WO2022264925A1 - 真空ポンプ - Google Patents

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WO2022264925A1
WO2022264925A1 PCT/JP2022/023382 JP2022023382W WO2022264925A1 WO 2022264925 A1 WO2022264925 A1 WO 2022264925A1 JP 2022023382 W JP2022023382 W JP 2022023382W WO 2022264925 A1 WO2022264925 A1 WO 2022264925A1
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gas flow
sensor
flow path
temperature sensor
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PCT/JP2022/023382
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祐幸 坂口
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エドワーズ株式会社
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    • F04D19/04—Multi-stage pumps specially adapted to the production of a high vacuum, e.g. molecular pumps
    • F04D19/042—Turbomolecular vacuum pumps
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    • 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 vacuum pumps.
  • vacuum pumps are provided with cooling means and heating means to suppress the temperature rise of the rotor section and adjust the temperature of the gas flow path.
  • a certain vacuum pump includes a plurality of temperature sensors, and controls at least one of cooling means and heating means based on sensor signals output from the plurality of temperature sensors (see Patent Document 1, for example).
  • a temperature sensor is installed in each of the base portion and the motor portion, and based on the sensor signal, an electromagnetic valve for cooling water is opened and the heater is turned on and off.
  • a temperature sensor is usually installed near the gas flow path whose temperature is to be controlled or near the cooling means or heating means, and the cooling means or heating means is controlled according to the sensor signal of the temperature sensor.
  • the gas flow rate in the gas flow path of the vacuum pump fluctuates depending on the processes upstream of the vacuum pump.
  • the temperature of the gas passage inside the vacuum pump decreases. Therefore, even if the gas flow rate changes, the gas flow path temperature during operation of the vacuum pump should be within the allowable range from the lower limit at which gas deposits do not occur to the upper limit for thermal expansion of the rotor. need to adjust.
  • the distance from the cooling means or heating means to the temperature sensor increases, and the gas flow rate changes.
  • the temperature measured by the temperature sensor changes, it takes time for the temperature change in the cooling means or heating means to be transmitted to the temperature sensor. Shoots and undershoots are more likely to occur. Therefore, in this case, it is difficult for the gas flow path temperature to converge to the target temperature, so that the gas flow rate that can be stably exhausted by the vacuum pump is limited in order to keep the gas flow path temperature within the allowable range.
  • the distance from the gas flow path to the temperature sensor (the distance along the heat flow path) is long, and the temperature sensor is installed at the location where the temperature sensor is installed.
  • the temperature error due to temperature control that is, the difference between the actual gas flow path temperature and the temperature measured by the temperature sensor
  • this temperature error increases as the gas flow rate increases. Therefore, in this case, since the measurement error of the gas flow channel temperature with respect to the target temperature changes according to the gas flow rate, in order to keep the gas flow channel temperature within the allowable range, the gas flow rate that can be stably exhausted by the vacuum pump is similarly restricted.
  • the characteristics of the temperature measurement system limit the gas flow rate that can be stably exhausted by the vacuum pump.
  • An object of the present invention is to obtain a vacuum pump that appropriately controls the temperature of the gas flow path and reduces the restriction on gas flow due to temperature control.
  • a vacuum pump according to the present invention is a vacuum pump that discharges gas taken in by rotation of a rotor. a first temperature sensor; a second temperature sensor arranged at a position closer to the temperature adjusting means than the gas flow path; a control device for controlling the temperature adjusting means so that the temperature approaches a predetermined gas passage target temperature.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a turbo-molecular pump as a vacuum pump according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a circuit diagram showing an amplifier circuit for controlling the excitation of the electromagnets of the turbomolecular pump shown in FIG.
  • FIG. 3 is a time chart showing control when the current command value is greater than the detected value.
  • FIG. 4 is a time chart showing control when the current command value is smaller than the detected value.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining temperature control of the vacuum pump shown in FIG.
  • FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing a turbo-molecular pump as a vacuum pump according to Embodiment 2.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a turbo-molecular pump as a vacuum pump according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a circuit diagram showing an amplifier circuit for controlling the excitation of the electromagnets of the turbomolecular pump shown in FIG.
  • FIG. 3 is
  • FIG. 1 A longitudinal sectional view of this turbo-molecular pump 100 is shown in FIG.
  • a turbo-molecular pump 100 has an intake port 101 formed at the upper end of a cylindrical outer cylinder 127 .
  • a rotating body 103 having a plurality of rotating blades 102 (102a, 102b, 102c, . is provided inside the outer cylinder 127.
  • a rotor shaft 113 is attached to the center of the rotor 103, and the rotor shaft 113 is levitated in the air and position-controlled by, for example, a 5-axis control magnetic bearing.
  • the rotor 103 is generally made of metal such as aluminum or aluminum alloy.
  • the upper radial electromagnet 104 has four electromagnets arranged in pairs on the X-axis and the Y-axis.
  • Four upper radial sensors 107 are provided adjacent to the upper radial electromagnets 104 and corresponding to the upper radial electromagnets 104, respectively.
  • the upper radial sensor 107 is, for example, an inductance sensor or an eddy current sensor having a conductive winding, and detects the position of the rotor shaft 113 based on the change in the inductance of this conductive winding, which changes according to the position of the rotor shaft 113 .
  • This upper radial sensor 107 is configured to detect the radial displacement of the rotor shaft 113 , ie the rotor 103 fixed thereto, and send it to the controller 200 .
  • a compensation circuit having a PID adjustment function generates an excitation control command signal for the upper radial electromagnet 104 based on the position signal detected by the upper radial sensor 107, as shown in FIG.
  • An amplifier circuit 150 controls the excitation of the upper radial electromagnet 104 based on the excitation control command signal, thereby adjusting the upper radial position of the rotor shaft 113 .
  • the rotor shaft 113 is made of a high magnetic permeability material (iron, stainless steel, etc.) or the like, and is attracted by the magnetic force of the upper radial electromagnet 104 . Such adjustments are made 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 so that the lower radial position of the rotor shaft 113 is set to the upper radial position. adjusted in the same way.
  • the axial electromagnets 106A and 106B are arranged so as to vertically sandwich a disk-shaped metal disk 111 provided below the rotor shaft 113 .
  • the metal disk 111 is made of a high magnetic permeability material such as iron.
  • An axial sensor 109 is provided to detect axial displacement of the rotor shaft 113 and is configured to transmit its axial position signal to the controller 200 .
  • a compensation circuit having, for example, a PID adjustment function generates an excitation control command signal for each of the axial electromagnets 106A and 106B based on the axial position signal detected by the axial sensor 109.
  • the amplifier circuit 150 controls the excitation of the axial electromagnets 106A and 106B, respectively.
  • the axial electromagnet 106B attracts the metal disk 111 downward, and the axial position of the rotor shaft 113 is adjusted.
  • control device 200 appropriately adjusts the magnetic force exerted on the metal disk 111 by the axial electromagnets 106A and 106B, magnetically levitates the rotor shaft 113 in the axial direction, and holds the rotor shaft 113 in the space without contact. ing.
  • the amplifier circuit 150 that controls the excitation of the upper radial electromagnet 104, the lower radial electromagnet 105, and the axial electromagnets 106A and 106B will be described later.
  • the motor 121 has a plurality of magnetic poles circumferentially arranged to surround the rotor shaft 113 .
  • Each magnetic pole is controlled by the control device 200 so as to rotationally drive the rotor shaft 113 via an electromagnetic force acting between the magnetic poles and the rotor shaft 113 .
  • the motor 121 incorporates a rotation speed sensor (not shown) such as a Hall element, resolver, encoder, etc., and the rotation speed of the rotor shaft 113 is detected by the detection signal of this rotation speed sensor.
  • phase sensor (not shown) is attached, for example, near the lower radial direction sensor 108 to detect the phase of rotation of the rotor shaft 113 .
  • the control device 200 detects the position of the magnetic pole using both the detection signals from the phase sensor and the rotational speed sensor.
  • a plurality of fixed wings 123 (123a, 123b, 123c%) are arranged with a slight gap from the rotary wings 102 (102a, 102b, 102c).
  • the rotor blades 102 (102a, 102b, 102c, . . . ) are inclined at a predetermined angle from a plane perpendicular to the axis of the rotor shaft 113 in order to move molecules of the exhaust gas downward by collision.
  • the fixed wings 123 (123a, 123b, 123c, . . . ) are made of metal such as aluminum, iron, stainless steel, or copper, or metal such as an alloy containing these metals as components.
  • the fixed blades 123 are also inclined at a predetermined angle from a plane perpendicular to the axis of the rotor shaft 113, and are arranged inwardly of the outer cylinder 127 in a staggered manner with the stages of the rotary blades 102. ing.
  • the outer peripheral end of the fixed wing 123 is supported by being inserted between a plurality of stacked fixed wing spacers 125 (125a, 125b, 125c, . . . ).
  • the fixed wing spacer 125 is a ring-shaped member, and is made of metal such as aluminum, iron, stainless steel, copper, or an alloy containing these metals as components.
  • An outer cylinder 127, an annular member 301, and an outer cylinder member 302 are fixed to the outer periphery of the fixed wing spacer 125 with a gap therebetween.
  • a base portion 129 is provided at the bottom of the outer cylindrical member 302 .
  • An exhaust port 133 is arranged above the base portion 129 and communicates with the outside. Exhaust gas transferred from the chamber (vacuum chamber) side into the intake port 101 is sent to the exhaust port 133 .
  • a threaded spacer 131 is provided between the lower portion of the stationary blade spacer 125 and the base portion 129 depending on the application of the turbomolecular pump 100 .
  • the threaded spacer 131 is a cylindrical member made of a metal such as aluminum, copper, stainless steel, iron, or an alloy containing these metals, and has a plurality of helical thread grooves 131a on its inner peripheral surface. It is stipulated.
  • the spiral direction of the thread groove 131 a is the direction in which the molecules of the exhaust gas move toward the exhaust port 133 when they move in the rotation direction of the rotor 103 .
  • a cylindrical portion 102d is suspended from the lowermost portion of the rotor 103 following the rotor blades 102 (102a, 102b, 102c, . . . ).
  • the outer peripheral surface of the cylindrical portion 102d is cylindrical and protrudes toward the inner peripheral surface of the threaded spacer 131, and is adjacent to the inner peripheral surface of the threaded spacer 131 with a predetermined gap therebetween.
  • the exhaust gas transferred to the screw groove 131a by the rotary blade 102 and the fixed blade 123 is sent to the base portion 129 while being guided by the screw groove 131a.
  • the base portion 129 is a disk-shaped member that constitutes the base portion of the turbomolecular pump 100, and is generally made of metal such as iron, aluminum, or stainless steel.
  • the base portion 129 physically holds the turbo-molecular pump 100 and also functions as a heat conduction path. Therefore, a metal having high rigidity and high thermal conductivity such as iron, aluminum, or copper is used. is desirable.
  • the temperature of the rotor blades 102 rises due to frictional heat generated when the exhaust gas contacts the rotor blades 102, conduction of heat generated by the motor 121, and the like. It is transmitted to the stationary blade 123 side by conduction by molecules or the like.
  • the fixed blade spacers 125 are joined to each other at their outer peripheral portions, and transmit the heat received by the fixed blades 123 from the rotary blades 102 and the frictional heat generated when the exhaust gas contacts the fixed blades 123 to the outside.
  • the threaded spacer 131 is arranged on the outer circumference of the cylindrical portion 102d of the rotating body 103, and the inner peripheral surface of the threaded spacer 131 is provided with the thread groove 131a.
  • a thread groove is formed on the outer peripheral surface of the cylindrical portion 102d, and a spacer having a cylindrical inner peripheral surface is arranged around it.
  • the gas sucked from the intake port 101 may move the upper radial electromagnet 104, the upper radial sensor 107, the motor 121, the lower radial electromagnet 105, the lower radial sensor 108, the shaft
  • the electrical section is surrounded by a stator column 122 so as not to intrude into the electrical section composed of the directional electromagnets 106A and 106B, the axial direction sensor 109, etc., and the interior of the stator column 122 is maintained at a predetermined pressure with purge gas. It may drip.
  • a pipe (not shown) is arranged in the base portion 129, and the purge gas is introduced through this pipe.
  • the introduced purge gas is delivered to the exhaust port 133 through gaps between the protective bearing 120 and the rotor shaft 113 , between the rotor and stator of the motor 121 , and between the stator column 122 and the inner cylindrical portion of the rotor blade 102 .
  • the turbo-molecular pump 100 requires model identification and control based on individually adjusted unique parameters (eg, various characteristics corresponding to the model).
  • the turbomolecular pump 100 has an electronic circuit section 141 in its body.
  • the electronic circuit section 141 includes a semiconductor memory such as an EEP-ROM, electronic components such as semiconductor elements for accessing the same, a board 143 for mounting them, and the like.
  • the electronic circuit section 141 is accommodated, for example, below a rotational speed sensor (not shown) near the center of a base section 129 that constitutes the lower portion of the turbo-molecular pump 100 and is closed by an airtight bottom cover 145 .
  • some of the process gases introduced into the chamber have the property of becoming solid when their pressure exceeds a predetermined value or their temperature falls below a predetermined value. be.
  • the pressure of the exhaust gas is lowest at the inlet 101 and highest at the outlet 133 .
  • the process gas becomes solid and turbo molecules are formed. It adheres and deposits inside the pump 100 .
  • a solid product eg, AlCl 3
  • the deposits narrow the pump flow path and cause deterioration of the performance of the turbo-molecular pump 100 .
  • the above-described product is likely to solidify and adhere to portions near the exhaust port 133 and near the threaded spacer 131 where the pressure is high.
  • a heater (not shown) or an annular water-cooling pipe 149 is wound around the outer circumference of the base portion 129 or the like, and a temperature sensor (for example, a thermistor) (not shown) is embedded in the base portion 129, for example. Based on the signal from the temperature sensor, the heating of the heater and the cooling control by the water cooling pipe 149 are controlled (hereinafter referred to as TMS: Temperature Management System) so as to keep the temperature of the base portion 129 at a constant high temperature (set temperature). It is
  • the amplifier circuit 150 that controls the excitation of the upper radial electromagnet 104, the lower radial electromagnet 105, and the axial electromagnets 106A and 106B will be described.
  • a circuit diagram of this amplifier circuit 150 is shown in FIG.
  • an electromagnet winding 151 constituting the upper radial electromagnet 104 and the like has one end connected to a positive electrode 171a of a power source 171 via a transistor 161, and the other end connected to a current detection circuit 181 and a transistor 162. is connected to the negative electrode 171b of the power source 171 via the .
  • the transistors 161 and 162 are so-called power MOSFETs and have a structure in which a diode is connected between their source and drain.
  • the transistor 161 has its diode cathode terminal 161 a connected to the positive electrode 171 a and anode terminal 161 b connected to one end of the electromagnet winding 151 .
  • the transistor 162 has a diode cathode terminal 162a connected to the current detection circuit 181 and an anode terminal 162b connected to the negative electrode 171b.
  • the diode 165 for current regeneration has a cathode terminal 165a connected to one end of the electromagnet winding 151 and an anode terminal 165b connected to the negative electrode 171b.
  • the current regeneration diode 166 has its cathode terminal 166a connected to the positive electrode 171a and its anode terminal 166b connected to the other end of the electromagnet winding 151 via the current detection circuit 181. It has become so.
  • the current detection circuit 181 is composed of, for example, a Hall sensor type current sensor or an electric resistance element.
  • the amplifier circuit 150 configured as described above corresponds to one electromagnet. Therefore, if the magnetic bearing is controlled by five axes and there are a total of ten electromagnets 104, 105, 106A, and 106B, a similar amplifier circuit 150 is configured for each of the electromagnets, and ten amplifier circuits are provided for the power source 171. 150 are connected in parallel.
  • the amplifier control circuit 191 is configured by, for example, a digital signal processor section (hereinafter referred to as a DSP section) (not shown) of the control device 200, and this amplifier control circuit 191 switches the transistors 161 and 162 on/off. It's like
  • the amplifier control circuit 191 compares the current value detected by the current detection circuit 181 (a signal reflecting this current value is called a current detection signal 191c) and a predetermined current command value. Then, based on this comparison result, the magnitude of the pulse width (pulse width times Tp1, Tp2) to be generated within the control cycle Ts, which is one cycle of PWM control, is determined. As a result, the gate drive signals 191 a and 191 b having this pulse width are output from the amplifier control circuit 191 to the gate terminals of the transistors 161 and 162 .
  • a high voltage of about 50 V is used as the power source 171 so that the current flowing through the electromagnet winding 151 can be rapidly increased (or decreased).
  • a capacitor is usually connected between the positive electrode 171a and the negative electrode 171b of the power source 171 for stabilizing the power source 171 (not shown).
  • electromagnet current iL the current flowing through the electromagnet winding 151
  • electromagnet current iL the current flowing through the electromagnet winding 151
  • flywheel current is held.
  • the hysteresis loss in the amplifier circuit 150 can be reduced, and the power consumption of the entire circuit can be suppressed.
  • high-frequency noise such as harmonics generated in the turbo-molecular pump 100 can be reduced.
  • the electromagnet current iL flowing through the electromagnet winding 151 can be detected.
  • the transistors 161 and 162 are turned off only once during the control cycle Ts (for example, 100 ⁇ s) for the time corresponding to the pulse width time Tp1. turn on both. Therefore, the electromagnet current iL during this period increases from the positive electrode 171a to the negative electrode 171b toward a current value iLmax (not shown) that can flow through the transistors 161,162.
  • both the transistors 161 and 162 are turned off only once in the control cycle Ts for the time corresponding to the pulse width time Tp2 as shown in FIG. . Therefore, the electromagnet current iL during this period decreases from the negative electrode 171b to the positive electrode 171a toward a current value iLmin (not shown) that can be regenerated via the diodes 165,166.
  • either one of the transistors 161 and 162 is turned on after the pulse width times Tp1 and Tp2 have elapsed. Therefore, the flywheel current is held in the amplifier circuit 150 during this period.
  • the main parts of the turbomolecular pump 100 are configured as described above.
  • This turbo molecular pump 100 is an example of a vacuum pump.
  • the rotary blades 102 and the rotary body 103 are the rotors of the turbomolecular pump 100
  • the fixed blades 123 and the fixed blade spacers 125 are the stator portion of the turbomolecular pump portion
  • the threaded spacers 131 are , the stator part of the screw groove pump part after the turbomolecular pump part.
  • the intake port 101, the exhaust port 133, the outer cylinder 127, the annular member 301, and the outer cylinder member 302 are casings of the turbo-molecular pump 100, and house the rotor and the plurality of stator portions.
  • the above-mentioned rotor is rotatably held in the above-mentioned casing, and the plurality of above-mentioned stator portions are arranged to face the rotor and have a gas compression function. Then, the gas taken in by the rotation of the rotor is transferred along the gas flow path and discharged from the exhaust port 133 .
  • the annular member 301 is one of the members laminated from the base portion 129 toward the intake port 101 side.
  • a stator portion formed by the stator blades 123 and the stator blade spacers 125 is in contact with the annular member 301 along the axial direction.
  • One end of the annular member 303 is in contact with the annular member 301 and the other end of the annular member 303 is in contact with the threaded spacer 131 .
  • the other end of the threaded spacer 131 is not in contact with the base portion 129 .
  • a heater 304 is provided on the annular member 132 in contact with the threaded spacer 131 forming the inner wall of the gas flow path.
  • a cooling pipe 305 is provided in an annular member 301 constituting the .
  • Embodiment 1 two temperature sensors 401 and 402 are installed on the annular member 301 corresponding to the cooling pipe 305, and one temperature sensor 501 is installed on the threaded spacer 131 corresponding to the heater 304. It is That is, a temperature sensor is provided for each of the heater 304 and the cooling pipe 305 as temperature adjusting means.
  • the temperature sensor 401 is arranged in the vicinity of the gas flow path and closer to the gas flow path than the cooling pipe 305 as the temperature adjusting means.
  • the temperature sensor 402 is arranged in the vicinity of the cooling pipe 305 as a temperature adjusting means and closer to the cooling pipe 305 than the gas flow path. Specifically, the temperature sensor 402 is arranged near the opening/closing valve (solenoid valve) of the cooling pipe 305 .
  • the control device 200 Based on the sensor signal output from the temperature sensor 401 and the sensor signal output from the temperature sensor 402, the control device 200 detects the temperature of the gas flow path (specifically, the gas flow path of the turbo-molecular pump portion).
  • the opening/closing valve (solenoid valve) of the cooling pipe 305 is controlled to turn on/off so as to approach a predetermined gas passage target temperature.
  • control device 200 controls the temperature of the gas flow path (specifically, the gas flow path of the screw groove pump portion) to approach a predetermined gas flow path target temperature.
  • the heater 304 is on/off controlled at the same time.
  • control device 200 controls the opening/closing valve (solenoid valve) of the cooling pipe 305 so that the measured temperature based on the sensor signal of the temperature sensor 402 approaches the control temperature set value, thereby reducing the temperature of the gas flow path. is brought close to a predetermined gas flow path target temperature. Then, the control device 200 changes the control method of the cooling pipe 305 based on the measured temperature at the installation position of the temperature sensor 401 based on the sensor signal of the temperature sensor 401 .
  • control device 200 specifies the measured temperature at the installation position of the temperature sensor 401 based on the sensor signal of the temperature sensor 401, and adjusts the control temperature set value based on the measured temperature. Change the control method.
  • the control temperature setting value is made smaller (than the current value), and the temperature sensor of the temperature sensor 401 If the measured temperature at the installation position of the temperature sensor 401 based on the signal drops, the control temperature setting value described above is increased (from the current value).
  • control device 200 may adjust the transfer function of the temperature control system of the cooling pipe 305 along with the control temperature setting value described above, based on the measured temperature.
  • the motor 121 When the vacuum pump is in operation, the motor 121 operates and the rotor rotates under the control of the control device 200 . As a result, the gas that has flowed in via the intake port 101 is transferred along the gas flow path between the rotor and the stator portion, and is discharged from the exhaust port 133 to the external pipe.
  • the control device 200 acquires the sensor signals of the temperature sensors 401, 402, 501 and measures the installation positions of the temperature sensors 401, 402, 501 without directly monitoring the gas flow rate. Monitor temperature. Then, the control device 200 controls the opening/closing valves (that is, the refrigerant flow rate) of the heater 304 and the cooling pipe 305 based on the measured temperature, thereby controlling the temperature of the gas flow path.
  • the opening/closing valves that is, the refrigerant flow rate
  • FIG. 5 is a diagram explaining temperature control of the vacuum pump shown in FIG. Specifically, for example, as shown in FIG. 5, when the gas load (gas flow rate) is small, the actual gas channel temperature is relatively low, and the measured temperature of the temperature sensor 401 (gas channel measured temperature ) is also relatively low.
  • the control device 200 lowers the control temperature setting value (that is, the cooling target temperature) of the cooling pipe 305 by the amount of decrease corresponding to the amount of increase in the measured temperature.
  • the temperature drop in the vicinity of the cooling pipe 305 is transmitted to the gas flow path, and the gas flow path temperature approaches the gas flow path target temperature.
  • the control device 200 increases the control temperature setting value (that is, the cooling target temperature) of the cooling pipe 305 by the amount of increase corresponding to the amount of decrease in the measured temperature.
  • the temperature rise in the vicinity of the cooling pipe 305 is transmitted to the gas flow path, and the gas flow path temperature approaches the gas flow path target temperature.
  • the gas flow path temperature can be adjusted with a small temperature error following changes in the gas load (gas flow rate).
  • the cooling pipe 305 adjusts the temperature of the gas flow path.
  • the temperature sensor 401 is arranged closer to the gas channel than the cooling pipe 305
  • the temperature sensor 402 is arranged closer to the cooling pipe 305 than the gas channel
  • the controller 200 controls the temperature sensor 401.
  • the sensor signal from the temperature sensor 402 the cooling pipe 305 (open/close valve thereof) is controlled so that the temperature of the gas flow path approaches a predetermined gas flow path target temperature.
  • the gas channel temperature is controlled appropriately while suppressing overshoot and undershoot. Restrictions on gas flow are reduced.
  • FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing a turbo-molecular pump as a vacuum pump according to Embodiment 2.
  • FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing a turbo-molecular pump as a vacuum pump according to Embodiment 2.
  • the heater 304 is installed in the threaded spacer 131, and the temperature sensors 501 and 502 are installed.
  • the temperature sensor 501 is installed at a position closer to the heater 304 than the position of the gas flow path whose temperature is to be adjusted, and the temperature sensor 502 is installed at a position closer to the gas flow path than the heater 304 .
  • the control device 200 lowers the control temperature setting value (that is, the heating target temperature) of the heater 304 by the amount of decrease corresponding to the amount of increase in the measured temperature.
  • the control device 200 increases the control temperature setting value (that is, the heating target temperature) of the heater 304 by the increase width corresponding to the decrease width of the measured temperature.
  • the gas flow path temperature can be adjusted with a small temperature error following changes in the gas load (gas flow rate).
  • Embodiment 2 Other configurations and operations of the vacuum pump according to Embodiment 2 are the same as those in Embodiment 1, so description thereof will be omitted.
  • the gas flow rate fluctuates as in the first embodiment.
  • the gas channel temperature is controlled appropriately while suppressing overshoot and undershoot, the gas channel temperature is less likely to deviate from the above-mentioned allowable range, and restrictions on the gas flow rate due to temperature control are alleviated. .
  • Embodiment 1 as in Embodiment 2, two temperature sensors 501 and 502 are provided for heater 304, and heater 304 is controlled based on sensor signals from temperature sensors 501 and 502. good too.
  • the present invention is applicable to vacuum pumps, for example.
  • thermocontrol means an example of temperature control means
  • cooling pipe an example of temperature control means
  • 501 temperature sensor an example of the first temperature sensor
  • 502 temperature sensor an example of a second temperature sensor

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Abstract

【課題】　ガス流路の温度管理を適切に行い温度管理に起因するガス流量の制限を軽減する真空ポンプを得る。 【解決手段】　冷却管３０５は、ガス流路の温度調整を行う。温度センサ４０１は、冷却管３０５よりガス流路に近い位置に配置されており、温度センサ４０２は、ガス流路より冷却管３０５に近い位置に配置されており、制御装置２００は、温度センサ４０１のセンサ信号および温度センサ４０２のセンサ信号に基づいて、ガス流路の温度が所定のガス流路目標温度に近づくように冷却管３０５（の開閉バルブ）を制御する。

Description

真空ポンプ
　本発明は、真空ポンプに関するものである。
　一般的に、真空ポンプには、ロータ部の温度上昇の抑制、ガス流路の温度調整などのために、冷却手段や加熱手段が設けられている。ある真空ポンプは、複数の温度センサを備え、複数の温度センサから出力されるセンサ信号に基づいて、冷却手段および加熱手段の少なくとも一方を制御している（例えば特許文献１参照）。この真空ポンプでは、ベース部とモータ部とにそれぞれ温度センサが設置されており、センサ信号に基づいて、冷却水の電磁弁の開およびヒータのオンオフが行われている。
国際公開第２０１１／０２１４２８号
　真空ポンプでは、通常、温度センサは、温度制御対象となるガス流路の近傍か、冷却手段または加熱手段の近傍に設置され、その温度センサのセンサ信号に従って冷却手段または加熱手段が制御される。
　一般的に、真空ポンプのガス流路内のガス流量は、真空ポンプの上流でのプロセスによって変動し、真空ポンプで排気するガス流量が増えると、真空ポンプ内のガス流路温度が上昇し、真空ポンプで排気するガス流量が減ると、真空ポンプ内のガス流路温度が下降する。そのため、ガス流量が変化しても、真空ポンプの運転中のガス流路温度を、ガス析出物が発生しない下限値から、ロータ部の熱膨張などに対する上限値までの許容範囲内となるように調整する必要がある。
　上述の温度センサが温度制御対象となるガス流路の近傍に設置された場合には、冷却手段または加熱手段から温度センサまでの距離（熱流路に沿った距離）が長くなり、ガス流量が変化して温度センサの測定温度が変化した際に行われる冷却手段または加熱手段の温度変化が温度センサに伝達されるまでに時間がかかるため、温度センサの設置場所、ひいてはガス流路の温度にオーバーシュートやアンダーシュートが発生しやすくなってしまう。したがって、この場合、ガス流路温度が目標温度に収束しにくいため、ガス流路温度を許容範囲内にするために、真空ポンプで安定的に排気できるガス流量が制限されてしまう。
　また、上述の温度センサが冷却手段または加熱手段の近傍に設置された場合には、ガス流路から温度センサまでの距離（熱流路に沿った距離）が長くなり、温度センサの設置場所におけるオーバーシュートやアンダーシュートは発生しにくいものの、温度制御による温度誤差（つまり、実際のガス流路温度と温度センサの測定温度との差分）が大きくなり、この温度誤差はガス流量が大きくなるほど大きくなる。したがって、この場合、目標温度に対するガス流路温度の測定誤差がガス流量に応じて変化してしまうため、ガス流路温度を許容範囲内にするために、真空ポンプで安定的に排気できるガス流量が同じく制限されてしまう。
　このように、温度測定系の特性によって、真空ポンプで安定的に排気できるガス流量が制限されてしまう。
　本発明は、ガス流路の温度管理を適切に行い温度管理に起因するガス流量の制限を軽減する真空ポンプを得ることを目的とする。
　本発明に係る真空ポンプは、ロータの回転により吸気したガスを排出する真空ポンプであり、ガス流路の温度調整を行う温度調整手段と、温度調整手段よりガス流路に近い位置に配置された第１温度センサと、ガス流路より温度調整手段に近い位置に配置された第２温度センサと、第１温度センサのセンサ信号および第２温度センサのセンサ信号に基づいて、ガス流路の温度が所定のガス流路目標温度に近づくように温度調整手段を制御する制御装置とを備える。
　本発明によれば、ガス流路の温度管理を適切に行い温度管理に起因するガス流量の制限を軽減する真空ポンプが得られる。
　本発明の上記又は他の目的、特徴および優位性は、添付の図面とともに以下の詳細な説明から更に明らかになる。
図１は、本発明の実施の形態１に係る真空ポンプとしてのターボ分子ポンプを示す縦断面図である。 図２は、図１に示すターボ分子ポンプの電磁石の励磁制御をするアンプ回路を示す回路図である。 図３は、電流指令値が検出値より大きい場合の制御を示すタイムチャートである。 図４は、電流指令値が検出値より小さい場合の制御を示すタイムチャートである。 図５は、図１に示す真空ポンプの温度制御について説明する図である。 図６は、実施の形態２に係る真空ポンプとしてのターボ分子ポンプを示す縦断面図である。
　以下、図に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
実施の形態１．
　このターボ分子ポンプ１００の縦断面図を図１に示す。図１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。そして、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である複数の回転翼１０２（１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・）を周部に放射状かつ多段に形成した回転体１０３が備えられている。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。回転体１０３は、一般的に、アルミニウム又はアルミニウム合金などの金属によって構成されている。
　上側径方向電磁石１０４は、４個の電磁石が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に近接して、かつ上側径方向電磁石１０４のそれぞれに対応して４個の上側径方向センサ１０７が備えられている。上側径方向センサ１０７は、例えば伝導巻線を有するインダクタンスセンサや渦電流センサなどが用いられ、ロータ軸１１３の位置に応じて変化するこの伝導巻線のインダクタンスの変化に基づいてロータ軸１１３の位置を検出する。この上側径方向センサ１０７はロータ軸１１３、すなわちそれに固定された回転体１０３の径方向変位を検出し、制御装置２００に送るように構成されている。
　この制御装置２００においては、例えばＰＩＤ調節機能を有する補償回路が、上側径方向センサ１０７によって検出された位置信号に基づいて、上側径方向電磁石１０４の励磁制御指令信号を生成し、図２に示すアンプ回路１５０（後述する）が、この励磁制御指令信号に基づいて、上側径方向電磁石１０４を励磁制御することで、ロータ軸１１３の上側の径方向位置が調整される。
　そして、このロータ軸１１３は、高透磁率材（鉄、ステンレスなど）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。
　さらに、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、その軸方向位置信号が制御装置２００に送られるように構成されている。
　そして、制御装置２００において、例えばＰＩＤ調節機能を有する補償回路が、軸方向センサ１０９によって検出された軸方向位置信号に基づいて、軸方向電磁石１０６Ａと軸方向電磁石１０６Ｂのそれぞれの励磁制御指令信号を生成し、アンプ回路１５０が、これらの励磁制御指令信号に基づいて、軸方向電磁石１０６Ａと軸方向電磁石１０６Ｂをそれぞれ励磁制御することで、軸方向電磁石１０６Ａが磁力により金属ディスク１１１を上方に吸引し、軸方向電磁石１０６Ｂが金属ディスク１１１を下方に吸引し、ロータ軸１１３の軸方向位置が調整される。
　このように、制御装置２００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。なお、これら上側径方向電磁石１０４、下側径方向電磁石１０５及び軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂを励磁制御するアンプ回路１５０については、後述する。
　一方、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２００によって制御されている。また、モータ１２１には図示しない例えばホール素子、レゾルバ、エンコーダなどの回転速度センサが組み込まれており、この回転速度センサの検出信号によりロータ軸１１３の回転速度が検出されるようになっている。
　さらに、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。制御装置２００では、この位相センサと回転速度センサの検出信号を共に用いて磁極の位置を検出するようになっている。
　回転翼１０２（１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・）とわずかの空隙を隔てて複数枚の固定翼１２３（１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ・・・）が配設されている。回転翼１０２（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。固定翼１２３（１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ・・・）は、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。
　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の外周端は、複数の段積みされた固定翼スペーサ１２５（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、空隙を隔てて外筒１２７、環状部材３０１、および外筒部材３０２が固定されている。外筒部材３０２の底部にはベース部１２９が配設されている。また、ベース部１２９の上方には排気口１３３が配置され、外部に連通されている。チャンバ（真空チャンバ）側から吸気口１０１に入って移送されてきた排気ガスは、排気口１３３へと送られる。
　さらに、ターボ分子ポンプ１００の用途によって、固定翼スペーサ１２５の下部とベース部１２９の間には、ネジ付スペーサ１３１が配設される。ネジ付スペーサ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１０２（１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・）に続く最下部には円筒部１０２ｄが垂下されている。この円筒部１０２ｄの外周面は、円筒状で、かつネジ付スペーサ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。回転翼１０２および固定翼１２３によってネジ溝１３１ａに移送されてきた排気ガスは、ネジ溝１３１ａに案内されつつベース部１２９へと送られる。
　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がロータ軸１１３と共にモータ１２１により回転駆動されると、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排気ガスが吸気される。回転翼１０２の回転速度は通常２００００ｒｐｍ～９００００ｒｐｍであり、回転翼１０２の先端での周速度は２００ｍ／ｓ～４００ｍ／ｓに達する。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に接触する際に生ずる摩擦熱や、モータ１２１で発生した熱の伝導などにより、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に接触する際に生ずる摩擦熱などを外部へと伝達する。
　なお、上記では、ネジ付スペーサ１３１は回転体１０３の円筒部１０２ｄの外周に配設し、ネジ付スペーサ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、これとは逆に円筒部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、ターボ分子ポンプ１００の用途によっては、吸気口１０１から吸引されたガスが上側径方向電磁石１０４、上側径方向センサ１０７、モータ１２１、下側径方向電磁石１０５、下側径方向センサ１０８、軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂ、軸方向センサ１０９などで構成される電装部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、このステータコラム１２２内はパージガスにて所定圧に保たれる場合もある。
　この場合には、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と回転翼１０２の内周側円筒部の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、機種の特定と、個々に調整された固有のパラメータ（例えば、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、それらの実装用の基板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の例えば中央付近の図示しない回転速度センサの下部に収容され、気密性の底蓋１４５によって閉じられている。
　ところで、半導体の製造工程では、チャンバに導入されるプロセスガスの中には、その圧力が所定値よりも高くなり、或いは、その温度が所定値よりも低くなると、固体となる性質を有するものがある。ターボ分子ポンプ１００内部では、排気ガスの圧力は、吸気口１０１で最も低く排気口１３３で最も高い。プロセスガスが吸気口１０１から排気口１３３へ移送される途中で、その圧力が所定値よりも高くなったり、その温度が所定値よりも低くなったりすると、プロセスガスは、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。
　例えば、Ａｌエッチング装置にプロセスガスとしてＳｉＣｌ４が使用された場合、低真空（７６０［ｔｏｒｒ］～１０－２［ｔｏｒｒ］）かつ、低温（約２０［℃］）のとき、固体生成物（例えばＡｌＣｌ３）が析出し、ターボ分子ポンプ１００内部に付着堆積することが蒸気圧曲線からわかる。これにより、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。そして、前述した生成物は、排気口１３３付近やネジ付スペーサ１３１付近の圧力が高い部分で凝固、付着し易い状況にあった。
　そのため、この問題を解決するために、従来はベース部１２９等の外周に図示しないヒータや環状の水冷管１４９を巻着させ、かつ例えばベース部１２９に図示しない温度センサ（例えばサーミスタ）を埋め込み、この温度センサの信号に基づいてベース部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。
　次に、このように構成されるターボ分子ポンプ１００に関して、その上側径方向電磁石１０４、下側径方向電磁石１０５及び軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂを励磁制御するアンプ回路１５０について説明する。このアンプ回路１５０の回路図を図２に示す。
　図２において、上側径方向電磁石１０４等を構成する電磁石巻線１５１は、その一端がトランジスタ１６１を介して電源１７１の正極１７１ａに接続されており、また、その他端が電流検出回路１８１及びトランジスタ１６２を介して電源１７１の負極１７１ｂに接続されている。そして、トランジスタ１６１、１６２は、いわゆるパワーＭＯＳＦＥＴとなっており、そのソース－ドレイン間にダイオードが接続された構造を有している。
　このとき、トランジスタ１６１は、そのダイオードのカソード端子１６１ａが正極１７１ａに接続されるとともに、アノード端子１６１ｂが電磁石巻線１５１の一端と接続されるようになっている。また、トランジスタ１６２は、そのダイオードのカソード端子１６２ａが電流検出回路１８１に接続されるとともに、アノード端子１６２ｂが負極１７１ｂと接続されるようになっている。
　一方、電流回生用のダイオード１６５は、そのカソード端子１６５ａが電磁石巻線１５１の一端に接続されるとともに、そのアノード端子１６５ｂが負極１７１ｂに接続されるようになっている。また、これと同様に、電流回生用のダイオード１６６は、そのカソード端子１６６ａが正極１７１ａに接続されるとともに、そのアノード端子１６６ｂが電流検出回路１８１を介して電磁石巻線１５１の他端に接続されるようになっている。そして、電流検出回路１８１は、例えばホールセンサ式電流センサや電気抵抗素子で構成されている。
　以上のように構成されるアンプ回路１５０は、一つの電磁石に対応されるものである。そのため、磁気軸受が５軸制御で、電磁石１０４、１０５、１０６Ａ、１０６Ｂが合計１０個ある場合には、電磁石のそれぞれについて同様のアンプ回路１５０が構成され、電源１７１に対して１０個のアンプ回路１５０が並列に接続されるようになっている。
　さらに、アンプ制御回路１９１は、例えば、制御装置２００の図示しないディジタル・シグナル・プロセッサ部（以下、ＤＳＰ部という）によって構成され、このアンプ制御回路１９１は、トランジスタ１６１、１６２のｏｎ／ｏｆｆを切り替えるようになっている。
　アンプ制御回路１９１は、電流検出回路１８１が検出した電流値（この電流値を反映した信号を電流検出信号１９１ｃという）と所定の電流指令値とを比較するようになっている。そして、この比較結果に基づき、ＰＷＭ制御による１周期である制御サイクルＴｓ内に発生させるパルス幅の大きさ（パルス幅時間Ｔｐ１、Ｔｐ２）を決めるようになっている。その結果、このパルス幅を有するゲート駆動信号１９１ａ、１９１ｂを、アンプ制御回路１９１からトランジスタ１６１、１６２のゲート端子に出力するようになっている。
　なお、回転体１０３の回転速度の加速運転中に共振点を通過する際や定速運転中に外乱が発生した際等に、高速かつ強い力での回転体１０３の位置制御をする必要がある。そのため、電磁石巻線１５１に流れる電流の急激な増加（あるいは減少）ができるように、電源１７１としては、例えば５０Ｖ程度の高電圧が使用されるようになっている。また、電源１７１の正極１７１ａと負極１７１ｂとの間には、電源１７１の安定化のために、通常コンデンサが接続されている（図示略）。
　かかる構成において、トランジスタ１６１、１６２の両方をｏｎにすると、電磁石巻線１５１に流れる電流（以下、電磁石電流ｉＬという）が増加し、両方をｏｆｆにすると、電磁石電流ｉＬが減少する。
　また、トランジスタ１６１、１６２の一方をｏｎにし他方をｏｆｆにすると、いわゆるフライホイール電流が保持される。そして、このようにアンプ回路１５０にフライホイール電流を流すことで、アンプ回路１５０におけるヒステリシス損を減少させ、回路全体としての消費電力を低く抑えることができる。また、このようにトランジスタ１６１、１６２を制御することにより、ターボ分子ポンプ１００に生じる高調波等の高周波ノイズを低減することができる。さらに、このフライホイール電流を電流検出回路１８１で測定することで電磁石巻線１５１を流れる電磁石電流ｉＬが検出可能となる。
　すなわち、検出した電流値が電流指令値より小さい場合には、図３に示すように制御サイクルＴｓ（例えば１００μｓ）中で１回だけ、パルス幅時間Ｔｐ１に相当する時間分だけトランジスタ１６１、１６２の両方をｏｎにする。そのため、この期間中の電磁石電流ｉＬは、正極１７１ａから負極１７１ｂへ、トランジスタ１６１、１６２を介して流し得る電流値ｉＬｍａｘ（図示せず）に向かって増加する。
　一方、検出した電流値が電流指令値より大きい場合には、図４に示すように制御サイクルＴｓ中で１回だけパルス幅時間Ｔｐ２に相当する時間分だけトランジスタ１６１、１６２の両方をｏｆｆにする。そのため、この期間中の電磁石電流ｉＬは、負極１７１ｂから正極１７１ａへ、ダイオード１６５、１６６を介して回生し得る電流値ｉＬｍｉｎ（図示せず）に向かって減少する。
　そして、いずれの場合にも、パルス幅時間Ｔｐ１、Ｔｐ２の経過後は、トランジスタ１６１、１６２のどちらか１個をｏｎにする。そのため、この期間中は、アンプ回路１５０にフライホイール電流が保持される。
　以上のようにターボ分子ポンプ１００の主要部分が構成されている。このターボ分子ポンプ１００は真空ポンプの一例である。また、図１において、回転翼１０２および回転体１０３は、当該ターボ分子ポンプ１００のロータであり、固定翼１２３および固定翼スペーサ１２５は、ターボ分子ポンプ部分のステータ部であり、ネジ付スペーサ１３１は、ターボ分子ポンプ部分の後段のネジ溝ポンプ部分のステータ部である。また、吸気口１０１、排気口１３３、外筒１２７、環状部材３０１、および外筒部材３０２は、当該ターボ分子ポンプ１００のケーシングであり、上述のロータ、および上述の複数のステータ部を収容している。つまり、上述のロータは、上述のケーシング内に回転自在に保持されており、上述の複数のステータ部は、ロータに対向して配設されており、ガス圧縮機能を有する。そして、ロータの回転により吸気したガスがガス流路に沿って移送され排気口１３３から排出される。
　さらに、環状部材３０１は、ベース部１２９から吸気口１０１側に向かって積層された部材のうちの１つである環状の部材である。固定翼１２３および固定翼スペーサ１２５によるステータ部が、軸方向に沿って、環状部材３０１に接触している。また、環状部材３０３の一端が、環状部材３０１に接触し、環状部材３０３の他端が、ネジ付スペーサ１３１に接触している。さらに、ネジ付スペーサ１３１の他端はベース部１２９に接触していない。
　そして、ガス流路の温度調整を行う温度調整手段として、ガス流路の内壁を構成するネジ付スペーサ１３１に接触している環状部材１３２にはヒータ３０４が設けられており、ガス流路の内壁を構成する環状部材３０１には冷却管３０５が設けられている。
　したがって、ヒータ３０４から環状部材１３２を介してネジ付スペーサ１３１へ熱が流入し、これにより、ネジ付スペーサ１３１の温度、つまりガス流路の温度が変化する。また、環状部材３０１から冷却管３０５へ熱が流入し、これにより、環状部材３０１の温度、つまりガス流路の温度が変化する。
　さらに、実施の形態１では、冷却管３０５に対応して２つの温度センサ４０１，４０２が環状部材３０１に設置されており、ヒータ３０４に対応して１つの温度センサ５０１がネジ付スペーサ１３１に設置されている。つまり、温度調整手段としてのヒータ３０４および冷却管３０５に対してそれぞれ温度センサが設けられている。
　温度センサ４０１は、ガス流路の近傍であって、温度調整手段としての冷却管３０５よりガス流路に近い位置に配置されている。
　温度センサ４０２は、温度調整手段としての冷却管３０５の近傍であって、ガス流路より冷却管３０５に近い位置に配置されている。具体的には、温度センサ４０２は、冷却管３０５の開閉バルブ（電磁弁）の近傍に配置されている。
　そして、制御装置２００は、温度センサ４０１から出力されるセンサ信号および温度センサ４０２から出力されるセンサ信号に基づいて、ガス流路（具体的にはターボ分子ポンプ部分のガス流路）の温度が所定のガス流路目標温度に近づくように冷却管３０５の開閉バルブ（電磁弁）をオンオフ制御する。
　また、制御装置２００は、温度センサ５０１から出力されるセンサ信号に基づいて、ガス流路（具体的にはネジ溝ポンプ部分のガス流路）の温度が所定のガス流路目標温度に近づくようにヒータ３０４をオンオフ制御する。
　具体的には、制御装置２００は、温度センサ４０２のセンサ信号に基づく測定温度が制御温度設定値に近づくように冷却管３０５の開閉バルブ（電磁弁）を制御することで、ガス流路の温度を所定のガス流路目標温度に近づける。そして、制御装置２００は、温度センサ４０１のセンサ信号に基づく温度センサ４０１の設置位置の測定温度に基づいて、冷却管３０５の制御方法を変更する。
　例えば、制御装置２００は、温度センサ４０１のセンサ信号に基づく温度センサ４０１の設置位置の測定温度を特定し、その測定温度に基づいて上述の制御温度設定値を調整することで、冷却管３０５の制御方法を変更する。
　具体的には、温度センサ４０１のセンサ信号に基づく温度センサ４０１の設置位置の測定温度が上昇した場合には、上述の制御温度設定値が（現時点の値より）小さくされ、温度センサ４０１のセンサ信号に基づく温度センサ４０１の設置位置の測定温度が下降した場合には、上述の制御温度設定値が（現時点の値より）大きくされる。
　あるいは、例えば、制御装置２００は、その測定温度に基づいて、上述の制御温度設定値とともに、冷却管３０５の温度制御系の伝達関数を調整するようにしてもよい。
　次に、実施の形態１に係る真空ポンプの動作について説明する。
　当該真空ポンプの運転時では、制御装置２００による制御に基づいてモータ１２１が動作しロータが回転する。これにより、吸気口１０１を介して流入したガスが、ロータとステータ部との間のガス流路に沿って移送され、排気口１３３から外部配管へ排出される。
　当該真空ポンプの運転時、制御装置２００は、ガス流量を直接的には監視せずに、温度センサ４０１，４０２，５０１のセンサ信号を取得して温度センサ４０１，４０２，５０１の設置位置の測定温度を監視する。そして、制御装置２００は、この測定温度に基づいてヒータ３０４および冷却管３０５の開閉バルブ（つまり冷媒流量）を制御して、ガス流路の温度制御を行う。
　図５は、図１に示す真空ポンプの温度制御について説明する図である。具体的には、例えば図５に示すように、ガス負荷（ガス流量）が小さいときは、実際のガス流路温度が比較的低くなっており、温度センサ４０１の測定温度（ガス流路測定温度）も比較的低くなっている。
　ここで、ガス負荷（ガス流量）が増加すると、実際のガス流路温度が上昇し、温度センサ４０１の測定温度（ガス流路測定温度）も上昇する。したがって、制御装置２００は、その測定温度の上昇幅に応じた下降幅だけ、冷却管３０５の制御温度設定値（つまり、冷却目標温度）を低くする。
　これにより、冷却管３０５の近傍の温度低下がガス流路まで伝達され、ガス流路温度がガス流路目標温度に近づく。
　一方、ガス負荷（ガス流量）が減少すると、実際のガス流路温度が下降し、温度センサ４０１の測定温度（ガス流路測定温度）も下降する。したがって、制御装置２００は、その測定温度の下降幅に応じた上昇幅だけ、冷却管３０５の制御温度設定値（つまり、冷却目標温度）を高くする。
　これにより、冷却管３０５の近傍の温度上昇がガス流路まで伝達され、ガス流路温度がガス流路目標温度に近づく。
　このように２つの温度センサ４０１，４０２を使用することで、ガス負荷（ガス流量）の変動に追随して、少ない温度誤差でガス流路温度が調整される。
　以上のように、上記実施の形態１によれば、冷却管３０５は、ガス流路の温度調整を行う。温度センサ４０１は、冷却管３０５よりガス流路に近い位置に配置されており、温度センサ４０２は、ガス流路より冷却管３０５に近い位置に配置されており、制御装置２００は、温度センサ４０１のセンサ信号および温度センサ４０２のセンサ信号に基づいて、ガス流路の温度が所定のガス流路目標温度に近づくように冷却管３０５（の開閉バルブ）を制御する。
　これにより、ガス流量が変動しても、オーバーシュートおよびアンダーシュートを抑制しつつ適切にガス流路温度が制御されるため、ガス流路温度が上述の許容範囲から外れにくく、温度管理に起因するガス流量の制限が軽減される。
実施の形態２．
　図６は、実施の形態２に係る真空ポンプとしてのターボ分子ポンプを示す縦断面図である。
　実施の形態２では、ネジ付スペーサ１３１において、ヒータ３０４が設置されるとともに、温度センサ５０１，５０２が設置されている。
　温度センサ５０１は、温度調整をしたいガス流路位置よりヒータ３０４に近い位置に設置されており、温度センサ５０２は、ヒータ３０４よりガス流路に近い位置に設置されている。
　そして、ガス負荷（ガス流量）が増加すると、実際のガス流路温度が上昇し、温度センサ４０１の測定温度（ガス流路測定温度）も上昇する。したがって、制御装置２００は、その測定温度の上昇幅に応じた下降幅だけ、ヒータ３０４の制御温度設定値（つまり、加熱目標温度）を低くする。
　一方、ガス負荷（ガス流量）が減少すると、実際のガス流路温度が下降し、温度センサ４０１の測定温度（ガス流路測定温度）も下降する。したがって、制御装置２００は、その測定温度の下降幅に応じた上昇幅だけ、ヒータ３０４の制御温度設定値（つまり、加熱目標温度）を高くする。
　このように２つの温度センサ５０１，５０２を使用することで、ガス負荷（ガス流量）の変動に追随して、少ない温度誤差でガス流路温度が調整される。
　実施の形態２に係る真空ポンプのその他の構成および動作については実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。
　以上のように、上記実施の形態２によれば、温度調整手段としてのヒータ３０４に対応する２つの温度センサ５０１，５０２を使用することで、実施の形態１と同様に、ガス流量が変動しても、オーバーシュートおよびアンダーシュートを抑制しつつ適切にガス流路温度が制御されるため、ガス流路温度が上述の許容範囲から外れにくく、温度管理に起因するガス流量の制限が軽減される。
　なお、上述の実施の形態に対する様々な変更および修正については、当業者には明らかである。そのような変更および修正は、その主題の趣旨および範囲から離れることなく、かつ、意図された利点を弱めることなく行われてもよい。つまり、そのような変更および修正が請求の範囲に含まれることを意図している。
　例えば、実施の形態１において、実施の形態２と同様に、ヒータ３０４に対して２つの温度センサ５０１，５０２を設け、温度センサ５０１，５０２のセンサ信号に基づいてヒータ３０４を制御するようにしてもよい。
　本発明は、例えば、真空ポンプに適用可能である。
　３０４　ヒータ（温度調整手段の一例）
　３０５　冷却管（温度調整手段の一例）
　４０１，５０１　温度センサ（第１温度センサの一例）
　４０２，５０２　温度センサ（第２温度センサの一例）

Claims (3)

  1. 　ロータの回転により吸気したガスを排出する真空ポンプにおいて、
    　ガス流路の温度調整を行う温度調整手段と、
    　前記温度調整手段より前記ガス流路に近い位置に配置された第１温度センサと、
    　前記ガス流路より前記温度調整手段に近い位置に配置された第２温度センサと、
    　前記第１温度センサのセンサ信号および前記第２温度センサのセンサ信号に基づいて、
    前記ガス流路の温度を所定のガス流路目標温度に近づくように前記温度調整手段を制御する制御装置と、
    　を備えることを特徴とする真空ポンプ。
  2. 　前記制御装置は、（ａ）前記第２温度センサのセンサ信号に基づく測定温度が制御温度設定値に近づくように前記温度調整手段を制御することで、前記ガス流路の温度を所定のガス流路目標温度に近づけ、（ｂ）前記第１温度センサのセンサ信号に基づく測定温度に基づいて、前記温度調整手段の制御方法を変更することを特徴とする請求項１記載の真空ポンプ。
  3. 　前記制御装置は、前記第１温度センサのセンサ信号に基づく測定温度に基づいて前記制御温度設定値を調整して、前記温度調整手段の制御方法を変更することを特徴とする請求項２記載の真空ポンプ。
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