JPH07293438A

JPH07293438A - クライオポンプ

Info

Publication number: JPH07293438A
Application number: JP11463694A
Authority: JP
Inventors: Shinji Nomichi; 伸治野路; Junichi Hayakawa; 淳一早川; Motoyasu Sato; 元保佐藤
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1994-04-28
Filing date: 1994-04-28
Publication date: 1995-11-07

Abstract

(57)【要約】【目的】エキスパンダモータの急激な負荷変動を防止
してこれを最適な状態で運転でき、しかも再生などの保
守点検時期を検出できるクライオポンプを提供するこ
と。【構成】クライオポンプの現在の運転サイクルにおけ
る運転経過時間の動作パラメータを検出する検出手段３
５、クライオポンプの前回の運転サイクルにおける運転
経過時間に対する動作パラメータの値を管理パラメータ
として記憶する記憶手段５３、現在の動作パラメータか
らその直後のエキスパンダモータの回転数を算出する際
に、該算出しようとする回転数を、現在の回転数と、管
理パラメータに記憶した前回の運転サイクルの対応する
運転経過時間における管理パラメータの回転数を用いて
制御する駆動指令信号を出力する演算制御手段５１、駆
動指令信号に基づいてエキスパンダモータを駆動するエ
キスパンダモータ駆動手段５７とを具備するクライオポ
ンプである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はクライオポンプに関し、
特にその運転状態を最適にでき、さらに再生・保守管理
をも最適に制御できるクライオポンプに関するものであ
る。

【０００２】

【従来技術】従来、クライオポンプの運転状態を良好な
ものとするために、特開平３−１５２３５３号公報に記
載されたものや、特開平３−２３７２７５号公報に記載
されたもの等が提案されている。

【０００３】前者は、膨張機の駆動モータ（エキスパン
ダモータ）への駆動電流を検出して該検出した駆動電流
値が異常変動した場合、該異常変動に応じてインバータ
へ補正信号を出力し、これによって駆動モータの回転数
を低下させるものである。これによって駆動モータの駆
動が安定化し、脱調現象が回避できる。

【０００４】後者は、冷凍ステージの温度もしくは真空
チャンバーの圧力に応じて、冷凍機の駆動モータ（エキ
スパンドモータ）の電源周波数変換手段を制御してその
回転数を決定するものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】クライオポンプは、ガ
スの吸着や凝縮がその動作原理であり、クライオポンプ
の運転特性（性能）は、本質的に、過去から現在までの
ガスの吸着や凝縮の状態、即ち運転履歴によって変化す
る。

【０００６】しかしながら上記従来技術によれば、過去
の運転履歴や経緯（経過）とは無関係に、その運転時点
毎に刻々と変化する運転状態に応じてのみエキスパンダ
モータの回転数を制御していた。つまりいわゆるリアル
タイム制御のみに限られていた。

【０００７】従って以下のような問題点があった。（１）図４は従来のリアルタイム制御のみを行う方法で
クライオポンプを運転したときのエキスパンダモータの
運転経過時間に対する回転数を示した図である。同図に
示すようにまず最初はクライオポンプのクールダウンを
急速に行うために、エキスパンダモータは最高速で回転
され、クールダウン後は安定した回転数で運転される。
しかしながら、クライオポンプに急激な負荷変動が起こ
った場合（例えばこのクライオポンプを取り付けた真空
チャンバーにおいてスパッタを行ったような場合）に
は、温度又は圧力を一定に保つために、同図に矢印ａで
示すように、その度にエキスパンダモータの回転数も急
激に変化させることとなり、エキスパンダモータに無理
な負荷がかかっていた。さらにエキスパンダモータによ
り駆動されているエキスパンダのシール部などの材料部
に悪影響があり、摩耗を加速させて寿命を短くしてい
た。

【０００８】ここで図５は真空チャンバー１００内にお
ける圧力変動の状態を示す図である。同図に示すよう
に、通常は１Ｅ−９Ｔｏｒｒ（＝１／１０⁹Ｔｏｒｒ）
とされている真空チャンバー１００内の圧力が、スパッ
タ時には一時的に２Ｅ−３Ｔｏｒｒとなることがわか
る。即ちこのとき図４に矢印ａで示すエキスパンダモー
タの回転数の急激な変化が起こる。

【０００９】（２）クライオポンプは真空ポンプとして
利用され、アルゴンや水や水素をそのクライオパネルに
吸着して蓄積するため、この蓄積されたものを定期的に
取り除くこと（いわゆる再生すること）が必要である
が、従来は再生などの保守点検の必要時期を予測（予
期）することができず、突然の運転性能の低下や、運転
停止を招きかねなかった。半導体製造装置等の真空設備
においてクライオポンプの運転性能の低下等が生じた場
合、その運転計画や生産計画が大きく乱れ、高額な損害
を被りかねない。

【００１０】（３）クライオポンプの経時的劣化の予期
・診断が行えず、経時的劣化によって引き起こる故障を
未然に防げない。

【００１１】（４）クライオポンプの経時的劣化態様に
応じた合理的で計画的な保守点検が行えず、このため不
必要な部品交換などに伴う保守点検コストが無駄にな
る。

【００１２】（５）運転性能の確保のため（温度又は圧
力を一定に保つなどのため）に、クライオポンプの無理
な運転を行い、致命的な故障を誘発する恐れがあった。

【００１３】本発明は上述の点に鑑みてなされたもので
ありその目的は、エキスパンダモータの急激な負荷変動
を防止してこれを最適な状態で運転でき、しかも再生な
どの保守点検時期を検出できるクライオポンプを提供す
ることにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め本発明は、低圧の作動ガスを吸い込んで常温高圧の作
動ガスを吐出する圧縮部と、エキスパンダモータにより
駆動されて前記圧縮部より吐出される常温高圧の作動ガ
スを断熱膨張させて極低温を発生させる膨張部とを閉回
路に接続し、また前記膨張部によって冷却されるクライ
オパネルを具備する構造のクライオポンプにおいて、ク
ライオポンプの現在の運転サイクルにおける運転経過時
間の動作パラメータを検出する検出手段と、クライオポ
ンプの前回又はそれ以前の運転サイクルにおける運転経
過時間に対する動作パラメータの値を管理パラメータと
して記憶しておく記憶手段と、前記現在の動作パラメー
タからその直後のエキスパンダモータの回転数を算出す
る際に、該算出しようとする回転数を、現在の回転数
と、前記管理パラメータとして記憶した前回またはそれ
以前の運転サイクルの対応する運転経過時間における管
理パラメータの回転数を用いて、クライオパネルの温度
又はこのクライオポンプを取り付ける真空チャンバー内
の圧力が所定の値となるような回転数に制御する駆動指
令信号を出力する演算制御手段と、前記駆動指令信号に
基づいて前記エキスパンダモータを駆動せしめるエキス
パンダモータ駆動手段とを具備せしめた。

【００１５】また本発明は、低圧の作動ガスを吸い込ん
で常温高圧の作動ガスを吐出する圧縮部と、エキスパン
ダモータにより駆動されて前記圧縮部より吐出される常
温高圧の作動ガスを断熱膨張させて極低温を発生させる
膨張部とを閉回路に接続し、また前記膨張部によって冷
却されるクライオパネルを具備する構造のクライオポン
プにおいて、クライオポンプの現在の運転サイクルにお
ける運転経過時間の動作パラメータを検出する検出手段
と、クライオポンプのメンテナンス時期又は再生時期で
あることを判断する診断パラメータの値を記憶しておく
記憶手段と、前記現在の動作パラメータと前記診断パラ
メータを比較して現在のクライオポンプがメンテナンス
時期又は再生時期にあることを判断して警報信号を出力
する演算制御手段と、前記警報信号に基づいてメンテナ
ンス時期又は再生時期であることを表示するコントロー
ル手段とを具備せしめた。

【００１６】

【作用】管理パラメータの回転数を用いた上で、クライ
オパネルの温度が所定の値となるような回転数に制御す
るようにしたので、エキスパンダモータの回転数の不必
要な急激な変動は抑制され、その運転動作が滑らかとな
る。

【００１７】エキスパンダモータの再生時期又はメンテ
ナンス時期は、診断パラメータを用いることによって容
易に診断できる。従って合理的で計画的な保守点検がで
きる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図１は本発明の１実施例にかかるクライオ
ポンプの概略構成を示す図である。同図に示すようにこ
のクライオポンプは、冷凍部１０に圧縮部２０を配管２
１によって接続して構成されている。ここで冷凍部１０
はその内部に内蔵するエキスパンダ１８をエキスパンダ
モータ４０によって上下動させ、これによって第１段膨
張部１１と第２段膨張部１５を極低温に冷却するもので
ある。なお前記圧縮部２０は前記配管２１によって第１
段膨張部１１と第２段膨張部１５に閉回路に接続されて
いる。また１９−１，１９−２はそれぞれエキスパンダ
１８の第１段シール部、第２段シール部である。

【００１９】また第１段膨張部１１には熱伝導エレメン
ト１２を介してその上端に第１段クライオパネル１３が
取り付けられ、また第２段膨張部１５には直接第２段ク
ライオパネル１７が取り付けられている。

【００２０】これら冷凍部１０の第１段膨張部１１と第
２段膨張部１５の周囲はケーシング３０によって囲まれ
ており、その上端には真空チャンバー１００が接続され
る。

【００２１】また熱伝導エレメント１２には温度検出手
段３５が取り付けられ、その出力は制御部５０の演算制
御手段５１に入力されている。なお温度検出手段３５を
取り付ける位置は、第１段クライオパネル１３の部分，
第２段膨張部１５の部分，第２段クライオパネル１７の
部分等の他の位置であっても良い。

【００２２】ここでまずクライオポンプの機械的動作を
簡単に説明する。まず冷凍部１０から配管２１に吐出さ
れた低圧の作動ガス（例えばヘリウムガス）は圧縮部２
０によって常温高圧の作動ガスとされ、冷凍部１０に吸
い込まれる。次に冷凍部１０内に吸い込まれた常温高圧
の作動ガスは、エキスパンダモータ４０によって駆動さ
れる冷凍部１０内部のエキスパンダ１８によって第１段
膨張部１１と第２段膨張部１５において膨張され、該第
１段膨張部１１と第２段膨張部１５及びこれらに接続さ
れた熱伝導エレメント１２と第１段クライオパネル１３
と第２段クライオパネル１７を冷却する。

【００２３】これによって第１，２段クライオパネル１
３，１７表面に真空チャンバー１００内の所望の気体分
子を凝縮又は吸着させ、該真空チャンバー１００内の気
体を排気する。

【００２４】なお第１，２段クライオパネル１３，１７
の表面温度はエキスパンダモータ４０の回転速度を制御
することによってコントロールされる。

【００２５】ここで図２はこのクライオポンプをスパッ
タ装置等の真空チャンバー１００に取り付けて、該クラ
イオパネルの温度がほぼ一定となるように、正確にはク
ライオポンプの排気速度が一定となるように（即ちクラ
イオパネル表面への気体分子の付着スピードが一定とな
るように）運転したときの、運転経過時間Ｔに対するエ
キスパンダモータの回転数ｎを示す図である。

【００２６】同図において、最初（クライオパネル１
３，１７が全く汚れていない状態）の運転サイクルは線
Ｉのようになる。即ち運転サイクルＩにおいて、運転経
過時間Ｔの最初（Ｔ＝０）はクライオポンプをクールダ
ウンさせるため、エキスパンダモータ２０をその上限近
傍で回転する。

【００２７】そして温度が下がるに従ってその回転数を
減少して行き、その後安定させる。その後クライオパネ
ル１３，１７表面に吸着する気体分子が増えるので、冷
凍能力が徐々に減少して行き、それに従って徐々にエキ
スパンダモータ２０の回転数を上昇していく。

【００２８】そしてクライオポンプ単体としてはエキス
パンダモータ２０の回転数ｎがその上限値となる運転経
過時間Ｔ₂で再生が必要となるが、通常はスパッタ装置
のターゲット交換時期Ｔ₁の際に合わせてクライオポン
プの再生が行われる。

【００２９】ここで再生とは、クライオポンプの温度を
上げてクライオパネル１３，１７表面に付着した気体分
子を取り除くことである。但し１００％は取り除けず、
若干の気体分子等はクライオパネルに残留する。

【００３０】次に再生後再びクライオポンプの運転を再
開すると、スパッタ装置のガス流し量は前回とほとんど
変わらないので、エキスパンダモータ２０は前回と略同
様に動作するが、前回に比べてクライオパネル１３，１
７の表面に気体分子が残留していることとシール部１９
−１，１９−２の劣化により性能が低下するため、その
分回転数ｎは原則として多少上昇して同図に示す線IIの
ようになる（同図においては説明の都合上、線ＩとIIが
かなり離れているように示しているが、実際はもっと接
近している）。

【００３１】この運転サイクルのとき、エキスパンダモ
ータ２０の回転数ｎがその上限値となる運転経過時間は
Ｔ₂′となる。

【００３２】このようにクライオポンプの運転サイクル
を重ねる毎に徐々にエキスパンダモータ２０の回転数ｎ
は全体的に上昇して行き、スパッタ装置のターゲット交
換時期Ｔ₁と、エキスパンダモータ２０の回転数ｎがそ
の上限値となる運転経過時間が重なったときが、クライ
オポンプのメンテナンス時期となる（点ｂ）。言い替え
れば、運転サイクルＮのときがメンテナンス時期であ
る。この例のメンテナンス時期は、エキスパンダ１８の
シール部１９−１，１９−２などが通常に摩耗した場合
を示しているが、実際はもっと早い時期に急激なシール
部１９−１，１９−２の摩耗が起こる場合がある。その
場合はそのときにメンテナンスする。

【００３３】つまりクライオポンプの運転特性（性能）
は、本質的に過去の運転履歴によって変化する。そして
本願発明はこの本質的な運転特性に最適に合致するよう
に制御部５０によってクライオポンプを制御するもので
ある。

【００３４】以下制御部５０による具体的制御内容を説
明する。制御部５０は図１に示すように、マイクロプロ
セッセからなる演算制御手段５１と、ＲＯＭ（ＥＰＲＯ
ＭとＥＥＰＲＯＭ），ＲＡＭ等からなる記憶手段５３
と、ＣＲＴなどの表示部とキーボードなどの入力部を有
するコントロール手段５５と、演算制御手段５１からの
駆動指令信号に応じてエキスパンダモータ２０の回転駆
動パルスを出力するエキスパンダモータ駆動手段５７と
を有している。

【００３５】次にこのクライオポンプの制御手順を説明
する。〔制御内容１〕図３は制御部５０によるクライオポンプ
の制御手順を示すフロー図である。

【００３６】ここでまず記憶手段５３には予め最初の運
転サイクル、即ち図２に示す運転サイクルＩのデータ内
容を管理パラメータとして記憶させておく。なおクライ
オパネル１３，１５の温度Ｋ（ケルビン）を何度にする
かによって、また真空チャンバーの状態によって、この
記憶する運転サイクルＩのデータは異なる。

【００３７】そしてまず演算制御手段５１はエキスパン
ダモータ駆動手段５７に初期の駆動指令信号を出力して
エキスパンダモータ４０の駆動を開始させる（ステップ
１）。

【００３８】次に該駆動によって冷凍部１０は冷却され
るが、その温度を温度検出手段３５が検出し、その値と
現在のエキスパンダモータ４０の回転数を動作パラメー
タとして制御部５０の演算制御手段５１に入力する（ス
テップ２）。

【００３９】次に管理パラメータの対応する運転経過時
間におけるエキスパンダモータ４０の回転数を記憶手段
５３から演算制御手段５１に読み込む（ステップ３）。

【００４０】次に現在の動作パラメータ、即ち現在の温
度と現在のエキスパンダモータ４０の回転数からその次
のエキスパンダモータ４０の回転数を算出する（ステッ
プ４）。

【００４１】次に該算出した回転数を前記管理パラメー
タの回転数と比較し、管理パラメータの回転数に対して
予め設定した許容範囲から、該算出した回転数が外れる
か否かを判断する。ここで言う許容範囲とは、管理パラ
メータの回転数と比較して、エキスパンダモータ４０の
回転数が略図２に示すようになるために、今回算出した
回転数が許される回転数の範囲を言っている。そして次
に直前（例えば５分前）の回転数と比較して今回算出し
た回転数が許される回転数の範囲を許容範囲（前記許容
範囲とは別の値）として、今回算出した回転数がその範
囲から外れるか否かも同時に判断する。さらにエキスパ
ンダモータ４０が正常運転時であれば決して越えること
のない回転数を許容範囲（前記許容範囲とは別の値）と
してこの許容範囲から今回算出した回転数が外れるか否
かも同時に判断する（ステップ５）。

【００４２】次に算出した回転数が前記各許容範囲内で
あれば、該算出した回転数を管理パラメータの対応する
運転経過時間の回転数としてそのデータを書き替えてお
く（ステップ６）。つまり次回の運転サイクルの時に
は、現在算出された回転数が管理パラメータとして利用
される。

【００４３】次に演算制御手段５１は、該算出した回転
数に制御するようにエキスパンダモータ駆動手段５７に
駆動指令信号を出力する（ステップ７）。次に演算制御
手段５１はコントロール手段５５に現在のモード（例え
ば現在の温度，運転経過時間等）を出力し、これを表示
する（ステップ８）。

【００４４】そして再びステップ２に戻って上記処理を
繰り返す。なおこの繰り返しは例えば５分毎に行う。

【００４５】一方前記ステップ５で、算出した回転数が
許容範囲外であると判断した場合は、さらに該判断が所
定回数連続して行われているか否かを判断して、所定回
数連続して行われていれば故障と判断してステップ９に
移行し、所定回数に至っていない場合は管理パラメータ
の対応する運転経過時間における回転数又は該回転数近
傍の回転数を算出回転数としてステップ６に移行する。

【００４６】これは例えばクライオポンプの動作中にス
パッタ等が行われて一時的にクライオパネル１３，１５
の温度が上昇する場合があるが、そのような場合にその
上昇した検出温度を元に算出する回転数は一時的に高く
なる（即ち図４のａのような現象）。このようなときは
クライオポンプは何の異常もないので、たとえ算出した
回転数が許容範囲外となっていても正常動作である。そ
してこのような温度変動は一時的なものであるので、許
容範囲を連続して外れる回数を積算してその積算回数が
所定回数以下であれば正常と判断するのである。

【００４７】一方算出回転数が許容範囲を連続して何度
も外れる場合は、例えばクライオポンプのシール機構の
故障等の明らかな異常状態であり、メンテナンスが必要
な場合である。従ってこのような場合はその異常モード
がどのような種類の異常モードかを診断し（ステップ
９）、コントロール手段５５に警報信号を出力して、そ
のモードをコントロール手段５５に表示する（ステップ
１０）。その後は、スパッタ装置などに警報信号を出力
してスパッタ装置が停止したことを確認してエキスパン
ダモータを停止させても良いし、またこれらの作業を人
手によって行っても良い。

【００４８】以上のように前回の運転サイクルにおける
運転経過時間に対する動作パラメータの値を管理パラメ
ータとして記憶しておき、エキスパンダモータの回転数
を算出する際に、該管理パラメータの回転数を用いた上
で、クライオパネルの温度が所定の値となるような回転
数に制御するようにしたので、前記図４に示すようなエ
キスパンダモータの回転数の不必要な急激な変動は抑制
され、その運転動作が滑らかとなる。

【００４９】また管理パラメータの回転数に対して現在
の動作パラメータが異常に変化したかどうかによってそ
の異常が判断できるので、その判断が的確に行える。従
来のリアルタイム制御のみの場合は、例えばシール不良
が生じているために温度が設定値に下がらなくても、運
転性能確保のために、エキスパンダモータを上限近傍の
回転数で長時間運転することとなり、劣化や故障モード
の予期や診断ができないばかりか、該エキスパンダモー
タを破壊してしまう恐れもある。

【００５０】この実施例においては、管理パラメータと
して前回の動作パラメータを用いたが、前前回さらにそ
れ以前の動作パラメータを管理パラメータとして記憶し
て利用しても良い。

【００５１】なおこの実施例においては動作パラメータ
・管理パラメータとして回転数と運転経過時間と温度を
用いたが、温度の代わりに圧力を用いても良い。この場
合は真空チャンバー１００内に圧力センサを設置し、該
圧力が所定値となるようにエキスパンダモータ４０の回
転数を上記実施例と同様に制御すれば良い。

【００５２】また上記実施例においては温度が一定にな
るような場合について述べたが、排気速度を一定に保つ
ためには温度を少しずつ下げるように制御しなければな
らないのは無論である。

【００５３】〔制御内容２〕次にこのクライオポンプの
再生時期又はメンテナンス時期の診断表示方法を説明す
る。

【００５４】（再生時期）図２に示すように、いずれの
運転サイクルにおいても、運転経過時間Ｔが経過すれば
するほどエキスパンダモータ４０の回転数ｎが次第に上
昇して行くが、その回転数ｎが上限回転数を越えるとき
が（実際は越えるよりも所定時間前であるが）、再生時
期である。従って予めエキスパンダモータ４０の上限回
転数又はそれよりも少し低い回転数を診断パラメータと
して記憶手段５３に記憶しておき、求めた現在の算出回
転数と、該予め記憶手段５３に記憶しておいたエキスパ
ンダモータ４０の上限回転数（診断パラメータ）とを比
較し、算出回転数が上限回転数を越えたら、又は越える
よりも多少前に、これを再生時期と診断して警報信号を
コントロール手段５５に出力し、そのモードをコントロ
ール手段５５に表示する（そのフローチャートは省略す
る）。

【００５５】（メンテナンス時期）運転サイクルを繰り
返して行けば、図２に示すように全体的に徐々にその回
転数が上昇して行き、最終的には算出した回転数ｎがタ
ーゲット時間Ｔ₁になる前に上限になってしまう（図２
の運転サイクルＮ）。このようになると、このクライオ
ポンプは所期の冷凍性能を発揮しないので、メンテナン
スが必要となる。そこでこの時又はそれ以前の運転サイ
クルの時に、メンテナンス時期が来たことを知らせる必
要がある。

【００５６】そこで予め記憶手段５３に診断パラメータ
としてターゲット時間Ｔ₁とエキスパンダモータ４０の
上限回転数を記憶させておき、ターゲット時間Ｔ₁にな
る前にエキスパンダモータ４０の回転数が上限回転数に
なったとき、または上限回転数になってはいないが、そ
れに近い回転数になったとき、これをメンテナンス時期
と診断して警報信号をコントロール手段５５に出力し、
そのモードをコントロール手段５５に表示する（そのフ
ローチャートは省略する）。

【００５７】なおメンテナンス時期としては上記の場合
以外にも、例えばシール不良が生じて急激に内部の温度
や圧力や上昇してしまった場合（このときは同時に前回
の運転サイクルの対応する運転経過時間における回転数
からの変化量が大きくなるか又は直前の回転数からの変
化量が大きくなる）などがある。このような場合も、予
め記憶手段５３に診断パラメータとしてメンテナンスが
必要な程高い温度や圧力や回転数の変化量を記憶してお
き、この値を現在検出した温度や圧力や回転数と比較し
て、メンテナンスが必要か否かを診断し、必要と診断し
た場合は、警報信号をコントロール手段５５に出力し、
そのモードをコントロール手段５５に表示する（そのフ
ローチャートは省略する）。

【００５８】以上詳細に説明した〔制御内容１〕，〔制
御内容２〕は各々独立にクライオポンプに適用しても良
いし、同時に適用しても良い。

【００５９】ところで上記実施例においては、動作パラ
メータ・管理パラメータとして温度又は圧力を用いた例
を示したが、動作パラメータ・管理パラメータとしてク
ライオポンプの振動数を用いることもできる。この場合
は、クライオポンプのいずれかの場所に振動センサを取
り付け、その振動数が前回の運転サイクルにおける振動
数（管理パラメータ）の対応する運転経過時間のときの
振動数に比べて異常に変化した場合、クライオポンプに
異常が生じたと判断して、コントロール手段５５に警報
信号を出力し、そのモードをコントロール手段５５に表
示する。

【００６０】またクライオポンプの総運転時間を診断パ
ラメータとして記憶手段５３に積算して記憶しておくこ
とにより、該総運転時間が予め設定した時間に達したと
きに、メンテナンス時期としてコントロール手段５５に
警報信号を出力し、そのモードをコントロール手段５５
に表示するようにしても良い。

【００６１】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明にか
かるクライオポンプによれば、以下のような優れた効果
を有する。エキスパンダモータの回転数を制御するのにリアルタ
イムの算出回転数の他に管理パラメータを用いたので、
クライオポンプに短時間の急激な負荷変動が起こった場
合（例えばこのクライオポンプを取り付けた真空チャン
バーにおいてスパッタを行ったような場合）であって
も、エキスパンダモータの回転数は急激に変化せず、安
定した運転が可能となる。

【００６２】再生やメンテナンスの時期を予め容易に
知ることができ、またクライオポンプの経時的劣化や故
障モードの予期・診断が行える。従って合理的で計画的
な保守点検が行える。

【００６３】クライオポンプの運転性能の確保のため
（温度又は圧力を一定に保つなどのため）に、クライオ
ポンプの無理な運転を行うことが無くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例にかかるクライオポンプの概
略構成を示す図である。

【図２】クライオポンプをスパッタ装置等の真空チャン
バー１００に取り付けて、該クライオパネルの温度がほ
ぼ一定となるように運転したときの、運転経過時間Ｔに
対するエキスパンダモータの回転数ｎを示す図である。

【図３】制御部５０によるクライオポンプの制御手順を
示すフロー図である。

【図４】従来の方法でクライオポンプを運転したときの
エキスパンダモータの運転経過時間に対する回転数を示
す図である。

【図５】真空チャンバー１００内における圧力変動の状
態を示す図である。

【符号の説明】

１１，１５膨張部３，１７クライオパネル２０圧縮部３５温度検出手段４０エキスパンダモータ５１演算制御手段５３記憶手段５５コントロール手段５７エキスパンダモータ駆動手段１００真空チャンバー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】低圧の作動ガスを吸い込んで常温高圧の
作動ガスを吐出する圧縮部と、エキスパンダモータによ
り駆動されて前記圧縮部より吐出される常温高圧の作動
ガスを断熱膨張させて極低温を発生させる膨張部とを閉
回路に接続し、また前記膨張部によって冷却されるクラ
イオパネルを具備する構造のクライオポンプにおいて、前記クライオポンプは、クライオポンプの現在の運転サ
イクルにおける運転経過時間の動作パラメータを検出す
る検出手段と、クライオポンプの前回又はそれ以前の運転サイクルにお
ける運転経過時間に対する動作パラメータの値を管理パ
ラメータとして記憶しておく記憶手段と、前記現在の動作パラメータからその直後のエキスパンダ
モータの回転数を算出する際に、該算出しようとする回
転数を、現在の回転数と、前記管理パラメータとして記
憶した前回またはそれ以前の運転サイクルの対応する運
転経過時間における管理パラメータの回転数を用いて、
クライオパネルの温度又はこのクライオポンプを取り付
ける真空チャンバー内の圧力が所定の値となるような回
転数に制御する駆動指令信号を出力する演算制御手段
と、前記駆動指令信号に基づいて前記エキスパンダモータを
駆動せしめるエキスパンダモータ駆動手段とを具備する
ことを特徴とするクライオポンプ。
【請求項２】低圧の作動ガスを吸い込んで常温高圧の
作動ガスを吐出する圧縮部と、エキスパンダモータによ
り駆動されて前記圧縮部より吐出される常温高圧の作動
ガスを断熱膨張させて極低温を発生させる膨張部とを閉
回路に接続し、また前記膨張部によって冷却されるクラ
イオパネルを具備する構造のクライオポンプにおいて、前記クライオポンプは、クライオポンプの現在の運転サ
イクルにおける運転経過時間の動作パラメータを検出す
る検出手段と、クライオポンプのメンテナンス時期又は再生時期である
ことを判断する診断パラメータの値を記憶しておく記憶
手段と、前記現在の動作パラメータと前記診断パラメータを比較
して現在のクライオポンプがメンテナンス時期又は再生
時期にあることを判断して警報信号を出力する演算制御
手段と、前記警報信号に基づいてメンテナンス時期又は再生時期
であることを表示するコントロール手段とを具備するこ
とを特徴とするクライオポンプ。
【請求項３】低圧の作動ガスを吸い込んで常温高圧の
作動ガスを吐出する圧縮部と、エキスパンダモータによ
り駆動されて前記圧縮部より吐出される常温高圧の作動
ガスを断熱膨張させて極低温を発生させる膨張部とを閉
回路に接続し、また前記膨張部によって冷却されるクラ
イオパネルを具備する構造のクライオポンプにおいて、前記クライオポンプは、クライオポンプの現在の運転サ
イクルにおける運転経過時間の動作パラメータを検出す
る検出手段と、クライオポンプの前回又はそれ以前の運転サイクルにお
ける運転経過時間に対する動作パラメータの値を管理パ
ラメータとして記憶するとともに、クライオポンプのメ
ンテナンス時期又は再生時期であることを示す診断パラ
メータの値を記憶しておく記憶手段と、前記現在の動作パラメータからその直後のエキスパンダ
モータの回転数を算出する際に、該算出しようとする回
転数を、現在の回転数と、前記管理パラメータとして記
憶した前回またはそれ以前の運転サイクルの対応する運
転経過時間における管理パラメータの回転数を用いて、
クライオパネルの温度又はこのクライオポンプを取り付
けるチャンバー内の圧力が所定の値となるような回転数
に制御する駆動指令信号を出力するとともに、前記現在
の動作パラメータと前記診断パラメータを比較して現在
のクライオポンプがメンテナンス時期又は再生時期にあ
ることを判断して警報信号を出力する演算制御手段と、前記演算制御手段から出力された駆動指令信号に基づい
て前記エキスパンダモータを駆動せしめるエキスパンダ
モータ駆動手段と、前記警報信号に基づいてメンテナンス時期又は再生時期
であることを表示するコントロール手段とを具備するこ
とを特徴とするクライオポンプ。