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技術 真空ポンプ

出願人 株式会社島津製作所
発明者 酒井春彦
出願日 2019年1月16日 (1年11ヶ月経過) 出願番号 2019-005261
公開日 2020年7月27日 (5ヶ月経過) 公開番号 2020-112133
状態 未査定
技術分野 非容積形送風機
主要キーワード ヒータケーブル ポンプ電源 ヒータ電流値 合計電流値 ヒータ消費電力 電源オン動作 定格回転状態 電源オン指令
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (13)

課題

ポンプ消費電力がポンプ使用中に一時的に過大になるのを抑制することができる真空ポンプの提供。

解決手段

ターボ分子ポンプは、ポンプロータ10をモータMで回転駆動して真空排気するポンプ本体1と、ポンプ本体1を加熱するヒータ5と、ポンプ本体1およびヒータ5を制御する制御装置2とを備え、制御装置2は、モータ電流所定電流値以上の場合にはヒータ5の電力を制限する。

概要

背景

CV成膜エッチングを行う装置の真空排気に用いられるターボ分子ポンプにおいては、ポンプ本体内反応生成物堆積するのを抑制するためにポンプ本体をヒータ昇温するものが知られている(例えば、特許文献1参照)。ターボ分子ポンプでは、ポンプ起動後の加速時に大きなモータ電流が流れ、定格回転状態になるとモータ電流が低下して定格回転状態を維持するようにしている。また、ポンプ本体の温度を所望の温度に上昇させるまでに要するヒータ加熱時間は、ポンプ起動から定格回転状態となるまでの加速時間に比べて非常に長い。そのため、ポンプ電源投入と同時にヒータ電源オンするのが一般的である。

概要

ポンプ消費電力がポンプ使用中に一時的に過大になるのを抑制することができる真空ポンプの提供。ターボ分子ポンプは、ポンプロータ10をモータMで回転駆動して真空排気するポンプ本体1と、ポンプ本体1を加熱するヒータ5と、ポンプ本体1およびヒータ5を制御する制御装置2とを備え、制御装置2は、モータ電流が所定電流値以上の場合にはヒータ5の電力を制限する。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

ロータモータ回転駆動して真空排気するポンプ本体と、前記ポンプ本体を加熱するヒータと、前記ポンプ本体および前記ヒータを制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、モータ電流所定電流値以上か否かを判断し、モータ電流が所定電流値以上であると判断する場合には、前記ヒータの電力を制限する、真空ポンプ

請求項2

請求項1に記載の真空ポンプにおいて、前記制御装置は、前記ヒータの電力を制限しているとき、モータ電流が所定電流値未満であると判断する場合に、前記ヒータの電力制限を停止する、真空ポンプ。

請求項3

請求項1に記載の真空ポンプにおいて、前記制御装置は、前記モータの回転駆動開始で前記ヒータの電力制限を開始し、前記モータが定格回転状態になって前記モータ電流が前記所定電流値未満であると判断する場合に、前記ヒータの電力制限を停止する、真空ポンプ。

請求項4

請求項1に記載の真空ポンプにおいて、モータ回転開始から定常回転状態に達するまでの加速時間を計時するタイマーを備え、前記制御装置は、前記モータの回転駆動開始で前記ヒータの電力制限を開始すると共に前記タイマーによるカウントを開始させ、前記タイマーのカウントアップで前記ヒータの電力制限を停止する、真空ポンプ。

請求項5

請求項1に記載の真空ポンプにおいて、前記ポンプ本体を加熱するヒータを複数備え、前記制御装置は、前記モータ電流が前記所定電流値以上の場合に、複数の前記ヒータの内の少なくとも一つの通電を停止する、真空ポンプ。

請求項6

ロータをモータで回転駆動して真空排気するポンプ本体と、前記ポンプ本体を加熱するヒータと、前記ポンプ本体および前記ヒータを制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記モータの回転駆動開始で前記ヒータの電力制限を開始し、モータが定格回転状態であるか否かを判断し、定格回転状態であると判断する場合、前記ヒータの電力制限を停止する、真空ポンプ。

請求項7

ロータをモータで回転駆動して真空排気するポンプ本体と、前記ポンプ本体を加熱するヒータと、前記ポンプ本体および前記ヒータを制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、モータ回転数の低下量が閾値以上であるか否かを判断し、モータ回転数の低下量が閾値以上であると判断された場合に、前記ヒータの電力を制限する、真空ポンプ。

技術分野

0001

本発明は、真空ポンプに関する。

背景技術

0002

CV成膜エッチングを行う装置の真空排気に用いられるターボ分子ポンプにおいては、ポンプ本体内反応生成物堆積するのを抑制するためにポンプ本体をヒータ昇温するものが知られている(例えば、特許文献1参照)。ターボ分子ポンプでは、ポンプ起動後の加速時に大きなモータ電流が流れ、定格回転状態になるとモータ電流が低下して定格回転状態を維持するようにしている。また、ポンプ本体の温度を所望の温度に上昇させるまでに要するヒータ加熱時間は、ポンプ起動から定格回転状態となるまでの加速時間に比べて非常に長い。そのため、ポンプ電源投入と同時にヒータ電源オンするのが一般的である。

先行技術

0003

特開2013−79602号公報

発明が解決しようとする課題

0004

しかしながら、ヒータをオン状態にしてポンプ本体を加熱しながらターボ分子ポンプを起動すると、モータ加速時の大きなモータ電流に加えてヒータ電流が流れることになり、一時的に過大な電力が要求される。特に、装置に複数台のターボ分子ポンプが装着される場合、モータ加速時における電力増大が顕著になる。

課題を解決するための手段

0005

本発明の好ましい態様による真空ポンプは、ロータをモータで回転駆動して真空排気するポンプ本体と、前記ポンプ本体を加熱するヒータと、前記ポンプ本体および前記ヒータを制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、モータ電流が所定電流値以上か否かを判断し、モータ電流が所定電流値以上であると判断する場合には、前記ヒータの電力を制限する。
さらに好ましい態様では、前記制御装置は、前記ヒータの電力を制限しているとき、モータ電流が所定電流値未満であると判断する場合に、前記ヒータの電力制限を停止する。
さらに好ましい態様では、前記制御装置は、前記モータの回転駆動開始で前記ヒータの電力制限を開始し、前記モータが定格回転状態になって前記モータ電流が前記所定電流値未満であると判断する場合に、前記ヒータの電力制限を停止する。
さらに好ましい態様では、モータ回転開始から定常回転状態に達するまでの加速時間を計時するタイマーを備え、前記制御装置は、前記モータの回転駆動開始で前記ヒータの電力制限を開始すると共に前記タイマーによるカウントを開始させ、前記タイマーのカウントアップで前記ヒータの電力制限を停止する。
さらに好ましい態様では、前記ポンプ本体を加熱するヒータを複数備え、前記制御装置は、前記モータ電流が前記所定電流値以上の場合に、複数の前記ヒータの内の少なくとも一つの通電を停止する。
本発明の好ましい態様による真空ポンプは、ロータをモータで回転駆動して真空排気するポンプ本体と、前記ポンプ本体を加熱するヒータと、前記ポンプ本体および前記ヒータを制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記モータの回転駆動開始で前記ヒータの電力制限を開始し、モータが定格回転状態であるか否かを判断し、定格回転状態であると判断する場合、前記ヒータの電力制限を停止する。
本発明の好ましい態様による真空ポンプは、ロータをモータで回転駆動して真空排気するポンプ本体と、前記ポンプ本体を加熱するヒータと、前記ポンプ本体および前記ヒータを制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、モータ回転数の低下量が閾値以上であるか否かを判断し、モータ回転数の低下量が閾値以上であると判断された場合に、前記ヒータの電力を制限する。

発明の効果

0006

本発明によれば、モータ消費電力ヒータ消費電力とを含むポンプ消費電力が、ポンプ使用中に一時的に過大になるのを抑制することができる。

図面の簡単な説明

0007

図1は、ターボ分子ポンプの概略構成を示す図である。
図2は、ポンプ本体の概略構成を示す断面図である。
図3は、制御装置2の概略構成を示すブロック図である。
図4は、従来の、ヒータ電流およびモータ電流の変化を示す図である。
図5は、電源オン後加速区間および定格回転区間におけるヒータ制御の一例を示すフローチャートである。
図6は、第1の実施の形態におけるヒータ電流制限制御の一例を示す図である。
図7は、定格回転区間におけるヒータ電流制限制御の一例を示す図である。
図8は、変形例1におけるヒータ電流制限制御の一例を示すフローチャートである。
図9は、変形例2におけるヒータ電流制限制御の一例を示すフローチャートである。
図10は、第2の実施の形態におけるヒータ構成を示す図である。
図11は、第2の実施の形態におけるヒータ電流制限制御の一例を示す図である。
図12は、第3の実施の形態における真空ポンプシステムの構成を示す図である。

実施例

0008

以下、図を参照して本発明を実施するための形態について説明する。
−第1の実施の形態−
図1は、ターボ分子ポンプの概略構成を示す図である。ターボ分子ポンプは、真空チャンバに装着されて真空排気を行うポンプ本体1と、ポンプ本体1を駆動制御する制御装置2とを備えている。ポンプ本体1のコネクタ130と制御装置2のコネクタ233とは、制御ケーブル4によって接続される。さらに、図1に示すターボ分子ポンプには、ポンプ本体1を加熱するヒータ5が設けられている。ヒータ5のコネクタ51と制御装置2のコネクタ234とはヒータケーブル3で接続され、制御装置2からヒータ5へ電力が供給される。制御装置2の電源スイッチ231をオン操作すると制御装置2が立ち上がりヒータ5への電力供給が開始し、ポンプ起動スイッチ232をオン操作すると、ポンプ本体1のロータ回転が開始される。また、制御装置2は、上位コントローラ100からの指令により電源オン動作、ポンプ起動動作を行うこともできる。

0009

図2は、ポンプ本体1の概略構成を示す断面図である。図2に示すように、本実施の形態では磁気軸受式のターボ分子ポンプを例に説明するが、本発明は、磁気軸受式でない例えばメカニカルベアリング式のターボ分子ポンプにも、さらには、ネジ溝ロータを高速回転させて真空排気を行う分子ポンプのような真空ポンプにも適用できる。ポンプロータ10が締結されているシャフト11は、ベース12に設けられた磁気軸受124,125,126によって磁気浮上支持される。なお、磁気軸受124〜126が作動していない場合には、シャフト11は非常用のメカニカルベアリング127,128によって支持される。シャフト11は、モータMにより回転駆動される。シャフト11の回転数回転数センサ14によって検出される。

0010

ポンプロータ10には、排気上流側回転翼101が複数段形成され、排気下流側ネジ溝ポンプを構成する円筒部102が形成されている。これらに対応して、固定側には複数段の固定翼121と、円筒状のステータ122とが設けられている。図2に示す例ではステータ122にネジ溝が形成されているが、回転する円筒部102にネジ溝を形成しても構わない。各固定翼121は、スペーサリング123を介してベース12上に載置されている。

0011

複数段の固定翼121は、ベース12に固定されたポンプハウジング13内に収納されている。ポンプハウジング13には、吸気口129が形成されている。ベース12には排気ポート120が設けられ、この排気ポート120にバックポンプ(不図示)が接続される。ポンプロータ10が高速回転すると、吸気口129側の気体分子は排気ポート120側へと排気される。ヒータ5は、ベース12の外周面巻き付けるように装着されている。ステータ122には、ステータ122の温度を検出する温度センサ52が設けられている。

0012

図3は、制御装置2の概略構成を示すブロック図である。制御装置2は、ポンプコントローラ21と、ヒータコントローラ22と、入力部23を備えている。ポンプコントローラ21はポンプ本体1に対応して設けられたものであり、モータ制御部21aと、MB(磁気軸受)制御部21bと、回転数算出部21cと、電流判定部21dと、タイマー21eとを備えている。回転数算出部21cは、回転数センサ14からの信号に基づいてモータMの回転数を算出する。モータ制御部21aは、回転数算出部21cで算出された回転数に基づいてモータMの回転を制御する。MB制御部21bは、磁気軸受124,125,126の電磁石電流を制御する。電流判定部21dは、モータ電流値と予め定められた閾値Ithとを比較し、モータ電流値が閾値Ith以上か否かを判定する。ポンプコントローラ21は、電流判定部21dによりモータ電流値が閾値Ith以上であると判定されると、ヒータ電流制限信号をヒータコントローラ22に出力する。

0013

ヒータコントローラ22は、温度センサ52で検出された温度が所定温度範囲となるようにヒータ5の電力を制御(以下では、温調制御と呼ぶ)するとともに、ポンプコントローラ21から入力されるヒータ電流制限信号に基づいてヒータ5の電力を制御する。なお、ヒータ電流制限信号に基づく電力制御の詳細は後述するが、ヒータ電流制限信号に基づく電力制御は温調制御に優先する。なお、図1に示す例ではステータ122に温度センサ52を設けたが、ベース12等に設けても良い。

0014

入力部23には、オペレータによる操作入力が行われるスイッチ類図1に示した電源スイッチ231およびポンプ起動スイッチ232を含む)や、上位コントローラ100からの指令信号が入力されるポート等が設けられている。電源スイッチ231がオンされるか、または、上位コントローラ100から電源オン信号が入力されると、すなわち、電源オン指令が入力されると、制御装置2の各部に電力を供給する不図示の電源部が起動する。電源部の起動により、ポンプコントローラ21はMB制御部21bによる磁気浮上制御を開始し、ヒータコントローラ22はヒータ5による温調制御を開始する。その後、ポンプ起動スイッチ232がオンされるか、または、上位コントローラ100からポンプ起動信号が入力されると、すなわちポンプ起動指令が入力されると、モータ制御部21aによるモータMの回転が開始される。

0015

図4は、従来の場合の、電源オンからモータMの回転数が定格回転数となるまでのヒータ電流L1、モータ電流L2および回転数Nの推移の一例を示したものである。なお、図4では、磁気軸受124〜126に供給される磁気軸受電流の記載を省略した。磁気軸受電流は電源オンにより供給が開始され、ポンプロータ10が締結されたシャフト11が磁気軸受124〜126により磁気浮上支持される。磁気浮上後の磁気軸受電流はシャフト11の微小変位によって僅かに変化するが、モータ電流L2の変化と比較した場合ほぼ一定とみなすことができる。

0016

図4のt=t1に電源オンされると、ヒータ5がオンされて一定の値I1のヒータ電流L1が供給される。t=t2にポンプ起動指令が入力されると、モータ制御部21aによるモータMの回転が開始され、時間の経過とともに回転数Nは上昇する。モータ制御部21aは、t=t3に回転数Nが定格回転状態に達すると、その後は、回転数Nが定格回転状態に維持されるようにモータMの回転を制御する。定格回転状態とは、回転数Nが定格回転数Nsを含む所定回転数範囲(Ns〜Ns−ΔN)に含まれている状態である。ΔNはポンプ本体1の機種ごとに予め設定されている。

0017

モータ電流L2は、加速区間であるt=t2からt=t3まではモータ加速に必要な大きな電流値I21となり、定格回転状態となるt=t3以降はモータMを定格回転数Nsに維持するのに必要な電流値I22(<I21)に減少する。その結果、加速区間においては、ヒータ5の電流値I1とモータMの電流値I21と磁気軸受124〜126の電磁石電流とが流れることになる。この加速区間の電流値は定格回転区間の電流値(I1+I22+電磁石電流)よりも大きく、加速区間においては一時的に過大な電力が要求される。

0018

そこで、本実施の形態では、ポンプコントローラ21が図5,6に示すような制御を行うことで、加速区間における合計電流値の増加を抑制するようにした。図5は、電源オン後の加速区間および定格回転区間におけるポンプコントローラ21の制御を説明するフローチャートである。図6は、本実施の形態における、ポンプ停止状態から定格回転までのヒータ電流L1、モータ電流L2および回転数Nの推移を示す図である。

0019

図5のステップS1では、電源オン指令が入力されたか否かを判定し、図6のt=t1に示すように電源オン指令が入力されるとステップS2へ進む。ステップS2では、ポンプコントローラ21は、磁気浮上指令を出力してMB制御部21bによる磁気軸受124〜126の磁気浮上制御を開始させる。さらに、ステップS3では、ポンプコントローラ21はヒータコントローラ22へ温調制御開始の指令を出力する。ヒータコントローラ22はヒータ5をオンして温調制御を開始する。ヒータ5にはヒータ電流L1が供給される(図6参照)。ステップS4では、ポンプ起動指令が入力されたか否かを判定し、ポンプ起動指令が入力されるとステップS5へ進む。

0020

ステップS5では、ポンプコントローラ21は、ヒータ電流制限信号をヒータコントローラ22へ出力する。その結果、温調制御は中断されるとともにヒータ5がオフとされ、ヒータ電流L1はゼロとなる。ステップS6では、ポンプコントローラ21は、モータMを回転させる回転指令をモータ制御部21aへ出力する。モータ制御部21aは、モータMを回転数ゼロの状態から定格回転数Nsまで上昇させるモータ加速制御を開始する。

0021

図6に示す例では、t=t2にポンプコントローラ21からヒータコントローラ22へヒータ電流制限信号が出力される(ステップS5)。ヒータコントローラ22は、ヒータ電流制限信号を受信すると温調制御を中断してヒータ5をオフする。その結果、ヒータ電流L1がゼロになり、ポンプ本体1およびヒータ5に供給される電流の合計は、モータ電流値と磁気軸受124〜126に供給される励磁電流との和となり、加速区間で必要とされる電流値が従来よりも低減される。その後、ステップS6で回転指令が出力され、モータ加速が開始され、回転数Nが上昇する。

0022

図5のステップS7では、ポンプコントローラ21は、電流判定部21dによる判定結果がL2≧Ithか否かを判定する。ステップS6の処理によりモータ加速が既に開始されているので、ステップS7でL2≧Ithと判定され、ステップS8へ進んでヒータ電流制限信号が出力される。ただし、ステップS5の処理により既にヒータ電流制限信号が出力されているので、ここでは出力状態を継続する。ステップS8の処理が終了するとステップS7へ戻る。

0023

なお、図7に示す例では、ステップS6の処理によって、図6のようにモータ電流L2が瞬時に値I21まで上昇すると仮定し、このモータ電流L2の立ち上がりよりも先にヒータ5をオフさせるためにステップS5の処理を設けた。しかし、モータ電流L2が値I21まで立ち上がるまでの時間が、ステップS7およびS8の処理により温調制御が中断されるまでの時間よりも長い場合には、ステップS5の処理を省略することが可能である。すなわち、ポンプ起動信号を用いることなくモータ電流L2を用いるだけで、上述のような温調制御を中断するヒータ電流制限制御を行わせることが可能である。

0024

図6のt=t2以後の加速区間および定格回転区間においては、ステップS7〜ステップS9の処理が繰り返される。t=t2以後、モータ加速により回転数Nが増加し、t=t3に定格回転数Nsに達すると、モータ制御部21aは、モータ電流L2をI21からI22に減少させてモータ回転数を定格回転状態すなわち定格回転数Nsに維持する。

0025

図6のt=t3にモータ電流L2がI21からI22に減少すると、図5のステップS7でL2<Ithと判定されてステップS9へ進み、ポンプコントローラ21はヒータ電流制限信号の出力を停止する。ヒータコントローラ22は、ヒータ電流制限信号が停止されると温調制御を再開してヒータ5をオンする。その結果、ヒータ5には電流値I1のヒータ電流L1が供給されることになる。

0026

図7は、定格回転区間においてガス流入によりモータ電流が増加する場合の、ヒータ電流制限制御の一例を示す図である。上述したように、定格回転区間においては、図5に示すフローチャートのステップS7〜ステップS9までの処理が繰り返し実行される。図7に示す例では、t=t4においてガス流入が開始され、t=t5においてガス流入が停止される。ガス流入開始以前のt<t4およびガス流入停止以後のt5<tの区間においては、温度センサ52の検出温度が予め設定された温度範囲となるようにヒータ5をオンオフ制御する温調制御が行われる。一方、ガス流入期間であるt4≦t≦t5においては温調制御が停止される。

0027

ガス流入によりモータ負荷が増加すると、モータMの回転数Nが低下する。回転数Nが低下すると、モータ制御部21aは、モータ電流L2をI22から増加させて回転数Nが定格回転数Nsとなるように制御する。この増加後の電流値はガス流入量に依存しており、ガス流入量が小さい場合には増加量は小さく、ガス流入量が大きい場合には増加量は大きくなる。本実施の形態では、ヒータ電流制限制御が必要な程度に増加量が大きい場合、例えば、図7に示すように加速区間と同程度の電流増加が生じるガス流入量以上の場合には、加速区間の場合と同様のヒータ電流制限制御を実行するようにした。すなわち、図7に示すIthは、一時的な電力増加(電流増加)をどの程度許容するかに応じて設定される。

0028

図7のt=t5においてガス流入が停止されてモータ負荷が元に戻ると、回転数Nが定格回転数Nsよりも上昇するので、モータ制御部21aは、モータ電流L2をI22に戻して回転数Nが定格回転数Nsとなるように制御する。

0029

すなわち、t=t4においてガス流入が開始されてモータ電流L2が増加すると、図5のステップS7でL2≧Ithと判定され、ステップS8へ進んでヒータ電流制限信号がヒータコントローラ22に入力される。その結果、ヒータコントローラ22は温調制御を中断し、ヒータ5をオフにしてヒータ電流L1をゼロにする。その後、t=t5においてガス流入が停止されモータ電流L2がI22に低下すると、図5のステップS7でL2<Ithと判定されてステップS9へ進む。ステップS9においてポンプコントローラ21がヒータ電流制限信号の出力を停止すると、ヒータコントローラ22はヒータ5による温調制御を再開する。

0030

このように、定格回転区間においても、ガス流入等によりモータ負荷が増加してモータ電流L2が閾値Ith以上となった場合には、温調制御が中断されてヒータ5がオフされる。その結果、ポンプ使用中にポンプ本体1とヒータ5とを合計した消費電力が一時的に過大となるのを防止することができる。

0031

なお、図5、6に示す例では、ヒータコントローラ22はヒータ電流制限信号を受信するとヒータ5をオフとしたが、ヒータ5をオフにしてヒータ電流L1をゼロとする代わりに、ヒータ電流L1の電流値を減少させてヒータ5の消費電力を制限するようにしても良い。それによって、モータ電流L2が一時的に増大しても、合計の電流値(言い換えると消費電力)の増大を抑えることができる。

0032

(変形例1)
上述した実施の形態では、電源オン指令が入力されるとヒータ5をオンにして温調制御を開始したが、図8に示すフローチャートのように、ポンプ起動後に回転数Nが定格回転状態(定格回転数Ns)となったタイミングでヒータ5をオンにして温調制御を開始するようにしても良い。図8のフローチャートは、図6のフローチャートからステップS3およびステップS5を削除して、ステップS6の後段にステップS20およびステップS21の処理を追加したものである。

0033

図8のステップS6で、ポンプコントローラ21から回転指令がモータ制御部21aへ出力されてモータ加速が開始される。その後、ステップS20で回転数Nが定格回転状態(定格回転数Ns)に達したと判定されるとステップS21において温調制御が開始されて、ヒータ5がオンされる。すなわち、回転数Nが定格回転数Nsに達した後に、初めてヒータ5がオンされることになる。定格回転数Nsに達した後にはステップS7〜ステップS9の処理が繰り返され、図7に示すようなヒータ制御が行われる。この変形例1においても、ヒータ電流制限信号を受信した場合に、ヒータ5をオフする代わりにヒータ電流L1の電流値を減少させてヒータ5の消費電力を制限するようにしても良い。

0034

このように、変形例1においても、加速区間においてモータ電流L2が閾値Ith以上となった場合や、ガス流入によりモータ負荷が増加してモータ電流L2が閾値Ith以上となった場合には、ヒータ電流L1がゼロまたは小さな値に制限されるので、一時的な消費電力の増大を抑えることができる。

0035

(変形例2)
上述した第1の実施の形態や変形例1では、モータ電流L2が閾値Ith以上となった場合にヒータ電流制限信号を出力して、ヒータ電流L1をゼロまたは小さな値にして合計の消費電力を低下させるようにした。変形例2では、図9に示すように、モータ電流L2の代わりにポンプ起動信号および回転数Nをヒータ電流制限制御に利用する。図9のフローチャートは、図5に示すフローチャートにおいてステップS7〜ステップS9の代わりにステップS30〜ステップS33を設けたものである。

0036

図9のステップS6においてポンプコントローラ21から回転指令がモータ制御部21aへ出力されると、モータ加速が開始される。ステップS30では、ポンプコントローラ21は回転数Nが定格回転状態(定格回転数Ns)に達したか否かを判定する。回転数Nが定格回転状態(定格回転数Ns)に達するとステップS30からステップS31へ進み、ヒータ電流制限信号の出力を停止する。その結果、中断していた温調制御が再開され、図7のt<t4やt>t5に示すような温調制御が行われる。

0037

ステップS32では、回転数Nの低下量ΔNが予め設定した閾値ΔNthに対してΔN≧ΔNthか否かを判定する。図7に示したように、ガス流入によりモータ負荷が増加すると、モータMの回転数Nが低下する。その回転数低下量ΔNはガス流入に依存し、ガス流入量が大きいほど大きい。ここでは、モータ電流L2が閾値Ith以上となるガス流入量の場合の回転数低下量ΔNthを、ヒータ電流制限制御を実行するか否かの閾値に設定する。図7のt=t4においてガス流入により回転数NがΔNth以上低下すると、ステップS32でΔN≧ΔNthと判定され、ステップS33へ進んでヒータ電流制限信号を出力する。ヒータコントローラ22はヒータ電流制限信号の受信により温調制御を中断してヒータ5をオフとする。その結果、図7に示すようにヒータ電流L1がゼロとなる。

0038

ステップS33の処理が終了したら、ステップS30へ戻って回転数Nが定格回転数Nsに達したか否かを判定する。図7に示す例では、t=t4に温調制御を中断してからt=t5にN=NsとなるまではステップS30の処理が繰り返される。そして、t=t6においてN=NsとなったときにステップS30からステップS31へ進み、ヒータ電流制限信号が停止されて温調制御が再開される。

0039

(変形例3)
上述した第1の実施の形態では、図5のステップS7、ステップS9の処理のように、モータ加速開始後にモータ電流L2がI21からI22に減少するタイミングを検出して、中断していた温調制御を再開するようにした。変形例3では、t=t2においてポンプ起動指令が入力されると温調制御を中断してヒータ5をオフし、かつ、ポンプコントローラ21に設けられたタイマー21eで加速時間を計時し、タイマー21eがタイムアップしたタイミングで温調制御を再開するようにした。すなわち、図6のt=t2においてタイマー21eによる計時を開始させ、t≧t3のタイミングでタイマー21eがタイムアップするようにタイマー21eを設定しておく。それにより、回転数Nが定格回転数Nsに達してモータ電流L2が確実にI22になってから、ヒータ5がオフされることになる。

0040

−第2の実施の形態−
上述した第1の実施の形態では、ポンプ本体1に一つのヒータ5が設けられていたが、第2の実施の形態では図10に示すように3つのヒータ5A,5B,5Cを備えている。ヒータ5Aはヒータ5の場合と同様にベース12の外周に巻き付けられるように設けられ、ベース12を加熱している。さらに、ポンプハウジング13に装着されたヒータ5Bによりポンプハウジング13を加熱することで、ターボポンプ段の下流側への生成物体積を防止し、排気ポート120に装着されたヒータ5Cにより排気ポート120を加熱することにより、排気ポート120内への生成物体積を防止している。

0041

このような構成の場合、例えば、全てのヒータ5A〜5Cを、第1の実施の形態の場合と同様に図5のフローチャートに従って全てのヒータ5A〜5Cを同じタイミングでオンオフ制御しても良いし、図11に示すようにヒータ5A,5Bとヒータ5Cとを別々に制御するようにしても良い。ヒータ5A〜5Cをオンしたときのヒータ電流値I11,I12,I13は、I11>I12>I13のように設定されているものと仮定する。全てのヒータ5A〜5Cを同じタイミングでオンオフ制御する場合には、モータ電流L2の値が閾値Ith以上のときにはヒータ電流値の合計はゼロとなり、モータ電流L2の値が閾値Ithを下回るときにはヒータ電流値の合計はI11+I12+I13となる。

0042

図11に示すヒータ電流制限制御では図5に示したフローチャートが適用され、温調制御およびヒータ電流制限信号に基づく制御はヒータ5A,5Bのみに適用し、ヒータ5Cについては温調制御およびヒータ電流制限信号に関係なくオン状態とする。すなわち、図11の電源オンのタイミング(t=t1)で全てのヒータ5A〜5Cがオンされ、図5のステップS5でヒータ電流制御信号がポンプコントローラ21から出力されると、ヒータコントローラ22は温調制御を中断してヒータ5A,5Bをオフする。その後、ステップS6において回転指令が出力されてモータ加速が開始されると(t=t2)、モータ電流L2が値I21に増加し、回転数Nが時間の経過とともに上昇する。

0043

t=t3において回転数Nが定格回転状態(定格回転数Ns)に到達すると、モータ電流L2が値I21から値I22へ減少し、図5のステップS7でL2<Ithと判定されてステップS9へ進む。ステップS9でヒータ電流制御信号の出力が停止されると、温調制御が再開されてヒータ5A,5Bがオンされる。図11に示す制御例の場合、L2≧Ithのときにはヒータ電流L11〜L13の合計はI13となり、L2<Ithのときにはヒータ電流L11〜L13の合計はI11+I12+I13となる。

0044

なお、上述した例では、ヒータ電流制御信号が出力されると3つのヒータの内の2つまたは全てをオフしたが、3つのヒータの内の1つをオフするように構成しても良い。すなわち、複数あるヒータの内の少なくとも1つをオフすることにより、モータ電流上昇による一時的な消費電力の増大を抑えることができる。

0045

−第3の実施の形態−
上述した第1および第2の実施の形態では、真空ポンプの制御装置2にヒータコントローラ22が設けられていたが、第3の実施の形態では、図12に示すように、制御装置2とは独立して専用のヒータコントローラ7が設けられ、ポンプ本体1と、制御装置2とヒータコントローラ7とで真空ポンプシステムが構成されている。制御装置2とヒータコントローラ7とは信号ライン71により接続され、ポンプコントローラ21から出力されたヒータ電流制限信号は信号ライン71を介してヒータコントローラ7に伝達される。ヒータ電流制御に関しての説明は省略するが、上述した第1および第2の実施の形態、および、変形例1〜3に記載した制御と同様の制御を行うことができる。

0046

(1)上述した実施の形態および変形例によれば、ターボ分子ポンプは、ポンプロータ10をモータMで回転駆動して真空排気するポンプ本体1と、ポンプ本体1を加熱するヒータ5と、ポンプ本体1およびヒータ5を制御する制御装置2とを備え、制御装置2の電流判定部21dは、モータ電流が所定電流値以上か否かを判断し、モータ電流が所定電流値以上であると判断する場合には、制御装置2はヒータ5の電力を制限する。その結果、モータ電流L2とヒータ電流との合計がポンプ使用中に一時的に過大になるのを、すなわちモータ消費電力とヒータ消費電力とを含むポンプ消費電力が、ポンプ使用中に一時的に過大になるのを抑制することができる。

0047

(2)さらに、図5に示すように、ヒータの電力を制限しているとき、ステップS7でモータ電流L2が所定の閾値Ith未満であると判断された場合、ステップS9でヒータの電力制限が停止される。そのため、その結果、モータ電流L2が閾値Ith以上の場合にのみヒータの電力を制限されるので、ヒータによる加熱の停止を最小限に抑えることができる。

0048

(3)また、図6に示すように、モータMの回転駆動開始を指令するポンプ起動指令がポンプコントローラ21に入力されたときに、ヒータ5をオフするかヒータ5の電流値を下げてヒータ5の電力制限を開始し、モータMが定格回転状態(定格回転数Ns)になってモータ電流L2が所定電流値I21未満であると判断する場合に、ヒータ5の電力制限を停止する。その結果、モータ電流L2が所定電流値I21以上のときにはヒータ5が電力制限され、モータ電流L2とヒータ電流との合計が一時的に過大になるのを抑制することができる。

0049

なお、モータ電流L2に代えて、図8に示す変形例1のように、モータMが定格回転状態であるか否かを判断し、定格回転状態であると判断する場合に、ヒータ5の電力制限を停止するようにしても良い。また、図9に示す変形例2のように、モータ回転数の低下量ΔNが閾値ΔNth以上であるか否かを判断し、モータ回転数の低下量ΔNが閾値ΔNth以上であると判断された場合に、ヒータ5の電力を制限するようにしても良い。

0050

(4)また、変形例3のように、モータ回転開始から定常回転状態に達するまでの加速時間を計時するタイマー21eを備え、モータMの回転駆動開始を指令するポンプ起動指令が入力されると、ヒータ5の電力制限を開始すると共にタイマー21eによるカウントを開始させ、加速時間経過後にタイマー21eがカウントアップしたならばヒータ5の電力制限を停止するようにしても良い。その結果、モータ電流L2が所定電流値I21以上の場合にはヒータ5の電力が制限され、モータ電流L2とヒータ電流との合計が一時的に過大になるのを抑制することができる。

0051

(5)さらに、第2の実施の形態のように、ポンプ本体1を加熱する複数のヒータ5A,5B,5Cを備え、モータ電流L2が所定電流値I21以上の場合に、複数のヒータ5A,5B,5Cの内の少なくとも一つの通電を停止するようにしても良い。それにより、モータ電流L2が所定電流値I21以上の場合にヒータ電力が制限され、モータ電流L2とヒータ電流との合計が一時的に過大になるのを抑制することができる。

0052

上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

0053

1…ポンプ本体、2…制御装置、5、5A〜5C…ヒータ、7,22…ヒータコントローラ、10…ポンプロータ、14…回転数センサ、21…ポンプコントローラ、21a…モータ制御部、21b…MB制御部、21c…回転数算出部、21d…電流判定部、21e…タイマー、L1…ヒータ電流、L2…モータ電流、M…モータ

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