JP2011069293A

JP2011069293A - 真空ポンプシステム、及びその運転方法

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Publication number: JP2011069293A
Application number: JP2009220908A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Oyama; 敦大山; Naoki Iijima; 直樹飯島; Koichi Kido; 功一木戸; Toshiharu Nakazawa; 敏治中澤
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2009-09-25
Filing date: 2009-09-25
Publication date: 2011-04-07
Anticipated expiration: 2029-09-25
Also published as: JP5448677B2

Abstract

【課題】噛み込み等によるドライ真空ポンプが過負荷となり、駆動する電動機に供給する電力容量が大きくなった場合でも、真空ポンプシステム全体として必要な電力容量を増加させることなく、過負荷を解消することができる真空ポンプシステム、及びその運転方法を提供することを目的とする。
【解決手段】ドライ真空ポンプを複数台備え、各ポンプを駆動する電動機にはインバータ装置ＩＮＶ_MP、ＩＮＶ_BPから駆動電力を供給し、且つポンプロータに過負荷がかかった場合にインバータ装置から電動機に定格電流の数倍を上限とした最大電流を供給できるようになっている真空ポンプシステムにおいて、メインポンプＭＰ又はブースタポンプＢＰが過負荷となった場合、電力消費部へ供給する電力を遮断、及び／又は過負荷となっていない真空ポンプの電動機に供給する電力を制限し、該過負荷になった真空ポンプの電動機に優先して電力を供給する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の２軸容積式のドライ真空ポンプを複数台備えた真空ポンプシステム及びその運転方法に関する。

近年、大気圧からの動作が可能で、クリーンな真空環境が容易に得られるドライ真空ポンプが、半導体製造設備等の幅広い分野で使用されている。この種のドライ真空ポンプはロータケーシング内に２つのポンプロータを備え、各ポンプロータはそれぞれ１本の回転軸を有する容積式のドライ真空ポンプである。

上記のようなドライ真空ポンプを駆動する駆動電動機に駆動電力を供給する電源装置にはインバータ装置を備えた電源装置を使用する場合が多い。これには幾つか理由があり、その１つは電動機の回転周波数をインバータ装置にて、商用周波数よりも大きくすることで、電動機回転数を増速して真空ポンプの排気性能を向上させ、より小型の電動機を使った真空ポンプで所定の真空度の真空を得るためである。

また、真空ポンプの運転が所望の真空度に達し、負荷が非常に小さい軽負荷運転になった場合、高効率で電動機を運転できるように、電源装置の出力端子電圧の制御を行ったり回転数の制御を行ったりすることが容易なためである。

上記のようにインバータ装置を備えた電源装置では、駆動電力を供給する電動機の容量に見合った定格電流の設定が成されており、通常運転では定格電流の最大１．１倍程度に出力制限を行っている。一方、半導体製造装置などに使用されているインバータ装置を備えたドライ真空ポンプ用の電源装置では、ポンプ内部に発生する生成物或いは流路に流れ込む異物などを原因とした噛み込み状態が発生しやすいため、定格電流の数倍程度を上限とした最大電流をインバータ装置から駆動電動機に供給することで、起動時に異物を粉砕しつつ噛み込み状態を解消する制御が採用される場合がある。

また、半導体製造装置に搭載する真空ポンプは、ポンプで排出する取扱ガスの流量が装置の使用状態によって急変・急増する事象があり、短時間ながらインバータ装置としてはポンプ駆動電動機の定格電流の２〜３倍程度の電流供給を必要とする場合がある。

特開２００９−９１９１９号公報

しかしながら、上記従来のインバータ装置を備えた電源装置のインバータに設定された出力電流の上限値を越える必要な定格電流の数倍を常時使用する電力として真空ポンプシステム全体を設計すると、真空ポンプシステムとしては過剰な電力容量が必要となってしまうため、真空システム全体が大型化し設備容量も大型化してしまうという問題がある。

本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、噛み込み等によるドライ真空ポンプが過負荷となり、駆動する電動機にインバータ装置から供給する電力容量が大きくなった場合でも、真空ポンプシステム全体として必要な電力容量を増加させることなく、過負荷を解消するのに必要な大きい電力を真空ポンプを駆動する駆動電動機に供給できる真空ポンプシステム、及びその運転方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、ロータケーシング内に一対のポンプロータを備え、各々１本の回転軸を有する２軸容積型のドライ真空ポンプを複数台備え、各ドライ真空ポンプの回転軸の少なくとも１つは電動機で回転駆動されるようになっており、該電動機にはインバータ装置から駆動電力を供給し、且つポンプロータに過負荷がかかった場合にインバータ装置から電動機に該電動機の定格電流の数倍を上限とした最大電流を供給できるようになっており、更に複数台の電動機以外に電力を消費する電力消費部を備えた真空ポンプシステムにおいて、複数台のドライ真空ポンプ内のいずれかのポンプロータに過負荷がかかった場合、電動機以外の電力消費部へ供給する電力を遮断或いは制限、及び／又は複数台のドライ真空ポンプ内のポンプロータに過負荷がかかっていないドライ真空ポンプを駆動する電動機に供給する電力を制限し、該ポンプロータに過負荷がかかったドライ真空ポンプを駆動する電動機に優先して電力を供給し、過負荷が解消された後には元の電力供給状態に復帰する電力制御手段を設けたことを特徴とする。

また、本発明は、上記真空ポンプシステムにおいて、電動機以外の電力消費部は、各ドライ真空ポンプに個別に設けられ、該ドライ真空ポンプの温度を個別に制御するための加熱ヒータであることを特徴とする。

また、本発明は上記真空ポンプシステムにおいて、ポンプロータの過負荷は、一対のポンプロータ又はポンプロータとロータケーシングへの異物の噛み込みや、ガス流量急増による過負荷であることを特徴とする。

また、本発明は、上記真空ポンプシステムにおいて、複数台のドライ真空ポンプは、メインドライ真空ポンプとブースタドライ真空ポンプであり、ブースタドライ真空ポンプの吐出口にメインドライ真空ポンプの吸込口を接続していることを特徴とする。

また、本発明は、ロータケーシング内に一対のポンプロータを備え、各々１本の回転軸を有する２軸容積型のドライ真空ポンプを複数台備え、各ドライ真空ポンプの回転軸の少なくとも１つは電動機で回転駆動されるようになっており、該電動機にはインバータ装置から駆動電力を供給し、且つポンプロータに過負荷がかかった場合にインバータ装置から電動機に該電動機の定格電流の数倍を上限とした最大電流を供給できるようになっており、更に複数台の電動機以外に電力を消費する電力消費部を備えた真空ポンプシステムの運転方法において、複数台のドライ真空ポンプ内のいずれかのポンプロータに過負荷がかかった場合、電動機以外の電力消費部へ供給する電力を遮断或いは制限、及び／又は前記複数台のドライ真空ポンプ内のポンプロータに過負荷がかかっていないドライ真空ポンプを駆動する電動機に供給する電力を制限し、該ポンプロータに過負荷がかかったドライ真空ポンプを駆動する電動機に優先して電力を供給し、過負荷が解消された後には元の電力供給状態に復帰することを特徴とする。

本発明は、複数台のドライ真空ポンプ内のいずれかのポンプロータに過負荷がかかった場合、電動機以外の電力消費部へ供給する電力を遮断或いは制限、及び／又は前記複数台のドライ真空ポンプ内のポンプロータに過負荷がかかっていないドライ真空ポンプを駆動する電動機に供給する電力を制限し、該ポンプロータに過負荷がかかったドライ真空ポンプを駆動する電動機に優先して電力を供給し、過負荷が解消された後に元の電力供給状態に復帰するので、ドライ真空ポンプを駆動する電動機に供給するインバータ装置を含む真空ポンプシステム全体に必要な電力容量を変更せず、ポンプロータへの異物噛み込みや、ガス流量の急増による過負荷がかかったドライ真空ポンプを駆動する電動機に定格電流の数倍を上限とした最大電流を供給できる。これにより、真空ポンプシステムの電力容量を変更することなく、ドライ真空ポンプ内の生成物の排除が効果的に実現できる。

図１は本発明に係る真空ポンプシステムのシステム構成例を示す図である。図２は本発明に係る真空ポンプシステムの複数真空ポンプの配置概略構成例を示す図である。図３は本発明に係る真空ポンプシステムに用いる真空ポンプの内部構成例を示す図である。図４は従来の真空ポンプシステムの噛み込み発生における消費電力の変化状態を示す図である。図５は本発明に係る真空ポンプシステムの噛み込み発生における消費電力の変化状態を示す図である。図６は本発明に係る真空ポンプシステムの噛み込み発生における消費電力の変化状態を示す図である。図７は本発明に係る真空ポンプシステムと従来の真空ポンプ装置の比較例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は本発明に係る真空ポンプシステムのシステム構成を示す図である。図示するように、本真空ポンプシステム１０は、２軸容積型のドライ真空ポンプであるメインポンプ（ＭＰ）１１とブースタポンプ（ＢＰ）１２を備えている、メインポンプ（ＭＰ）１１とブースタポンプ（ＢＰ）１２は後に詳述するように、ブースタポンプ１２の吐出口（排気口）にメインポンプ１１の吸込口（吸気口）を接続している。

メインポンプ１１及びブースタポンプ１２は、後に詳述するようにロータケーシング内に一対のポンプロータを備え、各々１本の回転軸を有する２軸容積型のドライ真空ポンプであり、回転軸の少なくとも１つは駆動電動機で回転駆動されるようになっている。１４はインバータ装置ＩＮＶ_MPを備えたメインポンプ用電源装置であり、１５はインバータ装置ＩＮＶ_BPを備えたブースタポンプ用電源装置である。

また、メインポンプ（ＭＰ）１１及びブースタポンプ（ＢＰ）１２にはそれぞれメインポンプ用加熱ヒータ（Ｈ_MP）２０、ブースタポンプ用加熱ヒータ（Ｈ_BP）２１が設けられ、該メインポンプ用加熱ヒータ（Ｈ_MP）２０、ブースタポンプ用加熱ヒータ（Ｈ_BP）２１にはそれぞれメインポンプ用ヒータ制御装置２３、ブースタポンプ用ヒータ制御装置２４の制御により加熱電流（電力）が通電制御されるようになっている。３５はメインポンプ用流量制御弁（Ｖ_MP）３２を介してメインポンプ１１に冷却水１００を導入するメインポンプ用冷却水導入管であり、３６はブースタポンプ用流量制御弁（Ｖ_BP）３３を介してブースタポンプ１２に冷却水を導入するブースタポンプ用冷却水導入管である。メインポンプ用冷却水導入管３５、ブースタポンプ用冷却水導入管３６を介してメインポンプ１１、ブースタポンプ１２に導入された冷却水は、メインポンプ１１、ブースタポンプ１２に設けた図示しない熱交換器で熱交換され、排水管３７を通って排水される。

３０はメイン制御装置であり、該メイン制御装置３０は、メインポンプ用電源装置１４、ブースタポンプ用電源装置１５、メインポンプ用ヒータ制御装置２３、ブースタポンプ用ヒータ制御装置２４、メインポンプ用流量制御弁３２、及びブースタポンプ用流量制御弁３３を制御するようになっている。なお、２６はブレーカであり、該ブレーカ２６を通して、ＡＣ電源（商用電源）２８から、メインポンプ用電磁開閉器１７、ブースタポンプ用電磁開閉器１８、メインポンプ用ヒータ制御装置２３、及びブースタポンプ用ヒータ制御装置２４に電力が供給されるようになっている。

図２は本発明に係る真空ポンプシステム１０のメインポンプ（ＭＰ）１１とブースタポンプ（ＢＰ）１２の配置構成例を示す図で、図２（ａ）はメインポンプ（ＭＰ）１１及びブースタポンプ（ＢＰ）１２が単独運転する単独運転形態を、図２（ｂ）はメインポンプ１１（ＭＰ）及びブースタポンプ（ＢＰ）１２が上位装置と連携運転する上位装置連携運転形態をそれぞれ示す。図示するように、本真空ポンプシステム１０は、ケーシング内４１内に、ブースタポンプ（ＢＰ）１２とメインポンプ（ＭＰ）１１が上下に配置され、ブースタポンプ（ＢＰ）１２の吐出口（排気口）１２ｂがメインポンプ（ＭＰ）１１の吸込口（吸気口）１１ａに接続されている。Ｍ_BPはブースタポンプ（ＢＰ）１２を駆動するブースタポンプ用駆動電動機、Ｍ_MPはメインポンプ（ＭＰ）１１を駆動するメインポンプ用駆動電動機である。

真空ポンプシステム１０において、単独運転形態の場合は、図２（ａ）に示すように、操作パネル４３の操作により、ブースタポンプ用駆動電動機Ｍ_BPはメイン制御装置３０の制御のもとでブースタポンプ用電源装置１５から駆動電力を受けて、ブースタポンプ１２を回転駆動する。メインポンプ用駆動電動機Ｍ_MPはメイン制御装置３０の制御のもとでメインポンプ用電源装置１４から駆動電力を受けて、メインポンプ（ＭＰ）１１を回転駆動する。また、上位装置連携運転形態の場合、図２（ｂ）に示すように、上位装置とインタフェース（Ｉ／Ｆ）を介して、メイン制御装置３０の制御のもとでブースタポンプ用駆動電動機Ｍ_BP及びメインポンプ用駆動電動機Ｍ_MPは、上記と同様、ブースタポンプ用電源装置１５、メインポンプ用電源装置１４から駆動電力を受けてメインポンプ（ＭＰ）１１、ブースタポンプ（ＢＰ）１２を回転駆動する。

次に、図３はメインポンプ１１の構成例を示す図である。なお、ブースタポンプ１２はメインポンプ１１とその構成が同一であるので、ここではメインポンプ１１について説明する。なお、ブースタポンプ１２及びメインポンプ１１は同一の構成である必要はない。メインポンプ１１は、メインポンプ用駆動電動機Ｍ_MPで回転駆動されるようになっており、このメインポンプ用駆動電動機Ｍ_MPとしては、ここでは図示は省略するがマグネットカップリング型のＤＣブラシレス電動機を使用する。なお、メインポンプ用駆動電動機Ｍ_MPとブースタポンプ用駆動電動機Ｍ_BPについては、構成・組合せに限定条件はなく、例えば一方或いは両方が誘導電動機でもよい。

ポンプケーシング（ロータケーシング）５０の内部に、２本の回転軸５１ａ、５１ｂが平行に配置され、それぞれの回転軸５１ａ、５１ｂはそれぞれ軸受５３、５３により回転自在に支持されている。回転軸５１ａには右ねじのポンプロータ５２ａが、また回転軸５１ｂには左ねじのポンプロータ５２ｂが夫々固定されている。ポンプロータ５２ａ、５２ｂとポンプケーシング５０の内面との間には流体流路５６が形成され、この流体流路５６の上流側端部に吸込口（吸気口）１１ａが設けられ、流体流路５６の下流側端部に吐出口（排気口）１１ｂが設けられている。ポンプロータ５２ａ、５２ｂは僅かなクリアランスを保って非接触で相互に反転し、吸込口１１ａから吸込まれた気体を吐出口１１ｂに移送するようになっている。なお、ポンプロータ５２ａ、５２ｂとして、ピッチ線上でのみ接触する軸断面形状を有する一対のポンプロータを用いてもよい。

上記回転軸５１ａ、５１ｂは例えばＳＵＳ材で構成し、ポンプロータ５２ａ、５２ｂは例えばアルミ合金で構成し、回転軸５１ａ、５１ｂのそれぞれにポンプロータ５２ａ、５２ｂを焼嵌めして一対のポンプロータを構成している。ポンプロータ５２ａ、５２ｂの表面にはニッケルメッキ処理を施している。また、ポンプロータ５２ａ、５２ｂは樹脂材で回転軸５１ａ、５１ｂの外周に形成するようにしてもよい。これによりポンプロータ５２ａ、５２ｂを安価に製作できる。回転軸５１ａ、５１ｂの軸端は、メインポンプ用駆動電動機Ｍ_MPの回転軸に連結され、マグネットカップリングにより回転軸５１ａ、５１ｂの同期反転するようになっている。

上記構成の真空ポンプシステム１０のブースタポンプ（ＢＰ）１２の吸込口（吸気口）１２ａを図示しない半導体製造設備の反応チャンバーの排気口に接続し、ブースタポンプ（ＢＰ）１２とメインポンプ（ＭＰ）１１を運転した場合、ブースタポンプ（ＢＰ）１２及びメインポンプ（ＭＰ）１１内に生成物が形成したり、反応チャンバーから異物がブースタポンプ（ＢＰ）１２やメインポンプ（ＭＰ）１１の流体流路５６内に浸入する場合がある。この生成物や異物がポンプロータ５２ａと５２ｂの間、ポンプロータ５２ａ又は５２ｂとポンプケーシング５０の間に噛み込みと、ポンプロータ５２ａや５２ｂが過負荷となる。この生成物や異物は脆いから、ポンプロータ５２ａや５２ｂを強力な回転力で回転させることにより、砕け機外に排出できる。

そこで、ここではメインポンプ用電源装置１４のインバータ装置ＩＮＶ_MP、及びブースタポンプ用電源装置１５のインバータ装置ＩＮＶ_BPを、ブースタポンプ用駆動電動機Ｍ_BPやメインポンプ用駆動電動機Ｍ_MPの定格電流の数倍を上限とする電流が供給できる容量のインバータ装置としている。そしてメイン制御装置３０は、例えばブースタポンプ１２やメインポンプ１１に供給される電流値を監視し、該電流値からブースタポンプ（ＢＰ）１２やメインポンプ（ＭＰ）１１の負荷状態を監視している。

上記負荷状態の監視から、例えばブースタポンプ１２に生成物や異物の噛み込みが発生したと判断したときは、メインポンプ用ヒータ制御装置２３やブースタポンプ用ヒータ制御装置２４を制御して、ブースタポンプ用加熱ヒータ（Ｈ_BP）２１やメインポンプ用加熱ヒータ（Ｈ_MP）２０に供給している加熱電流を遮断すると共に、メインポンプ用駆動電動機Ｍ_MPに供給している駆動電流（電力）を制限し、この遮断及び制限した分の電流（電力）をブースタポンプ用電源装置１５のインバータ装置ＩＮＶ_BPから、ブースタポンプ用駆動電動機Ｍ_BPに供給可能にしている。また、このときメインポンプ（ＭＰ）１１に冷却水を送るメインポンプ用流量制御弁３２の作動電流も遮断し、該流量制御弁３２を閉じ、メインポンプ１１への冷却水の供給を停止する。

また、メインポンプ１１に生成物や異物の噛み込みが発生したと判断したときは、メインポンプ用ヒータ制御装置２３やブースタポンプ用ヒータ制御装置２４を制御して、メインポンプ用加熱ヒータ（Ｈ_MP）２０やブースタポンプ用加熱ヒータ（Ｈ_BP）２１に供給している加熱電流を遮断すると共に、ブースタポンプ用駆動電動機Ｍ_BPに供給している駆動電流（電力）を制限し、この遮断及び制限した分の電流（電力）をメインポンプ用電源装置１４のインバータ装置ＩＮＶ_MPから、メインポンプ用駆動電動機Ｍ_MPに供給可能にしている。また、このときブースタポンプ１２に冷却水を送るブースタポンプ用流量制御弁３３の作動電流も遮断し、該流量制御弁３３を閉じ、ブースタポンプ１２への冷却水の供給を停止する。

図４乃至図６は、ブースタポンプ（ＢＰ）１２に噛み込みが発生した場合のメインポンプ用駆動電動機Ｍ_MP、メインポンプ用加熱ヒータＨ_MP、ブースタポンプ用駆動電動機Ｍ_BP、ブースタポンプ用加熱ヒータＨ_BP、及び真空ポンプシステム全体の消費電力変化状態を示す図である。従来の真空ポンプシステムでは、図４に示すように、時刻ｔ１でポンプ運転開始し、メインポンプ用駆動電動機Ｍ_MP、メインポンプ用加熱ヒータＨ_MP、ブースタポンプ用駆動電動機Ｍ_BP、ブースタポンプ用加熱ヒータＨ_BP及び真空ポンプシステム全体の消費電力は図示するように変化する。Ａ点でブースタポンプＢＰに生成物や異物の噛み込みが発生すると、ブースタポンプ用駆動電動機Ｍ_BPの消費電力が増加し、真空ポンプシステム全体の消費電流がブレーカ２６の遮断電流値を越えた時刻ｔ２でブレーカ２６が遮断し、真空ポンプシステム運転停止となる。

本発明に係る真空ポンプシステムでは、図５に示すように、時刻ｔ１でポンプ運転開始し、メインポンプ用駆動電動機Ｍ_MP、メインポンプ用加熱ヒータＨ_MP、ブースタポンプ用駆動電動機Ｍ_BP、ブースタポンプ用加熱ヒータＨ_BP及び真空ポンプシステム全体の消費電力は図示するように変化する。Ａ点でブースタポンプＢＰに生成物や異物の噛み込みが発生すると、ブースタポンプ用駆動電動機Ｍ_BPの消費電力が増加し、Ｂ点の所定規定値を越えた時刻ｔ２でメインポンプ用加熱ヒータＨ_MP及びブースタポンプ用加熱ヒータＨ_BPへの加熱電流を遮断しヒータ加熱を停止する。これによりブースタポンプ用駆動電動機Ｍ_BPの消費電力は上昇し、Ｃ点〜Ｄ点の間でのポンプロータの強力な回転により、生成物や異物が破砕されると消費電力は減少し始め、Ｅ点で所定以下となる時刻ｔ３で、メインポンプ用加熱ヒータＨ_MP及びブースタポンプ用加熱ヒータＨ_BPへの通電を再開し、ヒータ加熱を再開する。これにより真空ポンプシステム全体の消費電流がブレーカ２６の遮断電流値を越えることなく、真空ポンプシステム運転停止することなく、運転を継続する。

また、本発明に係る真空ポンプシステムでは、図６に示すように、時刻ｔ１でポンプ運転開始し、Ａ点でブースタポンプＢＰに生成物や異物の噛み込みが発生すると、ブースタポンプ用駆動電動機Ｍ_BPの消費電力が増加し、Ｂ点の所定規定値を越えた時刻ｔ２でメインポンプ用加熱ヒータＨ_MP及びブースタポンプ用加熱ヒータＨ_BPへの加熱電流を遮断しヒータ加熱を停止する。これでも生成物や異物が破砕されず、ブースタポンプ用駆動電動機Ｍ_BPへの消費電力が減少しない場合、Ｃ点でメインポンプ用駆動電動機Ｍ_MPへの消費電力を減少させ、更にブースタポンプ用駆動電動機Ｍ_BPへの消費電力は上昇し、Ｄ点〜Ｅ点の間でのポンプロータの強力な回転により、生成物や異物が破砕されると消費電力は減少し始め、Ｆ点で所定以下となる時刻ｔ３で、メインポンプ用加熱ヒータＨ_MP及びブースタポンプ用加熱ヒータＨ_BPへの通電を再開し、ヒータ加熱を再開する。これにより真空ポンプシステム全体の消費電流がブレーカ２６の遮断電流値を越えることなく、真空ポンプシステム運転停止することなく、運転を継続する。

上記のようにブースタポンプ（ＢＰ）１２又はメインポンプ（ＭＰ）１１に生成物や異物の噛み込みが発生した場合、ブースタポンプ用加熱ヒータ（Ｈ_BP）２１、メインポンプ用加熱ヒータ（Ｈ_MP）２０、及びメインポンプ用流量制御弁（Ｖ_MP）３２又はブースタポンプ用流量制御弁（Ｖ_BP）３３に供給している加熱電流や作動電流を遮断すると共に、メインポンプ用駆動電動機Ｍ_MP又はブースタポンプ用駆動電動機Ｍ_BPに供給している駆動電流を制限し、その遮断及び制限した分の電流をブースタポンプ用駆動電動機Ｍ_BP又はメインポンプ用駆動電動機Ｍ_MPに供給可能としたので、真空ポンプシステム１０が使用する総電力量を変えることなく、生成物や異物の噛み込みが発生を解消できる。

また、上記のように生成物や異物は脆い性質を有すから、ブースタポンプ（ＢＰ）１２やメインポンプ（ＭＰ）１１のポンプロータ５２ａ、５２ｂの回転力を増強することにより、短時間で生成物や異物は破砕され、機外に排出されるから、メイン制御装置３０は噛み込みが発生したブースタポンプ（ＢＰ）１２又はメインポンプ（ＭＰ）１１の負荷状態が通常の状態に戻ったら、ブースタポンプ用加熱ヒータ（Ｈ_BP）２１やメインポンプ用加熱ヒータ（Ｈ_MP）２０への加熱電流を通電し、メインポンプ用流量制御弁（Ｖ_MP）３２やブースタポンプ用流量制御弁（Ｖ_BP）３３への動作電流を元の状態に戻すと共に、ブースタポンプ用駆動電動機Ｍ_BP又はメインポンプ用駆動電動機Ｍ_MPへの駆動電流を元の状態に戻す。

図７はメインポンプ用電源装置１４のインバータ装置ＩＮＶ_MP、ブースタポンプ用電源装置１５のインバータ装置ＩＮＶ_BP、ブースタポンプ用加熱ヒータ（Ｈ_BP）２１、メインポンプ用加熱ヒータ（Ｈ_MP）２０、ブースタポンプ用流量制御弁（Ｖ_BP）３３、メインポンプ用流量制御弁（Ｖ_MP）３２の電力容量と従来の制御と、本発明に係る制御でブースタポンプＢＰに噛み込みが発生して過負荷になった場合と、メインポンプに噛み込みが発生して過負荷になった場合との制御例を示す図である。本発明に係る真空ポンプシステムと従来の真空ポンプシステムの比較例を示す図である。

図示するように、メインポンプ用電源装置１４のインバータ装置ＩＮＶ_MPの電力容量１５ｋＶＡ、及びブースタポンプ用電源装置１５のインバータ装置ＩＮＶ_BPの電力容量１５ｋＶＡ、メインポンプ用加熱ヒータＨ_MPの電力容量１．５ｋＶＡ、ブースタポンプ用加熱ヒータＨ_BPの電力容量１．５ｋＶＡであり、真空ポンプシステムの総電力量３３ｋＶＡとしている。従来の制御ではメインポンプ用電源装置１４のインバータ装置ＩＮＶ_MP、ブースタポンプ用電源装置１５のインバータ装置ＩＮＶ_BP、メインポンプ用加熱ヒータＨ_MP、及びブースタポンプ用加熱ヒータＨ_BPを常時動作状態にしている。従って、メインポンプ１１又はブースタポンプ１２が生成物や異物の噛み込みで、過負荷となった場合、この過負荷を解消するために、過負荷となったポンプの駆動用電動機に定格電流の数倍となる電流を流すためには、その分総電力量を増やさなければならず、電力供給系の設備が大きくなる。

これに対して、本発明に係る真空ポンプシステムによる制御では、例えばブースタポンプ（ＢＰ）１２が噛み込みによる過負荷となった場合、メインポンプ用電源装置１４のインバータ装置ＩＮＶ_MPからメインポンプ用駆動電動機Ｍ_MPへの供給電力を１５ｋＶＡから１０ｋＶＡに制限し、メインポンプ用加熱ヒータＨ_MP及びブースタポンプ用加熱ヒータＨ_BPへの３．０ｋＶＡの電力供給を停止し、この制限及び停止した分の電力量８ｋＶＡをブースタポンプ用電源装置１５のインバータ装置ＩＮＶ_BPからブースタポンプ用駆動電動機Ｍ_BPへ供給するから、総電力量３３ｋＶＡを変更することなく、噛み込みによる過負荷を解消できる。

また、メインポンプ（ＭＰ）１１が噛み込みにより過負荷となった場合も、ブースタポンプ用電源装置１５のインバータ装置ＩＮＶ_BPからブースタポンプ用駆動電動機Ｍ_BPへの供給電力を１５ｋＶＡから１０ｋＶＡに制限し、メインポンプ用加熱ヒータＨ_MP及びブースタポンプ用加熱ヒータＨ_BPへの３．０ｋＶＡの電力供給を停止し、この制限及び停止した分の電力量８ｋＶＡをメインポンプ用電源装置１４のインバータ装置ＩＮＶ_MPからメインポンプ用駆動電動機Ｍ_MPへ供給するから、総電力量３３ｋＶＡを変更することなく、噛み込みによる過負荷を解消できる。

なお、上記真空ポンプシステムでは、メインポンプ用駆動電動機Ｍ_MP及びブースタポンプ用駆動電動機Ｍ_BP以外に電力を消費する電力消費部としてブースタポンプ用加熱ヒータ（Ｈ_BP）２１、メインポンプ用加熱ヒータ（Ｈ_MP）２０、及びメインポンプ用流量制御弁３２又はブースタポンプ用流量制御弁３３としているが、これ以外の電力消費部がある場合でも、真空ポンプシステムの運転に支障がない場合であれば、該電力消費部への電力供給を停止し、その分の電力を噛み込みによる過負荷となったブースタポンプ（ＢＰ）１２又はメインポンプ（ＭＰ）１１の駆動用電動機Ｍ_BP又はＭ_MPに供給することが可能である。

また、上記真空ポンプシステム１０では、複数の真空ポンプとしてブースタ真空ポンプ１２とメインポンプ１１の２台の真空ポンプを備える真空ポンプシステムを例に説明したが、真空ポンプの台数はそれ以上であってもよい。

更に、上記実施形態例はポンプロータへの異物噛み込み時に対する制御を例に、説明したものであるが、先にある真空ポンプへのガス流量急増による過負荷運転状態においても、基本的な制御方法は同一であり、ポンプモータへの供給電力を優先するため、ヒーターなどの電力消費部への電力供給を一端遮断するという方法も可能である。

以上、本発明の実施形態例を説明したが、本発明は上記実施形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお、直接明細書及び図面に記載がない何れの形状や構造であっても、本願発明の作用効果を奏する以上、本願発明の技術範囲である。例えば、２軸容積型のドライ真空ポンプとしてポンプロータがスクリュー型の真空ポンプを用いる例を説明したが、ルーツ型等他の形式の容積移送型の２軸真空ポンプを用いても本願発明の技術範囲である。

本発明は、複数台のドライ真空ポンプ内のいずれかのポンプロータに過負荷がかかった場合、電動機以外の電力消費部へ供給する電力を遮断或いは制限、及び／又は複数台のドライ真空ポンプ内のポンプロータに過負荷がかかっていないドライ真空ポンプを駆動する電動機に供給する電力を制限し、該ポンプロータに過負荷がかかったドライ真空ポンプを駆動する電動機に優先して電力を供給し、過負荷が解消された後に元の電力供給状態に復帰するので、ドライ真空ポンプを駆動する電動機に供給するインバータ装置を含む真空ポンプシステム全体に必要な電力容量を変更せず、ポンプロータに異物噛み込みによる過負荷がかかったドライ真空ポンプを駆動する電動機に定格電流の数倍を上限とした最大電流を供給し、過負荷を解消できる真空ポンプシステムに利用することができる。

１０真空ポンプシステム
１１メインポンプ（ＭＰ）
１２ブースタポンプ（ＢＰ）
１４メインポンプ用電源装置
１５ブースタポンプ用電源装置
１７メインポンプ用電磁開閉器
１８ブースタポンプ用電磁開閉器
２０メインポンプ用加熱ヒータ（Ｈ_MP）
２１ブースタポンプ用加熱ヒータ（Ｈ_BP）
２３メインポンプ用ヒータ制御装置
２４ブースタポンプ用ヒータ制御装置
２６ブレーカ
２８ＡＣ電源（商用電源）
３２メインポンプ用流量制御弁（Ｖ_MP）
３３ブースタポンプ用流量制御弁（Ｖ_BP）
３５メインポンプ用冷却水導入管
３６ブースタポンプ用冷却水導入管
３７排水管
４１ケーシング
５０ポンプケーシング（ロータケーシング）
５１ａ回転軸
５１ｂ回転軸
５２ａポンプロータ
５２ｂポンプロータ
５６流体流路

Claims

ロータケーシング内に一対のポンプロータを備え、各々１本の回転軸を有する２軸容積型のドライ真空ポンプを複数台備え、各ドライ真空ポンプの回転軸の少なくとも１つは電動機で回転駆動されるようになっており、該電動機にはインバータ装置から駆動電力を供給し、且つ前記ポンプロータに過負荷がかかった場合に前記インバータ装置から前記電動機に該電動機の定格電流の数倍を上限とした最大電流を供給できるようになっており、更に前記複数台の電動機以外に電力を消費する電力消費部を備えた真空ポンプシステムにおいて、
前記複数台のドライ真空ポンプ内のいずれかのポンプロータに過負荷がかかった場合、前記電動機以外の電力消費部へ供給する電力を遮断或いは制限、及び／又は前記複数台のドライ真空ポンプ内のポンプロータに過負荷がかかっていないドライ真空ポンプを駆動する電動機に供給する電力を制限し、該ポンプロータに過負荷がかかったドライ真空ポンプを駆動する電動機に優先して電力を供給し、前記過負荷が解消された後には元の電力供給状態に復帰する電力制御手段を設けたことを特徴とする真空ポンプシステム。
請求項１に記載の真空ポンプシステムにおいて、
前記電動機以外の電力消費部は、前記各ドライ真空ポンプに個別に設けられ、該ドライ真空ポンプの温度を個別に制御するための加熱ヒータであることを特徴とする真空ポンプシステム。
請求項１又は２に記載の真空ポンプシステムにおいて、
前記ポンプロータの過負荷は、前記一対のポンプロータ又はポンプロータと前記ロータケーシングへの異物の噛み込みや、ガス流量急増などによる過負荷であることを特徴とする真空ポンプシステム。
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の真空ポンプシステムにおいて、
前記複数台のドライ真空ポンプは、メインドライ真空ポンプとブースタドライ真空ポンプであり、ブースタドライ真空ポンプの吐出口にメインドライ真空ポンプの吸込口を接続していることを特徴とする真空ポンプシステム。
ロータケーシング内に一対のポンプロータを備え、各々１本の回転軸を有する２軸容積型のドライ真空ポンプを複数台備え、各ドライ真空ポンプの回転軸の少なくとも１つは電動機で回転駆動されるようになっており、該電動機にはインバータ装置から駆動電力を供給し、且つ前記ポンプロータに過負荷がかかった場合に前記インバータ装置から前記電動機に該電動機の定格電流の数倍を上限とした最大電流を供給できるようになっており、更に前記複数台の電動機以外に電力を消費する電力消費部を備えた真空ポンプシステムの運転方法において、
前記複数台のドライ真空ポンプ内のいずれかのポンプロータに過負荷がかかった場合、前記電動機以外の電力消費部へ供給する電力を遮断或いは制限、及び／又は前記複数台のドライ真空ポンプ内のポンプロータに過負荷がかかっていないドライ真空ポンプを駆動する電動機に供給する電力を制限し、該ポンプロータに過負荷がかかったドライ真空ポンプを駆動する電動機に優先して電力を供給し、前記過負荷が解消された後には元の電力供給状態に復帰することを特徴とする真空ポンプシステムの運転方法。