JP5383917B2 - 圧力補正装置を備えた真空ポンプ - Google Patents

Description

真空ポンプは、様々な機能を満たすために例えば自動車に使用される。例えば自動車の空気圧式のブレーキブースタ内の負圧は真空ポンプによって供給される。ガソリンエンジンの混合気生成がスロットルバルブを備えた装置によって行われるガソリンエンジンを有する自動車においては、ブレーキブースタは一般的な形式で、混合気生成装置を介して排気される。噴射装置を有するガソリンエンジンにおいて、及びディーゼルエンジンにおいても、スロットルバルブは部分的に不要であって、混合気生成装置内におけるガソリンエンジン若しくはディーゼルエンジンの吸入作用は、すべての運転状態においてブレーキブースタ内に十分な負圧（低圧）を生ぜしめるためには不十分である。

そこで、ブレーキブースタの排気を利用するか又は促進するために、例えば電気的に駆動される補助的な真空ポンプが使用される。ブレーキ操作が行われない場合、ブレーキブースタ内において形成された負圧はほぼ一定である。ブレーキ操作後にブレーキブースタは換気され、新たに排気されなければならない。従って真空ポンプは、自動車の運転中に駆動されるのではなく、ブレーキブースタ内の負圧に基づいてオンオフすることができる。スイッチオフされた真空ポンプを通って空気がブレーキブースタ内に流入するのを避けるために、一般的に、真空ポンプのインレット側とブレーキブースタとの間に逆止弁が設けられている。

しかしながら真空ポンプの停止直後には、真空ポンプ内に、負圧下にある一定の体積がまだ残っているので、ポンプ停止中に、ポンプ駆動中に排気された空気が排出された周囲から、空気が逆流することになる。真空ポンプ内に侵入した空気は、真空ポンプを絶えず損傷する有害物質で汚染されることになる。このような有害物質は、例えば水、油、埃、氷又は霧状の塩である。このように真空ポンプ内に有害物質で汚染された空気が侵入するのは、真空ポンプが、このような有害物質で汚染された環境内、例えばエンジンルーム内又は自動車の車体下に設置されている場合である。

本発明の課題は、真空ポンプを、吸い込まれた有害物質による摩耗に対して保護することである。

発明の開示
前記課題は、請求項１に記載した特徴を有する真空ポンプによって解決された。従属請求項には、可能な若しくは有利な実施態様が記載されている。

流動媒体を吸い込むためのインレット側と、吸い込んだ媒体を周囲に放出するためのアウトレット側とを備えている、特に自動車に使用するための真空ポンプは、アウトレット側に、周囲からの媒体の逆流に抗して働くアウトレット逆流防止手段を有しており、アウトレット側は、周囲に対して真空ポンプ内の負圧を調整するための圧力補正エレメントを有していて、この圧力補正エレメントは、有害物質が周囲から真空ポンプ内に侵入するのを阻止するように働く。

アウトレット逆流防止手段は、真空ポンプが運転後にスイッチオフされると、媒体例えば空気が真空ポンプ内に直接逆流するのを阻止する。真空ポンプの内部エレメント特にシールが、真空ポンプ内に残存する負圧によって摩耗にさらされないようにするために、圧力補正エレメントは、有害物質を真空ポンプまで到達させることなしに、媒体が周囲から真空ポンプ内に侵入するのを許容する。従ってこの真空ポンプは、特に真空ポンプを傷つける有害物質、例えば水、埃又は油等が真空ポンプの周辺に存在し得るような、自動車の箇所に使用するために適している。

圧力補正エレメントは、例えば所定の微粒子の大きさよりも大きい、有害物質の微粒子を除去する微粒子フィルタであってよい。このようにして、固形物及び液滴は、フィルタによって除去され、空気は媒体として微粒子フィルタを透過するようになっている。微粒子フィルタは、例えば透過させようとする体積に応じて寸法が定められたエグゾーストパイプの形状の補正体積（Ausgleichsvolumen）よりもコンパクトな構成を可能にする。

微粒子フィルタは、一方側が媒体を透過させるダイヤフラムとして構成されていてよい。これによって、媒体は、圧力補正エレメントを通って一方方向でのみ透過するので、分離された粒子はダイヤフラムの一方側だけ、つまり周囲と接触している側だけに収集され、従って、ダイヤフラムの透過性が損なわれることはなく、真空ポンプの領域内に粒子が収集されることは阻止される。

媒体はガス状であり、ダイヤフラムは液状物質及び固体物質を通さない。媒体は例えば空気であってよく、ダイヤフラムは発泡ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ、商品名"Ｇｏｒｅ−Ｔｅｘ「ゴアテックス」"として知られている）より成っている。これによって、良好な長期耐用特性を有する、テストされた安価なダイヤフラムが提供される。

アウトレット逆流防止手段は、粒子フィルタと一体的に構成されていてよい。アウトレット逆流防止手段が粒子フィルタと一体的に構成されていることによって、真空ポンプに後付けすることができる一体的な構造群が得られ、場合によってはこの一体的な構造群を、既存の圧力補正エレメント又は逆流防止手段と交換することができる。

真空ポンプのインレット側は、真空ポンプからインレット側への媒体の流れに抗して働くポンプ逆流防止手段を有していてよい。このポンプ逆流防止手段によって、真空ポンプはポンプ駆動停止中は真空を維持しないようになっており、従って真空ポンプのシールは負荷軽減されるので、動作信頼性が高められる。

真空ポンプは、間欠式のポンプ駆動を行うように調整されているので、ポンプ駆動中に媒体はアウトレット側から周囲に圧送され、ポンプ駆動停止中に周囲からアウトレット側への圧力差が解消されるようになっている。ポンプの駆動制御は、排気しようとする容器内の負圧とは無関係に行われる。１実施態様によれば、ポンプ制御装置が真空ポンプと一体的に構成されている。ポンプ制御装置は、真空ポンプのインレット側又はポンプ逆流防止手段における負圧に応じて真空ポンプの駆動を制御するので、完全に一体的な負圧ユニットが提供される。

以下に本発明を添付の図面を用いて詳しく説明する。

自動車に使用された真空ポンプ装置の概略図である。 図１に示した真空ポンプの構造を示す概略図である。 図２に示した真空ポンプに組み込まれた、一方の位置における圧力補正エレメントの断面図である。 他方の位置における圧力補正エレメントの断面図である。 図２に示した真空ポンプに使用されたフィルタエレメントを示す概略図である。

図１は、自動車１１０の車内におけるバキュームシステム１００を示す。空気圧式のブレーキブースタ１２０は、エンジン逆流防止手段１４０によって、ガソリンエンジン１３０がブレーキブースタ１２０から空気を排気することができるように、ガソリンエンジン１３０に接続されている。エンジン逆流防止手段１４０は、例えばガソリンエンジン１３０が遮断されて真空が生ぜしめられない時に、ガソリンエンジン１３０から空気がブレーキブースタ１２０に逆流するのを阻止する。真空ポンプ１５０は、ポンプ逆流防止手段１６０によって同様にブレーキブースタ１２０に接続されているので、真空ポンプ１５０は、ブレーキブースタ１２０から空気を排気することができ、ポンプ逆流防止手段１６０によって、媒体が真空ポンプ１５０からブレーキブースタ１２０へ逆流することは阻止される。

このバキュームシステム１００は、必ずしもガソリンエンジン１３０及びエンジン逆流防止手段１４０を必要とするものではなく、ブレーキブースタ１２０及び真空ポンプ１５０によっても構成することができ、この場合、ポンプ逆流防止手段１６０を備えていても備えていなくてもよい。

この真空ポンプ１５０は、自動車１１０のその他の組み合わせに使用してもよいし、又はその他の技術的な装置に使用してもよい。特に真空ポンプ１５０は、ブレーキブースタ１２０の排気だけに限定されるものではなく、任意の流動媒体を周囲に排気するために使用することができる。

図２は、図１に示したポンプ逆流防止手段１６０を備えた真空ポンプ１５０の原理図を示す。使用された図記号は、液圧装置のためのＩＳＯ図記号に相当する。真空ポンプ１５０は、ハウジング２１０を有しており、該ハウジング２１０内に、インレット側２３０及びアウトレット側２４０を備えたポンプ装置２２０と、ポンプモータ２５０と、アウトレット逆流防止手段２６０と、圧力補正エレメント２７０とが配置されている。ポンプ逆流防止手段１６０は、ポンプ装置２２０のインレット側２３０に接続されている。ポンプ装置２２０のアウトレット側２４０は、アウトレット逆流防止手段２６０及び圧力補正エレメント２７０と並列接続されており、アウトレット逆流防止手段２６０と圧力補正エレメント２７０とは、周囲２８０に接続されている。

ポンプ装置２２０は、ベーンポンプ、ピストンポンプ、膜ポンプ又はその他の、媒体を排気するためのポンプであってよい。ポンプモータ２５０は、ハウジング２１０の内側又は外側に配置されていてよい。アウトレット逆流防止手段２６０と圧力補正エレメント２７０とは、適当な接続手段、例えばチューブ又は管によって接続されていてよい。ハウジング２１０は、搬送しようとする媒体に関して気密であり、ポンプ装置２２０のアウトレット側２４０と、アウトレット逆流防止手段２６０並びに圧力補正エレメント２７０との間に設けられている接続部を省くことができる。アウトレット逆流防止手段２６０及び圧力補正エレメント２７０は、ハウジング２１０の壁部の対応する切欠内に配置されているので、各エレメントはハウジング２８０に直接接続されている。

アウトレット逆流防止手段２６０及び／又は圧力補正エレメント２７０と周囲との接続部は、周囲２８０への移行箇所を、例えば汚れに関して有利な箇所（例えば図１の自動車１１０のエンジンルーム内）に移すために、チューブ又は管等の接続エレメントを有していてもよい。アウトレット逆流防止手段２６０並びに圧力補正エレメント２７０の周囲２８０に向いた側は、ハウジング２１０の内側又は外側で互いに接続されていてよい。

図３Ａ及び図３Ｂは、図２に示した真空ポンプ１５０に使用するための一体型の弁３００を示す。この一体型の弁３００は、アウトレット逆流防止手段２６０と圧力補正エレメント２７０の機能を互いに結びつけている。弁３００は、ハウジング３１０と、ばねエレメント３２０（図示の実施例では例としてコイルばねが示されている）と、枠３３０と、ハウジング３１０に形成されたシール面３４０と、ダイヤフラム３５０とを有している。ダイヤフラム３５０は、例えば圧力補正エレメント２７０のためのものであり、該圧力補正エレメント２７０の箇所に、フィルタエレメント４００を使用することもできる（図４）。ハウジング３１０は、図２に示したハウジング２１０内に形成された対応する切欠内に挿入することができるか、又はハウジング２１０と一体的に構成することができる。

ハウジング３１０は、その上側が、図２に示した周囲２８０に接続され、その下側がポンプ装置２２０のアウトレット側２４０に接続される。ダイヤフラム３５０は枠３３０によって保護されており、該枠３３０は、ばね３２０によってハウジング３１０内でシール面３４０に押し付けられる。

図３Ａは、真空ポンプ１５０のポンプ作動停止中における一体型の弁３００を示している。ばね３２０は、枠３３０をシール面３４０に向かって押し付けるので、空気は、一体型の弁３００の上側及び下側に矢印で示されているように、上側から下側へ向かって圧力が低下している限りは、比較的小さい体積流量でダイヤフラム３５０を通って流れる。ダイヤフラム３５０は、例えば発泡ポリテトラフルオロエチレンより成っていて、ガス状の媒体だけを透過させることができ、これに対して液状物質及び固体物質は透過させないようになっている。選択的に、ダイヤフラムは、空気だけを上方から下方へ透過させ、その他のすべての流れを透過させないようにすることもできる。ダイヤフラム３５０は例えば約２０ｍｍの直径を有している。

図３Ｂは、図２に示した真空ポンプ１５０のポンプ作動中における一体型の弁３００を示す。ハウジング３１０の下側から上側に向かって圧力が低下しているので、ダイヤフラム３５０は枠３３０と共に、ばね３２０のばね力に抗してシール面３４０から持ち上がっている。媒体の一部だけがダイヤフラム３５０を透過し、媒体のその他の部分は枠３３０の周囲を通って側方に流れるので、ダイヤフラム３５０の大きさ及び透過性とは無関係に、比較的大きい体積流量が可能である。

図４は、図２に示した真空ポンプ１５０内において圧力補正エレメント２７０として使用するためのフィルタエレメント４００を示す。特に、このフィルタエレメント４００は、図３Ａ及び図３Ｂに示した一体型の弁３００に設けられたダイヤフラム３５０の代わりに使用することができる。フィルタ濾材４１０は、例えばフリース、ばら荷若しくは粒状物（Schuettung）、多孔性の固体、織布及び／又は紙を含有している。フィルタ媒体４１０は、上が上側の支持エレメント４２０によって仕切られていて、下が下側の支持エレメント４３０によって仕切られている。支持エレメント４２０，４３０は、フィルタ媒体４１０が媒体の流れによって変形されないように、フィルタ媒体４１０を確保している。さらに、支持エレメント４２０，４３０は、ハウジング内で又はその他の周囲の構造体（例えば図３では枠３００）においてフィルタエレメント４００を支持するために使用され、媒体がフィルタ媒体４１０の側方に沿って流れないように、構成されている。

１００ バキュームシステム、 １１０ 自動車、 １２０ ブレーキブースタ、 １３０ ガソリンエンジン、 １４０ エンジン逆流防止手段、 １５０ 真空ポンプ、 １６０ ポンプ逆流防止手段、 ２１０ ハウジング、 ２２０ ポンプ装置、 ２２０ ポンプ装置、 ２３０ インレット側、 ２４０ アウトレット側、 ２５０ ポンプモータ、 ２６０ アウトレット逆流防止手段、 ２７０ 圧力補正エレメント、 ２８０ 周囲、 ３００ 一体型の弁、 ３２０ 渦巻きばね、 ３３０ 枠、 ３５０ ダイヤフラム、 ４００ フィルタエレメント、 ４１０ フィルタ媒体、 ４２０ 上側の支持エレメント、 ４３０ 下側の支持エレメント

Claims (11)

1. 真空ポンプ（１５０）であって、流動媒体を吸い込むためのインレット側（２３０）と、吸い込んだ媒体を周囲（２８０）に放出するためのアウトレット側（２４０）とを備えている形式のものにおいて、
   前記アウトレット側（２４０）が周囲（２８０）からの媒体の逆流を阻止するアウトレット逆流防止手段（２６０）を有しており、
   前記アウトレット側（２４０）が、周囲（２８０）に対して真空ポンプ（１５０）内の負圧を調整するための圧力補正エレメント（２７０）を有しており、
   前記圧力補正エレメント（２７０）は、有害物質が周囲（２８０）から真空ポンプ（１５０）内に侵入するのを阻止するように働く、
   ことを特徴とする、圧力補正装置を備えた真空ポンプ。
2. 前記圧力補正エレメント（２７０）が、有害物質粒子を除去するための粒子フィルタ（３５０，４００）として構成されている、請求項１記載の真空ポンプ（１５０）。
3. 前記粒子フィルタが、媒体を透過させるダイヤフラム（３５０）として構成されている、請求項２記載の真空ポンプ（１５０）。
4. 前記ダイヤフラムが媒体を一方向で透過させるようになっている、請求項３記載の真空ポンプ（１５０）。
5. 前記ダイヤフラム（３５０）が、液状物質及び固体物質を透過させないようになっている、請求項４記載の真空ポンプ（１５０）。
6. アウトレット逆流防止手段（２６０）がシール面（３４０）を有しており、該シール面（３４０）によって前記圧力補正エレメント（２７０）が遮断位置において気密に閉鎖され、透過位置において前記圧力補正エレメント（２７０）が前記シール面（３４０）から持ち上げられる、請求項１から５までのいずれか１項記載の真空ポンプ（１５０）。
7. 前記インレット側（２３０）が、真空ポンプ（１５０）からインレット側（２３０）への媒体の流れを阻止するポンプ逆流防止手段（１６０）を有している、請求項１から６までのいずれか１項記載の真空ポンプ（１５０）。
8. 前記真空ポンプ（１５０）がポンプモータ（２５０）を有している、請求項１から７までのいずれか１項記載の真空ポンプ（１５０）。
9. 前記真空ポンプ（１５０）が、空気圧式のブレーキブースタ（１２０）のための排気ポンプである、請求項１から８までのいずれか１項記載の真空ポンプ（１５０）。
10. 前記真空ポンプ（１５０）が間欠式のポンプ駆動を行うように調整されていて、ポンプ駆動中に媒体がアウトレット側から周囲（２８０）に圧送され、ポンプ駆動停止中に周囲（２８０）からアウトレット側への圧力差が解消される、請求項１から９までのいずれか１項記載の真空ポンプ（１５０）。
11. 前記真空ポンプ（１５０）が自動車（１１０）に使用される、請求項１から１０までのいずれか１項記載の真空ポンプ（１５０）。

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