JPH04325797A - 磁気軸受式ターボ分子ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば堆積物などに
よって固着停止状態に陥ったロータを容易かつ低コスト
に回転始動させることが可能な磁気軸受式ターボ分子ポ
ンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体製造工程におけるエッチン
グ装置の排気系などに用いられる磁気軸受式ターボ分子
ポンプとして、図４に示すようなものが知られている。

【０００３】すなわち、この種のターボ分子ポンプは、
変位センサ２によって検知されたロータ１の変位量に基
づいてロータ１の半径方向浮上位置が検出され、その検
出値と予め設定されている目標値との比較偏差値に基づ
いてラジアル電磁石３が励磁される。

【０００４】また、変位センサ４によって検知されたロ
ータ１の変位量に基づいてロータ１の軸線方向浮上位置
が検出され、その検出値と予め設定されている目標値と
の比較偏差値に基づいてアキシャル電磁石５が励磁され
る。

【０００５】さらに、このターボ分子ポンプは、円筒状
に形成されたケーシング６の内壁面に複数のステータ翼
６ａ…が軸線方向に多段に配設されるとともに、ロータ
１の外壁面より突設された複数のロータ翼１ａ…が上記
ステータ翼６ａ…と交互になるようにして軸線方向に配
設されている。

【０００６】したがって、このターボ分子ポンプは、励
磁によって生じた各電磁石３，５の磁力によりロータ１
がラジアル方向およびアキシャル方向の所定位置に浮上
保持されるとともに、高周波モータ７の駆動によるロー
タ１の高速回転によりロータ翼１ａ…とステータ翼６ａ
…との間が分子流領域となり、この結果吸入口８から吸
入された気体が排気口９を通じて排出され吸入口８側に
高真空が形成される。なお、１０はロータ１の回転数を
検出する回転数センサである。

【０００７】ところで、この種のターボ分子ポンプが上
記したように半導体製造工程におけるエッチング装置の
排気系などに用いられた場合には、反応性の高いガスを
負荷として排気することが多い関係上、ガスの流量や温
度などの条件によっては、ポンプ内部に反応生成物とし
てＡｌｃｌ３　やＢ２　Ｏ３　等の堆積物が蓄積される
場合がある。

【０００８】これらの堆積物は、ロータ１の回転中には
ポンプ内部に蓄積されることはないが、何等かの理由に
よりポンプが一旦停止された場合にはロータ翼１ａ…と
ステータ翼６ａ…の間などに蓄積されてしまい、これに
よりロータ１が固着停止状態となり再起動できなくなる
という不具合を生ずる。

【０００９】このような事態が生じた場合には、従来は
ポンプ内部を真空状態に保持した上でポンプ内に大気を
突入させ、この突入時における大気の勢いによって蓄積
されている堆積物を吹き飛ばし、ロータ１の再起動を可
能にする等の処理が行われている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たような処理方法にあっては、ポンプ内部に大気を突入
させるためにポンプ内を一旦真空状態にしなければなら
ず、少なくとも吸入口８と排気口９側にゲートバルブ等
の機器を設け、また大気導入用のポート等も設けなけれ
ばならないため、コスト高になるという問題を有してい
た。

【００１１】しかも、このような処理を手動で行う場合
には作業上大変手間がかかり、さらにゲートバルブをシ
ーケンサ等により自動操作するようにした場合でも、シ
ーケンスプログラムを作成しなければならない等、いず
れの場合にも非常に手間がかかるとともにコスト高にな
るという問題を有していた。

【００１２】この発明は、上記のような事情に鑑みてな
されたものであり、その目的とするところは、堆積物な
どによって固着停止状態に陥ったロータをゲートバルブ
やシーケンサ等の特別の装置を付加することなく、容易
かつ低コストに回転始動させることが可能な磁気軸受式
ターボ分子ポンプを提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記のよう
な目的を達成するために、ロータを電磁石の磁力により
半径方向および軸線方向に浮上保持するとともに高周波
モータによって回転駆動させ、かつ上記ロータの浮上位
置検出値と回転数検出値等に基づいて保護シーケンス制
御回路から上記高周波モータのインバータ主回路へ加減
速指令信号を出力するターボ分子ポンプにおいて、上記
保護シーケンス制御回路がロータの異常を検知した場合
、この保護シーケンス制御回路から出力される高トルク
始動指令信号に基づいて、タイマ回路で定められる一定
時間インバータ主回路から高周波モータに高電圧を印加
させ、高周波モータを瞬間的に高トルクで回転動作させ
る高電圧指令手段を具備することを特徴とする。

【００１４】

【作用】この発明によれば、例えばロータが堆積物など
によって固着停止状態に陥った場合には、高電圧指令手
段によりインバータ主回路から高周波モータへ一定時間
高電圧を印加させることができるので、高周波モータを
瞬間的に高トルクで回転動作させることができ、固着停
止状態にあるロータの再起動を可能とする。

【００１５】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。

【００１６】図１はこの発明に係る磁気軸受式ターボ分
子ポンプの制御系を示すブロック図であり、同図に示す
ターボ分子ポンプ本体ａは具体的には図４に示したよう
に構成されており、その基本的構成は従来と同一のため
同一部材には同一符号を付しその詳細説明は省略をする
。

【００１７】ポンプ本体ａ内に設けられている変位セン
サ２はロータ１の半径方向変位量を検知し、また変位セ
ンサ４はロータ１の軸線方向変位量を検知するが、これ
らの検知結果はそれぞれ各別に位置検出回路２０へ出力
される。

【００１８】上記各検知結果が入力される位置検出回路
２０は、入力された上記各検知結果に基づいてロータ１
における半径方向の浮上位置検出値Ｓ１　および軸線方
向の浮上位置検出値Ｓ２　を、それぞれ電磁石制御部ｂ
の比較器２１と保護シーケンス制御回路２４に出力する
。

【００１９】比較器２１に上記各検出値Ｓ１　，Ｓ２　
が入力されると、その検出値Ｓ１　，Ｓ２　と予め設定
されている各目標値との比較が行われてその比較偏差値
が求められ、次いで位相補償回路２２において上記比較
偏差値を位相補償しつつ出力電流指令値が求められる。

【００２０】そして、上記位相補償回路２２からの電流
指令値に基づいて電磁石駆動回路２３から各電磁石３，
５に励磁電流がそれぞれ通電され、このラジアル電磁石
３およびアキシャル電磁石５の磁力によりロータ１は半
径方向および軸線方向に浮上保持される。

【００２１】保護シーケンス制御回路２４は、スタート
信号Ｓ０　の入力によって後述するインバータｃに高周
波モータ７の加速指令信号Ｓ４　を出力する。

【００２２】さらに、この保護シーケンス制御回路２４
は、高周波モータ７に対する加速指令が行われた場合に
おいてロータ１に何等かの異常が検知された場合、すな
わちロータ１の始動不能あるいは浮上位置異常などの異
常を検知した場合には、減速・停止指令信号Ｓ５　をイ
ンバータｃに、また高トルク始動指令信号Ｓ７　を高電
圧指令手段ｄに出力する。

【００２３】一方、インバータｃは、保護シーケンス制
御回路２４からの出力信号Ｓ４　，Ｓ５　や設定回転数
と現在の回転数，モータ電流などの情報に基づいて、出
力電圧と出力周波数の指令値を関数発生器２６に出力す
る加減速調節器２５と、上記出力電圧と出力周波数の指
令値に基づいてＰＷＭパターン（単純ＰＷＭや正弦波Ｐ
ＷＭにおける各パルスの幅や周期の情報）を発生する関
数発生器２６と、このＰＷＭパターンに基づいてインバ
ータ主回路における各トランジスタのベースにＰＷＭパ
ルス信号Ｓ６　を出力するＰＷＭ発生器２７とにより構
成されている。

【００２４】また、高電圧指令手段ｄは、タイマ回路２
９と高始動トルクパターン発生回路３０とにより構成さ
れ、保護シーケンス制御回路２４とインバータ主回路２
８間、具体的には保護シーケンス制御回路２４とインバ
ータｃのＰＷＭ発生器２７に接続されている。

【００２５】タイマ回路２９は保護シーケンス制御回路
２４からの高トルク始動指令信号Ｓ７　に基づいて、こ
の高トルク指令信号Ｓ７　を一定時間（数ｓｅｃ程度）
のみ高始動トルクパターン発生回路３０に入力させるよ
うに出力処理するとともに、この出力信号を保護シーケ
ンス制御回路２４へフィードバックさせる。

【００２６】高始動トルクパターン発生回路３０は、上
記タイマ回路２９からの信号が入力されている間、通常
の始動時よりも出力電圧が高くなるようなＰＷＭパター
ンをＰＷＭ発生器２７へ出力し、これによりインバータ
主回路２８から高電圧が一定時間高周波モータ７に印加
される。

【００２７】また、タイマ回路２９の出力信号は保護シ
ーケンス制御回路２４にフィードバックされ、この回路
２４において高周波モータ７に対する高トルクでの回転
動作の回数をカウントし、そのカウント値が予め定めら
れている設定値に達するまで上記動作がくり返されるよ
うに構成されている。

【００２８】すなわち、この高電圧指令手段ｄは保護シ
ーケンス制御回路２４からの高トルク指令信号Ｓ７　に
基づいて、高周波モータ７が瞬間的に高トルクで回転動
作されるようなＰＷＭパターン信号を出力する。

【００２９】ただし、インバータ主回路２８から出力さ
れる高電圧は、高周波モータ７のモータ磁束が飽和せず
かつインバータ主回路２８のパワー素子が過電流で破壊
されない程度の値が選択される。また、タイマ回路２９
の動作時間は数ｓｅｃ程度の一定時間として設定し、イ
ンバータ主回路２８のパワー素子が過熱されないように
する。

【００３０】次に、上記のように構成されたターボ分子
ポンプの動作を、図２に示すフローチャートに基づいて
説明する。

【００３１】まず、ステップ１００において保護シーケ
ンス制御回路２４にスタート信号Ｓ０　が入力されると
、ステップ１０１に進み保護シーケンス制御回路２４に
おいてロータ１に何等かの異常が発生しているか否かが
判断される。

【００３２】ここで、ロータ１には何等の異常も発生し
ていないと判断された場合にはステップ１０２に進み、
保護シーケンス制御回路２４からインバータｃに加速指
令信号Ｓ４　（図３（ａ）参照）が出力されインバータ
主回路２８からの電圧印加によってロータ１の回転が始
動される。

【００３３】次に、ステップ１０３では加速指令された
ロータ１は加速されているか否かの判断が回転数センサ
１０からの検出値Ｓ３　に基づいて保護シーケンス制御
回路２４で行われ、正常に加速されていると判断された
場合にはステップ１０４へ進み、ロータ１は固着状態で
はないと判定されて所定の動作が行われる。

【００３４】また、上記ステップ１０３でロータ１が加
速されていないと判断された場合には、ステップ１０５
へ進んでインバータ主回路２８の動作が停止されるとと
もに、さらにステップ１０６に進み保護シーケンス制御
回路２４でロータ１に対する始動回数のカウントが行わ
れ、かつステップ１０７でカウント値が設定値か否かが
判断される。

【００３５】そのカウント値が設定値に達していないと
判断された場合にはステップ１０８に進み、保護シーケ
ンス制御回路２４から高トルク始動指令信号Ｓ７　（図
３（ｂ）参照）が高電圧指令手段ｄに出力されると、タ
イマ回路２９から図３（ｃ）に示すような信号が出力さ
れ、この結果インバータ主回路２８を介して高周波モー
タ７に一定時間高電圧が印加され（図３（ｄ）参照）、
高周波モータ７は瞬間的に高トルクで回転動作が行われ
る（図３（ｇ）参照）。なお、この場合インバータ主回
路２８から出力される電圧，周波数，電流の関係は図３
（ｄ）〜（ｆ）の如くとなる。

【００３６】また、ステップ１０７でロータ１の始動回
数のカウント値が予め定められている設定値に達してい
ると判断された場合には、ステップ１１１へ進みロータ
１は回転不可能であると判定され、必要な処置が取られ
る。

【００３７】ステップ１０９に進んだ場合には一旦イン
バータ主回路２８の動作が停止され、再びステップ１０
１へ戻り上記一連のシーケンス制御がくり返される。

【００３８】一方、ステップ１０１においてロータ１に
何等かの異常があると判断された場合は、ステップ１１
０に進みその異常が浮上位置異常であるか否かの判断が
行われ、その異常が浮上位置異常であると判断された場
合には上記ステップ１０６へ進み上記ステップ１０６以
降の動作が行われるが、その異常が浮上位置異常ではな
いと判断された場合には、ステップ１１１へ進みロータ
１は回転不可能であると判定され必要な処置が取られる
。

【００３９】したがって、上記のような実施例によれば
、例えばロータ１が堆積物などにより固着停止状態とさ
れたような場合には、保護シーケンス制御回路２４から
出力される高トルク始動指令信号Ｓ７　に基づいて、高
電圧指令手段ｄのタイマ回路２９で定められる一定時間
インバータ主回路２８から高周波モータ７へ高電圧を印
加させることができ、これにより高周波モータ７を瞬間
的に高トルクで回転動作させることができるため、ゲー
トバルブやシーケンサ等の特別な装置を付加することな
しに容易かつ低コストにロータ１の再起動を可能とする
。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば
、保護シーケンス制御回路がロータの異常を検知した場
合にはこの保護シーケンス制御回路から高トルク始動指
令信号が出力され、かつこの高トルク始動指令信号に基
づいてタイマ回路で定められる一定時間インバータ主回
路から高周波モータに高電圧を印加させ、高周波モータ
を瞬間的に高トルクで回転動作させるように構成されて
いるので、例えば堆積物などによって固着停止状態に陥
ったロータをゲートバルブやシーケンサ等の特別な装置
を付加することなしに、容易かつ低コストに回転始動さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る磁気軸受式ターボ分子ポンプの
制御系を示すブロック図。

【図２】同磁気軸受式ターボ分子ポンプの動作を説明す
るフローチャート。

【図３】同磁気軸受式ターボ分子ポンプの動作の一例を
示す説明図。

【図４】磁気軸受式ターボ分子ポンプの基本構成を示す
概略構成図。

【符号の説明】

ａ　　　　ターボ分子ポンプ本体 ｂ　　　　電磁石制御部 ｃ　　　　インバータ ｄ　　　　高電圧指令手段 １　　　　ロータ ７　　　　高周波モータ ２８　　　　インバータ主回路 ２４　　　　保護シーケンス制御回路 ２９　　　　タイマ回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ロータを電磁石の磁力により半径方向およ
   び軸線方向に浮上保持するとともに高周波モータによっ
   て回転駆動させ、かつ上記ロータの浮上位置検出値と回
   転数検出値等に基づいて保護シーケンス制御回路から上
   記高周波モータのインバータ主回路へ加減速指令信号を
   出力するターボ分子ポンプにおいて、上記保護シーケン
   ス制御回路がロータの異常を検知した場合、この保護シ
   ーケンス制御回路から出力される高トルク始動指令信号
   に基づいて、タイマ回路で定められる一定時間インバー
   タ主回路から高周波モータに高電圧を印加させ、高周波
   モータを瞬間的に高トルクで回転動作させる高電圧指令
   手段を具備することを特徴とする磁気軸受式ターボ分子
   ポンプ。