(57)【要約】【課題】本発明の課題は、所望の各温度の維持が高い正確性で可能とされ、そして同時に、低い労力で行われることが可能である真空ポンプを提供することにある。【解決手段】課題は、真空ポンプ、特にターボ分子ポンプ（１１１）であって、少なくとも一つのポンプコンポーネント（２２５）を有し、ポンプコンポーネント（２２５）を加熱するための加熱装置（２２７）を有し、そしてポンプ駆動部の測定値の検出のためのセンサー（２２９）を有し、その際、センサー（２２９）が、加熱装置に（２２７）と独立して設けられ、そして加熱装置（２２７）が、センサー（２２９）によって検出された測定値に応じた作動のために構成されていることを特徴とする真空ポンプによって解決される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空ポンプ、特にターボ分子ポンプ（１１１）であって、少なくとも一つのポンプコンポーネント（２２５）を有し、ポンプコンポーネント（２２５）を加熱するための加熱装置（２２７）を有し、そしてポンプ駆動部の測定値の検出のためのセンサー（２２９）を有し、その際、センサー（２２９）が、加熱装置に（２２７）と独立して設けられ、そして加熱装置（２２７）が、センサー（２２９）によって検出された測定値に応じた作動のために構成されていることを特徴とする真空ポンプ。
【請求項２】
センサー（２２９）が、ポンプ作動、特にポンプ駆動部（２３１）の測定値の検出のため、及び／又はポンプ制御及び／又は調整装置（２３３）を介したポンプ作動に影響を及ぼすために形成されていることを特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ。
【請求項３】
センサー（２２９）が、加熱装置（２２７）と間隔をあけて、特にポンプ内部空間内に配置されており、及び／又は、センサー（２２９）が、ポンプコンポーネント（２２５）における、又はポンプコンポーネント（２２９）内における測定値の検出の為に設けられている請求項１または２に記載の真空ポンプ。
【請求項４】
センサー（２２９）が、温度センサーであり、及び／又はポンプ作動温度の検出のため、及び／又はポンプコンポーネント（２２５）の温度の検出の為に設けられており、特に、ポンプコンポーネント（２２５）の予め定義された最高温度の検出の為に設けられていることを特徴とする請求項１から３の少なくとも一項に記載の真空ポンプ。
【請求項５】
加熱装置（２２７）が、温度センサー無しで、及び／又は、外部の、及び／又は独立して配置された温度センサー（２２９）と接続するよう形成されており、及び／又は、加熱装置（２２７）が外部に取り付けられており、又はポンプ内部空間内に配置されていることを特徴とする請求項１から４の少なくとも一項に記載の真空ポンプ。
【請求項６】
加熱装置（２２７）が、最低温度及び／又は最高温度の維持のため、及び／又は最低温度及び／又は最高温度までの加熱のために設けられていることを特徴とする請求項１から５の少なくとも一項に記載の真空ポンプ。
【請求項７】
加熱装置（２２７）が、予め定義された臨界温度を下回った際にアクティベートされ、及び／又は予め定義された臨界温度を上回った際にディアクティベートされ、及び／又は臨界温度を下回った際、又は上回った際に加熱出力を適合する、及び／又は調整するよう設けられていることを特徴とする請求項１から６の少なくとも一項に記載の真空ポンプ。
【請求項８】
ポンプ駆動部（２３１）を有し、及び、少なくとも一つのポンプコンポーネント（２２５）を加熱するための加熱装置（２２７）を有し、その際、加熱装置（２２７）が、ポンプ駆動部（２３１）によって消費される出力に応じた作動の為に構成されていることを特徴とする請求項１から７の少なくとも一項に記載の真空ポンプ。
【請求項９】
加熱装置（２２７）が、ポンプ駆動部（２３１）の消費出力が高まった際、ディアクティベートされた状態を維持するため、及び／又は加熱出力を低減するために設けられていることを特徴とする請求項１から８の少なくとも一項に記載の真空ポンプ。
【請求項１０】
加熱装置（２２７）が、ポンプ駆動部（２３１）の消費出力が下がった際、加熱装置をアクティベートするため、及び／又は加熱出力を高めるために設けられていることを特徴とする請求項１から８の少なくとも一項に記載の真空ポンプ。
【請求項１１】
加熱装置（２２７）が、ポンプ始動作動において、及び／又は真空を発生させる作動においてディアクティベートされたままであるよう構成されており、及び／又は、加熱装置（２２７）が、真空を維持する作動において、アクティベートされるよう構成されていることを特徴とする請求項１から１０の少なくとも一項に記載の真空装置。
【請求項１２】
ポンプ駆動部（２３１）が、電源供給ユニット（２３５）を設けられており、および加熱装置（２２７）が、ポンプ駆動部の電源供給ユニット（２３５）の出力から出力を得るよう設けられていることを特徴とする請求項１から１１の少なくとも一項に記載の真空ポンプ。
【請求項１３】
電源供給ユニット（２３５）によって供給される電気的出力が、少なくともポンプ駆動部（２３１）と加熱装置（２２７）の間で分配され、特に完全に分配されることを特徴とする請求項１２に記載の真空ポンプ。
【請求項１４】
特に上述した請求項の一項に従う真空ポンプの作動のための方法であって、
センサー（２２９）によってポンプ作動のための測定値が検出され、そして、
ポンプコンポーネント（２２５）が、センサーと独立して儲けられる加熱装置（２２７）によってセンサー（２２９）によって検出される測定値に応じて加熱されることを特徴とする方法。
【請求項１５】
ポンプ駆動部（２３１）が、電源供給ユニット（２３５）から電気的出力の供給を受け、そして
加熱装置（２２７）が、ポンプ駆動部（２３１）によって消費される出力に応じて、少なくとも一つのポンプコンポーネント（２２５）を加熱する
ことを特徴とする請求項１から１３のいずれか一向に記載の真空ポンプの作動のための方法、及び／又は請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空ポンプ、特にターボ分子ポンプと、真空ポンプを作動させるための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
真空ポンプが作動中、所定の温度しきい値を越える、又は最大限許容可能なポンプ温度を維持することが望まれよう。これは例えば、ターボ分子ポンプの作動中、低い最終圧力の達成の為にもそうである。同様に、予ポンプの作動中、より高い作動温度によって、より高い水蒸気適合性が達成されることが可能である。特に凝縮傾向が、これによって低減されることが可能である。
【０００３】
所定の温度しきい値を越えるため、又は比較的高いポンプ温度を維持するために、通常特別な加熱装置が設けられる。一つには、これによって必要なコンポーネントの数量が増え、この事は、高い装置コストと結びつき、そして高いコストの原因となる。更に、別に設けられる加熱装置は、当該ポンプ領域、又はポンプコンポーネントを比較的不正確にのみ温度調整することしか可能としない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−０７９６０２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような背景から、本発明の課題は、所望の各温度の維持が高い正確性で可能とされ、そして同時に、低い労力で行われることが可能である真空ポンプを提供することにある。また課題は、真空ポンプを作動させる方法を提供することにもある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
真空ポンプに関して、この課題は、独立請求項１および８に記載の対象によって、および方法に関して、請求項１４および１５に記載の方法によって解決される。有利な態様は、従属請求項に記載されており、そして以下に詳細に説明される。
【０００７】
発明に係る真空ポンプは、特に予ポンプとして構成されており、及び／又は設けられていることが可能である。発明に係る真空ポンプは、特にターボ分子ポンプであることが可能である。
【０００８】
本発明の第一の観点に従い、発明に係る真空ポンプは、少なくとも一つのポンプコンポーネント、ポンプコンポーネントを加熱するための加熱装置、およびポンプ作動の間、測定値を検出するためのセンサーを有する。発明に従いセンサーは、加熱装置と独立して設けられており、そして加熱装置は、センサーによって検出される測定値に応じて作動するよう構成されている。
【０００９】
よってセンサーは、加熱装置から独立して真空ポンプ内に設けられており、特に他にも使用される測定値を検出するコンポーネントであることが可能である。例えばセンサーは、測定値を検出し、そして本発明により提供される加熱装置以外の装置、特に、加熱装置の加熱機能と直接関連しない真空ポンプの機能に対して利用可能とことが可能である。
【００１０】
このようにして、一方ではコンポーネント数量の低減が図られることが可能であり、これによって装置コストと、ひいては、発明に係る真空ポンプのコスト複雑性も低減されることが可能である。特に、いずれにせよ真空ポンプ内に、特に真空ポンプ内の他の目的に対しても設けられているセンサーの利用によって、重複して別のセンサーが設けられることが防止されることが可能である。装置コストがこれによって効果的に低減されることが可能である。
【００１１】
同時に、発明に係る真空ポンプにおいて、ポンプコンポーネントの加熱がより高い正確性でもって行われることが可能である。作動が、独立して設けられるセンサーの測定データに応じて行われるからである。加熱装置と独立して設けられるセンサーによって、其々、測定すべき測定値が、真空ポンプ、又は各コンポーネントの所望の箇所の近くで、又は直接測定されることが可能である。真空ポンプのクリティカルな各部分における加熱装置の加熱作用は、よって、遅延することなく、又は少ない遅延のみで検出されることが可能である。これに応じて、加熱装置の加熱出力が正確に適合されることが可能である。加熱装置の作動正確性は、これによって全体として改善されることが可能である。
【００１２】
発明に係る真空ポンプの好ましい態様に従い、センサーは、ポンプ作動部、特にポンプ駆動部の制御、及び／又は調整の為の測定値の検出の為に設けられている。よって例えば、センサーによってそれぞれ検出される測定値は、ポンプ駆動出力の向上、維持、又は低減を開始する可能性が存在する。同様に、測定された各測定値は、例えば緊急停止のような緊急措置を開始する。
【００１３】
センサーは、更に、ポンプ制御装置、及び／又はポンプ調整装置を介したポンプ作動に影響を及ぼす測定値の検出のために形成されていることが可能である。相応して、ポンプ制御装置、及び／又はポンプ調整装置の検出される各測定値を利用可能とすることができ、そしてこれが各測定値、又は測定値の展開値に応じて現在のポンプ作動を適合することができる。
【００１４】
同様に、センサーが測定値の検出のため、つまり情報目的のためのみに再現される測定値の検出のために形成されているという可能性が存在する。その結果、例えば、オペレーターは、測定値の現在の値を表示装置から受け取ることができる。よって、測定値に応じて、オペレーターはポンプ作動の変更、または維持をおこなうよう誘導されることが可能である。
【００１５】
好ましい態様に従い、センサーは、加熱装置と間隔をあけて、特にポンプ内部空間内に配置されている。構造的な態様の幅は、これによって拡大される。加熱装置の位置が、特にセンサーの位置に関係なく選択されることが可能だからである。センサーは、特に、真空ポンプのクリティカルな（危機的な）箇所における測定値の検出の為に設けられることが可能である。結果、各測定値の検出の際、最大の正確性が図られることが可能である。特に、センサーは、測定値の検出のため、ポンプコンポーネントに、又はポンプコンポーネント内に設けられていることが可能である。問題のポンプコンポーネントは、例えばポンプハウジングであり、ポンプハウジングの一部であり、又は、ポンプハウジングの内部に配置されたコンポーネントであることが可能である。
【００１６】
これに対して、加熱装置の位置の選択は、加熱装置の簡単な全体コンセプト、簡単な組付け性、及び／又は簡単な交換性に関して選択されることが可能である。同様に、加熱装置の位置の選択は、各関連するポンプコンポーネントへの加熱出力のこのましい移行という観点で選択されることが可能である。
【００１７】
別の有利な態様に従い、センサーは、温度センサーである。検出される測定値は、よって温度であることが可能であり、特にコンポーネント温度であるか、又は搬送すべき各媒体の温度であることが可能である。好ましくは、センダーは、ポンプ作動温度の検出のため、及び／又はポンプコンポーネントの温度の検出のため、特にポンプコンポーネントの予め定義された最大温度の検出のために設けられていることが可能である。一つにはこれによって高い程度の作動安全性が保障されることが可能である。更に、これによって、ポンプ作動をポンプコンポーネントの所定の温度に向けるという可能性が達成される。例えば、ポンプコンポーネントの予め定義された各温度の維持のため、ポンプ作動が相応して制御・駆動され、及び／又は加熱装置が相応して作動させられることが可能である。
【００１８】
更に好ましい態様においては、加熱装置は温度センサー無しで形成されている。つまり、完全に温度センサー無しで形成されている加熱装置が設けられていることが可能である。これによってコンポーネント数量が特に有利な方法で低減されることが可能である。これによって、特に発明に係る真空ポンプのための製造コストが下げられることもできる。
【００１９】
更に好ましくは、加熱装置は外部の、及び／又は独立して設けられる温度センサーと接続するよう形成されていることが可能である。そのような接続は、例えば直接ケーブル接続されるか、又はケーブル無しで設けられていることが可能であり、又は別の制御装置、及び／又は調整装置を介して間接的に設けられていることも可能である。このようにして、加熱装置は、温度センサーの内容においても、作動中正確に調整されることが可能であり、これによって発明に係る真空ポンプの作動安全性がさらに改善されることが可能である。
【００２０】
真空ポンプの一つの態様に従い、加熱装置は外部に取り付けられる、又はポンプ内部空間内に配置されていることが可能である。加熱装置の外部の配置は、例えば真空ポンプのハウジングにおけるが、これは加熱装置の取り扱いやすい取り付けと、そしてまた、取り扱い安い交換を可能とする。ポンプ内部空間内における配置によって、加熱出力は、特に効率的に関連するポンプコンポーネントに伝達されることが可能である。よって、真空ポンプの温度的に危機的な部材へと運ばれることが可能である。
【００２１】
加熱装置は、例えばポンプハウジングに設けられ、及び／又はポンプハウジングの加熱の為に設けられていることが可能である。特に、加熱装置は、直接ポンプハウジング、又はポンプハウジングの一部を加熱することができる。ポンプハウジング、又はポンプハウジングの一部の加熱によって、ポンプハウジングの内部に配置された少なくとも一つの別の子コンポーネントが加熱されることが可能である。同様に、ポンプハウジングの内部に設けられている、又はこれに設けられているポンプコンポーネントの直接の加熱の為に加熱装置が設けられていることも可能である。
【００２２】
更に有利には、加熱装置は、最低温度、及び／又は最高温度の維持のために設けられていることが可能である。これによって例えばポンプ作動中にポンプ駆動部の出力消費によって達成されるポンプ温度、又はポンプコンポーネント温度が、ポンプ駆動部による更なる出力消費にかかわらず維持されることが可能である。同様に、加熱装置が、最低温度、及び／又は最高温度までの加熱の為に設けられていることも可能である。そのような態様においては、真空ポンプ、又は各真空ポンプコンポーネントは、作動の前にコンディション調整されることが可能であるので、各ポンプ作動の開始の際に所望の各温度条件が既に存在する。真空ポンプの作動特性は、このようにして更に改善されることが可能である。
【００２３】
別の態様に従い、加熱装置は、予め定義された臨界温度（限界温度）を下回った際にアクティベートされ、及び／又は、予め定義された臨界温度（限界温度）を上回った際にディアクティベートされるよう形成されていることが可能である。よって、センサーによって検出される臨界温度に応じて加熱装置は、ディアクティベート、又はアクティベートされることが可能である。所望の臨界温度は、結果、比較的高い正確性で維持されることが可能である。
【００２４】
同様に、臨界温度が下回られた際、又は上回られた際に加熱出力を適合する、及び／又は調整することも可能である。加熱装置のそのような態様によって、加熱装置を完全にシャットダウンすることが回避され、そして所望の各臨界温度を一定に維持することが保証されることができる。特に、場合によって発生する所望の及び／又は予め定義された臨界温度の辺りでの温度変化が低減されることが可能である。
【００２５】
本発明の第二の観点は、真空ポンプ、特にターボ分子ポンプに関する。これは、ポンプ駆動部と、少なくとも一つのポンプコンポーネントの加熱のための加熱装置を有している。その際、加熱装置は、ポンプ駆動によって消費される出力に応じて作動させられるよう構成されている。
【００２６】
このようにして、ポンプ駆動部の作動状態に対して、もたらされるべき加熱出力を適合する可能性が存在する。ポンプ駆動部による出力消費が高い場合、わずかのみの加熱出力がもたらされるか、又は加熱出力はもたらされず、そしてポンプ駆動部による出力消費がわずかのみである場合、相応して高い加熱出力がもたらされることが可能である。全体として、これによって比較的一定の熱出力が真空ポンプ内、又は当該ポンプコンポーネント内へともたらされることが可能である。
【００２７】
ターボ分子ポンプの場合、加熱装置の作動は、ポンプ駆動部によって消費される出力に応じて、特に一定の熱導入を可能とする。これは、ターボ分子ポンプによって、比較的低い搬送出力が必要とされ、そして、ポンプ駆動部によって消費される電気的出力の大部分が、損失熱として発生するという事実に帰する。ポンプ駆動部によって消費される出力に応じた作動の為に加熱装置が構成されている限り、このようにして、ポンプ駆動部によって発生する熱損失が意図して、加熱要素の加熱出力によって補足されることが可能であり、全体として一定の損失出力、又は熱出力が保証される。予め定義された、又は望まれた真空ポンプ、又は各ポンプコンポーネント又は複数のポンプコンポーネントの作動温度は、このようにして高い安全性で維持されることが可能である。
【００２８】
上述した、本発明の第二の観点に従う真空ポンプは、有利には本発明の第一の観点に従い追加的に形成されていることが可能である。相応して、本発明の第一の観点に従う態様は、本発明の第二の観点に従う態様と組み合わせられることが可能である。
【００２９】
結果、ポンプ駆動部によって消費される出力に応じた、および加熱装置と独立して設けられるセンサーによって検出される測定値に応じた作動の為に加熱装置を構成する可能性が存在する。加熱装置の作動の為に決定的であるのは、ポンプ駆動部によって消費される出力と、センサーによって検出される測定値であることが可能である。作動安全性と加熱正確性は、このようにして更に改善されることが可能である。
【００３０】
好ましくは、加熱装置は予め定義されたプロセスステップに応じた作動の為、又は少なくとも一つの別のセンサーに応じた作動の為に構成されている。特に、別のセンサーは、温度センサーに追加的に設けられるセンサーであることが可能であり、例えば、圧力センサー、又は流速センサーであることが可能である。これによって真空ポンプの作動安全性が更に改善されることが可能である。
【００３１】
真空ポンプの別の有利な態様に従い、ポンプ駆動部の出力消費が高まった際には、加熱出力を低減するよう、及び／又はディアクティベートされた状態を維持するよう設けられている。このようにして、ポンプ駆動部の損失熱への熱伝達が制限されることが可能であり、これによって過加熱の危険性が低減される。
【００３２】
別の有利な態様に従い、ポンプ駆動部の出力消費下がった際には、加熱作動をアクティベートするよう、及び／又は加熱出力を高めるよう設けられている。ポンプ駆動部によってもたらされる損失熱は、このようにして意図的に加熱装置の熱出力によって補足されることが可能であり、これによって真空ポンプ、または各コンポーネントが望まれず冷却される危険性が低減されることが可能である。
【００３３】
更に好ましくは、加熱装置は、ポンプ始動作動の際、ディアクティベートされたままであるよう設けられていることも可能である。そのような指導作動の間は、典型的には、ポンプ駆動部の比較的高い出力消費、例えば８０ワットを越え、特に１００ワットまでの高い出力消費が行われる。この消費される出力は、大部分が損失熱として放出されるので、加熱装置による追加的な加熱は省略されることが可能である。加熱装置は、ディアクティベートされた状態のままであることができる。
【００３４】
更に、加熱装置は、真空を発生する作動の間、ディアクティベートされたままであるよう設けられていることも可能である。真空を発生させる作動中は、例えば真空チャンバーが空にポンピングされるので、比較的高いガス負荷となる。そのような作動状態においても、ポンプ駆動部は、例えば４０ワットを越え、特に５０から６０ワットの比較的高い出力を消費する。相応してもたらされる損失熱は、ポンプコンポーネントを加熱する、又はポンプコンポーネント温度を維持するのに十分であることができるので、よって加熱装置による更なる加熱は必要とされない。
【００３５】
結果、加熱装置は、真空を維持する作動においてはアクティベートされ、又は各加熱出力を高めるよう設けられていることが可能である。そのような真空を維持する作動においては、各真空チャンバーは既に空にポンピングされ、そして真空ポンプはある作動点へとガス負荷なく作動させられることが可能である。そのような作動状態においては、ポンプ駆動部によって消費される出力は、比較的低いので、相応して低い損失熱が発生する。真空ポンプのポンプコンポーネントの望まれない冷却を防止するために、この作動状態では、加熱装置のアクティベート、又は加熱出力の上昇が行われる。例えば、真空を保つ作動においては、ポンプ駆動部による出力消費は２０ワットのみ、又はより少なくのみ行われるので、約８０ワットの加熱出力がもたらされることが可能である。特に、使用可能な約１００ワットの全出力は、ポンプ駆動部のための２０ワットと、加熱装置のための約８０ワットに分けられることが可能である。
【００３６】
ポンプ駆動部が出力供給ユニットを設けられているとき、および加熱装置がポンプ駆動部の出力供給ユニットによる出力を得るよう設けられているとき、更に有利であり得る。これによって、存在する複数のコンポーネントの効率的な利用が可能とされるので、全体として必要なコンポーネントの数量が低減されることが可能である。特に、加熱装置を出力供給装置なく形成することが可能となるので、装置コストと、ひいては全体のコストが低減されることが可能である。更に、例えばポンプ制御装置、及び／又はポンプ調整装置のような、ポンプ駆動部の出力供給ユニットからの出力を得る別のユニットも設けることが可能である。同様に、出力供給ユニットの出力を得るバルブ、及び／又はファンが設けられていることも可能である。
【００３７】
更に好ましくは、出力供給ユニットの供給可能な出力が、少なくともポンプ駆動部と加熱装置の間で分けられることが可能である。特に好ましくは、出力共有ユニットの供給可能な出力が、特に、ポンプ駆動部の出力供給ユニットに接続されている全コンシューマーの間で完全に分けられることが可能である。このようにして、ポンプ駆動部によって消費される各出力によらず、基本的に一定の加熱が図られる。これは、全体として簡単で、かつコンパクトな構造を、同時に高い程度の作動安全性のもと可能とする。
【００３８】
更に、好ましくは、ポンプ駆動部の出力供給ユニットに接続される全てンおコンシューマーの制御駆動を、ポンプ作動状態に応じて、特にポンプ駆動部によって消費される電気的出力に応じて、及び／又は、センサーによって検出される測定値に応じて行うよう、ポンプ制御ユニット、及び／又はポンプ調整ユニットが設けられていることが可能である。これは、全体として確実で、かつ効率的なポンプ作動を保証する。
【００３９】
本発明のさらなる観点に従い、真空ポンプ、特に上述した真空ポンプの作動のための方法であって、センサーによってポンプ作動のための測定値が検出され、そして、ポンプコンポーネントが、センサーと独立して設けられる加熱装置によってセンサーによって検出される測定値に応じて加熱される方法に関する。
【００４０】
本発明のさらなる観点は、真空ポンプ、特に上述した真空ポンプの作動のための方法に関する。この方法においては、ポンプ駆動部は、出力供給ユニットからの出力を消費し、そして、加熱装置は、ポンプ駆動部によって消費される出力に応じて少なくとも一つのポンプコンポーネントを加熱する。
【００４１】
好ましくは、上述した真空ポンプの作動のための方法は、互いに組み合わせられることが可能である。相応して、ポンプコンポーネントが、センサーと独立して設けられる加熱装置によって、センサーによって検出される測定値に応じて、およびポンプ駆動部によって消費される出力に応じて加熱される可能性が存在する。
【００４２】
第一、及び／又は第二の観点に従う本発明に係る真空ポンプの上述した説明は、相応して、真空ポンプの作動のための本発明に係る方法にも有効である。
【００４３】
以下に本発明を、有利な実施形に基づき添付の図面を参照しつつ説明する。図は以下を簡略的に示している。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】ターボ分子ポンプの斜視図
【図２】図１のターボ分子ポンプの下側の図
【図３】図２に示された線Ａ−Ａに沿うターボ分子ポンプの断面図
【図４】図２に示された線Ｂ−Ｂに沿うターボ分子ポンプの断面図
【図５】図２に示された線Ｃ−Ｃに沿うターボ分子ポンプの断面図
【図６】本発明の一つの実施形に従うターボ分子ポンプのブロックダイアグラム
【発明を実施するための形態】
【００４５】
図１に示されたターボ分子ポンプ１１１は、インレットフランジ１１３に取り囲まれたポンプインレット１１５を有する。このポンプインレットには、公知の方法で、図示されていないレシピエントが接続されることが可能である。レシピエントからのガスは、ポンプインレット１１５を介してレシピエントから吸引され、そしてポンプを通してポンプアウトレット１１７へと搬送されることが可能である。ポンプアウトレットには、予真空ポンプ（例えばロータリーベーンポンプ）が接続されていることが可能である。
【００４６】
インレットフランジ１１３は、図１の真空ポンプの向きにおいては、真空ポンプ１１１のハウジング１１９の上端部を形成する。ハウジング１１９は、下部分１２１を有する。これには、側方にエレクトロニクスハウジング１２３が設けられている。エレクトロニクスハウジング１２３内には、真空ポンプ１１１の電気的、及び／又は電子的コンポーネントが収容されている。これらは例えば、真空ポンプ内に配置される電動モーター１２５を作動させるためのものである。エレクトロニクスハウジング１２３には、アクセサリーのための複数の接続部１２７が設けられている。更に、データインターフェース１２９（例えばＲＳ４８５スタンダードに従うもの）と、電源供給接続部１３１がエレクトロニクスハウジング１２３には設けられている。
【００４７】
ターボ分子ポンプ１１１のハウジング１１９には、フローインレット１３３が、特にフローバルブの形式で設けられている。これを介して真空ポンプ１１１は溢出を受けることが可能である。下部分１２１の領域には、更にシールガス接続部１３５（洗浄ガス接続部とも称される）が設けられている。これを介して洗浄ガスが、ポンプによって搬送されるガスに対して電動モーター１５を保護するため、モーター室１３７内に取り込まれることが可能である。モーター室内には、真空ポンプ１１１の電動モーター１２５が収容されることが可能である。下部分１２１内には、更に二つの冷却媒体接続部１３９が設けられている。その際、一方の冷却媒体接続部は冷却媒体のインレットとして、そして他方の冷却媒体接続部はアウトレットとして設けられている。冷却媒体は、冷却目的で真空ポンプ内に導かれることが可能である。
【００４８】
真空ポンプの下側面は、起立面として使用されることが可能であるので、真空ポンプ１１１は下側面１４１上に起立して作動させられることが可能である。しかしまた、真空ポンプ１１１は、インレットフランジ１１３を介してレシピエントに固定されることも可能であり、これによっていわば懸架して作動させられることが可能である。更に真空ポンプ１１１は、図１に示されたものと異なった向きとされているときにも作動させられることが可能であるよう構成されていることが可能である。下側面１４１が下に向かってではなく、当該面に向けられて、又は上に向けられて配置されている真空ポンプの実施形も実現されることが可能である。
【００４９】
図２に表わされている下側面１４１には、更に、種々のスクリュー１４３が設けられている。これらによって、ここでは詳細に特定されない真空ポンプの部材が互いに固定されている。例えば、支承部カバー１４５が下側面１４５に固定されている。
【００５０】
下側面１４１には、更に、固定穴１４７が設けられている。これを介してポンプ１１１は例えば載置面に固定されることが可能である。
【００５１】
図２から５には、冷却媒体配管１４８が表わされている。この中に、冷却媒体接続部１３９を介して導入、又は導出される冷却媒体が循環していることが可能である。
【００５２】
図３から５の断面図に示されているように、真空ポンプは、複数のプロセスガスポンプ段を有している。これは、ポンプインレット１１５に及ぶプロセスガスをポンプアウトレット１１７に搬送するためのものである。
【００５３】
ハウジング１１９内には、ローター１４９が配置されている。このローターは、回転軸１５１を中心として回転可能なローター軸１５３を有している。
【００５４】
ターボ分子ポンプ１１１は、ポンプ効果を奏するよう互いにシリアルに接続された複数のポンプ段を有している。これらポンプ段は、ローター軸１５３に固定された複数の半径方向のローターディスク１５５と、ローターディスク１５５の間に配置され、そしてハウジング１１９内に固定されているステーターディスク１５７を有している。その際、一つのローターディスク１５５とこれに隣接する一つのステーターディスク１５７がそれぞれ一つのターボ分子ポンプ段を形成している。ステーターディスク１５７は、スペーサーリング１５９によって互いに所望の軸方向間隔に保持されている。
【００５５】
真空ポンプは、更に、半径方向において互いに入れ子式に配置され、そしてポンプ作用を奏するよう互いにシリアルに接続されたホルベックポンプ段を有する。ホルベックポンプ段のローター側は、ローターシャフト１５３に設けられるローターハブ１６１と、ローターハブ１６１に固定され、そしてこれによって担持されるシリンダー側面形状の二つのホルベックロータースリーブ１６３，１６５を有している。これらは、回転軸１５１と同軸に向けられており、そして半径方向において互いに入れ子式に接続されている。更に、シリンダー側面形状の二つのホルベックステータースリーブ１６７，１６９が設けられている。これらは同様に、回転軸１５１に対して同軸に向けられており、そして半径方向で見て互いに入れ子式に接続されている。
【００５６】
ポンプ効果を発揮するホルベックポンプ段の表面は、側面によって、つまり、ホルベックロータースリーブ１６３，１６５とホルベックステータースリーブ１６７，１６９の内側面、及び／又は外側面によって形成されている。外側のホルベックステータースリーブ１６７の半径方向内側面は、半径方向のホルベック間隙１７１を形成しつつ、外側のホルベックロータースリーブ１６３の半径方向外側面と向かい合っており、そしてこれと、ターボ分子ポンプに後続する第一のホルベックポンプ段を形成する。外側のホルベックロータースリーブ１６３の半径方向内側面は、半径方向のホルベック間隙１７３を形成しつつ、内側のホルベックステータースリーブ１６９の半径方向外側面と向かい合っており、そしてこれと、第二のホルベックポンプ段を形成する。内側のホルベックステータースリーブ１６９の半径方向内側面は、半径方向のホルベック間隙１７５を形成しつつ、内側のホルベックロータースリーブ１６５の半径方向外側面と向かい合っており、そしてこれと、第三のホルベックポンプ段を形成する。
【００５７】
ホルベックロータースリーブ１６３の下側端部には、半径方向に延びるチャネルが設けられていることが可能である。これを介して、半径方向外側に位置するホルベック間隙１７１が、中央のホルベック間隙１７３と接続されている。更に、ホルベックステータースリーブ１６９の上側端部には、半径方向に延びるチャネルが設けられていることが可能である。これを介して、中央のホルベック間隙１７３が、半径方向内側に位置するホルベック間隙１７５と接続されている。これによって、入れ子式に接続される複数のホルベックポンプ段が互いにシリアルに接続される。半径方向内側に位置するホルベックロータースリーブ１６５の下側の端部には、更に、アウトレット１１７への接続チャネル１７９が設けられていることが可能である。
【００５８】
ホルベックステータースリーブ１６３、１６５の上述したポンプ効果を発揮する表面は、それぞれ、螺旋形状に回転軸１５１の周りを周回しつつ軸方向に延びる複数のホルベック溝を有する。他方で、ホルベックロータースリーブ１６３、１６５のこれに向かい合った側面は、滑らかに形成されており、そして真空ポンプ１１１の作動のためのガスをホルベック溝内へと駆り立てる。
【００５９】
ローター軸１５３の回転可能な支承のため、ポンプインレット１１７の領域にローラー支承部１８１、およびポンプアウトレット１１５の領域に永久磁石支承部１８３が設けられている。
【００６０】
ローラー支承部１８１の領域には、ローター軸１５３に円錐形のスプラッシュナット１８５が設けられている。これは、ローラー支承部１８１の方に向かって増加する外直径を有している。スプラッシュナット１８５は、作動媒体貯蔵部の少なくとも一つのスキマー（独語：Ａｂｓｔｒｅｉｆｅｒ）と滑り接触状態にある。作動媒体貯蔵部は、互いに積層された吸収性の複数のディスク１８７を有する。これらディスクは、ローラー支承部１８１のための作動媒体、例えば潤滑剤を染み込ませてある。
【００６１】
真空ポンプ１１１の作動中、作動媒体は、毛細管効果によって作動媒体貯蔵部からスキマーを介して回転するスプラッシュナット１８５へと伝達され、そして、遠心力によってスプラッシュナット１８５に沿って、スプラッシュナット９２の大きくなる外直径の方向へと、ローラー支承部１８１に向かって搬送される。そこでは例えば、潤滑機能が発揮される。ローラー支承部１８１と作動媒体貯蔵部は、真空ポンプ内において槽形状のインサート１８９と、支承部カバー１４５に囲まれている。
【００６２】
永久磁石支承部１８３は、ローター側の支承半部１９１と、ステーター側の支承半部１９３を有している。これらは、各一つのリング積層部を有している。リング積層部は、軸方向に互いに積層された永久磁石の複数のリング１９５、１９７から成っている。リングマグネット１９５，１９７は、半径方向の支承部間隙１９９を形成しつつ互いに向き合っており、その際、ローター側のリングマグネット１９５は、半径方向外側に、そしてステーター側のリングマグネット１９７は半径方向内側に設けられている。支承部間隙１９９内に存在する地場は、リングマグネット１９５，１９７の間の磁気的反発力を引き起こす。これは、ローター軸１５３の半径方向の支承を実現する。ローター側のリングマグネット１９５は、ローター軸１５３のキャリア部分２０１によって担持されている。これは、リングマグネット１９５を半径方向外側で取り囲んでいる。ステーター側のリングマグネット１９７は、ステーター側のキャリア部分２０３によって担持されている。これは、リングマグネット１９７を通って延びており、そしてハウジング１１９の支材２０５に吊架されている。回転軸１５１に平行に、ローター側のリングマグネット１９５が、キャリア部分２０３と連結されるカバー要素２０７によって固定されている。ステーター側のリングマグネット１９７は、回転軸１５１に平行に一方の方向で、キャリア部分２０３と接続される固定リング２０９によって、およびキャリア部分２０３と接続される固定リング２１１によって固定されている。その上、固定リング２１１とリングマグネット１９７の間には、さらばね２１３が設けられていることが可能である。
【００６３】
磁石支承部の内部には、緊急用または安全用支承部２１５が設けられている。これは、真空ポンプの通常の作動時には、非接触で空転し、そしてローター１４９がステーターに対して半径方向において過剰に偏移した際に初めて作用するに至る。ローター１４９のための半径方向のストッパーを形成するためである。ローター側の構造がステーター側の構造と衝突するのが防止されるからである。安全用支承う２１５は、潤滑されないローラー支承部として形成されており、そして、ローター１４９及び／又はステーターと半径方向の間隙を形成する。この間隙は、安全用支承部２１５が通常のポンプ作動中は作用しないことに供する。安全用支承部が作用するに至る半径方向の間隙は、十分大きく寸法取られているので、安全用支承部２１５は、真空ポンプの通常の作動中は作用せず、そして同時に十分小さいので、ローター側の構造がステーター側の構造と衝突するのがあらゆる状況で防止される。
【００６４】
真空ポンプ１１１は、ローター１４９を回転駆動するための電動モーター１２５を有している。電動モーター１２５のアンカーは、ローター１４９によって形成されている。そのローター軸１５３はモーターステーター２１７を通って延びている。ローター軸１５３の、モーターステーター２１７を通って延びる部分には、半径方向外側に、または埋め込まれて、永久磁石装置が設けられていることが可能である。ローター１４９の、モーターステーター２１７を通って延びる部分と、モーターステーター２１７との間には、中間空間２１９が設けられている。これは、半径方向のモーター間隙を有する。これを介して、モーターステーター２１７と永久磁石装置は、駆動トルク伝達のため、磁気的に影響することが可能である。
【００６５】
モーターステーター２１７は、ハウジング内において、電動モーター１２５のために設けられるモーター室１３７の内部に固定されている。シールガス接続部１３５を介して、シールガス（洗浄ガスとも称され、これは例えば空気や窒素であることが可能である）が、モーター室１３７内へと至る。シールガスを介して電動モーター１２５は、プロセスガス、例えばプロセスガスの腐食性の部分に対して保護されることが可能である。モーター室１３７は、ポンプアウトレット１１７を介しても真空引きされることが可能である、つまりモーター室１３７は、少なくとも近似的に、ポンプアウトレット１１７に接続される読真空ポンプによって実現される予真空状態となっている。
【００６６】
モーター室１３７を画成する壁部２２１とローターハブ１６１の間には、更に、いわゆる公知のラビリンスシール２２３が設けられていることが可能である。特に、半径方向外側に位置するホルベックポンプ段に対してモーター室２１７をより良好にシールすることを達成するためである。
【００６７】
図１から５のターボ分子ポンプは、発明に係る真空ポンプを形成する。図６は、これらがそこに明示的に示されていなくとも、図１から５のターボ分子ポンプにおいても意図されることも可能である細部を示す。
【００６８】
図６は、本発明の一つの実施形に従うターボ分子ポンプ１１１のブロックダイアグラムを示す。図６に示されたターボ分子ポンプ１１１は、複数のポンプコンポーネント２２５、ポンプコンポーネント２２５の少なくとも一つを加熱するための加熱装置２２７、およびポンプ作動の測定値を検出するためのセンサー２２９を有する。図６に表わされているように、複数のセンサー２２９も設けられていることが可能である。例えばポンプコンポーネント２２５ごとに一つのセンサー２２９が設けられていることが可能である。
【００６９】
センサー２２９は、発明に従い加熱装置２２７と無関係に配置されている。特に、センサー２２９は、加熱装置２２７の部材としてではなく、又は加熱装置２２７の内部ではなく、これに間隔をあけて配置されている。センサー２２７は、例えばポンプ内部空間内、特にポンプコンポーネント２２５内、又はポンプコンポーネント２２５に配置されることが可能であり、かつまた測定値の検出のためポンプコンポーネント２２５内、又はポンプコンポーネント２２５に設けられていることが可能である。これによって、各測定値は、ターボ分子ポンプ１１１の臨界領域内に、又は臨界領域に隣接して検出されることが可能である。
【００７０】
センサー２２９は、ポンプ作動、特にポンプ駆動部２３１の制御、及び／又は調整のための測定値の検出のために形成されていることが可能である。その際、ポンプ駆動部２３１は、上述した電動モーター１２５に相応する、又はこれを有している。センサー２２９は更に、ポンプ制御装置及び／又はポンプ調整装置２３３を介したポンプ作動、特にポンプ駆動部２３１に影響を与えるために形成されていることが可能である。このため、センサー２２９は、ポンプ制御及び／又はポンプ調整装置２２３と接続されている。接続は特に、有線式、又は無線式データ接続を介して行われる。
【００７１】
センサー２２９は、特に温度センサーとして形成されていることが可能である。相応して、センダー２２９は、ポンプ作動温度の検出のため、及び／又はポンプコンポーネント２２５の温度の検出のため、特にポンプコンポーネント２２５の予め定義された最大温度の検出のために設けられていることが可能である。
【００７２】
発明に従い、センサー２２５によって検出した測定値、特に検出した温度に応じた作動のため加熱装置２２７が構成されていることが可能である。加熱装置２２７の加熱作動は、よって、センサー２２９によって検出されるセンダーデータ、特に温度データに応じて行われる。加熱装置２２７は、よって独自のセンサー無しで形成されていることが可能である。これによってコンポーネント数が低減されることが可能である。
【００７３】
同時に、これは加熱の改善された正確性を可能とする。これが、真空ポンプ１１１の臨界領域からのセンサーデータに応じて行われるからである。このためセンサー２２９は、直接加熱装置２２７と接続されていることが可能である。接続は特にデータ接続部を介して行われる。同様に、センサー２２９は、ポンプ制御及び／又は調整装置２３３を介して加熱装置２２７と接続されていることが可能である。後者は特に、特にポンプ制御及び／又は調整装置２３３を介して加熱装置２２７の制御及び／又は調整を行う場合に有効である。データ接続は、有線式、又は無線式であることが可能である。
【００７４】
加熱装置２２７は、最低温度、及び／又は最高温度の維持のため、及び／又は最低温度、及び／又は最高温度への加熱の為に設けられていることが可能である。その際、これはセンサー２２９によってポンプコンポーネント２２５において検出された温度である。その際、各最低温度、又は最高温度はあらかじめ定義されていることが可能である。定義は、特に、ターボ分子ポンプ１１１の所望の作動特性に関して、及び／又は各ポンプコンポーネント２２５の材料特性と摩耗特性に関して行われる。例えば、最低温度は低い凝縮傾向に関して、そして最高温度は許容可能な材料要求に関して選択されていることが可能である。
【００７５】
加熱装置２２７は、予め定義された臨界温度（限界温度）を下回った際にアクティベートされ、及び／又は、予め定義された臨界温度（限界温度）を上回った際にディアクティベートされるよう形成されていることが可能である。更に、加熱装置２２７の加熱は、臨界温度を下回った際、又は上回った際に適合され、及び／又は調整されることが可能である。予め定められた臨界温度は、最大温度、又は最低温度であることが可能である。加熱装置２２７は、つまりポンプ作動中に完全にオンおよびオフに切り替えられるように設けられていることが可能である。同様に、加熱装置２２７の駆動はパルス化された、一次的に変化する、又は離散的な中間値によって行われることが可能である。
【００７６】
上述したように、ターボ分子ポンプ１１１はポンプ駆動部２３１を有している。その際、加熱装置２２７がポンプ駆動部２３１によって消費される出力に応じた作動のために構成されていることが可能である。例えば加熱装置２２７は、ポンプ駆動部２３１の消費出力が高まった際、ディアクティベートされた状態を維持するため、及び／又は加熱出力を低減するために設けられていることが可能である。
【００７７】
同様に、加熱装置２２７は、ポンプ駆動部２３１の消費出力が下がった際、加熱作動をアクティベートするため、及び／又は加熱出力を高めるために設けられていることが可能である。更に、加熱装置２２７は、ポンプの始動作動において、及び／又は真空発生作動においてアクティベートされる（作動させられる）よう設けられていることが可能である。アクティベート、及び／又はディアクティベート、及び／又は加熱出力の変更は、ポンプ制御、及び／又は調整装置２３３によって行われることが可能であり、又は相応して加熱装置２２７内に独自に設けられるユニットによって行われることが可能である。
【００７８】
図６に更に見ることが可能であるように、ポンプ駆動部２３１は、電源供給ユニット２３５を有する。電源供給ユニット２３５は、図６に表わされているのと異なり、ポンプ駆動部２３１の外部に設けられ、そしてこれと接続されていることも可能である。更に、加熱装置２２７はポンプ駆動部２３１の電源供給ユニット２３５から出力を得るよう設けられている。加熱装置２２７は、よって独自の電源供給ユニットを必要としないので、ターボ分子ポンプ１１１のコンポーネント数が更に低減されることが可能である。例えば、ポンプ制御、及び／又はちょうせいそうち２３３のような、真空ポンプの別のコンポーネント、及び／又は装置が、ポンプ駆動部２３１の電源供給ユニット２３５から出力を得るよう設けられていることも可能である。好ましくは、ターボ分子ポンプ１１１のあらゆるコンシューマーが、ポンプ駆動部２３１の電源供給ユニット２３５から出力を得るよう設けられている。
【００７９】
ターボ分子ポンプ１１１の作動中、電源供給ユニット２３５により供給される出力は、例えば１００ワットであり、これはポンプ駆動部２３１と加熱装置２２７の間で分けられる。特に有利には、電源供給ユニット２３５により提供される出力は、完全に、接続される各コンシューマーで分けられることが可能である。
【００８０】
純粋に例示的に、電源部品として形成された電源供給ユニット２３５からの提供される１００ワットが、基本的にポンプ駆動部２３１と加熱装置２２７の間で分けられることが可能である。分配は、作動状態に応じて行われることが可能である。例えば、ポンプ始動作動においては９０ワットがポンプ駆動部によって必要とされることが可能である。加熱装置２２７はディアクティベート（非作動）のままである。真空を発生させる打道中は、例えば真空チャンバーが空にポンピングされるので、比較的高いガス負荷となる。ポンプ駆動部２３１は、ここでは例えば５０ワットを必要とし得る。加熱装置２２７は、更にディアクティベートされたままであるか、又はアクティベートされ、そして約５０ワット以下の低い出力で作動することが可能である。
【００８１】
真空を維持する作動中は、例えば真空チャンバーは既に空にポンピングされているので、比較的低いガス負荷となる。ターボ分子ポンプ１１１は、つまり作動ポイントでガス負荷無しで、又は低いガス負荷のみで作動させられるので、ポンプ駆動部２３１は例えば２０ワット以下を必要とすることが可能である。加熱装置２２７は、この状態においては８０で作動させられることが可能であり、ポンプコンポーネントの著しい冷却を回避する。
【００８２】
図６に例示的に示された詳細と、明細書冒頭部に一般的に記載したコンセプトは、同様に図１から５に従う実施形においても、そこに詳細には表わされておらず、又は説明されていないとしても、意図され得る。これは、ポンプコンポーネント２３５、加熱装置２２７、ポンプ駆動部２３１のセンサー２２９と電源供給ユニット２３５に課するすべての詳細にも言える。同様に、図１から５に表わされており、そして相応して説明されているターボ分子ポンプ１１１の全体的、又は個々の詳細もまた、ターボ分子ポンプ１１１の図６に示されている実施形においても意図され得る。
【符号の説明】
【００８３】
１１１  ターボ分子ポンプ
１１３  インレットフランジ
１１５  ポンプインレット
１１７  ポンプアウトレット
１１９  ハウジング
１２１  下部分
１２３  エレクトロニクスハウジング
１２５  電動モーター
１２７  アクセサリー接続部
１２９  データインターフェース
１３１  電源供給接続部
１３３  フローインレット
１３５  シールガス接続部
１３７  モーター室
１３９  冷却媒体接続部
１４１  下側面
１４３  ねじ
１４５  支承部カバー
１４７  固定穴
１４８  冷却媒体配管
１４９  ローター
１５１  ローター軸
１５３  ローターシャフト
１５５  ローターディスク
１５７  ステーターディスク
１５９  スペーサーリング
１６１  ローターハブ
１６３  ホルベックロータースリーブ
１６５  ホルベックロータースリーブ
１６７  ホルベックステータースリーブ
１６９  ホルベックステータースリーブ
１７１  ホルベック間隙
１７３  ホルベック間隙
１７５  ホルベック間隙
１７９  接続チャネル
１８１  ローラー支承部
１８３  永久磁石支承部
１８５  スプラッシュナット
１８７  ディスク
１８９  インサート
１９１  ローター側の支承半部
１９３  ステーター側の支承半部
１９５  リングマグネット
１９７  リングマグネット
１９９  支承部間隙
２０１  担持部分
２０３  担持部分
２０５  半径方向の支柱
２０７  カバー要素
２０９  支持リング
２１１  固定リング
２１３  さらばね
２１５  緊急用または安全用支承部
２１７  モーターステーター
２１９  中間空間
２２１  壁部
２２３  ラビリンスシール
２２５  ポンプコンポーネント
２２７  加熱装置
２２９  センサー
２３１  ポンプ駆動部
２３３  ポンプ制御及び／又は調整装置
２３５  電源供給ユニット
【図１】
2019183831.tif 000003
【図２】
2019183831.tif 000004
【図３】
2019183831.tif 000005
【図４】
2019183831.tif 000006
【図５】
2019183831.tif 000007
【図６】
2019183831.tif 000008
【外国語明細書】
2019183831000001.pdf