JP2009097341A - 真空ポンプ及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】スクリューロータを備える真空ポンプにおいて、前記スクリューロータと該ロータのケーシングとの間の隙間、並びに対となって回転するスクリューロータ間の隙間における反応生成物の噛み込みを防止することのできる真空ポンプを提供する。
【解決手段】スクリューロータ２、３がロータハウジング４内に収容され、前記ロータハウジング４内において軸受１７、１８、１９、２０により回転可能に支持された真空ポンプ１Ａであって、前記ロータハウジング４を加熱する第１の加熱膨張手段１０を備え、前記第１の加熱膨張手段１０は、前記ロータハウジング４を加熱して該ロータハウジング４を熱膨張させ、前記スクリューロータ２、３と前記ロータハウジング４との間の隙間を広げる。
【選択図】図１

Description

本発明は、真空ポンプに関し、特に半導体製造工程等の反応生成ガスを流す工程で使用するスクリューロータを備える真空ポンプであって、前記スクリューロータと該スクリューロータのケーシングとの間等に反応生成物を噛み込んでも再起動に支障をきたさない真空ポンプ及びその制御方法に関する。

スクリュー式の真空ポンプにおいては、ねじ溝を有するロータをケーシング内に備え、ロータとケーシングとの間の隙間が微小に形成されている。
このスクリュー式の真空ポンプにあっては、ポンプ運転を行うと、ポンプの圧縮熱によりケーシングとロータが加熱されてケーシングとロータが熱膨張する。

ところで、例えば半導体製造装置のチャンバを排気する場合、排気する反応性ガス中には固形化成分が含まれており、反応性ガスからの反応生成物が前記隙間におけるケーシング内壁又はスクリューロータ表面に固形化して付着する場合がある。
特に、ケーシングの線膨張係数をロータの線膨張係数よりも大きい材質により形成すると、ポンプ運転時にロータとケーシング間の隙間が広くなり、反応性ガスと接するロータ表面もしくはケーシング内周面に反応生成物が固形化して付着する。
しかしながら、ポンプ運転が停止されてロータとケーシング温度が低下すると、運転中に膨張していたケーシングとロータとが縮小してロータとケーシングとの間の隙間が狭くなり、ポンプ運転中に固形化して付着した反応生成物が前記隙間に噛み込まれ、ポンプを再起動できないということが当業者には容易に推定できた。このため、ケーシングの線膨張係数をロータの線膨張係数よりも大きい材質により形成した真空ポンプが実施されることはなかった。

そのため、従来は、特許文献１に示すように、スクリュー式真空ポンプを、ケーシングの線膨張係数をロータの線膨張係数と同一又はそれ以下の材質により形成するのが一般的であった。
特開２００３−９０２９３号公報

特許文献１に開示された真空ポンプによれば、ポンプ運転時にはケーシングの伸びがロータの伸びより小さくなり、ポンプ停止時にはケーシングの縮小量がロータの縮小量よりも小さくなる。
これにより、ポンプ停止時のロータとケーシング間の隙間をポンプ運転時のロータとケーシング間の隙間より大きくすることができ、固化した反応生成物の噛み込みを防止することができるとされている。

しかしながら、ケーシングの線膨張係数をロータの線膨張係数と同一又はそれ以下の材質により形成すると、ポンプ起動時のロータとケーシングの温度が低い時に、ロータ間もしくはロータとケーシング間の隙間が大きいため、排気効率が悪く、さらに、ロータとケーシング温度が定常運転時の温度に上昇し、ロータ間もしくはロータとケーシング間の隙間が所定の隙間になり、所定の排気速度を得るまでの時間が長くなるという問題があった。

本発明は、前記したような事情の下になされたものであり、スクリューロータを備える真空ポンプにおいて、起動時の排気効率及び排気速度を落とすことなく、かつ起動時に前記スクリューロータと該ロータのケーシングとの間の隙間、並びに対となって回転するスクリューロータ間の隙間において反応生成物を噛み込んでも再起動できる真空ポンプを提供することを目的とする。

前記した課題を解決するために、本発明に係る真空ポンプは、スクリューロータがロータハウジング内に収容され、前記ロータハウジング内において軸受により回転可能に支持された真空ポンプであって、前記ロータハウジングを加熱する第１の加熱膨張手段を備え、前記第１の加熱膨張手段は、前記ロータハウジングを加熱して該ロータハウジングを熱膨張させ、前記スクリューロータと前記ロータハウジングとの間の隙間を広げることに特徴を有する。
また、前記スクリューロータは一対のロータであって、該一対のロータは一対の軸受により支持され、前記一対の軸受を収容する軸受ハウジングを加熱する第２の加熱膨張手段を備え、前記第２の加熱膨張手段は、前記軸受ハウジングを加熱して該軸受ハウジングを熱膨張させ、前記一対のロータ間の隙間を広げることが望ましい。

このような構成によれば、ポンプ運転（再起動）開始前に、ロータハウジング並びに軸受ハウジングを加熱し、熱膨張させることにより、スクリューロータとロータハウジングとの間の隙間、並びに一対のスクリューロータ間の隙間を広げることができる。これにより、前回のポンプ運転時に生じた固形の反応生成物を前記隙間に噛み込んでも、モータの起動トルクを大きくすることなく、次回のポンプ運転を開始することができる。
特に、起動時の排気効率を上げるためにケーシングとロータの温度が低い時は隙間を狭くし、さらにケーシングの温度よりもロータの温度のほうが高くなる定常運転時の排気速度を上げるために所定の隙間を維持できるように、ケーシングの線膨張係数をロータの線膨張係数よりも大きい材質により形成した真空ポンプの場合でも、ケーシングとロータの温度が低くなり隙間が狭くなって反応生成物をロータ間もしくはハウジングとロータ間に噛み込んでも、予めハウジングを加熱して隙間を広げることにより問題なく真空ポンプを起動できる。

また、前記第１の加熱膨張手段は、前記ロータハウジングの周囲に設けられ、通電することにより発熱するヒータであることが望ましい。
また、前記第２の加熱膨張手段は、前記軸受ハウジングにおいて、前記一対の軸受の間に設けられ、通電することにより発熱するヒータであることが望ましい。
また、前記第１の加熱膨張手段は、前記ロータハウジングの周囲に流路を形成し、該流路に沿って熱媒体を循環させることにより発熱する熱媒ヒータであってもよい。
また、前記第２の加熱膨張手段は、前記軸受ハウジングにおいて、前記一対の軸受の間に流路を形成し、該流路に沿って熱媒体を循環させることにより昇温する熱媒ヒータであってもよい。
また、前記第１の加熱膨張手段は、前記ロータハウジングの周囲に設けられたコイルに通電し、電磁誘導により前記ロータハウジングに渦電流を発生させて該ロータハウジングを発熱させる電磁誘導ヒータであってもよい。

このように加熱膨張手段を実現することにより、効率的にロータハウジング並びに軸受ハウジングを加熱して昇温させることができる。
特に、熱媒ヒータは、熱媒体を流すことにより昇温するため、熱抵抗を低くすることができ、通電することにより発熱するヒータよりも急速にハウジング等を加熱することができる。
また、電磁誘導加熱は、ハウジングを直接発熱させるため、効率的にハウジングを昇温することができる。

また、前記した課題を解決するために、本発明に係る真空ポンプの制御方法は、スクリューロータが該ロータを収容するロータハウジング内において軸受により回転可能に支持され、前記ロータハウジングを加熱する加熱膨張手段を備える真空ポンプの制御方法であって、前記ポンプの起動開始信号を受け取ると、前記スクリューロータを回転させるモータを起動開始するステップと、前記モータの状態が所定の起動条件を満たしているか否かの起動判断を行い、正常に起動できないと判断した場合、前記モータの起動を停止し、前記加熱膨張手段により前記ロータハウジングを加熱する昇温制御を開始するステップと、前記昇温制御の開始後、該昇温制御を終了するか否かの終了判断を行い、所定の終了条件を満たす状態に達すると、前記加熱膨張手段による前記ロータハウジングへの加熱を終了するステップと、前記モータを再起動するステップとを実行することに特徴を有する。

また、或いは、スクリューロータが該ロータを収容するロータハウジング内において軸受により回転可能に支持され、前記ロータハウジングを加熱する加熱膨張手段を備える真空ポンプの制御方法であって、前記ポンプの起動開始信号を受け取ると、前記スクリューロータを回転させるモータを起動開始するステップと、前記モータの状態が所定の起動条件を満たしているか否かの起動判断を行い、正常起動できないと判断した場合、前記モータの起動を停止し、前記加熱膨張手段により前記ロータハウジングを加熱する昇温制御を開始するステップと、前記昇温制御の開始から所定時間の経過後、昇温制御を継続しながら前記モータが正常起動可能となるまで該モータを再起動して前記起動判断を実施するステップと、前記起動判断において、前記モータが正常起動したと判断された後、前記昇温制御を終了するか否かの終了判断を行い、所定の終了条件を満たす状態に達すると、該昇温制御を終了するステップとを実行することに特徴を有する。

また或いは、スクリューロータが該ロータを収容するロータハウジング内において軸受により回転可能に支持され、前記ロータハウジングを加熱する加熱膨張手段を備える真空ポンプの制御方法であって、前記ポンプの起動開始信号を受け取ると、前記加熱膨張手段により前記ロータハウジングを加熱する昇温制御を開始するステップと、前記昇温制御の加熱開始後、該昇温制御を終了するか否かの終了判断を行い、所定の終了条件を満たす状態に達すると、前記加熱膨張手段による前記ロータハウジングへの加熱を終了するステップと、前記モータを再起動するステップとを実行することに特徴を有する。

また或いは、スクリューロータが該ロータを収容するロータハウジング内において軸受により回転可能に支持され、前記ロータハウジングを加熱する加熱膨張手段を備える真空ポンプの制御方法であって、前記ポンプの起動開始信号を受け取ると、前記加熱膨張手段により前記ロータハウジングを加熱する昇温制御を開始するステップと、前記モータの状態が所定の起動条件を満たしているか否かの起動判断を行い、正常起動できないと判断した場合、前記昇温制御における設定温度をより高く再設定して該昇温制御を継続し、前記モータが正常起動可能となるまで該モータを再起動して前記起動判断を実施するステップと、前記モータが正常起動開始後、前記昇温制御を終了するステップとを実行することに特徴を有する。

尚、前記モータの起動判断において、該モータにおける所定の回転数、トルクまたは電流・電力値を検出し、検出された値が所定値に達している場合に正常起動と判断することが望ましい。
また、前記昇温制御の終了判断において、該昇温制御開始からの経過時間、前記ロータハウジングの温度、前記モータの電流・電力値、トルクまたは回転数のいずれかを検出し、検出された値が所定値に達している場合に制御終了と判断することが望ましい。

このような制御を行うことにより、スクリューロータとロータハウジングとの間の隙間、並びにスクリューロータ間の隙間を熱膨張により広げることができる。これにより、前回のポンプ運転時に生じた固形の反応生成物を前記隙間に噛み込んでも次回のポンプ運転を開始することができる。
尚、本発明に係る真空ポンプの制御方法は、ロータハウジングを加熱する加熱膨張手段を用いた場合について記載されているが、軸受ハウジングを加熱する加熱膨張手段についても同様の制御を行うことができる。

本発明によれば、スクリューロータを備える真空ポンプにおいて、起動時の排気効率および排気速度を落とすことなく、かつ起動時に前記スクリューロータと該ロータのケーシングとの間の隙間、並びに対となって回転するスクリューロータ間の隙間において反応生成物を噛み込んでも再起動できる真空ポンプを得ることができる。

以下、本発明に係る真空ポンプの実施の形態について図面に基づき説明する。図１は本発明に係る真空ポンプの第１の実施の形態を模式的に示す断面図である。
図示するように、この真空ポンプ１Ａは、一対のスクリューロータ２、３を備え、この一対のスクリューロータ２、３はロータハウジング４の内部に収納されている。ロータ２、３とロータハウジング４との間には、ロータ２、３が回転可能なように隙間が形成されている。

また、前記ロータハウジング４の上端面及び下端面は、上端板５及び下端板６によって封止されている。
また、前記一対のスクリューロータ２、３とロータハウジング４によって作動室７が形成される。この作動室７には吸気口（図示せず）からプロセスガス（反応生成ガス）が導入され、前記一対のスクリューロータ２、３の回転に伴い、作動室７内のプロセスガスは、移送と、必要に応じて圧縮がなされ、排気口（図示せず）から排気されるように構成されている。

真空ポンプ１Ａにおける一対のスクリューロータ２、３は、上端板５（軸受ハウジング）内に設けられた一対の軸受１７、１８及び下端板６（軸受ハウジング）内に設けられた一対の軸受１９、２０によって、ロータハウジング４に対して回転可能に支持されている。
また、真空ポンプ１Ａにおいて、一対のスクリューロータ２、３の一端部には、タイミングギア２５、２６が設けられ、それらギア２５、２６が互いに噛み合うように構成されている。さらに、スクリューロータ２の一端部には、モータ２７が一体的に連結され、スクリューロータ２の回転に伴って、タイミングギア２５に噛み合うタイミングギア２６に連結されたスクリューロータ３が回転するように構成されている。
尚、真空ポンプ１Ａにおいて、モータ２７としては、モータのロータ部が密閉されたキャンドモータが用いられるのが好ましい。また、前記タイミングギア２５、２６が収納されるギア室２９の底部には、潤滑油（図示せず）が貯溜されている。

また、図１に示す真空ポンプ１Ａにおいて、ロータハウジング４の周囲には、このロータハウジング４全体を略均等に加熱しロータハウジング４を熱膨張させるための第１の加熱膨張手段として、通電することにより抵抗発熱する例えばシーズヒータ１０が巻きつけられた状態で設けられている。
さらに、上端板５における軸受１７と軸受１８との間、及び下端板６における軸受１９と軸受２０との間に、第２の加熱膨張手段として例えばシーズヒータ３０が設けられる。

これらシーズヒータ１０、３０は、ポンプ運転停止時において、制御部５０からの指示によりヒータ駆動部１１が動作することにより発熱し、ロータハウジング４全体、及び、上端板５、下端板６を加熱するようになされている。
即ち、ポンプ運転停止時において、シーズヒータ１０、３０によりロータハウジング４全体及び上端板５、下端板６を加熱して熱膨張させ、ロータ２、３とロータハウジング４との間の隙間並びに一対のロータ２、３間の隙間を広げ、ポンプ運転中に固形化した反応生成物を次回のポンプ運転開始時に噛み込まないような構成となされている。
また、この真空ポンプ１Ａは、モータ２７やシーズヒータ１０、３０の駆動を制御する制御手段としての制御部５０を具備している。

続いて、このように構成された真空ポンプ１Ａの制御部５０によるシーズヒータ１０、３０の駆動制御について、図２のフローに基づき説明する。尚、このフローは、加熱膨張手段としてのシーズヒータ１０、３０の駆動をポンプ再起動前のみに実行する場合である。また、真空ポンプ１Ａは、例えば半導体製造装置のチャンバ内を真空とする目的のため、所定時間運転される。真空ポンプ１Ａの運転時においては、ロータハウジング４の内壁等にプロセスガスによる反応生成物が固形化して付着する。ポンプ運転が停止しポンプ温度が低下すると、スクリューロータ２、３及びロータハウジング４が収縮し、それらの間の隙間寸法がより小さくなる。特にケーシングの線膨張係数をロータの線膨張係数よりも大きい材質により形成する真空ポンプの場合、より顕著に隙間寸法がより小さくなる。

次回のポンプ起動の際、半導体製造装置側からポンプ起動信号が発行されるか、ポンプの起動スイッチにより起動させられると（図２のステップＳ１）、制御部５０はモータ２７を起動開始させる（図２のステップＳ２）。
次いで、制御部５０は、モータ２７の回転数或いは電流値等に基づき、モータ２７が正常に起動を開始しているかを判断し（図２のステップＳ３）、正常と判断した場合には、通常の運転（ノーマル運転）にそのまま移行する（図２のステップＳ７）。
尚、モータ２７の回転数はエンコーダもしくはモータ２７に流れる電流値により検出される。

一方、制御部５０がモータ２７の起動を正常でない（起動できない）と判断した場合には（図２のステップＳ３）、モータ２７の起動を停止してヒータ駆動部１１を動作させてシーズヒータ１０、３０を発熱させ、ロータハウジング４全体並びに上端板５、下端板６を加熱して昇温制御を開始する（図２のステップＳ４）。制御部５０は、所定時間の経過、モータ２７の電流・電力値、トルク、回転数、或いはハウジング４の温度等を判断基準として、昇温制御の終了判断を行い（図２のステップＳ５）、昇温制御終了後、モータ２７の再起動を行う（図２のステップＳ６）。
尚、ハウジング４の温度は、熱電対等の温度センサ（図示せず）により検出することができる。

ここで、ロータハウジング４全体並びに上端板５、下端板６は前記昇温制御により加熱されているため熱膨張し、ロータ２、３間の隙間、並びにロータ２、３とロータハウジング４との間の隙間が広がっている。このため、それら隙間に反応生成物を噛み込むことなく、モータ起動は正常に行われ、ノーマル運転に移行がなされる（図２のステップＳ７）。

続いて、真空ポンプ１Ａの他の駆動制御について、図３のフローに基づき説明する。尚、このフローは、加熱膨張手段としてのシーズヒータ１０、３０の駆動をポンプ再起動前だけでなくポンプ再起動後にも実行する場合である。
ポンプ再起動の際、半導体製造装置側からポンプ起動信号が発行されるか、ポンプの起動スイッチにより起動させられると（図３のステップＳＴ１）、制御部５０はモータ２７を起動開始させる（図３のステップＳＴ２）。

次いで、制御部５０は、モータ２７の回転数或いは電流・電力値等に基づき、モータ２７が正常に起動を開始しているかを判断し（図３のステップＳＴ３）、正常と判断した場合には、ヒータ駆動部１１を動作させてシーズヒータ１０、３０を発熱させ、ロータハウジング４全体並びに上端板５、下端板６を加熱して昇温制御を開始する（図３のステップＳＴ７）。

制御部５０は、所定時間の経過、或いはハウジング４の温度等を判断基準として、昇温制御の終了判断を行い（図３のステップＳＴ８）、昇温制御終了後（図３のステップＳＴ９）、ノーマル運転に移行がなされる（図３のステップＳＴ１０）。

一方、ステップＳＴ３において、制御部５０がモータ２７の起動を正常でないと判断した場合には、ヒータ駆動部１１を動作させてシーズヒータ１０、３０を発熱させ、ロータハウジング４全体並びに上端板５、下端板６を加熱して昇温制御を開始する（図３のステップＳＴ４）。制御部５０は、昇温制御を継続し（図３のステップＳＴ５）、モータ２７の回転数或いは電流値等に基づき、モータ２７が正常に起動しているかを判断する（図３のステップＳＴ６）。ここで制御部５０は、モータ２７が正常起動となるまで昇温制御を継続する（図３のステップＳＴ５）。

ステップＳＴ６において、制御部５０は、モータ２７の起動が正常と判断した場合には、昇温制御を継続し（図３のステップＳＴ７）、所定時間の経過、或いはハウジング４の温度等を判断基準として、昇温制御の終了判断を行い（図３のステップＳＴ８）、昇温制御終了後（図３のステップＳＴ９）、ノーマル運転に移行がなされる（図３のステップＳＴ１０）。

ここで、ノーマル運転に移行がなされる際には、前記昇温制御により、ロータハウジング４全体並びに上端板５、下端板６は前記昇温制御により加熱されているため熱膨張し、ロータ２、３間の隙間、並びにロータ２、３とロータハウジング４との間の隙間が広がっている。このため、それら隙間に反応生成物を噛み込むことなく、モータ駆動が正常に行われる。

前記図２、図３のフローを用いて説明したフローは、モータ２７の起動状態を判断後に昇温制御を実施するか否かを決定する場合の例であったが、続いて、昇温制御をモータ２７の再起動前に必ず実行する場合の例を図４のフローを用いて説明する。

ポンプ再起動の際、制御部５０が制御スタート信号を発行すると（図４のステップＳＥ１）、ヒータ駆動部１１が動作してシーズヒータ１０、３０を発熱させ、ロータハウジング４全体並びに上端板５、下端板６を加熱して昇温制御を開始する（図４のステップＳＥ２）。制御部５０は、所定時間の経過、或いはハウジング４の温度等を判断基準として、昇温制御の終了判断を行い（図４のステップＳＥ３）、昇温制御終了後、モータ２７の再起動を行う（図４のステップＳＥ４）。

ここで、ロータハウジング４全体並びに上端板５、下端板６は前記昇温制御により加熱されているため熱膨張し、ロータ２、３間の隙間、並びにロータ２、３とロータハウジング４との間の隙間が広がっている。このため、低温時にそれら隙間に反応生成物を噛み込んでいても、モータ起動は正常に行われ、ノーマル運転に移行がなされる（図４のステップＳＥ５）。

続いて、昇温制御をモータ２７の再起動前に必ず実行する場合であって、さらに昇温制御開始後に起動判断を行う場合の例を図５のフローを用いて説明する。
ポンプ再起動の際、制御部５０が制御スタート信号を発行すると（図５のステップＳＰ１）、ヒータ駆動部１１はシーズヒータ１０、３０を発熱させ、ロータハウジング４全体並びに上端板５、下端板６を加熱して昇温制御を開始する（図５のステップＳＰ２）。

制御部５０は、モータ２７の駆動を開始させ、モータ２７の回転数或いは電流値等に基づき、モータ２７が正常に起動を開始しているかを判断する（図５のステップＳＰ３）。ここで、正常と判断した場合には、昇温制御を終了し（図５のステップＳＰ５）、ノーマル運転に移行する（図５のステップＳＰ６）。
一方、制御部５０は、ステップＳＰ３で、モータ２７の回転が正常でないと判断すると、昇温制御における設定温度よりもさらに高い温度に設定し（図５のステップＳＰ４）、ステップＳＰ３の起動判断においてモータ２７の起動が正常と判断されるまで昇温制御を継続する。

このように、図５のフローによっても、昇温制御を行うことにより、ロータハウジング４全体並びに上端板５、下端板６は加熱されて熱膨張し、ロータ２、３間の隙間、並びにロータ２、３とロータハウジング４との間の隙間が広がった状態となる。このため、それら隙間に反応生成物を噛み込むことなく、モータ再起動を正常に行うことができる。
尚、モータ２７の回転が正常でないと判断すると、昇温制御における設定温度よりもさらに高い温度に設定（図５のステップＳＰ４）にするステップは、図２乃至図４のフローにも適用することができる。
また、図２乃至図５のフローにおいてはポンプ運転開始時（再起動時）の制御を示すものであるが、ポンプ運転停止後においても前記したように昇温制御を行い、ロータハウジング４や上端蓋５、下端蓋６を所定の温度にしておくことで、より確実に再起動を行うことができる。また、或いは、ポンプ運転状態に拘らず、昇温制御を行うようにしてもよい。

以上のように、本発明に係る真空ポンプの実施の形態によれば、ポンプ運転（再起動）開始前に、ハウジング４並びに上端板５、下端板６を加熱し、熱膨張させることにより、スクリューロータ２、３とロータハウジング４との間の隙間、並びにスクリューロータ２、３間の隙間を広げることができる。これにより、前回のポンプ運転時に生じた固形の反応生成物を低温時に前記隙間に噛み込んだとしても次回のポンプ運転を開始することができる。

尚、前記実施の形態においては、第１の加熱膨張手段、並びに第２の加熱膨張手段として、通電することにより抵抗発熱するシーズヒータを例に説明したが、本発明の真空ポンプにおいては、それに限定されず、他の電気式加熱ヒータを用いてもよい。
また、本発明に係る真空ポンプにおいては、第１の加熱膨張手段、並びに第２の加熱膨張手段として電気式加熱ヒータに限定されるものではない。

図６に、電気式加熱ヒータではなく他の加熱膨張手段を採用した本発明に係る真空ポンプ１Ｂの構成を示す。
図６の断面図に示す真空ポンプ１Ｂは、図１に示した真空ポンプ１Ａの構成と加熱膨張手段（第１の加熱膨張手段、第２の加熱膨張手段）の構成のみが異なる。即ち、図６に示す真空ポンプ１Ｂにおいては、図１の真空ポンプ１Ａの構成に示した加熱膨張手段としてのシーズヒータ１０及びヒータ駆動部１１に替えて、他の加熱膨張手段が設けられる。
尚、図６において、図１に示す真空ポンプ１Ａの構成と同じ部分については、同符号で示し、その詳細な説明は省略する。

図６に示す加熱膨張手段は、ハウジング４の周囲に設けられた熱媒ヒータ１２と、この熱媒ヒータ１２の温度調整を行なう温度制御部１３とにより構成される。
熱媒ヒータ１２は、ハウジング４の外側面を包囲する筒状の伝熱管１４と、第１の加熱膨張手段として、伝熱管１４の内部においてハウジング４の周囲を覆うように螺旋状に巻き付けられ循環パイプ１５とを有している。循環パイプ１５は、さらに第２の加熱膨張手段として、上端板５における軸受１７と軸受１８との間、及び下端板６における軸受１９と軸受２０との間にも設けられる。

尚、循環パイプ１５は、この循環パイプ１５内に所定温度に加熱された熱媒体（例えば油）を流して循環させる熱媒体循環部１３に接続されている。この構成により循環パイプ１５内に熱媒体が流されると、循環パイプ１５が昇温し、その熱を伝熱管１４がハウジング４全体並びに上端板５、下端板６に伝え、それらが熱膨張するようになされている。

このような構成によっても、図２乃至図５のフローに示した制御を行うことにより、スクリューロータ２、３とロータハウジング４との間の隙間、並びにスクリューロータ２、３間の隙間を広げることができる。これにより、前回のポンプ運転時に生じた固形の反応生成物を前記隙間に噛み込むことなく次回のポンプ運転を開始することができる。
また、熱媒ヒータ１２は、熱媒体を流すことにより昇温するため、熱抵抗を低くすることができ、電気式加熱ヒータよりも急速にハウジング４等を加熱することができる。

さらに、本発明に係る真空ポンプにおいては、他の加熱膨張手段を採用することもできる。図７に他の加熱膨張手段を採用した真空ポンプ１Ｃの構成を示す。
図７の断面図に示す真空ポンプ１Ｃは、図１に示した真空ポンプ１Ａの構成と第１の加熱膨張手段の構成のみが異なる。

図７に示す真空ポンプ１Ｃにおいては、ハウジング４を加熱する第１の加熱膨張手段として、ハウジング４の内周面もしくは外周面に夫々設けられたコイル３１と、このコイル３１に電流を流し、電磁誘導によりハウジング４において渦電流を発生させるための電磁加熱駆動部３２とを備える。即ち、電磁加熱駆動部３２がコイル３１に電流を流すことによって、コイル３１が設けられたハウジング４において磁場が発生し、電磁誘導によりハウジング４に渦電流が発生し、ハウジング４自身が抵抗により発熱する。

また、図示する真空ポンプ１Ｃにおいては、第２の加熱膨張手段として、図１と同様に、上端板５における軸受１７と軸受１８との間、及び下端板６における軸受１９と軸受２０との間に、例えばシーズヒータ３０が設けられる。このシーズヒータ３０は、図１に示した構成と同様、ヒータ駆動部１１により通電されることで発熱する。

このような構成によっても、図２乃至図５のフローに示した制御を行うことにより、スクリューロータ２、３とロータハウジング４との間の隙間、並びにスクリューロータ２、３間の隙間を熱膨張により広げることができる。これにより、前回のポンプ運転時に生じた固形の反応生成物を前記隙間に噛み込むことなく次回のポンプ運転を開始することができる。また、図７に示す構成の電磁誘導加熱は、ハウジング４を直接発熱させるため、効率的にハウジング４を昇温することができる。

尚、図７の構成において、第２の加熱膨張手段は、電気式加熱ヒータ（この実施形態においてはシーズヒータ）としたが、それに限定されるものではなく、例えば、第１の加熱膨張手段と同様にコイルを上端板５並びに下端板６に設け、電磁誘導加熱により熱膨張させるようにしてもよい。

また、図１、図６、図７に示した実施の形態においては、第１の加熱膨張手段と第２の加熱膨張手段とを共に備える構成を示したが、本発明に係る真空ポンプにおいては、第１の加熱膨張手段のみの構成であってもよい。即ち、本発明に係る真空ポンプは、図２、図３、図５のフローに示した制御において、モータ２７の起動判断処理によりモータ２７の起動が正常となるまではノーマル運転に移行しない。このため、ハウジング４を主に加熱する第１の加熱膨張手段のみの構成であっても、正常起動まで多少の時間は余計に要するが、反応生成物の噛み込みを防止することができる。

また、前記実施の形態においては、１段式の真空ポンプを例に説明したが、本発明に係る真空ポンプ及びその制御方法は、２段式の真空ポンプに対しても適用することができ、同様な効果を得ることができる。
２段式の真空ポンプの場合、特に大気側の真空ポンプとして、真空側よりも小型で起動動力の小さい真空ポンプを用いた場合、真空側と比較して大気側のほうが反応生成物も堆積しやすいので、本発明を適用する効果が大きい。
特に真空側ポンプを容積圧縮して排気するスクリュー式真空ポンプとした場合は、大気側にスクリュー式真空ポンプを用いると、より小型化されるので本発明の効果はより大きくなる。
また、本願発明は、特にスクリュー式真空ポンプに適用してしるが、ルーツ式、クロー式またはターボ分子式等のロータを回転させて排気する真空ポンプに対しても本願発明を適用することにより同様の効果を得ることができる。

本発明は、半導体製造工程等の反応生成ガスを流す工程で使用するスクリューロータを備える真空ポンプに好適に用いることができる。

図１は、本発明に係る真空ポンプの実施形態を模式的に示す断面図である。 図２は、図１の真空ポンプの再起動時の制御の流れを示すフローである。 図３は、図１の真空ポンプの再起動時の他の制御の流れを示すフローである。 図４は、図１の真空ポンプの再起動時の他の制御の流れを示すフローである。 図５は、図１の真空ポンプの再起動時の他の制御の流れを示すフローである。 図６は、本発明に係る真空ポンプの他の実施形態を模式的に示す断面図である。 図７は、本発明に係る真空ポンプの他の実施形態を模式的に示す断面図である。

符号の説明

１Ａ 真空ポンプ
１Ｂ 真空ポンプ
１Ｃ 真空ポンプ
１Ｄ 真空ポンプ
２ スクリューロータ
３ スクリューロータ
４ ロータハウジング
５ 上端板（軸受ハウジング）
６ 下端板（軸受ハウジング）
７ 作動室
１０ シーズヒータ（第１の加熱膨張手段）
１１ ヒータ駆動部
１２ 熱媒ヒータ（第１の加熱膨張手段）
１３ 温度制御部
１４ 伝熱管
１５ 循環パイプ
１７ 軸受
１８ 軸受
１９ 軸受
２０ 軸受
２５ タイミングギア
２６ タイミングギア
２７ モータ
３０ シーズヒータ（第２の加熱膨張手段）
３１ コイル（第１の加熱膨張手段）
３２ 電磁加熱駆動部（第１の加熱膨張手段）
５０ 制御部

Claims (13)

1. スクリューロータがロータハウジング内に収容され、前記ロータハウジング内において軸受により回転可能に支持された真空ポンプであって、
   前記ロータハウジングを加熱する第１の加熱膨張手段を備え、
   前記第１の加熱膨張手段は、前記ロータハウジングを加熱して該ロータハウジングを熱膨張させ、前記スクリューロータと前記ロータハウジングとの間の隙間を広げることを特徴とする真空ポンプ。
2. 前記スクリューロータは一対のロータであって、該一対のロータは一対の軸受により支持され、
   前記一対の軸受を収容する軸受ハウジングを加熱する第２の加熱膨張手段を備え、
   前記第２の加熱膨張手段は、前記軸受ハウジングを加熱して該軸受ハウジングを熱膨張させ、前記一対のロータ間の隙間を広げることを特徴とする請求項１に記載された真空ポンプ。
3. 前記第１の加熱膨張手段は、前記ロータハウジングの周囲に設けられ、通電することにより発熱するヒータであることを特徴とする請求項１に記載された真空ポンプ。
4. 前記第２の加熱膨張手段は、前記軸受ハウジングにおいて、前記一対の軸受の間に設けられ、通電することにより発熱するヒータであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載された真空ポンプ。
5. 前記第１の加熱膨張手段は、前記ロータハウジングの周囲に流路を形成し、該流路に沿って熱媒体を循環させることにより発熱する熱媒ヒータであることを特徴とする請求項１に記載された真空ポンプ。
6. 前記第２の加熱膨張手段は、前記軸受ハウジングにおいて、前記一対の軸受の間に流路を形成し、該流路に沿って熱媒体を循環させることにより発熱する熱媒ヒータであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載された真空ポンプ。
7. 前記第１の加熱膨張手段は、前記ロータハウジングの周囲に設けられたコイルに通電し、電磁誘導により前記ロータハウジングに渦電流を発生させて該ロータハウジングを発熱させる電磁誘導ヒータであることを特徴とする請求項１に記載された真空ポンプ。
8. スクリューロータが該ロータを収容するロータハウジング内において軸受により回転可能に支持され、前記ロータハウジングを加熱する加熱膨張手段を備える真空ポンプの制御方法であって、
   前記ポンプの起動開始信号を受け取ると、前記スクリューロータを回転させるモータを起動開始するステップと、
   前記モータの状態が所定の起動条件を満たしているか否かの起動判断を行い、正常に起動できないと判断した場合、前記モータの起動を停止し、前記加熱膨張手段により前記ロータハウジングを加熱する昇温制御を開始するステップと、
   前記昇温制御の開始後、該昇温制御を終了するか否かの終了判断を行い、所定の終了条件を満たす状態に達すると、前記加熱膨張手段による前記ロータハウジングへの加熱を終了するステップと、
   前記モータを再起動するステップとを実行することを特徴とする真空ポンプの制御方法。
9. スクリューロータが該ロータを収容するロータハウジング内において軸受により回転可能に支持され、前記ロータハウジングを加熱する加熱膨張手段を備える真空ポンプの制御方法であって、
   前記ポンプの起動開始信号を受け取ると、前記スクリューロータを回転させるモータを起動開始するステップと、
   前記モータの状態が所定の起動条件を満たしているか否かの起動判断を行い、正常起動できないと判断した場合、前記モータの起動を停止し、前記加熱膨張手段により前記ロータハウジングを加熱する昇温制御を開始するステップと、
   前記昇温制御の開始から所定時間の経過後、昇温制御を継続しながら前記モータが正常起動可能となるまで該モータを再起動して前記起動判断を実施するステップと、
   前記起動判断において、前記モータが正常起動したと判断された後、前記昇温制御を終了するか否かの終了判断を行い、所定の終了条件を満たす状態に達すると、該昇温制御を終了するステップとを実行することを特徴とする真空ポンプの制御方法。
10. スクリューロータが該ロータを収容するロータハウジング内において軸受により回転可能に支持され、前記ロータハウジングを加熱する加熱膨張手段を備える真空ポンプの制御方法であって、
    前記ポンプの起動開始信号を受け取ると、前記加熱膨張手段により前記ロータハウジングを加熱する昇温制御を開始するステップと、
    前記昇温制御の加熱開始後、該昇温制御を終了するか否かの終了判断を行い、所定の終了条件を満たす状態に達すると、前記加熱膨張手段による前記ロータハウジングへの加熱を終了するステップと、
    前記モータを再起動するステップとを実行することを特徴とする真空ポンプの制御方法。
11. スクリューロータが該ロータを収容するロータハウジング内において軸受により回転可能に支持され、前記ロータハウジングを加熱する加熱膨張手段を備える真空ポンプの制御方法であって、
    前記ポンプの起動開始信号を受け取ると、前記加熱膨張手段により前記ロータハウジングを加熱する昇温制御を開始するステップと、
    前記モータの状態が所定の起動条件を満たしているか否かの起動判断を行い、正常起動できないと判断した場合、前記昇温制御における設定温度をより高く再設定して該昇温制御を継続し、前記モータが正常起動可能となるまで該モータを再起動して前記起動判断を実施するステップと、
    前記モータが正常起動開始後、前記昇温制御を終了するステップとを実行することを特徴とする真空ポンプの制御方法。
12. 前記モータの起動判断において、該モータにおける所定の回転数または電流値を検出し、検出された値が所定値に達している場合に正常起動と判断することを特徴とする請求項８、請求項９、請求項１１のいずれかに記載された真空ポンプの制御方法。
13. 前記昇温制御の終了判断において、該昇温制御開始からの経過時間、前記ロータハウジングの温度、前記モータのトルクまたは回転数のいずれかを検出し、検出された値が所定値に達している場合に制御終了と判断することを特徴とする請求項８乃至１０のいずれかに記載された真空ポンプの制御方法。

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