JP2003328981A - ターボ分子ポンプシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 保護用軸受の損傷を少なくして、寿命を高め
ることのできるようなターボ分子ポンプシステムを提供
する。 【解決手段】 ターボ分子ポンプの運転後に、保護用軸
受２０を軸受ハウジング２１に収納し、軸受ハウジング
２１と蓋２２とによってヒータ２３を挟み、ターボ分子
ポンプが停止した状態で、一定時間保護用軸受２０をヒ
ータ２３で加熱することにより、保護用軸受２０の腐食
を軽減する．

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はターボ分子ポンプ
システムに関し、たとえば高真空を得るための真空ポン
プなどに用いられ、回転軸を磁気軸受するようなターボ
分子ポンプシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】図４は従来のターボ分子ポンプの構成を
示す図である。図４において、ターボ分子ポンプ１は、
ケース２内に回転軸３が設けられており、回転軸３の下
側に設けられたスラスト磁気軸受４と、回転軸３の上下
部に設けられたラジアル磁気軸受５，６とによって回転
軸３のスラスト方向およびラジアル方向の支持が非接触
で行なわれ、駆動用モータ７によって回転駆動される。

【０００３】また、回転軸３のラジアル方向位置がラジ
アル位置センサ８，９によって検出され、スラスト方向
位置がスラスト位置センサ１０によって検出される。さ
らに、ラジアル磁気軸受５，６の電源が遮断されたよう
な異常時に回転軸３を軸受する保護用軸受１１，１２が
回転軸３の上下に配置されている。

【０００４】このようなターボ分子ポンプ１は図示され
ないコントローラによって制御される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述の図４に示したタ
ーボ分子ポンプ１において、何らかの異常が生じたとき
には図示されないコントローラから磁気軸受４，５，６
に供給されている電流が強制的に遮断され、非接触によ
る磁気軸受の機能が、保護用軸受１１，１２による転が
り軸受に切換えられる（タッチダウン現象）。

【０００６】ところが、磁気軸受４，５，６は非接触で
あるため、機械的摩耗などを一切生じ得ないのに対し
て、保護用軸受１１，１２は機械的に摩耗が大きく、さ
らにターボ分子ポンプ１は真空中で使用されるために、
この保護用軸受１１，１２に使用される潤滑剤は制限さ
れる場合が多い。さらに、ターボ分子ポンプ１では、タ
ーボ分子ポンプ１のもつクリーン性能を阻害しないよう
に、その保護用軸受１１，１２は二硫化モリブデンなど
の固体潤滑など特殊な潤滑剤が使用される。

【０００７】しかし、腐食性ガスを排気する用途にこの
ターボ分子ポンプを使用した場合には、この腐食ガスに
よって保護用軸受が損傷する可能性もある。そのため、
磁気軸受スピンドルが一度もタッチダウン現象を起こし
ていないにもかかわらず、この腐食のために、１回のタ
ッチダウン現象時の途中で、その摩擦が過大となり、タ
ーボ分子ポンプ１自体にダメージを与える可能性があっ
た。

【０００８】この腐食ガスには、塩素を含む場合が多
い。ターボ分子ポンプの停止時にターボ分子ポンプ内に
はこの腐食性ガスが残存する。ターボ分子ポンプの運転
中にはターボ分子ポンプ内は排気口を通じて、図示され
ない前段ポンプで排気された状態にあると同時に、モー
タ７や磁気軸受４，５，６が駆動しており、それらから
発生する熱の伝導によって、各部材はわずか加熱された
状態であるために、各部材は結露することはない。

【０００９】しかし、ターボ分子ポンプの運転が停止し
た状態では、前段ポンプは停止しターボ分子ポンプ内部
の圧力が上昇すること、さらにモータ７や磁気軸受４，
５，６が停止するために、それらからの発生熱量が無く
なるために、ターボ分子ポンプ内の各部材は結露し、こ
れに残存している塩素ガスを含む腐食性ガスが溶けるこ
とで、各部材は腐食環境に置かれ、錆びが発生する可能
性がある。

【００１０】このような錆びが保護用軸受に発生した場
合には、保護用軸受内部の潤滑性能が大幅に低下し、タ
ッチダウン時に、保護用軸受が回転軸を支え回転した時
に、内部の摩擦トルクが過大となることで、安定して回
転軸を支持できない状態になりかねないといった問題が
あった。

【００１１】それゆえに、この発明の主たる目的は、保
護用軸受を腐食性ガスの影響を受け難くすることで、タ
ッチダウン時に安定して回転軸を支持できるターボ分子
ポンプシステムを提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明は、回転軸を磁
気的に非接触で支持する磁気軸受と、磁気軸受の電源遮
断時に回転体を支持する保護用軸受とを備えたターボ分
子ポンプにおいて、ターボ分子ポンプの駆動停止後に、
保護用軸受を加熱することを特徴とする。

【００１３】このように保護用軸受を加熱することによ
り、結露が生じるのを防止できる。また、加熱手段は保
護軸受まわりに配置したヒータであることを特徴とす
る。

【００１４】また、加熱はターボ分子ポンプに反応生成
物の堆積を防止するために装着したヒータであることを
特徴とする。

【００１５】また、加熱は磁気軸受に電流を流すこと
で、その結果得られる磁気軸受内にあるコイルの銅損を
利用することを特徴とする。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１はこの発明の一実施形態にお
けるターボ分子ポンプの保護用軸受２０の周辺を示した
断面図である。保護用軸受２０は図４に示した上部の保
護用軸受１１に対応しており、軸受ハウジング２１の内
周部に挿入され、蓋２２によって固定される。この軸受
ハウジング２１と蓋２２とに挟まれて結露を防止するた
めにリング状のヒータ２３が固定される。このヒータ２
３に電力を供給することで、軸受ハウジング２１を介し
て保護用軸受２０に対して熱の伝達が行われる。

【００１７】図２はこの発明の一実施形態におけるター
ボ分子ポンプシステムのブロック図である。図２に示す
ように、回転検出センサ２６２はケーブル２６６を介し
て、外部のコントローラ２５１の回転検出センサアンプ
２５４に接続され、ラジアル位置センサ８，９およびス
ラスト位置センサ１０のためのセンサコイル２６３はセ
ンサ回路２５５に接続される。モータ７はモータコント
ローラ２５８に接続されて回転制御され、電磁石２０
４，２０５，２０６による磁気軸受はパワーアンプ２５
７に接続され、磁気軸受制御回路２５６からパワーアン
プ２５７を介して与えられる制御信号によって制御され
る。

【００１８】温度検出センサ２６４は図１に示した軸受
ハウジング２１に取付けられて保護用軸受２０付近の温
度を監視する。この温度検出センサ２６２の温度検出信
号はヒータコントローラ２５９に与えられ、このヒータ
コントローラ２５９によりヒータ２３が制御される。な
お、予備実験によりヒータ２３への電力供給量と保護用
軸受２０付近の温度との関係を求め、このデータを基に
ヒータコントローラ２５９で決定した電力供給を行うよ
うにしてもよい。

【００１９】保護用軸受２０付近の温度は、保護用軸受
２０に使用されている材料の変成温度以下であることが
絶対条件で、１００℃以下であれば問題はなく、単に結
露を防止する意味で、ヒータ２３への電力供給をしない
状態と比較して、数度上昇させるようにしてもよい。

【００２０】図３はこの発明の一実施形態の動作を説明
するためのフローチャートである。図３に示すように、
ターボ分子ポンプの運転が停止した状態で、ヒータ２３
に電力供給を開始し、経過時間が設定した時間になった
かを絶えず判断することにより、予め設定した時間を継
続させ、保護用軸受への結露を防止する。

【００２１】図２では、保護用軸受の温度を上げるため
の専用のヒータ２３を設けたが、通常半導体製造設備に
使用されるターボ分子半ポンプには標準的に搭載され
る、ヒータによってターボ分子ポンプ全体を加熱する方
法であってもよい。この場合、保護用軸受とヒータとは
離れて位置するが、前述したように単に結露を防止する
ので、ヒータ２３への電力供給によって、保護用軸受温
度は数度上昇させればよく、この方法であってもよい。

【００２２】さらに、ターボ分子ポンプ内部の磁気軸受
に電流を流すことで、その結果得られる磁気軸受内にあ
るコイルの銅損によって磁気軸受を発熱させ、この熱伝
達によって保護用軸受温度を上げる方法であってもよ
い。

【００２３】今回開示された実施の形態はすべての点で
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求
の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味お
よび範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。

【００２４】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、ター
ボ分子ポンプの運転停止後に、保護用軸受の温度を強制
的に上げることで、保護用軸受への結露を防ぐことで、
錆びの発生が抑制され、長期にわたって保護用軸受の性
能を維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の具体的な構成例である．

【図２】 この発明の一実施形態におけるターボ分子ポ
ンプシステムのブロック図である。

【図３】 この発明の一実施形態の動作を説明するため
のフローチャートである。

【図４】 従来の磁気軸受スピンドルの構成を示す図で
ある。

【符号の説明】

１ ターボ分子ポンプ、２ ステータ、３ 回転軸、
４，５，６ 磁気軸受、７ モータ、８，９ ラジアル
位置センサ、１０ スラスト位置センサ、１１，１２、
２０ 保護用軸受、１３ 真空ケーシング、１４ 排気
口、１５ 動翼、１６ 静翼、２１ 軸受ハウジング、
２２ 蓋、２３ ヒータ、２０４，２０５，２０６ 電
磁石、２５０ 磁気軸受スピンドル、２５１ コントロ
ーラ、２５４ 回転検出センサアンプ、２５５ センサ
回路、２５６ 磁気軸受制御回路、２５７ パワーアン
プ、２５８ モータコントローラ、２５９ ヒータコン
トローラ、２６２ 回転検出センサ、２６３ センサコ
イル、２６４ ヒータ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸を磁気的に非接触で支持する磁気
   軸受と、前記磁気軸受の電源遮断時に前記回転体を支持
   する保護用軸受とを備えたターボ分子ポンプにおいて、 前記ターボ分子ポンプの駆動停止後に、前記保護用軸受
   を加熱する加熱手段を設けたことを特徴とする、ターボ
   分子ポンプシステム。
2. 【請求項２】 前記加熱手段は、前記保護軸受まわりに
   配置したヒータであることを特徴とする、請求項１に記
   載のターボ分子ポンプシステム。
3. 【請求項３】 前記加熱手段は、前記ターボ分子ポンプ
   に反応生成物の堆積を防止するために装着したヒータで
   あることを特徴とする、請求項１に記載のターボ分子ポ
   ンプシステム。
4. 【請求項４】 前記加熱手段は、前記磁気軸受に電流を
   流すことで、その結果得られる前記磁気軸受内にあるコ
   イルの銅損を利用することを特徴とする、請求項１に記
   載のターボ分子ポンプシステム。