JP2005524024A - Power control method and apparatus for vapor jet vacuum pump - Google Patents

Power control method and apparatus for vapor jet vacuum pump Download PDF

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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04F9/00—Diffusion pumps
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Abstract

【課題】ポンプの性能を余り低下させずに蒸気ジェット真空ポンピングシステムの電力を制御する方法および装置を提供する。
【解決手段】蒸気ジェット真空ポンプに供給される電力を制御する方法および装置を提供する。蒸気ジェット真空ポンピングシステムは、吸気ポート、排気ポート、ジェットアセンブリおよびボイラー１２を有し前記ボイラーがヒーター５０を含む蒸気ジェットポンプと、少なくとも１つの制御パラメータに応答してヒーターへの供給電力を自動的に制御する電力コントローラとを含む。電力は、プログラムされたシーケンスに応じて、プロセスチャンバー内で検出された圧力に応じて、プロセス制御システムからの制御信号に応じて、またはこれらの制御パラメータの組み合わせに応じて制御することができる。A method and apparatus for controlling the power of a steam jet vacuum pumping system without significantly degrading the performance of the pump.
A method and apparatus for controlling power supplied to a steam jet vacuum pump is provided. The steam jet vacuum pumping system includes an intake port, an exhaust port, a jet assembly, and a boiler 12, wherein the boiler automatically includes a heater 50 and a heater jet in response to at least one control parameter. And a power controller for controlling the power. The power can be controlled according to a programmed sequence, according to a pressure detected in the process chamber, according to a control signal from a process control system, or according to a combination of these control parameters.

Description

本発明は蒸気ジェット真空ポンプに関し、より具体的にはポンプの性能を余り低下させずに蒸気ジェット真空ポンプの消費電力を低減する方法および装置に関   The present invention relates to a vapor jet vacuum pump, and more specifically, to a method and apparatus for reducing the power consumption of a vapor jet vacuum pump without significantly reducing the performance of the pump.

蒸気ジェットポンプは拡散ポンプとしても知られるが、密閉されたチャンバー内を高真空に引くために広く使用されている。蒸気ジェットポンプの基本的な要素には、一端にある入り口と前置ラインとを有する大略的に円筒形のハウジングが含まれる。前置ラインは、典型的には粗引きポンプに結合されて排気ポートとして機能する。前記ハウジングの他端内にはボイラーアセンブリが封止されている。ボイラーは油のような液体を貯めるタンクと、前記液体を蒸発させるヒーターとを含む。前記ハウジング内に搭載されたジェットアセンブリは、１つまたは複数の蒸気ジェットをハウジングの壁面に向かって吹きつけ、壁面で蒸気は凝結する。凝結した蒸気は液体タンクに還流し、このサイクルが繰り返される。蒸気ジェットは、ポンプが取り付けられた密閉されたチャンバーから気体分子を引きずり出してチャンバーを真空に引く。真空チャンバーと蒸気ジェットポンプとは、プロセス制御システムの一部であってもよい。   Vapor jet pumps, also known as diffusion pumps, are widely used to create a high vacuum in a sealed chamber. The basic elements of a steam jet pump include a generally cylindrical housing with an inlet at one end and a front line. The pre-line is typically coupled to a roughing pump and functions as an exhaust port. A boiler assembly is sealed in the other end of the housing. The boiler includes a tank for storing a liquid such as oil and a heater for evaporating the liquid. The jet assembly mounted in the housing blows one or more steam jets toward the housing wall, where the steam condenses. The condensed vapor returns to the liquid tank and the cycle is repeated. The vapor jet pulls gas molecules out of a sealed chamber fitted with a pump and evacuates the chamber. The vacuum chamber and vapor jet pump may be part of a process control system.

プロセス制御システムその他、蒸気ジェットポンプが使用される装置の運転においては、多くの場合、電力消費を抑制することが重要な問題である。最新の蒸気ジェットポンプは、ヒーターへの名目定格電力の約３分の１という小さな入力電力で作動する。性能パラメータは、通常下記のように変化する。最大スループット能力と最大許容排気圧力とは、電力に対して直線的な関係で減少する。最大圧縮比はそれよりも大幅に低下する。   In the operation of process control systems and other devices where steam jet pumps are used, it is often an important issue to reduce power consumption. Modern steam jet pumps operate with input power as low as about one third of the nominal rated power to the heater. Performance parameters usually vary as follows: Maximum throughput capability and maximum allowable exhaust pressure decrease in a linear relationship with power. The maximum compression ratio is much lower than that.

排気される気体を圧縮するためになされた仕事という面では、蒸気ジェットポンプは非常に非効率的である。最大スループットの運転では、効率はわずかに１〜２％に過ぎない。ほとんどのエネルギーは凝結した油蒸気の再加熱と再蒸発とに使われる。蒸発プロセスが継続し、液体温度が沸騰点に維持されている場合、ポンプは典型的には約２５％という小さな電力で真空チャンバー内を高真空に維持する。軽い気体に対する圧縮比が重要でなく、必要とされるポンピングのスループットが低いという多くの用途では、低い電力で運転することにより電力を節約できる。   In terms of work done to compress the exhausted gas, steam jet pumps are very inefficient. For maximum throughput operation, the efficiency is only 1-2%. Most of the energy is used to reheat and re-evaporate the condensed oil vapor. If the evaporation process continues and the liquid temperature is maintained at the boiling point, the pump typically maintains a high vacuum in the vacuum chamber with a small power of about 25%. In many applications where the compression ratio for light gas is not critical and the required pumping throughput is low, power can be saved by operating at low power.

電力を節約する単純な方法は、夜間または週末にポンプの電源を切っておくことである。これは通常の運転を再開するときに約１時間を無駄に使うことを必要とし、また真空チャンバー内の真空レベルが少なくとも部分的には失われることになる。
電力を節約する別の方法は、ヒーターの一部または全体を低電力運転に切り替えることである。デルタワットと呼ばれる製品は、複数のヒーターを備えたポンプのための電気的切り替えボックスを含んでいた。この切り替えボックスは手動で制御された。 A simple way to save power is to turn off the pump at night or on weekends. This requires wasting about an hour when resuming normal operation and the vacuum level in the vacuum chamber is at least partially lost.
Another way to save power is to switch part or all of the heater to low power operation. A product called Delta Watt included an electrical switching box for a pump with multiple heaters. This switching box was manually controlled.

ユーザーの中には、ボイラー内の液体の温度を見ながら電源をｏｎやｏｆｆに切り替えて、蒸気ジェットポンプの運転を制御する人がある。この方法で効果があるのは、測定システムが良好であり、しかもプロセス中の蒸気生成がピークになる期間にスループット要求のピークを注意深く同期させる場合である。温度変化は非常に小さく、通常は１℃である。各用途ごとにタイミングを変えなければならず、また1℃の温度変化を識別することは難しいので、この方法は困難である。   Some users control the operation of the steam jet pump by switching the power on and off while observing the temperature of the liquid in the boiler. This method is effective when the measurement system is good and the peak throughput demands are carefully synchronized during periods of peak steam generation during the process. The temperature change is very small, usually 1 ° C. This method is difficult because the timing must be changed for each application and it is difficult to identify temperature changes of 1 ° C.

そこで、ポンプの性能を余り低下させずに蒸気ジェット真空ポンピングシステムの電力を制御する方法および装置が求められている。   Thus, there is a need for a method and apparatus for controlling the power of a steam jet vacuum pumping system without significantly reducing pump performance.

本発明の第一の局面によれば、蒸気ジェット真空ポンピングシステムが提供される。この蒸気ジェット真空ポンピングシステムは、吸気ポート、排気ポート、ジェットアセンブリおよびボイラーを有する蒸気ジェットポンプであって、前記ボイラーがヒーターを含む蒸気ジェットポンプと、少なくとも１つの制御パラメータに応答して前記ヒーターへの供給電力を自動的に制御する電力コントローラとを含む。   According to a first aspect of the invention, a steam jet vacuum pumping system is provided. The steam jet vacuum pumping system is a steam jet pump having an intake port, an exhaust port, a jet assembly and a boiler, wherein the boiler includes a heater and a steam jet pump in response to at least one control parameter to the heater. And a power controller for automatically controlling the power supplied.

いくつかの実施形態では、制御パラメータは電力レベルのプログラムされたシーケンスを含む。他の実施形態では、電力コントローラは蒸気ジェットポンプによってポンピングされているプロセスチャンバー内で検出された圧力に応じて、ヒーターへの供給電力を制御するように構成されている。更に別の実施形態では、電力コントローラはプロセス制御システムからの制御信号に応じて、ヒーターへの供給電力を制御するように構成されている。また別の実施形態では、電力コントローラは複数の制御パラメータの組み合わせに応じてヒーターへの供給電力を制御するように構成されている。   In some embodiments, the control parameter includes a programmed sequence of power levels. In other embodiments, the power controller is configured to control the power supplied to the heater in response to the pressure detected in the process chamber being pumped by the steam jet pump. In yet another embodiment, the power controller is configured to control the power supplied to the heater in response to a control signal from the process control system. In another embodiment, the power controller is configured to control the power supplied to the heater according to a combination of a plurality of control parameters.

いくつかの実施形態では、電力コントローラはヒーターへの供給電力を2つ以上の不連続な電力レベルのうちの１つに制御するように構成することができる。他の実施形態では、電力コントローラはヒーターへの供給電力を電力レベルのある連続的な範囲にわたって制御するように構成することができる。ヒーターは２つ以上のヒーター部分を含んでもよく、電力コントローラは１つまたはそれ以上のヒーター部分に選択的に電力を供給するように構成されていてもよい。   In some embodiments, the power controller can be configured to control the power supplied to the heater to one of two or more discrete power levels. In other embodiments, the power controller can be configured to control the power supplied to the heater over a continuous range of power levels. The heater may include more than one heater portion and the power controller may be configured to selectively supply power to one or more heater portions.

電力コントローラは、蒸気ジェットポンプの負荷の上昇に同期してヒーターへの入力電力を増加させるように構成することができる。好適には、制御パラメータは蒸気ジェットポンプの負荷を表すものである。
本発明の別の局面によれば、プロセスチャンバーを真空に引くための方法が提供される。この方法は、ヒーターを含むボイラーを有する蒸気ジェットポンプでプロセスチャンバーを真空に引く工程と、蒸気ジェットポンプの負荷を表す少なくとも１つの制御パラメータに応答してヒーターへの供給電力を自動的に制御する工程とを含む。 The power controller can be configured to increase the input power to the heater in synchronization with an increase in the steam jet pump load. Preferably, the control parameter represents the steam jet pump load.
According to another aspect of the invention, a method is provided for evacuating a process chamber. The method automatically controls the power supplied to the heater in response to at least one control parameter representative of the steam jet pump load and evacuating the process chamber with a steam jet pump having a boiler including the heater. Process.

本発明をより良く理解するために引用によりここに組み込まれた添付の図面を参照する。
図１に、従来の蒸気ジェット真空ポンプの一例の断面図を示す。この蒸気ジェットポンプの主要な要素には、ハウジング１０、ボイラー１２およびジェットアセンブリ１４が含まれる。ハウジング１０は、内部領域２２を規定する大略的に円筒形の外殻（シェル）２０と、前置ライン２８を規定する前置ライン管路２４とを含む。外殻２０の一方の端には、内部領域２２への入り口２６が形成されている。入り口２６に取り付けられたコールドキャップ２７は、本技術分野で過拡大流として知られる現象を抑制する。ボイラー１２は外殻２０の反対側の端で封止されている。ハウジング１０は更に、互いに間隔を開けて配置されて大略的に環状の形をした冷却フィン３０と、ポンプを真空チャンバーに取り付けるための入り口フランジ３２とを含む。前置ライン管路２４は、適切な管路を取り付ける前置ラインフランジ３４とを含む。前置ライン管路２４は、典型的には粗引きポンプに取り付けられる。前置ライン管路２４内に配置された邪魔板３６が、前置ライン２８を通過する油蒸気の凝結を向上し、その損失を防ぐ。 For a better understanding of the present invention, reference is made to the accompanying drawings, which are hereby incorporated by reference.
FIG. 1 shows a cross-sectional view of an example of a conventional vapor jet vacuum pump. The main elements of this steam jet pump include a housing 10, a boiler 12 and a jet assembly 14. The housing 10 includes a generally cylindrical outer shell (shell) 20 that defines an interior region 22 and a front line line 24 that defines a front line 28. An entrance 26 to the internal region 22 is formed at one end of the outer shell 20. A cold cap 27 attached to the inlet 26 suppresses the phenomenon known as overexpanded flow in the art. The boiler 12 is sealed at the opposite end of the outer shell 20. The housing 10 further includes cooling fins 30 that are spaced apart from each other and have a generally annular shape, and an inlet flange 32 for mounting the pump to the vacuum chamber. The pre-line line 24 includes a pre-line flange 34 that attaches a suitable line. The pre-line line 24 is typically attached to a roughing pump. A baffle plate 36 disposed in the front line 24 improves the condensation of oil vapor passing through the front line 28 and prevents its loss.

ボイラー１２は、外殻２０の端部に封止されたエンドプレート４２を有するボイラーハウジング４０と、エンドプレート４２から上向きに延設されて内部領域２２内に入るフィン構造４４とを含む。フィン構造はヒーター５０を取り付ける円筒形の空間を規定する。ボイラーハウジング４０は、ジェットアセンブリ１４の円筒形の壁面５２の内部に配置されている。液体タンク５４は、ジェットアセンブリ１４のボイラーハウジング４０と円筒形壁面５２との間に配設されている。円筒形の外殻５６はフィン構造４４を取り囲み、運転中のフィン構造４４の温度制御を補助する。ボイラー１２を外殻２０の外側にある断熱材５８で取り囲んでもよい。   The boiler 12 includes a boiler housing 40 having an end plate 42 sealed to the end of the outer shell 20, and a fin structure 44 extending upward from the end plate 42 and entering the interior region 22. The fin structure defines a cylindrical space in which the heater 50 is mounted. The boiler housing 40 is disposed inside the cylindrical wall surface 52 of the jet assembly 14. The liquid tank 54 is disposed between the boiler housing 40 and the cylindrical wall surface 52 of the jet assembly 14. A cylindrical outer shell 56 surrounds the fin structure 44 and assists in temperature control of the fin structure 44 during operation. The boiler 12 may be surrounded by a heat insulating material 58 outside the outer shell 20.

ジェットアセンブリ１４は、蒸気をボイラー１２から第一の環状ポンピングステージ６２へ、そして第二の環状ポンピングステージ６４へ送る中央の通路６０を規定する、大略的に円筒形の形状を有する。ジェットアセンブリ１４の壁面を貫通し、前置ライン２８と位置合わせされたノズル６６によって、放出ステージが形成されている。
運転中は、タンク５４内の油などの液体がヒーター５０によって蒸発させられる。蒸気は通路６０を上向きに通ってポンピングステージ６２および６４に行く。ポンピングステージ６２および６４の各々は、大略的に円錐形の蒸気ジェット内で蒸気を外側にかつ下の方を指向する環状の開口を有する。各蒸気ジェット内の蒸気は比較的冷たい円筒形の外殻２０によって凝結させられ、凝結した蒸気は液体タンク５４に還流する。蒸気ジェットは、ポンプが取り付けられた真空チャンバーから気体分子を引きずって、チャンバー内を真空に引く。ポンピング作用を受けた気体分子は前置ライン２８を通って排出される。円筒形の外殻２０の上部は典型的には、蒸気ジェットポンプの一部であっても、また蒸気ジェットポンプがその中で利用される装置の一部であってもよい冷却ファン（図示せず）によって冷却される。大型のポンピングでは通常、水冷が採用される。 The jet assembly 14 has a generally cylindrical shape that defines a central passage 60 that delivers steam from the boiler 12 to the first annular pumping stage 62 and to the second annular pumping stage 64. A discharge stage is formed by a nozzle 66 that penetrates the wall of the jet assembly 14 and is aligned with the front line 28.
During operation, liquid such as oil in the tank 54 is evaporated by the heater 50. The steam passes through passage 60 upward to pumping stages 62 and 64. Each of the pumping stages 62 and 64 has an annular opening that directs the steam outward and downward in a generally conical steam jet. The vapor in each vapor jet is condensed by the relatively cool cylindrical outer shell 20, and the condensed vapor returns to the liquid tank 54. The vapor jet draws gas molecules from the vacuum chamber to which the pump is attached, and draws a vacuum in the chamber. Gas molecules subjected to the pumping action are discharged through the front line 28. The upper portion of the cylindrical outer shell 20 is typically a cooling fan (not shown) that may be part of a steam jet pump or part of the equipment in which the steam jet pump is utilized. )). For large pumping, water cooling is usually adopted.

外殻２０と一体に形成されたブロック７２上に取り付けられた温度スイッチ７０を使用して、液体が蒸発してポンプが使用可能になった事を示すことができる。ブロック７２上で温度スイッチ７０の隣に取り付けられた第二の温度スイッチ（図示せず）を使用して、温度異常を示すことができる。
本発明の一実施形態による蒸気ジェットポンピングシステムを組み込んだプロセス制御システムのブロック図を図２に示す。プロセスチャンバー１１０は蒸気ジェットポンプ１１２によって真空に引かれる。蒸気ジェットポンプ１１２の前置ラインは粗引きポンプ１１４に接続されている。プロセスコントローラ１１６がプロセスチャンバー１１０内でのプロセスを制御する。電力コントローラ１１８が以下に詳しく述べるように、蒸気ジェットポンピング１１２に供給される電力を自動的に制御する。 A temperature switch 70 mounted on a block 72 formed integrally with the outer shell 20 can be used to indicate that the liquid has evaporated and the pump is ready for use. A second temperature switch (not shown) mounted on the block 72 next to the temperature switch 70 can be used to indicate a temperature abnormality.
A block diagram of a process control system incorporating a steam jet pumping system according to one embodiment of the present invention is shown in FIG. The process chamber 110 is evacuated by a vapor jet pump 112. The front line of the steam jet pump 112 is connected to the roughing pump 114. A process controller 116 controls processes in the process chamber 110. A power controller 118 automatically controls the power supplied to the steam jet pumping 112, as will be described in detail below.

図２に示すように、電力コントローラ１１８は制御されたポンプ用電力を蒸気ジェットポンプ１１２に供給する。より具体的には、電力コントローラ１１８は蒸気ジェットポンプ１１２のヒーター５０（図１）に制御されたポンプ用電力を供給する。電力コントローラ１１８は制御入力を、使用者もしくはホストコンピュータのような外部信号源から、プロセスコントローラ１１６から、プロセスチャンバー１１０内の圧力センサー１２０から、またはこれらの信号源の組み合わせから受け取って、蒸気ジェットポンプ１１２に供給される電力を制御することができる。電力コントローラ１１８は、少なくとも１つの制御パラメータに応じて蒸気ジェットポンプ１１２へのヒーター電力を制御する。好適には、制御パラメータは蒸気ジェットポンプ１１２への気体負荷を代表するものである。制御パラメータは、負荷が比較的高いときに電力が増加し、負荷が比較的低いときに電力が減少するようにできる。この制御は、制御パラメータ（1つまたは複数）に応答して、自動的に行われる。異なる制御パラメータを使用する電力コントローラ１１８の実施形態を、図３Ａ、３Ｂ、４Ａ、４Ｂ、４Ｃおよび５を参照して説明する。   As shown in FIG. 2, the power controller 118 supplies controlled pump power to the steam jet pump 112. More specifically, the power controller 118 supplies controlled pump power to the heater 50 (FIG. 1) of the steam jet pump 112. The power controller 118 receives control inputs from an external signal source such as a user or host computer, from the process controller 116, from a pressure sensor 120 in the process chamber 110, or from a combination of these signal sources to provide a steam jet pump. The power supplied to 112 can be controlled. The power controller 118 controls the heater power to the steam jet pump 112 according to at least one control parameter. Preferably, the control parameter is representative of the gas load on the steam jet pump 112. The control parameter can be such that the power increases when the load is relatively high and decreases when the load is relatively low. This control is performed automatically in response to the control parameter (s). Embodiments of the power controller 118 that use different control parameters are described with reference to FIGS. 3A, 3B, 4A, 4B, 4C, and 5. FIG.

図３Ａを参照して、電力コントローラ１１８は時間の関数としての電力レベルのプログラムされたシーケンスを受け取る。このプログラムされたシーケンスはプロセスコントローラ１１６（図２）または外部信号源によって供給され、電力コントローラ１１８内に記憶することができる。プログラムされたシーケンスは特定のプロセスの間に蒸気ジェットポンプ１１２にかかる可能性のある、時間の関数としての負荷に関する知識に基づく。電力レベルおよび回数のようなプログラムされたシーケンスの値を調整するか、または新しいプログラムシーケンスを電力コントローラ１１８に入力することが可能であることが理解されるであろう。更にまた、電力コントローラ１１８は、異なるプロセス条件に対応する電力レベルの2つまたはそれ以上のプログラムされたシーケンスを記憶していてもよい。電力コントローラ１１８はまた、プログラムされたシーケンスを開始するための始動信号を受け取る。   Referring to FIG. 3A, power controller 118 receives a programmed sequence of power levels as a function of time. This programmed sequence can be supplied by the process controller 116 (FIG. 2) or an external signal source and stored in the power controller 118. The programmed sequence is based on knowledge of the load as a function of time that may be applied to the steam jet pump 112 during a particular process. It will be appreciated that programmed sequence values such as power level and number of times can be adjusted or a new program sequence can be input to the power controller 118. Furthermore, the power controller 118 may store two or more programmed sequences of power levels corresponding to different process conditions. The power controller 118 also receives a start signal to initiate the programmed sequence.

単純なプログラムされたシーケンスの一例を図３Ｂに示すが、ここではポンプの電力は時間の関数としてプロットされている。このシーケンスは時刻Ｔ0に起動され、時刻Ｔ1、Ｔ2およびＴ3にポンプの電力が変化するようにプログラムされている。図３Ｂの例は、多くの不連続なポンプ電力レベルを使用する。蒸気ジェットポンプ１１２内のヒーターがいくつかの部分を有し、そのうちの1つまたはそれ以上に電力を供給する場合に、この実施形態が有用である。電力レベルの数と、電力レベルが変化する回数は、用途に応じて適宜変更できることが理解されるであろう。 An example of a simple programmed sequence is shown in FIG. 3B where the pump power is plotted as a function of time. This sequence is activated at time T 0 and is programmed to change the pump power at times T 1 , T 2 and T 3 . The example of FIG. 3B uses many discrete pump power levels. This embodiment is useful when the heater in the steam jet pump 112 has several parts and supplies power to one or more of them. It will be appreciated that the number of power levels and the number of times the power level changes can be varied as appropriate depending on the application.

図４Ａおよび４Ｂを参照して、電力コントローラ１１８は検出された圧力に応じて蒸気ジェットポンプ１１２に供給される電力を制御する。図２に示したように、プロセスチャンバー１１０内に配置された圧力センサー１２０が、プロセスチャンバー１１０内の圧力を表す圧力信号を電力コントローラ１１８に供給する。
図４Ｂに示すように、プロセスチャンバー１１０で検出された圧力が増加したときに、蒸気ジェットポンプ１１２内のヒーターに供給される電力レベルを増加することができる。増加した圧力は、蒸気ジェットポンプ１１２への気体の負荷が増加したことを示す。図４Ｂは、蒸気ジェットポンプ１１２内のヒーターに供給される電力のレベルが、ある範囲の値の制御パラメータ（検出された圧力）の連続関数であるような実施形態を示す。圧力の増加が検出されてから、入力電力が増加した結果としてポンピング能力が増加するまでには、典型的には遅延時間が存在する。そのためこの方法の単独での使用は、一時的な圧力の増加に対して敏感でない用途に最も有用である。 4A and 4B, the power controller 118 controls the power supplied to the steam jet pump 112 according to the detected pressure. As shown in FIG. 2, a pressure sensor 120 disposed within the process chamber 110 provides a pressure signal representative of the pressure within the process chamber 110 to the power controller 118.
As shown in FIG. 4B, when the pressure detected in the process chamber 110 increases, the power level supplied to the heater in the steam jet pump 112 can be increased. The increased pressure indicates that the gas load on the vapor jet pump 112 has increased. FIG. 4B illustrates an embodiment where the level of power supplied to the heater in the steam jet pump 112 is a continuous function of a range of values of control parameters (detected pressure). There is typically a delay time from when an increase in pressure is detected until the pumping capacity increases as a result of the increased input power. Therefore, the use of this method alone is most useful for applications that are not sensitive to temporary pressure increases.

ポンプの電力レベルが、検出された圧力の不連続な関数とされている電力コントローラ１１８の実施形態を図４Ｃに示す。検出された圧力が圧力Ｐ0を超えて増加すると、ポンプの電力は第一のレベルに増加し、検出された圧力が圧力Ｐ1を超えて増加すると、ポンプの電力は第一のレベルよりも高い第二のレベルに増加する。図４Ｃの実施形態において、電力レベルは複数の所定の圧力レベルにおいて段階的に増加する。 An embodiment of the power controller 118 in which the pump power level is a discontinuous function of the detected pressure is shown in FIG. 4C. When the detected pressure increases above the pressure P 0 , the pump power increases to the first level, and when the detected pressure increases above the pressure P 1 , the pump power increases from the first level. Increase to a higher second level. In the embodiment of FIG. 4C, the power level increases stepwise at a plurality of predetermined pressure levels.

図５を参照して、プロセスコントローラ１１６からの1つ以上の制御信号に応じて、電力コントローラ１１８は蒸気ジェットポンプ１１２に供給される電力を制御する（図２）。プロセスコントローラ１１６からの制御信号は、電力コントローラ１１８に特定のポンプ電力のレベルを供給するか、またはポンプ電力のレベルの増減を指令することができる。制御信号は、特定のプロセスまたはプロセスの１工程の間に蒸気ジェットポンプ１１２にかかる可能性の高い負荷に関するプロセスコントローラ１１６の知識に基づく。   Referring to FIG. 5, in response to one or more control signals from process controller 116, power controller 118 controls the power supplied to steam jet pump 112 (FIG. 2). A control signal from the process controller 116 may supply the power controller 118 with a specific pump power level or command to increase or decrease the pump power level. The control signal is based on the knowledge of the process controller 116 regarding the likely load on the steam jet pump 112 during a particular process or one step of the process.

他の実施形態では、複数の制御パラメータに応じて蒸気ジェットポンプ１１２に供給される電力を制御するように、電力コントローラ１１８を構成できる。１つの実施形態では、電力レベルのプログラムされたシーケンスと検出された圧力レベルとに応じて、電力コントローラ１１８がポンプの電力を制御することができる。従って例えば、検出された圧力が所定の値を超えない限り、電力コントローラ１１８はプログラムされたシーケンスに従って制御を行える。この場合、プログラムされたシーケンスよりも検出された圧力の方が優先し、ポンプの電力を増加させてプロセスチャンバー１１０内の圧力を所望のレベルに低下させる。別の実施形態では、電力コントローラ１１８はプログラムされたシーケンスとプロセスコントローラ１１６からの制御信号に応じてポンプの電力を制御できる。この場合、電力コントローラは、プロセスコントローラ１１６から制御信号を受け取るまではプログラムされたシーケンスに従って作動する。制御信号は例えば、プロセス内での遅延のために蒸気ジェットポンプ１１２に供給される電力を低下させても良いことを示す場合もあるであろう。本発明の範囲内で、多くの異なる制御パラメータおよび制御パラメータの多くの異なる組み合わせが使用可能であることが理解されるであろう。一般に、目標は性能を余り低下させずに蒸気ジェットポンプ１１２による消費電力を低減することである。   In other embodiments, the power controller 118 can be configured to control the power supplied to the steam jet pump 112 in response to a plurality of control parameters. In one embodiment, power controller 118 may control pump power in response to a programmed sequence of power levels and the detected pressure level. Thus, for example, as long as the detected pressure does not exceed a predetermined value, the power controller 118 can perform control according to a programmed sequence. In this case, the detected pressure takes precedence over the programmed sequence, and the pump power is increased to reduce the pressure in the process chamber 110 to the desired level. In another embodiment, power controller 118 can control pump power in response to a programmed sequence and control signals from process controller 116. In this case, the power controller operates according to the programmed sequence until it receives a control signal from the process controller 116. The control signal may indicate that, for example, the power supplied to the steam jet pump 112 may be reduced due to delays in the process. It will be appreciated that many different control parameters and many different combinations of control parameters can be used within the scope of the present invention. In general, the goal is to reduce the power consumed by the steam jet pump 112 without significantly degrading performance.

電力コントローラ１１８は、制御パラメータに応じて望みの制御関数を実行するための制御回路を含んでもよく、また更に制御関数に従って蒸気ジェットポンプのヒーターに供給される交流電力を制御する電力素子を含んでもよい。例えば、電力コントローラ１１８はプログラムされたマイクロプロセッサと、マイクロプロセッサによって制御されるトライアック電力制御装置とを含んでもよい。マイクロプロセッサは、図３Ｂ、４Ａおよび４Ｂに例示したように、制御パラメータの関数として所望の制御関数を実行するようにプログラムすることができる。プログラムされたシーケンスの場合は、マイクロプロセッサはプログラムされたシーケンスを記憶して、このシーケンスに従ってポンプの電力を制御する。入力制御信号または検出された圧力の場合、マイクロプロセッサはプログラムされた制御関数に従ってポンプの電力を制御する。   The power controller 118 may include a control circuit for executing a desired control function according to the control parameter, and may further include a power element for controlling the AC power supplied to the heater of the steam jet pump according to the control function. Good. For example, the power controller 118 may include a programmed microprocessor and a triac power controller controlled by the microprocessor. The microprocessor can be programmed to perform a desired control function as a function of control parameters, as illustrated in FIGS. 3B, 4A and 4B. In the case of a programmed sequence, the microprocessor stores the programmed sequence and controls the pump power according to this sequence. In the case of an input control signal or detected pressure, the microprocessor controls the pump power according to a programmed control function.

本発明を詳細に説明してきたが、本発明の趣旨から逸脱せずに非常に多くの変形が可能なことが、当業者には理解されるであろう。従って、本発明の範囲は図示および説明した特定の実施形態によって限定されるものではなく、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲およびそれと同等のものによって決定されるものとする。   Although the present invention has been described in detail, those skilled in the art will recognize that many variations are possible without departing from the spirit of the invention. Accordingly, the scope of the invention should not be limited by the particular embodiments shown and described, but the scope of the invention should be determined by the appended claims and their equivalents.

従来の蒸気ジェット真空ポンプの断面図である。It is sectional drawing of the conventional vapor jet vacuum pump. 本発明の一実施形態による蒸気ジェット真空ポンピングシステムを組み込んだプロセス制御システムのブロック図である。1 is a block diagram of a process control system incorporating a vapor jet vacuum pumping system according to one embodiment of the present invention. 電力レベルのプログラムされたシーケンスに応答する電力コントローラの一実施形態のブロック図である。FIG. 3 is a block diagram of one embodiment of a power controller responsive to a programmed sequence of power levels. 電力レベルのプログラムされたシーケンスの例を示すタイミング図である。FIG. 5 is a timing diagram illustrating an example of a programmed sequence of power levels. 検出された圧力に応答する電力コントローラの一実施形態のブロック図である。2 is a block diagram of one embodiment of a power controller responsive to detected pressure. FIG. ポンプの電力を検出された圧力の関数として定義する制御関数の第一の例のグラフである。FIG. 6 is a graph of a first example of a control function that defines pump power as a function of detected pressure. FIG. ポンプの出力を検出された圧力の関数として定義する制御関数の第二の例のグラフである。FIG. 6 is a graph of a second example of a control function that defines pump output as a function of detected pressure. FIG. プロセス制御システムからの1つ以上の制御信号に応答する電力コントローラの一実施形態のブロック図である。FIG. 2 is a block diagram of one embodiment of a power controller responsive to one or more control signals from a process control system.

Claims (20)

吸気ポート、排気ポート、ジェットアセンブリおよびボイラーを有し、前記ボイラーがヒーターを含む蒸気ジェットポンプと、
少なくとも１つの制御パラメータに応答して前記ヒーターへの供給電力を自動的に制御する電力コントローラとを含む、蒸気ジェット真空ポンピングシステム。 A steam jet pump having an intake port, an exhaust port, a jet assembly and a boiler, wherein the boiler includes a heater;
A steam jet vacuum pumping system including a power controller that automatically controls power supplied to the heater in response to at least one control parameter. 前記制御パラメータが電力レベルのプログラムされたシーケンスを含む、請求項１記載の蒸気ジェット真空ポンピングシステム。   The steam jet vacuum pumping system of claim 1, wherein the control parameter comprises a programmed sequence of power levels. 前記電力レベルのプログラムされたシーケンスが調整可能である、請求項２記載の蒸気ジェット真空ポンピングシステム。   The vapor jet vacuum pumping system of claim 2, wherein the programmed sequence of power levels is adjustable. 前記電力コントローラが前記蒸気ジェットポンプによってポンピングされているプロセスチャンバー内の検出された圧力に応じて、前記ヒーターへの供給電力を制御するように構成されている、請求項１記載の蒸気ジェット真空ポンピングシステム。   The steam jet vacuum pumping of claim 1, wherein the power controller is configured to control power supplied to the heater in response to a detected pressure in a process chamber being pumped by the steam jet pump. system. 前記電力コントローラがプロセス制御システムからの制御信号に応じて、前記ヒーターへの供給電力を制御するように構成されている、請求項１記載の蒸気ジェット真空ポンピングシステム。   The steam jet vacuum pumping system of claim 1, wherein the power controller is configured to control power supplied to the heater in response to a control signal from a process control system. 前記電力コントローラが2つまたはそれ以上の制御パラメータの組み合わせに応じて、前記ヒーターへの供給電力を制御するように構成されている、請求項１記載の蒸気ジェット真空ポンピングシステム。   The steam jet vacuum pumping system of claim 1, wherein the power controller is configured to control power supplied to the heater in response to a combination of two or more control parameters. 前記電力コントローラが前記ヒーターへの供給電力を2つ以上の不連続な電力レベルの１つに制御するように構成されている、請求項１記載の蒸気ジェット真空ポンピングシステム。   The steam jet vacuum pumping system of claim 1, wherein the power controller is configured to control power supplied to the heater to one of two or more discrete power levels. 前記電力コントローラが前記ヒーターへの供給電力を電力レベルの連続的な範囲にわたって制御するように構成されている、請求項１記載の蒸気ジェット真空ポンピングシステム。   The steam jet vacuum pumping system of claim 1, wherein the power controller is configured to control power supplied to the heater over a continuous range of power levels. 前記ヒーターが2つ以上のヒーター部分を含み、かつ前記電力コントローラは前記ヒーター部分のうちの1つ以上に選択的に電力を供給するように構成されている、請求項１記載の蒸気ジェット真空ポンピングシステム。   The steam jet vacuum pumping of claim 1, wherein the heater includes two or more heater portions, and the power controller is configured to selectively power one or more of the heater portions. system. 前記蒸気ジェットポンプの負荷の上昇と前記ヒーターへの入力電力の上昇とを同期させるように、前記電力コントローラが構成されている、請求項１記載の蒸気ジェット真空ポンピングシステム。   The steam jet vacuum pumping system according to claim 1, wherein the power controller is configured to synchronize an increase in load of the steam jet pump and an increase in input power to the heater. 前記制御パラメータが前記蒸気ジェットポンプの負荷を表す、請求項１記載の蒸気ジェット真空ポンピングシステム。   The steam jet vacuum pumping system of claim 1, wherein the control parameter represents a load of the steam jet pump. ヒーターを含むボイラーを有する蒸気ジェットポンプによりプロセスチャンバーを真空に引く工程と、
前記蒸気ジェットポンプの負荷を表す少なくとも１つの制御パラメータに応じて、前記ヒーターへの供給電力を自動的に制御する工程とを含む、プロセスチャンバーを真空に引く方法。 Evacuating the process chamber with a steam jet pump having a boiler including a heater;
Automatically controlling power supplied to the heater in response to at least one control parameter representative of a load on the steam jet pump. 前記電力を制御する工程が、電力レベルのプログラムされたシーケンスに従って前記ヒーターへの供給電力を制御することを含む、請求項１２記載の方法。   The method of claim 12, wherein the step of controlling power includes controlling power supplied to the heater according to a programmed sequence of power levels. 前記電力を制御する工程が、前記プロセスチャンバー内の検出された圧力に応じて前記ヒーターへの供給電力を制御することを含む、請求項１２記載の方法。   The method of claim 12, wherein controlling the power includes controlling power supplied to the heater in response to a detected pressure in the process chamber. 前記電力を制御する工程が、プロセス制御システムからの制御信号に応じて前記ヒーターへの供給電力を制御することを含む、請求項１２記載の方法。   The method of claim 12, wherein the step of controlling power includes controlling power supplied to the heater in response to a control signal from a process control system. 前記電力を制御する工程が、2つ以上の制御パラメータの組み合わせに応じて前記ヒーターへの供給電力を制御することを含む、請求項１２記載の方法。   The method of claim 12, wherein the step of controlling power includes controlling power supplied to the heater in response to a combination of two or more control parameters. 前記電力を制御する工程が、前記ヒーターへの供給電力を2つ以上の不連続な電力レベルのうちの１つに制御することを含む、請求項１２記載の方法。   The method of claim 12, wherein controlling the power includes controlling power supplied to the heater to one of two or more discrete power levels. 前記電力を制御する工程が、前記ヒーターへの供給電力を電力レベルの連続的な範囲にわたって制御することを含む、請求項１２記載の方法。   The method of claim 12, wherein the step of controlling power includes controlling power supplied to the heater over a continuous range of power levels. 前記ヒーターが2つ以上のヒーター部分を含み、かつ前記電力を制御する工程が前記ヒーター部分のうちの1つ以上に電力を供給することを含む、請求項１２記載の方法。   The method of claim 12, wherein the heater includes two or more heater portions, and the step of controlling the power includes supplying power to one or more of the heater portions. 吸気ポート、排気ポート、ジェットアセンブリおよびボイラーを有し、前記ボイラーがヒーターを含む蒸気ジェットポンプを制御する方法であって、
制御アルゴリズムに従って前記ヒーターへの供給電力を自動的に制御することを含む方法。 A method of controlling a steam jet pump having an intake port, an exhaust port, a jet assembly and a boiler, the boiler including a heater comprising:
Automatically controlling power supplied to the heater according to a control algorithm.
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