KR100230827B1

KR100230827B1 - 터보진공펌프 및 그의 운전방법

Info

Publication number: KR100230827B1
Application number: KR1019970042386A
Authority: KR
Inventors: 세이지 사카가미; 다카시 나가오카; 마사히로 마세; 치아키 우라노; 신지 고야노; 유이치 기노시타
Original assignee: 가나이 쓰도무; 가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼; 다카키도시요시; 세이코세이키 가부시키가이샤
Priority date: 1996-08-30
Filing date: 1997-08-29
Publication date: 1999-11-15
Also published as: KR19980019130A; JPH1073088A; JP3550465B2; US5961291A; TW376429B

Abstract

본 발명의 터보 진공펌프는, 로우터와 자기베어링을 구비하고 있다. 자기베어링은 흡입포트와 토출포트를 가지는 하우징내에 보유되고, 로우터를 회전가능하게 지지한다. 원주류 펌프단과 나사펌프단이 로우터에 형성되어 있기 때문에, 토출포트의 압력은 대기압 근방의 압력레벨로 된다. 진공펌프의 운전전에 자기베어링은 로우터를 운전위치로 하고, 진공펌프 내부에 퇴적된 반응생성물을 긁어 떨어 뜨린다. 또, 반응생성물의 결합력을 약하게 하기 위하여, 진공펌프의 운전전에 펌프의 스테이터를 가열한다. 그 결과, 반응생성물이 진공펌프의 운전중에 고화되어 퇴적하여도, 진공펌프의 재기동이 용이해진다.

Description

터보 진공펌프 및 그의 운전방법

본 발명은, 배기구의 압력이 대기압 또는 대기압 근방으로 되는 터보 진공펌프 및 그의 운전방법에 관한 것이다.

근년, 에칭 장치나 CVD장치(화학진공 증착장치) 등의 막 형성장치를 진공배기하는 펌프로서, 반도체 소자의 미세화나 유지관리를 필요로 하지 않는점에서 전자석의 자력에 의해 로우터를 부상시켜, 비접촉으로 로우터를 지지하는 자기 베어링을 사용한 터보 진공펌프가 많이 사용되고 있다. 이와 같은 터보형 진공펌프의 예가 일본국 실개 평 4-127893호 공보에 복합형 터보분자 펌프로서 기재되어 있다.

이 복합형 터보분자 펌프에서는, 흡입구와 토출구를 가지는 케이싱내에, 로우터날개와 나사홈 날개를 가지는 로우터가 회전자유롭게 설치되어 있고, 로우터날개와 나사홈 날개에 대향한 위치의 케이싱 내벽에는 스테이터 날개 및 나사스테이터가 부착되어 있다. 또, 로우터에는 반경방향 및 축방향의 힘을 발생하는 전자석이 각각 별개로 부착되어 있다. 로우터의 위치는 반경방향 센서와 축방향 센서에 의해 검출되고, 이들 센서의 출력에 의거하여 제어계가 각 전자석의 여자전류를 제어하여, 로우터를 소정의 위치로 부상 유지한다. 자기부상한 로우터는, 모터에 의해 고속으로 회전된다. 로우터날개와 나사홈 날개가 스테이터 날개 및 나사 스테이터에 대하여 상대적으로 고속회전하여 펌프작용이 생기고, 흡입구로부터 흡입된 기체가 압축되어 토출구로부터 배기된다. 배기구는, 오일 회전펌프나 작동실에 오일을 사용하지 않는 드라이펌프 등의 조인(粗引) 펌프의 흡입측에 접속된다.

이 펌프를 에칭장치, CVD장치 등의 막 형성장치에 사용하면, 반응생성물(염화알루미늄 등)이 펌프내부에 부착퇴적하는 경우가 있다. 그래서 퇴적물의 양을 검출하고, 퇴적물의 양이 소정치를 초과하였으면 로우터를 회전시킨채 로우터와 스테이터가 접촉하지 않는 범위내에서 로우터를 변칙 회전시켜 퇴적물을 긁어 떨어뜨린다.

자기 베어링을 사용하여 로우터를 지지하고, 대기압에서 배기가능한 터보 진공펌프의 다른 예가, 일본국 특개 평 6-101689호 공보에 기재되어 있다. 이 종래예에 있어서는, 흡기구와 배기구를 가지는 하우징내에 원주류 압축펌프단과 원심 압축 펌프단으로 이루어지는 배기펌프부를 설치하고, 배기 펌프부와 배기 펌프부를 구동하는 모터가 일체로 형성된 로우터의 양단측을 자기 베어링에 의해 지지하는 동시에, 시일수단을 배기 펌프부 반대쪽의 흡기구와 모터와의 사이에 배치하고 있다.

상기 일본국 실개 평 4-127893호 공보에 기재한 복합형 터보 분자 펌프에 있어서는, 로우터가 고속회전하고 있어 반응생성물의 퇴적량이 소정치를 초과했을 때에 로우터를 변칙 회전시키고, 로우터와 스테이터에 부착 퇴적한 반응생성물을 충돌시켜 반응생성물을 긁어 떨어 뜨린다. 그 때문에, 반응생성물 끼리 충돌하는 순간에 이상음이나 이상진동이 발생할 우려가 있다. 또, 블레이드가 얇고 강성이 작은 로우터 날개는 블레이드가 굽어지기 쉽고, 굽어짐에 의해 밸런스가 무너지면 이상진동이나 최악의 경우 로우터와 스테이터가 접촉하여 파괴를 일으키는 일도 있어, 반도체 제조에 지장을 초래할 우려가 있다. 또, 복합형 터보분자 펌프를 대기압하에서 운전할 수는 없기 때문에, 진공챔버의 클리닝 등에 의해 진공 챔버를 대기압으로 되돌리는 경우에는, 복합형 터보분자 펌프를 정지시키지 않으면 안되고, 재기동시에는 로우터나 스테이터에 퇴적한 반응생성물이 냉각되어 고착되어, 복합형 터보분자 펌프의 재기동이 곤란해진다고 하는 문제가 있었다.

한편, 일본국 특개 평 6-101689호 공보에 기재된 터보 진공펌프는, 원주류 압축펌프나 원심압축 펌프의 날개의 강성이 높고, 로우터 회전중에는 끊임없이 반응생성물을 긁어 떨어 뜨리고 있어, 특별한 운전제어가 불필요하다. 그러나, 펌프 정지후의 재기동에 대해서는 고려되어 있지 않아, 펌프 정지중에는 로우터와 스테이터에 고착한 반응생성물의 마찰저항에 이겨낼 정도로 펌프로우터를 구동하는 고주파 로우터의 토오크가 크지 않아, 펌프의 재기동이 곤란해진다고 하는 문제가 있었다. 재기동이 불가능하면, 펌프를 오버홀드할 필요가 생겨, 자기베어링의 사용에 의한 유지관리가 불필요하다는 이점이 손상된다.

본 발명의 목적은, 대기압에서 배기가능한 자기 베어링을 사용한 터보 진공펌프에 있어서, 로우터나 스테이터에 반응생성물이 부착하여도 펌프의 재기동을 가능하게 한다. 이것에 의해 유지관리가 필요 없는 메인테넌스 프리를 실현한 대기압에서 배기가능한 터보 진공펌프를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 상기 진공펌프를 메인테넌스 프리로 운전할 수 있는 운전방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 긴 수명으로 신뢰성이 높은 대기압에서 배기가능한 터보 진공펌프 및 그의 운전방법을 실현하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 반응생성물을 배기하는데 적합한 신뢰성이 높은 터보 진공펌프 및 그의 운전방법을 실현하는데 있다.

도 1은 본 발명에 관계되는 터보 진공펌프의 제 1 실시예의 블록도

도 2는 본 발명에 관계되는 터보 진공펌프의 종단면도

도 3은 원심 압축 펌프단의 일부를 확대하여 나타낸 종단면도

도 4는 도 3에 나타낸 원심 압축 펌프단을 구성하는 원심 압축 펌프 임펠러의 평면도

도 5는 도 3에 나타낸 원심 압축 펌프단을 구성하는 원심 압축 펌프 스테이터의 평면도

도 6은 원주류 압축 펌프단의 일부를 확대하여 나타낸 종단면도

도 7은 원주류 압축 펌프단의 일부를 확대하여 나타낸 횡단면도

도 8은 나사홈 압축 펌프단의 일부를 확대하여 나타낸 종단면도

도 9는 원주류 압축 펌프단의 일부를 확대하여 나타낸 종단면도

도 10은 본 발명의 제 1 실시예의 동작을 나타낸 플로우챠트

도 11은 펌프로우터의 이동상태를 나타낸 모식도

도 12는 펌프로우터의 다른 이동상태를 나타낸 모식도

도 13은 펌프 로우터의 또 다른 이동상태를 나타낸 모식도

도 14는 펌프 로우터의 또 다른 이동상태를 나타낸 모식도

도 15는 펌프로우터의 또 다른 이동상태를 나타낸 모식도

도 16은 본 발명에 관계되는 터보 진공펌프의 제 2 실시예의 블록도

도 17은 본 발명의 제 2 실시예의 동작을 나타낸 플로우챠트

도 18은 본 발명에 관계되는 터보 진공 펌프의 제 3 실시예의 동작을 나타낸 플로우챠트

도 19는 본 발명의 제 3 실시예의 블록도

도 20은 본 발명에 관계되는 터보 진공 펌프의 제 4 실시예의 동작을 나타낸 플로우챠트

도 21은 본 발명에 관계되는 터보 진공펌프의 제 5 실시예의 블록도

도 22는 본 발명의 제 5 실시예의 동작을 나타낸 플로우챠트

도 23은 본 발명에 관계되는 터보 진공펌프의 제 6 실시예의 블록도

도 24는 본 발명의 제 6 실시예의 동작을 나타낸 플로우챠트

도 25는 본 발명에 관계되는 터보 진공펌프의 제 7 실시예의 블록도

도 26은 본 발명의 제 7 실시예의 동작을 나타낸 플로우챠트

도 27은 본 발명에 관계되는 터보 진공펌프의 제 8 실시예의 동작을 나타낸 플로우챠트

도 28은 본 발명에 관계되는 터보 진공펌프의 베어링 제어의 타이밍챠트

도 29는 본 발명에 관계되는 터보 진공펌프 축의 변위를 나타낸 도

도 30은 본 발명에 관계되는 터보 진공펌프 축의 변위를 나타낸 도

도 31은 본 발명에 관계되는 터보 진공펌프 축의 변위를 나타낸 도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 터보 진공펌프2 : 펌프부

3 : 자기 베어링부4 : 모터부

5 : 위치센서20 : 콘트롤러

21 : 자기베어링 제어부22 : 모터 제어부

23 : 검출수단24 : 판단수단

25 : 기동정지 제어 콘트롤러100 : 하우징

101 : 흡기구102 : 배기구

103 : 로우터103A : 로우터

103B : 로우터축104 : 드러스트 능동 자기베어링

105, 106 : 래디얼 능동 자기베어링107, 108 : 터치다운 베어링

109 : 베어링실110 : 베어링실

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 형태는, 흡기구와 배기구를 가지는 하우징과, 이 하우징내에 지지된 스테이터와, 상기 하우징에 부착된 자기베어링과, 이 자기베어링에 의해 회전이 자유롭게 지지된 회전축과, 이 회전축을 구동하는 구동수단과, 자기베어링을 제어하는 제어수단을 구비하고 흡기구에서 흡입된 기체를 압축하여 배기구에서 대기분위기로 배기하는 터보 진공펌프에 있어서, 회전축의 회전속도를 검출하는 제 1 검출수단과, 구동수단의 전류와 전력의 적어도 어느 한쪽을 검출하는 제 2 검출수단을 구비하여, 제 1 검출수단이 회전축의 정지를 검출했을 때에 제 2 검출수단의 검출치가 소정치를 초과하였으면, 회전축을 소정량 만큼 변위시키는 지령을 자기 베어링에 부여하는 지령수단을 제어수단에 설치한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 형태는, 흡기구와 배기구를 가지는 하우징과, 이 하우징내에 지지된 스테이터와, 하우징에 부착된 자기 베어링과, 이 자기베어링에 의해 회전이 자유롭게 지지된 회전축과, 이 회전축을 구동하는 구동수단과, 자기베어링을 제어하는 제어수단을 구비하고, 흡기구로부터 흡입된 기체를 압축하고 배기구에서 대기분위기로 배기하는 터보 진공펌프에 있어서, 회전축의 회전속도를 검출하는 제 1 검출수단과, 이 회전축의 가속시간을 검출하는 제 2 검출수단과, 이 제 1 검출수단 및 제 2 검출수단의 검출치에 의거하여, 자기 베어링의 제어수단과 구동수단의 기동정지를 제어하는 콘트롤러를 설치한 것이다.

그리고, 바람직하게는 회전축의 흡기구측으로부터 순서대로 원심 압축 펌프 임펠러와 복수단의 원주류 임펠러를 설치하고, 스테이터는 원주류 임펠러와 함께 복수단의 원주류 압축 펌프단을 형성하는 것이나, 또는 회전축의 흡기구측으로부터 순서대로 나사홈 임펠러와 복수단의 원주류 임펠러를 설치하고, 스테이터는 나사홈 임펠러 및 원주류 임펠러와 함께 나사홈 압축펌프단 및 복수단의 원주류 압축펌프단을 형성하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 3 형태는, 회전이 자유롭게 자게 베어링에 의해 지지된 회전축을 구비한 대기압 분위기로 배기하는 터보 진공펌프의 운전방법에 있어서, 터보 진공펌프를 회전기동하기 전에, 회전축을 자기베어링에 의해 소정회수 만큼 변위시키는 것이다.

또, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 4 형태는, 회전이 자유롭게 자기 베어링에 의해 지지된 회전축을 구비한 대기압 분위기로 배기하는 터보 진공펌프의 운전방법에 있어서, 터보 진공펌프를 회전 기동했을 때의 모터 전류치와 소비전력 중 적어도 어느 한쪽이 소정치 이상이면 회전을 정지시키고, 그 후 상기 회전축을 자기 베어링에 의해 소정회수 만큼 변위시키는 것이다.

또한 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 5 형태는, 회전이 자유롭게 자기 베어링에 의해 지지된 회전축을 구비하고, 대기압 분위기로 배기하는 터보 진공펌프의 운전방법에 있어서, 터보진공 펌프를 회전 기동했을 때의 회전축의 회전수의 상승속도가 소정치 이하이면 회전을 정지시키고, 그 후에 회전축을 자기 베어링에 의해 소정회수 만큼 변위시키는 것이다.

그리고 바람직하게는, 회전축을 이동한 후 자기 베어링을 지지하는 베어링실에 형성된 퍼지가스 공급구멍으로부터 퍼지가스를 흘리거나, 회전축을 자기베어링 근방에 배설된 터치다운 베어링에 접촉하지 않는 범위에서 변위시키거나 하는 것이다. 또한, 회전축의 변위동작은 회전축 중심에 대하여 대략 평행이동이어도 좋고, 회전축을 따른 왕복움직임이어도 좋으며, 회전축의 축방향 중심을 중심으로 하는 원뿔 형상의 운동이어도, 한쪽의 축단부 근방을 중심으로 하는 원뿔 형상의 운전이어도 좋다. 또, 미소각도 만큼 정역 회전시켜도 좋다.

그리고, 회전축의 변위동작을 소정회수 실시하여도, 회전축이 소정의 가속 속도 이하일 때에는 경보를 발하도록 하여도 좋고, 그 경보는 음 또는 램프를 점등하는 것이어도 좋다.

더욱 바람직하게는 터보 진공펌프의 기동전에, 가열제어수단이 스테이터를 100℃ 이상 180℃ 이하로 가열하거나, 터보 진공펌프의 회전 정지후에 가열 제어수단이 스테이터를 100℃ 이상 180℃ 이하로 가열하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 6 형태는, 흡기구와 배기구를 가지는 하우징과, 이 하우징내에 지지된 스테이터와, 하우징에 부착된 자기베어링과, 이 자기베어링에 의해 회전이 자유롭게 지지된 회전축과, 이 회전축을 구동하는 구동수단과, 자기베어링을 제어하는 제어수단을 구비하고, 흡기구로부터 흡입된 기체를 압축하고 배기구로부터 대기분위기로 배기하는 터보 진공펌프에 있어서, 회전축에 흡기구측으로부터 순서대로 원심 압축 펌프 임펠러와 복수단의 원주류 임펠러를 설치하고, 스테이터는 원주류 임펠러와 함께 복수단의 원주류 압축펌프단을 형성하는 것으로, 회전축의 회전속도를 검출하는 제 1 검출수단과, 회전축의 이상을 검출하는 제 2 검출수단과, 스테이터를 가열하는 가열수단과, 제 1 검출수단 및 제 2 검출수단의 검출치에 의거하여, 회전축을 소정량 만큼 변위시키는 제 1 콘트롤러와, 스테이터를 가열수단에 의해 100℃ 이상 180℃ 이하로 가열하는 제 2 콘트롤러를 설치한 것이다.

상기와 같이 구성한 본 발명에서는, 회전축의 기동상태로부터 터보 진공펌프의 임펠러와 스테이터 사이, 또는 축과 케이싱 사이에 반응생성물이 부착 퇴적되어 있는 것을 용이하게 발견하게 한다. 또, 모터의 과부하를 방지할 수 있어 신뢰성이 향상한다. 기동시에 반응생성물에 의한 로우터록이 확인된 경우에만, 자기베어링을 제어하여 자기베어링의 흡인력에 의해 펌프로우터를 흔들리도록 이동시킴으로써, 반응생성물의 고착을 풀수 있고, 구동모터의 토오크가 작아도 펌프의 재기동이 가능해진다. 또한, 기동시의 모터 전류치나 회전수와 가속시간을 비교함으로써, 반응생성물에 의한 고착을 검지하고 그 때에만 펌프로우터를 변위시키게 되므로, 제어에 필요한 시간을 저감할 수 있다. 또, 터보 진공펌프의 회전 기동전에 펌프로우터를 변위시키므로, 기동시간의 단축과 로우터가 록 상태에 이르지 않을 정도의 부착량의 반응생성물을 제거하여 회전기동을 확실하게 행할 수 있다.

또한, 펌프 로우터를 흔들리도록 변위시켜도 로우터를 가속시키지 않고 경보를 발하므로, 고장원인이 명확해지고 스피디하게 대책할 수 있다. 그 때문에, 반도체 제조공정에 지장을 초래하는 시간이 대폭으로 단축된다. 로우터를 설정회수 변위시켜도 로우터가 재기동하지 않는 경우, 스테이터 온도를 스테이터의 열처리 온도(180℃)이하, 물의 증발온도(100℃)이상에서 가열하면 진공펌프의 성능을 저하시키는 일 없이 고체의 염화알루미늄을 승화시킬 수 있다. 이것에 의해, 펌프의 재기동이 가능해지는 동시에, 스테이터재의 열처리 온도 이하이기 때문에, 열변형 등에 의한 성능저하가 없다.

따라서, 대기압에서 배기가능한 터포 진공펌프에 의해 펌프 정지중에 반응생성물의 부착이 있는 경우에도, 펌프를 재기동할 수 있고 완전히 청정하게 메인테넌스 프리한 자기 베어링의 이점을 살린 터보 진공펌프를 실현할 수 있다.

실시예

이하, 본 발명의 몇가지 실시예를 도면을 사용하여 설명한다.

[제 1 실시예]

도 1은 본 발명에 관계되는 터보 진공펌프의 제 1 실시예의 블록도이다. 터보 진공펌프(1)는 펌프부(2)와, 자기 베어링부(3)와, 펌프부(2)를 구동하는 모터부(4)와, 로우터의 위치를 검출하는 위치센서(5)를 구비하고 있다. 또, 콘트롤러(20)는 자기 베어링의 지지상태를 제어하는 자기베어링 제어부(21)와, 모터를 구동하는 모터 제어부(22)와, 모터에 공급하는 전류치를 검출하는 검출수단(23)과, 전류치가 소정치를 초과한 경우에 이상데이터를 발견하는 판단수단(24)과, 자기 베어링과 모터의 기동정지를 제어하는 제어콘트롤러(25)를 구비하고 있다. 자기 베어링 제어부(21)는, 터보 진공펌프(1)에 설치된 위치센서(5)로부터의 변위신호에 의거하여, 자기 베어링의 여자전류를 제어한다. 터보 진공펌프(1)가 소정의 위치로 제어되면, 모터 제어부(22)는 그러한 의미의 신호를 발생한다. 기동 정지 제어 콘트롤러(25)는 모터 및 자기 베어링 회로의 기동/정지를 제어한다. 모터 제어부(22)는 인버터가 부착된 모타의 인버터 출력전압을 제어하여 모터의 회전속도를 제어한다. 이상전류 검출수단(24)은 모터 전류 검출수단(23)이 검출한 전류치를, 미리 설정한 기준 전류 설정치와 비교하여 기준 설정 전류치를 초과한 경우에 기동정지 제어 콘트롤러(25)에 신호를 보낸다. 기동정지 제어 콘트롤러(25)는, 이상전류 판단수단(24)으로부터 이상 발생신호를 받으면, 모터 제어부(22)와 자기 베어링 제어부(21)에 별개로 기동 정지명령을 보낸다.

다음에, 본 발명에 관계되는 터보 진공펌프의 상세를 도 2를 사용하여 설명한다. 흡기구(101)와 배기구(102)를 구비한 하우징(100)내에, 로우터(103)가 회전가능하게 수납되어 있다. 로우터(103)의 한쪽 끝단측에 형성된 로우터축(103A)과 드러스트 능동 자기 베어링(104)과 래디얼 능동 자기 베어링(105)으로 지지되고, 로우터(103)의 다른쪽 끝단측에 형성된 로우터축(103B)은 래디얼 능동 자기 베어링(106)에 의해 각각 지지되어 있다. 래디얼 능동 자기 베어링(105, 106)과 각각의 축의 축단과의 사이에는, 터치다운 베어링(107, 108)이 설치되어 있다. 래디얼 능동 자기 베어링(105), 드러스트 능동 자기 베어링(104) 및 터치 다운 베어링(107)은, 하우징(100)의 단부에 형성한 베어링실(109)에, 래디얼 능동 자기 베어링(106)과 터치다운 베어링(108)은 하우징(100)의 다른쪽 끝단부에 부착한 베어링실내(110)에 수납되어 있다.

베어링실(109)에는 모터(111)도 수용되어 있고, 이 모터(111)가 로우터(103)를 구동한다. 래디얼 능동 자기 베어링(105, 106)의 근방에는 래디얼 방향의 위치를 검출하는 위치 센서(112)가, 로우터축(103A)의 단부에는 드러스트 방향의 위치를 검출하는 위치 센서(113)가 설치되어 있다. 축방향으로 흡기구(101)와 배기구(102)와의 사이에는 배기 펌프부가 형성되어 있고, 흡기구(101)측으로부터 순차적으로, 배기펌프를 형성하는 원심 압축 펌프단(50A), 원주류 압축 펌프단(60A)이 배치되어 있다.

축방향으로 흡기구(101)와 모터(111)와의 사이에는, 나사시일(114)이, 나사시일(114)과 모터(111) 사이에는 라비린스시일(Labyrinth seal)(115)이 배설되어 있다. 베어링실(110)과 원주류 압축 펌프단(60A)과의 사이에도 라비린스시일(116)이 배설되어 있어, 배기펌프부와 베어링실(110)을 시일한다. 베어링실(109, 110)에는 퍼지가스 공급구(117, 118)가 설치되어 있어, 진공펌프의 외부로부터 질소 등의 불활성 가스를 퍼지 가스로서 공급하게 된다.

다음에, 도 2에 나타낸 터보진공펌프의 배기펌프단의 상세를, 도 3 내지 도 7을 사용하여 설명한다. 터보진공펌프의 흡기구측에는 도 3 내지 도 5에 나타내는 원심 압축 펌프단, 배기구측에는 도 6 및 도 7에 나타내는 원주류 압축 펌프단이 설치되어 있다. 여기서, 도 3은 원심 압축 펌프단의 일부를 확대하여 나타내는 종단면도, 도 4는 원심 압축 펌프단의 임펠러의 평면도 및 도 5는 원심 압축 펌프 스테이터의 평면도이다. 원심 압축 펌프단은, 도 3 및 도 4에 나타내는 표면에 복수의 후퇴 블레이드(50)를 가지는 오픈형 임펠러(51)와, 도 3 및 도 5에 나타내는 스테이터(54)를 번갈아 배치하여 구성되어 있다. 그리고, 스테이터(54)는 하우징(52)에 부착되어 있고, 임펠러(51)의 이면에 대향하여 복수의 블레이드(53)가 설치되어 있다.

도 6은 원주류 압축 펌프단의 일부를 확대한 종단면도, 도 7은 원주류 압축 펌프단의 일부를 확대한 횡단면도이다. 원주류 압축 펌프단은 도 6 및 도 7에 나타내는 바와 같이 외주면에 복수개의 블레이드(60)를 방사상으로 설치한 임펠러(61)와, 하우징(52)에 설치되고 또 임펠러(60)와 대향하는 면에 U자상의 홈(62)을 가지는 스테이터(63)를 번갈아 배치하여 구성되어 있다. 그리고, 임펠러(61)와 스테이터(63)의 사이에는 통풍로(64)가 형성되어 있고, 통풍로(64)의 둘레방향 일개소에 간막이부(65)가 마련되어 있다. 간막이부(65)의 회전방향 전방에는 흡입구(66), 후방에는 토출구(67)가 설치되어 있다.

이와 같이 구성한 터보 진공펌프의 펌프부는, 모터에 의해 고속회전 구동되고 하우징에 설치된 흡기구로부터 흡입된 기체를 압축하여, 배기구로부터 대기로 배기한다.

본 발명에 관한 터보 진공펌프의 배기 펌프의 다른 예를 도 8 및 도 9에 나타낸다. 터보 진공펌프의 흡기구측에는 도 8에 일부를 확대한 종단면도로 나타내는 나사홈 압축펌프단이, 배기구측에는 도 9에 마찬가지로 일부를 확대한 종단면도로 나타내는 원주류 압축 펌프단이 형성되어 있다. 나사홈 압축 펌프단에서는 나사홈 임펠러(70)에 나사상의 나사홈(71) 및 나사산(72)이 형성되고, 이 나사홈 임펠러(70)와 대향하여 원통상의 스테이터(73)가 배치되어 있다. 한편, 원주류 임펠러(61)는 위쪽에서 아래쪽을 향해 원통계단상으로 형성되어 있고, 각 원통계단상의 볼록부각에는 복수매의 블레이드(60)가 설치되어 있다. 스테이터(63)는 원주류 임펠러(61)와 가는 틈을 갖고 대향하고, 내면계단상의 오목부각에는 통풍로(64)가 형성되어 있으며, 둘레방향 일개소에 간막이부(65)가 설치되어 있다. 이 배기 펌프부에 있어서도 상술한 펌프부와 마찬가지로 흡기구에서 흡입한 기체를 압축하고, 배기구에서 대기압으로 배기하고 있다.

또한 펌프 요소의 구성은, 상기 실시예에 한정되는 것은 아님은 물론이고, 예를들어 원심 압축 펌프단과 도 9에 나타낸 원주류 압축 펌프의 조합, 나사홈 압축 펌프단과 도 6 및 도 7에 나타낸 원주류 압축 펌프단의 조합으로 해도 된다. 이와 같은 조합에 있어서도, 흡기구에서 흡입된 기체를 압축하여, 배기구에서 대기압으로 배기할 수 있다. 또한, 이들 조합의 상류측에 축류 압축펌프단을 배치하여도 된다. 그 경우, 펌프의 도달압력 및 배기속도 등의 성능이 더욱 대폭으로 향상한다.

이와 같이 구성한 본 발명의 제 1 실시예의 동작에 대하여 설명한다.

펌프를 기동하면, 위치센서(5)로부터 출력된 변위신호에 의거하여 자기 베어링 제어부(21)가 자기 베어링의 여자전류를 제어하여, 펌프부(2)를 소정의 위치로 자기 부상시킨다. 그 후, 자기 베어링 제어부(21)으로부터 모터 제어부(22)에 신호가 출력되고, 모터 제어부(22)의 지령에 의해 모터가 구동되어, 터보 진공 펌프(1)를 회전시킨다. 모터 전류 검출수단(23)은 모터 전류치를 검출한다. 이상 전류 판단수단(24)에서 검출 전류치를 기준 전류 설정치와 비교하여, 이상이라고 판단하면 기동 정지 콘트롤러(25)가 모터 제어부(22)와 자기 베어링 제어부(21)에 별개로 기동 정지 지령을 부여한다.

본 터보 진공 펌프를 알루미늄을 드라이 에칭하는 드라이 에칭 장치의 배기펌프에 적용하면, 기체 상태의 염화 알루미늄이 배기되는데, 펌프부(2)의 온도가 낮은 장소에 염화 알루미늄이 다 배기 되지 않고 부착 퇴적하기 쉽다. 펌프 운전중에는 펌프부(2)의 압축 작용에 의해 펌프부(2)가 고온으로 되고, 반응생성물(염하 알루미늄)이 석출되기 어렵고, 또 펌프부(2)가 고속으로 회전하고 있기 때문에 반응생성물이 부착 퇴적하여도 계속 긁혀 떨어뜨려진다. 그 때문에, 반응생성물의 부착이 문제로 되는 일은 없다. 그러나, 펌프를 정지시켰을 때에, 펌프부(2)의 로우터와 스테이터의 사이에 반응생성물이 약간량 남아 있는 경우가 있다. 이와 같은 상태에서, 터보 진공펌프(1)를 운전하려고 하면, 자기베어링은 로우터를 부상시키는데 충분한 힘을 발생하고 있기 때문에 로우터는 부상하지만, 로우터를 구동하는 모터의 토오크가 작으므로 가속이 충분하지 않는 경우가 있다. 이 때에는, 모터 전류가 커져 이상 전류 판단수단(24)은 이상 상태라고 판단하고, 기동정지 콘트롤러(25)로부터 모터 제어부(22)에 지령명령이 발해진다.

자기 베어링 제어부(21)가 로우터를 부상시키는 지령을 유지하는 한편, 모터 제어부(22)로부터 다시 모터를 구동하는 지령을 발한다. 이 조작을 소정 회수 행하고, 반응생성물을 약간량씩 서서히 제거한다. 그 결과, 로우터의 기동에 충분한 정도로 기동 토오크가 감소하고, 로우터가 기동, 이어서 가속된다. 또, 모터의 회전과 로우터의 부상을 동시에 정지하여도 된다. 또한, 도 10의 플로우챠트에 나타낸 운전방법을 사용하여도 된다. 즉, 터보 진공 펌프의 운전조작을 개시하면, 스텝 S1에서 로우터가 자기 베어링의 작용에 의해 부상하고, 스텝 S2에서 모터가 기동된다. 스텝 S3에서 모터 전류치의 이상을 판별하고, 전류치가 소정치 이상의 이상상태일 때에 스텝 S4에서 모터를 정지시킨다.

다음에, 스텝 S5에서 자기 베어링 제어부(21)는 로우터를 계속 부상시키고, 자기 베어링의 흡입력을 변화시켜 예를들어 도 11에 나타내는 바와 같이 회전축 중심에 대하여 흔들리도록 로우터를 평행 이동시킨다. 이 이동제어를 실행한 후, 다시 스텝 S2에서 모터를 기동하고 터보 진공펌프(1)를 정상 회전까지 가속한다. 이와 같이 하면, 펌프부(2)내에 설치한 로우터와 스테이터 사이에 부착 퇴적한 반응생성물이 긁혀 떨어지고, 터보 진공펌프의 재기동이 가능해진다.

다른 방법으로서는, 터보 진공펌프의 베어링실에 퍼지가스 공급구를 설치하고, 터보 진공펌프의 운전 개시 후, 퍼지가스 구멍으로부터 퍼지 가스를 공급한다. 이하는 도 10과 같은데, 스텝 S4의 모터 정지후에 퍼지가스의 압력을 높이는 조작이 가해진다. 또한, 로우터의 이동 제어가 종료되었으면, 퍼지가스 압력을 원래의 압력으로 되돌리고, 다시 모터를 기동한다. 이 운전방법에 의하면, 로우터와 스테이터 사이에 부착 퇴적한 반응생성물이 긁혀 떨어진 후, 베어링실내로 들어가는 것을 방지할 수 있다.

도 12에 나타내는 바와 같이, 종축에 배치된 회전축의 중심을 따라 축의 상하방향으로 로우터를 흔들리도록 이동시켜도 좋고, 도 13에 나타내는 바와 같이 종축에 배치된 회전축의 상하 양 단부를 회전축 중심에 대하여 서로 역방향으로 기울어지도록 로우터를 이동시켜도 된다. 도 14에 나타내는 바와 같이, 종축에 배치된 축 단부의 한쪽을 중심으로 진동자를 흔들리도록 이동시켜도 좋고, 도 15에 나타내는 바와 같이 펌프로우터를 미소각도 만큼 정역방향으로 미리 설정된 회수만큼 회전시켜도 좋다. 그리고, 펌프로우터를 도 11 내지 도 14에 나타낸 어느 하나와 같이 이동시키면, 반응생성물은 긁혀 떨어지고 터보 진공펌프의 재기동이 가능해진다.

[제 2 실시예]

도 16에 본 발명에 관계되는 터보 진공펌프의 제 2 실시예의 블록도를 나타낸다. 도 1에 나타낸 제 1 실시예와는, 이상 상태의 검출수단이 상위하다. 제 1 실시예와 동일 부품에는 동일 부호를 붙이고, 설명은 생략한다. 본 실시예의 터보 진공펌프(1)에는 로우터의 회전수를 검출하는 검출수단이 설치되어 있다. 또, 콘트롤러(20)는 모터 전류 검출수단 대신에 가속시간을 검출하는 타이머(26)를 구비하고 있다. 모터의 회전수를 타이머(26)를 사용하여 설정시간 간격으로 계측하고, 이상 속도 판단수단(27)내에 미리 설정하여 기억된 역치와 비교한다. 모터 속도가 설정치보다 낮은 경우에는 이상 상태로 간주되고, 이상 속도 판단수단(27)이 기동 정지 콘트롤러(25)로 이상 신호를 보낸다.(물론, 이상판단은 측정한 시간과 회전수에 의거하여 연속적으로 실시하여도 상관없다).

기동정지 제어 콘트롤러(25)는, 이상속도 판단수단(27)으로부터의 이상 발생신호를 받으면 모터 제어부(22)와 자기 베어링 제어부(21)에 별개로 기동정지 명령을 보낸다. 이 제 2 실시예의 운전방법의 플로우챠트를 도 17에 나타낸다.

터보 진공펌프의 조작이 개시되면, 스텝 S11에서 로우터는 자기 베어링의 작용에 의해 부상하고, 스텝 S12에서 모터가 기동된다. 다음에, 스텝 S13에서 회전수와 가속시간을 사용하여 이상을 판별하고, 모터 속도가 소정치에 도달하지 않을 때에는 스텝 S14에서 모터를 정지시킨다. 다음에, 스텝 S15에서는 자기 베어링 제어부(21)로부터의 지령에 의해 로우터를 부상시킨 채, 자기 베어링의 흡인력을 사용하여 로우터를 이동시킨다. 이동 제어를 실행한 후에는, 스텝 S12로 되돌아와 모터를 기동하고, 터보 진공 펌프(1)를 정상회전까지 가속한 후, 정상운전을 계속한다.

또, 제 1 실시예와 마찬가지로, 터보 진공 펌프의 베어링실에 퍼지가스 공급구를 설치하고, 터보 진공 펌프의 조작 개시 후, 퍼지가스 구멍으로부터 퍼지 가스를 공급하여 로우터와 스테이터 사이에 부착 퇴적한 후 긁혀 떨어진 반응생성물이 베어링실로 들어가는 것을 방지할 수 있다. 로우터의 이동은 도 11 내지 도 15에 나타내는 어느 하나의 방법을 사용하면 된다.

[제 3 실시예]

본 발명에 관계되는 터보 진공펌프의 제 3 실시예의 운전방법의 플로우챠트를 도 18에, 블록도를 도 19에 나타낸다. 터보 진공펌프의 조작이 개시되면, 스텝 s21에서 자기 베어링 제어부(21)는, 자기 베어링의 흡입력에 의해 로우터가 이동하도록 자기 베어링에 제어지령을 부여한다. 스텝 S22에서 위치센서(5)로부터 출력된 변위신호에 의거하여, 자기 베어링 제어부(21)으로부터 여자전류의 지령이 발해지고, 펌프부(2)를 소정의 위치로 자기 부상시킨다. 스텝 S23에서 자기베어링 제어부(21)로부터 모터 제어부(22)에 지령이 발해지고, 모터 제어부(22)는 모터를 구동하는 지령을 발생한다. 이것에 의해, 터보 진공펌프(1)가 기동되고, 정상 회전까지 가속된 후 정상운전을 유지한다.

로우터의 이동에는, 제 1, 제 2 실시예와 마찬가지로 도 11 내지 도 15중 어느 하나에 나타낸 방법을 사용한다. 본 실시예에 있어서는, 제어계가 단순해져 비용을 억제하면서 확실하게 터보 진공펌프를 재기동할 수 있다.

[제 4 실시예]

본 발명에 관계되는 터보 진공펌프의 제 4 실시예의 운전방법의 플로우챠트를 도 20에 나타낸다. 터보 진공펌프의 조작이 개시되면, 스텝 S31에서 로우터를 자기 베어링에 의해 부상시키고, 스텝 S32에서 모터를 구동한다. 스텝 S33에서 모터 전류치의 이상판별을 행하고, 이상상태일 때에는 스텝 S35에서 모터를 정지한다. 모터 전류치가 소정치보다 큰 경우에는, 스텝 S34에서 회전수와 가속시간을 사용하여 이상을 판별하고, 이상 상태일 때에는 스텝 S35에서 모터를 정지한다. 스텝 S36에서 이동조작의 회수를 카운트하고, 그 횟수가 설정회수 이하인 경우에는 스텝 S37에서 로우터를 이동 제어한다. 그 후, 다시 스텝 S32에서 모터를 기동하고, 이하 같은 제어를 반복한다. 이동조작의 회수가 설정 회수를 초과한 것으로 스텝 s36에서 판별되었을 때에는, 램프 점등이나 음 등의 경보를 발생한다.

본 실시예에서는, 펌프 로우터를 흔들리도록 제어하여도 로우터의 비가속시에 경보를 발하므로, 고장 원인이 명확해져 스피드하게 대책할 수 있다. 그 결과, 반도체 제조공정의 비가동 시간을 대폭 단축할 수 있다. 또, 이상 전류의 판정과, 회전수와 가속시간을 사용한 이상의 판정을 동시에 실행하고 있으나, 어느 한쪽의 판단만을 사용하여 경고를 발하여도 좋다.

[제 5 실시예]

본 발명에 관계되는 터보 진공펌프의 제 5 실시예의 운전방법의 블록도를, 도 21에 나타낸다. 본 실시예는 도 19에 나타낸 제 3 실시예와 스테이터를 가열 제어하는 수단(7)을 가지는 점이 상위하다. 스테이터 가열 제어수단(7)은 펌프를 기동하기 전에 스테이터 온도가 소정온도까지 상승하도록 제어한다. 이 소정온도는, 180℃ 이상, 스테이터를 제작했을 때의 열처리 온도 이하로 설정된다. 본 실시예의 운전방법의 플로우챠트를 도 22에 나타낸다.

터보 진공펌프의 조작이 개시되면 스텝 S41에서 스테이터를 가열하는 지령이 가열 제어수단(7)으로부터 출력된다. 스텝 S42에서 스테이터에 설치한 온도센서(2)의 출력에 의거하여 가열 제어수단(7)이 스테이터에 설치한 히터의 전류치를 제어한다. 스테이터 온도가 상기 소정온도에 도달하였으면, 스텝 S43에서 히터로의 통전을 정지한다. 그 후, 스텝 S44에서 자기 베어링 제어부(21)로부터의 지령에 의해 로우터를 부상시키고, 스텝 S45에서 모터 제어부의 지령에 의해 모터를 기동한다. 이와 같이 스테이터를 기동하기 전에 가열함으로써, 고체의 염화알루미늄을 승화시킬 수 있고, 펌프의 재기동시의 마찰저항을 저감한다. 또, 가열온도는 스테이터재의 열처리 온도 이하이기 때문에, 열변형 등에 기인하는 성능 저하가 없다.

[제 6 실시예]

본 발명에 관계되는 터보 진공펌프의 제 6 실시예의 블록도를 도 23에 나타낸다. 본 실시예는 도 1에 나타낸 제 1 실시예에 있어서 스테이터를 가열하는 수단을 설치한 것이다. 스테이터 가열수단 및 가열방법은, 제 5 실시예에 나타낸 것과 같다. 이 터보 진공펌프의 운전방법의 플로우챠트를 도 24에 나타낸다.

터보 진공펌프의 조작이 개시되면, 스텝 S81에서 로우터를 자기 베어링에 의해 부상시키고, 스텝 S82에서 모터를 구동한다. 스텝 S83에서 모터 전류치의 이상을 판별하고, 이상상태일 때에는 스텝 S85에서 모터를 정지시킨다. 다음에 스텝 S86에서 스테이터를 가열 제어하고, 스테이터 온도가 소정온도에 도달하였으면, 염화 알루미늄이 승화하고 있으므로, 스텝 S82에서 모터 제어부가 모터를 기동하는 지령을 발생한다. 스텝 S83에서 모터전류의 이상을 다시 판별하고, 모터 전류치가 소정치보다 작을 때에는, 스텝 S84에서 스테이터의 가열을 정지한다. 이와 같이, 모터 전류치에 의거하여 스테이터의 온도를 제어하고 있기 때문에, 마찰저항이 적을 때에는 스테이터를 가열하는 일 없어, 불필요한 가열을 방지할 수 있고 각 부품의 신뢰성을 손상시키는 일 없이 에너지 절약이 달성된다.

[제 7 실시예]

본 발명에 관계되는 터보 진공펌프의 제 7 실시예의 블록도를 도 25에, 운전방법의 플로우챠트를 도 26에 나타낸다. 본 실시예에서는 이상 판정수단을, 도 23 및 도 24에 나타낸 제 6 실시예의 전류치 대신에 회전수와 가속시간으로한 것이다.

터보 진공펌프의 조작이 개시되면, 스텝 S91에서 로우터를 자기 베어링에 의해 부상시키고, 스텝 S92에서 모터를 구동한다. 스텝 S93에서 회전수와 가속시간의 관계로부터 이상을 판별하고, 이상상태일 때에는 스텝 S95에서 모터를 정지시킨다. 다음에, 스텝 S96에서 스테이터를 가열 제어하고, 스테이터 온도가 소정온도에 도달하였으면, 염화 알루미늄이 승화하고 있으므로 스텝 S92에서 모터를 기동한다. 스텝 S93에서 회전수와 가속시간과의 관계로부터 이상을 다시 판별하고, 정상이면 스텝 S94에서 스테이터의 가열을 정지한다. 이 운전방법에 의해서도 제 6 실시예와 같은 효과가 얻어진다.

[제 8 실시예]

본 발명에 관계되는 터보 진공펌프의 제 8 실시예의 운전방법의 플로우챠트를 도 27에 나타낸다. 터보 진공펌프의 베어링실에 퍼지가스 공급구를 설치하고, 터보 진공펌프에 퍼지가스 공급구로부터 퍼지가스를 공급하여, 베어링이나 모터 등의 전장품(電裝品)을 열로부터 보호하도록 한 것이다.

스텝 S91에서 퍼지가스 공급구로부터 퍼지가스를 베어링실에 공급하고, 스텝 S92에서 로우터를 정지시키고 스텝 S93에서 모터를 기동한다. 스텝 S94에서 모터 전류치의 이상을 판정하고, 이상이면 스텝 S95에서 모터를 정지한다. 그 후, 스텝 S97에서 퍼지가스압을 높이고, 스텝 S98에서 스테이터를 가열 제어하고 스텝 S99에서 퍼지가스압을 원래대로 되돌린다. 다시 스텝 S93에서 모터를 기동하는 동시에, 스텝 S94에서 이상을 판별하고, 모터 전류치가 소정치 이하이면 스텝 S95에서 가열을 정지한다.

본 실시예에서도 로우터와 스테이터 사이에 부착 퇴적한 반응생성물을 승화시켜 펌프로의 고착을 방지할 수 있고, 펌프의 재기동이 가능해진다. 또한, 스테이터의 가열시에 베어링실로부터 퍼지가스를 공급하고 있으므로, 베어링이나 모터 등의 전장품을 열로부터 보호할 수 있어 부품의 신뢰성이 손상되지 않는다. 또, 스테이터를 불필요하게 가열하지 않으므로 에너지가 절약된다. 본 실시예에 있어서는, 전류치를 사용하여 펌프의 이상 운전을 판정하였으나 회전수와 가속시간을 사용하여 판정하여도 된다.

이상의 어느 하나의 실시예에 있어서도, 축과 베어링 등의 클리어런스는 이하와 같이 하여 결정한다. 즉, 터보 진공펌프의 원심 압축펌프단의 클리어런스는, 도 3에 나타내는 바와 같이 원심 임펠러(51)의 블레이드(50)와 스테이터(54)사이 및 임펠러(51)와 스테이터(54)의 임펠러(53)사이에서 드러스트 방향으로 약 0,2 내지 0.5mm이다. 래디얼 방향 클리어런스는, 드러스트 방향 클리어런스에 비하여 충분히 넓게 설정한다. 원주류 압축 펌프단(60A)의 클리어런스로서는, 도 6에 나타내는 바와 같이 블레이드(60)의 이면과 스테이터(63)와의 사이의 클리어런스와, 블레이드(60)를 에워싸는 간막이부(65)의 사이의 클리어런스가 있다. 이들은 모두 약 0.2 내지 0.5mm이다.

또, 터치 다운 베어링의 클리어런스를, 진공펌프 운전중에 자기 베어링이 로우터를 지지할 수 없게 된 경우에도 펌프부의 임펠러와 스테이터가 접촉하지 않도록 펌프부 클리어런스보다 작게 설정한다. 즉, 운전중의 로우터와 터치 다운 베어링과의 사이의 클리어런스는, 로우터 중심과 회전 중심이 일치한 경우에 편측 간극으로 0.15mm이다. 또, 터치 다운 베어링은 터보 진공펌프를 반송할 때에도 로우터를 지지하고, 로우터와 스테이터 사이에서 접촉이 일어나지 않도록 설정한다.

그런데, 상술한 터보 진공 펌프를 Al의 드라이 에칭 장치에 사용하면, 펌프부의 클리어런스가 작아 임펠러와 스테이터 사이에 반응생성물의 염화 알루미늄이 부착 퇴적하여 펌프가 재기동하지 않는 일이 있다. 이 경우, 도 28에 나타내는 타이밍챠트를 따라 자기 베어링을 제어하면 퇴적한 반응생성물이 서서히 제거되어, 진공펌프의 재기동이 가능해진다. 이 과정을 도 10 및 도 28 내지 도 31을 사용하여 상술한다.

자기 베어링을 제어하기 전의 로우터의 위치는, 도 29에 나타내는 바와 같이 회전중심과 로우터 중심이 일치하고 있지 않다. 이 로우터의 변위방향을 x2로 한다. 도 28에서, 시간 t1일 때에 모든 자기 베어링을 제어하여, 로우터를 부상시킨다(도 10의 S1 참조). 다음에 도 10의 S2에 있어서, 모터를 기동한다. 그러나, 반응생성물에 의해 로우터는 회전 불가능하고, 모터의 전류치가 소정치, 예를들어 모터 정격전류의 150%를 초과하면 S4에서 모터가 정지한다.

그래서, 시간 t2일 때에 x2방향의 흡인력을 약하게 하고 로우터를 x1방향으로 이동시킨다. 또한 이 경우, x2방향의 흡인력이 더욱 강해지도록 자기 베어링을 제어하여도 좋다. 이 때, 도 30에 나타내는 바와 같이 로우터의 중심을 회전중심을 넘어 터치 다운 베어링과 로우터의 클리어런스가 대략 0으로 되는 위치까지 이동시킨다. 도 28에서는 로우터중심과 회전중심이 일치하는 경우에 로우터의 이동량을 0으로 하고, 이 0위치에서 x1 방향으로 이동한 경우를 ＋로, 0위치에서 x2방향으로 이동한 경우를 －로 나타낸다. 터치 다운 베어링의 클리어런스는 로우터중심과 회전중심이 일치한 경우로, 편측 간극이 0.15mm이기 때문에 로우터의 이동량은 x1방향으로 0.15mm, x2방향으로 0.15mm이고 최대 0.3mm이다.

시간 t3에서 x1방향의 흡인력을 약하게 하고, x2방향의 흡인력을 강하게 하여 로우터를 x2방향으로 이동시킨다. 이 때, 도 31에 나타내는 바와 같이 로우터 중심이 회전 중심을 넘어 터치 다운 베어링과 로우터와의 클리어런스가 대략 0으로 될 때 까지 로우터를 이동시킨다. 로우터의 이동량은 ＋c에서 －c까지 2c로 된다.

다음에 시간 t4에서는 로우터를 x1방향으로 이동시키기 위해, x2방향의 흡인력을 약하게 하고 x1의 흡인력을 강하게 한다. 또한, 시간 t5에서 x2방향으로 이동시키기 위하여, x1방향의 흡인력을 약하게 하고 x2방향의 흡인력을 강하게 한다. 시간 t6에서는 x1방향의 흡인력을 강하게 하고, 로우터를 회전중심에 위치하도록 자기베어링을 제어한다. 이와 같이, 도 28에서는 로우터를 x1방향으로 두 번 이동시키고 있다. 이 이동조작을 2 내지 5회 행하면, 퇴적된 반응생성물이 충분히 제거되고, 터보 진공펌프의 기동이 가능해진다. 그래서, 시간 t7에서 모터를 기동하고, 로우터 회전수를 상승시킨다. 시간 t8에서 로우터가 정격 회전수에 도달하여 소기의 펌프 성능이 얻어진다.

상기에 있어서는, 로우터를 x방향으로 평행 이동시키는 경우에 대하여 설명하였으나, 필요에 따라 y방향으로 이동시켜도 좋다. 또, x방향과 y방향으로 번갈아 이동시켜도 좋다. 또한, 도 12 내지 도 15에 나타낸 바와 같이 로우터를 이동시켜도 좋다. 이들은 상기 순서와 같은 수순을 사용함으로써 달성할 수 있다. 그리고, 터보 진공펌프의 기동시에 로우터를 이동시키고 있으므로, 전회의 사용후에 반응생성물이 부착 퇴적하여도 로우터의 록킹을 해제하여 펌프를 재기동시킬 수 있다.

이상 서술한 바와 같이, 본 발명의 각 실시예 모두 대기압으로부터 배기가능한 터보 진공펌프에 있어서, 펌프정지중에 반응생성물이 부착하여도 완전히 세정하여 메인테넌스 프리한 자기 베어링을 사용하여 펌프를 재기동할 수 있고, 신뢰성이 높은 터보 진공펌프가 얻어진다.

본 발명에 의하면, 펌프 정지중의 반응생성물의 부착 퇴적에 의한 로우터록이 생겨도, 펌프의 재기동을 가능하게 하고 완전하게 세정하여 메인테넌스 프리인 자기 베어링의 이점을 살릴 수 있다.

Claims

흡기구와 배기구를 가지는 하우징과, 이 하우징내에 지지된 스테이터와, 상기 하우징에 부착된 자기 베어링과, 이 자기 베어링에 의해 회전이 자유롭게 지지된 회전축과, 이 회전축을 구동하는 구동수단과, 상기 자기 베어링을 제어하는 제어수단을 구비하고, 상기 흡입구에서 흡입된 기체를 압축하여 상기 배기구에서 대기분위기로 배기하는 터보 진공펌프에 있어서, 상기 회전축의 회전속도를 검출하는 제 1 검출수단과, 상기 구동수단의 전류와 전력중 적어도 어느 한쪽을 검출하는 제 2 검출수단을 구비하여, 상기 제 1 검출수단이 회전축의 정지를 검출했을 때에 상기 제 2 검출수단의 검출치가 소정치를 초과하였으면, 상기 회전축을 소정량 만큼 변위시키는 지령을 상기 자기 베어링에 부여하는 지령수단을 상기 제어수단에 설치한 것을 특징으로 하는 터보 진공펌프.
흡기구와 배기구를 가지는 하우징과, 이 하우징내에 지지된 스테이터와, 상기 하우징에 부착된 자기 베어링과, 이 자기 베어링에 의해 회전이 자유롭게 지지된 회전축과, 이 회전축을 구동하는 구동수단과, 상기 자기베어링을 제어하는 제어수단을 구비하고, 상기 흡기구에서 흡입된 기체를 압축하여 상기 배기구에서 대기분위기로 배기하는 터보 진공펌프에 있어서, 상기 회전축의 회전속도를 검출하는 제 1 검출수단과, 이 회전축의 가속시간을 검출하는 제 2 검출수단과, 이 제 1 검출수단 및 제 2 검출수단의 검출치에 의거하여 상기 자기 베어링의 제어수단과 상기 구동수단의 기동정지를 제어하는 콘트롤러를 설치한 것을 특징으로 하는 터보 진공펌프.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 회전축의 흡기구측으로부터 순서대로 원심 압축 펌프 임펠러와 복수단의 원주류 임펠러를 설치하고, 상기 스테이터는 상기 원주류 임펠러와 함께 복수단의 원주류 압축펌프단을 형성하는 것임을 특징으로 하는 터보 진공펌프.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 회전축의 흡기구측으로부터 순서대로 나사 홈 임펠러와 복수단의 원주류 임펠러를 설치하고, 상기 스테이터는 상기 나사홈 임펠러 및 원주류 임펠러와 함께 나사홈 압축펌프단 및 복수단의 원주류 압축펌프단을 형성하는 것임을 특징으로 하는 터보 진공펌프.
회전이 자유롭게 자기 베어링에 의해 지지된 회전축을 구비하고, 대기압 분위기로 배기하는 터보 진공펌프의 운전방법에 있어서, 터보 진공펌프를 회전기동하기 전에 상기 회전축을 자기 베어링에 의해 소정회수 만큼 변위시키고, 그 후에 정상운전으로 이행하는 것을 특징으로 하는 터보 진공펌프의 운전방법.
회전이 자유롭게 자기 베어링에 의해 지지된 회전축을 구비하고, 대기압 분위기로 배기하는 터보 진공펌프의 운전방법에 있어서, 터보 진공펌프를 회전 기동했을 때의 모터 전류치와 소비전력 중 적어도 어느 한쪽이 소정치 이상이면 회전을 정지시키고, 그 후에 상기 회전축을 자기베어링에 의해 소정회수 만큼 변위시키는 것을 특징으로 하는 터보 진공펌프의 운전방법.
회전이 자유롭게 자기 베어링에 의해 지지된 회전축을 구비하고, 대기압 분위기로 배기하는 터보 진공펌프의 운전방법에 있어서, 터보 진공펌프를 회전 기동했을 때의 상기 회전축의 회전수의 상승속도가 소정치 이하이면 회전을 정지시키고, 그 후에 상기 회전축을 자기 베어링에 의해 소정회수 만큼 변위시키는 것을 특징으로 하는 터보 진공펌프의 운전방법.
제 5항 내지 제 7항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 회전축을 변위시킨 후 상기 자기 베어링을 지지하는 베어링실에 형성된 퍼지가스 공급구멍으로부터 퍼지가스를 흘리는 것을 특징으로 하는 터보 진공펌프의 운전방법.
제 5항 내지 제 7항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 회전축을 상기 자기 베어링 근방에 배설된 터치다운 베어링에 접촉하지 않는 범위에서 변위시키는 것을 특징으로 하는 터보 진공펌프의 운전방법.
제 5항 내지 제 7항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 회전축의 변위동작은, 회전축 중심에 대하여 대략 평행한 이동인 것을 특징으로 하는 터보 진공펌프의 운전방법.
제 5항 내지 제 7항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 회전축의 변위동작은, 회전축을 따른 왕복 이동인 것을 특징으로 하는 터보 진공펌프의 운전방법.
제 5항 내지 제 7항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 회전축의 변위동작은, 회전축의 축방향 중심을 중심으로 하는 원뿔 형상의 운동인 것을 특징으로 하는 터보 진공펌프의 운전방법.
제 5항 내지 제 7항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 회전축의 변위동작은, 한쪽의 축단부 근방을 중심으로 하는 원뿔 형상의 운동인 것을 특징으로 하는 터보 진공펌프의 운전방법.
제 5항 내지 제 7항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 회전축의 이동은 미소각도 만큼 정역회전시키는 것임을 특징으로 하는 터보 진공펌프의 운전방법.
제 5항 내지 제 7항 중의 어느 한항에 있어서, 상기 회전축의 이동을 소정회수 실시하여도, 상기 회전축이 소정의 가속속도 이하일 때에 경보를 발하도록 한 것을 특징으로 하는 터보 진공펌프의 운전방법.
제 15항에 있어서, 상기 경보는, 음 또는 램프를 점등하는 것을 특징으로 하는 터보 진공펌프의 운전방법.
제 5항 내지 제 7항 중의 어느 한 항에 있어서, 터보 진공펌프의 기동전에 가열제어수단이 스테이터를 100℃ 이상 180℃ 이하로 가열하는 것을 특징으로 하는 터보 진공펌프의 운전방법.
제 5항 내지 제 7항 중의 어느 한 항에 있어서, 터보 진공펌프의 회전정지후에, 가열제어수단이 스테이터를 100℃ 이상 180℃ 이하로 가열하는 것을 특징으로 하는 터보 진공펌프의 운전방법.
흡기구와 배기구를 가지는 하우징과, 이 하우징내에 지지된 스테이터와, 상기 하우징에 부착된 자기 베어링과, 이 자기 베어링에 의해 회전이 자유롭게 지지된 회전축과, 이 회전축을 구동하는 구동수단과, 상기 자기 베어링을 제어하는 제어수단을 구비하고, 상기 흡기구에서 흡입된 기체를 압축하여 상기 배기구에서 대기분위기로 배기하는 터보 진공펌프에 있어서, 상기 회전축에 흡기구측으로부터 순서대로 원심 압축 펌프 임펠러와 복수단의 원주류 임펠러를 설치하고, 상기 스테이터는 상기 원주류 임펠러와 함께 복수단의 원주류 압축 펌프단을 형성하는 것이며, 상기 회전축의 회전속도를 검출하는 제 1 검출수단과, 상기 회전축의 이상을 검출하는 제 2 검출수단과 상기 스테이터를 가열하는 가열수단과 상기 제 1 검출수단 및 상기 제 2 검출수단의 검출치에 의거하여, 상기 회전축을 소정량 만큼 변위시키는 제 1콘트롤러와, 상기 스테이터를 가열수단에 의해 100℃ 이상 180℃ 이하로 가열하는 제 2 콘트롤러를 설치한 것을 특징으로 하는 터보 진공펌프.