(57)【要約】  ポンプ冷却システムが、ポンプハウジング（１４）に取り付けられて冷却体とポンプハウジングとの間の熱伝導経路（４４）を介してポンプハウジングから熱を受け取る冷却体（２４）を含むことができる。冷却体（２４）は、使用時に冷却体から離れるように熱を導く冷却流体が通る通路（２６）を有することができる。ポンプ冷却システムは、所定の温度を下回るポンプ動作温度において熱伝導経路（４４）に間隙をもたらすことによってポンプハウジングから冷却体への熱伝導を遮断するように構成された冷却制御機構を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプ冷却システムであって、
冷却体であって、ポンプハウジングに取り付けられて当該冷却体とポンプハウジングとの間の熱伝導経路を介して前記ポンプハウジングから熱を受け取り、使用時に前記冷却体から離れるように熱を導く冷却流体が通る通路を有する冷却体と、
所定の温度を下回るポンプ動作温度において前記熱伝導経路に間隙をもたらすことによって前記ポンプハウジングから前記冷却体への熱伝導を遮断することができるように構成された冷却制御機構と、
を備えることを特徴とするポンプ冷却システム。
【請求項２】
前記冷却制御機構は、使用時に前記冷却体と前記ポンプハウジングとの間に配置される空間であって、使用時に前記冷却体及び前記ポンプハウジングの少なくとも一方に対して移動して前記間隙を開閉することができる熱伝導体を収容する空間を含む、
請求項１に記載のポンプ冷却システム。
【請求項３】
前記冷却制御機構は、前記冷却体を前記ポンプハウジングに固定する固定部材をさらに含み、
前記熱伝導体は、前記冷却体と前記ポンプハウジングとの間の前記空間内に固定されて、熱膨張及び熱収縮による前記相対的移動を可能にし、
前記熱伝導体及び前記固定部材は、それぞれの熱膨張係数を有し、
前記熱伝導体の前記熱膨張係数は前記固定部材の前記熱膨張係数よりも大きく、これによって使用時に前記動作温度が前記所定の温度を上回った時に、前記熱伝導体の膨張によって前記熱伝導経路の前記間隙が閉じて、前記熱伝導経路を介した前記ポンプハウジングから前記冷却体への熱の伝導を可能にする、
請求項２に記載のポンプ冷却システム。
【請求項４】
前記冷却制御機構は、前記所定の温度を下回る動作温度において前記間隙を維持する付勢力をもたらすように構成された少なくとも１つの弾性付勢部材をさらに含む、
請求項３に記載のポンプ冷却システム。
【請求項５】
前記固定部材は、前記冷却体に係合する第１の横断面と、前記ポンプハウジングに係合する第２の横断面とを含み、前記第１及び第２の横断面間に定められる距離が、前記ポンプハウジングと前記冷却体との間の距離を定め、前記熱伝導体は、前記所定の温度を下回る温度において、前記間隙をもたらすように前記距離よりも小さな厚みを有する、
請求項３又は４に記載のポンプ冷却システム。
【請求項６】
前記熱伝導体は液体を含み、前記ポンプ冷却システムは、前記液体を前記冷却体及びポンプハウジングに対して移動させるアクチュエータをさらに備える、
請求項２に記載のポンプ冷却システム。
【請求項７】
前記液体は磁性液体であり、前記アクチュエータは少なくとも１つの磁石を含む、
請求項６に記載のポンプ冷却システム。
【請求項８】
前記少なくとも１つの磁石は電磁石を含む、
請求項７に記載のポンプ冷却システム。
【請求項９】
前記冷却制御機構は、前記ポンプハウジングに対して前記冷却体を移動させることができる少なくとも１つの動力アクチュエータを含む、
請求項１に記載のポンプ冷却システム。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの動力アクチュエータは、
ｉ）前記冷却体に接続された少なくとも１つの流体作動式シリンダ、又は、
ｉｉ）少なくとも１つの電磁石、
の少なくとも一方を含む、請求項９に記載のポンプ冷却システム。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの動力アクチュエータは、前記冷却体を第１の方向に移動させることができ、前記ポンプ冷却システムは、前記冷却体を前記第１の方向とは逆の第２の方向に付勢する少なくとも１つの弾性付勢要素をさらに備える、
請求項９又は１０に記載のポンプ冷却システム。
【請求項１２】
前記冷却制御機構は、加圧ガスを含む圧力チャンバを含み、前記加圧ガスは、使用時に前記圧力チャンバを選択的に加圧して前記間隙の開閉を制御する、
請求項１に記載のポンプ冷却システム。
【請求項１３】
前記圧力チャンバは、前記冷却体と前記ポンプハウジングとの間に配置され、前記圧力チャンバに少なくとも１つの導管が延び、該少なくとも１つの導管を介して、前記圧力チャンバを、ｉ）前記間隙の閉鎖及び前記間隙の開放の一方を引き起こすように排気し、ｉｉ）前記間隙の閉鎖及び前記間隙の開放の他方を引き起こすように加圧する、ことができる、
請求項１２に記載のポンプ冷却システム。
【請求項１４】
使用時に前記圧力チャンバを加圧ガス源及び真空源の少なくとも一方に接続して前記圧力チャンバを選択的に加圧する弁をさらに含む、
請求項１２又は１３に記載のポンプ冷却システム。
【請求項１５】
前記間隙を開く方向に前記冷却体を付勢する少なくとも１つの付勢部材をさらに含む、
請求項１２、１３又は１４に記載のポンプ冷却システム。
【請求項１６】
コントローラ及び少なくとも１つの温度センサをさらに備え、前記コントローラは、前記少なくとも１つの温度センサによって供給された信号に基づく決定に応答して、前記間隙を開閉する前記冷却制御機構の動作を引き起こす信号を供給するように構成される、
請求項６から１５のいずれか１項に記載のポンプ冷却システム。
【請求項１７】
ポンプであって、
ポンプハウジング、及び該ポンプハウジング内に配置されたポンピング機構と、
冷却体及び冷却制御機構を含むポンプ冷却システムと、
を備え、
前記冷却体は、前記ポンプハウジングから熱伝導経路を介して熱を受け取るとともに、使用時に前記冷却体から離れるように熱を導く冷却流体が通る通路を含み、
前記冷却制御機構は、所定の温度を下回るポンプ動作温度において前記ポンプハウジングと前記冷却体との間の前記熱伝導経路に間隙をもたらすことによって前記ポンプハウジングから前記冷却体への熱伝導を遮断できるように構成される、
ことを特徴とするポンプ。
【請求項１８】
前記冷却体は、前記ポンプハウジングと選択的に係合して前記熱伝導経路を形成することができる、
請求項１７に記載のポンプ。
【請求項１９】
前記冷却制御機構は、前記ポンプハウジングと前記冷却体との間に設けられた空間であって、使用時に前記冷却体及び前記ポンプハウジングの少なくとも一方に対して移動して前記間隙を開閉することができる熱伝導体を収容する空間を含む、
請求項１７に記載のポンプ。
【請求項２０】
前記相対的移動は、前記熱伝導体の熱膨張及び熱収縮によってもたらされ、前記間隙は、使用時に前記熱伝導体の温度が前記所定の温度を超えた時に閉じる。
【請求項２１】
前記冷却制御機構は、前記冷却体を前記ポンプハウジング及び少なくとも１つの弾性付勢要素に固定する固定部材をさらに含み、
前記熱伝導体及び前記固定部材は、それぞれの熱膨張係数を有し、
前記熱伝導体の前記熱膨張係数は前記固定部材の前記熱膨張係数よりも大きく、これによって使用時に前記熱伝導体が前記所定の温度を上回る温度に加熱された時に前記熱伝導体の前記熱膨張によって前記間隙が閉じるようになり、
前記少なくとも１つの弾性付勢要素は、前記所定の温度よりも低い温度において前記間隙を維持するように前記冷却体に作用する、
請求項２０に記載のポンプ。
【請求項２２】
前記固定部材は、前記冷却体に係合する第１の横断面と、前記ポンプハウジングに係合する第２の横断面とを含み、前記第１及び第２の横断面間に定められる距離が、前記ポンプハウジングと前記冷却体との間の距離を定め、前記熱伝導体は、前記所定の温度を下回る温度において、前記距離よりも小さな厚みを有する、
請求項２１に記載のポンプ。
【請求項２３】
前記熱伝導体は液体であり、前記ポンプは、前記液体を前記冷却体及びポンプハウジングに対して移動させるアクチュエータをさらに備える、
請求項１９に記載のポンプ。
【請求項２４】
前記液体は磁性液体であり、前記アクチュエータは少なくとも１つの磁石を含む、
請求項２３に記載のポンプ。
【請求項２５】
前記少なくとも１つの磁石は電磁石を含む、
請求項２４に記載のポンプ。
【請求項２６】
前記冷却制御機構は、前記ポンプハウジングに対して前記冷却体を移動させるように構成される、
請求項１７又は１８に記載のポンプ。
【請求項２７】
前記冷却制御機構は、前記ポンプハウジングに対して前記冷却体を移動させる少なくとも１つの動力アクチュエータを含む、
請求項２６に記載のポンプ。
【請求項２８】
前記少なくとも１つの動力アクチュエータは、
ｉ）前記冷却体に接続された少なくとも１つの流体作動式シリンダ、及び、
ｉｉ）少なくとも１つの電磁石、
の少なくとも一方を含む、
請求項２７に記載のポンプ。
【請求項２９】
前記冷却制御機構は、前記冷却体と前記ポンプハウジングとの間に配置されて加圧ガスを含む圧力チャンバと、前記間隙の開閉を制御するように前記圧力チャンバを選択的に加圧できる少なくとも１つの導管とを含む、
請求項２６に記載のポンプ。
【請求項３０】
使用時に前記圧力チャンバを加圧ガス源及び真空源の少なくとも一方に接続して前記真空チャンバを選択的に加圧するように作動可能な弁をさらに含む、
請求項２９に記載のポンプ。
【請求項３１】
前記圧力チャンバは、前記ポンプハウジングと前記冷却体との間に配置され、前記弁は、使用時に前記圧力チャンバを前記真空源に接続して前記間隙を閉じるように作動可能である、
請求項３０に記載のポンプ。
【請求項３２】
前記冷却体は、前記圧力チャンバと前記ポンプハウジングとの間に配置され、前記弁は、使用時に前記圧力チャンバを前記加圧ガス源に接続して前記間隙を閉じるように作動可能である、
請求項３０に記載のポンプ。
【請求項３３】
前記圧力チャンバは、前記冷却体の主面によって部分的に定められる、
請求項２９から３２のいずれか１項に記載のポンプ。
【請求項３４】
前記圧力チャンバは、弾性変形可能な側壁によって部分的に定められる、
請求項２９から３３のいずれか１項に記載のポンプ。
【請求項３５】
前記冷却制御機構は、前記冷却体と前記ポンプハウジングとの間に配置されて流体を含むチャンバと、前記チャンバから前記流体を引き出すことによって前記間隙の開放を引き起こすアクチュエータとを含む、
請求項１７に記載のポンプ。
【請求項３６】
前記流体は磁性液体である、
請求項３５に記載のポンプ。
【請求項３７】
前記アクチュエータは、少なくとも１つの磁石を含む、
請求項３６に記載のポンプ。
【請求項３８】
コントローラ及び少なくとも１つの温度センサをさらに備え、前記コントローラは、前記少なくとも１つの温度センサによって供給された信号に基づく決定に応答して、前記間隙を開閉する前記冷却制御機構の動作を引き起こす信号を供給するように構成される、
請求項２３から３７のいずれか１項に記載のポンプ。
【請求項３９】
前記ポンプハウジング上に設けられた断熱部をさらに含む、
請求項１７から３８のいずれか１項に記載のポンプ。
【請求項４０】
前記ポンプハウジング上に設けられ、前記ポンプ冷却システムと協働して所望のポンプ動作温度をもたらすことができる少なくとも１つの加熱ユニットをさらに備える、
請求項１７から３９のいずれか１項に記載のポンプ。
【請求項４１】
前記所定の温度は、１８０〜３２０℃である、
請求項１７から４０のいずれか１項に記載のポンプ。
【請求項４２】
前記ポンプは真空ポンプである、
請求項１７から４１のいずれか１項に記載のポンプ。
【請求項４３】
ポンプの冷却方法であって、
前記ポンプから熱伝導によって熱を受け取る冷却体を準備するステップであって、該冷却体が該冷却体から離れるように熱を運ぶ冷却流体が通る通路を有するステップと、
ポンプ動作温度が所定の温度を下回った時に、前記ポンプと前記冷却体との間の熱伝導経路に間隙をもたらし、これにより前記ポンプと冷却体との間の熱伝導を制御可能に遮断できるように構成された冷却制御機構を準備するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項４４】
前記冷却制御機構を準備するステップは、加圧ガスを含む圧力チャンバを準備するステップを含み、前記加圧ガスは、使用時に前記圧力チャンバを選択的に加圧して前記間隙の開閉を制御する、
請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
前記冷却機構を準備するステップは、使用時に前記圧力チャンバを加圧ガス源及び真空源の少なくとも一方に接続することにより、ｉ）前記圧力チャンバを前記加圧ガス源に接続するように作動することによって前記間隙の閉鎖を引き起こすこと、及び、
ｉｉ）前記圧力チャンバを前記真空源に接続するように作動することによって前記間隙の閉鎖を引き起こすこと、
の一方を行うように作動可能な電動弁を準備するステップをさらに含む、
請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
前記冷却制御機構を準備するステップは、前記ポンプに対して前記冷却体を移動させる少なくとも１つの動力アクチュエータを準備するステップを含む、
請求項４３に記載の方法。
【請求項４７】
前記冷却制御機構を準備するステップは、前記ポンプと前記冷却体との間に熱伝導体を準備するステップと、前記間隙が前記熱伝導体の熱収縮及び熱膨張によって開閉するように前記冷却体を固定位置に固定するステップとを含む、
請求項４３に記載の方法。
【請求項４８】
前記冷却制御機構を準備するステップは、前記ポンプハウジングと前記冷却体との中間に配置された空間と、液体を含む熱伝導体と、前記熱伝導体を移動させるアクチュエータとを準備するステップを含み、これによって前記熱伝導体が前記空間から少なくとも部分的に外へ移動すると、前記熱伝導経路に前記間隙がもたらされる、
請求項４３に記載の方法。
【請求項４９】
前記ポンプは真空ポンプである、
請求項４３から４８のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポンプ冷却システムに関し、具体的には、排他的な意味ではないが、ねじポンプに関連するポンプ冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
真空ポンプなどのポンプは、ポンプケーシング上に冷却板を固定することによって冷却されることが知られている。ケーシングから冷却板に伝わった熱は、冷却板を貫通する通路を通る冷却水の流れによってポンプから追い出される。これらの冷却板の通路は石灰化しやすい。この原因は、例えば電磁弁の使用によって水流をオフにした時にポンプが高温で動作し、通路内に停滞した水の温度がこの時間中に上昇して実際に沸騰することもあるためと考えられる。水流は、ポンプの温度を制御するために、或いはポンプの冷却が不要な期間中に停止することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
石灰化を最小限に抑えるために、ポンプの熱出力にかかわらず冷却板に水を供給し続けることもできる。しかしながら、例えばポンプが低負荷で動作している時などの熱出力が低い時には、これによってポンプが過冷却されることもある。過冷却は、例えばポンピング機構内のポンプガスの凝縮を引き起こすことがあるので望ましくない。この問題を軽減する１つの方法は、冷却板に長い熱経路を設けることである。この方法は、除去すべき熱の量が一定のままであれば有効となり得る。しかしながら、ほとんどのドライ真空ポンプの熱負荷は、ポンプの入口圧力に応じて変化する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、ポンプ冷却システムであって、ポンプハウジングに取り付けられて冷却体とポンプハウジングとの間の熱伝導経路を介してポンプハウジングから熱を受け取る冷却体であって、使用時に冷却体から離れるように熱を導く冷却流体が通る通路を有する冷却体と、所定の温度を下回るポンプ動作温度において熱伝導経路に間隙をもたらすことによってポンプハウジングから冷却体への熱伝導を遮断するように構成された冷却制御機構と、を備えたポンプ冷却システムを提供する。
【０００５】
本発明は、ポンプハウジング及びポンプハウジング内に配置されたポンピング機構と、冷却体及び冷却制御機構を含むポンプ冷却システムとを備え、冷却体が、ポンプハウジングから熱伝導経路を介して熱を受け取るとともに、使用時に冷却体から離れるように熱を導く冷却流体が通る通路を含み、冷却制御機構が、所定の温度を下回るポンプ動作温度においてポンプハウジングと冷却体との間の熱伝導経路に間隙をもたらすことによってポンプハウジングから冷却体への熱伝導を遮断できるように構成された、ポンプも含む。
【０００６】
本発明は、ポンプの冷却方法であって、ポンプから熱伝導によって熱を受け取る冷却体であって、冷却体から離れるように熱を伝える冷却流体が通る通路を有する冷却体を準備するステップと、ポンプ動作温度が所定の温度を下回った時に、ポンプと冷却体との間の熱伝導経路に間隙をもたらすことによってポンプと冷却体との間の熱伝導を制御可能に遮断できるように構成された冷却制御機構を準備するステップと、を含む方法も含む。
【０００７】
以下の開示では図面を参照する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】ポンプ冷却システムを有するポンプの、冷却モードにあるポンプ冷却システムを示す概略図である。
【図２】図１に対応する、非冷却モードにあるポンプ冷却システムを示す図である。
【図３】ポンプ冷却システムの冷却体の概略的平面図である。
【図４】図２の丸く囲んだ部分の拡大図である。
【図５】図１〜図４のポンプ冷却システムの冷却制御機構の概略図である。
【図６】図１〜図４のポンプ冷却システムの別の冷却制御機構の概略図である。
【図７】図１〜図４のポンプ冷却システムの別の冷却制御機構を示す図である。
【図８】冷却モードにある別のポンプ冷却システムを示す概略図である。
【図９】冷却モードにあるさらに別のポンプ冷却システムを示す概略図である。
【図１０】非冷却モードにあるさらに別のポンプ冷却システムを示す概略図である。
【図１１】図１０のポンプ冷却システムのねじポンプの概略的横断面図である。
【図１２】図１０及び図１１に示すポンプ冷却システムの修正例を示す図である。
【図１３】非冷却モードにあるさらなるポンプ冷却システムを示す概略図である。
【図１４】冷却モードにある図１３のポンプ冷却システムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１に、ポンプ冷却システム１２を備えたポンプ１０を示す。この例では、ポンプがねじポンプ１０である。ねじポンプ１０は、ポンプハウジング又はケーシング１４を含む。ポンプハウジング１４は、ポンプ室１６を定めるハウジング部材の組立体を含むことができる。ポンプ室１６には、１対の噛み合うねじロータ１８、２０が収容される。ねじロータ１８、２０は、例えば電気モータ（図示せず）によって駆動して、ポンプ入口からポンプ出口（図示せず）への流体の圧送を引き起こす。ねじポンプ１０は、ねじロータ１８、２０に潤滑剤が供給されないドライポンプとすることができる。
【００１０】
ポンプ冷却システム１２は、少なくとも１つの冷却体２４を含む。いくつかの例では、ポンプハウジング１４の周囲に複数の冷却体２４が配置される。一例として、図１及び図２には、このような冷却体２４を２つ示す。各冷却体２４は、使用時に冷却体から離れるように熱を導く冷却流体が通る少なくとも１つの貫通路２６を有する。この又は各貫通路２６は、冷却体２４に鋳造することができる。いくつかの例では、冷却体２４が、この又は複数の貫通路を定める溝切り部（ｒｅｃｅｓｓｉｎｇ）を含む少なくとも１つの面に向き合って固定された複数の本体を含むことができる。
【００１１】
図３に示すように、冷却体２４は、入口端２８と出口端３０との間で複雑な経路をたどることができるこのような貫通路２６を１つだけ有することができる。貫通路２６の入口端及び出口端２８、３０は、冷却体２４の一端３２の両側３４、３６に配置することができる。他の例では、入口端及び出口端２８、３０を冷却体の両端３２、３８に隣接して配置することもでき、このような例では、入口端及び出口端を冷却体２４の同じ側又は両側３４、３６に配置することができる。貫通路２６の入口端及び出口端２８、３０は、貫通路への冷却流体の供給及び貫通路から離れた冷却流体の誘導を行う配管に貫通路２６を接続できるようにするそれぞれの接続部又は結合部４０、４２を備えることができる。接続部４０、４２はあらゆる便利な形態を取ることができ、例えば貫通路２６の入口端及び出口端２８、３０に設けられたねじ部に螺入されてその上にプラスチック配管を押し込むことができる雄型ホーステールコネクタを含むことができる。図３に示す例では、貫通路２６が１つしか存在しない。しかしながら、他の例では、それぞれが入口端及び出口端を有する複数の独立した貫通路が存在することもできる。複数の貫通路２６を含む例では、貫通路の入口端及び出口端をそれぞれ入口マニホルド及び出口マニホルドに接続することができる。
【００１２】
冷却体２４は、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金などの良好な熱伝導特性を有する材料で形成することができる。冷却体２４が（図１に示すような）ポンプハウジング１４と接触している時には、ポンプ室１６で発生した熱がポンプハウジング１４を介して冷却体２４内に導かれる熱伝導経路４４が構築される。冷却体２４において受け取られた熱は、ねじポンプ１０が適当に冷えた状態に保たれるように、貫通路２６を通る冷却流体の流れによって追い出すことができる。
【００１３】
図２及び図４を参照すると、ポンプ冷却システム１２は、ねじポンプ１０の動作温度が所定の温度を下回った時に熱伝導経路４４に間隙４６をもたらすことができる冷却制御機構をさらに含む。この所定の温度は、ねじポンプ１０にとって望ましい動作温度とすることができる。冷却制御機構は、ポンプハウジング１４と冷却体２４との間の圧力チャンバ５０を画定又は構築するシール４８と、冷却体を貫通して圧力チャンバの排気及び加圧を可能にする導管５２とを含むことができる。シール４８は、ポンプハウジング１４と冷却体２４との間に挟まれた無端状（ｅｎｄｌｅｓｓ）密封部材とすることができる。図４で最も良く分かるように、シール４８は、ポンプハウジング１４に面していてポンプ冷却システム１２が冷却モードで動作している時にポンプハウジングに係合する冷却体２４の主面５６に定められた溝５４内に保持することができる。或いは、溝５４は、ポンプハウジング１４に設けることもできる。シール４８及び溝５４は、冷却体２４の主面５６がポンプハウジング１４に係合して間隙４６を閉じて熱伝導経路４４を構築できるほど十分にシールを圧縮できるように構成される。ポンプハウジング１４と冷却体２４との間には、冷却体をポンプハウジングから離れるように付勢する弾性付勢部材５８を配置することができる。弾性付勢部材５８は、圧縮ばね又はばね座金を含むことができる。弾性付勢部材５８は、ポンプハウジング１４及び冷却体２４の主面５６の一方又は両方に設けられたそれぞれの凹部５９（図４）内に着座して、冷却体とポンプハウジングとの係合を可能にすることができる。
【００１４】
図５を参照すると、冷却制御機構は、配管６２を介して導管５２に接続されたガス源６０と、配管６６を介して導管５２に接続された真空源６４とをさらに含むことができる。ガス源６０は、あらゆる便利な形態の圧縮ガス供給装置を含むことができ、供給されるガスは、例えば乾燥圧縮空気又は無酸素窒素とすることができる。配管６２、６６は、共通のコネクタ、接続部又はパイプ６７によって導管５２に接続される。必須ではないが、真空源６４は、ねじポンプ１０とすることができる。真空源６４がねじポンプ１０の場合には、圧力チャンバ５０に加工材料が入り込むのを防ぐために、配管６６に一方向弁又は逆止弁６８を設けることができる。配管６２には、ガス源６０と導管５２との間の接続部を選択的に開閉できるように、電磁弁７０とすることができる電気作動弁などの電動弁が設けられる。配管６６には、真空源６４と導管５２との間の接続部を選択的に開閉できるように、電磁弁７２とすることができる電気作動弁などの電動弁が設けられる。
【００１５】
冷却制御機構は、１又は２以上の温度センサ７４及びコントローラ７６をさらに含むことができる。１又は複数の温度センサ７４は、コントローラ７６に接続されてポンプハウジング１４内又はポンプハウジング１４上の１又は複数の好適な位置に取り付けられた１又は複数の熱電対を含むことができる。コントローラ７６は、電磁弁７０、７２にも接続される。コントローラ７６は、冷却制御機構に属する専用コントローラとすることも、或いはねじポンプ１０又はポンプに接続された装置の他の機能を制御するシステムコントローラに一体化された又は組み込まれた専用コントローラとすることもできる。
【００１６】
引き続き図５を参照すると、冷却体２４及びシール４８は、衝撃損傷から保護して間隙４６及びシール４８にゴミを寄せ付けないように封入することができる。エンクロージャは、冷却体２４を取り囲む側壁７８と頂部カバー８０とを含むことができる。側壁７８は、ポンプハウジング１４に対して外向きに突出し、ポンプハウジングの一体部品、又はポンプハウジングに固定された１又は複数の独立部品とすることができる。頂部カバー８０は、ねじ（図示せず）又はその他の好適な固定要素によって側壁７８に固定される。側壁７８又は頂部カバー８０は、１又は２以上の通気孔８２を含むことができる。導管５２は、頂部カバーに対する冷却体２４及び導管５２の移動を可能にするのに十分な、頂部カバー８０に設けられた開口部８３に収まる間隙である。
【００１７】
ねじポンプ１０の始動時には、冷却体２４が、図２、図４及び図５に示すポンプハウジング１４から離間した位置に存在することができ、従ってポンプ冷却システム１２は非冷却モードにある。従って、ねじポンプ１０は冷却されず、徐々にその所望の動作温度に近づく。冷却体２４は、弾性付勢部材５８と、圧力チャンバ５０内のガスによって冷却体の主面５６に作用する圧力とによってこの位置に保持される。この段階では必須なわけではないが、冷却体２４の貫通路２６には、通常は水である冷却流体を供給することができる。１又は複数の温度センサ７４からの信号が、ポンプハウジング１４の温度が所望の動作温度よりも高いことを示す時には、圧力チャンバ５０を真空源６４に接続して圧力チャンバの排気を可能にするように、コントローラ７６が電磁弁７２を開かせる。弾性付勢部材５８の強度は、主面５６の反対側に存在してポンプハウジング１４から離れた側に面する冷却体２４の主面８４に作用する周囲圧力からの圧力に耐えるほど十分ではないように選択される。従って、圧力チャンバ５０が排気されると、弾性付勢部材が圧縮されて、冷却体がポンプハウジング１４に係合できるようになる。これによって熱伝導経路４４の間隙４６が閉じ、ポンプハウジング１４内の熱が冷却体２４内に伝わって、貫通路２６に流入する冷却流体の流れによってねじポンプ１０から追い出されるようになる。
【００１８】
温度センサ７４からの信号が、ポンプハウジング１４が所望の動作温度を下回る温度に冷却されたことを示すと、コントローラ７６は、圧力チャンバ５０がガス源６０に接続されるように電磁弁７２を閉じて電磁弁７０を開かせる。この結果、ガス源６０からの加圧ガスが圧力チャンバ５０に流入できるようになる。この加圧ガスは、弾性付勢部材５８が発揮する力と相まって、冷却体をポンプハウジング１４から離れるように動かして熱伝導経路４４の間隙４６を開いてポンプ冷却システム１２を非冷却モードに入れるのに十分な圧力を冷却体２４の主面５６に加える。この結果、ねじポンプ１０からの熱はもはや冷却体２４内に伝わらず、従ってポンプ冷却システム１２によるポンプの冷却が少なくとも実質的に停止するようになる。ポンプ冷却システム１２は非冷却モードで動作しており、もはやその動作はねじポンプ１０の動作温度に影響しないので、冷却体２４を通る冷却流体の流れを維持することができ、これによって冷却体の石灰化の問題を少なくとも実質的に回避することができる。１又は複数の温度センサ７４からの信号が、再び冷却が必要であることを示すと、コントローラ７６が電磁弁７０の閉鎖及び電磁弁７２の開放を引き起こして上述した工程を繰り返させることにより、圧力チャンバ５０が排気されて冷却体２４がポンプハウジング１４に係合し、熱伝導経路４４の間隙４６が閉じてポンプ冷却システム１２が冷却モードに戻る。
【００１９】
図６に、ポンプ冷却システム１２の修正した冷却制御機構を示す。図６に示す冷却制御機構と図５に示す冷却制御機構との相違は、ガス源６０及び真空源６４が共通の導管ではなくそれぞれの独立した導管５２を介して圧力チャンバ５０に接続されている点である。また、図６に示す例の弾性付勢部材５８は、図５に示す圧縮タイプの弾性部材ではなく、頂部カバー８０と冷却体２４との間に配置された引張ばねである。
【００２０】
図１〜図６に示す例では、排気及び加圧のための圧力チャンバへのアクセスが、冷却体を貫通する少なくとも１つの導管を介して行われる。この構成は便利ではあるが必須ではない。いくつかの例では、圧力チャンバの排気及び加圧の少なくとも一方のための１又は２以上の導管が、ポンプハウジング１４を経由することもできる。
【００２１】
図７に、ポンプ冷却システム１２の別の冷却制御機構を示す。この例では、ポンプハウジング１４から離れた側に面する冷却体２４の主面５７と頂部カバー８０との間に圧力チャンバ５０が定められる。圧力チャンバは、冷却体と頂部カバー８０との間に配置されたシール４８によって部分的に定められる。シール４８は、ポリマーシールとすることができる。シールは、主面５７に設けられた溝又はチャネリング内に配置することができる。他の例では、ベローズなどの他の弾性密封要素を使用することもできる。電磁弁７０などの電気作動弁が加圧ガス源６０と圧力チャンバ５０との接続部を制御し、電磁弁７２などの電気作動弁が圧力チャンバと通気口６６との間の接続部を制御する。使用時には、ポンプハウジング１４内又はポンプハウジング１４上に取り付けられた１又は２以上の温度センサ７４からの信号が所望の動作温度を上回る温度を示すと、コントローラ７６が電磁弁７０の開放及び電磁弁７２の閉鎖を引き起こす信号を供給する。これにより、ガス源６０からの加圧ガスが圧力チャンバ５０に流入できるようになる。加圧ガスの流れは、圧力チャンバ５０内の圧力を高めて、弾性付勢要素５８によってもたらされる逆方向の力に打ち勝って冷却体２４を強制的にポンプハウジング１４に係合させる圧力を生じる。これにより、ポンプハウジング１４と冷却体２４との間に熱伝導経路が構築され、従ってポンプからの熱が冷却体に流れ込み、冷却体に設けられた１又は２以上の貫通路２６を通る冷却流体の流れによって追い出されるようになる。１又は２以上の温度センサ７４からの信号が、ポンプ１０が所望の動作温度に冷却されたことを示すと、電磁弁７０が閉じて電磁弁７２が開き、圧力チャンバ５０からのガスが通気口６６を通じて放出されて、弾性付勢部材５８が冷却体２４をポンプハウジング１４との係合から解除できるようになる。これによってポンプハウジング１４と冷却体２４との間の熱伝導経路の間隙が開き、ポンプハウジングから冷却体への熱の伝導が少なくとも実質的に中断して、冷却体２４によるポンプの冷却が少なくとも実質的に停止するようになる。
【００２２】
従って、冷却制御機構は、使用時に熱伝導経路４４の間隙の開閉を制御するように選択的に加圧できる圧力チャンバ５０を含むことができる。冷却制御機構は、圧力チャンバ５０をガス源６０と、真空源６４又は通気口６６との少なくとも一方に選択的に接続して圧力チャンバを選択的に加圧するように作動可能な電動弁７２、７４を含むことができる。必須ではないが、弁は、例えば電磁弁などの１又は２以上の電気作動弁を含むことが好都合である。いくつかの例では、空気圧又は油圧によって作動する弁を使用することもできる。冷却制御機構は、コントローラ７６と、ポンプハウジング１４内又はポンプハウジング１４上に取り付けられた１又は２以上の温度センサ７４とをさらに含むことができる。コントローラ７６は、１又は２以上の温度センサ７４によって供給される信号に応答して、弁７２、７４を作動させて圧力チャンバ５０内のガス圧を変動させて熱伝導経路４４の間隙の開閉を制御する信号を供給するように構成することができる。
【００２３】
図示していない例では、圧力チャンバ５０を、ポンプハウジング１４と冷却体２４との間に配置された、冷却体から独立した別体によって定めることができる。しかしながら、圧力チャンバ５０は、加圧ガスが冷却体に直接作用するように冷却体２４の主面５６、５７によって部分的に定められることが好都合である。圧力チャンバ５０は、弾性変形可能な側壁４８によって部分的に定めることができる。弾性変形可能な側壁４８は、圧力チャンバ内のガスの圧力の選択的な変動に伴う圧力チャンバ５０の深さの変化を可能にする。
【００２４】
図８に、別のポンプ冷却システム及び冷却制御機構を概略的に示す。ポンプ冷却システム１１２は、ポンプハウジング１１４に取り付けることができる。ポンプハウジング１１４は、図１及び図２に示すねじポンプ１０に類似するねじポンプの一部とすることができ、従ってここでは簡略化のためにポンプのさらなる説明は行わない。ポンプ冷却システム１１２は、冷却流体を通すように構成された少なくとも１つの貫通路１２６を有する冷却体１２４を含む。１又は複数の貫通路１２６は、少なくとも実質的に図１〜図４に関連して上述したようなものとすることができる。この例では、冷却体１２４に、ポンプハウジング１１４から突出するそれぞれの案内部材１２９を受け取る１又は２以上のボア１２７を設けることができる。１又は複数の案内部材１２９は、ポンプハウジング１１４に設けられたそれぞれの孔（図示せず）に圧入された１又は複数のピンを含むことができる。１又は複数の案内部材１２９は、冷却体１２４がポンプハウジング１１４に対して係合及び離脱する際に冷却体１２４の逸脱（ｗａｎｄｅｒｉｎｇ）を防ぐことができる。
【００２５】
冷却制御機構は、ポンプハウジング１１４、コントローラ１７６及び少なくとも１つの電磁石１７８の温度の指示を提供する少なくとも１つの温度センサ１７４を含むことができる。コントローラ１７６は、専用のマイクロプロセッサベースのコントローラとすることも、或いはポンプ、処理システム、又はポンプに関連する装置を制御するシステムコントローラ内に具現化することもできる。コントローラ１７６は、１又は複数の温度センサ１７４からの信号をモニタし、冷却が不要であると判断された時には、冷却体１２４がポンプハウジング１１４から持ち上がってポンプハウジングから離間した位置に保持されるように電磁石１７８を活性化する信号を供給するように構成される。従って、１又は複数の温度センサ１７４からの信号が所望の動作温度を下回る温度を示す場合には、電磁石１７８を励起して冷却体１２４を持ち上げてポンプハウジング１１４から離して保持することができる。これにより、ポンプハウジング１１４と冷却体１２４との間の熱伝導経路１４４に間隙（図示せず）が形成されてポンプハウジングから冷却体への熱伝導が少なくとも実質的に中断され、ポンプが少なくとも実質的に冷却体によって冷却されないようになる。この結果、ポンプの過冷却又は望ましくない冷却を伴わずに冷却体１２４に冷却流体を連続供給できるようになる。１又は複数の温度センサ１７４からの信号が所望の動作温度よりも高い温度を示す時には、電磁石１７８の励起を解除することによってポンプ冷却システム１１２を冷却モードに入れることができる。
【００２６】
冷却体１２４は、図１〜図６に示す冷却体２４と少なくとも同様に、少なくとも１つの通気孔１８４を備えた側壁１８０及び頂部カバー１８２によって封入することができる。冷却体１２４を封入することにより、ポンプハウジング１１４と冷却体との間にゴミが進入する可能性が有利に低下して電磁石１７８の取り付けを可能にすることができる。冷却体１２４をアルミニウム又はアルミニウム合金などの非磁性材料で形成する場合には、電磁石１７８と向かい合わせて冷却体上に鋼板などの磁気吸着体（ｍａｇｎｅｔｉｃａｌｌｙ  ａｔｔｒａｃｔａｂｌｅ  ｂｏｄｉｅｓ）１８６を設けることができる。いくつかの例では、頂部カバー１８２と冷却体１２４との間に例えばコイルばね又はばね座金などの１又は２以上の弾性付勢部材１８８を設けることにより、電磁石１８４の励起を解除した時に冷却体１２４がポンプハウジング１１４と係合した状態に押し戻されて、冷却体１２４がもはやポンプハウジングから離れて保持されずに再びポンプハウジング１１４と係合して熱伝導経路１４４の間隙を閉じるようにすることができる。
【００２７】
別の構成では、ポンプハウジング１１４と冷却体１２４との間に冷却体をポンプハウジングから離して押し付ける弾性付勢要素を設け、ポンプハウジングと冷却体との間に１又は２以上の電磁石を設けることにより、励起時に１又は複数の電磁石によって生じる磁力が付勢力に打ち勝って冷却体がポンプハウジングと係合した状態に引き寄せられるようにすることができる。１又は複数の電磁石は、ポンプハウジング１１４に設けられた好適な凹部に収容することができ、この場合は非鉄冷却体上に磁気吸着部材を設ける必要がある。或いは、潜在的にさらに単純な構成では、ポンプハウジング１２４の鉄部品に作用する１又は複数の電磁石を冷却体上に設けることもできる。冷却体とポンプハウジングとの間の係合を容易にするために、この又は各電磁石は、冷却体に埋め込むことも、或いは冷却体がポンプハウジングに引き寄せられた時に少なくとも部分的に電磁石を受け取る溝切り部をポンプハウジングに設けることもできる。
【００２８】
上述した例では、活性電磁石を励起して磁力を与え、冷却体を必要な方向に移動させてポンプハウジングから離して保持する。他の例では、代わりに１又は２以上の永久電磁石又はラッチ型電磁石を使用することもできると理解されたい。
【００２９】
いくつかの例では、冷却体をポンプハウジングに対して係合及び離脱させるそれぞれの電磁石の組を設けることもできる。ポンプ又はポンプ冷却システムの配向によって、重力又は弾性付勢機構に依拠したいずれかの方向への冷却体の動きが不可能な、或いは不確実又は困難になる例では、この構成が望ましいと考えられる。
【００３０】
図９に、別のポンプ冷却システム及び冷却制御機構を概略的に示す。図８に示すポンプ冷却システム２１２は、主に１又は複数の電磁石を使用する代わりに１又は２以上の流体作動式シリンダ２７８を用いて冷却体２２４をポンプハウジング２１４から離れるように動かすという点でポンプ冷却システム１１２と異なる。いくつかの例では、油圧シリンダを使用することもできるが、図示の例は１つの空気圧シリンダ２７８を有する。空気圧シリンダ２７８は、冷却体２２４が収容されるエンクロージャ２８４、２８６の頂部カバー２８４に設けられた開口部２８２を貫通するラム２８０を有する。空気圧シリンダ２７８は、配管２９２によって圧縮ガス源２９０に接続される。圧縮ガスは、圧縮空気とすることができる。配管２９２には、空気圧シリンダ２７８への圧縮ガスの流れを制御する弁２９４が設けられる。弁２９４は、電磁弁などの電気作動弁とすることができる。弁２９４は、コントローラ２７６に接続されて、コントローラからの信号によって作動することができる。
【００３１】
空気圧シリンダ２７８は、冷却体２２４をポンプハウジング２１４と係合した状態に付勢する１又は２以上の弾性付勢部材２９６に作用する単動シリンダとすることができる。図８に示すように、空気圧シリンダ２７８とは無関係に取り付けられた複数の付勢部材２９６が存在することができる。付勢部材２９６は、コイルばねとすることができる。これとは別に、又はこれに加えて、ラム２８６の周囲に取り付けられて頂部カバー２８４と冷却体２２４との間で作用するコイルばねが存在することもできる、
【００３２】
いくつかの例では、図９に示すような単動空気圧シリンダの代わりに複動空気圧シリンダが存在することもでき、この場合には弾性付勢部材２９６を省くことができる。
【００３３】
使用時には、１又は複数の温度センサ２７４からの信号が、ポンプハウジング２１４の温度が所望の動作温度を下回ることを示す場合、コントローラ２７６が電磁弁２９４を開いて空気圧シリンダ２７８への圧縮空気の供給を引き起こし、ラム２８０が冷却体２２４をポンプハウジング２１４から離れて後退させて引き寄せるようにする。これにより、ポンプハウジング２１４と冷却体２２４との間の熱伝導経路２４４に間隙又は途切れ（図示せず）が生じてポンプハウジングから冷却体への熱伝導が少なくとも実質的に中断され、冷却体を通って流れる冷却流体によってポンプが少なくとも実質的に冷却されないようになる。この結果、ポンプの過冷却又は望ましくない冷却を伴わずに冷却体２２４に冷却流体を連続供給できるようになる。１又は複数の温度センサ２７４からの信号が所望の動作温度よりも高い温度を示す時には、空気圧シリンダ２７８を排気して、弾性付勢部材２９６が発揮する付勢力によって冷却体２２４を再びポンプハウジング２１４と係合させることができる。
【００３４】
図９に示す例では、流体作動式シリンダ２７８を用いて冷却体２２４をポンプハウジング２１４から離れるように動かし、弾性付勢部材２９６を重力と共に用いて冷却体をポンプハウジングと係合した状態に動かす。異なる配向のポンプ又はポンプ冷却システムでは、流体作動式シリンダを用いて冷却体をポンプハウジングと係合した状態に動かすようにポンプ冷却システムを構成することが望ましい場合もある。例えば、図９に示す構成を反転させてポンプハウジング２１４が冷却体２２４の上方に来るようにした場合には、流体作動式シリンダ２７８を用いて冷却体をポンプハウジングと係合した状態に押し付け、ポンプハウジングと冷却体との間に１又は２以上の弾性部材を設けて冷却体をポンプハウジングから離れるように付勢することができる。
【００３５】
図１０及び図１１に、ポンプ冷却システム３１２が取り付けられたねじポンプ３１０を概略的に示す。ねじポンプ３１０は、図１及び図２に示すねじポンプ１０と同様又は同一とすることができ、従ってここでは簡略化のためにポンプの詳細な説明は行わない。ねじポンプ３１０は、（図１０及び図１１では省略している）１対の噛み合うねじロータを収容するポンプ室３１６を定めるポンプハウジング３１４を含む。ポンプ冷却システム３１２は、少なくとも１つの貫通路３２６を有する冷却体３２４を含む。冷却流体の供給との接続を行う１又は複数の貫通路３２６及び接続システムは、少なくとも実質的に図３を参照して上述したようなものとすることができる。ポンプ冷却システム３１２は、冷却体３２４とポンプハウジング３１４との間に配置された熱伝導体又は熱分散体３３０をさらに含む。冷却体３２４及び熱伝導体３３０は、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金などの同じ材料で形成することができる。
【００３６】
図１０及び図１１に関する説明では、冷却体３２４及び熱伝導体３３０を単数で示しているが、ポンプ冷却システム３１２は、複数の冷却体とそれぞれの熱伝導体とを含むこともできると理解されたい。例えば、図１１に示すように、２つの冷却体３２４とそれぞれの熱伝導体３３０とが存在することができる。２つの冷却体３２４は、ポンプハウジング３１４の両側に互いに向かい合って配置することができる。
【００３７】
熱伝導体３３０は、第１の主面３３２と、第１の主面の反対側に離間して配置された第２の主面３３４とを有する板状体とすることができる。熱伝導体３３０は、第１の主面３３２がポンプハウジング３１４の外側に面して係合した状態でポンプハウジング３１４に固定される。熱伝導体３３０は、ポンプハウジング３１４に設けられたそれぞれのねじ付き開口部３３８内に熱伝導体を貫通して係合する複数のボルト３３６によってポンプハウジング３１４に固定することができる。ボルト３３６は、熱伝導体３３０がポンプハウジング３１４に少なくとも実質的に固定係合して保持されることを確実にする。
【００３８】
引き続き図１０を参照すると、冷却体３２４は、熱伝導体３３０の第２の主面３３４に面して配置された第１の主面３４０を有する板状体とすることができる。冷却体３２４は、ポンプハウジング３１４に設けられたそれぞれのねじ付き開口部３４４内に冷却体及び熱伝導体３３０を貫通して係合する複数のボルト３４２によってポンプハウジング３１４に固定される。
【００３９】
各ボルト３４２は、冷却体３２４に定められたそれぞれの凹部３４８内に受け取られるヘッド３４６を有する。各ボルト３４２は、ポンプハウジング３１４の外側に係合する横断面を有する一体型フランジ又は座金３５０を備える。冷却体３２４と熱伝導体３３０との間には、複数の弾性付勢部材３５２、３５４が設けられる。弾性付勢部材３５２、３５４は、冷却体３２４をポンプハウジング３１４及び熱伝導体３３０から離れるように付勢する付勢力を与えるように構成される。付勢部材３５２は、ボルト３４２の周囲に嵌め込まれて熱伝導体３３０の第２の主面３３４に定められる凹部３５６内に配置される圧縮ばね又は波形座金の形を取ることができる。凹部３５６及び弾性付勢部材３５２の構成は、弾性付勢部材が冷却体３２４の第１の主面３４０に係合して、ポンプハウジング３１４及び熱伝導体３３０に対する外向きの力を冷却体に発揮できるようにされている。１又は２以上の弾性部材３５２の代わりに、又はこれに加えて、ボルト３４２とは無関係に配置された１又は２以上の弾性付勢部材３５４が存在することもできる。例えば、弾性付勢部材３５４は、冷却体３２４及び熱伝導体３３０の一方に定められた凹部内に配置することも、或いは図９に示すように、冷却体３２４及び熱伝導体３３０に定められたそれぞれの向き合って配置された凹部３５８、３６０内に配置することもできる。図９に示すように、弾性付勢部材３５４は圧縮ばねとすることができる。凹部３５８、３６０は、冷却体３２４及び熱伝導体３３０のそれぞれの側面３６２、３６４に隣接して配置することができる。
【００４０】
弾性付勢部材３５２、３５４の構成は、冷却体３２４をポンプハウジング３１４から引き離す実質的に均一な付勢力が冷却体３２４に加わって、冷却体３２４の主面３４０がポンプハウジングから一定の距離３６８に保持されるようにされている。必須ではないが、距離３６８は、少なくとも実質的に一様とすることができる。距離３６８は、ポンプハウジング３１４に係合するフランジ３５０の横断面と、凹部３４８の基部に係合するボルトヘッド３４６の下側３７０によって定められる横断面との間の距離によって決まる。周囲温度における熱伝導体３３０の厚み３７２は、ポンプハウジング３１４と冷却体３２４との間の熱伝導経路３７６を少なくとも実質的に遮断する間隙３７４が冷却体３２４と熱伝導体３３０との間に存在するように、距離３６８よりも小さい。冷却体３２４の周辺部に隣接して、間隙３７４内を清潔に維持するようにゴミなどの進入を防ぐ少なくとも１つのシール３７８が設けられることが好ましい。
【００４１】
ボルト３４２の熱膨張係数は、使用時にねじポンプ３１０の動作温度が所望の動作温度を上回った時に、熱伝導体の熱膨張によって熱伝導経路３７６の間隙３７４が閉じてねじポンプからの熱が熱伝導体３３０を介して冷却体３２４に伝わるように、熱伝導体３３０の熱膨張係数よりも小さい。また、ボルト３４２は、ポンプハウジング３１４と冷却体３２４との間に恒久的な熱の逃げ道（ｔｈｅｒｍａｌ  ｂｒｉｄｇｅ）をもたらすので、熱伝導性が比較的低いことが望ましい。また、ボルト３４２のヘッド３４６は、冷却体３２４との広い接触域を形成するように、従来の又は標準的な同じ直径のボルトと比べて相対的に大きい又は広いことが望ましい。この結果、ねじポンプ３１０の動作中にボルトを冷却して距離３６８の変動を最小化するのに少なくとも役立つことができる。ボルト３４２及び熱伝導体３３０は、それぞれ例えばステンレス鋼及びアルミニウムで形成することができる。他の例では、ボルト３４２を、熱膨張係数の低い３６％ＮｉＦｅ金属であるＩｎｖａｒ３６で形成することができる。Ｉｎｖａｒ３６のボルトは当業者に周知である。従って、ポンプの動作温度が所定の温度を下回った時にポンプハウジング３１４と冷却体３２４との間の熱伝導経路３７６に間隙３７４が存在するように冷却制御機構が設けられる。
【００４２】
ポンプは、ポンプ室内のポンプガスの凝縮を防ぐために比較的高温で動作させることが望ましいと考えられる。例えば、１８０〜３２０℃の温度での動作が望ましいと考えられる。比較的高い動作温度は、ポンプの動作温度が所望の動作温度を上回った時にのみ冷却モードで動作するポンプ冷却システムを有することによって少なくとも部分的に獲得することができる。しかしながら、真空ポンプは、究極的な又は達成可能な最も低い圧力付近での動作時には、たとえポンプ冷却システムが冷却モードで動作していなくても、発生する熱の量が比較的少なくなることによって動作温度が所望の動作温度を下回ってしまうことがある。ポンプは、熱を保持して比較的高い動作温度の維持を支援するように断熱部を有することができる。従って、図１０に示すように、ねじポンプ３１０は、１又は２以上の断熱部３８０の層を有することができる。断熱部３８０は、例えばポンプハウジングの周囲に広がる帯（図示せず）によってポンプハウジング３１４に固定することができ、発泡シリコーン又はエアロゲルを含むことができる。始動時及びポンプの動作温度が所望の動作温度又はそれ未満の時に非冷却モードで動作するポンプ冷却システム３１２の動作に加えて断熱部３８０によって保温を行うと、ポンプが従来のポンプよりも素早く所望の動作温度に到達し、その後の究極的な動作時においても所望の動作温度を維持できるようになると考えられる。
【００４３】
図１２に、図１０及び図１１に示すポンプ冷却システム３１２の修正例であるポンプ冷却システム４１２を示す。ポンプ冷却システム４１２は、ねじポンプ４１０のポンプハウジング４１４に適合する。この例では、それぞれが少なくとも１つの貫通路４２６を有する複数の冷却体４２４が存在する。ポンプハウジング４１４の外面４３２と冷却体４２４との間には、熱伝導体又は熱分散体４３０が固定される。冷却体４２４及び熱伝導体４３０は、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金などの同じ材料で形成することができる。冷却体４２４は、図１０に示す冷却体３２４と同一又は同様の方法でポンプハウジング４１４に固定することができ、同様に熱伝導体４３０と冷却体４２４との間には、周囲温度において熱伝導体と冷却体との間に間隙４７４が維持されるように弾性付勢部材を設けることができる。この例では、冷却体４２４と熱伝導体４３０との間のそれぞれの熱伝導経路４７６が異なる温度で構築されるように、これらの間のそれぞれの間隙４７４が異なる。従って、冷却体４２４は、熱伝導体４３０の熱膨張によって異なる温度で冷却モードに入る。ポンプ室４１６の下流端又は出口端（図面で見た時に右側の端部）に最も近い熱伝導体４３０と冷却体４２４との間には、それぞれの間隙４７４のうちの最も狭いものを設けることができる。冷却体４２４と熱伝導体４３０との間のそれぞれの間隙４７４は、ポンプ室４１６の出口端に向かう方向に徐々に狭くすることができる。
【００４４】
ポンプ冷却システム４１２は、１又は２以上の加熱ユニット４８０をさらに含むことができる。１又は複数の加熱ユニット４８０は、比較的少量のガスをポンピングすることによって発生した熱がその温度を維持するのに不十分である時に所望のポンプ動作温度を維持するために、ねじポンプ４１０が究極状態で動作している時に励起することができる。１又は複数の加熱ユニット４８０は、ポンプハウジング４１４と熱伝導体４３０との間に組み込まれた１又は２以上の電気抵抗要素を含むことができる。１又は複数の加熱ユニット４８０は、ポンプハウジング４１４に設けられた凹部（図示せず）内、又は熱伝導体４３０に設けられた凹部４８２内、又はこれらの組み合わせに収容することができる。１又は複数の加熱ユニット４８０は、温度センサ（図示せず）から受け取った信号に基づいて、又はねじポンプ４１０を駆動するモータに供給される電流の検出に基づいて切り替わることができる。
【００４５】
図１２に示すポンプ冷却システム４１２の修正例では、単一の熱伝導体４３０を有する代わりに、それぞれの冷却体４２４に関連するそれぞれの独立した又は個別の熱伝導体が存在することができる。これにより、ねじポンプ４１０の異なる領域に異なる温度をもたらす冷却を可能にすることができる。
【００４６】
図１３及び図１４を参照すると、ポンプ冷却システム５１２のさらに別の例は、ポンプハウジング５１４の周囲に配置された少なくとも１つの冷却体５２４を含む。ポンプハウジング５１４は、図１及び図２に示すねじポンプ１０に類似するねじポンプの一部とすることができ、従ってここでは簡略化のためにポンプのさらなる説明は行わない。ポンプ冷却システム５１２は、例えば所望の冷却能力、特定の局所的冷却要件、及びポンプハウジング５１４への取り付けの容易さのうちの１つ又は２つ以上に応じてあらゆる数の冷却体５２４を含むことができる。便宜上、以下の説明では、ポンプ冷却システム５１２で使用される冷却体５２４の数に関する限定を示唆することなく１つの冷却体５２４を参照する。
【００４７】
冷却体５２４は、使用時に冷却体から離れるように熱を導く冷却流体が通る少なくとも１つの貫通路５２６を有することができる。この又は各貫通路５２６は、少なくとも実質的に図１〜図４に関連して上述したようなものとすることができる。また、上述したように、冷却体５２４は、互いに接合された複数体部品で形成することができる。他の例では、図１３及び図１４に示す冷却体の左側に示すように、この又は少なくとも１つの貫通路を、冷却体５２４に設けられた溝切り部に圧入されたパイプ５２５によって定めることができる。冷却体の溝切り部に圧入されたパイプは、図１〜図１２に示す例における１又は２以上の貫通路を定めるように同様に使用することができると理解されるであろう。
【００４８】
ポンプ冷却システム５２４は、ポンプハウジング５１４と冷却体５２４との間の熱伝導経路５４４に間隙５４６をもたらすことができる冷却制御機構をさらに含む。間隙５４６は、ポンプハウジング５１４と冷却体５２４との間に設けられた空間又はチャンバ５５０によって定めることができる。チャンバ５５０は、使用時にポンプハウジング５１４に面する冷却体５２４の主面に設けられた１又は２以上の凹部を含む溝切り部５５２によって定めることができる。チャンバ５５０は、ポンプハウジング５１４に設けられた１又は２以上の凹部を含む溝切り部、又はポンプハウジング及び冷却体５２４に設けられたそれぞれの溝切り部の組み合わせによって定めることもできるので、このことは必須ではない。他の例では、この空間又はチャンバを、ポンプハウジング５１４と冷却体５２４との間に配置された中空体によって定めることもできる。ポンプハウジング５１４と冷却体５２４との間には、チャンバ５５０が液密であるように１又は２以上のシール５４８を設けることができる。必須ではないが、密封は、Ｏリング５４８などの無端シールによって行うことができる。１又は複数のシール５４８は、ポンプハウジング５１４及び冷却体５２４の一方又は両方に設けられた凹部又は溝内に受け取ることができる。
【００４９】
冷却体５２４は、例えば冷却体に取り付けられたフランジ５５３に設けることができる好適な開口部を貫通するスタッド又はボルト５５１などのあらゆる便利な既知の手段によってポンプハウジングに固定することができる。これとは別に、又はこれに加えて、クランプ（図示せず）を用いて冷却体５２４をポンプハウジング５１４に固定することもできる。
【００５０】
冷却制御機構は、液体（ｂｏｄｙ  ｏｆ  ｌｉｑｕｉｄ）５５７を含む熱伝導体を保持するように構成された、チャンバ５５０内に開口する液体リザーバ５５５をさらに含む。図示の例では、冷却体５２４に設けられて冷却体５２４の片側に配置された液体リザーバ５５５を示している。しかしながら、液体リザーバ５５５はあらゆる便利な位置に配置することができ、１つよりも多くの液体リザーバが存在することもできるので、これは必須ではない。いくつかの例では、液体リザーバを、ポンプハウジング５１４、或いはポンプハウジング又は冷却体に接続された別体に設けることができる。以下の説明では、図１３及び図１４に示すような冷却体５２４に設けられた単一の液体リザーバ５５５を参照するが、このことが限定を示唆すると解釈すべきではない。
【００５１】
液体５５７は、良好な熱伝導性を有することができる。液体５５７は、例えば強磁性流体及びイオン流体が示すような磁気特性を有することができる。
【００５２】
冷却制御機構は、少なくとも１つの温度センサ５７４と、コントローラ５７６と、図示の例では電磁石５７８であるアクチュエータとをさらに含む。この又は各温度センサ５７４は、ポンプハウジング５１４上に配置されてポンプハウジングの温度を検知又は検出するとともに、コントローラ５７６に接続されて、ポンプハウジングの局所的温度を示す信号をコントローラに供給する。コントローラ５７６は、例えば専用のマイクロプロセッサベースのコントローラ、或いはポンプ又はポンプに関連する装置のコントローラの一部とすることができる。電磁石５７８は、液体５５７を液体リザーバ内に引き寄せる磁力を付与できるように、液体リザーバ５５５に隣接して冷却体５７８上に配置される。
【００５３】
使用時には、始動時、又は温度センサ５７４からの信号が、ポンプ動作温度が所定の動作温度を下回ることを示す時に、コントローラ５７６が電磁石５７８を励起させて磁性液体５５７に磁力を付与できるようにすることができる。液体リザーバ５５５に対する電磁石５７８の配置は、磁性液体５５７が磁力によって液体リザーバ内に引き寄せられてチャンバ５５０内に少なくとも実質的に磁性液体が存在しなくなり、これによってポンプハウジング５１４と冷却体５２４との間の熱伝導経路５４４に間隙５４６が開くようになるようなものとすることができる。従って、たとえこの又は各貫通路５２６に冷却流体が連続して流れていても、ポンプ冷却システム５１２は、少なくとも実質的にポンプハウジング５１４の冷却を行わない。温度センサ５７４からの信号が、ポンプハウジング５１４の温度が所定の温度を超えたことを示すと、コントローラ５７６は、電磁石５７８の励起を解除させて、それ以上磁性液体５５７に磁力を付与しないようにすることができる。このようにして放出された磁性液体５５７は、重力の影響によって液体リザーバ５５５からチャンバ５５０内に流れ込み、この結果、熱伝導経路５４４の間隙５４６が閉じてポンプハウジング５１４から磁性流体５５７を介して冷却体５２４に熱が伝わり、少なくとも１つの貫通路５２６を流れる冷却流体によって追い出されるようになる。
【００５４】
図１３及び図１４に示す配向では、電磁石５７８によって付与された磁力によって磁性液体５５７がチャンバ５５０からリザーバ内に引き込まれ、重力の影響によって再びチャンバ５５０内に流入することができると理解されるであろう。また、ポンプ冷却システム５１２を図１３及び図１４に示す配向から１８０℃回転させてチャンバ５５０が液体リザーバ５５５の上方に来るようにした場合には、磁性液体５５７を液体リザーバ５５５からチャンバ５５０に引き寄せる磁力を電磁石５７８が付与できるとともに、電磁石の励起が解除された時に重力の影響によって液体が液体リザーバに戻ることができる位置に電磁石５７８を配置することができると理解されるであろう。従って、例えばこの配向における動作のためには、電磁石５７８をポンプハウジング５１４内に配置することもできる。しかしながら、電磁石５７８は、可能であれば恒久的に冷却されて、ポンプハウジング５１４に存在し得る高温に曝されないように、冷却体５２４上に取り付けた方が有利となり得る。図１３及び図１４には示していないが、磁性液体が液体リザーバから流れ込んでチャンバを満たすように促すために、チャンバ５５０が液体リザーバ５５５から離れて配置される１又は２以上の「最低位置」を有するように溝切り部５５２を構成することもできると理解されるであろう。また、磁性液体５５７がチャンバ５５０を満たすことによって行き場を失った空気を受け取る溝切り部５５９を設けることもできる。
【００５５】
図示の例では、電磁石を用いて磁力を付与することによって磁性液体を移動させる。他の例では、可動式の永久磁石によって磁性液体を移動させることもできる。例えば、磁性液体に磁力を付与できる位置に又はそこから離れるように永久磁石を移動させることができる好適な機構又はアクチュエータ上に永久磁石を取り付けることができる。好適な機構又はアクチュエータは、ステッパモータ又は流体駆動式アクチュエータを含むことができる。いくつかの例は、１又は２以上の第１の永久磁石が１又は２以上の第２の永久磁石に対して移動して１又は複数の第２の永久磁石の磁場を打ち消すことができる永久磁石システムを含むことができる。このような冷却制御機構は、１又は２以上の第１の永久磁石を動かすための機構又はアクチュエータを必要とする。電磁石を用いて磁性液体を動かすと、冷却制御機構の唯一の可動部分が磁性液体であるという点で有利であることが分かると理解されるであろう。
【００５６】
図示の例では、熱伝導経路５４４の間隙５４６を選択的に開閉させるべくチャンバ５５０を満たすために使用される熱伝導体が磁性液体である。他の例では、ポンプハウジングと冷却体との間の間隙に対する液体の推進又は後退を可能にする好適な機構又はアクチュエータと共に非磁性液体を使用することもできる。例えば、リザーバから重力に抗して非磁性液体を推進して熱伝導経路の間隙を満たすとともに液体が重力の影響によってリザーバ内に後退できるようにする流体駆動式ピストンを使用することができる。さらに他の例では、熱伝導体を、チャンバから少なくとも部分的に引き出されて熱伝導経路の間隙を開くことができる固体とすることもできる。
【００５７】
図１〜図９又は図１３及び図１４には示していないが、図１０〜図１２を参照して説明したような断熱ユニット及び加熱ユニットの一方又は両方を図１〜図９又は図１３及び図１４に示すポンプ及びポンプ冷却システムと共に使用することもできると理解されるであろう。
【００５８】
ポンプの所定の動作温度を下回る温度においてポンプハウジングと冷却体との間の熱伝導経路に選択的に間隙をもたらすように構成されたポンプ冷却システムを提供すれば、たとえポンプの冷却が不要な時であっても冷却体を通る冷却流体の流れを維持することができる。これにより、ポンプの過冷却又はその他の不要な冷却を伴わずに冷却体の石灰化を防ぐことができる。従って、冷却体への冷却流体の供給を遮断する必要なくポンプの動作温度を所望の動作温度又はその付近に維持することができる。ポンプが断熱ユニット及び１又は複数の加熱ユニットの一方又は両方を備えた例では、ポンプのポンピング容量が低い時に比較的高い動作温度で動作する、従って比較的少量の熱しか生じない改善された能力をもたらすことができる。この理由は、発生した熱が保持され又は必要時に熱を入力できるからである。
【００５９】
図示の例では、熱伝導経路の間隙が開く所定の温度がポンプの所望の動作温度であると説明した。このことは必須ではなく、いくつかの例では、所定の温度を実際の所望の動作温度よりもわずかに高く又は低くすることもできると理解されるであろう。ポンプハウジングに対して冷却体が移動する例では、冷却体がポンプハウジングに対して係合及び離脱する必要がある頻度を低下させるために、間隙が開く所定の温度を所望の動作温度よりも高くして間隙が閉じる温度をさらに低くすることもできる。
【００６０】
便宜上、冷却体は、液体以外のいずれかの熱伝導体が設けられる場合には、ポンプハウジング上に設けられた平面と係合するように構成された扁平体又は平面体とすることができる。しかしながら、このことは必須ではなく、冷却体又は液体以外の熱伝導体、或いはこれらの少なくともポンプ係合面は、少なくともポンプハウジングの輪郭を補完する輪郭に形成すればよいと理解されたい。
【００６１】
図面に示す冷却体とポンプハウジング又は熱伝導体との間の間隙は、図面を明確にするために誇張していることもあり、実際には間隙が非常に狭いこともあると理解されたい。例えば、間隙は、０．１〜１．０ｍｍの範囲とすることができる。
【００６２】
図１〜図９に示す例では、冷却体をポンプハウジングと直接係合するように示している。これは必須ではない。いくつかの例では、冷却体とポンプハウジングとの間に熱伝導体を設けることが望ましいこともある。これにより、例えばポンプハウジングの輪郭を修正する必要性、又は輪郭形成されたポンプ係合面を冷却体上に設けることとは対照的に、冷却体が接触して動く平面を容易に提供できるようになる。
【００６３】
冷却体と共に使用する「貫通路」という用語は、冷却体の一方の側又は端部から他方の側又は端部まで通路が延びることを必要とするものではないと理解されたい。冷却体の少なくとも一部を冷却流体が通過して冷却体から離れて熱を導くことができるように、１又は複数の通路が冷却体を通過していればよい。従って、例えば図１０〜図１４に示す構成では、貫通路の入口端又は出口端、或いはこれらの両方を、ポンプハウジングから離れた方を向く冷却体の主面に配置することができる。さらに、貫通路の断面積は、その長さにわたって変動することもできる。
【００６４】
１つよりも多くの冷却体が存在する例では、例えば図１２を参照して上述したような、熱伝導経路を遮断するそれぞれの間隙が異なる温度で閉じるように構成された１又は複数の冷却制御機構が存在することができる。
【００６５】
ねじポンプと共に使用されるポンプ冷却システムを説明した。本発明は、ねじポンプとの使用に限定されるものではなく、原則的に冷却を必要とするあらゆるポンプに適用することができると理解されたい。本発明は、とりわけ冷却式二軸乾式真空ポンプに適用可能である。本発明は、多段ルーツポンプに適用することもできる。
【符号の説明】
【００６６】
１０  ポンプ
１２  ポンプ冷却システム
１４  ポンプハウジング
１６  ポンプ室
１８  ねじロータ
２０  ねじロータ
２４  冷却体
２６  貫通路
４４  熱伝導経路
４８  シール
５２  導管
５４  溝
７８  側壁
８０  頂部カバー
８２  通気孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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