JP3057486B2 - ターボ分子ポンプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ターボ分子ポンプ
に係わり、特に回転翼の温度検出を可能とすることで、
回転翼の異常高温を防止しつつ生成物の堆積防止、ベー
キング時の到達圧力の向上、回転翼の異常警報、及び排
気性能の向上が可能なターボ分子ポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】ターボ分子ポンプは、高速回転する一周
に渡り複数に分割された羽根を複数段有する回転翼によ
って、その表面に衝突する気体分子に運動量を与えて気
体を輸送する真空ポンプで、半導体製造装置の一部品と
しても用いられている。

【０００３】従来、ターボ分子ポンプで活性ガス等を吸
入すると、活性ガスとの反応によって生成物の凝固や付
着を生ずる場合があった。ここに、前述した生成物は排
気口付近の温度が低い場合に特に凝固、付着し易い状況
にあった。このため、図１２に示すようにベース部１３
に温度センサ２１（例えばサーミスタ）を埋め込み、こ
の温度センサ２１の信号に基づきベース部１３の温度を
一定に保つように制御（以下ＴＭＳという。ＴＭＳ；Ｔ
ｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ＭａｎａｇｅｍｅｎｔＳｙｓｔ
ｅｍ）が行われている。

【０００４】また、ターボ分子ポンプ、半導体製造装置
及びこれらを結ぶ配管はターボ分子ポンプの本運転前に
一定時間、一定温度以上に加熱した状態で脱ガスを行う
（以下ベーキングという）。その後、常温に戻したとき
にターボ分子ポンプの吸気口部及びチャンバ内部の真空
度を上げることが出来る（いわゆる到達圧力を向上させ
ることになる）。

【０００５】更に、従来のターボ分子ポンプは、図１２
に示すようにモータドライバ８で駆動されるモータＭ
に、モータＭの回転数を検出する回転数センサ２と、モ
ータＭの電流を検出するモータ電流センサ３と、回転翼
を磁気浮上させる軸方向電磁石の電流を検出する軸方向
電磁石電流センサ４を備えている。回転数センサ２に
は、回転数比較器７が接続され、回転数センサ２の出力
と設定回転数の差は設定回転数調節器１１を介し、モー
タドライバ８に出力される。以上によって、モータポン
プの回転速度制御を行っている。

【０００６】ところで、ターボ分子ポンプは、回転翼の
温度がその材料の長時間許容耐熱温度（例えば回転翼材
料がアルミニウム合金の場合１５０°Ｃ）を超えると、
熱により侵されて主に回転翼の強度が低下し最悪の場合
破損する恐れがある。

【０００７】一般に、モータドライバ８の出力が大きい
（電流の最大レベルを大きくし、例えば定格５００Ｗに
する）と、出力が大きい分（出力に余裕がある分）ガス
負荷が大きくなった場合でも、回転数は低下しない。し
かし、一方で回転翼の発熱が大きくなり、回転翼の熱に
よる劣化が生じたり強度が低下する。そのため、モータ
ドライバ８の出力を例えば、４００Ｗに下げて設定し、
ガス負荷が許容値を超える場合、回転数が定格より若干
低下することで、回転翼の熱による劣化を回避すること
があった。

【０００８】また、許容流量は実験的に求められ、ター
ボ分子ポンプを一定時間運転しても回転翼の温度が許容
値以下になるように定められていた。更に、回転翼の異
常高温を防止するため、モータＭの近傍に温度センサ２
３（例えばサーミスタ）を設置し、温度センサ２３によ
る温度が一定温度以上になるとターボ分子ポンプを緊急
停止するようにしていた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来は
回転翼の温度を監視していなかったため、以下に述べる
様な不都合があった。即ち、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。しかし、この設定温度を高くする
と回転翼周辺の温度が高くなり、回転翼の放熱が妨げら
れる。その結果、回転翼の温度が高くなり、回転翼の寿
命が短くなったり、破損等するため、ＴＭＳの設定温度
を高くすることには限界があった。

【００１０】また、同様にベーキングの温度は高くする
方がより一層到達圧力が向上するため、ベーキングの温
度を可能な限り高くすることが望ましい。しかし、この
ベーキングの温度を高くし過ぎると、回転翼の温度が上
昇するため回転翼の熱による寿命低下を招く恐れがあっ
た。

【００１１】更に、回転翼の温度が許容耐熱温度に対し
低い（余裕がある）場合でも、ターボ分子ポンプのドラ
イバ出力を下げた状態で使用していると、ガス負荷増大
に伴い回転数が低下（例えば、通常３５０００ｒｐｍが
３３０００ｒｐｍにダウン）し、排気性能が落ちること
がある。この場合の排気性能は排気速度が落ちたり、吸
気口圧が上昇したりする。即ち、回転数は高い程、排気
性能はアップする。

【００１２】また、ガス負荷が急に変動した場合、ドラ
イバ出力が小さいと回転数もそれに伴い変動し易く、従
って排気速度、吸気口圧が安定しない恐れがある。更
に、例えドライバ出力を下げた状態であっても、長時間
経過すると回転翼が徐々に加熱され高温になる恐れがあ
る。いずれにしても、熱による回転翼の劣化防止のため
には回転翼の温度を計測する必要があった。

【００１３】本発明はこのような従来の課題に鑑みなさ
れたもので、請求項１及び請求項２記載の発明は、回転
翼の温度の計測等の可能なターボ分子ポンプを提供する
ことを目的としたものである。

【００１４】請求項３記載の発明は、生成物堆積の防止
を従来にも増して効率良く行うことの可能なターボ分子
ポンプを提供することを目的としたものである。

【００１５】請求項４記載の発明は、ベーキング時の到
達圧力を向上させることにより到達圧力を改善したター
ボ分子ポンプを提供することを目的としたものである。

【００１６】請求項５記載の発明は、ターボ分子ポンプ
の保護を目的としたものである。

【００１７】請求項６記載の発明は、回転翼の温度が許
容値以内にあるときに排気性能を最大限に発揮させてロ
スを少なくし、ガス負荷の変動があってもモータポンプ
の回転速度の変動を抑えて排気速度、吸気口圧を一定に
維持し、また回転翼の温度が許容値を越えた場合に回転
翼の熱による劣化を防止できるターボ分子ポンプを提供
することを目的とする。

【００１８】請求項７記載の発明は、回転翼付近を強制
冷却することにより排気性能（許容ガス流量、許容吸気
口圧）を向上させたターボ分子ポンプを提供することを
目的としたものである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のうち請求項１記載の発明は、回転翼駆動モ
ータＭによって回転する主軸（１０４）に固定され複数
に分割された羽根を複数段有する回転翼（１２）と、該
回転翼（１２）と空間を持って交互に配設された複数の
固定翼（８２）と、該固定翼（８２）の一端を支持し前
記回転翼（１２）の浮上方向に段積みされた複数の固定
翼スペーサ（８６）と、気体分子を吸入する吸入口（４
０）と、該気体分子を排出する排気口（１２２）と、前
記回転翼（１２）の温度を該回転翼（１２）と非接触に
検出可能な回転翼温度検出手段とを備えるターボ分子ポ
ンプであって、該回転翼温度検出手段は、前記固定翼
（８２）、前記固定翼スペーサ（８６）及び前記回転翼
（１２）の主軸（１０４）と対峙し一端は前記ベース部
（１３）に固定されたステータ（９２）の前記回転翼
（１２）側の空間に断熱材からなる少なくとも一つの支
持部（９４）を介して前記ステータ（９２）に固定され
た部材（９６）の内の少なくとも一箇所に温度検出素子
（８４ａ，８４ｂ，８４ｃ）を配設し、該温度検出素子
（８４ａ，８４ｂ，８４ｃ）で検出された温度に基づ
き、前記気体分子を媒体とした熱伝導率、熱放射率を含
む理論計算又は前記各温度検出素子（８４ａ，８４ｂ，
８４ｃ）の温度と前記回転翼（１２）の温度との関係を
含み予め取得した実験データから前記回転翼（１２）の
温度を演算により推定する演算部（９８）を有すること
を特徴とする。ターボ分子ポンプＰに回転翼温度検出手
段を備えたことで回転翼（１２）の温度が検出可能とな
り、後述するようにこの温度を利用して回転翼（１２）
の寿命を延ばし、また熱による劣化を防止することが可
能となる。ここで、回転翼温度検出手段は、固定翼（８
２）、固定翼スペーサ（８６）及び支持部（９４）を介
してステータ（９２）に固定された部材（９６）の内の
少なくとも一箇所に小さな温度検出素子（８４ａ，８４
ｂ，８４ｃ）を配設し、検出された温度に基づき回転翼
（１２）の温度を演算により推定するものである。この
演算は熱の伝導、放射等を勘案し、理論値として算出す
ることも可能であるが、予め求めた実験データと対照す
ること等により算出することも可能である。固定翼（８
２）等に配設したことにより、ガスの流れに影響を与え
ることなく回転翼（１２）の温度を計測することが出来
る。

【００２０】

【００２１】

【００２２】

【００２３】更に、回転翼温度検出手段の別例を上げれ
ば、請求項２記載の発明のように、前記回転翼温度検出
手段は、前記回転翼（１２）の浮上方向の長さを測定し
熱膨張前後の長さの変化量を算出する第１の長さ測定手
段（１００，１０２）と、前記回転翼（１２）の主軸
（１０４）の浮上方向の長さを測定し前記熱膨張前後の
長さの変化量を算出する第２の長さ測定手段（１０６，
１０８）と、該第２の長さ測定手段（１０６，１０８）
による長さの変化量と前記第１の長さ測定手段（１０
０，１０２）による長さの変化量間の差異に基づき、前
記回転翼（１２）の温度を前記変化量間の差異と前記回
転翼（１２）の温度間の熱膨張率を介した比例演算によ
り推定する演算部（１１０）を有することを特徴とす
る。

【００２４】回転翼（１２）及び回転翼（１２）の主軸
（１０４）は温度の変化に従い熱膨張する。そして、近
似的にはその長さの変化分は温度の変化にほぼ比例する
と考えることが出来る。このため、回転翼（１２）の熱
膨張前後の長さの変化量を求め、かつ回転翼（１２）の
主軸（１０４）の熱膨張前後の長さの変化量を求める。
その両者の長さの変化量間の差異を求めて、各部の材質
に基づく熱膨張率等を考慮することで、回転翼（１２）
の温度を演算により推定する。このことにより、請求項
１と同様にガスの流れに影響を与えることなく回転翼
（１２）の温度を計測することが出来る。

【００２５】

【００２６】

【００２７】また、本発明のうち請求項３記載の発明
は、前記回転翼温度検出手段で求めた前記回転翼（１
２）の温度に基づき該回転翼（１２）の異常高温を防止
しつつ前記ベース部（１３）の温度を上昇可能な限界で
ある目標温度を設定するベース温度設定手段（２１，２
３）と、該ベース温度設定手段（２１，２３）の目標温
度と前記ベース部（１３）において実測された温度間の
差を算出する温度差算出手段と、該温度差算出手段の出
力信号に基づきベース部（１３）の加熱若しくは冷却を
制御する温度制御手段（２７）を備えたことを特徴とす
る。

【００２８】生成物の堆積を防止するため、ベース部
（１３）を加熱する。この際、回転翼（１２）の温度が
異常になることを防止するため、回転翼温度検出手段で
求めた回転翼（１２）の温度に基づき、回転翼（１２）
の異常高温を防止しつつ、ベース部（１３）の温度を上
昇可能な限界であるベース部（１３）の目標温度を設定
する。その目標温度とベース部（１３）において実測さ
れた温度間の差を求め、その差に基づきベース部（１
３）の加熱若しくは冷却を制御する。このことにより、
回転翼（１２）の保護を図りつつ、生成物の堆積を防止
することが可能となる。

【００２９】更に、本発明のうち請求項４記載の発明に
よれば、ターボ分子ポンプＰをガスを流入させない状態
で運転しつつ、ターボ分子ポンプＰ、該ターボ分子ポン
プＰの吸入口（４０）に一端を接続された配管（４２）
及び該配管（４２）の他端に接続された外部装置（４
６）の内の少なくとも一つを所定時間加熱後冷却するベ
ーキング手段を備えるターボ分子ポンプにおいて、加熱
のための前記回転翼（１２）の温度限界である目標温度
（５４）を設定するベーキング温度設定手段と、該ベー
キング温度設定手段の回転翼（１２）の目標温度（５
４）と前記回転翼温度検出手段（１）で求めた前記回転
翼（１２）の温度間の差を算出する温度差算出手段（５
２）と、該温度差算出手段（５２）の出力信号に基づき
前記回転翼（１２）の異常高温を防止しつつ可能な限り
ベーキングの温度を上昇させるため、ターボ分子ポンプ
Ｐの外筒（１３６）、ベース部（１３）、前記配管（４
２）及び前記外部装置（４６）の少なくとも一つを所定
時間加熱する加熱手段（２９，５０）と、該加熱手段
（２９，５０）による加熱より所定時間経過後、前記外
筒（１３６）、前記ベース部（１３）、前記配管（４
２）及び前記外部装置（４６）の少なくとも一つを冷却
する冷却手段（５１）を備えたことを特徴とする。

【００３０】ベーキング温度設定手段では、ベーキング
実行時の加熱のための回転翼（１２）の温度限界である
目標温度（５４）を設定する。この目標温度（５４）と
回転翼温度検出手段で求めた回転翼（１２）の温度間の
差を算出する。そして、その差に基づきターボ分子ポン
プの外筒（１３６）、ベース部（１３）、配管（４２）
及び外部装置（４６）の少なくとも一つを所定時間加熱
する。その加熱より所定時間経過後に、加熱された外筒
（１３６）等を今度は逆に冷却する。このことにより、
回転翼（１２）の保護を図りつつ、チャンバ内部の到達
圧力を向上させることが出来る。

【００３１】更に、本発明のうち請求項５記載の発明に
よれば、前記回転翼温度検出手段で求めた前記回転翼
（１２）の温度が予め定めた許容値を越えた程度を重み
付け又はランク付けにより数値化し、該数値化された数
値及び前記回転翼（１２）の温度が前記許容値を越えて
いる時間を掛け合わせて寿命値を演算する寿命予測手段
（６３）と、該寿命予測手段（６３）で演算した寿命値
を予め定めた設定値と比較し、該設定値を越えたときに
警報表示（６７）又は／及び前記寿命値と前記設定値間
の差に基づき前記ベース温度設定手段の目標温度の設定
の可変及び前記ベーキング温度設定手段の回転翼（１
２）の目標温度の設定の可変の少なくとも一方を行う判
別手段（６５）を備えたことを特徴とする。

【００３２】回転翼温度検出手段で求めた回転翼（１
２）の温度が予め定めた許容値を越えた程度を測定す
る。この程度の測定の仕方はランク付けや重み付け等の
評価方法を含む。また、許容値を越えている時間を測定
する。寿命予測手段（６３）では、重み付け又はランク
付けにより数値化された数値及び回転翼（１２）の温度
が許容値を越えている時間を掛け合わせて寿命値を演算
する。そして、この寿命値により回転翼（１２）の寿命
の予測を行う。

【００３３】また、寿命予測手段（６３）の出力は予め
定めた設定値と比較することで、警報表示（６７）とし
てもよいし、またその比較の結果の差に基づきベース温
度設定手段の目標温度の設定の可変やベーキング温度設
定手段の目標温度の設定の可変を行えるようにしてもよ
い。このベース温度設定手段の目標温度の設定の可変と
ベーキング温度設定手段の目標温度の設定の可変は、独
自に実施してもよいし、併用してもよい。以上により、
回転翼（１２）のオーバーホール時期の警報や回転翼
（１２）の熱による劣化の防止を図ることが出来る。

【００３４】

【００３５】

【００３６】更に、本発明のうち請求項６記載の発明
は、回転翼駆動モータＭをモータドライバ（８）で駆動
するターボ分子ポンプにおいて、前記回転翼温度検出手
段で求めた前記回転翼（１２）の温度を予め定めた設定
温度と比較し、その差に基づき前記回転翼駆動モータＭ
に対し引き出し得る最大のドライバ出力又は／及び設定
回転数を判断するモータドライバ出力設定回転数判断手
段（５）と、該モータドライバ出力設定回転数判断手段
（５）の出力信号を基にモータドライバ（８）の駆動出
力の可変調整若しくはモータＭの停止を行うドライバ出
力切換手段（６）及び前記モータドライバ出力設定回転
数判断手段（５）で算出した設定回転数を前記回転翼駆
動モータＭの回転数を検出する回転数センサ（２）の出
力信号と比較し、その差に基づきモータドライバ（８）
を駆動する回転数補償手段（１１）を備え、前記モータ
ドライバ出力設定回転数判断手段（５）のドライバ出力
又は／及び設定回転数の判断は、前記回転翼駆動モータ
Ｍの回転数を検出する回転数センサ（２）、前記回転翼
駆動モータＭのモータ電流を検出するモータ電流センサ
（３）及び前記回転翼（１２）を磁気浮上させる軸方向
電磁石に流れる電流を検出する軸方向電磁石電流センサ
（４）の内の少なくとも一つのセンサにより検出された
検出信号を帰還させつつ調節し、又は／及びターボ分子
ポンプＰの吸入口（４０）に接続された外部装置（４
６）から供給される負荷流量の増大、減少、供給停止を
事前に知らせる外部信号（１５）に基づき行うことを特
徴とする。

【００３７】このように形成すると、回転翼（１２）の
温度が許容値以内にあるとき、モータドライバ出力設定
回転数判断手段（５）の信号を基にドライバ出力切換手
段（６）の切換によってモータドライバ（８）の駆動出
力を可変出来る。また回転翼駆動モータＭの設定回転数
も可変出来、駆動出力又は／及び設定回転数を高めるこ
とが可能でターボ分子ポンプＰの排気性能（真空性能）
を最大限に引き出すことが可能でロスが少なくなる。

【００３８】また、このようにモータドライバ（８）の
駆動出力を上昇させ、またモータドライバ（８）の設定
回転数を高めるように変えれば、ガス負荷の変動があっ
ても高い駆動出力又は設定回転数（高いガス排気性能）
によって回転翼駆動モータＭの回転速度の変動が抑えら
れ、排気性能が維持される。

【００３９】一方、回転翼（１２）の温度が許容値を越
えた場合、ドライバ出力切換手段（６）によってモータ
ドライバ（８）の駆動出力を低下させたり、最悪の場合
ブレーキ等（停止の手法は電流位相を変える等様々考え
られるが、手法にはこだわらない。）をかける。または
回転数補償手段（１１）によってモータドライバ（８）
の設定回転数を低くすることによって回転翼（１２）と
気体分子の衝突頻度を低下させる。以上により、回転翼
（１２）の温度を低下させ、回転翼（１２）の熱による
劣化を防止出来る。ドライバ出力切換手段（６）及び回
転数補償手段（１１）はいずれか一方のみを機能させて
もよいが、両手段を併用してもよい。両手段を併用させ
ることで、排気性能の精度を一層高めることが可能とな
る。

【００４０】

【００４１】回転数センサ（２）、モータ電流センサ
（３）、軸方向電磁石電流センサ（４）の出力信号は、
ガス負荷の変化に対応した形で変化するため、これらの
内の少なくとも一つのセンサの出力信号を帰還させドラ
イバ出力の調節又は／及び設定回転数の調節を行うこと
とする。このことにより、回転翼（１２）の温度を許容
値以内に保ちつつ、速やかなドライバ出力の調節又は／
及び設定回転数の調節を行うことが出来る。

【００４２】

【００４３】外部信号が入力される構成とすることによ
り、例えば半導体製造装置などからの外部信号に基づ
き、ガス負荷が増大する前に予めモータドライバ（８）
の駆動出力又は設定回転数を大きくしておくことが可能
となる。このことにより、ゲートバルブ（４４）の開放
などによる突発的なガス負荷の増大に対しても排気性能
が維持される。

【００４４】更に、本発明のうち請求項７記載の発明
は、前記回転翼温度検出手段で求めた前記回転翼（１
２）の温度が予め定めた許容値を越えたか否かを判別す
る回転翼温度判別手段（７３）と、該回転翼温度判別手
段（７３）の出力に基づき回転翼（１２）に近接した周
囲若しくは外筒の周囲を冷却する冷却手段（５１）を備
えたことを特徴とする。

【００４５】回転翼温度検出手段で求めた回転翼（１
２）の温度と予め定めた許容値との差を求め、その差に
基づき回転翼（１２）に近接した周囲若しくは外筒の周
囲を水冷管等により冷却する。このことにより、一層の
ガス流量の増大を図ることが出来、また一層のＴＭＳ温
度の向上を図ることが出来る。

【００４６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１は、本発明の第１の実施形態の
簡略断面図を示す。ターボ分子ポンプＰは、高速回転す
る一周に渡り複数に分割された羽根を複数段有する回転
翼１２に衝突する気体分子に運動量を与えて気体を輸送
するポンプである。回転翼温度センサ１は、例えば回転
翼１２の底部に対向し、ベース部１３の位置に設置され
た放射温度計１ａからなる。放射温度計１ａは、回転翼
１２の底面に熱放射しその反射熱エネルギーにより回転
翼１２の温度を間接的に検出するようになっている。

【００４７】このターボ分子ポンプＰには、上述したタ
ーボ分子ポンプＰの回転翼温度を検出する回転翼温度セ
ンサ１の他に、ターボ分子ポンプＰの回転数を検出する
回転数センサ２，ターボ分子ポンプＰのモータＭの電流
を検出するモータ電流センサ３，ターボ分子ポンプＰの
軸方向電磁石の電流を検出する軸方向電磁石電流センサ
４の各センサが設置されている。

【００４８】また、図２には本発明の第１の実施形態の
ブロック図を示す。モータドライバ出力設定回転数判断
器５には、回転翼温度センサ１で検出したターボ分子ポ
ンプＰの回転翼温度、回転数センサ２で検出したターボ
分子ポンプＰの回転数、モータ電流センサ３で検出した
モータ電流、軸方向電磁石電流センサ４で検出した軸方
向電磁石の電流が入力されるようになっている。

【００４９】また、モータドライバ出力設定回転数判断
器５には、半導体製造装置からの外部リモート出力信号
１５が入力されている。モータドライバ出力設定回転数
判断器５は、各センサ１，２，３，４の信号および外部
リモート出力信号１５を基に測定値と予め設定した設定
数値を比較し引き出せる最大の駆動出力又は設定回転数
を判断するもので、モータドライバ出力設定回転数判断
手段に相当する。モータドライバ出力設定回転数判断器
５の出力側には、ドライバ出力切換器６、回転数比較器
７及び設定回転数調節器１１が接続されている。

【００５０】ドライバ出力切換器６は、モータドライバ
出力設定回転数判断器５の判断の下にドライバ出力の可
変調節又は回転翼１２の異常温度検出時における緊急停
止（ブレーキ）のいずれかの切換を行う切換スイッチ９
と、モータドライバ出力設定回転数判断器５の出力に基
づきドライバ出力を可変調節するドライバ出力調節器１
０から構成され、ドライバ出力切換手段に相当する。ま
た、設定回転数調節器１１は、モータドライバ出力設定
回転数判断器５で演算された設定回転数と回転数センサ
２で検出された回転数間の差に基づき回転数の調節をす
るもので、回転数補償手段に相当する。

【００５１】次に本発明の第１の実施形態のターボ分子
ポンプの作用を説明する。回転翼温度センサ１は、例え
ばベース部１３に内設し、回転翼１２の底部に向かって
熱放射する。そして、その反射熱エネルギーを測定する
ことで回転翼１２の温度を間接的に検出する。ベース部
１３に内設したことで、小スペースに収納出来、ターボ
分子ポンプの性能に影響を与えることは無い。しかし、
例えば回転翼１２内に温度センサ自体を内挿し、直接に
回転翼１２の温度を検出するようにしてもよい。

【００５２】検出された回転翼１２の温度は、モータド
ライバ出力設定回転数判断器５に入力され、予め設定さ
れた温度値と比較され差が算出される。そして、その差
が所定の温度範囲内であれば、切り換えスイッチ９はド
ライバ出力調節器１０側に接続され、差に応じてドライ
バ出力調節器１０により出力が調節され、その結果がモ
ータドライバ８に送られる。一方、差が所定の温度範囲
外（即ち、回転翼１２の異常高温時）であれば、切り換
えスイッチ９はブレーキ側に接続され、モータドライバ
８に停止信号が送られモータＭの停止がなされる。

【００５３】また、上述したドライバ出力の調節の他
に、モータＭの回転数を調節することによっても回転翼
１２の温度制御が可能である。即ち、モータドライバ出
力設定回転数判断器５で求めた前述の温度差に基づきモ
ータＭの設定回転数を演算し、その設定回転数と回転数
センサ２で検出した回転数間の差を算出する。そして、
その差に応じて設定回転数調節器１１により回転数が補
償され、その結果がモータドライバ８に送られる。ドラ
イバ出力の調節と回転数の調節は別個の制御としても良
いし、また組み合わせた制御としても良い。組合せた場
合、ターボ分子ポンプの排気性能を一層向上させること
が可能となる。

【００５４】更に、回転数センサ２で検出したターボ分
子ポンプＰの回転数，モータ電流センサ３で検出したモ
ータ電流，軸方向電磁石電流センサ４で検出した軸方向
電磁石の電流は、各々負荷流量に応じた変化を伴う。従
って、回転翼１２の許容温度範囲内における排気性能の
安定化及び許容流量、圧力の増大を図るため、モータド
ライバ出力設定回転数判断器５に各センサ出力を帰還さ
せる。帰還に使用する信号はモータドライバ出力設定回
転数判断器５に入力された回転数センサ２、モータ電流
センサ３、軸方向電磁石電流センサ４のいずれかでよ
い。このことにより、回転翼１２の許容温度を維持しつ
つ、許容限度一杯に安定した負荷流量制御が行える。

【００５５】具体的には、例えば回転翼１２の許容温度
内であって、ターボ分子ポンプＰの回転数３５０００ｒ
ｐｍが１０００ｒｐｍ以上下がった（３４０００ｒｐｍ
以下になった）場合を考える。回転数の低下による負荷
流量の減少はモータドライバ出力設定回転数判断器５内
でドライバ出力の増加が必要であると判断される。この
とき、ドライバ出力切り換え器６の切換スイッチ９はド
ライバ出力調節器１０側にあり、ドライバ出力調節器１
０は排気性能を充分に発揮できるようにターボ分子ポン
プ駆動出力をアップする。これにより、ターボ分子ポン
プの排気性能が最大限に引き出されるように高められロ
スが少なくなる。また、ガス負荷の変動に対する回転数
の変動が抑えられる。

【００５６】また、例えば、同様に回転翼１２の許容温
度内であって、ターボ分子ポンプＰの回転数３５０００
ｒｐｍが１０００ｒｐｍ以上下がり（３４０００ｒｐｍ
以下になり）、かつモータ電流が飽和している（ターボ
分子ポンプＰのトルクが不足している）場合を考える。
このときも、モータドライバ出力設定回転数判断器５内
でドライバ出力の増加が必要であると判断される。即
ち、ドライバ出力調節器１０の可変により、ターボ分子
ポンプ駆動出力をアップする。その結果、ターボ分子ポ
ンプの排気性能が充分に高められる。

【００５７】更に、次の例として、例えば半導体製造装
置等の外付けの外部装置４６があり、この外部装置４６
より外部リモート出力信号１５（ゲートバルブ４４を開
く信号）があった場合を考慮する。このとき、ゲートバ
ルブ４４の開放に同調させてドライバ出力調節器１０を
可変し、ターボ分子ポンプ駆動出力を予めアップし、又
は設定回転数調節器１１により設定回転数を予めアップ
しておく。このことにより、ガス負荷が増大する前に予
めモータドライバ８のターボ分子ポンプ駆動出力が高め
られ、ターボ分子ポンプＰの排気性能が増大し、突発的
なガス負荷の変動に対する回転数の変動が抑えられ、排
気性能が維持される。

【００５８】このように、回転翼温度が設定値以内にあ
る場合において、モータドライバ出力設定回転数判断器
５の信号を基に、ドライバ出力調節器１０でモータドラ
イバ８のターボ分子ポンプ駆動出力をアップし、又は設
定回転数調節器１１でモータドライバのターボ分子ポン
プ設定回転数をアップする。このことにより、ターボ分
子ポンプ駆動出力およびターボ分子ポンプ設定回転数が
高まってターボ分子ポンプの排気性能が最大限に発揮で
き、またガス負荷の変動による回転数の変動が抑えられ
る。

【００５９】次に、本発明の第２実施形態（請求項３に
相当する）を図面に基づいて説明する。尚、図１及び図
２と同一要素のものについては同一符号を付して説明は
省略する。図３は、本発明の第２実施形態のブロック図
を示す。ＴＭＳ目標温度設定器２１は回転翼温度センサ
１の出力信号に基づき上昇可能なベース部１３の温度を
設定するようになっている。また、設定温度判別器２３
はＴＭＳ目標温度設定器２１の出力信号に基づきターボ
分子ポンプの各環境変数に基づき温度補償するようにな
っている。

【００６０】ＴＭＳ目標温度設定器２１及び設定温度判
別器２３はベース温度設定手段に相当する。ベース温度
検出器２５は、ベース部１３の温度を検出するようにな
っている。温度制御器２７は、設定温度判別器２３の出
力信号とベース温度検出器２５の出力信号間の差に基づ
き、ベース部１３を加熱するか若しくは冷却するかを判
断し、加熱及び冷却の各制御信号を出力するもので温度
制御手段に相当する。加熱装置２９は、温度制御器２７
の加熱制御信号に基づきベース部１３を加熱するように
なっている。一方、水冷装置３１は、温度制御器２７の
冷却制御信号に基づきベース部１３を冷却するようにな
っている。

【００６１】次に本発明の第２実施形態のターボ分子ポ
ンプの作用を説明する。本発明の第２実施形態はＴＭＳ
に関する制御を行うものである。図３において、回転翼
温度センサ１の出力信号に基づき、ＴＭＳ目標温度設定
器２１でベース部１３の温度を設定する。そして、ＴＭ
Ｓ目標温度設定器２１の出力を設定温度判別器２３を介
して温度補償する。設定温度判別器２３の出力はベース
温度検出器２５で検出されたベース部１３の温度と比較
され差が求められる。

【００６２】その差は温度制御器２７に入力され、ベー
ス部１３を加熱するか若しくは冷却するかが判断され
る。そして、温度制御器２７の加熱制御信号に従い、加
熱装置２９によりベース部１３の加熱が行われる。ま
た、温度制御器２７の冷却制御信号に従い、水冷装置３
１によりベース部１３の冷却が行われる。ここに、ＴＭ
Ｓは回転翼温度を常時監視しつつ行われることになる。
その結果、回転翼の異常高温による破壊を防止しつつ、
堆積物の防止を図ることが出来る。

【００６３】次に、本発明の第３実施形態（請求項４に
相当する）を図面に基づいて説明する。尚、図１及び図
２と同一要素のものについては同一符号を付して説明は
省略する。図４は、本発明の第３実施形態のブロック図
を示す。ターボ分子ポンプＰには吸入口４０に配管４２
が接続されている。配管４２の途中にはゲートバルブ４
４が設けられ、ガスの流入を遮断出来る様になってい
る。そして、その配管４２の他端には外部装置４６が接
続されている。ターボ分子ポンプＰの外筒１３６及びベ
ース部１３、配管４２の外周面、及び外部装置４６の壁
面には図示しないベーキング用加熱装置５０及び冷却装
置５１が配設されている。

【００６４】温度差算出器５２は、このベーキング用加
熱装置５０により加熱するために設定された目標温度５
４と回転翼温度センサ１の出力信号との差を算出するも
ので、温度差算出手段に相当する。温度制御器５６は温
度差算出器５２で算出した差に基づき、ベーキング用加
熱装置５０やベース部１３の加熱装置２９に加熱制御信
号を送出する様になっている。ベーキング用加熱装置５
０は例えばヒータで構成されており、冷却装置５１は例
えば水冷管で構成されている。ベーキングモード判別装
置５８は、ベーキングの実施を指令したり、加熱の時間
やその後の冷却の時間の管理をする様になっている。

【００６５】次に本発明の第３実施形態のターボ分子ポ
ンプの作用を説明する。本発明の第３実施形態はベーキ
ングに関する制御を行うものである。図４において、ベ
ーキングモード判別装置５８にてベーキングの開始が判
断される。このベーキング開始指令に基づきゲートバル
ブ４４を閉止する。そして、ゲートバルブ４４を閉止し
た状態で、まずターボ分子ポンプＰの外筒１３６及びベ
ース部１３、配管４２の外周面、及び外部装置４６の壁
面を加熱することから始める。

【００６６】加熱することで装置、管路の壁面及びター
ボ分子ポンプ内表面に吸着したガス分子が脱離し、また
透過による脱ガスを推進する。この脱ガスは加熱温度が
高い程効果が期待出来る。次に、ベーキングモード判別
装置５８からの開始指令があると、回転翼温度センサ１
の出力信号と目標温度５４間の差が算出される。この差
に基づき、温度制御器５６でベーキング用加熱装置５０
やベース部１３の加熱装置２９に加熱制御信号を送出す
る。加熱制御信号は連続信号であってもよいし、オンオ
フ信号でもよい。連続信号とすれば可変調整を行うこと
も可能である。

【００６７】この加熱制御信号に基づき、ベーキング用
加熱装置５０やベース部１３の加熱装置２９による加熱
がベーキングモード判別装置５８で予め設定された時間
だけ行われる。その後、ベーキングモード判別装置５８
は、冷却の指令を行う。このとき、自然冷却では時間が
かかるため、冷却装置５１で強制的に冷却を行う。冷却
装置５１は例えば、水冷管を回転翼１２に近接して配設
する。この冷却もベーキングモード判別装置５８で予め
設定された時間だけ行う。以上により、回転翼の温度を
監視しつつベーキングを行うため、回転翼の異常高温に
よる破壊を防止しつつベーキングによる脱ガスの効果を
最大限に発揮することが出来る。

【００６８】次に、本発明の第４実施形態（請求項５に
相当する）を図面に基づいて説明する。尚、図１及び図
２と同一要素のものについては同一符号を付して説明は
省略する。図５は、本発明の第４実施形態のブロック図
を示す。外部圧力計出力６１は配管４２や外部装置４６
等に配設された圧力計からの配管４２等の内部の圧力値
を出力するものである。

【００６９】温度・時間のダメージカウンタ６３は、回
転翼温度センサ１の出力信号と外部圧力計出力６１の出
力信号とが入力され、これらの信号に基づき演算により
回転翼の寿命や生成物の堆積量の予測を行い、信号値と
して出力するもので、寿命予測手段に相当する。判別器
６５は、温度・時間のダメージカウンタ６３からの出力
信号と予め定めた設定値との差を求め、設定値以上のと
きは警報表示するもので、判別手段に相当する。

【００７０】次に本発明の第４実施形態のターボ分子ポ
ンプの作用を説明する。本発明の第４実施形態はターボ
分子ポンプＰの保護機能に関するものである。図５にお
いて、配管４２や外部装置４６等に配設された圧力計か
ら圧力値が温度・時間のダメージカウンタ６３に入力さ
れる。一方、回転翼温度センサ１からは回転翼の温度が
入力される。温度・時間のダメージカウンタ６３では、
この回転翼の温度と当該温度の継続時間より、回転翼の
寿命予測を行う。回転翼の強度は、回転翼に使用した材
料によっても異なるが、回転翼の温度と当該温度の継続
時間により低下するためである。

【００７１】寿命予測の手法は、例えば回転翼の温度に
応じ段階的に数値化した重み付けを行い、この数値と時
間とを掛け合わせたものを寿命値とする。しかし、寿命
予測の手法はこれに限定するものではなく、回転翼の温
度と時間を組み合わせたすべての手法を含む。この寿命
値は判別器６５に送られ、予め設定された設定値との間
で大小を比較される。そして、寿命値が設定値を越えた
とき、警報表示６７が発せられる。警報表示６７により
オーバーホールの時期を知ることが出来る。また、設定
値を複数とすることで、警報表示６７は段階を追って発
することも出来る。

【００７２】ここで、判別器６５は設定値との間で大小
の比較を行うとしたが、設定値との間で差を算出するこ
とも出来る。そして、その差の算出結果に基づき、指令
信号６９によりベーキング時の回転翼１２の温度を下げ
るように指令することが出来る。また、同様に指令信号
７１によりＴＭＳ制御時の回転翼１２の温度を下げるよ
うに指令することも出来る。その結果、単なる警報のみ
に止まらず、例えばオーバーホール時期が近づいたとき
に、ターボ分子ポンプの運転をその損傷程度に応じた運
転に制限することが出来る。

【００７３】次に、本発明の第５実施形態（請求項７に
相当する）を図面に基づいて説明する。尚、図１及び図
２と同一要素のものについては同一符号を付して説明は
省略する。図４に、本発明の第５実施形態のブロック図
を示す。判別器７３は、回転翼温度センサ１からの温度
信号と予め設定された許容温度を比較するもので、回転
翼温度判別手段に相当する。

【００７４】次に本発明の第５実施形態のターボ分子ポ
ンプの作用を説明する。本発明の第５実施形態はターボ
分子ポンプＰのより一層の性能向上に関するものであ
る。図４において、判別器７３で、回転翼温度センサ１
からの温度信号と予め設定された許容温度を比較する。
その結果、回転翼温度センサ１からの温度信号が許容温
度を越えたとき冷却装置５１で強制的に冷却を行う。冷
却装置５１は例えば、水冷管を回転翼１２に近接して配
設するが、ターボ分子ポンプＰの外筒１３６に配設して
もよい。以上により、回転翼の許容温度を越えたとき強
制的に冷却を行うため、より一層のガス流量の確保及び
ＴＭＳ制御時のベース目標温度の向上が可能である。

【００７５】なお、本発明の回転翼温度センサ１は、例
えば図６に示す様に吸入口４０のフランジに放射温度計
１ｂを配設してもよい。放射温度計１ｂは回転翼１２の
上部に対向し、温度計固定板８０に支持されている。放
射温度計１ｂは、回転翼１２の上面に熱放射しその反射
熱エネルギーにより回転翼１２の温度を検出する。

【００７６】次に、本発明の第６実施形態（請求項１に
相当する）を図面に基づいて説明する。本発明の第６実
施形態は回転翼温度検出の別形態を示すものである。図
７に示す様に、固定翼８２の一部又は固定翼スペーサ８
６の一部には、温度検出素子８４ａ又は８４ｂが埋め込
まれた様になっている。この温度検出素子８４ａ又は８
４ｂの温度は、回転翼１２より放射熱等により所定温度
低い状態にある。この所定温度を予め実験的に測定して
おくか、ガスを媒体とした熱伝導率や放射率等を基に演
算を行うことにより、回転翼１２の温度を推定すること
が出来る。

【００７７】また、図８には、更に別の箇所に温度検出
素子８４ｃを配設した状態を示す。図８において、ステ
ータ９２は主軸１０４と対峙し、このステータ９２の一
端は、ベース部１３に固定されている。ステータ９２の
回転翼１２と面する曲面に断熱材からなる支持部９４を
介し、平板９６が回転翼１２と平行して固定されてい
る。この平板９６には温度検出素子８４ｃが固着されて
いる。回転翼１２の温度は、演算器９８により例えば温
度検出素子８４ｃで測定された平板９６の温度と別途図
示しない温度検出素子により測定されたステータ９２の
温度間の差を求め、回転翼１２と平板９６間の温度差を
実験的に若しくは理論的に推定することで求めることが
出来る。理論的な推定は、回転翼１２からステータ９２
に至るまでの温度勾配から比例的に求められる。

【００７８】次に、本発明の第７実施形態（請求項２に
相当する）を図面に基づいて説明する。本発明の第７実
施形態は回転翼温度検出の更に別形態を示すものであ
る。図９に示す様に、回転翼１２の底部に対峙して位置
センサ１００がベース部１３に配設されている。そし
て、図示しない演算器１０２では、位置センサ１００で
測定した距離の熱膨張前後の変化量を求めるようになっ
ている。位置センサ１００と演算器１０２は、第１の長
さ測定手段に相当する。

【００７９】また、回転翼１２の主軸１０４の底部に対
峙して位置センサ１０６がベース部１３に配設されてい
る。そして、図示しない演算器１０８では、位置センサ
１０６で測定した距離の熱膨張前後の変化量を求めるよ
うになっている。位置センサ１０６と演算器１０８は、
第２の長さ測定手段に相当する。演算器１１０は、演算
器１０２の出力と演算器１０８の出力間の差異に基づ
き、回転翼１２の温度を演算により推定するもので、演
算部に相当する。

【００８０】次に本発明の第７実施形態のターボ分子ポ
ンプの作用を説明する。図９において、位置センサ１０
０は磁気浮上した回転翼１２の底部と位置センサ１００
間の距離を計測する。そして、演算器１０２では、位置
センサ１００の出力信号に基づき異なる温度における回
転翼１２の熱膨張前後の距離変化量を求める。位置セン
サ１０６は、回転翼１２の主軸１０４の底部と位置セン
サ１０６間の距離を計測する。そして、演算器１０８で
は、位置センサ１００で求めたのと同一の温度条件下
で、位置センサ１０６の出力信号に基づき異なる温度に
おける回転翼１２の主軸１０４の熱膨張前後の距離変化
量を求める。

【００８１】その後、演算器１０２の出力と演算器１０
８の出力間の差異を演算器１１０で求める。演算器１１
０では、この差異の算出後、この算出結果に基づき、回
転翼１２及び回転翼１２の主軸１０４の材質に基づく熱
膨張率等（回転翼１２及び主軸１０４の材質は一般的に
は異なり、このため熱膨張率も相違しているが固定定数
として扱えるので演算上の問題は無い）を考慮すること
で、回転翼１２の温度を演算により推定する。このこと
により、ガスの流れに影響を与えることなく回転翼の温
度を計測することが出来る。

【００８２】次に、本発明の第８実施形態を図面に基づ
いて説明する。本発明の第８実施形態は回転翼温度検出
の更に別形態を示すものである。図１０に示す様に、吸
入口４０及び排気口１２２には、各々温度計１２４ａ及
び温度計１２４ｂが配設されている。図示しない演算器
１２６は、温度計１２４ａ及び温度計１２４ｂにより計
測された温度間の差を求め、その温度差に基づき回転翼
１２の温度を演算により推定する様になっている。

【００８３】また、図１１に示す様に、回転翼１２を水
冷するために配設された水冷管の入り口１２８及び出口
１３０には、各々図示しない温度計１３２ａ及び温度計
１３２ｂが配設されている。図示しない演算器１３４
は、温度計１３２ａ及び温度計１３２ｂにより計測され
た温度間の差を求め、その温度差に基づき回転翼１２の
温度を演算により推定する様になっている。

【００８４】次に本発明の第８実施形態のターボ分子ポ
ンプの作用を説明する。図１０において、吸入口４０及
び排気口１２２において、温度計１２４ａ及び温度計１
２４ｂにより導入ガスの温度を計測し演算器１２６でそ
の温度差を求める。または、回転翼１２を水冷するため
に回転翼１２の近く若しくは外筒１３６の周囲に配設さ
れた水冷管の入り口１２８及び出口１３０の温度を温度
計１３２ａ及び温度計１３２ｂにより計測し演算器１３
４でその温度差を求める。

【００８５】そして、その温度差から導入ガスや水を対
象とした熱量計算をすることにより、若しくは予め求め
た実験データと対照すること等により回転翼１２の温度
を推定する。このことにより、ガスの流れに影響を与え
ることなく回転翼の温度を計測することが出来る。

【００８６】

【発明の効果】

【００８７】以上説明したように、本発明（請求項１）
によれば、回転翼温度検出手段を備えたことにより、回
転翼の温度が検出可能となり、この回転翼の温度を監視
等することにより、回転翼の寿命を延ばし、また熱によ
る信頼性劣化を防止する等の用途に役立てることが出来
る。そして、この回転翼温度検出手段として、固定翼、
固定翼スペーサ、ステータに固定された部材に温度検出
素子を配設し、回転翼の温度を演算により推定すること
にしたので、ガスの流れに影響を与えることなく回転翼
の温度を計測することが出来る。

【００８８】

【００８９】更に、本発明（請求項２）によれば、回転
翼の熱膨張前後の長さの変化分と回転翼の主軸の熱膨張
前後の長さの変化分を基に、回転翼の温度を演算により
推定することとしたので、請求項１と同様にガスの流れ
に影響を与えることなく回転翼の温度を計測することが
出来る。

【００９０】

【００９１】更に、本発明（請求項３）によれば、回転
翼温度検出手段で求めた回転翼の温度に基づきベース部
の目標温度を設定し、ベース部において実測された温度
との差を求め、その差に基づきベース部の加熱若しくは
冷却を制御することとしたので、回転翼の保護を図りつ
つ、生成物の堆積を防止することが可能となる。

【００９２】更に、本発明（請求項４）によれば、ベー
キング温度設定手段、温度差算出手段、加熱手段及び冷
却手段を備えたことにより、回転翼の保護を図りつつ、
ターボ分子ポンプの到達圧力を向上させることが出来
る。

【００９３】更に、本発明（請求項５）によれば、寿命
予測手段と判別手段を備えたことにより、回転翼のオー
バーホール時期の警報や回転翼の異常高温からの回避を
図ることが出来る。

【００９４】

【００９５】更に、本発明（請求項６）によれば、回転
翼温度センサ、モータドライバ出力設定回転数判断手
段、ドライバ出力切換手段、回転数補償手段による演算
等により回転翼駆動モータをモータドライバで駆動する
ように構成したので、回転翼の温度が許容値以内にある
ときに駆動出力又は／及び設定回転数を限度一杯に可変
することで、ターボ分子ポンプの排気性能を最大限に引
き出すことが出来る。

【００９６】また、ガス負荷の変動があっても回転翼の
温度を許容値以下に保ちながら駆動出力を大きくするこ
とによって回転翼駆動モータの回転速度の変動が抑えら
れ、排気性能が維持される。一方、回転翼の温度が許容
値を越えた場合、モータドライバの駆動出力を低下させ
たり、目標回転数を下げたり、最悪の場合ブレーキ等を
かけられるため、回転翼の温度を低下させ、回転翼の熱
的な劣化を防止出来る。

【００９７】更に、モータドライバ出力設定回転数判断
手段のドライバ出力又は／及び設定回転数の判断は、回
転数センサ、モータ電流センサ、軸方向電磁石電流セン
サにより検出された検出信号を帰還させつつ調節するよ
うに構成したので、回転翼の温度を許容値以内に保ちつ
つ、速やかなドライバ出力の調節又は／及び設定回転数
の調節を行うことが出来る。

【００９８】更に、前記モータドライバ出力設定回転数
判断手段のドライバ出力又は／及び設定回転数の判断
は、外部信号に基づき行うように構成したので、ガス負
荷が増大する前に予めモータドライバの駆動出力又は設
定回転数を大きくしておくことが可能となる。このこと
により、突発的なガス負荷増大に対しても排気性能が維
持される。

【００９９】更に、本発明（請求項７）によれば、回転
翼温度判別手段と冷却手段を備えたことにより、一層の
ガス流量の増大を図ることが出来、また一層のＴＭＳ温
度の向上を図ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施形態の簡略断面図

【図２】 本発明の第１実施形態のブロック図

【図３】 本発明の第２実施形態のブロック図

【図４】 本発明の第３実施形態及び第５実施形態のブ
ロック図

【図５】 本発明の第４実施形態のブロック図

【図６】 回転翼温度検出の別形態を示す図

【図７】 回転翼温度検出の別形態を示す図（本発明の
第６実施形態）

【図８】 回転翼温度検出の別形態を示す図

【図９】 回転翼温度検出の別形態を示す図（本発明の
第７実施形態）

【図１０】 回転翼温度検出の別形態を示す図（本発明
の第８実施形態）

【図１１】 回転翼温度検出の別形態を示す図

【図１２】 従来のターボ分子ポンプのブロック図

【符号の説明】

Ｍ モータ Ｐ ターボ分子ポンプ １ 回転翼温度センサ １ａ，１ｂ 放射温度計 ２ 回転数センサ ３ モータ電流センサ ４ 軸方向電磁石電流センサ ５ モータドライバ出力設定回転数判断器 ６ ドライバ出力切換器 ７ 回転数比較器 ８ モータドライバ ９ 切換スイッチ １０ ドライバ出力調節器 １１ 設定回転数調節器 １２ 回転翼 １３ ベース部 １５ 外部リモート出力信号 ２１ ＴＭＳ目標温度設定器 ２３ 設定温判別器 ２５ ベース温度検出器 ２７ 温度制御器 ２９ 加熱装置 ３１ 水冷装置 ４０ 吸入口 ４２ 配管 ４４ ゲートバルブ ４６ 外部装置 ５０ ベーキング用加熱装置 ５１ 冷却装置 ５２ 温度差算出器 ５４ 目標温度 ５６ 温度制御器 ５８ ベーキングモード判別装置 ６１ 外部圧力計出力 ６３ 温度・時間のダメージカウンタ ６５ 判別器 ６７ 警報表示 ６９，７１ 指令信号 ７３ 判別器 ８０ 温度計固定板 ８２ 固定翼 ８４ａ，８４ｂ，８４ｃ 温度検出素子 ８６ 固定翼スペーサ ９２ ステータ ９４ 支持部 ９６ 平板 １００，１０６ 位置センサ ９８，１０２，１０８ 演算器 １０４ 主軸 １１０ 演算器 １２２ 排気口 １２４ａ，１２４ｂ 温度計 １２６ 演算器 １２８ 水冷管の入り口 １３０ 水冷管の出口 １３２ａ，１３２ｂ 温度計 １３４ 演算器 １３６ 外筒

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転翼駆動モータＭによって回転する主
   軸（１０４）に固定され複数に分割された羽根を複数段
   有する回転翼（１２）と、該回転翼（１２）と空間を持
   って交互に配設された複数の固定翼（８２）と、該固定
   翼（８２）の一端を支持し前記回転翼（１２）の浮上方
   向に段積みされた複数の固定翼スペーサ（８６）と、気
   体分子を吸入する吸入口（４０）と、該気体分子を排出
   する排気口（１２２）と、前記回転翼（１２）の温度を
   該回転翼（１２）と非接触に検出可能な回転翼温度検出
   手段とを備えるターボ分子ポンプであって、該回転翼温
   度検出手段は、前記固定翼（８２）、前記固定翼スペー
   サ（８６）及び前記回転翼（１２）の主軸（１０４）と
   対峙し一端は前記ベース部（１３）に固定されたステー
   タ（９２）の前記回転翼（１２）側の空間に断熱材から
   なる少なくとも一つの支持部（９４）を介して前記ステ
   ータ（９２）に固定された部材（９６）の内の少なくと
   も一箇所に温度検出素子（８４ａ，８４ｂ，８４ｃ）を
   配設し、該温度検出素子（８４ａ，８４ｂ，８４ｃ）で
   検出された温度に基づき、前記気体分子を媒体とした熱
   伝導率、熱放射率を含む理論計算又は前記各温度検出素
   子（８４ａ，８４ｂ，８４ｃ）の温度と前記回転翼（１
   ２）の温度との関係を含み予め取得した実験データから
   前記回転翼（１２）の温度を演算により推定する演算部
   （９８）を有することを特徴とするターボ分子ポンプ。
2. 【請求項２】 前記回転翼温度検出手段は、前記回転翼
   （１２）の浮上方向の長さを測定し熱膨張前後の長さの
   変化量を算出する第１の長さ測定手段（１００，１０
   ２）と、前記回転翼（１２）の主軸（１０４）の浮上方
   向の長さを測定し前記熱膨張前後の長さの変化量を算出
   する第２の長さ測定手段（１０６，１０８）と、該第２
   の長さ測定手段（１０６，１０８）による長さの変化量
   と前記第１の長さ測定手段（１００，１０２）による長
   さの変化量間の差異に基づき、前記回転翼（１２）の温
   度を前記変化量間の差異と前記回転翼（１２）の温度間
   の熱膨張率を介した比例演算により推定する演算部（１
   １０）を有することを特徴とする請求項１記載のターボ
   分子ポンプ。
3. 【請求項３】 前記回転翼温度検出手段で求めた前記回
   転翼（１２）の温度に基づき該回転翼（１２）の異常高
   温を防止しつつ前記ベース部（１３）の温度を上昇可能
   な限界である目標温度を設定するベース温度設定手段
   （２１，２３）と、該ベース温度設定手段（２１，２
   ３）の目標温度と前記ベース部（１３）において実測さ
   れた温度間の差を算出する温度差算出手段と、該温度差
   算出手段の出力信号に基づきベース部（１３）の加熱若
   しくは冷却を制御する温度制御手段（２７）を備えたこ
   とを特徴とする請求項１又は請求項２記載のターボ分子
   ポンプ。
4. 【請求項４】 ターボ分子ポンプＰをガスを流入させな
   い状態で運転しつつ、ターボ分子ポンプＰ、該ターボ分
   子ポンプＰの吸入口（４０）に一端を接続された配管
   （４２）及び該配管（４２）の他端に接続された外部装
   置（４６）の内の少なくとも一つを所定時間加熱後冷却
   するベーキング手段を備えるターボ分子ポンプにおい
   て、加熱のための前記回転翼（１２）の温度限界である
   目標温度（５４）を設定するベーキング温度設定手段
   と、該ベーキング温度設定手段の回転翼（１２）の目標
   温度（５４）と前記回転翼温度検出手段（１）で求めた
   前記回転翼（１２）の温度間の差を算出する温度差算出
   手段（５２）と、該温度差算出手段（５２）の出力信号
   に基づき前記回転翼（１２）の異常高温を防止しつつ可
   能な限りベーキングの温度を上昇させるため、ターボ分
   子ポンプＰの外筒（１３６）、ベース部（１３）、前記
   配管（４２）及び前記外部装置（４６）の少なくとも一
   つを所定時間加熱する加熱手段（２９，５０）と、該加
   熱手段（２９，５０）による加熱より所定時間経過後、
   前記外筒（１３６）、前記ベース部（１３）、前記配管
   （４２）及び前記外部装置（４６）の少なくとも一つを
   冷却する冷却手段（５１）を備えたことを特徴とする請
   求項１又は請求項２記載のターボ分子ポンプ。
5. 【請求項５】 前記回転翼温度検出手段で求めた前記回
   転翼（１２）の温度が予め定めた許容値を越えた程度を
   重み付け又はランク付けにより数値化し、該数値化され
   た数値及び前記回転翼（１２）の温度が前記許容値を越
   えている時間を掛け合わせて寿命値を演算する寿命予測
   手段（６３）と、該寿命予測手段（６３）で演算した寿
   命値を予め定めた設定値と比較し、該設定値を越えたと
   きに警報表示（６７）又は／及び前記寿命値と前記設定
   値間の差に基づき前記ベース温度設定手段の目標温度の
   設定の可変及び前記ベーキング温度設定手段の回転翼
   （１２）の目標温度の設定の可変の少なくとも一方を行
   う判別手段（６５）を備えたことを特徴とする請求項
   １、２、３又は４記載のターボ分子ポンプ。
6. 【請求項６】 回転翼駆動モータＭをモータドライバ
   （８）で駆動するターボ分子ポンプにおいて、前記回転
   翼温度検出手段で求めた前記回転翼（１２）の温度を予
   め定めた設定温度と比較し、その差に基づき前記回転翼
   駆動モータＭに対し引き出し得る最大のドライバ出力又
   は／及び設定回転数を判断するモータドライバ出力設定
   回転数判断手段（５）と、該モータドライバ出力設定回
   転数判断手段（５）の出力信号を基にモータドライバ
   （８）の駆動出力の可変調整若しくはモータＭの停止を
   行うドライバ出力切換手段（６）及び前記モータドライ
   バ出力設定回転数判断手段（５）で算出した設定回転数
   を前記回転翼駆動モータＭの回転数を検出する回転数セ
   ンサ（２）の出力信号と比較し、その差に基づきモータ
   ドライバ（８）を駆動する回転数補償手段（１１）を備
   え、前記モータドライバ出力設定回転数判断手段（５）
   のドライバ出力又は／及び設定回転数の判断は、前記回
   転翼駆動モータＭの回転数を検出する回転数センサ
   （２）、前記回転翼駆動モータＭのモータ電流を検出す
   るモータ電流センサ（３）及び前記回転翼（１２）を磁
   気浮上させる軸方向電磁石に流れる電流を検出する軸方
   向電磁石電流センサ（４）の内の少なくとも一つのセン
   サにより検出された検出信号を帰還させつつ調節し、又
   は／及びターボ分子ポンプＰの吸入口（４０）に接続さ
   れた外部装置（４６）から供給される負荷流量の増大、
   減少、供給停止を事前に知らせる外部信号（１５）に基
   づき行うことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の
   ターボ分子ポンプ。
7. 【請求項７】 前記回転翼温度検出手段で求めた前記回
   転翼（１２）の温度が予め定めた許容値を越えたか否か
   を判別する回転翼温度判別手段（７３）と、該回転翼温
   度判別手段（７３）の出力に基づき回転翼（１２）に近
   接した周囲若しくは外筒の周囲を冷却する冷却手段（５
   １）を備えたことを特徴とする請求項１、２、３、４、
   ５又は６記載のターボ分子ポンプ。