JP3456253B2 - スパッタイオン真空ポンプの電源装置 - Google Patents

スパッタイオン真空ポンプの電源装置

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JP3456253B2 JP10628594A JP10628594A JP3456253B2 JP 3456253 B2 JP3456253 B2 JP 3456253B2 JP 10628594 A JP10628594 A JP 10628594A JP 10628594 A JP10628594 A JP 10628594A JP 3456253 B2 JP3456253 B2 JP 3456253B2
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勝 濱野
神治 麻生
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日新ハイボルテージ株式会社
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【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、スパッタイオン真空ポ
ンプ給電用の漏洩変圧器を保護することができるスパッ
タイオン真空ポンプの電源装置に関する。 【0002】 【従来の技術】図4は従来のスパッタイオン真空ポンプ
(以下、スパッタイオンポンプという)の電源装置の構
成図であり、スパッタイオンポンプ1は電源装置2にお
ける整流回路3を介して漏洩変圧器4の2次巻線42
ら給電される。漏洩変圧器4の1次巻線41はトリップ
コイル付き熱動形サーキットブレーカ5の接点5aを介
して交流電源5に接続されており、同ブレーカは1次巻
線と直列に接続された低レベルの過電流値でブレーカを
作動させる第1の加熱要素5l及び高レベルの過電流値
でブレーカを作動させる第2の加熱要素5hを有し、第
1の加熱要素にはスパッタイオンポンプの起動時に閉成
する手動スイッチ7が並列に接続されている。電源装置
1の出力回路には電圧計8及び電流計9が接続されてお
り、同電流計によって、スパッタイオンポンプ1が働く
真空装置の真空度が測定される。 【0003】手動スイッチ7を閉じてから熱動形サーキ
ットブレーカ5の接点5aを投入することにより、漏洩
変圧器4が給電され、スパッタイオンポンプ1は起動す
る。例えば真空装置としての電子線照射装置における電
子線発生部内を真空排気するときには、図示しない別の
真空ポンプで真空粗引きをしてから所要の高真空度とな
るようにスパッタイオンポンプ1を作動させるが、同ポ
ンプの運転時、図5の特性図に示すように、ポンプ電流
Iは真空装置内の圧力Pが低下するほど、即ち高真空度
になるほどポンプ電流は低下する特性を示し、ポンプ電
流Iは起動開始時と定常真空状態時とでは大きく変化す
る。 【0004】かかるポンプ電流Iの大きな変化を考慮
し、スパッタイオンポンプ1は漏洩変圧器4から給電さ
れており、同変圧器は図6に示すように、2次巻線電流
Iの増加に対し2次巻線電圧Vが低下する垂下特性を有
する(漏洩変圧器の2次巻線電流の値と整流回路を介す
るスパッタイオンポンプの電流の値、そして2次巻線電
圧値とポンプ印加電圧値はそれぞれ比例関係にあるか
ら、両電流の符号として同じI,両電圧の符号として同
じVで示す。)。スパッタイオンポンプ1及び漏洩変圧
器4は、手動スイッチ7の閉成に伴い、高レベルの過電
流状態が継続するときサーキットブレーカの第2の加熱
要素5hに応答してトリップコイルが働き接点5aが開
放し、漏洩変圧器4を保護する。真空装置内の圧力が定
常状態域に達すると手動スイッチ7を遮断(開放)し、
サーキットブレーカ5は第1の加熱要素5lにより低レ
ベルの過電流状態の発生に応動する。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】このように従来のスパ
ッタイオンポンプの電源装置は、ポンプが定常状態にな
ったら手動スイッチ7を開放して過電流保護レベルを切
り換えるという操作者の手をわずらわせることを要する
ものである。さらに、定常状態において停電した場合、
サーキットブレーカ5(の接点5a)が投入されたまま
の状態で停電が復旧すると、手動スイッチ7が開放して
いることにより定常状態時の過電流保護レベルでスパッ
タイオンポンプが再起動し、不必要にサーキットブレー
カ5が動作してしまい、ポンプは運転状態に復帰できな
い場合がある。 【0006】また、スパッタイオンポンプ1の給電源と
しては、ポンプ電流Iが大きく変化することを考慮し、
電流が増加するときには電圧が大きく低下する垂下特性
をもつ漏洩変圧器4から給電しているが、通常スパッタ
イオンポンプの起動当初、ポンプ電流は大きく、変圧器
はほぼ短絡状態となり、ポンプ電流の最大値は変圧器の
ほぼ短絡電流Isで抑えられてしまう。この点、起動時
における漏洩変圧器4の保護は、サーキットブレーカ5
の過電流保護レベルを設定しても、漏洩変圧器の特性に
よって制約されることになる。そして、電源装置の小型
化を図る際には、小型の漏洩変圧器4を用いることにな
るが、スパッタイオンポンプ1の起動開始時における真
空度が悪いときには、漏洩変圧器が短絡に近い状態で動
作する時間が長くなり、変圧器は過熱される。そこで、
ポンプ電流Iが低下しない状態が継続する場合、操作者
は一旦サーキットブレーカ5を遮断し、変圧器の冷却を
待って再起動操作を行っている。 【0007】本発明は、スパッタイオンポンプの起動時
と定常時で過電流保護設定レベルを切り換えることを要
しないものとし、漏洩変圧器の小型化を図る際にも同変
圧器を保護することができるスパッタイオンポンプの電
源装置の提供を目的とするものである。 【0008】 【課題を解決するための手段】本発明は、スパッタイオ
ンポンプの電源装置において、サーキットブレーカを介
して交流電源に接続された1次巻線及びスパッタイオン
ポンプに給電する2次巻線を有する漏洩変圧器と、前記
真空ポンプの印加電圧に応動するメータリレーと、この
メータリレーの常閉接点と直列に接続されたタイマー
と、このタイマーの遅延動作に応動する前記サーキット
ブレーカのトリップコイルとを備えてなることを特徴と
するものである。 【0009】 【作用】スパッタイオンポンプの起動時、ポンプ電流が
大きく、ポンプ印加電圧はメータリレーが作動する規定
電圧以下であり、タイマーはメータリレーの常閉接点を
介して通電されるが、タイマーがタイムアップ、遅延動
作する前にポンプ電流が低下し、ポンプ印加電圧はメー
タリレーの規定作動電圧以上に上昇し、起動完了とな
る。ポンプの定常時、例えば真空度悪化でポンプ電流が
増加し、ポンプ印加電圧がメータリレーの規定作動電圧
以下となり、この状態が継続するとタイマーが作動し、
トリップコイルの通電によりサーキットブレーカを遮断
する。 【0010】 【実施例】本発明の実施例について図面を参照して説明
する。図1はスパッタイオンポンプに給電する電源装置
の構成図であり、図4ないし図6と同一符号は同等部分
を示す。スパッタイオンポンプ1は電源装置2における
整流回路3を介して漏洩変圧器4の2次巻線42から給
電されており、同変圧器の1次巻線41はトリップコイ
ル付きサーキットブレーカ10の接点10aを介して交
流電源6に接続されている。電源装置2の出力回路に
は、ポンプ印加電圧に応答するメータリレー11及びポ
ンプ電流Iから真空度を監視する電流計9が設けられて
いる。 【0011】漏洩変圧器4の1次巻線41と並列に、メ
ータリレー11の常閉接点11bを介してタイマー12
(T)が、そして同タイマーの遅延動作接点12aを介
してサーキットブレーカ10のトリップコイル10cが
それぞれ接続されている。 【0012】サーキットブレーカ10を投入(接点10
aを閉成)することにより、スパッタイオンポンプ1は
漏洩変圧器4から給電されて起動する。漏洩変圧器4の
2次巻線電流に対する2次巻線電圧したがって整流回路
2の出力であるポンプ電流I対ポンプ印加電圧Vの関係
は図2(a)に示す垂下特性を有し、通常、ポンプ起動
当初のポンプ電流Iは大きく、漏洩変圧器はほぼ短絡状
態となり、同変圧器としては図2(b)に示すように例
えば短絡電流Isのもとで2分間程度の耐短絡許容時間
tsを有するものが用いられる。 【0013】スパッタイオンポンプ1の運転開始に伴
い、真空装置の圧力したがってポンプ電流Iは低下し、
図3(a)に示すように、ポンプ印加電圧Vは上昇して
いく。ポンプ印加電圧Vに応答するメータリレー11は
図2の漏洩変圧器の動作特性説明図における電圧Va、
例えば漏洩変圧器が連続して給電できる2次巻線電流I
cに対応する連続して給電可能な最小2次巻線電圧以上
の規定作動電圧Vaに達するまで同リレーの常閉接点1
1bは閉じ、タイマー12は通電状態にあるが、同タイ
マーは漏洩変圧器4の耐短絡許容時間tsに合わせて例
えば通電2分後にタイムアップ、遅延動作し、接点12
aが閉じるようにする。 【0014】したがって、スパッタイオンポンプ1の運
転により真空装置の圧力が充分に低下し、タイマー12
のタイムアップ前にポンプ印加電圧Vが規定作動電圧V
a以上になれば、メータリレー11が動作し、図3
(b)に示すように常閉接点11bが開き(off)、
タイマーの通電は解除され、電源装置2は起動運転から
定常運転状態に入る。 【0015】スパッタイオンポンプ1の起動前に他の真
空ポンプで粗引きと呼ぶ真空引きを行うが、その時の到
達真空度が良くない場合、ポンプ印加電圧がメータリレ
ー11の規定作動電圧Vaに達する前にタイマー12が
タイムアップし、その遅延動作接点12aが閉じ、サー
キットブレーカ10のトリップコイル10cが動作し、
ブレーカの遮断、接点10aを開く。これにより漏洩変
圧器3の過負荷状態の継続が保護される。なお、このと
きは、30秒程度、漏洩変圧器4が冷えるのを待って、
再度、ブレーカを投入して、スパッタイオンポンプ1を
再起動させる。 【0016】定常運転時に、何らかの原因で真空装置の
真空度が悪化し、ポンプ電流Iの増加により、ポンプ印
加電圧Vがメータリレー11の規定作動電圧Vaより低
下すると図3(b)に示すように常閉接点11bが閉じ
(on)タイマー12が通電状態となる。かかるポンプ
印加電圧の低下状態が継続し、図3(c)に示すよう
に、タイマー12が遅延時間Td後にタイムアップし接
点12aが閉じるとサーキットブレーカ10のトリップ
コイル10cへの通電(on)により接点10aが開
き、漏洩変圧器4への給電を遮断し、同変圧器の過負荷
状態の継続を断ち保護する。 【0017】かかる定常運転時におけるポンプ印加電圧
Vの低下に伴う保護態様は電源装置2内の故障の場合に
も働く。例えば整流回路3における整流素子の故障、漏
洩変圧器4の内部故障、電源装置2における配線の絶縁
劣化等があるとポンプ印加電圧Vの低下となって現れ、
その低下状態が継続するとサーキットブレーカ10を遮
断し、電源装置を保護する。かかるポンプ印加電圧Vの
低下検出によれば、従来の電源装置における漏洩変圧器
の1次巻線電流を監視しているサーキットブレーカ
(5)の加熱要素(5l,5h)では検出できない部分
の故障、例えば同加熱要素より交流電源側部分の故障、
絶縁劣化状態をも検出することができ、メータリレー1
1の規定作動電圧Va以下の漏洩変圧器4の垂下特性は
電流の増加に対して電圧が大きく変化しているから、ポ
ンプ印加電圧の低下によって上述の故障状態を早期に検
出することができ、損傷の拡大を防止することができ
る。 【0018】定常運転時に停電が発生し、サーキットブ
レーカ10の接点10aが投入状態に留まっているとき
に停電が復旧した場合、ポンプ印加電圧Vがメータリレ
ー11の規定作動電圧Va以上であれば定常運転状態に
入り、規定作動電圧以下であればタイマー12への通電
が行われる起動運転モードとなる。 【0019】 【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成した
ので、従来の電源装置のように過電流保護レベルを切り
換える必要がなくなるから、操作者の手間が省けること
になり、切り換え忘れによる漏洩変圧器の過熱、過負荷
状態の継続を防止することができる。 【0020】さらに、スパッタイオンポンプの運転中に
停電が発生し、その後復旧した場合、従来装置のように
スパッタイオンポンプが運転できない事態を生ずること
がなくなり、復旧した際の真空度に応じて、定常運転或
いは起動運転モードで自動的にポンプ運転を再開するこ
とができる。 【0021】ポンプ印加電圧を検出してしていることに
より、電源装置内部の故障、例えば漏洩変圧器の故障、
整流回路における整流素子の故障、配線の絶縁劣化を早
期に検出することができ、損傷の拡大を防止することが
できる。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の実施例の構成図である。 【図2】漏洩変圧器の動作特性説明図である。 【図3】実施例の保護動作についての説明図である。 【図4】従来のスパッタイオンポンプの電源装置の構成
図である。 【図5】スパッタイオンポンプの圧力対電流特性図であ
る。 【図6】漏洩変圧器の特性図である。 【符号の説明】 1 スパッタイオンポンプ 2 電源装置 3 整流回路 4 漏洩変圧器 9 電流計 10 サーキットブレーカ 10c トリップコイル 11 メータリレー 11b メータリレーの常閉接点 12 タイマー
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−150129(JP,A) 特開 平2−146922(JP,A) 特開 昭60−204840(JP,A) 特開 平6−99283(JP,A) 実開 平4−16374(JP,U) 特公 昭51−35698(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02H 7/04 H02H 3/08 - 3/20

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 サーキットブレーカを介して交流電源に
    接続された1次巻線及びスパッタイオン真空ポンプに給
    電する2次巻線を有する漏洩変圧器と、前記真空ポンプ
    の印加電圧に応動するメータリレーと、このメータリレ
    ーの常閉接点と直列に接続されたタイマーと、このタイ
    マーの遅延動作に応動する前記サーキットブレーカのト
    リップコイルとを備えてなることを特徴とするスパッタ
    イオン真空ポンプの電源装置。
JP10628594A 1994-04-22 1994-04-22 スパッタイオン真空ポンプの電源装置 Expired - Lifetime JP3456253B2 (ja)

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