JP2006083825A - 真空ポンプ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 強磁性体材料から成るターゲット43は、ロータ2が固定されるシャフト3の下端部に設けられたナット42の底面の軸近傍に配設されている。そのため、遠心力の影響を小さくすることができる。ステータ側には、ターゲット43と対向するようにインダクタンス式のギャップセンサ44が設けられている。ロータ温度が上昇してターゲット43の温度がそのキュリー温度以上となると、ターゲット43の透磁率が低下する。この透磁率の変化はインダクタンスの変化としてギャップセンサ44により検出され、検出部31からロータ温度モニタ信号がモータ駆動制御部33および警報部34に出力される。
【選択図】 図1
Description
請求項2の発明は、ステータに対してロータを回転することによりガスを排気する真空ポンプに適用され、ステータに対してロータを回転することによりガスを排気する真空ポンプにおいて、ロータを含む回転体の回転軸方向端面の回転軸近傍に配置される回転数センサターゲットと、ロータの回転軸からの動径方向距離が前記回転数センサターゲットの動径方向距離とほぼ等しい位置に配設され、キュリー温度がロータの許容温度とほぼ等しい強磁性体と、回転数センサターゲットおよび強磁性体と対向するように配設されるインダクタンス式の回転数センサとを備え、回転数センサにより、ロータの回転数および強磁性体の透磁率変化をそれぞれインダクタンス変化として検出することを特徴とする。
請求項3の発明は、請求項1に記載の真空ポンプにおいて、ロータの温度がキュリー温度より低いときに、検出部と強磁性体とが対向したときのインダクタンスが検出部とロータの端面とが対向したときのインダクタンスよりも小さくなるように、強磁性体をロータの端面に配設したことを特徴とする真空ポンプ。
請求項4の発明は、請求項1〜3に記載の真空ポンプにおいて、強磁性体の透磁率変化が検出されたとき、ロータの回転速度減速または回転停止を行わせる制御手段を設けたものである。
請求項5の発明は、請求項1〜3に記載の真空ポンプにおいて、強磁性体の透磁率変化が検出されている時間の積算時間が、ロータのクリープ寿命設計に基づいて予め設定された許容時間を超過したときに、ロータの回転停止を行わせる制御手段を設けたものである。
請求項6の発明は、請求項4または5に記載の真空ポンプにおいて、強磁性体の透磁率変化が検出されたときにポンプ異常を知らせる警報情報を提示する警報手段を設けたものである。
請求項7の発明は、ステータに対してロータを回転することによりガスを排気する真空ポンプにおいて、ロータを含む回転体の回転軸方向端面の回転軸上または回転軸近傍に配置され、キュリー温度がロータの許容温度とほぼ等しい第1の強磁性体と、ロータの回転軸方向端面の回転軸上または回転軸近傍に配置され、キュリー温度が第1の強磁性体のロータのキュリー温度よりも大きな第2の強磁性体と、第1および第2の強磁性体と対向するように配設され、第1および第2の強磁性体の透磁率変化をインダクタンス変化としてそれぞれ検出する検出部と、第2の強磁性体の透磁率変化が検出されたとき、または、第1の強磁性体の透磁率変化が検出されている時間の積算時間が、ロータのクリープ寿命設計に基づいて予め設定された許容時間を超過したときに、ロータの回転停止を行わせる制御手段とを設けたことを特徴とする。
L=N2/{d1/(μ1・S)+d/(μ0・S)} …(1)
L=N2・μ0・S/d …(2)
L=N2・μ0・S/(d+d1) …(3)
次に、検出部31から出力されるロータ温度モニタ信号を利用して、ターボ分子ポンプを安全に運転する方法について説明する。
(動作例1)
動作例1は最も簡単な運転動作であり、ロータ温度モニタ信号がv=Lとなったならば、モータ駆動制御部33は直ちにロータ2の回転を減速し停止させる。そして、警報部34はロータ温度異常を報知する。ロータ温度Tが許容温度Tmaxとなってクリープ変形の著しい場合にロータ回転を停止することにより、そのようなクリープ変形が生じるのを防止することができ、ポンプの安全性が向上する。
動作例1ではロータ温度モニタ信号がv=Lでロータ回転を停止するようにしたが、v=Lの間だけ回転数を下げて運転し、v=Hとなった時点で再び回転数を定格回転に戻すようにしても良い。ロータ温度Tがキュリー温度Tc以上となった場合に回転数を下げることにより、遠心力によるロータ2のクリープ変形を抑えることができる。なお、回転数を定格よりも下げた場合には、ロータ温度上昇情報を報知するだけでなく、回転数が低下していることを警報部24に表示する等してオペレータに注意を喚起する。
上述した動作例1,2では、ロータ温度モニタ信号がv=Lとなった場合にロータ回転を停止したり、v=Lの間だけロータ回転数を下げるような例を説明した。しかし、半導体装置側のプロセス途中であってロータ回転を変更できないような場合がある。そのような場合の動作例として、v=Lとなっている時間の積算値が所定の基準時間となった場合にロータ2を停止し、異常発生を警報部34により報知する。そのため、プロセス中にT≧Tcとなった場合でも、積算時間が基準時間以内であればそのままプロセスを継続することができる。
図7は上述したターボ分子ポンプの変形例1を説明する図であり、ナット42の断面図である。なお、ナット42以外のポンプ本体1の構造は、図1に示したものと同様である。変形例1では、ギャップセンサ44のターゲットとして、上述したターゲット43に加えて、さらにキュリー温度の高いターゲット43Bをナット42に追加して設けた。この場合、上述した式(1)に代えて次式(4)が近似的に成り立つ。なお、ターゲット43Bの厚さはd2で、透磁率はμ2、キュリー温度はTc’(>Tc)であるとする。
L=N2/{d1/(μ1・S)+d2/(μ2・S)+d/(μ0・S)} …(4)
(T<Tc) L=N2・μ0・S/d
(Tc≦T<Tc’) L=N2・μ0・S/(d+d1)
(T≧Tc’) L=N2・μ0・S/(d+d1+d2)
図9はターボ分子ポンプの変形例2を説明する図であり、(a)はナット42とギャップセンサ44Bの断面図で、(b)はナット42のB矢視図である。なお、ナット42およびギャップセンサ44B以外のポンプ本体1の構成は、図1に示したものと同様であり、ギャップセンサ44Bは図8に示したものと同一である。
(ナット42の底面に対向) L=N2・μ0・S/d
(凹部42bに対向) L1=N2・μ0・S/(d+d3)
(ターゲット43Cに対向) L=N2・μ0・S/d
(ナット42の底面に対向) L=N2・μ0・S/d
(凹部42bに対向) L1=N2・μ0・S/(d+d3)
(ターゲット43Cに対向) L2=N2・μ0・S/(d+d1)
図12はターボ分子ポンプの変形例3を説明する図であり、(a)はナット42とギャップセンサ44Bの断面図で、(b)はナット42の底面を示す図である。なお、ナット42およびギャップセンサ44B以外のポンプ本体1の構成は、図1に示したものと同様である。ターゲット43Cの露出面は、ナット42の底面よりも寸法d4だけ凹んでいる。そのため、T<Tcである場合には、ナット42が回転するとギャップセンサ44Bの位置に応じてインダクタンスLは次式のように変化する。
(ナット42の底面に対向) L=N2・μ0・S/d
(ターゲット43Cに対向) L3=N2・μ0・S/(d+d4)
(ナット42の底面に対向) L=N2・μ0・S/d
(ターゲット43Cに対向) L4=N2・μ0・S/(d+d1+d4)
2 ロータ
3 シャフト
4 ステータ
30 コントローラ
31 検出部
32 磁気軸受け制御部
33 モータ駆動制御部
34 警報部
42 ナット
42a 保持部
43,43B,43C ターゲット
44,44B ギャップセンサ
Claims (7)
- ステータに対してロータを回転することによりガスを排気する真空ポンプにおいて、
前記ロータを含む回転体の回転軸方向端面の回転軸上または回転軸近傍に配置され、キュリー温度が前記ロータの許容温度とほぼ等しい強磁性体と、
前記強磁性体と対向するように配設され、前記強磁性体の透磁率変化をインダクタンス変化として検出する検出部とを備えたことを特徴とする真空ポンプ。 - ステータに対してロータを回転することによりガスを排気する真空ポンプにおいて、
前記ロータを含む回転体の回転軸方向端面の回転軸近傍に配置される回転数センサターゲットと、
前記ロータの回転軸からの動径方向距離が前記回転数センサターゲットの動径方向距離とほぼ等しい位置に配設され、キュリー温度が前記ロータの許容温度とほぼ等しい強磁性体と、
前記回転数センサターゲットおよび前記強磁性体と対向するように配設されるインダクタンス式の回転数センサとを備え、
前記回転数センサにより、前記ロータの回転数および前記強磁性体の透磁率変化をそれぞれインダクタンス変化として検出することを特徴とする真空ポンプ。 - 請求項1に記載の真空ポンプにおいて、
前記ロータの温度がキュリー温度より低いときに、前記検出部と前記強磁性体とが対向したときのインダクタンスが前記検出部と前記ロータの端面とが対向したときのインダクタンスよりも小さくなるように、前記強磁性体を前記ロータの端面に配設したことを特徴とする真空ポンプ。 - 請求項1〜3に記載の真空ポンプにおいて、
前記強磁性体の透磁率変化が検出されたとき、前記ロータの回転速度減速または回転停止を行わせる制御手段を設けたことを特徴とする真空ポンプ。 - 請求項1〜3に記載の真空ポンプにおいて、
前記強磁性体の透磁率変化が検出されている時間の積算時間が、前記ロータのクリープ寿命設計に基づいて予め設定された許容時間を超過したときに、前記ロータの回転停止を行わせる制御手段を設けたことを特徴とする真空ポンプ。 - 請求項4または5に記載の真空ポンプにおいて、
前記強磁性体の透磁率変化が検出されたときにポンプ異常を知らせる警報情報を提示する警報手段を設けたことを特徴とする真空ポンプ。 - ステータに対してロータを回転することによりガスを排気する真空ポンプにおいて、
前記ロータを含む回転体の回転軸方向端面の回転軸上または回転軸近傍に配置され、キュリー温度が前記ロータの許容温度とほぼ等しい第1の強磁性体と、
前記ロータの回転軸方向端面の回転軸上または回転軸近傍に配置され、キュリー温度が前記第1の強磁性体のロータのキュリー温度よりも大きな第2の強磁性体と、
前記第1および第2の強磁性体と対向するように配設され、前記第1および第2の強磁性体の透磁率変化をインダクタンス変化としてそれぞれ検出する検出部と、
前記第2の強磁性体の透磁率変化が検出されたとき、または、前記第1の強磁性体の透磁率変化が検出されている時間の積算時間が、前記ロータのクリープ寿命設計に基づいて予め設定された許容時間を超過したときに、前記ロータの回転停止を行わせる制御手段とを設けたことを特徴とする真空ポンプ。
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