JP6110231B2 - Vacuum pump system, method of reporting abnormal signs of vacuum pump - Google Patents
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Description
本発明は、真空ポンプの異常予測技術に関する。 The present invention relates to an abnormality prediction technique for a vacuum pump.
半導体デバイスや液晶デバイスの製造プロセスにおいては、真空ポンプを真空チャンバに接続して、真空チャンバ内に導入されたプロセスガスを真空ポンプによって排気する。プロセスガスには、固形化した物質、または、固形化しやすい物質が混入している場合があり、しばしば固形化物がポンプ内部に堆積する。固形化物がポンプ内部に堆積すると、ポンプ内部において、ロータとロータとの間、または、ロータとケーシングとの間のクリアランスが狭くなり、最終的には、固形化物によってクリアランスが詰まり、ロータの回転が阻害されてポンプ停止に至る。 In a manufacturing process of a semiconductor device or a liquid crystal device, a vacuum pump is connected to a vacuum chamber, and a process gas introduced into the vacuum chamber is exhausted by the vacuum pump. The process gas may contain a solidified material or a material that is easily solidified, and the solidified material often accumulates inside the pump. When the solidified material accumulates inside the pump, the clearance between the rotor and the rotor or between the rotor and the casing is narrowed inside the pump. Ultimately, the solidified material clogs the clearance, and the rotation of the rotor is reduced. It is obstructed and the pump stops.
製造プロセス中にポンプが停止すると、そのプロセスが停止するだけでなく、製造物(例えば、ウエハや液晶基板)に損傷を与えて、再利用が出来なくなることもある。このような事由で損傷を受けたウエハや液晶基板は復旧が極めて困難であり、損傷によって多大な経済的損失が生じる。特に、複数枚のウエハを処理するバッチ式装置においてプロセス中のポンプ停止が突然発生した場合、経済的損失は非常に大きい。 If the pump is stopped during the manufacturing process, not only the process is stopped, but also the product (for example, a wafer or a liquid crystal substrate) may be damaged and cannot be reused. A wafer or a liquid crystal substrate damaged by such a reason is extremely difficult to recover, and a great economic loss is caused by the damage. In particular, in a batch type apparatus that processes a plurality of wafers, when a pump stop suddenly occurs during the process, the economic loss is very large.
このようなことから、従来から、吸気口や排気口における温度、圧力などの状態量を監視し、固形化物の堆積によるポンプの異常発生を事前に予測する技術が開発されている。かかる技術によれば、予測結果に基づいて清掃等の処置を講じることによって、予期せぬポンプの停止を未然に防ぐことが可能である。 For this reason, conventionally, a technique has been developed in which state quantities such as temperature and pressure at the intake and exhaust ports are monitored to predict in advance the occurrence of abnormalities in the pump due to the accumulation of solidified substances. According to such a technique, it is possible to prevent an unexpected pump stop by taking measures such as cleaning based on the prediction result.
しかしながら、従来の方法では、監視する状態量の変化量が小さく、異常予測を精度良く行うことが困難であった。このようなことから、固形化物の堆積による真空ポンプの異常予測を精度良く行うことが求められる。 However, with the conventional method, the amount of change in the state quantity to be monitored is small, and it has been difficult to accurately predict abnormality. For this reason, it is required to accurately predict the abnormality of the vacuum pump due to the accumulation of the solidified material.
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、例えば、以下の形態として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as, for example, the following forms.
本発明の第1の形態は、真空ポンプを備える真空ポンプシステムとして提供される。この真空ポンプシステムの真空ポンプは、軸線方向に延びて形成され、軸線を中心に回転する主軸と、主軸に設けられた、複数の圧縮段を有するロータと、複数の圧縮段の間の圧力と、複数の圧縮段の間の温度と、のうちの少なくとも一方を検出する検出部とを備える。真空ポンプシステムは、検出部の検出結果が所定値から所定の程度以上離れている場合に報知を行う報知部を備える。 The 1st form of this invention is provided as a vacuum pump system provided with a vacuum pump. The vacuum pump of this vacuum pump system is formed to extend in the axial direction, and is configured to rotate around the axis, a rotor having a plurality of compression stages provided on the spindle, and pressure between the plurality of compression stages. And a temperature detecting unit for detecting at least one of the temperatures between the plurality of compression stages. A vacuum pump system is provided with the alerting | reporting part which alert | reports when the detection result of a detection part is away from the predetermined value by the predetermined degree or more.
真空ポンプにおいては、固形化物がポンプの内部に堆積し、ロータとロータとの間、または、ロータとケーシングとの間のクリアランスが小さくなると、堆積が生じた圧縮段の
前後の圧縮比が変化し、その近傍において、圧力や温度に影響が顕著に表れる。上述の真空ポンプシステムによれば、固形化物の堆積の影響が表れる圧縮段の直近で圧力および温度の少なくとも一方を検出できるので、その検出結果に基づいて、固形化物の堆積による真空ポンプの異常予測を精度良く行うことができる。また、システムの管理者は、固形化物の堆積に起因して生じる異常の予兆を報知によって適切に把握できる。したがって、真空ポンプシステムの運転を適切なタイミングで停止させて、ポンプの清掃、交換等の必要な措置を講じることによって、真空ポンプが予期せぬタイミングで停止に至り、多大な損失が生じることを抑制できる。
In a vacuum pump, solidified material accumulates inside the pump, and when the clearance between the rotor and the rotor or between the rotor and the casing decreases, the compression ratio before and after the compression stage where the accumulation has occurred changes. In the vicinity thereof, the influence of pressure and temperature is noticeable. According to the above-described vacuum pump system, it is possible to detect at least one of pressure and temperature in the immediate vicinity of the compression stage where the influence of solidified deposits appears. Based on the detection result, abnormal prediction of the vacuum pump due to solidified deposits is predicted. Can be performed with high accuracy. In addition, the system administrator can appropriately grasp an abnormality sign caused by the accumulation of the solidified material by notification. Therefore, by stopping the operation of the vacuum pump system at an appropriate timing and taking necessary measures such as cleaning and replacement of the pump, the vacuum pump will be stopped at an unexpected timing, resulting in a great loss. Can be suppressed.
本発明の第2の形態として、第1の形態において、ロータは、ルーツ式ロータであってもよい。検出部は、複数の圧縮段の間のガス通路の圧力および温度のうちの少なくとも一方を検出してもよい。かかる形態によれば、ルーツ式真空ポンプにおいて、固形化物の堆積による真空ポンプの異常予測を精度良く行うことができる。 As a second aspect of the present invention, in the first aspect, the rotor may be a roots type rotor. The detection unit may detect at least one of a pressure and a temperature of the gas passage between the plurality of compression stages. According to this form, in the Roots type vacuum pump, it is possible to accurately predict the abnormality of the vacuum pump due to the accumulation of the solidified material.
本発明の第3の形態として、第2の形態において、ロータは、3つ以上の圧縮段を有していてもよい。検出部は、3つ以上の圧縮段のうちの隣り合う2つの圧縮段の間の各々において、圧力および温度のうちの少なくとも一方を検出してもよい。かかる形態によれば、固形化物が堆積する可能性のある圧縮段の各々について、その近傍で圧力および温度のうちの少なくとも一方を検出することができるので、異常予測の精度がいっそう向上する。 As a third aspect of the present invention, in the second aspect, the rotor may have three or more compression stages. The detection unit may detect at least one of pressure and temperature in each of two adjacent compression stages among the three or more compression stages. According to this mode, since at least one of pressure and temperature can be detected in the vicinity of each compression stage where solidified substances may be deposited, the accuracy of abnormality prediction is further improved.
本発明の第4の形態として、第1の形態において、ロータは、圧縮段としての複数のスクリュー段を有するスクリュー式ロータであってもよい。検出部は、複数のスクリュー段の間の圧力および温度のうちの少なくとも一方を検出してもよい。かかる形態によれば、スクリュー式真空ポンプにおいて、固形化物の堆積による真空ポンプの異常予測を精度良く行うことができる。 As a fourth aspect of the present invention, in the first aspect, the rotor may be a screw rotor having a plurality of screw stages as compression stages. The detection unit may detect at least one of pressure and temperature between the plurality of screw stages. According to this form, in the screw type vacuum pump, it is possible to accurately predict the abnormality of the vacuum pump due to the accumulation of the solidified material.
本発明の第5の形態として、第4の形態において、複数のスクリュー段の少なくとも1つは、軸線を中心に2周以上周回するように径方向に突出する突出部がスクリュー状に形成された形状を有していてもよい。検出部は、2周以上周回するように形成された突出部の間の圧力および温度のうちの少なくとも一方を検出してもよい。かかる形態によれば、複数の圧縮段の間に加えて、圧縮段の中間位置においても圧力および温度の少なくとも一方を検出することになるので、圧縮段の中間位置に固形化物が堆積した場合であっても、当該堆積を精度良く検知できる。その結果、異常予測の精度がいっそう向上する。 As a fifth aspect of the present invention, in the fourth aspect, at least one of the plurality of screw stages has a protruding portion that protrudes in the radial direction so as to go around two or more times around the axis. You may have a shape. The detection unit may detect at least one of pressure and temperature between the protrusions formed so as to circulate two or more times. According to this embodiment, since at least one of pressure and temperature is detected at the intermediate position of the compression stage in addition to the interval between the plurality of compression stages, the solidified material is accumulated at the intermediate position of the compression stage. Even if it exists, the said deposition can be detected accurately. As a result, the accuracy of abnormality prediction is further improved.
本発明の第6の形態は、真空ポンプを備える真空ポンプシステムとして提供される。この真空ポンプシステムの真空ポンプは、軸線方向に延びて形成され、軸線を中心に回転する主軸と、主軸に設けられたロータであって、軸線を中心に2周以上周回するように径方向に突出する突出部がスクリュー状に形成されたロータと、2周以上周回するように形成された突出部の間の圧力および温度のうちの少なくとも一方を検出する検出部とを備える。真空ポンプシステムは、検出部の検出結果が所定値から所定の程度以上離れている場合に報知を行う報知部を備える。かかる真空ポンプシステムによれば、固形化物の堆積の影響が表れる突出部の直近で圧力および温度の少なくとも一方を検出するので、その検出結果に基づいて、固形化物の堆積による真空ポンプの異常予測を精度良く行うことができる。また、圧縮段の数が1つのみのスクリュー式真空ポンプにおいても、異常予測を精度良く行うことができる。さらに、システムの管理者は、固形化物の堆積に起因して生じる異常の予兆を報知によって適切に把握できる。 The 6th form of this invention is provided as a vacuum pump system provided with a vacuum pump. The vacuum pump of this vacuum pump system is formed to extend in the axial direction, and is a main shaft that rotates about the axis, and a rotor that is provided on the main shaft, and is arranged in the radial direction so as to go around two or more times around the axis. A rotor having a projecting portion that protrudes in a screw shape and a detecting unit that detects at least one of pressure and temperature between the projecting portions formed to circulate two or more times. A vacuum pump system is provided with the alerting | reporting part which alert | reports when the detection result of a detection part is away from the predetermined value more than the predetermined degree. According to such a vacuum pump system, at least one of the pressure and the temperature is detected in the immediate vicinity of the protruding portion where the influence of the solidified product appears. Based on the detection result, the abnormality of the vacuum pump due to the solidified product is predicted. It can be performed with high accuracy. Further, even in a screw type vacuum pump having only one compression stage, abnormality prediction can be performed with high accuracy. Furthermore, the system administrator can appropriately grasp a sign of abnormality caused by the accumulation of the solidified material by notification.
本発明の第7の形態として、第6の形態において、検出部は、突出部の所定数の周回ごとに圧力および温度の少なくとも一方を検出してもよい。かかる形態によれば、ガスが圧
縮される方向における検出箇所が均一に分布されるので、異常予測の精度を効率的に向上できる。
As a seventh aspect of the present invention, in the sixth aspect, the detection unit may detect at least one of pressure and temperature for every predetermined number of turns of the protrusion. According to this form, the detection locations in the direction in which the gas is compressed are uniformly distributed, so that the accuracy of abnormality prediction can be improved efficiently.
本発明の第8の形態は、複数の圧縮段を備える真空ポンプの異常予兆の報知方法として提供される。この方法は、複数の圧縮段の間の圧力と、複数の圧縮段の間の温度と、のうちの少なくとも一方を検出し、検出の結果が所定値から所定の程度以上離れている場合に報知を行う。かかる方法によれば、第1の形態と同様の効果を奏する。 The 8th form of this invention is provided as an alerting | reporting method of the abnormal sign of a vacuum pump provided with a some compression stage. This method detects at least one of a pressure between a plurality of compression stages and a temperature between a plurality of compression stages, and notifies when the detection result is away from a predetermined value by a predetermined degree or more. I do. According to this method, the same effect as that of the first embodiment is obtained.
本発明の第9の形態は、主軸の軸線を中心に2周以上周回するように径方向に突出する突出部がスクリュー状に形成されたロータを備える真空ポンプの異常予兆の報知方法として提供される。この方法は、2周以上周回するように形成された突出部の間の圧力および温度のうちの少なくとも一方を検出し、検出の結果が所定値から所定の程度以上離れている場合に報知を行う。かかる方法によれば、第6の形態と同様の効果を奏する。 The ninth aspect of the present invention is provided as a method for notifying an abnormality sign of a vacuum pump including a rotor in which a projecting portion projecting in a radial direction so as to circulate two or more times around the axis of the main shaft is formed in a screw shape. The This method detects at least one of pressure and temperature between protrusions formed so as to circulate two or more times, and notifies when the detection result is away from a predetermined value by a predetermined degree or more. . According to this method, the same effects as in the sixth embodiment are obtained.
上述の第8の形態には、第2ないし第5のいずれかの形態を適用可能である。第9の形態には、第7の形態を適用可能である。また、本発明は、上述の形態に限らず、真空ポンプ、真空ポンプの異常予測方法など種々の形態で実現可能である。 Any of the second to fifth embodiments can be applied to the eighth embodiment. The seventh embodiment can be applied to the ninth embodiment. Further, the present invention is not limited to the above-described form, and can be realized in various forms such as a vacuum pump and a vacuum pump abnormality prediction method.
A.第1実施例:
図1は、本発明の第1実施例としての真空ポンプシステム10の概略断面を示す。真空ポンプシステム10は、ブースタポンプ20と、メインポンプ50と、制御部90とを備える。ブースタポンプ20およびメインポンプ50は、ルーツ式のドライ真空ポンプであり、半導体デバイスの製造工程において、プロセスガスの吸引に使用される。
A. First embodiment:
FIG. 1 shows a schematic cross section of a
ブースタポンプ20は、一対の主軸21と、一対の軸受22,23と、一対のモータ24と、一対のロータ30と、ケーシング40とを備えている。なお、図1では、一対の各構成要素のうちの一方のみを図示している。主軸21は、軸線AL1方向に延びて形成されており、軸受22,23によって軸線AL1を中心に回転可能に支承されている。モータ24は、主軸21に回転動力を提供する。このモータ24は、一対の主軸21に共用されてもよい。また、ブースタポンプ20は、2軸式に限らず、1軸式であってもよい。ロータ30は、第1圧縮段(第1段ロータ)31と、第2圧縮段(第2段ロータ)32とを備えており、これらは、軸線AL1に沿って主軸21に設けられている。
The
ケーシング40には、吸気口41と、排気口42と、ガス通路43,44,46と、中間吸気口45とが形成されている。一対のロータ30が同期して逆方向に回転すると、真空チャンバ(図示省略)内のプロセスガスは、吸気口41を介してブースタポンプ20内に流入する。このガスは、ガス通路43を通って第1圧縮段31に流入し、圧縮されて、図示されていない断面のガス通路を介してガス通路44に流入する。ガス通路44に流入したガスは、図示されていない断面のガス通路から中間吸気口45を通って第2圧縮段32に流入し、圧縮されて、排気口42に排出される。排気口42に排気されたガスは、ブースタポンプ20とメインポンプ50とをガス流通可能に接続するガス通路46を介して、メインポンプ50に流入する。
The
メインポンプ50は、一対の主軸51と、一対の軸受52,53と、一対のモータ54と、一対のロータ60と、ケーシング70とを備えている。なお、図1では、一対の各構成要素のうちの一方のみを図示している。主軸51は、軸線AL2方向に延びて形成されており、軸受52,53によって軸線AL2を中心に回転可能に支承されている。モータ54は、主軸51に回転動力を提供する。このモータ54は、一対の主軸51に共用されてもよい。また、メインポンプ50は、2軸式に限らず、1軸式であってもよい。ロータ60は、第1ないし第5圧縮段(第1段ないし第5段ロータ)61〜65を備えており、これらは、軸線AL2に沿って主軸51に設けられている。
The
ケーシング70には、吸気口71と、排気口81と、ガス通路72,74,76,78と、中間吸気口73,75,77,79とが形成されている。一対のロータ60が同期して逆方向に回転すると、ガスは、ブースタポンプ20から吸気口71を介してメインポンプ50の第1圧縮段61に流入する。このガスは、第1圧縮段61によって圧縮されて、ガス通路72に流入する。ガス通路72に流入したガスは、中間吸気口73を介して第2圧縮段62に流入し、そこで圧縮されて、ガス通路74に流入する。ガス通路74に流入したガスは、ガス通路74および中間吸気口75を介して第3圧縮段63に流入し、そこで圧縮されて、ガス通路76に流入する。ガス通路76に流入したガスは、ガス通路76および中間吸気口77を介して第4圧縮段64に流入し、そこで圧縮されて、ガス通路78に流入する。ガス通路78に流入したガスは、ガス通路78および中間吸気口79を介して第5圧縮段65に流入し、そこで圧縮されて、排気口81から排出される。排気口81から排出されたガスは、排気配管82によって外部に排出される。
The
図2は、図1に示すA−A断面線に沿った概略断面図である。ここでは、一対の第1圧縮段61をロータ61a,61bとして示している。吸気口71から流入したガスは、時計回りに回転するロータ61aと、反時計回りに回転するロータ61bとによって圧縮されて、ガス通路72に流入する。ガス通路72は、ロータ61a,61bの外側にケーシング70を隔てて形成されたガス通路72a,72bに分岐している。ガス通路72a,72bを流れるガスは、図示されていない断面に形成されたガス通路を介して、中間吸気口73に流入する。図示は省略するが、ガス通路74,76,78についても、ガス通路72と同様の流路形状によって、中間吸気口75,77,79と連通している。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view along the line AA shown in FIG. Here, the pair of first compression stages 61 is shown as
ここで説明を図1に戻す。かかるブースタポンプ20およびメインポンプ50には、圧力および温度を検出する検出部としての圧力センサP1〜P7および温度センサT1〜T6が設けられている。具体的には、圧力センサP1は、ブースタポンプ20の吸気口41の圧力を検出する。圧力センサP2は、ブースタポンプ20の中間吸気口45の圧力を検出する。中間吸気口45は、圧縮段が介在することなくガス通路44と連通しているので、圧力センサP2は、ガス通路44の圧力を検出することを意味する。つまり、圧力センサP2は、ブースタポンプ20のガスの流通経路における第1圧縮段31と第2圧縮段32との間の圧力を検出する。
Here, the description returns to FIG. The
圧力センサP3は、ガス通路46の圧力を検出する。ガス通路46は、圧縮段が介在することなく、排気口42および吸気口71と連通しているので、圧力センサP3は、ブースタポンプ20の排気圧力およびメインポンプ50の吸気圧力を検出することを意味する。圧力センサP4〜P7は、それぞれ、メインポンプ50の中間吸気口73,75,77,79の圧力、すなわち、ガス通路72,74,76,78の圧力を検出する。つまり、圧力センサP4〜P7は、メインポンプ50のガスの流通経路における圧縮段61〜65のそれぞれの間の圧力を検出する。換言すれば、圧力センサP4〜P7は、圧縮段61〜65のうちの、隣り合う2つの圧縮段の間の各々における圧力を検出する。
The pressure sensor P3 detects the pressure in the
温度センサT1は、ブースタポンプ20のガス通路44の温度を検出する。温度センサT2は、ブースタポンプ20の排気口42の温度を検出する。温度センサT3〜T6は、それぞれ、メインポンプ50のガス通路72,74,76,78の温度を検出する。つまり、温度センサT3〜T6は、メインポンプ50のガスの流通経路における圧縮段61〜65のそれぞれの間の温度を検出する。
The temperature sensor T <b> 1 detects the temperature of the
本実施例においては、温度センサT1〜T6は、ケーシング40またはケーシング70の外側の表面に設置されている。かかる構成とすれば、温度センサT1〜T6を設置しやすい。ただし、温度センサT1〜T6は、ケーシング40,70の内側の表面に設置されてもよい。こうすれば、温度の検出精度を向上できる。
In the present embodiment, the temperature sensors T <b> 1 to T <b> 6 are installed on the outer surface of the
制御部90は、真空ポンプシステム10の動作全般を制御するほか、測定部91、データ記憶部92,データ解析部93、報知部94としても機能する。制御部90は、本実施例では、CPUとメモリとを有する情報処理装置として構成されており、メモリに記憶されたプログラムをCPUが実行することによって、所要の機能を実現する。ただし、制御部90の機能の少なくとも一部は、専用のハードウェア回路によって実現されてもよい。また、制御部90の各機能は、2以上の装置に分散配置されていてもよい。
The
測定部91は、圧力センサP1〜P7および温度センサT1〜T6から検出信号を受け取って、圧力および温度の測定を行う。データ記憶部92は、測定部91によって測定されたデータを一定期間記憶する。また、データ記憶部92には、圧力センサP1〜P7および温度センサT1〜T6の各々についての初期値が記憶される。かかる初期値には、本実施例では、ブースタポンプ20およびメインポンプ50の内部に固形化物の付着がない状態の真空ポンプシステム10の定格運転時、すなわち、運転の立上げ時および立下げ時以外の運転時に圧力センサP1〜P7および温度センサT1〜T6によって実際に測定された値が使用される。初期値の測定および記憶は、真空ポンプシステム10の出荷前に行ってもよいし、真空ポンプシステム10を使用場所に設置した後(製造プロセスでの使用前、例えば、試運転時)に行ってもよい。なお、初期値は、設計上設定された値であってもよい。この場合、温度センサT1〜T6の初期値は、真空ポンプシステム10の特性に応じて、異なる値で設定してもよい。すなわち、ガス温度は、複数の圧縮段の後段に向かうほど高くなるので、これと同様の傾向を示すように初期値を設定してもよい。
The
データ解析部93は、測定部91によって測定されたデータに基づいて、ブースタポンプ20およびメインポンプ50の異常予測を行う。すなわち、データ解析部93は、固形化物の堆積による異常予兆の有無を判定する。本実施例では、データ解析部93は、データ記憶部92に記憶されている一定期間(例えば、1時間)の圧力および温度の検出位置ごとの測定値の平均値が、データ記憶部92によって記憶された初期値から所定の程度離れているか否かを判断する。そして、少なくとも1つの検出位置において、圧力および温度の測定値のうちの少なくとも1つが初期値から所定の程度離れている場合には、データ記憶部92は、当該測定値が異常予兆を表すと判定する。すなわち、データ記憶部92は、ブースタポンプ20またはメインポンプ50の内部において固形化物の堆積が進行しており、真空ポンプシステム10が注意運転範囲(堆積の進行に注意すべき範囲)にあると判定する。本実施例のように平均値を使用して異常予測を行えば、堆積物以外の要因による測定値の瞬間的な変動によって誤判定がなされることを抑制できる。ただし、平均値に代えて、瞬間値を用いて異常予測を行ってもよい。この場合、データ記憶部92を省略可能であるとともに、安全側の判定を行える。
The data analysis unit 93 predicts an abnormality of the
図3は、固形化物の付着による圧力および温度への影響を模式的に示す。図示するように、真空ポンプシステム10の運転時間の経過に伴い、徐々に固形化物の付着量が増加すると、その増加分だけ、固形化物の付着箇所におけるロータ30とケーシング40との間
、一対のロータ30間、ロータ60とケーシング70との間、または、一対のロータ60の間のクリアランスが小さくなる。これにより、当該箇所の圧縮能力が増大し、圧力P11は、固形化物の付着がない場合の圧力P0と比べて低くなる(真空度が高くなる)。かかる圧力の変化は、固形化物が付着した圧縮段の近傍、特に当該圧縮段の吸気側において顕著に表れる。また、クリアランスが小さくなると、温度は、圧縮比の変化に伴い、固形化物の付着がない場合の温度T0と比べて、領域によって、温度T11のように上昇するか、温度T12のように低下する。かかる温度の変化は、固形化物が付着した圧縮段の近傍、すなわち、圧縮段の前後のいずれかにおいて顕著に表れる。
FIG. 3 schematically shows the influence on the pressure and temperature due to the adhesion of the solidified material. As shown in the figure, when the amount of solidified matter gradually increases as the operating time of the
このような固形化物の付着、および、付着による圧力および温度への影響は、非常に緩やかな速度で進行する。例えば、一例として、温度T0は、140〜220℃であり、半年間の真空ポンプシステム10の運転によって固形化物が堆積して注意運転範囲に到達すると、温度T11,T12は、温度T0に対して±15℃程度となる。このような十分な大きさの温度変化は、良好な異常予測精度に寄与する。データ解析部93の判断基準、すなわち、初期値からの乖離の程度は、上述した圧力や温度の変化特性を実験的または経験的に把握することによって、予め設定される。データ解析部93の判定は、注意運転範囲に代えて、または、加えて、危険運転範囲(運転をプロセスに影響のないタイミングで速やかに停止すべき範囲)について行ってもよい。危険運転範囲は、注意運転範囲と比べて、初期値からの乖離の程度が大きな値で設定される。
The adhesion of such solidified substances and the influence on the pressure and temperature due to the adhesion proceed at a very moderate rate. For example, as an example, the temperature T0 is 140 to 220 ° C. When the solidified material is accumulated by the operation of the
ここで説明を図1に戻す。データ解析部93によって、測定値が異常予兆を表すと判定されると、報知部94は、その旨の報知を行う。報知は、任意の方法で行うことが可能であり、例えば、制御部90自身が音や画面表示による警報を行ってもよいし、中央制御室に警報信号を送信してもよい。また、報知部94による報知は、異常予兆を表す測定値が検出された位置に関する情報を含んでいてもよい。かかる構成とすれば、異常が予測された際の対処を行いやすい。また、報知は、複数段階、例えば、上述の注意運転範囲に達した時点と、危険運転範囲に達した時点とで行ってもよい。
Here, the description returns to FIG. When the data analysis unit 93 determines that the measurement value represents an abnormality sign, the
かかる真空ポンプシステム10によれば、固形化物の堆積の影響が表れる圧縮段31,32,61〜65の直近で圧力および温度を検出し、その検出結果に基づいて固形化物の堆積によるブースタポンプ20およびメインポンプ50の異常予測を精度良く行える。また、異常予兆が認められる場合には、その旨が報知されるので、真空ポンプシステム10の管理者は、固形化物が所定の程度以上に堆積したことを適切に把握できる。したがって、真空ポンプシステム10の運転を適切なタイミングで停止させて、ポンプの清掃、交換等の必要な措置を講じることによって、真空ポンプが予期せぬタイミングで停止に至り、多大な損失が生じることを抑制できる。
According to the
また、真空ポンプシステム10によれば、固形化物が堆積する可能性のある圧縮段31,32,61〜65の各々について、その近傍で圧力および温度を検出するので、異常予測の精度が向上する。なお、圧力および温度を検出する構成に代えて、圧力のみ、または、温度のみを検出する構成としても、上述の異常予測を精度良く行うことが可能である。固形化物が付着する圧縮段を特定できる場合には、付着部位の近傍とその前後の圧縮段の近傍とにセンサを設けることによって圧力および温度の変化を検出可能である。ただし、真空ポンプシステム10の使用実績が無い場合には、固形化物の付着箇所を正確に特定することは困難であるので、全ての圧縮段31,32,61〜65の間にセンサを設けることが望ましい。
Further, according to the
B.第2実施例:
図4は、本発明の第2実施例としての真空ポンプシステム110の概略断面を示す。図4において、第1実施例としての真空ポンプシステム10(図1)の構成要素と同一の構
成要素については、図1と同一の符号を付して、説明を省略する。真空ポンプシステム110は、大きくは、第1実施例のルーツ式のメインポンプ50に代えて、スクリュー式のメインポンプ150を備えている点が第1実施例と異なる。以下、第2実施例について、第1実施例と異なる点についてのみ説明する。
B. Second embodiment:
FIG. 4 shows a schematic cross section of a
ブースタポンプ120の排気口42は、メインポンプ150との接続経路として形成されている。メインポンプ150は、一対の主軸151と、一対の軸受152,153と、一対のモータ154と、一対のロータ160と、ケーシング170とを備えている。なお、図4では、一対の各構成要素のうちの一方のみを図示している。主軸151は、軸線AL2方向に延びて形成されており、軸受152,153によって軸線AL2を中心に回転可能に支承されている。モータ154は、主軸151に回転動力を提供する。このモータ154は、一対の主軸151に共用されてもよい。また、メインポンプ150は、2軸式に限らず、1軸式であってもよい。ロータ160は、第1圧縮段(第1スクリュー段)161と第2圧縮段(第2スクリュー段)162とを備えており、これらは、主軸151に設けられている。
The
本実施例では、第1圧縮段161は、軸線AL2を中心に2周だけ周回するように径方向に突出する突出部がスクリュー状(スパイラル状)に形成された形状を有している。図4では、この2周回分の突出部を周回単位で区別するために、突出部161a,161bとして図示している。第2圧縮段162は、軸線AL2を中心に10周だけ周回するように径方向に突出する突出部がスクリュー状に形成された形状を有している。図4では、この10周回分の突出部を周回単位で区別するために、突出部162a〜162jとして図示している。第1圧縮段161および第2圧縮段162は、独立して形成されており、両者の突出部のピッチは相互に異なっている。なお、本明細書では、スクリュー式のロータにおいて、複数の突出部が独立して、すなわち非連続に形成されている場合に、その独立した突出部の各々を1つの圧縮段として捉えている。
In the present embodiment, the
一対のロータ160が同期して逆方向に回転すると、排気口42からメインポンプ150に流入したガスは、第1圧縮段161の突出部161a,161bによってそれぞれ圧縮され、さらに、第2圧縮段162の突出部162a〜162jによってそれぞれ圧縮されて、排気配管182に排出される。
When the pair of
かかる真空ポンプシステム110には、圧力センサP1〜P8と温度センサT1〜T8とが設けられている。圧力センサP1,P2の設置位置は、第1実施例と同じである。圧力センサP3は、排気口42の圧力を検出する。圧力センサP4は、メインポンプ150のガスの流通経路における突出部161a,162bの間の圧力を検出する。圧力センサP5は、第1圧縮段161と第2圧縮段162との間の圧力を検出する。圧力センサP6〜P8は、それぞれ、突出部162c,162d間、突出部162f,162g間、および、突出部162i,162j間の圧力を検出する。つまり、圧力センサP6〜P8は、突出部162a〜162j間において、3周回ごとに圧力を検出する。このように所定のピッチで圧力センサを配置すれば、ガスが圧縮される方向における圧力の検出箇所が均一に分布されるので、異常予測の精度を効率的に向上できる。なお、突出部162a〜162j間において圧力を検出するピッチは、任意に設定可能であり、例えば、異常予測の精度向上を重視するのであれば、1周回ごとであってもよい。
The
温度センサT1,T2の設置位置は、第1実施例と同じである。温度センサT3は、排気口42の温度を検出する。温度センサT4は、突出部161a,161bの間の温度を検出する。温度センサT5は、第1圧縮段161と第2圧縮段162との間の温度を検出する。温度センサT6T8は、それぞれ、突出部162c,162d間、突出部162f,162g間、および、突出部162i,162j間の温度を検出する。
The installation positions of the temperature sensors T1, T2 are the same as in the first embodiment. The temperature sensor T3 detects the temperature of the exhaust port. The temperature sensor T4 detects the temperature between the
かかる真空ポンプシステム110によれば、固形化物の堆積の影響が表れる圧縮段161,162の直近で圧力を検出するので、第1実施例と同様に、異常予測を精度良く行える。さらに、圧縮段161,162の各々の中間位置においても圧力および温度を検出するので、異常予測の精度をいっそう向上できる。なお、上述した真空ポンプシステム110において、圧力および/または温度の検出は、第1圧縮段161と第2圧縮段162との間のみで行われてもよし、圧縮段161,162の少なくとも一方の中間位置のみで行われてもよい。
According to the
C.変形例:
C−1.変形例1:
真空ポンプシステムを構成するブースタポンプおよびメインポンプの形式は、上述の例に限らず、ルーツ式またはスクリュー式の任意の組み合わせとすることができる。
C. Variations:
C-1. Modification 1:
The form of the booster pump and the main pump constituting the vacuum pump system is not limited to the above-described example, and can be any combination of a root type or a screw type.
C−2.変形例2:
圧力および温度の検出位置は、真空ポンプシステムの使用条件や装置の特性に応じて、固形化物が付着しやすい任意の位置を選択すればよい。また、圧力および温度の検出位置は、ブースタポンプおよびメインポンプのいずれか一方のみであってもよい。
C-2. Modification 2:
The detection position of the pressure and temperature may be selected at any position where the solidified material is likely to adhere depending on the use conditions of the vacuum pump system and the characteristics of the apparatus. Further, the pressure and temperature detection positions may be only one of the booster pump and the main pump.
C−3.変形例3:
上述の第2実施例は、単一の圧縮段を有するスクリュー式真空ポンプにも適用可能である。例えば、突出部のピッチが吸気側から排気側に向けて連続的に小さくなるように構成された単一の圧縮段を有するスクリュー式真空ポンプにおいて、突出部の任意の周回ごとに、圧力および温度を検出してもよい。
C-3. Modification 3:
The second embodiment described above can also be applied to a screw-type vacuum pump having a single compression stage. For example, in a screw-type vacuum pump having a single compression stage configured such that the pitch of the protrusions is continuously reduced from the intake side toward the exhaust side, the pressure and temperature for each arbitrary rotation of the protrusions May be detected.
C−4.変形例4:
真空ポンプシステム10,110は、圧力および温度の測定値の一方のみに基づいて、異常予測を行ってもよい。こうすれば、装置構成を簡略化できる。
C-4. Modification 4:
The
以上、いくつかの実施例に基づいて本発明の実施の形態について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。また、上述した課題の少なくとも一部を解決できる範囲、または、効果の少なくとも一部を奏する範囲において、特許請求の範囲および明細書に記載された各構成要素の任意の組み合わせ、または、省略が可能である。 The embodiments of the present invention have been described above based on some examples. However, the above-described embodiments of the present invention are for facilitating the understanding of the present invention and limit the present invention. It is not a thing. The present invention can be changed and improved without departing from the gist thereof, and the present invention includes the equivalents thereof. In addition, any combination or omission of each constituent element described in the claims and the specification is possible within a range where at least a part of the above-described problems can be solved or a range where at least a part of the effect is achieved. It is.
10,110…真空ポンプシステム
20,120…ブースタポンプ
21…主軸
22…軸受
24…モータ
30…ロータ
31,32…圧縮段
40…ケーシング
41…吸気口
42…排気口
43,44,46…ガス通路
45…中間吸気口
50,150…メインポンプ
51,151…主軸
52,152…軸受
54,154…モータ
60,160…ロータ
61,62,63,64,65,161,162…圧縮段
61a,61b…ロータ
70,170…ケーシング
71…吸気口
72,72a,72b,74,76,78…ガス通路
73,75,77,79…中間吸気口
81…排気口
82,182…排気配管
90…制御部
91…測定部
92…データ記憶部
93…データ解析部
94…報知部
161a,161b,162a〜162j…突出部
P1〜P8…圧力センサ
T1〜T7…温度センサ
AL1,AL2…軸線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,110 ... Vacuum pump system 20,120 ...
Claims (4)
前記真空ポンプは、
軸線方向に延びて形成され、前記軸線を中心に回転する主軸と、
前記主軸に設けられた、複数の圧縮段を有するロータと、
前記複数の圧縮段の間の圧力と、前記複数の圧縮段の間の温度と、のうちの少なくとも一方を検出する検出部と
を備え、
前記真空ポンプシステムは、前記検出部の検出結果が所定値から所定の程度以上離れている場合に報知を行う報知部を備え、
前記ロータは、前記圧縮段としての複数のスクリュー段を有するスクリュー式ロータであり、
前記検出部は、前記複数のスクリュー段の間の前記圧力および前記温度のうちの少なくとも一方を検出し、
前記複数のスクリュー段の少なくとも1つは、前記軸線を中心に2周以上周回するように径方向に突出する突出部がスクリュー状に形成された形状を有しており、
前記検出部は、前記2周以上周回するように形成された突出部の間の圧力および温度のうちの少なくとも一方を検出する
真空ポンプシステム。 A vacuum pump system comprising a vacuum pump,
The vacuum pump is
A main shaft formed extending in the axial direction and rotating about the axis;
A rotor having a plurality of compression stages provided on the main shaft;
A detector that detects at least one of the pressure between the plurality of compression stages and the temperature between the plurality of compression stages, and
The vacuum pump system includes a notification unit that performs notification when the detection result of the detection unit is away from a predetermined value by a predetermined degree or more ,
The rotor is a screw rotor having a plurality of screw stages as the compression stage,
The detection unit detects at least one of the pressure and the temperature between the plurality of screw stages,
At least one of the plurality of screw stages has a shape in which a projecting portion projecting in a radial direction so as to go around two or more times around the axis is formed in a screw shape,
The detection unit detects at least one of a pressure and a temperature between protrusions formed to circulate two or more times.
Vacuum pump system.
前記真空ポンプは、
軸線方向に延びて形成され、前記軸線を中心に回転する主軸と、
前記主軸に設けられたロータであって、前記軸線を中心に2周以上周回するように径方向に突出する突出部がスクリュー状に形成されたロータと、
前記2周以上周回するように形成された突出部の間の圧力および温度のうちの少なくとも一方を検出する検出部と
を備え、
前記真空ポンプシステムは、前記検出部の検出結果が所定値から所定の程度以上離れている場合に報知を行う報知部を備えた
真空ポンプシステム。 A vacuum pump system comprising a vacuum pump,
The vacuum pump is
A main shaft formed extending in the axial direction and rotating about the axis;
A rotor provided on the main shaft, wherein a projecting portion projecting in a radial direction so as to go around two or more times around the axis is formed in a screw shape;
A detection unit that detects at least one of pressure and temperature between the protrusions formed to circulate two or more times, and
The said vacuum pump system was equipped with the alerting | reporting part which alert | reports when the detection result of the said detection part is away from the predetermined value more than the predetermined degree.
前記検出部は、前記突出部の所定数の周回ごとに前記圧力および前記温度の少なくとも一方を検出する
真空ポンプシステム。 The vacuum pump system according to claim 2 ,
The detection unit detects at least one of the pressure and the temperature every predetermined number of turns of the protrusion. Vacuum pump system.
前記2周以上周回するように形成された突出部の間の圧力および温度のうちの少なくとも一方を検出し、
前記検出の結果が所定値から所定の程度以上離れている場合に報知を行う
報知方法。 A method for notifying an abnormal sign of a vacuum pump including a rotor in which a projecting portion projecting in a radial direction so as to circulate at least twice around an axis of a main shaft,
Detecting at least one of the pressure and the temperature between the protrusions formed to circulate two or more times,
A notification method for performing notification when the detection result is separated from a predetermined value by a predetermined degree or more.
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