(57)【要約】【課題】  タッチダウン軸受の作動時にロータ停止を短時間で確実に行ない、タッチダウン軸受が作動している時間を短くすることにより、タッチダウン軸受の寿命を長くできるターボ分子ポンプ装置を提供すること。【解決手段】  緊急停止信号入力端子２２から緊急停止信号が入力されるか、または、タッチダウン軸受１７が作動してタッチダウンセンサ２から信号が出力されると、緊急停止信号またはタッチダウンセンサ２からの信号が、ＤＳＰ制御装置３に出力されると共に、ＯＲ回路１８を介して停止信号発生回路４に出力される。すると、ＤＳＰ制御装置３による制御が停止すると共に、停止信号発生回路４が、ＤＳＰ制御装置３がロータ１２を停止させる時間よりも短い時間でロータ１２を停止させる緊急停止の減速特性パターンの信号をモータドライバー制御回路５に出力する。【選択図】  図１
2006009759.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータを磁気的に非接触支持する磁気軸受と、上記ロータを機械的に支持するタッチダウン軸受と、上記ロータを駆動するモータとを有するターボ分子ポンプ本体と、
上記タッチダウン軸受の作動を検出するタッチダウンセンサと、
上記ターボ分子ポンプの加速および減速を表す信号を出力すると共に、通常の停止時に、通常の減速特性パターンの信号を出力する回転数制御装置と、
上記タッチダウンセンサから上記タッチダウン軸受の作動を表す信号を受けて、上記回転数制御装置の上記通常の減速特性パターンの信号よりも速く減速させる緊急停止の減速特性パターンの信号を出力する停止信号発生回路と、
上記回転数制御装置と上記停止信号発生回路からの信号を受けるモータドライバー制御回路と、
上記モータドライバー制御回路からの信号を受けて上記モータを駆動するモータドライバーと
を備えることを特徴とするターボ分子ポンプ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のターボ分子ポンプにおいて、
上記停止信号発生回路は、外部からの緊急停止信号を受ける入力端子を備え、上記停止信号発生回路は、上記入力端子よりまたは上記入力端子を経て外部からの緊急停止信号を受けると、上記緊急停止の減速特性パターンの信号を出力することを特徴とするターボ分子ポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターボ分子ポンプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ターボ分子ポンプ装置としては、特開平０９−０６８２２２号公報（特許文献１）に記載されているものがある。
【０００３】
このターボ分子ポンプ装置は、ロータと、上記ロータを駆動するモータと、上記ロータを磁気的に非接触支持する磁気軸受と、上記モータの回転速度を変速するインバータ制御回路と、上記磁気軸受の動作を制御する磁気軸受制御回路と、上記磁気軸受が上記ロータを支持できなくなったときに、上記ロータを機械的に支持するタッチダウン軸受と、発熱制動用回路とを備える。
【０００４】
上記モータは、電源異常等により電源側からの電力の供給が停止されると、慣性力によりロータが回転を持続したままで、発電機として電圧を誘導するようになっている。また、上記インバータ制御回路および磁気軸受制御回路は、電源電圧が低下すると、電源に代わってモータから回生電力を供給されるようになっている。そして、上記モータから供給される回生電力がインバータ制御回路および磁気軸受制御回路を駆動できる間、この回生電力によってモータ制御および磁気浮上制御を行うようになっている。
【０００５】
上記インバータ制御回路は、モータからの回生電力をモータと上記発熱制動用回路に分流するようになっている。そして、上記インバータ制御回路が、電力をモータに戻すことによって回生制動が行われ、インバータ制御回路が、回生電力を上記発熱制動用回路の抵抗に流すことによって発熱制動が行われるようになっている。
【０００６】
上記ロータの回転数が下がり、発電機として作用しているモータからの電圧がインバータ制御回路および磁気軸受制御回路の駆動に必要な電圧よりも低下すると、インバータ制御および磁気浮上制御が停止するようになっている。インバータ制御および磁気浮上制御が停止すると、上記モータが上記発熱制動用回路に直列接続され発熱制御が行なわれると共に、ロータは、タッチダウン軸受により支持され、この摩擦による制動も受ける。
【０００７】
しかしながら、上記従来のターボ分子ポンプでは、インバータ制御および磁気浮上制御が停止して、タッチダウン軸受が作動したとき、モータは停止しているので、インバータ制御および磁気浮上制御が停止した後にロータ停止を短時間でなすことができず、タッチダウン軸受が作動している時間が長くなって、タッチダウン軸受が損傷を受けるおそれが高く、タッチダウン軸受の寿命が短くなるという問題がある。
【特許文献１】特開平０９−０６８２２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明の課題は、タッチダウン軸受の作動時にロータ停止を短時間で確実に行ない、タッチダウン軸受が作動している時間を短くすることにより、タッチダウン軸受の寿命を長くできるターボ分子ポンプ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、この発明のターボ分子ポンプ装置は、
ロータを磁気的に非接触支持する磁気軸受と、上記ロータを機械的に支持するタッチダウン軸受と、上記ロータを駆動するモータとを有するターボ分子ポンプ本体と、
上記タッチダウン軸受の作動を検出するタッチダウンセンサと、
上記ターボ分子ポンプの加速および減速を表す信号を出力すると共に、通常の停止時に、通常の減速特性パターンの信号を出力する回転数制御装置と、
上記タッチダウンセンサから上記タッチダウン軸受の作動を表す信号を受けて、上記回転数制御装置の上記通常の減速特性パターンの信号よりも速く減速させる緊急停止の減速特性パターンの信号を出力する停止信号発生回路と、
上記回転数制御装置と上記停止信号発生回路からの信号を受けるモータドライバー制御回路と、
上記モータドライバー制御回路からの信号を受けて上記モータを駆動するモータドライバーと
を備えることを特徴としている。
【００１０】
本発明によれば、上記タッチダウンセンサが上記タッチダウン軸受の作動を検出したとき、上記停止信号発生回路が、上記回転数制御装置の上記通常の減速特性パターンの信号よりも速く減速させる緊急停止の減速特性パターンの信号をモータドライバー制御回路に出力する。したがって、上記緊急停止の減速特性パターンの信号に基づいて上記モータを制御しロータの回転を停止させることができて、タッチダウン軸受の作動時にロータ停止を短時間で確実に行うことができ、上記タッチダウン軸受が作動した場合に通常の停止時よりも速く上記ロータを確実に停止させることができる。したがって、タッチダウン軸受が損傷するおそれが少なくなり、従来よりもタッチダウン軸受の寿命は格段に長くなる。
【００１１】
また、一実施形態のターボ分子ポンプ装置は、上記停止信号発生回路が、外部からの緊急停止信号を受ける入力端子を備え、上記停止信号発生回路は、上記入力端子よりまたは上記入力端子を経て外部からの緊急停止信号を受けると、上記緊急停止の減速特性パターンの信号を出力する。
【００１２】
上記実施形態によれば、緊急にターボ分子ポンプを停止させたい場合に、外部から緊急停止信号を入力することによって、従来装置に比し、短時間ですぐにターボ分子ポンプを停止できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のターボ分子ポンプ装置によれば、タッチダウン軸受が作動したとき、停止信号発生回路が、回転数制御装置よりも速く減速させる緊急停止の減速特性パターンの信号を、モータドライバー制御回路に出力するので、タッチダウン軸受が作動した場合にロータを短時間で確実に停止させることができる。したがって、上記タッチダウン軸受が損傷するおそれが小さくなり、従来よりもタッチダウン軸受の寿命は格段に長くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を図示の形態により詳細に説明する。
【００１５】
図１は、この発明の一実施形態のターボ分子ポンプ装置を模式的に示す図である。
【００１６】
このターボ分子ポンプ装置は、ターボ分子ポンプ１と、タッチダウンセンサ２と、回転数制御装置としてのＤＳＰ（デジタル・シグナル・プロセッサ）制御装置３と、停止信号発生回路４と、モータドライバー制御回路５と、モータドライバー６と、回転数検出センサ７と、緊急停止信号が入力される緊急停止信号入力端子２２とを備える。上記タッチダウンセンサ２の出力側とＯＲ回路１８の入力側、および、緊急停止信号入力端子２２とＯＲ回路１８の入力側とは接続されており、ＯＲ回路１８の出力側は、停止信号発生回路４の入力端子２０と接続されている。上記停止信号発生回路４、モータドライバー制御回路５およびモータドライバー６は、インバータユニットを構成している。上記モータドライバー６は、インバータ本体としての役割を果たしている。
【００１７】
尚、図１においては、タッチダウンセンサ２と、回転数検出センサ７は、ターボ分子ポンプ１から離れたところに図示されているが、実際には、タッチダウンセンサ２と、回転数検出センサ７は、ターボ分子ポンプ１に設置されているものとする。
【００１８】
上記ターボ分子ポンプ１は、モータ１１と、モータ１１によって駆動されるロータ１２と、ロータ１２を径方向に非接触支持する上下二組の磁気軸受１５,１６と、ロータ１２を機械的に支持するタッチダウン軸受１７とを有する。
【００１９】
上記磁気軸受１５,１６は、電源から電力を供給されることによって、ロータ１２を径方向に所定の目標位置に磁気的に非接触支持するようになっている。また、上記タッチダウン軸受１７は、ロータ１２が制御不能になった場合、磁気軸受１５,１６の負荷容量を超えた負荷が磁気軸受１５,１６にかかった場合、地震等によって外部から衝撃が加えられた場合、ターボ分子ポンプ１内へ空気が浸入した場合、または、ガスの排出流量が大きい場合等、磁気軸受１５,１６がロータ１２を支持できなくなった場合に、ロータ１２を機械的に支持するようになっている。上記タッチダウン軸受１７は、上記の場合に、磁気軸受１５,１６とロータ１２との接触、および、ロータ１２とターボ分子ポンプ１のハウジングとの接触を防止して、ターボ分子ポンプ１が損傷するのを防止するようになっている。
【００２０】
上記タッチダウンセンサ２は、振動センサであり、タッチダウン軸受１７が作動すると、タッチダウン軸受１７の振動を検出することによって、タッチダウン軸受１７の作動を検知して、信号を出力するようになっている。また、上記回転数センサ７は、ロータ１２の回転数を検出することによって、モータ１１の回転数を検出して、信号を出力するようになっている。
【００２１】
上記ＤＳＰ制御装置３は、回転数センサ７からの信号を受けると、ＤＳＰ制御回路３のメモリに予め入力されている運転テーブルの信号に従って、加速または減速信号を表す信号としての電圧信号をモータドライバー制御回路５に出力するようになっている。詳細には、上記ＤＳＰ制御装置３は、上記運転テーブルの信号に従って、加速信号を出力するときには、基準電圧の一例としての２.５Ｖより大きい電圧信号（電圧が大きければ大きい程、加速の割合が大きい指令となる）をモータドライバー制御回路５に出力し、また、上記運転テーブルの信号に従って、減速信号を出力するときには、２.５Ｖより小さい電圧信号（電圧が小きければ小さい程、減速の割合が大きい指令となる）をモータドライバー制御回路５に出力するようになっている。
【００２２】
上記停止信号発生回路４は、タッチダウンセンサ２から出力されたタッチダウン信号と、緊急停止信号入力端子２２からの緊急停止信号のうちの少なくとも一方が、ＯＲ１８回路に入力して、ＯＲ回路１８から入力端子２０を介して信号を受けると、２.５Ｖよりも大きい均一な電圧をモータドライバー制御回路５に出力するようになっている。そして、ＤＳＰ制御装置３によってロータ１２が停止させられるまでの時間よりも短い時間で確実にロータ１２を停止させるようになっている。上記入力端子２０は、外部からの（ユーザによる手入力の）緊急停止信号を受ける端子になっている。
【００２３】
上記モータドライバー制御回路５は、ＤＳＰ制御装置３からの信号と停止信号発生回路４からの信号を受けて（ＤＳＰ制御装置３と停止信号発生回路４から同時に信号を受けることはない）、モータドライバー６を制御する信号を生成して、この信号をモータドライバー６に出力するようになっている。また、上記モータドライバー６は、モータ１１の入出力端子Ｕ、ＶおよびＷに信号を出力することによって、モータ１１の回転数を制御するようになっている。
【００２４】
上記構成において、ターボ分子ポンプ１の運転時には、ＤＳＰ制御回路３が、回転数センサ７からの信号と、ＤＳＰ制御回路３のメモリ内に予め入力されている加速／減速テーブルに基づく信号に従って、加速および減速信号（加速および減速信号を同時に出力することはない）をモータドライバー制御回路５に出力するようになっている。詳しくは、ＤＳＰ制御回路３は、回転数センサ７からの信号に基づいてモータ１１の実回転数を算出して、モータ１１のすべり制御、すなわち、単位時間あたりの回転数のすべり（出力すべき回転数とロータの実回転数との差）を調整することによって、上記加速／減速テーブルに基づく信号を出力するようになっている（例えば、１０秒で２０Ｈｚ加速／減速させる場合は、すべりは２Ｈｚ／１秒となる）。そして、上記モータドライバー制御回路５が、上記加速および減速信号に基づいてモータドライバー６を駆動制御することによって、ロータ１２の回転数を上記加速／減速テーブルに従う回転数に制御するようになっている。
【００２５】
また、ターボ分子ポンプ１の通常の停止時には、ＤＳＰ制御回路３が、回転数センサ７からの信号と、ＤＳＰ制御回路３のメモリに予め入力されている通常停止時の減速特性パターン（テーブル）の信号に従って、加速または減速信号をモータドライバー制御回路５に出力するようになっている。そして、上記モータドライバー制御回路５が、上記減速特性パターンに従う減速信号に基づいてモータドライバー６を制御することによってロータ１２の回転数を０まで減少させるようになっている。
【００２６】
一方、上記緊急停止信号入力端子２２から緊急停止信号が入力されるか、または、タッチダウン軸受１７が作動してタッチダウンセンサ２から信号が出力されると、緊急停止信号またはタッチダウンセンサ２からの信号が、ＤＳＰ制御装置３に出力されると共に、ＯＲ回路１８を介して停止信号発生回路４に出力される。すると、ＤＳＰ制御装置３による制御が停止すると共に、停止信号発生回路４が、均一で大きな電圧をモータドライバー制御回路５に出力するようになっている。そして、停止信号発生回路４が、ＤＳＰ制御装置３によってロータ１２が停止させられるまでの時間よりも短い時間で、ロータ１２を停止させるようになっている。
【００２７】
図２は、通常の停止時に上記ＤＳＰ制御装置３が出力する通常の減速特性パターンの信号３１の一例と、緊急の停止時に上記停止信号発生回路４が出力する緊急停止の減速特性のパターンの信号３２を示す図である。
【００２８】
尚、図２において、時間軸は、通常の減速特性パターンの信号３１においては、回転数がＲ３になった時を基準（０秒とする）とし、緊急停止の減速特性のパターンの信号３２においては、タッチダウン軸受が作動した時（このときの回転数がＲ３であったとする）を基準（０秒とする）としている。
【００２９】
図２に示すように、通常の減速特性パターンの信号３１においては、単位時間あたりのすべりが時間の経過と共に大きくなるように変動している。
【００３０】
詳細には、時間Ｔ１までの単位時間あたりのすべりが、（Ｒ３―Ｒ２）／Ｔ１に設定され、時間Ｔ１からＴ３までの単位時間あたりのすべりが、（Ｒ３―Ｒ２）／Ｔ１より大きい（Ｒ２−Ｒ１）／（Ｔ３−Ｔ１）に設定され、時間Ｔ３からモータが停止する時間Ｔ４までの単位時間あたりのすべりが、（Ｒ２−Ｒ１）／（Ｔ３−Ｔ１）より大きいＲ１／（Ｔ４−Ｔ３）に設定されている。
【００３１】
このように、通常の減速特性パターンの信号３１においては、単位時間あたりのすべりを時間の経過と共に大きくなるように変動させて、ロータ１２の慣性が大きいときにはすべりを小さくする一方、ロータ１２の慣性が低下するにしたがってすべりを大きくすることにより、スムーズな停止動作を実現すると共に、ロータ１２が急激な制動の影響により破損することを防止するようにしている。
【００３２】
一方、緊急停止の減速特性のパターンの信号３２においては、タッチダウン軸受が作動してからロータ１２が停止するまで、単位時間あたりのすべりが一定の値Ｒ３／Ｔ２に設定されている。緊急停止の減速特性のパターンの信号３２においては、図２において、Ｔ２＜Ｔ４となっているように、ロータ１２を通常よりも速く停止させて、特にターボ分子ポンプ装置においては潤滑剤がないドライな状態で使用するタッチダウン軸受の作動時間を短くして、タッチダウン軸受の寿命を長くするようにしている。
【００３３】
上記実施形態のターボ分子ポンプ装置によれば、停止信号発生回路４が、タッチダウンセンサ２がタッチダウン軸受１７の作動を検出したとき、ＤＳＰ制御装置３よりも速く減速させる緊急停止の減速特性パターンの信号３２を、モータドライバー制御回路５に出力する。したがって、緊急停止の減速特性パターンの信号３２に基づいてロータ１２を停止させることができて、タッチダウン軸受１７の作動時にロータ停止を短時間で確実になすことができる。したがって、タッチダウン軸受１７が損傷するおそれを少なくすることができて、従来よりもタッチダウン軸受の寿命を格段に長くすることができる。
【００３４】
また、上記実施形態のターボ分子ポンプ装置によれば、緊急にターボ分子ポンプ１を停止させたい場合に、外部から緊急停止信号を入力することによって、従来装置に比し、短時間ですぐにターボ分子ポンプ１を停止できる。
【００３５】
尚、上記実施形態のターボ分子ポンプ装置では、モータ１１を加速するか減速するかの基準電圧が２.５Ｖであったが、モータ１１を加速するか減速するかの基準電圧は、２.５Ｖ以外の電圧に設定されていても良い。
【００３６】
また、上記実施形態のターボ分子ポンプ装置では、タッチダウンセンサ２が、振動センサであったが、この発明のターボ分子ポンプ装置では、タッチダウンセンサは、位置検出センサや温度センサ等、振動センサ以外のセンサであっても良い。
【００３７】
また、上記実施形態のターボ分子ポンプ装置では、通常の停止パターンの信号３１が、回転数が低下するに従って単位時間あたりのすべりが大きくなる折れ線パターンの信号であったが、この発明では、通常の停止パターンの信号が、回転数が低下するに従って単位時間あたりのすべりが大きくなる曲線パターンの信号等、折れ線パターン以外のパターンの信号であっても良い。
【００３８】
また、上記実施形態のターボ分子ポンプ装置では、緊急の停止パターンの信号３２が、直線パターンの信号であったが、緊急の停止パターンの信号は、通常の停止パターンの信号よりもロータ１２を速く停止させる信号であれば、例えば、折れ線パターンの信号や曲線パターンの信号等、如何なる形状のパターンの信号であっても良いことは勿論である。尚、緊急の停止パターンの信号を、通常の停止パターンの信号よりもロータを速く停止させるパターンの信号、かつ、ロータやタッチダウン軸受の損傷に配慮したよりきめ細かな停止パターンを実現する、すなわち、ロータ回転数が低下するに従って単位時間あたりのすべりが大きくなるパターンの信号にすると、ロータの緊急停止を通常停止の場合よりも短時間で確実になすことができると共に、ロータやタッチダウン軸受の損傷も防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】この発明の一実施形態のターボ分子ポンプ装置を模式的に示す図である。
【図２】通常の停止時にＤＳＰ制御装置が出力する通常の減速特性パターンの信号の一例と、緊急の停止時に停止信号発生回路が出力する緊急停止の減速特性のパターンの信号を示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  ターボ分子ポンプ
２  タッチダウンセンサ
３  ＤＳＰ制御装置
４  停止信号発生回路
５  モータドライバー制御回路
６  モータドライバー
７  回転数検出センサ
１１  モータ
１２  ロータ
１５,１６  磁気軸受
１７  タッチダウン軸受
２０  入力端子
２２  緊急停止信号入力端子
３１  通常の減速特性パターンの信号
３２  緊急停止の減速特性のパターンの信号
【図１】
2006009759.tif 000003
【図２】
2006009759.tif 000004