JP2004068636A - 真空ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】運転中に回転体の亀裂や膨張を発見し、破壊に至る前にポンプを停止することの可能な真空ポンプを提供する。
【解決手段】受信コイル１５３と送信コイル１５４は、平面コイルであり、回転翼１０２ｄの外周面上に配設されている。また、検出線１５５ａ、１５５ｂは導線でできており、所定の応力が与えられたときに切断されるようになっている。ベース部１２９には、永久磁石１６３が取り付けられており、受信コイル１５３と対向可能な位置に配設されている。また、検出コイル１６５は、受信コイル１５３が永久磁石１６３と対向したときに、送信コイル１５４と対向可能になっている。計器１６６からは、検出コイル１６５の起電力の発生を意味する信号が、制御装置に送られるようになっている。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は真空ポンプに係わり、特に運転中に回転体の亀裂や膨張を発見し、破壊に至る前にポンプを停止することの可能な真空ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年のエレクトロニクスの発展に伴い、メモリや集積回路といった半導体の需要が急激に増大している。
これらの半導体は、極めて純度の高い半導体基板に不純物をドープして電気的性質を与えたり、エッチングにより半導体基板上に微細な回路を形成したりなどして製造される。
【０００３】
そして、これらの作業は空気中の塵等による影響を避けるため高真空状態のチャンバ内で行われる必要がある。このチャンバの排気には、一般に真空ポンプが用いられているが、特に残留ガスが少なく、保守が容易等の点から真空ポンプの中の１つであるターボ分子ポンプが多用されている。
【０００４】
また、半導体の製造工程では、さまざまなプロセスガスを半導体の基板に作用させる工程が数多くあり、ターボ分子ポンプはチャンバ内を真空にするのみならず、これらのプロセスガスをチャンバ内から排気するのにも使用される。このターボ分子ポンプの縦断面図を図５に示す。
【０００５】
図５において、ターボ分子ポンプ１００は、円筒状の外筒１２７の上端に吸気口１０１が形成されている。外筒１２７の内方には、ガスを吸引排気するためのタービンブレードによる複数の回転翼１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・を周部に放射状かつ多段に形成した回転体１０３を備える。
【０００６】
この回転体１０３の中心にはロータ軸１１３が取り付けられており、このロータ軸１１３は、例えば、いわゆる５軸制御の磁気軸受により空中に浮上支持かつ位置制御されている。
【０００７】
上側径方向電磁石１０４は、４個の電磁石がＸ軸とＹ軸とに対をなして配置されている。この上側径方向電磁石１０４に近接かつ対応されて４個の電磁石からなる上側径方向センサ１０７が備えられている。この上側径方向センサ１０７は回転体１０３の径方向変位を検出し、図示せぬ制御装置に送るように構成されている。
【０００８】
制御装置においては、上側径方向センサ１０７が検出した変位信号に基づき、ＰＩＤ調節機能を有する補償回路を介して上側径方向電磁石１０４の励磁を制御し、ロータ軸１１３の上側の径方向位置を調整する。
ロータ軸１１３は、高透磁率材（鉄など）などにより形成され、上側径方向電磁石１０４の磁力により吸引されるようになっている。かかる調整は、Ｘ軸方向とＹ軸方向とにそれぞれ独立して行われる。
【０００９】
また、下側径方向電磁石１０５及び下側径方向センサ１０８が、上側径方向電磁石１０４及び上側径方向センサ１０７と同様に配置され、ロータ軸１１３の下側の径方向位置を上側の径方向位置と同様に調整している。
【００１０】
さらに、軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂが、ロータ軸１１３の下部に備えた円板状の金属ディスク１１１を上下に挟んで配置されている。金属ディスク１１１は、鉄などの高透磁率材で構成されている。ロータ軸１１３の軸方向変位を検出するために軸方向センサ１０９が備えられ、その軸方向変位信号が制御装置に送られるように構成されている。
【００１１】
そして、軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂは、この軸方向変位信号に基づき制御装置のＰＩＤ調節機能を有する補償回路を介して励磁制御されるようになっている。軸方向電磁石１０６Ａは、磁力により金属ディスク１１１を上方に吸引し、軸方向電磁石１０６Ｂは、金属ディスク１１１を下方に吸引する。
このように、制御装置は、この軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂが金属ディスク１１１に及ぼす磁力を適当に調節し、ロータ軸１１３を軸方向に磁気浮上させ、空間に非接触で保持するようになっている。
【００１２】
モータ１２１は、ロータ軸１１３を取り囲むように周状に配置された複数の磁極を備えている。各磁極は、ロータ軸１１３との間に作用する電磁力を介してロータ軸１１３を回転駆動するように、制御装置によって制御されている。
また、モータ１２１には図示しない回転数センサが組み込まれており、この回転数センサの検出信号によりロータ軸１１３の回転数が検出されるようになっている。
【００１３】
さらに、例えば下側径方向センサ１０８近傍に、図示しない位相センサが取り付けてあり、ロータ軸１１３の回転の位相を検出するようになっている。制御装置では、この位相センサと回転数センサの検出信号を共に用いて磁極の位置を検出するようになっている。
【００１４】
回転翼１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・とわずかの空隙を隔てて複数枚の固定翼１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ・・・が配設されている。回転翼１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・は、それぞれ排気ガスの分子を衝突により下方向に移送するため、ロータ軸１１３の軸線に垂直な平面から所定の角度だけ傾斜して形成されている。
【００１５】
また、固定翼１２３も、同様にロータ軸１１３の軸線に垂直な平面から所定の角度だけ傾斜して形成され、かつ外筒１２７の内方に向けて回転翼１０２の段と互い違いに配設されている。
そして、固定翼１２３の一端は、複数の段積みされた固定翼スペーサ１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃ・・・の間に嵌挿された状態で支持されている。
【００１６】
固定翼スペーサ１２５はリング状の部材であり、例えばアルミニウム、鉄、ステンレス、銅などの金属、又はこれらの金属を成分として含む合金などの金属によって構成されている。
固定翼スペーサ１２５の外周には、わずかの空隙を隔てて外筒１２７が固定されている。外筒１２７の底部にはベース部１２９が配設され、固定翼スペーサ１２５の下部とベース部１２９の間にはネジ付きスペーサ１３１が配設されている。そして、ベース部１２９中のネジ付きスペーサ１３１の下部には排気口１３３が形成され、外部に連通されている。
【００１７】
ネジ付きスペーサ１３１は、アルミニウム、銅、ステンレス、鉄、又はこれらの金属を成分とする合金などの金属によって構成された円筒状の部材であり、その内周面に螺旋状のネジ溝１３１ａが複数条刻設されている。
ネジ溝１３１ａの螺旋の方向は、回転体１０３の回転方向に排気ガスの分子が移動したときに、この分子が排気口１３３の方へ移送される方向である。
【００１８】
回転体１０３の回転翼１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・に続く最下部には回転翼１０２ｄが垂下されている。この回転翼１０２ｄの外周面は、円筒状で、かつネジ付きスペーサ１３１の内周面に向かって張り出されており、このネジ付きスペーサ１３１の内周面と所定の隙間を隔てて近接されている。
【００１９】
ベース部１２９は、ターボ分子ポンプ１００の基底部を構成する円盤状の部材であり、一般には鉄、アルミニウム、ステンレスなどの金属によって構成されている。また、ベース部１２９はターボ分子ポンプ１００を物理的に保持すると共に、熱の伝導路の機能も兼ね備えているので、鉄、アルミニウムや銅などの剛性があり、熱伝導率も高い金属が使用されるのが望ましい。
【００２０】
かかる構成において、ロータ軸１１３がモータ１２１により駆動されて回転翼１０２と共に回転すると、回転翼１０２と固定翼１２３の作用により、吸気口１０１を通じてチャンバからの排気ガスが吸気される。
【００２１】
吸気口１０１から吸気された排気ガスは、回転翼１０２と固定翼１２３の間を通り、ベース部１２９へ移送される。このとき、排気ガスが回転翼１０２に接触する際に生ずる摩擦熱や、モータ１２１で発生した熱の伝導などにより、回転翼１０２の温度は上昇するが、この熱は、輻射又は排気ガスの気体分子などによる伝導により固定翼１２３側に伝達される。
【００２２】
固定翼スペーサ１２５は、外周部で互いに接合しており、固定翼１２３が回転翼１０２から受け取った熱や排気ガスが固定翼１２３に接触する際に生ずる摩擦熱などを外部へと伝達する。
ベース部１２９に移送されてきた排気ガスは、ネジ付きスペーサ１３１のネジ溝１３１ａに案内されつつ排気口１３３へと送られる。
【００２３】
なお、上記では、ネジ付きスペーサ１３１は回転翼１０２ｄの外周に配設し、ネジ付きスペーサ１３１の内周面にネジ溝１３１ａが刻設されているとして説明した。しかしながら、これとは逆に回転翼１０２ｄの外周面にネジ溝が刻設され、その周囲に円筒状の内周面を有するスペーサが配置される場合もある。
【００２４】
また、吸気口１０１から吸引されたガスがモータ１２１、下側径方向電磁石１０５、下側径方向センサ１０８、上側径方向電磁石１０４、上側径方向センサ１０７などで構成される電装部側に侵入することのないよう、電装部は周囲をステータコラム１２２で覆われ、この電装部内はパージガスにて所定圧に保たれている。
【００２５】
このため、ベース部１２９には図示しない配管が配設され、この配管を通じてパージガスが導入される。導入されたパージガスは、保護ベアリング１２０とロータ軸１１３間、モータ１２１のロータとステータ間、ステータコラム１２２と回転翼１０２間の隙間を通じて排気口１３３へ送出される。
【００２６】
ここに、ターボ分子ポンプ１００は、個々に調整された固有のパラメータ（例えば、機種の特定、機種に対応する諸特性）に基づいた制御を要する。この制御パラメータを格納するために、上記ターボ分子ポンプ１００は、その本体内に電子回路部１４１を備えている。電子回路部１４１は、ＥＥＰ−ＲＯＭ等の半導体メモリ及びそのアクセスのための半導体素子等の電子部品、その実装用の基板１４３等から構成される。
【００２７】
この電子回路部１４１は、ターボ分子ポンプ１００の下部を構成するベース部１２９の中央付近の図示しない回転数センサの下部に収容され、気密性の底蓋１４５によって閉じられている。
【００２８】
ところで、プロセスガスは、反応性を高めるため高温の状態でチャンバに導入されることがある。そして、これらのプロセスガスは、排気される際に冷却されてある温度になると固体となり排気系に生成物を析出する場合がある。
そして、この種のプロセスガスがターボ分子ポンプ１００内で低温となって固体状となり、ターボ分子ポンプ１００内部に付着して堆積する。
【００２９】
例えば、Ａｌエッチング装置にプロセスガスとしてＳｉＣｌ_４が使用された場合、低真空（７６０［ｔｏｒｒ］〜１０^−２［ｔｏｒｒ］）かつ、低温（約２０［℃］）のとき、固体生成物（例えばＡｌＣｌ_３）が析出し、ターボ分子ポンプ１００内部に付着堆積することが蒸気圧曲線からわかる。
ターボ分子ポンプ１００内部にプロセスガスの析出物が堆積すると、この堆積物がポンプ流路を狭め、ターボ分子ポンプ１００の性能を低下させる原因となる。
【００３０】
ここに、前述した生成物は排気口付近の温度が低い部分、特に回転翼１０２及びネジ付きスペーサ１３１付近で凝固、付着しやすい状況にあった。この問題を解決するために、従来はベース部１２９等の外周に図示しないヒータや環状の水冷管１４９を巻着させ、かつ例えばベース部１２９に図示しない温度センサ（例えばサーミスタ）を埋め込み、この温度センサの信号に基づきベース部１２９の温度を一定の高い温度（設定温度）に保つようにヒータの加熱や水冷管１４９による冷却の制御（以下ＴＭＳという。ＴＭＳ；Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　Ｓｙｓｔｅｍ）が行われている。
【００３１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、回転体１０３は、モータ１２１により３０，０００〜５０，０００ｒｐｍで回転されている。このため、実際のターボ分子ポンプ１００の運転では、繰り返される腐食雰囲気の暴露や高速運転に伴う応力によって、回転体１０３には亀裂の発生するおそれがあった。
【００３２】
この亀裂は、時間の経過と必ずしも関係なく、前述の運転環境の中で徐々に進行し、やがて一瞬のうちに破壊に移行する。そして、一旦破壊すれば、ポンプのみならず他のシステムへ被害が波及するので復旧に要する時間は計り知れない。破壊されたシステムは修理が不可能となり、復旧費用は新設の場合と同等となり重大な問題となった。
【００３３】
かかる回転体１０３の遠心力等による破壊の検査として、従来は蛍光探傷検査や非破壊検査等が行われている。しかしながら、従来の検査技術では検査にあたり、ターボ分子ポンプ１００の停止・分解が必要項目であり、また、ターボ分子ポンプ１００を運転中に破壊の検査を行うことができなかった。
【００３４】
本発明はこのような従来の課題に鑑みてなされたもので、運転中に回転体の亀裂や膨張を発見し、破壊に至る前にポンプを停止することの可能な真空ポンプを提供することを目的とする。
【００３５】
【課題を解決するための手段】
このため本発明は、回転体と、該回転体を回転駆動するモータと、前記回転体の外周面に沿って密着されつつ前記回転体の外周面を取り囲むように配線された検出線と、該検出線の切断を検出する切断検出手段と、該切断検出手段で検出された結果に基づいて前記回転体の亀裂及び／又は膨張を判断する判断手段とを備えて構成した。
【００３６】
真空ポンプの運転中に、回転体の外周面を取り囲むように配線された検出線の切断を検出して、回転体の亀裂や膨張を判断する。
このことにより、ターボ分子ポンプが破壊に至る前に破壊の予兆である亀裂や膨張を発見できる。
【００３７】
また、本発明は、前記切断検出手段は、前記回転体に配設され、かつ前記検出線に接続された受信コイルと、前記回転体に配設され、かつ前記受信コイルと前記検出線を介して電気的に接続された送信コイルと、前記受信コイルと対向する位置に配置された磁石と、前記受信コイルが前記磁石と対向したときに前記送信コイルと対向する位置に配置された検出コイルと、該検出コイルに発生した起電力を検知する検知手段とを備えて構成した。
【００３８】
正常運転中、受信コイルは、回転体の回転に伴って磁石が形成する磁束を通過する。そして、受信コイルには起電力が発生され、この起電力により送信コイルが励磁される。励磁された送信コイルは、その周囲に磁束を形成し、検出コイルに起電力を生じさせる。そして、検出コイルに発生した起電力が、検知手段により検知される。
回転体に亀裂や膨張が発生すると、検出線が切断されるため、回転体の回転によっても、受信コイルには起電力が発生しなくなる。そして、送信コイルも励磁されなくなり、検出コイルにも起電力が発生しなくなる。従って、検知手段では、起電力が検知されなくなる。
このことにより、検出手段における起電力の検知の有無により、回転体の亀裂や膨張を判断することができる。
なお、磁石は、永久磁石でも、電磁石でも良い。
【００３９】
さらに、本発明は、前記切断検出手段は、前記回転体に配設され、かつ前記検出線に接続された送受信コイルと、該送受信コイルと対向する位置に配設された磁石と、前記回転体に配設され、かつ前記送受信コイルと前記検出線を介して電気的に接続され、前記回転体の回転に伴い前記送受信コイルと前記磁石との誘導起電力により充電され、前記送受信コイルに所定時間だけ電荷を供給可能な充電器と、前記送受信コイルが前記磁石と対向してから前記所定時間以内に前記送受信コイルと対向する位置に配設された検出コイルと、該検出コイルに発生した起電力を検知する検知手段とを備えて構成した。
【００４０】
正常運転中、送受信コイルが回転体の回転により磁石と対向すると、送受信コイルには起電力が発生され、充電器に電荷が蓄えられる。その後、回転体が回転して、送受信コイルが検出コイルに近づくと、充電器に蓄えられた電荷により、送受信コイルは励磁される。そして、送受信コイルは、電流が流れている間だけその周囲に磁束を形成し、検出コイルに起電力を生じさせる。
回転体の亀裂や膨張により、検出線が切断されると、充電器には電荷が蓄えられなくなる。従って、送受信コイルが検出コイルと対向する位置に近づいても、検出線には電流が発生しなくなり、検出コイルにも起電力が発生しなくなる。
このことにより、安価で、かつ容易な方法を選択して、回転体の亀裂や膨張を検出することができる。
なお、所定時間とは、例えば、回転体が少なくとも半回転する期間である。
【００４１】
さらに、本発明は、前記切断検出手段は、前記回転体に配設され、かつ前記検出線に接続された送受信コイルと、該送受信コイルと対向する位置に配設された磁石と、該磁石と同じ位置に配設された検出コイルと、該検出コイルに発生した起電力を検知する検知手段とを備えて構成した。
【００４２】
磁石と検出コイルとが同じ位置に配設されていると、磁石の磁束により送受信コイルに発生した起電力で、電流が送受信コイルを備えた閉ループ回路を流れる。このことにより、その場で検出コイルは励磁され、起電力が検知される。
従って、充電器がなくとも、回転体の亀裂や膨張を検出することができる。
【００４３】
さらに、本発明は、前記切断検出手段は、前記回転体に配設され、かつ前記検出線に接続されたコイルと、該コイルと対向する位置に配設された電磁石と、該電磁石に発生した起電力を検知する検知手段とを備えて構成した。
【００４４】
正常運転中、回転体の回転に伴い、電磁石の形成する磁束をコイルが通過すると、コイルと電磁石との間の相互インダクタンスを変化させ、電磁石に生じる起電力を変化させる。そして、この電磁石に生じる起電力の変化の有無を検知手段で検知する。
このことにより、回転体の亀裂や膨張の判断を行うことができる。
【００４５】
さらに、本発明は、前記判断手段で判断された結果に基づいて運転を停止させる停止手段を備えて構成した。
【００４６】
判断手段で、回転体に亀裂や膨張が発生したと判断されたとき、ポンプはその運転を停止する。
このことにより、回転体が破壊に至る前にポンプを停止することが可能であり、被害を最小限に抑えることができる。
【００４７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１実施形態について説明する。
本発明の第１実施形態であるターボ分子ポンプのベース部付近の部分拡大図を図１に、また、検出器、計測器等の回路構成図を図２に示す。なお、図５と同一要素のものについては同一符号を付して説明は省略する。
【００４８】
図１において、受信コイル１５３は、ロータ軸１１３の径方向を軸として巻回された平面コイルであり、回転翼１０２ｄの外周面上に配設されている。
また、この受信コイル１５３に対し、回転翼１０２ｄの外周面上で、同じ軸方向位置の回転対称位置（図中裏側）には、図２に示す送信コイル１５４が配設されている。この送信コイル１５４は、受信コイル１５３と同様な平面コイルとなっている。
【００４９】
そして、受信コイル１５３の巻線の中心１５３ａには、検出線１５５ａが接続されている。この検出線１５５ａは、受信コイル１５３の中心１５３ａから図中下方に垂下された後、右方向に回転翼１０２ｄの外周面に沿って、この外周面に密着されつつ配線されている。
【００５０】
一方、受信コイル１５３の巻線の最外周線１５３ｂは、図中下方に垂下された後、左方に向けて屈曲され、検出線１５５ｂとして、回転翼１０２ｄの外周面に沿って密着されつつ、配線されている。
【００５１】
これらの検出線１５５ａ、１５５ｂは、図中裏側の送信コイル１５４に向かって配線されており、それぞれ送信コイル１５４の巻線の中心やその最外周線と結ばれている。
【００５２】
さらに、検出線１５５ａ、１５５ｂは導線でできており、所定の応力（以下、しきい値応力という。）が与えられたときに切断されるようになっている。そのため、検出線１５５ａ、１５５ｂに用いる導線は、かかる切断が可能なような強度、粘度、断面積等を有している。
【００５３】
このように、受信コイル１５３、検出線１５５ａ、送信コイル１５４及び検出線１５５ｂは、回転翼１０２ｄの外周面上で図２に示すような閉ループ回路により、検出器１５１を形成している。
【００５４】
また、ベース部１２９には、永久磁石１６３が取り付けられている。この永久磁石１６３は、受信コイル１５３と対向可能な位置に配設されている。
さらに、ベース部１２９には、図２に示す計測器１６４が配設されている。この計測器１６４は、検出コイル１６５と、この検出コイル１６５に発生する起電力等を検出可能なように接続された計器１６６とを備えている。
【００５５】
この検出コイル１６５は、ベース部１２９において、永久磁石１６３に対してロータ軸１１３の回転対称位置側（図中裏側）に配設され、受信コイル１５３が永久磁石１６３と対向したときに、送信コイル１５４と対向可能になっている。
【００５６】
また、計器１６６からは、検出コイル１６５の起電力の発生を意味する信号（以下、通電信号という。）が、図示しない制御装置に送られるようになっており、制御装置は、この通電信号に基づいて、回転翼１０２ｄの亀裂や膨張の状態を判断するようになっている。
【００５７】
かかる構成において、ターボ分子ポンプ１００の正常運転中、制御装置においては、回転翼１０２ｄに亀裂や膨張が発生していないものとして判断される。
すなわち、受信コイル１５３は、ロータ軸１１３の回転に伴い、永久磁石１６３が形成する磁束を通過するため、受信コイル１５３には、起電力が発生する。そして、この起電力により、検出器１５１を構成する閉ループ回路には電流が発生し、送信コイル１５４を励磁する。
【００５８】
また、励磁された送信コイル１５４は、その周囲に磁束を形成し、この磁束により、計測器１６４の検出コイル１６５に起電力を生じさせる。そして、検出コイル１６５に発生した起電力は、計器１６６により検出される。この起電力は、ロータ軸１１３の回転により、受信コイル１５３が永久磁石１６３の形成する磁束を通過する毎に発生し、計器１６６により検出される。
【００５９】
なお、上述の通り、受信コイル１５３と送信コイル１５４とは、互いに回転翼１０２ｄ上の同じ軸方向位置で回転対称位置に配設されているため、送信コイル１５４が永久磁石１６３の形成する磁束を通過するときにも、受信コイル１５３が励磁され、検出コイル１６５に起電力が発生する。
【００６０】
従って、計器１６６からは、ロータ軸１１３の回転周期のほぼ半分に等しい周期で、通電信号が制御装置に送られる。制御装置は、周期的な通電信号を受信しているとき、回転翼１０２ｄに亀裂や膨張が発生していないものとして判断する。
【００６１】
一方、このような運転中に、回転翼１０２ｄに亀裂や膨張が発生すると、以下のようになる。
例えば、回転翼１０２ｄに亀裂が発生すると、その亀裂により回転翼１０２ｄの外周の長さが、わずかながら大きくなる。そのため、回転翼１０２ｄの外周面上に密着されている検出線１５５ａ、１５５ｂには、回転翼１０２ｄの亀裂による応力が発生する。そして、この亀裂が進行し、回転翼１０２ｄの外周長がさらに長くなって、検出線１５５ａ、１５５ｂに加わる応力がしきい値応力を超えると、検出線１５５ａ、１５５ｂは切断される。
【００６２】
また、回転翼１０２ｄに膨張が生じた場合も同様で、この膨張によって、回転翼１０２ｄの外周長が長くなると、検出線１５５ａ、１５５ｂには応力が発生する。そして、回転翼１０２ｄの膨張がさらに進行すると、検出線１５５ａ、１５５ｂに発生する応力がしきい値応力を超えて、検出線１５５ａ、１５５ｂが切断される。
【００６３】
このように、検出線１５５ａ、１５５ｂが切断されると、検出器１５１の構成していた閉ループ回路が切断されるため、ロータ軸１１３の回転により受信コイル１５３に発生した起電力は、送信コイル１５４に伝わらなくなる。
【００６４】
そのため、計測器１６４の検出コイル１６５にも起電力が発生しなくなり、計器１６６では、起電力が検出されなくなる。よって、計器１６６からは、通電信号が制御装置へ送られなくなる。
【００６５】
そして、制御装置は、予め決められた周期を超えて通電信号が受信されないとき、回転翼１０２ｄに亀裂や膨張が発生したものとして判断し、ターボ分子ポンプ１００を停止する。
【００６６】
以上により、破壊に至る前にターボ分子ポンプ１００を停止することができ、破壊部品である回転翼１０２ｄ等の修理のみによりシステムを復旧することができる。
また、ターボ分子ポンプ１００の運転中においても、その運転を停止することなく、回転体１０３の亀裂や膨張を発見することが可能である。
【００６７】
なお、本実施形態では、図１に示す受信コイル１５３から垂下された検出線１５５ａと１５５ｂとの距離であるスパンａが、できるだけ短くなるように形成されることが望ましい。
スパンａを短くして、回転翼１０２ｄの外周面をほぼ一周に渡り取り囲めば、例えば、受信コイル１５３や送信コイル１５４の配置場所の付近でも、回転翼１０２ｄの亀裂や膨張を検出することができるからである。
【００６８】
また、本実施形態では、検出線１５５ａ、１５５ｂは、受信コイル１５３と送信コイル１５４との間を直接かつ短絡的に接続するものとして説明したが、回転翼１０２ｄの外周面上を複数周回取り囲んだ上で、受信コイル１５３と送信コイル１５４との間を接続しても良い。
このことにより、回転翼１０２ｄの外周面上の全ての範囲で、回転翼１０２ｄの亀裂や膨張の状態を判断することができる。
【００６９】
さらに、本実施形態では、検出器１５１は、回転翼１０２ｄの外周面上に配設されるものとして説明してきたが、回転翼１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・の取り付けられた基部周囲に配設されても良い。
この場合、永久磁石１６３及び計測器１６４は、例えば、固定翼スペーサ１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃ・・・等に配設すれば良い。
【００７０】
また、本実施形態では、受信コイル１５３と送信コイル１５４とが、回転翼１０２ｄの外周面上で、同じ軸方向位置の回転対称位置に配設されるものとして説明してきたが、これに限られず、送信コイル１５４は、受信コイル１５３に対して、回転翼１０２ｄの外周面上で、異なる軸方向位置に配設されても良いし、任意の回転方向の角度を有して配置されても良い。
【００７１】
この場合、送信コイル１５４の配置に応じて、検出コイル１６５の配置を変える必要がある。
また、送信コイル１５４と永久磁石１６３とが対向しなくなるため、通電信号は、ロータ軸１１３の回転周期に等しい周期で、計器１６６から制御装置に送られるようになる。
【００７２】
さらに、本実施形態では、検出器１５１は、平面コイルとして、受信コイル１５３と送信コイル１５４の２つのみを備えるとして説明してきたが、３つ以上の平面コイルを備えても良い。永久磁石１６３と計測器１６４についても同様で、これらを１組だけ備えるとして説明したが、２組以上の永久磁石１６３や計測器１６４を備えても良い。
これにより、より短い周期で回転翼１０２ｄの亀裂や膨張の状態が判断できる。
【００７３】
また、本実施形態では、検出線１５５ａ、１５５ｂは、回転翼１０２ｄの外周面に沿って密着されつつ、配線されるとして説明してきたが、回転翼１０２ｄの外周面上に蒸着し生成しても良い。また、この蒸着は、回転翼１０２ｄの外周面上に溝を形成し、その溝内に行っても良い。
従って、ターボ分子ポンプ１００の製造過程において、容易な方法を選択して、検出線１５５ａ、１５５ｂを形成することが可能である。
【００７４】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
第１実施形態である検出器１５１は、受信コイル１５３と送信コイル１５４とを備えていたため、少なくとも２つの平面コイルを必要としていたが、第２実施形態である検出器は、平面コイルを１つのみとして構成するものである。
【００７５】
本発明の第２実施形態である検出器、計測器等の回路構成図を図３に示す。なお、図２と同一要素のものについては同一符号を付して説明は省略する。
図３に示す送受信コイル２５３は、受信コイル１５３や送信コイル１５４と同様な平面コイルであり、回転翼１０２ｄの外周面上に配設されている。
【００７６】
この送受信コイル２５３の巻線の（例えば）中心には、第１実施形態と同様に、検出線２５５が接続されている。この検出線２５５は、回転翼１０２ｄの外周面に沿って密着されつつ、回転翼１０２ｄの外周面を取り囲むように配線され、再び送受信コイル２５３の巻線の（例えば）最外周線に至るようになっている。
【００７７】
また、検出線２５５には、充電器２５６が接続されている。そして、この充電器２５６は、所定電荷量を蓄えることのできるコンデンサ等により構成される。なお、この所定電荷量とは、ロータ軸１１３がおよそ半回転する期間中だけ、検出器２５１に電流を供給し続けることができるような電荷量をいう。
【００７８】
一方、永久磁石１６３は、第１実施形態と同様に、ベース部１２９において、送受信コイル２５３と対向可能な位置に配設されている。
そして、検出コイル１６５は、ベース部１２９において、永久磁石１６３に対してロータ軸１１３の回転対称位置側に配設され、送受信コイル２５３が永久磁石１６３と対向してから、ロータ軸１１３が半回転したときに、送受信コイル２５３と対向可能な位置に配設されている。
【００７９】
かかる構成において、検出器２５１を用いた場合の回転翼１０２ｄの亀裂や膨張の判断方法は、第１実施形態と同様である。
すなわち、ターボ分子ポンプ１００の正常運転中、送受信コイル２５３は、ロータ軸１１３の回転に伴い、永久磁石１６３の形成する磁束を通過するため、送受信コイル２５３には、起電力が発生する。そして、この起電力により、検出器２５１を構成する閉ループ回路には、電流が発生し、充電器２５６には電荷が蓄えられる。
【００８０】
その後、ロータ軸１１３が回転して、送受信コイル２５３が検出コイル１６５と対向する位置に近づくと、送受信コイル２５３は、永久磁石１６３の磁束の影響を受けなくなるため、検出器２５１内には、永久磁石１６３に伴う起電力が発生しなくなる。
【００８１】
しなしながら、このとき、充電器２５６に蓄えられた電荷が検出線２５５に流れ出るため、検出器２５１内には電流が発生し、送受信コイル２５３は励磁される。
そして、送受信コイル２５３は、電流が流れている間だけその周囲に磁束を形成し、この磁束により、検出コイル１６５に起電力を生じさせる。検出コイル１６５に発生された起電力は、計器１６６により検出され、計器１６６からは通電信号が出力される。
【００８２】
この通電信号は、第１実施形態と同様に、ロータ軸１１３の回転周期にほぼ等しい周期で出力され、この周期的な通電信号を受けた制御装置は、回転翼１０２ｄに亀裂や膨張が発生していないものとして判断する。
【００８３】
一方、回転翼１０２ｄに亀裂や膨張が発生すると、第１実施形態と同様に、検出線２５５が切断される。
これにより、検出器２５１の構成していた閉ループ回路が途切れるため、ロータ軸１１３の回転により、充電器２５６には電荷が蓄えられなくなる。
【００８４】
従って、送受信コイル２５３が検出コイル１６５と対向する位置に近づいても、検出器２５１内には、電流が発生しなくなり、結果的に送受信コイル２５３は励磁されなくなる。
【００８５】
そして、検出コイル１６５にも起電力が発生しなくなるため、計器１６６でも、起電力が検出されなくなる。よって、計器１６６からは、通電信号が制御装置へ送信されなくなり、第１実施形態と同様に、制御装置は、回転翼１０２ｄに亀裂や膨張が発生したものとして判断して、ターボ分子ポンプ１００を停止する。
【００８６】
以上により、検出器２５１に用いる平面コイルを１つのみで構成しても、検出器１５１と同様に、ターボ分子ポンプ１００の運転中に回転体１０３の亀裂や膨張を発見し、破壊に至る前にターボ分子ポンプ１００を停止することが可能である。
よって、ターボ分子ポンプ１００の製造過程において、安価で、かつ容易な方法を選択して、検出器を製造することが可能である。
【００８７】
なお、本実施形態では、計測器１６４の検出コイル１６５は、送受信コイル２５３が永久磁石１６３と対向してから、ロータ軸１１３が半回転したときに、送受信コイル２５３と対向可能な位置に配設されているものとして説明したが、これに限られない。
すなわち、検出コイル１６５は、送受信コイル２５３が永久磁石１６３と対向してから、例えば、ロータ軸１１３が４分の１回転、３分の１回転したときに、送受信コイル２５３と対向可能な位置に配設されても良い。
【００８８】
また、本実施形態では、検出器２５１は、充電器２５６を備えて構成したが、永久磁石１６３と検出コイル１６５とが同じ場所に配設されている場合には、充電器２５６を備えずに、送受信コイル２５３と検出線２５５のみで構成しても良い。
この場合、永久磁石１６３の磁束により送受信コイル２５３に発生した起電力は、その場で検出コイル１６５を励磁し、計器１６６で起電力が検出される。
【００８９】
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
第１実施形態及び第２実施形態は、永久磁石１６３と計測器１６４とを備えて構成されるものであったが、第３実施形態は、これらを一体化して構成するものである。
本発明の第３実施形態である検出器、計測器等の回路構成図を図４に示す。なお、図２と同一要素のものについては同一符号を付して説明は省略する。
【００９０】
図４において、計測器３６４は、電磁石３６５と、この電磁石３６５に電力を供給する電池３６７と、電磁石３６５に発生する起電力等を検出可能なように接続された計器１６６とを備えている。
この電磁石３６５及び電池３６７は、永久磁石１６３の役割を果たすとともに、検出コイル１６５の役割も担っている。
なお、検出器３５１は、検出器１５１と同様に、２つのコイル３５３、３５４と検出線１５５ａ、１５５ｂとから構成されている。
【００９１】
かかる構成において、回転翼１０２ｄの亀裂や膨張の判断方法は、第１実施形態と同様である。
すなわち、ロータ軸１１３の回転に伴い、電磁石３６５の形成する磁束をコイル３５３、３５４が通過したとき、検出器３５１が閉ループ回路を維持していれば、コイル３５３、３５４と電磁石３６５との間の相互インダクタンスを変化させ、電磁石３６５に生じる起電力を変化させる。
従って、電磁石３６５に生じる起電力の変化の有無を計器１６６で検知することで、回転翼１０２ｄの亀裂や膨張の判断を行うことができる。
【００９２】
以上により、電磁石３６５を用いても、ターボ分子ポンプ１００の運転中に回転体１０３の亀裂や膨張を発見し、破壊に至る前にターボ分子ポンプ１００を停止することが可能である。
また、ターボ分子ポンプ１００の製造過程において、安価で、かつ容易な方法を選択して、検出器等を製造することが可能である。
【００９３】
なお、本実施形態は、コイルを２つ（コイル３５３、３５４）備えるとして説明したが、コイルは１つでも良い。
さらに、本実施形態は、電磁石３６５を備えるとして説明したが、これに限られず、代わりに高周波の発信コイル等を用いても良い。
【００９４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、回転体に配線された検出線と、この検出線の切断を検出する切断検出手段とを備えて構成したので、運転中であっても回転体の亀裂や膨張を検出可能である。このことにより、ターボ分子ポンプが破壊に至る前に破壊の予兆である亀裂や膨張を発見でき、ポンプを停止することが可能である。そして、被害を最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態であるターボ分子ポンプのベース部付近の部分拡大図
【図２】本発明の第１実施形態である検出器、計測器等の回路構成図
【図３】本発明の第２実施形態である検出器、計測器等の回路構成図
【図４】本発明の第３実施形態である検出器、計測器等の回路構成図
【図５】従来のターボ分子ポンプの縦断面図
【符号の説明】
１００　ターボ分子ポンプ
１０２　回転翼
１０３　回転体
１０４　上側径方向電磁石
１０５　下側径方向電磁石
１０６Ａ、１０６Ｂ　軸方向電磁石
１０７　上側径方向センサ
１０８　下側径方向センサ
１０９　軸方向センサ
１１３　ロータ軸
１２１　モータ
１２９　ベース部
１５１、２５１、３５１　検出器
１５３　受信コイル
１５４　送信コイル
１５５ａ、１５５ｂ、２５５　検出線
１６３　永久磁石
１６４、３６４　計測器
１６５　検出コイル
１６６　計器
２５３　送受信コイル
２５６　充電器
３５３　コイル
３６５　電磁石

Claims (6)

1. 回転体と、
   該回転体を回転駆動するモータと、
   前記回転体の外周面に沿って密着されつつ前記回転体の外周面を取り囲むように配線された検出線と、
   該検出線の切断を検出する切断検出手段と、
   該切断検出手段で検出された結果に基づいて前記回転体の亀裂及び／又は膨張を判断する判断手段とを備えたことを特徴とする真空ポンプ。
2. 前記切断検出手段は、
   前記回転体に配設され、かつ前記検出線に接続された受信コイルと、
   前記回転体に配設され、かつ前記受信コイルと前記検出線を介して電気的に接続された送信コイルと、
   前記受信コイルと対向する位置に配置された磁石と、
   前記受信コイルが前記磁石と対向したときに前記送信コイルと対向する位置に配置された検出コイルと、
   該検出コイルに発生した起電力を検知する検知手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載の真空ポンプ。
3. 前記切断検出手段は、
   前記回転体に配設され、かつ前記検出線に接続された送受信コイルと、
   該送受信コイルと対向する位置に配設された磁石と、
   前記回転体に配設され、かつ前記送受信コイルと前記検出線を介して電気的に接続され、前記回転体の回転に伴い前記送受信コイルと前記磁石との誘導起電力により充電され、前記送受信コイルに所定時間だけ電荷を供給可能な充電器と、
   前記送受信コイルが前記磁石と対向してから前記所定時間以内に前記送受信コイルと対向する位置に配設された検出コイルと、
   該検出コイルに発生した起電力を検知する検知手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載の真空ポンプ。
4. 前記切断検出手段は、
   前記回転体に配設され、かつ前記検出線に接続された送受信コイルと、
   該送受信コイルと対向する位置に配設された磁石と、
   該磁石と同じ位置に配設された検出コイルと、
   該検出コイルに発生した起電力を検知する検知手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載の真空ポンプ。
5. 前記切断検出手段は、
   前記回転体に配設され、かつ前記検出線に接続されたコイルと、
   該コイルと対向する位置に配設された電磁石と、
   該電磁石に発生した起電力を検知する検知手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載の真空ポンプ。
6. 前記判断手段で判断された結果に基づいて運転を停止させる停止手段を備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の真空ポンプ。

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