ターボ分子ポンプ
【課題】真空チャンバーの漏れ（リーク）の有無を判定するためには、ターボ分子ポンプの稼働を停止させてリークディテクタを接続しなければならないので、余分な手間を招来するという問題があった。
【解決手段】モータ制御部８４は、ブラシレスモータ６に供給する電流を一定値に維持する。タイマ８９は、モータ制御部８４により一定の電流値が維持されている期間中の時間を計測する。回転数センサ１３は、モータ制御部８４により一定の電流値が維持されている期間中のモータ回転速度を測定する。漏れ判定処理部８６は、タイマ８９により計測された時間と、回転数センサ１３により測定された最大回転速度と最小回転速度との回転速度差とに基づいて、ターボ分子ポンプ吸気口側に接続されている真空チャンバー２の漏れ判定を行う。
【解決手段】モータ制御部８４は、ブラシレスモータ６に供給する電流を一定値に維持する。タイマ８９は、モータ制御部８４により一定の電流値が維持されている期間中の時間を計測する。回転数センサ１３は、モータ制御部８４により一定の電流値が維持されている期間中のモータ回転速度を測定する。漏れ判定処理部８６は、タイマ８９により計測された時間と、回転数センサ１３により測定された最大回転速度と最小回転速度との回転速度差とに基づいて、ターボ分子ポンプ吸気口側に接続されている真空チャンバー２の漏れ判定を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターボ分子ポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ターボ分子ポンプにより真空チャンバーを高真空にして成膜作業などを実施するにあたり、真空チャンバーのリークテストを行うためにはリークディテクタを用いることが必要であった。例えば、被試験体である真空チャンバーの内部を真空に排気し、被試験体の外部からヘリウムを吹き付けることにより、漏れ箇所より漏入したヘリウムを検出する真空吹き付け法が広く知られている（特許文献１）。同様に、ターボ分子ポンプ自体のリークテストを行う際にも、ヘリウムリークディテクタを用いて真空吹き付け法によるリークテストを行うことが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１５３７５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、漏れ（リーク）の有無を判定するためには、ターボ分子ポンプの稼働を停止させてリークディテクタを接続しなければならないので、余分な手間を招来するだけでなく、製造コストおよび製造工数の増加が不可避であるという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係るターボ分子ポンプは、ブラシレスモータにより回転翼を固定翼に対して高速回転させるターボ分子ポンプにおいて、前記ブラシレスモータに供給する電流を所定の電流値に維持するモータ電流制御手段と、前記モータ電流制御手段により前記所定の電流値が維持されている期間中の時間を計測する計時手段と、前記モータ電流制御手段により前記所定の電流値が維持されている期間中のモータ回転速度を測定する回転測定手段と、前記計時手段により計測された時間と、前記回転測定手段により測定された最大回転速度と最小回転速度との回転速度差とに基づいて、ターボ分子ポンプ吸気口側に接続されている真空チャンバーの漏れ判定を行う判定手段とを備えているので、リークディテクタを用意することなくリークテストを行うことができる。
ここで、前記モータ電流制御手段は、前記ターボ分子ポンプが定格回転速度にあるとき、前記所定の電流値を零に設定することにより、前記判定手段による漏れ判定を行う構成とすることができる。
あるいは、前記モータ電流制御手段は、前記ターボ分子ポンプの回転立ち上げ動作途中において、前記ブラシレスモータに供給する電流を一定値に維持することにより、前記判定手段による漏れ判定を行う構成とすることができる。より具体的には、前記漏れ判定手段は、予め設定した時間内における回転速度差に基づいて漏れ判定を行うことができる。また、前記漏れ判定手段は、予め設定した回転速度差が前記回転測定手段により検出されたとき、前記計時手段により計測された時間に基づいて漏れ判定を行うこともできる。
さらに、前記真空チャンバーの替わりにターボ分子ポンプの吸気口遮蔽部材を装着し、前記判定手段は、前記ターボ分子ポンプ自身の漏れ判定を行う構成としてもよい。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、計時手段により計測された時間と、回転測定手段により測定された最大回転速度と最小回転速度との回転速度差とに基づいて、ターボ分子ポンプ吸気口側に接続されている真空チャンバーの漏れ判定を行う構成としてあるので、外部のリークディテクタを接続することなく真空チャンバーのリークテストを行うことができる。
本発明の一形態（請求項２）では、ターボ分子ポンプが定格回転速度にあるとき、ブラシレスモータに供給する電流値を零に設定することにより真空チャンバーの漏れ判定を行うので、成膜作業などが休止されている空き時間を利用して、リークディテクタ不要のリークテストを実行することができる。換言すると、ブラシレスモータの定格回転速度運転中にフリーラン状態として回転速度の低下状態を監視することにより、真空チャンバーで漏れが生じているか否かを判定することができる。
本発明の他の形態（請求項３，４，５）では、ターボ分子ポンプの回転立ち上げ動作途中においてブラシレスモータに供給する電流を一定値に維持することにより漏れ（リーク）の有無を判定するので、オペレータの熟練度に関わりなく、回転速度の増加状況に基づいた漏れ判定が可能となる。具体的には、予め設定した時間内における回転速度差に基づいて漏れ判定を行うか、あるいは、予め設定した回転速度差が回転測定手段により検出されたとき計時手段により計測された時間に基づいて漏れ判定を行うことができるので、実際に稼働させるシステムに応じて適宜選択することができる。
さらに本発明の他の形態（請求項６）では、真空チャンバーの替わりにターボ分子ポンプの吸気口遮蔽部材を装着することにより、ターボ分子ポンプ自身の漏れ判定を行うことができるので、外部のリークディテクタを接続することなく、ターボ分子ポンプの製造時あるいは保守作業中にリークテストを行うことができる。特に、定期的な保守作業中においても、配管・シール等のリークテストを簡易に実行することができるので、保守コストの低減および信頼性の増加を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明を適用したターボ分子ポンプおよびそのコントローラを含むシステムの全体構成図である。
【図２】ターボ分子ポンプ本体の詳細な断面構成図である。
【図３】実施の形態１において漏れ判定をするための原理を示した説明図である。
【図４】実施の形態１における制御手順を示すフローチャートである。
【図５】実施の形態２において漏れ判定をするための原理を示した説明図である。
【図６】実施の形態２の動作を示す説明図である。
【図７】実施の形態２におけるメインルーチンを示すフローチャートである。
【図８】実施の形態２におけるサブルーチンを示すフローチャートである。
【図９】実施の形態３の動作を示す説明図である。
【図１０】実施の形態３におけるメインルーチンを示すフローチャートである。
【図１１】実施の形態３におけるサブルーチンを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【０００９】
＜実施の形態１＞
図１は、本発明を適用したターボ分子ポンプおよびそのコントローラを含むシステムの全体構成図である。本システムは、ターボ分子ポンプ本体１と、ターボ分子ポンプ本体１の吸気口側に接続されている真空チャンバー２と、ターボ分子ポンプ本体１を制御すると共に漏れ判定を行うコントローラ８０を備えている。なお、ターボ分子ポンプ本体１の排気口側に接続してあるバックポンプは図示していない。
【００１０】
真空チャンバー２の内部に設けた圧力センサ３からはチャンバー内圧力信号ＳＧ３が出力され、後に詳述する主制御部８２に入力される。ターボ分子ポンプ本体１に内蔵されているブラシレスモータ６は、モータ制御部８４から供給される電流により回転が制御される。ターボ分子ポンプの回転翼（後に、図２を参照して説明する）を駆動するブラシレスモータ６の回転数（ｒｐｍ）は回転数センサ１３により検出され、回転数信号ＳＧ１３としてモータ制御部８４および漏れ判定処理部８６（後に、図３および図４を参照して説明する）に入力される。
【００１１】
漏れ判定処理部８６には、後にフローチャートとして説明する制御手順を記憶してあるプログラム記憶部８７と、制御手順の実行中に得られるモータ回転数データ，タイマ時刻などを記憶しておくデータ記憶部８８と、制御手順の実行中に起動されるタイマ８９が接続されている。さらに、漏れ判定処理部８６にはアラーム表示器９２が接続されており、後に詳述するリークテストの結果として漏れが検出されたときには、オペレータにその旨を報知する。
【００１２】
操作部９０は、ポンプ制御に必要な指令およびパラメータ等をコントローラ８０に入力することができる。また、図示しない外部入力端子を介して、記憶部８６に記憶されている重み値を書き換えることも可能である。
【００１３】
図２は、ターボ分子ポンプ本体１の詳細な断面構成図である。ポンプ本体１に設けられたケーシング２０の内部には、モータ６により回転駆動される回転体４が設けられている。回転体４の素材にはアルミ合金が用いられ、回転体４には複数段のロータ翼２１およびネジ溝部２２が形成されている。回転体４の回転速度は、回転数センサ１３により検出される。モータ温度は、モータ６内の所定位置（ステータ）に設置されたモータ温度センサ３１により検出される。
【００１４】
軸方向に配設された複数段のロータ翼２１に対しては複数段のステータ翼２３が交互に配設され、ネジ溝部２２に対しては径方向に僅かな隙間を介して筒状部材２４が配設されている。ロータ翼２１およびステータ翼２３は、タービン翼で構成されている。各ステータ翼２３はスペーサ２５によって所定の間隔に維持されており、最上段のスペーサ２５の上端は、ケーシング２０の上端内側に設けられた突起部分に当接している。ケーシング２０をベース２８に固定することにより、軸方向交互に重ねられたステータ翼２３およびスペーサ２５はケーシング２０の上端部分とベース２８との間に挟持される。
【００１５】
モータ６により回転体４を高速回転すると、排気作用が生じる。その結果、吸気口側のガスが矢印Ｇ１のように排気され、排気口２６に接続された補助ポンプ（図示せず）によってポンプ外へと排出される。
【００１６】
ロータ翼２１およびステータ翼２３による排気作用は高真空側で有効に作用し、ネジ溝部２２および筒状部材２４による排気作用は低真空側で有効に作用するものであり、ガスの凝縮による生成物付着は低真空側においてより顕著に発生する。そこで、ポンプ本体のベース２８にはヒータ２９が設けられており、生成物が付着しやすいガスを排気する場合には、このヒータ２９によりポンプ温度を上昇させて生成物の付着を抑制する。その際、冷却装置３０による冷却とヒータ２９による加熱とを制御してポンプ温度の制御を行う。冷却装置３０は冷却水により冷却を行うものであり、電磁バルブ等により流量を調節することにより冷却効果の制御を行う。
【００１７】
図２に示したターボ分子ポンプは５軸制御形磁気軸受ターボ分子ポンプであり、回転体４はラジアル磁気軸受を構成する電磁石５１，５２とアキシャル磁気軸受を構成する電磁石５３とにより非接触支持される。回転体４の浮上位置はラジアル変位センサ７１，７２およびアキシャル変位センサ７３によって検出される。２７は非常用のメカニカルベアリングであり、磁気軸受が作動していない時にはメカニカルベアリング２７により回転体４は支持される。
【００１８】
図３は、実施の形態１において漏れ判定をするための原理を示した説明図である。本図は、ブラシレスモータ６を定格回転数で回転させている最中に、モータ電流を零（ＯＦＦ）としたときのフリーラン状態を示している。すなわち、ターボ分子ポンプの回転体４は、その内部負荷に起因して、漏れがない正常時にでも一定の割合で回転数が低下していく（図３の実線参照）。ところが、真空チャンバー２に漏れが有る場合には、回転数の低下割合は正常時よりも大きくなってしまい、より短時間のうちに回転数が低下していく（図３の一点鎖線参照）。
【００１９】
このように、ブラシレスモータ６が定格回転数を維持している最中にモータ電流をＯＦＦすると（図３のｔ＝０）、ある一定時間が経過した後（図３のｔ＝ｔ０）の回転数は、漏れが有ると正常時よりも大きく低下するので、回転数の低下量がある閾値を超えたときには漏れが存在していると判定することができる。
【００２０】
図４に示すフローチャートは、図３に示した判定原理に基づいて、真空チャンバー２の漏れ判定を自動的に、漏れ判定処理部８６で行うための制御手順を示している。先に述べた通り、図４に示してある制御手順は、プログラムの形態としてプログラム記憶部８７（図１参照）に記憶されている。ステップＳ１では、ターボ分子ポンプ１が定格運転中であるか否か、すなわち、ブラシレスモータ６の回転速度が定格回転数（ｒｐｍ）に達しているか否かを判定する。本実施の形態では、ブラシレスモータ６の回転速度が定格回転数（ｒｐｍ）に達していることが前提となっているので、ステップＳ１において肯定判定が得られたとき、ステップＳ２に制御が移る。
【００２１】
ステップＳ２では、オペレータにより、漏れチェックモードが設定されたか否かが判定される。漏れチェックモードを設定する際には、それまで行っていた作業を一時中断する必要があるので、漏れチェックモードが設定されるまでステップＳ２で待機する。漏れチェックモードは、操作部９０を操作することにより、設定される。
【００２２】
ステップＳ２において漏れチェックモードが設定されていると判定されたときには、ステップＳ３において、モータ電流をＯＦＦにする。モータ電流は、モータ制御部８４（図１参照）により制御される。次のステップＳ４では、モータ電流をＯＦＦした時点におけるモータ回転数ｒ０を測定し、その測定値（ｒ０）をデータ記憶部８８（図１参照）に記憶する。そして、タイマ８９（図１参照）を起動する。タイマ８９の起動時におけるタイマ計測時間ｔは、ｔ＝０である。
【００２３】
ステップＳ６では、タイマ８９による計測時間がｔ０に達するまで待機する。すなわち、タイマ計測時間ｔがｔ＝ｔ０になったときにステップＳ６を抜け出し、ステップＳ７において、モータ回転数ｒ１を測定する。
【００２４】
ステップＳ８では、データ記憶部８８に記憶されているモータ回転数ｒ０を読み出し、回転数の低下量Δｒ（Δｒ＝ｒ０−ｒ１）が所定の閾値ｋ（ｒ０）を越えているか否かを判定する。（Δｒ＝ｒ０−ｒ１）＞ｋ（ｒ０）であると判定された場合（ステップＳ８：ＹＥＳ）には、モータ回転数の低下量が閾値以上であるので、真空チャンバー２に漏れが有ると判定して、アラーム発報を行う（ステップＳ９）。このアラーム発報は、アラーム表示器９２（図１参照）を介してオペレータに報知される。
【００２５】
−実施の形態１による作用・効果−
本実施の形態によれば、以下のような作用・効果を奏することができる。
（１）ブラシレスモータ６により回転翼を固定翼に対して高速回転させるターボ分子ポンプ１において、ブラシレスモータ６に供給する電流の電流値を零に維持するモータ制御部８４と、モータ制御部８４により電流値が零に維持されている期間中の時間を計測するタイマ８９と、モータ制御部８４により電流値が零に維持されている期間中のモータ回転速度を測定する回転数センサ１３と、タイマ８９により所定の時間が計測されたとき、回転数センサ１３により測定された最大回転速度と最小回転速度との回転速度差Δｒとに基づいて、ターボ分子ポンプ吸気口側に接続されている真空チャンバー２の漏れ判定を行う漏れ判定処理部８６とを備えているので、外部のリークディテクタを接続することなく真空チャンバー２のリークテストを行うことができる。
【００２６】
（２）ターボ分子ポンプが定格回転速度にあるとき、ブラシレスモータ６に供給する電流値を零に設定することにより真空チャンバーの漏れ判定を行うので、成膜作業などが休止されている空き時間を利用して、リークディテクタ不要のリークテストを実行することができる。すなわち、ブラシレスモータ６の定格回転速度運転中にフリーラン状態として回転速度の低下状態を監視することにより、真空チャンバー２で漏れが生じているか否かを自動的に判定することができる。
【００２７】
＜実施の形態２＞
上述した実施の形態１では、モータ電流を零に設定する場合（モータ電流ＯＦＦ）について説明したが、以下に述べる実施の形態２では、モータ電流を所定の電流値（すなわち、零以外の固定電流値）に維持する場合について説明する。実施の形態２においても、図１と同じブロック構成を用いるので、説明は省略する。
【００２８】
図５は、実施の形態２において漏れ判定をするための原理を示した説明図である。本図は、ターボ分子ポンプの回転体４が静止浮上状態から加速をする際に、モータ電流を一定としたときの回転数の時間変化例を示している。図５の一点鎖線で示すように、真空チャンバー２に漏れが有る場合には正常時よりも回転数の上昇が遅くなるので、実施の形態２では、回転数の上昇程度をモニタすることにより漏れの有無を判定している。
【００２９】
図６は、上記の漏れ判定原理に基づく漏れ判定動作をより具体的に説明した図である。本図において、ｔ＝０とは、ターボ分子ポンプの回転体４が静止浮上状態から加速を開始した時刻である。ブラシレスモータ６が定格回転速度に達する加速途中のある時点（ｔ＝ｔ１）で、モータ電流を固定値に維持する。その後、所定の時間が経過するまで（すなわち、ｔ＝ｔ２となるまで）、モータ電流を固定値に維持したままにする。すると、図６の一点鎖線で示すように、漏れが有る場合には回転数（ｒｐｍ）の上昇量Δｒ０が、漏れの無い場合の上昇量Δｒ１に比べて小さくなる。そこで、回転数（ｒｐｍ）の上昇量Δｒが所定の閾値より小さいときには、漏れが生じていると判定することができる。
【００３０】
図７に示すフローチャートは、図６に示した漏れ判定原理に基づいて、真空チャンバー２の漏れ判定を漏れ判定処理部８６（図１参照）で自動的に行うためのメインルーチンを示している。図８は、図７に示したステップＳ３３（漏れ判定ルーチン）を示すフローチャートである。これら図７および図８に示してある制御手順は、プログラムの形態としてプログラム記憶部８７（図１参照）に記憶されている。
【００３１】
ステップＳ３０ではチャンバー内圧力が規定値に達したことを確認し、ステップＳ３１では回転体４を静止浮上状態にして加速制御を開始する。ステップＳ３２では、加速制御開始と同時にタイマ８９（図１参照）を起動させてカウントを開始する。ステップＳ３３では、図８に示す漏れ判定ルーチン（サブルーチン）を実行する。この漏れ判定サブルーチンでは、後に説明するように漏れの有無を判定し、漏れが有ると判定された場合にはアラームを発報する。ステップＳ３４では、漏れ判定サブルーチン（ステップＳ３３）においてアラームが発報されたか否かを判定する。そして、アラームの発報が無いと判定された場合（ステップＳ３４：ＮＯ）には、ステップＳ３５において、ブラシレスモータ６が定格回転数（ｒｐｍ）に達しているか否かを判定する。定格回転数に達していないとき（ステップＳ３５：ＮＯ）には、ステップＳ３１に戻って加速制御を継続し、ステップＳ３２においてタイマ８９でのカウントを継続する。以下、ステップＳ３３〜Ｓ３５を同様に実行する。
【００３２】
ステップＳ３４においてアラームが発報されたと判定された場合（ステップＳ３４：ＹＥＳ）、および、ステップＳ３５において定格回転数（ｒｐｍ）に達したと判定された場合（ステップＳ３５：ＹＥＳ）には、ステップＳ３６においてタイマ８９のカウント動作を停止させ、そのカウント値を０にリセットする。
【００３３】
図８に示す漏れ判定サブルーチンのステップＳ４１では、タイマ８９のカウント値ｔを読み込む。ステップＳ４２では、そのタイマカウント値ｔがｔ≧ｔ１であるか否かを判定する。すなわち、加速制御を開始してからｔ１が経過しているか否かを判定する。このｔ１は、図６に示したｔ１と同じである。ステップＳ４２において、ｔが未だｔ１に達していないと判定された場合には（ステップＳ４２：ＮＯ）、この漏れ判定サブルーチンを抜け出して、メインルーチン（図７）にリターンする。
【００３４】
ステップＳ４２においてタイマカウント値ｔがｔ≧ｔ１であると判定された場合（ステップＳ４２：ＹＥＳ）には、加速制御を開始してからの経過時間ｔがｔ１≦ｔ≦ｔ２である期間中（ステップＳ４３：ＹＥＳ。図６参照）、ステップＳ４４，ステップＳ４５，ステップＳ４６を繰り返し実行する。すなわち、ステップＳ４４ではモータ電流値を一定の値に固定し、ステップＳ４５ではブラシレスモータの回転数（ｒ）を検出し、ステップＳ４６ではその回転数（ｒ）をデータ記憶部８８（図１参照）に記憶させる。
【００３５】
その後、加速制御を開始してからの経過時間ｔがｔ２を越した場合には、ステップＳ４７に制御を移す。ステップＳ４７では、データ記憶部８８から最小回転数ｒ１および最大回転数ｒ２を読み出し、Δｒ＝ｒ２−ｒ１を算出する。
【００３６】
ステップＳ４８では、漏れの有無判定を行うために、Δｒ＞ＲＲであるか否かを判定する。ここで、ＲＲは予め設定してある閾値である。その結果、Δｒ＞ＲＲであると判定された場合（ステップＳ４８：ＹＥＳ）には漏れが無いと判定してメインルーチンへリターンする。他方、Δｒ＞ＲＲでないと判定された場合（ステップＳ４８：ＮＯ）には、ステップＳ４９においてアラームの発報を行い、メインルーチンへリターンする。
【００３７】
−実施の形態２による作用・効果−
本実施の形態によれば、以下のような作用・効果を奏することができる。
（１）ターボ分子ポンプの回転立ち上げ動作途中においてブラシレスモータ６に供給する電流を一定値に維持することにより漏れ（リーク）の有無を判定しているので、オペレータの熟練度に関わりなく、回転速度の増加状況に基づいた漏れ判定が可能となる。
（２）具体的には、予め設定した時間内における回転速度差に基づいて、自動的に漏れ判定を行うことができる。
【００３８】
＜実施の形態３＞
上述した実施の形態２では、予め設定した時間内における回転速度差に基づいて漏れ判定を行ったが、以下に述べる実施の形態３では、予め設定した回転速度差が回転数センサ１３により検出されたとき、タイマ８９により計測された時間に基づいて漏れ判定を行うものである。実施の形態３においても、図１と同じブロック構成を用いるので、説明は省略する。
【００３９】
図９は、実施の形態３において漏れ判定をするための原理を示した説明図である。本図は、ターボ分子ポンプの回転体４が静止浮上状態から定格速度まで加速する途中、モータ回転数がｒ１（ｒｐｍ）からｒ２（ｒｐｍ）に達する間にモータ電流を一定としたときの時間変化例を示している。図９の一点鎖線で示すように、真空チャンバー２に漏れが有る場合には正常時（Δｔ１）よりも余分な時間（Δｔ２）がかかるので、タイマ８９のカウント値と所定の閾値とを比較することにより漏れの有無を判定することができる。
【００４０】
図１０に示すフローチャートは、図９に示した漏れ判定原理に基づいて、真空チャンバー２の漏れ判定を漏れ判定処理部８６（図１参照）で自動的に行うためのメインルーチンを示している。図１１は、図１０に示したステップＳ６２（漏れ判定ルーチン）を示すフローチャートである。これら図１０および図１１に示してある制御手順は、プログラムの形態としてプログラム記憶部８７（図１参照）に記憶されている。
【００４１】
ステップＳ６０ではチャンバー内圧力が規定値に達したことを確認し、ステップＳ６１では回転体４を静止浮上状態にして加速制御を開始する。ステップＳ６２では、図１１に示す漏れ判定ルーチン（サブルーチン）を実行する。この漏れ判定サブルーチンでは、後に説明するように漏れの有無を判定し、漏れが有ると判定された場合にはアラームを発報する。ステップＳ６３では、漏れ判定サブルーチン（ステップＳ６２）においてアラームが発報されたか否かを判定する。そして、アラームの発報が無いと判定された場合（ステップＳ６３：ＮＯ）には、ステップＳ６４においてブラシレスモータ６が定格回転数（ｒｐｍ）に達しているか否かを判定する。定格回転数に達していないとき（ステップＳ６４：ＮＯ）には、ステップＳ６１に戻って加速制御を継続し、以下、ステップＳ６２〜Ｓ６４を同様に実行する。
【００４２】
図１１に示す漏れ判定サブルーチンのステップＳ７１では、回転数センサ１３により回転数ｒを検出し、ｒ≧ｒ１であるか否かを判定する。このｒ１は、図９のｒ１と同じである。ステップＳ７１において肯定判定がなされたときには、ステップＳ７２において、ブラシレスモータ６の回転数ｒ（ｒｐｍ）がｒ１≦ｒ≦ｒ２の範囲内にあるか否かを判定する。ステップＳ７２において肯定判定がなされたときには、ステップＳ７３においてモータ電流を一定の固定値に設定し、ステップＳ７４においてタイマ８９の起動（または、タイマカウントの継続）を行う。
【００４３】
ブラシレスモータ６の回転数ｒ（ｒｐｍ）がｒ１≦ｒ≦ｒ２の範囲を越えたときには、ステップＳ７５において否定判定がなされるので、ステップＳ７５において、タイマ８９のカウントを停止させる。
【００４４】
ステップＳ７６では、タイマカウント値Δｔを読み出す。このタイマカウント値は、図９のΔｔ１またはΔｔ２に相当する。換言すると、タイマカウント値Δｔは、ブラシレスモータ６の回転数ｒ（ｒｐｍ）がｒ１≦ｒ≦ｒ２の範囲であった時間を表している。そこで、ステップＳ７７では、漏れの有無を判定するために、Δｔ＞ＴＲであるか否かを判定する。ここで、ＴＲは、予め設定してある閾値である。その結果、Δｔ＞ＴＲでないと判定された場合（ステップＳ７７：ＮＯ）には、漏れがないと判定してメインルーチンへリターンする。他方、Δｔ＞ＴＲであると判定された場合（ステップＳ７７：ＹＥＳ）には、ステップＳ７８においてアラームの発報を行い、メインルーチンへリターンする。
【００４５】
−実施の形態３による作用・効果−
本実施の形態によれば、以下のような作用・効果を奏することができる。
（１）実施の形態２と同じく、ターボ分子ポンプの回転立ち上げ動作途中においてブラシレスモータ６に供給する電流を一定値に維持することにより漏れ（リーク）の有無を判定しているので、オペレータの熟練度に関わりなく、回転速度の増加状況に基づいた漏れ判定が可能となる。
（２）具体的には、予め設定した回転速度差が回転数センサ１３により検出されたときタイマ８９により計測された時間（Δｔ）に基づいて漏れ判定を行うことができるので、実際に稼働させるシステムに応じて、実施の形態２を選択するか、あるいは実施の形態３を選択することができる。
【００４６】
＜その他の変形例＞
（１）実施の形態２および実施の形態３では、定格回転速度に達する途中に、１回だけ漏れ判定を行っているが、複数回の漏れ判定を行うことも有用である。すなわち、低い回転数区間で漏れがあると判定されれば、漏れの程度が大きく、高い回転数区間で初めて漏れがあると判定されれば、漏れの程度は小さいと判断することができる。
【００４７】
（２）実施の形態１〜実施の形態３では、真空チャンバー２の漏れ判定を行っているが、この真空チャンバー２の替わりに、ターボ分子ポンプの吸気口遮蔽部材（図示せず）を装着することができる。このことにより、ターボ分子ポンプ自身の漏れ判定を行うことができるので、外部のリークディテクタを接続することなく、ターボ分子ポンプの製造時あるいは保守作業中にリークテストを行うことができる。特に、定期的な保守作業中においても、配管・シール等のリークテストを簡易に実行することができるので、保守コストの低減および信頼性の増加を図ることができる。
【００４８】
以上の説明はあくまで一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上述した実施の形態および変形例に限定されるものではない。
実施の形態と変形例の一つとを組み合わせること、もしくは、実施の形態と変形例の複数とを組み合わせることも可能である。
変形例同士をどのように組み合わせることも可能である。
さらに、本発明の技術的思想の範囲内で考えられる他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【００４９】
１ ターボ分子ポンプ本体
２ 真空チャンバー
６ ブラシレスモータ
１３ 回転数センサ
８０ コントローラ
８２ 主制御部
８４ モータ制御部
８６ 漏れ判定処理部
８７ プログラム記憶部
８８ データ記憶部
８９ タイマ
９０ 操作部
９２ アラーム表示器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターボ分子ポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ターボ分子ポンプにより真空チャンバーを高真空にして成膜作業などを実施するにあたり、真空チャンバーのリークテストを行うためにはリークディテクタを用いることが必要であった。例えば、被試験体である真空チャンバーの内部を真空に排気し、被試験体の外部からヘリウムを吹き付けることにより、漏れ箇所より漏入したヘリウムを検出する真空吹き付け法が広く知られている（特許文献１）。同様に、ターボ分子ポンプ自体のリークテストを行う際にも、ヘリウムリークディテクタを用いて真空吹き付け法によるリークテストを行うことが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１５３７５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、漏れ（リーク）の有無を判定するためには、ターボ分子ポンプの稼働を停止させてリークディテクタを接続しなければならないので、余分な手間を招来するだけでなく、製造コストおよび製造工数の増加が不可避であるという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係るターボ分子ポンプは、ブラシレスモータにより回転翼を固定翼に対して高速回転させるターボ分子ポンプにおいて、前記ブラシレスモータに供給する電流を所定の電流値に維持するモータ電流制御手段と、前記モータ電流制御手段により前記所定の電流値が維持されている期間中の時間を計測する計時手段と、前記モータ電流制御手段により前記所定の電流値が維持されている期間中のモータ回転速度を測定する回転測定手段と、前記計時手段により計測された時間と、前記回転測定手段により測定された最大回転速度と最小回転速度との回転速度差とに基づいて、ターボ分子ポンプ吸気口側に接続されている真空チャンバーの漏れ判定を行う判定手段とを備えているので、リークディテクタを用意することなくリークテストを行うことができる。
ここで、前記モータ電流制御手段は、前記ターボ分子ポンプが定格回転速度にあるとき、前記所定の電流値を零に設定することにより、前記判定手段による漏れ判定を行う構成とすることができる。
あるいは、前記モータ電流制御手段は、前記ターボ分子ポンプの回転立ち上げ動作途中において、前記ブラシレスモータに供給する電流を一定値に維持することにより、前記判定手段による漏れ判定を行う構成とすることができる。より具体的には、前記漏れ判定手段は、予め設定した時間内における回転速度差に基づいて漏れ判定を行うことができる。また、前記漏れ判定手段は、予め設定した回転速度差が前記回転測定手段により検出されたとき、前記計時手段により計測された時間に基づいて漏れ判定を行うこともできる。
さらに、前記真空チャンバーの替わりにターボ分子ポンプの吸気口遮蔽部材を装着し、前記判定手段は、前記ターボ分子ポンプ自身の漏れ判定を行う構成としてもよい。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、計時手段により計測された時間と、回転測定手段により測定された最大回転速度と最小回転速度との回転速度差とに基づいて、ターボ分子ポンプ吸気口側に接続されている真空チャンバーの漏れ判定を行う構成としてあるので、外部のリークディテクタを接続することなく真空チャンバーのリークテストを行うことができる。
本発明の一形態（請求項２）では、ターボ分子ポンプが定格回転速度にあるとき、ブラシレスモータに供給する電流値を零に設定することにより真空チャンバーの漏れ判定を行うので、成膜作業などが休止されている空き時間を利用して、リークディテクタ不要のリークテストを実行することができる。換言すると、ブラシレスモータの定格回転速度運転中にフリーラン状態として回転速度の低下状態を監視することにより、真空チャンバーで漏れが生じているか否かを判定することができる。
本発明の他の形態（請求項３，４，５）では、ターボ分子ポンプの回転立ち上げ動作途中においてブラシレスモータに供給する電流を一定値に維持することにより漏れ（リーク）の有無を判定するので、オペレータの熟練度に関わりなく、回転速度の増加状況に基づいた漏れ判定が可能となる。具体的には、予め設定した時間内における回転速度差に基づいて漏れ判定を行うか、あるいは、予め設定した回転速度差が回転測定手段により検出されたとき計時手段により計測された時間に基づいて漏れ判定を行うことができるので、実際に稼働させるシステムに応じて適宜選択することができる。
さらに本発明の他の形態（請求項６）では、真空チャンバーの替わりにターボ分子ポンプの吸気口遮蔽部材を装着することにより、ターボ分子ポンプ自身の漏れ判定を行うことができるので、外部のリークディテクタを接続することなく、ターボ分子ポンプの製造時あるいは保守作業中にリークテストを行うことができる。特に、定期的な保守作業中においても、配管・シール等のリークテストを簡易に実行することができるので、保守コストの低減および信頼性の増加を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明を適用したターボ分子ポンプおよびそのコントローラを含むシステムの全体構成図である。
【図２】ターボ分子ポンプ本体の詳細な断面構成図である。
【図３】実施の形態１において漏れ判定をするための原理を示した説明図である。
【図４】実施の形態１における制御手順を示すフローチャートである。
【図５】実施の形態２において漏れ判定をするための原理を示した説明図である。
【図６】実施の形態２の動作を示す説明図である。
【図７】実施の形態２におけるメインルーチンを示すフローチャートである。
【図８】実施の形態２におけるサブルーチンを示すフローチャートである。
【図９】実施の形態３の動作を示す説明図である。
【図１０】実施の形態３におけるメインルーチンを示すフローチャートである。
【図１１】実施の形態３におけるサブルーチンを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【０００９】
＜実施の形態１＞
図１は、本発明を適用したターボ分子ポンプおよびそのコントローラを含むシステムの全体構成図である。本システムは、ターボ分子ポンプ本体１と、ターボ分子ポンプ本体１の吸気口側に接続されている真空チャンバー２と、ターボ分子ポンプ本体１を制御すると共に漏れ判定を行うコントローラ８０を備えている。なお、ターボ分子ポンプ本体１の排気口側に接続してあるバックポンプは図示していない。
【００１０】
真空チャンバー２の内部に設けた圧力センサ３からはチャンバー内圧力信号ＳＧ３が出力され、後に詳述する主制御部８２に入力される。ターボ分子ポンプ本体１に内蔵されているブラシレスモータ６は、モータ制御部８４から供給される電流により回転が制御される。ターボ分子ポンプの回転翼（後に、図２を参照して説明する）を駆動するブラシレスモータ６の回転数（ｒｐｍ）は回転数センサ１３により検出され、回転数信号ＳＧ１３としてモータ制御部８４および漏れ判定処理部８６（後に、図３および図４を参照して説明する）に入力される。
【００１１】
漏れ判定処理部８６には、後にフローチャートとして説明する制御手順を記憶してあるプログラム記憶部８７と、制御手順の実行中に得られるモータ回転数データ，タイマ時刻などを記憶しておくデータ記憶部８８と、制御手順の実行中に起動されるタイマ８９が接続されている。さらに、漏れ判定処理部８６にはアラーム表示器９２が接続されており、後に詳述するリークテストの結果として漏れが検出されたときには、オペレータにその旨を報知する。
【００１２】
操作部９０は、ポンプ制御に必要な指令およびパラメータ等をコントローラ８０に入力することができる。また、図示しない外部入力端子を介して、記憶部８６に記憶されている重み値を書き換えることも可能である。
【００１３】
図２は、ターボ分子ポンプ本体１の詳細な断面構成図である。ポンプ本体１に設けられたケーシング２０の内部には、モータ６により回転駆動される回転体４が設けられている。回転体４の素材にはアルミ合金が用いられ、回転体４には複数段のロータ翼２１およびネジ溝部２２が形成されている。回転体４の回転速度は、回転数センサ１３により検出される。モータ温度は、モータ６内の所定位置（ステータ）に設置されたモータ温度センサ３１により検出される。
【００１４】
軸方向に配設された複数段のロータ翼２１に対しては複数段のステータ翼２３が交互に配設され、ネジ溝部２２に対しては径方向に僅かな隙間を介して筒状部材２４が配設されている。ロータ翼２１およびステータ翼２３は、タービン翼で構成されている。各ステータ翼２３はスペーサ２５によって所定の間隔に維持されており、最上段のスペーサ２５の上端は、ケーシング２０の上端内側に設けられた突起部分に当接している。ケーシング２０をベース２８に固定することにより、軸方向交互に重ねられたステータ翼２３およびスペーサ２５はケーシング２０の上端部分とベース２８との間に挟持される。
【００１５】
モータ６により回転体４を高速回転すると、排気作用が生じる。その結果、吸気口側のガスが矢印Ｇ１のように排気され、排気口２６に接続された補助ポンプ（図示せず）によってポンプ外へと排出される。
【００１６】
ロータ翼２１およびステータ翼２３による排気作用は高真空側で有効に作用し、ネジ溝部２２および筒状部材２４による排気作用は低真空側で有効に作用するものであり、ガスの凝縮による生成物付着は低真空側においてより顕著に発生する。そこで、ポンプ本体のベース２８にはヒータ２９が設けられており、生成物が付着しやすいガスを排気する場合には、このヒータ２９によりポンプ温度を上昇させて生成物の付着を抑制する。その際、冷却装置３０による冷却とヒータ２９による加熱とを制御してポンプ温度の制御を行う。冷却装置３０は冷却水により冷却を行うものであり、電磁バルブ等により流量を調節することにより冷却効果の制御を行う。
【００１７】
図２に示したターボ分子ポンプは５軸制御形磁気軸受ターボ分子ポンプであり、回転体４はラジアル磁気軸受を構成する電磁石５１，５２とアキシャル磁気軸受を構成する電磁石５３とにより非接触支持される。回転体４の浮上位置はラジアル変位センサ７１，７２およびアキシャル変位センサ７３によって検出される。２７は非常用のメカニカルベアリングであり、磁気軸受が作動していない時にはメカニカルベアリング２７により回転体４は支持される。
【００１８】
図３は、実施の形態１において漏れ判定をするための原理を示した説明図である。本図は、ブラシレスモータ６を定格回転数で回転させている最中に、モータ電流を零（ＯＦＦ）としたときのフリーラン状態を示している。すなわち、ターボ分子ポンプの回転体４は、その内部負荷に起因して、漏れがない正常時にでも一定の割合で回転数が低下していく（図３の実線参照）。ところが、真空チャンバー２に漏れが有る場合には、回転数の低下割合は正常時よりも大きくなってしまい、より短時間のうちに回転数が低下していく（図３の一点鎖線参照）。
【００１９】
このように、ブラシレスモータ６が定格回転数を維持している最中にモータ電流をＯＦＦすると（図３のｔ＝０）、ある一定時間が経過した後（図３のｔ＝ｔ０）の回転数は、漏れが有ると正常時よりも大きく低下するので、回転数の低下量がある閾値を超えたときには漏れが存在していると判定することができる。
【００２０】
図４に示すフローチャートは、図３に示した判定原理に基づいて、真空チャンバー２の漏れ判定を自動的に、漏れ判定処理部８６で行うための制御手順を示している。先に述べた通り、図４に示してある制御手順は、プログラムの形態としてプログラム記憶部８７（図１参照）に記憶されている。ステップＳ１では、ターボ分子ポンプ１が定格運転中であるか否か、すなわち、ブラシレスモータ６の回転速度が定格回転数（ｒｐｍ）に達しているか否かを判定する。本実施の形態では、ブラシレスモータ６の回転速度が定格回転数（ｒｐｍ）に達していることが前提となっているので、ステップＳ１において肯定判定が得られたとき、ステップＳ２に制御が移る。
【００２１】
ステップＳ２では、オペレータにより、漏れチェックモードが設定されたか否かが判定される。漏れチェックモードを設定する際には、それまで行っていた作業を一時中断する必要があるので、漏れチェックモードが設定されるまでステップＳ２で待機する。漏れチェックモードは、操作部９０を操作することにより、設定される。
【００２２】
ステップＳ２において漏れチェックモードが設定されていると判定されたときには、ステップＳ３において、モータ電流をＯＦＦにする。モータ電流は、モータ制御部８４（図１参照）により制御される。次のステップＳ４では、モータ電流をＯＦＦした時点におけるモータ回転数ｒ０を測定し、その測定値（ｒ０）をデータ記憶部８８（図１参照）に記憶する。そして、タイマ８９（図１参照）を起動する。タイマ８９の起動時におけるタイマ計測時間ｔは、ｔ＝０である。
【００２３】
ステップＳ６では、タイマ８９による計測時間がｔ０に達するまで待機する。すなわち、タイマ計測時間ｔがｔ＝ｔ０になったときにステップＳ６を抜け出し、ステップＳ７において、モータ回転数ｒ１を測定する。
【００２４】
ステップＳ８では、データ記憶部８８に記憶されているモータ回転数ｒ０を読み出し、回転数の低下量Δｒ（Δｒ＝ｒ０−ｒ１）が所定の閾値ｋ（ｒ０）を越えているか否かを判定する。（Δｒ＝ｒ０−ｒ１）＞ｋ（ｒ０）であると判定された場合（ステップＳ８：ＹＥＳ）には、モータ回転数の低下量が閾値以上であるので、真空チャンバー２に漏れが有ると判定して、アラーム発報を行う（ステップＳ９）。このアラーム発報は、アラーム表示器９２（図１参照）を介してオペレータに報知される。
【００２５】
−実施の形態１による作用・効果−
本実施の形態によれば、以下のような作用・効果を奏することができる。
（１）ブラシレスモータ６により回転翼を固定翼に対して高速回転させるターボ分子ポンプ１において、ブラシレスモータ６に供給する電流の電流値を零に維持するモータ制御部８４と、モータ制御部８４により電流値が零に維持されている期間中の時間を計測するタイマ８９と、モータ制御部８４により電流値が零に維持されている期間中のモータ回転速度を測定する回転数センサ１３と、タイマ８９により所定の時間が計測されたとき、回転数センサ１３により測定された最大回転速度と最小回転速度との回転速度差Δｒとに基づいて、ターボ分子ポンプ吸気口側に接続されている真空チャンバー２の漏れ判定を行う漏れ判定処理部８６とを備えているので、外部のリークディテクタを接続することなく真空チャンバー２のリークテストを行うことができる。
【００２６】
（２）ターボ分子ポンプが定格回転速度にあるとき、ブラシレスモータ６に供給する電流値を零に設定することにより真空チャンバーの漏れ判定を行うので、成膜作業などが休止されている空き時間を利用して、リークディテクタ不要のリークテストを実行することができる。すなわち、ブラシレスモータ６の定格回転速度運転中にフリーラン状態として回転速度の低下状態を監視することにより、真空チャンバー２で漏れが生じているか否かを自動的に判定することができる。
【００２７】
＜実施の形態２＞
上述した実施の形態１では、モータ電流を零に設定する場合（モータ電流ＯＦＦ）について説明したが、以下に述べる実施の形態２では、モータ電流を所定の電流値（すなわち、零以外の固定電流値）に維持する場合について説明する。実施の形態２においても、図１と同じブロック構成を用いるので、説明は省略する。
【００２８】
図５は、実施の形態２において漏れ判定をするための原理を示した説明図である。本図は、ターボ分子ポンプの回転体４が静止浮上状態から加速をする際に、モータ電流を一定としたときの回転数の時間変化例を示している。図５の一点鎖線で示すように、真空チャンバー２に漏れが有る場合には正常時よりも回転数の上昇が遅くなるので、実施の形態２では、回転数の上昇程度をモニタすることにより漏れの有無を判定している。
【００２９】
図６は、上記の漏れ判定原理に基づく漏れ判定動作をより具体的に説明した図である。本図において、ｔ＝０とは、ターボ分子ポンプの回転体４が静止浮上状態から加速を開始した時刻である。ブラシレスモータ６が定格回転速度に達する加速途中のある時点（ｔ＝ｔ１）で、モータ電流を固定値に維持する。その後、所定の時間が経過するまで（すなわち、ｔ＝ｔ２となるまで）、モータ電流を固定値に維持したままにする。すると、図６の一点鎖線で示すように、漏れが有る場合には回転数（ｒｐｍ）の上昇量Δｒ０が、漏れの無い場合の上昇量Δｒ１に比べて小さくなる。そこで、回転数（ｒｐｍ）の上昇量Δｒが所定の閾値より小さいときには、漏れが生じていると判定することができる。
【００３０】
図７に示すフローチャートは、図６に示した漏れ判定原理に基づいて、真空チャンバー２の漏れ判定を漏れ判定処理部８６（図１参照）で自動的に行うためのメインルーチンを示している。図８は、図７に示したステップＳ３３（漏れ判定ルーチン）を示すフローチャートである。これら図７および図８に示してある制御手順は、プログラムの形態としてプログラム記憶部８７（図１参照）に記憶されている。
【００３１】
ステップＳ３０ではチャンバー内圧力が規定値に達したことを確認し、ステップＳ３１では回転体４を静止浮上状態にして加速制御を開始する。ステップＳ３２では、加速制御開始と同時にタイマ８９（図１参照）を起動させてカウントを開始する。ステップＳ３３では、図８に示す漏れ判定ルーチン（サブルーチン）を実行する。この漏れ判定サブルーチンでは、後に説明するように漏れの有無を判定し、漏れが有ると判定された場合にはアラームを発報する。ステップＳ３４では、漏れ判定サブルーチン（ステップＳ３３）においてアラームが発報されたか否かを判定する。そして、アラームの発報が無いと判定された場合（ステップＳ３４：ＮＯ）には、ステップＳ３５において、ブラシレスモータ６が定格回転数（ｒｐｍ）に達しているか否かを判定する。定格回転数に達していないとき（ステップＳ３５：ＮＯ）には、ステップＳ３１に戻って加速制御を継続し、ステップＳ３２においてタイマ８９でのカウントを継続する。以下、ステップＳ３３〜Ｓ３５を同様に実行する。
【００３２】
ステップＳ３４においてアラームが発報されたと判定された場合（ステップＳ３４：ＹＥＳ）、および、ステップＳ３５において定格回転数（ｒｐｍ）に達したと判定された場合（ステップＳ３５：ＹＥＳ）には、ステップＳ３６においてタイマ８９のカウント動作を停止させ、そのカウント値を０にリセットする。
【００３３】
図８に示す漏れ判定サブルーチンのステップＳ４１では、タイマ８９のカウント値ｔを読み込む。ステップＳ４２では、そのタイマカウント値ｔがｔ≧ｔ１であるか否かを判定する。すなわち、加速制御を開始してからｔ１が経過しているか否かを判定する。このｔ１は、図６に示したｔ１と同じである。ステップＳ４２において、ｔが未だｔ１に達していないと判定された場合には（ステップＳ４２：ＮＯ）、この漏れ判定サブルーチンを抜け出して、メインルーチン（図７）にリターンする。
【００３４】
ステップＳ４２においてタイマカウント値ｔがｔ≧ｔ１であると判定された場合（ステップＳ４２：ＹＥＳ）には、加速制御を開始してからの経過時間ｔがｔ１≦ｔ≦ｔ２である期間中（ステップＳ４３：ＹＥＳ。図６参照）、ステップＳ４４，ステップＳ４５，ステップＳ４６を繰り返し実行する。すなわち、ステップＳ４４ではモータ電流値を一定の値に固定し、ステップＳ４５ではブラシレスモータの回転数（ｒ）を検出し、ステップＳ４６ではその回転数（ｒ）をデータ記憶部８８（図１参照）に記憶させる。
【００３５】
その後、加速制御を開始してからの経過時間ｔがｔ２を越した場合には、ステップＳ４７に制御を移す。ステップＳ４７では、データ記憶部８８から最小回転数ｒ１および最大回転数ｒ２を読み出し、Δｒ＝ｒ２−ｒ１を算出する。
【００３６】
ステップＳ４８では、漏れの有無判定を行うために、Δｒ＞ＲＲであるか否かを判定する。ここで、ＲＲは予め設定してある閾値である。その結果、Δｒ＞ＲＲであると判定された場合（ステップＳ４８：ＹＥＳ）には漏れが無いと判定してメインルーチンへリターンする。他方、Δｒ＞ＲＲでないと判定された場合（ステップＳ４８：ＮＯ）には、ステップＳ４９においてアラームの発報を行い、メインルーチンへリターンする。
【００３７】
−実施の形態２による作用・効果−
本実施の形態によれば、以下のような作用・効果を奏することができる。
（１）ターボ分子ポンプの回転立ち上げ動作途中においてブラシレスモータ６に供給する電流を一定値に維持することにより漏れ（リーク）の有無を判定しているので、オペレータの熟練度に関わりなく、回転速度の増加状況に基づいた漏れ判定が可能となる。
（２）具体的には、予め設定した時間内における回転速度差に基づいて、自動的に漏れ判定を行うことができる。
【００３８】
＜実施の形態３＞
上述した実施の形態２では、予め設定した時間内における回転速度差に基づいて漏れ判定を行ったが、以下に述べる実施の形態３では、予め設定した回転速度差が回転数センサ１３により検出されたとき、タイマ８９により計測された時間に基づいて漏れ判定を行うものである。実施の形態３においても、図１と同じブロック構成を用いるので、説明は省略する。
【００３９】
図９は、実施の形態３において漏れ判定をするための原理を示した説明図である。本図は、ターボ分子ポンプの回転体４が静止浮上状態から定格速度まで加速する途中、モータ回転数がｒ１（ｒｐｍ）からｒ２（ｒｐｍ）に達する間にモータ電流を一定としたときの時間変化例を示している。図９の一点鎖線で示すように、真空チャンバー２に漏れが有る場合には正常時（Δｔ１）よりも余分な時間（Δｔ２）がかかるので、タイマ８９のカウント値と所定の閾値とを比較することにより漏れの有無を判定することができる。
【００４０】
図１０に示すフローチャートは、図９に示した漏れ判定原理に基づいて、真空チャンバー２の漏れ判定を漏れ判定処理部８６（図１参照）で自動的に行うためのメインルーチンを示している。図１１は、図１０に示したステップＳ６２（漏れ判定ルーチン）を示すフローチャートである。これら図１０および図１１に示してある制御手順は、プログラムの形態としてプログラム記憶部８７（図１参照）に記憶されている。
【００４１】
ステップＳ６０ではチャンバー内圧力が規定値に達したことを確認し、ステップＳ６１では回転体４を静止浮上状態にして加速制御を開始する。ステップＳ６２では、図１１に示す漏れ判定ルーチン（サブルーチン）を実行する。この漏れ判定サブルーチンでは、後に説明するように漏れの有無を判定し、漏れが有ると判定された場合にはアラームを発報する。ステップＳ６３では、漏れ判定サブルーチン（ステップＳ６２）においてアラームが発報されたか否かを判定する。そして、アラームの発報が無いと判定された場合（ステップＳ６３：ＮＯ）には、ステップＳ６４においてブラシレスモータ６が定格回転数（ｒｐｍ）に達しているか否かを判定する。定格回転数に達していないとき（ステップＳ６４：ＮＯ）には、ステップＳ６１に戻って加速制御を継続し、以下、ステップＳ６２〜Ｓ６４を同様に実行する。
【００４２】
図１１に示す漏れ判定サブルーチンのステップＳ７１では、回転数センサ１３により回転数ｒを検出し、ｒ≧ｒ１であるか否かを判定する。このｒ１は、図９のｒ１と同じである。ステップＳ７１において肯定判定がなされたときには、ステップＳ７２において、ブラシレスモータ６の回転数ｒ（ｒｐｍ）がｒ１≦ｒ≦ｒ２の範囲内にあるか否かを判定する。ステップＳ７２において肯定判定がなされたときには、ステップＳ７３においてモータ電流を一定の固定値に設定し、ステップＳ７４においてタイマ８９の起動（または、タイマカウントの継続）を行う。
【００４３】
ブラシレスモータ６の回転数ｒ（ｒｐｍ）がｒ１≦ｒ≦ｒ２の範囲を越えたときには、ステップＳ７５において否定判定がなされるので、ステップＳ７５において、タイマ８９のカウントを停止させる。
【００４４】
ステップＳ７６では、タイマカウント値Δｔを読み出す。このタイマカウント値は、図９のΔｔ１またはΔｔ２に相当する。換言すると、タイマカウント値Δｔは、ブラシレスモータ６の回転数ｒ（ｒｐｍ）がｒ１≦ｒ≦ｒ２の範囲であった時間を表している。そこで、ステップＳ７７では、漏れの有無を判定するために、Δｔ＞ＴＲであるか否かを判定する。ここで、ＴＲは、予め設定してある閾値である。その結果、Δｔ＞ＴＲでないと判定された場合（ステップＳ７７：ＮＯ）には、漏れがないと判定してメインルーチンへリターンする。他方、Δｔ＞ＴＲであると判定された場合（ステップＳ７７：ＹＥＳ）には、ステップＳ７８においてアラームの発報を行い、メインルーチンへリターンする。
【００４５】
−実施の形態３による作用・効果−
本実施の形態によれば、以下のような作用・効果を奏することができる。
（１）実施の形態２と同じく、ターボ分子ポンプの回転立ち上げ動作途中においてブラシレスモータ６に供給する電流を一定値に維持することにより漏れ（リーク）の有無を判定しているので、オペレータの熟練度に関わりなく、回転速度の増加状況に基づいた漏れ判定が可能となる。
（２）具体的には、予め設定した回転速度差が回転数センサ１３により検出されたときタイマ８９により計測された時間（Δｔ）に基づいて漏れ判定を行うことができるので、実際に稼働させるシステムに応じて、実施の形態２を選択するか、あるいは実施の形態３を選択することができる。
【００４６】
＜その他の変形例＞
（１）実施の形態２および実施の形態３では、定格回転速度に達する途中に、１回だけ漏れ判定を行っているが、複数回の漏れ判定を行うことも有用である。すなわち、低い回転数区間で漏れがあると判定されれば、漏れの程度が大きく、高い回転数区間で初めて漏れがあると判定されれば、漏れの程度は小さいと判断することができる。
【００４７】
（２）実施の形態１〜実施の形態３では、真空チャンバー２の漏れ判定を行っているが、この真空チャンバー２の替わりに、ターボ分子ポンプの吸気口遮蔽部材（図示せず）を装着することができる。このことにより、ターボ分子ポンプ自身の漏れ判定を行うことができるので、外部のリークディテクタを接続することなく、ターボ分子ポンプの製造時あるいは保守作業中にリークテストを行うことができる。特に、定期的な保守作業中においても、配管・シール等のリークテストを簡易に実行することができるので、保守コストの低減および信頼性の増加を図ることができる。
【００４８】
以上の説明はあくまで一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上述した実施の形態および変形例に限定されるものではない。
実施の形態と変形例の一つとを組み合わせること、もしくは、実施の形態と変形例の複数とを組み合わせることも可能である。
変形例同士をどのように組み合わせることも可能である。
さらに、本発明の技術的思想の範囲内で考えられる他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【００４９】
１ ターボ分子ポンプ本体
２ 真空チャンバー
６ ブラシレスモータ
１３ 回転数センサ
８０ コントローラ
８２ 主制御部
８４ モータ制御部
８６ 漏れ判定処理部
８７ プログラム記憶部
８８ データ記憶部
８９ タイマ
９０ 操作部
９２ アラーム表示器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブラシレスモータにより回転翼を固定翼に対して高速回転させるターボ分子ポンプにおいて、
前記ブラシレスモータに供給する電流を所定の電流値に維持するモータ電流制御手段と、
前記モータ電流制御手段により前記所定の電流値が維持されている期間中の時間を計測する計時手段と、
前記モータ電流制御手段により前記所定の電流値が維持されている期間中のモータ回転速度を測定する回転測定手段と、
前記計時手段により計測された時間と、前記回転測定手段により測定された最大回転速度と最小回転速度との回転速度差とに基づいて、ターボ分子ポンプ吸気口側に接続されている真空チャンバーの漏れ判定を行う判定手段とを備えたことを特徴とするターボ分子ポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載のターボ分子ポンプにおいて、
前記モータ電流制御手段は、前記ターボ分子ポンプが定格回転速度にあるとき、前記所定の電流値を零に設定することを特徴とするターボ分子ポンプ。
【請求項３】
請求項１に記載のターボ分子ポンプにおいて、
前記モータ電流制御手段は、前記ターボ分子ポンプの回転立ち上げ動作途中において、
前記ブラシレスモータに供給する電流を一定値に維持することを特徴とするターボ分子ポンプ。
【請求項４】
請求項３に記載のターボ分子ポンプにおいて、
前記漏れ判定手段は、予め設定した時間内における回転速度差に基づいて漏れ判定を行うことを特徴とするターボ分子ポンプ。
【請求項５】
請求項３に記載のターボ分子ポンプにおいて、
前記漏れ判定手段は、予め設定した回転速度差が前記回転測定手段により検出されたとき、前記計時手段により計測された時間に基づいて漏れ判定を行うことを特徴とするターボ分子ポンプ。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか一項に記載のターボ分子ポンプにおいて、
前記真空チャンバーの替わりにターボ分子ポンプの吸気口遮蔽部材を装着し、前記判定手段は、前記ターボ分子ポンプ自身の漏れ判定を行うことを特徴とするターボ分子ポンプ。
【請求項１】
ブラシレスモータにより回転翼を固定翼に対して高速回転させるターボ分子ポンプにおいて、
前記ブラシレスモータに供給する電流を所定の電流値に維持するモータ電流制御手段と、
前記モータ電流制御手段により前記所定の電流値が維持されている期間中の時間を計測する計時手段と、
前記モータ電流制御手段により前記所定の電流値が維持されている期間中のモータ回転速度を測定する回転測定手段と、
前記計時手段により計測された時間と、前記回転測定手段により測定された最大回転速度と最小回転速度との回転速度差とに基づいて、ターボ分子ポンプ吸気口側に接続されている真空チャンバーの漏れ判定を行う判定手段とを備えたことを特徴とするターボ分子ポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載のターボ分子ポンプにおいて、
前記モータ電流制御手段は、前記ターボ分子ポンプが定格回転速度にあるとき、前記所定の電流値を零に設定することを特徴とするターボ分子ポンプ。
【請求項３】
請求項１に記載のターボ分子ポンプにおいて、
前記モータ電流制御手段は、前記ターボ分子ポンプの回転立ち上げ動作途中において、
前記ブラシレスモータに供給する電流を一定値に維持することを特徴とするターボ分子ポンプ。
【請求項４】
請求項３に記載のターボ分子ポンプにおいて、
前記漏れ判定手段は、予め設定した時間内における回転速度差に基づいて漏れ判定を行うことを特徴とするターボ分子ポンプ。
【請求項５】
請求項３に記載のターボ分子ポンプにおいて、
前記漏れ判定手段は、予め設定した回転速度差が前記回転測定手段により検出されたとき、前記計時手段により計測された時間に基づいて漏れ判定を行うことを特徴とするターボ分子ポンプ。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか一項に記載のターボ分子ポンプにおいて、
前記真空チャンバーの替わりにターボ分子ポンプの吸気口遮蔽部材を装着し、前記判定手段は、前記ターボ分子ポンプ自身の漏れ判定を行うことを特徴とするターボ分子ポンプ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−１０８４５４（Ｐ２０１３−１０８４５４Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５５１５３（Ｐ２０１１−２５５１５３）
【出願日】平成２３年１１月２２日（２０１１．１１．２２）
【出願人】（０００００１９９３）株式会社島津製作所 (3,708)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２２日（２０１１．１１．２２）
【出願人】（０００００１９９３）株式会社島津製作所 (3,708)
【Ｆターム（参考）】
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