JP7164981B2 - 真空ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、半導体製造プロセス装置、フラット・パネル・ディスプレイ製造装置、ソーラー・パネル製造装置におけるプロセスチャンバ、その他の真空チャンバのガス排気手段として利用される真空ポンプに関し、特に、ポンプメンテナンスの必要性を正確に判断するのに好適なものである。

従来、この種の真空ポンプとしては、例えば特許文献１に記載の真空ポンプ（１）が知られている。この真空ポンプ（以下「従来の真空ポンプ（１）」という）は、回転体としてポンプロータ（４ａ）を備え、ポンプロータ（４ａ）の回転によってガスを吸気し排気する構造になっている。

特許文献１の段落００３５の記載を参照すると、従来の真空ポンプ（１）では、ポンプ内に生成物が堆積してガス流路が狭くなるのに連れて、タービン翼部の圧力が上昇してくると、ロータ回転数を定格回転数（定格回転速度）に維持するのに必要なモータ（１０）の電流が増加するとともに、ガス排気に伴う発熱が増加し、その結果、ロータ温度（Ｔｒ）が上昇傾向になる。そうなると、従来の真空ポンプ（１）では、ロータ温度（Ｔｒ）が所定温度となるように温調を行っているので、ベース（３）の加熱量が減少する。すなわち、ポンプ内での生成物の堆積に伴ってベース温度（Ｔｂ）は低下すると想定される。

以上のことから、従来の真空ポンプ（１）においては、ポンプ内に堆積した生成物（以下「ポンプ内生成物」という）の堆積状況を判断するために、ベース（３）に温度センサ（６）を設置し、当該温度センサ（６）でベース（３）の温度を監視している。

しかしながら、従来の真空ポンプ（１）におけるベース（３）は、前述の通り、ガス排気に伴う熱（ガスとの摩擦熱）やモータ（１０）からの熱など、ステータ（３２）以外の他の部分からの熱の影響を受けていること、および、高温化が必要な部分についての目標温度を達成するために、当該ベース（３）はヒータ（５）で加熱されることから、ポンプ内生成物が所定量堆積しても、ベース（３）の温度は、前述の想定通りには下がらない可能性がある。このため、ベース（３）の温度からポンプ内生成物の堆積状況を正確に判断することや、その堆積状況からポンプメンテナンスの必要性を正確に判断することは困難である。

以上の説明において、カッコ内の符号は特許文献１で用いられている符号である。

特開２０１７－１９４０４０号公報

本発明は前記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、ポンプメンテナンスの必要性を正確に判断するのに好適な真空ポンプを提供することである。

前記目的を達成するために、本発明は、回転体の回転によってガスを吸気し排気する真空ポンプであって、前記回転体の温度調整に用いられる温度調整部品と、前記温度調整部品を制御する制御手段と、前記制御手段による前記温度調整部品の制御状態を時系列的に取得する取得手段と、前記取得手段で取得した前記制御状態の時系列的変化を監視することでポンプ内生成物の堆積量を推定しポンプメンテナンス時期を判定する判定手段と、を備え、前記温度調整部品は、加熱手段及び／又は冷却手段であり、前記制御状態は、制御サイクルにおける前記加熱手段のＯＮ時間及び／又は前記冷却手段のＯＮ時間であることを特徴とする。

前記本発明において、前記冷却手段のＯＮ時間は、前記冷却手段を流れる冷却媒体の流量調節操作に用いられるバルブのＯＮ時間であることを特徴としてもよい。

また、本発明は、回転体の回転によってガスを吸気し排気する真空ポンプであって、前記回転体の温度調整に用いられる温度調整部品と、前記温度調整部品を制御する制御手段と、前記制御手段による前記温度調整部品の制御状態を時系列的に取得する取得手段と、前記取得手段で取得した前記制御状態の時系列的変化を監視することでポンプ内生成物の堆積量を推定しポンプメンテナンス時期を判定する判定手段と、を備え、前記温度調整部品は、加熱手段であり、前記制御状態は、制御サイクルにおける前記加熱手段の電圧値、電流値、消費電力量のいずれか少なくとも一つであることを特徴とする。

また、本発明は、回転体の回転によってガスを吸気し排気する真空ポンプであって、前記回転体の温度調整に用いられる温度調整部品と、前記温度調整部品を制御する制御手段と、前記制御手段による前記温度調整部品の制御状態を時系列的に取得する取得手段と、前記取得手段で取得した前記制御状態の時系列的変化を監視することでポンプ内生成物の堆積量を推定しポンプメンテナンス時期を判定する判定手段と、を備え、前記温度調整部品は、冷却手段であり、前記制御状態は、制御サイクルにおける前記冷却手段を流れる冷却媒体の流量またはその温度であることを特徴とする。

前記本発明において、前記堆積量の推定若しくは前記ポンプメンテナンス時期の判定の際の条件として、所定の種類と流量のガスを前記真空ポンプ内に流すことを特徴としてもよい。

前記本発明において、前記堆積量の推定若しくは前記ポンプメンテナンス時期の判定の際の条件として、所定の種類と流量のパージガスを前記真空ポンプ内に流すことを特徴としてもよい。

前記本発明において、前記堆積量の推定若しくは前記ポンプメンテナンス時期の判定の際の条件として、前記回転体が所定の回転速度で回転していることを特徴としてもよい。

前記本発明において、前記回転体の内側に位置するステータコラムと、前記ステータコラムをポンプベースから断熱する第１の断熱手段と、前記ステータコラムを冷却する冷却手段と、を備え、前記ステータコラムの熱が前記ポンプベースに移行することを低減したことを特徴としてもよい。

前記本発明において、前記回転体の外周側にネジ溝排気流路を形成するネジ溝排気部ステータと、前記ネジ溝排気部ステータを加熱する為の昇温リングと、前記ネジ溝排気部ステータおよび前記昇温リングをポンプベースから断熱する第２の断熱手段と、前記ネジ溝排気部ステータまたは前記昇温リングに配置した温度センサと、を備え、前記ネジ溝排気部ステータや前記昇温リングの熱が前記ポンプベースに移行することを低減したことを特徴としてもよい。

本発明では、真空ポンプの具体的な構成として、温度調整部品（例えば、冷却管やヒータなど）の制御状態を時系列的に取得し、取得した制御状態の時系列的変化を監視することでポンプ内生成物の堆積量を推定しポンプメンテナンス時期を判定するという構成を採用した。このため、ベースの温度変化を基にポンプメンテナンス時期を判定する従来の手法に比べ、ポンプ内生成物の堆積量を正確に推定したり、その推定からポンプメンテナンスの必要性を正確に判定したりすることが可能である。

本発明を適用した真空ポンプ（その１）の断面図。 本発明を適用した真空ポンプ（その２）の断面図。 図１または図２、図４の真空ポンプを制御するポンプコントローラの説明図。 本発明を適用した真空ポンプ（その３）の断面図。 図４の真空ポンプにおける昇温リングの拡大図。 ヒータのＯＮ時間と生成物の堆積量との関係を示したグラフ図。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付した図面を参照しながら詳細に説明する。

《本発明の第１の実施形態》
図１は、本発明を適用した真空ポンプ（その１）の断面図、図３は、図１または図２、図４の真空ポンプを制御するポンプコントローラの説明図である。

図１の真空ポンプＰ１は、筒状の外装ケース１と、外装ケース１内に配置された回転体２と、回転体２を回転可能に支持する支持手段３と、回転体２を回転駆動する駆動手段４と、回転体２の回転によりガスを吸気するための吸気口５と、吸気口５から吸気したガスを排気するための排気口６と、吸気口５から排気口６に向かって移行するガスの流路７と、を備え、かつ、回転体２の回転によってガスを吸気し排気する構造になっている。

外装ケース１は、筒状のポンプケース１Ａと筒状のポンプベース１Ｂとをその筒軸方向に締結ボルトで一体に連結した有底円筒形になっており、ポンプケース１Ａの上端部側は前記吸気口５として開口している。吸気口５は、真空雰囲気中で所定のプロセスを実行する装置、例えば半導体製造装置のプロセスチャンバ等のように高真空となる真空チャンバ（図示省略）に接続される。

ポンプベース１Ｂの下端部側面には排気ポート８が設けられており、排気ポート８の一端は前記流路７に連通し、同排気ポート８の他端は前記排気口６として開口した形態になっている。排気口６は図示しない補助ポンプに連通接続される。

ポンプベース１Ｂを冷却する手段として、図１の真空ポンプＰ１では、ポンプベース１Ｂに対して冷却管２４（以下「ベース冷却管２４という」）を取付けている。

ポンプケース１Ａ内の中央部にはステータコラム９が設けられている。ステータコラム９は、ポンプベース１Ｂから吸気口５の方向に向けて立ち上がった構造になっている。このような構造のステータコラムには各種電装部品（後述の駆動モータ１５などを参照）が取付けられている。図１の真空ポンプでは、ステータコラム９とポンプベース１Ｂとが一部品として一体化した構造を採用しているが、これに限定されることはない。例えば、図示は省略するが、ステータコラムとポンプベースは別部品として構成されてもよい。

ステータコラム９の外側には前記回転体２が設けられている。つまり、ステータコラム９は回転体２の内側に位置するように構成されており、回転体２は、ポンプケース１Ａ及びポンプベース１Ｂに内包され、かつ、ステータコラム９の外周を囲む円筒形状になっている。

ステータコラム９の内側には回転軸１２が設けられている。回転軸１２は、その上端部側が吸気口５の方向を向くように配置されている。また、この回転軸１２は、磁気軸受（具体的には、公知の２組のラジアル磁気軸受１３と１組のアキシャル磁気軸受１４）により回転可能に支持されている。さらに、ステータコラム９の内側には駆動モータ１５が設けられており、この駆動モータ１５により回転軸１２はその軸心周りに回転駆動される。

回転軸１２の上端部はステータコラム９の円筒上端面から上方に突出しており、この突出した回転軸１２の上端部に対して回転体２の上端側がボルト等の締結手段で一体に固定されている。したがって、回転体２は、回転軸１２を介して、磁気軸受（ラジアル磁気軸受１３、アキシャル磁気軸受１４）で回転可能に支持されており、この支持状態で駆動モータ１５を起動することにより、回転体２は、回転軸１２と一体にその軸心周りに回転することができる。要するに、図１の真空ポンプＰ１では、磁気軸受が回転体２を回転可能に支持する支持手段として機能し、また、駆動モータ１５が回転体２を回転駆動する駆動手段として機能する。

そして、図１の真空ポンプＰ１は、吸気口５から排気口６までの間に、ガス分子を排気する手段として機能する複数の翼排気段１６を備えている。

さらに、図１の真空ポンプＰ１は、複数の翼排気段１６の下流部、具体的には複数の翼排気段１６のうち最下段の翼排気段１６（１６－ｎ）から排気口６までの間に、ネジ溝ポンプ段１７を備えている。

《翼排気段１６の詳細》
図１の真空ポンプＰ１では、回転体２の略中間より上流が複数の翼排気段１６として機能する。以下、複数の翼排気段１６を詳細に説明する。

回転体２の略中間より上流の回転体２外周面には、回転体２と一体に回転する回転翼１８が複数設けられており、これらの回転翼１８は、翼排気段１６（１６－１、１６－２、…１６－ｎ）ごとに、回転体２の回転中心軸（具体的には回転軸１２の軸心）若しくは外装ケース１の軸心（以下「ポンプ軸心」という）を中心として放射状に所定間隔で配置されている。なお、回転翼１８は、その構造上、回転体２と一体に回転するので、回転体２を構成する要素であり、以下、回転体２と言うときは回転翼１８を含むものとする。

一方、外装ケース１内（具体的には、ポンプケース１Ａの内周側）には、複数の固定翼１９が設けられており、各固定翼１９のポンプ径方向およびポンプ軸心方向の位置は、ポンプベース１Ｂ上に多段に積層された複数の固定翼スペーサ２０で位置決め固定されている。これらの固定翼１９もまた、回転翼１８と同じく、翼排気段１６（１６－１、１６－２、…１６－ｎ）ごとに、ポンプ軸心を中心として放射状に所定間隔で配置されている。

つまり、各翼排気段１６（１６－１、１６－２、…１６－ｎ）は、吸気口５から排気口６までの間に多段に設けられるとともに、翼排気段１６（１６－１、１６－２、…１６－ｎ）ごとに放射状に所定間隔で配置された複数の回転翼１８と固定翼１９とを備え、これらの回転翼１８と固定翼１９とでガス分子を排気する構造になっている。

いずれの回転翼１８も、回転体２の外径加工部と一体的に切削加工で切り出し形成したブレード状の切削加工品であって、ガス分子の排気に最適な角度で傾斜している。いずれの固定翼１９もまた、ガス分子の排気に最適な角度で傾斜している。

複数の固定翼スペーサ２０のうち、最下段の固定翼スペーサ２０Ｅ（２０）は、ポンプベース１Ｂと最下段の固定翼１９に接触していることにより、複数の固定翼１９および固定翼スペーサ２０の熱をポンプベース１Ｂ側へ逃がす手段として機能する。

回転体２（複数の回転翼１８を含む）の熱は、固定翼１９や固定翼スペーサ２０側に放射され、最終的に、最下段の固定翼スペーサ２０Ｅ（２０）とポンプベース１Ｂとの接触部を通じてポンプベース１Ｂ側に移行する。このために、図１の真空ポンプＰ１では、ベース冷却管２４に冷却媒体を流すことで、ポンプベース１Ｂを冷却している。

《複数の翼排気段１６での排気動作の説明》
以上の構成からなる複数の翼排気段１６において、最上段の翼排気段１６（１６－１）では、駆動モータ１５の起動により、回転軸１２および回転体２と一体に複数の回転翼１８が高速で回転し、回転翼１８の回転方向前面かつ下向き（吸気口５から排気口６に向かう方向、以降下向きと略する）の傾斜面により吸気口５から入射したガス分子に下向き方向かつ接線方向の運動量を付与する。このような下向き方向の運動量を有するガス分子が、固定翼１９に設けられている回転翼１８と回転方向に逆向きの下向きの傾斜面によって、次の翼排気段１６（１６－２）へ送り込まれる。

次の翼排気段１６（１６－２）およびそれ以降の翼排気段１６でも、最上段の翼排気段１６（１６－１）と同じく、回転翼１８が回転し、前記のような回転翼１８によるガス分子への運動量の付与と固定翼１９によるガス分子の送り込み動作とが行なわれることで、吸気口５付近のガス分子は、回転体２の下流に向かって順次移行するように排気される。

以上のような複数の翼排気段１６でのガス分子の排気動作からも分かるように、複数の翼排気段１６では、回転翼１８と固定翼１９との間に設定された隙間がガスを排気するための流路（以下「ブレード間排気流路７Ａ」という）になっている。

《ネジ溝ポンプ段１７の詳細》
図１の真空ポンプＰ１は、回転体２の略中間より下流がネジ溝ポンプ段１７として機能する。以下、ネジ溝ポンプ段１７を詳細に説明する。

ネジ溝ポンプ段１７は、回転体２の外周側（具体的には、回転体２の略中間より下流の回転体２部分の外周側）にネジ溝排気流路７Ｂを形成する手段として、ネジ溝排気部ステータ２１を有しており、ネジ溝排気部ステータ２１は、真空ポンプの固定部品として外装ケース１（具体的にはポンプベース１Ｂ）の内側に配置されるように取付けてある。

ネジ溝排気部ステータ２１は、その内周面が回転体２の外周面に対向するように配置された円筒形の固定部材であって、回転体２の略中間より下流の回転体２部分を囲むように配置してある。

そして、回転体２の略中間より下流の回転体２部分は、ネジ溝ポンプ段１７の回転部品として回転する部分であって、ネジ溝排気部ステータ２１の内側に、所定のギャップを介して挿入・収容されている。

ネジ溝排気部ステータ２１の内周部には、深さが下方に向けて小径化したテーパコーン形状に変化するネジ溝２２を形成してある。このネジ溝２２はネジ溝排気部ステータ２１の上端から下端にかけて螺旋状に刻設してある。

前記のようなネジ溝２２を備えたネジ溝排気部ステータ２１により、回転体２の外周側には、ガスを排気するためのネジ溝排気流路７Ｂが形成される。図示は省略するが、先に説明したネジ溝２２を回転体２の外周面に形成することで、前記のようなネジ溝排気流路７Ｂが設けられるように構成してもよい。

ネジ溝ポンプ段１７では、ネジ溝２２と回転体２の外周面でのドラック効果によりガスを圧縮しながら移送するため、かかるネジ溝２２の深さは、ネジ溝排気流路７Ｂの上流入口側（吸気口５に近い方の流路開口端）で最も深く、その下流出口側（排気口６に近い方の流路開口端）で最も浅くなるように設定してある。

ネジ溝排気流路７Ｂの入口（上流開口端）は、先に説明したブレード間排気流路７Ａの出口、具体的には、最下段の翼排気段１６－ｎを構成する固定翼１９とネジ溝排気部ステータ２１との間の隙間（以下「最終隙間ＧＥ」という）に向って開口し、また、同ネジ溝排気流路７Ｂの出口（下流開口端）は、ポンプ内排気口側流路７Ｃを通じて排気口６に連通している。

ポンプ内排気口側流路７Ｃは、回転体２やネジ溝排気部ステータ２１の下端部とポンプベース１Ｂの内底部との間に所定の隙間（図１の真空ポンプＰ１では、ステータコラム９の下部外周を一周する形態の隙間）を設けることによって、ネジ溝排気流路７Ｂの出口から排気口６に連通するように形成してある。

ポンプベース１Ｂの温度を監視する手段として、ポンプベース１Ｂには温度センサ２５を取り付けてある。

《ネジ溝ポンプ段１７での排気動作の説明》
先に説明した複数の翼排気段１６での排気動作による移送によって最終隙間ＧＥ（ブレード間排気流路７Ａの出口）に到達したガス分子は、ネジ溝排気流路７Ｂに移行する。移行したガス分子は、回転体２の回転によって生じるドラッグ効果によって、遷移流から粘性流に圧縮されながらポンプ内排気口側流路７Ｃに向かって移行する。そして、ポンプ内排気口側流路７Ｃに到達したガス分子は排気口６に流入し、図示しない補助ポンプを通じて外装ケース１の外へ排気される。

《真空ポンプＰ１内におけるガスの流路７の説明》
以上の説明から分かるように、図１の真空ポンプＰ１は、ブレード間排気流路７Ａ、最終隙間ＧＥ、ネジ溝排気流路７Ｂ、および、ポンプ内排気口側流路７Ｃを含んで構成されるガスの流路７を備え、この流路７を通ってガスは吸気口５から排気口６に向かって移行する。
《ポンプコントローラ２６の説明》
図１の真空ポンプＰ１は、その起動や再起動、ならびに、磁気軸受（ラジアル磁気軸受１３、アキシャル磁気軸受１４）による回転体２の支持制御、駆動モータ１５による回転体２の回転数制御ないしは回転速度制御など、真空ポンプＰ１全体を統括制御するポンプコントローラ２６を備えている。

ポンプコントローラ２６の具体的なハードウエア構成例として、図１の真空ポンプＰ１では、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力（Ｉ／Ｏ）インターフェース等のハードウエア資源からなる数値演算処理装置によってポンプコントローラ２６を構成しているが、この構成に限定されることはない。

《回転体２の温度調整およびポンプメンテナンスの判定に関する構成の説明》
図１および図３を参照すると、図１の真空ポンプＰ１は、回転体２の温度調整に用いられる温度調整部品３０と、温度調整部品３０を制御する制御手段３１と、制御手段３１による温度調整部品３０の制御状態を時系列的に取得する取得手段３２と、取得手段３２で取得した制御状態の時系列的変化を監視することでポンプ内生成物の堆積量を推定しポンプメンテナンス時期を判定する判定手段３３と、を備える。

温度調整部品３０の具体的な構成例として、図１の真空ポンプＰ１では、ヒータ３４および先に説明したベース冷却管２４を採用している。ヒータ３４は、ポンプベース１Ｂに設置され、回転体２およびネジ溝排気部ステータ２１を加熱する手段（加熱手段）として使用される。ベース冷却管２４は、ポンプベース１Ｂに設置され、回転体２およびポンプベース１Ｂを冷却する手段（冷却手段）として使用される。

制御手段３１の具体的な構成として、図１の真空ポンプＰ１では、回転体２の内端面と対向するステータコラム９の上部に第２の温度センサ３５を設置し、この第２の温度センサ３５で測定した温度が回転体２の現在の温度としてポンプコントローラ２６に出力される構成、ならびに、ポンプコントローラ２６が制御手段３１として機能する構成を採用している。

ポンプコントローラ２６では、制御手段３１の制御処理として、第２の温度センサ３５から出力された測定値（回転体２の現在の温度）と目標値（回転体２の設定温度）とを比較し、かつ、その測定値と目標値の差分を補償するように、ヒータ３４（加熱手段）のＯＮ時間やベース冷却管２４（冷却手段）を流れる冷却媒体の流量調節操作に用いられるバルブ（以下「ベース冷却管２４のバルブ」という）のＯＮ時間を増減するなど、温度調整部品３０（ヒータ３４、ベース冷却管２４）を制御しているが、このような制御方式に限定されることはない。

例えば、前述のようにヒータ３４のＯＮ時間を増減する代わりに当該ヒータ３４の電圧値、電流値、消費電力量のいずれか少なくとも一つを増減してもよいし、また、ベース冷却管２４のバルブのＯＮ時間を増減する代わりに、ベース冷却管２４（冷却手段）を流れる冷却媒体の流量または温度を制御してもよい。

第２の温度センサ３５の設置場所は、前例（ステータコラム９の上部付近）に限定されることはなく、必要に応じて適宜変更してよい。また、前述の目標値（回転体２の設定温度）は、ポンプコントローラ２６のＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶手段に格納し、ポンプコントローラ２６におけるＣＰＵの処理に応じて適宜その記憶手段から読み出されるように構成してもよい。さらに、第２の温度センサ３５から出力された測定値（回転体Ｒの現在の温度）は、ポンプコントローラ２６の入出力（Ｉ／Ｏ）インターフェースを介して当該ポンプコントローラ２６に入力されるように構成してもよい。

取得手段３２の具体的な構成として、図１の真空ポンプＰ１では、ポンプコントローラ２６が取得手段として機能するように構成している。かかる機能を実現するために、ポンプコントローラ２６は、制御手段３１による温度調整部品３０の制御状態、すなわちヒータ３４の制御状態として、当該ヒータ３４のＯＮ時間あるいは電流値又は消費電力量、そして、ベース冷却管２４の制御状態として、ベース冷却管２４のバルブのＯＮ時間あるいはベース冷却管２４を流れる冷却媒体の流量または温度を時系列的に取得する。このような取得の処理はプログラムとしてポンプコントローラ２６のＣＰＵで実行することができる。

判定手段３３の具体的な構成として、図１の真空ポンプＰ１では、ポンプコントローラ２６が判定手段３３として機能するように構成している。かかる機能を実現するために、ポンプコントローラ２６は、前述の取得手段（ポンプコントローラ２６）で取得した制御状態を時系列的に記憶し、記憶した制御状態の時系列的変化を監視することでポンプ内生成物の堆積量を推定しポンプメンテナンス時期を判定する。この推定や判定の処理もまたプログラムとしてポンプコントローラ２６のＣＰＵで実行することができる。

《ポンプ内生成物の堆積量の推定について》
真空ポンプＰ１の流路７、例えば、ネジ溝排気流路７Ｂに生成物（ポンプ内生成物）が堆積し、その堆積量が増えると、ポンプ内生成物によってネジ溝排気流路７Ｂの流路断面が狭まる。このため、ポンプ内生成物が堆積していない状態と比べて、回転体２の回転抵抗が増え、駆動モータ１５の負荷が大となり、駆動モータ１５の発熱量が増え、回転体２の温度が比較的高くなる。このことから、ヒータ３４のＯＮ時間は減る（例えば、図５中の符号ＯＴ１からＯＴ２の変化を参照）、または、ヒータ３４の電流値または消費電力は減る。一方、ベース冷却管２４のバルブのＯＮ時間は増える、または、ベース冷却管２４を流れる冷却媒体の流量は増える、若しくは、ベース冷却管２４を流れる冷却媒体の温度は上昇する。

要するに、制御サイクルにおけるヒータ３４のＯＮ時間とポンプ内生成物の堆積量との両者は、所定の密接な相関関係を有している（例えば、図６のグラフＧを参照）。これと同様に、ヒータ３４の電流値または消費電力とポンプ内生成物の堆積量との両者、および、ベース冷却管２４のバルブのＯＮ時間とポンプ内生成物の堆積量との両者、並びに、ベース冷却管２４を流れる冷却媒体の流量またはその温度とポンプ内生成物の堆積量との両者も、所定の密接な相関関係を有している。図６のグラフＧを参照すると、ヒータ３４のＯＮ時間がＯＴ１からＯＴ２のように減る方向に変化したとき、ポンプ内生成物の堆積量はＡ１からＡ２のように増加していることが分かる。なお、図６のグラフＧは、線形の例であるが、下に凸の曲線（反比例など）や上に凸の曲線となる可能性もある。

したがって、温度調整部品３０の制御状態の時系列的な変化として、ヒータ３４のＯＮ時間の時系列的な変化を監視する、または、ベース冷却管２４のバルブのＯＮ時間の時系列的な変化を監視する、あるいは、ヒータ３４の電流値または消費電力の時系列的な変化を監視することで、ポンプ内生成物の堆積量を推定することができる。このことは、温度調整部品３０としてヒータ３４以外の加熱手段やベース冷却管２４以外の冷却手段を採用した場合も同様である。

以上例示した監視対象は、ヒータ３４のＯＮ時間、ベース冷却管２４のバルブのＯＮ時間、ヒータ３４の電流値または消費電力の時系列的な変化であり、これらの監視対象のうちいずれか１つの監視対象から個別にポンプ内生成物の堆積量を推定（独立推定方式）してもよいし、２つ以上の監視対象から総合的に判断してポンプ内生成物の堆積量を推定すること（総合推定方式）も可能である。総合的推定方式の具体例は、次の通りである。

《総合的推定方式の具体例》
この具体例の説明では、温度調整部品３の制御状態の時系列的変化の一事例として、ヒータ３４のＯＮ時間は減り（第１の監視情報）、ヒータ３４の電流値または消費電力は減っているが（第２の監視情報）、ベース冷却管２４のバルブのＯＮ時間は変化していない（第３の監視情報）という監視情報が得られているものとする。

前記事例では、第３の監視対象だけではネジ溝排気流路７Ｂにポンプ内生成物が堆積していると判定し難い。しかし、ネジ溝排気流路７Ｂにポンプ内生成物が堆積していると判定するのに必要な情報として、第１の監視情報と第２の監視情報が得られているから、トータル的に推定の判定条件を満たしているものとし、第１の監視情報と第２の監視情報とに基づいてポンプ内生成物の堆積量を推定する。この際、第１の監視情報から推定されるポンプ内生成物の堆積量と、第２の監視情報から推定されるポンプ内生成物の堆積量との平均値をポンプ内生成物の堆積量として採用してもよい。

《ポンプメンテナンス時期の判定について》
ポンプコントローラ２６では、例えば、ポンプ内生成物の堆積量が所定の閾値（例えば図６中の符号ＯＴ_Ｔｈを参照）を超えたと推定した時点で、ポンプメンテナンス時期の到来とみなして警報を鳴らす、あるいはポンプメンテナンス時期の必要性あるいは不要性を図示しない表示装置で表示してもよい。その際、かかる閾値を段階的に複数設定し、段階ごとに、所定の閾値を超えたと推定した時点で所定の表示をする構成、例えば、第１段階ではポンプメンテナンスの必要性はない旨を表示し、第２段階では近々ポンプメンテナンスを行う必要性がある旨を表示し、第３段階では至急ポンプメンテナンスを行う必要性がある旨を表示するなど、ポンプメンテナンスの必要性のレベルを段階的に引き上げもよい。

図１の真空ポンプＰ１では、先に説明したポンプ内生成物を推定する若しくはポンプメンテナンス時期を判定する際の条件として、所定の種類と流量のガスを真空ポンプ内に流す構成、または、所定の種類と流量のパージガス（例えばＮ_２ガス）を真空ポンプ内に流す構成、あるいは、回転体２が所定の回転速度で回転していることを条件とする構成を採用することで、より一層的確にメンテナンス時期を判定できるようにしている。

《本発明の第２の実施形態》
図２は、本発明を適用した真空ポンプ（その２）の断面図である。

図２の真空ポンプＰ２の基本的な構成や、図２の真空ポンプＰ２を制御するポンプコントローラとして図３のポンプコントローラ２６が使用されることは、図１の真空ポンプＰ１と同様であるため、同一の部材には同一の符号を付し、その詳細説明は省略する。

図２の真空ポンプＰ２では、ステータコラム９に取付けられている各種電装部品の発熱によって温度上昇したステータコラム９の熱がノイズ（制御における外乱）としてポンプベース１Ｂ全域に亘って移行することを低減するために、ポンプベース１Ｂに第１の断熱手段として断熱スペーサ１０を組み込んでいる。

したがって、ステータコラム９とポンプベース１Ｂは断熱スペーサ１０で相互に断熱された状態になっている。そして、断熱されたステータコラム９を冷却するために、図２の真空ポンプＰ１では、冷却管１１（以下「ステータコラム冷却管１１」という）をステータコラム９に取付けている。一方、断熱されたポンプベース１Ｂは前述のベース冷却管２４によって冷却される。

図２の真空ポンプＰ２によると、前述の通り、断熱スペーサ１０によってポンプベース１Ｂはステータコラム９から断熱されているから、温度センサ２５は、ステータコラム９からの熱の影響を受けず、ポンプベース１Ｂの温度を正確に検出することができる。

《本発明の第３の実施形態》
図４は、本発明を適用した真空ポンプ（その３）の断面図、図５は、図４の真空ポンプにおける昇温リングの拡大図である。

図４の真空ポンプＰ３の基本的な構成や、図４の真空ポンプＰ３を制御するポンプコントローラとして図３のポンプコントローラ２６が使用されることは、図１の真空ポンプＰ１と同様であるため、同一の部材には同一の符号を付し、その詳細説明は省略する。

図４の真空ポンプＰ３では、ネジ溝排気部ステータ２１を加熱する手段としてネジ溝排気部ステータ２１に昇温リング４０を設置し、第２の断熱手段４１によってネジ溝排気部ステータ２１および昇温リング４０をポンプベース１Ｂから断熱することで、ネジ溝排気部ステータ２１や昇温リング４０の熱がノイズとしてポンプベース１Ｂに移行することを低減している。

図５を参照すると、昇温リング４０は、ネジ溝排気部ステータ２１の外周を囲むリング部材４２と、リング部材４２に埋設されたヒータ３４（温度調整部品３０）と、を備えており、リング部材４２には、ネジ溝排気部ステータ２１に当接する第１の当接部４３と、ポンプベース１Ｂに当接する第２の当接部４４とを設けている。

第１の当接部４３は、ヒータ３４の熱をネジ溝排気部ステータ２１に伝達する伝熱経路として機能させるため、第２の当接部４４よりも比較的広い面積でネジ溝排気部ステータ２１に接触するように構成してある。また、この第１の当接部４３は、ネジ溝排気部ステータ２１をポンプ軸心方向およびポンプ径方向に位置決めする手段としても機能する。

第２の当接部４４は、ヒータ３４の熱がポンプベース１Ｂ側に伝わり難くなるようにするため、第１の当接部４３付近に比べて薄肉の形状とすることで、第１の当接部４３よりも小面積でポンプベース１Ｂに接触するように構成してある。

ネジ溝排気部ステータ２１とポンプベース１Ｂとの間には第１の断熱空隙４５が設けられ、また、昇温リング４０とポンプベース１Ｂとの間には、断熱材としても機能するＯリング等のシール部材４６と、第２の断熱空隙４７とが設けられており、そのような第１および第２の断熱空隙ならびにシール部材４６が第２の断熱手段４１として機能することにより、ネジ溝排気部ステータ２１および昇温リング４０はポンプベース１Ｂから断熱された状態になっている。

以上説明した図１、図２、図４の真空ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３では、その具体的な構成として、ベース冷却管２４やヒータ３４などの温度調整部品３０の制御状態を時系列的に取得し、取得した制御状態の時系列的変化を監視することでポンプ内生成物の堆積量を推定しポンプメンテナンス時期を判定するという構成を採用した。このため、ポンプベース１Ｂの温度変化を基にポンプメンテナンス時期を判定する従来の手法に比べ、ポンプ内生成物の堆積量を正確に推定したり、ポンプメンテナンスの必要性を正確に判定したりすることが可能である。

本発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により多くの変形が可能である。

１ 外装ケース
１Ａ ポンプケース
１Ｂ ポンプベース
２ 回転体
３ 支持手段
４ 駆動手段
５ 吸気口
６ 排気口
７ ガスの流路
７Ａ ブレード間排気流路
７Ｂ ネジ溝排気流路
７Ｃ ポンプ内排気口側流路
８ 排気ポート
９ ステータコラム
１０ 断熱スペーサ（第１の断熱手段）
１１ ステータコラム冷却管（冷却管）
１２ 回転軸
１３ ラジアル磁気軸受
１４ アキシャル磁気軸受
１５ 駆動モータ
１６ 翼排気段
１６－１ 最上段の翼排気段
１６－ｎ 最下段の翼排気段
１７ ネジ溝ポンプ段
１８ 回転翼
１９ 固定翼
２０ 固定翼スペーサ
２０Ｅ 最下段の固定翼スペーサ
２１ ネジ溝排気部ステータ
２２ ネジ溝
２４ ベース冷却管（冷却手段／温度調整部品）
２５ 温度センサ
２６ ポンプコントローラ
３０ 温度調整部品
３１ 制御手段
３２ 取得手段
３３ 判定手段
３４ ヒータ（温度調整部品）
３５ 第２の温度センサ
４０ 昇温リング
４１ 第２の断熱手段
４２ リング部材
４３ 第１の当接部
４４ 第２の当接部
４５ 第１の断熱空間（第２の断熱手段）
４６ シール部材（第２の断熱手段）
４７ 第２の断熱空間（第２の断熱手段）
ＧＥ 最終隙間
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３ 真空ポンプ

Claims (9)

1. 回転体の回転によってガスを吸気し排気する真空ポンプであって、
   前記回転体の温度調整に用いられる温度調整部品と、
   前記温度調整部品を制御する制御手段と、
   前記制御手段による前記温度調整部品の制御状態を時系列的に取得する取得手段と、
   前記取得手段で取得した前記制御状態の時系列的変化を監視することでポンプ内生成物の堆積量を推定しポンプメンテナンス時期を判定する判定手段と、
   を備え、
   前記温度調整部品は、加熱手段及び／又は冷却手段であり、
   前記制御状態は、制御サイクルにおける前記加熱手段のＯＮ時間及び／又は前記冷却手段のＯＮ時間であることを特徴とする真空ポンプ。
2. 前記冷却手段のＯＮ時間は、前記冷却手段を流れる冷却媒体の流量調節操作に用いられるバルブのＯＮ時間であること
   を特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ。
3. 回転体の回転によってガスを吸気し排気する真空ポンプであって、
   前記回転体の温度調整に用いられる温度調整部品と、
   前記温度調整部品を制御する制御手段と、
   前記制御手段による前記温度調整部品の制御状態を時系列的に取得する取得手段と、
   前記取得手段で取得した前記制御状態の時系列的変化を監視することでポンプ内生成物の堆積量を推定しポンプメンテナンス時期を判定する判定手段と、
   を備え、
   前記温度調整部品は、加熱手段であり、
   前記制御状態は、制御サイクルにおける前記加熱手段の電圧値、電流値、消費電力量のいずれか少なくとも一つであること
   を特徴とする真空ポンプ。
4. 回転体の回転によってガスを吸気し排気する真空ポンプであって、
   前記回転体の温度調整に用いられる温度調整部品と、
   前記温度調整部品を制御する制御手段と、
   前記制御手段による前記温度調整部品の制御状態を時系列的に取得する取得手段と、
   前記取得手段で取得した前記制御状態の時系列的変化を監視することでポンプ内生成物の堆積量を推定しポンプメンテナンス時期を判定する判定手段と、
   を備え、
   前記温度調整部品は、冷却手段であり、
   前記制御状態は、制御サイクルにおける前記冷却手段を流れる冷却媒体の流量またはその温度であること
   を特徴とする真空ポンプ。
5. 前記堆積量の推定若しくは前記ポンプメンテナンス時期の判定の際の条件として、所定の種類と流量のガスを前記真空ポンプ内に流すこと
   を特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の真空ポンプ。
6. 前記堆積量の推定若しくは前記ポンプメンテナンス時期の判定の際の条件として、所定の種類と流量のパージガスを前記真空ポンプ内に流すこと
   を特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の真空ポンプ。
7. 前記堆積量の推定若しくは前記ポンプメンテナンス時期の判定の際の条件として、前記回転体が所定の回転速度で回転していること
   を特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の真空ポンプ。
8. 前記回転体の内側に位置するステータコラムと、
   前記ステータコラムをポンプベースから断熱する第１の断熱手段と、
   前記ステータコラムを冷却する冷却手段と、を備え、
   前記ステータコラムの熱が前記ポンプベースに移行することを低減したこと
   を特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の真空ポンプ。
9. 前記回転体の外周側にネジ溝排気流路を形成するネジ溝排気部ステータと、
   前記ネジ溝排気部ステータを加熱する為の昇温リングと、
   前記ネジ溝排気部ステータおよび前記昇温リングをポンプベースから断熱する第２の断熱手段と、
   前記ネジ溝排気部ステータまたは前記昇温リングに配置した温度センサと、を備え、
   前記ネジ溝排気部ステータや前記昇温リングの熱が前記ポンプベースに移行することを低減したこと
   を特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の真空ポンプ。
   

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