JP6705169B2 - 監視装置および監視プログラム - Google Patents

Description

本発明は、監視装置および監視プログラムに関する。

特許文献１には、ターボ分子ポンプの消費電力を演算する消費電力演算部を備えるターボ分子ポンプが記載されている。特許文献１では、モータ電流とポンプ回転数に対応したモータの消費電力を演算し、それをポンプの消費電力としている。

特開２０１０−３１６７９号公報

しかしながら、磁気軸受式のターボ分子ポンプの場合には、磁気軸受の消費電力もポンプの消費電力に含まれるので、従来の消費電力演算では精度良くポンプの消費電力を演算することができない。また、半導体製造装置には複数のターボ分子ポンプが使用されるのが通常であり、各ターボ分子ポンプの消費電力を個別に演算するだけでは不十分である。

本発明の好ましい実施形態による監視装置は、ロータを磁気軸受により磁気浮上支持し、モータにより回転駆動する磁気軸受式真空ポンプの消費電力を監視する監視装置であって、モータ回転数およびモータ電流値に基づく前記モータの消費電力と、前記磁気軸受の消費電力とを合算した前記磁気軸受式真空ポンプの消費電力を演算する演算部と、前記演算部によって演算された前記磁気軸受式真空ポンプの消費電力を表示装置に表示させる表示制御部と、減速動作中、非減速動作中、ポンプ取付姿勢を含むポンプ状態に応じた消費電力特性が複数の磁気軸受式真空ポンプの異なる機種ごとに記憶される記憶部と、
演算対象である磁気軸受式真空ポンプのポンプ機種情報を取得する機種情報取得部と、
演算対象である磁気軸受式真空ポンプの前記ポンプ状態の情報を取得するポンプ状態情報取得部と、を備え、
前記演算部は、取得された前記ポンプ状態の情報、取得された前記ポンプ機種情報および前記記憶部に記憶されている前記消費電力特性に基づいて、演算対象である磁気軸受式真空ポンプの機種とポンプ状態に応じた消費電力特性を生成し、その生成した消費電力特性に基づいて演算対象である磁気軸受式真空ポンプの消費電力を演算する。
さらに好ましい実施形態では、前記ポンプ状態の情報は、前記モータ電流値および前記モータ回転数を含み、前記演算部は、前記モータが減速中でない場合、前記モータの消費電力Ｗm(i)を、下記の式（４）を用いて算出する。
Ｗm(i)＝（Ｒs×ＭＣ×Ｐmax）／（Ａmax×１００） …（４）
式（４）において、ＭＣはモータ電流値、Ｒsはモータ回転数、Ｐmax［Ｗ］はモータ最大電力、Ａmaxはモータ最大電流であって、前記ポンプ機種情報に対応付けて記憶されている前記消費電力特性である。
さらに好ましい実施形態では、前記ポンプ状態の情報は、前記モータ電流値および前記モータ回転数を含み、前記演算部は、前記モータが減速中である場合、前記モータの消費電力Ｗm(i)を、下記の式（５）を用いて算出する。
（Ｒs≧Ｒ0）：Ｗm(i)＝０
（Ｒs＜Ｒ0）：Ｗm(i)＝Ｐb×（Ｒ0−Ｒs）／Ｒ0 …（５）
式（５）において、Ｒ0は定格回転数を１００％としたときの％値であり、Ｐbは減速時最大電力であって前記ポンプ機種情報に対応付けて記憶されている前記消費電力特性である。
さらに好ましい実施形態では、前記磁気軸受式真空ポンプはヒータをさらに備え、前記演算部は、ヒータオンオフ情報を取得し、取得したヒータオンオフ情報に基づいて次式（２）、（３）を用いてヒータ消費電力Ｗh(i)を算出し、前記ヒータ消費電力Ｗh(i)と前記モータの消費電力と前記磁気軸受の消費電力とを合算して前記磁気軸受式真空ポンプの消費電力を演算する。
（ヒータオン状態）：Ｗh(i)＝Ｖin^２／｛ＶHT^２／ＷHT(i)｝ …（２）
（ヒータオフ状態）：Ｗh(i)＝０ …（３）
式（２）、（３）において、ＶHTはヒータの定格電圧［Ｖ］、ＷHT(i)はヒータの定格電力であって前記ポンプ機種情報に対応付けて記憶されている前記消費電力特性であり、Ｖinは前記磁気軸受式真空ポンプに対するＡＣ入力電圧である。
さらに好ましい実施形態では、前記ポンプ状態の情報はポンプ取り付け姿勢を含み、前記演算部は、取得された前記ポンプ状態の情報に対応するポンプ取り付け姿勢に応じて前記磁気軸受の消費電力を特定する。
本発明の好ましい実施形態による監視プログラムは、前記監視装置をコンピュータに実行させる監視プログラムであって、演算対象である磁気軸受式真空ポンプのポンプ機種情報を取得するステップと、演算対象である磁気軸受式真空ポンプの前記ポンプ状態の情報を取得するステップと、取得された前記ポンプ状態の情報、取得された前記ポンプ機種情報および記憶されている前記消費電力特性に基づいて、演算対象である磁気軸受式真空ポンプの機種とポンプ状態に応じた消費電力特性を生成し、その生成した消費電力特性に基づいて演算対象である磁気軸受式真空ポンプの消費電力を演算するステップと、演算された前記磁気軸受式真空ポンプの消費電力を表示装置に表示させるステップとを前記コンピュータに実行させ、前記演算するステップは、モータ回転数およびモータ電流値に基づいて前記モータの消費電力を演算するステップと、前記磁気軸受の消費電力を特定するステップと、前記モータの消費電力および前記磁気軸受の消費電力を合算した前記磁気軸受式真空ポンプの消費電力を演算するステップと、を含む。
本発明の好ましい実施形態による監視装置は、前記演算部は、複数の前記磁気軸受式真空ポンプの消費電力を演算し、演算された複数の前記磁気軸受式真空ポンプの消費電力の合計を演算する。

本発明によれば、真空ポンプの消費電力をより精度良く監視することができる。

図１は、本発明に係る監視装置を備えるポンプシステムの一例を示す図である。 図２は、ポンプユニット１の詳細を示す断面図である。 図３は、データテーブルＤＴ１の一例を示す図である。 図４はデータテーブルＤＴ２の一例を示したものである。 図５は、消費電力算出の処理手順の一例を示すフローチャートである。 図６は、ステップＳ１３０の消費電力算出処理の一例を示すフローチャートである。 図７は、消費電力Ｗ(i)に関するデータベースの一例を示す図である。 図８は、消費電力の表示例を示す図である。 図９は、第２の実施の形態における監視装置を説明するブロック図である。

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の実施の形態−
図１は、本発明に係る監視装置を備えるポンプシステムの一例を示す図である。ポンプシステムには、複数のターボ分子ポンプＴＭＰ１，ＴＭＰ２，ＴＭＰ３が設けられている。なお、図１に示す例ではターボ分子ポンプが３台設けられているが、ターボ分子ポンプの数は２台以下でも良いし、４台以上であっても良い。ターボ分子ポンプＴＭＰ１〜ＴＭＰ３は、監視装置３によって消費電力等が監視される。

ターボ分子ポンプＴＭＰ１〜ＴＭＰ３は、いずれも真空排気を行うポンプユニット１と、ポンプユニット１を駆動制御するコントロールユニット２とを備える。ポンプユニット１とコントロールユニット２とは、別体で構成されても良いし、一体に構成されていても良い。また、ターボ分子ポンプＴＭＰ１〜ＴＭＰ３は、同一機種であっても良いし、機種が異なっていても良い。

図２は、ポンプユニット１の詳細を示す断面図である。本実施の形態におけるターボ分子ポンプＴＭＰ１〜ＴＭＰ３は磁気軸受式のターボ分子ポンプであり、ポンプロータ４が固定されたロータシャフト５は、ベース６０に設けられたラジアル磁気軸受１２Ａ，１２Ｂとアキシャル磁気軸受１２Ｃとによって非接触支持される。各磁気軸受１２Ａ〜１２Ｃは電磁石と変位センサとを備えおり、変位センサによりロータシャフト５の浮上位置が検出される。

ロータシャフト５は、モータ１１により回転駆動される。モータ１１は同期モータであり、本実施の形態では、ＤＣブラシレスモータが用いられている。ロータシャフト５の回転数は回転数センサ１３により検出される。磁気軸受１２Ａ〜１２Ｃが作動していない場合には、ロータシャフト５は非常用のメカニカルベアリング６６ａ，６６ｂによって支持される。

ポンプロータ４には、上流側に回転翼４ａが複数段形成され、下流側にネジ溝ポンプを構成する円筒部４ｂが形成されている。これらに対応して固定側には複数の固定翼ステータ６２とネジステータ６４とが設けられている。図２に示す例ではネジステータ６４側にネジ溝が形成されているが、円筒部４ｂにネジ溝を形成しても構わない。各固定翼ステータ６２は、スペーサリング６３を介してベース６０上に載置される。

ベース６０には、吸気口６１ａが形成されたポンプケーシング６１がボルト固定されている。ベース６０の排気口６０ａには排気ポート６５が設けられ、この排気ポート６５にバックポンプが接続される。ポンプロータ４が締結されたロータシャフト５をモータ１１により高速回転すると、吸気口６１ａ側の気体分子は排気ポート６５側へと排気される。

ベース６０には、ヒータ１４と、冷却水などの冷媒が流れる冷媒配管１５とが設けられている。反応生成物の堆積しやすいガスを排気する場合には、ネジ溝ポンプ部分や下流側の回転翼４ａへの生成物堆積を抑制するために、ヒータ１４のオンオフおよび冷媒配管１５を流れる冷媒のオンオフを行うことにより、例えばネジステータ固定部付近のベース温度が所定温度となるように温度調整を行う。なお、図示は省略したが、冷媒配管１５には、冷媒をオンオフするための電磁弁が設けられている。

図１に戻って、コントロールユニット２には、磁気軸受１２（１２Ａ、１２Ｂ，１２Ｃ）を駆動制御するＭＢ制御部２２、モータ１１を駆動制御するモータ制御部２３、ヒータ１４および冷媒のオンオフ制御を行う温度調整部２４、およびポンプ機種情報等が記憶される記憶部２５が設けられている。また、コントロールユニット２は、コントロールユニット２と他の機器とのシリアル通信をするためのシリアル通信ポートＳＰを備えている。

本実施形態の監視装置３は、ターボ分子ポンプＴＭＰ１〜ＴＭＰ３の消費電力を含むポンプ状態を監視する装置である。監視装置３は、例えばコンピュータで構成され、消費電力演算プログラムが格納される記憶部３２、消費電力演算プログラムを実行して消費電力の演算処理を行う演算部３１、表示部３３、表示制御部３４およびシリアル通信ポートＳＰを備えている。ターボ分子ポンプＴＭＰ１〜ＴＭＰ３の各コントロールユニット２は、シリアル通信ライン４０により監視装置３に接続されている。監視装置３は、各コントロールユニット２から送信されるポンプ状態情報およびポンプ機種情報と、記憶部３２に記憶されたポンプ機種毎の消費電力特性に関するデータテーブル（以下ではデータテーブルＤＴ１と称する）とに基づいて、後述するような消費電力演算を行う。

各コントロールユニット２から送信されるポンプ状態情報には、モータ制御部２３からのモータ電流値、モータ運転状態情報、および回転数センサ１３の出力信号に基づく回転数情報と、温度調整部２４からの温調動作情報とが含まれる。上述したように、温度調整はヒータ１４のオンオフと冷媒の流れを制御する電磁弁のオンオフとを制御することにより行われる。ヒータ１４および電磁弁への電力はコントロールユニット２から供給され、それらの消費電力（温調に要する消費電力）はターボ分子ポンプの消費電力の一部を成している。

以下では説明を簡単にするために、温調に要する消費電力としてヒータ消費電力のみを考えることにする。そのため、温調動作情報としてはヒータオンオフ情報のみを考える。温調に要する消費電力に電磁弁の消費電力も含める場合には、ヒータ消費電力の場合と同様に電磁弁のオンオフ状態に応じて消費電力を算出すれば良い。

図３は、ポンプ機種毎の消費電力特性に関するデータテーブルＤＴ１の一例を示す図であり、上段に機種Ａのデータテーブルを示し、下段に機種Ｂのデータテーブルを示す。項目としては、ヒータ仕様（定格電圧ＶHT、定格電力ＷHT）、磁気軸受消費電力ＷMB、モータ減速中における減速時最大電力Ｐbおよび減速時の電力が０［Ｗ］とされる特定回転数（定格回転数に対する比率）Ｒ0、モータ減速中以外におけるモータ最大電力Ｐmaxおよびモータ最大電流Ａmax、さらに回路等の損失ηがある。各項目の詳細については、後述する消費電力の算出において説明する。

演算部３１は、各コントロールユニット２から読み込んだポンプ機種情報（機種Ａか機種Ｂかの情報）と図３に示すデータテーブルＤＴ１とに基づいて、接続された各ターボ分子ポンプＴＭＰｉに関するデータテーブル（以下では、データテーブルＤＴ２と称する）を生成し、それを記憶部３２に記憶する。図４はデータテーブルＤＴ２の一例を示したものである。データテーブルＤＴ２は、ターボ分子ポンプ毎の消費電力特性をまとめたものである。図３においては、項目として７種類の消費電力特性（ＶHT、ＷHT、ＷMB、Ｒ0、Ｐb、Ｐmax、Ａmax）が記載されている。

図１に示す例では、ターボ分子ポンプＴＭＰ１は機種Ａであって、ポンプユニット１の取り付け姿勢は正立である。一方、ターボ分子ポンプＴＭＰ２，ＴＭＰ３は機種Ｂであって、取り付け姿勢はターボ分子ポンプＴＭＰ２が正立でターボ分子ポンプＴＭＰ２が横向きであると仮定する。取り付け姿勢はユーザによって監視装置３に入力される。監視装置３の演算部３１は、ユーザによって入力された取り付け姿勢に基づいて磁気軸受消費電力ＷBHの値をデータテーブルＤＴ１から読み込んでデータテーブルＤＴ２に入力する。データテーブルＤＴ２の磁気軸受消費電力ＷHB以外の消費電力特性（ＶHT，ＷHT，Ｒ0，Ｐb，Ｐmax，Ａmax，η）については、ターボ分子ポンプＴＭＰｉ側から読み込んだ機種情報に基づいて、演算部３１が自動的に作成する。

なお、本実施の形態では、コントロールユニット２の記憶部２５に機種情報を記憶させ、シリアル通信により監視装置３に読み込む構成とした。しかし、これに代えて、ユーザが機種情報を監視装置３に入力するようにしても良い。

また、上述した実施の形態では、ポンプユニット１の取り付け姿勢をユーザが監視装置３に手動で入力する構成としたが、監視装置３が磁気軸受電流に基づいて自動的に取り付け姿勢を推定するようにしても良い。例えば、ラジアル磁気軸受１２Ａ，１２Ｂにおいては、電磁石がロータシャフト５を挟んで対向配置されている。正立姿勢では、対向配置された一対の電磁石の電流値はほぼ同一となっている。一方、ポンプユニット１を横向き姿勢とした場合、一方の電磁石の電流値に比べて他方の電磁石の電流値が大きくなる。そのため、一対の電磁石の電流の差分を監視することで、取り付け姿勢が正立か横向きかを推定することができる。

姿勢判定をコントロールユニット２または監視装置３のいずれで行うかについては、電磁石電流値の信号をコントロールユニット２から監視装置３に読み込んで、監視装置側で取り付け姿勢を判定しても良いし、コントロールユニット２において姿勢判定を行って、その判定結果を監視装置３に入力するようにしても良い。

＜消費電力の算出＞
次に、監視装置３の演算部３１で実行される消費電力算出方法について説明する。消費電力に関するプログラムは監視装置３の記憶部３２に記憶されており、演算部３１は記憶部３２からそのプログラムを読み出して実行する。

磁気軸受式の各ターボ分子ポンプＴＭＰ１〜ＴＭＰ３における消費電力Ｗ(i)は、簡易的に次式（１）により算出される。符号ｉはターボ分子ポンプＴＭＰ１〜ＴＭＰ３のいずれであるかを表しており、ｉ＝１はターボ分子ポンプＴＭＰ１を表し、ｉ＝２はターボ分子ポンプＴＭＰ２を表し、ｉ＝３はターボ分子ポンプＴＭＰ３を表す。
Ｗ(i)＝Ｗh(i)＋｛ＷMB(i)＋Ｗm(i)｝／η …（１）

式（１）において、Ｗm(i)はモータ１１の消費電力、ＷMB(i)は磁気軸受１２の消費電力、Ｗh(i)はヒータ１４の消費電力である。また、ηは電源回路や内部配線等の損失を表しており、コントロールユニット２の機種が異なると損失ηも異なる。なお、ポンプユニット１とコントロールユニット２との組み合わせはポンプ機種によって定まっているが、複数機種のポンプユニット１に対して同じコントロールユニット２が使用される場合もある。損失ηは、式（１）で算出した消費電力Ｗ(i)と消費電力Ｗ(i)の実測値とを比較することで求まり、コントロールユニット２の記憶部２５に記憶されている。なお、各ターボ分子ポンプＴＭＰ１〜ＴＭＰ３に関する消費電力Ｗ(１)，Ｗ（２），Ｗ（３）の算出は同様の処理で行われるので、以下では、符号ｉで代表して説明する。

［ヒータ消費電力Ｗh(i)の算出］
温度調整に用いられるヒータ１４の仕様としては種々のものがあるが、ここでは、ＡＣ２００Ｖのヒータを使用し、ポンプ機種に応じて２００［Ｗ］仕様または３００［Ｗ］仕様が用いられるとして説明する。また、ターボ分子ポンプＴＭＰｉに対するＡＣ入力電圧Ｖin［Ｖ］は、ユーザの使用状況における電源電圧に依存するので、ユーザによって予め設定されているものとする。本実施の形態では、監視装置３の記憶部３２に、ＡＣ入力電圧Ｖinがユーザにより予め入力されているとして説明する。ここでは、ＡＣ入力電圧Ｖinは、全てのターボ分子ポンプＴＭＰｉに対して共通であるとする。

演算部３１は、シリアル通信により、温度調整部２４からヒータオンオフ情報を読み込む。ヒータ１４の仕様を定格電圧ＶHT［Ｖ］、定格電力ＷHT(i)［Ｗ］とすると、ヒータ消費電力Ｗh(i)はヒータオンオフ情報に応じて次式（２）、（３）で表される。
（ヒータオン状態）：Ｗh(i)＝Ｖin^２／｛ＶHT^２／ＷHT(i)｝ …（２）
（ヒータオフ状態）：Ｗh(i)＝０ …（３）

［磁気軸受消費電力ＷMB(i)の算出］
磁気軸受１２の消費電力ＷMB(i)［Ｗ］に関しては、ポンプユニット１の取り付け姿勢が一定状態であれば、簡易的に運転状態によらず一定であるとみなすことができる。そして、図３のデータテーブルＤＴ１に示すように、ポンプ機種および取り付け姿勢に応じて、磁気軸受１２の消費電力は異なる。ポンプユニット１の取り付け姿勢は、ポンプユニット１が装着される真空装置によって決まっていて、いったん取り付けた後は変化することはない。

ターボ分子ポンプＴＭＰｉの典型的な取り付け姿勢としては「正立姿勢」と「横向き姿勢」とがあり、機種毎の取り付け姿勢と消費電力との対応関係がデータテーブルＤＴ１に格納されている。本実施の形態では、各ターボ分子ポンプＴＭＰｉの取り付け姿勢はユーザによって監視装置３に入力される。演算部３１は、入力された取り付け姿勢とデータテーブルＤＴ１とに基づいて、磁気軸受消費電力ＷMBの値をデータテーブルＤＴ２に格納する。

演算部３１は、ユーザからターボ分子ポンプＴＭＰｉの磁気軸受消費電力データが要求された場合には、データテーブルＤＴ２からターボ分子ポンプＴＭＰｉの磁気軸受消費電力ＷMB(i)の値を読み出しユーザに提示する。例えば、表示制御部３４は、表示部３３に磁気軸受消費電力ＷMB(i)の値を表示させる。

［モータ消費電力Ｗm(i)の算出］
モータ１１の消費電力Ｗm(i)は、モータ１１の運転状況に応じて異なる。本実施の形態におけるターボ分子ポンプＴＭＰｉはモータ減速中にモータ回生電力を発生させ、その回生電力をコントロールユニット２の電源に使用し、磁気軸受用電力等に利用している。そのため、回生電力が発生している状態においては、ヒータ出力を除き一次側消費電力はゼロとなる。そのため、減速動作中と減速動作中でない場合とでは、モータ消費電力を算出するための計算式が異なる。ただし、回生電力発生時においても、ヒータ１４の電源にはＡＣ入力が用いられる。

（減速動作中でない場合）
減速動作中でない場合には、モータ１１の消費電力はモータ回転数とモータ電流値とによって算出することができる。本実施の形態では、減速動作中でない場合のモータ消費電力Ｗm(i)を、次式（４）で算出する。
Ｗm(i)＝（Ｒs×ＭＣ×Ｐmax）／（Ａmax×１００） …（４）

式（４）において、Ｒs［％］は、回転数センサ１３の検出値に基づくモータ回転数であり、ＭＣ［Ａ］は、モータ制御部２３から出力されるモータ電流値である。Ｐmax［Ｗ］はモータ最大電力、Ａmaxはモータ最大電流であって、図３に示すように、それぞれポンプ機種毎の値がデータテーブルＤＴ１に格納されている。

（減速動作中）
減速動作中においては、特定回転数Ｒ0［％］以上の領域では、モータ回生電力の発生によりヒータ出力を除き一次側消費電力はゼロとなる。ここで、Ｒ0は定格回転数を１００％としたときの％値である。モータ回転数が特定回転数Ｒ0を下回ると、回転数が低下するにつれて一次側消費電力が増加する傾向がみられ、そのときのモータ消費電力Ｗm(i)は、次式（５）で算出することができる。
（Ｒs≧Ｒ0）：Ｗm(i)＝０
（Ｒs＜Ｒ0）：Ｗm(i)＝Ｐb×（Ｒ0−Ｒs）／Ｒ0 …（５）

演算部３１は、シリアル通信により、モータ電流値ＭＣ、モータ回転数Ｒsおよびモータ動作情報を、コントロールユニット２のモータ制御部２３から読み込む。モータ動作情報は減速動作中か否かを表す情報であり、例えば、モータ制御部２３に入力される動作指令に基づく。演算部３１は、モータ動作情報に基づき減速動作中か否かを判定する。

演算部３１は、減速動作中と判定した場合には、読み込んだモータ回転数Ｒsが特定回転数Ｒ0以上か否かを判定する。Ｒs≧Ｒ0と判定された場合には、演算部３１はモータ消費電力Ｗm(i)をＷm(i)＝０とする。一方、Ｒs＜Ｒ0と判定された場合には、演算部３１は、データテーブルＤＴ２の減速時最大電力Ｐb、特定回転数Ｒ0と、コントロールユニット２から読み込んだモータ回転数Ｒsと、式（５）とを用いて、モータ消費電力Ｗm(i)を算出する。

演算部３１は、減速動作中でないと判定した場合には、データテーブルＤＴ２のモータ最大電力Ｐmax、モータ最大電流Ａmaxと、コントロールユニット２から読み込んだモータ回転数Ｒs、モータ電流値ＭＣと、式（４）とを用いて、モータ消費電力Ｗm(i)を算出する。

その後、演算部３１は、上述のように算出されたヒータ消費電力Ｗh(i)、磁気軸受消費電力ＷMB(i)およびモータ消費電力Ｗm(i)と、データテーブルＤＴ２の損失ηと、式（１）とを用いて、各ターボ分子ポンプＴＭＰｉのトータルの消費電力Ｗ(i)をそれぞれ算出する。さらに、演算部３１は、各消費電力Ｗ(i)を加算することにより、監視装置３に接続された複数のターボ分子ポンプＴＭＰｉの総消費電力Ｗallを算出する。

図５および図６は、消費電力算出の処理手順の一例を示すフローチャートである。ユーザの操作により、監視装置３による消費電力監視処理の開始が指示されると、演算部３１において図５の処理が実行される。ステップＳ１００では、シリアル通信ライン４０を介して各コントロールユニット２からポンプ機種情報を読み込む。ステップＳ１１０では、ユーザによるＡＣ入力電圧Ｖinおよびポンプ姿勢の入力処理が行われる。例えば、監視装置３の表示部３３に入力設定画面が表示される。ユーザは、入力設定画面の指示に従って、ＡＣ入力電圧Ｖinおよび各ターボ分子ポンプＴＭＰｉを入力する。

ステップＳ１２０では、ステップＳ１００で読み込んだ機種情報と、ステップＳ１１０で入力されたＡＣ入力電圧Ｖinおよびポンプ姿勢と、記憶部３２に記憶されているデータテーブルＤＴ１とに基づいて、データテーブルＤＴ２を生成する。ステップＳ１３０では、図６に示す消費電力算出処理を実行する。

図６は、ステップＳ１３０の消費電力算出処理の一例を示すフローチャートである。図６の消費電力算出処理は、例えば、所定時間間隔で繰り返し行われる。なお、磁気軸受消費電力ＷMB(i)の算出に関しては、図５のステップＳ１２０でデータテーブルＤＴ２を作成した際に、各ターボ分子ポンプＴＭＰｉの機種および姿勢に応じた磁気軸受消費電力ＷMB(i)をデータテーブルＤＴ１から抽出する処理によって、既に終了していることになる。そのため、図６に示す消費電力算出処理では、ヒータ消費電力Ｗh(i)、モータ消費電力Ｗm(i)およびターボ分子ポンプＴＭＰｉのトータルの消費電力Ｗ(i)に関する演算が行われる。

図６のステップＳ２００では、上述したように、温度調整部２４から読み込んだヒータオンオフ情報に応じて、各ターボ分子ポンプＴＭＰｉに対するヒータ消費電力Ｗh(i)の算出を、式（２）、（３）を用いてそれぞれ算出する。ステップＳ２１０では、上述したように、減速中か否かに応じたモータ消費電力Ｗm(i)を各ターボ分子ポンプＴＭＰｉに対してそれぞれ算出する。

ステップＳ２２０では、各ターボ分子ポンプＴＭＰｉのトータルの消費電力Ｗ(i)を、式（１）によりそれぞれ算出する。ステップＳ２３０では、算出された各ターボ分子ポンプＴＭＰｉの消費電力Ｗ(i)を記憶部３２に記憶する。なお、算出されたモータ消費電力Ｗm(i)，ヒータ消費電力Ｗh(i)および消費電力Ｗ(i)のそれぞれを、記憶部３２に記憶させるようにしても良い。上述のように、ステップＳ２００〜ステップＳ２３０までの処理は所定時間間隔で繰り返し行われるので、その都度、消費電力Ｗ(i)が記憶部３２に蓄積されることになる。例えば、図７に示すようなデータベースとして消費電力Ｗ(i)が蓄積される。図７において、ｔ１、ｔ２、・・・は消費電力Ｗ(i)が算出された日時を示している。

図８は、表示部３３における消費電力の表示例を示したものである。複数台のターボ分子ポンプＴＭＰｉは複数のポンプ群にまとめられて管理され、図８の表示例においては、ポンプ群毎に各ターボ分子ポンプの各種データ（項目１〜項目４）が表示される。それらのデータの内の一つとして消費電力Ｗ(i)が表示される。さらに、図８の表示を行う際には、演算部３１においてポンプ群のトータルの消費電力Ｗｇ(k)が演算され、その消費電力Ｗｇ(k)が消費電力Ｗ(i)と合わせて表示される。

表示部３３はタッチパネル式の表示部であり、ポンプ群を表すＧ１〜Ｇ４で示す領域８０１〜８０４はタッチスイッチとなっている。Ｇ１で示す領域８０１をタッチすると、図８のようにポンプ群Ｇ１に含まれるターボ分子ポンプＴＭＰ１〜ＴＭＰ３のデータが表示される。また、Ｇ２で示す領域８０２をタッチすると、ポンプ群Ｇ２に含まれるターボ分子ポンプＴＭＰｉのデータが表示される。

なお、一般的にターボ分子ポンプＴＭＰには、上述のようにヒータ１４を備えるものと、ヒータ１４を備えていないものとがある。当然ながら、ヒータ１４を備えていないターボ分子ポンプＴＭＰについては、上述したヒータ消費電力Ｗh(i)に関する処理は省略される。

−第２の実施の形態−
上述した第１の実施の形態では、複数のターボ分子ポンプＴＭＰｉに接続されて、それらのターボ分子ポンプＴＭＰｉの消費電力を監視する監視装置３について説明した。第２の実施の形態では、監視装置がターボ分子ポンプＴＭＰのコントロールユニット２に設けられ、そのターボ分子ポンプＴＭＰの消費電力を監視結果としてコントロールユニット２から出力するような構成とした。

図９は、第２の実施の形態における監視装置を説明するブロック図である。本実施の形態では、ターボ分子ポンプＴＭＰのコントロールユニット２に設けられた演算部２１において、消費電力演算が行われる。消費電力演算用プログラム、データテーブルＤＴ１、損失、姿勢情報およびＡＣ入力電圧Ｖinに関する情報は、記憶部２５に記憶されている。ただし、データテーブルＤＴ１については、ターボ分子ポンプＴＭＰの機種が機種Ａである場合には、図３の上段に記載されているデータテーブルＤＴ１が記憶され、機種Ｂである場合には図３の下段に記載されているデータテーブルＤＴ１が記憶されている。また、姿勢情報およびＡＣ入力電圧Ｖinに関する情報は、ユーザによって記憶部２５に入力される。

説明は省略するが、ヒータ消費電力Ｗh、磁気軸受消費電力ＷMB、モータ消費電力Ｗmおよびポンプトータルの消費電力Ｗは、演算部２１において上述した第１の実施の形態の場合と同様に演算される。算出された消費電力Ｗh、ＷMB、ＷmおよびＷは、コントロールユニット２の記憶部２５に記憶される。ターボ分子ポンプＴＭＰのその他の構成は、第１の実施の形態に記載したターボ分子ポンプＴＭＰｉ（図１参照）と同様であり、説明を省略する。

また、記憶部２５に記憶された消費電力Ｗh、ＷMB、ＷmおよびＷを、シリアル通信ポートＳＰから出力することもできる。例えば、消費電力Ｗh、ＷMB、ＷmおよびＷをシリアル通信ポートＳＰからコンピュータ１００に出力し、コンピュータ１００にインストールされているデータ管理ソフトや表示ソフトにより、それらをコンピュータ１００の表示部（不図示）に表示するようにしても良い。また、ターボ分子ポンプＴＭＰのコントロールユニット２の表示制御部２６によって、消費電力Ｗh、ＷMB、ＷmおよびＷを表示部２７に表示させるようにしても良い。

なお、図９では、コンピュータ１００にターボ分子ポンプＴＭＰを１台のみ接続しているが、複数台のターボ分子ポンプＴＭＰｉをコンピュータ１００に接続するようにしても良い。

このように、第２の実施の形態では、コントロールユニット２の演算部２１，記憶部２５およびシリアル通信ポートＳＰは、ターボ分子ポンプＴＭＰにおいて消費電力を監視する監視装置として機能している。演算部２１は、モータ回転数およびモータ電流値に基づくモータ１１の消費電力Ｗmと、ポンプ取り付け姿勢に応じた磁気軸受１２の消費電力ＷMBと、モータ１１の消費電力Ｗmおよび磁気軸受１２の消費電力ＷMBを合算した磁気軸受式ターボ分子ポンプＴＭＰの消費電力Ｗとを演算する。シリアル通信ポートＳＰは、消費電力Ｗを外部に出力する出力部として機能している。

上述した実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）監視装置の演算部、すなわち、図１に記載の演算部３１や図９に記載の演算部２１では、モータ回転数およびモータ電流値に基づくモータ１１の消費電力と、磁気軸受１２の消費電力とを合算した磁気軸受式のターボ分子ポンプＴＭＰの消費電力とが演算される。そして、演算されたターボ分子ポンプＴＭＰの消費電力は、表示制御部２６，３４によって表示部２７，３３に表示される。このようにモータ消費電力と磁気軸受消費電力とを合算してターボ分子ポンプＴＭＰの消費電力とすることで、ターボ分子ポンプＴＭＰの消費電力をより精度良く監視することができる。

また、ポンプ取り付け姿勢に応じて磁気軸受消費電力を特定することで、消費電力演算精度をさらに向上させることができる。

（２）さらに、ターボ分子ポンプがヒータを備える場合、演算部２１，３２は、ヒータ１４のオンオフ状態に基づいてヒータ消費電力を演算し、そのヒータ消費電力とモータ１１の消費電力と磁気軸受１２の消費電力とを合算してターボ分子ポンプＴＭＰの消費電力を演算する。これにより、ヒータ消費電力を考慮したターボ分子ポンプＴＭＰトータルの消費電力を精度良く求めることができる。

（３）監視装置３のシリアル通信ポートＳＰは、ターボ分子ポンプＴＭＰｉとの通信により、ターボ分子ポンプＴＭＰｉからモータ電流値およびモータ回転数が入力される通信部として機能する。このシリアル通信ポートＳＰを介して複数のターボ分子ポンプＴＭＰｉからモータ電流値およびモータ回転数を取得し、取得したモータ電流値およびモータ回転数に基づいてモータ１１の消費電力を演算するようにしても良い。このような通信部を備えることにより、ターボ分子ポンプＴＭＰｉの消費電力を遠隔の監視装置３により監視することができる。さらに、監視装置３で複数のターボ分子ポンプＴＭＰｉの消費電力を演算することにより、複数のターボ分子ポンプＴＭＰｉの消費電力を一括して監視することができる。

（４）さらに、記憶部３２に、機種の異なる複数のターボ分子ポンプＴＭＰｉにおける消費電力特性をそれぞれ記憶し、演算部３１が、演算対象であるターボ分子ポンプの機種に応じた消費電力特性に基づいて、ターボ分子ポンプＴＭＰｉの消費電力を演算するようにしても良い。その結果、監視装置３にシリアル通信ポートＳＰを介して機種の異なる複数のターボ分子ポンプＴＭＰｉが接続された場合でも、それぞれの機種に応じた消費電力が自動的に算出される。

（５）また、図９に示すターボ分子ポンプＴＭＰのように、コントロールユニット２の演算部２１でターボ分子ポンプＴＭＰの消費電力Ｗを演算し、その消費電力Ｗを、シリアル通信ポートＳＰを介して外部に出力するようにしても良い。このようにターボ分子ポンプＴＭＰから消費電力Ｗを出力する構成とすることにより、ターボ分子ポンプＴＭＰの消費電力の管理を容易に行うことができる。

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。例えば、上述した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したが、本発明は、磁気軸受式に限らずメカニカルベルリング方式のターボ分子ポンプにも適用でき、さらに、一般的な真空ポンプにも適用することができる。

１…ポンプユニット、２…コントロールユニット、３…監視装置、４…ロータ、１１…モータ、１２…磁気軸受、１２Ａ，１２Ｂ…ラジアル磁気軸受、１２Ｃ…アキシャル磁気軸受、１３…回転数センサ、１４…ヒータ、１５…冷媒配管、２２…ＭＢ制御部、２３…モータ制御部、２４…温度調整部、２５，３２…記憶部、２６，３４…表示制御部、２７，３３…表示部、ＳＰ…シリアル通信ポート、ＴＭＰ，ＴＭＰ１〜ＴＭＰ３…ターボ分子ポンプ

Claims (7)

1. ロータを磁気軸受により磁気浮上支持し、モータにより回転駆動する磁気軸受式真空ポンプの消費電力を監視する監視装置であって、
   モータ回転数およびモータ電流値に基づく前記モータの消費電力と、前記磁気軸受の消費電力とを合算した前記磁気軸受式真空ポンプの消費電力を演算する演算部と、
   前記演算部によって演算された前記磁気軸受式真空ポンプの消費電力を表示装置に表示させる表示制御部と、
   減速動作中、非減速動作中、ポンプ取付姿勢を含むポンプ状態に応じた消費電力特性が複数の磁気軸受式真空ポンプの異なる機種ごとに記憶される記憶部と、
   演算対象である磁気軸受式真空ポンプのポンプ機種情報を取得する機種情報取得部と、
   演算対象である磁気軸受式真空ポンプの前記ポンプ状態の情報を取得するポンプ状態情報取得部と、を備え、
   前記演算部は、取得された前記ポンプ状態の情報、取得された前記ポンプ機種情報および前記記憶部に記憶されている前記消費電力特性に基づいて、演算対象である磁気軸受式真空ポンプの機種とポンプ状態に応じた消費電力特性を生成し、その生成した消費電力特性に基づいて演算対象である磁気軸受式真空ポンプの消費電力を演算する、監視装置。
2. 請求項１に記載の監視装置において、
   前記ポンプ状態の情報は、前記モータ電流値および前記モータ回転数を含み、
   前記演算部は、前記モータが減速中でない場合、前記モータの消費電力Ｗm(i)を、下記の式（４）を用いて算出する、監視装置。
   Ｗm(i)＝（Ｒs×ＭＣ×Ｐmax）／（Ａmax×１００） …（４）
   式（４）において、ＭＣはモータ電流値、Ｒsはモータ回転数、Ｐmax［Ｗ］はモータ最大電力、Ａmaxはモータ最大電流であって、前記ポンプ機種情報に対応付けて記憶されている前記消費電力特性である。
3. 請求項１または２に記載の監視装置において、
   前記ポンプ状態の情報は、前記モータ電流値および前記モータ回転数を含み、
   前記演算部は、前記モータが減速中である場合、前記モータの消費電力Ｗm(i)を、下記の式（５）を用いて算出する、監視装置。
   （Ｒs≧Ｒ0）：Ｗm(i)＝０
   （Ｒs＜Ｒ0）：Ｗm(i)＝Ｐb×（Ｒ0−Ｒs）／Ｒ0 …（５）
   式（５）において、Ｒ0は定格回転数を１００％としたときの％値であり、Ｐbは減速時最大電力であって前記ポンプ機種情報に対応付けて記憶されている前記消費電力特性である。
4. 請求項１から３までのいずれか一項に記載の監視装置において、
   前記磁気軸受式真空ポンプはヒータをさらに備え、
   前記演算部は、
   ヒータオンオフ情報を取得し、取得したヒータオンオフ情報に基づいて下記の式（２）、（３）を用いてヒータ消費電力Ｗh(i)を算出し、
   前記ヒータ消費電力Ｗh(i)と前記モータの消費電力と前記磁気軸受の消費電力とを合算して前記磁気軸受式真空ポンプの消費電力を演算する、監視装置。
   （ヒータオン状態）：Ｗh(i)＝Ｖin^２／｛ＶHT^２／ＷHT(i)｝ …（２）
   （ヒータオフ状態）：Ｗh(i)＝０ …（３）
   式（２）、（３）において、ＶHTはヒータの定格電圧［Ｖ］、ＷHT(i)はヒータの定格電力であって前記ポンプ機種情報に対応付けて記憶されている前記消費電力特性であり、Ｖinは前記磁気軸受式真空ポンプに対するＡＣ入力電圧である。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の監視装置において、
   前記ポンプ状態の情報はポンプ取り付け姿勢を含み、
   前記演算部は、取得された前記ポンプ状態の情報に対応するポンプ取り付け姿勢に応じて前記磁気軸受の消費電力を特定する、監視装置。
6. 請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の監視装置をコンピュータに実行させる監視プログラムであって、
   演算対象である磁気軸受式真空ポンプのポンプ機種情報を取得するステップと、
   演算対象である磁気軸受式真空ポンプの前記ポンプ状態の情報を取得するステップと、
   取得された前記ポンプ状態の情報、取得された前記ポンプ機種情報および記憶されている前記消費電力特性に基づいて、演算対象である磁気軸受式真空ポンプの機種とポンプ状態に応じた消費電力特性を生成し、その生成した消費電力特性に基づいて演算対象である磁気軸受式真空ポンプの消費電力を演算するステップと、
   演算された前記磁気軸受式真空ポンプの消費電力を表示装置に表示させるステップとを前記コンピュータに実行させ、
   前記演算するステップは、
   モータ回転数およびモータ電流値に基づいて前記モータの消費電力を演算するステップと、
   前記磁気軸受の消費電力を特定するステップと、
   前記モータの消費電力および前記磁気軸受の消費電力を合算した前記磁気軸受式真空ポンプの消費電力を演算するステップと、を含む、監視プログラム。
7. 請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の監視装置において、
   前記演算部は、複数の前記磁気軸受式真空ポンプの消費電力を演算し、演算された複数の前記磁気軸受式真空ポンプの消費電力の合計を演算する、監視装置。

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