JP2013253502A - 真空ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】冷却水の流量センサおよび温度センサを用いることなく、電源ユニットの冷却水流量の低下を検出する。
【解決手段】電源ユニット５０の消費電力Ｗ_unitと電源ユニット５０の内部の温度を検出する温度センサ８３の検出値に基づいて、冷却水流量ｘの低下を検出する。モータ消費電力Ｗ_motorは、モータ３５の電流Ｉと回転数Ｒから算出する。磁気軸受消費電力Ｗ_mbは、予め実験により取得しておく。電源ユニット５０の上昇温度ΔＴを電源部消費電力Ｗ_unitで除して熱抵抗θを算出する。熱抵抗θと冷却水流量ｘとの関係特性から測定時点の冷却水流量ｘを求め、通常駆動時の冷却水流量ｘのしきい値と比較して冷却水流量ｘの低下を検出する。
【選択図】図４

Description

この発明は、ターボ分子ポンプ等の真空ポンプに関し、より詳細には、冷却装置を備える真空ポンプに関する。

ターボ分子ポンプ等の真空ポンプは、半導体装置、液晶等の製造装置に取り付けられ、内蔵するロータを高速に回転し、気体分子を吸気口から引込み、排気口から排出して製造装置内部を高真空にする。ターボ分子ポンプには、ロータおよびステータからなる排気機能部を備えるポンプユニットに、ロータの駆動制御を行う電源ユニットが一体的に連結された構造を有するものがある。
ターボ分子ポンプは、ポンプユニットおよび電源ユニットを冷却する冷却装置を備えており、電源ユニットが一体化されたターボ分子ポンプでは、通常、電源ユニットに内蔵されたブレーキ抵抗等の電気部品の発熱を効率的に冷却するために冷却水による冷却が行なわれる。

冷却水により冷却を行うターボ分子ポンプは、冷却配水管に流れる冷却水流量を測定するためのフローメータ、および電源ユニット内の冷却水温度を測定する温度センサを備えている。フローメータで検出された冷却水流量を、予め設定した設定流量と比較し、流量が低下しているか否かが判断される。設定流量は、電源ユニット内の温度が所定時間経過後に、設定温度を超えると想定される冷却水の流量として設定される（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−２５５２２３号公報

上記特許文献１に記載された発明では、冷却水流量の低下を検出するために、冷却水流量を検出するためのフローメータおよび冷却水の温度を検出するための温度センサが必要とされる。これら冷却水流量および温度の検出センサを装備することは、真空ポンプの価格を増大する要因となっている。

この発明の真空ポンプは、モータと、モータにより回転駆動される回転体およびケーシング部材に設けられたステータとにより構成される排気機能部と、を備えるポンプユニットと、モータ制御手段および温度検出手段を備え、ポンプユニットを駆動制御する電源ユニットと、電源ユニットおよびポンプユニットを冷却する冷却水流路を備える冷却装置と、温度検出手段により検出される検出温度Ｔ_iと電源ユニットの消費電力Ｗ_unitとに基づいて冷却水流量を算出する演算手段と、演算手段により算出された冷却水流量の値に基づいて、冷却水流量の低下を判断する判断手段と、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、温度検出手段により検出される検出温度Ｔ_iと電源ユニットの消費電力とに基づいて冷却水流量の低下を判断することができる。このため、冷却水の流量および冷却水の温度を検出するセンサを装備する必要が無くなり、真空ポンプの価格を低減することが可能となる。

この発明に係る真空ポンプの一実施の形態としてのターボ分子ポンプの外観側面図。 図１に図示されたターボ分子ポンプの断面図。 図１に図示されたターボ分子ポンプの電気的接続状態を示すブロック図。 本発明の真空ポンプにおける冷却水流量の低下を検出するための一実施の形態を示すフローチャート。 図４に図示された保護動作の一実施の形態を示すフローチャート。 冷却水流量ｘと熱抵抗θとの関連を示す特性図。

以下、図を参照して本発明に係る真空ポンプの一実施の形態を説明する。
図１は、この発明に係る真空ポンプの一実施の形態としてのターボ分子ポンプの外観側面図であり、図２は、図１に図示されたターボ分子ポンプの断面図である。
図１および図２に図示されたターボ分子ポンプ１は、ポンプユニット１０と、このポンプユニット１０の底部に取り付けられた電源ユニット５０とを備えている。
ポンプユニット１０は、上ケース１２と下ケース１３とにより構成されるポンプ用ケース１１を備えている。

ポンプ用ケース１１の中心軸上には、ロータ軸５が配置されている。ロータ軸５には、ロータ４が、ロータ軸５と同軸に取り付けられている。ロータ軸５とロータ４とは、ボルト等の締結部材９８により固定されている。
ロータ軸５は、ラジアル方向の磁気軸受３１（２箇所）およびスラスト方向の磁気軸受３２（上下一対）によって非接触で支持される。ロータ軸５の浮上位置は、ラジアル変位センサ３３ａ、３３ｂおよびアキシャル変位センサ３３ｃによって検出される。磁気軸受３１、３２によって回転自在に磁気浮上されたロータ軸５は、モータ３５により高速に回転駆動される。モータ３５のステータ側には回転センサ１３３が配置されており、回転センサ１３３の出力信号に基づいて、モータ３５の回転数、すなわち、ロータ軸５の回転数が検出される。

ロータ軸５の下部側には、メカニカルベアリング３４を介してロータディスク３８が取り付けられている。また、ロータ軸５の上部側にはメカニカルベアリング３６が設けられている。メカニカルベアリング３４、３６は非常用のメカニカルベアリングであり、磁気軸受３１、３２が作動していない時にはメカニカルベアリング３４、３６によりロータ軸５が支持される。

ロータ４は、上部側と下部側の二段構造を有し、上部側には複数段のロータ翼６が設けられている。最下段のロータ翼６から下方が下段側とされ、下段側にはロータ円筒部９が設けられている。
ロータ４のロータ翼６の外周は上ケース１２により覆われている。上ケース１２のロータ４に設けられた複数のロータ翼６とステータ翼７とは交互に配置されている。複数のステータ翼７は、リング状のスペーサ２１を間に挟んで、ポンプの軸方向に積層されている。下ケース１３の上面上にスペーサ２１とステータ翼７とを交互に積層し、上ケース１２を下ケース１３に被せて固定することにより、ステータ翼７とロータ翼６とがポンプの軸方向に沿って複数段に配列される。

ロータ４のロータ円筒部９の外周は下ケース１３により覆われている。下ケース１３のロータ円筒部９に対応する内面には、リング状のねじステータ８がボルト４１により固定されている。ねじステータ８には螺旋状溝８ａが形成されている。

ロータ翼６とステータ翼７とは高真空用の翼排気部を構成し、ロータ円筒部９とねじステータ８とは低真空用のねじ溝排気部を構成する。
上ケース１２の上面には吸気口２５が設けられている。下ケース１３には排気口４５が設けられ、この排気口４５にバックポンプが接続される。
ロータ４を磁気浮上させ、モータ３５によりロータ４を回転駆動すると半導体製造装置等の外部装置の真空チャンバ内の気体分子が吸気口２５から流入する。吸気口２５から流入した気体分子は翼排気部において、圧縮されて図示下方のねじ溝排気部へ移送される。ねじ溝排気部に移送された気体分子は、排気口４５側へ排気される。

下ケース１３は、ねじステータ８の外周を囲む大略円筒形状を有する。下ケース１３の軸芯には、ロータ軸５が挿通される中空部を有する筒部１３Ａが一体的に設けられている。筒部１３Ａのロータ軸５に対向する内面側には、モータ３５、磁気軸受３１、３２、ラジアル変位センサ３３ａ、３３ｂ、アキシャル変位センサ３３ｃ、メカニカルベアリング３４、３５等が取り付けられている。下ケース１３には平面視で円形形状の上部フランジ１３ａおよび平面視で正八角形状または円形形状の下部フランジ１３ｂが形成されている。

上ケース１２には、上部の吸気口２５側の周縁部から外周側に張り出す上部フランジ１２ａが形成され、下部側に周縁部から外周側に張り出す下部フランジ１２ｂ形成されている。上部フランジ１２ａには複数の貫通孔４６が形成されている。上部フランジ１２ａの貫通孔４６にボルト等の締結部材９１が挿通され、この締結部材９１により、上ケース１２が半導体製造装置等の外部装置（図示せず）に取り付けられる。
上ケース１２の下部フランジ１２ｂと下ケース１３の上部フランジ１３ａとはシール部材４２を介してボルト等の締結部材９３により固定されている。

下ケース１３の下部フランジ１３ｂには、ボルト等の締結部材９５により電源ユニット５０が取り付けられている。
電源ユニット５０は、ベース５１とカバー５２を有する。ベース５１とカバー５２は平面視で正八角形状または円形形状を有する。ベース５１は、アルミニクムまたは鉄により形成され、その周縁部５１ａが厚肉に形成され、この厚肉とされた周縁部５１ａに、その円周方向に沿って複数のねじ穴（図示せず）が形成されている。下ケース１３の下部フランジ１３ｂに形成された貫通孔（図示せず）に締結部材９５を挿通し、締結部材９５をベース５１のねじ穴に締め付けることにより電源ユニット５０が下ケース１３に固定される。カバー５２は、ほぼ逆ハット形状を有し、アルミニウムまたは鉄により形成されており、ボルト等の締結部材９６により、ベース５１に固定されている。

ベース５１の周縁部５１ａには、冷却水が循環する冷却水流路６３設けられている。
冷却水流路６３は、ベース５１の周縁部５１ａ内を環状にほぼ全周に亘り形成され、一端が冷却水導入管６１（図１）に、他端が冷却水排出管６２（図２）に連結されている。ポンプ（図示せず）により、冷却水が冷却水導入管６１より導入され、冷却水流路６３内を流れて電源ユニット５０および下ケース１３を冷却し、冷却水排出管６２より流出する。これにより、電源ユニット５０および下ケース１３を冷却する冷却装置が構成されている。

電源ユニット５０内には、電力系回路部を構成する電力系ユニット７０および制信号制御系回路部を構成する制御系ユニット８０が収容されている。電力系ユニット７０は、回路基板７１と、回路基板７１に取り付けられた複数の電子部品７２等を備えている。電源ユニット５０内には、また、ブレーキ抵抗１１６（図３参照）が収容されている。ブレーキ抵抗１１６は、図示はしないが、ベース５１またはカバー５２に接触して設けられ、回路基板７１を介して後述するＡＣ電源に接続されている。回路基板７１には、コネクタ７４が取り付けられている。

制御系ユニット８０は、回路基板８１と、回路基板８１に取り付けられた複数の電子部品８２等を備えている。回路基板８１には、温度センサ８３およびコネクタ８４が取り付けられている。

ベース５１の周縁部５１ａには、ベース５１の厚さ方向に貫通してコネクタ８７が取り付けられている。コネクタ８７の接続端子は、電源ユニット５０の内部側および外部側に露出している。コネクタ７４、８４、８７は、ハーネス８８により接続されている。図示はしないが、コネクタ８７とモータ３５、磁気軸受３１、３２、変位センサ３３ａ〜３３ｃ、回転センサ１３３は接続用配線により接続されている。

図３は、図１に図示されたターボ分子ポンプ１の電気的接続状態を示すブロック図である。図３では、電力の伝達を実線の矢印で示し、制御信号の伝達を白抜きの矢印で示している。ターボ分子ポンプ１は、図１および図２に示したように、ポンプユニット１０と電源ユニット５０とによって構成されている。電源ユニット５０は、電力系回路部１１０と信号制御系回路部１２０とで構成されている。電力系回路部１１０は、外部ＡＣ電源入力をＤＣ電源化するためのＡＣ／ＤＣコンバータ回路１１１を有する。ＡＣ／ＤＣコンバータ回路１１１には、外部ＡＣ電源から、例えば、２００Ｖ程度の電圧が入力される。

ＡＣ／ＤＣコンバータ回路１１１は、ＤＣ電力をインバータ１１２および制御電源１１３へと出力する。制御電源１１３は、信号制御系回路部１２０に設けられた制御部１２１、磁気軸受制御回路１２２およびモータ制御回路１３１の電源を構成している。

ＡＣ／ＤＣコンバータ回路１１１およびインバータ１１２はパワー回路であり、電源ユニット５０の中でも特に消費電力が大きく、放熱のため冷却が必要になる部分である。例えば、インバータ１１２は、１２０Ｖ程度のモータ駆動電圧を出力する。また、ブレーキ抵抗１１６は、減速時に発熱する。

インバータ１１２には、ＤＣ／ＤＣコンバータからの直流電圧を３相交流電圧に変換するための複数のスイッチング素子が備えられている。インバータ１１２に設けられた複数のスイッチング素子のオンオフは、モータ制御回路１３１のＰＷＭ指令により制御される。電流指令として出力しているＰＷＭ信号のデューティ比を変えてモータ電流を変化させることにより、モータ３５の制御を行っている。モータ電流の値は、電流センサ１３２によって検出され、電流センサ１３２によって検出された電流値は、モータ制御回路１３１に入力される。

モータ３５はＤＣブラシレスモータであり、回転センサ１３３においてモータ回転数が検出される。回転センサ１３３は、回転検出素子と回転制御部を有する。回転検出素子としては、例えば、ホールセンサや渦電流センサが用いられる。回転検出素子からの出力信号に基づいて、回転制御部において、ロータ軸５の回転基準位置および回転周期（回転数）が算出され、モータ制御回路１３１に入力される。ロータ軸５の回転数は、また、モータ回転数として制御部１２１に入力される。

信号制御系回路部１２０は、制御部１２１、磁気軸受制御回路１２２、冷却水流量制御回路１２３、演算部１２４、記憶部１２５、およびモータ制御回路１３１を備えている。磁気軸受制御回路１２２は、磁気軸受３１、３２を駆動制御する。制御部１２１はマイコンやＤＳＰなどを備え、電力系回路部１１０の制御、磁気軸受制御回路１２２の制御および種々のインターフェース制御を行う。制御部１２１には、通信インターフェース１４１と、運転状態や異常アラームを表示または通知する表示部１４２と、運転モ−ドや表示設定などを切り替えるためのスイッチ１４３とが接続されている。制御部１２１には、ラジアル変位センサ３３ａ、３３ｂおよびアキシャル変位センサ３３ｃによって検出された検出値が入力される。

冷却水流量制御回路１２３は制御部１２１の指令に基づき、冷却水流路６３を流れる冷却水のバルブ６５の開度を調節する。制御部１２１には、温度センサ８３から電源ユニット５０の室内温度が入力され、また、前述した如く、回転センサ１３３からモータ回転数が入力される。制御部１２１は、演算部１２４に演算を実行させると共に、記憶部１２５に対して、データの書き込みおよび読み出しを行う。

本発明のターボ分子ポンプ１では、電源ユニット５０の消費電力と電源ユニット５０内部の上昇温度との関係から、冷却水流量が予め設定したしきい値以下であるか否かを判断し、これに基づいて冷却水流量の低下を検出する。
以下に、その原理を説明する。

電源ユニット５０の消費電力は、下記のように算出される。
電源ユニット５０で消費される電源部消費電力Ｗ_unitは、下記の式（１）に示すように、ラジアル方向の磁気軸受３１およびスラスト方向の磁気軸受３２で消費される磁気軸受消費電力Ｗ_mbと、モータ３５で消費されるモータ消費電力Ｗ_motorの関数として表すことができる。
Ｗ_unit＝ｆ₀（Ｗ_mb, Ｗ_motor） ----------------------- 式（１）

磁気浮上式のターボ分子ポンプ１では、磁気軸受消費電力Ｗ_mbは、駆動中においては、ポンプの運転状態に関わらずほぼ一定であるため、Ｗ_mb＝Ｃ_mbとすると、式（１）は、下記の式（２）のように変形される。
Ｗ_unit＝ｆ₁（Ｗ_motor）＋Ｃ_mb ----------------------- 式（２）
Ｃ_mbは、実験により、予め、求めておくことができる。

モータ消費電力Ｗ_motorは、下記の式（３）に示すように、モータ回転数Ｒと、モータ電流Ｉの関数として表すことができる。
Ｗ_motor＝ｆ₂（Ｉ，Ｒ） ------------------------------- 式（３）
実験により、予め、ｆ₁、ｆ₂を取得しておくことができる。

電源ユニット５０が消費する電源部消費電力は、下記の式（４）に示すようにモータ回転数Ｒとモータ電流Ｉとから推定することができる。
Ｗ_unit＝ｆ₁（ｆ₂（Ｉ，Ｒ））＋Ｃ_mb ------------- 式（４）

一方、冷却水流路６３を循環する冷却水による放熱能力は、冷却水の流量が増大すると大きくなる。図６に、冷却水流路６３と温度センサ８３との境界面における熱抵抗θ_xと冷却水流量ｘ［ｌ/min］の関係を示す特性図が図示されている。
ターボ分子ポンプ１の運転による電源ユニット５０内の上昇温度をΔＴとすると、冷却水流量がｘ［ｌ/min］のとき、電源ユニット５０内の上昇温度ΔＴと、電源部消費電力Ｗ_unitと、熱抵抗θ_xとの関係は、下記の式（５）となる。
θ_x＝ΔＴ/Ｗ_unit -------------------------- 式（５）
但し、上昇温度ΔＴ＝測定時温度Ｔ_i―初期温度Ｔ₀

図６に図示される熱抵抗θ_xと冷却水流量ｘ［ｌ/min］との関係は、下記の式（６）のように表すことができる。
ｘ＝ｆ₃（θ_x） --------------------------------- 式（６）
熱抵抗θ_xと冷却水流量ｘ［ｌ/min］との関係は、実験により、予め取得しておくことができる。予め取得しておいた冷却水流量に対しては、ばらつきとして、あるいは許容可能な冷却能力に基づいたしきい値を設定しておく。

以上のことから、下記の手順により、測定時における冷却水流量の低下をリアルタイムで検出することができる。
モータ消費電力Ｗ_motorと磁気軸受消費電力Ｗ_mbとから電源部消費電力Ｗ_unitを演算するする。一方、電源ユニット５０内の上昇温度ΔＴ＝（測定時温度Ｔ_i―初期温度Ｔ₀）を演算する。算出された電源部消費電力Ｗ_unitと上昇温度ΔＴに基づいて、その状態で必要とされる冷却水流量を算出する。そして、上昇温度ΔＴに対して、予め、設定しておいた冷却水流量ｘのしきい値と対比する。測定時における冷却水流量が、予め、設定しておいた冷却水流量ｘのしきい値を下回っていたら、冷却水流量が低下したと判断して、警告を含む保護動作を行う。

図６を参照して、冷却水流量の低下を検出する方法の一例を具体的に説明する。
ターボ分子ポンプ１の通常駆動時において、上昇温度ΔＴ_aに対する電源部消費電力がＷ_{unit_a}であり、そのときの熱抵抗θ_a＝ΔＴ_a/Ｗ_{unit_a}であるとする。熱抵抗θ_aに対応する冷却水流量ｘ_aは、熱抵抗θ―冷却水流量ｘの関係特性より、図６に図示されるように定まる。
ある測定時点において、モータ回転数Ｒおよびモータ電流Ｉが変化せず、電源部消費電力Ｗ_{unit_a}が変化しない状態で、上昇温度ΔＴ_aが大きくなり、ΔＴ_bになったとする。ΔＴ_b＞ΔＴ_aであるから、その時の熱抵抗θ_b＝ΔＴ_b/Ｗ_{unit_a}は、通常駆動時の熱抵抗θ_a＝ΔＴ_a/Ｗ_{unit_a}よりも大きい。

図６において、熱抵抗θ_bが、熱抵抗θ_ａよりも大きい位置に図示されている。この熱抵抗θ_bに対応する冷却水流量ｘ_bは、熱抵抗θ―冷却水流量ｘの関係特性より冷却水流量ｘ_aよりも小さい図６に図示される位置となる。これにより、この測定時における冷却水流量ｘ_bが、通常駆動時の冷却水流量ｘ_aよりも低下していると判断することができる。
冷却水流量ｘのばらつき、許容可能な冷却能力などを考慮し、冷却水流量ｘのしきい値ｘ_a’を、通常駆動時の冷却水流量ｘ_aよりも所定の割合あるいは所定値だけ小さい値に設定しておくことにより、測定時点における冷却水流量ｘ_bが警告領域内に低下したことを検出することができる。

次に、冷却水流量の低下を検出する処理フローの一実施の形態を示す。
図４は、本発明の真空ポンプにおける冷却水流量の低下を検出するための一実施の形態としてのフローチャートである。
図４の処理は、スイッチ１４３の中の電源スイッチ（図示せず）がオンされるとスタートするプログラムにより、制御部１２１のＣＰＵにおいて実行される。記憶部１２５には、予め、磁気軸受消費電力が一定値Ｃ_mbとして記憶されている。また、記憶部１２５には、上昇温度ΔＴ毎に、実験により取得された冷却水流量のしきい値が記憶されている。冷却水流量のしきい値は、テーブルとして保持されていてもよいし、計算式として保持され、演算により算出されるものであってもよい。
電源スイッチがオンされると、ステップＳ１で、電源ユニット５０内に設けられた温度センサ８３の出力が、電源ユニット５０の内部の温度Ｔ_iとして制御部１２１に入力される。

ステップＳ２では、電流センサ１３２において検出されたモータ電流Ｉ、および回転センサ１３３で検出されたモータ回転数Ｒが、制御部１２１に入力される。
ステップＳ３では、制御部１２１は、記憶部１２５および演算部１２４を制御して、式（４）に示す演算を実行し、電源部消費電力Ｗ_unitを算出する。

ステップＳ４では、測定時の温度Ｔ_iのｉが０か否かが判断される。
ステップＳ４で肯定されれば、ステップＳ５において初期温度Ｔ₀として記憶部１２５に記憶される。ステップＳ４で否定されれば、ステップＳ７の処理が行われる。
最初の温度検出では、ステップＳ５において、初期温度Ｔ₀として記憶された後、ステップＳ６で、測定時の温度Ｔ_iのｉに「１」が加算され、ステップＳ１に戻る。

２回目以降の温度検出では、すなわち、Ｔ₁以降では、ステップＳ７で、電源ユニット５０内の上昇温度ΔＴが演算される。上昇温度ΔＴの演算は、前述した通り、下記の式によって行われる。
上昇温度ΔＴ＝測定時温度Ｔ_i―初期温度Ｔ₀

ステップＳ８では、制御部１２１の制御により、演算部１２４において、式（５）に示す、熱抵抗θ_x＝ΔＴ/Ｗ_unitが演算され、引き続いて、ステップＳ９で、式（６）に示す、冷却水流量ｘ＝ｆ₃（θ）が演算される。ステップＳ９では、式（６）の演算に代えて、図６に示す特性図に基づいて、ステップＳ７で算出された熱抵抗θ_xに対応する冷却水流量ｘを得るようにしてもよい。

そして、ステップＳ１０で、ステップＳ９で得られた冷却水流量ｘが、予め、設定されたしきい値以下であるか否かが判断される。
ステップＳ１０が肯定された場合は、冷却水流量の低下が検出されたと判断され、ステップＳ２０で保護動作が行われる。
ステップＳ１０が否定されれば、ステップＳ６に戻り、以下、ステップＳ１から１０の処理が繰り返して行われる。

図４に示す処理は、一定時間間隔で繰り返される。時間間隔は、例えば、数秒〜数十秒程度でよい。
保護動作は、警告をしたり、モータ３５の駆動を停止したり、適宜な対応処理を行うようにすればよい。図５は、ステップＳ２０の保護動作の一実施の形態を示す。

ステップＳ１０で、冷却水流量ｘが、しきい値を下回ったと判断されると、ステップＳ２１で、警告がなされる。警告は、表示部１４２（図３）の表示を赤点滅したり、音声で報知したりする。
ステップＳ２２では、制御部１２１の指令により、ブレーキ抵抗１１６への経路を導通し、ロータ４の慣性力による回転エネルギを電力に変換し、ブレーキ抵抗１１６により放熱する。

ステップＳ２３では、制御部１２１からの指令により、モータ制御回路１３１によるモータ３５の駆動を停止する。
ステップＳ２４では、制御部１２１において、モータ回転数Ｒが所定値以下であるか否かが判断される。ステップＳ２４は、モータ回転数Ｒが所定の回転数以下に低下するまで継続される。
ステップＳ２４で、モータ回転数Ｒが所定の回転数に低下したことが検出されると、ステップＳ２５で、ラジアル方向の磁気軸受３１およびスラスト方向の磁気軸受３２のマグネットへの励磁電流の供給を断ち、ロータ４の磁気浮上を停止する。ステップＳ２５の磁気浮上の停止を、モータ回転数Ｒが所定値以下になるまで待つのは、ロータ４が高速回転時に磁気浮上を停止した場合に、ターボ分子ポンプ１の内部が損傷するのを防止するためである。

以上説明した通り、本発明の実施形態では、電源ユニット５０の電源部消費電力Ｗ_unitと電源ユニット５０の内部の上昇温度ΔＴに基づいて、冷却水流路６３を流れる冷却水流量ｘの低下を検出することができる。電源部消費電力Ｗ_unitは、ターボ分子ポンプ１のロータ４を回転駆動するモータ３５のモータ消費電力Ｗ_unitと磁気軸受消費電力Ｗ_mbとの合計である。モータ消費電力Ｗ_unitは、モータ電流Ｉとモータ回転数Ｒから演算により算出することができる。磁気軸受消費電力Ｗ_mbは、実験により、予め取得しておくことができる。
また、電源ユニット５０の内部の温度は、通常、ターボ分子ポンプ１に備えられている温度センサ８３により検出することができる。
従って、冷却水流量ｘを検出するフローメータおよび冷却水の温度を検出する温度センサを追加することなく、冷却水流量の低下を検出することが可能となる。このため、ターボ分子ポンプ１の価格を低減することが可能となる。

なお、上記一実施の形態では、磁気軸受消費電力Ｗ_mbを、一定値C_mbとした場合で例示した。しかし、磁気軸受消費電力Ｗ_mbを、ターボ分子ポンプ１の運転状態に対応して変化させるようにしてもよい。

上記一実施の形態では、スラスト方向の磁気軸受３２に励磁電流を供給して、ロータ４を浮上する励磁電流型の磁気軸受を備えるターボ分子ポンプ１として例示した。しかし、ロータ４を永久磁石型の磁気軸受により支持させるターボ分子ポンプに対しても適用可能である。

上記一実施の形態では、翼排気部とねじ溝排気部を有するハイブリッド型のターボ分子ポンプ１として例示した。しかし、本発明は、翼排気部のみを備えたターボ分子ポンプ、あるいはねじ溝排気部のみを備えたドラッグポンプ等、冷却水による冷却装置を備えた真空ポンプに幅広く適用することが可能である。

上記一実施の形態では、電源ユニット５０をポンプユニット１０の下部側に取り付けたターボ分子ポンプ１として例示した。しかし、電源ユニット５０をポンプユニット１０の側面に取り付けたターボ分子ポンプとしてもよい。

その他、本発明の真空ポンプは、発明の趣旨の範囲内において、種々、変形することが可能であり、要は、電源ユニットの消費電力と、温度センサにより検出された電源ユニト内の上昇温度とに基づいて測定時点における冷却水流量を算出し、この算出された冷却水流量を、予め、設定したしきい値と比較して、測定時点における冷却水流量の低下を検出するようにしたものであればよい。

１ ターボ分子ポンプ
４ ロータ
５ ロータ軸
６ ロータ翼
７ ステータ翼
１０ ポンプユニット
１１ ポンプ用ケース
１２ 上ケース
１３ 下ケース
３５ モータ
４５ 排気口
５０ 電源ユニット
５１ ベース
５２ カバー
６３ 冷却水流路
７０ 電力系ユニット
８０ 制御系ユニット
８３ 温度センサ
１２１ 制御部
１２２ 磁気軸受制御回路
１２３ 冷却水流量制御回路
１３１ モータ制御回路
１３２ 電流センサ
１３３ 回転センサ

Claims (9)

1. モータと、前記モータにより回転駆動される回転体およびケーシング部材に設けられたステータとにより構成される排気機能部と、を備えるポンプユニットと、
   モータ制御手段および温度検出手段を備え、前記ポンプユニットを駆動制御する電源ユニットと、
   前記電源ユニットおよび前記ポンプユニットを冷却する冷却水流路を備える冷却装置と、
   前記温度検出手段により検出される検出温度Ｔ_iと前記電源ユニットの消費電力Ｗ_unitとに基づいて冷却水流量を算出する演算手段と、
   前記演算手段により算出された冷却水流量の値に基づいて、冷却水流量の低下を判断する判断手段と、を備えることを特徴とする真空ポンプ。
2. 請求項１に記載の真空ポンプにおいて、前記モータ制御手段はモータ回転数の検出手段およびモータ電流の検出手段を含み、前記演算手段は、前記電源ユニットの消費電力の算出手段として、前記モータ回転数の検出手段により検出されたモータ回転数と、前記モータ電流の検出手段により検出されたモータ電流とに基づいてモータの消費電力Ｗ_motorを算出するモータ消費電力算出手段を含むことを特徴とする真空ポンプ。
3. 請求項２に記載の真空ポンプにおいて、さらに、前記ポンプユニットは磁気軸受を有し、前記電源ユニットは前記磁気軸受に供給される励磁電流を制御する磁気軸受制御手段を有し、前記演算手段は、前記電源ユニットの消費電力Ｗ_unitの算出手段として、前記モータの消費電力Ｗ_motorと前記磁気軸受の消費電力Ｗ_mbとを加算する加算手段を含むことを特徴とする真空ポンプ。
4. 請求項３に記載の真空ポンプにおいて、前記磁気軸受の消費電力Ｗ_mbは、一定値Ｃ_mbであることを特徴とする真空ポンプ。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の真空ポンプにおいて、前記演算手段は、前記電源ユニット内の測定時における検出温度Ｔ_iと前記電源ユニット内の駆動初期時の温度Ｔ₀とに基づいて、電源ユニット内の上昇温度ΔＴ＝（Ｔ_i―Ｔ₀）を算出する上昇温度算出手段を含むことを特徴とする真空ポンプ。
6. 請求項５に記載の真空ポンプにおいて、前記演算手段は、前記電源ユニット内の上昇温度ΔＴと、前記電源ユニットの消費電力Ｗ_unitとに基づいて、前記冷却装置の熱抵抗θx＝ΔＴ／Ｗ_unitを算出する熱抵抗算出手段を含むことを特徴とする真空ポンプ。
7. 請求項６に記載の真空ポンプにおいて、前記判断手段は、測定時における前記熱抵抗に対応する冷却水流量と、予め、設定された冷却水流量のしきい値とを比較して、測定時における冷却水流量が、予め設定された冷却水流量のしきい値よりも小さいときは、冷却水流量が低下したと判断することを特徴とする真空ポンプ。
8. 請求項３乃至７のいずれか１項に記載の真空ポンプにおいて、さらに、前記判断手段により冷却水流量が低下したと判断された場合、警告を含む保護動作を実行する保護動作制御手段を備えることを特徴とする真空ポンプ。
9. 請求項８に記載の真空ポンプにおいて、前記保護動作制御手段は、モータ回転数が所定値以下となった場合、前記磁気軸受制御手段による前記磁気軸受の制御を停止する磁気軸受停止手段を含むことを特徴とする真空ポンプ。