CN108302049B - 真空阀以及真空泵 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够无备用电源地进行停电时的危险避免处理的真空阀以及真空泵。本发明的真空阀安装有在停电时生成再生电力以进行停止动作的真空泵，所述真空阀包括：端子(138)，被供给来自商用电源的电力；端子(139)，被供给由真空泵所生成的再生电力；以及电源供给部(140)，分别被供给对端子(138、139)输入的电力，所述真空阀在端子(138)被供给有来自商用电源的电力时，通过此电力来动作，当来自商用电源的电力停止时，通过再生电力来动作。

Description

真空阀以及真空泵
技术领域
本发明涉及一种真空阀(valve)以及安装于所述真空阀的真空泵(pump)。
背景技术
在用于制造半导体、平板显示器(flatpanel display)及触摸屏(touch screen)等的真空处理装置(成膜装置或蚀刻(etching)装置等)中，一边控制工艺气体(processgas)的供给量，一边进行成膜处理或蚀刻处理等。此种真空处理装置中，在工艺腔室(process chamber)与真空泵之间设有流导(conductance)可变的真空阀。通过调整所述真空阀的流导，来进行工艺腔室的压力调整。
流导可变的真空阀一般是通过改变阀体的开度来变更流导(例如参照专利文献1)。而且，阀体也能完全关闭，从而能够在全闭状态与全开状态之间进行动作，而如闸阀(gate valve)般使用。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2010-135371号公报。
发明内容
[发明所要解决的问题]
此外，当在工艺过程中发生停电时，必须进行危险避免处理。例如，在使用可燃性气体的工艺的情况下，停电时要将真空阀设为开状态，以防止可燃性气体积留在工艺腔室内。而且，在使用有毒气体的工艺的情况下，在停电时要将真空阀设为全闭状态，将有毒气体封入工艺腔室内，以避免危险。
但是，进行此种危险避免处理需要备用(backup)电源，从而成为真空阀的成本上升因素。
[解决问题的技术手段]
本发明的优选实施方式的真空阀安装有在停电时生成再生电力以进行停止动作的真空泵，所述真空阀包括：第1电力输入部，被供给来自商用电源的电力；第2电力输入部，被供给由所述真空泵所生成的所述再生电力；以及阀电源电路，分别被供给对所述第1及第2电力输入部输入的电力，所述真空阀在所述第1电力输入部被供给有来自所述商用电源的电力时，通过所述电力来动作，在来自所述商用电源的电力停止时，通过所述再生电力来动作。
更优选的实施方式中，所述真空阀包括：防逆流电路，防止从所述第1电力输入部输入的电力逆流至所述第2电力输入部，并且防止从所述第2电力输入部输入的电力逆流至所述第1电力输入部。
更优选的实施方式中，在借助所述再生电力动作时，以比借助来自所述商用电源的电力动作时低的电力来动作。
更优选的实施方式中，所述真空阀包括：转换部，将所述再生电力的电压转换为所述阀电源电路的输入电压。
本发明的优选实施方式的真空泵包括：再生电力生成部，在停电时将设有泵转子(pump rotor)的旋转体的旋转能量转换为电力，生成再生电力；以及转换部，将所述再生电力的电压转换为所述阀电源电路的输入电压，并供给至所述真空阀的所述第2电力输入部。
本发明的优选实施方式的真空泵包括：再生电力生成部，在停电时将设有泵转子的旋转体的旋转能量转换为电力，生成再生电力；以及供给部，将所述再生电力供给至所述真空阀。
[发明的效果]
根据本发明，即使无备用电源，也能够进行停电时的真空阀的危险避免处理。
附图说明
图1是表示具备本发明的真空阀的真空系统的一例的图。
图2是表示真空泵的概略结构的框图。
图3是真空阀中的阀驱动部及阀控制部的框图。
图4是表示第2实施方式中的真空泵的概略结构的框图。
图5是表示第2实施方式中的阀驱动部及阀控制部的概略结构的框图。
图6是表示在真空阀中设有停电应对用备用电源时的阀控制部的一例的框图。
【主要元件符号说明】
1：真空阀 2：真空泵
3：工艺腔室 4：商用电源
5：操作单元 6:备用电源
11：阀体 12：阀驱动部
13：阀控制部 21：泵本体
22：控制单元 121：阀体马达
122：位置检测器 131：控制部
132:通信部 133：接口面板
134：远程端子 135：操作部
136：显示部 137：阀体驱动部
138、139：端子 140：电源供给部
141、142：防逆流用的二极管 143、227a、227b：DC/DC转换器
210：泵转子 211：磁轴承
212：马达 213：保护轴承
214：旋转轴 220：AC/DC转换器
221：防再生电力逆流用的二极管 222：制动电阻
223：开关元件 224：三相逆变器
225：逆变器控制部 226：磁轴承控制部
228：接口面板 229：输出端子
R：旋转体 30，31：电缆
具体实施方式
以下，参照图来说明用于实施本发明的形态。
-第1实施方式-
图1是表示具备本发明的真空阀的真空系统的一例的图。3是真空处理装置的工艺腔室。在工艺腔室3中，经由真空阀1而安装有真空泵2。一般而言，作为真空处理装置的真空泵，多使用涡轮(turbo)分子泵，本实施方式中的真空泵2也设为涡轮分子泵来进行说明。
真空阀1通过驱动阀体11而使阀流导发生变化。阀体11通过设在阀驱动部12中的阀体马达121来进行开闭驱动。阀驱动部12是由阀控制部13予以控制。真空泵2具备进行真空排气的泵本体21、及控制泵本体21的控制单元22。
泵本体21与控制单元22是通过电缆(cable)30而连接。而且，控制单元22与真空阀1的阀控制部13是通过电缆31而连接。电缆31是为了将由真空泵2所生成的再生电力供给至真空阀1而设。
图2是表示真空泵2的概略结构的框图。泵本体21具备下述部分等，即：固定叶片(未图示)；泵转子210，形成有与所述固定叶片一同构成涡轮泵级的旋转叶片；旋转轴214，固定泵转子210；马达212，驱动包含泵转子210及旋转轴214的旋转体R高速旋转；磁轴承(Magnetic Bearing，MB)211，非接触地支撑旋转轴214；以及保护轴承213，在非通电时支撑旋转轴214。
对于控制单元22，供给来自商用电源4的交流电力。所输入的交流电力通过交流/直流(Alternating Current/Direct Current，AC/DC)转换器(converter)220而电力转换成直流电力。在AC/DC转换器220的输出侧的直流线(line)上，连接有三相逆变器(inverter，INV)224。三相逆变器224将从AC/DC转换器220供给的直流电力转换为交流电力，以驱动马达212。三相逆变器224是由逆变器控制部225予以控制，以输出马达212的旋转所需的频率的交流电力。
DC/DC转换器227a对来自直流线的直流电力的电压进行降压并供给至逆变器控制部225及磁轴承控制部226。磁轴承控制部226对设于泵本体21中的磁轴承211供给驱动电力。在磁轴承211中，设有对旋转轴214的位移进行检测的位移传感器(未图示)。磁轴承控制部226基于位移传感器的检测信息来控制磁轴承211的驱动电力，以将旋转轴214非接触地支撑于所期望的位置。
当停止泵本体21时，对三相逆变器224进行再生控制，通过再生制动(brake)来进行旋转轴214的旋转减速。因此，在直流线上，相对于三相逆变器224而并联地设有制动电阻222与开关(switch)元件(晶体管(transistor))223的串联电路。开关元件223的通断(ON/OFF)是由逆变器控制部225予以控制。在再生制动时，开关元件223导通，再生电力被制动电阻222消耗。在直流线中，设有防再生电力逆流用的二极管221。
而且，在真空泵2中，当因停电等而来自商用电源4的电力供给停止时，再生电力输入至DC/DC转换器227a。其结果，逆变器控制部225及磁轴承控制部226通过再生电力而动作，通过再生电力来维持旋转轴214的磁悬浮。三相逆变器224及磁轴承控制部226经由接口面板(interface panel)228而连接于马达212及磁轴承211。另外，当将再生电力供给至逆变器控制部225及磁轴承控制部226时，开关元件223断开。
本实施方式中，为了将再生电力供给至真空阀1，而具备DC/DC转换器227b。一般而言，再生电力的电压不同于真空阀1侧所要求的供给电压，例如，再生电力的电压为DC120V，真空阀1侧的电压为DC 24V。因此，使用DC/DC转换器227b，将再生电力的电压转换为真空阀1侧所要求的电压。从DC/DC转换器227b输出的再生电力是从设于控制单元22的输出端子229输出。在输出端子229上，连接有图1所示的电缆31。
图3是真空阀1的阀驱动部12及阀控制部13的框图。在阀驱动部12中，设有用于对阀体11(参照图1)进行开闭驱动的阀体马达121。阀体11的驱动位置是由位置检测器122予以检测。作为位置检测器122，例如使用对阀体马达121的旋转量进行检测的编码器(encoder)。可根据阀体马达121的旋转量来求出阀体11的位置。
对于阀控制部13中所设的控制部131，经由通信部132来输入驱动指令。图3所示的示例中，是从操作单元5输入驱动指令，所述操作单元5连接于接口面板133中所设的远程(remote)端子134。而且，通过对阀控制部13中所设的操作部135进行手动操作，能够对控制部131输入驱动指令。控制部131将基于所输入的驱动指令的控制信号输出至阀体驱动部137。阀体驱动部137基于来自控制部131的控制信号来驱动阀体马达121。在显示部136上显示真空阀的状态或设定等。
在阀控制部13的接口面板133中，设有用于对阀控制部13供给DC电力的端子138、139。在端子138上连接有DC电源。例如，在真空处理装置中，使用对商用电源进行AC/DC转换的装置来作为DC电源。另一方面，对于端子139，连接有电缆31且被供给来自图2所示的控制单元22的再生电力。
经由端子138而输入的DC电力是经由防逆流用的二极管(diode)141而输入至电源供给部140。经由端子139而输入的再生电力是经由防逆流用的二极管142而输入至电源供给部140。电源供给部140对阀控制部13及阀驱动部12的各部供给电源。在通常时，对端子138供给来自DC电源的电力，二极管142防止来自DC电源的电流逆流至端子139侧。在停电时，对端子139供给再生电力，二极管141防止再生电力的电流逆流至端子138侧。
图6是表示如以往般在真空阀1中设有停电应对用备用电源6时的、阀控制部13的一例。此时，来自DC电源的电力经由备用电源6而供给至电源供给部140。通常，真空阀1是通过从外部供给的DC电力来动作，但当因停电等而来自DC电源的输入停止时，通过备用电源6的电力来进行危险避免动作。另外，危险避免动作例如是通过从真空处理装置侧的控制部输入停电信息而开始。
另一方面，本实施方式中，具备：作为电力输入部的端子138，被供给来自商用电源的电力；作为电力输入部的端子139，被供给由真空泵2所生成的再生电力；以及作为阀电源电路的电源供给部140，分别输入来自端子138、139的电力，真空阀1在端子138被供给有来自商用电源的电力时，通过所述电力来动作，当来自商用电源的电力停止时，通过再生电力来动作。因此，在停电时，能够利用由真空泵2所生成的再生电力来进行真空阀1的危险避免动作。通过采用此种结构，无须在真空阀1中配备停电应对用备用电源，能够实现成本降低。
而且，对于备用电源6，使用二次电池或双电层电容器(capacitor)等，但它们是有寿命的，所以也需要定期维护。然而，本实施方式的真空阀1中，不产生此类问题。
进而，如图3所示，具备作为防逆流电路的二极管141、142，由此，能够防止从端子138输入的电力逆流至端子139，并且能够防止从端子139输入的电力逆流至端子138。
进而，优选的是，在借助再生电力动作时(危险避免动作时)，真空阀1以比借助来自商用电源的电力动作时低的电力来动作。其原因在于，在真空泵2中生成的再生电力是被用于维持磁轴承211的磁悬浮。因此，真空阀1中的危险避免动作必须在从所产生的再生电力减去磁轴承211的消耗电力所得的剩余电力范围内进行，以免阻碍磁轴承211的磁悬浮。因此，在真空阀1中的危险避免动作中，为了将再生电力的使用量抑制得低，优选的是，使阀体11的驱动速度较通常时为低速，或者使阀体11间歇地进行动作。
另外，所述说明中，DC/DC转换器227b采用了将再生电力的电压转换为与DC电源相同的电压(例如DC 24V)的结构。然而，并不限于此，也可采用转换为比DC电源的电压稍低的电压(例如DC 23V)的结构。这样，即使在从端子138、139这两者进行有电力供给的情况下，真空阀1也通过来自DC电源的电力来动作。例如，在因真空泵2侧的异常造成泵停止状态的情况下，仍会对端子138供给再生电力，但若采用如上所述的结构，则在真空阀1侧不消耗再生电力。因此，真空泵2能够通过再生电力来切实地维持磁悬浮。
-第2实施方式-
参照图4、图5来说明本发明的第2实施方式。图4是表示第2实施方式中的真空泵2的概略结构的框图，是与第1实施方式的图2对应的图。
图4所示的真空泵2中，与图2所示的真空泵的不同之处在于，在控制单元22中不具备DC/DC转换器227b。其他结构则与图2的情况完全同样，标注有相同的符号。即，第2实施方式中，采用了下述结构：对于从三相逆变器224输出的再生电力，不利用DC/DC转换器来降压便从输出端子229予以输出。
图5是表示第2实施方式中的阀驱动部12及阀控制部13的概略结构的框图，是与第1实施方式的图3对应的图。图5的结构相对于图3的结构的不同之处在于更具备DC/DC转换器143。其他结构则与图3的情况同样。DC/DC转换器143是配置在端子139与二极管142之间的再生电力线上。
如图4所示，从三相逆变器224输出的再生电力不经由DC/DC转换器便从端子229输出，并经由电缆31而输入至阀控制部13的端子139。因此，第2实施方式中，为了将再生电力的电压转换为真空阀侧所要求的供给电压，在阀控制部13中设有DC/DC转换器143。
在第2实施方式中，也与所述第1实施方式同样，在停电时，不使用停电应对用备用电源，利用由真空泵2所生成的再生电力，便能够进行真空阀1的危险避免动作。而且，不产生备用电源的维护的问题。
进而，第2实施方式中，如图5所示，是使将再生电力的电压转换为电源供给部140的输入电压的DC/DC转换器143设置在真空阀1侧。通过采用此种结构，真空泵2能够应对输入电压不同的多个真空阀1。
而且，所述第1实施方式及第2实施方式所记载的真空泵2中，在停电时，使三相逆变器224作为将旋转体R的旋转能量转换为电力而生成再生电力的再生电力生成部发挥功能，将所述再生电力经由作为供给部的输出端子229及电缆31而供给至真空阀1。因此，真空阀1能够通过来自真空泵2侧的再生电力，来进行停电时的危险避免动作。此时，对于将再生电力的电压转换为真空阀1侧的输入电压的DC/DC转换器，既可如图2的DC/DC转换器227b般设在真空泵2侧，也可如图5的DC/DC转换器143般设在真空阀1侧。
另外，只要不损害本发明的特征，则本发明不受所述实施方式任何限定。例如，所述实施方式中，以使用涡轮分子泵来作为真空泵的情况为例进行了说明，但只要是在旋转减速时产生再生电力的结构的真空泵，则不限定于涡轮分子泵。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (5)

1.一种真空阀，安装有在停电时生成再生电力以进行停止动作的真空泵，所述真空阀的特征在于包括：
第1电力输入部，输入来自商用电源的电力；
第2电力输入部，输入由所述真空泵所生成的所述再生电力；
阀电源电路，分别被供给对所述第1电力输入部及所述第2电力输入部输入的电力，其中所述真空阀在所述第1电力输入部被供给有来自所述商用电源的电力时，通过所述电力来动作，在来自所述商用电源的电力停止时，通过所述再生电力来动作；
第1防逆流电路，设置在所述阀电源电路与所述第1电力输入部之间；以及
第2防逆流电路，设置在所述阀电源电路与所述第2电力输入部之间；
在来自所述商用电源的电力输入至所述阀电源电路时，通过所述第2防逆流电路，防止从所述第1电力输入部输入的电力逆流至所述第2电力输入部，并且在来自所述商用电源的电力停止且通过所述再生电力来动作时，通过所述第1防逆流电路，防止从所述第2电力输入部输入的电力逆流至所述第1电力输入部。
2.一种真空阀，安装有在停电时生成再生电力以进行停止动作的真空泵，所述真空阀的特征在于，
第1电力输入部，输入来自商用电源的电力；
第2电力输入部，输入由所述真空泵所生成的所述再生电力；以及
阀电源电路，分别被供给对所述第1电力输入部及所述第2电力输入部输入的电力，
所述真空阀在所述第1电力输入部被供给有来自所述商用电源的电力时，通过所述电力来动作，在来自所述商用电源的电力停止时，通过所述再生电力来动作，且在借助所述再生电力动作时，以比借助来自所述商用电源的电力动作时低的电力来动作，其中由所述真空泵输入至所述第2电力输入部的再生电力是在所述真空泵所产生的再生电力减去磁轴承的消耗电力所得的剩余电力范围内。
3.一种真空阀，安装有在停电时生成再生电力以进行停止动作的真空泵，所述真空阀的特征在于包括：
阀驱动部；以及
阀控制部，控制所述阀控制部，且其接口面板中设有：
第1电力输入部，连接至商用电源，输入来自商用电源的电力；
第2电力输入部，连接至所述真空泵，输入由所述真空泵所生成的所述再生电力；
阀电源电路，分别被供给对所述第1电力输入部及所述第2电力输入部输入的电力，其中所述真空阀在所述第1电力输入部被供给有来自所述商用电源的电力时，通过所述电力来动作，在来自所述商用电源的电力停止时，通过所述再生电力来动作；以及
转换部，将所述再生电力的电压转换为所述阀电源电路的输入电压。
4.一种真空泵，其安装于根据权利要求1或2所述的真空阀中，所述真空泵的特征在于包括：
再生电力生成部，在停电时将设有泵转子的旋转体的旋转能量转换为电力，生成再生电力；以及
转换部，将所述再生电力的电压转换为所述阀电源电路的输入电压，并供给至所述真空阀的所述第2电力输入部。
5.一种真空泵，其安装于根据权利要求3所述的真空阀中，所述真空泵的特征在于包括：
再生电力生成部，在停电时将设有泵转子的旋转体的旋转能量转换为电力，生成再生电力；以及
供给部，将所述再生电力供给至所述真空阀的所述第2电力输入部。
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