JPH04232397A - 高速回転真空ポンプに注気を行なうための注気装置 - Google Patents
高速回転真空ポンプに注気を行なうための注気装置Info
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- JPH04232397A JPH04232397A JP3175331A JP17533191A JPH04232397A JP H04232397 A JPH04232397 A JP H04232397A JP 3175331 A JP3175331 A JP 3175331A JP 17533191 A JP17533191 A JP 17533191A JP H04232397 A JPH04232397 A JP H04232397A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
- F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
- F16C32/0406—Magnetic bearings
- F16C32/044—Active magnetic bearings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D19/00—Axial-flow pumps
- F04D19/02—Multi-stage pumps
- F04D19/04—Multi-stage pumps specially adapted to the production of a high vacuum, e.g. molecular pumps
- F04D19/048—Multi-stage pumps specially adapted to the production of a high vacuum, e.g. molecular pumps comprising magnetic bearings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2360/00—Engines or pumps
- F16C2360/44—Centrifugal pumps
- F16C2360/45—Turbo-molecular pumps
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Non-Positive Displacement Air Blowers (AREA)
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高速回転真空ポンプに
注気を行なうための注気装置に関し、より詳しくは、注
気用気体を流入させ得るように気体流入用接続部を介し
て真空ポンプのケーシングに取付けた制御自在な注気弁
を備えた、注気装置に関する。
注気を行なうための注気装置に関し、より詳しくは、注
気用気体を流入させ得るように気体流入用接続部を介し
て真空ポンプのケーシングに取付けた制御自在な注気弁
を備えた、注気装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】高速回転真空ポンプ式のうちで最も広く
普及しているものの１つに、ターボ分子ポンプがある。 以下の、本発明の課題並びにそれを解決する手段に関す
る記載においては、このターボ分子ポンプを例にとって
説明することにする。
普及しているものの１つに、ターボ分子ポンプがある。 以下の、本発明の課題並びにそれを解決する手段に関す
る記載においては、このターボ分子ポンプを例にとって
説明することにする。
【０００３】ターボ分子ポンプは、その選択的なポンプ
作用によって、油の蒸気を発生させずに済むポンプ方式
を可能にしている。しかしながら、ターボ分子ポンプの
運転を停止したときには、油の蒸気やその他の汚染物質
が、低真空側から高真空側へ移動して、そこにかなりの
量の汚染物質が蓄積するおそれがあり、蓄積した汚染物
質は、ポンプを再始動したときに、初期汚染という重大
な不都合を発生させることになる。特に油の飛沫等の汚
染物質が存在していると、ポンプによる排気時間を著し
く延長する必要が生じる。斯かる事態を防止するには、
運転を停止した直後にターボ分子ポンプへ注気するよう
にすれば良い。これによって、ポンプ並びに排気容器の
内面へ、注気した気体が吹き込まれるため、再始動後の
排気時間を大幅に短縮することが可能となる。更には、
この注気によって、ロータが回転運動を停止するまでの
時間も短縮することができ、この回転運動を停止するま
での時間は、特に磁気ベアリングで支持したポンプの場
合には摩擦が殆ど作用しないことから、重要な性能判断
基準の１つとされるものである。
作用によって、油の蒸気を発生させずに済むポンプ方式
を可能にしている。しかしながら、ターボ分子ポンプの
運転を停止したときには、油の蒸気やその他の汚染物質
が、低真空側から高真空側へ移動して、そこにかなりの
量の汚染物質が蓄積するおそれがあり、蓄積した汚染物
質は、ポンプを再始動したときに、初期汚染という重大
な不都合を発生させることになる。特に油の飛沫等の汚
染物質が存在していると、ポンプによる排気時間を著し
く延長する必要が生じる。斯かる事態を防止するには、
運転を停止した直後にターボ分子ポンプへ注気するよう
にすれば良い。これによって、ポンプ並びに排気容器の
内面へ、注気した気体が吹き込まれるため、再始動後の
排気時間を大幅に短縮することが可能となる。更には、
この注気によって、ロータが回転運動を停止するまでの
時間も短縮することができ、この回転運動を停止するま
での時間は、特に磁気ベアリングで支持したポンプの場
合には摩擦が殆ど作用しないことから、重要な性能判断
基準の１つとされるものである。
【０００４】注気装置を備えたターボ分子ポンプは、西
ドイツ特許公報第１８０９９０２号（ＤＥ ＰＳ １８
０９ ９０２ ）、並びに、定期刊行物「真空技術」
（Ｖａｋｕｕｍｔｅｃｈｎｉｋ ）の第２０巻（１９７
１年）、第７号、第２０１頁以降に記載されている。こ
れらの刊行物によって明らかにされているところによれ
ば、注気条件の幾つかを最適に決定することによって、
ポンプの最始動後の排気時間を大幅に短縮することが、
既に可能となっている。
ドイツ特許公報第１８０９９０２号（ＤＥ ＰＳ １８
０９ ９０２ ）、並びに、定期刊行物「真空技術」
（Ｖａｋｕｕｍｔｅｃｈｎｉｋ ）の第２０巻（１９７
１年）、第７号、第２０１頁以降に記載されている。こ
れらの刊行物によって明らかにされているところによれ
ば、注気条件の幾つかを最適に決定することによって、
ポンプの最始動後の排気時間を大幅に短縮することが、
既に可能となっている。
【０００５】しかしながら、非常に重大な課題が、現在
まで充分に対処されることなく、なおざりにされている
。その課題とは注気速度に関するものである。そして、
注気速度について問題となっているのは、最適注気条件
を更に向上させるためには、また、なかんずく不都合な
作用を抑制するためには、注気用気体をいかなる注気速
度でポンプの中へ流入させるべきかということである。 この課題は、特に、磁気ベアリングで支持したポンプの
場合に重要なものである。その場合に、特に考慮に入れ
なければならない判断基準は、１つには、摩擦が殆ど作
用しないために、回転運動が停止するまでの時間が長く
なるということであり、２つには、ロータに加わる外力
の大きさを制限する必要があるということである。
まで充分に対処されることなく、なおざりにされている
。その課題とは注気速度に関するものである。そして、
注気速度について問題となっているのは、最適注気条件
を更に向上させるためには、また、なかんずく不都合な
作用を抑制するためには、注気用気体をいかなる注気速
度でポンプの中へ流入させるべきかということである。 この課題は、特に、磁気ベアリングで支持したポンプの
場合に重要なものである。その場合に、特に考慮に入れ
なければならない判断基準は、１つには、摩擦が殆ど作
用しないために、回転運動が停止するまでの時間が長く
なるということであり、２つには、ロータに加わる外力
の大きさを制限する必要があるということである。
【０００６】この注気速度をどうするかという問題は、
何よりも先ず、弁の開口の断面積の問題に帰着される。 弁開口断面積が小さい場合には、従ってポンプへの注気
が余りにも緩やかに行なわれる場合には、ロータの回転
運動が停止するまでの時間も非常に長くなり、大抵の用
途において許容し得ない程の時間となってしまう。
何よりも先ず、弁の開口の断面積の問題に帰着される。 弁開口断面積が小さい場合には、従ってポンプへの注気
が余りにも緩やかに行なわれる場合には、ロータの回転
運動が停止するまでの時間も非常に長くなり、大抵の用
途において許容し得ない程の時間となってしまう。
【０００７】一方、弁開口断面積を大きくした場合には
、急激に流れ込む気体からロータへ作用する力が非常に
大きなものとなり、そのために、例えばスラスト軸受が
過負荷状態となってロータが非常用支持部に接触してし
まうような、危機的状況を招くおそれが生じる。また、
弁開口断面積を中程度の面積にした場合には、以上の２
つの短所が交錯することになり、従って、弁開口断面積
を異なった値に設定しても、それによって満足の行く解
決を得ることはできない。更には、装置寸法が同一のポ
ンプでも、容積の非常に異なった様々な真空容器に接続
される場合があるということが、特定の型式のポンプに
対応した最適の注気条件を前もって決定しておくことを
更に困難なものにしている。
、急激に流れ込む気体からロータへ作用する力が非常に
大きなものとなり、そのために、例えばスラスト軸受が
過負荷状態となってロータが非常用支持部に接触してし
まうような、危機的状況を招くおそれが生じる。また、
弁開口断面積を中程度の面積にした場合には、以上の２
つの短所が交錯することになり、従って、弁開口断面積
を異なった値に設定しても、それによって満足の行く解
決を得ることはできない。更には、装置寸法が同一のポ
ンプでも、容積の非常に異なった様々な真空容器に接続
される場合があるということが、特定の型式のポンプに
対応した最適の注気条件を前もって決定しておくことを
更に困難なものにしている。
【０００８】磁気ベアリングではない、通常のベアリン
グで支持するようにしたポンプに関しては、以下のよう
な状況にある。先ず、装置寸法が小型ないし中型のポン
プの場合には、現在既に、充分な大きさの注気速度を得
るための条件と、ロータに加わる力が極端に大きならな
いようにするための条件との間の妥協がある程度まで実
現しており、それが実現できたのは、ボール・ベアリン
グであれば、短時間の大荷重には耐えることができるか
らである。一方、大型のポンプでは、注気時間が過度に
長くならないようにするためには、注気速度を更に大き
なものにしなければならない。しかし、そうすることに
よって、ロータに加わる力が増大することになる。これ
は、ベアリングに負荷される荷重が増大することに他な
らず、しかも更に別の欠点も生じてくる。例えば、ロー
タの羽根を製作する際に、注気によって加わる力を考慮
してその分だけ大型にしておく必要があり、そのために
ロータの直径が増大することになる。これによって既に
、材料強度上の理由による制約が発生しているわけであ
る。ロータとステータ部材との接触を避けるためには、
例えばロータとステータ部材との間の間隙の寸法を大き
く設定する等の手段を講じる必要があるが、そのように
すると、そのポンプの効率に悪影響を及ぼすことになる
。
グで支持するようにしたポンプに関しては、以下のよう
な状況にある。先ず、装置寸法が小型ないし中型のポン
プの場合には、現在既に、充分な大きさの注気速度を得
るための条件と、ロータに加わる力が極端に大きならな
いようにするための条件との間の妥協がある程度まで実
現しており、それが実現できたのは、ボール・ベアリン
グであれば、短時間の大荷重には耐えることができるか
らである。一方、大型のポンプでは、注気時間が過度に
長くならないようにするためには、注気速度を更に大き
なものにしなければならない。しかし、そうすることに
よって、ロータに加わる力が増大することになる。これ
は、ベアリングに負荷される荷重が増大することに他な
らず、しかも更に別の欠点も生じてくる。例えば、ロー
タの羽根を製作する際に、注気によって加わる力を考慮
してその分だけ大型にしておく必要があり、そのために
ロータの直径が増大することになる。これによって既に
、材料強度上の理由による制約が発生しているわけであ
る。ロータとステータ部材との接触を避けるためには、
例えばロータとステータ部材との間の間隙の寸法を大き
く設定する等の手段を講じる必要があるが、そのように
すると、そのポンプの効率に悪影響を及ぼすことになる
。
【０００９】考えられる更に別の方策としては、注気速
度を変化させるという方法もあり、これは、注気弁を予
め定めた一定の時間の間隔をもって、開閉するというも
のである。しかしながら、この方法では余分な費用が必
要とされるにもかかわらず、その余分な費用に見合うだ
けの効果を得ることができない。この方法では最適な注
気動作を行なわせることができない理由は、例えば真空
容器の容積や、注気する気体の種類ないし圧力、それに
補助ポンプの運転方式等の構成上の条件は様々に異なる
場合があるのに対して、この方法では、異なった条件に
対処できるようにはなっていないからである。動作のサ
イクル・タイムの長さ如何によっては、前述の不都合と
同じ不都合を生じることになる。
度を変化させるという方法もあり、これは、注気弁を予
め定めた一定の時間の間隔をもって、開閉するというも
のである。しかしながら、この方法では余分な費用が必
要とされるにもかかわらず、その余分な費用に見合うだ
けの効果を得ることができない。この方法では最適な注
気動作を行なわせることができない理由は、例えば真空
容器の容積や、注気する気体の種類ないし圧力、それに
補助ポンプの運転方式等の構成上の条件は様々に異なる
場合があるのに対して、この方法では、異なった条件に
対処できるようにはなっていないからである。動作のサ
イクル・タイムの長さ如何によっては、前述の不都合と
同じ不都合を生じることになる。
【００１０】本発明の目的は、高速回転真空ポンプに最
適な注気を行なうことのできる注気装置を構成すること
にある。ここで最適な注気というのは、次の２つの点を
同時に満足することを意味するものである。即ち、その
１つは、注気用気体を流し込む際の流量を、ロータが回
転運動を停止するまでの時間を望ましい短い時間とする
ことができる充分な流量にすることであり、もう１つは
、その注気動作中のいかなる時点においても、急激に流
れ込む注気用気体によってロータへ更に付加される力に
よって、ロータそれ自体、駆動機構、ないしはベアリン
グが、ポンプの運転を危険にし、または損なうような、
危機的状況に陥ることのないように、その力の大きさを
然るべき限界領域内に抑制するということである。
適な注気を行なうことのできる注気装置を構成すること
にある。ここで最適な注気というのは、次の２つの点を
同時に満足することを意味するものである。即ち、その
１つは、注気用気体を流し込む際の流量を、ロータが回
転運動を停止するまでの時間を望ましい短い時間とする
ことができる充分な流量にすることであり、もう１つは
、その注気動作中のいかなる時点においても、急激に流
れ込む注気用気体によってロータへ更に付加される力に
よって、ロータそれ自体、駆動機構、ないしはベアリン
グが、ポンプの運転を危険にし、または損なうような、
危機的状況に陥ることのないように、その力の大きさを
然るべき限界領域内に抑制するということである。
【００１１】以上の本発明の目的は、請求項１の特徴部
分に記載した、ロータに対してその軸方向または径方向
或いはそれら両方向に作用する力の大きさに応じて前記
注気弁を制御する制御装置を備えるようにするという特
徴によって達成される。また請求項２〜５は、本発明の
有利な具体的実施態様を、更に詳細に記載したものであ
る。
分に記載した、ロータに対してその軸方向または径方向
或いはそれら両方向に作用する力の大きさに応じて前記
注気弁を制御する制御装置を備えるようにするという特
徴によって達成される。また請求項２〜５は、本発明の
有利な具体的実施態様を、更に詳細に記載したものであ
る。
【００１２】請求項１の特徴部分の記載に対応した課題
の解決法は、最適な注気動作を可能とする解決法である
。即ち、断面積の大きな注気弁を使用しつつ、しかも、
ロータの回転運動が停止するまでの間に、断続的に流し
込む注気用気体の１回の流し込み量を、ロータに作用す
る力の合力の大きさが、安全判断基準に基づいて決定し
た所定値を超えることがないような流にすることができ
るようにするものである。これによって、安全性を最大
にしつつ、ロータが回転運動を停止するまでの時間を最
短に短縮することができる。請求項２に記載した、ロー
タの回転数に基づいて注気弁の動作のサイクル・タイム
を制御するということは、安全判断基準を考慮に入れた
最大流量の注気用気体を流し込むようにするための更に
具体的な実施態様の特徴である。この場合、流し込む気
体流量は、回転数が高いときには小さな流量となってい
るようにし、即ち、注気弁の開弁期間を短くしておき、
そして、回転数が低下するにつれて、流量を次第に大き
く、即ち開弁期間を次第に長くするようにすれば良い。
の解決法は、最適な注気動作を可能とする解決法である
。即ち、断面積の大きな注気弁を使用しつつ、しかも、
ロータの回転運動が停止するまでの間に、断続的に流し
込む注気用気体の１回の流し込み量を、ロータに作用す
る力の合力の大きさが、安全判断基準に基づいて決定し
た所定値を超えることがないような流にすることができ
るようにするものである。これによって、安全性を最大
にしつつ、ロータが回転運動を停止するまでの時間を最
短に短縮することができる。請求項２に記載した、ロー
タの回転数に基づいて注気弁の動作のサイクル・タイム
を制御するということは、安全判断基準を考慮に入れた
最大流量の注気用気体を流し込むようにするための更に
具体的な実施態様の特徴である。この場合、流し込む気
体流量は、回転数が高いときには小さな流量となってい
るようにし、即ち、注気弁の開弁期間を短くしておき、
そして、回転数が低下するにつれて、流量を次第に大き
く、即ち開弁期間を次第に長くするようにすれば良い。
【００１３】請求項３ないし５に記載した実施態様は、
異なった種類のベアリングで支持した夫々のロータに作
用する力を、直接的に或いは間接的に測定するための実
施態様である。ロータを、アクティブ制御式の磁気ベア
リングで支持している場合には、請求項３に記載したよ
うに、その磁気ベアリングのレギュレータ回路の中に元
々処理対象として存在している測定量を利用して、力の
測定を行なうようにすることが多くの場合好ましい。こ
うした場合の、レギュレータ回路による制御動作は、ロ
ータの動作点であるそのロータの軸方向位置を一定にす
るように行なわれる。この制御動作によれば、本明細書
において説明する実施例では、スラスト用マグネットと
、ロータに取付けたスラスト用ディスクとの間の間隙が
、一定にされることになる。この間隙の大きさを一定に
しようとすることによって、スラスト用マグネットであ
る電磁石の中を流れる電流が、ロータに作用している力
の大きさに関連付けられることになる。この力の大きさ
を、所定の最大値以下に制限するようにしたいときには
、その電磁石の中を流れる電流をそれに対応した値に制
限すれば、同じことになる。その場合に必要なものは、
制限値を超えたときに注気弁を閉塞するようにした簡単
な制限値監視装置だけである。注気用気体が、それ以上
流れ込まないようになったならば、ロータに制動がかけ
られ、また、ロータ部材の両側の差圧が低下する。 ポンプ内の圧力がバランスすると、それによって、ロー
タに作用していた力が低下する。そして、例えば限界値
監視装置の中に存在し得るヒステリシスに従って、注気
弁は再び開放され、そしてこれが繰り返される。このヒ
ステリシスによって、注気弁の切換頻度は低く抑えられ
る。
異なった種類のベアリングで支持した夫々のロータに作
用する力を、直接的に或いは間接的に測定するための実
施態様である。ロータを、アクティブ制御式の磁気ベア
リングで支持している場合には、請求項３に記載したよ
うに、その磁気ベアリングのレギュレータ回路の中に元
々処理対象として存在している測定量を利用して、力の
測定を行なうようにすることが多くの場合好ましい。こ
うした場合の、レギュレータ回路による制御動作は、ロ
ータの動作点であるそのロータの軸方向位置を一定にす
るように行なわれる。この制御動作によれば、本明細書
において説明する実施例では、スラスト用マグネットと
、ロータに取付けたスラスト用ディスクとの間の間隙が
、一定にされることになる。この間隙の大きさを一定に
しようとすることによって、スラスト用マグネットであ
る電磁石の中を流れる電流が、ロータに作用している力
の大きさに関連付けられることになる。この力の大きさ
を、所定の最大値以下に制限するようにしたいときには
、その電磁石の中を流れる電流をそれに対応した値に制
限すれば、同じことになる。その場合に必要なものは、
制限値を超えたときに注気弁を閉塞するようにした簡単
な制限値監視装置だけである。注気用気体が、それ以上
流れ込まないようになったならば、ロータに制動がかけ
られ、また、ロータ部材の両側の差圧が低下する。 ポンプ内の圧力がバランスすると、それによって、ロー
タに作用していた力が低下する。そして、例えば限界値
監視装置の中に存在し得るヒステリシスに従って、注気
弁は再び開放され、そしてこれが繰り返される。このヒ
ステリシスによって、注気弁の切換頻度は低く抑えられ
る。
【００１４】ロータの位置を、アクティブ形磁気ベアリ
ングによって制御するようにはしておらず、例えばハイ
ブリッド形ベアリング構造等で支持している場合には、
請求項４に記載したように、制御装置を、ロータとステ
ータとの間の間隙の大きさに応じて前記注気弁を作動さ
せる限界値監視装置として構成するという解決法が推奨
される。ここで、ロータとステータとが、あるバネ定数
をもって互いに連結されているものとすれば、ロータに
加わる力を表わす特性曲線はロータの変位量の関数とな
るため、ロータに加わる力の大きさに対する限界値の設
定を、ロータの変位量に対する限界値の設定に還元する
ことができる。従ってこの場合、上で説明した電流限界
値監視装置を、単に、距離限界値監視装置に置き換える
ようにすれば良い。その他の機能については変わるとこ
ろはない。このように、急激に流入する注気用気体によ
って発生される、ロータの軸方向の平衡位置の変化を利
用して注気弁の制御をすることが可能なのは、前述の如
く、ロータに加わる力の大きさに対する限界値の設定を
、ロータの変位量に対する限界値の設定に還元すること
ができるからである。また、ロータを機械式ベアリング
で支持している場合には、請求項５に記載したように、
例えば力センサ等を用いた直接式の力測定を利用して、
注気弁を制御することができる。
ングによって制御するようにはしておらず、例えばハイ
ブリッド形ベアリング構造等で支持している場合には、
請求項４に記載したように、制御装置を、ロータとステ
ータとの間の間隙の大きさに応じて前記注気弁を作動さ
せる限界値監視装置として構成するという解決法が推奨
される。ここで、ロータとステータとが、あるバネ定数
をもって互いに連結されているものとすれば、ロータに
加わる力を表わす特性曲線はロータの変位量の関数とな
るため、ロータに加わる力の大きさに対する限界値の設
定を、ロータの変位量に対する限界値の設定に還元する
ことができる。従ってこの場合、上で説明した電流限界
値監視装置を、単に、距離限界値監視装置に置き換える
ようにすれば良い。その他の機能については変わるとこ
ろはない。このように、急激に流入する注気用気体によ
って発生される、ロータの軸方向の平衡位置の変化を利
用して注気弁の制御をすることが可能なのは、前述の如
く、ロータに加わる力の大きさに対する限界値の設定を
、ロータの変位量に対する限界値の設定に還元すること
ができるからである。また、ロータを機械式ベアリング
で支持している場合には、請求項５に記載したように、
例えば力センサ等を用いた直接式の力測定を利用して、
注気弁を制御することができる。
【００１５】ここに実施例として開示する、ロータに作
用する力を測定するための可能な手段は、ターボ分子ポ
ンプのロータに加わる軸方向の力を、例に取って説明す
るものである。しかしながら、ロータに対して径方向に
作用する力に対しても、同様考え方をすることができ、
また、同様の解決法が適用可能である。以上に述べた本
発明の課題並びにその解決のための可能な手段の説明は
、更にその他の種類の真空ポンプに対しても、同様に良
好に適用されるものである。例えば、ホルベック形分子
ポンプにおける、そのロータの径方向の揺動も、注気動
作を制御することによって所定範囲内に抑制することが
可能である。この場合、ロータに加わる力の測定は、例
えば、請求項４に記載したものと同様の距離測定によっ
て行なうことができる。
用する力を測定するための可能な手段は、ターボ分子ポ
ンプのロータに加わる軸方向の力を、例に取って説明す
るものである。しかしながら、ロータに対して径方向に
作用する力に対しても、同様考え方をすることができ、
また、同様の解決法が適用可能である。以上に述べた本
発明の課題並びにその解決のための可能な手段の説明は
、更にその他の種類の真空ポンプに対しても、同様に良
好に適用されるものである。例えば、ホルベック形分子
ポンプにおける、そのロータの径方向の揺動も、注気動
作を制御することによって所定範囲内に抑制することが
可能である。この場合、ロータに加わる力の測定は、例
えば、請求項４に記載したものと同様の距離測定によっ
て行なうことができる。
【００１６】
【実施例】 以下に添付図面を参照しつつ、本発明を
更に詳細に説明する。ターボ分子ポンプのケーシング１
の中には複数のポンプ・エレメントが収容されている。 それらポンプ・エレメントは、複数のステータ部材２と
複数のロータ部材３とを含んでおり、更にそれらロータ
部材３は、１本のロータ・シャフト４に取付けてある。 注気用気体を流入させ得るように、ケーシング１には、
注気弁６を取付ける気体流入用接続部５を設けてある。 引用符号８で示したのは、ロータ・シャフト４を回転さ
せるための駆動機構である。ロータを支持しているは、
図示の実施例では、吸気口が形成されているこのポンプ
の上面部に配設したパッシブ形磁気ラジアル軸受９、駆
動機構８の下部に配設したアクティブ形磁気ラジアル軸
受１０、それにロータ・シャフトの下端部に配設したア
クティブ形磁気スラスト軸受１２としてある。径方向セ
ンサ１１と軸方向センサ１３とは、夫々、ロータ・シャ
フト４の径方向位置と軸方向位置とを測定するためのも
のである。センサ出力評価回路１４、１５とレギュレー
タ回路１６、１７とを介して、夫々に制御信号が発生さ
れるようにしてあり、それら制御信号は、電力増幅器１
８、１９を介して、夫々のアクティブ形磁気ベアリング
１０、１２を流れる電流を調節制御し、この電流の調節
制御によって、ロータが所定の一定した位置にくるよう
にしている。
更に詳細に説明する。ターボ分子ポンプのケーシング１
の中には複数のポンプ・エレメントが収容されている。 それらポンプ・エレメントは、複数のステータ部材２と
複数のロータ部材３とを含んでおり、更にそれらロータ
部材３は、１本のロータ・シャフト４に取付けてある。 注気用気体を流入させ得るように、ケーシング１には、
注気弁６を取付ける気体流入用接続部５を設けてある。 引用符号８で示したのは、ロータ・シャフト４を回転さ
せるための駆動機構である。ロータを支持しているは、
図示の実施例では、吸気口が形成されているこのポンプ
の上面部に配設したパッシブ形磁気ラジアル軸受９、駆
動機構８の下部に配設したアクティブ形磁気ラジアル軸
受１０、それにロータ・シャフトの下端部に配設したア
クティブ形磁気スラスト軸受１２としてある。径方向セ
ンサ１１と軸方向センサ１３とは、夫々、ロータ・シャ
フト４の径方向位置と軸方向位置とを測定するためのも
のである。センサ出力評価回路１４、１５とレギュレー
タ回路１６、１７とを介して、夫々に制御信号が発生さ
れるようにしてあり、それら制御信号は、電力増幅器１
８、１９を介して、夫々のアクティブ形磁気ベアリング
１０、１２を流れる電流を調節制御し、この電流の調節
制御によって、ロータが所定の一定した位置にくるよう
にしている。
【００１７】アクティブ形磁気スラスト軸受のこの調節
制御は、例えば、スラスト用電磁石１２とスラスト用デ
ィスク２０との間の間隙が一定となるように行なうよう
にする。このように調節制御を行なうようにしておくと
、ロータに更に力が付加されたときには、電磁石１２を
流れている電流が変化することになり、しかも、その変
化の量は、その付加された力の大きさに直接関係した量
となる。そして、この電流の大きさが、ロータに加わる
所定の大きさの力に対応した所与の電流値を超えた際に
は、限界値監視装置２１が、注気弁６を閉塞するように
している。注気弁６が閉塞されると、ポンプ内の圧力が
バランスし、それによってロータに加わっている力が減
少する。そのため電流も減少し、その結果として注記弁
６は再び開放されることになる。以上とは異なり、アク
ティブ形磁気ベアリングの電流を変化させる調節制御を
行なわない場合には、ロータ似加わる力の測定は、ロー
タの変位量を利用して行なうようにすれば良い。ここに
備えられている軸方向センサ１３は、そのような場合に
も役立たせることができる。間隙の大きさと力の影響の
大きさとの間には直接的な関係があるため、注気弁６を
限界値監視装置２１で制御することができるのである。
制御は、例えば、スラスト用電磁石１２とスラスト用デ
ィスク２０との間の間隙が一定となるように行なうよう
にする。このように調節制御を行なうようにしておくと
、ロータに更に力が付加されたときには、電磁石１２を
流れている電流が変化することになり、しかも、その変
化の量は、その付加された力の大きさに直接関係した量
となる。そして、この電流の大きさが、ロータに加わる
所定の大きさの力に対応した所与の電流値を超えた際に
は、限界値監視装置２１が、注気弁６を閉塞するように
している。注気弁６が閉塞されると、ポンプ内の圧力が
バランスし、それによってロータに加わっている力が減
少する。そのため電流も減少し、その結果として注記弁
６は再び開放されることになる。以上とは異なり、アク
ティブ形磁気ベアリングの電流を変化させる調節制御を
行なわない場合には、ロータ似加わる力の測定は、ロー
タの変位量を利用して行なうようにすれば良い。ここに
備えられている軸方向センサ１３は、そのような場合に
も役立たせることができる。間隙の大きさと力の影響の
大きさとの間には直接的な関係があるため、注気弁６を
限界値監視装置２１で制御することができるのである。
【図１】本発明を適用したターボ分子ポンプの長手方向
断面図である。
断面図である。
１ ケーシング２ ステータ部材３ ロータ
部材 ４ ロータ・シャフト ５ 気体流入用接続部 ６ 注気弁 ８ 駆動機構 １０ アクティブ形磁気ベアリング １１ センサ １２ アクティブ形磁気ベアリング １３ センサ １６ レギュレータ回路 １７ レギュレータ回路 ２１ 制御回路
部材 ４ ロータ・シャフト ５ 気体流入用接続部 ６ 注気弁 ８ 駆動機構 １０ アクティブ形磁気ベアリング １１ センサ １２ アクティブ形磁気ベアリング １３ センサ １６ レギュレータ回路 １７ レギュレータ回路 ２１ 制御回路
Claims (5)
- 【請求項１】 注気用気体を流入させ得るように気体
流入用接続部（５）を介して真空ポンプのケーシング（
１）に取付けた制御自在な注気弁（６）を備えた、高速
回転真空ポンプに注気を行なうための注気装置であり、
ロータに対してその軸方向または径方向或いはそれら両
方向に作用する力の大きさに応じて前記注気弁を制御す
る制御装置（２１）を備えたことを特徴とする注気装置
。 - 【請求項２】 注気用気体を流入させ得るように気体
流入用接続部（５）を介して真空ポンプのケーシング（
１）に取付けた制御自在な注気弁（６）を備えた、高速
回転真空ポンプに注気を行なうための注気装置であり、
ロータの回点数に応じて前記注気弁を制御する制御装置
（２１）を備えたことを特徴とする注気装置。 - 【請求項３】 前記真空ポンプのロータを磁気ベアリ
ングによって支持し、且つ、そのロータの少なくとも１
つの自由度をアクティブ制御式磁気ベアリングによって
安定化してあり、且つ、前記制御の仕方を、ロータとス
テータとの間の間隙の大きさが一定となるよう、前記ア
クティブ制御式磁気ベアリングの電流を変化させること
によって、ロータに作用する追加の力が補償されるよう
にする制御の仕方とした前記注気装置において、前記制
御装置を、前記磁気ベアリングの電流が所定の限界値を
超えたときに前記注気弁を作動させるようにした限界値
監視装置として構成したことを特徴とする請求項１記載
の注気装置。 - 【請求項４】 ロータとステータとの間の間隙の大き
さを測定するための少なくとも１個の位置センサを備え
た前記注気装置において、前記制御装置を、ロータとス
テータとの間の間隙の大きさに応じて前記注気弁を作動
させるようにした限界値監視装置として構成したことを
特徴とする請求項１記載の注気装置。 - 【請求項５】 前記真空ポンプのロータの少なくとも
１つの自由度を、機械式ベアリングによって安定化した
前記注気装置において、前記機械式ベアリングの一部に
力センサを備え、且つ、前記制御装置を、ロータに作用
する力の大きさに応じて前記注気弁を作動させるように
した限界値監視装置として構成したことを特徴とする請
求項１記載の注気装置。
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|---|---|---|---|
| DE4022523A DE4022523A1 (de) | 1990-07-16 | 1990-07-16 | Einrichtung zum fluten von schnell rotierenden vakuumpumpen |
| DE4022523:2 | 1990-07-16 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04232397A true JPH04232397A (ja) | 1992-08-20 |
| JP2786955B2 JP2786955B2 (ja) | 1998-08-13 |
Family
ID=6410343
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3175331A Expired - Fee Related JP2786955B2 (ja) | 1990-07-16 | 1991-07-16 | 高速回転真空ポンプに注気を行なうための注気装置 |
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| EP (1) | EP0467148B1 (ja) |
| JP (1) | JP2786955B2 (ja) |
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- 1991-07-03 EP EP91111002A patent/EP0467148B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1991-07-03 DE DE59105296T patent/DE59105296D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1991-07-11 US US07/728,644 patent/US5209631A/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-07-16 JP JP3175331A patent/JP2786955B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| DE59105296D1 (de) | 1995-06-01 |
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |