JP4710322B2 - 真空ポンプ - Google Patents
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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、ロータの温度監視範囲内にキュリー温度を有する第1の磁性体を、ロータ回転軸を中心とした円周上に配設するように保持してロータに固定する保持部材であって、温度監視範囲の上限温度よりも高温側にキュリー温度を有する第2の磁性体と、ロータの回転により第1および第2の磁性体が順に対向する位置に配設され、対向する第1および第2の磁性体の透磁率に応じた第1および第2信号をそれぞれ出力するインダクタンス式のギャップセンサと、第1の磁性体がギャップセンサと対向したときの第1信号と、第2の磁性体がギャップセンサと対向したときの第2信号との差分信号を生成する差信号生成手段と、差分信号の信号レベルと予め設定された基準レベルとを比較して、ロータの温度が第1の磁性体のキュリー温度を越えたか否かを検出する温度検出部とを備えたことを特徴とする。
請求項3の発明は、請求項2に記載の真空ポンプにおいて、温度検出部は、差分信号の信号レベルと複数の異なる基準レベルとを比較することにより、差分信号の信号レベルに対応した複数の温度を検出するようにしたものである。
請求項4の発明は、請求項2または3に記載の真空ポンプにおいて、第1の磁性体は、円周方向の長さがロータ回転軸の動径方向に関する長さの2倍以上とされる。
請求項5の発明は、請求項2〜4のいずれかに記載の真空ポンプにおいて、ロータ上の円周上に配設されるとともに、ギャップセンサと対向したときの隙間寸法が、第1および第2の磁性体がギャップセンサと対向したときの隙間寸法よりも小さくまたは大きく設定され、上限温度よりも高温側にキュリー温度を有する第3の磁性体と、第3の磁性体とギャップセンサとが対向したときのギャップセンサの出力信号に基づいて、ロータの回転周期を検出する回転検出部とを備えたものである。
請求項6の発明は、請求項1〜5のいずれかに記載の真空ポンプにおいて、温度検出部の検出結果に基づいて、ロータの温度制御を行うようにしたものである。
図3はギャップセンサ44のインダクタンス変化を説明する図であり、ギャップセンサ44とターゲット81の作る磁気回路の模式図である。ギャップセンサ44の構造は、珪素鋼板などの透磁率の大きなコアの周囲にコイルを巻いたものである。ギャップセンサ44のコイルには搬送波として一定周波数・一定電圧の高周波電圧が印加され、ギャップセンサ44からターゲット81に向けて高周波磁界が形成される。
L=N2/{d1/(μ1・S)+d/(μ0・S)} …(1)
L=N2・μ0・S/d …(2)
L=N2・μ0・S/(d+d1) …(3)
図5は検出部31のブロック図であり、数十kHzの交流発振器60の出力(搬送波)を抵抗を介してギャップセンサ44に印加する。検出部31には、検波回路61,整流回路62,差信号生成部67およびコンパレータ63が設けられている。コンパレータ63は、差信号生成部67からの信号と基準信号v0(後述する閾値に対応する信号)とを比較して、その結果をロータ温度モニタ信号として出力する。
次に、ターゲット81,82の最適形状について説明する。ギャップセンサ44のコア形状としては、図3に示すたような単純なC型の他に、図11の(a)に示すような2重円筒コア84の内側コア84aにコイル84cを巻いたものを用いることができる。図11(b)は、2重円筒コア84とターゲット81の形状との関係を示す図である。
図12は変形例1を示す図であり、(a)はナット42およびギャップセンサ44の斜視図であり、(b)はギャップセンサ44側から見た平面図である。変形例1では、図2に示したターゲット80,81,82に加えて、回転同期信号を検出するための凸部85をナット42の底面に形成した。凸部85はナット42と同じ純鉄で形成されるのが好ましく、ナット底面(ターゲット80面)とギャップセンサ44との隙間寸法を1mmとした場合、凸部85の高さ寸法は0.3mm程度とする。
図14は変形例2を説明する図であり、図9と同様にターゲット81,82に関する差信号を示したものである。変形例2では、これらの差信号に対して、2種類の閾値Va,Vbを設定した。この場合には、図5のコンパレータ63を閾値Va,Vbの数に応じて2組設ければ良い。ターゲット81の差信号が閾値Vaと等しくなる温度をT1とし、閾値Vbと等しくなる温度をT2とする。一方、ターゲット82の差信号が閾値Vaと等しくなる温度をT3とし、閾値Vbと等しくなる温度をT4とする。その結果、許容温度近辺(約110℃〜120℃)において4種類の温度T1,T2,T3,T4を検出することができる。
図15は、本実施の形態の変形例3を示す図である。図2に示した例では、シャフト3の下端に取り付けられた純鉄製ナット42にターゲット80〜82を設けたが、温度検出用磁性体(例えば、フェライト)を埋め込む部材は、アルミ合金などの非磁性体であってもよい。ターボ分子ポンプの回転翼8には一般的にアルミ合金が用いられており、このアルミ材に直接フェライトを埋め込む方が好都合な場合が有る。
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。ここでは、ターゲット80(基準用ターゲット)とターゲット81を用いた場合の制御ついて説明する。
(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キュリー点を越えたことを示したならば、すなわち、ロータ温度Tがキュリー温度Tc以上となった場合には、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Tがキュリー温度Tc以上となった場合にロータ回転を停止するようにしたが、ロータ温度がキュリー温度Tc以上である間だけ回転数を下げて運転し、ロータ温度がキュリー温度Tcよりも低く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Tがキュリー温度Tc以上となった場合にロータ回転を停止したり、キュリー温度Tc以上である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、キュリー温度Tc以上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。
2 ロータ
3 シャフト
4 ベース
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
80,81,82 ターゲット
44 ギャップセンサ
67 差信号生成部
84 2重円筒コア
85 凸部
90 リング
Claims (6)
- 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、
前記ロータ上のロータ回転軸を中心とした円周上に配設され、前記ロータの温度監視範囲内にキュリー温度を有する第1の磁性体と、
前記ロータ上の前記円周上に配設され、前記温度監視範囲の上限温度よりも高温側にキュリー温度を有する第2の磁性体と、
前記ロータの回転により前記第1および第2の磁性体が順に対向する位置に配設され、対向する前記第1および第2の磁性体の透磁率に応じた第1および第2信号をそれぞれ出力するインダクタンス式のギャップセンサと、
前記第1の磁性体が前記ギャップセンサと対向したときの前記第1信号と、前記第2の磁性体が前記ギャップセンサと対向したときの前記第2信号との差分信号を生成する差信号生成手段と、
前記差分信号の信号レベルと予め設定された基準レベルとを比較して、前記ロータの温度が前記第1の磁性体のキュリー温度を越えたか否かを検出する温度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、
前記ロータの温度監視範囲内にキュリー温度を有する第1の磁性体を、ロータ回転軸を中心とした円周上に配設するように保持してロータに固定する保持部材であって、前記温度監視範囲の上限温度よりも高温側にキュリー温度を有する第2の磁性体と、
前記ロータの回転により前記第1および第2の磁性体が順に対向する位置に配設され、対向する前記第1および第2の磁性体の透磁率に応じた第1および第2信号をそれぞれ出力するインダクタンス式のギャップセンサと、
前記第1の磁性体が前記ギャップセンサと対向したときの前記第1信号と、前記第2の磁性体が前記ギャップセンサと対向したときの前記第2信号との差分信号を生成する差信号生成手段と、
前記差分信号の信号レベルと予め設定された基準レベルとを比較して、前記ロータの温度が前記第1の磁性体のキュリー温度を越えたか否かを検出する温度検出部とを備えたことを特徴とする真空ポンプ。 - 請求項2に記載の真空ポンプにおいて、
前記温度検出部は、前記差分信号の信号レベルと複数の異なる基準レベルとを比較することにより、前記差分信号の信号レベルに対応した複数の温度を検出することを特徴とする真空ポンプ。 - 請求項2または3に記載の真空ポンプにおいて、
前記第1の磁性体は、前記円周方向の長さが前記ロータ回転軸の動径方向に関する長さの2倍以上であることを特徴とする真空ポンプ。 - 請求項2〜4のいずれかに記載の真空ポンプにおいて、
前記ロータ上の前記円周上に配設されるとともに、前記ギャップセンサと対向したときの隙間寸法が、前記第1および第2の磁性体が前記ギャップセンサと対向したときの隙間寸法よりも小さくまたは大きく設定され、前記上限温度よりも高温側にキュリー温度を有する第3の磁性体と、
前記第3の磁性体と前記ギャップセンサとが対向したときの前記ギャップセンサの出力信号に基づいて、前記ロータの回転周期を検出する回転検出部とを備えたことを特徴とする真空ポンプ。 - 請求項1〜5のいずれかに記載の真空ポンプにおいて、
前記温度検出部の検出結果に基づいて、前記ロータの温度制御を行うことを特徴とする真空ポンプ。
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