JP2019203509A - 真空ポンプおよびその運転方法 - Google Patents

Abstract

【課題】エラーの発生に起因する運転停止の頻度を少なくすることができる真空ポンプを提供する。【解決手段】真空ポンプは、気体を排気するポンプモジュール１と、ポンプモジュール１を駆動するモータ２と、モータ２に可変周波数の交流電力を供給するインバータ装置５と、インバータ装置５を制御する制御装置７とを備える。インバータ装置５は、過電圧または過電流に起因するエラーが起こった場合には、自身の運転を停止し、制御装置７は、予め定められた期間内に発生したエラーを解除するためのエラー解除信号をインバータ装置５に送信し、インバータ装置５は、エラー解除信号を受けると、予め定められた期間内にエラーが起こった場合には自身の運転を停止させない。【選択図】図６

Description

本発明は、真空チャンバなどの密閉容器から気体を吸引する真空ポンプに関し、特に過電圧および／または過電流に起因する故障を回避するための保護機能を備えたインバータ装置を有する真空ポンプに関する。

ドライ真空ポンプは、半導体デバイスの製造設備として広く使用されている。半導体デバイスの製造過程には真空空間中で製品の処理を行う工程があり、該真空空間を形成するためにドライ真空ポンプが用いられている。

ドライ真空ポンプは、所望のトルクを出力したり、省エネや真空空間の圧力を制御するために運転速度を変化させることを目的として、インバータ装置でモータ制御を行うことが一般的になってきている。インバータ装置は、過電圧および／または過電流などのエラーに起因する故障を回避するために、自身を保護する保護機能を備えているものがある。このタイプのインバータ装置は、エラーを検出すると、保護機能が作動してその運転を停止するように構成される。

特開２０１０−１２７１０７号公報 特開２０１１−８９４２８号公報

しかしながら、半導体デバイスの生産中にドライ真空ポンプが突然運転を停止すると、真空空間内の圧力が上昇し、生産中の製品（半導体デバイス）にダメージを与え、不良品を発生させてしまう。

そこで、本発明は、エラーの発生に起因する運転停止の頻度を少なくすることができる真空ポンプおよびその運転方法を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するために、本発明の第１の態様は、気体を排気するポンプモジュールと、前記ポンプモジュールを駆動するモータと、前記モータに可変周波数の交流電力を供給するインバータ装置と、前記インバータ装置を制御する制御装置とを備え、前記インバータ装置は、過電圧または過電流に起因するエラーが起こった場合には、自身の運転を停止し、前記制御装置は、予め定められた期間内に発生したエラーを解除するためのエラー解除信号を前記インバータ装置に送信し、前記インバータ装置は、前記エラー解除信号を受けると、前記予め定められた期間内に前記エラーが起こった場合には自身の運転を停止させないことを特徴とする真空ポンプである。

本発明の第２の態様は、気体を排気するポンプモジュールと、前記ポンプモジュールを駆動するモータと、前記モータに可変周波数の交流電力を供給するインバータ装置と、前記インバータ装置を制御する制御装置とを備えた真空ポンプの運転方法であって、過電圧または過電流に起因するエラーが起こった場合には、前記インバータ装置の運転を停止させ、予め定められた期間内に発生したエラーを解除するためのエラー解除信号を前記インバータ装置に送信し、前記予め定められた期間内に前記エラーが起こった場合には前記インバータ装置の運転を停止させないことを特徴とする真空ポンプの運転方法である。

本発明の一参考例は、気体を排気するポンプモジュールと、前記ポンプモジュールを駆動するモータと、前記モータに可変周波数の交流電力を供給するインバータ装置と、前記インバータ装置を制御する制御装置とを備え、前記インバータ装置は、過電圧または過電流に起因するエラーが起こった場合には、自身の運転を停止し、前記制御装置は、前記エラーの発生が所定の条件を満たしていれば、前記インバータ装置を再始動させることを特徴とする真空ポンプである。

本発明の一参考例は、気体を排気するポンプモジュールと、前記ポンプモジュールを駆動するモータと、前記モータに可変周波数の交流電力を供給するインバータ装置と、前記インバータ装置を制御する制御装置とを備え、前記インバータ装置は、エラーが起こった場合には、自身の運転を停止し、前記制御装置は、前記インバータ装置の運転が停止した後に該インバータ装置を再始動させ、設定時間内に発生したエラーの回数が所定のしきい値に達した場合には、前記インバータ装置を再始動させないことを特徴とする真空ポンプである。

本発明の一参考例は、気体を排気するポンプモジュールと、前記ポンプモジュールを駆動するモータと、前記モータに可変周波数の交流電力を供給するインバータ装置と、前記インバータ装置を制御する制御装置とを備えた真空ポンプの運転方法であって、過電圧または過電流に起因するエラーが起こった場合には、前記インバータ装置の運転を停止させ、前記エラーの発生が所定の条件を満たしていれば、前記インバータ装置を再始動させることを特徴とする真空ポンプの運転方法である。

本発明の一参考例は、気体を排気するポンプモジュールと、前記ポンプモジュールを駆動するモータと、前記モータに可変周波数の交流電力を供給するインバータ装置と、前記インバータ装置を制御する制御装置とを備えた真空ポンプの運転方法であって、エラーが起こった場合には、前記インバータ装置の運転を停止させ、前記インバータ装置の運転が停止した後に該インバータ装置を再始動させ、設定時間内に発生したエラーの回数が所定のしきい値に達した場合には、前記インバータ装置を再始動させないことを特徴とする真空ポンプの運転方法である。

本発明によれば、エラーが所定の期間内に起こった場合には、エラーが自動的に解除され、インバータ装置は停止されない。このようなエラー監視制御により、エラーの発生に起因するポンプの運転停止の頻度を少なくすることができる。

上記参考例によれば、エラーが所定の条件下で起こった場合には、インバータ装置が再始動される。この所定の条件は、インバータ装置の運転を継続してもインバータ装置が故障しないと予想されるエラーの発生条件である。このようなエラー監視制御により、エラーの発生に起因するポンプの運転停止の頻度を少なくすることができる。

上記参考例によれば、設定時間内に発生したエラーの回数が所定のしきい値に達しない限り、インバータ装置の運転がエラー発生により停止しても、インバータ装置は直ちに再始動される。このようなエラー監視制御により、エラーの発生に起因するポンプの運転停止の頻度を少なくすることができる。さらに、エラーが起こるたびに複数のタイマーのいずれか１つが時間の計測を開始するので、制御装置は、エラーが高頻度で発生したことを速やかにかつ確実に検出することができる。

本発明の一実施形態に係る真空ポンプを示す模式図である。 インバータ装置の模式図である。 モータがアイドル運転しているときにエラーが発生したときのモータの回転速度の変化を示すグラフである。 制御装置からの指令に従ってインバータ装置がモータを減速させているときにエラーが発生したときのモータの回転速度の変化を示すグラフである。 エラーの回数をカウントするカウンターと、監視時間を計測するタイマーの動作を説明するための図である。 所定の期間ではインバータ装置がエラー解除モードにあることを説明するグラフである。 本発明の他の実施形態に係る真空ポンプを示す模式図である。 エラーが低い頻度で起こった場合のタイマーの動作を説明するタイムチャートである。 エラーが高い頻度で起こった場合のタイマーの動作を説明するタイムチャートである。 １つのタイマーを用いて、設定時間内に発生したエラーの回数が所定のしきい値に達したか否かを判定する方法を説明したタイムチャートである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る真空ポンプを示す模式図である。図１に示すように、真空ポンプは、気体を排気するポンプモジュール１と、このポンプモジュール１を駆動するモータ２と、モータ２に可変周波数の交流電力を供給するインバータ装置５と、インバータ装置５を制御する制御装置７とを備えている。

ポンプモジュール１は、真空チャンバなどの密閉容器８に接続されており、この密閉容器８内の気体を吸引して密閉容器８内に真空を形成する。ポンプモジュール１としては、その内部に形成されている気体の流路にオイルを用いないドライポンプモジュールが形成される。このようなドライポンプモジュールを備えた真空ポンプは、一般に、ドライ真空ポンプと呼ばれており、半導体デバイスの製造に広く使用されている。

図２は、インバータ装置５の模式図である。図２に示すように、インバータ装置５は、コンバータ部１１、平滑コンデンサ１５、インバータ部１２、ゲートドライバ１３、およびインバータ制御部１６を有している。コンバータ部１１はその内部に整流回路を有しており、電力供給源９から供給される三相の交流電力を直流電力に変換するように構成されている。平滑コンデンサ１５は、変換された直流電力を平滑化するために設けられている。

インバータ部１２は、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）などのスイッチング素子を有しており、平滑化された直流電力から三相の交流電力を生成する。ゲートドライバ１３は、インバータ部１２の各スイッチング素子を開閉するためのゲートドライブ信号を生成する。インバータ部１２のスイッチング素子は、ゲートドライバ１３からのゲートドライブ信号に従って駆動され、これによりインバータ部１２は可変周波数の交流電力を出力する。

電流測定器２０は、インバータ部１２から出力される三相電流を測定して、三相電流の測定値をインバータ制御部１６に送る。インバータ制御部１６は、電流測定器２０から送られる測定値、および制御装置７から送られる速度指令値に基づいて、インバータ部１２から出力される交流電力を制御する。すなわち、インバータ制御部１６は、速度指令値を上位のポンプコントローラ（図示せず）から受け、三相電流の測定値に基づいてＰＷＭ信号を生成する。このＰＷＭ信号はゲートドライバ１３に送られる。ゲートドライバ１３は、ＰＷＭ信号に基づいて、インバータ部１２のスイッチング素子を駆動するためのゲートドライブ信号を生成する。インバータ部１２のスイッチング素子は、ゲートドライバ１３からのゲートドライブ信号に従って駆動され、これによりインバータ部１２は可変周波数の交流電力をモータ２に出力する。

インバータ装置５は、過電圧および過電流などのエラーが発生したときに、自身を故障から保護するための保護機能を備えている。より具体的には、エラーが発生すると、インバータ装置５は、その運転を停止するように構成されている。エラーは、過電圧エラー（すなわち、過大な電圧がインバータ装置５に印加されること）と、過電流エラー（すなわち、過大な電流がインバータ装置５に流れること）に大別される。

コンバータ部１１に入力される直流電力が上昇すると、インバータ装置５内部の平滑コンデンサ１５やインバータ部１２の各スイッチング素子が破壊するおそれがある。そこで、インバータ装置５は、コンバータ部１１の直流電圧を監視し、この直流電圧が予め設定した値以上であった場合に、インバータ装置５はその運転を停止するように構成されている。

コンバータ部１１の直流電圧が上昇する原因としては、電力供給源９の異常、およびインバータ制御の乱調が考えられる。以下、電力供給源９の異常に起因する過電圧エラーをエラー１と呼び、インバータ制御の乱調に起因する過電圧エラーをエラー２と呼ぶ。

エラー１は、インバータ装置５に交流電力を供給する電力供給源９の異常に起因するものである。エラー１は様々な原因によって起こりうる。エラー１が起こると、インバータ装置５への入力電圧が上昇するために、インバータ装置５が故障するおそれがある。したがって、この場合は、インバータ装置５は直ちにその運転を停止する。

エラー２は、瞬間的な停電の後に、慣性の力のみで回転している（すなわちフリーランしている）モータ２およびポンプモジュール１を再び始動させる場合に起こりやすい。瞬間的な停電が発生すると、自動的にインバータ装置５の電力出力は停止する（つまり、電力が入力されないため、インバータ装置５は電力を出力できない）。瞬間的な停電の時間的長さは、通常１秒以内であるので、瞬間的な停電の間、モータ２は惰性で回転し続けるが、軸受の損失等によりにモータ２の回転速度は徐々に低下する。

電力が復旧すると、インバータ装置５は、フリーランしている現在のモータ２の回転速度を測定し、インバータ装置５はモータ２の回転速度と同期した周波数を持つ交流電力の出力を開始する。このとき、モータ２の回転速度に対応した周波数よりも低い周波数の交流電力をインバータ装置５が出力すると、インバータ装置５はモータ２を積極的に減速させることになり、モータ２の動力が回生エネルギーとしてインバータ装置５へ戻る。結果としてインバータ装置５内の電圧が上昇し、過電圧が発生する。

停電がある程度長時間続くと、モータ２は完全に停止する。したがって、長時間の停電後にインバータ装置５を始動する動作は、通常の始動動作と何ら変わりなく、この場合は上述したようなエラーは生じない。

エラー２は、制御装置７からの指令に従ってインバータ装置５がモータ２を減速させる場合にも起こりやすい。例えば、真空ポンプを通常運転モードからアイドル運転モードへ移行する場合、制御装置７は、モータ２の回転速度を下げるようにインバータ装置５に指令する。このように積極的にモータ２の回転速度を低下させると、モータ２の動力が回生エネルギーとしてインバータ装置５へ戻ることがある。結果としてインバータ装置５内の電圧が上昇し、過電圧が発生することがある。

過電圧に加え、過電流もインバータ装置５の故障原因になりうる。すなわち、インバータ装置５に大きな電流が流れると、インバータ装置５内部のスイッチング素子が破壊されるおそれがある。そこで、インバータ装置５はインバータ部１２の出力電流を監視し、この出力電流が予め設定した値以上であった場合に、インバータ装置５はその運転を停止するように構成されている。

過電流の原因としては、インバータ制御の乱調およびモータ２の故障が考えられる。以下、インバータ制御の乱調に起因する過電流エラーをエラー３と呼び、モータ２の故障に起因する過電流エラーをエラー４と呼ぶ。

エラー３は、エラー２と同じように、瞬間的な停電の後に、慣性の力のみで回転しているモータ２を再び始動させる場合や、制御装置７からの指令に従ってインバータ装置５がモータ２を減速させる場合に起こりやすい。例えば、瞬間的な停電の後にインバータ装置５を再始動するとき、インバータ装置５から出力される交流電力の周波数がモータ２の実際の回転速度と大きく異なっていると、インバータ制御の乱調によって過電流が流れる。特に、モータ２のロータ位置のセンシングに失敗すると、不適切なタイミングで電圧がモータ２に印加され、結果として過電流が流れる。ロータ位置のセンシングに失敗する原因としては、モータ２の検出電流にノイズが重畳することや、ポンプモジュール１の負荷が急激に変化し、モータ２の回転速度が急激に変化することが挙げられる。

さらに、エラー３は、ポンプモジュール１（およびモータ２）をアイドル運転しているときに生じやすい。アイドル運転とは、省エネルギーを目的として、モータ２の定格速度よりも低いアイドル速度でモータ２を回転させる運転をいう。例えば、アイドル運転では、モータ２の定格速度の１０％の速度でモータ２を回転させる。インバータ装置５は、モータ２がその定格速度で回転しているときに適切な速度制御ができるように調整されている。アイドル速度と定格速度との差が大きいと、インバータ制御部１６の制御動作が不安定になり、過電流が流れることがある。

エラー４は、モータ２の故障に起因するエラーである。このため、エラー４が起こった場合は、インバータ装置５の運転を直ちに停止させ、モータ２の修理または交換をしなければならない。

以上述べたように、インバータ装置５のエラーは、過電圧エラーと過電流エラーに大別される。さらに、過電圧エラーは、電力供給源９の異常に起因するエラー１と、インバータ制御の乱調に起因するエラー２に分けられ、過電流エラーは、インバータ制御の乱調に起因するエラー３と、モータ２の故障に起因するエラー４に分けられる。これらのエラー１〜４が起こると、インバータ装置５は、その運転を停止するとともに、制御装置７にエラー信号を送信する。

４つのエラー１〜４のうち、エラー１，４は深刻なエラーである。言い換えれば、エラー１，４が起こった後にインバータ装置５の運転を継続すると、インバータ装置５が故障するおそれがある。したがって、エラー１，４が起こったときは、インバータ装置５の運転を停止させる必要がある。

これに対し、エラー２，３は、比較的軽度のエラーである。例えば、惰性で回転しているモータ２の回転速度が低下して回生エネルギーが小さくなれば、過電圧および過電流は発生しなくなる。また、ロータ位置のセンシングに失敗した場合でも、次の瞬間にはロータ位置のセンシングを正しく行える場合もある。これらエラー２，３は、インバータ装置５自体の故障によって生じたのではなく、インバータ装置５の制御の乱れによって生じたものであるから、インバータ装置５の運転を停止する必要がないこともある。

そこで、エラー発生に伴う真空ポンプの頻繁な運転停止を回避するために、制御装置７は、エラー２，３が起こった場合には、インバータ装置５を直ちに再始動させるように構成されている。

エラー１〜４のいずれかが起こると、エラー信号がインバータ装置５から制御装置７に送られる。したがって、制御装置７は、このエラー信号を受信することにより、エラーの発生を検出することができる。制御装置７は、エラーの発生が所定の条件を満たす場合には、そのエラーはエラー２またはエラー３であると判断し、インバータ装置５を再始動させる。所定の条件とは、次の３つの条件である。
条件１：停電（瞬間的な停電）が復旧して電力の供給が再開されてから所定の時間以内（１０秒以内、好ましくは５秒位内、さらに好ましくは２秒以内）に、エラーが発生したこと。
条件２：制御装置７からの指令に従ってインバータ装置５がモータ２の減速を開始した時点から所定の時間以内（１０秒以内、好ましくは５秒位内、さらに好ましくは２秒以内）にエラーが発生したこと。
条件３：インバータ装置５がモータ２をその定格速度よりも低いアイドル速度（定格速度の５０％未満、好ましくは３０％未満、より好ましくは１０％未満）で回転させているときにエラーが発生したこと。

制御装置７は、エラーの発生が、条件１、条件２、および条件３のうちのいずれかを満たす場合には、インバータ装置５を再始動させる。これに対し、エラーの発生が、条件１、条件２、および条件３のいずれも満たさない場合には、そのエラーは上述したエラー１，４と考えられるので、制御装置７はインバータ装置５を再始動させない。上記条件１〜３を設定した理由は、エラー２，３は、上述したように、瞬間的な停電の直後にインバータ装置５を再始動するとき、モータ２を積極的に減速させるとき、およびモータ２がアイドル運転しているときに発生しやすいからである。

図３は、モータ２がアイドル運転しているときにエラーが発生したときのモータ２の回転速度の変化を示すグラフである。図３に示すように、モータ２がアイドル速度で回転しているときにエラーが起こると、インバータ装置５はエラー信号を制御装置７に送ると同時に、一旦その運転を停止する。制御装置７は、エラーの発生が条件３を満たしているので、インバータ装置５を再始動させる。モータ２は完全に停止する前に再び回転し、ポンプモジュール１を駆動し続ける。このように、エラーが発生してもインバータ装置５はその運転を継続するので、ポンプモジュール１は密閉容器８の真空排気を継続することができる。

図４は、制御装置７からの指令に従ってインバータ装置５がモータ２を減速させているときにエラーが発生したときのモータ２の回転速度の変化を示すグラフである。図４に示すように、インバータ装置５がモータ２を減速させているときにエラーが起こると、インバータ装置５はエラー信号を制御装置７に送ると同時に、一旦その運転を停止する。制御装置７は、エラーの発生が条件２を満たしているので、インバータ装置５を再始動させる。図４に示すように、インバータ装置５が再始動してから所定時間以内（１０秒以内、好ましくは５秒位内、さらに好ましくは２秒以内）に再びエラーが発生したときは、制御装置７は、再びインバータ装置５を再始動させてもよい。

エラー２，３は比較的軽度のエラーであるが、その発生頻繁が高いと重大な故障につながることもある。そこで、制御装置７は、エラー２，３の発生頻度に基づいてインバータ装置５の運転を継続させるか、または停止させるかを判断する。より具体的には、制御装置７は、エラー（エラー２またはエラー３）が発生した回数をカウントし、カウントされた回数が所定のしきい値に達した場合には、インバータ装置５を再始動させないように構成されている。

図１に示すように、制御装置７は、エラーの回数をカウントするカウンター２２と、監視時間を計測するタイマー２３を備えている。制御装置７は、所定の監視時間内にエラーが発生しなかったときは、カウントされた回数を０にリセットする。これは、所定の監視時間内にエラーが発生しなかったということは、エラー２，３の発生頻度が低いと考えられるからである。

図５は、エラーの回数をカウントするカウンター２２と、監視時間を計測するタイマー２３の動作を説明するための図である。エラー（エラー２またはエラー３）が発生すると、カウンター２２はエラーの発生回数をカウントし、同時にタイマー２３がスタートする。次にエラー（エラー２またはエラー３）が発生すると、カウンター２２はエラーの発生回数をカウントし、同時にタイマー２３が０にリセットされ、再びスタートする。所定の監視時間（図５では１０秒）の間エラーが発生しなかった場合は、カウントされたエラーの回数が０にリセットされる。

再びエラー（エラー２またはエラー３）が発生すると、カウンター２２はエラーの発生回数を１からカウントし、同時にタイマー２３がスタートする。このようなエラー回数のカウントとタイマー２３のリセット／スタートが繰り返された結果、カウントされたエラー回数が所定のしきい値（図５では３回）に達した場合は、制御装置７は、次にエラーが起きてもインバータ装置５を再始動させない。結果として、インバータ装置５からモータ２への電力の供給が停止し、これに伴ってポンプモジュール１も停止する。

所定の監視時間が経過する前にエラーが起こるということは、エラー発生の頻度が高いことを意味する。したがって、このような場合には、制御装置７は、インバータ装置５を再始動させないことによって、インバータ装置５を故障から保護することができる。

次に、本発明の他の実施形態について説明する。特に説明しない本実施形態の構成および動作は、上述した実施形態と同じであり、その重複する説明を省略する。本実形態では、制御装置７は、予め定められた期間内に発生したエラーを解除するためのエラー解除信号をインバータ装置５に送信するように構成され、インバータ装置５は、エラー解除信号を受けると、前記予め定められた期間内にエラーが起こった場合には自身の運転を停止させないように構成される。

上記予め定められた時間とは、次の３つの期間である。
期間１：停電が復旧して電力の供給が再開された時点から所定の時間（１０秒、好ましくは５秒、さらに好ましくは２秒）が経過するまでの期間。
期間２：制御装置７からの指令に従ってインバータ装置５がモータ２の減速を開始した時点から所定の時間（１０秒、好ましくは５秒、さらに好ましくは２秒）が経過するまでの期間。
期間３：インバータ装置５がモータ２をその定格速度よりも低いアイドル速度（定格速度の５０％未満、好ましくは３０％未満、より好ましくは１０％未満）で回転させている期間。

図６は、期間１，２，３の間はインバータ装置５がエラー解除モードにあることを説明するグラフである。制御装置７は、上記期間１，２，３の開始点にインバータ装置５にエラー解除信号を送信する。インバータ装置５は、このエラー解除信号を受けて、期間１，２，３内に起こるエラーをキャンセルする。本実施形態によれば、エラーが解除されるので、インバータ装置５は停止しない。したがって、モータ２の回転速度の落ち込みを回避することができ、ポンプモジュール１は密閉容器８内の真空圧力を保つことできる。

上記期間１，２，３の間に起こるエラーは、上述したエラー２またはエラー３と考えられる。これに対し、上記期間１，２，３以外に起こるエラーは、上述したエラー１またはエラー４と考えられる。エラー解除信号は、期間１，２，３内にのみインバータ装置５をエラー解除モードにするので、期間１，２，３以外でエラーが起こった場合には、インバータ装置５はその運転を停止する。

本実施形態においても、エラーが発生するたびに、インバータ装置５は制御装置７にエラー信号を送信する。制御装置７は、上述の実施形態と同じように、エラー（エラー２またはエラー３）が発生した回数をカウントし、所定の監視時間（例えば１０秒）内にエラーが発生しなかったときはカウントされた回数を０にリセットし、カウントされた回数が所定のしきい値に達した場合には、エラー解除信号をインバータ装置５に送信しないように構成される。したがって、カウントされた回数が所定のしきい値に達した後にエラーが発生すると、そのエラーは解除されず、インバータ装置５はその運転を停止する。

図７は、本発明の他の実施形態に係る真空ポンプを示す模式図である。特に説明しない本実施形態の構成および動作は、図１に示す実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。インバータ装置５は、エラーが起こった場合には、自身の運転を停止し、制御装置７は、インバータ装置５の運転が停止した後に該インバータ装置５を再始動させるように構成されている。エラーの種類は、過電流に起因するエラー、過電圧に起因するエラーを含むあらゆる種類のエラーが含まれる。つまり、エラーの種類に拘わらず、エラーが起こった場合には、インバータ装置５は自身の運転を停止する。

エラーが起きた結果、インバータ装置５の運転が停止されても、制御装置７によりインバータ装置５は直ちに再始動される。したがって、モータ２の回転速度の落ち込みが回避され、ポンプモジュール１は密閉容器８内の真空圧力を保つことできる。しかしながら、エラーが頻繁に起こった場合にインバータ装置５を強制的に再始動させると、インバータ装置５が故障してしまうおそれがある。そこで、制御装置７は、設定時間内に発生したエラーの回数が所定のしきい値ｎに達した場合には、インバータ装置５を再始動させないように構成されている。ｎは３以上の自然数であり（ｎ≧３）、予め定められる。

図７に示すように、制御装置７は、時間を計測するための複数のタイマー２３を備えている。これらのタイマー２３の台数は、上記所定のしきい値ｎから１を引いた数、すなわちｎ−１である。複数のタイマーのそれぞれは、時間を計測し、計測した時間が設定時間に達すると時間の計測を終了し、計測した時間を０にリセットするように構成されている。制御装置７は、エラーが起こるたびに複数のタイマーのうちのいずれか１つを始動させ、エラーが起こったときに複数のタイマーのすべてが時間を計測している最中である場合は、インバータ装置５を再始動させないように構成されている。

図８は、エラーが低い頻度で起こった場合のタイマーの動作を説明するタイムチャートである。図８に示す例では、５個のタイマー２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄ，２３Ｅが設けられており、設定時間は１０分である。制御装置７（図７参照）は、エラーが起こるたびに、これらのタイマー２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄ，２３Ｅのうちのいずれか１つを予め定めた順序に従って始動させる。この例では、エラーＥ１が起こると、タイマー２３Ａが始動され、時間の計測を開始する。エラーＥ２が起こると、タイマー２３Ｂが始動され、時間の計測を開始する。同様に、エラーＥ３，Ｅ４，Ｅ５が起こると、タイマー２３Ｃ，２３Ｄ，２３Ｅがこの順に始動される。

タイマー２３Ａ〜２３Ｅは、計測した時間が設定時間である１０分に達したときに時間の計測を終了し、計測した時間を０にリセットする。したがって、エラーの発生頻度が低い場合、６件目のエラーＥ６が起こったときには、最初のタイマー２３Ａの時間計測動作は既に終了しており、タイマー２３Ａは時間の計測を再度開始することができる。このように、エラーが低い頻度で起こった場合は、５個のタイマー２３Ａ〜２３Ｅのうちのいずれか１つは、エラーが起こるたびに時間計測を開始することができる。

これに対して、図９は、エラーが高い頻度で起こった場合のタイマーの動作を説明するタイムチャートである。この例でも、同様に、５個のタイマー２３Ａ〜２３Ｅは、エラーＥ１〜Ｅ５が起こったときに順次始動される。しかしながら、６件目のエラーＥ６が起こったときには、最初のタイマー２３Ａは時間の計測をいまだ行っている最中である。他のタイマー２３Ｂ〜２３Ｅも同様に時間の計測を行っている。このように、エラーが高い頻度で起こった場合は、タイマー２３Ａを含む全てのタイマーは前回の時間の計測が終了していないので、時間の計測を開始することができない。

図９から分かるように、エラーが起こったときにｎ−１台のタイマー２３のすべてが時間を計測している最中であるということは、上記設定時間内にエラーがｎ回発生したこと、すなわち、エラーが高頻度で発生していることを意味する。したがって、このような場合には、制御装置７はインバータ装置５を再始動させないことによって、インバータ装置５の故障を未然に防いでいる。その一方で、図８に示すようにエラーが低い頻度で発生している場合には、制御装置７はインバータ装置５を直ちに再始動させ、ポンプモジュール１の運転を継続させる。

本実施形態では、設定時間内に発生したエラーの回数が所定のしきい値に達したか否かを判定するために、複数のタイマー２３を採用している。１つのタイマーを用いて、設定時間内に発生したエラーの回数が所定のしきい値に達したか否かを判定することは可能であるが、複数のタイマー２３を使用することで、エラーが高頻度で発生したことを速やかにかつ確実に検出することができる。以下、複数のタイマー２３を用いることの利点について図９および図１０を参照して説明する。

図９に示す例では、エラーの発生回数のしきい値は６に設定されている。言い換えれば、設定時間（図９では１０分）内にエラーが５回まで起こることは許容されるが、エラーが６回起こった場合には、制御装置７はインバータ装置５を再始動させない。図１０は、１つのタイマーを用いて設定時間内に発生したエラーの回数が所定のしきい値に達したか否かを判定する方法を説明したタイムチャートである。図１０に示す例でも同様に、エラーの発生回数のしきい値は６に設定されている。

図１０に示すように、タイマーは設定時間（図１０では１０分）の計測を繰り返し実行し、制御装置７はこの設定時間内に発生したエラーの回数をカウントする。エラーＥ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４は、最初の設定時間内に起こっている。したがって、最初の設定時間内に起こったエラーの回数は４であり、しきい値６よりも小さい。エラーＥ５，Ｅ６，Ｅ７，Ｅ８は、次の設定時間内に起こっている。したがって、次の設定時間内に起こったエラーの回数も４であり、しきい値６よりも小さい。

しかしながら、エラーＥ２，Ｅ３，Ｅ４，Ｅ５，Ｅ６，Ｅ７は、設定時間である１０分以内に発生している。これは、１０分以内にエラーが６回起こっていることを意味する。１つのタイマーのみを使用した場合では、制御装置７はこのような高頻度のエラー発生を検出することができない場合がありうる。

これに対し、図９に示す本実施形態によれば、エラーが起こるたびに複数のタイマー２３Ａ〜２３Ｅのいずれか１つが順番に時間の計測を開始する。したがって、制御装置７は、エラーが高頻度で発生したことを速やかにかつ確実に検出することができる。

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうることである。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。

１ ポンプモジュール
２ モータ
５ インバータ装置
７ 制御装置
８ 密閉容器
１１ コンバータ部
１５ 平滑コンデンサ
１２ インバータ部
１３ ゲートドライバ
１６ インバータ制御部
２２ カウンター
２３，２３Ａ〜２３Ｅ タイマー

Claims (10)

1. 気体を排気するポンプモジュールと、
   前記ポンプモジュールを駆動するモータと、
   前記モータに可変周波数の交流電力を供給するインバータ装置と、
   前記インバータ装置を制御する制御装置とを備え、
   前記インバータ装置は、過電圧または過電流に起因するエラーが起こった場合には、自身の運転を停止し、
   前記制御装置は、予め定められた期間内に発生したエラーを解除するためのエラー解除信号を前記インバータ装置に送信し、
   前記インバータ装置は、前記エラー解除信号を受けると、前記予め定められた期間内に前記エラーが起こった場合には自身の運転を停止させないことを特徴とする真空ポンプ。
2. 前記予め定められた期間は、停電が復旧して電力の供給が再開された時点から所定の時間が経過するまでの期間であることを特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ。
3. 前記予め定められた期間は、前記制御装置からの指令に従って前記インバータ装置が前記モータの減速を開始した時点から所定の時間が経過するまでの期間であることを特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ。
4. 前記予め定められた期間は、前記インバータ装置が前記モータをその定格速度よりも低いアイドル速度で回転させている期間であることを特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ。
5. 前記制御装置は、前記エラーが発生した回数をカウントし、所定の監視時間内に前記エラーが発生しなかったときは前記カウントされた回数を０にリセットし、前記カウントされた回数が所定のしきい値に達した場合には、前記エラー解除信号を前記インバータ装置に送信しないことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の真空ポンプ。
6. 気体を排気するポンプモジュールと、
   前記ポンプモジュールを駆動するモータと、
   前記モータに可変周波数の交流電力を供給するインバータ装置と、
   前記インバータ装置を制御する制御装置とを備えた真空ポンプの運転方法であって、
   過電圧または過電流に起因するエラーが起こった場合には、前記インバータ装置の運転を停止させ、
   予め定められた期間内に発生したエラーを解除するためのエラー解除信号を前記インバータ装置に送信し、
   前記予め定められた期間内に前記エラーが起こった場合には前記インバータ装置の運転を停止させないことを特徴とする真空ポンプの運転方法。
7. 前記予め定められた期間は、停電が復旧して電力の供給が再開された時点から所定の時間が経過するまでの期間であることを特徴とする請求項６に記載の真空ポンプの運転方法。
8. 前記予め定められた期間は、前記制御装置からの指令に従って前記インバータ装置が前記モータの減速を開始した時点から所定の時間が経過するまでの期間であることを特徴とする請求項６に記載の真空ポンプの運転方法。
9. 前記予め定められた期間は、前記インバータ装置が前記モータをその定格速度よりも低いアイドル速度で回転させている期間であることを特徴とする請求項６に記載の真空ポンプの運転方法。
10. 前記エラーが発生した回数をカウントし、
    所定の監視時間内に前記エラーが発生しなかったときは前記カウントされた回数を０にリセットし、
    前記カウントされた回数が所定のしきい値に達した場合には、前記エラー解除信号を前記インバータ装置に送信しないことを特徴とする請求項６乃至９のいずれか一項に記載の真空ポンプの運転方法。

Images