガス量が前記第２真空ポンプの吸気容量を超えているときに前記バッファー管を通過するガスのバッファー管内最大流速を６〜１２ｍ／秒にさせる、請求項１７または１８に記載の真空ポンプ排ガス振動抑制方法。