JP2009507166A - 真空ポンプ - Google Patents

Abstract

本発明は、ポンプロータ（１４）及びポンプステータ（１２）から成る真空ポンプ（１０）に関する。ポンプロータ（１４）は電気式の測定変換器（４４）、例えば温度センサーを有している。ポンプロータ（１４）に送信アンテナ（４０）を設け、該送信アンテナは測定変換器（４４）を備えている。ポンプステータ（１２）に、送信アンテナ（４４）と相対して受信アンテナ（３０）を設け、該受信アンテナは送信アンテナ（４０）から測定変換器（４４）の測定値を受信するようになっている。これによって、ポンプロータ（１４）から正確な測定値をポンプステータ（１２）へ伝達できるようになっている。

Description

本発明は、ポンプロータ及びポンプステータを備えた真空ポンプに関する。

真空ポンプ、殊に高速回転のターボ分子ポンプにおいて、ポンプロータは圧縮熱、摩擦熱、並びに他の影響によって強く加熱される。過度に高いロータ温度は、クラッシュの危険性を増大して、材料老化若しくは材料疲労を加速し、ポンプロータの特性を変化させてしまうことになる。このような理由から、ロータ温度を監視し、かつ必要に応じて表示する必要がある。

ロータ温度は、高価なパイロメーターを用いて検出されるか、若しくは間接的に検出されるようになっており、間接的な検出においては、ステータ温度を測定して、該測定値からロータ温度を推定している。このような間接的な測定は、正確ではなく、ポンプロータの急激な温度変化の監視には適していない。

本発明の課題は、真空ポンプを改善して、ポンプロータの物理的な値を正確にかつ経済的に検出できるようにすることである。

前記課題を解決するために本発明の構成では、ポンプロータに、物理的な値（物理量）を測定して信号に変換する装置、つまり電気式の測定変換器及び送信アンテナを設けてあり、送信アンテナは測定変換器に接続されていて、測定変換器の測定値を送信するようになっている。ポンプステータに受信アンテナを設けてあり、受信アンテナは測定変換器の測定値を送信アンテナから受信するようになっている。これによって、ポンプロータとポンプステータとの間での測定値の伝達（伝送）のための無線式の送信接続を達成している。その結果、ポンプロータの変動する物理的なパラメータの高価なパイロメーターによる測定若しくは精度の低い間接的な測定は避けられるようになっている。測定変換器を直接にポンプロータに配置してあるので、ポンプロータのパラメータは極めて正確に測定される。測定値はアナログ式若しくはデジタル式に送信アンテナを介して受信アンテナへ送信され、これによって測定値の迅速でエラーのない確実かつ正確な伝達を保証している。

測定変換器は有利には、温度センサーであり、つまり温度センサーとして形成され、しかしながら加速度センサー、若しくはバイブレーションセンサー、若しくは伸びセンサーとして形成され、或いは前記センサーの幾つかの組合せによって形成されていてよい。

有利な実施態様では、ポンプステータ及びポンプロータにそれぞれエネルギー伝達用（エネルギー供給用）のコイルを設けてあり、この場合にポンプロータ側のコイルは変圧装置を介して測定変換器に接続されており、これによって電気エネルギーは、測定変換器への電気エネルギーの供給のためにポンプステータからポンプロータに無線式に伝達されるようになっている。両方のエネルギー伝達用のコイルは、変圧器の一次回路及び二次回路を形成している。ポンプステータ側のエネルギー伝達用コイル内への交流電圧の供給により、交流電圧は、ポンプロータ側のエネルギー伝達用コイルに移され、その結果、ポンプロータ内で電気エネルギーは測定変換器及び必要に応じて別の装置への供給のために用いられる。

両方のエネルギー伝達用コイルは駆動モータの構成部分であってよく、つまりモータステータ側のステータコイル及びモータロータ側のロータコイルの一部分によって形成されていてよい。送信アンテナ及び受信アンテナもエネルギー伝達用コイルとして用いられてよい。

送信アンテナと受信アンテナとは、本発明の実施態様では軸線方向若しくは半径方向で互いに相対して配置されている。送信アンテナ及び受信アンテナは実施態様ではポンプロータの軸線の領域に配置されている。別の実施態様では、送信アンテナ及び受信アンテナはポンプロータの軸線の外側に離して配置されていてよい。有利には、両方のアンテナの一方を円形に形成してある。このことは、ロータ軸の周りに両方のアンテナを配置する場合に必要である。例えばターボ分子ポンプのように毎分１００００回転以上の高い回転数で十分に長い送信時間を保証するためには、両方のアンテナは互いに大部分で重なっており、若しくは全周にわたって延びている。これによって、送信アンテナと受信アンテナとの間での測定値の比較的長い時間にわたる送信若しくは連続的な送信を可能にしている。両方のアンテナを円形に、しかしながら中断して形成してある場合には、両方のアンテナはエネルギー伝達のための一次及び二次コイルとしても用いられる。

有利な実施態様では、ポンプロータにトランスポンダを設けてあり、トランスポンダは必要な場合にのみ送信アンテナを介して測定変換器信号を受信アンテナに送信するようになっている。つまりステータ側での適切な制御によって、測定値送信時間間隔は各状況に適合されるようになっている。これによって測定値送信の回数をできるだけ少なく保つことができ、その結果、電気エネルギーのロータ側の需要も相応に小さく保たれる。さらに、ロータ側のエネルギー供給のための装置を小さく形成できるようになっている。

次に本発明を図示の実施例に基づき詳細に説明する。図面は真空ポンプの概略図である。

図面には、ターボ分子ポンプとして形成された真空ポンプ１０を示してある。真空ポンプ１０は、ポンプステータ１２及びポンプロータ１４によって構成されたポンプ部分を有している。さらにポンプ１０は、駆動兼支承部分を有しており、該駆動兼支承部分内には２つの軸受１６，１８と駆動モータ２０を配置してある。

ステータ側に受信アンテナ３０を設けてあり、該受信アンテナは開いて形成されていて、ロータ軸２２の周りに環状に配置されている。ステータ側の受信アンテナ３０は、制御モジュール３２に電気的に接続されており、前記制御モジュールは送信作動部及び受信作動部の制御のため、並びに受信アンテナ３０からの信号の評価のために用いられるものである。

軸線方向で受信アンテナ３０と正確に対応して、ロータ側に環状の送信アンテナ４０を設けてある。ポンプロータ１４はさらに温度センサーを有しており、該温度センサーはトランスポンダ４２に接続されており、該トランスポンダは送信アンテナ４０に接続されている。

測定変換器４４は、ロータ温度を測定しかつ該測定値を連続的に若しくは必要に応じてトランスポンダ４２に送信する温度センサーである。測定変換器として、若しくは測定変換器の代わりに、若しくは測定変換器に加えて伸び測定センサー、加速度センサー、バイブレーションセンサー、若しくは他のセンサーを用いることも可能である。

受信アンテナ３０も、開いた円形リングとして形成されていて、アンテナ特性のほかに変圧器の二次コイルとして用いられ、さらに受信アンテナ３０は一次コイルを形成している。制御装置３２によって所定の交流電圧を受信アンテナ３０に供給するようになっており、前記交流電圧は送信アンテナ４０内に誘導される。受信アンテナ３０と送信アンテナ４０との軸線方向の間隔は、数ミリメートルであり、或いは必要に応じて１ｍｍよりも小さい値である。

ポンプロータ１４内のトランスポンダ４２は送信・受信ユニットを有しており、該送信・受信ユニットは、制御モジュール３２の要求信号を受信して、増幅並びに解釈し、かつ測定変換器４４の測定値を要求に応じて増幅して、送信アンテナ４０に送るようになっている。

ポンプロータ１４内に変換装置４６を設けてあり、該変換装置は受け取った交流電圧を整流して、一定の供給電圧に調整し、かつ供給通路を介して電気エネルギーを測定変換器４４及びトランスポンダ４２に供給するようになっている。

ポンプロータ側の複数の測定変換器で測定して得られる測定値の無線送信によって、ポンプロータは広範に、瞬時にかつ正確に監視されるようになっていてよい。これによって、ロータ加熱に起因する差し迫った事故のおそれは、モータ制御装置を用いて検出され、真空ポンプの損傷若しくは破損を避けるようになっている。特にポンプロータ温度の監視及び表示によってポンプロータの老朽化を推定することができ、若しくは高いポンプロータ温度を避けることによって、真空ポンプの耐用年数を増大させることができるようになっている。

真空ポンプの概略図

符号の説明

１０ 真空ポンプ、 １２ ポンプステータ、 １４ ポンプロータ、 １６，１８ 軸受、 ２０ 駆動モータ、 ２２ ロータ軸、 ３０ 受信アンテナ、 ３２ 制御装置、 ４０ 送信アンテナ、 ４２ トランスポンダ、 ４４ 測定変換器

Claims (6)

1. ポンプロータ（１４）及びポンプステータ（１２）を備えた真空ポンプ（１０）において、前記ポンプロータ（１４）は電気式の測定変換器（４４）を有しており、かつ前記ポンプロータ（１４）に送信アンテナ（４０）を設けてあり、該送信アンテナは前記測定変換器（４４）に接続されており、さらに前記ポンプステータ（１２）に受信アンテナ（３０）を設けてあり、該受信アンテナは前記測定変換器（４４）の測定値を前記送信アンテナ（４０）から受信するようになっていることを特徴とする真空ポンプ。
2. ポンプステータ（１２）及びポンプロータ（１４）にそれぞれエネルギー伝達用のコイルを設けてあり、該コイルのうちのポンプロータ側のコイルは、測定変換器（４４）のための電気的なエネルギーを形成するようになっており、これによって電気エネルギーは測定変換器（４４）への電流供給のためにポンプステータ（１２）からポンプロータ（１４）へ無線式に伝達されるようになっている請求項１に記載の真空ポンプ。
3. 両方のアンテナ（３０，４０）のうちの少なくとも１つは円形に形成されている請求項１又は２に記載の真空ポンプ。
4. ポンプロータ（１４）にトランスポンダ（４２）を設けてあり、該トランスポンダは測定変換器（４４）及び送信アンテナ（４０）に接続されていて、要求に応じて前記送信アンテナ（４０）から測定変換器の測定値の送信を行うようになっている請求項１から３のいずれか１項に記載の真空ポンプ。
5. 測定変換器（４４）は温度センサーである請求項１から４のいずれか１項に記載の真空ポンプ。
6. 真空ポンプ（１０）はターボ分子ポンプである請求項１から５のいずれか１項に記載の真空ポンプ。

Images