JP2020112133A - Vacuum pump - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、真空ポンプに関する。 The present invention relates to a vacuum pump.
ＣＶＤ成膜やエッチングを行う装置の真空排気に用いられるターボ分子ポンプにおいては、ポンプ本体内に反応生成物が堆積するのを抑制するためにポンプ本体をヒータで昇温するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。ターボ分子ポンプでは、ポンプ起動後の加速時に大きなモータ電流が流れ、定格回転状態になるとモータ電流が低下して定格回転状態を維持するようにしている。また、ポンプ本体の温度を所望の温度に上昇させるまでに要するヒータ加熱時間は、ポンプ起動から定格回転状態となるまでの加速時間に比べて非常に長い。そのため、ポンプ電源投入と同時にヒータ電源をオンするのが一般的である。 In a turbo molecular pump used for evacuation of an apparatus for performing CVD film formation or etching, it is known that a pump body is heated by a heater in order to suppress deposition of reaction products in the pump body. (For example, refer to Patent Document 1). In the turbo molecular pump, a large motor current flows at the time of acceleration after the pump is started, and the motor current decreases when it reaches the rated rotation state so that the rated rotation state is maintained. Further, the heater heating time required to raise the temperature of the pump main body to a desired temperature is much longer than the acceleration time from pump startup to the rated rotation state. Therefore, it is common to turn on the heater power supply at the same time when the pump power supply is turned on.
しかしながら、ヒータをオン状態にしてポンプ本体を加熱しながらターボ分子ポンプを起動すると、モータ加速時の大きなモータ電流に加えてヒータ電流が流れることになり、一時的に過大な電力が要求される。特に、装置に複数台のターボ分子ポンプが装着される場合、モータ加速時における電力増大が顕著になる。 However, when the turbo molecular pump is started while the heater is turned on and the pump body is heated, the heater current flows in addition to the large motor current at the time of motor acceleration, which temporarily requires excessive power. In particular, when a plurality of turbo molecular pumps are mounted on the device, the increase in power during motor acceleration becomes remarkable.
本発明の好ましい態様による真空ポンプは、ロータをモータで回転駆動して真空排気するポンプ本体と、前記ポンプ本体を加熱するヒータと、前記ポンプ本体および前記ヒータを制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、モータ電流が所定電流値以上か否かを判断し、モータ電流が所定電流値以上であると判断する場合には、前記ヒータの電力を制限する。
さらに好ましい態様では、前記制御装置は、前記ヒータの電力を制限しているとき、モータ電流が所定電流値未満であると判断する場合に、前記ヒータの電力制限を停止する。
さらに好ましい態様では、前記制御装置は、前記モータの回転駆動開始で前記ヒータの電力制限を開始し、前記モータが定格回転状態になって前記モータ電流が前記所定電流値未満であると判断する場合に、前記ヒータの電力制限を停止する。
さらに好ましい態様では、モータ回転開始から定常回転状態に達するまでの加速時間を計時するタイマーを備え、前記制御装置は、前記モータの回転駆動開始で前記ヒータの電力制限を開始すると共に前記タイマーによるカウントを開始させ、前記タイマーのカウントアップで前記ヒータの電力制限を停止する。
さらに好ましい態様では、前記ポンプ本体を加熱するヒータを複数備え、前記制御装置は、前記モータ電流が前記所定電流値以上の場合に、複数の前記ヒータの内の少なくとも一つの通電を停止する。
本発明の好ましい態様による真空ポンプは、ロータをモータで回転駆動して真空排気するポンプ本体と、前記ポンプ本体を加熱するヒータと、前記ポンプ本体および前記ヒータを制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記モータの回転駆動開始で前記ヒータの電力制限を開始し、モータが定格回転状態であるか否かを判断し、定格回転状態であると判断する場合、前記ヒータの電力制限を停止する。
本発明の好ましい態様による真空ポンプは、ロータをモータで回転駆動して真空排気するポンプ本体と、前記ポンプ本体を加熱するヒータと、前記ポンプ本体および前記ヒータを制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、モータ回転数の低下量が閾値以上であるか否かを判断し、モータ回転数の低下量が閾値以上であると判断された場合に、前記ヒータの電力を制限する。
A vacuum pump according to a preferred aspect of the present invention includes a pump main body that rotationally drives a rotor by a motor to evacuate the vacuum, a heater that heats the pump main body, and a control device that controls the pump main body and the heater. The control device determines whether or not the motor current is equal to or higher than a predetermined current value, and limits the electric power of the heater when it is determined that the motor current is equal to or higher than the predetermined current value.
In a further preferred aspect, the control device stops the power limitation of the heater when determining that the motor current is less than a predetermined current value while limiting the power of the heater.
In a further preferred aspect, the control device starts power limitation of the heater at the start of rotation driving of the motor, determines that the motor current is less than the predetermined current value when the motor is in a rated rotation state. Then, the power limitation of the heater is stopped.
In a further preferred aspect, a timer is provided for measuring an acceleration time from the start of motor rotation to the time when a steady rotation state is reached, and the control device starts power limitation of the heater at the start of rotational driving of the motor and counts by the timer. Is started, and the power limitation of the heater is stopped when the timer counts up.
In a further preferred aspect, a plurality of heaters for heating the pump body are provided, and the control device stops energization of at least one of the plurality of heaters when the motor current is equal to or higher than the predetermined current value.
A vacuum pump according to a preferred aspect of the present invention includes a pump main body that rotationally drives a rotor by a motor to evacuate the vacuum, a heater that heats the pump main body, and a control device that controls the pump main body and the heater. The control device starts power limitation of the heater at the start of rotation driving of the motor, determines whether the motor is in the rated rotation state, and when it is determined that the motor is in the rated rotation state, limits the power of the heater. Stop.
A vacuum pump according to a preferred aspect of the present invention includes a pump main body that rotationally drives a rotor by a motor to evacuate the vacuum, a heater that heats the pump main body, and a control device that controls the pump main body and the heater. The control device determines whether or not the amount of decrease in the motor rotation speed is equal to or more than a threshold value, and limits the electric power of the heater when it is determined that the amount of decrease in the motor rotation speed is equal to or more than the threshold value.
本発明によれば、モータ消費電力とヒータ消費電力とを含むポンプ消費電力が、ポンプ使用中に一時的に過大になるのを抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to prevent the pump power consumption including the motor power consumption and the heater power consumption from temporarily becoming excessive during use of the pump.
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の実施の形態−
図１は、ターボ分子ポンプの概略構成を示す図である。ターボ分子ポンプは、真空チャンバに装着されて真空排気を行うポンプ本体１と、ポンプ本体１を駆動制御する制御装置２とを備えている。ポンプ本体１のコネクタ１３０と制御装置２のコネクタ２３３とは、制御ケーブル４によって接続される。さらに、図１に示すターボ分子ポンプには、ポンプ本体１を加熱するヒータ５が設けられている。ヒータ５のコネクタ５１と制御装置２のコネクタ２３４とはヒータケーブル３で接続され、制御装置２からヒータ５へ電力が供給される。制御装置２の電源スイッチ２３１をオン操作すると制御装置２が立ち上がりヒータ５への電力供給が開始し、ポンプ起動スイッチ２３２をオン操作すると、ポンプ本体１のロータ回転が開始される。また、制御装置２は、上位コントローラ１００からの指令により電源オン動作、ポンプ起動動作を行うこともできる。
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
-First Embodiment-
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a turbo molecular pump. The turbo-molecular pump includes a
図２は、ポンプ本体１の概略構成を示す断面図である。図２に示すように、本実施の形態では磁気軸受式のターボ分子ポンプを例に説明するが、本発明は、磁気軸受式でない例えばメカニカルベアリング式のターボ分子ポンプにも、さらには、ネジ溝ロータを高速回転させて真空排気を行う分子ポンプのような真空ポンプにも適用できる。ポンプロータ１０が締結されているシャフト１１は、ベース１２に設けられた磁気軸受１２４，１２５，１２６によって磁気浮上支持される。なお、磁気軸受１２４〜１２６が作動していない場合には、シャフト１１は非常用のメカニカルベアリング１２７，１２８によって支持される。シャフト１１は、モータＭにより回転駆動される。シャフト１１の回転数は回転数センサ１４によって検出される。
FIG. 2 is a sectional view showing a schematic configuration of the
ポンプロータ１０には、排気上流側に回転翼１０１が複数段形成され、排気下流側にネジ溝ポンプを構成する円筒部１０２が形成されている。これらに対応して、固定側には複数段の固定翼１２１と、円筒状のステータ１２２とが設けられている。図２に示す例ではステータ１２２にネジ溝が形成されているが、回転する円筒部１０２にネジ溝を形成しても構わない。各固定翼１２１は、スペーサリング１２３を介してベース１２上に載置されている。
In the
複数段の固定翼１２１は、ベース１２に固定されたポンプハウジング１３内に収納されている。ポンプハウジング１３には、吸気口１２９が形成されている。ベース１２には排気ポート１２０が設けられ、この排気ポート１２０にバックポンプ（不図示）が接続される。ポンプロータ１０が高速回転すると、吸気口１２９側の気体分子は排気ポート１２０側へと排気される。ヒータ５は、ベース１２の外周面に巻き付けるように装着されている。ステータ１２２には、ステータ１２２の温度を検出する温度センサ５２が設けられている。
The plurality of stages of
図３は、制御装置２の概略構成を示すブロック図である。制御装置２は、ポンプコントローラ２１と、ヒータコントローラ２２と、入力部２３を備えている。ポンプコントローラ２１はポンプ本体１に対応して設けられたものであり、モータ制御部２１ａと、ＭＢ（磁気軸受）制御部２１ｂと、回転数算出部２１ｃと、電流判定部２１ｄと、タイマー２１ｅとを備えている。回転数算出部２１ｃは、回転数センサ１４からの信号に基づいてモータＭの回転数を算出する。モータ制御部２１ａは、回転数算出部２１ｃで算出された回転数に基づいてモータＭの回転を制御する。ＭＢ制御部２１ｂは、磁気軸受１２４，１２５，１２６の電磁石電流を制御する。電流判定部２１ｄは、モータ電流値と予め定められた閾値Ｉthとを比較し、モータ電流値が閾値Ｉth以上か否かを判定する。ポンプコントローラ２１は、電流判定部２１ｄによりモータ電流値が閾値Ｉth以上であると判定されると、ヒータ電流制限信号をヒータコントローラ２２に出力する。
FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of the
ヒータコントローラ２２は、温度センサ５２で検出された温度が所定温度範囲となるようにヒータ５の電力を制御（以下では、温調制御と呼ぶ）するとともに、ポンプコントローラ２１から入力されるヒータ電流制限信号に基づいてヒータ５の電力を制御する。なお、ヒータ電流制限信号に基づく電力制御の詳細は後述するが、ヒータ電流制限信号に基づく電力制御は温調制御に優先する。なお、図１に示す例ではステータ１２２に温度センサ５２を設けたが、ベース１２等に設けても良い。
The heater controller 22 controls the electric power of the
入力部２３には、オペレータによる操作入力が行われるスイッチ類（図１に示した電源スイッチ２３１およびポンプ起動スイッチ２３２を含む）や、上位コントローラ１００からの指令信号が入力されるポート等が設けられている。電源スイッチ２３１がオンされるか、または、上位コントローラ１００から電源オン信号が入力されると、すなわち、電源オン指令が入力されると、制御装置２の各部に電力を供給する不図示の電源部が起動する。電源部の起動により、ポンプコントローラ２１はＭＢ制御部２１ｂによる磁気浮上制御を開始し、ヒータコントローラ２２はヒータ５による温調制御を開始する。その後、ポンプ起動スイッチ２３２がオンされるか、または、上位コントローラ１００からポンプ起動信号が入力されると、すなわちポンプ起動指令が入力されると、モータ制御部２１ａによるモータＭの回転が開始される。
The input section 23 is provided with switches (including the
図４は、従来の場合の、電源オンからモータＭの回転数が定格回転数となるまでのヒータ電流Ｌ１、モータ電流Ｌ２および回転数Ｎの推移の一例を示したものである。なお、図４では、磁気軸受１２４〜１２６に供給される磁気軸受電流の記載を省略した。磁気軸受電流は電源オンにより供給が開始され、ポンプロータ１０が締結されたシャフト１１が磁気軸受１２４〜１２６により磁気浮上支持される。磁気浮上後の磁気軸受電流はシャフト１１の微小な変位によって僅かに変化するが、モータ電流Ｌ２の変化と比較した場合ほぼ一定とみなすことができる。
FIG. 4 shows an example of changes in the heater current L1, the motor current L2, and the rotation speed N from when the power is turned on to when the rotation speed of the motor M reaches the rated rotation speed in the conventional case. In FIG. 4, the description of the magnetic bearing current supplied to the
図４のｔ＝ｔ１に電源オンされると、ヒータ５がオンされて一定の値Ｉ１のヒータ電流Ｌ１が供給される。ｔ＝ｔ２にポンプ起動指令が入力されると、モータ制御部２１ａによるモータＭの回転が開始され、時間の経過とともに回転数Ｎは上昇する。モータ制御部２１ａは、ｔ＝ｔ３に回転数Ｎが定格回転状態に達すると、その後は、回転数Ｎが定格回転状態に維持されるようにモータＭの回転を制御する。定格回転状態とは、回転数Ｎが定格回転数Ｎｓを含む所定回転数範囲（Ｎｓ〜Ｎｓ−ΔＮ）に含まれている状態である。ΔＮはポンプ本体１の機種ごとに予め設定されている。
When the power is turned on at t=t1 in FIG. 4, the
モータ電流Ｌ２は、加速区間であるｔ＝ｔ２からｔ＝ｔ３まではモータ加速に必要な大きな電流値Ｉ２１となり、定格回転状態となるｔ＝ｔ３以降はモータＭを定格回転数Ｎｓに維持するのに必要な電流値Ｉ２２（＜Ｉ２１）に減少する。その結果、加速区間においては、ヒータ５の電流値Ｉ１とモータＭの電流値Ｉ２１と磁気軸受１２４〜１２６の電磁石電流とが流れることになる。この加速区間の電流値は定格回転区間の電流値（Ｉ１＋Ｉ２２＋電磁石電流）よりも大きく、加速区間においては一時的に過大な電力が要求される。
The motor current L2 has a large current value I21 required for motor acceleration from t=t2 to t=t3, which is the acceleration section, and maintains the motor M at the rated rotation speed Ns after t=t3, which is the rated rotation state. The current value I22 (<I21) required for is reduced. As a result, the current value I1 of the
そこで、本実施の形態では、ポンプコントローラ２１が図５，６に示すような制御を行うことで、加速区間における合計電流値の増加を抑制するようにした。図５は、電源オン後の加速区間および定格回転区間におけるポンプコントローラ２１の制御を説明するフローチャートである。図６は、本実施の形態における、ポンプ停止状態から定格回転までのヒータ電流Ｌ１、モータ電流Ｌ２および回転数Ｎの推移を示す図である。
Therefore, in the present embodiment, the
図５のステップＳ１では、電源オン指令が入力されたか否かを判定し、図６のｔ＝ｔ１に示すように電源オン指令が入力されるとステップＳ２へ進む。ステップＳ２では、ポンプコントローラ２１は、磁気浮上指令を出力してＭＢ制御部２１ｂによる磁気軸受１２４〜１２６の磁気浮上制御を開始させる。さらに、ステップＳ３では、ポンプコントローラ２１はヒータコントローラ２２へ温調制御開始の指令を出力する。ヒータコントローラ２２はヒータ５をオンして温調制御を開始する。ヒータ５にはヒータ電流Ｌ１が供給される（図６参照）。ステップＳ４では、ポンプ起動指令が入力されたか否かを判定し、ポンプ起動指令が入力されるとステップＳ５へ進む。
In step S1 of FIG. 5, it is determined whether or not the power-on command is input, and when the power-on command is input as shown at t=t1 in FIG. 6, the process proceeds to step S2. In step S2, the
ステップＳ５では、ポンプコントローラ２１は、ヒータ電流制限信号をヒータコントローラ２２へ出力する。その結果、温調制御は中断されるとともにヒータ５がオフとされ、ヒータ電流Ｌ１はゼロとなる。ステップＳ６では、ポンプコントローラ２１は、モータＭを回転させる回転指令をモータ制御部２１ａへ出力する。モータ制御部２１ａは、モータＭを回転数ゼロの状態から定格回転数Ｎｓまで上昇させるモータ加速制御を開始する。
In step S5, the
図６に示す例では、ｔ＝ｔ２にポンプコントローラ２１からヒータコントローラ２２へヒータ電流制限信号が出力される（ステップＳ５）。ヒータコントローラ２２は、ヒータ電流制限信号を受信すると温調制御を中断してヒータ５をオフする。その結果、ヒータ電流Ｌ１がゼロになり、ポンプ本体１およびヒータ５に供給される電流の合計は、モータ電流値と磁気軸受１２４〜１２６に供給される励磁電流との和となり、加速区間で必要とされる電流値が従来よりも低減される。その後、ステップＳ６で回転指令が出力され、モータ加速が開始され、回転数Ｎが上昇する。
In the example shown in FIG. 6, the heater current limit signal is output from the
図５のステップＳ７では、ポンプコントローラ２１は、電流判定部２１ｄによる判定結果がＬ２≧Ｉthか否かを判定する。ステップＳ６の処理によりモータ加速が既に開始されているので、ステップＳ７でＬ２≧Ｉthと判定され、ステップＳ８へ進んでヒータ電流制限信号が出力される。ただし、ステップＳ５の処理により既にヒータ電流制限信号が出力されているので、ここでは出力状態を継続する。ステップＳ８の処理が終了するとステップＳ７へ戻る。
In step S7 of FIG. 5, the
なお、図７に示す例では、ステップＳ６の処理によって、図６のようにモータ電流Ｌ２が瞬時に値Ｉ２１まで上昇すると仮定し、このモータ電流Ｌ２の立ち上がりよりも先にヒータ５をオフさせるためにステップＳ５の処理を設けた。しかし、モータ電流Ｌ２が値Ｉ２１まで立ち上がるまでの時間が、ステップＳ７およびＳ８の処理により温調制御が中断されるまでの時間よりも長い場合には、ステップＳ５の処理を省略することが可能である。すなわち、ポンプ起動信号を用いることなくモータ電流Ｌ２を用いるだけで、上述のような温調制御を中断するヒータ電流制限制御を行わせることが可能である。
In the example shown in FIG. 7, it is assumed that the motor current L2 instantaneously rises to the value I21 as shown in FIG. 6 by the process of step S6, and the
図６のｔ＝ｔ２以後の加速区間および定格回転区間においては、ステップＳ７〜ステップＳ９の処理が繰り返される。ｔ＝ｔ２以後、モータ加速により回転数Ｎが増加し、ｔ＝ｔ３に定格回転数Ｎｓに達すると、モータ制御部２１ａは、モータ電流Ｌ２をＩ２１からＩ２２に減少させてモータ回転数を定格回転状態すなわち定格回転数Ｎｓに維持する。 In the acceleration section and the rated rotation section after t=t2 in FIG. 6, the processes of steps S7 to S9 are repeated. After t=t2, the rotation speed N increases due to the motor acceleration, and when the rotation speed N reaches the rated rotation speed Ns at t=t3, the motor control unit 21a reduces the motor current L2 from I21 to I22 to reduce the motor rotation speed to the rated rotation speed. The state, that is, the rated speed Ns is maintained.
図６のｔ＝ｔ３にモータ電流Ｌ２がＩ２１からＩ２２に減少すると、図５のステップＳ７でＬ２＜Ｉthと判定されてステップＳ９へ進み、ポンプコントローラ２１はヒータ電流制限信号の出力を停止する。ヒータコントローラ２２は、ヒータ電流制限信号が停止されると温調制御を再開してヒータ５をオンする。その結果、ヒータ５には電流値Ｉ１のヒータ電流Ｌ１が供給されることになる。
When the motor current L2 decreases from I21 to I22 at t=t3 in FIG. 6, L2<Ith is determined in step S7 of FIG. 5, the process proceeds to step S9, and the
図７は、定格回転区間においてガス流入によりモータ電流が増加する場合の、ヒータ電流制限制御の一例を示す図である。上述したように、定格回転区間においては、図５に示すフローチャートのステップＳ７〜ステップＳ９までの処理が繰り返し実行される。図７に示す例では、ｔ＝ｔ４においてガス流入が開始され、ｔ＝ｔ５においてガス流入が停止される。ガス流入開始以前のｔ＜ｔ４およびガス流入停止以後のｔ５＜ｔの区間においては、温度センサ５２の検出温度が予め設定された温度範囲となるようにヒータ５をオンオフ制御する温調制御が行われる。一方、ガス流入期間であるｔ４≦ｔ≦ｔ５においては温調制御が停止される。
FIG. 7 is a diagram showing an example of heater current limiting control when the motor current increases due to gas inflow in the rated rotation section. As described above, in the rated rotation section, the processes of steps S7 to S9 of the flowchart shown in FIG. 5 are repeatedly executed. In the example shown in FIG. 7, the gas inflow is started at t=t4, and the gas inflow is stopped at t=t5. In the section of t<t4 before the start of gas inflow and t5<t after the stop of gas inflow, temperature control is performed to turn on/off the
ガス流入によりモータ負荷が増加すると、モータＭの回転数Ｎが低下する。回転数Ｎが低下すると、モータ制御部２１ａは、モータ電流Ｌ２をＩ２２から増加させて回転数Ｎが定格回転数Ｎｓとなるように制御する。この増加後の電流値はガス流入量に依存しており、ガス流入量が小さい場合には増加量は小さく、ガス流入量が大きい場合には増加量は大きくなる。本実施の形態では、ヒータ電流制限制御が必要な程度に増加量が大きい場合、例えば、図７に示すように加速区間と同程度の電流増加が生じるガス流入量以上の場合には、加速区間の場合と同様のヒータ電流制限制御を実行するようにした。すなわち、図７に示すＩthは、一時的な電力増加（電流増加）をどの程度許容するかに応じて設定される。 When the motor load increases due to gas inflow, the rotation speed N of the motor M decreases. When the rotation speed N decreases, the motor control unit 21a increases the motor current L2 from I22 to control the rotation speed N to reach the rated rotation speed Ns. The current value after the increase depends on the gas inflow amount. When the gas inflow amount is small, the increase amount is small, and when the gas inflow amount is large, the increase amount is large. In the present embodiment, when the increase amount is large enough to require the heater current limiting control, for example, when the gas inflow amount is equal to or larger than the gas inflow amount at which the current increase is approximately equal to the acceleration interval as shown in FIG. The heater current limit control similar to that in the above case is executed. That is, Ith shown in FIG. 7 is set according to how much a temporary power increase (current increase) is allowed.
図７のｔ＝ｔ５においてガス流入が停止されてモータ負荷が元に戻ると、回転数Ｎが定格回転数Ｎｓよりも上昇するので、モータ制御部２１ａは、モータ電流Ｌ２をＩ２２に戻して回転数Ｎが定格回転数Ｎｓとなるように制御する。 When the gas inflow is stopped at t=t5 in FIG. 7 and the motor load returns to the original value, the rotation speed N rises above the rated rotation speed Ns, so the motor control unit 21a returns the motor current L2 to I22 and rotates. Control is performed so that the number N becomes the rated speed Ns.
すなわち、ｔ＝ｔ４においてガス流入が開始されてモータ電流Ｌ２が増加すると、図５のステップＳ７でＬ２≧Ｉthと判定され、ステップＳ８へ進んでヒータ電流制限信号がヒータコントローラ２２に入力される。その結果、ヒータコントローラ２２は温調制御を中断し、ヒータ５をオフにしてヒータ電流Ｌ１をゼロにする。その後、ｔ＝ｔ５においてガス流入が停止されモータ電流Ｌ２がＩ２２に低下すると、図５のステップＳ７でＬ２＜Ｉthと判定されてステップＳ９へ進む。ステップＳ９においてポンプコントローラ２１がヒータ電流制限信号の出力を停止すると、ヒータコントローラ２２はヒータ５による温調制御を再開する。
That is, when gas inflow is started at t=t4 and the motor current L2 increases, it is determined at step S7 in FIG. 5 that L2≧Ith, and the routine proceeds to step S8 where the heater current limit signal is input to the heater controller 22. As a result, the heater controller 22 interrupts the temperature control and turns off the
このように、定格回転区間においても、ガス流入等によりモータ負荷が増加してモータ電流Ｌ２が閾値Ｉth以上となった場合には、温調制御が中断されてヒータ５がオフされる。その結果、ポンプ使用中にポンプ本体１とヒータ５とを合計した消費電力が一時的に過大となるのを防止することができる。
As described above, even in the rated rotation section, when the motor load increases due to gas inflow and the like and the motor current L2 becomes equal to or higher than the threshold value Ith, the temperature control is interrupted and the
なお、図５、６に示す例では、ヒータコントローラ２２はヒータ電流制限信号を受信するとヒータ５をオフとしたが、ヒータ５をオフにしてヒータ電流Ｌ１をゼロとする代わりに、ヒータ電流Ｌ１の電流値を減少させてヒータ５の消費電力を制限するようにしても良い。それによって、モータ電流Ｌ２が一時的に増大しても、合計の電流値（言い換えると消費電力）の増大を抑えることができる。
In the examples shown in FIGS. 5 and 6, the heater controller 22 turns off the
（変形例１）
上述した実施の形態では、電源オン指令が入力されるとヒータ５をオンにして温調制御を開始したが、図８に示すフローチャートのように、ポンプ起動後に回転数Ｎが定格回転状態（定格回転数Ｎｓ）となったタイミングでヒータ５をオンにして温調制御を開始するようにしても良い。図８のフローチャートは、図６のフローチャートからステップＳ３およびステップＳ５を削除して、ステップＳ６の後段にステップＳ２０およびステップＳ２１の処理を追加したものである。
(Modification 1)
In the above-described embodiment, when the power-on command is input, the
図８のステップＳ６で、ポンプコントローラ２１から回転指令がモータ制御部２１ａへ出力されてモータ加速が開始される。その後、ステップＳ２０で回転数Ｎが定格回転状態（定格回転数Ｎｓ）に達したと判定されるとステップＳ２１において温調制御が開始されて、ヒータ５がオンされる。すなわち、回転数Ｎが定格回転数Ｎｓに達した後に、初めてヒータ５がオンされることになる。定格回転数Ｎｓに達した後にはステップＳ７〜ステップＳ９の処理が繰り返され、図７に示すようなヒータ制御が行われる。この変形例１においても、ヒータ電流制限信号を受信した場合に、ヒータ５をオフする代わりにヒータ電流Ｌ１の電流値を減少させてヒータ５の消費電力を制限するようにしても良い。
In step S6 of FIG. 8, a rotation command is output from the
このように、変形例１においても、加速区間においてモータ電流Ｌ２が閾値Ｉth以上となった場合や、ガス流入によりモータ負荷が増加してモータ電流Ｌ２が閾値Ｉth以上となった場合には、ヒータ電流Ｌ１がゼロまたは小さな値に制限されるので、一時的な消費電力の増大を抑えることができる。
As described above, also in the
（変形例２）
上述した第１の実施の形態や変形例１では、モータ電流Ｌ２が閾値Ｉth以上となった場合にヒータ電流制限信号を出力して、ヒータ電流Ｌ１をゼロまたは小さな値にして合計の消費電力を低下させるようにした。変形例２では、図９に示すように、モータ電流Ｌ２の代わりにポンプ起動信号および回転数Ｎをヒータ電流制限制御に利用する。図９のフローチャートは、図５に示すフローチャートにおいてステップＳ７〜ステップＳ９の代わりにステップＳ３０〜ステップＳ３３を設けたものである。
(Modification 2)
In the above-described first embodiment and modification example 1, when the motor current L2 becomes equal to or higher than the threshold value Ith, the heater current limit signal is output to set the heater current L1 to zero or a small value to reduce the total power consumption. I tried to lower it. In the second modification, as shown in FIG. 9, the pump start signal and the rotation speed N are used for the heater current limit control instead of the motor current L2. The flowchart of FIG. 9 is obtained by providing steps S30 to S33 instead of steps S7 to S9 in the flowchart shown in FIG.
図９のステップＳ６においてポンプコントローラ２１から回転指令がモータ制御部２１ａへ出力されると、モータ加速が開始される。ステップＳ３０では、ポンプコントローラ２１は回転数Ｎが定格回転状態（定格回転数Ｎｓ）に達したか否かを判定する。回転数Ｎが定格回転状態（定格回転数Ｎｓ）に達するとステップＳ３０からステップＳ３１へ進み、ヒータ電流制限信号の出力を停止する。その結果、中断していた温調制御が再開され、図７のｔ＜ｔ４やｔ＞ｔ５に示すような温調制御が行われる。
When a rotation command is output from the
ステップＳ３２では、回転数Ｎの低下量ΔＮが予め設定した閾値ΔＮthに対してΔＮ≧ΔＮthか否かを判定する。図７に示したように、ガス流入によりモータ負荷が増加すると、モータＭの回転数Ｎが低下する。その回転数低下量ΔＮはガス流入に依存し、ガス流入量が大きいほど大きい。ここでは、モータ電流Ｌ２が閾値Ｉth以上となるガス流入量の場合の回転数低下量ΔＮthを、ヒータ電流制限制御を実行するか否かの閾値に設定する。図７のｔ＝ｔ４においてガス流入により回転数ＮがΔＮth以上低下すると、ステップＳ３２でΔＮ≧ΔＮthと判定され、ステップＳ３３へ進んでヒータ電流制限信号を出力する。ヒータコントローラ２２はヒータ電流制限信号の受信により温調制御を中断してヒータ５をオフとする。その結果、図７に示すようにヒータ電流Ｌ１がゼロとなる。
In step S32, it is determined whether or not the decrease amount ΔN of the rotation speed N is ΔN≧ΔNth with respect to a preset threshold value ΔNth. As shown in FIG. 7, when the motor load increases due to gas inflow, the rotation speed N of the motor M decreases. The rotation speed reduction amount ΔN depends on the gas inflow, and increases as the gas inflow amount increases. Here, the rotation speed reduction amount ΔNth in the case of the gas inflow amount at which the motor current L2 is equal to or larger than the threshold value Ith is set as a threshold value for whether or not to execute the heater current limit control. At t=t4 in FIG. 7, when the rotational speed N decreases by ΔNth or more due to gas inflow, it is determined in step S32 that ΔN≧ΔNth, and the process proceeds to step S33 to output the heater current limit signal. The heater controller 22 interrupts the temperature control by receiving the heater current limiting signal and turns off the
ステップＳ３３の処理が終了したら、ステップＳ３０へ戻って回転数Ｎが定格回転数Ｎｓに達したか否かを判定する。図７に示す例では、ｔ＝ｔ４に温調制御を中断してからｔ＝ｔ５にＮ＝ＮｓとなるまではステップＳ３０の処理が繰り返される。そして、ｔ＝ｔ６においてＮ＝ＮｓとなったときにステップＳ３０からステップＳ３１へ進み、ヒータ電流制限信号が停止されて温調制御が再開される。 When the process of step S33 is completed, the process returns to step S30, and it is determined whether the rotation speed N has reached the rated rotation speed Ns. In the example shown in FIG. 7, the process of step S30 is repeated until the temperature control is interrupted at t=t4 and N=Ns is satisfied at t=t5. Then, when N=Ns at t=t6, the process proceeds from step S30 to step S31, the heater current limiting signal is stopped, and the temperature control is restarted.
（変形例３）
上述した第１の実施の形態では、図５のステップＳ７、ステップＳ９の処理のように、モータ加速開始後にモータ電流Ｌ２がＩ２１からＩ２２に減少するタイミングを検出して、中断していた温調制御を再開するようにした。変形例３では、ｔ＝ｔ２においてポンプ起動指令が入力されると温調制御を中断してヒータ５をオフし、かつ、ポンプコントローラ２１に設けられたタイマー２１ｅで加速時間を計時し、タイマー２１ｅがタイムアップしたタイミングで温調制御を再開するようにした。すなわち、図６のｔ＝ｔ２においてタイマー２１ｅによる計時を開始させ、ｔ≧ｔ３のタイミングでタイマー２１ｅがタイムアップするようにタイマー２１ｅを設定しておく。それにより、回転数Ｎが定格回転数Ｎｓに達してモータ電流Ｌ２が確実にＩ２２になってから、ヒータ５がオフされることになる。
(Modification 3)
In the above-described first embodiment, the timing at which the motor current L2 decreases from I21 to I22 after the start of motor acceleration is detected as in the processing of steps S7 and S9 of FIG. Control was restarted. In
−第２の実施の形態−
上述した第１の実施の形態では、ポンプ本体１に一つのヒータ５が設けられていたが、第２の実施の形態では図１０に示すように３つのヒータ５Ａ，５Ｂ，５Ｃを備えている。ヒータ５Ａはヒータ５の場合と同様にベース１２の外周に巻き付けられるように設けられ、ベース１２を加熱している。さらに、ポンプハウジング１３に装着されたヒータ５Ｂによりポンプハウジング１３を加熱することで、ターボポンプ段の下流側への生成物体積を防止し、排気ポート１２０に装着されたヒータ５Ｃにより排気ポート１２０を加熱することにより、排気ポート１２０内への生成物体積を防止している。
-Second Embodiment-
In the above-described first embodiment, the
このような構成の場合、例えば、全てのヒータ５Ａ〜５Ｃを、第１の実施の形態の場合と同様に図５のフローチャートに従って全てのヒータ５Ａ〜５Ｃを同じタイミングでオンオフ制御しても良いし、図１１に示すようにヒータ５Ａ，５Ｂとヒータ５Ｃとを別々に制御するようにしても良い。ヒータ５Ａ〜５Ｃをオンしたときのヒータ電流値Ｉ１１，Ｉ１２，Ｉ１３は、Ｉ１１＞Ｉ１２＞Ｉ１３のように設定されているものと仮定する。全てのヒータ５Ａ〜５Ｃを同じタイミングでオンオフ制御する場合には、モータ電流Ｌ２の値が閾値Ｉth以上のときにはヒータ電流値の合計はゼロとなり、モータ電流Ｌ２の値が閾値Ｉthを下回るときにはヒータ電流値の合計はＩ１１＋Ｉ１２＋Ｉ１３となる。
In the case of such a configuration, for example, all the
図１１に示すヒータ電流制限制御では図５に示したフローチャートが適用され、温調制御およびヒータ電流制限信号に基づく制御はヒータ５Ａ，５Ｂのみに適用し、ヒータ５Ｃについては温調制御およびヒータ電流制限信号に関係なくオン状態とする。すなわち、図１１の電源オンのタイミング（ｔ＝ｔ１）で全てのヒータ５Ａ〜５Ｃがオンされ、図５のステップＳ５でヒータ電流制御信号がポンプコントローラ２１から出力されると、ヒータコントローラ２２は温調制御を中断してヒータ５Ａ，５Ｂをオフする。その後、ステップＳ６において回転指令が出力されてモータ加速が開始されると（ｔ＝ｔ２）、モータ電流Ｌ２が値Ｉ２１に増加し、回転数Ｎが時間の経過とともに上昇する。
The flowchart shown in FIG. 5 is applied to the heater current limit control shown in FIG. 11, the temperature control and the control based on the heater current limit signal are applied only to the
ｔ＝ｔ３において回転数Ｎが定格回転状態（定格回転数Ｎｓ）に到達すると、モータ電流Ｌ２が値Ｉ２１から値Ｉ２２へ減少し、図５のステップＳ７でＬ２＜Ｉthと判定されてステップＳ９へ進む。ステップＳ９でヒータ電流制御信号の出力が停止されると、温調制御が再開されてヒータ５Ａ，５Ｂがオンされる。図１１に示す制御例の場合、Ｌ２≧Ｉthのときにはヒータ電流Ｌ１１〜Ｌ１３の合計はＩ１３となり、Ｌ２＜Ｉthのときにはヒータ電流Ｌ１１〜Ｌ１３の合計はＩ１１＋Ｉ１２＋Ｉ１３となる。
When the rotation speed N reaches the rated rotation state (rated rotation speed Ns) at t=t3, the motor current L2 decreases from the value I21 to the value I22, and it is determined that L2<Ith in step S7 of FIG. move on. When the output of the heater current control signal is stopped in step S9, the temperature control is restarted and the
なお、上述した例では、ヒータ電流制御信号が出力されると３つのヒータの内の２つまたは全てをオフしたが、３つのヒータの内の１つをオフするように構成しても良い。すなわち、複数あるヒータの内の少なくとも１つをオフすることにより、モータ電流上昇による一時的な消費電力の増大を抑えることができる。 In the above example, when the heater current control signal is output, two or all of the three heaters are turned off, but one of the three heaters may be turned off. That is, by turning off at least one of the plurality of heaters, it is possible to suppress a temporary increase in power consumption due to an increase in motor current.
−第３の実施の形態−
上述した第１および第２の実施の形態では、真空ポンプの制御装置２にヒータコントローラ２２が設けられていたが、第３の実施の形態では、図１２に示すように、制御装置２とは独立して専用のヒータコントローラ７が設けられ、ポンプ本体１と、制御装置２とヒータコントローラ７とで真空ポンプシステムが構成されている。制御装置２とヒータコントローラ７とは信号ライン７１により接続され、ポンプコントローラ２１から出力されたヒータ電流制限信号は信号ライン７１を介してヒータコントローラ７に伝達される。ヒータ電流制御に関しての説明は省略するが、上述した第１および第２の実施の形態、および、変形例１〜３に記載した制御と同様の制御を行うことができる。
-Third Embodiment-
In the first and second embodiments described above, the heater controller 22 is provided in the
（１）上述した実施の形態および変形例によれば、ターボ分子ポンプは、ポンプロータ１０をモータＭで回転駆動して真空排気するポンプ本体１と、ポンプ本体１を加熱するヒータ５と、ポンプ本体１およびヒータ５を制御する制御装置２とを備え、制御装置２の電流判定部２１ｄは、モータ電流が所定電流値以上か否かを判断し、モータ電流が所定電流値以上であると判断する場合には、制御装置２はヒータ５の電力を制限する。その結果、モータ電流Ｌ２とヒータ電流との合計がポンプ使用中に一時的に過大になるのを、すなわちモータ消費電力とヒータ消費電力とを含むポンプ消費電力が、ポンプ使用中に一時的に過大になるのを抑制することができる。
(1) According to the above-described embodiments and modifications, the turbo-molecular pump includes a pump
（２）さらに、図５に示すように、ヒータの電力を制限しているとき、ステップＳ７でモータ電流Ｌ２が所定の閾値Ｉth未満であると判断された場合、ステップＳ９でヒータの電力制限が停止される。そのため、その結果、モータ電流Ｌ２が閾値Ｉth以上の場合にのみヒータの電力を制限されるので、ヒータによる加熱の停止を最小限に抑えることができる。 (2) Further, as shown in FIG. 5, when the electric power of the heater is limited, if it is determined in step S7 that the motor current L2 is less than the predetermined threshold value Ith, the electric power of the heater is limited in step S9. Be stopped. Therefore, as a result, the electric power of the heater is limited only when the motor current L2 is equal to or greater than the threshold value Ith, so that the stop of heating by the heater can be minimized.
（３）また、図６に示すように、モータＭの回転駆動開始を指令するポンプ起動指令がポンプコントローラ２１に入力されたときに、ヒータ５をオフするかヒータ５の電流値を下げてヒータ５の電力制限を開始し、モータＭが定格回転状態（定格回転数Ｎｓ）になってモータ電流Ｌ２が所定電流値Ｉ２１未満であると判断する場合に、ヒータ５の電力制限を停止する。その結果、モータ電流Ｌ２が所定電流値Ｉ２１以上のときにはヒータ５が電力制限され、モータ電流Ｌ２とヒータ電流との合計が一時的に過大になるのを抑制することができる。
(3) Further, as shown in FIG. 6, when a pump start command for instructing the start of rotational driving of the motor M is input to the
なお、モータ電流Ｌ２に代えて、図８に示す変形例１のように、モータＭが定格回転状態であるか否かを判断し、定格回転状態であると判断する場合に、ヒータ５の電力制限を停止するようにしても良い。また、図９に示す変形例２のように、モータ回転数の低下量ΔＮが閾値ΔＮth以上であるか否かを判断し、モータ回転数の低下量ΔＮが閾値ΔＮth以上であると判断された場合に、ヒータ５の電力を制限するようにしても良い。
Instead of the motor current L2, it is determined whether or not the motor M is in the rated rotation state as in
（４）また、変形例３のように、モータ回転開始から定常回転状態に達するまでの加速時間を計時するタイマー２１ｅを備え、モータＭの回転駆動開始を指令するポンプ起動指令が入力されると、ヒータ５の電力制限を開始すると共にタイマー２１ｅによるカウントを開始させ、加速時間経過後にタイマー２１ｅがカウントアップしたならばヒータ５の電力制限を停止するようにしても良い。その結果、モータ電流Ｌ２が所定電流値Ｉ２１以上の場合にはヒータ５の電力が制限され、モータ電流Ｌ２とヒータ電流との合計が一時的に過大になるのを抑制することができる。
(4) Further, as in the third modification, a timer 21e that measures the acceleration time from the start of motor rotation to the time when a steady rotation state is reached is provided, and when a pump start command that commands the start of rotational drive of the motor M is input. The power restriction of the
（５）さらに、第２の実施の形態のように、ポンプ本体１を加熱する複数のヒータ５Ａ，５Ｂ，５Ｃを備え、モータ電流Ｌ２が所定電流値Ｉ２１以上の場合に、複数のヒータ５Ａ，５Ｂ，５Ｃの内の少なくとも一つの通電を停止するようにしても良い。それにより、モータ電流Ｌ２が所定電流値Ｉ２１以上の場合にヒータ電力が制限され、モータ電流Ｌ２とヒータ電流との合計が一時的に過大になるのを抑制することができる。
(5) Further, as in the second embodiment, a plurality of
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。 Although various embodiments and modifications have been described above, the present invention is not limited to these contents. Other modes that are conceivable within the scope of the technical idea of the present invention are also included within the scope of the present invention.
１…ポンプ本体、２…制御装置、５、５Ａ〜５Ｃ…ヒータ、７，２２…ヒータコントローラ、１０…ポンプロータ、１４…回転数センサ、２１…ポンプコントローラ、２１ａ…モータ制御部、２１ｂ…ＭＢ制御部、２１ｃ…回転数算出部、２１ｄ…電流判定部、２１ｅ…タイマー、Ｌ１…ヒータ電流、Ｌ２…モータ電流、Ｍ…モータ
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記ポンプ本体を加熱するヒータと、
前記ポンプ本体および前記ヒータを制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、モータ電流が所定電流値以上か否かを判断し、モータ電流が所定電流値以上であると判断する場合には、前記ヒータの電力を制限する、真空ポンプ。 A pump body that rotatably drives the rotor with a motor to evacuate,
A heater for heating the pump body,
A controller for controlling the pump body and the heater,
The control device judges whether the motor current is a predetermined current value or more, and when the motor current is a predetermined current value or more, limits the electric power of the heater.
前記制御装置は、前記ヒータの電力を制限しているとき、モータ電流が所定電流値未満であると判断する場合に、前記ヒータの電力制限を停止する、真空ポンプ。 The vacuum pump according to claim 1,
The said control apparatus is a vacuum pump which stops the electric power limitation of the said heater, when it is judged that a motor current is less than a predetermined current value, when limiting the electric power of the said heater.
前記制御装置は、前記モータの回転駆動開始で前記ヒータの電力制限を開始し、前記モータが定格回転状態になって前記モータ電流が前記所定電流値未満であると判断する場合に、前記ヒータの電力制限を停止する、真空ポンプ。 The vacuum pump according to claim 1,
The control device starts power limitation of the heater at the start of rotational driving of the motor, and when the motor is in a rated rotation state and it is determined that the motor current is less than the predetermined current value, the heater Vacuum pump to stop power limitation.
モータ回転開始から定常回転状態に達するまでの加速時間を計時するタイマーを備え、
前記制御装置は、前記モータの回転駆動開始で前記ヒータの電力制限を開始すると共に前記タイマーによるカウントを開始させ、前記タイマーのカウントアップで前記ヒータの電力制限を停止する、真空ポンプ。 The vacuum pump according to claim 1,
Equipped with a timer that measures the acceleration time from the start of motor rotation to the steady rotation state,
The said control apparatus is a vacuum pump which starts the electric power limitation of the said heater by starting rotation drive of the said motor, and also starts the count by the said timer, and stops the electric power limitation of the said heater by the count-up of the said timer.
前記ポンプ本体を加熱するヒータを複数備え、
前記制御装置は、前記モータ電流が前記所定電流値以上の場合に、複数の前記ヒータの内の少なくとも一つの通電を停止する、真空ポンプ。 The vacuum pump according to claim 1,
A plurality of heaters for heating the pump body are provided,
The said control apparatus is a vacuum pump which stops electricity supply of at least 1 of the said some heater when the said motor electric current is more than the said predetermined electric current value.
前記ポンプ本体を加熱するヒータと、
前記ポンプ本体および前記ヒータを制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記モータの回転駆動開始で前記ヒータの電力制限を開始し、モータが定格回転状態であるか否かを判断し、定格回転状態であると判断する場合、前記ヒータの電力制限を停止する、真空ポンプ。 A pump body that rotatably drives the rotor with a motor to evacuate,
A heater for heating the pump body,
A controller for controlling the pump body and the heater,
The control device starts power limitation of the heater by starting rotation driving of the motor, determines whether the motor is in a rated rotation state, and when it is determined that the motor is in the rated rotation state, limits the power of the heater. Stop the vacuum pump.
前記ポンプ本体を加熱するヒータと、
前記ポンプ本体および前記ヒータを制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、モータ回転数の低下量が閾値以上であるか否かを判断し、モータ回転数の低下量が閾値以上であると判断された場合に、前記ヒータの電力を制限する、真空ポンプ。 A pump body that rotatably drives the rotor with a motor to evacuate,
A heater for heating the pump body,
A controller for controlling the pump body and the heater,
The control device determines whether or not the amount of decrease in the motor rotation speed is equal to or greater than a threshold value, and limits the electric power of the heater when it is determined that the amount of decrease in the motor rotation speed is equal to or greater than the threshold value, a vacuum. pump.
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