JP2022090957A - ポンプの目詰まり検知システム - Google Patents
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Abstract
Description
しかし、真空ポンプが突然停止してしまうようなトラブルを回避したいのは言うまでもなく、また、定期的に点検を行うにしても、半導体製造工程で使用されるガスの種類やプロセスの違いにより、点検に最適なタイミングを決定することが困難かつ煩雑である等の問題があった。
このため、真空ポンプの運転に支障をきたす前の段階で目詰まりを検知することが望まれている。
この従来技術においては、上記継続時間に基づいて塵埃によるフィルタの目詰まりを検知し、その場合に電動機の駆動電流の上限値を高くして電動機を高トルクで回転させることにより、塵埃を効率的に除去している。
前記電力変換装置の制御手段に設けられた目詰まり検知部は、
前記目詰まりにより前記電動機が過負荷になって前記電動機の電流が増加した時に、前記電動機に対する電流制限動作、出力トルク制限動作、または出力電力制限動作の有無に応じて第1のスコアをセットする第1の機能と、
前記電動機に対する過電流制限動作の有無に応じて第2のスコアをセットする第2の機能と、
前記電動機の過電流を除去するための過電流保護動作の有無に応じて第3のスコアをセットする第3の機能と、
を備え、
前記第1のスコア~前記第3のスコアのうち一つ以上のスコアに基づいて前記目詰まりを検知することを特徴とする。
なお、各実施形態では、本発明を半導体製造工程で使用される真空ポンプの目詰まり検知システムについて説明するが、本発明は、気体や液体等の流体を吸引または圧送する各種の流体機械を対象としており、「ポンプ」はコンプレッサを含む概念である。
図1において、10は三相商用電源等の電源、20は例えばVVVF(可変電圧可変周波数)インバータ及びその制御回路を備えた電力変換装置、30は誘導電動機や同期電動機等の電動機であり、この電動機30によって真空ポンプ40内のインペラー(羽根車)41が駆動される。
なお、本発明の要旨はポンプの目詰まり検知機能にあるため、電源10や電動機30の種別(交流、直流、相数)、電力変換装置20の変換方式及び構成等は特に限定されるものではない。
目詰まり検知部70は、後に詳述するように、電力変換装置20による各種の制限動作や保護動作に応じた複数のスコアの積算値と上記排気圧測定値及び所定の閾値に基づいて、真空ポンプ40(吸気側配管42、排気側配管43、及びインペラー41を含む)の内部の目詰まりを検知し、出力する機能を備えている。
この実施形態は、パソコンやPLC(Programmable Logic Controller)等からなる制御器80を用いて電力変換装置20を制御するものである。この場合、排気圧センサー60による排気圧測定値は、制御器80を介して電力変換装置20内の目詰まり検知部70に入力される。
また、図3は、本発明の第3実施形態に係る目詰まり検知システムの構成図である。
この実施形態は、目詰まり検知部70を制御器80に備えたものであり、排気圧センサー60による排気圧測定値は、制御器80内の目詰まり検知部70に入力される。
そして、上記の過電流状態が解消されない場合には、電力変換装置20から供給される電力を遮断して電動機30を停止させる等の過電流保護動作を行い(ステップS6 Yes)、予め設定された第3のスコアをセットする(ステップS7)。なお、過電流保護動作が働かない場合(ステップS6 No)には、第3のスコアとして“0”をセットする。
ここで、上述した始動時過電流保護動作の判定(ステップS8)は、運転中の過電流保護動作(ステップS6)が継続している場合のほか、ステップS1~S5を経てから長時間にわたってポンプの運転を停止し、その後にポンプを始動する場合に、吸気側配管42に付着した堆積物102や新たな生成物101がインペラー41に流入して目詰まりを起こし、始動時過電流保護動作が働くことも考えられるので、このような場合もステップS8による判定の対象となる。
なお、上記の始動時過電流保護動作の有無を判定する処理(ステップS8)は、本発明において必須のものではない。すなわち、請求項1に記載するように、目詰まり検知部70は、少なくとも電流制限動作(ステップS1)等の有無に応じて第1のスコアをセットする第1の機能、過電流制限動作(ステップS4)の有無に応じて第2のスコアをセットする第2の機能、過電流保護動作(ステップS6)の有無に応じて第3のスコアをセットする第3の機能を備えていれば良く、これら第1~第3のスコアを用いて目詰まり検知を行うものである。
そして、ステップS10による加算結果(今回スコア積算値)と、図1~図3の排気圧センサー60による排気圧測定値とを組み合わせ、その組み合わせを後述する各種の閾値と比較することにより目詰まりの箇所を推定し(ステップS11)、その結果を分類してモニタ表示やインターネット等の外部ネットワークへの送信、記録媒体への記録等の方法により出力する(ステップS12)。また、必要に応じて、今回スコア積算値についてもモニタ表示や外部ネットワークへの送信、記録媒体への記録等を行う。
半導体製造装置の運転を監視している操作員や現場の作業者は、上記の出力から目詰まりの発生を認識し、必要に応じて電動機30を停止して点検・清掃作業等を実行すれば良い。
ここで、上述した第1~第4のスコアのクリア(ステップS14)と共に各スコアの加算値(単なる「スコア積算値」)をクリアしても良く、クリアするタイミングは、例えば、目詰まり箇所の点検・清掃作業を完了した時点にすれば良い。
電力変換装置20では、図4におけるステップS1~S10の処理を実行し、第1~第4のスコアと前回スコア積算値との加算結果を今回スコア積算値として、通信用送信バッファに格納し、この通信データを制御器80に伝送する。
比較・推定手段71の他方の入力としては、図1~図3における排気圧センサー60の排気圧測定値が与えられる。
比較・推定手段71は、図4のステップS11,S12の処理を実行するものであり、今回スコア積算値と排気圧測定値とを組み合わせ、その組み合わせを閾値a1,a2,a3,b1と比較して目詰まりの箇所を推定し、例えば制御器80のモニタ画面81に出力する。なお、今回スコア積算値を別途、独立してモニタ画面81に出力しても良い。前述したごとく、比較・推定手段71の出力や今回スコア積算値をディジタルデータとして外部に送信し、あるいはUSBメモリやメモリカード等、各種の記録媒体に記録しても良い。
このことを考慮して、象限(1)は吸気側配管42及び排気側配管43に堆積物102が多く、象限(2)は吸気側配管42に堆積物102が多く、象限(3)は排気側配管43に堆積物102が多い領域と設定し、今回スコア積算値と排気圧測定値との組み合わせをこれらの象限(1),(2),(3)の何れかに分類してプロット等により表示する。象限(4)は吸気側配管42及び排気側配管43に堆積物102が少ないケースであり、通常はプロット等による表示を行わないが、インペラー41への不純物の噛み込み等が発生した場合には、この象限(4)を用いて異常発生警報を表示しても良い。
20:電力変換装置
30:電動機
40:真空ポンプ
41:インペラー(羽根車)
42:吸気側配管
43:排気側配管
50:チャンバー(炉)
60:排気圧センサー
70:目詰まり検知部
71:比較・推定手段
80:制御器
81:モニタ画面
101:生成物
102:堆積物
Claims (11)
- 電力変換装置により制御される電動機と、前記電動機により駆動されて流体を圧送または吸引するポンプと、を備え、前記ポンプを構成する流体流路の目詰まりを検知するシステムにおいて、
前記電力変換装置の制御手段に設けられた目詰まり検知部は、
前記目詰まりにより前記電動機が過負荷になって前記電動機の電流が増加した時に、前記電動機に対する電流制限動作、出力トルク制限動作、または出力電力制限動作の有無に応じて第1のスコアをセットする第1の機能と、
前記電動機に対する過電流制限動作の有無に応じて第2のスコアをセットする第2の機能と、
前記電動機の過電流を除去するための過電流保護動作の有無に応じて第3のスコアをセットする第3の機能と、
を備え、
前記第1のスコア~前記第3のスコアのうち一つ以上のスコアに基づいて前記目詰まりを検知することを特徴とするポンプの目詰まり検知システム。 - 請求項1に記載したポンプの目詰まり検知システムにおいて、
前記目詰まり検知部は、
前記電動機の始動時における過電流保護動作の有無に応じて第4のスコアをセットする第4の機能を更に備え、
前記第1のスコア~前記第3のスコアのうち一つ以上のスコアと前記第4のスコアとに基づいて前記目詰まりを検知することを特徴とするポンプの目詰まり検知システム。 - 請求項1または2に記載したポンプの目詰まり検知システムにおいて、
前記目詰まり検知部は、
複数の前記スコアを加算して得たスコア積算値に基づいて前記目詰まりを検知することを特徴とするポンプの目詰まり検知システム。 - 請求項1~3の何れか1項に記載したポンプの目詰まり検知システムにおいて、
前記第1のスコアを、前記電力変換装置の出力周波数の低下量に応じて算出することを特徴とするポンプの目詰まり検知システム。 - 請求項3または請求項4に記載したポンプの目詰まり検知システムにおいて、
前記目詰まり検知部は、
前記スコア積算値と、前記流体流路に配置された圧力センサによる圧力測定値と、に基づいて前記目詰まりを検知することを特徴とするポンプの目詰まり検知システム。 - 請求項5に記載したポンプの目詰まり検知システムにおいて、
前記目詰まり検知部は、
前記スコア積算値と前記圧力測定値との組み合わせを所定の閾値と比較して前記目詰まりの発生箇所を推定し、その結果を出力する第5の機能を備えたことを特徴とするポンプの目詰まり検知システム。 - 請求項6に記載したポンプの目詰まり検知システムにおいて、
今回の演算周期により演算した前記スコア積算値を今回スコア積算値とし、前記今回スコア積算値と前記圧力測定値との組み合わせを所定の閾値と比較して前記目詰まりの発生箇所を推定することを特徴とするポンプの目詰まり検知システム。 - 請求項6に記載したポンプの目詰まり検知システムにおいて、
前回の演算周期により演算した前記スコア積算値を前回スコア積算値とし、前記前回スコア積算値と今回の演算周期における複数の前記スコアの積算値とを加算して今回スコア積算値を求め、前記今回スコア積算値と前記圧力測定値との組み合わせを所定の閾値と比較して前記目詰まりの発生箇所を推定することを特徴とするポンプの目詰まり検知システム。 - 請求項6~8の何れか1項に記載したポンプの目詰まり検知システムにおいて、
前記第5の機能により推定した前記目詰まりの発生箇所を、モニタ画面に表示し、またはネットワークを介して外部に送信し、もしくは記録媒体に記録することを特徴とするポンプの目詰まり検知システム。 - 請求項7~9の何れか1項に記載したポンプの目詰まり検知システムにおいて、
前記今回スコア積算値を、モニタ画面に表示し、またはネットワークを介して外部に送信し、もしくは記録媒体に記録することを特徴とするポンプの目詰まり検知システム。 - 請求項1~10の何れか1項に記載したポンプの目詰まり検知システムにおいて、
前記ポンプが真空ポンプであり、前記流体流路が前記真空ポンプの排気側配管または吸気側配管であることを特徴とするポンプの目詰まり検知システム。
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