JP5790458B2 - ターボ分子ポンプ - Google Patents

Description

この発明は、半導体製造装置や分析装置などに使用されるターボ分子ポンプに関する。

半導体装置や液晶表示パネルの製造工程では、ＣＶＤ装置などのプロセスチャンバ内において、絶縁膜、金属膜、半導体膜等を成膜したり、エッチングしたりする処理を行う。プロセスチャンバ内に導入されたガスを排気して、プロセスチャンバ内を所定の高真空度にする際に、ターボ分子ポンプが用いられる。
プロセスチャンバ内に発生した反応生成物は、ターボ分子ポンプにおける、ロータ翼とステータ翼により構成されるタービン排気部、およびロータ円筒部とねじステータにより構成されるねじ溝排気部を通して排気される。排気処理は、モータによりロータを定速駆動して行われる。
なお、ロータは、モータで駆動されるロータ軸に一体化され、多段のロータ翼はロータの外周に径方向に一体に設けられている。ロータ円筒部はロータの下端部に一体に設けられている。

反応生成物としては、塩素系や硫化フッ素系のガスが一般的であるが、真空度が低くなるほど、すなわち、圧力が高くなるほど昇華温度が高くなり、ターボ分子ポンプ内部に堆積し易くなる。反応生成物がターボ分子ポンプ内部に堆積すると、ロータ翼がステータ翼やねじステータに接触してしまうため、ターボ分子ポンプは、ヒータにより加熱される。しかし、アルミニウム等により形成されているロータが余り高い温度になるとクリープを起こすため、ターボ分子ポンプは所定の温度を維持するように温度制御される。
温度制御は、ケーシング部材にヒータおよび冷却水が循環する冷却管を設け、温度センサによりポンプ本体の温度を検出しながら、ヒータのオン・オフおよび冷却管のバルブの開閉を制御して、ロータが所定の目標温度を維持するように行う。

しかし、排気処理を終了してロータの減速を開始すると、ポンプ本体内部の圧力がロータの回転数の低下と共に上昇する。上述した如く、ポンプ本体内部の圧力が上昇すると昇華温度が高くなり、反応生成物がターボ分子ポンプ内部に堆積し易くなる。そこで、ロータが減速した場合に、ロータの目標温度を定速駆動状態時の目標温度よりも高い温度に設定して、ロータ減速時の反応生成物の堆積を防止する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、ターボ分子ポンプにおいて、ロータの停止時間の短縮と、消費電力の節減とを目的として、回生電力を利用する方法が知られている。この方法では、電源装置の内部にブレーキ抵抗を設け、ロータの慣性力による回転エネルギを回生電力に変換して回生ブレーキを与え、回生電力を、ブレーキ抵抗を発熱させることで熱エネルギとして消費するようにしている。電源装置内部に設けられたブレーキ抵抗は、冷却装置により所定の温度以上に上昇するのを抑制される（例えば、特許文献２参照）。

特開２００８−１９７４０号公報 特開２０１０−２３６４６８号公報

特許文献２においては、電源装置の内部に設けられブレーキ抵抗は、ロータの停止時間の短縮を図るためにのみ用いられている。このため、ロータの減速状態時において、ポンプ本体内部における反応生成物の堆積を防止するためには、消費電力が大きいものとなってしまう。

この発明のターボ分子ポンプは、多段に配列されたロータ翼を有するロータと、各段のロータ翼間に配置されたステータ翼と、ロータを定速駆動する電動モータと、ロータ、ステータ翼および電動モータを収容するケーシング部材と、ケーシング部材の外周面側に設けられたポンプヒータと、ケーシング部材に設けられ、ロータを冷却する冷却手段と、電動モータの慣性による回転エネルギを電力として回生する回生回路と、ケーシング部材の外周面側に設けられ、回生回路から供給される電力により発熱するブレーキヒータと、ロータの温度を制御する温度制御手段と、を備え、電動モータによるロータの定速駆動が終了し、ロータを減速する際、温度制御手段は、外部電力によりポンプヒータを発熱させると共に、回生回路を介して前記ブレーキヒータに回生電力を供給して前記ブレーキヒータを発熱させることを特徴とする。

この発明によれば、ケーシング部材の外周面にポンプヒータとブレーキヒータとを設けたので、ロータの減速状態時に、ポンプ本体の温度をポンプヒータのみによる場合よりも高い温度に昇温することが可能となる。このため、ロータの減速状態時における反応生成物の堆積を防止し、または低減することができる。また、電動モータの慣性による回転エネルギを回生してブレーキヒータを発熱するので、電力の節減を図ることができる。

この発明に係るターボ分子ポンプの一実施の形態を示す断面図。 図１に図示されたターボ分子ポンプの一実施の形態としてのブロック図。 反応生成物の昇華温度と圧力との関係を示す特性図。 （ａ）は、ターボ分子ポンプの回転速度と時間との関係を示す図、（ｂ）は、各回転速度の状態におけるヒータと冷却器の制御の状態を示す図。 この発明に係るターボ分子ポンプの温度制御の一実施の形態を示す処理フロー図。 図５において、ポンプ本体を目標温度Ｔ_αに維持するサブプロセスとしての処理フロー図。 図５において、ポンプ本体を目標温度Ｔ_βに維持するサブプロセスとしての処理フロー図。 本発明の実施形態２を示し、（ａ）は、ターボ分子ポンプの回転速度と時間との関係を示す図、（ｂ）は、各回転速度の状態におけるヒータと冷却器の制御の状態を示す図。

-実施形態１-
以下、図を参照して本発明に係るターボ分子ポンプの一実施の形態を説明する。
図１は、磁気軸受式のターボ分子ポンプの一実施の形態としての断面図である。ターボ分子ポンプ１は、上ケース１２とベース１３からなるケーシング部材１１を備えている。上ケース１２の下端に設けられたフランジ１８とベース１３の上端に設けられたフランジ１９とは、シール部材４２を介装してボルトなどの締結部材により締結されている。これにより、上ケース１２とベース１３とは、外部から密封された構造とされている。

ケーシング部材１１の中心軸上には、ロータ軸５が配置されている。ロータ軸５には、ロータ４が同軸に取り付けられている。ロータ軸５とロータ４とは、ボルト等の締結部材４８により強固に固定されている。
ロータ軸５は、ラジアル方向の磁気軸受３１（２箇所）およびスラスト方向の磁気軸受３２（上下一対）によって非接触で支持される。ロータ軸５の浮上位置は、ラジアル変位センサ３３ａ、３３ｂおよびアキシャル変位センサ３３ｃによって検出される。磁気軸受３１、３２によって回転自在に磁気浮上されたロータ軸５は、電動モータ３５により高速回転駆動される。

ロータ軸５の下部側には、メカニカルベアリング３４を介してロータディスク３８が取り付けられている。また、ロータ軸５の上部側にはメカニカルベアリング３６が設けられている。メカニカルベアリング３４、３６は非常用のメカニカルベアリングであり、磁気軸受が作動していない時にはメカニカルベアリング３４、３６によりロータ軸５が支持される。

ロータ４は、上部側と下部側の二段構造を有し、上部側には複数段のロータ翼６が設けられている。最下段のロータ翼６から下方は、ロータ円筒部９とされている。
ロータ４の上部側においては、ロータ翼６とステータ翼７とがリング状のスペーサ２１を間に挟んで、ポンプの軸方向に交互に積層されている。ベース１３の上面上にスペーサ２１とステータ翼７を交互に積層し、上ケース１２によりスペーサ２１とステータ翼７を収容するように被せて上ケース１２をベース１３に固定する。このようにすることにより、積層されたスペーサ２１とステータ翼７とがベース１３の上面と上ケース１２の内壁に設けられた段部との間に挟持される。

ロータ４のロータ円筒部９の外周側には、リング状のねじステータ８がボルト４１によりベース１３に固定されている。ねじステータ８は、ほぼ円筒形状に形成され、内面側に螺旋状突部８ａを有し、螺旋状突部８ａ間には、ねじ溝部８ｂが形成されている。ロータ４のロータ円筒部９の外周面とねじステータ８の内周面とは、ロータ４が高速に回転したときに、気体分子を上方から下方に移送することができるような間隙が設けられている。
ロータ円筒部９に螺旋状突部およびねじ溝部を設け、ねじステータ８の内周面は平坦面としてもよい。

ベース１３には排気ポート４５が設けられ、この排気ポート４５にバックポンプが接続される。ロータ４を磁気浮上させ、この状態で電動モータ３５により高速回転駆動することにより、吸気口１５側の気体分子が排気ポート４５側へと排気される。

このターボ分子ポンプ１は、上ケース１２の内部空間にタービン排気部２を有し、ベース１３の内部空間にねじ溝排気部３を有している。タービン排気部２は複数段のロータ翼６と複数段のステータ翼７とで構成され、ねじ溝排気部３はロータ円筒部９とねじステータ８とで構成されている。
上ケース１２は、円筒体と、円筒体の上下端面に設けられた上下フランジ１７、１８を備えている。ベース１３は、ロータ軸５をベアリングで支承する軸部と、軸部の下部から径方向に延設される底板と、ケース底板の周縁から上方に延設される円筒体と、円筒体の上端面に形成されたフランジ１９とを備えている。

上ケース１２の上端に形成されたフランジ１７は、締結部材（図示せず）により、図示しない半導体装置製造装置などの真空チャンバの排気系の取付部に締結される。電動モータ３５によりロータ４を回転駆動すると真空チャンバ内の気体分子が、上ケース１２の上部に設けられた吸気口１５からターボ分子ポンプ１内部に流入する。吸気口１５から流入した気体分子はタービン排気部２において、下流側へと叩き飛ばされる。図示はしないが、ロータ翼６とステータ翼７とは翼の傾斜の向きが逆であり、且つ、傾斜角度は、高真空側である前段側から下流側である後段側に向けて、気体分子が逆行しにくい角度に変化して形成されている。気体分子は、タービン排気部２において圧縮されて図示下方のねじ溝排気部３へ移送される。

ねじ溝排気部３においては、ねじステータ８に対してロータ円筒部９が高速回転すると粘性流による排気機能が発生し、タービン排気部２からねじ溝排気部３へと移送された気体は圧縮されながら排気ポート４５へ移送され排気される。

ベース１３のケース底板の円周には溝２８が設けられ、溝２８内には、ベース１３の温度を検出する温度センサ２５が取り付けられている。
ベース１３の軸部の底面には、溝２９が設けられており、この溝２９内に冷却管５５が配設されている。冷却管５５内には、ターボ分子ポンプ１を冷却するための冷却水が循環する。溝２９は、平面視で環状に設けられており、冷却管５５は、この環状の溝２９のほぼ全周に形成され、ベース１３全体は、ほぼ均一に冷却される。

また、ベース１３の円筒体上端のフランジ１９近傍の外周面には、ポンプヒータ５１がベース１３のほぼ全周に沿って設けられている。ポンプヒータ５１は、巻線抵抗やブロック抵抗で構成された、後述する如く、商用電源８１が供給される絶縁トランス６８（図２参照）を介して印加される電力により発熱する。また、ポンプヒータ５１に隣接して、ポンプヒータ５１と同様にベース１３のほぼ全周に沿ってブレーキ抵抗（ブレーキヒータ）５２が設けられている。ブレーキ抵抗５２は、ラバーヒータ、シーズヒータ等の所定の抵抗値を有する発熱体であり、後述する如く、ロータ４が減速した時に回生電力により発熱するように制御される。

図２は、本発明のターボ分子ポンプ１の一実施の形態としてのブロック図である。
ケーシング部材１１内には、タービン排気部２、ねじ溝排気部３、電動モータ３５、磁気軸受３１、３２、保護用のメカニカルベアリング３４、３６および回転数センサ２６が収容されている。また、ケーシング部材１１には、冷却水が循環する冷却管５５によって構成される冷却器５５ａ、ポンプヒータ５１、ブレーキ抵抗５２、温度センサ２５が設けられている。ケーシング部材１１およびケーシング部材１１内に設けられた上記部材によりポンプ本体１ａが構成されている。なお、図２においては、ブレーキ抵抗５２は、電源装置６０内に図示されているが、これは図示の都合であって、実際には、図１に図示されるように、ベース１３の外周に設けられている。

電源装置６０は、ＡＣ／ＤＣコンバータ６１、電動モータ駆動用の三相インバータ６２、磁気軸受３１、３２を駆動する磁気軸受制御回路６３、ポンプ本体１ａが目標温度に維持されるように冷却器５５ａ、ポンプヒータ５１、ブレーキ抵抗５２のオン・オフを制御する温度制御回路６４等を含む。電源装置６０は、これらの回路系を有する回路基板を金属ケース内部に収容している。電源装置６０は、ベース１３の内部の空間に収容され、またはベース１３の底部に取り付けられている。

電源装置６０のＡＣ／ＤＣコンバータ６１には、例えば、２００Ｖ程度の商用電源８１が接続される。ＡＣ／ＤＣコンバータ６１に入力される交流電力の電圧は電圧センサ７１によって検出される。ＡＣ／ＤＣコンバータ６１は、供給された交流電力を直流電力に変換する。ＡＣ／ＤＣコンバータ６１から出力された直流電力は、電動モータ３５を駆動する三相インバータ６２とＤＣ／ＤＣコンバータ７２に入力される。ＤＣ／ＤＣコンバータ７２に入力される直流電力の電圧は、電圧センサ７３によって検出される。

ＤＣ／ＤＣコンバータ７２の出力は、三相インバータ６２をＰＷＭ制御等で制御するインバータ制御回路６６、および磁気軸受３１、３２による磁気浮上の制御を行う磁気軸受制御回路６３のそれぞれに入力される。磁気軸受制御回路６３は、励磁電流を磁気軸受３１、３２に供給する励磁アンプ７４を備えており、磁気軸受３１、３２によってロータ４を、回転時に磁気浮上する。

インバータ制御回路６６には回転数センサ２６により検出されたロータ４の回転数が入力され、インバータ制御回路６６は、ロータ回転数に基づいて三相インバータ６２を制御して電動モータ３５を一定回転数で駆動する。また、ロータ減速時に電動モータ３５で発生する回生交流電流は三相インバータ６２で直流電流に変換される。インバータ制御回路６６は、ロータ４の減速時に、トランジスタ制御回路７６にトランジスタ７７をオンする指令を行う。トランジスタ７７がオンすると、三相インバータ６２から回生直流電流がブレーキ抵抗５２に流れ、ブレーキ抵抗５２が発熱する。このため、ロータ減速時の回生電力がこのブレーキ抵抗５２で消費される。７８は、回生時の電力逆流防止用のダイオードである。

ＡＣ／ＤＣコンバータ６１から出力される直流電力は、温度制御回路６４にも供給される。温度制御回路６４は、メモリ部により構成される目標温度設定部６７に接続されている。目標温度設定部６７には、予め、ロータ４が定速回転する際の目標温度Ｔ_αと、ロータ４が減速を開始してから停止するまでの期間の目標温度Ｔ_βが記憶されている。目標温度Ｔ_αおよび目標温度Ｔ_βは、図示しない入力装置から入力される。この場合、目標温度Ｔ_βは、目標温度Ｔ_αよりも高い温度に設定される。

商用電源８１は、絶縁トランス６８を介して、ヒータオン・オフ部７９に接続されている。温度制御回路６４は、ロータ４の定速回転時および減速状態時に適宜なタイミングでヒータオン・オフ部７９にオン・オフ信号を送出して電気的な接続と切断とを切り換える。ヒータオン・オフ部７９には、ポンプヒータ５１が接続されており、ヒータオン・オフ部７９がオン状態において電力が供給され、ポンプヒータ５１が発熱する。

温度制御回路６４は、インバータ制御回路６６に制御信号を送出して、トランジスタ制御回路７６を介してブレーキ抵抗５２の発熱のタイミングを制御する。

また、温度制御回路６４は、冷却器５５ａの冷却管５５内を循環する冷却水のバルブ（図示せず）の開閉を行い、冷却水の流量を制御して、ベース１３の温度の調整を行う。
つまり、温度制御回路６４は、ロータ４の定速回転時には、ヒータオン・オフ部７９を介してポンプヒータ５１の発熱を制御すると共に、冷却器５５ａのバルブの開閉を制御して、ポンプ本体１ａを目標温度Ｔ_αに維持する。また、温度制御回路６４は、ロータ４の定速回転を終了し、減速状態となった場合には、ヒータオン・オフ部７９およびトランジスタ７７をオン・オフしてポンプヒータ５１およびブレーキ抵抗５２の発熱を制御すると共に、冷却器５５ａのバルブの開閉を制御して、ポンプ本体１ａを目標温度Ｔ_βに維持する。

図３は、反応生成物の昇華温度と圧力との関係を示す特性図である。
図３において、横軸は温度、縦軸は圧力である。曲線ｆの下側は気体状態を表しており、曲線ｆの上側は液体または固体状態を表している。図３から分かるように、同一温度であれば圧力が高いほど、気体分子は、液化または固化し易い、換言すれば、気体分子がポンプ本体１ａ内部に堆積しやすい。

電動モータ３５によりロータ４を高速回転すると、ロータ翼６には、製造装置のプロセスチャンバから導入された気体分子が衝突して温度が上昇する。ロータ翼６に発生した熱は、ステータ翼７→スペーサ２１→上ケース１２→ベース１３の経路で伝達される。
ポンプ本体１ａの内部温度は、気体分子の堆積を防止するという観点では高い方が望ましい。しかし、アルミニウム等により形成されたロータ４は、過度の高温ではクリープが発生する。そこで、ベース１３に設けた冷却管５５内に冷却水を循環させてベース１３を冷却する。

ベース１３を冷却すると、スペーサ２１を介してステータ翼７の温度が下降する。ロータ翼６の温度は、ステータ翼７の温度の下降に伴って下降する。タービン排気部２においては、下段側のロータ翼６ほど、温度が上昇する。そこで、ベース１３側に冷却器５５ａを設けることにより、ロータ翼６全体、すなわちポンプ本体１ａの内部全体を、ほぼ均一な温度に維持することができる。
ロータ４を定速に回転駆動する際の、ロータ４の目標温度Ｔ_αは、このような定速駆動時における適切な維持温度として設定される。

しかして、ターボ分子ポンプ１による排気処理を完了し、電動モータ３５を減速すると、ロータ４の回転数の減少と共に、ポンプ本体１ａ内の圧力が上昇してくる。このため、ロータ４の定速回転時には堆積しなかった気体分子が、ロータ４の減速時にはポンプ本体１ａ内部に堆積するようになる。
そこで、本発明の一実施の形態では、次のようにして、ロータ４の減速時における気体分子の堆積を防止または低減するようにしている。

図４（ａ）は、ターボ分子ポンプの回転速度と時間との関係を示す図であり、図４（ｂ）は、各回転速度の状態におけるヒータと冷却器の制御の状態を示す図である。
電動モータ３５を起動して、ロータ４を加速する際には、ポンプヒータ５１を発熱させておく。ロータ４が定速回転数に達した状態では、温度制御回路６４によりポンプヒータ５１および冷却器５５ａのオン・オフを制御して、ポンプ本体１ａが目標温度Ｔ_αを維持するようにする。

ロータ４の定速回転駆動を終了した場合、ロータ４は慣性力により回転する。慣性力により回転するロータ４は、徐々に回転数が低下し、これに伴って、ポンプ本体１ａの内部圧力が上昇してくる。ロータ４の回転速度が減速を開始した時点で、ポンプ本体１ａの目標温度をＴ_αよりも高い目標温度Ｔ_βに変更する。
そして、温度制御回路６４からインバータ制御回路６６に指令を出して、トランジスタ７７をオンする。同時に、電動モータ３５の慣性による回生電力を三相インバータ６２からブレーキ抵抗５２に供給する。

このような動作により、ブレーキ抵抗５２が発熱する。この状態において、ポンプヒータ５１も発熱しているので、ポンプ本体１ａは、ロータ４の定速駆動時よりも温度が上昇する。このため、ロータ４の減速状態時におけるポンプ本体１ａ内部における気体分子の堆積を防止または低減することができる。しかも、ポンプ本体１ａの温度上昇を、電動モータ３５の回生電力を活用して行うので、消費電力を節減することができる。

次に、図５〜７に示す処理フロー図により、本発明によるターボ分子ポンプ１の温度制御方法の一実施の形態を説明する。図５は、この発明に係るターボ分子ポンプの温度制御実施の形態を示す処理フロー図であり、図６は、図５において、ポンプ本体を目標温度Ｔ_αに維持するサブプロセスとしての処理フロー図であり、図７は、図５において、ポンプ本体を目標温度Ｔ_βに維持するサブプロセスとしての処理フロー図である。
図５において、ターボ分子ポンプ１がオンされると、ステップＳ１で、ポンプ本体の１ａの目標温度をＴ_αに設定する。
ステップＳ２で、磁気軸受制御回路６３は励磁アンプ７４に指令を出し、磁気軸受３１、３２に電流を流してロータ４を浮上する。これと共に、三相インバータ６２により電動モータ３５を駆動してロータ４の回転駆動を開始する。この時、温度制御回路６４は、ヒータオン・オフ部７９をオン状態にし、冷却器５５ａのバルブを閉じておく。

ロータ４は、徐々に、回転速度を上昇し、やがて定速回転に達する（ステップＳ３）。
ステップＳ４で、温度センサ２５によりポンプ本体１ａの温度ｔを検出する。
ステップＳ５において、温度制御回路６４は目標温度Ｔ_αとポンプ本体１ａとの温度差ΔＴ_αを算出する。

ステップＳ６において、目標温度Ｔ_αとポンプ本体１ａとの温度差ΔＴ_αの絶対値が所定値ｋ１より小さいか否か判断する。
ステップＳ６において、肯定されればステップＳ７に進み、否定されれば、ステップＳ７をジャンプしてステップＳ８に進む。

ステップＳ７では、ポンプ本体１ａの温度を目標温度Ｔ_αに維持する制御が行われる。 図６は、ポンプ本体１ａの温度を目標温度Ｔ_αに維持するサブプロセスとしての処理フローを示す。
先ず、ステップＳ２１において、ΔＴ_αが正か否かが判断される。ΔＴ_αが正であればステップＳ２２に進み、負であればステップＳ２４に進む。
ステップＳ２２では、冷却管５５を循環する冷却水のバルブを閉じ、冷却を行わないようにする。冷却水の流量を低減し、冷却能率を低減するようにしてもよい。続いて、ステップＳ２３において、ヒータオン・オフ部７９をオンにして、ポンプヒータ５１を発熱させる。

一方、ステップＳ２４では、ヒータオン・オフ部７９をオフにして、ポンプヒータ５１が発熱しないようにする。続いて、ステップＳ２５において、冷却管５５を循環する冷却水のバルブを開け、冷却を行うようにする。

ステップＳ２３または２５が終了した後、またはステップＳ６が否定された場合は、ステップＳ８において、ロータ４の停止信号が有るか否か判断される。ステップＳ８が否定されればステップＳ３に戻り、肯定されればステップＳ９に進む。
ロータ４の停止信号があるまで、ステップＳ２〜Ｓ７が繰り返され、ポンプ本体１ａの温度は目標温度Ｔ_αに維持される。つまり、ロータ４の定速回転時においては、温度制御回路６４は、ヒータオン・オフ部７９を介してポンプヒータ５１の発熱を制御すると共に、冷却器５５ａのバルブの開閉を制御して、ポンプ本体１ａを目標温度Ｔ_αに維持する。この状態では、インバータ制御回路６６からトランジスタ制御回路７６にはオフ信号が送られ、トランジスタ７７はオフ状態である。従って、ブレーキ抵抗５２は発熱しない。

ステップＳ８が肯定されることは、三相インバータ６２による電動モータ３５の駆動が停止することを意味する。しかし、ロータ４は、慣性力による回転を継続しており、これに伴い、電動モータ３５に回生電力が生じる。つまり、図４に図示される減速状態となる。
ステップＳ９では、温度制御回路６４は、ポンプ本体１ａの目標温度をＴ_αよりも高いＴ_βに変更する。
ステップＳ１０で、温度センサ２５によりポンプ本体１ａの温度ｔを検出する。
ステップＳ１１において、目標温度Ｔ_βとポンプ本体１ａとの温度差ΔＴ_βを算出する。

ステップＳ１２において、目標温度Ｔ_βとポンプ本体１ａとの温度差ΔＴ_βの絶対値が所定値ｋ２より小さいか否かを判断する。
ステップＳ１２において、肯定されればステップＳ１３に進み、否定されれば、ステップＳ１３をジャンプしてステップＳ１４に進む。

ステップＳ１３では、ポンプ本体１ａの温度を目標温度Ｔ_βに維持する制御が行われる。
図７は、ポンプ本体１ａの温度を目標温度Ｔ_βに維持するサブプロセスとしての処理フローを示す。
先ず、ステップＳ３１において、ΔＴ_βが正か否かが判断される。ΔＴ_βが正であればステップＳ３２に進み、負であればステップＳ３５に進む。
ステップＳ３２では、冷却管５５を循環する冷却水のバルブを閉じ、冷却を行わないようにする。冷却水の流量を低減し、冷却能率を低減するようにしてもよい。続いて、ステップＳ３３において、ヒータオン・オフ部７９をオンにして、ポンプヒータ５１を発熱させる。
また、引き続いて、ステップＳ３４において、温度制御回路６４は、インバータ制御回路６６に、トランジスタ制御回路７６を介してトランジスタ７７をオンする指令を行う。これにより、ロランジスタ７７がオンし、三相インバータ６２からブレーキ抵抗５２に電動モータ３５の回生電力が供給され、ブレーキ抵抗５２が発熱する。

つまり、ステップＳ３４では、ポンプヒータ５１とブレーキ抵抗５２とが同時に発熱している状態となる。このため、ポンプ本体１ａの温度を、定速駆動時における目標温度Ｔ_αよりも高い目標温度Ｔ_βに昇温させることができる。
なお、ステップＳ３２〜Ｓ３４の順序は、この上記の順序に限られるものではなく、要は、冷却器５５ａのバルブが閉じ、ポンプヒータ５１とブレーキ抵抗５２とが発熱する状態にすればよい。

一方、ステップＳ３５では、ヒータオン・オフ部７９をオフにして、ポンプヒータ５１が発熱しないようにする。続いて、ステップＳ３６で、温度制御回路６４は、インバータ制御回路６６に、トランジスタ制御回路７６を介してトランジスタ７７をオフする指令を行う。これにより、三相インバータ６２からブレーキ抵抗５２には回生電力が供給されず、ブレーキ抵抗５２は発熱することはない。引き続いて、ステップＳ３７において、冷却管５５を循環する冷却水のバルブを開け、冷却を行うようにする。
上記ステップＳ３５〜Ｓ３７により、ポンプ本体１ａは冷却される。
なお、ステップＳ３５〜Ｓ３７の順序は、この上記の順序に限られるものではなく、要は、ポンプヒータ５１とブレーキ抵抗５２とが発熱せず、冷却器５５ａによる冷却が行われる状態にすればよい。

ステップＳ３４またはＳ３７が終了した後、またはステップＳ１２が否定された場合は、ステップＳ１４において、ロータ４が停止したか否か判断される。ロータ４が停止したか否かは回転数センサ２６により検出される。
ステップＳ１４が否定されれば、ステップＳ９に戻り、ステップＳ９〜Ｓ１３が繰り返され、ポンプ本体１ａの温度は目標温度Ｔ_βに維持される。つまり、ロータ４の減速状態においては、温度制御回路６４は、ポンプヒータ５１およびブレーキ抵抗５２の発熱を制御すると共に、冷却器５５ａのバルブの開閉を制御して、ポンプ本体１ａを目標温度Ｔ_βに維持する。
そして、ステップＳ１４が肯定されると、すなわち、ロータ４が停止するとターボ分子ポンプ１の駆動が終了する。

-実施形態２-
実施形態１では、ロータ４の減速状態時において、定速回転時の目標温度Ｔ_αよりも温度が高い目標温度Ｔ_βを維持するように制御するターボ分子ポンプで例示した。
しかし、ロータ４の減速状態時においては、ロータ４は漸次減速していくので、ポンプ本体１ａの温度は、左程、昇温することはない。このため、ロータ４の減速状態では、目標温度を設定しないようにしてもよい。
図８は、ロータ４の減速状態では、ポンプ本体１ａの目標温度を設定しない場合の一実施の形態を示し、図８（ａ）は、ターボ分子ポンプの回転速度と時間との関係を示す図でわり、図８（ｂ）は、各回転速度の状態におけるヒータと冷却器の制御の状態を示す図である。

実施形態２において、ロータ４の加速状態時および定速回転時における制御は、図４に示す実施形態１と同様である。しかし、ロータ４の減速状態時においては、ポンプ本体１ａの目標温度は設定されていない。
この状態では、温度制御回路６４は、ヒータオン・オフ部７９をオンとし、インバータ制御回路６６に、トランジスタ制御回路７６を介してトランジスタ７７をオンする指令を行う。また、冷却管５５のバルブを閉じ、冷却器５５ａによる冷却は行われないようにする。

上記制御により、ベース１３は、ポンプヒータ５１およびブレーキ抵抗５２の発熱により昇温する。つまり、ロータ４は、ポンプヒータ５１およびブレーキ抵抗５２の発熱能力に対応する温度まで昇温する。しかし、上述した如く、ロータ４は慣性力により回転する状態となっているため、左程、温度が上昇することはない。
なお、ロータ４が停止した状態で、ポンプ本体１ａの温度が、所定の温度、例えば、定速回転時の目標温度Ｔ_αよりも高い場合には、冷却器５５ａによりポンプ本体１ａを冷却するようにしてもよい。また、ポンプ本体１ａが異常な高温となった場合には、温度センサ２５により検出して、ポンプヒータ５１およびブレーキ抵抗５２の発熱を停止し、冷却器５５ａによる冷却を行うようにしてもよい。

以上説明した通り、本発明の実施形態によれば、ケーシング部材１１の外周面にポンプヒータ５１とブレーキ抵抗５２とを設けたので、ロータ４の減速状態時に、ポンプ本体１ａの温度をポンプヒータ５１のみによる場合よりも高い温度に昇温することが可能となる。このため、ロータ４の減速状態時における反応生成物の堆積を防止し、または低減することができる。また、電動モータ３５の慣性による回転エネルギを回生してブレーキ抵抗５２を発熱するので、電力の節減を図ることができる。

なお、上記各実施形態では、ロータ４の減速状態時に、ポンプヒータ５１およびブレーキ抵抗５２を同時に発熱する場合で説明した。しかし、ロータ４の減速状態時に、ブレーキ抵抗５２のみを発熱してポンプ本体１ａを加熱するようにしてもよい。

その他、本発明は、上記各実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨の範囲において種々変形して適用することが可能であり、要は、ケーシング部材の外周面側に、外部電源により発熱するポンプヒータと、電動モータによる回生電力により発熱するブレーキヒータとを設け、ロータの減速時に、ポンプヒータとブレーキヒータとが発熱するようにしたものであればよい。

１ ターボ分子ポンプ
１ａ ポンプ本体
２ タービン排気部
３ ねじ溝排気部
４ ロータ
６ ロータ翼
７ ステータ翼
１１ ケーシング部材
１２ 上ケース
１３ ベース
２５ 温度センサ
２６ 回転数センサ
３５ 電動モータ
５１ ポンプヒータ
５２ ブレーキ抵抗（ブレーキヒータ）
５５ 冷却管
５５ａ 冷却器

Claims (5)

1. 多段に配列されたロータ翼を有するロータと、
   前記各段のロータ翼間に配置されたステータ翼と、
   前記ロータを定速駆動する電動モータと、
   前記ロータ、前記ステータ翼および前記電動モータを収容するケーシング部材と、
   前記ケーシング部材の外周面側に設けられたポンプヒータと、
   前記ケーシング部材に設けられ、前記ロータを冷却する冷却手段と、
   前記電動モータの慣性による回転エネルギを電力として回生する回生回路と、
   前記ケーシング部材の外周面側に設けられ、前記回生回路から供給される電力により発熱するブレーキヒータと、
   前記ロータの温度を制御する温度制御手段と、を備え、
   前記電動モータによる前記ロータの定速駆動が終了し、前記ロータを減速する際、前記温度制御手段は、外部電力により前記ポンプヒータを発熱させると共に、前記回生回路を介して前記ブレーキヒータに回生電力を供給して前記ブレーキヒータを発熱させることを特徴とするターボ分子ポンプ。
2. 請求項１に記載のターボ分子ポンプにおいて、前記ロータを減速する際、前記ロータを、前記ロータの定速駆動時の目標温度よりも高い温度に昇温することを特徴とするターボ分子ポンプ。
3. 請求項２に記載のターボ分子ポンプにおいて、前記ロータを減速する際、前記温度制御手段は、前記ロータを、前記ロータの定速駆動時の目標温度よりも高い温度に設定することを特徴とするターボ分子ポンプ。
4. 請求項３に記載のターボ分子ポンプにおいて、さらに、前記ロータの定速駆動時の目標温度を記憶する第１の記憶手段と、前記ロータの減速時の目標温度を記憶する第２の記憶手段とを有し、前記温度制御手段は、前記ロータの定速駆動時には、前記第１の記憶手段に記憶された目標温度が維持されるように前記ポンプヒータの発熱および前記冷却手段による冷却を制御し、前記ロータの減速時には、前記第２の記憶手段に記憶された目標温度が維持されるように前記ポンプヒータと前記ブレーキヒータの発熱、および前記冷却手段による冷却を制御することを特徴とするターボ分子ポンプ。
5. 請求項３に記載のターボ分子ポンプにおいて、前記ロータを減速する際、前記温度制御手段は、前記冷却手段による前記ロータの冷却を停止状態に維持することを特徴とするターボ分子ポンプ。

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