特許ウォッチ

公開番号2024139665
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-09
出願番号2023174180
出願日2023-10-06
発明の名称真空装置、真空ポンプ
出願人個人
代理人
主分類F04B 37/16 20060101AFI20241002BHJP(液体用容積形機械;液体または圧縮性流体用ポンプ)
要約【課題】真空ポンプの作動流体を考案する。作動流体には水銀のように蒸気圧の高い液体金属や、生体に適合しない合成油等の作動流体があり、蒸気圧が低い作動流体や生体に適合し環境負荷の低い作動流体を検討した。
【解決手段】作動流体にガリウム・ガリウムを含む液体金属を提案する。またイオン液体、深共晶溶媒DES・天然深共晶溶媒NADESを作動流体に用いた真空ポンプを開示する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
作動流体に深共晶溶媒ＤＥＳを含む真空ポンプ。
続きを表示（約 230 文字）【請求項２】
作動流体に天然深共晶溶媒ＮＡＤＥＳを含む請求項１に記載の真空ポンプ。
【請求項３】
ロータリーポンプの作動流体に天然深共晶溶媒ＮＡＤＥＳを含む請求項２に記載の真空ポンプ。
【請求項４】
液封ポンプの作動流体に天然深共晶溶媒ＮＡＤＥＳを含む請求項２に記載の真空ポンプ。
【請求項５】
請求項２に記載の真空ポンプを用いた真空引き・減圧工程を経て製造・加工された食品・医薬品・化学物質・包装・容器。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本考案・本願は真空装置、真空機器、真空ポンプ、真空容器に関する。作動液体を用いたポンプと真空容器を開示する。（本願は実証が必要である）
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
（１）＜真空ポンプ＞真空ポンプにはスプレンゲルポンプ（水銀を用いて大気を排出するポンプ）、水銀拡散ポンプ、拡散ポンプ、油回転ポンプ（作動液体に油を用いるもの、ローター・シリンダー・カム・ベーンの摺動部を油・流体にて潤滑・シーリングする物）、液封式ポンプ（液封式圧縮機、水封式ポンプ、羽根車をモータ等動力で駆動し作動液体による液体リングを形成する物）、渦巻ポンプ（渦巻ポンプを用いてスプレンゲルポンプの様に液体を循環させ真空槽内部の大気を取り込んで排出するポンプでもよい）が存在する。（図４）
【０００３】
液封ポンプ・液封真空ポンプの作動液・作動流体は前記ポンプの到達可能な真空度・圧力（Ｔｏｒｒ・Ｐａ）の上限を決定する。特許文献１に記載のように、液封真空ポンプでは回転する流体環が互いに相対する羽根室同士を密封し、ガスに必要な圧力エネルギーを伝達するために必要であって、前記環の液体の蒸気圧が、達成し得る吸引圧力レベルの最低値を制限する。例えば水や油を用いるときはその液体の蒸気圧に制限される。また同様に、スプレンゲルポンプ等においても用いる液体金属・水銀の蒸気圧により到達可能な（真空の）圧力が決定される。作動液体として水銀を用いたポンプが古くから公知であり白熱電球の製造等で用いられている。
【０００４】
真空ポンプの作動液・作動流体の蒸気圧は低いことが好ましいかもしれない。公知の方法として、特許文献１のように、（出願時点では高価であるが、）蒸気圧が低い特徴を持つイオン液体を用いた液封ポンプが公知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特表２００８－５３０４４１
【非特許文献】
【０００６】
インジウムコーポレーション社、「ガリウムの特徴と利点」各金属の温度と蒸気圧関係。インターネット、令和５年４月１２日閲覧、ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｉｎｄｉｕｍ．ｃｏｍ／ｐｒｏｄｕｃｔｓ／ｍｅｔａｌｓ／ｇａｌｌｉｕｍ／＃ｉｍａｇｅ－４
「ＶａｐｏｒＰｒｅｓｓｕｒｅＭａｐｐｉｎｇｏｆＩｏｎｉｃＬｉｑｕｉｄｓａｎｄＬｏｗ－ＶｏｌａｔｉｌｉｔｙＦｌｕｉｄｓＵｓｉｎｇＧｒａｄｅｄＩｓｏｔｈｅｒｍａｌＴｈｅｒｍｏｇｒａｖｉｍｅｔｒｉｃＡｎａｌｙｓｉｓ」２０１９，３（２），４２；ｈｔｔｐｓ：／／ｄｏｉ．ｏｒｇ／１０．３３９０／ｃｈｅｍｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ３０２００４２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本願において解決しようとする問題点は、（実用的又は安価な、）蒸気圧の低い、前記真空ポンプの作動液体を考案することである。
【０００８】
（２）本願は水・油・水銀の代わりに天然深共晶溶媒ＮＡＤＥＳやガリウム・ガリウム合金・溶融した錫・溶融金属を用いた真空ポンプ・スプレンゲルポンプ（ガイスラー・スプレンゲルポンプの水銀をガリウムやＤＥＳ・ＮＡＤＥＳ等別の物質に置き換えたもの）を開示する。
また水を含む内容物Ｎを真空引きする際にポンプ４ＲＦＰに水分が取り込まれる恐れがある。そこで水分を除去する部分や水分を取り込みにくい・取り込んだ水分を分離しやすい作動流体の提案（ＤＥＳ利用時の疎水性ＤＥＳ利用、或いは同様にイオン液体利用時の疎水性イオン液体の利用）を記載する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（３）＜解決手段としての液体金属の作動流体への利用＞本願はガリウム・ガリウム合金・溶融した錫・溶融金属を前記作動液体に用いた真空ポンプを開示する。例えば図１のスプレンゲルポンプ式の真空ポンプ４ＲＦＰに前記ガリウム・ガリウム合金・ガリウムインジウム錫ＧａＩｎＳｎ・溶融した錫・溶融金属を用いてよい。
非特許文献１においてもガリウム及びインジウムの蒸気圧は水銀より低い。水銀を用いたポンプでは水銀の蒸気圧より高い真空に到達できないが、ガリウムの場合その蒸気圧は水銀より低く、前記ガリウムをポンプに用いることでより高い真空に到達させることを意図している。前記ガリウム・ガリウム合金・ガリウムインジウム錫ＧａＩｎＳｎ・溶融した錫・溶融金属を用いた液封ポンプ・ロータリーポンプでもよい。
【００１０】
水銀と液体のガリウム・金属ガリウムを比較すると金属ガリウムは溶融時に蒸気圧が低く、ガリウムを作動流体に用いた真空ポンプは水銀を用いた場合よりも高真空に真空引きできうる。そこで本願では作動流体に液体ガリウムを用いたスプレンゲルポンプや、その他作動流体を用いる真空ポンプを含む、真空ポンプ４ＲＦＰを開示する。（＊ただし、公知のようにガリウム資源量の制約があるため、本願ではこの開示とは別にイオン液体やＤＥＳを用いたポンプ４ＲＦＰも開示している。）
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許