JPH10299688A - Turbo molecular drag pump - Google Patents

Turbo molecular drag pump

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JPH10299688A
JPH10299688A JP9104579A JP10457997A JPH10299688A JP H10299688 A JPH10299688 A JP H10299688A JP 9104579 A JP9104579 A JP 9104579A JP 10457997 A JP10457997 A JP 10457997A JP H10299688 A JPH10299688 A JP H10299688A
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rotor
moving blade
molecular pump
gas
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勝久 外山
Tomoaki Okamura
知明 岡村
Masaharu Minazu
雅晴 水津
Jiyunichi Arami
淳一 荒見
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Tokyo Electron Ltd
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a protective function capable of stopping operation so that the creep rupture of moving blade can be prevented if a moving blade temperature exceeds an allowable limit by accurately measuring the temperature of the moving blade irrespective of the differences of gas conditions (type of gas, flow, temperature) and environmental conditions (ambient temperature, cooling conditions). SOLUTION: The shaft 4a of a rotor 4 to which a moving blade is installed is supported rotatably inside a rotor chamber 2, and rotated at high speed by a motor 11 installed inside the rotor chamber 2. Also gas molecules inside a vacuum container are exhausted from a suction port 1c to an exhaust port 1d side by a compressive action caused by rotating the moving blade 5 at high speed by the rotor shaft 4a. In addition, a temperature detector 12 for always detecting the temperature of the moving blade 5 during operation is installed in the rotor chamber 2 and, if the temperature of the moving blade 5 detected exceeds a set value, the rotor 4 is stopped or alarm is given.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、高速回転部分の破
壊防止に対する保護機能(インターロック)を備えたタ
ーボ分子ポンプに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a turbo-molecular pump provided with a protection function (interlock) for preventing breakage of a high-speed rotating part.

【0002】[0002]

【従来の技術】ターボ分子ポンプを図5により説明する
と、図5の1が上半部1aと下半部1bとよりなるター
ボ分子ポンプのケーシング、1cがケーシング上半部1
aに設けられた吸気口、1dがケーシング下半部1bに
設けられた排気口、2がケーシング1内のロータ室、3
がケーシング上半部1aに固定した静翼、4がロータ室
2内に配設したロータである。5が同ロータ4に設けた
動翼、4aがロータシャフトで、動翼5とロータシャフ
ト4aがロータ4を構成している。
2. Description of the Related Art A turbo molecular pump will be described with reference to FIG. 5. In FIG. 5, reference numeral 1 denotes a turbo molecular pump casing composed of an upper half 1a and a lower half 1b, and 1c denotes an upper half of the casing.
a, an exhaust port provided in the lower casing half 1b, a rotor chamber 2 in the casing 1,
Reference numeral 4 denotes a stationary blade fixed to the upper half 1a of the casing, and reference numeral 4 denotes a rotor disposed in the rotor chamber 2. Reference numeral 5 denotes a rotor blade provided on the rotor 4, and reference numeral 4a denotes a rotor shaft. The rotor blade 5 and the rotor shaft 4a constitute the rotor 4.

【0003】6が同ロータシャフト4aの下端部に設け
たスラスト磁気ディスク、7a及び7bがロータシャフ
ト4aとケーシング下半部1bとの対向面に設けた上下
ラジアル磁気軸受、8がスラスト磁気ディスク6の上下
面に対向して設けたスラスト磁気軸受、9がロータシャ
フト4aの上端部にラジアル用上部保護軸受として設け
たボールベアリング、10がロータシャフト4aの下端
ネック部に設けたラジアル及びスラスト用下部保護軸受
(ボールベアリング)である。11がケーシング下半部
1b内に設けたロータ駆動回転用のモータである。
Reference numeral 6 denotes a thrust magnetic disk provided at the lower end of the rotor shaft 4a, upper and lower radial magnetic bearings 7a and 7b provided on a surface facing the rotor shaft 4a and the lower casing half 1b, and 8 denotes a thrust magnetic disk 6 Thrust magnetic bearings provided opposite the upper and lower surfaces of the rotor shaft, ball bearings 9 provided as upper protection bearings for the radial direction at the upper end of the rotor shaft 4a, and radial and lower thrusts provided at the lower neck portion of the rotor shaft 4a. It is a protection bearing (ball bearing). Reference numeral 11 denotes a rotor drive rotation motor provided in the lower half portion 1b of the casing.

【0004】なお、図5には軸受に能動形磁気軸受を有
するターボ分子ポンプの例を示したが、ボールベアリン
グ形及びその他の軸受を使用したターボ分子ポンプ等に
おいても軸受の機構が異なるだけで内容においては同様
である。この点は後記する図1に示した本発明の実施形
態によるターボ分子ポンプにおいても同様である。
FIG. 5 shows an example of a turbo-molecular pump having an active magnetic bearing as a bearing. However, a turbo-molecular pump or the like using a ball bearing type and other bearings differs only in the mechanism of the bearing. The content is the same. This is the same in the turbo molecular pump according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 1 described later.

【0005】また、本明細書中でいうターボ分子ポンプ
における動翼とは、高速に回転させることで圧縮作用を
するように構成されたものであり、タービン翼ロータ、
タービン翼とネジ溝で構成された複合ロータ、ネジ溝ロ
ータ等である。
[0005] Further, the moving blade in the turbo-molecular pump referred to in the present specification is configured to perform a compressing action by rotating at a high speed.
It is a composite rotor composed of turbine blades and screw grooves, a screw groove rotor, and the like.

【0006】ターボ分子ポンプを使用するうえで、ロー
タ4に設けた動翼5の温度上昇に対する動翼素材(一般
には軽量かつ応力強度の高いアルミニウム合金を使用)
のクリープ強度低下による破壊寿命を考慮し、ターボ分
子ポンプで排気するガス流量もしくは吸気口圧力に制限
を設けている。そのため、ユーザ側でこれらの制限を満
足するようプロセス条件(吸気口圧力,ガス流量等)を
設定している。
[0006] In using the turbo molecular pump, a blade material (generally, an aluminum alloy that is lightweight and has a high stress strength is used) with respect to a temperature rise of the blade 5 provided on the rotor 4
In consideration of the destruction life due to the decrease in creep strength of the gas turbine, a restriction is imposed on the flow rate of gas exhausted by the turbo molecular pump or the pressure at the intake port. Therefore, the process conditions (inlet pressure, gas flow rate, etc.) are set on the user side to satisfy these restrictions.

【0007】また、ターボ分子ポンプ自体も前記動翼5
の温度上昇に伴うクリープ強度低下による破壊を防止す
るため、前記制限を超えた場合は運転を停止するよう排
気するガス負荷(流量)に対する保護機能(インターロ
ック)を有しており、同制限外の使用となる場合には運
転を停止するようにしている。
[0007] The turbo molecular pump itself is also provided with the rotor blade 5.
In order to prevent destruction due to a decrease in creep strength due to a rise in temperature, a protection function (interlock) for a gas load (flow rate) that exhausts gas so that operation is stopped when the above limit is exceeded. The operation is stopped when it becomes necessary to use.

【0008】従来のこの保護機能は、ガス負荷により発
生する動翼5の風損がロータ4を高速に回転させるモー
タ11の入力電流値に反映されガス負荷が大きくなると
電流値が増えることを利用し、この電流値を監視し規定
電流値(トリップ値)と比較することで運転状態が制限
内であることを判断している。
This conventional protection function utilizes the fact that the windage loss of the rotor blades 5 caused by the gas load is reflected on the input current value of the motor 11 for rotating the rotor 4 at high speed, and the current value increases as the gas load increases. Then, by monitoring this current value and comparing it with a specified current value (trip value), it is determined that the operation state is within the limit.

【0009】この規定電流値は、予めターボ分子ポンプ
単体での限定された数種のガス(具体的には窒素ガス,
アルゴンガス等)を使用しての、最大許容ガス負荷(流
量)の試験により、動翼5の温度がクリープ寿命を許容
できるガス流量条件を測定しておき、その最大ガス負荷
(流量)でのモータ11への入力電流値を規定値として
設定している。この規定電流値をもってターボ分子ポン
プの定格運転時にモータ11への入力電流を監視するこ
とで制限内で運転できるようにしている。
The specified current value is determined in advance by a limited number of types of gas (specifically, nitrogen gas,
Using a test of the maximum allowable gas load (flow rate) using argon gas or the like, the gas flow conditions under which the temperature of the moving blade 5 can allow the creep life are measured, and the maximum gas load (flow rate) at the maximum gas load (flow rate) is measured. The input current value to the motor 11 is set as a specified value. By monitoring the input current to the motor 11 during the rated operation of the turbo molecular pump with the specified current value, the operation can be performed within the limit.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】一般に、ターボ分子ポ
ンプにおける動翼5は、軽量かつ強度の高い素材である
アルミニウム合金で製作されているが、ターボ分子ポン
プの使用条件以上のガス負荷にさらされた場合、過大な
ガス負荷による風損及びガスの圧縮熱で動翼5の温度が
上昇し、クリープ強度低下による破壊をもたらす。
Generally, a rotor blade 5 in a turbo-molecular pump is made of an aluminum alloy which is a lightweight and high-strength material, but is exposed to a gas load exceeding the use condition of the turbo-molecular pump. In such a case, the temperature of the moving blade 5 rises due to windage loss and heat of gas compression due to an excessive gas load, resulting in destruction due to a decrease in creep strength.

【0011】動翼5のクリープ破壊を防止するため、従
来は、前述のとおり、予めターボ分子ポンプ単体での限
定された数種のガス(具体的には窒素ガス,アルゴンガ
ス等)を使用しての、最大許容ガス負荷(流量)の試験
により動翼5の温度がクリープ寿命を許容できるガス流
量条件を決定していた。
Conventionally, in order to prevent creep destruction of the rotor blade 5, a limited number of gases (specifically, nitrogen gas, argon gas, etc.) previously used in the turbo molecular pump alone are used as described above. The temperature of the moving blade 5 has determined the gas flow conditions under which the creep life can be tolerated by testing the maximum allowable gas load (flow rate).

【0012】そして、その最大ガス負荷(流量)でのモ
ータ11への入力電流値を計測し、この値を規定電流値
(トリップ値)とし、この規定電流値をもってターボ分
子ポンプの定格運転中のモータ11への入力電流値と比
較し、モータ電流値が規定電流値を超えた場合、ターボ
分子ポンプの運転を停止する保護機能としていた。
Then, an input current value to the motor 11 at the maximum gas load (flow rate) is measured, and this value is set as a specified current value (trip value). The specified current value is used during rated operation of the turbo-molecular pump. When the motor current value exceeds the specified current value as compared with the input current value to the motor 11, the protection function is provided to stop the operation of the turbo molecular pump.

【0013】しかし、ターボ分子ポンプを実際に使用す
るユーザでのプロセスガスの種類は、ターボ分子ポンプ
単体での試験により決定しているモータ電流の規定電流
値(トリップ値)測定の使用ガスである窒素ガス、アル
ゴンガス等とは異なるため、ガスの分子量や比熱等のガ
ス特性が違う。
However, the type of process gas used by the user who actually uses the turbo-molecular pump is the gas used for measuring a specified current value (trip value) of the motor current determined by a test using the turbo-molecular pump alone. Since it is different from nitrogen gas, argon gas and the like, gas characteristics such as molecular weight and specific heat of the gas are different.

【0014】このため、実プロセスガスによる負荷に対
するモータ入力電流値と動翼温度は一義的に決定できず
(モータ入力電流値が同じでもガスの種類により動翼温
度が異なる)、前記保護機能では、実プロセスガス負荷
による動翼5の温度上昇に起因する動翼5のクリープ破
壊の防止という目的を完全に達成できない問題点があっ
た。
For this reason, the motor input current value and the moving blade temperature with respect to the load by the actual process gas cannot be uniquely determined (even if the motor input current value is the same, the moving blade temperature differs depending on the type of gas). However, there has been a problem that the object of preventing creep destruction of the moving blade 5 due to the temperature rise of the moving blade 5 due to the actual process gas load cannot be completely achieved.

【0015】また、環境温度や冷却条件によっても動翼
5の温度はばらつき、これらの条件からもモータ入力電
流値と動翼温度は一義的に決定できないことから、従来
のターボ分子ポンプではクリープ破壊の防止上、信頼性
に劣るという問題があった。
Further, the temperature of the rotor blade 5 varies depending on the environmental temperature and the cooling conditions, and the motor input current value and the rotor blade temperature cannot be uniquely determined from these conditions. There is a problem that reliability is inferior in prevention of the problem.

【0016】本発明はいかなるガス条件(ガス種,流
量,温度等)、環境条件(環境温度,冷却条件)におい
ても動翼の温度を的確に計測し、許容動翼温度以上にな
れば動翼のクリープ破壊を防止するようターボ分子ポン
プの運転を停止できる保護機能をもつターボ分子ポンプ
を提供することを課題としている。
The present invention accurately measures the temperature of the moving blade under any gas conditions (gas type, flow rate, temperature, etc.) and environmental conditions (environmental temperature, cooling conditions), and if the temperature exceeds the allowable moving blade temperature, the moving blade It is an object of the present invention to provide a turbo-molecular pump having a protection function capable of stopping the operation of the turbo-molecular pump so as to prevent creep destruction of the turbo-molecular pump.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】本発明は、ロータ室と、
同ロータ室内に設けられた静翼と、前記ロータ室内に回
転可能に支持されたロータシャフト及び動翼を有するロ
ータと、前記ロータシャフトを高速回転させる前記ロー
タ室内に設けられたモータとを備えてなり、同モータに
より前記ロータシャフトを介して前記動翼を高速回転さ
せることで真空容器内のガス分子を吸気側から排気側へ
排気するようにしたターボ分子ポンプにおける前記課題
を解決するため次の構成を採用する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a rotor chamber,
A stator provided in the rotor chamber, a rotor having a rotor shaft and a rotor blade rotatably supported in the rotor chamber, and a motor provided in the rotor chamber for rotating the rotor shaft at high speed. In order to solve the above-described problem in the turbo molecular pump in which the motor blade is rotated at high speed through the rotor shaft by the same motor to exhaust gas molecules in the vacuum vessel from the suction side to the exhaust side. Adopt configuration.

【0018】すなわち、本発明によるターボ分子ポンプ
では、前記課題解決のため、前記ロータ室内に設けられ
前記動翼の温度を検出する手段と、検出された前記動翼
の温度が設定値を越えた場合に前記ロータの停止及び警
報発生の少くともいづれか一方を行う手段を設けた構成
とする。
That is, in the turbo-molecular pump according to the present invention, in order to solve the above-mentioned problem, means for detecting the temperature of the moving blade provided in the rotor chamber and the detected temperature of the moving blade exceed a set value. In such a case, means is provided for performing at least one of stopping the rotor and generating an alarm.

【0019】本発明によるターボ分子ポンプにおいて動
翼の温度を検出する手段としては動翼の温度膨張を検出
する変位センサを有し、その検出された変位量から動翼
の温度を演算するように構成したものであってもよい。
As means for detecting the temperature of the moving blade in the turbo-molecular pump according to the present invention, a displacement sensor for detecting the temperature expansion of the moving blade is provided, and the temperature of the moving blade is calculated from the detected displacement. It may be configured.

【0020】本発明によるターボ分子ポンプでは、動翼
の温度を検出する手段をロータ室内に設けることによ
り、動翼の温度が上昇して材料強度的に危険な状態にな
ったことを的確に検出し、モータを減速モードへ切り替
え運転を停止させたり警報を発生させることとしたの
で、いかなるガス条件(ガス種,流量,温度等)、環境
条件(環境温度,冷却条件)に対しても動翼のクリープ
破壊を事前に防止できる。
In the turbo-molecular pump according to the present invention, by providing a means for detecting the temperature of the moving blade in the rotor chamber, it is possible to accurately detect that the temperature of the moving blade has increased and the material strength has become dangerous. Then, the motor was switched to the deceleration mode to stop the operation or generate an alarm, so that the rotor blades could be used for any gas conditions (gas type, flow rate, temperature, etc.) and environmental conditions (environmental temperature, cooling conditions). Creep destruction can be prevented in advance.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】以下、本発明によるターボ分子ポ
ンプについて図1に示した実施の形態に基づいて具体的
に説明する。なお、以下の実施の形態において、図5に
示した従来のものと同じ構成の部分には説明を簡単にす
るため同じ符号を付してあり、それらについての重複す
る説明は省略する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, a turbo molecular pump according to the present invention will be specifically described based on an embodiment shown in FIG. In the following embodiments, the same components as those of the related art shown in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals for the sake of simplicity of description, and redundant description thereof will be omitted.

【0022】図1において、12は温度検出器であり同
温度検出器(センサ)12をロータ室2内のケーシング
下半部1bに設け、定格回転中の動翼5の表面温度を常
時直接計測し、リアルタイムで監視できるように構成す
る。この温度検出器12は高速回転する動翼5の表面温
度を計測するため非接触で検出できるようになってい
る。
In FIG. 1, reference numeral 12 denotes a temperature detector, which is provided in the lower half 1b of the casing in the rotor chamber 2 and constantly directly measures the surface temperature of the moving blade 5 during rated rotation. And configure it so that it can be monitored in real time. The temperature detector 12 can detect the surface temperature of the moving blade 5 rotating at a high speed in a non-contact manner.

【0023】また、温度検出器12は、ロータ室2内の
環境、例えばプロセスガス種、圧力、取付部の温度等に
より影響を受けないもの又は影響を補正する機構が選択
されている。また、真空環境内に設置するため膨張、放
電等の破壊が発生しないもの、及びプロセスガスによる
腐食、絶縁低下が発生しないものが選択されている。
The temperature detector 12 is selected so as not to be affected by the environment in the rotor chamber 2, for example, the type of process gas, pressure, the temperature of the mounting portion, or a mechanism for correcting the influence. In addition, those which are installed in a vacuum environment and which do not cause destruction such as expansion and discharge, and those which do not cause corrosion and deterioration of insulation by a process gas are selected.

【0024】更に、この温度検出器12は回転する動翼
5との接触を避けるため、ロータ4の振動、傾きに対し
十分な間隙が必要であり、この必要間隙をもってしても
温度検出の精度が確保できるようになっている。これら
の条件を満足する温度検出器12には放射温度計、赤外
線カメラ等種々の非接触温度計が適用できる。
Further, in order to avoid contact with the rotating blade 5, the temperature detector 12 needs a sufficient gap for the vibration and inclination of the rotor 4. Can be secured. Various non-contact thermometers such as a radiation thermometer and an infrared camera can be applied to the temperature detector 12 satisfying these conditions.

【0025】(実施の第1形態)実施の第1形態とし
て、温度検出器12に放射温度計を採用した場合につい
て以下に説明する。放射温度計はその仕様から、検出部
が取り付けられている環境により、具体的には周囲を取
り巻くガスの種類及び圧力により計測値が変動するので
使用環境による影響を補正する必要がある。
(First Embodiment) As a first embodiment, a case where a radiation thermometer is employed for the temperature detector 12 will be described below. Due to the specifications of the radiation thermometer, the measurement value fluctuates depending on the environment in which the detection unit is mounted, specifically, the type and pressure of the gas surrounding the radiation thermometer. Therefore, it is necessary to correct the influence of the usage environment.

【0026】この環境による影響の補正手法を図2に示
す。図2に示す補正手法は、次のとおりである。まず、
温度検出器12からの計測値を数値演算できるマイクロ
プロセッサまたは、電子部品による演算回路を組み込ん
だ演算器(コントローラ)にとりこむ。
FIG. 2 shows a method of correcting the influence of the environment. The correction method shown in FIG. 2 is as follows. First,
The measurement value from the temperature detector 12 is taken into a microprocessor capable of performing a numerical operation or an operation unit (controller) incorporating an operation circuit using electronic components.

【0027】なお、予めターボ分子ポンプで排気する各
プロセスガスに対する放射温度計の各圧力による温度変
化量を計測することで温度補正データを採取し、前記デ
ータをテーブルとして演算器内部のマイクロプロセッサ
等に記憶させておく。
It should be noted that temperature correction data is collected by measuring in advance the temperature change of each process gas evacuated by the turbo molecular pump due to each pressure of the radiation thermometer, and the data is used as a table as a microprocessor or the like in the arithmetic unit. To be stored.

【0028】従って、ターボ分子ポンプの運転中常時プ
ロセスガスの種類(図2中 プロセスガスA)及び圧力
(図2中 P)の情報を入力することにより前記データ
テーブルから温度補正値を補間(図2中 K)すること
で行うことができ、放射温度計の出力値に温度補正値を
掛けることにより、動翼5の温度を演算することができ
る。
Therefore, during the operation of the turbo molecular pump, the temperature correction value is interpolated from the data table by inputting information on the type of the process gas (process gas A in FIG. 2) and the pressure (P in FIG. 2). The temperature of the moving blade 5 can be calculated by multiplying the output value of the radiation thermometer by the temperature correction value.

【0029】こうしてターボ分子ポンプの定格運転中に
リアルタイムで計測する動翼5の温度に対し、予め動翼
温度とクリープ寿命の関係を計算又は実験により求めて
おいた、クリープ寿命に対する許容動翼温度の規定値
(トリップ値)と比較する。
With respect to the temperature of the moving blade 5 measured in real time during the rated operation of the turbo-molecular pump in this way, the relationship between the moving blade temperature and the creep life was previously calculated or experimentally determined. With the specified value (trip value).

【0030】そして動翼5の温度が規定温度より高くな
った時点で、前記演算器(コントローラ)のインターロ
ック信号により、ターボ分子ポンプ駆動用電源を停止さ
せ、ターボ分子ポンプの運転を停止または、警報を発生
させる。
When the temperature of the rotor blade 5 becomes higher than the prescribed temperature, the power supply for driving the turbo molecular pump is stopped by the interlock signal of the arithmetic unit (controller), and the operation of the turbo molecular pump is stopped or Generate an alarm.

【0031】以上説明したように放射温度計による計測
値(T)のプロセスガスの種類と圧力の情報による補
間、及びトリップ設定温度との比較によるターボ分子ポ
ンプの運転・停止制御のフローチャートを図3に示して
ある。
As described above, the flowchart of the control of the operation / stop of the turbo molecular pump based on the interpolation of the measured value (T) by the radiation thermometer based on the type and pressure of the process gas and the comparison with the trip set temperature is shown in FIG. It is shown in

【0032】(実施の第2形態)次に、温度検出器12
に非接触変位センサを採用した場合を実施の第2形態と
して以下に説明する。本実施の第2形態では、動翼5の
温度が上昇することにより動翼内径寸法が温度膨張する
ことを利用し、温度検出器(変位センサ)12と動翼5
の円筒部内面の間隙が大きくなることを検出し、間隙の
大きさ、換言すれば動翼5の円筒部の温度膨張分から、
動翼5の温度を演算する。
(Second Embodiment) Next, the temperature detector 12
A case where a non-contact displacement sensor is employed in the first embodiment will be described below as a second embodiment. In the second embodiment of the present invention, the temperature detector (displacement sensor) 12 and the moving
It is detected from the size of the gap, in other words, the temperature expansion of the cylindrical portion of the moving blade 5 that
The temperature of the moving blade 5 is calculated.

【0033】ただし、温度検出器12に変位センサを利
用するためには、動翼5の温度変化による変位センサの
温度偏差分や、動翼5の遠心力による変形分や、温度検
出器12を取付けているケーシング下半部1bの温度膨
張分を差し引く演算が必要となる。
However, in order to use a displacement sensor for the temperature detector 12, the temperature deviation of the displacement sensor due to the temperature change of the moving blade 5, the deformation due to the centrifugal force of the moving blade 5, and the temperature detector 12 must be used. A calculation for subtracting the temperature expansion of the lower half 1b of the attached casing is required.

【0034】また、変位測定(動翼温度)の精度を向上
させるため、180度位相の異なるロータ4の軸対称位
置の2ポイント計測し、両者の計測値を平均する構成と
するのが好ましい。
In order to improve the accuracy of displacement measurement (rotor blade temperature), it is preferable to measure two points at an axially symmetric position of the rotor 4 having a phase difference of 180 degrees and average the measured values.

【0035】温度検出器に変位センサを利用する場合の
前記した温度偏差分等を差し引いたり2ポイント計測す
る演算系のフローチャートを図4に示してある。以下、
これを参照しつつ演算内容を説明する。
FIG. 4 shows a flowchart of an arithmetic system for subtracting the above-mentioned temperature deviation and the like and measuring two points when a displacement sensor is used as a temperature detector. Less than,
The operation will be described with reference to this.

【0036】ターボ分子ポンプの定格運転中の温度検出
器12として使用する変位センサの計測値には、測定項
目である動翼5の温度変化による熱膨張に加え、定格回
転時の動翼5のアンバランス成分、温度検出器12を設
置しているケーシング下半部1bの熱膨張、動翼5の遠
心力による変形、変位センサの温度偏差分が含まれる。
The measured value of the displacement sensor used as the temperature detector 12 during the rated operation of the turbo-molecular pump includes not only the thermal expansion due to the temperature change of the moving blade 5 as a measurement item, but also the measured value of the moving blade 5 during the rated rotation. The imbalance component, the thermal expansion of the lower casing half 1b in which the temperature detector 12 is installed, the deformation of the moving blade 5 due to the centrifugal force, and the temperature deviation of the displacement sensor are included.

【0037】先ず、温度検出器12の変位出力値を回転
数より低い周波数に設定されたローパスフィルタを通
し、アンバランス成分(AC成分)を削除し直流成分だ
けを取り出す。一方、ケーシング下半部1bに温度検出
器12を取り付けている近傍の温度を熱電対等で計測
し、この温度にケーシング下半部1bの半径と線膨張係
数を掛け温度検出器12の取り付け位置の温度変位を演
算し前記値に加算する。
First, the displacement output value of the temperature detector 12 is passed through a low-pass filter set at a frequency lower than the rotation speed to remove the unbalance component (AC component) and extract only the DC component. On the other hand, the temperature near the temperature detector 12 attached to the casing lower half 1b is measured with a thermocouple or the like, and the temperature is multiplied by the radius of the casing lower half 1b and the coefficient of linear expansion. The temperature displacement is calculated and added to the value.

【0038】また、定格到達時の初期変位量(動翼5の
遠心力変位)を差し引き、この値に変位センサの温度偏
差量を補正することで温度による動翼変位変化量を算出
する。更に、前記値に温度検出器12の動翼5の対向部
内径と線膨張係数を掛けた値で割ることにより動翼5の
温度を演算する。
Further, the initial displacement amount at the time of reaching the rated value (centrifugal force displacement of the moving blade 5) is subtracted, and the temperature deviation amount of the displacement sensor is corrected to this value to calculate the moving blade displacement change amount due to the temperature. Further, the temperature of the moving blade 5 is calculated by dividing the above value by the value obtained by multiplying the inner diameter of the opposed portion of the moving blade 5 of the temperature detector 12 by the linear expansion coefficient.

【0039】前記したように演算された動翼5の温度値
とトリップ設定温度値と比較し、設定温度を超えた場合
は運転を停止するインターロックを作動させるように構
成されている。なお、本実施の第2形態での非接触変位
センサには、渦電流式、レーザ式、静電容量式等を使用
することができる。
The temperature value of the moving blade 5 calculated as described above is compared with the trip set temperature value, and if the temperature exceeds the set temperature, an interlock for stopping the operation is operated. Note that an eddy current type, a laser type, a capacitance type, or the like can be used as the non-contact displacement sensor in the second embodiment.

【0040】以上、本発明を図示した実施形態に基づい
て具体的に説明したが、本発明がこれらの実施形態に限
定されず特許請求の範囲に示す本発明の範囲内で、その
具体的構造、構成に種々の変更を加えてよいことはいう
までもない。例えば、上記実施形態では動翼5の半径方
向の温度膨張を計測し、動翼温度を検出する手法を示し
たが、ロータ4の軸方向の温度膨張を計測する方式のも
のになる等種々考えられる。
As described above, the present invention has been specifically described based on the illustrated embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments, and specific structures within the scope of the present invention shown in the claims are set forth. Needless to say, various changes may be made to the configuration. For example, in the above embodiment, a method of measuring the temperature expansion of the rotor blade 5 in the radial direction and detecting the temperature of the rotor blade has been described. Can be

【0041】[0041]

【発明の効果】本発明は、ターボ分子ポンプにおいて、
動翼の温度を検出する機構をロータ室内に設け、動翼の
温度が上昇することにより材料強度的に危険な状態にな
ることを的確に検出し、ロータを駆動回転するモータを
減速モードへ切り替え運転を停止させたり警報を発生さ
せることとしたので、いかなるガス条件(ガス種,流
量,温度等)、環境条件(環境温度,冷却条件)に対し
ても動翼のクリープ破壊を事前に防止でき、ターボ分子
ポンプの破壊に対する安全に関する信頼性が向上する効
果を奏した。
The present invention relates to a turbo molecular pump,
A mechanism that detects the temperature of the rotor blades is provided in the rotor chamber, and accurately detects that the temperature of the rotor blades rises to a dangerous state in terms of material strength, and switches the motor that drives and rotates the rotor to the deceleration mode. Since the operation is stopped or an alarm is issued, creep destruction of the rotor blade can be prevented in advance under any gas conditions (gas type, flow rate, temperature, etc.) and environmental conditions (environmental temperature, cooling conditions). Thus, the effect of improving the reliability with respect to the safety of the turbo molecular pump against destruction was obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の一形態によるターボ分子ポンプ
の側面図。
FIG. 1 is a side view of a turbo-molecular pump according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施の第1形態によるターボ分子ポン
プに用いた放射温度計の補正手法を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing a correction method of a radiation thermometer used in the turbo molecular pump according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施の第1形態によるターボ分子ポン
プにおける運転制御のフローチャート図。
FIG. 3 is a flowchart of operation control in the turbo-molecular pump according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施の第2形態によるターボ分子ポン
プにおける運転制御のフローチャート図。
FIG. 4 is a flowchart of operation control in a turbo-molecular pump according to a second embodiment of the present invention.

【図5】ターボ分子ポンプの基本構造を示す側面図。FIG. 5 is a side view showing the basic structure of a turbo-molecular pump.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ケーシング 1a ケーシング上半部 1b ケーシング下半部 1c 吸気口 1d 排気口 2 ロータ室 3 静翼 4 ロータ 4a ロータシャフト 5 動翼 6 スラスト磁気ディスク 7a 上部磁気軸受 7b 下部磁気軸受 8 スラスト磁気軸受 9 上部保護軸受 10 下部保護軸受 11 モータ 12 温度検出器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Casing 1a Upper casing half 1b Lower casing 1c Inlet 1d Exhaust port 2 Rotor chamber 3 Stator blade 4 Rotor 4a Rotor shaft 5 Moving blade 6 Thrust magnetic disk 7a Upper magnetic bearing 7b Lower magnetic bearing 8 Thrust magnetic bearing 9 Upper part Protective bearing 10 Lower protective bearing 11 Motor 12 Temperature detector

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水津 雅晴 広島市西区観音新町四丁目6番22号 三菱 重工業株式会社広島製作所内 (72)発明者 荒見 淳一 山梨県韮崎市藤井町北下条2381−1 東京 エレクトロン山梨株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Masaharu Mizu 4-6-22 Kannon Shinmachi, Nishi-ku, Hiroshima-shi Hiroshima Works, Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Tokyo Electron Yamanashi Co., Ltd.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ロータ室と、同ロータ室内に設けられた
静翼と、前記ロータ室内に回転可能に支持されたロータ
シャフト及び動翼を有するロータと、前記ロータシャフ
トを高速回転させる前記ロータ室内に設けられたモータ
とを備えてなり、同モータにより前記ロータシャフトを
介して前記動翼を高速回転させることで真空容器内のガ
ス分子を吸気側から排気側へ排気するターボ分子ポンプ
において、前記ロータ室内に設けられ前記動翼の温度を
検出する手段と、検出された前記動翼の温度が設定値を
越えた場合に前記ロータの停止及び警報発生の少くとも
いづれか一方を行う手段を備えてなることを特徴とする
ターボ分子ポンプ。
A rotor having a rotor chamber, a stationary blade provided in the rotor chamber, a rotor shaft and a rotor blade rotatably supported in the rotor chamber, and the rotor chamber rotating the rotor shaft at high speed. A turbo-molecular pump that exhausts gas molecules in a vacuum vessel from an intake side to an exhaust side by rotating the rotor blades at a high speed through the rotor shaft by the motor. A means provided in the rotor chamber for detecting the temperature of the moving blade, and means for performing at least one of stopping the rotor and generating an alarm when the detected temperature of the moving blade exceeds a set value. A turbo-molecular pump characterized in that:
【請求項2】 前記動翼の温度を検出する手段が変位セ
ンサを有し、同変位センサにより前記動翼の温度膨張を
検出し、検出された変位量から前記動翼の温度を演算す
るように構成してなる請求項1記載のターボ分子ポン
プ。
2. A method according to claim 1, wherein the means for detecting the temperature of the moving blade has a displacement sensor, detects a temperature expansion of the moving blade by the displacement sensor, and calculates the temperature of the moving blade from the detected displacement amount. The turbo-molecular pump according to claim 1, wherein
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