JP7788416B2 - 真空ポンプ及び真空ポンプの制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、真空ポンプ及び真空ポンプの制御装置に関する。

本技術分野の従来技術として、例えば、特許文献１に記載のターボ分子ポンプは、ケーシングとベースとの間に設けられた温調ユニットを備えている。この温調ユニットは、ケーシングとベースと共にポンプ筐体を構成する温調スペーサと、温調スペーサに設けられた冷却水配管、ヒータおよび温度検出部とを含んで構成されている。そして、特許文献１によれば、タービンポンプ部の下流側のステータ翼の温度制御性が向上するとされている。

特開２０２２－０７３９１３号公報

ターボ分子ポンプ内部の温度は、供給されるガスの流量や種類によって変化する。そのため、ガスの流量や種類に応じた温度制御は重要である。しかしながら、特許文献１では、単に温度検出部（温度センサ）で検出された温度のみに基づいて、ヒータのオンオフや冷却水の流量が調整される構成であるため、ガスの流量や種類が変化すると、その変化に迅速に応答することができず、ヒータ周辺の温度を一定に保つことが困難な場合がある。そのため、運転条件如何によっては、コンタミの発生を抑制できない。

そこで、本発明は、ガスの流量が変化してもヒータ周辺の温度を一定に保つことができる真空ポンプ及び真空ポンプの制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の第一の態様は、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において、冷却媒体が流れる流路を有する冷却部品と、前記冷却部品より前記ガスの排出側に配置され、ヒータを有する加熱部品と、前記冷却部品及び前記加熱部品の温度制御を行う制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記加熱部品及び前記冷却部品のうち一方の温度制御の履歴に基づいて、他方の温度制御を変更する、ことを特徴とする。

上記構成において、前記制御装置は、前記加熱部品の温度制御の履歴に基づいて、前記冷却部品の温度制御を変更する、ことを特徴とする。

上記構成において、前記冷却部品の温度を検出する第１温度センサと、前記加熱部品の温度を検出する第２温度センサと、を備え、前記制御装置は、前記第１温度センサからの第１センサ信号に基づき、第１制御条件に従って前記冷却部品の温度を制御すると共に、前記第２温度センサからの第２センサ信号に基づき、第２制御条件に従って前記加熱部品の温度を制御し、前記制御装置は、前記加熱部品を加熱する前記ヒータのオンオフ動作の履歴に基づいて、前記第１制御条件を変更する、ことを特徴とする。

上記構成において、前記制御装置は、前記ヒータのオンオフ動作の前記履歴に基づいて、前記第１制御条件である前記冷却部品の上限温度及び下限温度のうち少なくとも一方を変更する、ことを特徴とする。

上記構成において、前記制御装置は、前記ヒータのオンオフ動作の前記履歴に基づいて、前記第１制御条件である前記冷却媒体の単位時間当たりの供給流量を変更する、ことを特徴とする。

上記構成において、前記制御装置は、前記ヒータのオンオフ動作の前記履歴と予め対応付けて記憶された、前記第１制御条件である複数の温度制御パターンを有し、前記ヒータのオンオフ動作の前記履歴に基づいて前記複数の温度制御パターンの中から１つを選択する、ことを特徴とする。

上記構成において、前記制御装置は、前記第１制御条件である前記冷却部品の設定温度を予め定められた制御特性に従って変更する、ことを特徴とする。

上記構成において、前記冷却部品の温度を検出する第１温度センサと、前記加熱部品の温度を検出する第２温度センサと、を備え、前記制御装置は、前記第１温度センサからの第１センサ信号に基づき、第１制御条件に従って前記冷却部品の温度を制御すると共に、前記第２温度センサからの第２センサ信号に基づき、第２制御条件に従って前記加熱部品の温度を制御し、前記制御装置は、入力された前記第２センサ信号の履歴に基づいて、前記第１制御条件を変更する、ことを特徴とする。

上記構成において、前記制御装置は、前記冷却部品の温度制御の履歴に基づいて、前記加熱部品の温度制御を変更する、ことを特徴とする。

上記構成において、前記冷却部品の温度を検出する第１温度センサと、前記加熱部品の温度を検出する第２温度センサと、を備え、前記制御装置は、前記第１温度センサからの第１センサ信号に基づき、第１制御条件に従って前記冷却部品の温度を制御すると共に、前記第２温度センサからの第２センサ信号に基づき、第２制御条件に従って前記加熱部品の温度を制御し、前記制御装置は、前記冷却部品の温度制御の履歴に基づいて、前記第２制御条件を変更する、ことを特徴とする。

上記目的を達成するために、本発明の第二の態様は、冷却媒体が流れる流路を有する冷却部品と、ヒータを有する加熱部品と、を備え、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を制御する制御装置であって、前記制御装置は、前記冷却部品及び前記加熱部品の温度制御を行うと共に、前記加熱部品及び前記冷却部品のうち一方の温度制御の履歴に基づいて、他方の温度制御を変更する、ことを特徴とする。

本発明によれば、ガスの流量が変化してもヒータ周辺の温度を一定に保つことができる。その結果、コンタミの発生が抑制される。なお、上記した以外の課題、構成、及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の第１実施形態に係るターボ分子ポンプの縦断面図である。 図１に示すターボ分子ポンプのアンプ回路の回路図である。 電流指令値が検出値より大きい場合におけるアンプ制御回路の制御を示すタイムチャートである。 電流指令値が検出値より小さい場合におけるアンプ制御回路の制御を示すタイムチャートである。 図１のＡ部を拡大して示す要部拡大図である。 第１実施形態に係る制御装置の機能ブロック図である。 ヒータの代表的な制御パターンを示す図である。 温度補正データ記憶部の詳細を示す図である。 水冷バルブの開閉動作の制御手順を示すフローチャートである。 温度補正処理の詳細を示すフローチャートである。 変形例１に係る温度補正データ記憶部の詳細を示す図である。 変形例１に係る水冷バルブの開閉動作の制御手順を示すフローチャートである。 変形例１に係る温度補正処理の詳細を示すフローチャートである。 変形例２に係る制御装置の機能ブロック図である。 変形例２に係る温度補正処理の詳細を示すフローチャートである。 第２実施形態に係る制御装置の機能ブロック図である。 ヒータ温度補正データ記憶部の詳細を示す図である。 ヒータのオンオフ動作の制御手順を示すフローチャートである。 ヒータ温度補正処理の詳細を示すフローチャートである。

以下、本発明に係る真空ポンプとその制御装置の実施形態について、ターボ分子ポンプを例に挙げて、図面を参照しながら説明する。

＜第１実施形態＞
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（ロータ）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、あるいはステンレスなどの金属によって構成されている。

また、図１に示すように、回転体１０３の外周側には、外周部品である水冷スペーサ１２８及びアウターウォール１２６が配置されている。水冷スペーサ１２８は、温度調整手段である円環状の冷却管１１０（図５参照）と、温度検出手段である水冷スペーサ温度センサ１８５とが内蔵されたリング状の部材である。この冷却管１１０に冷却水（冷却媒体）が供給されることで、水冷スペーサ１２８の周辺の部品が冷却される。即ち、回転体１０３の回転により発生した熱は、冷却部品である水冷スペーサ１２８によって冷却される。アウターウォール１２６は、ターボ分子ポンプ１００の略下半分を囲う円筒状の部材である。水冷スペーサ１２８とアウターウォール１２６とは、外筒１２７の下方に、外筒１２７と同軸上に順に並べて配置される。これら外筒１２７、水冷スペーサ１２８、及びアウターウォール１２６は、複数のボルト１１５により締結されて一体化されており、ベース部１２９と共に回転体１０３を収容するターボ分子ポンプ１００の外装体（ケーシング）を構成している。

ここで、水冷スペーサ１２８は、後述する固定翼スペーサ１２５としての機能も備えている。即ち、水冷スペーサ１２８は、複数の固定翼スペーサ１２５のうちの１つ（１段）を構成している。なお、水冷スペーサ１２８は、外筒１２７やアウターウォール１２６より熱伝導率の高い部材、例えば、アルミ材からなる。

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。これら複数段の回転翼１０２と複数段の固定翼１２３とにより、ターボポンプ部が構成される。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、わずかの空隙を隔てて外筒１２７が固定されている。外筒１２７の底部（より詳細には、アウターウォール１２６の底部）にはベース部１２９が配設されている。ベース部１２９の上方には排気口１３３が形成され、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に入ってベース部１２９に向か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、ねじ溝ポンプ部として機能するネジ付スペーサ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。

より詳細には、ネジ溝１３１ａに案内された排気ガスは、ベース部１２９の上方に形成された環状空間１３５へと送られ、環状空間１３５を周回しながら排気口１３３を介して外部に排出される。この環状空間１３５は、回転体１０３の円筒部１０２ｄ、ネジ付スペーサ１３１、ヒータスペーサ１５３、及びベース部１２９とで仕切られた環状の空間である。

ここで、加熱部品であるヒータスペーサ１５３は、円筒状に形成された部材であり、本実施形態ではネジ付スペーサ１３１と一体で構成される。即ち、ヒータスペーサ１５３はネジ付スペーサ１３１の一部を構成する。勿論、ヒータスペーサ１５３とネジ付スペーサ１３１とは別体で構成されていても良い。ヒータスペーサ１５３は、例えばアルミニウムやステンレス等の金属により構成される。ヒータスペーサ１５３には加熱手段としてのヒータ１９０及び温度検出手段としてのヒータスペーサ温度センサ１８６が差し込まれており、ヒータ１９０が発熱することで、ヒータスペーサ１５３を介してネジ付スペーサ１３１が加熱される。また、ヒータ１９０により、環状空間１３５を流れる排気ガスも加熱される。これにより、排気ガスの温度低下による堆積物の生成が抑制される。また、インナースペーサ１５４は、例えばステンレスなどの金属によって構成された円筒状の部材であり、水冷スペーサ１２８と水冷スペーサ１２８より下側の固定翼スペーサ１２５との間を断熱する。

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。なお、図１に示す通り、ステータコラム１２２は、ベース部１２９の中心位置に立設している。また、本実施形態では、ベース部１２９に冷却手段としての水冷管１４９が設けられている。この水冷管１４９に冷却水が供給されることで、ベース部１２９及びステータコラム１２２は好適な温度に保たれている。

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に接続されると共に、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に接続されると共に、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共に、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に接続されると共に、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。

次に、水冷スペーサ１２８の構造の詳細について説明する。図５は、図１のＡ部を拡大して示す要部拡大図である。図５に示すように、本実施形態では、複数段の固定翼１２３のうち、最上段と最下段との間の位置に水冷スペーサ１２８が配置されている。この水冷スペーサ１２８は、固定翼１２３の軸方向の位置決めを行う固定翼スペーサ１２５としての機能を備え、さらに、固定翼１２３を冷却して、輻射熱により回転翼１０２の温度を下げる役割を果たしている。その結果、水冷スペーサ１２８だけでなく固定翼１２３に接触するガスも冷却されることとなる。

水冷スペーサ１２８は、上述したように冷却管１１０及び水冷スペーサ温度センサ１８５を備えている。冷却管１１０は、水冷スペーサ１２８の外周部に設けられている。水冷スペーサ温度センサ１８５は、冷却管１１０の径方向内側であって、冷却管１１０の近傍に設けられている。より詳細には、水冷スペーサ温度センサ１８５は、水冷スペーサ１２８の内周部（ガス流路Ｆ１と接する部分）から距離Ｘ１だけ離れた位置、かつ、冷却管１１０から距離Ｙ１だけ径方向の内側の位置に設けられている。そして、距離Ｘ１は距離Ｙ１に比べてかなり長い。即ち、水冷スペーサ温度センサ１８５は、ガス流路Ｆ１から離れた位置、かつ、冷却管１１０に接近した位置に設けられている。

なお、距離Ｘ１と距離Ｙ１との比は、水冷スペーサ１２８の材質、冷却管１１０を流れる冷却水の流量及び温度、ガス流路Ｆ１を流れるガスの流量及び温度などの仕様に基づいて任意に定められて良いが、例えば、２：１～１０：１程度の範囲内で設定するのが好ましい。

水冷スペーサ１２８は外筒１２７とアウターウォール１２６との間に配置され、ボルト１１５により固定されている。また、水冷スペーサ１２８とアウターウォール１２６との間には断熱リング１５５が介在している。この断熱リング１５５により水冷スペーサ１２８とアウターウォール１２６との間が断熱されている。また、外筒１２７と水冷スペーサ１２８との間、及びインナースペーサ１５４と水冷スペーサ１２８との間には、Ｏリング１９２が装着されており、気密性が保たれている。

次に、本発明の第１実施形態に係るターボ分子ポンプ１００の制御装置２００について詳しく説明する。第１実施形態に係る制御装置２００は、各種演算等を行うＣＰＵ、ＣＰＵによる演算を実行するためのプログラムを格納するＲＯＭやＨＤＤ等の記憶装置、ＣＰＵがプログラムを実行する際の作業領域となるＲＡＭ、及び他の機器とデータを送受信する際のインタフェースである通信インタフェースを含むハードウェアと、記憶装置に記憶され、ＣＰＵにより実行されるソフトウェアとから構成される。制御装置２００の各機能は、ＣＰＵが、記憶装置に格納された各種プログラムをＲＡＭにロードして実行することにより、実現される。

図６は、第１実施形態に係る制御装置２００の機能ブロック図である。図６に示すように、制御装置２００の入力側は、ヒータスペーサ温度センサ１８６及び水冷スペーサ温度センサ１８５と接続され、制御装置２００の出力側は、ヒータ１９０及び水冷バルブ１９５と接続されている。制御装置２００は、ヒータスペーサ温度センサ１８６（第２温度センサ）で検出された温度ＴＨ（第２センサ信号）に基づいて、ヒータ１９０のオンオフを制御し（加熱部品の温度を制御し）、水冷スペーサ温度センサ１８５（第１温度センサ）で検出された温度ＴＷ（第１センサ信号）に基づいて、水冷バルブ１９５の開閉を制御する（冷却部品の温度を制御する）。なお、水冷バルブ１９５は例えば電磁弁であり、制御装置２００からの電気信号により開閉する。

制御装置２００は、ヒータスペーサ温度取得部２０１と、ヒータ制御部２０２と、ヒータ制御履歴記憶部２０３と、水冷スペーサ温度取得部２０４と、バルブ制御部２０５と、ガス条件推定部２０６と、温度補正データ記憶部２０７と、を有する。

ヒータスペーサ温度取得部２０１は、ヒータスペーサ温度センサ１８６で検出されたヒータスペーサ１５３の温度ＴＨを取得し、それをヒータ制御部２０２に出力する。

ヒータ制御部２０２は、温度ＴＨを上限閾値Ｔ_１Ｈ及び下限閾値Ｔ_１Ｌと比較し、第２制御条件である、温度ＴＨが下限閾値Ｔ_１Ｌ以下の場合にヒータ１９０をオンにし、温度ＴＨが上限閾値Ｔ_１Ｈ以上の場合にヒータ１９０をオフにするよう、ヒータ１９０のオンオフを制御する。そして、ヒータ制御部２０２は、ヒータ１９０のオンオフ制御の履歴（以下、「制御履歴」と略記する）をヒータ制御履歴記憶部２０３に記憶させる。

ヒータ制御履歴記憶部２０３は、ターボ分子ポンプ１００の運転中にヒータ１９０から入力されるヒータ１９０の制御履歴の他、以下に説明するように、予め代表的なヒータ１９０の制御パターンが記憶されている。

図７（ａ）～（ｄ）は、ヒータ１９０の代表的な制御パターンを示す図である。図７（ａ）～（ｄ）において、縦軸はヒータスペーサ１５３の温度（ＴＨ）、横軸は時間（ｔ）である。図７（ａ）は、ガス流量が所定値ａ（ただし、ａはゼロ）の場合のヒータ１９０の制御履歴とヒータスペーサ１５３の温度変化を示している。図７（ｂ）は、ガス流量が所定値ｂの場合のヒータ１９０の制御履歴とヒータスペーサ１５３の温度変化を示している。図７（ｃ）は、ガス流量が所定値ｃの場合のヒータ１９０の制御履歴とヒータスペーサ１５３の温度変化を示している。図７（ｄ）は、ガス流量が所定値ｄの場合のヒータ１９０の制御履歴とヒータスペーサ１５３の温度変化を示している。なお、所定値ａ，ｂ，ｃ，ｄの関係は、所定値ａ（＝０）＜所定値ｂ＜所定値ｃ＜所定値ｄである。

図７（ａ）に示すように、ガス流量が所定値ａ（＝０）の場合（即ち、ガスが流れていない場合）には、時間ｔ１０の時にヒータ１９０をオフにすると、時間の経過と共にヒータスペーサ１５３の温度ＴＨが低下していき、時間ｔ１１の時にヒータスペーサ１５３の温度ＴＨが下限閾値Ｔ_１Ｌまで下がる。すると、ヒータ１９０がオンになりヒータスペーサ１５３の温度ＴＨが上昇し、時間ｔ１２の時にヒータスペーサ１５３の温度ＴＨが上限閾値Ｔ_１Ｈとなり、ヒータ１９０がオフになる。そして、時間ｔ１２以降は、時間ｔ１２以前と同様にヒータスペーサ１５３の温度ＴＨが変化する。よって、ガスが流れていない場合には、ヒータ１９０がオフからオンになる時間（即ち、オフ継続時間）がΔｔａ１、ヒータ１９０がオンからオフになる時間（即ち、オン継続時間）がΔｔｂ１となる。

図７（ｂ）に示すように、ガス流量が所定値ｂの場合には、時間ｔ２０の時にヒータ１９０をオフにすると、時間の経過と共にヒータスペーサ１５３の温度ＴＨが低下していき、時間ｔ２１の時にヒータスペーサ１５３の温度ＴＨが下限閾値Ｔ_１Ｌまで下がる。すると、ヒータ１９０がオンになりヒータスペーサ１５３の温度ＴＨが上昇し、時間ｔ２２の時にヒータスペーサ１５３の温度ＴＨが上限閾値Ｔ_１Ｈとなり、ヒータ１９０がオフになる。そして、時間ｔ２２以降は、時間ｔ２２以前と同様にヒータスペーサ１５３の温度ＴＨが変化する。よって、ガス流量が所定値ｂの場合には、ヒータ１９０がオフからオンになる時間（即ち、オフ継続時間）がΔｔａ２、ヒータ１９０がオンからオフになる時間（即ち、オン継続時間）がΔｔｂ２となる。

ここで、ガスが流れている場合には、ガスの温度がヒータスペーサ１５３に伝わるため、ガスが流れていない場合と比べて、ヒータ１９０をオフにしてもヒータスペーサ１５３の温度低下は緩やかになる。一方、ヒータ１９０をオンにすると、ガスの温度もヒータスペーサ１５３に伝わるため、ガスが流れていない場合と比べて、ヒータスペーサ１５３の温度上昇は急になる。よって、Δｔａ１＜Δｔａ２、Δｔｂ１＞Δｔｂ２となる。

図７（ｃ）に示すように、ガス流量が所定値ｃの場合には、時間ｔ３０の時にヒータ１９０をオフにすると、時間の経過と共にヒータスペーサ１５３の温度ＴＨが低下していき、時間ｔ３１の時にヒータスペーサ１５３の温度ＴＨが下限閾値Ｔ_１Ｌまで下がる。すると、ヒータ１９０がオンになりヒータスペーサ１５３の温度ＴＨが上昇し、時間ｔ３２の時にヒータスペーサ１５３の温度ＴＨが上限閾値Ｔ_１Ｈとなり、ヒータ１９０がオフになる。そして、時間ｔ３２以降は、時間ｔ３２以前と同様にヒータスペーサ１５３の温度ＴＨが変化する。よって、ガス流量が所定値ｃの場合には、ヒータ１９０がオフからオンになる時間（即ち、オフ継続時間）がΔｔａ３、ヒータ１９０がオンからオフになる時間（即ち、オン継続時間）がΔｔｂ３となる。

ここで、ガスの温度がヒータスペーサ１５３に与える影響は、ガス流量が大きい方ほど大きくなる。ガス流量は、所定値ｂ＜所定値ｃであるため、ガス流量が所定値ｂの場合と比べて、ヒータ１９０をオフにしてもヒータスペーサ１５３の温度低下は緩やかになる一方、ヒータ１９０をオンにするとヒータスペーサ１５３の温度上昇は急になる。よって、Δｔａ２＜Δｔａ３、Δｔｂ２＞Δｔｂ３となる。

図７（ｄ）に示すように、ガス流量が所定値ｄの場合には、時間ｔ４０の時にヒータ１９０をオフにすると、時間の経過と共にヒータスペーサ１５３の温度ＴＨが低下していき、時間ｔ４１の時にヒータスペーサ１５３の温度ＴＨが下限閾値Ｔ_１Ｌまで下がる。すると、ヒータ１９０がオンになりヒータスペーサ１５３の温度ＴＨが上昇し、時間ｔ４２の時にヒータスペーサ１５３の温度ＴＨが上限閾値Ｔ_１Ｈとなり、ヒータ１９０がオフになる。そして、時間ｔ４２以降は、時間ｔ４２以前と同様にヒータスペーサ１５３の温度ＴＨが変化する。よって、ガス流量が所定値ｄの場合には、ヒータ１９０がオフからオンになる時間（即ち、オフ継続時間）がΔｔａ４、ヒータ１９０がオンからオフになる時間（即ち、オン継続時間）がΔｔｂ４となる。

そして、ガス流量は、所定値ｃ＜所定値ｄであるため、ガス流量が所定値ｃの場合と比べて、ヒータ１９０をオフにしてもヒータスペーサ１５３の温度低下は緩やかになる一方、ヒータ１９０をオンにするとヒータスペーサ１５３の温度上昇は急になる。よって、Δｔａ３＜Δｔａ４、Δｔｂ３＞Δｔｂ４となる。

以上をまとめると、Δｔａ１＜Δｔａ２＜Δｔａ３＜Δｔａ４となり、Δｔｂ１＞Δｔｂ２＞Δｔｂ３＞Δｔｂ４となる。図７（ａ）～（ｄ）から明らかなように、ガス流量が大きいほど、ヒータ１９０をオフにしてもヒータスペーサ１５３の温度は下がりにくくなり、一方、ヒータ１９０をオンにするとヒータスペーサ１５３の温度は上がりやすくなる。

本発明は、この点に着目し、ターボ分子ポンプ１００運転中におけるヒータ１９０の制御履歴、即ち、ヒータ１９０のオフ継続時間とオン継続時間から、図７（ａ）～（ｄ）の何れの制御パターンに近いかを判定し、ガスの流量を推定して、最終的に水冷スペーサ１２８の温度を適切に制御している。

なお、図７（ａ）～（ｄ）に示す制御パターンは、実際にガス流量とヒータスペーサ１５３の温度を計測して定めても良いし、ヒータスペーサ１５３の温度変化のシミュレーション結果に基づいて定めても良い。また、ガス流量だけでなくガスの種類に応じた制御パターンが予めヒータ制御履歴記憶部２０３に記憶されていても良い。また、図７（ａ）～（ｄ）では代表的な制御パターンの数として４つを例示したが、その数は任意である。

図６に戻って、ガス条件推定部２０６は、ヒータ制御履歴記憶部２０３に記憶されている現在のヒータ１９０の制御履歴と、予め定められた制御パターンとを読み出し、ヒータ１９０の制御履歴が、予め定められた制御パターンの何れに該当するかを判定することで、ガスの諸条件（具体的には、ガスの流量）を推定する。

例えば、ヒータ制御履歴記憶部２０３に記憶されているヒータ１９０の制御履歴が図７（ｃ）に示す制御パターンに近い場合には、ガス条件推定部２０６は、ターボ分子ポンプ１００に供給されるガス流量が所定値ｃであると推定する。そして、ガス条件推定部２０６は、推定結果をバルブ制御部２０５に出力する。

水冷スペーサ温度取得部２０４は、水冷スペーサ温度センサ１８５で検出された水冷スペーサ１２８の温度ＴＷを取得し、それをバルブ制御部２０５に出力する。

バルブ制御部２０５は、温度ＴＷを上限閾値Ｔ_２Ｈ及び下限閾値Ｔ_２Ｌと比較し、第１制御条件である、温度ＴＷが下限閾値Ｔ_２Ｌ以下の場合に水冷バルブ１９５を閉じ、温度ＴＷが上限閾値Ｔ_２Ｈ以上の場合に水冷バルブ１９５を開けるよう、水冷バルブ１９５の開閉動作を制御する。

その際、バルブ制御部２０５は、ヒータ１９０の制御履歴に応じて、水冷バルブ１９５の開閉制御を変更する（補正する）。具体的には、バルブ制御部２０５は、ガス条件推定部２０６にて推定されたガス流量に基づいて、温度補正データ記憶部２０７に記憶されている補正データのうち、推定されたガス流量に対応するデータを参照して、水冷バルブ１９５を開閉するための閾値温度である上限閾値Ｔ_２Ｈ及び下限閾値Ｔ_２Ｌを変更する（第１制御条件を変更する）。

図８は、温度補正データ記憶部２０７の詳細を示す図である。図８に示すように、温度補正データ記憶部２０７は、温度制御パターンである閾値パターン１、閾値パターン２、閾値パターン３、及び閾値パターン４を記憶している。例えば、閾値パターン１は、ガス流量が上記した所定値ａの場合に対応しており、上限閾値Ｔ_２Ｈとして例えば８０℃、下限閾値Ｔ_２Ｌとして例えば７０℃が予め設定されている。閾値パターン２は、ガス流量が上記した所定値ｂの場合に対応しており、上限閾値Ｔ_２Ｈとして例えば８５℃、下限閾値Ｔ_２Ｌとして例えば７５℃が予め設定されている。閾値パターン３は、ガス流量が上記した所定値ｃの場合に対応しており、上限閾値Ｔ_２Ｈとして例えば９０℃、下限閾値Ｔ_２Ｌとして例えば８０℃が予め設定されている。閾値パターン４は、ガス流量が上記した所定値ｄの場合に対応しており、上限閾値Ｔ_２Ｈとして例えば９５℃、下限閾値Ｔ_２Ｌとして例えば８５℃が予め設定されている。即ち、第１実施形態では、上限閾値Ｔ_２Ｈと下限閾値Ｔ_２Ｌとの温度差は、何れの閾値パターンであっても一定（具体的には１０℃）、かつ、ガス流量が大きくなるに連れて数値が大きくなるように両閾値Ｔ_２Ｈ，Ｔ_２Ｌが設定されている。

なお、上限閾値Ｔ_２Ｈ及び下限閾値Ｔ_２Ｌの各値は任意に定められて良い。また、上限閾値Ｔ_２Ｈ及び下限閾値Ｔ_２Ｌのうち、何れか一方の値のみをガス流量に応じて変更したパターンを設定しても良い。

次に、制御装置２００による制御処理について説明する。図９は、水冷バルブ１９５の開閉動作の制御手順を示すフローチャートである。制御装置２００は、電源オンに基づいて図９に示す処理を開始し、例えば１秒毎にその処理を繰り返し実行する。

制御装置２００は、まずヒータスペーサ１５３の温度ＴＨが下限閾値Ｔ_１Ｌ以下であるかを判定する（ステップＳ１）。温度ＴＨが下限閾値Ｔ_１Ｌ以下の場合（ステップＳ１でＹＥＳ）、制御装置２００は、ヒータ１９０をオンにする（ステップＳ２）。一方、温度ＴＨが下限閾値Ｔ_１Ｌより高い場合（ステップＳ１でＮＯ）、制御装置２００は、温度ＴＨが上限閾値Ｔ_１Ｈ以上であるか否かを判定する（ステップＳ３）。温度ＴＨが上限閾値Ｔ_１Ｈ以上である場合（ステップＳ３／ＹＥＳ）、制御装置２００はヒータ１９０をオフにする（ステップＳ４）。一方、温度ＴＨが上限閾値Ｔ_１Ｈ未満の場合（ステップＳ３でＮｏ）、処理がステップＳ５に進む。

なお、制御装置２００は、ステップＳ２，Ｓ４にてヒータ１９０をオンまたはオフにした動作履歴を時刻と共に記憶する。

次いで、制御装置２００は、ステップＳ５において、温度補正処理を行う。図１０は、温度補正処理の詳細を示すフローチャートである。図１０に示すように、温度補正処理が開始されると、制御装置２００は、ヒータ１９０の制御履歴を分析し（ステップＳ５－１）、閾値パターンを決定し（ステップＳ５－２）、水冷バルブ１９５を開閉するための第１制御条件である上限閾値Ｔ_２Ｈ及び下限閾値Ｔ_２Ｌを変更する（ステップＳ５－３）。なお、制御装置２００は、ターボ分子ポンプ１００の運転開始時には、ヒータ１９０の制御履歴が記憶されていないので、ステップＳ５－２において閾値パターン１を初期値として選択し、上限閾値Ｔ_２Ｈ及び下限閾値Ｔ_２Ｌを設定する。

温度補正処理（ステップＳ５）が終了すると、制御装置２００は、図９に示すようにステップＳ６に進み、水冷スペーサ１２８の温度ＴＷが補正処理後の下限閾値Ｔ_２Ｌ以下であるかを判定する（ステップＳ６）。温度ＴＷが下限閾値Ｔ_２Ｌ以下の場合（ステップＳ６でＹＥＳ）、制御装置２００は、水冷バルブ１９５を閉じる（ステップＳ７）。一方、温度ＴＷが下限閾値Ｔ_２Ｌより高い場合（ステップＳ６でＮＯ）、制御装置２００は、温度ＴＷが補正処理後の上限閾値Ｔ_２Ｈ以上であるか否かを判定する（ステップＳ８）。温度ＴＷが上限閾値Ｔ_２Ｈ以上である場合（ステップＳ８／ＹＥＳ）、制御装置２００は水冷バルブ１９５を開ける（ステップＳ９）。一方、温度ＴＷが上限閾値Ｔ_２Ｈ未満の場合（ステップＳ８でＮｏ）、処理が終了する。こうして、水冷スペーサ１２８の温度が、補正処理後の上限閾値Ｔ_２Ｈと下限閾値Ｔ_２Ｌとの間の範囲内に維持される。

次に、このように構成された第１実施形態の効果について説明する。

制御装置２００は、水冷スペーサ１２８の温度ＴＷに基づいて、水冷バルブ１９５の開閉を制御する。その際、ヒータ１９０の制御履歴に基づいて、水冷バルブ１９５を開閉動作させる契機となる閾値温度（上限閾値Ｔ_２Ｈ及び下限閾値Ｔ_２Ｌ／第１制御条件）が変更される。具体的には、制御装置２００は、ヒータ１９０の制御履歴に基づいて、閾値パターン１～４の中から適したパターンを選択し、そのパターンに従って水冷バルブ１９５の開閉動作を制御する。図７に示すように、ヒータ１９０の制御履歴は、ターボ分子ポンプ１００に供給されるガスの流量によって異なるので、制御装置２００が、ヒータ１９０の制御履歴に対応する閾値パターンに基づいて水冷バルブ１９５の開閉動作を制御することにより、ガスの流量を計測することなく、ガス流量に応じた水冷スペーサ１２８の温度制御が可能となる。これにより、ガスのコンタミを防止できる。

また、第１実施形態によれば、冷却管１１０の温度変化を冷却管１１０の近傍に配置された水冷スペーサ温度センサ１８５により高精度で検出することで、冷却管１１０の温度変化を抑えるように制御しつつ、水冷スペーサ１２８の温度を目標温度で制御しやすくする。また、冷却管１１０とガス流路Ｆ１との間を距離Ｘ１だけ離すことで、水冷スペーサ１２８に熱伝導率の高い部材を用いた場合であっても、冷却管１１０の急激な温度変化をガス流路Ｆ１に接する水冷スペーサ１２８の内周面に伝わり難くできる。しかも、水冷スペーサ１２８をアルミ材などの高い熱伝導率を有する部材にすることで、冷却管１１０がガス流路Ｆ１から離れていても、ガス流路Ｆ１に接する水冷スペーサ１２８の内周面の温度を所望の温度に冷却できる。

また、水冷スペーサ温度センサ１８５が冷却管１１０より径方向の内側に設けられているため、水冷スペーサ１２８の周囲部品の温度影響を受けずに、冷却管１１０の温度を高精度で検出できるといった利点もある。

（変形例１）
次に、変形例１に係るターボ分子ポンプの制御装置２００について説明する。変形例１では、制御装置２００が、第１制御条件である水冷バルブ１９５の開時間ｔｖを変更することで、単位時間当たりの冷却水の供給流量（温度制御サイクルにおける冷却水の供給時間）を調整して、水冷スペーサ１２８の温度ＴＷを制御している点に特徴がある。以下、変形例１の特徴部分について主に説明し、上記実施形態と説明が重複する部分についてはその説明を省略する。

図１１は、変形例１に係る温度補正データ記憶部２０７の詳細を示す図である。図１１に示すように、変形例１において、温度補正データ記憶部２０７は、開時間パターン１、開時間パターン２、開時間パターン３、及び開時間パターン４を記憶している。例えば、開時間パターン１は、ガス流量が上記した所定値ａの場合に対応しており、水冷バルブ１９５を閉じる所定時間ｔｃ１として例えば１０秒が予め設定されている。開時間パターン２は、ガス流量が上記した所定値ｂの場合に対応しており、所定時間ｔｃ１として例えば２０秒が予め設定されている。開時間パターン３は、ガス流量が上記した所定値ｃの場合に対応しており、所定時間ｔｃ１として例えば３０秒が予め設定されている。開時間パターン４は、ガス流量が上記した所定値ｄの場合に対応しており、所定時間ｔｃ１として例えば４０秒が予め設定されている。なお、所定時間ｔｃ１の値は任意に定められて良い。

次に、変形例１に係る制御装置２００の制御処理について説明する。図１２は、変形例１に係る水冷バルブ１９５の開閉動作の制御手順を示すフローチャートである。なお、変形例１の特徴はステップＳ５とステップＳ６－１，Ｓ６－２，Ｓ１０であるため、これらの特徴について、以下、説明する。

制御装置２００は、ステップＳ５において、温度補正処理を行う。図１３は、変形例１に係る温度補正処理の詳細を示すフローチャートである。図１３に示すように、温度補正処理が開始されると、制御装置２００は、ヒータ１９０の制御履歴を分析し（ステップＳ５－１）、開時間パターンを決定し（ステップＳ５－１２）、第１制御条件である水冷バルブ１９５の開時間（所定時間ｔｃ１）を変更する（ステップＳ５－１３）。なお、制御装置２００は、ターボ分子ポンプ１００の運転開始時には、ヒータ１９０の制御履歴が記憶されていないので、ステップＳ５－１２において開時間パターン１を初期値として選択し、所定時間ｔｃ１を設定する。

温度補正処理が終了すると、制御装置２００は、図１２に示すようにステップＳ６以降に進み、水冷バルブ１９５を開閉する。具体的には、制御装置２００は、水冷スペーサ温度ＴＷが下限閾値Ｔ_２Ｌ以下である場合（ステップＳ６／ＹＥＳ）、水冷バルブ１９５を閉じる（ステップＳ７）。一方、水冷スペーサ温度ＴＷが下限閾値Ｔ_２Ｌを超えている場合（ステップＳ６／ＮＯ）、制御装置２００は、水冷バルブ１９５の開時間ｔｖが所定時間ｔｃ１未満であるか否かを判定する（ステップＳ６－１）。水冷バルブ１９５の開時間ｔｖが所定時間ｔｃ１未満の場合（ステップＳ６－１／ＹＥＳ）、処理が終了する。

一方、水冷バルブ１９５の開時間ｔｖが所定時間ｔｃ１以上の場合（ステップＳ６－１／ＮＯ）、制御装置２００は、水冷バルブ１９５の開時間ｔｖの計測を停止し（ステップＳ６－２）、水冷スペーサ温度ＴＷが上限閾値Ｔ_２Ｈ以上であるか否かを判定する（ステップＳ８）。水冷スペーサ温度ＴＷが上限閾値Ｔ_２Ｈ以上であった場合（ステップＳ８／ＹＥＳ）、制御装置２００は、水冷バルブ１９５を開け（ステップＳ９）、水冷バルブ１９５の開時間ｔｖの計測を開始し（ステップＳ１０）、処理が終了する。一方、水冷スペーサ温度ＴＷが上限閾値Ｔ_２Ｈ未満の場合（ステップＳ８／ＮＯ）、処理が終了する。このように、変形例１では、水冷バルブ１９５の開時間を制御しているため、水冷スペーサ１２８の温度ＴＷが、補正処理後の上限閾値Ｔ_２Ｈと下限閾値Ｔ_２Ｌとの間の範囲内に維持される。

以上、変形例１によっても、上記した第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。また、変形例１では、制御装置２００が水冷バルブ１９５の開時間ｔｖをガス流量に応じて変更できるので、水冷スペーサ１２８の温度制御をより細かく行うことができる。なお、水冷バルブ１９５の閉時間を変更しても同様の作用効果を奏することができることは言うまでもない。

また、水冷バルブ１９５の開閉時間を変化させるだけでなく、水冷バルブ１９５の開度を変化させて水冷スペーサ１２８の温度制御を行うことも可能である。

（変形例２）
次に、変形例２に係るターボ分子ポンプの制御装置２００について説明する。変形例２では、制御装置２００が、ヒータ１９０のオンオフ動作の履歴の代わりに、ヒータスペーサ１５３の温度の履歴に基づいて、水冷バルブ１９５の開閉動作の制御を変更している点に特徴がある。

図１４は、変形例２に係る制御装置２００の機能ブロック図である。図１４に示すように、変形例２では、ヒータ制御履歴記憶部２０３の代わりに、ヒータスペーサ温度履歴記憶部２０８を備えている。ヒータスペーサ温度履歴記憶部２０８は、ヒータスペーサ温度センサ１８６から入力されたヒータスペーサ温度ＴＨを、入力された時刻と共に記憶する。

ガス条件推定部２０６は、ヒータスペーサ温度履歴記憶部２０８に記憶されたヒータスペーサ１５３の温度履歴から、ガス流量を推定する。具体的には、ガス条件推定部２０６は、ヒータスペーサ１５３の温度履歴が、図７（ａ）～（ｄ）に示す温度変化の何れに相当するかを判定する。例えば、ガス流量が所定値ｂの場合、ヒータスペーサ１５３の温度履歴は、時間ｔ２０のときに温度Ｔ_１Ｈとなり、時間ｔ２０以降、徐々に温度が下がり、時間ｔ２１のときに温度Ｔ_１Ｌとなり、時間ｔ２１以降、徐々に温度が上昇する。この温度変化の履歴と、ヒータスペーサ温度履歴記憶部２０８に記憶されている温度変化とが略一致する場合、ガス条件推定部２０６は、現在のガス流量が所定値ｂであると推定する。つまり、第１実施形態では、ヒータ１９０のオンとオフの時間からガス流量を推定していたのに対し、変形例２では、ヒータスペーサ１５３の温度変化からガス流量を推定している。

そのため、図１５に示す温度補正処理のフローチャートにて明らかなように、ステップＳ５－１１において、制御装置２００がヒータスペーサ１５３の温度履歴を分析する処理を行っている点が、第１実施形態と異なっている。

この変形例２によっても、第１実施形態と同様の作用効果を奏し得る。即ち、変形例２によれば、ヒータスペーサ１５３の温度履歴に基づいてガス流量を推定し、推定されたガス流量に応じて好適に水冷スペーサ１２８の温度を制御できる。

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態に係るターボ分子ポンプの制御装置について説明する。第２実施形態では、水冷バルブ１９５の制御履歴に基づいてヒータスペーサ１５３の温度制御を変更している点に特徴がある。以下、特徴点を中心に説明する。

図１６は、第２実施形態に係る制御装置３００の機能ブロック図である。図１６に示すように、第２実施形態に係る制御装置３００は、バルブ制御履歴記憶部２１１及びヒータ温度補正データ記憶部２１７を備えている。

バルブ制御履歴記憶部２１１は、水冷バルブ１９５の開閉動作の履歴が時刻と共に記憶されている。ガス条件推定部２０６は、バルブ制御履歴記憶部２１１に記憶されている水冷バルブ１９５の開閉動作の履歴から、ガス流量を推定する。

図１７は、ヒータ温度補正データ記憶部２１７の詳細を示す図である。図１７に示すように、ヒータ温度補正データ記憶部２１７は、ヒータ閾値パターン１、ヒータ閾値パターン２、ヒータ閾値パターン３、及びヒータ閾値パターン４を記憶している。例えば、ヒータ閾値パターン１は、ガス流量が上記した所定値ａの場合に対応しており、上限閾値Ｔ_１Ｈとして例えば１４０℃、下限閾値Ｔ_１Ｌとして例えば１２０℃が予め設定されている。ヒータ閾値パターン２は、ガス流量が上記した所定値ｂの場合に対応しており、上限閾値Ｔ_１Ｈとして例えば１４５℃、下限閾値Ｔ_１Ｌとして例えば１２５℃が予め設定されている。ヒータ閾値パターン３は、ガス流量が上記した所定値ｃの場合に対応しており、上限閾値Ｔ_１Ｈとして例えば１５０℃、下限閾値Ｔ_１Ｌとして例えば１３０℃が予め設定されている。ヒータ閾値パターン４は、ガス流量が上記した所定値ｄの場合に対応しており、上限閾値Ｔ_１Ｈとして例えば１５５℃、下限閾値Ｔ_１Ｌとして例えば１３５℃が予め設定されている。

なお、上限閾値Ｔ_１Ｈ及び下限閾値Ｔ_１Ｌの各値は任意に定められて良い。また、上限閾値Ｔ_１Ｈ及び下限閾値Ｔ_１Ｌのうち、何れか一方の値のみをガス流量に応じて変更したパターンを設定しても良い。

次に、第２実施形態に係る制御装置３００による制御処理について説明する。図１８は、第２実施形態に係るヒータ１９０のオンオフ動作の制御手順を示すフローチャートである。制御装置３００は、電源オンに基づいて図１８に示す処理を開始し、例えば１秒毎にその処理を繰り返し実行する。

制御装置３００は、まず水冷スペーサ１２８の温度ＴＷが下限閾値Ｔ_２Ｌ以下であるかを判定する（ステップＳ１０１）。温度ＴＷが下限閾値Ｔ_２Ｌ以下の場合（ステップＳ１０１でＹＥＳ）、制御装置３００は、水冷バルブ１９５を閉じる（ステップＳ１０２）。一方、温度ＴＷが下限閾値Ｔ_２Ｌより高い場合（ステップＳ１０１でＮＯ）、制御装置３００は、温度ＴＷが上限閾値Ｔ_２Ｈ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０３）。温度ＴＷが上限閾値Ｔ_２Ｈ以上である場合（ステップＳ１０３／ＹＥＳ）、制御装置３００は水冷バルブ１９５を開ける（ステップＳ１０４）。一方、温度ＴＷが上限閾値Ｔ_２Ｈ未満の場合（ステップＳ１０３でＮｏ）、処理がステップＳ５に進む。

なお、制御装置３００は、ステップＳ１０２，Ｓ１０４にて水冷バルブ１９５の開閉動作の履歴を時刻と共に記憶する。

次いで、制御装置３００は、ステップＳ１０５において、ヒータ温度補正処理を行う。図１９は、ヒータ温度補正処理の詳細を示すフローチャートである。図１９に示すように、ヒータ温度補正処理が開始されると、制御装置３００は、水冷バルブ１９５の制御履歴を分析し（ステップＳ１０５－１）、閾値パターンを決定し（ステップＳ１０５－２）、ヒータ１９０をオンオフするための第２制御条件である上限閾値Ｔ_１Ｈ及び下限閾値Ｔ_１Ｌを変更する（ステップＳ１０５－３）。なお、制御装置３００は、ターボ分子ポンプ１００の運転開始時には、水冷バルブ１９５の制御履歴が記憶されていないので、ステップＳ１０５－２において閾値パターン１を初期値として選択し、上限閾値Ｔ_１Ｈ及び下限閾値Ｔ_１Ｌを設定する。

ヒータ温度補正処理（ステップＳ１０５）が終了すると、制御装置３００は、図１８に示すようにステップＳ１０６に進み、ヒータスペーサ１５３の温度ＴＨが補正処理後の下限閾値Ｔ_１Ｌ以下であるかを判定する（ステップＳ１０６）。温度ＴＨが下限閾値Ｔ_１Ｌ以下の場合（ステップＳ１０６でＹＥＳ）、制御装置３００は、ヒータ１９０をオンにする（ステップＳ１０７）。一方、温度ＴＨが下限閾値Ｔ_１Ｌより高い場合（ステップＳ１０６でＮＯ）、制御装置３００は、温度ＴＨが補正処理後の上限閾値Ｔ_１Ｈ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０８）。温度ＴＨが上限閾値Ｔ_１Ｈ以上である場合（ステップＳ１０８／ＹＥＳ）、制御装置３００はヒータ１９０をオフにする（ステップＳ１０９）。一方、温度ＴＨが上限閾値Ｔ_１Ｈ未満の場合（ステップＳ１０８でＮｏ）、処理が終了する。こうして、ヒータ１９０の温度が、補正処理後の上限閾値Ｔ_１Ｈと下限閾値Ｔ_１Ｌとの間の範囲内に維持される。

次に、このように構成された第２実施形態の効果について説明する。

制御装置３００は、ヒータスペーサ１５３の温度ＴＨに基づいて、ヒータ１９０のオンオフ動作を制御する。その際、水冷バルブ１９５の制御履歴に基づいて、ヒータ１９０をオンオフ動作させる契機となる閾値温度（上限閾値Ｔ_１Ｈ及び下限閾値Ｔ_１Ｌ／第２制御条件）が変更される。具体的には、制御装置３００は、水冷バルブ１９５の制御履歴に基づいて、ヒータ閾値パターン１～４の中から適したパターンを選択し、そのパターンに従ってヒータ１９０のオンオフ動作を制御する。水冷バルブ１９５の制御履歴は、ターボ分子ポンプ１００に供給されるガスの流量によって異なるので、制御装置３００が、水冷バルブ１９５の制御履歴に対応するヒータ閾値パターンに基づいてヒータ１９０のオンオフ動作を制御することにより、ガスの流量を計測することなく、ガス流量に応じたヒータスペーサ１５３の温度制御が可能となる。これにより、ガスのコンタミを防止できる。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であり、特許請求の範囲に記載された技術思想に含まれる技術的事項の全てが本発明の対象となる。前記実施形態は、好適な例を示したものであるが、当業者ならば、本明細書に開示の内容から、各種の代替例、修正例、変形例や組合せ例あるいは改良例を実現することができ、これらは添付の特許請求の範囲に記載された技術的範囲に含まれる。

例えば、上記した実施形態において水冷バルブ１９５の開閉動作を制御するための上限閾値Ｔ_２Ｈ及び下限閾値Ｔ_２Ｌを予め定められた値の中から選択したが、この構成に代えて、制御装置２００がヒータ１９０の制御履歴に基づいて、上限閾値Ｔ_２Ｈ及び下限閾値Ｔ_２Ｌを演算により求めても良い。また、制御装置２００は、変形例１にて説明した水冷バルブ１９５の閉時間（所定時間ｔｃ１）も同様に演算により求めても良い。即ち、制御装置２００は、所定の制御特性に従い、水冷スペーサ１２８の制御パラメータである設定温度や開閉時間を演算により求め、その演算結果に基づいて水冷バルブ１９５の開閉動作を制御しても良い。例えば、制御装置２００は、ヒータ１９０の制御履歴に基づき、線形特性に従って水冷スペーサ１２８の設定温度（上限閾値Ｔ_２Ｈ及び下限閾値Ｔ_２Ｌ）を求めても良いし、非線形特性に従って同様に設定温度を求めても良い。

１００ ターボ分子ポンプ（真空ポンプ）
１０２（１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ） 回転翼
１０２ｄ 円筒部
１０３ 回転体（ロータ）
１１０ 冷却管（流路）
１１３ ロータ軸
１２２ ステータコラム
１２３（１２３ａ，１２３ｃ、１２３ｃ） 固定翼
１２５（１２５ａ，１２５ｂ，１２５ｃ） 固定翼スペーサ
１２６ アウターウォール（ケーシング）
１２７ 外筒（ケーシング）
１２８ 水冷スペーサ（冷却部品）
１２９ ベース部
１３１ ネジ付スペーサ（ねじ溝ポンプ部）
１３３ 排気口
１５３ ヒータスペーサ（加熱部品）
１８５ 水冷スペーサ温度センサ（第１温度センサ）
１８６ ヒータスペーサ温度センサ（第２温度センサ）
１９０ ヒータ（加熱手段）
１９５ 水冷バルブ
２００，３００ 制御装置

Claims (6)

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、
   冷却媒体が流れる流路を有する冷却部品と、
   前記冷却部品より前記ガスの排出側に配置され、ヒータを有する加熱部品と、
   前記冷却部品の温度を検出する第１温度センサと、
   前記加熱部品の温度を検出する第２温度センサと、
   前記冷却部品及び前記加熱部品の温度制御を行う制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、前記加熱部品の温度制御の履歴に基づいて、前記冷却部品の温度制御を変更し、
   前記制御装置は、前記第１温度センサからの第１センサ信号に基づき、第１制御条件に従って前記冷却部品の温度を制御すると共に、前記第２温度センサからの第２センサ信号に基づき、第２制御条件に従って前記加熱部品の温度を制御し、
   前記制御装置は、前記加熱部品を加熱する前記ヒータのオンオフ動作の履歴に基づいて、前記第１制御条件を変更する、ことを特徴とする真空ポンプ。
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、前記ヒータのオンオフ動作の前記履歴に基づいて、前記第１制御条件である前記冷却部品の上限温度及び下限温度のうち少なくとも一方を変更する、ことを特徴とする真空ポンプ。
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、前記ヒータのオンオフ動作の前記履歴に基づいて、前記第１制御条件である前記冷却媒体の単位時間当たりの供給流量を変更する、ことを特徴とする真空ポンプ。
4. 請求項１に記載の真空ポンプにおいて、
   前記制御装置は、前記ヒータのオンオフ動作の前記履歴と予め対応付けて記憶された、前記第１制御条件である複数の温度制御パターンを有し、前記ヒータのオンオフ動作の前記履歴に基づいて前記複数の温度制御パターンの中から１つを選択する、ことを特徴とする真空ポンプ。
5. 請求項１に記載の真空ポンプにおいて、
   前記制御装置は、前記第１制御条件である前記冷却部品の設定温度を予め定められた制御特性に従って変更する、ことを特徴とする真空ポンプ。
6. 冷却媒体が流れる流路を有する冷却部品と、ヒータを有する加熱部品と、前記冷却部品の温度を検出する第１温度センサと、前記加熱部品の温度を検出する第２温度センサと、を備え、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を制御する制御装置であって、
   前記制御装置は、前記冷却部品及び前記加熱部品の温度制御を行うと共に、
   前記制御装置は、前記加熱部品の温度制御の履歴に基づいて、前記冷却部品の温度制御を変更し、
   前記制御装置は、前記第１温度センサからの第１センサ信号に基づき、第１制御条件に従って前記冷却部品の温度を制御すると共に、前記第２温度センサからの第２センサ信号に基づき、第２制御条件に従って前記加熱部品の温度を制御し、
   前記制御装置は、前記加熱部品を加熱する前記ヒータのオンオフ動作の履歴に基づいて、前記第１制御条件を変更する、ことを特徴とする真空ポンプの制御装置。