JP4702236B2 - 真空ポンプの運転停止制御方法及び運転停止制御装置 - Google Patents

真空ポンプの運転停止制御方法及び運転停止制御装置 Download PDF

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Description

本発明は、ポンプ室内のガス移送体を動かしてガスを移送するようにした真空ポンプの運転停止制御方法及び運転停止制御装置に関する。
例えば、半導体製造装置では、半導体製造工程に使用されるガスをチャンバから排気するため、及びチャンバ内に真空環境を作り出すために真空ポンプが使用されている。このような真空ポンプとしては、ルーツ型やスクリュー型のガス移送体としてのポンプロータを備えた容積式タイプの真空ポンプが知られている。一般に、容積式の真空ポンプは、ケーシング内のポンプ室に配置された一対のポンプロータと、このポンプロータを回転駆動するためのモータとを備えている。
一対のポンプロータ間及びポンプロータとケーシングの内面との間には微小なクリアランスが形成されており、ポンプロータはケーシングに非接触で回転するように構成されている。そして、一対のポンプロータが同期しつつ互いに反対方向に回転することにより、ケーシング内のガスが吸入側から吐出側に移送され、吸入口に接続されるチャンバなどからガスが排気される。
ところで、半導体製造工程に使用されるガスには、その移送中に固形化する成分（以下、この固形化した成分を生成物という）が含まれるものがある。真空ポンプは、ガスを移送する過程で圧縮熱等が発生するため、運転中の真空ポンプ（ケーシング及びポンプロータ）はある程度高温となっている。そして、真空ポンプが高温を維持している間は、ケーシング及びポンプロータが熱膨張し、ポンプロータと、該ポンプロータに対向するポンプ室の内面との間のクリアランスも広がっている。このため、広がったクリアランスには前記生成物が入り込みやすく、さらには堆積しやすくなっている。
そして、真空ポンプの運転が停止されて、真空ポンプの温度が徐々に低下し、熱膨張したケーシング及びポンプロータが収縮すると、前記クリアランスも狭まり、該クリアランスに堆積した生成物がポンプロータとポンプ室の内面との間に噛み込まれてしまう。すると、真空ポンプの再起動時には、噛み込まれた生成物がポンプロータの回転を妨げ、モータの起動トルクではポンプロータを回転させることができずに真空ポンプの再起動に失敗してしまう。そして、モータの起動トルクによって真空ポンプの再起動を行えない場合には、真空ポンプの回転軸に工具を掛止し、人力により回転軸にトルクを加えることでポンプロータを回転させ、該回転により生成物をクリアランスから掻き出して真空ポンプを再起動可能な状態としている。
特許文献１には、生成物が噛み込まれた真空ポンプの再起動時に、人力を利用することなく生成物を掻き出して再起動可能とする真空ポンプの起動方法が開示されている。すなわち、特許文献１に開示の真空ポンプの起動方法は、生成物が噛み込まれた状態で再起動すると、ポンプロータを正方向に回転させる回転トルクがモータからポンプロータに与えられる。その後、一旦ポンプロータに与えられる回転トルクが０になる。その後、再び、ポンプロータを正方向に回転させる回転トルクがモータからポンプロータに与えられる。すると、ポンプロータとポンプ室の内面との間などに堆積した生成物に、ポンプロータの力を加えることができる。その結果、生成物が脆くなり、該生成物が破壊され、クリアランスから掻き出されるため、人力を利用することなく真空ポンプを起動させることが可能となる。
特開２００４−１３８０４７号公報
特許文献１に開示の真空ポンプの起動方法は、ポンプロータとポンプ室の内面との間に生成物が噛み込まれた状態から真空ポンプを起動させるものである。このため、ポンプロータの回転が生成物によって妨げられなくなり、真空ポンプによるガス移送（再起動）が可能となるまでに、まず、生成物にポンプロータの力を加え、クリアランスから掻き出す事前動作を行う必要がある。そして、ポンプロータとポンプ室の内面との間に、生成物が強固に噛み込まれてしまった状態や、多量の生成物が噛み込まれた状態では、多数回に亘ってポンプロータを回転させて生成物に力を加える必要があり、事前動作が長引いてしまう。よって、特許文献１に開示の起動方法では、真空ポンプが起動されてからガス移送が可能となるまでに長時間を要するという問題があった。
本発明は、前記従来の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、ポンプ室の内面とガス移送体との間に生成物が噛み込まれた状態で真空ポンプが停止することを防止することができ、真空ポンプの再起動時にガス移送を速やかに開始可能とする真空ポンプの運転停止制御方法及び運転停止制御装置を提供することにある。
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、ハウジング内にポンプ室が形成され、前記ポンプ室内のガス移送体を回転させてガス移送を行う真空ポンプにおいて、前記真空ポンプによるガス移送の停止の際には、前記ガス移送体の回転数をガス移送時における回転数より低い所定回転数以下まで低下させ、さらに、該所定回転数以下でのガス移送体の回転を持続させ、前記ハウジングの温度が前記ガス移送体のガス移送時における前記ハウジングの温度より低い所定温度に達したときに前記ガス移送体の回転を停止させるようにしたことを要旨とする。
請求項４に記載の発明は、ハウジング内にポンプ室が形成され、前記ポンプ室内のガス移送体を回転させてガス移送を行う真空ポンプにおいて、前記真空ポンプの運転停止制御を行う停止制御手段と、前記ハウジングの温度が前記ガス移送体のガス移送時における前記ハウジングの温度より低い所定温度に達したときに検知信号を出力する検知手段とを備え、前記停止制御手段は、前記真空ポンプのガス移送を停止させるポンプ停止信号の入力後、前記ガス移送体の回転数をガス移送時における回転数より低い所定回転数以下まで低下させ、さらに、該所定回転数以下でのガス移送体の回転を持続させ、前記検知手段からの検知信号の入力を契機としてガス移送体の回転を停止させるようにしたことを要旨とする。
この運転停止制御方法及び運転停止制御装置によれば、真空ポンプによるガス移送の停止の際には、即座にガス移送体の回転を停止させるのではなく、一旦、ガス移送体の回転数を所定回転数以下まで低下させ、その後、該所定回転数以下でガス移送体の回転を持続させる。このため、真空ポンプの運転中に熱膨張したハウジング及びガス移送体は、ガス移送体の回転数の低下に伴い温度上昇が抑制され、結果として冷却される。このとき、ハウジング及びガス移送体は、冷却されることにより収縮していくが、ガス移送体の回転数は所定回転数以下での回転が持続されているため、ハウジングとガス移送体は若干熱膨張した状態が維持される。したがって、所定回転数以下でガス移送体が回転している間は、ポンプ室の内面と、該内面に対向するガス移送体との間のクリアランスは回転停止時におけるクリアランスより広がっている。このため、ポンプ室の内面とガス移送体との間のクリアランスが急激に狭まって生成物が噛み込まれてしまうことが防止される。そして、ポンプ室の内面とガス移送体との間に堆積した生成物は、回転するガス移送体によって掻き出されていく。よって、真空ポンプにおけるガス移送体の回転が停止した状態では、ポンプ室の内面とガス移送体の間に生成物が噛み込まれていることを防止することができる。
また、真空ポンプの運転停止制御方法において、前記真空ポンプには、前記ハウジングを冷却する冷却液を流通させる冷却通路が設けられており、前記ガス移送体の回転数を所定回転数以下まで低下させる前に、前記冷却通路に冷却液を流通させてもよい。
また、真空ポンプの運転停止制御装置において、前記真空ポンプには、前記ハウジングを冷却する冷却液を流通させる冷却通路が設けられているとともに、該冷却通路を開閉する開閉手段が設けられており、前記停止制御手段は、前記ポンプ停止信号の入力を契機に、前記ガス移送体の回転数を前記所定回転数以下まで低下させる前に前記開閉手段を開状態にさせるようにしてもよい。
この運転停止制御方法及び運転停止制御装置によれば、冷却液が冷却通路を流通することにより、ハウジングを冷却することができる。このとき、ハウジングは冷却により収縮していくが、ガス移送体の回転数は所定回転数以下での回転が持続されている。このため、ハウジングとガス移送体は若干熱膨張した状態が維持され、ポンプ室の内面とガス移送体との間のクリアランスは回転停止時におけるクリアランスより広がっており、生成物がクリアランスに噛み込まれてしまうことが防止される。よって、冷却液による冷却を行わない場合に比して、ハウジングの温度が所定温度に達するまでの時間を短縮することができ、生成物を掻き出しながら真空ポンプを停止させるのに要する時間を短縮することができる。
また、真空ポンプの運転停止制御方法において、前記ガス移送体の回転数を所定回転数以下まで低下させた後、前記所定回転数以下となる予め設定された設定回転数でガス移送体を回転させる間に、所定回転数を超えないようにガス移送体の回転数を前記設定回転数から急激に増加させ、その後、ガス移送体の回転数を前記所定回転数以下まで低下させるようにしてもよい。
また、真空ポンプの運転停止制御装置において、前記停止制御手段は、前記ガス移送体の回転数を所定回転数以下まで低下させた後、前記所定回転数以下となる予め設定された設定回転数でガス移送体を回転させる間に、所定回転数を超えないようにガス移送体の回転数を前記設定回転数から急激に増加させ、その後、ガス移送体の回転数を前記所定回転数以下まで低下させるようにしてもよい。
この運転停止制御方法及び運転停止制御装置によれば、ガス移送体の回転数を急激に増加させ、その後、回転数を低下させることにより、ガス移送体から生成物に加わる力が急激に大きくなり、生成物を効率良く掻き出すことができる。
本発明によれば、ポンプ室の内面とガス移送体との間に生成物が噛み込まれた状態で真空ポンプが停止することを防止することができ、真空ポンプの再起動時にガス移送を速やかに開始可能とすることができる。
（第１の実施形態）
以下、本発明を、半導体製造装置においてガスを移送する真空ポンプとしてのルーツポンプの運転停止制御方法及び運転停止制御装置に具体化した第１の実施形態を図１〜図３にしたがって説明する。なお、以下の説明においてルーツポンプの「前」「後」は、図１に示す矢印Ｙの方向を前後方向とする。
図１に示すように、本実施形態のルーツポンプ１０は、ガス移送体としてのロータを複数備えた多段ルーツポンプ１１Ａと、前記ロータを１つだけ備えた単段ルーツポンプ１１Ｂを一体に備えてなる。なお、以下の説明において、多段ルーツポンプ１１Ａと単段ルーツポンプ１１Ｂは前記ロータの数が異なるだけの構成であるため、同一構成については、同一符号を付すなどして、その重複する説明を省略又は簡略する。なお、図２（ａ）〜（ｃ）は、多段ルーツポンプ１１Ａの断面図を示すとともに、図２（ｂ）及び（ｃ）では冷却通路の図示を省略する。
図１に示すように、多段ルーツポンプ１１Ａ及び単段ルーツポンプ１１Ｂのロータハウジング１２の前端にはフロントハウジング１３が接合され、該フロントハウジング１３の前端には封鎖体３６が接合されている。ロータハウジング１２の後端にはリヤハウジング１４が接合され、該リヤハウジング１４の後端にはギヤハウジング３３が接合されている。そして、ロータハウジング１２、フロントハウジング１３、リヤハウジング１４、及びギヤハウジング３３によって、多段ルーツポンプ１１Ａ及び単段ルーツポンプ１１Ｂのハウジングが構成されている。
図２（ｂ）に示すように、多段ルーツポンプ１１Ａのロータハウジング１２は、シリンダブロック１５と複数の室形成壁１６とからなる。前記シリンダブロック１５は、一対のブロック片１７，１８からなり、前記室形成壁１６は一対の壁片１６１，１６２からなる。そして、図１に示すように、多段ルーツポンプ１１Ａのハウジング内には、フロントハウジング１３と隣り合う室形成壁１６との間の空間、隣合う室形成壁１６の間の空間、及びリヤハウジング１４と隣り合う室形成壁１６との間の空間によってそれぞれポンプ室３９，４０，４１，４２，４３が区画されている。
一方、単段ルーツポンプ１１Ｂのロータハウジング１２は、室形成壁１６を備えておらず、一対のブロック片（図１では一方のブロック片１７のみ図示）からなるシリンダブロック１５からなる。そして、単段ルーツポンプ１１Ｂのハウジング内には、フロントハウジング１３とリヤハウジング１４とシリンダブロック１５との間の空間にはポンプ室５０が区画されている。
多段ルーツポンプ１１Ａ及び単段ルーツポンプ１１Ｂにおいて、フロントハウジング１３とリヤハウジング１４とには回転軸１９がラジアルベアリング２１を介して回転可能に支持され、回転軸２０がラジアルベアリング２２を介して回転可能に支持されている。両回転軸１９，２０は互いに平行に配置されている。
多段ルーツポンプ１１Ａにおいて、回転軸１９には複数のロータ２３，２４，２５，２６，２７が一体形成されており、回転軸２０には同数のロータ２８，２９，３０，３１，３２が一体形成されている。ロータ２３〜３２は、回転軸１９，２０の軸線１９１，２０１の方向に見て同形同大の形状をしている。ロータ２３，２４，２５，２６，２７の厚みはこの順に小さくなってゆくようにしてあり、ロータ２８，２９，３０，３１，３２の厚みはこの順に小さくなってゆくようにしてある。
前記ロータ２３，２８は互いに噛合した状態でポンプ室３９に収容されており、ロータ２４，２９は互いに噛合した状態でポンプ室４０に収容されている。ロータ２５，３０は互いに噛合した状態でポンプ室４１に収容されており、ロータ２６，３１は互いに噛合した状態でポンプ室４２に収容されている。ロータ２７，３２は互いに噛合した状態でポンプ室４３に収容されている。一方、単段ルーツポンプ１１Ｂにおいて、回転軸１９にはロータ５１が一体形成されており、回転軸２０にはロータ５２が一体形成されている。ロータ５１，５２は互いに噛合した状態でポンプ室５０に収容されている。
ロータ２３，２８と、該ロータ２３，２８に対向するフロントハウジング１３及び室形成壁１６との間には、微少なクリアランスが形成されている。また、ロータ２４，２９と、該ロータ２４，２９に対向する室形成壁１６との間、ロータ２５，３０と、該ロータ２５，３０に対向する室形成壁１６との間、ロータ２６，３１と、該ロータ２６，３１に対向する室形成壁１６との間には、それぞれ微少なクリアランスが形成されている。さらに、ロータ２７，３２と、該ロータ２７，３２と対向する室形成壁１６及びリヤハウジング１４との間には微少なクリアランスが形成されている。すなわち、ロータ２３〜３２と、該ロータ２３〜３２が収容されたポンプ室３９〜４３の内面との間には、微少なクリアランスが形成され、ロータ２３〜３２は収容されたポンプ室３９〜４３の内面に非接触で回転するように構成されている。
前記クリアランスは、ポンプ室３９におけるクリアランスが最も大きく、クリアランスは、ポンプ室３９，４０，４１，４２，４３の順に小さくなってゆくようにしてある。このため、ポンプ室における圧縮比はポンプ室３９，４０，４１，４２，４３の順に大きくなってゆくようにしてある。
多段ルーツポンプ１１Ａ及び単段ルーツポンプ１１Ｂのリヤハウジング１４にはギヤハウジング３３が組み付けられている。回転軸１９，２０は、リヤハウジング１４を貫通してギヤハウジング３３内に突出しており、各回転軸１９，２０のギヤハウジング３３内への突出端部には歯車３４，３５が互いに噛合した状態で止着されている。多段ルーツポンプ１１Ａのギヤハウジング３３には電動モータＭＡが組み付けられ、単段ルーツポンプ１１Ｂのギヤハウジング３３には電動モータＭＢが組み付けられている。
多段ルーツポンプ１１Ａ及び単段ルーツポンプ１１Ｂにおいて、電動モータＭＡ，ＭＢの駆動力は、軸継ぎ手４４を介して回転軸１９に伝えられ、回転軸１９は、電動モータＭＡ，ＭＢによって図２（ａ）〜（ｃ）の矢印Ｒ１の方向に回転される。なお、電動モータＭＡ，ＭＢの回転数は、軸継ぎ手４４を介して同じ回転数で回転軸１９が回転するように伝えられる。さらに、回転軸１９の回転は歯車３４，３５を介して回転軸２０に伝えられ、図２（ａ）〜（ｃ）の矢印Ｒ２で示すように、回転軸２０は回転軸１９とは逆方向に回転するとともに、回転軸１９，２０は、歯車３４，３５を用いて同期して回転される。
そして、電動モータＭＡ，ＭＢの駆動により、ロータ２３〜２７，５１は矢印Ｒ１の方向に回転され、ロータ２８〜３２，５２は矢印Ｒ２の方向に回転するとともに、ロータ２３〜２７，５１と、ロータ２８〜３２，５２は互いに逆方向に同期して回転されるようになっている。また、ロータ２３〜３２は、電動モータＭＡの回転数と同じ回転数で回転し、ロータ５１，５２は、電動モータＭＢの回転数と同じ回転数で回転するようになっている。
図２（ｂ）に示すように、多段ルーツポンプ１１Ａにおいて、前記室形成壁１６内には通路１６３が形成されている。また、室形成壁１６には通路１６３の入口１６４及び出口１６５が形成されている。そして、隣り合うポンプ室３９，４０，４１，４２，４３は、通路１６３を介して連通している。
多段ルーツポンプ１１Ａにおいて、図２（ａ）に示すように、ブロック片１８には導入口１８１がポンプ室３９に連通するように形成され、図２（ｃ）に示すように、ブロック片１７には排出口１７１がポンプ室４３に連通するように形成されている。また、図示しないが、単段ルーツポンプ１１Ｂにおいて、ブロック片１８には導入口が、ブロック片１７には排出口がそれぞれポンプ室５０に連通するように形成されている。
図１に示すように、多段ルーツポンプ１１Ａと単段ルーツポンプ１１Ｂとは、供給管路４５を介して接続されている。すなわち、単段ルーツポンプ１１Ｂの排出口と、多段ルーツポンプ１１Ａの導入口１８１とは供給管路４５によって接続されている。そして、ルーツポンプ１０は、単段ルーツポンプ１１Ｂにおいて、電動モータＭＢの駆動力に基づいてロータ５１，５２が回転すると、ガスが導入口からポンプ室５０に導入される。さらに、ポンプ室５０に導入されたガスは、ロータ５１，５２の回転によって移送され、排出口から供給管路４５へ排出される。
多段ルーツポンプ１１Ａにおいて、電動モータＭＡの駆動力に基づいてロータ２３〜３２が回転すると、単段ルーツポンプ１１Ｂから排出されたガスは、供給管路４５を介して多段ルーツポンプ１１Ａの導入口１８１からポンプ室３９に導入される。そして、ポンプ室３９に導入されたガスは、ロータ２３，２８の回転によって室形成壁１６の入口１６４から通路１６３を経由して出口１６５から隣のポンプ室４０へ移送される。以下、同様にガスは、ポンプ室の容積が小さくなってゆく順、すなわち、ポンプ室４０，４１，４２，４３の順に移送されるとともに、徐々に圧縮されていく。そして、ポンプ室４３へ移送されたガスは、ポンプ室４３内で最大の圧力となり、排出口１７１から外部へ排出されるようになっている。
図２（ａ）に示すように、ロータハウジング１２、すなわちブロック片１８の上面には冷却器５４が設置され、ブロック片１７の下面には冷却器５５が設置されている。冷却器５４，５５には供給管５４１，５５１及び排出管５４２，５５２が接続されている。供給管５４１，５５１は、冷却液供給源Ｔから冷却液を冷却器５４，５５へ送り、排出管５４２，５５２は、冷却器５４，５５を通過した冷却液を前記冷却液供給源Ｔへ還流する。冷却器５４，５５内を通過する冷却液は、ロータハウジング１２におけるシリンダブロック１５を冷却する。そして、前記冷却器５４，５５、供給管５４１，５５１、及び排出管５４２，５５２は、ロータハウジング１２を冷却する冷却液が流通する冷却通路を構成している。前記供給管５４１，５５１と冷却液供給源Ｔとの間には、前記５４１，５５１（冷却通路）を開閉する開閉手段としての開閉弁Ｖが設けられ、この開閉弁Ｖは３方弁（電磁弁）よりなり、該開閉弁Ｖの開閉により冷却液の供給及び供給停止が制御されるようになっている。
図１に示すように、電動モータＭＡ，ＭＢにはインバータ６５が電気的に接続され、該インバータ６５は制御装置７５に電気的に接続されている。このインバータ６５は、制御装置７５の指令制御を受ける。制御装置７５は、中央処理装置であるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）７５ａ及びメモリ７５ｂを備え、ＣＰＵ７５ａはメモリ７５ｂに記憶された各種の制御プログラムにしたがって各種の処理を実行する。すなわち、制御装置７５はメモリ７５ｂに記憶された制御プログラムに基づくＣＰＵ７５ａの制御により、インバータ６５を制御する。本実施形態では、制御装置７５（ＣＰＵ７５ａ）は、メモリ７５ｂに記憶された運転停止制御プログラムに基づいてルーツポンプ１０の運転停止を制御し、停止制御手段を構成している。
また、メモリ７５ｂには、予め定めたロータ２３〜３２，５１，５２の運転回転数データが記憶されている。この運転回転数データは、半導体製造装置において、ルーツポンプ１０を通常運転させ、ガス移送を行うときのロータ２３〜３２，５１，５２の回転数（運転回転数）に関するデータである。また、メモリ７５ｂには、予め定めたロータ２３〜３２，５１，５２の設定回転数データが記憶されている。この設定回転数データは、ルーツポンプ１０の運転停止制御が行われる際に、前記通常運転における前記運転回転数から低下されたときのロータ２３〜３２，５１，５２の回転数（設定回転数）に関するデータである。
なお、設定回転数は、ロータ２３〜３２と、ロータ５１，５２のそれぞれに予め定められた所定回転数以下に設定されている。そして、メモリ７５ｂには、予め定めたロータ２３〜３２，５１，５２の所定回転数データが記憶されている。この所定回転数は、ロータ２３〜３２，５１，５２が回転状態にあっても、ロータハウジング１２の温度を上昇させることなく、ポンプ室３９〜４３の内面と、該内面に対向するロータ２３〜３２，５１，５２との間のクリアランスが急激に狭まることを防止することを可能とする回転数である。
さらに、メモリ７５ｂには、予め定めたロータ２３〜３２，５１，５２の増加回転数データが記憶されている。この増加回転数データは、ルーツポンプ１０の運転停止制御が行われる際に、ロータ２３〜３２，５１，５２の回転数が前記設定回転数から増加されるときの回転数に関するデータであり、増加回転数は前記所定回転数以下の値に設定されている。なお、本実施形態では、ロータ２３〜３２は、電動モータＭＡの回転数と同じ回転数で回転し、ロータ５１，５２は、電動モータＭＢの回転数と同じ回転数で回転するようになっている。このため、ロータ２３〜３２，５１，５２の各回転数は、電動モータＭＡ，ＭＢの回転数と同じになっている。そして、インバータ６５は、制御装置７５の指令制御に基づいて交流電源７７を電源とし、前記各種回転数データに基づいて電動モータＭＡ，ＭＢの制御を行ない、ロータ２３〜３２，５１，５２の回転数を適宜変更させる。
また、多段ルーツポンプ１１Ａにおいて、ロータハウジング１２には、該ロータハウジング１２（ハウジング）の温度を検出する温度センサＳが設置されている。各温度センサＳは、多段ルーツポンプ１１Ａの運転中に、そのロータハウジング１２の温度が所定温度に達した時に検知信号を出力する検知手段である。この温度センサＳからの検知信号は制御装置７５に出力されるようになっている。また、図２（ａ）に示すように、制御装置７５には、前記開閉弁Ｖが電気的に接続され、制御装置７５によって開閉弁Ｖの開閉が制御されるようになっている。
図３は、ルーツポンプ１０の運転停止制御を行う際における、多段ルーツポンプ１１Ａ及び単段ルーツポンプ１１Ｂにおけるロータ２３〜３２，５１，５２の回転数、及び多段ルーツポンプ１１Ａのロータハウジング１２の温度の経時的変化を示すグラフである。図３の横軸は、ルーツポンプ１０の運転中における経過時間であって、その一部に運転制御の経過時間を示し、縦軸は、ロータ２３〜３２，５１，５２の回転数、及びロータハウジング１２の温度を示す。
図３において、太線に示すグラフＧ１は、多段ルーツポンプ１１Ａのロータハウジング１２の温度変化を示すグラフであり、１点鎖線に示すグラフＧ２は、多段ルーツポンプ１１Ａのロータ２３〜３２の回転数の変化を示すグラフである。また、図３において、２点鎖線に示すグラフＧ３は、単段ルーツポンプ１１Ｂのロータ５１，５２の回転数の変化を示すグラフである。
次に、図３のグラフを用いてルーツポンプ１０の運転停止制御を説明する。なお、ルーツポンプ１０において、単段ルーツポンプ１１Ｂは、多段ルーツポンプ１１Ａによるガス移送の補助を行うために設けられており、生成物の噛み込みがほとんどない。一方、多段ルーツポンプ１１Ａは、ポンプ室３９からポンプ室４３へガスが移送されるに従い圧縮比が高くなり、熱膨張も大きくなって収縮時における生成物の噛み混みが発生しやすくなっている。このため、生成物の噛み混み防止のために行う運転停止制御については、多段ルーツポンプ１１Ａについて説明する。また、ルーツポンプ１０の通常運転状態では、開閉弁Ｖは全閉状態となっている。
さて、ルーツポンプ１０の通常運転状態では、図３のグラフＧ２（１点鎖線のグラフ）に示すように、制御装置７５は運転回転数データに基づいてロータ２３〜３２を運転回転数で回転させ、グラフＧ３（２点鎖線のグラフ）に示すように、ロータ５１，５２を運転回転数で回転させる。そして、ルーツポンプ１０のガス移送の停止の際には、図示しないＯＮ−ＯＦＦスイッチがＯＦＦされて、ポンプ停止信号が制御装置７５に出力される。制御装置７５はポンプ停止信号を入力すると、開閉弁Ｖが全開状態となるように制御する。すると、冷却器５４，５５、供給管５４１，５５１、及び排出管５４２，５５２よりなる冷却通路に冷却液供給源Ｔからの冷却液が流通し、ロータハウジング１２が冷却される。
次に、図３のグラフＧ２，Ｇ３に示すように、制御装置７５は、前記所定回転数データ及び設定回転数データに基づいてロータ２３〜３２，５１，５２の回転数を前記運転回転数から所定回転数以下まで低下させる。このとき、制御装置７５は、多段ルーツポンプ１１Ａにおいては、設定回転数でロータ２３〜３２を回転させるとともに、単段ルーツポンプ１１Ｂにおいては、ロータ５１，５２の回転を一旦、停止させる。すると、ロータ２３〜３２は通常運転より低い回転数で回転され、図３のグラフＧ１に示すように、ロータハウジング１２の温度は徐々に低下していく。このとき、多段ルーツポンプ１１Ａにおいて、ロータハウジング１２をはじめフロントハウジング１３及びリヤハウジング１４も、回転数の低下に伴い熱膨張状態から徐々に収縮していく。しかし、ロータ２３〜３２が通常運転時と比較して低回転で回転しているため、ロータハウジング１２、フロントハウジング１３、リヤハウジング１４及び各ロータ２３〜３２は通常運転時に比しては小さいが若干熱膨張している。
そして、ロータ２３〜３２と、該ロータ２３〜３２に対向するポンプ室３９〜４３の内面との間のクリアランスは、通常運転時と比較して狭くなるが、運転停止時と比較すると広くなっている。このため、各クリアランスに生成物が入り込んでいても、低回転するロータ２３〜３２によって生成物が掻き出されていく。
次に、制御装置７５は、多段ルーツポンプ１１Ａのロータ２３〜３２を前記設定回転数で回転させている最中に、増加回転数データに基づいて所定時間おきに複数回に亘ってロータ２３〜３２の回転数を急激に増加させ、その直後に急激に低下させる。つまり、ロータ２３〜３２を設定回転数で回転させている最中に間欠的にロータ２３〜３２の回転数の増加が生じる。そして、ロータ２３〜３２の回転数が急激に増加することで生成物がより効果的にクリアランスから掻き出される。なお、多段ルーツポンプ１１Ａのロータ２３〜３２の回転数を急激に増加させる直前に、制御装置７５は増加回転数データに基づいて所定時間おきに単段ルーツポンプ１１Ｂにおけるロータ５１，５２の回転数を急激に増加させる。こうすることで、多段ルーツポンプ１１Ａの電動モータＭＡの駆動トルクが低減される。
図３のグラフＧ３に示すように、多段ルーツポンプ１１Ａのロータ２３〜３２が設定回転数で回転しつつ、増加回転数まで増加されている間にも、ロータハウジング１２、フロントハウジング１３、及びリヤハウジング１４が徐々に冷却されていく。そして、ロータハウジング１２の温度が、ロータ５１，５２の通常運転時におけるロータハウジング１２の温度より低い所定温度にまで低下すると、温度センサＳは検知信号を制御装置７５に出力する。なお、ロータハウジング１２が所定温度に達したときは、クリアランスの生成物がほとんど掻き出されているとともに、ロータハウジング１２、フロントハウジング１３、リヤハウジング１４、ロータ２３〜３２，５１，５２の収縮が止まり、クリアランスもそれ以上狭まらない状態になっている。そして、制御装置７５は、検知信号を入力すると、電動モータＭＡ，ＭＢを停止させ、ロータ２３〜３２，５１，５２の回転を停止させ、ルーツポンプ１０の運転を停止させる。
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）ルーツポンプ１０（多段ルーツポンプ１１Ａ）の運転停止（ガス移送の停止）の際には、制御装置７５はロータ２３〜３２の回転数を通常運転時より低い所定回転数以下まで低下させ、その所定回転数以下の低回転数での回転を持続させる。このため、多段ルーツポンプ１１Ａにおいて、運転中に熱膨張したロータハウジング１２、フロントハウジング１３、リヤハウジング１４及びロータ２３〜３２を冷却しつつも若干熱膨張した状態とすることができる。したがって、ロータ２３〜３２と、該ロータ２３〜３２に対向するポンプ室３９〜４３の内面との間のクリアランスを運転停止時より広くしつつ、回転するロータ２３〜３２によってクリアランスに堆積した生成物を掻き出すことができる。よって、ルーツポンプ１０の運転停止によって、ロータハウジング１２、フロントハウジング１３、リヤハウジング１４及びロータ２３〜３２が収縮しても、クリアランスに生成物が噛み込まれることを防止することができる。
その結果として、生成物が噛み込んだ状態でルーツポンプ１０を再起動させることが無くなり、人力によって回転軸１９，２０に大トルクを加えて回転させたり、背景技術のようにロータ２３〜３２を多数回に亘って回転させ、生成物を破壊させたりする必要がなくなる。よって、ルーツポンプ１０の再起動時には、事前動作を必要とせず、速やかにガス移送を開始することが可能となる。さらに、回転軸１９，２０に人力によって大トルクを加える必要がないため、回転軸１９，２０に前記大トルクに耐え得る剛性を持たせる必要がなくなり、回転軸１９，２０を小径化してルーツポンプ１０の小型化も可能となる。
（２）制御装置７５は、ポンプ停止信号を入力すると、開閉弁Ｖを全開状態にして供給管５４１，５５１に冷却液を流通させる。このため、全開状態とする前に比して冷却液によってロータハウジング１２を効率良く冷却することができる。このとき、ロータハウジング１２は冷却により収縮していくが、ロータ２３〜３２の回転数は所定回転数以下での回転が持続されているため、ロータ２３〜３２と、対向するポンプ室３９〜４３の間のクリアランスは回転停止時におけるクリアランスより広がっており、生成物がクリアランスに噛み込まれることは防止される。よって、開閉弁Ｖを全開状態としないで冷却を行う場合に比して、ロータハウジング１２の温度が所定温度に達するまでの時間を短縮することができ、生成物を掻き出しながらルーツポンプ１０を停止させるのに要する時間を短縮することができる。
（３）制御装置７５は、ロータハウジング１２の温度が所定温度に達すると（温度センサＳが検知信号を出力すると）、ロータ２３〜３２の回転を停止させる。この運転停止制御によれば、ロータハウジング１２の温度が低下し、ロータ２３〜３２と、対向するポンプ室３９〜４３の内面との間のクリアランスが収縮しきったときにロータ２３〜３２の回転を停止させる。このように、クリアランスが収縮しきった状態では、クリアランスがさらに収縮して、該クリアランスに生成物が噛み込まれるという状態が生じないため、ロータ２３〜３２を回転させても生成物を掻き出すことができず、ロータ２３〜３２を回転させる電動モータＭＡの駆動が無駄になる。よって、ロータハウジング１２の温度に基づいてロータ２３〜３２の回転を停止させることで、運転停止制御の際の消費電力を抑えることができる。
（４）制御装置７５は、所定回転数以下となる設定回転数でロータ２３〜３２を回転させている際、その回転数を急激に増加させる。このため、ロータ２３〜３２から生成物に加わる力が急激に大きくなる。よって、一定の回転数でロータ２３〜３２を回転させる場合に比して効率良く生成物を掻き出すことができる。
（５）制御装置７５は、ロータ２３〜３２を所定回転数より低い設定回転数で回転させ、所定回転数を超えないように回転数を急激に増加させる。このため、運転停止制御時には、ロータ２３〜３２の回転数が所定回転数を超えないため、ロータハウジング１２及びロータ２３〜３２の温度が必要以上に高くなることを防止し、ロータハウジング１２の温度が所定温度に達するまでの時間を必要最小限に抑えることができる。
（第２の実施形態）
次に、本発明を、半導体製造装置においてガスを移送する真空ポンプとしてのルーツポンプの運転停止制御方法及び運転停止制御装置に具体化した第２の実施形態を図４にしたがって説明する。なお、第２の実施形態は、多段ルーツポンプ１１Ａのみを用いた運転停止制御であるため、同様の部分についてはその詳細な説明を省略する。
第２の実施形態では、多段ルーツポンプ１１Ａを図４のグラフに基づいて運転停止制御が行われる。なお、図４は、多段ルーツポンプ１１Ａの運転停止制御を行う際におけるロータ２３〜３２の回転数、及び多段ルーツポンプ１１Ａのロータハウジング１２の温度の経時的変化を示すグラフである。図４の横軸は、ルーツポンプ１０の運転中における経過時間であって、その一部に運転制御の経過時間を示し、縦軸は、ロータ２３〜３２の回転数、及びロータハウジング１２の温度を示す。
図４において、太線に示すグラフＧ１は、多段ルーツポンプ１１Ａのロータハウジング１２の温度変化を示すグラフであり、１点鎖線に示すグラフＧ２は、多段ルーツポンプ１１Ａのロータ２３〜３２の回転数の変化を示すグラフである。
そして、図４に示すように、第２の実施形態では、制御装置７５は、運転回転数から所定回転数以下となるようにロータ２３〜３２の回転数を低下させ、設定回転数で回転させている最中に、所定時間おきにロータ２３〜３２の回転数を急激に増加させる制御を行わず、一定の設定回転数でロータ２３〜３２の回転を持続させる。したがって、第２の実施形態によれば、第１の実施形態に記載の（１）〜（３）の効果と同様の効果を得ることができる。
なお、各実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 各実施形態において、多段ルーツポンプ１１Ａのロータ２３〜３２を前記設定回転数で回転させている最中に、制御装置７５は、所定時間おきにロータ２３〜３２の回転数を急激に低下させる制御を行ってもよい。このとき、制御装置７５は、開閉弁Ｖを全閉状態として供給管５４１，５５１への冷却液の供給を停止させる。このように制御することにより、ロータハウジング１２及びロータ２３〜３２の収縮を遅らせつつ、回転数の変化により生成物を掻き出すことができる。
○ 各実施形態において、多段ルーツポンプ１１Ａのロータ２３〜３２を前記設定回転数で回転させている最中に、ロータ２３〜３２の回転数を急激に増加又は低下させる制御を１回だけ行ってもよい。
○ 各実施形態において、多段ルーツポンプ１１Ａのロータ２３〜３２を前記設定回転数で回転させている最中に、該設定回転数を維持させるためにインバータ６５に供給される電流値が高まった場合に、ロータ２３〜３２の回転数を増加させる制御を行ってもよい。インバータ６５に供給される電流値が高まるときは、生成物によってロータ２３〜３２の回転が妨げられている箇所が存在するためである。よって、この電流値が高まったときに回転数を増加させることで、ロータ２３〜３２の回転を妨げる生成物を破壊し、掻き出すことができる。
○ 各実施形態において、制御装置７５による開閉弁Ｖの全開制御を行わなくてもよい。
○ 単段ルーツポンプ１１Ｂよりなる真空ポンプの運転停止の際に、本発明の運転停止制御方法を適用してもよい。
○ ガス移送体としてのスクリューロータを備えた真空ポンプの運転停止の際に、本発明の運転停止制御方法を適用してもよい。
○ 各実施形態において、運転回転数から所定回転数にまで低下させる際、徐々に低下させてもよい。
○ 各実施形態において、軸継ぎ手４４によって、電動モータＭＡ，ＭＢの回転数と、ロータ２３〜３２，５１，５２の回転数とを異ならせてもよい。
○ 冷却通路をロータハウジング１２の厚み内に形成してもよい。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
（１）前記ガス移送体の回転数を所定回転数以下まで低下させた後、予め設定された設定回転数で回転軸を回転させつつ、回転数を前記設定回転数から低下させるようにした請求項１又は請求項２に記載の真空ポンプの運転停止制御方法。
第１の実施形態のルーツポンプを示す平断面図。 （ａ）は図１のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は図１のＢ−Ｂ線断面図、（ｃ）は図１のＣ−Ｃ線断面図。 第１の実施形態の運転停止制御方法におけるロータの回転数変化及びロータハウジングの温度変化を示すグラフ。 第２の実施形態の運転停止制御方法におけるロータの回転数変化及びロータハウジングの温度変化を示すグラフ。
符号の説明
Ｓ…検知手段としての温度センサ、Ｖ…開閉手段としての開閉弁、１０…真空ポンプとしてのルーツポンプ、１１Ａ…真空ポンプとしての多段ルーツポンプ、１１Ｂ…真空ポンプとしての単段ルーツポンプ、１２…ハウジングを構成するロータハウジング、１３…ハウジングを構成するフロントハウジング、１４…ハウジングを構成するリヤハウジング、２３〜３２，５１，５２…ガス移送体としてのロータ、３３…ハウジングを構成するギヤハウジング、３９〜４３，５０…ポンプ室、５４，５５…冷却通路を構成する冷却器、５４１，５５１…冷却通路を構成する供給管、５４２，５５２…冷却通路を構成する排出管、７５…停止制御手段としての制御装置。

Claims (6)

  1. ハウジング内にポンプ室が形成され、前記ポンプ室内のガス移送体を回転させてガス移送を行う真空ポンプにおいて、
    前記真空ポンプによるガス移送の停止の際には、前記ガス移送体の回転数をガス移送時における回転数より低い所定回転数以下まで低下させ、さらに、該所定回転数以下でのガス移送体の回転を持続させ、前記ハウジングの温度が前記ガス移送体のガス移送時における前記ハウジングの温度より低い所定温度に達したときに前記ガス移送体の回転を停止させるようにした真空ポンプの運転停止制御方法。
  2. 前記真空ポンプには、前記ハウジングを冷却する冷却液を流通させる冷却通路が設けられており、前記ガス移送体の回転数を所定回転数以下まで低下させる前に、前記冷却通路に冷却液を流通させるようにした請求項１に記載の真空ポンプの運転停止制御方法。
  3. 前記ガス移送体の回転数を所定回転数以下まで低下させた後、前記所定回転数以下となる予め設定された設定回転数でガス移送体を回転させる間に、所定回転数を超えないようにガス移送体の回転数を前記設定回転数から急激に増加させ、その後、ガス移送体の回転数を前記所定回転数以下まで低下させるようにした請求項１又は請求項２に記載の真空ポンプの運転停止制御方法。
  4. ハウジング内にポンプ室が形成され、前記ポンプ室内のガス移送体を回転させてガス移送を行う真空ポンプにおいて、
    前記真空ポンプの運転停止制御を行う停止制御手段と、前記ハウジングの温度が前記ガス移送体のガス移送時における前記ハウジングの温度より低い所定温度に達したときに検知信号を出力する検知手段とを備え、
    前記停止制御手段は、前記真空ポンプのガス移送を停止させるポンプ停止信号の入力後、前記ガス移送体の回転数をガス移送時における回転数より低い所定回転数以下まで低下させ、さらに、該所定回転数以下でのガス移送体の回転を持続させ、前記検知手段からの検知信号の入力を契機としてガス移送体の回転を停止させるようにした真空ポンプの運転停止制御装置。
  5. 前記真空ポンプには、前記ハウジングを冷却する冷却液を流通させる冷却通路が設けられているとともに、該冷却通路を開閉する開閉手段が設けられており、前記停止制御手段は、前記ポンプ停止信号の入力を契機に、前記ガス移送体の回転数を前記所定回転数以下まで低下させる前に前記開閉手段を開状態にさせるようにした請求項４に記載の真空ポンプの運転停止制御装置。
  6. 前記停止制御手段は、前記ガス移送体の回転数を所定回転数以下まで低下させた後、前記所定回転数以下となる予め設定された設定回転数でガス移送体を回転させる間に、所定回転数を超えないようにガス移送体の回転数を前記設定回転数から急激に増加させ、その後、ガス移送体の回転数を前記所定回転数以下まで低下させるようにした請求項４又は請求項５に記載の真空ポンプの運転停止制御装置。
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