JP2018159340A - 真空ポンプの制御装置、およびポンプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】真空ポンプの保管後の運転、あるいは停止後の運転を開始する際の作業効率を向上することができる真空ポンプの制御装置を提供する。【解決手段】排気機能部を構成するロータ３に設けられたシャフト１０の一端を油潤滑式軸受８により支持する真空ポンプ１に用いる制御装置４０は、通常運転を行う前に慣らし運転が必要か否かを判断し、その判断結果に基づき慣らし運転に関する信号を出力する制御部４３を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、真空ポンプの制御装置、およびポンプ装置に関する。

ターボ分子ポンプのような真空ポンプでは、回転翼を有するロータと、固定翼とによりタービン排気部を構成する。ロータには、このロータと同軸にロータ軸が取付けられ、ロータは、ロータ軸をモータにより駆動して回転する。このような真空ポンプにおいて、ロータ軸の高真空側端部を永久磁石式磁気軸受により支持し、ロータ軸の低真空側端部をボールベアリングにより支持する構造とされたものが知られている。
ボールベアリングには、軸受の可動部分の摩擦および摩耗を抑制するために、グリースや潤滑油が供給される（例えば、特許文献１参照）。

特許公表２００６−５２５４６６号公報

上記のように、ボールベアリングによりロータ軸の一端側を支持する構造の真空ポンプでは、長期間保管したり、長期間停止したりすると、グリースや潤滑油がボールベアリングの可動部分に適量供給されていない状態となることがある。この状態で通常運転を行うと、軸受温度が上昇し、軸受の損傷、寿命時間の低下の原因となる。

（１）本発明の好ましい実施形態による真空ポンプの制御装置は、排気機能部を構成するロータに設けられたシャフトの一端を油潤滑式軸受により支持する真空ポンプの制御装置であって、通常運転を行う前に慣らし運転が必要か否かを判断し、その判断結果に基づき慣らし運転に関する信号を出力する制御部を備える。
（２）上記真空ポンプの制御装置の好ましい態様では、制御部が慣らし運転が必要と判断して慣らし運転要の信号を出力するとき、制御部は、慣らし運転が必要であることを報知部で報知する処理を実行するか、または慣らし運転処理を実行する。
（３）（２）の真空ポンプの制御装置においては、好ましくは、制御部が慣らし運転処理を実行するとき、制御部は、慣らし運転を実行中に慣らし運転の残り時間を演算し、残り時間を報知部から報知する処理を実行する。
（４）（１）〜（３）の真空ポンプの制御装置では好ましくは、真空ポンプの停止期間、モータ電流、軸受の温度および軸受振動の少なくとも１つに基づいて慣らし運転の要否を判断する。
（５）ポンプ装置は、（１）〜（４）の真空ポンプの制御装置と、真空ポンプとを備える
（６）このポンプ装置の好ましい態様では、真空ポンプは、軸受を冷却媒体で冷却する冷却装置を備える。
（７）上記冷却装置の好ましい態様では、慣らし運転が必要と判断されると軸受に冷却媒体を導入し、慣らし運転が必要ではないと判断されると、冷却媒体の軸受への導入を停止する電磁バルブを備える。

本発明によれば、真空ポンプの保管後の運転開始時や停止後の運転開始時の作業効率を向上し、かつ、真空ポンプの信頼性を向上することができる。

図１は、本発明に係る真空ポンプの一例としてのターボ分子ポンプの断面図である。 図２は、電源装置の概略構成を示すブロック図である。 図３は、本発明の第１の実施形態の処理を示すフローチャートである。 図４（Ａ）は、連続慣らし運転のシーケンスの一例を示す図であり、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）に示された点線の枠内の１つのステップにおけるモータ電流−モータ回転数の特性図である。 図５は、間欠慣らし運転のシーケンスの一例を示す図である。 図６は、本発明の第２の実施形態の処理を示すフローチャートである。 図７は、本発明の第３の実施形態の処理を示すフローチャートである。

以下、図を参照して本発明を実施するための形態について説明する。
−第１の実施形態−
図１は、本発明に係る真空ポンプ１の一例としてのターボ分子ポンプの断面図である。以下では、真空ポンプ１の一実施の形態を、ターボ分子ポンプを例として説明する。なお、ターボ分子ポンプには電力を供給する電源部と、電源部を駆動制御するとともにポンプモータなどを駆動制御する制御部などを備える電源装置４０（図２参照）が接続されるが、図１では図示を省略した。
図１に示す真空ポンプ１は、排気機能部として、タービン翼排気部（排気機能部）Ｐ１と、ねじ溝排気部Ｐ２とを備えている。

タービン翼排気部Ｐ１は、ポンプロータ３に形成された複数段の回転翼３０と、ケーシング１２側に配置された複数段の固定翼２０とで構成される。回転翼３０と固定翼２０とは、軸方向に交互に配置されている。各固定翼２０は、その外周側の周縁がこの固定翼２０間に配置されたスペーサ５で挟持されることにより固定されている。ねじ溝排気部Ｐ２は、タービン翼排気部Ｐ１の下流側に設けられている。ねじ溝排気部Ｐ２は、ベース２の内側に設けられた不図示のねじステータと、ポンプロータ３の下端部に設けられたロータ円筒部３１により構成されている。ねじステータとロータ円筒部３１の一方には、ねじステータとロータ円筒部３１との対向面側にねじ溝が形成されている。

ポンプロータ３は回転軸であるシャフト１０にねじ等により締結されており、シャフト１０はモータ４により回転駆動される。モータ４としては、例えば、ＤＣブラシレスモータが用いられる。図示はしないが、ベース２にモータステータが設けられ、シャフト１０にモータロータが設けられている。シャフト１０の高真空側端部は、永久磁石６ａ、６ｂを用いた永久磁石式磁気軸受６と軸受９とにより回転自在に支持されている。軸受９は、転がり軸受である。また、シャフト１０の低真空側端部は転がり軸受であるボールベアリング８により回転自在に支持されている。

永久磁石６ａ、６ｂは、軸方向に磁化されたリング状の永久磁石である。ポンプロータ３に設けられた複数の永久磁石６ａは、同極同士が対向するように軸方向に複数配置されている。一方、固定側の複数の永久磁石６ｂは、ケーシング１２に固定された磁石ホルダ１１に装着されている。これらの永久磁石６ｂも、同極同士が対向するように軸方向に複数配置されている。ポンプロータ３に設けられた永久磁石６ａの軸方向位置は、その内周側に配置された永久磁石６ｂの位置よりも若干上側となるように設定されている。すなわち、回転側の永久磁石の磁極は、固定側の永久磁石の磁極に対して軸方向に所定量だけずれている。この所定量の大きさによって、永久磁石式磁気軸受６の支持力が異なる。図１に示す例では、永久磁石６ａの方が図示上側に配置されているため、永久磁石６ａと永久磁石６ｂとの反発力により、ラジアル方向の支持力と軸方向上向き（ポンプ吸気口２６側方向）の力とがポンプロータ３に働いている。

磁石ホルダ１１の中央には、軸受９を保持する軸受ホルダ１３が設けられている。軸受９は、シャフト１０上部のラジアル方向の振れを制限するタッチダウン軸受として機能するものである。定常回転状態ではシャフト１０と軸受９とが接触することはなく、大きな外乱が加わった場合や、回転の加速時または減速時にシャフト１０の振れ回りが大きくなった場合に、シャフト１０が軸受９に接触する。

シャフト１０の下端軸１０ａは、ボールベアリング８により支持されている。ボールベアリング８は油潤滑式の転がり軸受である。ボールベアリング８としては、例えば、アンギュラコンタクト玉軸受が用いられる。ボールベアリング８は、外輪８１、内輪８２、および外輪８１と内輪８２との間に配置された転がり素子８３を有する。転がり素子８３の全表面には、外輪８１および内輪８２の各内面との摩擦を低減するためのグリース（図示せず）が塗着されている。ボールベアリング８は、ベース２の支持部２ａと、不図示の締結部材によりベース２に固定されたリング形状の取付部材６３との間に配置されている。シャフト１０の下端軸１０ａは、ボールベアリング８の内輪８２の内側を挿通され、その先端部がボールベアリング８の下方に突出している。ボールベアリング８は、取付部材６３の貫通孔から挿通され、シャフト１０の下端軸１０ａの先端部に螺合されるナット６８により固定されている。
ナット６８は、センサーターゲットの機能も有している。ナット６８の下方には回転センサ３２が配置されている。ベース２の底面中央部には、下部カバー１９が取付けられている。

油潤滑式のボールベアリング８とは、グリースや潤滑油（以下、「潤滑剤」という）が軸受内部に充填されている軸受である。軸受とは別に潤滑剤を充填して貯留する潤滑剤貯留部材を設けて軸受に潤滑剤を供給する装置を付加したものでもよい。このような潤滑剤供給装置では潤滑剤を軸受と貯留部材との間で循環させてもよい。

ベース２には、ガスパージ用通路２４が、ベース２の外周からボールベアリング８の収容部まで半径方向に延在されて設けられている。ガスパージ用通路２４の入口には、電磁バルブ２５が配置されている。電磁バルブ２５を駆動することにより、冷媒源５１、通路５２、電磁バルブ２５を介してガスパージ用通路２４に冷却ガス等の冷却媒体が導入される。ボールベアリング８は、後述する慣らし運転中に、ガスパージ用通路２４に導入される冷却媒体により冷却される。
すなわち、第１の実施形態の真空ポンプは冷却装置を備えている。冷却装置は、冷媒源５１と、冷却対象であるボールベアリング８に冷媒を導くための通路５２，２４と、通路５２に設置された上記電磁バルブ２５とを備えている。
なお、通常運転時においても、ボールベアリング８を冷却する必要条件が成立すると冷媒で冷却するようにしてもよい。

ベース２には、表示器３３が取付けられている。表示器３３は、慣らし運転中に、慣らし運転の残り時間を表示する。このことについては、後述する。

ケーシング１２の上部には吸気口２６が設けられており、ベース２には排気ポート２７が設けられている。永久磁石によりシャフト１０を磁気浮上させ、モータ４によりポンプロータ３を高速回転駆動することにより、吸気口２６から吸引されたプロセスガスが、タービン翼排気部Ｐ１およびねじ溝排気部Ｐ２を経由して、排気ポート２７の排気口から排気される。

電源装置４０（図２参照）は、真空ポンプ１の近傍に配置され、真空ポンプ１に設けられたモータ４、表示器３３等に接続される。電源装置４０をベース２の下面側に取付け、電源装置一体型のポンプ装置とすることもある。ポンプ装置は、真空ポンプ１と電源装置４０とを備えて構成される。

図２は、電源装置の概略構成を示すブロック図である。
電源装置４０は、ＡＣ／ＤＣ変換回路４１、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２、制御回路４３、モータ駆動回路４４、記憶部４５、演算部４６、タイマー４７、電流センサ３４、回生ブレーキ抵抗３５等を備えている。ＡＣ／ＤＣ変換回路４１は電源装置４０に入力される交流電力を直流電力に変換する。ＡＣ／ＤＣ変換回路４１の直流電力は、モータ駆動回路４４に供給される。また、ＡＣ／ＤＣ変換回路４１から出力された直流電力は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２により低電圧の直流電力に変換され、制御回路４３に供給される。タイマー４７は、不図示のバッテリから電源電圧を供給されて、常時、時刻をカウントアップしている。タイマー４７の時刻情報は、制御回路４３を介して記憶部４５に記憶される。回生ブレーキ抵抗３５は、ポンプロータ３の減速時の回生電力を消費するために設けられている。モータ４を停止する際、回生電流は、制御回路４３からの指令によってモータ駆動回路４４から回生ブレーキ抵抗３５に通電される。回生ブレーキ抵抗３５は回生電流により発熱して回生電力を消費する。

モータ駆動回路４４は制御回路４３の指令に基づき動作する。モータ駆動回路４４は、回転センサ３２の回転情報に基づいてモータ４を回転駆動する。図示はしないが、モータ駆動回路４４は、インバータを備えており、このインバータをＰＷＭ指令により制御する。電流指令として出力する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、モータトルク制御を行っている。モータ電流の値は、電流センサ３４により検出している。電流センサ３４によって検出された電流値は制御回路４３に入力される。

制御回路４３は、回転センサ３２からの情報に基づき、モータ４の駆動を制御すると共に、記憶部４５に記憶された前回停止した時刻情報と、次に起動した起動時刻とに基づいて、真空ポンプ１の停止期間を算出して、慣らし運転の要否を判断する。
本発明の課題について、より詳細に説明する。

真空ポンプ１を出荷して設置するまでに長期間保管したり、長期間、運転を停止したりすると、ボールベアリング８の転動部等の可動部分に潤滑剤が適量供給されていない状態となることがある。ボールベアリング８の可動部分に潤滑剤が適量供給されていない状態で通常運転を行うと、可動部分における摩擦熱が大きくなり、ボールベアリング８の温度が急激に上昇する。ボールベアリング８の温度の急激な上昇は、ボールベアリング８を損傷したり、寿命を低下したりする原因となる。

しかし、ボールベアリング８の可動部分に供給されている潤滑剤の状態は、真空ポンプ１の負荷や設置する場所の環境等により異なるため、慣らし運転を行う必要があるか否かを適切に判断することは困難である。このため、従来では、保管期間や停止期間がある程度長ければ、慣らし運転を行うことを推奨しており、慣らし運転を行う必要が無いにも拘わらず無駄な手間が掛かる場合があった。
そこで、本発明では、慣らし運転を行う必要があるか否かを適切に判断することが可能な真空ポンプ１を提供するものである。
以下、上記課題を解決するための一例を説明する。

図３は、本発明の第１の実施形態におけるポンプ起動処理のフローチャートである。図３に示すポンプ起動処理は、真空ポンプ１の電源が投入されると開始される。なお、図３に示す処理を行う前に、予め、記憶部４５には、慣らし運転が必要とされる停止期間（基準値）が記録されている。また、以下に示す処理方法で明らかなように、記憶部４５には、前回、真空ポンプ１を停止した時刻が記録されている。
真空ポンプ１が装着された真空処理装置等の主装置より電源ＯＮ信号が入力されと、モータ駆動回路４４および制御回路４３等に電源電力が供給される。不図示の電源スイッチを操作して、モータ駆動回路４４および制御回路４３に通電を開始するようにしてもよい。

ステップＳ１１では、タイマー４７においてカウントされている現在の時刻、つまり、真空ポンプ１の起動時刻が制御回路４３により読み出され、記憶部４５に記録される。
ステップＳ１２において、記憶部４５に記録されている、前回、真空ポンプ１が停止した時刻と現在の時刻との間隔、すなわち、真空ポンプ１の停止期間が、制御回路４３の指令により演算部４６で算出される。そして、制御回路４３の指令により、真空ポンプ１の停止期間が予め記憶部４５に記憶されている慣らし運転が必要とされる停止期間より大きいか否かが判断される。

真空ポンプ１の停止期間が慣らし運転が必要とされる停止期間より長くないと判断されれば、ステップＳ１４に進み、通常運転の開始処理が行われる。モータ駆動回路４４は制御回路４３の指令に基づき動作し、回転センサ３２の回転情報に基づいて通常の駆動制御によりモータ４を回転駆動する。
真空ポンプ１の停止期間が慣らし運転が必要とされる停止期間より長いと判断されれば、ステップＳ１３の慣らし運転処理を行い、慣らし運転が完了した後、ステップＳ１４に進み、通常運転処理が行われる。慣らし運転は、真空ポンプ１の停止期間が慣らし運転が必要とされる停止期間より長いと判断されれば、ステップＳ１３において自動的に開始される。慣らし運転のシーケンスについては後述する。慣らし運転中は、表示器３３に慣らし運転中であることを表示する。

通常運転終了時には、ステップＳ１５において、制御回路４３の制御により、タイマー４７でカウントされている現在の時刻が記憶部４５に記憶され、真空ポンプ１の停止処理が行われる。真空ポンプ１は、真空ポンプ１が装着された真空処理装置等の主装置からの停止信号により停止する。不図示の真空ポンプ１の電源スイッチを操作してＯＦＦにするようにしてもよい。

慣らし運転のシーケンスについて説明する。
慣らし運転として、連続慣らし運転と、間欠慣らし運転との２つの運転シーケンスを例に挙げて説明する。まず、連続慣らし運転について説明する。

（連続慣らし運転）
図４（Ａ）は、連続慣らし運転のシーケンスの一例を示す図であり、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）に示された点線の枠内の１つのステップにおけるモータ電流−モータ回転数の特性図である。
連続慣らし運転では、モータ４の回転数を、定格回転数まで段階的に上昇させていく。図４（Ａ）では、定格回転数までを１０ステップに分割し、各ステップの目標回転数がステップ毎に定格回転数の１０％ずつ増加させるシーケンスとして例示されている。

図４（Ｂ）に示すように、モータ４を第１ステップの目標回転数とすべくモータ駆動回路４４内のインバータを駆動制御すると、電流値は、設定された目標回転数に達する前に最大となり、一旦、低減し、目標回転数Ｒ１０に達した時点で安定する。安定した電流値が所定時間継続したら、次のステップの目標回転数に達するように、モータ駆動回路４４内のインバータを駆動制御する。このインバータ駆動制御により、モータ４の回転数が各ステップの目標回転数に制御される。このようなモータ電流制御を繰り返し行うことにより、モータ回転数を定格回転数まで徐々に増加させる。

上記では、モータ４の目標回転数を１０段階で定格回転数まで上昇させる例を示した。すなわちステップ数を１０回として例示した。このステップ数は、１０回以外の任意な回数に設定することができる。ただし、各ステップの目標回転数が真空ポンプ１の共振点と一致しないようにする必要がある。

慣らし運転を行うことにより、ボールベアリング８の可動部分全体に潤滑剤が適量供給されるようになり、モータ４の回転数を、定格回転数まで上昇させることが可能となる。モータ電流値が、通常運転時における定格回転数の電流値（定格電流）で安定していることを検出した時点で、慣らし運転処理を終了して通常運転処理が開始される。慣らし運転を終了する際のモータ電流を、定格電流と同一ではなく、例えば、定格電流の９０％にする等、許容差を設けて設定するようにしてもよい。

（間欠慣らし運転）
図５は、間欠慣らし運転のシーケンスの一例を示す図である。
第１の実施形態の真空ポンプに採用される間欠慣らし運転では、モータ４の回転数を定格回転数以下の目標回転数まで上昇させ、目標回転数に達したら、回生ブレーキ抵抗３５を用いて停止させる動作を繰り返す。間欠慣らし運転における目標回転数は、長期保管によって軸受の潤滑性能が悪化しているとき、いきなり通常運転の定格回転数でモータを駆動すると軸受の耐久性に悪影響が出るので、定格回転数よりも小さい回転数を目標値とするものである。

図５では、慣らし運転時のモータ４の目標回転数を、通常運転時の定格回転数の９０％として例示している。９０％は一例であり、真空ポンプが採用する軸受の種別などによって適宜設定することができる。たとえば、耐久性，信頼性の観点から９０％未満の任意のパーセントに設定することができる。あるいは、停止期間が長いほど目標回転数を低い値に設定することもできる。

モータ４の間欠駆動を数回繰り返すと、ボールベアリング８の可動部全体に潤滑剤が適量供給されるようになり、モータ４の回転数を、定格回転数まで上昇させることが可能となる。モータ４の電流値が、通常運転時における定格回転数の電流値で安定したことを検出した時点で、慣らし運転が終了する。
なお、慣らし運転を終了する際のモータ電流を、定格電流と同一ではなく、例えば、定格電流の９０％にする等、許容差を設けて設定するようにしてもよい。

間欠慣らし運転制御を具体的に説明する。
ボールベアリング８の可動部に供給されている潤滑剤の状態等によっては、慣らし運転時におけるモータ４の回転数が目標回転数に達しないこともある。図５における点線は、このような一例を示す。慣らし運転時において、定格回転数の９０％を目標回転数としてモータに通電を行っても、モータ４の回転数が目標回転数に達しない場合、図５では６０％までしか回転数が上昇しない。

そこで、目標回転数より低い回転数で安定した場合は、一旦停止後に再度駆動させる。それを繰り返し、定格回転数の９０％を目標回転数として慣らし運転を続ける。そして、モータ電流が定格回転数のときのモータ電流値を基準とした所定の許容差内に収まった時点を慣らし運転の完了時とする。

このようにモータ４を間欠駆動すると、駆動の都度、ボールベアリング８の可動部分に供給される潤滑剤の量が適正値に近付くように増大していき、これと共に、図５に点線で示すように、慣らし運転時の最高回転数が定格回転数の６０％、７０％強のように増加していく。そして、通常運転における定格回転数でのモータ電流値が目標回電流、例えば、５Ａ±１０％に達して安定したときを、間欠慣らし運転の終了時とする。

（慣らし運転の残り時間表示）
慣らし運転中に、慣らし運転の残り時間を表示させることも可能である。
慣らし運転の残り時間を予測する方法の一例を下記に示す。
（ｉ）連続慣らし運転の場合
連続慣らし運転を採用する場合、既に完了したステップに要した時間に基づいて、残りのステップに要する時間を予測する。例えば、図４に例示するように、各ステップにおける目標回転数を定格回転数の１０％ずつ増加させる場合、すなわち、ｎ回のステップ数の連続慣らし運転の場合は次のように残り時間を計算することができる。モータ回転数が各ステップの目標回転数となるまでの時間をΔｔとすると、すでにｍ回ステップが完了した状態であれば、慣らし運転の残り時間はΔｔ（ｎ−ｍ）である。各ステップにおける目標回転数増加量が異なる場合には、各ステップの慣らし運転に要する時間を目標回転数増加量の割合に比例させて増減して求め、残りのステップの慣らし運転時間の合計を算出する。

自動モードと手動モードをユーザが設定可能とし、自動モードが設定されているときに上述した慣らし運転の要否を判定し、慣らし運転が要のときに上述した慣らし運転処理を行うようにしてもよい。自動／手動モード設定が採用されないときは、上述したシーケンスでポンプを駆動制御すればよい。

（ｉｉ）間欠慣らし運転の場合
間欠慣らし運転を採用する場合、既に完了した間欠慣らし運転駆動時間に基づいて、残りの運転駆動時間を予測する。間欠慣らし運転の場合、図５に実線で示すように、通常運転で設定される目標回転数、あるいはその目標回転数に所定の倍率を乗じた値の目標回転数に達するまでの１回の間欠駆動に要する時間を測定し、測定した時間に基づき慣らし運転完了条件が満足するまでの残りの時間を予測する。

上述したように、間欠慣らし運転の場合、モータ４の回転数が目標回転数に達しない場合がある。この場合には、回転数増加率を用いる（図５に傾斜角αで示す）。回転数増加率は、常に一定ではなく、間欠駆動の回数に比例して大きくなる。具体的には、図５に示すように、時点ｔ３１に最大回転数に達する２回目の駆動時の回転数増加率α２は、時点ｔ２１に最大回転数に達する初回駆動時の回転数増加率α１よりも大きい。これは、慣らし運転初期におけるボールベアリング８に塗着されている潤滑剤の分布状態が、間欠駆動の回数に比例して良好になるためである。慣らし運転の残り時間の予測は、このような駆動回数に比例して目標回転数に達するまでの時間が短くなることも考慮して行う。間欠慣らし運転の複数回の慣らし運転工程において、回転数増加率を計算し、この増加率に基づき間欠慣らし運転完了条件が満足するまでの時間を予測する。

慣らし運転の残り時間は、表示器３３にて表示する。表示器３３による表示は、数値による表示の他、表示灯により表示してもよい。慣らし運転の残り時間が所定の時間以下になったら、表示灯を点灯したり、あるいは、残り時間の長さに応じて、表示灯の色を変えるようにしたりしてもよい。また、表示に代えて音声により報知したり、表示および音声による報知としたりしてもよい。

（手動慣らし運転）
図３に示すフローチャートのステップＳ１２において、真空ポンプ１の停止期間が慣らし運転が必要とされる停止期間より長いと判断された場合、自動的に慣らし運転を行うのではなく、手動により慣らし運転を行うようにしてもよい。
この処理の一例を示すと、真空ポンプ１の停止期間が慣らし運転が必要とされる停止期間より長いと判断された場合、表示器３３に慣らし運転が必要であることを表示する。この表示に基づいて、操作者は、図２に点線で示すスイッチ４８を操作する。スイッチ４８が操作されると、制御回路４３の指令により、上述したいずれかの方式に基づく慣らし運転が実行される。
自動モードと手動モードをユーザが設定可能とし、手動モードのときに慣らし運転が必要である旨が報知されたときに手動慣らし運転を行うようにしてもよい。手動モードで慣らし運転が不要であるときは、不要である旨の報知を行なうことなく通常運転処理を開始するようにしてもよい。

第１の実施形態によれば、下記の効果を奏する。
（１）第１の実施の形態の真空ポンプ１の電源装置４０は、排気機能部を構成するロータに設けられたシャフトの一端を油潤滑式ボールベアリング８により支持する真空ポンプに用いられる。電源装置４０は、通常運転を行う前に慣らし運転が必要か否かを判断し、その判断結果に基づき慣らし運転に関する信号を出力する制御回路４３を備える。
このため、慣らし運転が必要なときにのみ慣らし運転を行い、慣らし運転が必要でないときに慣らし運転を行うことはない。これにより、ポンプの保管や停止後に運転する際の作業効率を向上することができる。
慣らし運転の判断は、真空ポンプの停止期間が基準値以上であるか否かに基づいて行う。基準値は、真空ポンプ１が装着される主装置から受ける負荷や、真空ポンプ１を設置する環境に応じて変えることができる。このため、慣らし運転が必要か否かの判断を適切なものとすることが可能となる。

（２）制御回路４３が慣らし運転が必要と判断し、慣らし運転要の信号を出力する場合、制御回路４３は、慣らし運転が必要であることを報知する処理を実行するか、または慣らし運転処理を実行する。
このため、慣らし運転が必要な場合に、確実に慣らし運転を実行することができる。ユーザの指示がなくても慣らし運転処理を自動で行うことにより、ボールベアリング８の損傷や劣化が確実に防止され、真空ポンプの信頼性が向上する。自動的に慣らし運転が開始されない場合でも、慣らし運転の要否をユーザに報知するので、ユーザは確実に慣らし運転の開始を指示することができ、真空ポンプの信頼性を向上することができる。また、ユーザは不要な慣らし運転を行う必要がなく、通常運転を開始するまでの時間を短縮することができる。

（３）第１の実施の形態の真空ポンプ１は、慣らし運転を実行中に慣らし運転の残り時間を報知する報知部として表示器３３を備える。制御回路４３は、表示器３３に残り時間を表示するため、残り時間の演算を行い、表示器３３に残り時間を表示する処理を実行する。このため、ユーザはいつ通常運転が開始されるかを認識することができる。
（４）第１の実施の形態の真空ポンプでは、真空ポンプの停止期間に基づいて慣らし運転の要否を判断するように構成した。そのため、ポンプ停止時刻とポンプ起動時刻を保持し、その差分を計算してポンプ停止期間を計算する、単純な構成とすることができる。コストが大きく増大することがない。

(５)第１の実施の形態の真空ポンプは、ボールベアリング８を冷却媒体で冷却する冷却装置を備える。慣らし運転におけるボールベアリング８の温度上昇を抑制することができ、真空ポンプの耐久性に寄与する。
（６）冷却装置は、慣らし運転が必要と判断されるとボールベアリング８に冷却媒体を導入し、慣らし運転が必要ではないと判断されると、冷却媒体のボールベアリング８への導入を停止する開閉装置としての電磁バルブ２を備える。不必要な冷媒供給が防止される。

−第２の実施形態−
図６は、本発明の第２の実施形態の処理工程を示すフローチャートである。
第１の実施形態では、慣らし運転が必要か否かを、真空ポンプの停止期間に基づいて判断するものであった。第２の実施形態では、慣らし運転が必要か否かを、真空ポンプの停止期間以外のパラメータに基づいて判断するものである。

図６に示す処理を行う場合、予め、記憶部４５に、慣らし運転要否判定値である基準モータ電流値が記録される。慣らし運転が必要とされる基準モータ電流値は、通常運転時における定格回転数でのモータ電流値（定格電流）に基づいて設定される。例えば基準モータ電流値は、定格電流より高い基準電流値±１０％の範囲に設定することができる。通常運転時の定格電流が５Ａとすると、５Ａを越えた、たとえば８Ａの±１０％の範囲内を基準モータ電流値として設定することができる。

電源がＯＮされると、ステップＳ２１で試し運転が実行される。試し運転は、次のステップにおいて慣らし運転が必要か否かが判断可能であればよく、ごく短時間の運転でよい。この試し運転におけるモータ制御は、たとえば通常運転時のモータ駆動条件と同一とすることができる。

ステップＳ２２では、制御回路４３において、電流センサ３４から入力される現在のモータ電流値が、記憶部４５に記録されている基準モータ電流値より大きいか否か、すなわち、基準値外であるか否かが判断される。この判断は、試し運転中または所定時間試し運転を行った後に行われる。現在のモータ電流値が基準モータ電流値より小さければ、すなわち、モータ電流値が基準値内であればステップＳ２４に進み、通常運転が行われる。現在のモータ電流値が基準モータ電流値より大きければ、すなわち、モータ電流値が基準値外であればステップＳ２３に進み、慣らし運転を行い、慣らし運転が完了後、ステップＳ２４に進んで通常運転が行われる。慣らし運転は、第１の実施形態で説明した通りである。

そして、通常運転が終了し、電源がＯＦＦされれば、真空ポンプ１が停止する。
ステップＳ２２でこのように判断して慣らし運転の要否を判断するのは、発明者らが、軸受転動面の潤滑剤が不足しているときは、不足していないときに比べて、モータ電流が高い値を示すことを利用して慣らし運転の要否判断を行うことに思い至ったからである。すなわち、第２の実施形態では、潤滑剤不足による負荷増大によりモータ電流が大きくなる現象を利用して慣らし運転の要否判断を行っている。

（第２の実施形態の変形例１）
上記では、慣らし運転が必要か否かをモータ電流値に基づいて判断するものであった。
しかし、慣らし運転が必要か否かをボールベアリング８の温度に基づいて判断することもできる。

第２の実施形態の変形例１では、図１および図２を参照すると、ベース２のボールベアリング８には、ボールベアリング８の温度を測定する温度センサ２２が取付けられている。制御回路４３には、温度センサ２２からの情報が入力される。
慣らし運転が必要か否かをボールベアリング８の温度に基づいて判断するには、予め、記憶部４５に、慣らし運転が必要とされるボールベアリング８の基準温度を記録しておく。ボールベアリング８の基準温度は、通常運転時の定格回転数におけるボールベアリング８の温度に基づいて設定される。そして、試し運転を行って、ステップＳ２２で、制御回路４３において、温度センサ２２から入力される現在の温度が、記憶部４５に記録されている基準温度より大きいか否か、すなわち、基準値外であるか否かが判断される。現在のボールベアリング８の温度が基準温度より低ければ、すなわち、ボールベアリング８の温度が基準値内であればステップＳ２４に進み、通常運転が行われる。ボールベアリング８の温度が基準温度より高ければ、すなわち、ボールベアリング８の温度が基準値外であればステップＳ２３に進み、慣らし運転を行い、慣らし運転が完了後、ステップＳ２４に進んで通常運転が行われる。

変形例１において、ステップＳ２２でこのように判断して慣らし運転の要否を判断するのは、発明者らが、軸受転動面の潤滑剤が不足しているときは、不足していないときに比べて、ボールベアリング８の温度が高い値を示すことを利用して慣らし運転の要否判断を行うことに思い至ったからである。変形例１では、潤滑剤不足による負荷増大によりボールベアリング８の温度が大きくなる現象を利用して慣らし運転の要否判断を行っている。

（第２実施形態の変形例２）
第２の実施形態の変形例２では、図１および図２を参照すると、ベース２のボールベアリング８付近には、振動センサ２３が取付けられている。振動センサ２３は、ボールベアリング８の外周に取付けてもよい。制御回路４３には、振動センサ２３からの情報が入力される。
慣らし運転が必要か否かをボールベアリング８付近の振動状態に基づいて判断するには、予め、記憶部４５に、慣らし運転が必要とされるボールベアリング８付近の基準振動量（振動値）を記録しておく。基準振動量としては、例えば、振幅、周波数、位相等に関する要素、あるいは変位、速度、加速度等のパラメータ等、振動状態を示すものであれば制限は無い。例えば、ボールベアリング８の可動部全体に適正な量の潤滑剤が供給されていない場合には、ポンプロータ３に回転数に依存しない周波数の振動を検出することができる。ボールベアリング８付近の基準振動量は、通常運転時の定格回転数におけるボールベアリング８付近の振動量に基づいて設定される。

試し運転中に、あるいは、所定時間試し運転を行った後、ステップＳ２２に進んで、制御回路４３において、振動センサ２３から入力される現在の振動量が、記憶部４５に記録されている基準振動量より大きいか否か、すなわち、基準値外であるか否かが判断される。現在のボールベアリング８付近の振動が基準振動量より小さければ、すなわち、ボールベアリング８付近の振動が基準値内であればステップＳ２４に進み、通常運転が行われる。ボールベアリング８付近の振動が基準振動量より大きければ、すなわち、ボールベアリング８付近の振動が基準値外であればステップＳ２３に進み、慣らし運転を行い、慣らし運転が完了後、ステップＳ２４に進んで通常運転が行われる。

なお、慣らし運転の要否をボールベアリング８付近の振動状態に基づいて行うのでなければ、真空ポンプ１に振動センサ２３を設置する必要は無い。

第１の実施形態と同様に、第２の実施形態においても、自動的に慣らし運転を行うのではなく、手動により慣らし運転を行うようにしてもよい。また、慣らし運転中に、残りの慣らし運転時間を報知するようにしてもよい。

第２の実施形態は、慣らし運転が必要か否かの判断を、第１の実施形態における真空ポンプの停止期間に基づく判断に代え、モータ電流、ボールベアリング８の温度あるいはボールベアリング８付近の振動状態に基づいて行うようにした点が相違する。
よって、第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果を奏する。

−第３の実施形態−
第３の実施の形態の真空ポンプにあっては、次のような起動処理を行う。
ｉ）真空ポンプ１を起動した後に、通常運転を行う前に、第１または第２の実施形態で示したようにポンプ停止期間に基づき、第１および第２の実施形態で示した手順で慣らし運転の要否を判断ずる。
ｉｉ）慣らし運転が不要と判断されたときに直ちに通常運転を開始せず、試し運転を行って再度、慣らし運転の要否を判断する。この要否判断は、ポンプ電流、ベアリング温度、ベアリング振動のいずれか一つ、あるいは組み合わせに基づき行う。
ｉｉｉ）試し運転で慣らし運転が必要であると判断された時は、第１および第２の実施の形態で説明したのと同様な慣らし運転を行う。

以下に、このような方法の一例を示す。
図７は、本発明の第３の実施形態を示すフローチャートである。
図７に示す処理を行う場合、予め、記憶部４５に、前回、真空ポンプ１を停止した時刻、および慣らし運転要否判定値である基準モータ電流値が記録される。
図７に示す処理のステップＳ３１およびステップＳ３２は、第１の実施形態のステップＳ１１およびステップＳ１２と同じである。

ステップＳ３２で、真空ポンプ１の停止期間が慣らし運転が必要とされる停止期間より長いと判断されれば、ステップＳ３３の慣らし運転を行い、慣らし運転が完了した後、ステップＳ３６に進んで通常運転が行われる。

真空ポンプ１の停止期間が慣らし運転が必要とされる停止期間より長くないと判断されると、ステップＳ３４に進み、試し運転が行われる。試し運転では、通常運転における定格回転数でモータ４を短時間だけ駆動制御する。すなわち、慣らし運転が必要とされるか否かが判断可能となる最小限の時間だけ試し運転を行う。

試し運転中、ステップＳ３５において、モータ電流値が基準値外であるか否かが判断される。定格回転数でのモータ電流値が基準値外であると判断されればステップＳ３３に進み慣らし運転が実行される。定格回転数でのモータ電流値が基準値外でないと判断されればステップＳ３６に進み通常運転処理を開始する。この後、通常運転が終了し、電源がＯＦＦされれば、真空ポンプ１が停止する。

第３の実施形態においても第２の実施形態と同様、ステップＳ３５において、慣らし運転が必要であるか否かをモータ電流値に基づいて判断する方法に代えて、ボールベアリング８の温度またはボールベアリング８付近の振動状態により判断するようにしてもよい。

第１、第２の実施形態と同様に、第３の実施形態においても、自動的に慣らし運転を行うのではなく、手動により慣らし運転を行うようにしてもよい。また、慣らし運転中に、残りの慣らし運転時間を報知するようにしてもよい。

第３の実施形態においても、真空ポンプ１を起動した後、通常運転を行う前に、慣らし運転が必要か否か判断し、その判断結果に基づく信号を出力する。従って、第１、第２の実施形態と同様な効果を奏する。

特に、第３の実施形態では、真空ポンプ１の停止期間が慣らし運転が必要な期間を超えていない場合でも直ちに通常運転を行うのではなく、さらに、モータ電流値、ボールベアリング８の温度あるいはボールベアリング８付近の振動量のいずれか一つ、あるいはすべてを計測し、この計測値のいずれかが基準を超えている場合にのみ通常運転に移行するようにした。このため、真空ポンプ１の使用条件や設置場所の環境等により、真空ポンプ１の慣らし運転が必要とされる停止期間に変化が生じ、基準の停止期間より短くなった場合にも対応することができる。これにより、通常運転に移行する際の信頼性を向上することができる。

なお、上記実施形態では、真空ポンプ１を、タービン翼排気部Ｐ１とねじ溝排気部Ｐ２とを有する真空ポンプ１として例示したが、本発明は、タービン翼排気部Ｐ１のみを有する真空ポンプに適用することができる。

上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

１ 真空ポンプ
３ ポンプロータ
８ 油潤滑式ボールベアリング（軸受）
９ 軸受
１０ シャフト
２２ 温度センサ
２３ 振動センサ
２４ ガスパージ用通路 ２５ 電磁バルブ
３２ 回転センサ
３３ 表示器
３４ 電流センサ
４３ 制御回路（制御部）
４４ モータ駆動回路
４５ 記憶部
４７ タイマー
５１ 冷媒源
Ｐ１ タービン翼排気部（排気機能部）

Claims (7)

1. 排気機能部を構成するロータに設けられたシャフトの一端を油潤滑式軸受により支持する真空ポンプに用いる制御装置であって、
   通常運転を行う前に慣らし運転が必要か否かを判断し、その判断結果に基づき慣らし運転に関する信号を出力する制御部を備える、真空ポンプの制御装置。
2. 請求項１に記載の真空ポンプの制御装置において、
   前記制御部が慣らし運転が必要と判断して慣らし運転要の信号を出力するとき、前記制御部は、慣らし運転が必要であることを報知部で報知する処理を実行するか、または慣らし運転処理を実行する、真空ポンプの制御装置。
3. 請求項２に記載の真空ポンプの制御装置において、
   前記制御部が慣らし運転処理を実行するとき、前記制御部は、慣らし運転を実行中に慣らし運転の残り時間を演算し、前記残り時間を前記報知部から報知する処理を実行する、真空ポンプの制御装置。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の真空ポンプの制御装置において、
   前記制御部は、真空ポンプの停止時間、モータ電流、軸受の温度および前記軸受の振動の少なくとも１つに基づいて慣らし運転の要否を判断する、真空ポンプの制御装置。
5. 請求項１から４までのいずれか１項に記載の真空ポンプの制御装置と、
   前記真空ポンプとを備える、ポンプ装置。
6. 請求項５に記載のポンプ装置において、
   前記真空ポンプは、軸受を冷却媒体で冷却する冷却装置を備える、ポンプ装置。
7. 請求項６に記載のポンプ装置において、
   前記冷却装置は、慣らし運転が必要と判断されると前記軸受に冷却媒体を導入し、前記慣らし運転が必要ではないと判断されると、前記冷却媒体の前記軸受への導入を停止する電磁バルブを備える、ポンプ装置。

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