JP2015117696A - メンブラン真空ポンプの較正の為の方法、およびメンブラン真空ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】先行技術における欠点を回避することができるメンブランシンクポンプを較正する方法と、メンブラン真空ポンプを提供する。
【解決手段】媒体を搬送するためのメンブラン真空ポンプ１を較正するための方法であって、媒体によって充填可能な搬送室１３，１４を有し、振動コイル駆動部によってリニアに駆動可能である、作動室内のピストン２を有し、搬送室と作動室１５を分離し、かつ搬送室と作動室の間で振動するよう配置されたメンブラン３，４を有し、メンブランと共に搬送室を形成するメンブランヘッド５を有し、その際、ピストンが、メンブランを移動可能とし、かつ所定の行程を移動可能なピストンとして形成されている方法において、ピストン２の位置及び／又は死点を検出するための装置１０が設けられていること、および制御装置１７が、装置１０の検出された信号に応じて死点を調整することを特徴とする方法により解決される。
【選択図】図１

Description

本発明は、メンブラン真空ポンプを較正するための方法とメンブラン真空ポンプに関する。

メンブラン真空ポンプは、ドライ式排出ポンプである。実践から、クランク軸によって駆動されるコネクティングロッドが、メンブラン真空ポンプのヘッドカバーとハウジングの間に挟まれ、かつ、ヘッドカバー内の空間によって汲み上げ室（または吸い込み室、独語でいうＳｃｈｏｅｐｆｒａｕｍ）を形成するメンブランを動かすことが公知である。メンブラン真空ポンプは、方向づけられたガス搬送を達成するために、インレットバルブおよびアウトレットバルブを必要とする。バルブとしては、エラストマー材料から成り、圧力制御されるフローティングバルブ（独語でいうＦｌａｔｔｅｒｖｅｎｔｉｌｅ）を使用することが実践から公知である。汲み上げ室は、メンブランによって駆動部に対して気密にシールされているので、搬送される媒体はオイルによって汚染されることも、腐食性の媒体が技術を腐食させることもない。アウトレットバルブと汲み上げ室の間のデッドボリュームは、制限された圧縮比へと通じるので、一つのポンプ段によって通常約７０ヘクトパスカルの最終圧力が達成されることが可能である。

炭素を有さない汲み上げ室に基づいてメンブラン真空ポンプは、ホルヴェックステージを有するターボ分子ポンプのドライ式プリポンプとして特に良好に適している。約５ヘクトパスカルの最終圧力を達成する２段式のメンブラン真空ポンプを既に、ホルヴェックターボポンプのプリポンプとして使用することができる。

振動コイル原理に従い動作するメンブランポンプが先行技術（特許文献１）に属する。一般的に、このポンプは、公知のピストンポンプにおいてピストンが、周期的に変形するメンブランによって置き換えられたよう作動する。振動コイル原理に従う振動メンブランポンプにおいては、駆動は振動コイルと連結されたピストンによって行われる。

先行技術に属するこのメンブランポンプは、欠点を有している。メンブランはメンブランがメンブランヘッドに最適に当接するために、ピストンの死点、つまり最大ストロークが手動で調整される必要があるという欠点である。これが最適に当接しないとき、搬送室内にはデッドぼりゅーむが残される。このことは制限された圧縮比へと通じる。他方で、メンブランはメンブランヘッドにあまりにしかありと押さえつけられてはならない。早期の摩耗を防止するためである。

先行技術（特許文献２）には、同様にメンブランポンプが属している。先行技術に属するこのメンブランポンプは、搬送すべき流体の正確な計量調整を可能とすることに取り組む。この為、ピストンは、ピストン作動室の底面と接続され、これによって正確な下方の死点が定義される。この死点は別の公差に拠らない。

先行技術に属するこのメンブランポンプは、欠点を有する。このメンブランポンプにおいては極めて高い製造正確性でもって作業される必要があるのである。メンブランが摩耗すると、死点は調整不可能であるので、汲み上げ室内のデッドボリュームが作動中に次第に生じ得る。これは補償（または相殺）することができない。

独国実用新案公報第１ ９６０ ３７１号明細書 独国特許公報第ＤＥ １０ ２００６ ０４４ ２４８ Ｂ３号明細書

発明の基礎となる技術的課題は、先行技術における欠点を回避することができるメンブランシンクポンプを較正する方法と、メンブラン真空ポンプを提供することにある。

この技術的課題は、請求項１に記載の特徴を有する方法によって、および請求項７に記載の特徴を有するメンブラン真空ポンプによって、および請求項９に記載の特徴を有するメンブラン真空ポンプによって解決される。

媒体の計量調節のためおよびガスの搬送の為のメンブラン真空ポンプを較正するための本発明に係る方法は、媒体でもって充填可能な搬送室を有し、振動コイル駆動部によってリニアに駆動可能なピストンを作動室内に有し、搬送室と作動室を分離し、かつ搬送室と作動室の間で振動するよう配置されたメンブランを有し、メンブランでもって搬送室を形成するメンブランヘッドを有し、その際、ピストンは、メンブランを移動可能とし、かつ所定の行程を移動可能なピストンとして形成されているが、ピストンの位置及び／又は死点を検出するための装置が設けられている点、および制御装置が死点を、装置の検出された信号に応じて調整する点において際立っている。

発明に係る方法は、メンブラン真空ポンプが、自身で較正を行うメンブラン真空ポンプとして形成されているという利点を有している。発明に係る方法は、制御装置によって実施される。メンブラン真空ポンプの振動コイル駆動部と制御装置によって、死点の較正は各スタートの前に可能であるか、または製造の後に一度可能である。発明に係る方法によって自身で較正を行うメンブラン真空ポンプは、これによって最適化された最終圧力を達成する。更に、発明に係る方法によって、製造公差が補償（相殺）され及び／又は向上されることが可能である。これによって結び付けられる、機械的較正のコスト削減と迅速かつ安価な製造が最適化されたメンブラン真空ポンプを提供する。

発明の有利な発展形により、制御装置は少なくとも一つのノックセンサーの信号に基づき死点を調整する。この実施形においては、ポンプは一つの制御サーキットによって自身をコントロールする。メンブランが少なくとも一つのノックセンサーに当たると、ピストンはメンブランと共に次のストロークの際に、ストロークを所定の値に段階的に小さくし、最終的に最適な死点を発見するよう指令を受ける。

制御装置は、有利には死点を較正運転の間のみ調整する。この自己較正（独語でいうＳｅｌｂｓｔｋａｌｉｂｒｉｅｒｕｎｇ）は、ポンプのスタートアップ動作（独語でいうＩｎｂｅｔｒｉｅｂｎａｈｍｅ）の前に実施される。ポンプ運転の間に死点は調整されない。

本発明の有利な実施形に従い、ピストンが較正運転の始めにポンプ運転に対して減ぜられた力でメンブランをメンブランヘッド内に動かす、またはメンブランの機械的最終位置に向かって動かすということが意図される。

本発明に係る方法は、手動による較正の時間消費を削減し、そしてメンブラン真空ポンプの最終圧力を改善する。

メンブラン真空ポンプの各スタート前には、有利には自動的に較正運転が実施される。

この較正運転の際に、ポジティブ方向におけるピストンの移動限界が定められる。これは、ピストンがポンプ運転に対して減ぜられた力でもってメンブランをメンブランヘッド内に動かす、またはメンブランの機械的な最終位置に向かって動かすことによって行われる。

有利には、制御装置は連続的にピストンの現状位置を検出し、これを目標位置と比較する。現状位置と目標位置から制御装置はメンブランの移動の最終位置を探出する。

この自己較正によるメリットは、コスト削減から生じる。これはより少ない製造コストによって実現される。同時に、そのようなポンプの部材は、より少ない製造公差を有することができる。というのは、較正がこれを相殺（補償）し、このことは効率的かつ低コストの製造に通じるからである。メンブラン真空ポンプの吸引能力および最終圧力は、発明に係る方法によって変更可能である。

メンブランの探出された最終位置は、有利には保存され、そして最終位置はポンプ運転の間最大ストロークとして使用される。

本発明の有利な実施形に従い、メンブラン真空ポンプの各スタートアップ動作の前に、または製造の後に一度、較正運転が実施される。これによって、メンブラン真空ポンプの吸引性能と最終圧力を最適化することが可能である。

ピストンの死点は、有利には、メンブランがメンブランヘッドに当接するよう調整されることが可能である。これによって、搬送室にデッド空間が生じないことが保証される。このことは特に有利であり、そしてメンブラン真空ポンプの吸引性能を最適化する。

本発明の更に有利な実施形に従い、死点は、メンブランがメンブランヘッド内に押し込まれるよう調整される。これは、メンブランが、「メンブランヘッド内に」動かされる、または、所定の圧力で押さえつけられることを意味する。これによって、デッドボリュームは最小に減ぜられ、このことはまた、メンブラン真空ポンプの最終圧力と吸引性能にポジティブに働く。その際使用される圧力は、メンブラン材料の可塑的変形、または破壊に至らないべきである。

メンブランとメンブランヘッドの間に０．５ｍｍより小さな間隔、特に有利には０．３ｍｍより小さな間隔が残されるように、死点が調整される可能性が基本的に存在する。この実施形に従い、確かに、少ないデッドボリュームがメンブランヘッド内に存在する。しかし、これによってメンブランの摩耗は防がれる。

特に好ましい実施形に従い、較正は完全に自動的に実施される。これによって著しい時間の節約が行われる。というのは手動式の較正は極めて時間がかかるからである。

較正運転は、好ましくは、ピストンの少なくとも一つのストロークを含む。できる限り良好な較正を図るために、較正運転の際には、有利にはピストンは通常、複数のストロークを実施する。

本発明の別の有利な実施形に従い、ノックセンサーの使用の際に、制御装置がノックセンサーからの信号を得たとき、ピストンのストロークが減ぜられることが意図される。ノックセンサーが信号を受け取ると、メンブランはノックセンサーに向かって動かされる。ここで、制御装置は、ストロークが大きすぎること、または最適な較正の為の死点が越えられたことを検出する。この場合、有利にはピストンのストロークは、予め定められた値だけ減ぜられるか、またはストロークは段階的に減ぜられ、そしてノックセンサーが減ぜられたストロークにおいて未だ信号を提供するかどうか確認するために、各ステップの後に再び一つのストロークが実施される。

予め定義された値は、未然に決定される。例えばストロークは、ノックセンサーが信号を出すとき、１０分の１ミリメーターの領域で減ぜられることが可能である。ピストンのストロークが０．３ミリメートルまたは０．５ミリメートルだけ減ぜられるということを、定めることも初めから可能である。

本発明の別の有利な実施形に従い、メンブランがメンブランヘッドに押さえつけられる保持力が調整されること、およびピストンのこの現状位置が検出され、そして保存されることが意図される。この保持力は、メンブランが、有利にはゆっくりと機械的最終位置へと押さえつけられた後に、これをそこに短時間保持するために必要であり、これによって最終位置を検出し、そして保存する可能性が生じる。

本発明の別の有利な実施形に従い、ピストンの最大ストロークが較正運転の間、検出された現状位置を越えることが意図される。最大ストロークを較正運転の初期に、本来意図されていたよりも意図的により高く調整するという可能性が生じる。この場合、ピストンはメンブランを最終位置へと押し、そしてそのようにして、制御装置によって最大のストロークが検出される。

メンブランがメンブランヘッドに向かって動かされると、制御装置はこの動きをエラーであると確認する。動きを続行することができるように、ピストンが停止することが防止される。

メンブランがメンブランヘッドと接触することにより、またはピストンの目標位置と現状位置を常に比較することにより生じる移動エラーは、有利にはカウントされる。カウンターが定められた値に達すると、制御装置は動きをやめる。というのは移動の最終位置が達成されたからである。これは、本発明の有利な実施形に従い、メンブラン真空ポンプのポンプ運転の開始の前に、メンブランがメンブランヘッドに向かって動かされること、制御装置がこの移動をエラーとして検出すること、および少なくとも二つのエラー動作の後、制御装置が、ピストンの死点の現状位置を検出し、そして下げることを意味する。この措置は、メンブランの摩耗を最少化するために使用される。

ピストンの死点の現状位置を下げることは、好ましくは所定の値だけ行われる。すでに説明したように、値は前もって定められることが可能であり、これは、例えば１０分の一ミリメーターステップで行われる（構築された計測システムの解像度に応じて行われる）。

予め定められる値の大きさは有利には、ピストンの死点中でメンブランがメンブランヘッドに対して間隔を有して配置されるか、メンブランヘッドに当接するように配置されるか、またはメンブランヘッドに対して押さえられるように配置される。

メンブラン真空ポンプによるどのような運転が望まれるかに応じて、定められる値は未然に決定される。

メンブランがメンブランヘッド内に押さえられると、デッドボリュームは可能な限り小さくなる。

メンブランが単にメンブランヘッドに接するとき、またはメンブランとメンブランヘッドの間に最小の間隙が有るとき、メンブランの摩耗はより少なくなる。

ポンプの各始動前に、その都度、発明な有利の実施形に従い、ピストンをメンブラン（アクチュエータ）と意図的にメンブランヘッドに向かって移動させることが可能である。これによって、制御装置は「ムービングエラー」の形式のエラーを有する動作を計測する。所定の時間にわたる所定の数のエラー動作の後、制御装置は、インクリメンタルセンサーの現状値を取り、そして現状値から所定の行程を引く（引き算する）。

定められた距離は、その際、ミリメートルで与えられること可能である。他のカウントユニット、例えば、長さの単位に比例する「カウント（英語でいうＣｏｕｎｔｓ）」を使用することも可能である。

定められた距離、または「カウント」の確認された量は、特に製造公差に依存する。

本発明の別の有利な実施形に従い、高周波数の運転によって発生する、ピストンの死点のオーバーシュート（Ｕｅｂｅｒｓｃｈｗｕｎｇ）は、ピストンの死点の調整の際に考慮されることが意図される。

高周波の運転において、いわゆる「オーバーショット（英語でいうＯｖｅｒ−Ｓｈｏｔ）」、つまり本来進むべき最終位置のオーバーシュートが生じる。これは、死点の計算の際、およびこれに伴い差し引かれるべき行程または「カウント」も同様に考慮される。その様にして探出された最大値を制御装置は、連続運転の為に、死点として保存する。

本発明の別の有利な実施形に従い、ピストンの下方の移動限界が探出され、そして保存される。下方の移動限界が、つまり、ピストンがメンブランヘッドから離れて動くとき、有利には上方の弦かいのように計算され、そして保存される。メンブランの可能な限り対称な移動シーケンスを実現するために、計算の際に、メンブランが可能な限り同じ工程をネガティブな方向のようにポジティブな方向へ戻るよう努められる。

本発明の有利な実施形に従い、振動コイル駆動部、ピストンおよびメンブランから成るアクチュエータユニットの小型化に貢献する差圧の最小化が、作動室を周囲圧に対してシールすることによって達成される。差圧が、メンブランの後方空間の独立したポンプアウトによって低くなるとき、より小さな振動コイル駆動部またはより低い流れ強さが使用されることが可能である。

特に良好には、差圧の最小化は、両方のヘッドの力が相殺される２ヘッド式のメンブランポンプにおいて達成される。

更なる最適化のため、又は力の減少の為に、少なくとも一つのばねがメンブランヘッド内、またはリニア駆動部内に統合されることが可能である。これによってアクチュエータはメンブランの戻り動作の際にサポートされる。

ガスの搬送の為の発明に係るメンブラン真空ポンプであって、ガスによって充填可能な搬送室を有し、振動コイル駆動部によってリニアに駆動可能なピストンを作動室内に有し、搬送室と作動室を分離し、そして搬送室と作動室の間で振動するよう配置されたメンブランを有し、メンブランとともに搬送室を形成するメンブランヘッドを有し、その際ピストンが、メンブランを移動可能とするピストンであって、かつ所定の行程文移動可能なピストンとして形成されている真空ポンプは、ピストンの位置及び／又は死点を検出するための装置が設けられていること、および制御装置が設けられており、この制御装置が死点を検出した装置の信号に応じて調整可能な制御装置として形成されていることにおいて特徴を有している。

発明に係るメンブラン真空ポンプは、その自己較正方法によって、請求項１から１６に記載されているように実施可能であるという利点を有する。

発明に係るメンブラン真空ポンプによって、最適な死点が、自己較正を介して検出され、そして調整されることができるので、メンブラン真空ポンプは、最適な最終圧力と最適な圧縮比を達成する。

本発明の特に有利な実施形に従い、少なくとも一つのノックセンサーが設けられている。メンブラン真空ポンプ内に設けられた制御装置は、有利にはノックセンサーの信号に基づいてピストンの死点を調整する。これは、メンブランがノックセンサーに向かって移動すると、ノックセンサーが信号を出力することを意味する。この場合、圧点（または圧力作用点）は正確に調整されず、そしてピストンの最大のストロークが減少する。減少は、所定の経路長さまたは「カウント」分、段階的に行われる。予め定める値（この値分、最大ストロークが減ぜられる値）を設けることもまた可能である。

本発明の有利な実施形に従い、制御装置は、ピストンの死点を較正運転の間のみ調整する制御装置として形成されている。

ピストンの少なくとも一つのストローク、有利には複数のストロークから成ることが可能である較正運転の間、ピストンの圧点は制御装置によって調整されることができる。死点が最適に調整されると、これは保存され、そしてポンプの運転中、つまりポンプ運転中にもはや変更されない。

例えばポンプの停止の後に、新たな較正運転が実施されるとようやく、死点は制御装置によって再び要求に応じて調整される。

本発明の別の有利な実施形に従い、ピストンの位置及び／又は死点の検出の為の装置は、ホールセンサーとして形成されている。

有利には、ピストンの位置及び／又は死点の検出の為の装置は、インクリメンタルホールセンサーとして形成されている。

ホールセンサーは、ピストンの位置を検出するためのストロークセンサーとして極めて適している。

メンブラン真空ポンプは、１ヘッド式、２ヘッド式、または多ヘッド式のメンブラン真空ポンプとして形成されていることが可能である。

例えば、２ヘッド式のメンブラン真空ポンプを設ける可能性が生じる。その際ピストンは、軸方向で見て各側でメンブランを移動させる。

一方の側に二つのメンブランヘッドを設け、ピストンの他方の側に一つのメンブランヘッドを設ける可能性も生じる。

本発明の有利な実施形に従い、作動室が周囲圧に対してシールされて形成されている。アクチュエータユニットの小型化の為に貢献する差圧の最小化は、作動室を周囲圧に対してシールすることによって達成される。

有利には、作動室はポンプアウト（排出）された作動室として形成されている。差圧が、メンブランの後方空間の独立したポンプアウトによって低くなると、より小さな振動コイル駆動部またはより低い流れ強さが使用されることができる。

メンブラン真空ポンプの別の有利な実施形に従い、ピストンおよびメンブランの戻り動作の為に、少なくとも一つのばねがメンブランヘッド内及び／又はリニア駆動部内に設けられる。ばねによって、力の減少および最適化が達成される。アクチュエータは、メンブランの戻り動作の際にばねによってサポートされる。

本発明の別の有利な実施形に従い、メンブラン真空ポンプは少なくとも一つのインレットバルブおよび少なくとも一つのアウトレットバルブを有している。これらは、搬送室と接続状態にある。これらバルブは、有利にはリードバルブリードバルブ（独語でいうＺｕｎｇｅｎｖｅｎｔｉｌｅ）として、及び／又はボールバルブとして、及び／又はディスクバルブとして形成されている。他の方式のバルブの同様に可能である。

本発明の別の有利な実施形に従い、一つのメンブラン真空ポンプが設けられる。その際、振動コイル駆動部が、少なくとも一つのコイルと、コイルに付設された少なくとも一つの磁石を有する。ここで、コイルがステータとして、そして磁石がアマチャーとして形成されている。ここにおいて、駆動部のコイルは、アマチャーの位置からステータの位置へと変化する。同時に、磁石ステータは駆動部の新たなアマチャーとなる。この実施形の特別な利点は、主としてコイルによって発せられる熱が、明らかに良好に放出されることが可能であるという点にある。このため、本発明の別の有利な実施形に従い、ステータがハウジングと温度伝達するよう接続されていること、およびハウジングに冷却リブが配置されていることが意図される。これによって、システムの温度が極めて良好に放出されることが可能である。システムの温度を一定のレベルに保持するために、例えば、ハウジングに対して流れ良くな吹き付けることを意図することが意図され得る。

アマチャーは、有利には少なくとも二つの滑り支承部に、または少なくとも二つのボールスリーブ（独語でいうＫｕｇｅｌｈｕｅｌｓｅｎ）に支承されることが可能である。

これによって、コイルと磁石の間の間隙を効率的に小さくすることが可能であり、これによって駆動部の効率が向上する。

ガスの搬送の為の発明に係るメンブラン真空ポンプであって、ガスによって充填可能な搬送室を有し、振動コイル駆動部によってリニアに駆動可能なピストンを作動室内に有し、搬送室と作動室を分離し、そして搬送室と作動室の間で振動するよう配置されたメンブランを有し、メンブランと共に搬送室を形成するメンブランヘッドを有し、その際、ピストンがメンブランを移動させるピストンであって、かつ所定の行程を移動可能なピストンとして形成されており、その際、振動コイル駆動部が少なくとも一つのコイルと、コイルに付設された少なくとも一つの磁石を有するメンブラン真空ポンプは、コイルがステータとして形成されており、磁石がアマチャーとして形成されている点において特徴を有している。

実践から公知の振動コイル駆動部においては、コイルがアマチャーとして、そして磁石がステータとして形成されている。この振動コイル駆動部においては、極めて高い温度が振動コイル駆動部に発生する。というのは、コイルはアマチャーとして劣悪に冷却されるからである。

発明に従い、駆動部のコイルは、アマチャーの位置からステータの位置に変更される。同時に、磁石ステータが駆動部の新たなアマチャーになる。本発明の特別な利点は、主としてコイルによって発生される熱が、明らかにより良好に放出されることが可能である点に存在する。コイルは、本発明の有利な実施形に従い、ハウジングと熱伝達可能に接続されている。その際、ハウジングには、有利には冷却リブが設けられている。これによってシステムの温度が極めて良好に放出されることが可能である。システムの温度を一定のレベルに保持するために、例えば、ハウジングに対して流れ良く吹き付けることを意図することが意図され得る。

アマチャーは、有利には少なくとも二つの滑り支承部に、または少なくとも二つのボールスリーブ（独語でいうＫｕｇｅｌｈｕｅｌｓｅｎ）に支承されることが可能である。

これによって、コイルと磁石の間の間隙を効率的に小さくすることが可能であり、これによって駆動部の効率が向上する。

ステータとしてのコイルを有し、アマチャーとしての永久磁石を有するメンブラン真空ポンプの特に有利な実施形に従い、ピストンの位置及び／又は死点を検出するための装置と制御装置が設けられる。この制御装置は、死点を、前記装置の検出した信号に応じて調整可能な制御装置として形成されている。

発明に係るメンブラン真空ポンプは、その自己較正方法によって、請求項１から１６に記載のように実施可能であるという利点を有している。

発明に係るメンブラン真空ポンプによって、最適な死点が自己較正によって検出され、そして調整されることができるので、メンブラン真空ポンプは最適な最終圧力を達成し、その際同時にコイルの効果的な冷却が可能である。

本発明の特に有利な実施形に従い、少なくとも一つのノックセンサーが設けられ、そして制御装置は、ノックセンサーの信号に基づいて死点を調整する制御装置として形成されている。これは、メンブランがノックセンサーに対して移動すると、ノックセンサーが信号を出力することを意味する。この場合、圧点は正確に調整されず、そしてピストンの最大のストロークは減ぜられる。減少は、予め定められた経路長さ分またはカウント分段階的に行われる。最大ストロークが減ぜられる、予め定めた値を設けておくことも可能である。

本発明の別の有利な実施形に従い、制御装置は、ピストンの死点を較正運転の間のみ調整する制御装置として形成されている。

ピストンの少なくとも一つのストローク、有利には複数のストロークから成り得る較正運転の間、ピストンの圧点は制御装置によって調整されることが可能である。死点が最適に調整されると、これは保存され、そしてポンプの運転の間、つまりポンプ運転中にもはや変更されない。

例えばポンプの寿命（独語でいうＳｔａｎｄｚｅｉｔ）の後に、新たな較正運転が実施されるとようやく、死点は制御装置によって再び要求に応じて調整される。

本発明の別の有利な実施形に従い、ピストンの位置または死点を検出するための装置がホールセンサーとして形成されている。有利にはピストンの位置または死点を検出するための装置はインクリメンタルホールセンサーとして形成されている。

ホールセンサーは、ピストンの位置を検出するためのストロークセンサーとして極めて適している。

メンブラン真空ポンプは、１ヘッド式、２ヘッド式、または多ヘッド式のメンブラン真空ポンプとして形成されていることが可能である。

例えば、２ヘッド式のメンブラン真空ポンプを設ける可能性が生じる。その際ピストンは、軸方向で見て各側でメンブランを移動させる。

一方の側に二つのメンブランヘッドを設け、ピストンの他方の側に一つのメンブランヘッドを設ける可能性も生じる。

本発明の有利な実施形に従い、作動室が周囲圧に対してシールされて形成されている。アクチュエータユニットの小型化の為に貢献する差圧の最小化は、作動室を周囲圧に対してシールすることによって達成される。本発明の別の有利な実施形に従い、作動室はポンプアウトされた作動室として形成されている。差圧が、メンブランの後方空間の独立したポンプアウトによって低くなると、より小さな振動コイル駆動部またはより低い流れ強さが使用されることができる。

メンブラン真空ポンプの別の有利な実施形に従い、ピストンおよびメンブランの戻り動作の為に、少なくとも一つのばねがメンブランヘッド内及び／又はリニア駆動部内に設けられる。ばねによって、力の減少および最適化が達成される。アクチュエータは、メンブランの戻り動作の際にばねによってサポートされる。

本発明の別の有利な実施形に従い、メンブラン真空ポンプは少なくとも一つのインレットバルブおよび少なくとも一つのアウトレットバルブを有している。これらは、搬送室と接続状態にある。バルブは有利には搬送室と接続された状態にある。これらバルブは、有利にはリードバルブ及び／又はボールバルブ及び／又はディスクバルブとして形成されている。他の方式のバルブも同様に可能である。

本発明に係る方法は、本出願中で記載したメンブラン真空ポンプにおけるすべての特徴により置換可能である。記載したメンブラン真空ポンプは、その出願中に公開された特徴と同様に組合わせ可能である。

メンブラン真空ポンプは、有利には、振動コイル駆動部を有する２ヘッド式のメンブラン真空ポンプとして形成されていることが可能である。

２ヘッド式のメンブラン真空ポンプは、ピストンの両側で一つのメンブランが、往復移動するピストンによって駆動されることを意味する。

ここでエネルギー回生は、ピストンの両側のばねによって意図されることが可能である。ばねの替わりにコンデンサー（独語でいうＫｏｎｄｅｎｓａｔｏｒｅｎ）を設けることも可能である。

この場合、差圧の最小化は必要でない。というのは二つのメンブランが一つの軸中に存在するからである。これによって差圧によって発生する力が相殺される。

発明に係るメンブラン真空ポンプによって、より低い最終圧力が達成される。というのは、先行技術に対してデッドボリュームが小さくなるからである。

ハウジングに直接、振動コイル駆動部の少なくとも一つのコイルを接続すること、または振動コイル駆動部のコイル対を接続することは、効率的な冷却を可能とする。これは、例えばハウジングのリブ（独語でいうＧｅｈａｅｕｓｅｖｅｒｒｉｐｐｕｎｇ）に対する吹き付け（独語でいうＡｎｂｌａｓｅｎ）による。

振動コイル駆動部を有する発明に係るメンブランポンプは、以下の利点を有している。
１．クランク軸を有する、従来の先行技術に属するメンブランポンプのメンブランの傾き動作、またはふらつき動作が、純然たるリニア動作によって防止される。
メンブランヘッドにおける擦りまたは摩擦におよるメンブランヘッド内のメンブランの摩耗が、これによって排除される。
２．発明に係るメンブランポンプは、メンブランの純然たるリニア動作に最適に適合されたメンブランヘッドを有する。これによってデッドボリュームが効果的に減少せしめられる。
３．バルブチャネルの小型化または減少は、デッドボリュームを減少させ、そしてこれによって最終圧力または圧縮比の改善を行う。

本発明の別の特徴は、添付の図面に基づき生じる。図面中には発明に係るメンブラン真空ポンプの複数の実施例が、例示的にのみ表されている。図は以下の内容を示している。

２ヘッド式のメンブラン真空ポンプの長手方向断面の図。 図１のメンブラン真空ポンプの長手方向断面の斜視図。 図１のメンブラン真空ポンプの長手方向の側面図。 メンブラン真空ポンプの斜視図。 ３ヘッド式のメンブラン真空ポンプの長手方向断面の図。 機能の４つのフェーズ中のメンブラン真空ポンプの断面図。

図１は、ピストン２と摩擦結合的な接続をされている二つのメンブラン３，４を有するメンブラン真空ポンプ１を示す。メンブラン３，４には、各一つのメンブランヘッド５，６が付設されている。ピストン２が最大移動した際に、このメンブランヘッドに対してメンブラン３，４が走行する。

ピストン２の連続的振動または振動動作を発生させるために、コイル７、つまり電流を導通させる導体が、常に交替する電流方向を有する永久磁石８の磁場中にて動かされる。コイル７と永久磁石８の間には空隙が存在している。これは、ピストン２とメンブラン３，４からなるアクチュエータの効率を高めるためにできる限り小さくあるべきである。

ピストン２は、非磁性に形成されており、そして滑り支承部９上に支承されている。滑り支承部無しの支承部もまた可能である。これは、最適化されたポジティブな（安定化を行う）、メンブラン配置（ストローク方向に対して直角）の半径方向強度と、ネガティブな（安定化を行わない）コイル配置（ストローク方向に対して直角）の半径方向強度を有する。

ピストン２の位置を永続的に確認できるように、インクリメンタルホールセンサー１０が、ピストン２の領域の経路の検出の為に存在している。インクリメンタルホールセンサーは、図１においては簡略的にのみ表されている。ホールセンサー１０は、電流の転向の為に使用される。これは、ピストン２の位置に応じて電流方向が早期に転向されることによって行われる。エネルギー回収の為に、ばね１１が設けられている。ばね１１は、ピストン２の両側に配置されている。エネルギー回収のためにコンデンサー（図示されていない）が設けられていることも可能である。

メンブラン３，４はハウジング１２とメンブランヘッド５，６の間に挟み込まれているので、搬送室１３，１４は気密に作動室１５から分離されている。

従来の振動コイル駆動部（独語でいうＳｃｈｗｉｎｇｓｐｕｌｅｎａｎｔｒｉｅｂ）に対して、図１に表された駆動部は、ステータとして形成されたコイル７を有している。永久磁石８は、アマチャー（独語でいうＬａｅｕｆｅｒ）として形成されている。これによって極めて良好なコイル７からの熱排出が、ハウジング１２との直接接触により可能である。ハウジング１２は、特にコイル７の領域に冷却リブ１６を有している。この冷却リブは、ハウジング温度よりも低い温度を有する例えば室内空気によって貫流される。これによってコイル７は、一定の温度に保持されることが可能である。

図１に表されたコイル７は、有利には複数のコイル対から成っている。これらコイル対は、永久磁石アマチャーを移動させることができるように、様々に給電されることが可能である。

図２には、真空ポンプ１がカット図の形式で表されている。同じ部材は、同じ参照符号を付されている。繰り返しを回避するために、図１の図の説明が参照される。

図２には、冷却リブ１６が見て取れる。これは、コイル７の冷却のために使用される。

図３は、冷却リブ１６を有する真空ポンプの側面図を示す。

図４は、メンブランポンプ１の斜視図を示す。同様に、冷却リブ１６が明らかに見て取れる。

図１に表されている真空ポンプ１は、ホールセンサー１０を有している。このホールセンサーは、ピストン２の位置を検出するために使用される。単に、簡略的にのみ表された制御装置１７を有している。制御装置１７は、ピストン２の位置に応じてピストンの死点を検出する。ポンプのスタートアップ動作の前に、つまりポンプ過程の前に、較正運転が実施される。ここでピストン２はポンプ作動に対して減少された力でもってメンブラン３をメンブランヘッド５内に動かすか、またはメンブラン３の機械的最終位置に向かって動かす。ここで制御装置１７は、ピストン２の現状位置を連続的に検出し、そしてこれを目標位置と比較する。現状位置を目標位置と比較することから、制御装置は、メンブランの移動の最終位置を探出する。この最終位置は、メンブラン真空ポンプのポンプ作動の間、最大ストロークとして連続的に使用される。

ピストン２の死点は、メンブラン３がメンブランヘッド５に当接して配置されているよう調整されることが可能である。死点は、メンブランとメンブランヘッドの間に、０．３ｍｍよりも少ない間隔が残されているように調整されることも可能である。死点は、メンブラン３が所定の力でメンブランヘッド５に押さえつけられるよう調整されることも可能である。

有利には、死点は、メンブラン３が完全にメンブランヘッド５に当接し、これによって搬送室１３がデッドボリュームを有さないので、ポンプのポンプ性能が最適化されるというように調整されることも可能である。

図１に表された２ヘッド式のメンブランポンプに従い、記載した較正はメンブラン４とメンブランヘッド６に対しても相応して実施される。

作動室１５は、大気圧に対してシールされている。有利には、作動室１５は追加的にポンプアウト（独語でいうａｕｓｇｅｐｕｍｐｔ）される。メンブラン真空ポンプ１は、図１に従い、インレットバルブおよびアウトレットバルブを各搬送室１３，１４に対して有している。

図５は、メンブラン真空ポンプ２０の変更された実施例を示す。メンブラン真空ポンプ２０は、ハウジング２１を有している。このハウジング内でピストンがリニアに支承されている。

リニア駆動は、コイルと磁石から成っており、これは図５に表されていないが、図１の原理に従い行われる。

図５に従い、真空ポンプは三つのメンブランヘッド２２，２３，２４を有している。メンブランヘッド２２，２３，２４には、メンブラン２５，２６，２７が付設されている。メンブラン２７のピストン２２による移動は、ロッド２８によって直接行われる。メンブラン２５，２６のピストン２２による移動は、Ｔピース２９によって行われる。メンブランヘッド２２，２３は並列または直接に接続されていることが可能である。

図５には、メンブランヘッド２２，２３，２４のみが簡略的に表されている。インレットおよびアウトレットは図示されていない。

図６は、完全性の為に、先行技術に従うメンブラン真空ポンプの機能原理を示す。

図６は、メンブラン３０を有するハウジング１２を有するメンブラン真空ポンプ１を示す。このメンブランはハウジング内で縁部側で挟み込まれており、そしてモーター駆動部のコネクティングロッド３１によってふらつきつつの下り動作を可能とせしめられる。

ハウジング１２内には、ハウジングヘッド３２のメンブラン３によって境界づけられた汲み上げ室（Ｓｃｈｏｅｐｆｒａｕｍ）１３が存在している。この汲み上げ室１３は、ハウジング１２のハウジングヘッド５のメンブラン３に対して境界づけられている。

ハウジングヘッド５内には、少なくとも一つの、搬送室１３内へと導かれる吸入配管１８が存在している。これは、インレットバルブ装置３３と、汲み上げ室から導かれ、およびアウトレットバルブ装置３４を有する排出配管１９を有している。

一般的に、インレットバルブ装置３３は、インレットバルブ開口部３５と、汲み上げ室１３内が過剰圧の際にインレットバルブ開口部を閉じるインレットバルブ体３６を有している。適当な方法で、アウトレットバルブ装置３４は、汲み上げ室１３内が負圧の際に閉じるアウトレットバルブ体３７を有している。

メンブラン３の下り動作の際に、搬送室内には負圧が生じる。これによってインレットバルブ体３６には差圧がかかる。この差圧は、バルブ体３６を搬送室１３の方へと押さえつける。開かれたインレットバルブを通ってガスが吸入配管１８から汲み上げ室１３内へと流れる。メンブラン３の上り動作の際には、搬送室１３内に過剰圧が生じる。これによってインレットバルブ体３６には差圧がかかる。この差圧はバルブ体３６をバルブ開口部３５の方へと押さえつける。メンブラン３の下り動作の際に、搬送室１３内には負圧が生じる。これによってアウトレットバルブ体３８には差圧がかかる。この差圧は、バルブ体３８を搬送室１３の方へ、そしてバルブ開口部３９の方へと押さえつける。メンブラン３の上り動作の際に、搬送室１３内には過剰圧が生じる。これによって、アウトレットバルブ体３８には差圧が生じる。この差圧は、バルブ体３８をハウジングカバー４０の方へと押さえつける。これは、コネクティングロッド３１の下り動作の際に、インレットバルブ装置３３が開くので、ガスが配管１８から搬送室１３内へと流れることを意味する。コネクティングロッド３１の上り動作の際には、インレットバルブ装置３３は閉じ、およびアウトレットバルブ装置３４は開くので、搬送室１３内に存在するガスは配管１９内へと流れる。

１ メンブラン真空ポンプ
２ ピストン
３ メンブラン
４ メンブラン
５ メンブランヘッド
６ コイル
７ コイル
８ 磁石
９ 滑り支承部
１０ ホールセンサー
１１ ばね
１２ ハウジング
１３ 搬送室
１４ 搬送室
１５ 作動室
１６ 冷却リブ
１７ 制御装置
１８ インレット
１９ アウトレット
２０ メンブランポンプ
２１ ハウジング
２２ メンブランヘッド
２３ メンブランヘッド
２４ メンブランヘッド
２５ メンブラン
２６ メンブラン
２７ メンブラン
２８ ロッド
２９ Ｔピース
３０ メンブラン
３１ コネクティングロッド
３２ ハウジングヘッド
３３ インレットバルブ装置
３４ アウトレットバルブ装置
３５ インレットバルブ開口部
３６ バルブ体
３７ バルブ体
３８ バルブ体
３９ アウトレットバルブ開口部
４０ ハウジングカバー

Claims (16)

1. 媒体を搬送するためのメンブラン真空ポンプを較正するための方法であって、
   媒体によって充填可能な搬送室を有し、振動コイル駆動部によってリニアに駆動可能である、作動室内のピストンを有し、搬送室と作動室を分離し、かつ搬送室と作動室の間で振動するよう配置されたメンブランを有し、メンブランと共に搬送室を形成するメンブランヘッドを有し、その際、ピストンが、メンブランを移動可能とし、かつ所定の行程を移動可能なピストンとして形成されている方法において、
   ピストン（２）の位置及び／又は死点を検出するための装置（１０）が設けられていること、および制御装置（１７）が、装置（１０）の検出された信号に応じて死点を調整することを特徴とする方法。
2. 制御装置（１７）が、少なくとも一つのノックセンサーの信号に基づいて死点を調整すること、及び／又は制御装置（１７）がピストン（２）の死点を、較正運転の間のみ調整することを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 制御装置（１７）が、ピストン（２）の現状位置を連続的に検出し、かつ目標位置と比較すること、および制御装置（１７）が、現状位置と目標位置から、メンブラン（３，４）の移動の最終位置を探出すること、特に、探出されたメンブラン（３，４）の最終位置が保存されること、および最終位置がポンプ運転の間最大ストロークとして使用されることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. メンブラン（３，４）とメンブランヘッド（５，６）の間に０．５ｍｍよりも少ない間隔が残されているよう、死点が調整されること、特に、メンブラン（３，４）がメンブランヘッド（５，６）に当接するよう、死点が調整されること、特に、メンブラン（３，４）がメンブランヘッド（５，６）内に押さえつけられるよう調整されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. 較正が、完全自動に実施されること、および較正運転が、ピストン（２）の少なくとも一つのストロークを含むこと、特に、ノックセンサーの使用の際に、制御装置（１７）がノックセンサーの信号を得たとき、ピストン（２）のストロークが減ぜられることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
6. メンブラン真空ポンプ（１）のポンプ運転の開始の前に、メンブラン（３，４）がメンブランヘッド（５，６）に対して動かされること、および制御装置（１７）が、この移動をエラーを有するとして検出すること、および少なくとも二回のエラーを有するとの移動の後に、制御装置（１７）がピストン（２）の死点の現状位置を検出し、かつこれを下げること、およびピストン（２）の死点の現状位置の降下が、予め定められた値だけ行われること、特に、予め定められる値の大きさが、を定めること、
   メンブラン（３，４）がピストン（２）の死点において、メンブランヘッド（５，６）に対する間隔を有するよう、メンブランヘッド（５，６）に当接して配置されるよう、またはメンブランヘッド（５，６）に対して押さえ付けられるよう配置されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
7. ガスの計量調節および搬送のためのメンブラン真空ポンプであって、ガスでもって充填可能な搬送室を有し、振動コイル駆動部でもってリニアに駆動可能なピストンを作動室内に有し、搬送室と作動室を分離し、かつ搬送室と作動室の間で振動するよう配置されたメンブランを有し、メンブランと共に搬送しつを形成するメンブランヘッドを有し、その際、ピストンが、メンブランの移動を可能とし、かつ所定の行程を移動可能なピストンとして形成されているメンブラン真空ポンプにおいて、
   ピストンの位置及び／又は死点の検出の為の装置が設けられていること、および制御装置（１７）が設けられており、この制御装置（１７）が装置（１０）の検出された信号に応じて調整可能な制御装置（１７）として形成されていることを特徴とするメンブラン真空ポンプ。
8. 請求項７に記載のメンブラン真空ポンプであって、その際、振動コイル駆動部が、少なくとも一つのコイルおよび、コイルに付設された少なくとも一つの磁石を有するメンブラン真空ポンプにおいて、コイル（７）がステータとして、およびマグネット（８）がアマチャーとして形成されていることを特徴とするメンブラン真空ポンプ。
9. ガスの搬送の為のメンブラン真空ポンプであって、ガスでもって充填可能な搬送室を有し、振動コイル駆動部によってリニアに駆動可能なピストンを作動室内に有し、搬送室と作動室を分離し、かつ搬送室と作動室の間で振動するよう配置されたメンブランを有し、メンブランと共に搬送室を形成するメンブランヘッドを有し、その際、ピストンが、メンブランを移動可能とし、かつ所定の行程を移動可能なピストンとして形成されており、その際、振動コイル駆動部が少なくとも一つのコイルと、コイルに付設された少なくとも一つの磁石を有するメンブラン真空ポンプにおいて、
   コイル（７）がスタータとして、および磁石（８）がアマチャーとして形成されていることを特徴とするメンブラン真空ポンプ。
10. ステータがハウジング（１２）と温度伝達するよう接続されていること、およびハウジング（１２）に冷却リブ（１６）が設けられていることを特徴とする請求項７，８または９に記載のメンブラン真空ポンプ。
11. ピストン（２）の位置及び／又は死点の検出の為の装置（１０）が設けられていること、および制御装置（１７）が設けられており、この制御装置（１７）が、装置（１０）の検出された信号に応じて死点を調節可能な制御装置（１７）として形成されていることを特徴とする請求項７から１０のいずれか一項に記載のメンブラン真空ポンプ。
12. 少なくとも一つのノックセンサーが設けらていること、および制御装置（１７）が、ノックセンサーの信号に基づいて、死点を調整する制御装置（１７）として形成されていること、及び／又は制御装置（１７）が、ピストン（２）の死点を較正運転の間のみ調整する制御装置（２）として形成されていること、及び／又はピストン（２）の位置及び／又は死点の検出の為の装置（１０）がホールセンサーとして形成されていること、及び／又はピストンの位置及び／又は死点の検出の為の装置（１０）が、インクリメンタルホールセンサーとして形成されていることを特徴とする請求項７から１１のいずれか一項に記載のメンブラン真空ポンプ。
13. メンブラン真空ポンプ（１，２１）が、１ヘッド式、２ヘッド式、または多ヘッド式のメンブラン真空ポンプ（１，２１）として形成されていること、特に、作動室（１５）が大気圧に対してシールされて形成されていることを特徴とする請求項７から１２のいずれか一項に記載のメンブラン真空ポンプ。
14. 作動室（１５）が、ポンプアウトされた作動室（１５）として形成されていることを特徴とする請求項７から１３のいずれか一項に記載のメンブラン真空ポンプ。
15. ピストン（２）およびメンブラン（３，４）を戻り動作を行うために、少なくとも一つのばね（１１）がメンブランヘッド（５，６）内、及び／又はリニア駆動部内に設けられていることを特徴とする請求項７から１４のいずれか一項に記載のメンブラン真空ポンプ。
16. メンブラン真空ポンプ（１，２１）が少なくとも一つのインレットバルブ（１８）および少なくとも一つのアウトレットバルブ（１９）を有すること、およびバルブ（１８，１９）がリードバルブ及び／又はボールバルブ及び／又はディスクバルブとして形成されていることを特徴とする請求項７から１５のいずれか一項に記載のメンブラン真空ポンプ。

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