(57)【要約】【課題】好ましいコスト範囲内でヒート・バランスを改善させる、真空ポンプ用の新規構造を提供する。【解決手段】本発明は、モータと、制御電子装置と、ガス入口およびガス出口と、ポンプ装置と、およびハウジングとを備えた、低真空または中真空発生用真空ポンプに関するものである。好ましいコスト範囲内においてヒート・バランスを改善するために、ハウジングが少なくとも２つのセクションを有し、そのうちの制御セクションは制御電子装置を含み、およびポンプ・セクションはポンプ装置を含むことが提案される。【選択図】図１
2008151123.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータと、制御電子装置（１２）と、ガス入口（９）およびガス出口と、ポンプ装置（３０）と、およびハウジングとを備えた、低真空または中真空発生用真空ポンプにおいて、
ハウジングが少なくとも２つのセクションを有し、そのうちの制御セクション（２）は制御電子装置を含み、およびポンプ・セクション（５）はポンプ装置を含むことを特徴とする真空ポンプ。
【請求項２】
ハウジングが周辺セクション（４）を有し、周辺セクションはガス入口（９）およびガス出口を含むことを特徴とする請求項１の真空ポンプ。
【請求項３】
ハウジングが中間セクション（３）を有し、中間セクションはその他の電子部品（１７、１８）を含むことを特徴とする請求項１の真空ポンプ。
【請求項４】
中間セクション（３）が少なくとも１つのファン（６）を有することを特徴とする請求項２の真空ポンプ。
【請求項５】
制御セクション（２）およびそれに隣接するセクションの間に第２のシール（１４；２１）が配置されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかの真空ポンプ。
【請求項６】
周辺セクション（４）および中間セクション（３）の間に第１のシール（１３；２２）が配置されていることを特徴とする請求項２ないし５のいずれかの真空ポンプ。
【請求項７】
セクション（２、３、４、５）が軸方向に連続して配置されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかの真空ポンプ。
【請求項８】
周辺セクション（４）および制御セクション（２）の間に中間セクション（３）が配置されていることを特徴とする請求項３ないし７のいずれかの真空ポンプ。
【請求項９】
ポンプ装置（３０）が軸（２４）を含み、軸はポンプ装置のハウジング内に存在する円筒内孔を偏心して貫通し、この場合、軸はポンプ作用を達成する翼板（３３）を有することと、および
ポンプ装置が、翼板をシールし且つ潤滑するための潤滑剤を含むことと、
を特徴とする請求項１ないし８のいずれかの真空ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータと、制御電子装置と、ガス入口およびガス出口と、およびポンプ装置とを備えた、低真空または中真空発生用真空ポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
低真空および中真空発生用真空ポンプのための従来技術において使用される通常の構造を、欧州特許公開第１５９１６６３号が、オイル・シール式回転翼形油回転真空ポンプの例で示している。この真空ポンプは、ファンを備えた非同期電動機およびその上のケース内に収納されている制御電子装置を有している。これらの構造部品は共に真空ポンプの駆動装置を形成し且つ真空ポンプ・ハウジングにフランジ接続されている。真空を発生させるために必要な構造部分は真空ポンプのハウジング内部に設けられている。回転翼形油回転真空ポンプの場合、これは、特に、しばしばポンプ装置と呼ばれる構成部品であり、構成部品は、軸、ロータ、ステータおよび翼板を含み、且つハウジング内に存在するオイル・バスによって包囲されている。大部分の熱は真空ポンプのハウジング内において発生する。しかしながら、冷却はファンによってのみ行われ、ファンはモータ軸に取り付けられ且つ真空ポンプの、ポンプ装置とは反対側端部に存在している。このことから、ヒート・バランスをとりにくいことがこの構造の欠点として与えられる。
【０００３】
真空ポンプの１つの全モデル・シリーズを考察したとき、この設計の他の欠点が明らかである。１つのモデル・シリーズは複数のモデルを含み、これらのモデルはそれぞれ排気速度および／または最終圧力において相互に異なっている。これにより、モデル・シリーズの各モデルに対して、駆動装置内、ハウジング上およびハウジング内部に異なった部品が装着される。これは高い製造コストの原因となる。
【特許文献１】欧州特許公開第１５９１６６３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
これらの欠点から、好ましいコスト範囲内でヒート・バランスを改善させる、真空ポンプ用の新規構造を提供することが本発明の課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題は、請求項１の特徴を有する真空ポンプにより解決される。本発明による真空ポンプは１つのハウジングを有し、ハウジングは少なくとも２つのセクションを有している。制御セクション内に制御電子装置が配置され、およびポンプ・セクション内にポンプ装置が配置されている。これにより、１つのハウジング内に配置されているにもかかわらず、機能ユニットは相互に分離される。したがって、同時に、異なる温度で作動する真空ポンプの部品の分離が行われる。この結果、ヒート・バランスが決定的に改善される。同時に、この手段はコストを低減させるように働き、その理由は、セクションは１つのモデル・シリーズ内であればどれにも使用可能であり且つモデル・シリーズの各モデルごとに適合させる必要はない。
【０００６】
従属請求項２−９は有利な変更形態を示す。
第１の変更態様により、固有の周辺セクション内にガス入口およびガス出口を配置することが提案される。これは、このようなセクションを１つのモデル・シリーズに対して構成することを可能にし、これにより、コスト的な利点が増大される。同時に、この場合もまた伝熱部分が固有のセクション内に装着されるので、ヒート・バランスに対する利点が達成される。
【０００７】
今日、真空ポンプは、診断および遠隔通信のための電子装置を備えていることがしばしば見られる。このために、一変更態様において中間セクションにより得られる空間が必要である。
【０００８】
この考え方の一変更態様において、この中間セクション内にファンが配置されているので、真空ポンプのモータおよびその回転速度とは無関係の冷却ファン流れを発生可能である。これは、ポンプ・セクションそれ自身のきわめて改善された冷却を達成可能にする。
【０００９】
一変更態様において、制御セクションおよびそれに隣接するセクションの間にシールが設けられることにより、ヒート・バランスがさらに改善される。このシールはセクションからセクションへの熱伝達に対する障壁となる。
【００１０】
この利点は、周辺セクションおよび中間セクションの間にシールが配置されていることによりさらに増大される。
これらの手段は、全てのセクションが軸方向に連続して配置されている一変更態様において特に有効となる。
【００１１】
請求項３−７に記載の変更態様は、周辺セクション、中間セクションおよび制御セクションがこの順序に真空ポンプのハウジング内に配置されていることによりさらに改善される。これにより、低温の制御セクションの、周辺セクションからの熱的分離が行われ、この結果、制御セクションの内部の電子部品は早期の劣化から保護されている。
【００１２】
ポンプ装置が軸を含み、軸はポンプ装置のハウジング内に存在する円筒内孔を偏心して貫通し、この場合、軸はポンプ作用を達成する翼板を有し、およびポンプ装置が、翼板をシールし且つ潤滑するための潤滑剤を含むオイル・シール式回転翼形油回転ポンプにおいて、上記の利点は特に顕著となる。
【００１３】
一実施例により本発明を詳細に説明する。その他の利点も同時に示される。
以下の図において同じ符号は同じ部品を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、４つのセクションから構成され且つフード１により包囲されている真空ポンプを示す。このフードは、図ａ）においては取り外された状態において示され、一方、図ｂ）においてはフードが真空ポンプに装着され且つこの真空ポンプのハウジングの一部を包囲している。真空ポンプそれ自身はベース１０上に据え付けられている。
【００１５】
真空ポンプのセクションは種々の機能ユニットを含む。制御セクション２は制御電子装置を含み、制御電子装置は、駆動装置のコイルに通電するために電源電圧を供給する。中間セクション３内にファン６が配置され、ファンは空気を吸い込み且つハウジングに設けられている冷却フィン８の間の空間内に供給し、これにより冷却効果が達成される。ファンの吸込および供給作用は破線矢印により示されている。周辺セクション４はガス接続口即ちガス入口９およびガス出口を有している。周辺セクションにはさらにベース１０が配置されている。ベースは緩衝材例えばエラストマー本体を有し、これにより、真空ポンプおよび床の間の振動伝達が低減される。ポンプ・セクション５内に、ガスがそれにより大気に排出可能なように圧縮される部品が配置されている。これらの４つのセクションは軸方向に連続して配置され、この場合、周辺セクションおよび制御セクションの間に中間セクションが存在する。周辺セクションの、中間セクションとは反対側にポンプ・セクションが設けられている。これにより、低温の制御セクションの、周辺セクションからの熱的分離が行われ、この結果、制御セクションの内部の電子部品は早期の劣化から保護されている。
【００１６】
真空ポンプのセクションは少なくとも一部フード１により包囲されている。フードは、例えば、それが真空ポンプの下側部分を覆うように形成されている。ここでは、真空ポンプのベースが装着されている方向に下側が覆われている。制御セクションおよび中間セクションは完全に覆われているようにフードが形成されている一方で、ポンプ・セクションの範囲内においてはフードの高さは低いので、フードは下側部分のみを覆っているにすぎない。この下側部分内に冷却フィン８が設けられ、この場合、冷却フィンは上側部分内にも設けられていてもよい。フードは冷却フィンの少なくとも一部を覆っているので、フード、ハウジングおよび冷却フィンにより囲まれた通路が形成される。フードはさらにファンも覆っている。ファンが空気を吸い込み且つそれに続いて空気を通路内に供給可能なように、フードは開口を有している。例えば、開口は複数の通気スリット７として形成されている。通気スリットの数および形は、真空ポンプと、およびファンのガス流れに対する要求とに応じてそれぞれ変化されてもよい。
【００１７】
図２は真空ポンプの縦断面図により制御セクションおよび中間セクションの構造を示す。制御セクション２は密閉ハウジングを有し、密閉ハウジングは冷却フィン１１を備えている。冷却フィンを介して自然対流による冷却が行われる。制御セクションの内部に電子部品が配置され、電子部品は制御電子装置１２を形成し且つ例えば基板上に装着されている。この電子部品は、電圧および電流が適切な形で駆動装置のコイルに印加され、この結果、駆動軸の回転を達成可能にするように供給電圧を変換する。この場合、供給電圧は５０Ｈｚを有する２２０Ｖのような通常の電源電圧であっても、または４８Ｖのような通常の工業電圧であってもよい。特に熱を発生する、制御電子装置のこのような部品は、それらが制御セクションのハウジングの内壁と接触するように配置されていてもよい。これらは冷却フィン１１の範囲内に形成されることが好ましい。同様に、制御電子装置を完全にまたは一部シーリング・コンパウンド内に埋め込むことが考えられる。これは同様に熱伝導を増大させる。さらに、これにより、より高い機械的安全性が達成される。
【００１８】
中間セクション３はそのハウジング内に複数の構成部品を有している。スイッチ１５は真空ポンプを起動／停止するために使用される。例えば予備への切換または回転速度設定がそれにより実行可能なその他のスイッチがそこに配置されていてもよい。同様に、ここに、電源がそれに接続されるソケット１６が配置されている。この電圧は、一方で制御電子装置に、他方で小電源１７に供給され、小電源は適切な電気結線を介して補助電子装置１８に作動電圧を供給する。補助電子装置はスイッチ１５の投入状態を制御信号に変換する働きをし、制御信号は同様に適切な電気結線を介して制御電子装置に供給される。補助電子装置は、ファン・モータ６ａにそれにより電圧が供給され且つファン・モータ６ａがそれにより起動／停止される手段もまた有している。
【００１９】
一変更態様において、この中間セクション内にその他の通信手段が配置される。このために、スイッチ、プラグおよびソケットが必要であり、これらはスイッチ１５と同様にハウジング壁上に配置されている。これらの部品は次に電気結線等を介して拡張補助電子装置と結合され、拡張補助電子装置は例えばフィールド・バス・インタフェースまたはシリアル・インタフェースを駆動するための手段等を含む。これらのインタフェースを介して、「ポンプ運転中」、実際回転速度または予備真空ポンプの作動化のような状態情報を外部インタフェースから問い合わせ可能なので、真空ポンプは診断または遠隔通信のための可能性を有している。
【００２０】
中間セクション３のハウジングおよび制御セクション２の間にシール１４が設けられている。シールは、一方で内部空間を湿気および塵埃から保護するためにシールする働きをし、他方でシールは熱的障壁を示すので、中間セクションの方向から制御セクションへの熱伝導が遮断される。このようなシールは中間セクションおよび周辺セクション４の間にもまた設けられているので、ここでもまた気密性および断熱性が与えられている。中間セクションの一部内において支持構造１９がファンを支持し、ファンはファン・モータ６ａおよびファン・ブレード６ｂを有している。破線矢印はファンにより発生されるガス流れを示す。空気は吸い込まれ且つ冷却フィン８の間に供給される。
【００２１】
図３に、中間セクション、制御セクションおよび周辺セクションの一部が、線Ｂ−Ｂ′による真空ポンプの横断面図により示されている。この図において、真空ポンプの、制御セクション側正面に配置されている冷却フィン１１が断面図で示されている。冷却フィンは、自然対流を最適化するために、その縦軸が重力方向に向けられている。制御セクションの冷却フィンは、自然対流の空気流れを妨害しないために、フード１によって覆われないことが好ましい。制御電子装置１２から、中間セクション内に設けられているケーブル・ダクト２０内を通過して周辺セクション４まで、電気結線が伸長している。このケーブル・ダクトは両端においてダクト・シール２１および２２により湿気および熱伝達から保護されている。特にモータ制御の側にケーブル引込み２７が設けられている。周辺セクション４の内部に駆動装置のコイル２６が配置されている。このコイルの通電は制御電子装置１２により行われる。回転対称分離要素２３がコイルの内部に設けられ且つコイルを分離要素の内部から密閉分離している。分離要素内に軸２４の端部が突出し、軸の端部上に永久磁石２５が固定されている。この図内においてもまた破線矢印はファンから発生されたガス流れを示している。吸込みは通気スリット７を通して行われ、ガスは次に周辺セクションの方向に供給される。一変更態様においては、このような通気スリットが真空ポンプの底部内にも設けられている。真空ポンプのベースは、このとき、それを通して空気を吸込み可能な隙間を形成するという課題もまた有している。
【００２２】
本発明は１つのファンのみに限定されていないことを図３が示している。複数のファンが設けられていてもよい。例えば、中間セクションの下側部分に２つのファンが設けられ、この場合、２つのファンの各々は、冷却空気を、真空ポンプ特に周辺セクションおよびポンプ・セクションのサイドのそれぞれに設けられている通路内に供給する。真空ポンプの熱源に冷却空気を供給するように、冷却空気を補充するためにその他のファンが配置されていてもよい。
【００２３】
図４は真空ポンプの周辺セクションおよびポンプ・セクション５の断面図を示す。この例は単段の潤滑剤シール式回転翼形油回転真空ポンプを示す。これはポンプ・セクション内にポンプ装置３０を有している。ポンプ装置３０は正面側の広い面で周辺セクション４と結合されているので、そこには良好な熱伝導が存在する。ポンプ・セクション５のハウジングは良好な熱伝導を有して周辺セクションと結合されているので、熱は周辺セクションから本体に広い面積で伝達される。このポンプ装置内に設けられている円筒内孔は軸２４により偏心して貫通される。軸は１つの部品または複数の部品から形成されていてもよい。軸は第１の滑り軸受３１および第２の滑り軸受３２により回転可能に支持される。これらの滑り軸受は潤滑剤により潤滑され、潤滑剤はポンプ装置を包囲する潤滑剤タンク３５から供給される。潤滑剤、たいていの場合オイルは、軸受の潤滑のほかに翼板の潤滑およびシールにも使用される。円筒内孔内において翼板３３が回転し、この場合、翼板および円筒内孔壁の間に吸込室３４が形成される。ガスはガス入口９を介してこの吸込室内に到達する。滑り軸受３１とは反対側において周辺セクション４内に突出している軸端に永久磁石２５が固定され、永久磁石は周辺セクション内に設けられているコイル２６と協働し、これにより軸は回転させられる。永久磁石およびコイルは共に電動機を形成する。この例においては、電動機はブラシレス直流電動機である。このタイプのモータを用いることにより本発明の利点は特に顕著となり、その理由は、制御セクションが全モデル・シリーズに対して同時に使用できるからである。このモータを、種々のポンプ原理で作動するポンプ・セクションを有するモデル・シリーズに対して使用することも考えられる。これにより、製作時においてきわめて大きなコストを節約可能である。しかしながら、本発明はこのタイプの駆動装置に限定されていない。
【００２４】
図５に、ポンプ・セクションが線Ａ−Ａ′による断面図で示されている。この図において、軸２４の偏心位置および翼板３３の位置が示されている。翼板の間に、図示されていないばねが設けられている。ポンプ・セクションのハウジングは冷却フィン８を有している。フード１は冷却フィンを覆い、これにより流動通路４２が形成される。相互に結合されていてもよいこの流動通路内を、ファンから供給されたガスが流動し、ハウジングから熱を奪い且つこの結果熱をハウジングから搬出する。この熱はポンプ装置３０内において発生し且つ潤滑剤タンクを介してハウジングに排出される。ハウジングは、通路がその端部において開放しているように形成されていることが好ましい。これは、フードが真空ポンプのポンプ・セクションの正面側を覆わないことによりきわめて簡単に達成される。フードおよびハウジングの間に中間部材４０が配置され、中間部材は例えば高いエラストマー成分を有している。中間部材４０は、熱的障壁としてのみならず、ポンプ・ハウジングからフードへの振動伝達を低減させるためにも有効である。固定手段例えばねじ４１がフードを固定している。
【００２５】
この実施例に示されている真空ポンプは好ましいヒート・バランスを有している。第１の強力な熱源は、圧縮熱に基づき、ポンプ・セクション５内に存在する。その他の強力な熱源は周辺セクションであり、その理由は、周辺セクション内には駆動装置のコイルが配置され、コイル内において損失動力が熱に変換されるからである。さらに、ポンプ装置３０の正面側を介して熱が周辺セクション内に導かれ、その理由は、この位置においてポンプ装置および周辺セクションは大きな面で相互に接触しているからである。これらの熱源は、中間セクションによって制御セクションから遠ざけられている。セクションの順序に基づき、間隔が最大にあけられている。中間セクションおよびそれに隣接するセクションの間に設けられているシールの熱抵抗がこれに追加される。これらの受動的手段はきわめて好ましいヒート・バランスを形成させる。これに、１つまたは複数のファンによる能動的冷却が重ねられる。中間セクション内にファンを配置することにより、大部分の熱を放出する真空ポンプのセクションに冷却空気が直接吹き付けられる。冷却空気はさらにフード内を通して供給され、フードは、一方で接触保護として働き、他方でファンにより供給される冷却空気を、熱源であるポンプ・セクションおよび周辺セクションに最適に導入する。要するに、提案された真空ポンプの冷却は、従来技術に比較して決定的に改善されている。
【００２６】
この実施例はオイル・シール式回転翼形油回転真空ポンプを提供している。しかしながら、ポンプ・セクションを交換することにより、本発明を、低真空または中真空を発生させるための他の真空ポンプにも適合させることが考えられる。このポンプ・セクション内に、このとき、他のポンプ原理が使用される。考えられるポンプ原理は、例えば、乾式ピストン形圧縮機、乾式回転翼形回転ポンプまたは揺動ピストン形回転ポンプである。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】ａ）はフードが取り外された状態における、ｂ）はフードが装着されている状態における、フードを備えた真空ポンプの側面図である。
【図２】真空ポンプの中間セクションおよび制御セクションの縦断面図である。
【図３】線Ｂ−Ｂ′による真空ポンプの横断面図である。
【図４】ポンプ・セクションおよび周辺セクションの縦断面図である。
【図５】線Ａ−Ａ′による図１の真空ポンプの断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１    フード
２    制御セクション
３    中間セクション
４    周辺セクション
５    ポンプ・セクション
６    ファン
６ａ    ファン・モータ
６ｂ    ファン・ブレード
７    通気スリット
８、１１    冷却フィン
９    ガス入口
１０    ベース
１２    制御電子装置
１３、１４、２１、２２    シール
１５    スイッチ
１６    ソケット
１７    小電源
１８    補助電子装置
１９    支持構造
２０    ケーブル・ダクト
２３    分離要素
２４    軸
２５    永久磁石
２６    コイル
２７    ケーブル引込み
３０    ポンプ装置
３１、３２    滑り軸受
３３    翼板
３４    吸込室
３５    潤滑剤タンク
４０    中間部材
４１    ねじ
４２    流動通路
【図１】
2008151123.tif 000003
【図２】
2008151123.tif 000004
【図３】
2008151123.tif 000005
【図４】
2008151123.tif 000006
【図５】
2008151123.tif 000007