JP2010031679A - Pump system - Google Patents

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Nobuhiko Moriyama
伸彦 森山
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Shimadzu Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently maximally use electric power from an electric power supply means when simultaneously driving a plurality of turbo-molecular pumps. <P>SOLUTION: A pump system includes: the plurality of turbo-molecular pumps T1-T4 driven by the electric power from the electric power supply means 1; an electric energy acquisition means 6 determining the overall electric power consumption Wt consumed by the plurality of turbo-molecular pumps T1-T4; and an electric power control means 4 controlling electric power supply to the turbo-molecular pumps T1-T4 so that the overall electric power consumption Wt determined by the electric energy acquisition means 6 does not exceed a predetermined set value Ws. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、複数のターボ分子ポンプを有するポンプシステムに関する。   The present invention relates to a pump system having a plurality of turbomolecular pumps.

一般に、半導体装置などには、複数のターボ分子ポンプが用いられる。これら複数のターボ分子ポンプの起動開始時刻を互いにずらしたり、起動動作時間を長くしたりすることによって、起動時の最大消費電力を所定値以下に抑えるようにしたポンプシステムが知られている(例えば特許文献1参照)。   In general, a plurality of turbo molecular pumps are used in a semiconductor device or the like. There is known a pump system that suppresses the maximum power consumption at the time of startup to a predetermined value or less by shifting the startup start times of the plurality of turbo molecular pumps from each other or extending the startup operation time (for example, Patent Document 1).

特開2003−28072号公報JP 2003-28072 A

しかしながら、上記特許文献1記載のシステムは、予め電力の消費パターンを設定し、このパターンにしたがってポンプの駆動を制御するものであり、電力を効率よく最大限に利用することはできなかった。   However, the system described in Patent Document 1 sets a power consumption pattern in advance and controls the driving of the pump in accordance with this pattern, and cannot efficiently use the power efficiently.

本発明によるポンプシステムは、電力供給手段からの電力によって駆動する複数のターボ分子ポンプと、複数のターボ分子ポンプが消費している電力総消費量を求める電力量取得手段と、電力量取得手段により求められた電力総消費量が予め定めた設定値を超えないように各ターボ分子ポンプへの供給電力を制御する電力制御手段とを備えることを特徴とする。   A pump system according to the present invention includes a plurality of turbo molecular pumps driven by power from a power supply unit, a power amount acquisition unit for obtaining a total power consumption consumed by the plurality of turbo molecular pumps, and a power amount acquisition unit. And a power control means for controlling the power supplied to each turbomolecular pump so that the total power consumption thus obtained does not exceed a predetermined set value.

本発明によれば、電力総消費量が設定値を超えないようにターボ分子ポンプへの供給電力を制御するので、電源装置からの電力を効率よく最大限に利用することができる。   According to the present invention, since the power supplied to the turbo molecular pump is controlled so that the total power consumption does not exceed the set value, the power from the power supply device can be efficiently and maximally used.

以下、図1〜図7を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図1は、本発明の実施の形態に係るポンプシステムの構成を示す図である。なお、以下では4台のターボ分子ポンプを用いる場合について説明する。ターボ分子ポンプは、例えば半導体製造装置に用いられる真空ポンプであり、各ポンプ本体T1〜T4は、図示しない半導体製造装置の複数の真空チャンバにそれぞれ接続されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a pump system according to an embodiment of the present invention. In the following, a case where four turbo molecular pumps are used will be described. The turbo molecular pump is, for example, a vacuum pump used in a semiconductor manufacturing apparatus, and each pump body T1 to T4 is connected to a plurality of vacuum chambers of a semiconductor manufacturing apparatus (not shown).

ポンプ本体T1〜T4にはそれぞれコントローラC1〜C4(制御ユニット)が接続され、コントローラC1〜C4からの信号により各ポンプ本体T1〜T4の駆動が制御される。また、コントローラC1〜C4には電力供給部1が接続され、コントローラC1〜C4からの信号により電力供給部1からポンプ本体T1〜T4への電力の供給が制御される。   Controllers C1 to C4 (control units) are connected to the pump bodies T1 to T4, respectively, and the driving of the pump bodies T1 to T4 is controlled by signals from the controllers C1 to C4. The power supply unit 1 is connected to the controllers C1 to C4, and the supply of power from the power supply unit 1 to the pump bodies T1 to T4 is controlled by signals from the controllers C1 to C4.

コントローラC1〜C4にはそれぞれシリアル通信ポートSPが設けられ、このシリアル通信ポートSPを介して各コントローラC1〜C4は通信ライン2により接続されている。すなわちマルチドロップ接続されている。コントローラC1〜C4には図示のようにID番号(1〜4)が付与され、ID=1のコントローラC1には通信ライン2を介してPC(パーソナルコンピュータ)3が接続されている。   Each of the controllers C1 to C4 is provided with a serial communication port SP, and the controllers C1 to C4 are connected by a communication line 2 through the serial communication port SP. That is, multidrop connection is used. As shown in the figure, ID numbers (1 to 4) are assigned to the controllers C1 to C4, and a PC (personal computer) 3 is connected to the controller C1 with ID = 1 via the communication line 2.

図2は、コントローラC1の内部構成を示す図である。なお、他のコントローラC2〜C4の構成も図2と同一である。コントローラC1は電力変換部40と制御部4と入力部5と消費電力演算部6とを有する。ポンプ本体T1内にはロータの回転軸(不図示)を回転するモータ7と、ロータの回転軸を非接触支持する磁気軸受8とが設けられている。   FIG. 2 is a diagram illustrating an internal configuration of the controller C1. The configurations of the other controllers C2 to C4 are the same as those in FIG. The controller C1 includes a power conversion unit 40, a control unit 4, an input unit 5, and a power consumption calculation unit 6. In the pump body T1, there are provided a motor 7 for rotating a rotating shaft (not shown) of the rotor and a magnetic bearing 8 for supporting the rotating shaft of the rotor in a non-contact manner.

電力変換部40は、交流電力をモータ駆動用および磁気浮上用の直流電力に変換する。制御部4は、CPU,ROM,RAM等を含んで構成され、モータ7と磁気軸受8にそれぞれ制御信号を出力してこれらの駆動を制御するとともに、各コントローラC2〜C4やPC3との間の通信を制御する。   The power conversion unit 40 converts AC power into DC power for motor driving and magnetic levitation. The control unit 4 includes a CPU, a ROM, a RAM, and the like, and outputs control signals to the motor 7 and the magnetic bearing 8 to control their driving, and between the controllers C2 to C4 and the PC 3. Control communication.

モータ7は、例えばDCブラシレスモータであり、電力供給部1から供給されるモータ電流によりロータ回転軸を駆動する。ロータの回転軸の位置はギャップセンサにより検出される。磁気軸受け8には、このギャップ検出値に基づいて電力供給部1から磁気軸受電流が供給され、磁気軸受け8はロータの回転軸を磁気支承する。   The motor 7 is, for example, a DC brushless motor, and drives the rotor rotation shaft with a motor current supplied from the power supply unit 1. The position of the rotating shaft of the rotor is detected by a gap sensor. The magnetic bearing 8 is supplied with a magnetic bearing current from the power supply unit 1 based on the detected gap value, and the magnetic bearing 8 magnetically supports the rotor's rotating shaft.

入力部5は、例えば制御ユニットの正面に設けられた操作パネルにより構成され、ユーザの操作によりポンプ本体毎にポンプ制御に係わる各種設定値を入力する。シリアル通信ポートSPは、例えば制御ユニットの背面に設けられ、ポンプ電力制御に係わる信号が入出力される。   The input unit 5 is configured by, for example, an operation panel provided in front of the control unit, and inputs various setting values related to pump control for each pump body by a user operation. The serial communication port SP is provided on the back surface of the control unit, for example, and inputs / outputs signals related to pump power control.

消費電力演算部6は、ポンプ本体T1の消費電力を演算する。図3(a)はポンプ回転数を一定としたときのモータ電流と消費電力との関係を示す図であり、図3(b)はモータ電流を一定としたときのポンプ回転数と消費電力との関係を示す図である。図3に示すように消費電力は、モータ電流が増加するほど、およびポンプ回転数が増加するほど大きくなる。消費電力演算部6では、この関係に基づいてモータ電流とポンプ回転数に対応した消費電力を演算する。   The power consumption calculation unit 6 calculates the power consumption of the pump body T1. FIG. 3A is a diagram showing the relationship between the motor current and the power consumption when the pump speed is constant, and FIG. 3B is the pump speed and the power consumption when the motor current is constant. It is a figure which shows the relationship. As shown in FIG. 3, the power consumption increases as the motor current increases and the pump speed increases. Based on this relationship, the power consumption calculator 6 calculates the power consumption corresponding to the motor current and the pump speed.

本実施の形態では、複数のコントローラC1〜C4のうち、コントローラC1をマスタ用コントローラとして用い、コントローラC2〜C3をそれぞれスレーブ用コントローラとして用いる。すなわちマスタ用コントローラC1からの信号によりポンプ本体T1を制御するとともに、スレーブ用コントローラC2〜C4を介してポンプ本体T2〜T4を制御する。なお、PC3は、例えばポンプ本体T1〜T4の状態を監視したりデータを処理するために用いられる。   In the present embodiment, among the plurality of controllers C1 to C4, the controller C1 is used as a master controller, and the controllers C2 to C3 are used as slave controllers. That is, the pump body T1 is controlled by a signal from the master controller C1, and the pump bodies T2 to T4 are controlled via the slave controllers C2 to C4. The PC 3 is used, for example, for monitoring the state of the pump bodies T1 to T4 and processing data.

PC3には警報装置9が接続されている。警報装置9は、例えば表示モニタに所定のメッセージを出力するものであり、これにより後述するようにポンプ本体T1〜T4への供給電力を制限している状態がユーザに報知される。警報装置9はマスタ用コントローラC1に接続することもできる。   An alarm device 9 is connected to the PC 3. The alarm device 9 outputs a predetermined message to, for example, a display monitor, thereby notifying the user of a state in which the power supplied to the pump bodies T1 to T4 is limited as will be described later. The alarm device 9 can also be connected to the master controller C1.

図4は、マスタ用コントローラC1の制御部4における処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、例えば入力部5の電源スイッチのオンにより開始される。   FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of processing in the control unit 4 of the master controller C1. The process shown in this flowchart is started by turning on the power switch of the input unit 5, for example.

ステップS1では、シリアル通信ポートSPを介して他のコントローラCkに消費電力確認コマンドを送信する。なお、kは変数であり、初期状ではk=2に設定されている。ステップS2では、シリアル通信ポートSPを介して他のコントローラCkに運転状態確認コマンドを送信する。ステップS3では、kが4に達したか否か、すなわち全てのコントローラC2〜C4に消費電力確認コマンドと運転状態確認コマンドが送信されたか否かを判定する。ステップS3が否定されるとステップS4に進み、kに1を加算してステップS1に戻る。ステップS3が肯定されるとステップS5に進む。   In step S1, a power consumption confirmation command is transmitted to another controller Ck via the serial communication port SP. Note that k is a variable, and k = 2 is set in the initial state. In step S2, an operation state confirmation command is transmitted to the other controller Ck via the serial communication port SP. In step S3, it is determined whether or not k has reached 4, that is, whether or not the power consumption confirmation command and the operation state confirmation command have been transmitted to all the controllers C2 to C4. If step S3 is negative, the process proceeds to step S4, 1 is added to k, and the process returns to step S1. If step S3 is affirmed, the process proceeds to step S5.

ステップS5では、後述する図5の処理によってコントローラC2〜C4から送信された各ポンプ本体T2〜T4の消費電力W2〜W4および運転状態の信号を取り込む。この際、コントローラC1の消費電力演算部6で演算されたポンプ本体T1の消費電力W1を同時に取り込むとともに、ポンプ本体T1の運転状態を判定する。   In step S5, the power consumption W2 to W4 and operation state signals of the pump bodies T2 to T4 transmitted from the controllers C2 to C4 by the process of FIG. At this time, the power consumption W1 of the pump body T1 calculated by the power consumption calculation unit 6 of the controller C1 is taken in at the same time, and the operating state of the pump body T1 is determined.

ステップS6では、各ポンプ本体T1〜T4の消費電力W1〜W4を加算して消費電力の合計値(総消費電力)Wt(=W1+W2+W3+W4)を求める。そして、この総消費電力Wtが予め設定した設定値Wsから所定のマージンWmを減算した値(Ws−Wm)よりも大きいか否かを判定する。設定値Wsは、電力供給部1の電力容量を考慮して設定され、例えば電力供給部1の電力容量に等しく設定される。この設定値Wsは入力部5での操作により変更可能であり、電力供給部1の電力容量が異なる設備においても同一のシステムを用いることができる。なお、マージンWmは、総消費電力Wtが所定値Ws−Wmを超えた後に、設定値Wsを超えないようにするために設定される。   In step S6, power consumption W1 to W4 of each pump body T1 to T4 is added to obtain a total value (total power consumption) Wt (= W1 + W2 + W3 + W4) of power consumption. Then, it is determined whether or not the total power consumption Wt is larger than a value (Ws−Wm) obtained by subtracting a predetermined margin Wm from a preset setting value Ws. The set value Ws is set in consideration of the power capacity of the power supply unit 1, and is set to be equal to the power capacity of the power supply unit 1, for example. This set value Ws can be changed by an operation at the input unit 5, and the same system can be used even in facilities having different power capacities of the power supply unit 1. The margin Wm is set so that the total power consumption Wt does not exceed the set value Ws after it exceeds the predetermined value Ws−Wm.

ステップS6が肯定されるとステップS7に進み、他のコントローラCnがポンプの加速運転または定常運転を指令しているか否かを判定する。なお、nは変数であり、初期状態ではn=4に設定されている。ステップS7が否定、つまり減速運転中と判定されるとステップS8に進む。この場合は、このコントローラCnによる減速運転を維持して別のコントローラの運転状態を判定する。このため、ステップS8では、nから1を減算してステップS7に戻り、同様の処理を繰り返す。   When step S6 is affirmed, the process proceeds to step S7, and it is determined whether or not another controller Cn commands the acceleration operation or steady operation of the pump. Note that n is a variable, and n = 4 is set in the initial state. If step S7 is negative, that is, it is determined that the vehicle is decelerating, the process proceeds to step S8. In this case, the deceleration operation by this controller Cn is maintained and the operation state of another controller is determined. For this reason, in step S8, 1 is subtracted from n, the process returns to step S7, and the same processing is repeated.

ステップS7が肯定されるとステップS9に進み、シリアル通信ポートSPを介してコントローラCnにフリーランコマンドを送信するとともに、フリーラン送信フラグをオンする。フリーランコマンドはモータ7への電力供給を遮断してポンプをフリーランさせるためのコマンドであり、これによりシステム全体の消費電力を低減できる。フリーランコマンドを送信した後は、所定時間待機してからステップS10に進む。ステップS10では、このときのID番号nをメモリに記憶し、ステップS1に戻る。   If step S7 is affirmed, the process proceeds to step S9, where a free-run command is transmitted to the controller Cn via the serial communication port SP and a free-run transmission flag is turned on. The free run command is a command for shutting off the power supply to the motor 7 and causing the pump to free run, thereby reducing the power consumption of the entire system. After transmitting the free-run command, the process waits for a predetermined time before proceeding to step S10. In step S10, the ID number n at this time is stored in the memory, and the process returns to step S1.

一方、ステップS6が否定されると、ステップS11に進み、フリーラン送信フラグがオンであるか否か、つまりいずれかのポンプT1〜T4のフリーランが行われているか否かを判定する。ステップS11が肯定されるとステップS12に進み、否定されるとステップS1に戻る。ステップS12では、ステップS10で記憶したID番号nのコントローラCnに加速要求コマンドを送信する。加速要求コマンドを送信した後は、所定時間待機してからステップS13に進む。ステップS13では、フリーランフラグをオフし、ステップS1に戻る。   On the other hand, if step S6 is negative, the process proceeds to step S11, and it is determined whether or not the free-run transmission flag is on, that is, whether or not any of the pumps T1 to T4 is free-running. If step S11 is affirmed, it will progress to step S12, and if it is denied, it will return to step S1. In step S12, an acceleration request command is transmitted to the controller Cn having the ID number n stored in step S10. After transmitting the acceleration request command, the process proceeds to step S13 after waiting for a predetermined time. In step S13, the free run flag is turned off, and the process returns to step S1.

図5は、スレーブ用コントローラC2〜C4の各制御部4における処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、例えば入力部5の電源スイッチのオンにより開始される。   FIG. 5 is a flowchart illustrating an example of processing in each control unit 4 of the slave controllers C2 to C4. The process shown in this flowchart is started by turning on the power switch of the input unit 5, for example.

ステップS51では、コントローラC1から消費電力確認コマンド(ステップS1)を受信したか否かを判定する。ステップS51が肯定されるとステップS52に進み、消費電力演算部6で演算された各ポンプ本体T2〜T4の消費電力W2〜W4をそれぞれシリアル通信ポートSPを介してコントローラC1に送信する。   In step S51, it is determined whether a power consumption confirmation command (step S1) has been received from the controller C1. If step S51 is affirmed, the process proceeds to step S52, and the power consumption W2 to W4 of each pump body T2 to T4 calculated by the power consumption calculation unit 6 is transmitted to the controller C1 via the serial communication port SP.

ステップS53では、コントローラC1から運転状態確認コマンド(ステップS2)を受信したか否かを判定する。ステップS53が肯定されるとステップS54に進み、ポンプ本体T2〜T4が加速、減速、定常のいずれの状態にあるかを判定し、この運転状態をシリアル通信ポートSPを介してコントローラC1に送信する。   In step S53, it is determined whether or not an operation state confirmation command (step S2) has been received from the controller C1. If step S53 is affirmed, the process proceeds to step S54 to determine whether the pump bodies T2 to T4 are in acceleration, deceleration, or steady state, and this operation state is transmitted to the controller C1 via the serial communication port SP. .

ステップS55では、コントローラC1からフリーランコマンド(ステップS9)を受信したか否かを判定する。ステップS55が肯定されるとステップS56に進み、モータ7への駆動電流の供給を遮断し、モータ駆動をオフする。これによりロータは慣性力により回転し、フリーラン(自由回転)状態となる。   In step S55, it is determined whether a free-run command (step S9) is received from the controller C1. When step S55 is affirmed, the process proceeds to step S56, the supply of drive current to the motor 7 is cut off, and the motor drive is turned off. As a result, the rotor rotates due to the inertial force and enters a free-run (free-rotation) state.

ステップS57では、コントローラC1から加速要求コマンド(ステップS12)が送信されたか否かを判定する。ステップS57が肯定されるとステップS58に進み、モータ7へ再び駆動電流を供給し、ロータの回転を加速させる。   In step S57, it is determined whether or not an acceleration request command (step S12) is transmitted from the controller C1. When step S57 is affirmed, the process proceeds to step S58, where the drive current is supplied again to the motor 7 to accelerate the rotation of the rotor.

本実施の形態の主要な動作を説明する。
(1)起動時
図6は、ポンプ起動時の動作特性の一例を示す図である。図中、特性f1はポンプ本体T1〜T3の回転数の特性を、特性f2はポンプ本体T4の回転数の特性を、特性f3はポンプ本体T1〜T4の消費電力の合計値Wt(電力総消費量)の特性をそれぞれ示す。
The main operation of this embodiment will be described.
(1) At startup FIG. 6 is a diagram illustrating an example of operation characteristics at the time of pump activation. In the figure, the characteristic f1 is the characteristic of the rotational speed of the pump bodies T1 to T3, the characteristic f2 is the characteristic of the rotational speed of the pump body T4, and the characteristic f3 is the total power consumption Wt (total power consumption) of the pump bodies T1 to T4. (Quantity) characteristics.

例えばPC3に設けられた起動スイッチをオンすると、各ポンプ本体T1〜T4のモータ7に同時にモータ電流が流れ、ポンプ本体T1〜T4が同時に起動を開始する。これにより図6に示すように各ポンプ本体T1〜T4の回転数は定格回転数Naに向けて徐々に増加し、これに伴い電力総消費量Wtも増加する。   For example, when a start switch provided in the PC 3 is turned on, a motor current flows simultaneously to the motors 7 of the pump bodies T1 to T4, and the pump bodies T1 to T4 start to start simultaneously. Thereby, as shown in FIG. 6, the rotational speed of each pump body T1 to T4 gradually increases toward the rated rotational speed Na, and the total power consumption Wt also increases accordingly.

時点t1で、電力総消費量Wtが所定値Ws−Wmを超えると、最も優先順位の低いポンプ駆動用のコントローラC4にフリーランコマンドが送信される(ステップS9)。このフリーランコマンドの送信によりポンプ本体T4がフリーランし(ステップS56)、特性f2に示すようにポンプ本体T4の回転数の上昇が止まる。このときポンプ本体t4のフリーランによりモータ電流は減少するが、その後、ポンプ本体T1〜T3の加速によってモータ電流が増加する。仮に電力総消費量Wtが再び所定値Ws−Wmを超えると、次に優先順位の低いポンプ本体T3がフリーランする。これにより電力総消費量Wtの最大値を設定値Ws以下とすることができる。この場合、警報装置9が作動し、ユーザはモータ電流の制限状態を認識できる。   When the total power consumption Wt exceeds the predetermined value Ws−Wm at time t1, a free-run command is transmitted to the pump driving controller C4 having the lowest priority (step S9). By transmitting this free-run command, the pump body T4 is free-run (step S56), and the increase in the rotational speed of the pump body T4 is stopped as indicated by the characteristic f2. At this time, the motor current decreases due to the free run of the pump body t4, but thereafter, the motor current increases due to the acceleration of the pump bodies T1 to T3. If the total power consumption Wt exceeds the predetermined value Ws−Wm again, the pump body T3 having the next lowest priority is free-runned. As a result, the maximum value of the total power consumption Wt can be made equal to or less than the set value Ws. In this case, the alarm device 9 is activated, and the user can recognize the motor current limit state.

ポンプ本体T1〜T3の回転数が定格回転数Naに達すると、ポンプ本体T1〜T3へのモータ電流の供給量が減少する。その後、時点t2で、電力総消費量Wtが所定値Ws−Wm以下になると、フリーラン中のポンプ駆動を制御するコントローラC4に対し加速要求コマンドが送信される(ステップS12)。これによりポンプ本体T4が加速され(ステップS58)、特性f2に示すようにポンプ回転数が定格回転数Naまで上昇する。   When the rotation speed of the pump bodies T1 to T3 reaches the rated rotation speed Na, the amount of motor current supplied to the pump bodies T1 to T3 decreases. Thereafter, when the total power consumption Wt becomes equal to or less than the predetermined value Ws−Wm at time t2, an acceleration request command is transmitted to the controller C4 that controls the pump drive during the free run (step S12). As a result, the pump body T4 is accelerated (step S58), and the pump rotational speed rises to the rated rotational speed Na as shown by the characteristic f2.

(2)定常時
図7は、定常運転時の動作特性の一例を示す図である。図中、特性g1はポンプ本体T4の回転数の特性を、特性g2は電量総消費量Wtの特性を、特性g3はガス流量の特性をそれぞれ示す。
(2) Steady state FIG. 7 is a diagram illustrating an example of operation characteristics during steady operation. In the figure, the characteristic g1 indicates the characteristic of the rotational speed of the pump body T4, the characteristic g2 indicates the characteristic of the total electricity consumption Wt, and the characteristic g3 indicates the characteristic of the gas flow rate.

ポンプ本体T1〜T4が定格回転数で回転している状態において、時点t11で、ガス流量が増加すると、ポンプ本体T1〜T4に作用する負荷が増大し、電力総消費量Wtが増加する。電力総消費量Wtが所定値Ws−Wmを超えると、優先順位の低いポンプ駆動用のコントローラC4にフリーランコマンドが送信される(ステップS9)。これによりポンプ本体T4がフリーランし、ポンプ回転数が低下するとともに、電力総消費量Wtが減少し、電力総消費量Wtの最大値が設定値Ws以下に抑えられる。この場合、警報装置9が作動し、ユーザはモータ電流の制限状態を認識できる。   In the state where the pump bodies T1 to T4 are rotating at the rated speed, when the gas flow rate increases at time t11, the load acting on the pump bodies T1 to T4 increases, and the total power consumption Wt increases. When the total power consumption Wt exceeds the predetermined value Ws−Wm, a free-run command is transmitted to the pump driving controller C4 having a low priority (step S9). As a result, the pump body T4 is free-runned, the pump rotational speed is decreased, the total power consumption Wt is decreased, and the maximum value of the total power consumption Wt is suppressed to be equal to or less than the set value Ws. In this case, the alarm device 9 is activated, and the user can recognize the motor current limit state.

時点t12で、電力総消費量Wtが所定値Ws−Wm以下になると、コントローラC4に加速要求コマンドが送信される(ステップS12)。これによりポンプ本体T4へのモータ電流の供給量が増加し、電力総消費量Wtが増加する。なお、ここではポンプ本体T4の回転数を即座に定格回転数Naまで上昇させるのではなく、ポンプ回転数を一定に維持するようにポンプ本体T4にモータ電流を供給している。   When the total power consumption Wt becomes equal to or less than the predetermined value Ws−Wm at time t12, an acceleration request command is transmitted to the controller C4 (step S12). Thereby, the supply amount of the motor current to the pump body T4 increases, and the total power consumption Wt increases. In this case, the motor current is supplied to the pump body T4 so as to keep the pump speed constant, instead of immediately increasing the speed of the pump body T4 to the rated speed Na.

時点t13で、電力総消費量Wtが再び所定値Ws−Wmを超えると、コントローラC4にフリーランコマンドが送信される。これによりポンプ本体T4がフリーランし、ポンプ回転数が低下して、電力総消費量wtが減少する。   When the total power consumption Wt again exceeds the predetermined value Ws−Wm at time t13, a free-run command is transmitted to the controller C4. As a result, the pump body T4 is free-runned, the pump rotation speed is reduced, and the total power consumption wt is reduced.

時点t14で、電力総消費量Wtが所定値Ws−Wm以下になると、コントローラC4に加速要求コマンドが送信される。これによりポンプ本体T4へのモータ電流の供給量が増加し、ポンプ回転数が維持される。なお、仮に時点t14で電力総消費量Wtが所定値Ws−Wmを超えている場合には、コントローラC4にフリーランコマンドが送信されたまま、次に優先順位の低いコントローラC3にもフリーランコマンドが送信される。   When the total power consumption Wt becomes equal to or less than the predetermined value Ws−Wm at time t14, an acceleration request command is transmitted to the controller C4. As a result, the amount of motor current supplied to the pump body T4 increases, and the pump speed is maintained. If the total power consumption Wt exceeds the predetermined value Ws−Wm at time t14, the free-run command is sent to the controller C3 with the next lowest priority while the free-run command is transmitted to the controller C4. Is sent.

時点t14〜時点t15にかけては、電力総消費量Wtが設定値Wsを超えないように所定値Ws−Wmを閾値として、フリーランコマンドの送信と加速要求コマンドの送信が繰り返される。時点t15で、ガス流量が減少すると、ポンプ本体T1〜T4に作用する負荷が減少し、電力総消費量Wtが減少する。時点t16で、電力総消費量Wtが所定値Ws−Wm以下になると、コントローラC4に加速要求コマンドが送信され、ポンプ本体T4へのモータ電流量が増加する。これによりポンプ回転数が増加し、時点t17でポンプ回転数が定格回転数Naとなる。   From time t14 to time t15, the transmission of the free run command and the transmission of the acceleration request command are repeated using the predetermined value Ws−Wm as a threshold value so that the total power consumption Wt does not exceed the set value Ws. When the gas flow rate decreases at time t15, the load acting on the pump bodies T1 to T4 decreases, and the total power consumption Wt decreases. When the total power consumption Wt becomes equal to or less than the predetermined value Ws−Wm at time t16, an acceleration request command is transmitted to the controller C4, and the motor current amount to the pump body T4 increases. As a result, the pump rotational speed increases, and the pump rotational speed reaches the rated rotational speed Na at time t17.

本実施の形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
(1)消費電力演算部6にて各ポンプ本体T1〜T4の電力消費量を求め、これら電力消費量の合計値Wtが所定値Ws−Wmを超えると、優先順位の低いポンプ本体T4へのモータ電流の供給を遮断するようにした。すなわち、電力総消費量Wtが所定値Ws−Wmを超えるまではモータ電流を制限せず、所定値Ws−Wmを超えると必要最小限のモータ電流を制限するようにした。これにより電力供給部1からの電力を効率よく最大限に利用することができ、ポンプ起動時に複数のポンプ本体T1〜T4の回転数を短時間で定格回転数Naまで上昇させることができる。これに対し、例えば予め起動時の電力の消費パターンを設定し、このパターンにしたがってポンプ本体の駆動を制御するものでは、電力容量に余裕が生じているとしてもそれを用いることができず、電力容量を最大限に利用することはできない。
According to the present embodiment, the following operational effects can be achieved.
(1) The power consumption calculation unit 6 obtains the power consumption of each pump body T1 to T4, and when the total value Wt of these power consumptions exceeds a predetermined value Ws-Wm, The supply of motor current was cut off. That is, the motor current is not limited until the total power consumption Wt exceeds the predetermined value Ws−Wm, and the minimum necessary motor current is limited when the total power consumption Wt exceeds the predetermined value Ws−Wm. Thereby, the electric power from the electric power supply part 1 can be utilized efficiently and maximally, and the rotation speed of several pump main bodies T1-T4 can be raised to rated rotation speed Na in a short time at the time of pump starting. On the other hand, for example, a power consumption pattern at startup is set in advance and the drive of the pump body is controlled according to this pattern, even if there is a margin in power capacity, it cannot be used. The capacity cannot be fully utilized.

(2)電力総消費量Wtが所定値Ws−Wmを超えることを条件にモータ電流を制限するので、起動時だけでなく定格定常運転時にも電力供給部1の電力容量を最大限に利用することができる。
(3)電力総消費量Wtが所定値Ws−Wmを超えると、優先順位の低いポンプ本体T4をフリーランさせて供給電力を制限するようにしたので、優先順位の高いポンプについてはその回転状態が維持され、電力制限量を最小限に抑えることができる。
(4)ユーザの操作により設定値Wsを変更可能としたので、電力容量の異なる設備においても同一のシステムを用いることができる。
(2) Since the motor current is limited on the condition that the total power consumption Wt exceeds the predetermined value Ws−Wm, the power capacity of the power supply unit 1 is used to the maximum not only during startup but also during rated steady operation. be able to.
(3) When the total power consumption Wt exceeds the predetermined value Ws−Wm, the pump main body T4 having a low priority is free-runned to limit the supply power. Is maintained, and the power limit amount can be minimized.
(4) Since the set value Ws can be changed by the user's operation, the same system can be used even in facilities having different power capacities.

(5)モータ電流が制限されている状態を警報装置9によって報知するようにしたので、ユーザはモータ電流の制限状態を認識することができ、起動指令時に全てのポンプ本体が即座に動作しなくてもユーザは混乱することがない。
(6)ポンプ駆動用の複数のコントローラC1〜C4をマルチドロップ接続するようにしたので、配線ラインの取り回しが容易である。
(7)コントローラC1をマスタ用コントローラとして用い、コントローラC2〜C4をスレーブ用コントローラとして用いるので、構成を簡素化できる。
(5) Since the alarm device 9 notifies that the motor current is limited, the user can recognize the motor current limit state, and all pump bodies do not operate immediately at the start command. But the user is not confused.
(6) Since a plurality of pump driving controllers C1 to C4 are multidrop connected, wiring lines can be easily routed.
(7) Since the controller C1 is used as a master controller and the controllers C2 to C4 are used as slave controllers, the configuration can be simplified.

なお、上記実施の形態では、消費電力演算部6で各ポンプ本体T1〜T4の消費電力を求め、これを加算して電力総消費量Wtを求めるようにしたが、電力量取得手段の構成はこれに限らない。電力総消費量Wtが所定値Ws−Wmを超えると優先順位の低いポンプ本体T4をフリーランさせるようにしたが、電力総消費量が予め定めた設定値Wsを超えないように供給電力を制御するのであれば、電力制御手段としての制御部4の構成はいかなるものでもよい。モータ電流を遮断するのではなく、モータ電流の供給量を低減するだけでもよい。電力供給部1からの電力によってポンプ本体T1〜T4を駆動するようにしたが、電力供給手段の構成はいかなるものでもよい。   In the above embodiment, the power consumption calculation unit 6 calculates the power consumption of each pump body T1 to T4 and adds this to obtain the total power consumption Wt, but the configuration of the power amount acquisition means is as follows. Not limited to this. When the total power consumption Wt exceeds the predetermined value Ws−Wm, the pump body T4 having a low priority is free-runned, but the supply power is controlled so that the total power consumption does not exceed the predetermined set value Ws. If it does, what kind of structure of the control part 4 as a power control means may be sufficient. Instead of cutting off the motor current, the supply amount of the motor current may be reduced. Although the pump bodies T1 to T4 are driven by the power from the power supply unit 1, any configuration of the power supply means may be used.

入力部5の操作により設定値Wsを変更するようにしたが、設定値変更手段はこれに限らない。電力制御手段の制御状態を警報装置9によりユーザに報知するようにしたが、報知手段の構成はいかなるものでもよい。複数の制御部としてのコントローラC1〜C4をシリアル通信ポートSPを介してマルチドロップ接続するようにしたが、他の接続としてもよい。例えばPC3と各コントローラC1〜C4とを通信ライン2で各々接続するようにしてもよい。コントローラC1をマスタ用コントローラとして用い、コントローラC2〜C4をスレーブ用コントローラとして用いたが、コントローラの構成はこれに限らない。   Although the setting value Ws is changed by operating the input unit 5, the setting value changing means is not limited to this. Although the alarm device 9 notifies the user of the control state of the power control means, the notification means may have any configuration. The controllers C1 to C4 as a plurality of control units are multidrop connected via the serial communication port SP, but may be other connections. For example, the PC 3 and the controllers C1 to C4 may be connected via the communication line 2 respectively. Although the controller C1 is used as a master controller and the controllers C2 to C4 are used as slave controllers, the configuration of the controller is not limited to this.

上記実施の形態では4台のポンプ本体T1〜T4とこれらを制御するコントローラC1〜C4を用いたが、これは一例であり、ターボ分子ポンプの数はこれより多くても少なくてもよい。すなわち、本発明の特徴、機能を実現できる限り、本発明は実施の形態のポンプシステムに限定されない。   In the above embodiment, the four pump bodies T1 to T4 and the controllers C1 to C4 that control them are used. However, this is an example, and the number of turbo molecular pumps may be larger or smaller. That is, the present invention is not limited to the pump system of the embodiment as long as the features and functions of the present invention can be realized.

本発明の実施の形態に係るポンプシステムの構成を示す図。The figure which shows the structure of the pump system which concerns on embodiment of this invention. 図1のコントローラの内部構成を示す図。The figure which shows the internal structure of the controller of FIG. (a)はポンプ回転数を一定としたときのモータ電流と消費電力との関係を示す図、(b)はモータ電流を一定としたときのポンプ回転数と消費電力との関係を示す図。(A) is a figure which shows the relationship between motor current and power consumption when a pump rotation speed is made constant, (b) is a figure which shows the relationship between pump rotation speed and power consumption when motor current is made constant. 図1のコントローラC1における処理の一例を示すフローチャート。The flowchart which shows an example of the process in the controller C1 of FIG. 図1のコントローラC2〜C4における処理の一例を示すフローチャート。The flowchart which shows an example of the process in the controllers C2-C4 of FIG. 本実施の形態に係る起動時の動作特性の一例を示す図。The figure which shows an example of the operation characteristic at the time of starting which concerns on this Embodiment. 本実施の形態に係る定常運転時の動作特性の一例を示す図。The figure which shows an example of the operation characteristic at the time of the steady operation which concerns on this Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1 電力供給部
4 制御部
5 入力部
6 消費電力演算部
9 警報装置
T1〜T4 ポンプ本体
C1〜C4 コントローラ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power supply part 4 Control part 5 Input part 6 Power consumption calculating part 9 Alarm apparatus T1-T4 Pump main body C1-C4 Controller

Claims (6)

電力供給手段からの電力によって駆動する複数のターボ分子ポンプと、
前記複数のターボ分子ポンプが消費している電力総消費量を求める電力量取得手段と、
前記電力量取得手段により求められた電力総消費量が予め定めた設定値を超えないように前記各ターボ分子ポンプへの供給電力を制御する電力制御手段とを備えることを特徴とするポンプシステム。
A plurality of turbo molecular pumps driven by power from the power supply means;
A power amount obtaining means for obtaining a total power consumption amount consumed by the plurality of turbo molecular pumps;
A pump system comprising: power control means for controlling power supplied to each turbomolecular pump so that the total power consumption obtained by the power quantity obtaining means does not exceed a predetermined set value.
請求項1に記載のポンプシステムにおいて、
前記複数のターボ分子ポンプには予め優先順位が付与され、
前記電力制御手段は、前記電力総消費量が所定値を超えると、優先順位の低いターボ分子ポンプへの供給電力を制限することを特徴とするポンプシステム。
The pump system according to claim 1,
Priorities are given to the plurality of turbo molecular pumps in advance,
When the total power consumption exceeds a predetermined value, the power control means limits the power supplied to the turbo molecular pump having a low priority.
請求項1または2に記載のポンプシステムにおいて、
前記設定値を変更する設定値変更手段をさらに備えることを特徴とするポンプシステム。
The pump system according to claim 1 or 2,
A pump system further comprising a set value changing means for changing the set value.
請求項1〜3のいずれか1項に記載のポンプシステムにおいて、
前記電力制御手段の制御状態をユーザに報知する報知手段をさらに備えることを特徴とするポンプシステム。
The pump system according to any one of claims 1 to 3,
A pump system, further comprising notification means for notifying a user of a control state of the power control means.
請求項1〜4のいずれか1項に記載のポンプシステムにおいて、
前記複数のターボ分子ポンプには、各ポンプ本体の駆動を制御するとともに、通信を制御する制御部がそれぞれ設けられ、
これら制御部は、互いにマルチドロップ接続されていることを特徴とするポンプシステム。
The pump system according to any one of claims 1 to 4,
The plurality of turbo molecular pumps are each provided with a control unit for controlling communication and controlling driving of each pump body,
These control units are multi-drop connected to each other.
請求項5に記載のポンプシステムにおいて、
前記電力制御手段は、一の前記制御部からの信号により他の前記制御部を介して各ポンプ本体への供給電力をそれぞれ制御することを特徴とするポンプシステム。
The pump system according to claim 5, wherein
The pump system according to claim 1, wherein the power control unit controls the power supplied to each pump body via the other control unit according to a signal from one control unit.
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