JP2002285992A

JP2002285992A - 真空ポンプ装置

Info

Publication number: JP2002285992A
Application number: JP2001090714A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Yamashita; 義弘山下; Takaharu Ishikawa; 隆治石川; Toru Miwata; 透三輪田
Original assignee: BOC Edwards Technologies Ltd
Current assignee: Edwards Japan Ltd
Priority date: 2001-03-27
Filing date: 2001-03-27
Publication date: 2002-10-03

Abstract

(57)【要約】【課題】真空ポンプの冷却部の温度を設定値範囲に維
持するとともに、冷却水の使用量を低減し、かつ、冷却
不足予防のための冷却水、冷却部の冷し過ぎをしないで
済むようにする。【解決手段】真空ポンプＰの冷却部２５、２６の温度
に応じて流量可変バルブ２２の開度を制御して冷却水流
量を連続的に変化させ、真空ポンプの冷却部の温度をな
めらかに制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体製造装
置、電子顕微鏡、表面分析装置、質量分析装置、粒子加
速器、核融合実験装置等に用いられる真空ポンプ装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造工程中にはドライエッチング
やＣＤＶ等のプロセスがあり、これらのプロセスはプロ
セスチャンバと称する真空容器内で行なわれる。この場
合、プロセスの過程で生じたガス状の生成物（以下「生
成物ガス」ともいう）は、真空容器に取り付けられてい
る真空ポンプを通じて外部へ排気されるが、その排気ガ
スの種類によっては、真空ポンプ内の温度と圧力との関
係から、真空ポンプ内で固体化または液体化するものも
あり、このように固体化または液体化した生成物が真空
ポンプ内部に付着や堆積し、そのため真空ポンプの正常
運転が妨げられる場合もある。

【０００３】上記の生成物は、排気ガスの種類により生
成条件が非常に異なる。代表的な排気ガスについて図５
を参照して説明する。

【０００４】図５は、４種の排気ガス（４フッ化ケイ
素、６フッ化タングステン、４塩化ケイ素、塩化アルミ
ニウム）の蒸気圧曲線図であり、この蒸気圧曲線の右側
は気体の状態、左側は固体又は液体の状態である。図５
の蒸気圧曲線によると、４種の排気ガスは、いずれも圧
力が高くなると気体から固体又は液体に変わることが分
かる。

【０００５】このため、従来、ドライエッチングやＣＶ
Ｄ等のプロセスで使用される真空ポンプの場合は、生成
物の付着と堆積を防止するために、真空ポンプの排気ガ
スの流路をヒータにより、排気ガスの種類に応じた温度
に加熱して、排気ガスの固体化または液体化を防ぐこと
が行なわれている。

【０００６】しかし、ターボ分子ポンプのようにロータ
の回転によりガスを排気する構造の真空ポンプの場合
は、ロータ、ロータ翼、軸受、電気モータ、ステータ翼
等の真空ポンプ機能部は、これらの材料特性等の故に、
機能維持のため、温度をあまり高くすることができな
い。

【０００７】そこで、この種の真空ポンプでは、排気ガ
スの流路をヒータにより加熱する一方で、真空ポンプ機
能部を冷却水の通水により冷却するという、一見矛盾し
て、無駄な温度制御を強いられることになっている。

【０００８】従来、真空ポンプ機能部を冷却する冷却水
には、水道水を使用したり、チラーで冷却した水を循環
使用したりしている。そして、真空ポンプ機能部の温度
が許容値を超えそうな場合は冷却水の流路に設置された
ＯＮ／ＯＦＦ型のバルブを開いて、真空ポンプ機能部付
近に配設した冷却部へ上記の冷却水を通水し、許容値を
超えそうもない場合はバルブを閉じて、通水を停止して
いた。水路構成としては、２方弁、２方弁とチェック
弁、３方弁等が用いられている。

【０００９】上記のバルブの制御はＯＮ／ＯＦＦ、すな
わち、全開か全閉であって、冷やすか冷やさないかの２
段制御である。また、バルブの制御と真空ポンプ機能部
の温度の昇降とのタイムラグは避けることができないも
のである。

【００１０】従って、従来から、真空ポンプ運転時に、
バルブ閉止中に真空ポンプ機能部の温度が許容値を超え
ることを懸念して、冷却水の温度を必要以上に低くし、
冷却水量を多くし、また、ほとんど常時流して、冷却部
を必要以上に低温に冷却するという安全策が取られてい
る。

【００１１】このように真空ポンプ機能部を過度に低温
に冷却すると、当然に冷却エネルギーを浪費するが、更
に、周辺の排気ガスの流路の熱を多く奪ってしまい、そ
の分、排気ガスの流路の加熱エネルギーも余分に必要に
なってしまう。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】この発明は上記問題点
を解決するためになされたものであり、その目的とする
ところは、真空ポンプ機能部の温度を適性値に保つこと
ができ、冷却エネルギー、加熱エネルギーを節約できる
真空ポンプ装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、真空ポンプ内で排気ガスの固体化また
は液体化を防ぐために、排気ガスの流路を所定温度の設
定範囲にコントロールする加熱用のヒータと冷却用の水
冷管を有する真空ポンプ装置において、上記冷却水の流
路に設置され、冷却水流量を増減する流量可変バルブ
と、上記真空ポンプに設置され、真空ポンプの温度を検
知する温度センサと、上記温度センサの温度信号を受け
て、上記温度信号が設定範囲より高いときは上記流量可
変バルブの弁開度を大きくし、設定範囲より低いときは
弁開度を小さくする温度コントローラとを具備したこと
を特徴とする。

【００１４】この発明においては、流量可変バルブの弁
開度をきめ細かく制御しながら冷却水流量を増減してい
くから、冷却部の温度が徐々に上下し、急激に温度が下
がって低温になり過ぎたり、急激に温度が上がって真空
ポンプ機能部の機能を損なうことがない。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、この発明に係る真空ポンプ
装置の実施形態について、図面を参照して説明する。

【００１６】図１は、この発明に係る真空ポンプ装置の
真空ポンプの一実施形態を示す縦断面図である。図１に
示した真空ポンプＰは、円筒状のポンプケース１内にポ
ンプ機構部を有し、このポンプ機構部は回転可能に設置
された筒型のロータ２を備え、このロータ２はその上端
がポンプケース１上部のガス吸入口３側を向くように配
置されている。

【００１７】この真空ポンプＰは、上記のようなロータ
２の上半分はターボ分子ポンプとして機能し、そのロー
タ２の下半分はネジ溝ポンプとして機能するように構成
されている。

【００１８】ここで、先ずターボ分子ポンプとして機能
するターボ分子ポンプ機構部Ａ（ロータ２の上半分側）
の構成を説明する。ロータ２の上部側外周には、加工さ
れたブレード状のロータ翼４とステータ翼５が複数設け
られており、これらのロータ翼４とステータ翼５は、ロ
ータ２の回転中心軸線に沿って交互に配置されている。
このように、ロータ２の上部側外周は、上下段のロータ
翼４、４間にステータ翼５が配置される、または、上下
段のステータ翼５、５間にロータ翼４が配置される構造
となっている。

【００１９】ロータ翼４は、ロータ２との一体加工によ
りこのロータ２の上部側外周面に一体に設けられ、ロー
タ２と一体的に回転することができるが、ステータ翼５
は、ポンプケース１の内面にスペーサ６を介して取り付
け固定されている。

【００２０】次に、ネジ溝ポンプとして機能するネジ溝
ポンプ機構部Ｂ（ロータ２の下半分）の構成を説明す
る。ロータ２の下部側外周と対向する位置にはネジステ
ータ７が配置されており、このネジステータ７はロータ
２の下部側外周を囲む筒型の形状であって、ポンプケー
ス１内壁側に取り付け固定されている。

【００２１】ネジステータ７にはネジ溝８が形成されて
おり、このネジ溝８はネジステータ７のロータ対向面側
に設けられている。

【００２２】ネジステータ７の上部側は、最下段のステ
ータ翼５と接触するように構成されており、またネジス
テータ７の下部側は、ポンプケース１下部のガス排気口
９と接触するように構成されている。

【００２３】ネジステータ７はこの真空ポンプＰの内部
構造材の中で最も熱容量が大きい。このように熱容量の
大きいネジステータ７に、加熱手段のヒータとして周知
のシーズヒータ１０が内蔵されている。このシーズヒー
タ１０は、排気ガスが固体化、液体化しやすいネジ溝ポ
ンプの排気ガスの流路（ネジ溝８とロータ２の下部側外
周とのすきま）を加熱する手段として用いられている。

【００２４】ネジステータ７におけるシーズヒータ１０
の配置密度は、ネジステータ７の上部から下部まで一律
に均一なものとしてもよいが、この実施形態では、ネジ
ステータ７の上下部側においてシーズヒータ１０が密に
配置されるように構成している。このようにシーズヒー
タ１０の配置密度に変化をつけたのは、ネジステータ７
全体が均一に加熱されるようにするためである。

【００２５】次に、ロータ２の内側の構成を説明する。
ロータ２の内側にはその回転中心軸線上にロータシャフ
ト１１が一体に取り付けられている。このロータシャフ
ト１１の軸受手段については各種考えられるが、この実
施形態では、ボールベアリング１２によりロータシャフ
ト１１を軸受け支持する構成を採用している。

【００２６】また、ロータシャフト１１は駆動モータ１
３により回転駆動される。この種の駆動モータ１３の構
造については、ロータ２の内側に設置されているステー
タコラム１４に、モータ固定子１３ａを取り付けるとと
もに、このモータ固定子１３ａと対向するロータシャフ
ト１１外周面にモータ回転子１３ｂを配設するものとし
ている。

【００２７】また、上記ターボ分子ポンプ機構部Ａのロ
ータ翼４、ステータ翼５の近くで、加熱源であるシーズ
ヒータ１０側には上部温度センサ１５が、また、ポンプ
ケース１の下部のベース１ａの上部側には下部温度セン
サ１６が設置され、これらの温度センサ１５、１６は、
真空ポンプ機能部（ロータ翼４、ステータ翼５あるいは
ボールベアリング１２等）の温度をコントロールするた
めの温度を検出する手段として設けられている。

【００２８】上記ロータ２、ロータ翼４等の真空ポンプ
機能部は、通常、アルミ合金で作成されており、この材
料は、１５０℃を超えると強度が急激に低下する。ロー
タ２、ロータ翼４は、ロータ翼周速が４００ｍ／ｓ程度
と高速回転するものであるから、これらの回転体の強度
が低下することは、真空ポンプの危険な破壊につながる
おそれがある。それ故、これらの部分はあまり高温にな
らないよう、必要に応じて冷却する必要がある。また、
チャンバー取付部に熱を伝えてはいけない場合も同様で
ある。

【００２９】そこで、上記ポンプケース１には、ターボ
分子ポンプ機構部Ａの外周に、水冷管をめぐらしてなる
上部冷却部２５が、また、ネジ溝ポンプ機構Ｂの下部外
周に、水冷管をめぐらしてなる下部冷却部２６がそれぞ
れ装着されており、これらの冷却部２５、２６内を流れ
る冷却水により真空ポンプ機能部が冷却される。なお、
この実施形態では、冷却部２５、２６は直列に接続され
ている。

【００３０】以上のように構成されたこの真空ポンプＰ
は、回転するロータ翼４と固定のステータ翼５との相互
作用により排気の動作を行なうターボ分子ポンプ機構部
Ａ側が、高真空となる側に位置し、かつ、ロータ２とネ
ジ溝８との相互作用により排気の動作を行なうネジ溝ポ
ンプ機構Ｂ側が、低真空圧となる側に位置するようにな
っている。なお、ターボ分子ポンプ機構部Ａでは、回転
するロータ翼４と固定のステータ翼５との相互作用によ
りガスの分子を排気するが、このような排気の動作によ
り高真空（真空度：１０^-6Ｐａ）を得ることができるも
のである。

【００３１】図２は、この発明に係る真空ポンプ装置全
体の一実施形態を示し、図１の真空ポンプＰの真空ポン
プ機能部の付近の要所の温度を検出して、これらの検出
値から排気ガスの流路を加熱して排気ガスの固体化ま
たは液体化を防ぎ、真空ポンプ機能部を冷却して、ポン
プ機能の劣化を防ぐように制御を行なう系を示してい
る。

【００３２】温度検出は、上記上部温度センサ１５およ
び下部温度センサ１６により行なう。加熱は、上記シー
ズヒータ１０に通電して行ない、主にネジ溝ポンプ機構
Ｂを加熱する。冷却は、上記冷却部２５、２６に通水し
て行ない、真空ポンプ機能部であるロータ翼４、ステー
タ翼５の付近と、中心部分に、真空ポンプ機能部である
軸受１２、駆動モータ１３があるネジ溝ポンプ機構Ｂの
下部を冷却する。

【００３３】冷却部２５、２６への通水のために、往路
冷却水管２３が上部冷却部２５に、復路冷却水管２４が
下部冷却部２６にそれぞれ接続され、これらの冷却水管
２３、２４の他端はチラー２０に接続されている。そし
て、往路冷却水管２３の中間には、流量可変バルブ２
２、冷却水流量センサ（フローメータ）１９が設置され
ていて、チラー２０で冷却された冷却水が、チラーに内
蔵された冷却水ポンプ２１により往路冷却水管２３に送
り出され、流量可変バルブ２２と冷却水流量センサ１９
を通過して真空ポンプＰの上部冷却部２５、下部冷却部
２６に至ってその周囲を冷却し、復路冷却水管２４から
チラー２０に戻って、循環するようになっている。な
お、２７は、冷却水ポンプ２１と流量可変バルブ２２と
の間の往路冷却水管２３と、復路冷却水管２４との間に
接続され、冷却水ポンプ２１が送り出す過剰の冷却水流
をバイパスするための逆止弁である。

【００３４】２８は温度コントローラで、この温度コン
トローラ２８には、真空ポンプＰの上記上部温度センサ
１５、下部温度センサ１６、更に、往路冷却水管２３に
設置された冷却水入口温度センサ１８、復路冷却水管２
４に設置された冷却水出口温度センサ１７で検知して得
られる温度信号が入力され、これらの温度信号から、温
度コントローラ２８は、シーズヒータ１０への供給電力
をコントロールし、併せて、流量可変バルブ２２の開度
を加減して、冷却部２５、２６の冷却水量をコントロー
ルする。

【００３５】上記流量可変バルブ２２は、真空ポンプＰ
の温度センサ１５、１６からの温度信号が設定範囲より
高いときは弁開度を大きくし、設定範囲より低いときは
弁開度を小さくするように制御する。設定範囲より充分
低くなって、設定温度を超える温度上昇がしばらくない
と予想される状態になれば、ポンプ２１を停止したり、
チラー２０の冷却運転を停止したりする。

【００３６】なお、上記冷却水入口温度センサ１８の検
知温度が通常より高い場合は、チラー２０の異常か冷却
水ポンプ２１の過熱が考えられるから、温度コントロー
ラ２８は、その旨のアラームを発する。

【００３７】冷却水出口温度センサ１７の検知温度が通
常より高く、真空ポンプＰの温度センサ１５、１６の検
知温度も設定値より高い場合は、冷却能力不足が考えら
れるから、温度コントローラ２８は、流量可変バルブ２
２を全開させ、冷却水ポンプ２１が出力可変のものであ
れば、ポンプ出力を上げさせ、あるいは、チラー２０の
設定温度を下げたりする。それでも、異常な高温の継続
が検出されればアラームを出す。

【００３８】また、温度コントローラ２８は、真空ポン
プＰの温度センサ１５、１６の検知温度が低いときは、
シーズヒータ１０への供給電力を増やし、高いときは、
供給電力を減じるようにコントロールする。

【００３９】上記のように構成された真空ポンプ装置に
おいて、真空ポンプＰの動作は、図１を参照して説明す
ると、以下のようになる。なお、図１中の矢印は真空ポ
ンプＰ内での排気ガスの流れ方向を示している。

【００４０】ターボ分式ポンプ機構部Ａでのガス分子の
排気動作は、高速で回転している最上段のロータ翼４が
ガス吸気口３から入射したガス分子群に下向き方向の運
動量を付与し、この下向き方向の運動量を有するガス分
子がステータ翼５に案内され、次の下段のロータ翼４側
へ送り込まれるという動作であり、このような運動量の
付与を繰り返すことにより、ガス吸気口３からネジ溝８
側へガス分子が移行し排気されていく。

【００４１】また、ネジ溝８側に到達したガス分子は、
回転するロータ２とネジ溝８との相互作用により、遷移
流に圧縮されてガス排気口９側へ移送され、かつこのガ
ス排気口９から図示しない補助ポンプによりポンプ外部
へ排気される。

【００４２】この真空ポンプＰにおいては、上記のよう
に排気されるガスの中には半導体製造プロセス等の過程
で生じたガス状の生成物も含まれており、その生成物ガ
スの種類によっては、真空ポンプＰ内の温度と圧力との
関係から、真空ポンプＰ内で固体化または液体化して真
空ポンプＰ内部に付着や堆積し得るが、このような生成
物の付着や堆積の生じるおそれがあるので、シーズヒー
タ１０に電力を供給して発熱させ、排気ガスの流路、特
に、ネジステータ７、ガス排気口９付近を加熱して、排
気ガスの固体化または液体化を防ぐ。

【００４３】しかし、シーズヒータ１０の加熱により、
真空ポンプ機能部に伝熱して真空ポンプ機能部が高温に
なると、その強度が低下したり、駆動モータや軸受の機
能が劣化したりするから、冷却部２５、２６で真空ポン
プ機能部を適度に冷却するわけである。

【００４４】次に、図２の真空ポンプ装置の作動フロー
を示した図３を参照して、上記のように運転される真空
ポンプＰの温度の制御を、冷却温度の制御を中心に説明
する。

【００４５】先ず、ステップ３０１で、温度コントロー
ラ２８内で、温度センサ１５、１６の目標温度Ｔ０とこ
の目標温度Ｔ０からの上下の許容値（オフセット温度）
ΔＴを設定する。

【００４６】次に、ステップ３０２で、上下の温度セン
サ１５、１６の検知温度の平均値（冷却部温度）Ｔ１を
得て、ステップ３０３で、冷却部温度Ｔ１と設定上限値
Ｔ０＋ΔＴとを比較する。

【００４７】ステップ３０３で、Ｔ０＋ΔＴ≦Ｔ１（Ｙ
ＥＳ）であれば、ポンプ機能部の温度が上がり過ぎで、
ポンプ機能部機能劣化のおそれがあるから、ステップ３
０４へ進み、冷却水ポンプ２１が運転中か否かを調べ
る。そして、運転中（ＹＥＳ）であれば、ステップ３０
５へ進んで、流量可変バルブ２２の弁開度を所定量増し
て冷却部２５、２６の冷却力が増加するようにし、ステ
ップ３０２へ戻る。

【００４８】ステップ３０４で、運転中でない（ＮＯ）
ならば、冷却水ポンプ２１の運転を開始して冷却部２
５、２６に冷却水を送り、ステップ３０２へ戻る。

【００４９】上記ステップ３０３で、Ｔ０＋ΔＴ＞Ｔ１
（ＮＯ）であれば、ステップ３０７へ進み、冷却部温度
Ｔ１と設定下限値Ｔ０−ΔＴとを比較する。

【００５０】ステップ３０７において、Ｔ１≦Ｔ０−Δ
Ｔ（ＹＥＳ）で、ポンプ機能部の冷やし過ぎであれば、
無駄な冷却状態であり、排気ガス流路の加熱を妨げるお
それもあるから、ステップ３０８へ進み、冷却水ポンプ
２１が運転中か否かを調べる。そして、運転中（ＹＥ
Ｓ）であれば、ステップ３０９へ進んで、流量可変バル
ブ２２の弁開度が最小であるか否かを調べ、最小になっ
ている（ＹＥＳ）ならば、ステップ３１０へ進んで、冷
却水ポンプ２１の運転を停止して冷却を休止して、ステ
ップ３０２へ戻る。

【００５１】ステップ３０９で、流量可変バルブ２２の
弁開度が最小でない（ＮＯ）ならば、ステップ３１１へ
進んで、流量可変バルブ２２の弁開度を所定量小さくし
て冷却部２５、２６の冷却力を弱め、ステップ３０２へ
戻る。

【００５２】上記ステップ３０８で、冷却水ポンプ２１
が運転中でない（ＮＯ）ならば、既に冷却を休止してい
るのであるから、そのままステップ３０２へ戻る。

【００５３】上記ステップ３０７で、Ｔ１＞Ｔ０−ΔＴ
（ＮＯ）ならば、冷却部２５、２６の温度は設定温度範
囲内であり、冷却制御状態を変更する必要がなく、その
ままステップ３０２へ戻る。

【００５４】以上の図３のフローチャートは、説明を分
かりやすくするために簡単な制御を行なう場合を示した
もので、温度コントローラ２８による実際の制御は、冷
却水出入り口の温度センサ１７、１８や冷却水フローメ
ータ１９からの情報を加味して総合判断による制御を行
なったり、ヒータ１０、チラー２０の制御と連動させた
りしてより高度の制御を行なうことができる。また、真
空ポンプＰの温度センサ、冷却部も数を増して個別に制
御することもできる。

【００５５】以上の実施形態においては、冷却部２５、
２６の冷却水量を適正に制御することにより、ロータ２
等の温度を適切に制御しつつ、ポンプ内部での生成物の
付着と堆積を効果的に防止でき、ロータ２やロータ翼４
等の熱疲労による破損や、生成物の付着や堆積によるポ
ンプ故障がなくなり、真空ポンプＰの長寿命化を図れ
る。しかも、冷却のし過ぎも防止でき、冷却エネルギ
ー、加熱エネルギーの消費を抑制でき、エネルギー効率
のよい温度コントロールを達成できる。

【００５６】この真空ポンプＰの場合、排気流がターボ
分子ポンプ機構部Ａからネジ溝ポンプ機構部Ｂへ下るの
に従い、次第に圧力が高まること等から、ネジステータ
７に隣接しているステータ翼５やロータ翼４、ネジステ
ータ７のネジ溝８やこれに対向するロータ２外周面、並
びにガス排気口９の付近では、排気ガスが固体の生成物
になり易いのであるが、このような温度コントロールに
より、生成物が付着や堆積しやすいネジステータ７やそ
の付近にあるステータ翼５やロータ翼４、およびガス排
気口９をシーズヒータ１０で加熱して、ガス排気口９な
どへの生成物の付着や堆積を未然に防ぎながら、真空ポ
ンプ機能部の過度でかつ有害な温度上昇を、経済的に、
効率よく抑えることができる。

【００５７】なお、この実施形態において、ヒータは、
ポンプ内蔵型のシーズヒータ１０に代えてポンプケース
外周に装着されるバンドヒータを用いてもよいし、他の
種類の適宜のヒータを用いることができる。

【００５８】また、ロータシャフト１１の軸受手段とし
ては、ボールベアリング１２の他、磁気軸受等の非接触
型軸受を適用することもできる。磁気浮上制御を行なう
磁気軸受を軸受（真空ポンプ機能部の一）として用いる
場合は、ロータシャフト１１の下側に磁気軸受の位置セ
ンサ基板が組み付けられるが、この位置センサ基板は、
温度特性により高温域で所望の性能を発揮できなくなる
から、特に適正な冷却が重要となる。

【００５９】冷却水としては、チラーの水を循環させる
他、水道水を用いて、使用後の水道水は他の用途に流用
することもできる。

【００６０】次に、図４を参照して、この発明の他の実
施の形態を説明する。この実施の形態は、３台の真空ポ
ンプの冷却部の冷却水量を制御するもので、各真空ポン
プの冷却部２５１、２５２、２５３は、それぞれ真空ポ
ンプ機能部付近に配設されている。そして、これらの冷
却部２５１、２５２、２５３には、それぞれ往路冷却水
管２３１、２３２、２３３と復路冷却水管２４１、２４
２、２４３が接続されている。上記冷却部２５１、２５
２、２５３の付近には、真空ポンプ機能部の温度を検知
する温度センサ１５１、１５２、１５３がそれぞれ設置
されている。

【００６１】また、上記往路冷却水管２３１、２３２、
２３３の中間には、流量可変バルブ２２１、２２２、２
２３、冷却水流量センサ（フローメータ）１９１、１９
２、１９３がそれぞれ設置されている。

【００６２】上記複数の冷却水管２３１、２４１、２３
２、２４２、２３３、２４３の他端は、全て冷却水本管
２９に接続されていて、冷却水本管２９の支管となって
いる。そして、この冷却水本管２９の、各冷却部の往路
冷却水管２３１（２３２および２３３）と復路冷却水管
２４１（２４２および２４３）との接続点間には、逆止
弁２７１、２７２、２７３が設置され、冷却部２５１
（２５２および２５３）には過剰となる冷却水をバイパ
スするようになっている。

【００６３】上記冷却水本管２９は、チラー２０に接続
されている。そして、、チラー２０で冷却された冷却水
が、冷却水ポンプ２１１により冷却水本管２９に送り出
されて循環するようになっている。

【００６４】図４における１７、１８は、図２の場合と
同じく、冷却水出口温度センサおよび冷却水入口温度セ
ンサである。

【００６５】各温度センサ１５１、１５２、１５３、１
７および１８の検知する温度信号は、温度コントローラ
２８１に入力される。また、各フローメータ１９１、１
９２、１９３の冷却水流量信号も温度コントローラ２８
１に入力される。

【００６６】次に、この図４の実施形態の冷却水流量制
御の動作を説明する。第１の真空ポンプの冷却部２５１
には、その流量可変バルブ２２１により適度に絞られた
冷却水が通水され、第１の真空ポンプの真空ポンプ機能
部が冷却される。その冷却温度は温度センサ１５１によ
り検知され、温度コントローラ２８１にその温度信号が
送られる。

【００６７】温度センサ１５１で検知した温度が設定温
度範囲を超えていて、冷却部２５１が冷却不足である
と、流量可変バルブ２２１の弁開度を所定量大きくし
て、冷却力を上げる。逆に、設定温度範囲を下回ってい
て、冷却部２５１が冷却過剰であると、流量可変バルブ
２２１の弁開度を所定量小さくして、冷却力を低下させ
る。

【００６８】流量可変バルブ２２１の弁開度が変われ
ば、第１の真空ポンプへの往復冷却水管２３１、２４１
内の冷却水流量が減少するが、冷却水ポンプ２１１によ
り送られる冷却水のうちの余剰分は、逆止弁２７１を通
過して、隣の第２の真空ポンプ側へ送られる。

【００６９】第２、第３、‥‥の真空ポンプに対して
も、上記のようにして冷却水量の制御が温度コントロー
ラ２８１により行なわれる。

【００７０】図４の実施形態は、チラー１台で複数の真
空ポンプの冷却制御ができ、規模の大きい製造現場等に
適用すると経済効果が高いものである。

【００７１】図４の実施形態においても、実際の制御
は、冷却水出入り口の温度センサ１７、１８や冷却水フ
ローメータ１９１、１９２、１９３からの情報を加味し
て総合判断による制御を行なったり、ヒータやチラー２
０の制御と連動させたりしてより高度の制御を行なうこ
とができる。

【００７２】また、１方向のみの流量を制御する流量可
変バルブ２２１、２２２、２２３と逆止弁２７１、２７
２、２７３に代えて、２方向に分岐させて総流量一定、
分岐路流量可変の流量可変バルブを使用してもよい。

【００７３】更に、図４の実施形態と類似した実施形態
として、１台の真空ポンプ中に設置した複数の冷却部に
対して、図４と同様の配管、配線を行なって、１台の真
空ポンプ中の複数か所の冷却部の冷却水流量をそれぞれ
独立に変えて、きめ細かく温度制御することができる。

【００７４】勿論、複数の冷却部を設置した真空ポンプ
を複数台まとめて、これらに冷却水管を接続して、１台
のチラーで冷却制御することもできる。

【００７５】

【発明の効果】この発明に係る真空ポンプ装置にあって
は、上述のように、真空ポンプ機能部の温度を温度セン
サにより検知して、検知した温度が設定範囲より高いと
きは冷却水流量を増減する流量可変バルブの弁開度を大
きくし、低いときは小さくするようにしたから、流量可
変バルブを弁全開から閉止まで連続的に変化することが
できて、真空ポンプ機能部の温度が適性値に維持され
る。

【００７６】しかも、従来のＯＮ／ＯＦＦ型のバルブを
使用した場合の、バルブＯＦＦの継続による冷却不足を
避けるための、（１）冷却水の冷し過ぎ、（２）冷し過
ぎた冷却水の冷却部へのほとんど常時の供給、の必要が
なく、冷却水を比較的高い温度で使用でき、また、冷却
部が適温に維持されている間は冷却水の供給を停止する
こともできて、冷却用エネルギーの節約になる。

【００７７】更に、従来のような、冷却部が過度に冷や
され、周辺の排気ガス流路の熱を不必要に奪って、その
分余分に排気ガス流路を加熱するという、加熱エネルギ
ーの浪費もなくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る真空ポンプ装置の真空ポンプの
縦断面図。

【図２】この発明に係る真空ポンプ装置の一実施形態を
示す説明図。

【図３】図２に示した真空ポンプ装置の冷却水流量制御
例を示すフローチャート。

【図４】この発明に係る真空ポンプ装置の他の実施形態
を示す説明図。

【図５】排気ガスの蒸気圧曲線図。

【符号の説明】

Ａターボ分子ポンプ機構部Ｂネジ溝ポンプ機構部Ｐ真空ポンプ１ポンプケース２ロータ３ガス吸気口４ロータ翼５ステータ翼６スペーサ７ネジステータ８ネジ溝９ガス排気口１０シーズヒータ１１ロータシャフト１２ボールベアリング１３駆動モータ１３ａモータ固定子１３ｂモータ回転子１４ステータコラム１５上部温度センサ１６下部温度センサ１７冷却水出口温度センサ１８冷却水入口温度センサ１９冷却水流量センサ（フローメータ）２０チラー２１冷却水ポンプ２２流量可変バルブ２３往路冷却水管２４帰路冷却水管２５上部冷却部２６下部冷却部２７逆止弁２８温度コントローラ２９冷却水本管１５１、１５２、１５３温度センサ１９１、１９２、１９３冷却水流量センサ（フローメ
ータ）２１１冷却水ポンプ２２１、２２２、２２３流量可変バルブ２３１、２３２、２３３往路冷却水管２４１、２４２、２４３復路冷却水管２５１、２５２、２５３冷却部２７１、２７２、２７３逆止弁２８１温度コントローラ

フロントページの続き (72)発明者三輪田透千葉県習志野市屋敷４丁目３番１号セイコー精機株式会社内Ｆターム(参考） 3H031 DA02 DA07 EA02 EA11 EA12 EA15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】真空ポンプ内で排気ガスの固体化または
液体化を防ぐために、排気ガスの流路を所定温度の設定
範囲にコントロールする加熱用のヒータと冷却用の水冷
管を有する真空ポンプ装置において、上記冷却水の流路に設置され、冷却水流量を増減する流
量可変バルブと、上記真空ポンプに設置され、真空ポンプの温度を検知す
る温度センサと、上記温度センサの温度信号を受けて、上記温度信号が設
定範囲より高いときは上記流量可変バルブの弁開度を大
きくし、設定範囲より低いときは弁開度を小さくする温
度コントローラとを具備したことを特徴とする真空ポン
プ装置。