JP7807939B2 - 冷凍装置、リソグラフィ装置、物品製造方法、ならびに、冷凍装置の制御装置および制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、冷凍装置、リソグラフィ装置、物品製造方法、ならびに、冷凍装置の制御装置および制御方法に関する。

圧縮機、凝縮器、膨張弁および蒸発器を含む冷媒回路を通して冷媒を循環させて冷却対象を冷却する冷凍装置において、経年劣化によって冷媒が圧縮機の潤滑油とともに漏洩し、圧縮機の潤滑油が不足することがある。圧縮機の潤滑油が不足すると、圧縮機の軸受が焼き付き、シャフトがロックされて、圧縮機が駆動不可能な状態に陥る。

冷凍装置が露光装置等のリソグラフィ装置で発生する熱を回収するために使用される場合、圧縮機の駆動停止は冷却の機能不全をもたらし、これは生産される物品が不良となる可能性を高めうる。そのため、圧縮機の駆動停止時にはリソグラフィ装置の稼働を一時停止させ、圧縮機を正常品と交換するか、圧縮機の潤滑油を補充しなければならない。リソグラフィ装置が復旧されるまでの間は物品の生産ができない。このため、圧縮機のシャフトロックの前兆を早期に発見し、メンテナンス等において圧縮機を正常品と交換するか、潤滑油を補充することが望ましい。

特許文献１には、２つの状態量Ａ、Ｂを用いて冷凍装置の異常を診断することが記載されている。状態量Ａは、冷凍サイクルの運転状態を把握するために必要な冷媒圧力や温度、あるいは圧縮機の駆動電流値などである。状態量Ｂは、圧縮機の運転状態を把握するために必要な圧縮機周辺の音や振動である。状態量Ａと状態量Ｂを組み合わせて、複合変数すなわちマハラノビス距離を算出し、冷凍装置を総合的に異常診断している。

特開２００５－２４１０８９号公報

しかしながら、特許文献１に記載された方法では、冷凍装置が設置された環境の振動や音によって、状態量Ｂである振動や音データにノイズが加わるので、冷凍装置の異常を正確に診断できない可能性がある。

本発明は、冷凍装置における異常の予兆を早期に検出するために有利な技術を提供することを目的とする。

本発明の１つの側面は、冷凍装置に係り、前記冷凍装置は、圧縮機、凝縮器、膨張弁および蒸発器を含む冷媒回路と、前記冷媒回路における冷媒の状態を検出する検出器と、前記圧縮機の駆動電流値を取得する取得部と、前記圧縮機の状態を判定する制御部と、前記圧縮機を駆動するインバータと、を備え、前記制御部は、前記検出器の出力が正常であり、前記取得部が取得した前記駆動電流値が判定閾値を超えた場合に、前記圧縮機の軸受が異常を有すると判定し、前記インバータの出力周波数の変更の後に前記駆動電流値が安定するのを待ち、安定後の前記駆動電流値に応じて前記判定閾値を設定する。

本発明によれば、冷凍装置における異常の予兆を早期に検出するために有利な技術が提供される。

一実施形態の冷凍装置の構成を示す図。 スクロール圧縮機の概略構造を示す図。 正常時の冷媒圧力（ａ）、および、圧縮機の駆動電流値（ｂ）を例示する図。 初期異常時の冷媒圧力（ａ）、および、圧縮機の駆動電流値（ｂ）を例示する図。 故障時の冷媒圧力（ａ）、および、圧縮機の駆動電流値（ｂ）を例示する図。 軸受のかじりが発生し始めてから圧縮機のシャフトのロックに至るまでの期間における駆動電流値の変化を例示する図。 制御部による冷凍装置の監視動作を例示する図。 運転周波数が変化したときの圧縮機の駆動電流値の変化を例示する図。 圧縮機の初期異常から使用不能（故障）に至るまでの駆動電流値の推移を例示する図。 一実施形態の露光装置の構成を例示する図。

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

図１には、一実施形態の冷凍装置１０の構成が例示されている。冷凍装置１０は、冷媒回路２０を備えうる。冷媒回路２０は、圧縮機１１と、凝縮器１２と、膨張弁１３と、蒸発器１４とを含みうる。冷媒回路２０の内部を循環する冷媒は、圧縮機１１に気体の状態で供給され圧縮機１１において圧縮された後に、凝縮器１２に供給される。凝縮器１２には、低温流体（例えば、水または空気）が供給され、圧縮機１１で圧縮された高温の気体状態の冷媒は、低温流体との熱交換によって冷却されることによって凝縮され、気体状態から液体状態に変化する。凝縮器１２に供給される低温流体の流量を制御するために流量調整弁１５が設けられうる。凝縮器１２において凝縮された冷媒は、膨張弁１３により膨張された後、蒸発器１４で冷却対象と熱交換を行うことによって蒸発して気体に変化し、圧縮機１１に戻る。蒸発器１４によって冷却された冷却対象（例えば、空気）は、例えば、加温器３０によって加温された後に、冷却物（例えば、構造物あるいは空間）に供給される。冷却物に供給される冷却対象の温度を測定する温度センサ３１が冷却物の直前に設けられ、温度センサ３１で測定される温度が目標温度となるように加温器３０が制御されうる。冷凍装置１０は、圧縮機１１を駆動するインバータ２５（駆動回路）を備えうる。

冷凍装置１０は、冷媒回路２０における冷媒の状態を検出する検出器として、高圧力取得部２１および低圧力取得部２２の少なくとも１つを備えうる。高圧力取得部２１は、冷媒回路２０のうち高圧部（冷媒の圧力が高い部分）（例えば、凝縮器１２と膨張弁１３との間）を通過する冷媒の圧力（高圧力）を測定する圧力センサを含みうる。低圧力取得部２２は、冷媒回路２０のうち低圧部（冷媒の圧力が低い部分）（例えば、蒸発器１４と圧縮機１１との間）の圧力（低圧力）を測定する圧力センサを含みうる。高圧力取得部２１の代わりに、冷媒回路２０の高圧部（高温部）を通過する冷媒の温度を測定する高温度取得部３２が設けられてもよい。また、低圧力取得部２２の代わりに、冷媒回路２０の低圧部（低温部）を通過する冷媒の温度を測定する低温度取得部３３が設けられてもよい。一般的には、冷媒回路２０における冷媒の状態を検出するための検出器としては、温度よりも圧力を検出することが便利である。そこで、本実施形態では、高圧力取得部２１および低圧力取得部２２が、冷媒回路２０における冷媒の状態を検出する検出器として設けられた構成について説明する。

冷凍装置１０は、制御部２４を備えうる。制御部２４は、例えば、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙの略。）などのＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅの略。）、又は、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔの略。）、又は、プログラムが組み込まれた汎用又は専用のコンピュータ、又は、これらの全部または一部の組み合わせによって構成されうる。制御部２４は、例えば、冷媒回路２０における冷媒の状態を検出する検出器としての高圧力取得部２１および低圧力取得部２２のそれぞれによって取得された冷媒の圧力に基づいて膨張弁１３および流量調整弁１５の開度を制御するように構成されうる。例えば、凝縮器１２を通過した後の冷媒の圧力が高圧力取得部２１によって取得（検出）され、制御部２４は、その圧力に基づいて、高圧力取得部２１によって取得される圧力が第１目標圧力に一致するように流量調整弁１５の開度を調整しうる。また、蒸発器１４を通過した後の冷媒の圧力が低圧力取得部２２によって取得（検出）され、制御部２４は、その圧力に基づいて、低圧力取得部２２によって取得される圧力が第２目標圧力に一致するように膨張弁１３の開度を調整しうる。

冷凍装置１０は、電流取得部２３を備えうる。圧縮機１１は、シャフトを有し、制御部２４によって制御されるインバータ２５（駆動回路）によってそのシャフトの回転速度が目標速度に制御されうる。電流取得部２３は、圧縮機１１のシャフトの回転時にインバータ２５から圧縮機１１に供給される電流の値、即ち駆動電流値を取得（測定）するように構成されうる。制御部２４は、高圧力取得部２１、低圧力取得部２２および電流取得部２３から出力あるいは提供される情報に基づいて冷凍装置１０の状態を監視あるいは制御しうる。

圧縮機１１は、容積形であってもよいし、遠心形であってもよいし、他のタイプであってもよい。容積形は３つのタイプ、具体的には、ピストンの往復運動で圧縮を繰り返すレシプロ圧縮機、２つのスクリュー間で連続圧縮を行うスクリュー圧縮機、低振動・低騒音に優れたスクロール圧縮機に大別されうる。一方、遠心形には、インペラのような羽根車の回転を利用して遠心力によって圧縮を行うターボ圧縮機がある。

図２には、圧縮機１１として利用可能な一例としての容積形のスクロール圧縮機の構造が示されている。スクロール圧縮機は、ハウジング４２に対して固定された固定スクロール４６と、固定スクロール４６に対して旋回する旋回スクロール４７とを含む。また、スクロール圧縮機は、旋回スクロール４７に連結されたシャフト４４と、シャフト４４を回転させる電動機４５とを含む。圧縮機１１に駆動電流が供給されると、電動機４５がシャフト４４を回転させることによって旋回スクロール４７を回転させる。スクロール圧縮機は、シャフト４４の両端をそれぞれ支持する２つの軸受４３を含む。冷媒吸入口４０から流入した冷媒は、固定スクロール４６と旋回スクロール４７との間に入り、旋回スクロール４７が旋回する過程で冷媒が圧縮されて、冷媒吐出口４１から吐出される。

シャフト４４を滑らかに回転させるために、軸受４３には潤滑油が供給される。圧縮機１１で冷媒が圧縮された後、潤滑油は冷媒とともに冷媒回路２０の内部を循環しうる。冷媒回路２０の経年劣化や外部要因により冷媒が冷媒回路２０の外部へと漏洩しうる。この際に潤滑油も冷媒とともに漏洩しうる。冷媒回路２０の内部を循環する潤滑油が漏洩により不足すると、圧縮機１１の軸受４３の軌道面および転動面に比較的浅いすり傷が生じうる。この段階では、傷の内部に溶着は起きていない状態である。この状態が続くと、軸受４３が高温になり、軌道面と転動面とが局部的に溶着し始め、いわゆるかじりと呼ばれる状態に移行する。かじり状態の軸受４３は回転時に引っ掛かりのような挙動を起こすが、回転可能である。かじりが深刻化すると、溶着した軸受４３が回転不能となり、焼き付きと呼ばれる状態に陥る。軸受４３が一度焼き付くと、再使用することはできない。したがって、圧縮機１１は新品に交換しなければ、冷凍装置１０を復旧させることはできない。

冷凍装置１０がリソグラフィ装置等の生産設備に組み込まれている場合において、圧縮機１１の動作の停止は、生産される物品の不良をもたらしうるので、早期に圧縮機１１におけるシャフトの回転不良をユーザが早期に把握し、修復することが求められる。本実施形態では、制御部２４は、電流取得部２３により取得された圧縮機１１の駆動電流値の変化に基づいて圧縮機１１が異常（初期異常）を有すると判定しうる。圧縮機１１の異常は、例えば、圧縮機１１の軸受４３の異常（例えば、かじり）である。ここで、制御部２４は、検出器としての高圧力取得部２１および低圧力取得部２２の出力が正常範囲であり、電流取得部２３が取得した駆動電流値が異常を示している場合に、圧縮機１１が異常を有すると判定するように構成されうる。

本実施形態において、制御部２４は、圧縮機１１の異常（例えば、軸受４３のかじり）が発生したと判定した場合において、報知部３４を使って報知を行いうる。報知は、音による報知、光による報知、画像による報知の少なくとも１つを含みうる。報知は、圧縮機１１における推定される異常の種類あるいは内容を含む情報を含んでもよい。報知部３４は、インターネット回線および／またはＬＡＮ等の通信路を介して制御部２４と接続されうる。制御部２４は、インターネット回線および／またはＬＡＮ等の通信路を介して冷凍装置１０と接続された制御装置として構成されてもよい。この場合、制御部２４のユーザは、冷凍装置１０の状態を冷凍装置１０から離れた場所において監視あるいは把握することができる。あるいは、制御部２４を含む冷凍装置１０に対して、制御部２４の機能の全部または一部を含む制御装置が通信路を介して接続されてもよい。通信路の概念には、データを伝送可能なあらゆる手段が含まれる。

図３（ａ）には、圧縮機１１が正常な状態において高圧力取得部２１により取得される高圧側の冷媒の圧力と、低圧力取得部２２により取得された低圧側の冷媒の圧力が例示されている。図３（ａ）において、横軸は経過時間であり、縦軸は冷媒圧力である。図３（ｂ）には、圧縮機１１が正常な状態において電流取得部２３により取得される駆動電流値が例示されている。図３（ｂ）において、横軸は経過時間であり、縦軸は駆動電流値である。正常時では、冷媒の圧力は、膨張弁１３および流量調整弁１５の弁開度を調整することで、高圧側および低圧側の圧力が目標値に制御される。駆動電流値は、インバータ２５の周波数が一定である限り、圧縮機１１のシャフトの回転速度も一定に制御させるため、所定の範囲内の安定した値となる。

図４（ａ）には、圧縮機１１において初期異常である軸受４３のかじりが生じた状態において高圧力取得部２１により取得される高圧側の冷媒の圧力または低圧力取得部２２により取得された低圧側の冷媒の圧力が代表的に例示されている。図４（ｂ）には、圧縮機１１において初期異常である軸受４３のかじりが生じた状態において電流取得部２３により取得される駆動電流値が例示されている。圧縮機１１において初期異常である軸受４３のかじりが生じた状態においても、冷媒の圧力は、圧縮機１１が正常な状態と同様である。しかし、軸受４３にかじりがある状態では、シャフトを回転させるために必要なトルクが正常な状態よりも大きくなり、駆動電流値は正常時から一時的に乖離して大きな値を取りうる。シャフト自体は滑らかに回転できていない状態ではあるが、わずかな間の現象であるため、冷媒の圧力値には影響が出ない。シャフトが回転できない状態が数秒のように長時間にわたって続く場合は、冷媒圧力値に影響が出るが、膨張弁１３や流量調整弁１５の弁開度が調整されることによって、冷媒の圧力は所定の値に制御される。すなわち、圧縮機１１による冷媒の圧縮不足が長時間にわたって起こると、高圧力取得部２１で取得される圧力が低下するため、流量調整弁１５の弁開度が下げられ、冷媒の圧力の低下を抑える制御が働く。高圧力取得部２１で取得される圧力が低下する状況では、膨張弁１３の前後の冷媒圧力差が小さくなることによって冷媒の流量が減少し、低圧力取得部２２により取得される圧力も低下する。これに応じて、膨張弁１３の弁開度が上げられて冷媒の流量の減少が抑えられ、冷却能力を上げる方向に制御が働き、冷媒の圧力が所定の安定した値に維持される。かじりによるシャフトの回転不良は長くても数秒で解消され、駆動電流値は下がり続け、正常時の値に戻る。この間も、冷媒の圧力は膨張弁１３や流量調整弁１５の弁開度の調整によって所定の値に制御される。

図５（ａ）には、圧縮機１１のシャフトがロックされて回転不能になった状態において高圧力取得部２１により取得される高圧側の冷媒の圧力または低圧力取得部２２により取得された低圧側の冷媒の圧力が代表的に例示されている。図５（ｂ）には、圧縮機１１のシャフトがロックされて回転不能になった状態において電流取得部２３により取得される駆動電流値が例示されている。圧縮機１１のシャフトがロックされて回転不能になった状態では、初期異常時と異なり、駆動電流値が上昇し続ける。また、冷媒の圧力は、膨張弁１３および流量調整弁１５の弁開度の調整では制御しきれず、正常時から乖離して振れるようになる。異常時に備えて駆動電流値に上限値を設けている場合は、駆動電流値が上限値に達すると、冷凍装置１０の駆動が停止されうる。冷凍装置１０が停止すると、冷媒は圧縮も膨張もされず、冷媒回路２０の場所によらず、冷媒圧力は冷凍装置１０の稼働時とは異なる一定の値を取るようになる。

制御部２４は、予め正常時の冷媒圧力と駆動電流値を保有しており、初めて図４に示すような冷媒圧力と駆動電流値となったときに圧縮機１１の初期異常と判断する。すなわち、冷媒圧力が正常時から変わらず所定の値に制御できており、かつ、駆動電流値は正常時から乖離して大きな値であるときに圧縮機１１の初期異常と判断する。

図６には、軸受４３のかじりが発生し始めてから圧縮機１１のシャフトのロックに至るまでの期間において電流取得部２３により取得される駆動電流値の推移が例示されている。図６に例示されるように、圧縮機１１の駆動電流値の一時的な上昇が複数回発生した後、駆動電流値が上限値に到達して冷凍装置１０が停止しうる。シャフトがロックされる前の駆動電流値の一時的な上昇は、例えば、最初は数か月に１回程度の頻度で発生し、かじりが深刻化するにつれ、数週間に１回、数日に１回と頻度が増えたのちにシャフトロックに至る。そのため、最初に圧縮機１１の初期異常が発生したと判定された段階で、圧縮機１１の潤滑油を補充して延命を図りつつ、新しい圧縮機１１を手配し、冷凍装置１０の計画されたメンテナンスの際に圧縮機１１を交換することが推奨される。これにより、圧縮機１１の突発的な焼き付きによる生産装置のダウンを防止することが可能となる。

図７には、制御部２４による冷凍装置１０の監視動作が例示されている。ステップ２０１では、制御部２４は、電流取得部２３から出力に基づいて、圧縮機１１が正常な状態における圧縮機１１の駆動電流値を取得する。制御部２４は、例えば、冷凍装置１０の運転を開始した後、高圧力取得部２１と低圧力取得部２２により取得される冷媒回路２０の高圧側と低圧側の冷媒の圧力がともに所定の値に制御されるようになった状態で、電流取得部２３の出力を取り込む。そして、制御部２４は、例えば、駆動電流値が所定時間にわたって所定範囲内に収まっているときの駆動電流値の平均値を、圧縮機１１が正常な状態における圧縮機１１の駆動電流値を取得することができる。

ステップ２０２では、制御部２４は、冷媒回路における冷媒の状態を検出する検出器としての高圧力取得部２１および低圧力取得部２２の出力、即ち冷媒回路２０の高圧側および低圧側における冷媒の圧力を取得する。ここで、制御部２４は、高圧力取得部２１および低圧力取得部２２の双方の出力を取得するが、制御部２４は、いずれか一方のみを取得してもよい。また、制御部２４は、電流取得部２３の出力、即ち電流取得部２３が取得した圧縮機１１の駆動電流値を取得する。

ステップ２０３では、制御部２４は、ステップＳ２０２で電流取得部２３が取得した駆動電流値、即ち最新の駆動電流値が異常を示しているかどうかを判定する。ここで、この判定は、ステップＳ２０１で取得した正常な状態における圧縮機１１の駆動電流値にマージンを加えた判定閾値を最新の駆動電流値が超えているどうかに応じて行うことができる。判定閾値を最新の駆動電流値が超えている場合、制御部２４は、最新の駆動電流値が異常を示していると判定することができる。最新の駆動電流値が異常を示していると判定した場合は、制御部２４はステップＳ２０４を実行し、そうでなければ、制御部２４は、ステップＳ２０２、Ｓ２０３の処理を繰り返す。判定閾値あるいはマージンは、軸受がかじりを起こしていることを判定することがように決定されうる。判定閾値あるいはマージンは、軸受によって支持されたシャフトが回転可能であるが、軸受がかじりを起こしている状態を判定することができるように決定されうる。

ステップＳ２０４では、制御部２４は、冷媒回路における冷媒の状態を検出する検出器の出力、例えば高圧力取得部２１および低圧力取得部２２の出力が正常であるかどうかを判定する。例えば、制御部２４は、高圧力取得部２１の出力が第１正常範囲に収まっていて、かつ、低圧力取得部２２の出力が第２正常範囲に収まっている場合に、検出器の出力が正常であると判定することができる。検出器の出力が正常であると判定した場合、制御部２４は、ステップＳ２０５を実行し、そうでなければ、制御部２４は、ステップＳ２０７を実行する。

ステップＳ２０５では、制御部２４は、圧縮機１１が異常を有すると判定する。ただし、冷媒の圧力がまだ正常であることから、この段階での圧縮機１１の異常は、冷凍装置１０を直ちに停止させるべき重度の異常とは異なる軽度の異常、即ち初期異常である。ステップＳ２０５では、制御部２４は、検出器の出力が正常である状態で駆動電流値が異常を示す頻度を求めてもよい。制御部２４は、例えば、ステップＳ２０５が実行される頻度に基づいて、検出器の出力が正常である状態で駆動電流値が異常を示す頻度を求めることができる。あるいは、ステップＳ２０５では、制御部２４は、圧縮機１１の異常の程度を評価してもよい。制御部２４は、例えば、駆動電流値（の大きさ）に基づいて圧縮機１１の異常の程度を評価することができる。例えば、制御部２４は、過去にステップＳ２０５が実行されたときの駆動電流値および最新の駆動電流値に基づいて圧縮機１１の異常の程度を評価することができる。

ステップＳ２０５に次いで、ステップＳ２０６では、制御部２４は、圧縮機１１が異常（初期異常）を有することを、報知部３４を使って報知する。この報知は、上記の頻度に応じた情報および／または上記の異常の程度に応じた情報の提供を含んでもよい。この報知に応じて、ユーザは、サービスエンジニアに調査依頼又は修理依頼をする等の対応を迅速に進めることができる。ステップＳ２０６の終了後、ステップＳ２０２以降の処理が繰り返されうる。

ステップＳ２０７は、駆動電流が異常を示し、かつ、冷媒の状態（この例では圧力）も異常を示している場合に実行されるので、ステップＳ２０７が実行される時点で、冷凍装置１０に重度の異常が存在することが示唆される。よって、ステップＳ２０７では、制御部２４は、重度の異常が存在しうることを、報知部３４を使って報知する。ステップＳ２０７における報知の態様は、ステップＳ２０６における報知の態様とは区別される。

以上のように、圧縮機１１の駆動電流に基づいて圧縮機１１の異常を検出することによって、冷凍装置１０が設置された環境の影響を受けることなく、冷凍装置１０における異常の予兆を早期に検出することができる。

冷凍装置１０の消費電力を削減するために、制御部２４は、蒸発器１４における冷却対象との熱交換量の大きさに応じてインバータ２５の出力周波数（運転周波数）を変更してもよい。例えば、冷却対象の発熱量が上がり、必要な冷却量が大きくなった場合、制御部２４は、インバータ２５の出力周波数を上げることによって圧縮機１１におけるシャフトの回転量を上げるように構成されうる。シャフトの回転量が上がると、図８に例示されるように、圧縮機１１の駆動電流値（インバータ２５から圧縮機１１に供給される駆動電流の値）は、周波数の変更前と比較して大きくなったところで安定する。逆に、冷却対象の必要な冷却量が下がった場合は、圧縮機１１の駆動電流値は、出力周波数の変更前と比較して小さくなったところで安定する。

そこで、制御部２４は、インバータ２５の出力周波数の変更に応じて上記の判定閾値を変更するように構成されうる。例えば、制御部２４は、インバータ２５の出力周波数の変更の後に、圧縮機１１の駆動電流値が安定するのを待ち、安定後の駆動電流値に応じて判定閾値を設定するように構成されうる。

制御部２４は、圧縮機１１の駆動電流値に基づいて圧縮機１１が使用不能になるまでの残り期間（残存寿命）を報知する。ように構成されてもよい。ここで、圧縮機１１が使用不能になった状態（つまり、故障状態）は、圧縮機１１の駆動電流値が上限値である過電流閾値に到達した状態である。圧縮機１１において初期異常が発生してから使用不能な状態に至るまでの期間において、圧縮機１１の軸受のかじりの深刻化や潤滑油が減少することに伴い、図９に例示されるように、駆動電流値が正常範囲から大の方向に乖離する量は徐々に大きくなる。さらに、駆動電流値が正常範囲から大の方向に乖離する現象の発生頻度は徐々に高くなる傾向がある。

ｎ回目に駆動電流値が正常範囲から大の方向に乖離したときの経過時間（圧縮機１１の使用時間）をＴｎ、経過時間Ｔｎにおける駆動電流値をＩｎとする。また、経過時間Ｔｎにおけるインバータ２５の周波数で圧縮機１１を駆動したときの駆動電流値の正常値をＩｓとする。Ｔｎ、Ｉｎ、Ｉｓは、（１）式のように、指数近似曲線で示される関係を有しうる。ａ、ｂは定数である。

・・・（１）

式（１）における定数ａ、ｂは制御部２４に記憶され、駆動電流値が正常範囲から乖離する度に、Ｔ１～ＴｎとＩ１～Ｉｎの値をもとに定数ａ、ｂが更新されうる。また、経過時間Ｔｎにおける駆動電流値の正常値Ｉｓは、インバータ２５の周波数が変化する度に更新されうる。圧縮機１１の駆動電流値の上限値として、過電流閾値Ｉeを予め設定し、それが制御部２４に記憶されうる。ｎ回目の駆動電流値の乖離時に算出された式（１）のIｎに対して、Ｉｅを代入して得られるＴｎをＴｅとする。圧縮機１１が使用不能な状態になるまでの残存寿命をＬとすると、Ｌは式（２）で与えられうる。

Ｌ＝Ｔｅ－Ｔｎ ・・・（２）
以下、冷凍装置１０が組み込まれたリソグラフィ装置、生産装置あるいは産業装置の構成例として、冷凍装置１０が組み込まれた露光装置を例示的に説明する。露光装置は、半導体デバイスまたはフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）等のデバイスあるいは物品を製造するプロセスにおけるリソグラフィ工程に用いられる装置である。露光装置は、基板にパターンを転写するための動作を行う装置である。より具体的には、露光装置は、マスク（原版）のパターンをレジストが塗布された基板に転写することで、基板上に潜像パターンを形成する。以下では、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置について説明するが、露光装置は、ステップアンドリピート方式等他の露光方式の露光装置であってもよい。

図１０には、一実施形態における露光装置１００の構成が示されている。露光装置１００は、光源１０１と、照明光学系１０２と、マスクステージ１０３と、投影光学系１０４と、基板ステージ１０５と、冷凍装置１０とを備えうる。マスクステージ１０３は、マスクＭを保持して移動可能なステージである。基板ステージ１０５は、基板Ｗを保持して移動可能なステージである。マスクＭと基板Ｗは、投影光学系１０４を介して光学的に共役な位置に配置されている。光源１０１から出射された光は照明光学系１０２を介してマスクＭを照明し、マスクＭのパターンを基板Ｗ上に投影して、基板Ｗ上のレジスト層に潜像パターンを形成する露光処理を実行する。

露光装置１００は、露光処理が実行されると、露光装置１００の各部で熱が発生する。例えば、露光光が投影光学系１０４に構成される光学部材に照射されることで、露光光のエネルギーの一部を吸収し、投影光学系１０４内に熱が発生する。また、露光処理時に基板ステージ１０５を駆動することで露光領域を変更する動作を実行するため、その駆動ためのリニアモータ等の部材に熱が発生する。露光装置１００の各部で発生した熱は、露光性能が低下する原因となるため、適正温度内となるように冷凍装置１０によって冷却される。

冷凍装置１０は、基板にパターンを転写するための動作において発生する熱の少なくとも一部を回収するように露光装置１００に配置される。冷凍装置１０は、図１の蒸発器１４と露光装置１００の冷却対象との熱交換により冷却を行うことができる。露光装置１００で発生する熱量は大きいため、蒸発器１４での熱交換量も大きく、送風能力の高い送風機１０６が機械室１０７には必要となる。さらに、基板Ｗの搬送ロボット１０８も大きいため、冷凍装置１０は振動や騒音といった環境ノイズの大きなところに設置される。

ここで、冷凍装置１０の圧縮機１１が駆動停止した場合、露光装置１００で発生する熱を冷却できなくなり、生産される物品の不良につながるため、露光装置１００の稼働を停止しなければならない。そこで、上記の冷凍装置１０を用いることで、圧縮機１１の初期異常を早期に発見することができるため、装置の稼働が停止する時間を短縮することができ、圧縮機異常による生産性の低下を抑えることができる。

露光装置１００には、複数の冷凍装置１０が配置されてもよい。露光装置１００の各部は、不図示の主制御部により制御され、冷凍装置１０の制御も制御部２４の代わりに主制御部により制御されてもよい。

以下、上記の露光装置１００に代表されるリソグラフィ装置を使って物品を製造する物品製造方法を説明する。物品製造方法は、リソグラフィ装置を使って基板にパターンを転写する転写工程と、該転写工程を経た前記基板を処理して物品を得る処理工程と、を含みうる。該転写工程では、基板上に塗布された感光剤に上記の露光装置による露光で潜像パターンを形成しうる。該処理工程では、潜像パターンを現像することによって物理的なパターンが形成されうる。該処理工程は、更に、他の種々の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）を含みうる。

発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。

１０：冷凍装置、１１：圧縮機、１２：凝縮器、１３：膨張弁、１４：蒸発器、１５：流量制御弁、２０：冷媒回路、２１：高圧力取得部、２２：低圧力取得部、２３電流取得部

Claims (14)

1. 圧縮機、凝縮器、膨張弁および蒸発器を含む冷媒回路と、
   前記冷媒回路における冷媒の状態を検出する検出器と、
   前記圧縮機の駆動電流値を取得する取得部と、
   前記圧縮機の状態を判定する制御部と、
   前記圧縮機を駆動するインバータと、を備え、
   前記制御部は、
   前記検出器の出力が正常であり、前記取得部が取得した前記駆動電流値が判定閾値を超えた場合に、前記圧縮機の軸受が異常を有すると判定し、
   前記インバータの出力周波数の変更の後に前記駆動電流値が安定するのを待ち、安定後の前記駆動電流値に応じて前記判定閾値を設定する、
   ことを特徴とする冷凍装置。
2. 前記判定閾値は、前記軸受がかじりを起こしていることを判定することができるように決定されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の冷凍装置。
3. 前記判定閾値は、前記軸受によって支持されたシャフトが回転可能であるが、前記軸受がかじりを起こしている状態を判定することができるように決定されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の冷凍装置。
4. 前記制御部は、前記圧縮機が異常を有すると判定された場合に報知を行う、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の冷凍装置。
5. 前記制御部は、前記駆動電流値が異常を示す頻度を求め、前記報知は、前記頻度に応じた情報の提供を含む、
   ことを特徴とする請求項４に記載の冷凍装置。
6. 前記制御部は、前記駆動電流値の大きさに基づいて前記異常の程度を求め、前記報知は、前記程度に応じた情報の提供を含む、
   ことを特徴とする請求項４に記載の冷凍装置。
7. 前記検出器は、前記冷媒回路における前記冷媒の状態として、前記冷媒回路における前記冷媒の圧力を検出する、
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の冷凍装置。
8. 前記制御部は、前記駆動電流値に基づいて前記圧縮機が使用不能になるまでの残り期間を報知する、
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の冷凍装置。
9. 基板にパターンを転写するための動作を行うリソグラフィ装置であって、
   請求項１乃至８のいずれか１項に記載の冷凍装置を備え、
   前記冷凍装置は、前記動作において発生する熱の少なくとも一部を回収するように配置されている、
   ことを特徴とするリソグラフィ装置。
10. 請求項９に記載のリソグラフィ装置を使って基板にパターンを転写する転写工程と、
    前記転写工程を経た前記基板を処理して物品を得る処理工程と、
    を含むことを特徴とする物品製造方法。
11. 冷凍装置と接続される制御装置であって、
    前記冷凍装置は、
    圧縮機、凝縮器、膨張弁および蒸発器を含む冷媒回路と、
    前記冷媒回路における冷媒の状態を検出する検出器と、
    前記圧縮機の駆動電流値を取得する取得部と、
    前記圧縮機を駆動するインバータと、を備え、
    前記制御装置は、圧縮機の状態を判定する制御部を備え、
    前記制御部は、
    前記検出器の出力が正常範囲であり、前記取得部が取得した駆動電流値が判定閾値を超えた場合に、前記圧縮機の軸受が異常を有すると判定し、
    前記インバータの出力周波数の変更の後に前記駆動電流値が安定するのを待ち、安定後の前記駆動電流値に応じて前記判定閾値を設定する、
    ことを特徴とする制御装置。
12. 前記判定閾値は、前記軸受がかじりを起こしていることを判定することができるように決定されている、
    ことを特徴とする請求項１１に記載の制御装置。
13. 前記判定閾値は、前記軸受によって支持されたシャフトが回転可能であるが、前記軸受がかじりを起こしている状態を判定することができるように決定されている、
    ことを特徴とする請求項１１に記載の制御装置。
14. 圧縮機、凝縮器、膨張弁および蒸発器を含む冷媒回路を備える冷凍装置を制御する制御方法であって、
    前記冷媒回路における冷媒の状態を検出する検出工程と、
    前記圧縮機の駆動電流値を取得する取得工程と、
    判定閾値を設定する設定工程と、
    前記圧縮機の状態を判定する判定工程と、を含み、
    前記圧縮機は、インバータにより駆動され、
    前記判定工程では、前記検出工程で検出された前記冷媒の状態が正常範囲であり、前記取得工程で取得された前記駆動電流値が前記判定閾値を超えた場合に、前記圧縮機の軸受が異常を有すると判定し、
    前記設定工程は、前記インバータの出力周波数の変更の後に前記駆動電流値が安定するのを待ち、安定後の前記駆動電流値に応じて前記判定閾値を設定する、
    ことを特徴とする制御方法。