JP2004117091A

JP2004117091A - 真空ポンプ

Info

Publication number: JP2004117091A
Application number: JP2002278695A
Authority: JP
Inventors: Manabu Nonaka; 野中　学; Tsuyoshi Kabasawa; 樺澤　剛志
Original assignee: BOC Edwards Technologies Ltd
Current assignee: Edwards Japan Ltd
Priority date: 2002-09-25
Filing date: 2002-09-25
Publication date: 2004-04-15

Abstract

【課題】ガス流路を通過する、およびガス流路に堆積する堆積量を検知することのできる真空ポンプを提供する。
【解決手段】真空ポンプ内のガス流路２１内にガス流路２１の壁面から輻射される赤外線を用いて温度を測定する第１の測定手段２を設け、ガス流路ではない壁面の温度を測定する第２の測定手段３を設け、第１の測定手段２と第２の測定手段３が測定した温度の温度差を計測する計測手段を設けることにより、該温度差からガス流路２１に堆積する堆積量を計測できるものとする。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造装置に用いられる真空ポンプに関し、特にガス流路に堆積する堆積物を検知する手法を提供するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造工程におけるドライエッチング等のプロセスのように、高真空のプロセスチャンバ内で作業工程を行う工程においては、そのプロセスチャンバ内のガスを排気し該プロセスチャンバ内を高真空する手段として、真空ポンプが使用される。
【０００３】
上述のような真空ポンプは、ターボ分子ポンプやねじ溝ポンプ等、様々存在するが、例えば、図１３に示される従来の真空ポンプは、ポンプケース２５の内側に、ロータ１６を回転可能に配置した構造からなり、そのロータ１６の上部外周に多段に設けられた回転翼１７と、この回転翼１７と交互に多段に設けられた固定翼１８とからなる翼構造の部分が、ロータ１６の回転によりターボ分子ポンプとして機能するとともに、ロータ１６の下部外周面とロータ１６の下部外周面に対向するステータの内周部に形成されたねじ溝２０とからなる隙間構造の部分が、ロータ１６の回転によりねじ溝２０ポンプとして機能するように構成されている。
【０００４】
上述の従来の真空ポンプは、ガス吸入口１３に接続される図示しない補助ポンプを作動させることによりプロセスチャンバ内をある程度真空状態にした後、駆動モータを作動させる。駆動モータを作動させると、ロータ軸１５とこれに連結したロータ１６および回転翼１７が高速回転する。
【０００５】
ガス吸入口１３側のガス分子はポンプケース２５内周部のねじ溝２０側へ順次移行し排気される。さらに、上記ガス分子排気動作によりねじ溝２０側に到達したガス分子は、遷移流から粘性流に圧縮されてガス排気口１４側へ移送され、かつ該ガス排気口１４から図示しない補助ポンプを通じて排気される（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
【特許文献１】
特許３０３８４３２号公報　（第３頁、第１図）
【０００７】
ところで、上記のような真空ポンプの運転中の減圧下で行われるエッチングやＣＶＤの工程においては、ウェーハやガラス基板等の加工物の加工中に、副生成物が発生する。また、上記のような真空ポンプの運転動作中において、真空ポンプ内の圧力は、ガス吸入口１３からガス排気口１４に近づくにつれ、真空圧から大気圧へと変化し、粘性流に圧縮されたガス分子の一部は、その圧力上昇に伴い、気体状態から、固体状態（一部は粉状）へと変化する。
【０００８】
上述のような副生成物や粉体がプロセスチャンバ内へ逆流すると、真空ポンプのガス流路２１内に付着して堆積物となり、最悪の場合にはロータ１６と接触してポンプが破損したりする。また、上述のような副生成物や固体ガス分子は、ウェーハやガラス基板等の加工物に乗り微細加工を妨げることがある。そのため、ある程度の時間運転すると、堆積物である副生成物や固体ガス分子を除去するメンテナンスが必要となる。
【０００９】
そこで、従来は、ある程度の時間運転するとメンテナンスを行う方法があった。しかしながら、上述のある程度の時間運転するとメンテナンスを行う方法においては、堆積物の有無に関わらず、メンテナンスを行う必要がある。
【００１０】
また、堆積物の有無を確認してメンテナンスを行う方法としては、光遮断センサを用いて堆積物の量を確認し、ある程度の堆積量になるとメンテナンスを行う方法があった。
【００１１】
ここで、光遮断センサを用いて堆積物の量を確認する方法を図１４に基づき説明する。図１４は、真空ポンプのガス流路２１内に光遮断センサを配したものである。ガス流路２１内の一方の壁面には光源となる発光体２２が配され、もう一方の壁面には発光体２２と対向する位置に光を受光する光センサ２３が配される。また、光センサ２３には、信号変換器５を介して計測回路２４が接続されている。
【００１２】
光遮断センサは、上述のように構成され、以下のように動作する。発光体２２は、光を光センサ２３に向けて照射する。光センサ２３は、発光体２２が照射した光を受光する。受光した光は電気信号に変換され、計測回路２４は、電気信号に変換された光量に基づき、演算により堆積物の通過量や堆積量を検出する。
【００１３】
しかしながら、上述の光遮断センサを用いる方法においては、発光体２２と光センサ２３の両方がガス流路２１内に設けられる構成をとる。この場合、発光体２２と光センサ２３の両方に固体ガス分子や副生成物等の堆積物が堆積するため、堆積物の定量的な検証が難しい。また、発光体の時間的磨耗による光量の変化、つまり発光体の寿命等による時間的な光量の変化により、定量的な検証が難しい。上述の二つの問題を解決するために、従来は発光体の光量の時間的変化を検知する補償回路が必要であり測定手段は複雑になり、堆積物の通過量や堆積量の測定精度が落ちるとともに、コスト高の一因であった。さらに、発光体の寿命が切れると、真空ポンプの発光体の交換のため真空ポンプをプロセスチャンバから取り外してばらし、メンテナンスをしなければならず、設備の停止は避けられず、メンテナンス費用などのコスト高の一因でもあった。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、真空ポンプ内を通過、または堆積する固体ガス分子や副生成物等の堆積物の通過量および堆積量を安価で、かつ正確に測定する手段を提供するものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、ガスを吸引・排気することによって、真空状態を作り出す真空ポンプであって、上記真空ポンプ内のガス流路内の壁面の温度を、上記壁面から輻射される赤外線を用いて測定する第１の測定手段と、上記真空ポンプ内の上記ガス流路内ではない壁面の温度を測定する第２の測定手段と、上記第１の測定手段が測定した温度と、上記第２の測定手段が測定した温度との温度差を計測する計測手段とを備えること、を特徴とする。
【００１６】
また、本発明は、ガスを吸引・排気することによって、真空状態を作り出す真空ポンプであって、上記真空ポンプ内のガス流路内に設けられ、かつ上記ガス流路内の壁面の温度を、上記壁面から輻射される赤外線を用いて測定する第１の測定手段と、上記真空ポンプ内のガス流路内に設けられ、かつ上記ガス流路内の壁面の温度を、上記壁面から輻射される赤外線を用いて測定する第２の測定手段と、上記第１の測定手段が測定した温度と、上記第２の測定手段が測定した温度との温度差を計測する計測手段と、上記第２の測定手段の周囲に設けられる筒を備えること、を特徴とする。
【００１７】
また、本発明は、ガスを吸引・排気することによって、真空状態を作り出す真空ポンプであって、上記真空ポンプ内のガス流路内に設けられ、かつ上記ガス流路内の壁面の温度を、上記壁面から輻射される赤外線を用いて測定する第１の測定手段と、上記真空ポンプ内のガス流路内の壁面に設けられ、かつ上記ガス流路内の壁面の温度を上記真空ポンプ内のガス流路内の壁面と直接接触することによって測定する第２の測定手段と、上記第１の測定手段が測定した温度と、上記第２の測定手段が測定した温度との温度差を計測する計測手段とを備えること、を特徴とする。
【００１８】
本発明では、上記のような構成を採用したことにより、上記第１の測定手段と上記第２の測定手段を配するだけで、計測された温度差に基づき、上記第１の測定手段を通過する、もしくは上記第１の測定手段に堆積する堆積物の堆積量を測定できる。したがって、メンテナンスの効果が向上する。
【００１９】
また、本発明は、上記第１の測定手段および第２の測定手段は、上記真空ポンプ内の同一部材の壁面の温度もしくは連結されている一連の部材の壁面の温度を測定すること、を特徴とする。
【００２０】
本発明では、上記のような構成を採用したことにより、上記第１の測定手段と上記第２の測定手段が測定した温度の温度差をより正確に測定できるから、メンテナンスの効果がより向上する。
【００２１】
また、本発明は、上記真空ポンプは、上記真空ポンプ内に、回転可能に設置されているロータを備え、上記第１の測定手段は、上記ロータの外周面の温度を測定し、上記第２の測定手段は、上記ロータの内周面の温度を測定していること、を特徴とする。
【００２２】
本発明では、上記のような構成を採用したことにより、上記第１の測定手段と上記第２の測定手段を、真空ポンプの改造をすることなく取り付けることができ、利便性が高まるとともに、取付けコストを削減することができる。
【００２３】
また、本発明は、上記真空ポンプは、上記ガス流路内に配されるとともに、ガス分子の侵入を防ぐ隔壁を備え、上記第１の測定手段は、上記ガス流路内であって、かつ上記隔壁により形成されるガス分子が侵入しない空間部外に設けられるとともに、上記隔壁の上記ガス流路内の壁面の温度を測定し、上記第２の測定手段は、上記ガス流路内であって、かつ上記隔壁により形成される上記空間部に設けられるとともに、上記隔壁の上記ガス流路内ではない壁面の温度を測定すること、を特徴とする。
【００２４】
また、本発明は、上記真空ポンプは、上記真空ポンプ内に設けられるとともに、上記ガス流路を形成する気体移送手段と、上記真空ポンプからガス分子を排気するガス排気口を有し、上記隔壁は、上記気体移送手段より下流側であり、かつガス排気口よりも上流側に配されること、を特徴とする。
【００２５】
また、本発明は、上記真空ポンプは、上記真空ポンプ内に設けられるとともに、上記ガス流路を形成する気体移送手段と、上記真空ポンプからガス分子を排気するガス排気口を有し、上記第１の測定手段および上記第２の測定手段は、上記気体移送手段より下流側であり、かつガス排気口よりも上流側に配されること、を特徴とする。
【００２６】
本発明では、上記のような構成を採用したことにより、上記第１の測定手段と上記第２の測定手段を取り付ける取付け箇所が限定されないから、各種の真空ポンプに簡単に取り付けることができ、利便性が高まる。また、堆積物が堆積しやすい箇所を測定することが容易になるから、堆積物の通過量および堆積量をより正確に測定でき、メンテナンスの効果がより向上する。
【００２７】
また、本発明は、上記計測手段は、上記第１の測定手段が測定した温度と上記第２の測定手段が測定した温度との温度差が一定以上に拡大すると、警報を発するか、もしくは真空ポンプの運転を停止させること、を特徴とする。
【００２８】
本発明では、上記のような構成を採用したことにより、メンテナンスの時期が容易にわかるから、利便性が高まる。また、堆積物により、ロータや回転翼が破損してしまう恐れがなくなり、真空ポンプの安全性が向上する。
【００２９】
また、本発明は、上記真空ポンプは、上記第１の測定手段によって温度を測定される壁面に設けられるヒータと、上記第２の測定手段により測定された温度に基づき、上記ヒータを制御する温度制御手段とを備えること、を特徴とする。
【００３０】
本発明では、上記のような構成を採用したことにより、第１の測定手段によって温度が測定される壁面に堆積する堆積物を除去することができるから、真空ポンプ内の堆積物の堆積量をより正確に測定することができ、メンテナンスの効果がより向上する。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる真空ポンプの実施形態について図１乃至図１０を基に詳細に説明する。
【００３２】
（第１の実施形態）
図１は、この発明の真空ポンプの一実施形態を示す縦断面図である。図２は、この発明の真空ポンプの第１の測定手段２および第２の測定手段３の一実施形態を示す拡大図である。
【００３３】
図１に示した真空ポンプは、ターボ分子ポンプとねじ溝ポンプを複合した真空ポンプである。真空ポンプのポンプケース２５内には、動力を収容したステータコラム２６が配されており、該ステータコラム２６の磁気軸受けに回転可能にロータ軸１５が配される。ロータ軸１５の先端部には、ロータ１６が締結されており、該ロータ１６は、ステータコラム２６の外周囲を覆い被さる断面形状を有している。該ロータ１６の上部外周囲には、回転翼１７が多段に配置されている。また、回転翼１７と交互に配されるとともに、ポンプケース２５の内周面に当設して、固定翼１８が多段に配置される。さらに、多段に配置された固定翼１８の下方には、ポンプケース２５の内周面に当設してネジステータ１９が配されており、該ネジステータ１９の内周面には、ねじ溝２０が穿設されている。上述のロータ１６の内周面と回転翼１７と固定翼１８とねじ溝２０とにより、気体移送手段が形成され、また上述のロータ１６と内周面と回転翼１７と固定翼１８とねじ溝２０との間の隙間にはガス分子が流れ、ガス流路２１となる。
【００３４】
上述のような構成の真空ポンプにおいて、本実施形態ではさらに、ネジステータ１９の内周面に穿設されたねじ溝２０内であって、かつロータ１６の外周面に対向して第１の測定手段２が配置される。また、ステータコラム２６の外周囲に配されるとともに、ロータ１６の内周面に対向するように第２の測定手段３が配置される。すなわち、第１の測定手段２はガス流路２１内に配置され、第２の測定手段はガス流路ではない空間に配置される。
【００３５】
上述のような本実施形態の構成をとる真空ポンプの動作を説明する。まず、ガス吸入口１３に接続される図示しない補助ポンプを作動させることにより図示しないプロセスチャンバ内をある程度真空状態にした後、駆動モータを作動させる。駆動モータを作動させると、ロータ軸１５とこれに締結されたロータ１６および回転翼１７が高速回転する。
【００３６】
そして、高速回転している最上段の回転翼１７がガス吸入口１３から入射したガス分子に下向きの運動量を付与する。この下向き方向の運動量を有するガス分子が固定翼１８によって次段の回転翼１７側に送り込まれる。以上のガス分子への運動量の付与と送り込み動作が繰り返し多段に行われることにより、ガス吸入口１３側のガス分子はねじ溝２０側へ順次移行し排気される。このようなガス分子の排気の動作が回転翼１７と固定翼１８との相互作用によるガス分子排気動作である。さらに、分子排気動作によりねじ溝２０側に到達したガス分子は、ロータ１６の回転とねじ溝２０の相互作用により、圧縮されてガス排気口１４側へ移送され、かつ該ガス排気口１４から図示しない補助ポンプを通じて排気される。
【００３７】
上述のような真空ポンプの動作において、真空ポンプ内のガス流路２１内の状態を説明する。図示しないプロセスチャンバ内では、加工物へのエッチングやＣＶＤ等の加工作業が行われており、このときプロセスチャンバ内では、副生成物が生成され、プロセスチャンバ内のガス分子とともに、真空ポンプ内に入射され、ガス流路２１内に入る。ガス流路２１内に入った副生成物は、そのままガス流路２１内を通過するか、ガス流路２１内の壁面に堆積する。
【００３８】
また、図示しないプロセスチャンバ内から入射したガス分子は、上述の気体移送手段により、外気へ排気されていく。このとき、ガス分子の圧力は、ガス流路２１内で真空圧から外気圧まで徐々に圧縮される。圧縮されたガス分子は、徐々に遷移流から粘性流に圧縮され、ガス分子の一部はその圧力上昇に伴い気体状態から、液体状態もしくは固体状態へと変化する。液体状態もしくは固体状態となったガス分子は、ガス流路２１内を通過するか、ガス流路２１内の壁面に堆積する。
【００３９】
上述のように真空ポンプ内のガス流路２１内には、副生成物やガス分子等の堆積物が通過もしくは堆積する。
【００４０】
上述のような真空ポンプにおける本実施形態の第１の測定手段２と第２の測定手段３の動作を図２に基づき説明する。
【００４１】
図２は、図１における真空ポンプの第１の測定手段２と第２の測定手段３を配した箇所の拡大図であり、第１の測定手段２と第２の測定手段３には、それぞれの信号変換器５を介して計測回路４が接続されている。本実施形態では、この信号変換器５と計測回路４とにより、計測手段が構成されている。
【００４２】
まず、第１の測定手段２は、ロータ１６の外周面から輻射される赤外線を用いて、ロータ１６の外周面の温度、つまりガス流路２１内の壁面の温度を測定している。また、第２の測定手段３は、ロータ１６の内周面の温度、つまりガス流路ではない壁面の温度を測定している。
【００４３】
第１の測定手段２と第２の測定手段３により測定された温度は、それぞれ信号変換器５により電気信号に変換され、計測回路４に入力される。
【００４４】
計測回路４は、第１の測定手段２と第２の測定手段３により測定された温度の温度差を計測し、計測された温度差に基づき、ガス流路２１を通過もしくは堆積しているガス分子や副生成物等の堆積物の通過量および堆積量を検出する。
【００４５】
ここで、第１の測定手段２の測定する温度の変化要因は２つある。一つは、真空ポンプ内の温度の変化によるものである。二つ目は、第１の測定手段２上に堆積する堆積物が、ガス流路２１内の壁面から輻射される赤外線を第１の測定手段２に到達するのを遮断することによる赤外線量の変化に伴うものである。
【００４６】
一方、第２の測定手段３の測定する温度の変化要因は、真空ポンプ内の温度の変化によるものである。
【００４７】
したがって、第１の測定手段２が測定する温度と第２の測定手段３が測定する温度との温度差は、第１の測定手段２上に堆積する堆積物が、ガス流路２１内の壁面から輻射される赤外線を第１の測定手段２に到達するのを遮断したことによる、赤外線量の変化によるものである。すなわち、第１の測定手段２が測定する温度と第２の測定手段３が測定する温度との温度差は、堆積物の堆積量である。
【００４８】
上述の理由から第１の測定手段２と第２の測定手段３により測定された温度差と堆積物との関係を図３に示す。図３の縦軸は測定された温度、横軸は測定された温度における堆積物の堆積量を示し、Ｔｒは第１の測定手段２により測定された温度データであり、Ｔｗは第２の測定手段３により測定された温度データを示す。ここで、温度データとは、温度を電気信号に変換した値のことをいう。
【００４９】
図３に示すように第１の測定手段２と第２の測定手段３により測定された温度の温度差が拡大すれば、拡大するほど堆積量は増えていることがわかる。よって、図３に示すように第１の測定手段２と第２の測定手段３により測定された温度の温度差からガス流路２１を通過もしくは堆積している堆積量を検出することが可能となる。
【００５０】
したがって、本実施形態において上述のような構成により、第１の測定手段２を通過する、もしくは第１の測定手段２に堆積する堆積物の堆積量を測定することによって、ガス流路２１内を通過するもしくは堆積する堆積物の堆積量を測定可能となるから、メンテナンスの時期を特定することができるとともに、メンテナンスの効果が向上する。
【００５１】
また、計測手段は、温度差を計測し、温度差に基づき堆積量を検知するだけでよいから、複雑な回路を必要とせず、安価に堆積量を検知できる。また、本実施形態は真空ポンプの形態や種類に限定されることなく、しかも真空ポンプの改造等を必要としないから、コスト削減につながる。
【００５２】
尚、本実施形態において温度を測定する壁面は、ロータ１６の内周面および外周面を用いたが、もちろん、これに限定されるものではない。つまり、温度を測定する壁面は、第１の測定手段２がガス流路２１内の壁面であり、第２の測定手段３がガス流路ではない壁面であれば、適宜仕様に合わせて用いることができる。
【００５３】
また、本実施形態において温度を測定する壁面は、ロータ１６の内周面および外周面を用いたが、同一部材もしくは連結されている一連の部材であれば、同様により正確な温度差を測定できるものであり、ロータ１６の内周面および外周面に限らず、適宜仕様に合わせて用いることができる。
【００５４】
（第２の実施形態）
次に、本発明における他の実施形態を図４および図５に基づき説明する。図４は、本実施形態である真空ポンプの断面図、図５は、本実施形態の第１の測定手段２および第２の測定手段３の取付け位置の拡大図である。尚、本実施形態の真空ポンプについては、第１の実施形態と同一部分は同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００５５】
図４および図５に示すように本実施形態における真空ポンプは、ガス流路２１内であって、かつロータ１６と回転翼１７と固定翼１８とねじ溝２０で構成される気体移送手段より下流側で、さらにガス排気口１４よりも上流側に、ガス分子の侵入を防ぐ隔壁６を配したものである。さらに、赤外線を用いて温度を測定する第１の測定手段２をガス流路２１内であって隔壁６と対向するように配し、第２の測定手段３を隔壁６に囲まれたガス分子が侵入しない空間部７に隔壁６と対向するように配したものである。このとき、第２の測定手段３を空間部７内の隔壁６と対向する壁面に配した場合は、第２の測定手段３は、赤外線を用いて温度を計測する測定手段を用い、また、第２の測定手段３を隔壁６に直接接触して配した場合、第２の測定手段３は、温度測定対象に直接接触して温度を計測する測定手段を用いる。
【００５６】
上述のような構成により、第１の測定手段２は、ガス流路２１内の隔壁６の温度を赤外線を用いることにより測定し、第２の測定手段３は、ガス分子の侵入しないガス流路２１内の隔壁６の温度を測定する。第２の測定手段３には、隔壁６によって堆積物が堆積することなく、測定する温度の変化は、ガス流路２１内であっても、真空ポンプ内の温度の変化のみとなる。
【００５７】
したがって、本実施形態において上述のような構成により、第２の測定手段３をガス流路２１内に配置することができ、第１の測定手段２および第２の測定手段３の取り付け位置は限定されないから、利便性が高まる。
【００５８】
（第３の実施形態）
次に、本発明における他の実施形態を図６に基づき説明する。図６は、第１の測定手段２および第２の測定手段３の取付け位置の拡大図である。尚、本実施形態の真空ポンプについては、第１の測定手段２および第２の測定手段３の取付け方法を除いて、上述の第１の実施形態と同一構成であるから、図１を代用し、その詳細な説明を省略する。
【００５９】
図６に示すように本実施形態における真空ポンプは、赤外線を用いて温度を測定する第１の測定手段２と赤外線を用いて温度を測定する第２の測定手段３の両方をガス流路２１内に配してなるものである。また、第２の測定手段３の周囲には、筒８が配されている。上記第１の測定手段２および第２の測定手段３の取付け位置としては、例えば、ロータ１６の外周囲に対向して穿設されているねじ溝２０内に、ロータ１６の外周囲の壁面の温度を測定させるようにロータ１６の外周囲に対向して配する。
【００６０】
上述のような構成によって、第１の測定手段２および第２の測定手段３は、両方ともガス流路２１内の壁面の温度を測定する。第２の測定手段３には、筒８によって堆積物が堆積することなく、測定する温度の変化は、ガス流路２１内であっても、真空ポンプ内の温度の変化のみとなる。
【００６１】
したがって、本実施形態において上述のような構成により、第２の測定手段３をガス流路２１内に配置することもでき、第１の測定手段２および第２の測定手段３の取り付け位置は限定されないから、利便性が高まる。また、第１の測定手段２および第２の測定手段３は、双方同じ壁面側の温度を測定することができるから、真空ポンプ内の温度変化による誤差を小さくすることができ、より正確にガス分子や副生成物の堆積量を知ることができる。
【００６２】
（第４の実施形態）
次に、本発明における他の実施形態を図７および図８に基づき説明する。図７は、本実施形態における真空ポンプの断面図であり、図８は、本実施形態の第１の測定手段２および第２の測定手段３の取付け位置の拡大図である。尚、本実施形態の真空ポンプについては、第１の実施形態と同一部分は同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００６３】
図７および図８に示すように本実施形態における真空ポンプは、ガス流路２１内であって、かつロータ１６と回転翼１７と固定翼１８とねじ溝２０で構成される気体移送手段より下流側で、さらにガス排気口１４よりも上流側に、ガス流路２１内の壁面から輻射される赤外線量を測定できるように第１の測定手段２を配したものである。さらに、第１の測定手段２が温度を測定している壁面には、第２の測定手段３が配されている。
【００６４】
ここで、第１の測定手段２は、赤外線を用いて温度測定対象である壁面の温度を測定するが、第２の測定手段３は、温度測定対象である壁面に直接接触して壁面の温度を測定するものである。
【００６５】
上述のような構成により、第１の測定手段２は、ガス流路２１内の壁面の温度を赤外線を用いることにより測定し、第２の測定手段３は、第１の測定手段２が測定している壁面に直接接触することによってガス流路２１内の壁面の温度を測定する。第２の測定手段３は、第２の測定手段３と壁面が直接接触しているので測定する温度の変化は、ガス流路２１内であっても、真空ポンプ内の温度の変化のみとなる。
【００６６】
したがって、本実施形態において上述のような構成により、第２の測定手段３をガス流路２１内に配置することができ、第１の測定手段２および第２の測定手段３の取り付け位置は限定されないから、利便性が高まる。また、第２の測定手段３と壁面は直接接触しているので、堆積物の堆積によって測定値が変化することはなく、信頼性が向上する。また、双方同じ壁面側の温度を測定することができるから、真空ポンプ内の温度変化による誤差を小さくすることができ、より正確にガス分子や副生成物の堆積量を知ることができる。
【００６７】
（第５の実施形態）
次に、本発明における他の実施形態を図９に基づき説明する。尚、本実施形態の真空ポンプおよび第１の測定手段２および第２の測定手段３については、上述の第１の実施形態乃至第４の実施形態と同一構成であるから、図１乃至図８を代用し、その詳細な説明を省略する。
【００６８】
本実施形態における真空ポンプ内の計測手段は、信号変換器５と計測回路４に加えて、図示しない警報出力回路で構成されるものである。
【００６９】
これによって、計測手段は、第１の測定手段２と第２の測定手段３の測定した温度との温度差が一定以上に拡大すると、警報を発するか、もしくは真空ポンプの運転を停止させるようにしたものである。
【００７０】
計測手段が警報を発するか、もしくは真空ポンプの運転を停止させる動作を図９に基づき説明する。図９は、本実施形態における計測手段の動作を示す動作ブロック図であり、Ｔｒは第１の測定手段２が測定した温度データであり、Ｔｗは第２の測定手段３が測定した温度データである。
【００７１】
真空ポンプが起動される（ステップ１００）と、第１の測定手段２および第２の測定手段３によって測定された温度データＴｒ，Ｔｗが計測手段に入力され、測定された温度の温度差Ｔｗ−Ｔｒが比較演算される（ステップ１１０）。
【００７２】
ステップ１１０で比較演算された温度差Ｔｗ−Ｔｒが所定温度差Ｔｅ１より大きい場合（ステップ１２０，Ｙｅｓ）、堆積物が所定以上堆積していることを示し、警報を発する（ステップ１３０）。
【００７３】
さらに、ステップ１１０で比較演算された温度差Ｔｗ−Ｔｒが所定温度差Ｔｅ２より大きい場合（ステップ１４０，Ｙｅｓ）、堆積物が所定以上堆積していることを示し、真空ポンプを強制停止させる（ステップ１５０）。
【００７４】
尚、ステップ１２０、ステップ１４０でＮｏである場合は、ステップ１１０に戻る。
【００７５】
上述のＴｅ１，Ｔｅ２は、もちろん真空ポンプや、真空ポンプの設置環境に合わせて設定することができ、Ｔｅ１とＴｅ２の数値は、通常Ｔｅ２のほうが高く設定される。また、警報の発し方については様々な方法が適用できるが、例えば、ブザーを鳴らしたり、図示しないディスプレイ等に直接またはネットワークを介するなどして接続して画面上に警告を表示してもよい。
【００７６】
本実施形態において上述のような構成により、堆積物の量を的確に検知し、堆積物により、ロータ１６や回転翼１７が破損してしまう前にメンテナンスを行うことが可能となり、真空ポンプの安全性が向上する。また、堆積物の堆積量を体系的に検知することができ、メンテナンスの時期が容易にわかるから、利便性が高まる。
【００７７】
（第６の実施形態）
次に、本発明における他の実施形態を図１０乃至図１２に基づき説明する。図１０は本実施形態における第１の測定手段２および第２の測定手段３の取付け位置の拡大図であり、図１１は、本実施形態における温度制御のグラフ、図１２は、本実施形態における真空ポンプの温度制御手段の動作ブロック図である。尚、本実施形態の真空ポンプは、上述の第１の実施形態乃至第４の実施形態と同一構成であるから、図１を代用し、その詳細な説明を省略する。
【００７８】
図１０に示す本実施形態における真空ポンプは、第１の実施形態乃至第５の実施形態において、さらに真空ポンプ内にヒータ１０を設けた構成をとるものである。
【００７９】
具体的には、ガス流路２１内であって、かつロータ１６と回転翼１７と固定翼１８とねじ溝２０で構成される気体移送手段より下流側で、さらにガス排気口１４よりも上流側に、赤外線を用いて温度を測定する第１の測定手段２がガス流路２１内の壁面と対向するように配される。また、第１の測定手段２が対向するガス流路２１内の壁面には、ヒータ１０がブロック１１に内包されて配置される。さらにブロック１１上には、直接温度測定対象物と接することによって対象物の温度を測定する第２の測定手段３が配される。つまり、本実施形態の場合、第１の測定手段および第２の測定手段はガス流路内のブロック１１の壁面の温度を測定している。
【００８０】
また、第２の測定手段３には信号変換器５を介して温度制御回路９が接続されており、該温度制御回路９は、リレー回路１２を介してヒータ１０と接続されている。
【００８１】
上述の信号変換器５と温度制御回路９とリレー回路１２とにより、温度制御手段は構成されており、温度制御回路９は、第２の測定手段３が測定した温度に基づき、リレー回路１２を開閉することによって、ヒータ１０を制御する。
【００８２】
本実施形態における温度制御手段の動作を図１１および図１２に基づき説明する。
【００８３】
図１２に示すように、真空ポンプを起動する（ステップ２００）。そして、第２の測定手段３が測定した温度の温度データＴｗと、制御中心温度Ｔｓに制御余裕値Ｔｓａを加えたＴｓ＋Ｔｓａを比較する（ステップ２１０）。
【００８４】
温度データＴｗが制御中心温度Ｔｓに制御余裕値Ｔｓａを加えた値より大きい、つまりＴｗ＞Ｔｓ＋Ｔｓａであると（ステップ２１０，Ｙｅｓ）、リレー回路１２をオープン（ステップ２１５）にし、ヒータ１０を停止させる。
【００８５】
さらに、ステップ２１０でＮｏであった場合、第２の測定手段３が測定した温度の温度データＴｗと、制御中心温度Ｔｓに制御余裕値Ｔｓａを減じたＴｓ−Ｔｓａを比較する（ステップ２２０）。
【００８６】
温度データＴｗが制御中心温度Ｔｓに制御余裕値Ｔｓａを減じた値より小さい、つまりＴｗ＜Ｔｓ−Ｔｓａであると（ステップ２２０，Ｙｅｓ）、リレー回路１２をクローズ（ステップ２２５）にし、ヒータ１０を作動させる。
【００８７】
尚、ステップ２１５でリレー回路１２をオープンにし、またはステップ２２５でオープンにし、またはステップ２２０でＮｏであったとき、それぞれステップ２１０に戻る。
【００８８】
上述のＴｓ，Ｔｓａは、もちろん真空ポンプや、真空ポンプの設置環境に合わせて設定することができる。
【００８９】
上述のような動作により、温度制御装置は、図１１のように真空ポンプ内の温度を制御中心温度に近似させて一定に保つことができる。図１１は、第２の測定手段３が測定する壁面温度の制御グラフであり、Ｔｓは、制御中心温度で、真空ポンプ内をＴｓに近似するように保つ所定の温度である。Ｔｓは、第１の測定手段２が赤外線を用いて温度を測定している壁面に堆積する堆積物が気化する程度の温度に設定するのが好ましい。また、Ｔｓａは制御余裕値であり、真空ポンプ内の温度変化の上限値である。
【００９０】
したがって、本実施形態において上述のような構成により、第１の測定手段によって温度が測定される壁面に堆積する堆積物を除去することができ、真空ポンプ内の堆積物の堆積量をより正確に測定することができ、メンテナンスの効果がより向上する。
【００９１】
尚、本実施形態において、ヒータ１０はブロック１１に内包させて配置するとともに、ブロック１１上に第２の測定手段３を配したが、この構成に限定されるものではなく、ヒータ１０は、第１の測定手段によって温度が測定される壁面の温度を所定の温度にすることができる箇所であれば、真空ポンプ内外に適宜配置することができる。したがって、第２の測定手段３は、直接温度測定対象物に接することによって温度測定対象物の温度を測定するようにしたが、もちろんこの構成に限定されることはない。
【００９２】
【発明の効果】
本発明にかかる真空ポンプにあっては、上述のように、真空ポンプ内のガス流路内に壁面から輻射される赤外線を用いて温度を測定する第１の測定手段を配し、真空ポンプ内のガス流路ではない箇所に第２の測定手段を配し、第１の測定手段と第２の測定手段により測定された温度の温度差を計測する計測手段を設けた構成にした。
【００９３】
また、本発明にかかる真空ポンプにあっては、ガス流路内に第１の測定手段と第２の測定手段を設けるとともに、第２の測定手段の周囲に筒を設けた構成にした。
【００９４】
また、本発明にかかる真空ポンプにあっては、ガス流路内に第１の測定手段と第２の測定手段を設けるとともに、第２の測定手段は、温度測定対象に直接接触することによって、温度を測定する構成とした。
【００９５】
上述の構成により、真空ポンプ内を通過もしくは堆積する堆積物の量を簡単かつ安価に測定できるとともに、メンテナンスの効果が向上する。
【００９６】
また、本発明にかかる真空ポンプにあっては、第１の測定手段および第２の測定手段が測定する温度を同一部材の壁面の温度もしくは連結されている一連の部材の壁面の温度としたから、第１の測定手段と第２の測定手段の測定する温度の温度差を正確に測定することが可能となり、堆積物が正確に測定できるから、メンテナンスの効果がいっそう向上する。
【００９７】
また、本発明にかかる真空ポンプにあっては、ロータの外周面の温度を赤外線を用いた第１の測定手段によって測定し、ロータの内周面の温度を第２の測定手段によって測定するようにしたから、真空ポンプの改造をすることなく取り付けることができ、利便性が高まるとともに、取付けコストを削減することができる。
【００９８】
また、本発明にかかる真空ポンプにあっては、ガス流路に隔壁を設けて、第１の測定手段は、ガス流路側から隔壁の温度を測定し、第２の測定手段は、隔壁により形成されるガス分子の侵入しない空間部側から隔壁の温度を測定するようにした。
【００９９】
また、本発明にかかる真空ポンプにあっては、隔壁を気体移送手段より下流側であって、ガス排気口よりも上流側に配した。
【０１００】
また、本発明にかかる真空ポンプにあっては、ガス流路内に第１の測定手段と第２の測定手段を設けるとともに、第２の測定手段は、温度測定対象に直接接触することによって、温度を測定する構成とし、かつこれら第１の測定手段および第２の測定手段を気体移送手段より下流側であって、ガス排気口よりも上流側に配した。
【０１０１】
上述の構成により、第１の測定手段と第２の測定手段の取り付け箇所は限定されず、各種の真空ポンプに簡単に取り付けられるから、利便性が高まる。また、堆積物が堆積しやすい箇所を測定することが容易になるから、堆積物を正確に測定でき、メンテナンスの効果がより向上する。
【０１０２】
また、本発明にかかる真空ポンプにあっては、計測手段が、第１の測定手段と第２の測定手段が測定する温度の温度差が一定以上に拡大すると、警報を発するかもしくは真空ポンプの運転を停止するようにしたから、メンテナンスの時期が容易にわかり利便性が高まると同時に、堆積物により、ロータや回転翼が破損してしまう恐れがなくなり、真空ポンプの安全性が向上する。
【０１０３】
また、本発明にかかる真空ポンプにあっては、第１の測定手段によって温度が測定される壁面にヒータを設け、ヒータを制御する温度制御手段を設けたから、第１の測定手段によって温度が測定される壁面に堆積する堆積物を除去することができ、真空ポンプ内の堆積物の堆積量をより正確に測定する事ができ、メンテナンスの効果がより向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態である真空ポンプの断面図。
【図２】本発明の第１の実施形態である真空ポンプの第１の測定手段および第２の測定手段の取付け位置拡大図。
【図３】本発明の第１の測定手段と第２の測定手段が測定した温度と堆積量の関係グラフ。
【図４】本発明の第２の実施形態である真空ポンプの断面図。
【図５】本発明の第２の実施形態である真空ポンプの第１の測定手段および第２の測定手段の取付け位置拡大図。
【図６】本発明の第３の実施形態である真空ポンプの第１の測定手段および第２の測定手段の取付け位置拡大図。
【図７】本発明の第４の実施形態である真空ポンプの断面図。
【図８】本発明の第４の実施形態である真空ポンプの第１の測定手段および第２の測定手段の取付け位置拡大図。
【図９】本発明の第５の実施形態である真空ポンプの計測手段の動作ブロック図。
【図１０】本発明の第６の実施形態である真空ポンプのヒータおよび温度制御手段を配した第１の測定手段および第２の測定手段の取付け位置拡大図。
【図１１】本発明の第６の実施形態である真空ポンプの温度制御グラフ。
【図１２】本発明の第６の実施形態である真空ポンプの温度制御手段の動作ブロック図。
【図１３】従来の真空ポンプの断面図。
【図１４】従来の真空ポンプの発光体と光センサの取付け拡大図。
【符号の説明】
１　真空ポンプ本体
２　第１の測定手段
３　第２の測定手段
４　計測回路
５　信号変換器
６　隔壁
７　空間部
８　筒
９　温度制御回路
１０　ヒータ
１１　ブロック
１２　リレー回路
１３　ガス吸入口
１４　ガス排気口
１５　ロータ軸
１６　ロータ
１７　回転翼
１８　固定翼
１９　ネジステータ
２０　ねじ溝
２１　ガス流路
２２　発光体
２３　光センサ
２４　光センサが受光した光量の計測回路
２５　ポンプケース
２６　ステータコラム

Claims

ガスを吸引・排気することによって、真空状態を作り出す真空ポンプであって、
上記真空ポンプ内のガス流路内の壁面の温度を、上記壁面から輻射される赤外線を用いて測定する第１の測定手段と、
上記真空ポンプ内の上記ガス流路内ではない壁面の温度を測定する第２の測定手段と、
上記第１の測定手段が測定した温度と、上記第２の測定手段が測定した温度との温度差を計測する計測手段とを備えること、
を特徴とする真空ポンプ。
ガスを吸引・排気することによって、真空状態を作り出す真空ポンプであって、
上記真空ポンプ内のガス流路内に設けられ、かつ上記ガス流路内の壁面の温度を、上記壁面から輻射される赤外線を用いて測定する第１の測定手段と、
上記真空ポンプ内のガス流路内に設けられ、かつ上記ガス流路内の壁面の温度を、上記壁面から輻射される赤外線を用いて測定する第２の測定手段と、
上記第１の測定手段が測定した温度と、上記第２の測定手段が測定した温度との温度差を計測する計測手段と、
上記第２の測定手段の周囲に設けられる筒を備えること、
を特徴とする真空ポンプ。
ガスを吸引・排気することによって、真空状態を作り出す真空ポンプであって、
上記真空ポンプ内のガス流路内に設けられ、かつ上記ガス流路内の壁面の温度を、上記壁面から輻射される赤外線を用いて測定する第１の測定手段と、
上記真空ポンプ内のガス流路内の壁面に設けられ、かつ上記ガス流路内の壁面の温度を上記真空ポンプ内のガス流路内の壁面と直接接触することによって測定する第２の測定手段と、
上記第１の測定手段が測定した温度と、上記第２の測定手段が測定した温度との温度差を計測する計測手段とを備えること、
を特徴とする真空ポンプ。
上記第１の測定手段および第２の測定手段は、
上記真空ポンプ内の同一部材の壁面の温度もしくは連結されている一連の部材の壁面の温度を測定すること、
を特徴とする請求項１乃至３に記載の真空ポンプ。
上記真空ポンプは、
上記真空ポンプ内に、回転可能に設置されているロータを備え、
上記第１の測定手段は、
上記ロータの外周面の温度を測定し、
上記第２の測定手段は、
上記ロータの内周面の温度を測定していること、
を特徴とする請求項４に記載の真空ポンプ。
上記真空ポンプは、
上記ガス流路内に配されるとともに、ガス分子の侵入を防ぐ隔壁を備え、
上記第１の測定手段は、
上記ガス流路内であって、かつ上記隔壁により形成されるガス分子が侵入しない空間部外に設けられるとともに、上記隔壁の上記ガス流路内の壁面の温度を測定し、
上記第２の測定手段は、
上記ガス流路内であって、かつ上記隔壁により形成される上記空間部に設けられるとともに、上記隔壁の上記ガス流路内ではない壁面の温度を測定すること、
を特徴とする請求項１または４に記載の真空ポンプ。
上記真空ポンプは、
上記真空ポンプ内に設けられるとともに、上記ガス流路を形成する気体移送手段と、
上記真空ポンプからガス分子を排気するガス排気口を有し、
上記隔壁は、
上記気体移送手段より下流側であり、かつガス排気口よりも上流側に配されること、
を特徴とする請求項６に記載の真空ポンプ。
上記真空ポンプは、
上記真空ポンプ内に設けられるとともに、上記ガス流路を形成する気体移送手段と、
上記真空ポンプからガス分子を排気するガス排気口を有し、
上記第１の測定手段および上記第２の測定手段は、
上記気体移送手段より下流側であり、かつガス排気口よりも上流側に配されること、
を特徴とする請求項３または４に記載の真空ポンプ。
上記計測手段は、
上記第１の測定手段が測定した温度と上記第２の測定手段が測定した温度との温度差が一定以上に拡大すると、警報を発するか、もしくは真空ポンプの運転を停止させること、
を特徴とする請求項１乃至８に記載の真空ポンプ。
上記真空ポンプは、
上記第１の測定手段によって温度を測定される壁面に設けられるヒータと、
上記第２の測定手段により測定された温度に基づき、上記ヒータを制御する温度制御手段とを備えること、
を特徴とする請求項１乃至９に記載の真空ポンプ。