(57)【要約】【解決手段】本発明は、真空状態にするチャンバ(14)に連結されている主真空ポンプ(10)を備えた真空ポンプシステムに関する。補助ポンプ(12)が、主真空ポンプ(10)の出口に連結されている。更に密閉ガス供給装置が主真空ポンプに連結されている。密閉ガス供給装置は、制御装置(20)を用いて所定の制御変数に応じてオン及びオフに切り替えられる。本発明は更に、真空ポンプシステムを制御するための方法に関する。
2020502410.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空状態にするチャンバ(14)に連結されるように構成されている主真空ポンプ(10)と、
前記主真空ポンプ(10)の出口に連結されている補助真空ポンプ(12)と、
密閉ガス供給装置(24)と、
前記密閉ガス供給装置(24)を、所定の制御変数に応じてオフ及びオンに切り替えるために前記密閉ガス供給装置(24)に連結されている制御装置(20)と
を備えていることを特徴とする真空ポンプシステム。
【請求項２】
前記制御装置(20)は、前記補助真空ポンプ(12)を異なる制御変数又は同一の制御変数に応じてオフ及びオンに切り替えるために前記補助真空ポンプ(12)に連結されていることを特徴とする請求項１に記載の真空ポンプシステム。
【請求項３】
前記密閉ガス供給装置(24)及び／又は前記補助真空ポンプ(12)のための所定の制御変数は、スタンバイモードの開始又は終了であることを特徴とする請求項１又は２に記載の真空ポンプシステム。
【請求項４】
前記密閉ガス供給装置(24)及び／又は前記補助真空ポンプ(12)のための所定の制御変数は、特には圧力センサ(22)を用いて決定される、前記主真空ポンプ(10)の入口での圧力値未満であり、圧力限界値は好ましくは１mbarであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の真空ポンプシステム。
【請求項５】
前記密閉ガス供給装置(24)及び／又は前記補助真空ポンプ(12)のための所定の制御変数は、特には圧力センサを用いて決定される、前記主真空ポンプ(10)の出口での圧力値未満であり、圧力限界値は好ましくは1020mbarであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の真空ポンプシステム。
【請求項６】
前記密閉ガス供給装置(24)及び／又は前記補助真空ポンプ(12)のための所定の制御変数は、前記主真空ポンプ(10)を駆動する電気モータの特性値、特に電力消費量であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の真空ポンプシステム。
【請求項７】
前記制御装置(20)は電気的に切り替え可能なバルブを有しているか、又は好ましくは前記補助真空ポンプ(12)の上流側に配置されている前記バルブに連結されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の真空ポンプシステム。
【請求項８】
前記制御装置(20)は電気的に切り替え可能なバルブ(18)を有しているか、又は密閉ガスのための供給ラインに配置されている前記バルブに連結されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の真空ポンプシステム。
【請求項９】
前記主真空ポンプ(10)の出口に設けられた逆止弁の位置が、制御変数として使用されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の真空ポンプシステム。
【請求項１０】
特に請求項１〜９のいずれか１つに記載の真空ポンプシステムを作動させるための方法であって、
密閉ガス供給装置(24)を、制御装置(20)を用いて所定の制御変数に応じてオフ及びオンに切り替えることを特徴とする方法。
【請求項１１】
前記密閉ガス供給装置(24)に加えて、又は前記密閉ガス供給装置(24)の代わりに、前記補助真空ポンプ(12)をオフ及びオンに切り替え、オフ及びオンへの切り替えを、好ましくは異なる制御変数又は同一の制御変数に応じて行うことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記制御変数として、スタンバイモードの開始又は終了を使用することを特徴とする請求項１０又は１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記制御変数として、前記主真空ポンプの入口での圧力値未満を使用し、圧力限界値は好ましくは１mbarであることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１４】
前記制御変数として、前記主真空ポンプの出口での圧力値未満を使用し、圧力限界値は好ましくは1020mbarであることを特徴とする請求項１０〜１３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１５】
前記制御変数として、前記主真空ポンプを駆動する電気モータの特性変数、特に電力消費量を使用することを特徴とする請求項１０〜１４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１６】
前記補助真空ポンプの上流側に配置されているバルブを、前記制御装置を用いて制御することを特徴とする請求項１０〜１５のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１７】
密閉ガスのための供給ラインに配置されているバルブを、前記制御装置を用いて制御することを特徴とする請求項１０〜１６のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１８】
前記制御変数として、前記主真空ポンプの出口に設けられている逆止弁の位置を使用することを特徴とする請求項１０〜１７のいずれか１つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空ポンプシステム、及び真空ポンプシステムを作動させるための方法に関する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００２】
真空ポンプシステムは、例えば、少なくとも１つの主真空ポンプ及び少なくとも１つの補助ポンプを備えている。主真空ポンプは、例えばスクリュー式真空ポンプのようなドライ圧縮真空ポンプである。主真空ポンプの出口は、補助するための補助ポンプに連結されている。補助ポンプとして、膜ポンプ又はエジェクタポンプが使用されることが多い。このような真空ポンプシステムでは、補助ポンプの容積は、主真空ポンプの容積よりかなり小さい。特に、補助ポンプの容積は主真空ポンプの容積の１／５０より小さい。このような補助ポンプの使用により、より低い吐出圧力に達することが可能になる。このような補助ポンプの使用は、真空ポンプシステム全体のエネルギー消費量を減少させることを可能にするが、補助ポンプ自体は追加のエネルギーを消費するという点で不利である。これは特に、エジェクタポンプのような補助ポンプを連続的に作動させる場合に該当する。更に、このため、エジェクタポンプの作動流体ガスの消費量が多くなる。前記作動流体ガスは、例えば圧縮空気である。
【０００３】
米国特許出願公開第2012／0219443 号明細書から、主ポンプと主ポンプの出口に連結されたエジェクタポンプとを備えた真空ポンプシステムが知られている。この真空ポンプシステムでは、主真空ポンプの出口に所定の圧力範囲内の圧力が存在するときのみ、エジェクタポンプをオンに切り替える。そのため、エジェクタポンプのエネルギー消費量及び作動流体ガスの消費量を減少させることができる。エジェクタポンプは、米国特許出願公開第2012／0219443 号明細書に記載されている真空ポンプシステムの電子制御装置を用いてオン及びオフに切り替えられる。前記電子制御装置は、主真空ポンプの出口で測定される圧力及び主真空ポンプの電力消費量に応じてエジェクタポンプを切り替える。従って、米国特許出願公開第2012／0219443 号明細書に記載されている真空ポンプシステムには、複雑な電子制御システム及びセンサを設けなければならないという不利点がある。特に、センサは絶対圧を測定するためのコストが掛かるセンサである。従って、動作上の安全性を低下させるが、製造コストは上昇する。
【０００４】
更に独国実用新案第202014007963号明細書から、補助ポンプ、特にエジェクタポンプをオンに切り替えるための制御装置が設けられている真空ポンプシステムが知られており、この制御装置は機械的な部品のみを有している。このため、機械的な部品のみを使用する場合であっても、高い動作上の安全性を保証しながら、コストが掛かるセンサを使用する必要性が除去されるため、製造コストが削減される。
【０００５】
更に真空ポンプシステムでは、密閉ガスをポンプに供給することが多い。密閉ガスは特に、軸の密閉部分及びオイルチャンバを塵及び他の粒子から保護するために使用される。しかしながら、密閉ガスの使用には、真空ポンプシステムに入る一定量のガスを真空ポンプシステム（エジェクタ）によって更に送らなければならないという不利点がある。このため、追加のエネルギー需要が必要である。
【０００６】
本発明は、密閉ガスを使用する場合であっても、エネルギー需要を減らすことができる真空ポンプシステム、及び真空ポンプシステムを作動させるための方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的は、請求項１及び請求項１０の特徴により夫々達成される。
【０００８】
本発明に係る真空ポンプシステムは、真空状態にするチャンバに連結されるように構成されている主真空ポンプを備えている。主真空ポンプは、特にスクリューポンプのようなドライ圧縮真空ポンプである。主真空ポンプの出口に、好ましい実施形態によれば、エジェクタポンプである補助ポンプが連結されている。
【０００９】
更に真空ポンプシステムは、密閉ガス供給装置及び密閉ガス供給装置に連結されている制御装置を備えている。制御装置は、密閉ガス供給装置をオン及びオフに切り替えることが可能である。密閉ガス供給装置は、所定の制御変数に応じてオン及びオフに切り替えられる。
【００１０】
密閉ガスの量は、エジェクタが処理することができるガスの量を超過してもよく、従って、出口を真空状態にするために密閉ガスを遮断することが不可欠である。
【００１１】
更に、補助真空ポンプをオン及びオフに切り替えることができるように、制御装置が補助真空ポンプに連結されてもよい。補助真空ポンプのオン及びオフへの切り替えもまた制御変数に応じて行う。
【００１２】
密閉ガス供給装置及び補助真空ポンプを夫々オン及びオフに切り替えるために使用される制御変数は、異なる制御変数であってもよく、又は同一の制御変数であってもよい。好ましい実施形態によれば、以下に述べる好ましい制御変数は、補助真空ポンプの制御及び密閉ガス供給装置の制御の両方のために使用され、密閉ガス供給装置の制御が補助真空ポンプの制御変数以外の制御変数を用いて行われるように、個々の制御変数のあらゆる組み合わせが可能である。
【００１３】
エジェクタポンプのような補助真空ポンプは、好ましくは主ポンプモードが終了して、真空ポンプシステムがスタンバイモード（吐出圧力動作）に入ったときのみ、オンに切り替えられることが好ましい。特に好ましい実施形態によれば、補助真空ポンプのこの切り替えに加えて、又は補助真空ポンプのこの切り替えの代わりに、密閉ガス供給装置をスタンバイモードでオフに切り替える。従って、補助真空ポンプ及び／又は密閉ガス供給装置は、システムがスタンバイモードに入ること、又はスタンバイモードが間近であるか若しくは少し前に終了したことを定める制御変数に応じて、好ましくはオンに切り替えられる。ここで、制御変数として、真空状態にするチャンバ内の圧力値、及び／又は主真空ポンプの入口での圧力値、及び／又は主真空ポンプの出口での圧力値を決定してもよい。この電圧値が所定の限界値未満になると即座に補助真空ポンプをオンに切り替える。ここで、限界値は、チャンバ、ポンプ入口又はポンプ出口に対する圧力センサの配置に応じて、互いに異なってもよい。更に、例えば２つの限界値に同時に達しないときのみ、補助真空ポンプをオンに切り替えるように、これらの限界値を互いに組み合わせることができる。
【００１４】
特に、逆止弁が主真空ポンプの出口に設けられている。この逆止弁は、好ましくは制御装置に連結されている。逆止弁の位置を制御変数として使用することができる。ここで、逆止弁の制御をセンサによって決定し、制御装置に送信することができる。逆止弁を閉じるとき、密閉ガス供給装置も閉じることが好ましい。好ましい実施形態によれば、その後、補助真空ポンプをオンに切り替える。好ましい実施形態によれば、逆止弁が開いているとき、密閉ガス供給装置をオンに切り替えて、好ましくは補助真空ポンプをオフに切り替える。
【００１５】
別の可能な所定の制御変数は、主真空ポンプを駆動する電気モータの特性変数である。特に電気モータの電力消費量又は周波数変換器の信号がこの目的に適している。電力消費量が所定の限界値未満になると即座に補助真空ポンプをオンに切り替える、及び／又は密閉ガス供給装置をオフに切り替える。
【００１６】
所定の制御変数は、主真空ポンプでの圧力値未満の値である。この圧力値は、例えば圧力センサによって決定され得る。対応する圧力限界値は、好ましくは１mbarである。
【００１７】
追加の制御変数として、又は代替の制御変数として、主真空ポンプの出口での圧力値未満の値を使用することが可能である。この圧力値も、圧力センサによって決定されることができ、圧力限界値は、好ましくは1020mbarである。
【００１８】
別の可能な追加の制御変数は、主真空ポンプを駆動する電気モータの特性変数であってもよい。特に、この制御変数は電力消費量であってもよい。吐出圧力での電力消費量の、好ましくは10％の増加が所定の制御変数の機能を果たし得ることが好ましい。
【００１９】
制御装置が電気的に切り替え可能なバルブを有しているか、又は前記バルブに連結されていることが好ましい。前記バルブは、好ましくは補助真空ポンプの上流側に配置されている。従って、補助真空ポンプをオン又はオフに切り替えるとき、このバルブを切り替える。言うまでもなく、この電気的なバルブは真空ポンプに一体化されてもよい。
【００２０】
同様に、電気的に切り替え可能なバルブが密閉ガス入口に設けられてもよい。この電気的に切り替え可能なバルブは、密閉ガス供給装置を簡単な方法でオン又はオフに切り替えることが可能であるように、制御装置の一部であってもよく、又は制御装置に連結されてもよい。言うまでもなく、補助真空ポンプをオン及びオフに切り替えるため、並びに密閉ガス供給装置をオン及びオフに切り替えるための２つの切り替え可能なバルブが設けられ得る。
【００２１】
電気的に切り替え可能なバルブに加えて、又は電気的に切り替え可能なバルブの代わりに、圧力ロッカ（Druckwippe）が設けられてもよい。上記に定められた一又は複数の圧力が所定の限界値を下回るか、又は超過すると即座に圧力ロッカが切り替えられるように、圧力ロッカは対応する圧力ラインに連結されている。追加の圧力ロッカを相応して切り替えることによって、作動流体ガスが放出されて、ひいてはエジェクタポンプに供給される。それ故、エジェクタポンプへの作動流体ガスの供給をオフに切り替えることができる。同様に、機械的な圧力ロッカが密閉ガスの供給をオン及びオフに切り替えることができる。
【００２２】
上述した真空ポンプシステムを用いて、エネルギー消費量を減少させることができる。特に、具体的にはエジェクタポンプである補助真空ポンプが主ポンプモードで動作しないように、限界値が選択される。大量のガスを供給する主ポンプモードでは、補助真空ポンプのエネルギー需要が供給されるガスの量に相応しないため、システム全体のエネルギー需要を減らすために、補助真空ポンプが主ポンプモードでオフに切り替えられたままであることが有利である。
【００２３】
更に密閉ガスに関して、補助ポンプモードでは密閉ガスが供給されないように、限界値が選択されるのが好ましい。このため、更にエネルギーを節約することができる。
【００２４】
特に、補助ポンプモードでの密閉ガス供給装置のオフへの切り替え、及び主ポンプモードでの補助ポンプのオフへの切り替えの組合せによって、エネルギーが大幅に節約される。
【００２５】
更に本発明は、真空ポンプシステムを作動させるための方法に関する。ここで、真空ポンプシステムは、特に上述したような真空ポンプシステムであり、本方法は、好ましくは真空ポンプシステムを参照して上述したように更に開発されている。
【００２６】
特に、真空ポンプシステムを作動させるための本発明に係る方法では、真空ポンプシステムは、密閉ガス供給装置に連結されて、密閉ガス供給装置を所定の制御変数に応じてオフ及びオンに切り替える機能を果たす制御装置を備えている。制御変数に応じて密閉ガス供給装置をオン及びオフに切り替えるだけでなく、更に補助真空ポンプをオン及びオフに切り替えることが更に好ましい。ここで、制御変数は同一の制御変数であってもよく、又は異なる制御変数であってもよく、密閉ガス供給装置をオフ及びオンに切り替えるため、並びに補助真空ポンプをオフ及びオンに切り替えるため、同一の制御変数を使用することが好ましい。
【００２７】
上述したように、特に真空ポンプシステムの好ましい実施形態によれば、密閉ガス供給装置は、好ましくはスタンバイモードでオフに切り替えられる。
【００２８】
本発明に係る方法は、特に本発明に係る真空ポンプシステムの好ましい態様を参照して上述したように、好ましくは更に展開されている。
【００２９】
以下に、本発明を、添付図面を参照して好ましい実施形態に基づき詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】制御装置を備えた真空ポンプシステムを示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図示された例示的な実施形態では、真空ポンプシステムは主真空ポンプ10を備えている。主真空ポンプ10の出口は、特にはエジェクタポンプである補助真空ポンプ12に連結されている。主真空ポンプ10の入口が、真空状態にするチャンバ14に連結されている。更に主真空ポンプ10にはポンプ16が連結されている。ポンプ16は、制御可能なバルブ18を介して容器24に連結されており、容器24内に密閉ガスが収容される。従って、密閉ガスは、ポンプ16を用いて主真空ポンプ10に供給される。密閉ガスを加圧する場合、ポンプ16を省略してもよい。
【００３２】
図示された例示的な実施形態では、制御装置20が、真空状態にするチャンバ14と主真空ポンプ10との間に配置された圧力センサ22に連結されている。
【００３３】
圧力センサ22によって測定される圧力は、制御装置20のための制御変数としての機能を果たす。密閉ガスが主真空ポンプ10に供給される際に通る電気バルブ18は、圧力に応じて制御される。更にエジェクタポンプ12は相応して制御される。ここでも、エジェクタポンプ12への作動流体ガスの供給を制御する電気バルブを制御することができる。
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【国際調査報告】
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2020502410.tif 000007
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