KR102549248B1

KR102549248B1 - 펌프 막힘 검지 시스템

Info

Publication number: KR102549248B1
Application number: KR1020210141535A
Authority: KR
Inventors: 노부오 이토이가와; 다이세이 미카미
Original assignee: 후지 덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2020-12-08
Filing date: 2021-10-22
Publication date: 2023-06-28
Also published as: GB2601899A; TWI821762B; GB202115345D0; JP2022090957A; TW202229899A; CN114623098A; KR20220081263A; GB2601899B

Abstract

펌프 정지시의 점검이나 정기 점검 등으로 인해 번거롭지 않으면서도 막힘을 검지할 수 있는 펌프 막힘 검지 시스템을 제공하는 바, 전동기에 의해 구동되어 공기 등의 유체를 압송 또는 흡인하는 펌프의 유체 유로에서의 막힘 검지 시스템에 있어, 전력 변환 장치(20)의 제어 수단 내의 막힘 검지부(70)는, 막힘에 의해 전동기(30)가 과부하로 되어 전류가 증가했을 때에 전동기(30)의 전류 제한 동작, 출력 토크 제한 동작, 또는 출력 전력 제한 동작의 유무에 따라 제1 스코어를 세팅하는 제1 기능과, 과전류 제한 동작의 유무에 따라 제2 스코어를 세팅하는 제2 기능과, 전동기(30)의 과전류를 제거하는 과전류 보호 동작의 유무에 따라 제3 스코어를 세팅하는 제3 기능을 가지며, 제1 스코어 내지 상기 제3 스코어 중 하나 이상의 스코어에 기초하여 진공 펌프(40)의 흡기쪽 배관(42) 또는 배기쪽 배관(43) 등의 막힘을 검지한다.

Description

펌프 막힘 검지 시스템{PUMP CLOGGING DETECTION SYSTEM}

본 발명은 펌프의 배관 등에 부착된 퇴적물에 의한 막힘을 검지하는 기술에 관한 것이며, 구체적으로는, 기체, 액체 등의 유체를 흡인 또는 압송하는 펌프에서의 막힘 검지 시스템에 관한 것이다.

예를 들어, 반도체 제조 장치에서의 스퍼터링 등의 성막 공정에서는, 챔버(로) 안을 진공 상태로 유지하기 위해, 진공 펌프를 구성하는 임펠러를 전동기에 의해 구동하고 있다. 이 경우, 챔버 안으로 도입되는 가스와 성막 재료의 화학 반응에 의한 생성물이 진공 펌프의 흡기쪽 배관이나 배기쪽 배관의 내벽, 나아가 임펠러에 부착, 퇴적된 퇴적물이 진공 펌프의 막힘을 야기한다. 그리고, 퇴적물이 증가함에 따라 전동기의 부하 토크가 커져 전동기가 과열 상태로 되므로, 최악의 경우에는 전동기 및 진공 펌프가 정지할 수 있다.

종래에는 운전 중인 진공 펌프가 갑자기 정지한 시점에서 점검이 이루어지거나 또는 정기 점검을 행하는 등의 방법으로 막힘을 발견하여 퇴적물을 제거하는 유지보수 체제를 취하고 있었다.

그러나, 진공 펌프가 갑자기 정지해 버리는 사태를 회피하고 싶은 것은 말할 필요도 없고, 또한 정기 점검을 하는 경우에도 반도체 제조 공정에서 사용되는 가스의 종류, 프로세스 등의 차이로 인해 점검의 최적 타이밍을 결정하는 것은 어렵고 번거롭다는 등의 문제점이 있었다.

따라서, 진공 펌프의 운전에 지장을 가져오기 전 단계에서 막힘을 검지할 것이 요구되어 왔다.

이에 특허문헌 1에는, 필터에 부착된 먼지를 기류에 의해 제거하는 시스템으로서, 상기 기류를 발생시키는 전동기의 구동 전류를 측정하는 수단과, 구동 전류의 상한값을 복수 개의 값으로부터 선택하는 수단과, 구동 전류 측정값이 설정값을 초과하여 계속되는 시간(계속 시간)을 측정하는 수단을 포함하며, 이 계속 시간에 따라 전동기의 구동 전류를 변화시키는 기술이 개시되어 있다.

이러한 종래 기술에서는, 상기 계속 시간에 기초하여 먼지에 의한 필터의 막힘을 검지하고, 검지한 경우에는 전동기의 구동 전류 상한값을 높여서 전동기를 큰 토크로 회전시킴으로써 먼지를 효율적으로 제거한다.

일본국 특허공보 제4973477호(청구항 1~3, [0035]~[0045], [도 5] 등)

특허문헌 1에 기재된 종래 기술에서는, 필터의 막힘을 검지하기 위해 구동 전류의 측정값이 설정값을 초과하는 계속 시간을 측정할 필요가 있기 때문에, 연산 처리가 복잡해진다는 문제점이 있었다.

이에, 본 발명의 해결 과제는, 펌프 정지 등과 같은 돌발적 사태에 따른 점검 작업이나 정기 점검 작업 등으로 인해 번거롭지 않으면서도, 유체 유로의 막힘을 확실하게 검지하여 효율적인 유지보수 작업을 가능케 하는 펌프 막힘 검지 시스템을 제공하는 데에 있다.

상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 1에 따른 발명은, 전력 변환 장치에 의해 제어되는 전동기와, 상기 전동기에 의해 구동되어 유체를 압송 또는 흡인하는 펌프를 포함하며, 상기 펌프를 구성하는 유체 유로의 막힘을 검지하는 펌프 막힘 검지 시스템에 있어서,

상기 전력 변환 장치의 제어 수단에 구비된 막힘 검지부는,

상기 막힘에 의해 상기 전동기가 과부하로 되어 상기 전동기의 전류가 증가했을 때에 상기 전동기에 대한 전류 제한 동작, 출력 토크 제한 동작, 또는 출력 전력 제한 동작의 유무에 따라 제1 스코어를 세팅하는 제1 기능과,

상기 전동기에 대한 과전류 제한 동작의 유무에 따라 제2 스코어를 세팅하는 제2 기능과,

상기 전동기의 과전류를 제거하기 위한 과전류 보호 동작의 유무에 따라 제3 스코어를 세팅하는 제3 기능과,

상기 전동기의 시동시의 과전류 보호 동작의 유무에 따라 제4 스코어를 세팅하는 제4 기능을 가지며,

상기 제1 스코어 내지 상기 제3 스코어 중 하나 이상의 스코어를 더하여 얻어진 스코어 적산값, 또는 상기 제1 스코어 내지 상기 제3 스코어 중 하나 이상의 스코어와 상기 제4 스코어를 더하여 얻어진 스코어 적산값에 기초하여 상기 막힘을 검지하는 것을 특징으로 한다.

청구항 2에 따른 발명은, 청구항 1에 기재된 펌프 막힘 검지 시스템에 있어, 상기 막힘 검지부는, 상기 스코어 적산값과 상기 유체 유로에 배치된 압력 센서에 의한 압력 측정값의 조합을 소정의 역치와 비교함으로써, 상기 막힘의 발생 개소를 추정하고 그 결과를 출력하는 제5 기능을 더 가지며, 해당 회의 연산 주기에 의해 연산한 상기 스코어 적산값을 해당 회의 스코어 적산값으로 하고, 상기 해당 회의 스코어 적산값과 상기 압력 측정값의 조합을 소정의 역치와 비교함으로써, 상기 막힘의 발생 개소를 추정하는 것을 특징으로 한다.

청구항 3에 따른 발명은, 청구항 1에 기재된 펌프 막힘 검지 시스템에 있어, 상기 막힘 검지부는, 상기 스코어 적산값과 상기 유체 유로에 배치된 압력 센서에 의한 압력 측정값의 조합을 소정의 역치와 비교함으로써, 상기 막힘의 발생 개소를 추정하고 그 결과를 출력하는 제5 기능을 가지며, 이전 회의 연산 주기에 의해 연산한 상기 스코어 적산값을 이전 회의 스코어 적산값으로 하고, 상기 이전 회의 스코어 적산값과 해당 회의 연산 주기에서의 상기 스코어 적산값을 더함으로써 해당 회의 스코어 적산값을 구하고, 상기 해당 회의 스코어 적산값과 상기 압력 측정값의 조합을 소정의 역치와 비교함으로써, 상기 막힘의 발생 개소를 추정하는 것을 특징으로 한다.

청구항 4에 따른 발명은, 청구항 2 또는 청구항 3에 기재된 펌프 막힘 검지 시스템에 있어, 상기 제5 기능에 의해 추정된 상기 막힘의 발생 개소 또는 상기 해당 회의 스코어 적산값을 모니터 화면에 표시하거나, 네트워크를 통해 외부로 송신하거나, 또는 기록 매체에 기록하는 것을 특징으로 한다.

청구항 5에 따른 발명은, 청구항 1 내지 청구항 3중 어느 하나의 항에 기재된 펌프 막힘 검지 시스템에 있어, 상기 제1 스코어가 상기 전력 변환 장치의 출력 주파수 저하량에 따라 산출되는 것을 특징으로 한다

청구항 6에 따른 발명은, 청구항 1 내지 청구항 3중 어느 하나의 항에 기재된 펌프 막힘 검지 시스템에 있어, 상기 펌프가 진공 펌프이며, 상기 유체 유로가 상기 진공 펌프의 배기쪽 배관 또는 흡기쪽 배관인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 펌프 정지 등과 같은 돌발적 사태에 따른 점검 작업이나 정기 점검 작업 등으로 인해 번거롭지 않으면서도, 유체 유로에서의 막힘을 확실하게 검지할 수 있다. 또한, 펌프 내의 막힘 개소를 추정할 수 있도록 하여 점검이나 청소 작업 등을 용이하게 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 막힘 검지 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 막힘 검지 시스템의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시형태에 따른 막힘 검지 시스템의 구성도이다.
도 4는 각 실시형태에서의 대표적인 막힘 검지 동작을 나타내는 플로우 챠트이다.
도 5는 막힘 검지부의 기능을 전력 변환 장치와 제어기에 분산시켜 구비하는 경우의 동작 설명도이다.

이하에서는, 본 발명의 실시형태에 대해 도면에 의거하여 설명한다.

한편, 각 실시형태에서는, 본 발명에 대해 반도체 제조 공정에서 사용되는 진공 펌프 막힘 검지 시스템을 설명하지만, 본 발명은 기체, 액체 등의 유체를 흡인 또는 압송하는 각종의 유체 기계를 대상으로 하며, "펌프"는 컴프레서를 포함하는 개념이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 막힘 검지 시스템의 구성도이다.

도 1에서, "10"은 3상의 상용 전원 등과 같은 전원이고, "20"은 예를 들어 VVVF(가변 전압/가변 주파수) 인버터 및 그 제어 회로를 구비하는 전력 변환 장치이며, "30"은 유도 전동기, 동기(同期) 전동기 등과 같은 전동기이고 이 전동기(30)에 의해 진공 펌프(40) 내의 임펠러(41)가 구동된다.

임펠러(41)에는 흡기쪽 배관(42)을 통해 챔버(로)(50)가 연결되며, 흡기쪽 배관(42)의 반대쪽에는 배기쪽 배관(43)이 구비되어 있다. 전동기(30)에 의해 구동되는 임펠러(41)가 챔버(50)내 공기를 흡인하여 배기쪽 배관(43)으로부터 배출함으로써, 챔버(50)의 내부는 진공 상태가 유지된다. 챔버(50)는, 예를 들어, 반도체 기판으로의 성막 공정을 실시하기 위한 것이다. 상기 흡기쪽 배관(42), 임펠러(41), 배기쪽 배관(43)은 청구항에 기재된 유체 유로를 구성하고 있다.

한편, 본 발명의 요지는 펌프의 막힘 검지 기능에 있는 바, 전원(10)이나 전동기(30) 등의 종류(교류인지 직류인지, 몇 상인지), 전력 변환 장치(20)의 변환 방식 및 구성 등이 특별히 한정되지는 않는다.

배기측 배관(43)에는 배기압 센서(60)가 접속되며, 배기압 센서(60)에 의한 진공 펌프(40)의 배기압 측정값이, 전력 변환 장치(20)의 제어 회로가 구비한 막힘 검지부(70)에 입력된다.

막힘 검지부(70)는, 상세하게는 후술하는 바와 같이, 전력 변환 장치(20)에 의한 각종 제어 동작, 보호 동작에 따른 복수 개 스코어의 적산값과 상기 배기압 측정값, 그리고 소정의 역치에 기초하여, 진공 펌프(40)(흡기쪽 배관(42), 배기쪽 배관(43), 임펠러(41)를 포함) 내부의 막힘을 검지해서 출력하는 기능을 가진다.

챔버(50)의 내부에서는, 예를 들어 반도체 기판으로의 성막 공정에서, 각종 가스를 사용함으로써 고형화된 생성물(101)이 발생하고, 이 생성물(101), 먼지 등이 임펠러(41)를 통해 배기되는 과정에서 흡기쪽 배관(42)이나 배기쪽 배관(43)의 내벽, 임펠러(41) 등에 부착되어 퇴적물(102)로 된다. 막힘 검지부(70)는 이들 생성물(101), 퇴적물(102)에 의한 막힘을 검지한다.

본 실시형태에서는, 막힘의 검지에 배기압 센서(60)에 의한 배기압 측정값을 사용하지만, 흡기쪽 배관(42)에 흡기압 센서(미도시)를 접속하고서 흡기압 측정값을 막힘의 검지에 사용할 수도 있다. 또는, 배기압 센서와 흡기압 센서를 설치하고서 배기압 측정값과 흡기압 측정값 중 어느 한쪽(예를 들어, 더 큰쪽)의 측정값 또는 양쪽 측정값의 평균값을 막힘 검지에 사용할 수도 있다.

이어서, 도 2는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 막힘 검지 시스템의 구성도이다. 이 실시형태에서는, 컴퓨터, PLC(Programmable Logic Controller) 등으로 이루어지는 제어기(80)를 이용하여 전력 변환 장치(20)를 제어하는 것이다. 이 경우, 배기압 센서(60)에 의한 배기압 측정값은 제어기(80)를 통해 전력 변환 장치(20) 내의 막힘 검지부(70)에 입력된다.

또한, 도 3은 본 발명의 제3 실시형태에 따른 막힘 검지 시스템의 구성도이다. 이 실시형태는 막힘 검지부(70)를 제어기(80)에 구비한 것이며, 배기압 센서(60)에 의한 배기압 측정값이 제어기(80) 내의 막힘 검지부(70)에 입력된다.

한편, 막힘 검지부(70)에 대해서는, 도 1, 도 2에서와 같이 전력 변환 장치(20)의 내부, 도 3에서와 같이 제어부(80)의 내부 뿐 아니라, 이른바 클라우드 쪽에 전력 변환 장치(20)의 제어 수단(프로그램)을 구비하고서 그 제어 수단이 본 발명의 막힘 검지 기능을 가지는 것일 수도 있다.

이어서, 각 실시형태에서 막힘 검지부(70)에 의해 실행되는 대표적인 막힘 검지 동작을 도 4의 플로우 챠트에 기초하여 설명한다. 이러한 검지 동작은 정기적으로 실행되는 것이다.

우선, 진공 펌프(40)을 장기간에 걸쳐 사용하면, 생성물(101)이 흡기쪽 배관(42)의 내벽, 배기쪽 배관(43)의 내벽 등에 부착되어 퇴적물(102)로 되거나, 또는 생성물(101), 퇴적물(102)이 임펠러(41)의 내부로 침입하는 경우도 있다. 그러므로, 임펠러(41)를 구동하는 전동기(30)가 과부하 상태로 되어 전력 변환 장치(20)로부터 전동기(30)로 유입되는 전류, 입력 전력, 전동기(30)의 출력 토크 등이 증가한다.

전력 변환 장치(20)는, 일반적으로 제어 회로의 동작에 의해, 출력 전류나, 출력 주파수, 출력 전력 그리고 전동기(30)의 출력 토크 등을 소정값으로 제한하는 것이 가능하다. 예를 들어, 전력 변환 장치(20)의 출력 전류가 소정값을 초과하여 전류 제한 동작이 작동하면(도 4의 단계 S1에서 Yes), 전력 변환 장치(20)의 출력 주파수가 저하되는 바, 그 저하량을 메모리에 기억시켜 둔다(단계 S2). 그리고, 출력 주파수 저하량에 따라 제1 스코어를 산출하고 이를 세팅한다(단계 S3). 한편, 전류 제한 동작이 작동하지 않는 경우(단계 S1에서 No)에는, 제1 스코어로서 "0"을 세팅한다.

이어서, 전동기(30)가 고속 회전하고 있을 때에 퇴적물(102)이 임펠러(41) 내부에 부착되는 등의 상태가 발생함으로써 급격하게 과부하 상태로 되어 전력 변환 장치(20)로부터 전동기(30)로 역치(단계 S1의 전류 제한 동작 판정시에 상기 소정값보다 큰 값) 이상의 과전류가 유입되는 것을 방지하기 위해 과전류 제한 동작이 작동한 경우에는(단계 S4에서 Yes), 미리 설정된 제2 스코어를 세팅한다(단계 S5). 또한, 과전류 제한 동작이 작동하지 않는 경우(단계 S4에서 No)에는, 제2 스코어로서 "0"을 세팅한다.

그리고, 상기 과전류 상태가 해소되지 않는 경우에는, 전력 변환 장치(20)로부터 공급되는 전력을 차단함으로써 전동기(30)를 정지시키는 등의 과전류 보호 동작을 실행하고서(단계 S6에서 Yes), 미리 설정된 제3 스코어를 세팅한다(단계 S7). 한편, 과전류 보호 동작이 작동하지 않는 경우(단계 S6에서 No)에는, 제3 스코어로서 "0"을 세팅한다.

또한, 정지 중인 전동기(30)를 다시 시동시킬 때에 과전류 보호 동작이 작동하고 있는지 여부를 판정하는 바, 이것이 작동하고 있으면(단계 S8에서 Yes), 미리 설정된 제4 스코어를 세팅한다(단계 S9). 한편, 시동시 과전류 보호 동작이 작동하고 있지 않는 경우(단계 S8에서 No)에는, 제4 스코어로서 "0"을 세팅한다.

이 때 전술한 시동시 과전류 보호 동작의 판정(단계 S8)은, 운전 중에 과전류 보호 동작(단계 S6)이 계속되고 있는 경우 이외에도, 단계 S1~S5를 지난 다음 장시간 동안 펌프의 운전을 정지하고 있다가 그 후에 펌프를 시동하는 경우에 흡기쪽 배관(42)에 부착된 퇴적물(102), 새로운 생성물(101) 등이 임펠러(41)로 유입되어 막힘을 일으킴으로써 시동시 과전류 보호 동작이 작동하는 경우도 상정할 수 있으므로, 이와 같은 경우 역시 단계 S8에 의한 판정 대상이 된다.

한편, 상기 시동시 과전류 보호 동작의 유무를 판정하는 처리(단계 S8)가 본 발명에서 필수적인 것은 아니다. 즉, 청구항 1에 기재되어 있는 바와 같이, 막힘 검지부(70)는 적어도 전류 제한 동작(단계 S1) 등의 유무에 따라 제1 스코어를 세팅하는 제1 기능, 과전류 제한 동작(단계 S4)의 유무에 따라 제2 스코어를 세팅하는 제2 기능, 과전류 보호 동작(단계 S6)의 유무에 따라 제3 스코어를 세팅하는 제3 기능을 가지고 있으면 되며, 이들 제1~제3 스코어를 이용해서 막힘을 검지하는 것이다.

다음으로, 제1~제4 스코어를 이전 회의 연산 주기에 의해 산출된 이전 회의 스코어 적산값에 더함으로써, 해당 회의 스코어 적산값을 산출한다(단계 S10).

그리고, 단계 S10에 의한 가산 결과(해당 회의 스코어 적산값)와, 도1~도3의 배기압 센서(60)에 의한 배기압 측정값을 조합하고, 그 조합을 후술하는 각종 역치와 비교함으로써 막힘 개소를 추정하고(단계 S11), 그 결과를 분류하여 모니터에 표시하거나 인터넷 등의 외부 네트워크에 송신하거나 기록 매체에 기록하는 등의 방법에 의해 출력한다(단계 S12). 또한, 필요에 따라, 해당 회의 스코어 적산값에 대해서도 모니터에 표시하거나 외부 네트워크에 송신하거나 기록 매체에 기록할 수 있다.

반도체 제조 장치의 운전을 감시하는 조작자나 현장의 작업자는, 상기의 출력으로부터 막힘의 발생을 인식하고, 필요에 따라 전동기(30)를 정지하고서 점검청소 작업 등을 실행할 수 있다.

다음으로, 해당 회의 스코어 적산값을 기록하고서(단계 S13), 제1~제4 스코어를 소거한다(단계 S14). 이와 같이 해당 회의 스코어 적산값을 그 때마다 기록하여 둠으로써, 막힘이 진행되어 가는 상황을 추세로서 남길 수 있기 때문에, 반도체 제조 공정에서의 성막 조건 검토 등에 도움이 된다.

이 때, 전술한 제1~제4 스코어의 소거(단계 S14)와 함께 각 스코어의 가산값(간단하게 "스코어 적산값"이라 함)을 소거할 수도 있으며, 소거 타이밍은, 예를 들어, 막힘 개소의 점검청소 작업을 완료한 시점으로 할 수 있다.

도 5는 막힘 검지부(70)의 기능을 전력 변환 장치(20)와 제어기(80)에 분산시켜 구비하는 경우의 동작 설명도이다.

전력 변환 장치(20)에서는, 도 4에서의 단계 S1~S10의 처리를 실행함으로써, 제1~제4 스코어와 이전 회의 스코어 적산값의 가산 결과를 해당 회의 스코어 적산값으로 하여 통신용 송신 버퍼에 저장하고, 이 통신 데이터를 제어기(80)로 전송한다.

한편, 도 5의 전력 변환 장치(20)에서 괄호로 표기한 "이전 회의 스코어 적산값"은, 필요에 따라 각 스코어에 가산함을 의미하는 바, 바꾸어 말하면, 도 4의 단계 S10에서의 이전 회의 스코어 적산값을 0으로 할 수도 있다. 즉, 이전 회의 적산값을 0으로 설정하고 제1~제4 스코어의 적산값만을 해당 회의 스코어 적산값으로 사용하면, 도 4의 플로우 챠트를 실행할 때마다 해당 회의 스코어 적산값을 순시값(instantaneous value)처럼 사용하여 막힘을 검지할 수가 있다.

도 5에서 제어부(80)에서는, 수신한 해당 회의 스코어 적산값을 통신용 수신 버퍼에 저장하며, 당해 해당 회의 적산값을 비교추정 수단(71)의 한쪽 입력으로 한다.

비교추정 수단(71)의 다른쪽 입력으로는, 도1~도3에서의 배기압 센서(60)의 배기압 측정값이 부여된다.

비교추정 수단(71)은 도 4의 단계 S11, S12의 처리를 실행하는 것이며, 해당 회의 스코어 적산값과 배기압 측정값을 조합하고, 그 조합을 역치 a1, a2, a3, b1과 비교함으로써 막힘 개소를 추정하며, 예를 들어 제어기(80)의 모니터 화면(81)에 이를 출력한다. 한편, 해당 회의 스코어 적산값을 별도로 독립되게 모니터 화면(81)에 출력할 수도 있다. 전술한 바와 같이, 비교추정 수단(71)의 출력, 해당 회의 스코어 적산값 등을 디지털 데이터로 하여 외부에 송신하거나 또는 USB 메모리, 메모리 카드 등과 같은 각종 기록 매체에 기록할 수도 있다.

도 5에 나타내는 모니터 화면(81)은, 해당 회의 스코어 적산값과 배기압 측정값의 조합이 역치 a1, a2, b1 등에 의해 구획되는 4개의 구역 중 어디에 속하는지를 추정하여 표시한 예이다. 예를 들어, a1은 배기압의 하한값에 상당하는 역치이고, a2는 배기압의 상승을 경고하기 위한 역치이며, a3는 배기압의 상한값에 상당하는 역치로서 배기압이 역치 a3를 초과하는 경우에는 경보를 발생시켜 펌프의 운전 정지를 촉구하는 것이 바람직하다. 그리고, b1은 해당 회의 스코어 적산값의 상승을 경고하기 위한 역치이다. 이들 역치의 갯수, 의의(종류), 모니터 화면(81)의 표시 형식 등이 전술한 예에 의해 한정되지 않음은 물론이다.

모니터 화면(81) 내의 4개 구역 Ⅰ~Ⅳ에 대해 설명하면, 경험적으로, 배기압 측정값이 클수록 배기쪽 배관(43)에서의 퇴적물(102)이 많고, 해당 회의 스코어 적산값이 클수록 흡기쪽 배관(42)에서의 퇴적물(102)이 많은 경향이 있다.

이 점을 고려하여, 구역 Ⅰ은 흡기쪽 배관(42) 및 배기쪽 배관(43)에 퇴적물(102)이 많고, 구역 Ⅱ는 흡기쪽 배관(42)에 퇴적물(102)이 많고, 구역 Ⅲ은 배기쪽 배관(43)에 퇴적물(102)이 많은 영역으로 설정하며, 해당 회의 스코어 적산값과 배기압 측정값의 조합을 이들 구역 Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ의 어딘가로 분류시켜 플로팅 등에 의해 표시한다. 구역 (4)는 흡기쪽 배관(42) 및 배기쪽 배관(43)에 퇴적물(102)이 적은 케이스이며, 일반적으로는 플로팅 등에 의한 표시를 하지 않으나, 임펠러(41)에 불순물이 끼어든 것과 같은 경우에는 이 구역 Ⅳ를 이용하여 이상 발생 경보를 표시할 수도 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시형태에서는, 전류 제한 동작, 과전류 제한 동작, 과전류 보호 동작의 유무를 스코어로 환산하고, 이들 스코어의 적산값과, 예를 들어 배기압 측정값을 조합하여, 흡기쪽 배관(42), 임펠러(41), 배기쪽 배관(43) 등의 막힘 발생 개소를 추정하고 출력할 수 있다. 이로써, 막힘 발생시의 점검청소 작업을 신속하면서도 적확하게 행할 수 있고, 진공 펌프 등을 비롯한 각종 펌프의 유지 보수 작업의 효율화가 가능해진다.

본 발명은, 기체, 액체 등의 유체를 흡인 또는 압송하는 유체 기계로서의 각종 펌프에 있어, 반응 생성물, 불순물 등에 의해 발생한 유체 유로에서의 막힘을 검지하는 데에 이용할 수 있다.

본원은 일본 특허청에 2020년 12월 8일에 출원된 기초 출원 2020-203580호의 우선권을 주장하는 것이며, 그 전체 내용을 참조로써 여기에 원용한다.

10 전원
20 전력 변환 장치
30 전동기
40 진공 펌프
41 임펠러
42 흡기쪽 배관
43 배기쪽 배관
50 챔버(로)
60 배기압 센서
70 막힘 검지부
71 비교추정 수단
80 제어기
81 모니터 화면
101 생성물
102 퇴적물

Claims

전력 변환 장치에 의해 제어되는 전동기와, 상기 전동기에 의해 구동되어 유체를 압송 또는 흡인하는 펌프를 포함하며, 상기 펌프를 구성하는 유체 유로의 막힘을 검지하는 펌프 막힘 검지 시스템에 있어서,
상기 전력 변환 장치의 제어 수단에 구비된 막힘 검지부는,
상기 막힘에 의해 상기 전동기가 과부하로 되어 상기 전동기의 전류가 증가했을 때에 상기 전동기에 대한 전류 제한 동작, 출력 토크 제한 동작, 또는 출력 전력 제한 동작의 유무에 따라 제1 스코어를 세팅하는 제1 기능과,
상기 전동기에 대한 과전류 제한 동작의 유무에 따라 제2 스코어를 세팅하는 제2 기능과,
상기 전동기의 과전류를 제거하기 위한 과전류 보호 동작의 유무에 따라 제3 스코어를 세팅하는 제3 기능과,
상기 전동기의 시동시의 과전류 보호 동작의 유무에 따라 제4 스코어를 세팅하는 제4 기능을 가지며,
상기 제1 스코어 내지 상기 제3 스코어 중 하나 이상의 스코어를 더하여 얻어진 스코어 적산값, 또는 상기 제1 스코어 내지 상기 제3 스코어 중 하나 이상의 스코어와 상기 제4 스코어를 더하여 얻어진 스코어 적산값에 기초하여 상기 막힘을 검지하는 것을 특징으로 하는 펌프 막힘 검지 시스템.
제1항에 있어서,
상기 막힘 검지부는
상기 스코어 적산값과 상기 유체 유로에 배치된 압력 센서에 의한 압력 측정값의 조합을 소정의 역치와 비교함으로써, 상기 막힘의 발생 개소를 추정하고 그 결과를 출력하는 제5 기능을 가지며,
해당 회의 연산 주기에 의해 연산한 상기 스코어 적산값을 해당 회의 스코어 적산값으로 하고, 상기 해당 회의 스코어 적산값과 상기 압력 측정값의 조합을 소정의 역치와 비교함으로써, 상기 막힘의 발생 개소를 추정하는 것을 특징으로 하는 펌프 막힘 검지 시스템.
제1항에 있어서,
상기 막힘 검지부는
상기 스코어 적산값과 상기 유체 유로에 배치된 압력 센서에 의한 압력 측정값의 조합을 소정의 역치와 비교함으로써, 상기 막힘의 발생 개소를 추정하고 그 결과를 출력하는 제5 기능을 가지며,
이전 회의 연산 주기에 의해 연산한 상기 스코어 적산값을 이전 회의 스코어 적산값으로 하고, 상기 이전 회의 스코어 적산값과 해당 회의 연산 주기에서의 상기 스코어 적산값을 더함으로써 해당 회의 스코어 적산값을 구하고, 상기 해당 회의 스코어 적산값과 상기 압력 측정값의 조합을 소정의 역치와 비교함으로써, 상기 막힘의 발생 개소를 추정하는 것을 특징으로 하는 펌프 막힘 검지 시스템.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 제5 기능에 의해 추정된 상기 막힘의 발생 개소 또는 상기 해당 회의 스코어 적산값을 모니터 화면에 표시하거나, 네트워크를 통해 외부로 송신하거나, 또는 기록 매체에 기록하는 것을 특징으로 하는 펌프 막힘 검지 시스템.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 스코어는 상기 전력 변환 장치의 출력 주파수 저하량에 따라 산출되는 것을 특징으로 하는 펌프 막힘 검지 시스템.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 펌프가 진공 펌프이며,
상기 유체 유로가 상기 진공 펌프의 배기쪽 배관 또는 흡기쪽 배관인 것을 특징으로 하는 펌프 막힘 검지 시스템.