WO2011021428A1 - 真空ポンプ - Google Patents

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WO2011021428A1
WO2011021428A1 PCT/JP2010/060041 JP2010060041W WO2011021428A1 WO 2011021428 A1 WO2011021428 A1 WO 2011021428A1 JP 2010060041 W JP2010060041 W JP 2010060041W WO 2011021428 A1 WO2011021428 A1 WO 2011021428A1
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WO
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temperature
command
control
signal
temperature sensor
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PCT/JP2010/060041
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English (en)
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透 三輪田
慶一 石井
勝秀 町田
好伸 大立
靖 前島
勉 高阿田
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Edwards Japan Ltd
Original Assignee
Edwards Japan Ltd
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Priority to US13/381,254 priority patent/US10001126B2/en
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Priority to EP10809774.2A priority patent/EP2469096B1/en
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D19/00—Axial-flow pumps
    • F04D19/02—Multi-stage pumps
    • F04D19/04—Multi-stage pumps specially adapted to the production of a high vacuum, e.g. molecular pumps
    • F04D19/042—Turbomolecular vacuum pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D27/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
    • F04D27/001—Testing thereof; Determination or simulation of flow characteristics; Stall or surge detection, e.g. condition monitoring
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/58—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer
    • F04D29/582—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/584—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer specially adapted for elastic fluid pumps cooling or heating the machine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2270/00—Control
    • F05D2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
    • F05D2270/303—Temperature

Definitions

  • the present invention relates to a vacuum pump equipped with a heating device or a cooling device, and more particularly to a vacuum pump that enables temperature control using a smaller number of heating devices or cooling devices than the number of temperature sensors arranged in the pump.
  • a vacuum pump is generally used for evacuating the chamber.
  • a turbo molecular pump which is one of the vacuum pumps, is used frequently from the viewpoints of particularly low residual gas and easy maintenance.
  • the turbo molecular pump not only evacuates the chamber, but also exhausts these process gases from the chamber. Also used. A longitudinal sectional view of this turbo molecular pump is shown in FIG.
  • the turbo molecular pump 100 has an intake port 101 formed at the upper end of a cylindrical outer cylinder 127.
  • a rotating body 103 On the inner side of the outer cylinder 127, there is provided a rotating body 103 in which a plurality of rotating blades 102a, 102b, 102c,... By turbine blades for sucking and exhausting gas are formed radially and in multiple stages.
  • a rotor shaft 113 is attached to the center of the rotating body 103, and the rotor shaft 113 is levitated and supported in the air by a so-called 5-axis control magnetic bearing.
  • the upper radial electromagnet 104 In the upper radial electromagnet 104, four electromagnets are arranged in pairs in the radial coordinate axis of the rotor shaft 113 and orthogonal to each other.
  • An upper radial sensor 107 composed of four electromagnets is provided adjacent to and corresponding to the upper radial electromagnet 104.
  • the upper radial sensor 107 is configured to detect a radial displacement of the rotating body 103 and send it to a control device (not shown).
  • the excitation of the upper radial electromagnet 104 is controlled through a compensation circuit having a PID adjustment function, and the upper radial position of the rotor shaft 113 is adjusted. To do.
  • the rotor shaft 113 is formed of a high permeability material (such as iron) and is attracted by the magnetic force of the upper radial electromagnet 104. Such adjustment is performed independently in the X-axis direction and the Y-axis direction.
  • the lower radial electromagnet 105 and the lower radial sensor 108 are arranged in the same manner as the upper radial electromagnet 104 and the upper radial sensor 107, and the lower radial position of the rotor shaft 113 is set to the upper radial position. It is adjusted in the same way.
  • axial electromagnets 106A and 106B are arranged with a disk-shaped metal disk 111 provided at the lower part of the rotor shaft 113 sandwiched up and down.
  • the metal disk 111 is made of a high permeability material such as iron.
  • An axial sensor 109 is provided to detect the axial displacement of the rotor shaft 113, and the axial displacement signal is sent to the control device.
  • the excitation of the axial electromagnets 106A and 106B is controlled via a compensation circuit having a PID adjustment function of the control device based on the axial displacement signal.
  • the axial electromagnet 106A and the axial electromagnet 106B move the metal disk 111 upward and downward by magnetic force.
  • control device appropriately adjusts the magnetic force exerted on the metal disk 111 by the axial electromagnets 106A and 106B, causes the rotor shaft 113 to magnetically float in the axial direction, and holds the space in a non-contact manner. Yes.
  • the motor 121 includes a plurality of magnetic poles arranged circumferentially so as to surround the rotor shaft 113. Each magnetic pole is controlled by a control device so as to rotationally drive the rotor shaft 113 via an electromagnetic force acting between the rotor shaft 113 and the magnetic pole.
  • phase sensor (not shown) is attached in the vicinity of the lower radial direction sensor 108 to detect the phase of rotation of the rotor shaft 113.
  • a plurality of stationary blades 123a, 123b, 123c,... are arranged with a small gap from the rotor blades 102a, 102b, 102c,.
  • the rotor blades 102a, 102b, 102c,... are each inclined at a predetermined angle from a plane perpendicular to the axis of the rotor shaft 113 in order to transfer exhaust gas molecules downward by collision.
  • the fixed blades 123 are also formed to be inclined at a predetermined angle from a plane perpendicular to the axis of the rotor shaft 113, and are arranged alternately with the stages of the rotary blades 102 toward the inside of the outer cylinder 127. ing. And one end of the fixed wing
  • the fixed blade spacer 125 is a ring-shaped member, and is made of, for example, a metal such as aluminum, iron, stainless steel, copper, or an alloy containing these metals as a component.
  • the outer cylinder 127 is fixed to the outer periphery of the fixed blade spacer 125 with a slight gap.
  • a base portion 129 is disposed at the bottom of the outer cylinder 127, and a threaded spacer 131 is disposed between the lower portion of the fixed blade spacer 125 and the base portion 129.
  • An exhaust port 133 is formed below the threaded spacer 131 in the base portion 129 and communicates with the outside.
  • the threaded spacer 131 is a cylindrical member made of metal such as aluminum, copper, stainless steel, iron, or an alloy containing these metals as a component, and a plurality of spiral thread grooves 131a are formed on the inner peripheral surface thereof. It is marked.
  • the direction of the spiral of the thread groove 131 a is a direction in which molecules of the exhaust gas move toward the exhaust port 133 when the molecules of the exhaust gas move in the rotation direction of the rotating body 103.
  • a rotating blade 102d is suspended from the lowermost part of the rotating body 103 following the rotating blades 102a, 102b, 102c.
  • the outer peripheral surface of the rotary blade 102d is cylindrical and projects toward the inner peripheral surface of the threaded spacer 131, and is close to the inner peripheral surface of the threaded spacer 131 with a predetermined gap. Yes.
  • the base portion 129 is a disk-like member that constitutes the base portion of the turbo molecular pump 100, and is generally made of a metal such as iron, aluminum, or stainless steel.
  • the base part 129 physically holds the turbo molecular pump 100 and also has a function of a heat conduction path, a metal having rigidity such as iron, aluminum and copper and high thermal conductivity is used. Is desirable.
  • Exhaust gas sucked from the intake port 101 passes between the rotary blade 102 and the fixed blade 123 and is transferred to the base portion 129. At this time, the temperature of the rotor blades 102 rises due to frictional heat generated when the exhaust gas contacts or collides with the rotor blades 102, conduction or radiation of heat generated by the motor 121, etc. It is transmitted to the fixed wing 123 side by conduction with gas molecules of the exhaust gas.
  • the fixed blade spacers 125 are joined to each other at the outer peripheral portion, and heat received by the fixed blade 123 from the rotor blade 102, frictional heat generated when exhaust gas contacts or collides with the fixed blade 123, and the like are used for the outer cylinder 127 and the screw. This is transmitted to the attached spacer 131.
  • the exhaust gas transferred to the threaded spacer 131 is sent to the exhaust port 133 while being guided by the screw groove 131a.
  • the threaded spacer 131 is disposed on the outer periphery of the rotor blade 102d, and the thread groove 131a is formed on the inner peripheral surface of the threaded spacer 131.
  • a thread groove may be formed on the outer peripheral surface of the rotary blade 102d, and a spacer having a cylindrical inner peripheral surface may be disposed around the screw groove.
  • the gas sucked from the intake port 101 enters the electrical component side including the motor 121, the lower radial electromagnet 105, the lower radial sensor 108, the upper radial electromagnet 104, the upper radial sensor 107, and the like.
  • the electrical component is covered with a stator column 122, and the interior of the electrical component is maintained at a predetermined pressure with a purge gas.
  • a pipe (not shown) is provided in the base portion 129, and a purge gas is introduced through this pipe.
  • the introduced purge gas is sent to the exhaust port 133 through the clearance between the protective bearing 120 and the rotor shaft 113, between the rotor and the stator of the motor 121, and between the stator column 122 and the rotating body 103.
  • the turbo molecular pump 100 requires control based on individual parameters (for example, specification of the model and various characteristics corresponding to the model) that are individually adjusted.
  • the turbo molecular pump 100 includes an electronic circuit unit 141 in the main body.
  • the electronic circuit unit 141 includes a semiconductor memory such as an EEP-ROM, an electronic component such as a semiconductor element for accessing the semiconductor memory, a substrate 143 for mounting the electronic component.
  • the electronic circuit part 141 is accommodated near the center of the base part 129 constituting the lower part of the turbo molecular pump 100 and is closed by an airtight bottom cover 145.
  • the process gas may be introduced into the chamber at a high temperature in order to increase the reactivity.
  • These process gases become solid when cooled and reach a certain temperature, and products may be deposited in the exhaust system.
  • this type of process gas becomes a solid at a low temperature in the turbo molecular pump 100 and adheres to and accumulates in the turbo molecular pump 100.
  • the product described above was in a state where it was easily solidified and adhered in a portion having a low temperature near the exhaust port, particularly in the vicinity of the rotary blade 102d and the threaded spacer 131.
  • a heater 147 or an annular water-cooled tube 149 is wound around the outer periphery of the base portion 129 and the temperature sensor 151 (for example, a thermistor) is embedded in the base portion 129, for example. Based on this signal, the heating of the heater 147 and the cooling by the water cooling pipe 149 (hereinafter referred to as TMS; TMS; Temperature Management System) are performed so as to keep the temperature of the base portion 129 at a constant high temperature (set temperature). .
  • the electronic circuit portion 141 exceeds the limit temperature when the ambient temperature changes to a high temperature due to fluctuations in the exhaust load, etc. There is a risk of being destroyed.
  • the semiconductor memory is broken, and maintenance information data such as control parameters, pump activation time, and error history stored in the memory are erased.
  • a pump ID (identification information) is written in the semiconductor memory, and when the power is turned on, matching is performed with the control device, and operation is performed based on the result. For this reason, when the data such as the pump ID disappears, the turbo molecular pump 100 cannot be restarted.
  • the motor 121 may increase the current flowing in the electromagnet winding constituting the magnetic poles and exceed the allowable temperature depending on the fluctuation of the exhaust load. At this time, the electromagnet winding is disconnected and the motor is stopped.
  • the molding material of the electromagnetic winding melts, the holding power of this molding material is reduced. As a result, the arrangement position of the electromagnet is shifted, and the rotational driving force of the motor is reduced or the rotation of the motor is stopped.
  • Patent Document 1 As a control method of this TMS, a control method as disclosed in Patent Document 1 has been disclosed. That is, the control means of this Patent Document 1 presets a set lower limit temperature and a set upper limit temperature as temperature thresholds, and operates the heater only when the temperature in the pump body is lower than the set lower limit temperature. By setting the cooling means to the operating state only when the temperature is higher than the set upper limit temperature, both the heater and the control valve are de-energized when the temperature is between the set lower limit temperature and the set upper limit temperature, and the temperature control energy loss is reduced. Is.
  • the minimum operating time of the heater and valve is set, the time from when the control means turns the heater into an operating state until the next non-operating state, and from when the control valve is opened to the next closed state
  • the chattering of the heater and the control valve is prevented by making the time longer than the set minimum operating state.
  • Patent Document 1 there is a set of a heater and a water-cooled pipe, and a control device that controls the heater and the water-cooled pipe, for one target that is a temperature control target. That is, in the system, a set of heating means, cooling means, and control device is required for the number of targets. Therefore, when a plurality of targets are set in the pump and a temperature sensor is arranged for each, a set of the same number of heating means, cooling means, and control device is required. Therefore, there is a problem that the system becomes larger and more complicated, and the capital investment cost increases.
  • the present invention has been made in view of such a conventional problem, and provides a vacuum pump capable of temperature control using a smaller number of heating devices or cooling devices than the number of temperature sensors arranged in the pump. For the purpose.
  • the present invention is a vacuum pump for exhausting a gas of a device to be exhausted, a plurality of temperature sensors arranged at different locations of the vacuum pump, and a number smaller than the number of the temperature sensors.
  • the cooling means and / or the heating means, and the temperature control means for controlling the cooling means and / or the heating means based on a plurality of temperature signals output from the plurality of temperature sensors.
  • the number of cooling means and heating means is less than the number of temperature sensors.
  • the number of control objects and the number of cooling means or heating means must always be the same.
  • a control signal is generated based on a preset rule. , Which makes it possible to bridge this difference.
  • the number of heating means or cooling means can be reduced for a plurality of targets, and the temperature control system can be reduced in size and cost. Further, even when a control command that conflicts simultaneously with the heating unit or the cooling unit is derived based on temperature information detected by a plurality of temperature sensors, useless heating energy or cooling energy is not used.
  • the temperature control means sets a temperature signal whose temperature signal value is outside a preset allowable range among the plurality of temperature signals as a temperature signal to be controlled,
  • the cooling means and / or the heating means are controlled based on a temperature signal to be controlled.
  • an allowable range of the value of the temperature signal output from the temperature sensor is set in advance, and the temperature signal value rises or falls, and the temperature signal that goes out of this allowable range
  • the cooling means or heating means as the temperature to be controlled, the temperature at multiple locations where the temperature sensors of the vacuum pump are arranged can be controlled with less cooling means or heating means than the number of temperature sensors. It becomes possible to do.
  • the temperature control means has an allowable range in which a temperature signal value is preset among the plurality of temperature signals in accordance with a priority order of the plurality of preset temperature signals.
  • a temperature signal to be the temperature signal to be controlled is selected from a plurality of temperature signals outside, and the cooling unit and / or the heating unit is controlled based on the temperature signal to be controlled.
  • the number of heating means or cooling means can be reduced, and the temperature control system can be reduced in size and cost can be obtained.
  • the temperature control means includes a plurality of control commands based on a plurality of temperature signals whose temperature signal values are outside a preset allowable range among the plurality of temperature signals. And the cooling means and / or the heating means are controlled based on the combined result of the plurality of control commands.
  • a combined result of the plurality of control commands a total value of the plurality of control commands, a multiplication value, an average value, a total value obtained by weighting each of the plurality of control commands, a multiplication value, an average value,
  • a logical sum or logical product of an on command or an off command can be used.
  • the temperature sensor is maintained in an equal relationship without being superior or inferior to the plurality of targets. Since the number of heating means or cooling means can be reduced, the temperature control system can be reduced in size and cost can be obtained.
  • the cooling means or the heating means is configured by a number smaller than the number of temperature sensors, the temperature control system can be reduced in size and cost. Further, even when a control command that conflicts simultaneously with the heating unit or the cooling unit is derived based on temperature information detected by a plurality of temperature sensors, useless heating energy or cooling energy is not used.
  • Configuration diagram of turbo molecular pump according to the first embodiment of the present invention (temperature sensor arrangement) Overall system configuration diagram Example of temperature control timing chart with prioritized temperature sensors The timing chart of the turbo-molecular pump which is 2nd Embodiment of this invention The timing chart of the turbo-molecular pump which is 3rd Embodiment of this invention Longitudinal section of turbo molecular pump
  • FIG. 1 shows a configuration diagram of a turbo molecular pump according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 shows a schematic overall system configuration diagram. 1 and 2 are similarly applied to the following embodiments.
  • the motor 121 incorporates a motor temperature sensor 153 (for example, a thermistor) that measures the temperature. Further, the internal side temperature of the base part 129 is measured by the TMS temperature sensor 151 and monitored so that the gas flow path temperature does not fall below the set temperature, while the external side temperature of the base part 129 is measured by the OP sensor 155. To be monitored. The detection signals of the motor temperature sensor 153, the TMS temperature sensor 151, and the OP sensor 155 are sent to the control device 161.
  • a motor temperature sensor 153 for example, a thermistor
  • control device 161 can send an on / off control command signal to the heater 147 or send an on / off control command signal to the electromagnetic valve 163 that controls the flow of cooling water to the water cooling pipe 149.
  • the electromagnetic valve 163 controls the flow of cooling water to the water cooling pipe 149.
  • the valve opens and cooling water flows through the water cooling pipe 149.
  • an OFF command signal is sent, the valve closes and cooling water does not flow through the water cooling pipe 149.
  • the control according to the first embodiment controls a set of heaters and electromagnetic valves in such a manner that priority is given to the temperature sensors based on such a plurality of temperature sensor output signals.
  • FIG. 3 shows an example of a temperature control timing chart in the form of prioritizing temperature sensors.
  • FIG. 3 shows the detection signal of the TMS temperature sensor 151 and the detection signal of the OP sensor 155 in the upper stage, and the lower stage in which the electromagnetic valve control command signal and the heater control command signal generated based on each detection signal are shown. It is posted.
  • Preset temperatures 201 and 211 are provided for the detection signal of the TMS temperature sensor 151 and the detection signal of the OP sensor 155, respectively.
  • the heater 147 When the internal temperature detected by the TMS temperature sensor 151 rises so that the internal temperature of the base portion 129 settles at the set temperature 201, the heater 147 is turned off and the electromagnetic valve 163 is turned on. An upper limit value 203 is provided. On the contrary, a set temperature lower limit value 205 is provided to turn on the heater 147 when the internal temperature falls.
  • a set temperature upper limit value 213 is provided to turn on the electromagnetic valve 163 when the outside temperature detected by the OP sensor 155 rises so that the outside temperature of the base portion 129 settles at the set temperature 211. Yes.
  • a set temperature lower limit value 215 is provided to turn off the electromagnetic valve 163 when the external temperature falls.
  • the control command derived based on the detection signal of the TMS temperature sensor 151 is given priority over the control command derived based on the detection signal of the OP sensor 155. It is assumed that the solenoid valve 163 is turned off based only on the OP sensor 155 side. Further, the region A between the set temperature upper limit value 203 and the set temperature lower limit value 205 and the region B between the set temperature upper limit value 213 and the set temperature lower limit value 215 are set as the allowable range of the detection signal of the temperature sensor, and the detection signal of the temperature sensor Is in this region, control instructions for the heater 147 and the electromagnetic valve 163 are not derived, and the previous instruction is continued.
  • the command of the electromagnetic valve 163 derived based on the detection signal of the OP sensor 155 is OFF, so that the control command signal of the electromagnetic valve 163 is reached until t5.
  • An off command signal is generated. From t5 to t6, the region A and the region B overlap, and the previous instruction is continued, so that the off command signal is continued as the control command signal of the electromagnetic valve 163.
  • the detection signal of the OP sensor 155 changes from falling to rising between t3 and t5, even though the heater 147 is turned off. This is because even if the heater 147 is turned off, the pump is heated to some extent due to friction between the motor and the magnetic bearing current and the rotor gas, and the solenoid valve 163 is turned off at t3, so that the pump is cooled. This is because water is not flowing.
  • the detection signal of the OP sensor 155 again exceeds the set temperature upper limit value 213, and an ON command for the electromagnetic valve 163 is derived.
  • the detection signal of the TMS temperature sensor 151 is in the region A.
  • An ON signal is generated as a control command signal.
  • the detection signal of the TMS temperature sensor 151 is less than the set temperature lower limit value 205, an ON signal of the heater 147 is generated. Thereafter, the same processing is repeated.
  • the target on which the high-priority temperature sensors are arranged is first subjected to quick on / off control to converge the temperature within the allowable range, and then the priority is given.
  • the temperature of the target where the low-order temperature sensor is arranged is converged within an allowable range.
  • the number of heaters and solenoid valves can be reduced for a plurality of targets, and the temperature control system can be reduced in size and cost.
  • the temperature control system can be reduced in size and cost.
  • wasteful heating and cooling energy is not used even if conflicting control commands are derived at the same time.
  • a pair of heaters and solenoid valves are controlled in the form of prioritizing the temperature sensors for the two temperature sensors, but the same control is possible for three or more temperature sensors. .
  • FIG. 4 shows a timing chart of the turbo molecular pump according to the second embodiment of the present invention.
  • the configuration diagram of the present embodiment is the same as FIGS.
  • FIG. 4 shows the detection signals of the motor temperature sensor 153 and the TMS temperature sensor 151 in the upper stage, and the lower stage shows the solenoid valve control command signal and the heater control command signal generated based on each detection signal. .
  • the heater control command signal is omitted because it is the same as in the first embodiment.
  • Preset temperatures 301 and 311 are provided for the detection signal of the motor temperature sensor 153 and the detection signal of the TMS temperature sensor 151, respectively.
  • a set temperature upper limit value 303 is provided to turn on the electromagnetic valve 163 when the temperature detected by the motor temperature sensor 153 rises so that the temperature of the motor 121 settles to the set temperature 301.
  • a set temperature lower limit value 305 is provided to turn off the solenoid valve 163 when the temperature falls.
  • a set temperature upper limit value 313 is provided to turn on the electromagnetic valve 163 when the temperature detected by the TMS temperature sensor 151 rises so that the internal temperature of the base portion 129 settles at the set temperature 311.
  • a set temperature lower limit value 315 is provided to turn off the solenoid valve 163 when the temperature falls.
  • the ON command is given priority. That is, for the ON command, the control signal is generated in the form of a logical sum.
  • control command for the electromagnetic valve 163 by the motor temperature sensor 153 exceeds the set temperature upper limit value 303, it is continued until it falls below the set temperature lower limit value 305, and further becomes the set temperature lower limit value 305 or less. In the case where it has stopped, it is continued until the set temperature upper limit value 303 is exceeded. This point does not apply to the control command of the solenoid valve 163 by the TMS temperature sensor 151.
  • the control command for the electromagnetic valve 163 by the TMS temperature sensor 151 is The previous command shall be continued.
  • the detection signal of the TMS temperature sensor 151 exceeds the set temperature upper limit value 313 at this time t1, and an ON command for the electromagnetic valve 163 is derived at this point, but the electromagnetic valve is the same as the detection signal of the motor temperature sensor 153.
  • An ON command signal is generated as the control signal 163. Since the ON command is prioritized when controlling the solenoid valve 163, the ON command signal of the solenoid valve 163 continues until t2 when the detection signal of the motor temperature sensor 153 falls below the set temperature lower limit value 305.
  • the detection signal side of the TMS temperature sensor 151 derives the off command for the electromagnetic valve 163, and the motor temperature sensor 153 side derives the off command for the electromagnetic valve 163.
  • the off command signal of the solenoid valve 163 is continued.
  • the TMS temperature sensor 151 side is in the region A, and the motor temperature sensor 153 side has a command to turn off the solenoid valve 163. Therefore, as a control command signal for the solenoid valve 163, an off command signal is Will continue.
  • the TMS temperature sensor 151 side exceeds the set temperature upper limit value 313, and an on command for the electromagnetic valve 163 is derived, while an off command for the electromagnetic valve 163 is derived on the motor temperature sensor 153 side. The logical sum of the two is calculated and an ON command signal for the solenoid valve 163 is generated.
  • the ON command for the electromagnetic valve 163 is derived on the motor temperature sensor 153 side, and the ON command signal for the electromagnetic valve 163 is continued because the TMS temperature sensor 151 side is in the region A.
  • the TMS temperature sensor 151 side falls below the set temperature lower limit value 315, but since the motor temperature sensor 153 side still derives the solenoid valve 163 on command, the solenoid valve 163 on command signal is continued. .
  • the same effect as that of the first embodiment can be obtained even in the control in which the on command is prioritized. That is, it is possible to achieve an effect such that the solenoid valve 163 and the heater 147 can be controlled based on a plurality of temperature sensors.
  • the ON command is generated by taking the logical sum of the ON command based on the detection signal of the motor temperature sensor 153 and the ON command based on the detection signal of the TMS temperature sensor 151.
  • an OFF command signal may be generated by taking the logical sum of the OFF command based on the detection signal of the motor temperature sensor 153 and the OFF command based on the detection signal of the TMS temperature sensor 151.
  • FIG. 5 shows a timing chart of the turbo molecular pump according to the third embodiment of the present invention.
  • the configuration diagram of the present embodiment is the same as FIGS.
  • FIG. 5 shows the detection signal of the motor temperature sensor 153 and the detection signal of the TMS temperature sensor 151 in the upper stage, and in the lower stage, the electromagnetic valve control command signal and the heater control command signal generated based on each detection signal. It is posted.
  • Set temperatures 301 and 321 are provided for the detection signal of the motor temperature sensor 153 and the detection signal of the TMS temperature sensor 151, respectively.
  • a set temperature upper limit value 303 is provided to turn on the electromagnetic valve 163 when the temperature detected by the motor temperature sensor 153 rises so that the temperature of the motor 121 settles to the set temperature 301.
  • a set temperature lower limit value 305 is provided to turn off the solenoid valve 163 when the temperature falls.
  • the heater 147 is turned off when the detection signal of the TMS temperature sensor 151 exceeds the set temperature 321 so that the internal temperature of the base portion 129 settles at the set temperature 321. Once the heater 147 is turned off, the heater 147 is turned off until it falls below the set temperature lower limit value 325. Thereafter, the heater 147 is turned on when the detection signal falls below the set temperature lower limit value 325. Further, control is performed to turn on the solenoid valve 163 when the set temperature upper limit value 323 is exceeded, and to turn off the solenoid valve 163 when the temperature falls below the set temperature 321. Thereafter, when the set temperature upper limit value 323 is exceeded, the solenoid valve 163 is turned on.
  • the control command signal is generated in the form of a logical sum.
  • an ON command signal for the heater 147 is generated in the form of a logical sum of ON commands derived for each of the detection signals of the plurality of temperature sensors, as with the solenoid valve 163. Also good.
  • control temperature of the electromagnetic valve 163 by the motor temperature sensor 153 exceeds the set temperature upper limit value 303, it is continued until it falls below the set temperature lower limit value 305. Further, when the control command for the electromagnetic valve 163 by the motor temperature sensor 153 becomes equal to or lower than the set temperature lower limit value 305, it is continued until the set temperature upper limit value 303 is exceeded. This point does not apply to the control command of the electromagnetic valve 163 by the TMS temperature sensor 151.
  • the detection signal of the TMS temperature sensor 151 falls below the set temperature lower limit value 325, the heater 147 on command is derived, and the heater 147 on signal is generated.
  • the solenoid valve 163 continues to generate an on signal.
  • an off command for the electromagnetic valve 163 is derived on the TMS temperature sensor 151 side.
  • an off command for the solenoid valve 163 is derived, and both the off commands are derived.
  • An off signal is generated.
  • the OFF command for the electromagnetic valve 163 is continuously determined. However, the ON command for the electromagnetic valve 163 is determined on the TMS temperature sensor 151 side. Therefore, the logical sum of both commands is taken, and the ON signal of the solenoid valve 163 is generated.
  • the detection signal on the TMS temperature sensor 151 side is lower than the set temperature 321, an off command for the electromagnetic valve 163 is derived.
  • the off command for the electromagnetic valve 163 is derived and both commands are off, the electromagnetic valve 163 is turned off. The same is repeated thereafter. As described above, the same effects as those of the second embodiment can be obtained in the third embodiment.

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Abstract

　ポンプに配置された温度センサの数よりも少ない数の加熱装置もしくは冷却装置を用いて温度制御を可能とした真空ポンプを提供する。　本ポンプ内の各ターゲットに対し温度センサはそれぞれ１個ずつ配置されている一方で、ヒータ１４７及び電磁弁１６３は一組のみ配置されている。このような複数の温度センサ出力信号に基づき一組のヒータと電磁弁とを温度センサに優先順位を付けた形で制御する。このように、温度センサに優先順位を付けたことで、まず先に優先順位の高い温度センサの配置されたターゲットに対し迅速なオンオフ制御をかけて温度を制御範囲内に収束させ、その後、優先順位の低い温度センサの配置されたターゲットに対する温度を制御範囲内に収束させる。

Description

真空ポンプ
　本発明は加熱装置もしくは冷却装置を備えた真空ポンプに係わり、特にポンプに配置された温度センサの数よりも少ない数の加熱装置もしくは冷却装置を用いて温度制御を可能とした真空ポンプに関する。
　近年のエレクトロニクスの発展に伴い、メモリや集積回路といった半導体の需要が急激に増大している。
　これらの半導体は、きわめて純度の高い半導体基板に不純物をドープして電気的性質を与えたり、エッチングにより半導体基板上に微細な回路を形成したりなどして製造される。
　そして、これらの作業は空気中の塵等による影響を避けるため高真空状態のチャンバ内で行われる必要がある。このチャンバの排気には、一般に真空ポンプが用いられているが、特に残留ガスが少なく、保守が容易等の点から真空ポンプの中の一つであるターボ分子ポンプが多用されている。
　また、半導体の製造工程では、さまざまなプロセスガスを半導体の基板に作用させる工程が数多くあり、ターボ分子ポンプはチャンバ内を真空にするのみならず、これらのプロセスガスをチャンバ内から排気するのにも使用される。このターボ分子ポンプの縦断面図を図６に示す。
　図６において、ターボ分子ポンプ１００は、円筒状の外筒１２７の上端に吸気口１０１が形成されている。外筒１２７の内方には、ガスを吸引排気するためのタービンブレードによる複数の回転翼１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・を周部に放射状かつ多段に形成した回転体１０３を備える。
　この回転体１０３の中心にはロータ軸１１３が取り付けられており、このロータ軸１１３は、例えば、いわゆる５軸制御の磁気軸受により空中に浮上支持かつ位置制御されている。
　上側径方向電磁石１０４は、４個の電磁石が、ロータ軸１１３の径方向の座標軸であって互いに直交するＸ軸とＹ軸とに対をなして配置されている。この上側径方向電磁石１０４に近接かつ対応されて４個の電磁石からなる上側径方向センサ１０７が備えられている。この上側径方向センサ１０７は回転体１０３の径方向変位を検出し、図示せぬ制御装置に送るように構成されている。
　制御装置においては、上側径方向センサ１０７が検出した変位信号に基づき、ＰＩＤ調節機能を有する補償回路を介して上側径方向電磁石１０４の励磁を制御し、ロータ軸１１３の上側の径方向位置を調整する。
　ロータ軸１１３は、高透磁率材（鉄など）などにより形成され、上側径方向電磁石１０４の磁力により吸引されるようになっている。かかる調整は、Ｘ軸方向とＹ軸方向とにそれぞれ独立して行われる。
　また、下側径方向電磁石１０５及び下側径方向センサ１０８が、上側径方向電磁石１０４及び上側径方向センサ１０７と同様に配置され、ロータ軸１１３の下側の径方向位置を上側の径方向位置と同様に調整している。
　更に、軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂが、ロータ軸１１３の下部に備えた円板状の金属ディスク１１１を上下に挟んで配置されている。金属ディスク１１１は、鉄などの高透磁率材で構成されている。ロータ軸１１３の軸方向変位を検出するために軸方向センサ１０９が備えられ、その軸方向変位信号が制御装置に送られるように構成されている。
　そして、軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂは、この軸方向変位信号に基づき制御装置のＰＩＤ調節機能を有する補償回路を介して励磁制御されるようになっている。軸方向電磁石１０６Ａと軸方向電磁石１０６Ｂは、磁力により金属ディスク１１１をそれぞれ上方と下方する。
　このように、制御装置は、この軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂが金属ディスク１１１に及ぼす磁力を適当に調節し、ロータ軸１１３を軸方向に磁気浮上させ、空間に非接触で保持するようになっている。
　モータ１２１は、ロータ軸１１３を取り囲むように周状に配置された複数の磁極を備えている。各磁極は、ロータ軸１１３との間に作用する電磁力を介してロータ軸１１３を回転駆動するように、制御装置によって制御されている。
　更に、例えば下側径方向センサ１０８近傍に、図示しない位相センサが取り付けてあり、ロータ軸１１３の回転の位相を検出するようになっている。
　回転翼１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・とわずかの空隙を隔てて複数枚の固定翼１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ・・・が配設されている。回転翼１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・は、それぞれ排気ガスの分子を衝突により下方向に移送するため、ロータ軸１１３の軸線に垂直な平面から所定の角度だけ傾斜して形成されている。
　また、固定翼１２３も、同様にロータ軸１１３の軸線に垂直な平面から所定の角度だけ傾斜して形成され、かつ外筒１２７の内方に向けて回転翼１０２の段と互い違いに配設されている。
　そして、固定翼１２３の一端は、複数の段積みされた固定翼スペーサ１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃ・・・の間に嵌挿された状態で支持されている。
　固定翼スペーサ１２５はリング状の部材であり、例えばアルミニウム、鉄、ステンレス、銅などの金属、又はこれらの金属を成分として含む合金などの金属によって構成されている。
　固定翼スペーサ１２５の外周には、わずかの空隙を隔てて外筒１２７が固定されている。外筒１２７の底部にはベース部１２９が配設され、固定翼スペーサ１２５の下部とベース部１２９の間にはネジ付きスペーサ１３１が配設されている。そして、ベース部１２９中のネジ付きスペーサ１３１の下部には排気口１３３が形成され、外部に連通されている。
　ネジ付きスペーサ１３１は、アルミニウム、銅、ステンレス、鉄、又はこれらの金属を成分とする合金などの金属によって構成された円筒状の部材であり、その内周面に螺旋状のネジ溝１３１ａが複数条刻設されている。
　ネジ溝１３１ａの螺旋の方向は、回転体１０３の回転方向に排気ガスの分子が移動したときに、この分子が排気口１３３の方へ移送される方向である。
　回転体１０３の回転翼１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・に続く最下部には回転翼１０２ｄが垂下されている。この回転翼１０２ｄの外周面は、円筒状で、かつネジ付きスペーサ１３１の内周面に向かって張り出されており、このネジ付きスペーサ１３１の内周面と所定の隙間を隔てて近接されている。
　ベース部１２９は、ターボ分子ポンプ１００の基底部を構成する円盤状の部材であり、一般には鉄、アルミニウム、ステンレスなどの金属によって構成されている。
　ベース部１２９はターボ分子ポンプ１００を物理的に保持すると共に、熱の伝導路の機能も兼ね備えているので、鉄、アルミニウムや銅などの剛性があり、熱伝導率も高い金属が使用されるのが望ましい。
　かかる構成において、回転翼１０２がモータ１２１により駆動されてロータ軸１１３と共に回転すると、回転翼１０２と固定翼１２３の作用により、吸気口１０１を通じてチャンバからの排気ガスが吸気される。
　吸気口１０１から吸気された排気ガスは、回転翼１０２と固定翼１２３の間を通り、ベース部１２９へ移送される。このとき、排気ガスが回転翼１０２に接触または衝突する際に生ずる摩擦熱や、モータ１２１で発生した熱の伝導や輻射などにより、回転翼１０２の温度は上昇するが、この熱は、輻射又は排気ガスの気体分子などによる伝導により固定翼１２３側に伝達される。
　固定翼スペーサ１２５は、外周部で互いに接合しており、固定翼１２３が回転翼１０２から受け取った熱や排気ガスが固定翼１２３に接触または衝突する際に生ずる摩擦熱などを外筒１２７やネジ付きスペーサ１３１へと伝達する。
　ネジ付きスペーサ１３１に移送されてきた排気ガスは、ネジ溝１３１ａに案内されつつ排気口１３３へと送られる。
　なお、上記では、ネジ付きスペーサ１３１は回転翼１０２ｄの外周に配設し、ネジ付きスペーサ１３１の内周面にネジ溝１３１ａが刻設されているとして説明した。しかしながら、これとは逆に回転翼１０２ｄの外周面にネジ溝が刻設され、その周囲に円筒状の内周面を有するスペーサが配置される場合もある。
　また、吸気口１０１から吸引されたガスがモータ１２１、下側径方向電磁石１０５、下側径方向センサ１０８、上側径方向電磁石１０４、上側径方向センサ１０７などで構成される電装部側に侵入することのないよう、電装部は周囲をステータコラム１２２で覆われ、この電装部内はパージガスにて所定圧に保たれている。
　このため、ベース部１２９には図示しない配管が配設され、この配管を通じてパージガスが導入される。導入されたパージガスは、保護ベアリング１２０とロータ軸１１３間、モータ１２１のロータとステータ間、ステータコラム１２２と回転体１０３間の隙間を通じて排気口１３３へ送出される。
　ここに、ターボ分子ポンプ１００は、個々に調整された固有のパラメータ（例えば、機種の特定、機種に対応する諸特性）に基づいた制御を要する。この制御パラメータや、エラー履歴等のメンテナンス情報などを格納するために、上記ターボ分子ポンプ１００は、その本体内に電子回路部１４１を備えている。電子回路部１４１は、ＥＥＰ－ＲＯＭ等の半導体メモリ及びそのアクセスのための半導体素子等の電子部品、その実装用の基板１４３等から構成される。
　この電子回路部１４１は、ターボ分子ポンプ１００の下部を構成するベース部１２９の中央付近に収容され、気密性の底蓋１４５によって閉じられている。
　ところで、プロセスガスは、反応性を高めるため高温の状態でチャンバに導入される場合がある。そして、これらのプロセスガスは、排気される際に冷却されてある温度になると固体となり排気系に生成物を析出する場合がある。
　そして、この種のプロセスガスがターボ分子ポンプ１００内で低温となって固体状となり、ターボ分子ポンプ１００内部に付着して堆積する場合がある。
　ターボ分子ポンプ１００内部にプロセスガスの析出物が堆積すると、この堆積物がポンプ流路を狭め、ターボ分子ポンプ１００の性能を低下させる原因となる。
　ここに、前述した生成物は排気口付近の温度が低い部分、特に回転翼１０２ｄ及びネジ付きスペーサ１３１付近で凝固、付着し易い状況にあった。この問題を解決するために、従来はベース部１２９等の外周にヒータ１４７や環状の水冷管１４９を巻着させ、かつ例えばベース部１２９に温度センサ１５１（例えばサーミスタ）を埋め込み、この温度センサ１５１の信号に基づきベース部１２９の温度を一定の高い温度（設定温度）に保つようにヒータ１４７の加熱や水冷管１４９による冷却の制御（以下ＴＭＳという。ＴＭＳ；Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　Ｓｙｓｔｅｍ）が行われている。
　ＴＭＳの設定温度は高い方が生成物が堆積し難いため、設定温度は可能な限り高くすることが望ましい。
　一方、このようにベース部１２９を高温にした際には、電子回路部１４１は、排気負荷の変動などにより周囲温度が高温に変化した場合等には限界温度を超え、半導体メモリによる記憶手段が破壊されるおそれがある。この際には、半導体メモリが壊れ、このメモリに記憶されていた制御パラメータや、ポンプ起動時間、エラー履歴等のメンテナンス情報データが消える。
　メンテナンス情報データが消えた場合には、保守点検の時期やターボ分子ポンプ１００の交換時期等の判断もできなくなる。従って、ターボ分子ポンプ１００の運用上に大きな支障が生ずる。
　また、半導体メモリにはポンプＩＤ（識別情報）が書き込まれており、電源投入時には制御装置とマッチングを行い、その結果に基づき運転を実施している。このため、このポンプＩＤ等のデータが消えた場合には、ターボ分子ポンプ１００の再起動ができなくなる。
　また、同様に、ベース部１２９を高温にした際には、モータ１２１が、排気負荷の変動等によっては、磁極を構成する電磁石巻線に流れる電流が増大し許容温度を超えるおそれがある。この際には、電磁石巻線が断線され、モータが停止したりする。
　更に、電磁石巻線のモールド材が溶けることで、このモールド材の保持力が低下する。その結果、電磁石の配設位置がずれ、モータの回転駆動力が低下したり又はモータの回転が停止したりする。
　そして、このＴＭＳの一制御方法として、従来特許文献１に示すような制御方法が開示されている。即ち、この特許文献１の制御手段は、温度のしきい値として設定下限温度と設定上限温度を予め設定しておき、ポンプ本体内の温度がこの設定下限温度より低いときにのみヒータを作動状態にし、設定上限温度より高いときにのみ冷却手段を作動状態にすることで、設定下限温度と設定上限温度間にあるときにヒータと制御弁の両方を非通電状態とし温度制御エネルギ損失を小さくしたものである。
　また、ヒータ及びバルブの最低稼働時間を設定し、制御手段がヒータを作動状態にしてから次に非作動状態にするまでの時間及び制御弁を開状態にしてから次の閉状態にするまでの時間が、それぞれ、設定された最低作動状態よりも長くすることでヒータ及び制御弁のチャタリングを防止したものである。
特開２００２－２５７０７９
　しかしながら、特許文献１では、温度制御すべき対象である１つのターゲットに対し、ヒータと水冷管の設備、及びこのヒータと水冷管を制御する制御装置の１セットが存在する。つまり加熱手段と冷却手段と制御装置のセットが、ターゲットの数だけ必要となるシステムである。その為、ポンプ内に複数のターゲットを設定しそれぞれに温度センサを配置した場合、同数の加熱手段と冷却手段と制御装置のセットが必要であった。従って、システムが大型化および複雑化し、設備投資費用が増大するという問題が存在した。
　また、複数のターゲットの温度制御の為に、同数の加熱手段と冷却手段が存在する場合、同時に加熱と冷却をするタイミングがあると、それぞれの加熱エネルギと冷却エネルギが打ち消しあってエネルギ損出が生じる恐れがあった。
　本発明はこのような従来の課題に鑑みてなされたもので、ポンプに配置された温度センサの数よりも少ない数の加熱装置もしくは冷却装置を用いて温度制御を可能とした真空ポンプを提供することを目的とする。
　このため本発明（請求項１）は、被排気装置のガスを排気する真空ポンプであって、該真空ポンプの異なる箇所に配置された複数の温度センサと、該温度センサの数よりも少ない数の冷却手段及び／又は加熱手段と、前記複数の温度センサが出力する複数の温度信号に基づいて前記冷却手段及び／又は前記加熱手段を制御する温度制御手段とを備えて構成した。
　冷却手段や加熱手段は温度センサの数よりも少ない数である。これまでの真空ポンプに対する制御手法では制御対象と、冷却手段もしくは加熱手段の数を常に同じにする必要があったが、本発明では、予め設定された規則の基に制御信号を生成することで、この数の相違を埋めることを可能にしたものである。
　以上により、複数のターゲットに対し、加熱手段あるいは冷却手段の数を減らせ、温度制御システムの小型化及びコスト低減が出来る。また、複数の温度センサで検出される温度情報を元に、加熱手段あるいは冷却手段に対して同時に相反する制御指令が導出された場合でも無駄な加熱エネルギあるいは冷却エネルギが使われない。
　また、本発明（請求項２）では、前記温度制御手段は、前記複数の温度信号のうち、温度信号値が予め設定された許容範囲の外にある温度信号を制御対象の温度信号とし、該制御対象の温度信号に基づいて前記冷却手段及び／又は前記加熱手段を制御することを特徴とする。
　このように、予め、各温度センサに対して、その温度センサが出力する温度信号の値の許容範囲を設定し、温度信号の値が上昇もしくは下降し、この許容範囲の外に出た温度信号を、制御対象の温度として、冷却手段又は加熱手段を制御するようにしたことで、温度センサの数より少ない冷却手段又は加熱手段で、真空ポンプの温度センサが配置された複数個所の温度を制御することが可能になる。
　更に、本発明（請求項３）では、前記温度制御手段は、予め設定された前記複数の温度信号の優先順位に従って、前記複数の温度信号のうち、温度信号値が予め設定された許容範囲の外にある複数の温度信号から、前記制御対象の温度信号とする温度信号を選択し、前記制御対象の温度信号に基づいて前記冷却手段及び／又は前記加熱手段を制御することを特徴とする。
　このように、温度センサに優先順位を付けたことで、まず先に優先順位の高い温度センサの配置されたターゲットに対し迅速な制御をかけて温度を許容範囲内に収束させ、その後、次に優先順位の高い温度センサの配置されたターゲットの温度を許容範囲内に収束させることが可能となる。
　以上により、複数のターゲットに対し、加熱手段あるいは冷却手段の数を減らせ、温度制御システムの小型化及びコスト低減が出来る等の効果を得ることができる。
　更に、本発明（請求項４）では、前記温度制御手段は、前記複数の温度信号のうち、温度信号値が予め設定された許容範囲の外にある複数の温度信号にそれぞれ基づく複数の制御指令を導出し、該複数の制御指令の合成結果に基づいて、前記冷却手段及び／又は前記加熱手段を制御することを特徴とする。
　前記複数の制御指令の合成結果としては、前記複数の制御指令の値の合計値、乗算値、平均値、前記複数の制御指令の値のそれぞれに重み付けをした合計値、乗算値、平均値、前記冷却手段及び／又は前記加熱手段をオンオフ制御する場合には、オン指令またはオフ指令の論理和、論理積などがあげられる。
　このように複数の制御指令の合成結果に基づいて、前記冷却手段及び／又は前記加熱手段を制御することにより、温度センサに優劣を付けずに対等の関係を維持しつつ、複数のターゲットに対し、加熱手段あるいは冷却手段の数を減らすことが可能となるため、温度制御システムの小型化及びコスト低減が出来る等の効果を得ることができる。
　以上説明したように本発明によれば、冷却手段あるいは加熱手段は温度センサの数よりも少ない数で構成したので、温度制御システムの小型化及びコスト低減が出来る。また、複数の温度センサで検出される温度情報を元に、加熱手段あるいは冷却手段に対して同時に相反する制御指令が導出された場合でも無駄な加熱エネルギあるいは冷却エネルギが使われない。
本発明の第１実施形態であるターボ分子ポンプの構成図（温度センサ配置） 概略全体システム構成図 温度センサに優先順位を付けた形での温度制御タイミングチャート例 本発明の第２実施形態であるターボ分子ポンプのタイミングチャート 本発明の第３実施形態であるターボ分子ポンプのタイミングチャート ターボ分子ポンプの縦断面図
　以下、本発明の第１の実施形態について説明する。図１に、本発明の第１実施形態であるターボ分子ポンプの構成図、図２に概略全体システム構成図を示す。なお、図１及び図２は以降の各実施形態についても同様に適用する。
　図１及び図２において、モータ１２１には、その温度を測定するモータ温度センサ１５３（例えばサーミスタ）が内蔵されている。また、ベース部１２９の内部側温度がＴＭＳ温度センサ１５１により測定され、ガス流路温度が設定温度以下とならないように監視される一方で、ベース部１２９の外部側温度がＯＰセンサ１５５により測定され、監視されるようになっている。そして、これらのモータ温度センサ１５３、ＴＭＳ温度センサ１５１、ＯＰセンサ１５５の検出信号は制御装置１６１に送られるようになっている。
　また、制御装置１６１からは、ヒータ１４７に対しオンオフ制御指令信号を送ったり、水冷管１４９への冷却水の流れを制御する電磁弁１６３に対しオンオフ制御指令信号を送ったりできるようになっている。電磁弁１６３にオン指令信号を送ると、弁が開いて水冷管１４９に冷却水が流れ、オフ指令信号を送ると弁が閉じて水冷管１４９に冷却水が流れないようになっている。
　次に、温度制御のタイミングチャートについて説明する。本ポンプ内の各ターゲットに対し温度センサはそれぞれ１個ずつ配置されている一方で、ヒータ１４７及び電磁弁１６３は一組のみ配置されている。本実施形態１の制御は、このような複数の温度センサ出力信号に基づき一組のヒータと電磁弁とを温度センサに優先順位を付けた形で制御するものである。
　温度センサに優先順位を付けた形での温度制御タイミングチャート例を図３に示す。図３には、ＴＭＳ温度センサ１５１の検出信号とＯＰセンサ１５５の検出信号をそれぞれ上段に、下段にはこの各検出信号を基に信号生成された電磁弁制御指令信号とヒータ制御指令信号とを掲載している。ＴＭＳ温度センサ１５１の検出信号とＯＰセンサ１５５の検出信号にはそれぞれ設定温度２０１、２１１が設けられている。
　そして、ベース部１２９の内部側温度をこの設定温度２０１に落ち着かせるようＴＭＳ温度センサ１５１で検出したこの内部側温度が上昇したときに、ヒータ１４７をオフすると共に電磁弁１６３をオンするため設定温度上限値２０３が設けられている。そして、これとは逆に内部側温度が下降したときに、ヒータ１４７をオンするため設定温度下限値２０５が設けられている。
　同様に、ベース部１２９の外部側温度を設定温度２１１に落ち着かせるようＯＰセンサ１５５で検出したこの外部側温度が上昇したときに、電磁弁１６３をオンするため設定温度上限値２１３が設けられている。そして、これとは逆に外部側温度が下降したときに、電磁弁１６３をオフするため設定温度下限値２１５が設けられている。
　ここに、ヒータ１４７と電磁弁１６３を制御するのに際し、ＴＭＳ温度センサ１５１の検出信号に基づき導出された制御指令をＯＰセンサ１５５の検出信号に基づき導出された制御指令よりも優先させる。
　なお、電磁弁１６３のオフは、ＯＰセンサ１５５側のみに基づいて制御するものとする。また、設定温度上限値２０３と設定温度下限値２０５間の領域Ａ及び設定温度上限値２１３と設定温度下限値２１５間の領域Ｂを、温度センサの検出信号の許容範囲とし、温度センサの検出信号がこの領域にあるときは、ヒータ１４７と電磁弁１６３の制御指令を導出せず、前の指示を継続するものとする。
　以下、時系列に沿って説明する。まず、時刻ｔ１においてＴＭＳ温度センサ１５１の検出信号（ベース部１２９の内部側温度）が設定温度上限値２０３を超えたことで、電磁弁１６３のオン指令、ヒータ１４７のオフ指令が導出される。また、ＯＰセンサ１５５の検出信号（ベース部１２９の外部側温度）がこのｔ１において設定温度上限値２１３を超えており、この時点で電磁弁１６３のオン指令が導出されるが、ＴＭＳ温度センサ１５１の検出信号（電磁弁１６３のオン指令）と同じなので電磁弁１６３の制御信号としてはオン指令信号、ヒータ１４７の制御信号としてはオフ指令信号が生成される。
　この状態がｔ２まで続き、ｔ２でＯＰセンサ１５５の検出信号が設定温度上限値２１３未満の領域Ｂに入るが、領域Ｂでは前の指示を継続するため、ｔ３に至るまで電磁弁１６３のオン信号、ヒータ１４７のオフ信号が継続される。
　ｔ３では、ＯＰセンサ１５５の検出信号が設定温度下限値２１５未満となるため、電磁弁１６３のオフ指令が導出されるが、温度信号の優先順位に従って、ＴＭＳ温度センサ１５１の検出信号をＯＰセンサ１５５の検出信号よりも優先させるため、ｔ４でＴＭＳ温度センサ１５１の検出信号が設定温度上限値２０３未満となるまで電磁弁１６３のオン信号、ヒータ１４７のオフ信号が継続される。
　ＴＭＳ温度センサ１５１の検出信号が領域Ａにあるときは、ＯＰセンサ１５５の検出信号に基づいて導出される電磁弁１６３の指令はオフであるため、ｔ５に至るまで電磁弁１６３の制御指令信号としてオフ指令信号が生成される。ｔ５からｔ６に至るまでは領域Ａと領域Ｂとが重なる領域であり、前の指示が継続されることから電磁弁１６３の制御指令信号としてオフ指令信号が継続される。
　なお、ｔ３からｔ５の間において、ヒータ１４７がオフしているにも関わらず、ＯＰセンサ１５５の検出信号が下降から上昇に転じている。これは、ヒータ１４７をオフしていても、モータと磁気軸受の電流やロータのガスとの摩擦などによって、ある程度ポンプが加熱され、さらにｔ３で電磁弁１６３がオフされたことによって、ポンプに冷却水が流れていないためである。
　ｔ６においてＯＰセンサ１５５の検出信号が再び設定温度上限値２１３を超え、電磁弁１６３のオン指令が導出されるが、このときＴＭＳ温度センサ１５１の検出信号は領域Ａにあるため、電磁弁１６３の制御指令信号としてオン信号が生成される。ｔ７においては、ＴＭＳ温度センサ１５１の検出信号が設定温度下限値２０５未満となるため、ヒータ１４７のオン信号が生成される。以下、同様の処理が繰り返される。
　このように、温度センサに優先順位を付けたことで、まず先に優先順位の高い温度センサの配置されたターゲットに対し迅速なオンオフ制御をかけて温度を許容範囲内に収束させ、その後、優先順位の低い温度センサの配置されたターゲットの温度を許容範囲内に収束させる。
　以上により、複数のターゲットに対し、ヒータと電磁弁の数を減らせ、温度制御システムの小型化及びコスト低減が出来る。また、複数の温度センサで検出される温度情報を元に導出される加熱手段や冷却手段の制御指令について、同時に相反する制御指令が導出された場合でも無駄な加熱エネルギや冷却エネルギが使われない。
　なお、上記では２つの温度センサについて一組のヒータと電磁弁とを温度センサに優先順位を付けた形で制御するとして説明したが、３つ以上の温度センサについても同様の制御が可能である。
　次に、本発明の第２実施形態について説明する。図４に、本発明の第２実施形態であるターボ分子ポンプのタイミングチャートを示す。なお、本実施形態の構成図は図１、図２と同一なので省略する。図４は、モータ温度センサ１５３とＴＭＳ温度センサ１５１の検出信号を上段に、下段にはこの各検出信号を基に信号生成された電磁弁制御指令信号とヒータ制御指令信号とを掲載している。但し、ヒータ制御指令信号については、実施形態１と同一なので省略している。
　モータ温度センサ１５３の検出信号とＴＭＳ温度センサ１５１の検出信号にはそれぞれ設定温度３０１、３１１が設けられている。そして、モータ１２１の温度をこの設定温度３０１に落ち着かせるようモータ温度センサ１５３で検出した温度が上昇したときに、電磁弁１６３をオンするため設定温度上限値３０３が設けられている。そして、これとは逆に温度が下降したときに、電磁弁１６３をオフするため設定温度下限値３０５が設けられている。
　同様に、ベース部１２９の内部側温度を設定温度３１１に落ち着かせるようＴＭＳ温度センサ１５１で検出した温度が上昇したときに、電磁弁１６３をオンするため設定温度上限値３１３が設けられている。そして、これとは逆に温度が下降したときに、電磁弁１６３をオフするため設定温度下限値３１５が設けられている。
　ここに、本実施形態では、ヒータ１４７と電磁弁１６３を制御するのに際し、オン指令を優先させている。即ち、オン指令については論理和を取る形で制御信号を生成するものである。
　また、モータ温度センサ１５３による電磁弁１６３の制御指令は、設定温度上限値３０３を超えてしまった場合は、設定温度下限値３０５を下回るまで継続させ、さらに、設定温度下限値３０５以下になってしまった場合は、設定温度上限値３０３を上回るまで継続させる。この点については、ＴＭＳ温度センサ１５１による電磁弁１６３の制御指令には適用しない。
　なお、実施形態１と同様に、ＴＭＳ温度センサ１５１の検出信号が、設定温度上限値３１３と設定温度下限値３１５間の領域Ａにあるときは、ＴＭＳ温度センサ１５１による電磁弁１６３の制御指令は、前の指令を継続するものとする。
　以下、時系列に沿って説明する。まず、時刻ｔ１においてモータ温度センサ１５３の検出信号が設定温度上限値３０３を超えたことで、電磁弁１６３のオン指令が導出される。そして、このオン指令は設定温度下限値３０５を下回るまで継続する。
　また、ＴＭＳ温度センサ１５１の検出信号がこのｔ１において設定温度上限値３１３を超えており、この時点で電磁弁１６３のオン指令が導出されるが、モータ温度センサ１５３の検出信号と同じなので電磁弁１６３の制御信号としてはオン指令信号が生成される。電磁弁１６３を制御するのに際し、オン指令を優先させているため、電磁弁１６３のオン指令信号はモータ温度センサ１５３の検出信号が設定温度下限値３０５を下回るｔ２まで継続する。
　その後、ｔ３に至るまでは、モータ温度センサ１５３の検出信号側では電磁弁１６３のオフ指令が導出されるが、ＴＭＳ温度センサ１５１の検出信号側が設定温度上限値３１３を超えている状況が続くため電磁弁１６３のオン指令が導出される。この場合、電磁弁１６３の制御指令信号は両指令の論理和として電磁弁１６３のオン指令信号が生成される。ｔ３以降ｔ４までは、モータ温度センサ１５３の検出信号側で電磁弁１６３のオフ指令が導出されている。一方、ＴＭＳ温度センサ１５１の検出信号側は領域Ａであるため、電磁弁１６３のオフ指令信号が生成される。
　ｔ４以降ｔ５までは、ＴＭＳ温度センサ１５１の検出信号側は、電磁弁１６３のオフ指令が導出されており、かつモータ温度センサ１５３側は電磁弁１６３のオフ指令が導出されているので、結果として電磁弁１６３のオフ指令信号が継続される。
　ｔ５以降ｔ６までは、ＴＭＳ温度センサ１５１側は領域Ａにあり、モータ温度センサ１５３側は電磁弁１６３のオフ指令が導出されているため、電磁弁１６３の制御指令信号としては、オフ指令信号が継続される。そして、ｔ６において、ＴＭＳ温度センサ１５１側は設定温度上限値３１３を超え、電磁弁１６３のオン指令が導出される一方、モータ温度センサ１５３側は電磁弁１６３のオフ指令が導出されているため、両者の論理和を取り、電磁弁１６３のオン指令信号が生成される。
　ｔ７以降ｔ８までは、モータ温度センサ１５３側は電磁弁１６３のオン指令が導出され、ＴＭＳ温度センサ１５１側は領域Ａにあるので、引き続き電磁弁１６３のオン指令信号が継続される。
　ｔ８以降においては、ＴＭＳ温度センサ１５１側は設定温度下限値３１５を下回るが、モータ温度センサ１５３側が依然電磁弁１６３のオン指令が導出されているため、電磁弁１６３のオン指令信号が継続される。以上により、オン指令を優先した制御であっても実施形態１と同様の効果を得ることができる。すなわち、複数の温度センサに基づき、電磁弁１６３およびヒータ１４７の制御が可能になるなどの効果を奏することができる。
　なお、本実施形態では、電磁弁１６３について、モータ温度センサ１５３の検出信号に基づくオン指令と、ＴＭＳ温度センサ１５１の検出信号に基づくオン指令の論理和を取ってオン指令信号を生成する場合を例にとり説明したが、ヒータ１４７ついては、モータ温度センサ１５３の検出信号に基づくオフ指令と、ＴＭＳ温度センサ１５１の検出信号に基づくオフ指令の論理和を取ってオフ指令信号を生成しても良い。
　次に、本発明の第３実施形態について説明する。図５に、本発明の第３実施形態であるターボ分子ポンプのタイミングチャートを示す。なお、本実施形態の構成図は図１、図２と同一なので省略する。図５は、モータ温度センサ１５３の検出信号とＴＭＳ温度センサ１５１の検出信号とを上段に、下段にはこの各検出信号を基に信号生成された電磁弁制御指令信号とヒータ制御指令信号とを掲載している。
　モータ温度センサ１５３の検出信号とＴＭＳ温度センサ１５１の検出信号にはそれぞれ設定温度３０１、３２１が設けられている。そして、モータ１２１の温度をこの設定温度３０１に落ち着かせるようモータ温度センサ１５３で検出した温度が上昇したときに、電磁弁１６３をオンするため設定温度上限値３０３が設けられている。そして、これとは逆に温度が下降したときに、電磁弁１６３をオフするため設定温度下限値３０５が設けられている。
　同様に、ベース部１２９の内部側温度を設定温度３２１に落ち着かせるよう、ＴＭＳ温度センサ１５１の検出信号が設定温度３２１を超えた場合にはヒータ１４７をオフさせる。そして、一旦ヒータ１４７をオフさせた場合には、設定温度下限値３２５を下回るまでこのオフを継続させる。その後、検出信号が設定温度下限値３２５を下回ったときにヒータ１４７をオンさせる。また、設定温度上限値３２３を超えたときに電磁弁１６３をオンさせ、温度が設定温度３２１を下回ったら電磁弁１６３をオフさせる制御を行う。その後、設定温度上限値３２３を超えたときに電磁弁１６３をオンさせる。
　ここに、本実施形態では、第２実施形態と同様に、電磁弁１６３を制御するのに際し、オン指令を優先させている。即ち、オン指令信号については論理和を取る形で制御指令信号を生成するものである。
　なお、異常加熱が発生しない限りにおいて、ヒータ１４７のオン指令信号を、電磁弁１６３と同様に、複数の温度センサの検出信号のそれぞれについて導出されるオン指令の論理和を取る形で生成しても良い。
　また、モータ温度センサ１５３による電磁弁１６３の制御指令は、設定温度上限値３０３を超えてしまった場合には、設定温度下限値３０５を下回るまで継続させる。さらに、モータ温度センサ１５３による電磁弁１６３の制御指令は、設定温度下限値３０５以下になってしまった場合には、設定温度上限値３０３を上回るまで継続させる。この点については、ＴＭＳ温度センサ１５１による電磁弁１６３の制御指令には適用しない。
　以下、時系列に沿って説明する。まず、時刻ｔ１においては、ＴＭＳ温度センサ１５１の検出信号が設定温度３２１を超えているのでヒータ１４７はオフしている。また、電磁弁１６３はオフしている。ｔ２において、モータ温度センサ１５３の検出信号が設定温度上限値３０３を超えたことで、電磁弁１６３のオン指令が導出される。そして、このモータ温度センサ１５３側におけるオン指令は設定温度下限値３０５を下回るまで継続する。一方、ＴＭＳ温度センサ１５１側は時刻ｔ２において電磁弁１６３のオフ指令が導出されているので、双方のオン指令の論理和を取った結果、電磁弁１６３のオン信号が生成される。
　ｔ３において、ＴＭＳ温度センサ１５１側は、設定温度上限値３２３を超えるため、電磁弁１６３のオン指令が導出されるが、モータ温度センサ１５３側も電磁弁１６３のオン指令が導出されているため、ともにオン指令が導出される結果、論理和を取って、電磁弁１６３のオン信号が生成される。
　ｔ４において、ＴＭＳ温度センサ１５１側は、設定温度３２１より下回るため、電磁弁１６３のオフ指令が導出されるが、モータ温度センサ１５３側が電磁弁１６３のオン指令が導出されているため、双方の指令の論理和を取って、オン指令が優先され、電磁弁１６３はオン信号が生成される。
　ｔ５において、ＴＭＳ温度センサ１５１の検出信号が設定温度下限値３２５より下回り、ヒータ１４７のオン指令が導出され、ヒータ１４７のオン信号が生成される。このとき、モータ温度センサ１５３側は、電磁弁１６３がオン指令のままなので、電磁弁１６３は継続してオン信号が生成される。
　ｔ６において、ＴＭＳ温度センサ１５１の検出信号は、設定温度３２１を超えるので、ヒータ１４７のオフ指令が導出され、ヒータ１４７はオフされる。モータ温度センサ１５３の検出信号は、電磁弁１６３のオン指令が継続して導出されているため、電磁弁１６３には引き続きオン信号が継続される。
　ｔ７において、ＴＭＳ温度センサ１５１側では、電磁弁１６３のオフ指令が導出されている。このとき、モータ温度センサ１５３側では、設定温度下限値３０５を下回るので電磁弁１６３のオフ指令が導出され、共にオフ指令が導出される結果、その論理和を取り制御指令信号として電磁弁１６３のオフ信号が生成される。
　ｔ８において、モータ温度センサ１５３の検出信号が、設定温度下限値３０５より下回っているため、電磁弁１６３のオフ指令が継続して判断されるが、ＴＭＳ温度センサ１５１側で電磁弁１６３のオン指令が判断されているため、双方の指令の論理和を取って、電磁弁１６３のオン信号が生成される。
　ｔ９において、ＴＭＳ温度センサ１５１側の検出信号が設定温度３２１を下回るため、電磁弁１６３のオフ指令が導出される。これに対し、モータ温度センサ１５３側は、電磁弁１６３のオフ指令が導出されており、両指令ともオフなので、電磁弁１６３はオフされる。以下同様に繰り返される。以上により、第３実施形態においても第２実施形態と同様の効果を得ることができる。
　１００　ターボ分子ポンプ
　１２１　モータ
　１２９　ベース部
　１４７　ヒータ
　１４９　水冷管
　１５１　ＴＭＳ温度センサ
　１５３　モータ温度センサ
　１５５　ＯＰセンサ
　１６１　制御装置
　１６３　電磁弁
　２０１、２１１、３０１、３１１、３２１　設定温度
　２０３、２１３、３０３、３１３、３２３　設定温度上限値
　２０５、２１５、３０５、３１５、３２５　設定温度下限値

Claims (4)

  1. 被排気装置のガスを排気する真空ポンプ（１００）であって、
    該真空ポンプ（１００）の異なる箇所に配置された複数の温度センサ（１５１、１５３、１５５）と、
    該温度センサ（１５１、１５３、１５５）の数よりも少ない数の冷却手段（１４９）及び／又は加熱手段（１４７）と、
    前記複数の温度センサが出力する複数の温度信号に基づいて前記冷却手段（１４９）及び／又は前記加熱手段（１４７）を制御する温度制御手段（１６１）とを備えたことを特徴とする真空ポンプ。
  2. 前記温度制御手段（１６１）は、
    前記複数の温度信号のうち、温度信号値が予め設定された許容範囲の外にある温度信号を制御対象の温度信号とし、該制御対象の温度信号に基づいて前記冷却手段（１４９）及び／又は前記加熱手段（１４７）を制御することを特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ。
  3. 前記温度制御手段（１６１）は、
    予め設定された前記複数の温度信号の優先順位に従って、
    前記複数の温度信号のうち、温度信号値が予め設定された許容範囲の外にある複数の温度信号から、前記制御対象の温度信号とする温度信号を選択し、前記制御対象の温度信号に基づいて前記冷却手段（１４９）及び／又は前記加熱手段（１４７）を制御することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の真空ポンプ。
  4. 前記温度制御手段（１６１）は、
    前記複数の温度信号のうち、温度信号値が予め設定された許容範囲の外にある複数の温度信号にそれぞれ基づく複数の制御指令を導出し、該複数の制御指令の合成結果に基づいて、前記冷却手段（１４９）及び／又は前記加熱手段（１４７）を制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の真空ポンプ。
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