KR20140044734A

KR20140044734A - 드라이 진공 펌프 장치 및 드라이 진공 펌프 장치에 사용되는 제어 장치

Info

Publication number: KR20140044734A
Application number: KR1020130113674A
Authority: KR
Inventors: 고이치 이와사키; 도시하루 나카자와; 나오야 요시다; 아츠시 오야마
Original assignee: 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼
Priority date: 2012-10-05
Filing date: 2013-09-25
Publication date: 2014-04-15
Also published as: JP2014074380A; CN107237752B; TW201418578A; CN103711697A; KR101707267B1; TWI601881B; JP6050081B2; CN107237752A; CN103711697B

Abstract

본 발명의 목적은, 부하가 증대되었을 때에 모터 및 인버터를 고장나게 하지 않고, 안정적으로 운전할 수 있는 드라이 진공 펌프 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은, 적어도 하나의 펌프 유닛과, 펌프 유닛을 제어하는 제어 장치(5)를 구비한 드라이 진공 펌프 장치(1)로서, 펌프 유닛은, 드라이 진공 펌프(2)와, 드라이 진공 펌프(2)를 구동하는 모터(3)와, 모터(3)의 회전 속도를 제어하는 인버터(4)를 구비하고, 제어 장치(5)는, 인버터(4)의 출력 전류 제한치를 제1 전류 제한치로부터 제2 전류 제한치로 전환하는 기능을 가지며, 제1 전류 제한치는 인버터(4)가 모터(3)에 연속적으로 흘릴 수 있는 전류의 최대치인 연속 정격 전류치이고, 제2 전류 제한치는 연속 정격 전류치를 초과하는 값이다.

Description

드라이 진공 펌프 장치 및 드라이 진공 펌프 장치에 사용되는 제어 장치{DRY VACUUM PUMP APPARATUS AND CONTROL APPARATUS FOR THE SAME}

본 발명은, 드라이 진공 펌프 장치 및 상기 드라이 진공 펌프 장치에 사용되는 제어 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 드라이 진공 펌프 장치는, 드라이 진공 펌프와, 드라이 진공 펌프를 구동하는 모터와, 모터의 회전 속도(회전 주파수)를 제어하는 인버터와, 인버터의 동작을 제어하는 제어 장치를 구비하고 있다. 드라이 진공 펌프는 반도체 제조 장치의 진공 챔버 내의 가스를 배출하기 위해 사용되는 경우가 있는데, 가스의 종류에 따라서는 화학 반응에 의해 생성물(반응 생성물)이 생성되는 경우가 있다. 이러한 가스를 배출하면, 펌프 내에서 생성물이 생성되고, 펌프 로터에 생성물이 끌려 들어가는 경우가 있다. 또한, 진공 챔버의 내벽에 부착된 생성물이 벗겨져 낙하하여, 펌프 로터에 생성물이 끌려 들어가는 경우가 있다. 그 결과, 펌프의 회전 속도가 저하된다.

진공 챔버와 펌프 사이에 로드록 챔버를 설치한, 소위 로드록 방식의 진공 배기 시스템이 있다. 로드록 챔버는, 진공이 유지되는 진공 챔버에 웨이퍼를 출입시킬 때에, 대기압으로부터 진공으로의 감압 및 진공으로부터 대기압으로의 승압을 행하기 위한 작은 방이다. 진공 챔버는 원칙적으로 상시 진공 상태에 있다. 이 진공 챔버 내의 진공 공간과 대기압 공간 사이에서 웨이퍼의 반송을 가능하게 하는 것이 로드록 챔버이다. 웨이퍼는 진공 챔버 내에서 처리되고, 진공 챔버에 대한 웨이퍼의 출입 시간을 단축시키는 것이 전체 스루풋 향상으로 이어진다. 따라서, 로드록 챔버 내의 기체를 신속히 배기하여, 상기 로드록 챔버 내에 진공을 형성할 필요가 있다. 그러나, 로드록 챔버 내를 대기압으로부터 진공으로 배기할 때에, 모터에 과부하가 걸려 모터의 회전 속도가 저하되고, 펌프의 배기 속도가 저하되는 경우가 있다.

이와 같이 모터에 과부하가 걸렸을 때에 펌프의 회전 속도를 유지하기 위해서는, 대용량의 모터를 사용할 필요가 있다. 이 때문에, 반도체 제조 장치 등에서는, 통상의 운전시에 필요한 모터보다 대용량의 모터가 선정되고, 사용되어 왔다.

본 발명은, 전술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 부하가 증대되었을 때에도, 비교적 용량이 작은 모터를 사용하여 안정적으로 운전할 수 있는 드라이 진공 펌프 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한 본 발명은, 이와 같은 드라이 진공 펌프 장치에 사용되는 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 양태는, 적어도 하나의 펌프 유닛과, 상기 펌프 유닛을 제어하는 제어 장치를 구비한 드라이 진공 펌프 장치로서, 상기 펌프 유닛은, 드라이 진공 펌프와, 상기 드라이 진공 펌프를 구동하는 모터와, 상기 모터의 회전 속도를 제어하는 인버터를 구비하고, 상기 제어 장치는, 상기 인버터의 출력 전류 제한치를 제1 전류 제한치로부터 제2 전류 제한치로 전환하는 기능을 가지며, 상기 제1 전류 제한치는 상기 인버터가 상기 모터에 연속적으로 흘릴 수 있는 전류의 최대치인 연속 정격 전류치이고, 상기 제2 전류 제한치는 상기 연속 정격 전류치를 초과하는 값인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 양태는, 상기 드라이 진공 펌프 장치의 외부에 마련된 외부 지령 장치로부터의 지령에 따라, 상기 인버터의 출력 전류 제한치를 상기 제1 전류 제한치로부터 상기 제2 전류 제한치로 전환하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 양태는, 상기 제어 장치는, 상기 인버터가 상기 제1 전류 제한치에 상당하는 전류를 출력하고 있을 때에, 상기 드라이 진공 펌프의 회전 속도가 정해진 목표 회전 속도로부터 저하되면, 상기 인버터의 출력 전류 제한치를 상기 제1 전류 제한치로부터 상기 제2 전류 제한치로 전환하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 양태는, 상기 제어 장치는, 상기 펌프의 회전 속도가 상기 목표 회전 속도로 복귀되어 있는 것을 검출하면, 상기 인버터의 출력 전류 제한치를 상기 제2 전류 제한치로부터 상기 제1 전류 제한치로 전환하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 양태는, 상기 제어 장치는, 상기 제2 전류 제한치에 상당하는 전류의 출력 시간이 정해진 임계치를 초과한 경우, 상기 인버터의 출력 전류 제한치를 상기 제2 전류 제한치로부터 상기 제1 전류 제한치로 전환하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 양태는, 상기 펌프 유닛의 온도를 측정하는 적어도 하나의 온도 센서를 더 구비하고 있고, 상기 제어 장치는, 상기 온도 센서에 의해 측정된 상기 온도가 정해진 임계치를 초과하면, 상기 인버터의 출력 전류 제한치를 상기 제2 전류 제한치로부터 상기 제1 전류 제한치로 전환하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 양태는, 상기 적어도 하나의 온도 센서는, 상기 드라이 진공 펌프의 펌프 케이싱의 온도를 측정하는 온도 센서, 상기 드라이 진공 펌프의 베어링의 온도를 측정하는 온도 센서, 상기 모터의 온도를 측정하는 온도 센서, 상기 드라이 진공 펌프의 펌프 로터의 온도를 측정하는 온도 센서, 상기 드라이 진공 펌프의 흡기 가스의 온도를 측정하는 온도 센서 및 상기 드라이 진공 펌프의 배기 가스의 온도를 측정하는 온도 센서로부터 선택되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 양태는, 상기 적어도 하나의 펌프 유닛은, 대기압의 기체를 배출하는 메인 펌프 유닛과 진공압의 기체를 배출하는 부스터 펌프 유닛이고, 상기 드라이 진공 펌프 장치에 공급되는 전력이 미리 설정된 값을 초과하지 않도록, 상기 메인 펌프와 상기 부스터 펌프를 운전하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 양태는, 드라이 진공 펌프와, 상기 드라이 진공 펌프를 구동하는 모터와, 상기 모터의 회전 속도를 제어하는 인버터를 구비한 드라이 진공 펌프 장치에 사용되는 제어 장치로서, 상기 제어 장치는, 상기 인버터의 출력 전류 제한치를 제1 전류 제한치로부터 제2 전류 제한치로 전환하는 기능을 갖고, 상기 제1 전류 제한치는 상기 인버터가 상기 모터에 연속적으로 흘릴 수 있는 전류의 최대치인 연속 정격 전류치이며, 상기 제2 전류 제한치는 상기 연속 정격 전류치를 초과하는 값인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 양태는, 상기 제어 장치는, 상기 드라이 진공 펌프 장치의 외부에 마련된 외부 지령 장치로부터의 지령에 따라, 상기 인버터의 출력 전류 제한치를 상기 제1 전류 제한치로부터 상기 제2 전류 제한치로 전환하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 부하가 클 때에는, 인버터의 출력 전류 제한치를 제2 전류 제한치로 일시적으로 전환함으로써, 회전 속도를 유지한 채로 드라이 진공 펌프를 안정적으로 운전할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 관련된 드라이 진공 펌프 장치를 구비한 진공 배기 시스템을 도시하는 도면이다.
도 2는 드라이 진공 펌프 및 모터의 단면도이다.
도 3은 도 2의 III-III선을 따라 취한 단면도이다.
도 4는 도 2의 IV-IV선을 따라 취한 단면도이다.
도 5는 드라이 진공 펌프 장치의 제어 시퀀스를 도시하는 도면이다.
도 6은 펌프 유닛 내의 온도 센서의 배치 개소를 도시하는 도면이다.
도 7은 제1 전류 제한치와 제2 전류 제한치의 전환을 도시하는 도면이다.
도 8은 드라이 진공 펌프의 운전 제어의 일례를 도시하는 도면이다.
도 9는 출력 전류 제한치의 전환의 판단을 설명하기 위한 도면이다.
도 10의 (a)는 인버터의 출력 전류 제한치를 제1 전류 제한치로 설정한 경우의 인버터의 출력 전력과 모터의 회전 속도의 관계를 나타내는 그래프이고, 도 10의 (b)는 인버터의 출력 전류와 모터의 회전 속도의 관계를 나타내느 그래프이며, 도 10의 (c)는 인버터의 출력 전압과 모터의 회전 속도의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 11의 (a)는 인버터의 출력 전류 제한치를 제2 전류 제한치로 설정한 경우의 인버터의 출력 전력과 모터의 회전 속도의 관계를 나타내는 그래프이고, 도 11의 (b)는 인버터의 출력 전류와 모터의 회전 속도의 관계를 나타내는 그래프이며, 도 11의 (c)는 인버터의 출력 전압과 모터의 회전 속도의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 12는 드라이 진공 펌프 장치를 구비한 진공 배기 시스템의 다른 예를 도시하는 도면이다.
도 13은 본 발명의 제2 실시형태에 관련된 펌프 장치의 모식도이다.
도 14는 외부 지령 장치로서 조작 패널 대신에, 상위 컨트롤러를 제어 장치에 접속한 상태를 도시하는 모식도이다.
도 15는 도 13 및 도 14에 도시된 펌프 장치의 시스템을 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 16은 부스터 펌프 및 메인 펌프의 운전 제어의 일례를 도시하는 도면이다.
도 17의 (a)는 부스터 펌프 우선 운전시의 메인 펌프 유닛의 인버터의 출력 전력과 모터의 회전 속도의 관계를 나타내는 그래프이고, 도 17의 (b)는 메인 펌프 유닛의 인버터의 출력 전류와 모터의 회전 속도의 관계를 나타내는 그래프이며, 도 17의 (c)는 메인 펌프 유닛의 인버터의 출력 전압과 모터의 회전 속도의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 18의 (a)는 부스터 펌프 우선 운전시의 부스터 펌프 유닛의 인버터의 출력 전력과 모터의 회전 속도의 관계를 나타내는 그래프이고, 도 18의 (b)는 부스터 펌프 유닛의 인버터의 출력 전류와 모터의 회전 속도의 관계를 나타내는 그래프이며, 도 18의 (c)는 부스터 펌프 유닛의 인버터의 출력 전압과 모터의 회전 속도의 관계를 나타내는 그래프이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은, 본 발명의 제1 실시형태에 관련된 드라이 진공 펌프 장치를 구비한 진공 배기 시스템을 도시하는 도면이다. 이 진공 배기 시스템은, 드라이 진공 펌프 장치(1)와, 드라이 진공 펌프 장치(1)에 접속된 진공 챔버(11)를 구비하고 있다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 드라이 진공 펌프 장치(1)는, 펌프(2)와, 펌프(2)를 구동하는 모터(3)와, 모터(3)의 회전 속도를 제어하는 인버터(4)와, 인버터(4)의 동작을 제어하는 제어 장치(5)를 구비하고 있다. 펌프(2)는, 기체의 유로 내에 오일을 사용하지 않는 드라이 진공 펌프이다. 펌프(2)와 모터(3)와 인버터(4)로 하나의 펌프 유닛을 구성하고 있다. 제어 장치(5)는, 그 내부에 중앙 연산 처리 장치(CPU)를 내장하고 있고, 통신 신호 전달 수단 또는 접점에 의해 인버터(4)와 접속되어 있다. 드라이 진공 펌프 장치(1)는 상용 전원(7)에 접속되어 있다. 펌프(2)의 흡기관(8)과 진공 챔버(11)는 연결 배관(12)으로 접속되어 있고, 펌프(2)의 운전에 의해 진공 챔버(11) 내의 기체는 연결 배관(12)을 통과하여 펌프(2)의 배기관(9)으로 배출된다.

흡기관(8)에는, 펌프(2)에 유입되는 기체의 유량을 측정하는 유량 센서(13)가 부착되어 있다. 측정된 기체의 유량은 유량 센서(13)에 의해 유량 신호로 변환되어, 제어 장치(5)에 보내진다. 펌프(2)에는, 펌프(2)의 온도를 측정하는 펌프 온도 센서(14)가 부착되어 있다. 측정된 펌프(2)의 온도는 펌프 온도 센서(14)에 의해 온도 신호로 변환되어, 제어 장치(5)에 보내진다. 또한, 펌프 온도 센서(14)에 의해 취득된 온도 신호는, 제어 장치(5)로부터 후술하는 상위 컨트롤러(41)에 보내지도록 되어 있다.

도 2는, 펌프(2) 및 모터(3)의 단면도이다. 본 실시형태에서 설명하는 펌프는 루츠형 진공 펌프이지만, 루츠형 진공 펌프 외에 스크루형 등의 다른 타입의 진공 펌프를 선택할 수 있다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 펌프 케이싱(20) 내에는 복수의 펌프 로터(루츠 로터)(21)가 배치되어 있다. 펌프 로터(21)는 로터 케이싱(22) 내에 수용되어 있고, 펌프 로터(21)와 로터 케이싱(22) 사이에는 근소한 간극이 형성되어 있다. 펌프 로터(21)는 회전축(23)에 고정되어 있다. 도시하지는 않았지만, 펌프 로터(21)와 평행하게 별도의 펌프 로터가 배치되어 있고, 이 펌프 로터도 회전축(도시 생략)에 고정되어 있다. 회전축(23)은, 베어링(24, 25)에 의해 회전 가능하게 지지되어 있다. 회전축(23)의 일단부에는, 서로 맞물리는 한쌍의 타이밍 기어(27)가 마련되어 있고, 기어 케이스(28) 내에 수용되어 있다. 회전축(23)의 타단부에는 모터(3)가 마련되어 있다.

모터(3)의 구체적인 구성에 대하여 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한다. 도 3은 도 2의 III-III선을 따라 취한 단면도이다. 도 3에 도시하는 바와 같이, 모터 케이싱(30) 내에는 한쌍의 모터 로터(35, 35)가 수용되어 있다. 모터 로터(35, 35)의 외주면은, 영구 자석(36, 36)으로 형성되어 있고, 스테이터 코어(37)가 모터 로터(35, 35)의 주위를 둘러싸도록 마련되어 있다.

도 4는 도 2의 IV-IV선을 따라 취한 단면이다. 도 4에 도시하는 바와 같이, 모터 케이싱(30) 내의 스테이터 코어(37)는, 모터 로터(35, 35)를 둘러싸도록 배열된 자극치(磁極齒)(39)를 갖고 있다. 각 자극치(39)에는 코일(40)이 감겨 있다. 전류를 코일(40)에 흘림으로써 자극치(39)에 자계가 형성되고, 이 자계에 의해 모터 로터(35, 35)가 회전한다.

모터(3)의 구동에 의해, 펌프 로터가 서로 반대 방향으로 회전하고, 진공 챔버(11) 내의 기체는 펌프 로터와 로터 케이싱(22) 사이에 가두어져 배기관(9)으로 이송된다. 이러한 기체의 이송이 연속하여 행해짐으로써, 진공 챔버(11) 내의 기체가 진공 배기된다.

다음으로, 펌프 장치(1)의 제어 시퀀스에 대하여 도 5를 참조하면서 설명한다. 도 5는 펌프 장치(1)의 제어 시퀀스를 도시하는 도면이다. 펌프 장치(1)의 외부에는 외부 지령 장치로서 상위 컨트롤러(41)가 마련되어 있다. 펌프 장치(1)와 상위 컨트롤러(41)는, 통신 신호 전달 수단 또는 접점에 의해 접속되어 있다. 상위 컨트롤러(41)가 펌프(2)의 기동 지령 신호를 생성하면, 기동 지령 신호가 제어 장치(5)에 전달되어, 펌프(2)가 기동한다. 상위 컨트롤러(41)는, 예컨대 반도체 제조 장치의 동작을 제어하는 제어 장치이다. 외부 지령 장치로서 펌프 장치(1)의 외부에 조작 패널을 마련하여, 작업자의 조작에 의해 펌프(2)의 기동 지령 신호를 조작 패널로부터 제어 장치(5)로 송신해도 좋다.

제어 장치(5)가 펌프(2)의 기동 지령 신호를 받으면, 제어 장치(5)는 미리 설정된 목표 회전 속도로 모터(3)를 구동하도록 인버터(4)에 대하여 지령을 송출한다. 인버터(4)는, 제어 장치(5)로부터의 지령을 받으면 목표 회전 속도에 대응하는 전력을 모터(3)에 공급한다. 모터(3)에 인가되는 전압의 최적치는 코일(40)의 사양으로부터 결정된다. 예컨대, 영구 자석형 DC 모터의 경우에는, 모터(3)의 회전 속도가 공급 전압에 거의 비례하기 때문에, 회전 속도에 비례한 전압이 모터(3)에 인가된다. 모터(3)의 토크는, 모터(3)에 공급되는 전류의 크기에 의해 제어된다. 제어 장치(5)는, 모터(3)가 목표 회전 속도로 회전하도록 인버터(4)의 출력 전력을 제어한다. 모터(3)의 회전 속도는 도시하지 않은 회전 센서로 검출해도 좋고, 또는 모터(3)에 흐르는 전류를 제어 장치(5)에 피드백하여, 그 전류로부터 모터(3)의 회전 속도를 산출해도 좋다. 혹은, 모터(3)에 흐르는 전류를 인버터(4)에 피드백하여, 인버터(4)가 그 전류로부터 모터(3)의 회전 속도를 산출해도 좋다.

펌프 장치(1)에는, 펌프 온도 센서(14) 외에도 복수의 온도 센서가 부착되어 있다. 이들 온도 센서에 대하여 도 6을 참조하면서 설명한다. 도 6은, 펌프 장치(1) 내의 온도 센서의 배치 개소를 도시하는 도면이다. 펌프 온도 센서(14)는, 펌프 케이싱(20)에 부착되어 있고, 펌프 케이싱(20)의 온도를 측정하고 있다. 베어링 온도 센서(42)는, 펌프(2)의 베어링(25)의 근방에 배치되어 있고, 베어링(25)의 온도를 측정하고 있다. 로터 온도 센서(43)는, 펌프(2)의 내부에 배치되어 있고, 펌프 로터(21)의 온도를 측정하고 있다. 모터 온도 센서(44)는, 모터(3)의 코일(40)에 부착되어 있고, 모터(3)의 온도를 측정하고 있다. 흡기 온도 센서(45)는, 흡기관(8)에 부착되어 있고, 펌프(2)에 유입되는 기체의 온도를 측정하고 있다. 배기 온도 센서(46)는, 배기관(9)에 부착되어 있고, 펌프(2)로부터 배출되는 기체의 온도를 측정하고 있다. 이들 온도 센서에 의해 검출된 온도는 각 온도 센서에 의해 온도 신호로 변환되어, 제어 장치(5)에 보내진다. 또한, 각 온도 센서에 의해 취득된 온도 신호는, 제어 장치(5)로부터 상위 컨트롤러(41)에 보내지도록 되어 있다. 코일(40)에 온도 센서를 부착하기 어려운 경우에는, 제어 장치(5)는, 인버터(4)의 출력 전류로부터 코일(40)의 온도를 추정해도 좋다.

연속 정격 전류치를 초과하는 전류를 모터(3)에 공급한 결과, 모터(3) 및 인버터(4)의 열이 펌프 장치(1) 자신의 냉각 능력을 초과하면, 모터(3) 및 인버터(4)는 과열된다. 그러나, 인버터(4) 및 모터(3)가 과열되기 전에 전류치를 낮추면, 연속 정격 전류치보다 큰 전류를 일시적으로 흘리는 것은 가능하다. 본 명세서에서는, 이 일시적으로 흘릴 수 있는 최대 전류치를 순간 정격 전류치라고 한다.

제어 장치(5)는, 인버터(4)가 출력하는 전류의 제한치를 모터(3)의 구동 중에 제1 전류 제한치와 제2 전류 제한치 사이에서 전환하는 기능을 갖고 있다. 제1 전류 제한치는, 전술한 연속 정격 전류치이고, 제2 전류 제한치는 전술한 순간 정격 전류치이다. 이들 제1 전류 제한치 및 제2 전류 제한치는 제어 장치(5)에 미리 기억되어 있다. 구체적인 전환에 대하여 도 7을 참조하면서 설명한다.

도 7은, 제1 전류 제한치와 제2 전류 제한치의 전환을 도시하는 도면이다. 도 7에 도시하는 바와 같이, 제어 장치(5)는, 제1 전류 제한치와 제2 전류 제한치를 전환할 수 있다. 모터(3) 및 인버터(4)의 고장을 방지하기 위해, 제1 전류 제한치는 모터(3)의 연속 정격 전류치 및 인버터(4)의 연속 정격 전류치 중 작은 쪽으로 설정된다. 마찬가지로, 제2 전류 제한치는, 모터(3)의 순간 정격 전류치 및 인버터(4)의 순간 정격 전류치 중 작은 쪽으로 설정된다. 도 7에 있어서, 모터(3)의 연속 정격 전류치는 인버터(4)의 연속 정격 전류치보다 작기 때문에, 모터(3)의 연속 정격 전류치가 제1 전류 제한치로 설정된다. 모터(3)의 순간 정격 전류치는 인버터(4)의 순간 정격 전류치보다 작기 때문에, 모터(3)의 순간 정격 전류치가 제2 전류 제한치로 설정된다.

순간 정격 전류치의 크기는 전류를 흘리는 시간에 의해 결정된다. 따라서, 전류를 흘리는 시간이 짧은 경우에는, 전류를 흘리는 시간이 긴 경우와 비교하여, 보다 큰 전류를 흘릴 수 있다. 제2 전류 제한치는, 연속 정격 전류치의 수 배 내지 수십 배로 설정된다.

제어 장치(5)는, 제1 전류 제한치로부터 제2 전류 제한치로 전환된 횟수의 누적치를 카운트하여, 이 누적치가 정해진 임계치를 상회한 경우, 제어 장치(5)는 제2 전류 제한치 자체를 인하하는 것이 바람직하다. 혹은, 제어 장치(5)는, 제1 전류 제한치로부터 제2 전류 제한치로 전환되는 빈도를 카운트하여, 이 빈도가 정해진 임계치보다 높은 경우에는, 제어 장치(5)가 제2 전류 제한치 자체를 인하해도 좋다.

제1 전류 제한치와 제2 전류 제한치를 전환하는 조건에 대하여 도 8을 참조하면서 설명한다. 도 8은, 펌프(2)의 운전 제어의 일례를 도시하는 도면이다. 도 8에 있어서, 15 kW의 전력에 대응하는 전류 제한치를 제1 전류 제한치로 하고, 20 kW의 전력에 대응하는 전류 제한치를 제2 전류 제한치로 한다. 도 8에 도시된 예에서는, 펌프 온도 센서(14), 모터 온도 센서(44) 및 베어링 온도 센서(42)에 의해 펌프 온도, 모터 온도 및 베어링 온도가 측정된다. 각각의 온도의 상한치는 100℃로 설정되어 있다. 한편, 도 8에 도시된 운전 조건은 이것에 한정되지 않고, 임의로 운전 조건을 설정할 수도 있다. 예컨대, 온도 센서가 검출하는 온도는 설치되는 개소에 따라 상이하기 때문에, 각 온도의 상한치는 이것에 한정되지 않는다. 또한, 제1 전류 제한치 및 제2 전류 제한치도, 채용하는 인버터 및 모터에 따라 상이하기 때문에, 도시된 예에 한정되지 않는다.

펌프(2)를 연속 운전하는 경우(조건 1), 인버터(4)의 출력 전류 제한치는, 제1 전류 제한치로 설정된다. 펌프(2)를 기동하는 경우(조건 2), 제어 장치(5)는, 인버터(4)의 출력 전류 제한치를 제1 전류 제한치로부터 제2 전류 제한치로 전환한다. 이에 따라, 모터(3)의 토크는 증대되고, 펌프(2)를 신속히 정격 속도까지 증속시킬 수 있다. 펌프(2)의 기동으로부터 정해진 시간(도 8에서는, 30초간) 경과한 후, 제어 장치(5)는, 인버터(4)의 출력 전류 제한치를 제2 전류 제한치로부터 제1 전류 제한치로 전환한다. 이에 따라, 펌프(3) 및 인버터(4)를 고장나게 하지 않고, 안정적으로 펌프(2)를 운전할 수 있다.

펌프(2)에 생성물이 끌려 들어가면, 모터(3)에 대한 부하가 증대되어, 펌프(2)의 운전이 방해된다. 끌려 들어간 생성물을 제거하는 경우(조건 3), 제어 장치(5)는, 상위 컨트롤러(41)로부터의 지령에 따라, 인버터(4)의 출력 전류 제한치를 제1 전류 제한치로부터 제2 전류 제한치로 전환한다. 펌프(2)의 온도가 그 상한치인 100℃를 초과하여 120℃가 되면, 제어 장치(5)는 인버터(4)의 출력 전류 제한치를 제2 전류 제한치로부터 제1 전류 제한치로 전환한다. 펌프(2)의 온도가 100℃ 이하가 되면, 상위 컨트롤러(41)로부터의 지령에 따라, 제어 장치(5)는 다시 인버터(4)의 출력 전류 제한치를 제1 전류 제한치로부터 제2 전류 제한치로 전환한다.

진공 챔버(11) 내의 대기압의 기체를 배출하는 경우(조건 4), 제어 장치(5)는 조건 3에서 나타낸 운전 조건과 동일한 조건으로 인버터(4)의 제어를 행한다. 펌프(2)의 기동시, 펌프(2)의 회전 속도의 저하를 방지하기 위해, 상위 컨트롤러(41)로부터의 지령에 따라, 제어 장치(5)는 인버터(4)의 출력 전류 제한치를 제2 전류 제한치로 전환한다. 모터(3)의 온도가 120℃가 되고, 이것을 모터 온도 센서(44)가 검출하면, 제어 장치(5)는 인버터(4)의 출력 전류 제한치를 제2 전류 제한치로부터 제1 전류 제한치로 전환한다. 모터(3)의 온도가 100℃ 이하가 되면, 상위 컨트롤러(41)로부터의 지령에 따라, 제어 장치(5)는 다시 인버터(4)의 출력 전류 제한치를 제1 전류 제한치로부터 제2 전류 제한치로 전환한다.

전술한 제1 전류 제한치로부터 제2 전류 제한치로의 전환은, 상위 컨트롤러(41)로부터의 지시에 의해 행해지지만, 인버터(4)의 출력 전류 제한치의 전환의 판단을 제어 장치(5)가 행하여도 좋다. 구체적인 출력 전류 제한치의 전환의 판단에 대하여 도 9를 참조하면서 설명한다. 도 9는, 출력 전류 제한치의 전환의 판단을 설명하기 위한 도면이다. 도 9에 도시된 가로축은 인버터(4)의 출력 전류를 나타내고 있고, 세로축은 펌프(2)의 회전 속도를 나타내고 있다. 펌프(2)의 부하가 충분히 작은 경우, 인버터(4)는 제1 전류 제한치보다 작은 전류를 출력하고, 펌프(2)를 정격 속도로 운전한다(P1). 제어 장치(5)는, 펌프(2)의 회전 속도가 일정해지도록, 펌프(2)의 부하에 따라 인버터(4)의 출력 전류를 조정한다. 펌프(2)의 부하가 증대되면, 인버터(4)는 제1 전류 제한치에 상당하는 전류를 출력하고, 펌프(2)를 정격 속도로 운전한다(P2).

펌프(2)의 부하가 더욱 증대되면, 펌프(2)의 회전 속도는 저하된다(P3). 인버터(4)가 제1 전류 제한치에 상당하는 전류를 출력하고 있을 때에, 제어 장치(5)가 펌프(2)의 회전 속도의 저하를 검출하면, 제어 장치(5)는 인버터(4)의 출력 전류 제한치를 제1 전류 제한치로부터 제2 전류 제한치로 전환한다. 이에 따라, 인버터(4)의 출력 전류는 제2 전류 제한치까지 상승한다(P4). 인버터(4)가 제2 전류 제한치에 상당하는 전류를 모터(3)에 공급함으로써, 모터(3)의 토크는 증대되고, 펌프(2)의 회전 속도는 정격 속도까지 복귀된다(P5). 부하가 작아지면, 제어 장치(5)는 인버터(4)의 출력 전류 제한치를 제2 전류 제한치로부터 제1 전류 제한치(P2)로 전환한다. 부하가 여전히 큰 경우에는, 모터(3)를 제2 전류 제한치에 대응하는 전력으로 구동한다. 모터(3) 및 인버터(4)의 과열을 방지하기 위해, 제2 전류 제한치에서의 모터(3)의 운전 시간이 정해진 시간을 초과한 경우, 제어 장치(5)는 인버터(4)의 출력 전류 제한치를 제2 전류 제한치로부터 제1 전류 제한치로 전환한다.

펌프(2)의 대기 운전 중, 제어 장치(5)는 모터(3)의 회전 속도를 필요 최소한의 회전 속도까지 낮추도록 인버터(4)를 제어한다(P6). 상위 컨트롤러(41)로부터의 신호 또는 조작 패널의 조작에 의해, 펌프(2)는 즉시 정격 속도까지 복귀된다.

제어 장치(5)는, 펌프 유닛의 과열에 의한 고장을 방지하기 위해, 고장 회피 기능을 갖고 있다. 예컨대, 온도 센서(14, 42, 43, 44, 45 및 46) 중 적어도 하나의 온도 센서에 의해 측정된 온도가 정해진 임계치를 초과한 경우에는, 제어 장치(5)의 고장 회피 기능이 작동하여, 인버터(4)의 출력 전류 제한치를 제2 전류 제한치로부터 제1 전류 제한치로 전환한다. 제어 장치(5)는, 상기 온도 센서의 검출 온도가 정해진 임계치를 초과한 경우에는, 제2 전류 제한치 자체를 인하할 수도 있다.

전술한 예에서는, 제2 전류 제한치에 상당하는 전류의 출력 시간이 정해진 시간을 초과한 경우, 제어 장치(5)는, 제2 전류 제한치로부터 제1 전류 제한치로 전환한다. 이를 대신하여, 제어 장치(5)는 유량 센서(13)에 의해 검출한 기체의 유량으로부터 인버터(4)의 출력 전류 제한치를 제2 전류 제한치로부터 제1 전류 제한치로 전환해도 좋다. 예컨대, 대량의 기체를 배기하는 경우에는, 상위 컨트롤러(41) 또는 조작 패널로부터의 신호를 받아, 제어 장치(5)는 인버터(4)의 출력 전류 제한치를 제1 전류 제한치로부터 제2 전류 제한치로 전환하고, 유량 센서(13)에 의해 측정된 유량이 정해진 값까지 저하되었을 때에는, 인버터(4)의 출력 전류 제한치를 제2 전류 제한치로부터 제1 전류 제한치로 전환한다.

유량 센서(13)에 의해 측정되는 유량이 적음에도 불구하고, 인버터(4)의 출력 전류가 큰 경우에는, 펌프 로터(21)에 생성물이 부착되어 있는 것으로 고려할 수 있다. 그래서 이러한 경우에는, 인버터(4)의 출력 전류 제한치를 제1 전류 제한치로부터 제2 전류 제한치로 전환함으로써, 생성물을 제거하는 것이 바람직하다. 구체적으로, 유량 센서(13)에 의해 측정된 유량이 정해진 임계치 이하이며, 또한 인버터(4)의 출력 전류가 정해진 임계치 이상인 경우에는, 제어 장치(5)는 인버터(4)의 출력 전류 제한치를 제1 전류 제한치로부터 제2 전류 제한치로 전환하는 것이 바람직하다. 유량 센서(13)에 의해 측정되는 유량이 크며, 또한 인버터(4)의 출력 전류도 큰 경우, 이것은 통상의 운전 상태로 생각할 수 있기 때문에, 인버터(4)의 출력 전류 제한치는 제1 전류 제한치로 유지된다.

또한, 인버터(4)의 출력 전력의 누적치가 정해진 임계치를 초과한 경우, 제어 장치(5)는 인버터(4)의 출력 전류 제한치를 제2 전류 제한치로부터 제1 전류 제한치로 전환해도 좋다. 구체적으로, 제어 장치(5)는 정해진 단위 시간(예컨대, 0.1초)당 인버터(4)의 출력 전력을 기억하고, 정해진 기간(예컨대, 수 초)에 걸친 상기 정해진 단위 시간당의 출력 전력의 누적치를 산출하여, 이 누적치가 정해진 임계치를 초과한 경우에는, 인버터(4)의 출력 전류 제한치를 제2 전류 제한치로부터 제1 전류 제한치로 전환해도 좋다.

제1 전류 제한치로부터 제2 전류 제한치로의 전환이 빈번히 발생하는 경우, 이물의 끌려 들어감 등, 외부 요인에 의해 펌프(2)의 정지 리스크가 높아져 있는 것으로 고려할 수 있다. 그래서, 제1 전류 제한치로부터 제2 전류 제한치로 전환된 빈도가 정해진 임계치를 상회한 경우에는, 제어 장치(5)가 경고를 알리는 것이 바람직하다. 또한, 통신 신호 전달 수단 또는 접점 접촉에 의해, 상위 컨트롤러(41) 또는 조작 패널에 경고를 통지하는 것이 바람직하다.

전술한 바와 같이, 제어 장치(5)가 일시적으로 인버터(4)의 출력 전류 제한치를 크게 함으로써, 펌프 유닛의 과열을 방지하면서, 펌프 유닛을 안정적으로 운전할 수 있다.

도 10의 (a)는 인버터(4)의 출력 전류 제한치를 제1 전류 제한치로 설정한 경우의 인버터(4)의 출력 전력과 모터(3)의 회전 속도의 관계를 나타내는 그래프이고, 도 10의 (b)는 인버터(4)의 출력 전류와 모터(3)의 회전 속도의 관계를 나타내는 그래프이며, 도 10의 (c)는 인버터(4)의 출력 전압과 모터(3)의 회전 속도의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 10의 (a)에 있어서, 모터(3)를 기동하면, 모터(3)의 회전 속도는 정격 속도까지 상승한다. 인버터(4)는, 모터(3)의 회전 속도를 일정하게 유지하도록 전력을 출력한다. 펌프(2)에 걸리는 부하가 증가하면, 도 10의 (b)에 도시하는 바와 같이, 인버터(4)의 출력 전류가 제1 전류 제한치에 도달한다. 펌프(2)에 걸리는 부하가 더욱 증가하여, 모터(3)의 회전 토크보다 부하 토크가 커지면, 인버터(4)의 출력 전류치가 제1 전류 제한치에 유지된 채로, 모터(3)의 회전 속도가 저하된다. 모터(3)의 회전 속도가 저하되면, 도 10의 (c)에 도시하는 바와 같이, 인버터(4)의 출력 전압이 저하되고, 이에 따라 도 10의 (a)에 도시하는 바와 같이, 인버터(4)의 출력 전력이 저하된다.

도 11의 (a)는 인버터(4)의 출력 전류 제한치를 제2 전류 제한치로 설정한 경우의 인버터(4)의 출력 전력과 모터(3)의 회전 속도의 관계를 나타내는 그래프이고, 도 11의 (b)는 인버터(4)의 출력 전류와 모터(3)의 회전 속도의 관계를 나타내는 그래프이며, 도 11의 (c)는 인버터(4)의 출력 전압과 모터(3)의 회전 속도의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 11의 (a)에 나타내는 점선은 도 10의 (a)의 그래프와 동일하고, 도 11의 (b)에 나타내는 점선은 도 10의 (b)에 나타내는 그래프와 동일하다. 인버터(4)의 전력은, 모터(3)의 회전 속도가 정격 속도로 유지되도록 제어된다. 펌프(2)의 부하가 증대되면, 도 11의 (b)에 도시하는 바와 같이, 인버터(4)의 출력 전력이 제2 전류 제한치에 도달한다. 펌프(2)에 걸리는 부하가 더욱 증가하여, 모터(3)의 회전 토크보다 부하 토크가 커지면, 인버터(4)의 출력 전류치가 제2 전류 제한치에 유지된 채로, 모터(3)의 회전 속도가 저하된다. 모터(3)의 회전 속도가 저하되면, 도 11의 (c)에 도시하는 바와 같이, 인버터(4)의 출력 전압이 저하되고, 이에 따라 도 11의 (a)에 도시하는 바와 같이, 인버터(4)의 출력 전력이 저하된다.

도 11의 (a)에 도시하는 바와 같이, 인버터(4)의 출력 전류 제한치를 제2 전류 제한치로 설정하여 모터(3)를 구동한 경우, 그 전력은, 도 10의 (a)에 도시된 모터를 구동한 경우와 비교하여 길이(L)에 상당하는 분만큼 증가되어 있다. 따라서, 모터(3)의 토크는 증대되고, 부하가 증가해도 회전 속도가 저하되기 어렵다.

도 12는 드라이 진공 펌프 장치를 구비한 진공 배기 시스템의 다른 예를 도시하는 도면이다. 이 진공 배기 시스템은, 펌프 장치(1)와, 펌프 장치(1)에 접속된 로드록 챔버(50)와, 로드록 챔버(50)에 접속된 진공 챔버(11)를 구비하고 있다. 진공 챔버(11)와 펌프 장치(1) 사이에 로드록 챔버(50)가 배치되어 있다. 로드록 챔버(50)와 진공 챔버(11)는 연통관(51)으로 접속되어 있고, 연통관(51)에는 개폐 가능한 게이트 밸브(52)가 부착되어 있다. 게이트 밸브(52)를 폐쇄함으로써, 진공 챔버(11)와 로드록 챔버(50) 사이의 기체의 연통을 차단한다. 로드록 챔버(50)는, 예컨대 반도체 제조 장치에 이용되는 것으로, 진공 챔버(11) 내를 진공 상태로 유지한 채로, 진공 챔버(11)에 기판을 출입시킬 수 있다.

진공 챔버(11) 내는 항상 진공으로 유지된다. 로드록 챔버(50)에 웨이퍼를 넣고, 펌프(2)로 로드록 챔버(50) 내를 배기한다. 로드록 챔버(50) 내가 진공이 되면, 게이트 밸브(52)를 개방하여, 웨이퍼를 로드록 챔버(50)로부터 진공 챔버(11)로 반입한다. 진공 챔버(11)에서 웨이퍼를 처리한 후, 웨이퍼를 진공 챔버(11)로부터 로드록 챔버(50)로 이송하고, 게이트 밸브(52)를 폐쇄한 후, 로드록 챔버(50) 내의 기압을 대기압으로 되돌리며, 웨이퍼를 로드록 챔버(50)로부터 취출한다.

로드록 챔버(50) 내의 배기는 다음과 같이 하여 행해진다. 펌프(2)를 정격 속도로 운전하고, 이 상태에서, 로드록 챔버(50)와 펌프(2) 사이의 흡입 밸브(53)를 개방한다. 그렇게 하면, 로드록 챔버(50) 내의 대기압의 기체는 단숨에 펌프(2)에 흡인되어, 로드록 챔버(50) 내는 대기압으로부터 진공으로 배기된다. 이 진공 배기 공정에서, 흡입 밸브(53)를 개방할 때, 로드록 챔버(50) 내의 기체가 펌프(2)에 단숨에 유입되기 때문에, 펌프(2)에는 과대한 부하가 걸린다. 이 때문에, 모터(3)의 회전 속도가 저하되고, 펌프(2)의 배기 속도가 저하되는 경우가 있다.

이 문제를 해결하기 위해, 본 실시형태에서는, 흡입 밸브(53)를 개방하고 나서 정해진 시간이 경과할 때까지, 인버터(4)의 출력 전류 제한치가 제2 전류 제한치로 설정된 조건하에서 모터(3)를 구동한다. 흡입 밸브(53)를 개방하는 것을 계기로, 제어 장치(5)는 인버터(4)의 출력 전류 제한치를 제1 전류 제한치로부터 제2 전류 제한치로 전환한다. 흡입 밸브(53)를 개방한 후, 미리 설정된 시간만큼 펌프(2)의 회전 속도를 정격 속도보다 수 퍼센트 내지 십수 퍼센트 높여도 좋다. 펌프(2)의 회전 속도를 높임으로써 펌프(2)의 배기 속도를 높일 수 있다. 이에 따라, 로드록 챔버(50) 내의 배기 시간이 단축되고, 생산성이 향상된다.

도 13은 본 발명의 제2 실시형태에 관련된 드라이 진공 펌프 장치(90)의 모식도이다. 제1 실시형태와 동일 또는 상당하는 구성 요소에는, 동일한 부호를 부여하고 중복된 설명을 생략한다. 도 13에 도시하는 바와 같이, 드라이 진공 펌프 장치(90)는, 진공 챔버(11)에 연결 배관(12)을 통해 접속되는 부스터 펌프 유닛(92)과, 부스터 펌프 유닛(92)에 접속되는 메인 펌프 유닛(93)을 구비하고 있다. 부스터 펌프 유닛(92)은, 부스터 펌프(102)와 모터(103)와 인버터(104)를 구비하고 있다. 메인 펌프 유닛(93)은, 메인 펌프(106)와 모터(107)와 인버터(108)를 구비하고 있다. 메인 펌프(106)는 진공 챔버(11) 내의 기체를 대기압으로부터 배출하는 것이고, 부스터 펌프(102)는 진공 챔버(11) 내의 기체를 더욱 배출하여 진공도를 높이는 것이다. 메인 펌프(106)를 기동하고 나서 부스터 펌프(102)를 기동해도 좋고, 이들 펌프(102, 106)를 동시에 기동해도 좋다.

본 실시형태에서의 메인 펌프(106)는 도 2에 도시된 펌프(2)와 동일한 구조를 갖고 있다. 메인 펌프(106)의 흡기관(111)은, 부스터 펌프(102)의 배기구에 접속되어 있다. 부스터 펌프(102)는 메인 펌프(106)보다 적은 단수(段數)의 펌프 로터로 구성되어 있다. 부스터 펌프(102)는 메인 펌프(106)보다 큰 배기 속도를 갖고 있다.

부스터 펌프(102)는 모터(103)에 접속되어 있고, 모터(103)는 인버터(104)에 접속되어 있다. 메인 펌프(106)는 모터(107)에 접속되어 있고, 모터(107)는 인버터(108)에 접속되어 있다. 인버터(104) 및 인버터(108)의 근방에는 인버터(104) 및 인버터(108)의 동작을 제어하는 제어 장치(110)가 배치되어 있다. 제어 장치(110)는 펌프 장치(90)의 외부에 마련된 조작 패널(외부 지령 장치)(115)에 접속되어 있고, 조작 패널(115)을 작업자가 조작함으로써 인버터(104) 및/또는 인버터(108)의 출력 전류 제한치를 제1 전류 제한치와 제2 전류 제한치 사이에서 전환하는 지령 신호를 제어 장치(110)에 송신한다. 특별히 설명하지 않은 제어 장치(110)의 구성 및 동작은, 전술한 제어 장치(5)와 동일하기 때문에, 그 중복되는 설명을 생략한다.

부스터 펌프 유닛(92) 및 메인 펌프 유닛(93)에는, 이들 펌프 유닛(92, 93) 내의 온도를 측정하는 복수의 온도 센서가 부착되어 있다. 도시하지는 않았지만, 메인 펌프 유닛(93)에는 부스터 펌프 유닛(92)과 동일한 온도 센서가 부착되어 있다. 이하, 부스터 펌프 유닛(92)에 부착되어 있는 온도 센서에 대해서 설명하고, 중복되는 온도 센서의 설명을 생략한다.

펌프 온도 센서(120)는 부스터 펌프(102)의 펌프 케이싱(121)에 부착되어 있고, 펌프 케이싱(121)의 온도를 측정하고 있다. 베어링 온도 센서(122)는 부스터 펌프(102)의 베어링(123)의 근방에 배치되어 있고, 베어링(123)의 온도를 측정하고 있다. 로터 온도 센서(124)는 부스터 펌프(102)의 내부에 배치되어 있고, 도시하지 않은 펌프 로터의 온도를 측정하고 있다. 모터 온도 센서(125)는 모터(103)의 코일(126)에 부착되어 있고, 모터(103)의 온도를 측정하고 있다. 흡기 온도 센서(127)는 부스터 펌프(102)의 흡기관(130)에 부착되어 있고, 부스터 펌프(102)에 유입되는 기체의 온도를 측정하고 있다. 배기 온도 센서(128)는 메인 펌프(106)의 배기관(131)에 부착되어 있고, 메인 펌프(106)로부터 배출되는 기체의 온도를 측정하고 있다.

제어 장치(110)는, 펌프 유닛의 과열에 의한 고장을 방지하기 위해, 고장 회피 기능을 갖고 있다. 예컨대, 부스터 펌프 유닛(92) 및 메인 펌프 유닛(93)에 부착된 온도 센서 중 적어도 하나의 온도 센서가 검출한 온도가 정해진 임계치를 초과한 경우에는, 제어 장치(110)의 고장 회피 기능이 작동하여, 인버터(104) 또는 인버터(108)의 출력 전류 제한치를 제2 전류 제한치로부터 제1 전류 제한치로 전환한다. 제어 장치(110)는 상기 온도 센서의 검출 온도가 정해진 임계치를 초과한 경우에, 제2 전류 제한치 자체를 인하할 수도 있다.

도 14는 외부 지령 장치로서, 조작 패널(115) 대신에, 상위 컨트롤러(41)를 제어 장치(110)에 접속한 상태를 도시하는 모식도이다. 제어 장치(110)는 상위 컨트롤러(41)로부터 보내진 전환 지령 신호에 따라, 인버터(104) 및/또는 인버터(108)의 출력 전류 제한치를 제1 전류 제한치로부터 제2 전류 제한치로 전환한다.

도 15는, 도 13, 도 14에 도시된 펌프 장치(90)의 시스템을 모식적으로 도시하는 도면이다. 도 15에 도시된 온도 센서는, 온도 센서(120, 122, 124, 125, 127 및 128)를 포괄적으로 나타낸 것이다. 도 15에 도시하는 바와 같이, 부스터 펌프 유닛(92) 및 메인 펌프 유닛(93)에 부착된 온도 센서는, 통신 신호 전달 수단 또는 접점을 통해 제어 장치(110)와 접속되어 있다. 각 온도 센서에 의해 취득된 온도 신호는, 제어 장치(110)로부터 상위 컨트롤러(41) 또는 조작 패널(115)에 송출하도록 되어 있다. 제어 장치(110)는, 인버터(104) 및 인버터(108)에도 접속되어 있고, 조작 패널(115) 또는 상위 컨트롤러(41)로부터의 신호에 따라 인버터(104) 및 인버터(108)의 동작을 제어한다.

도 16은 부스터 펌프(102) 및 메인 펌프(106)의 운전 제어의 일례를 도시하는 도면이다. 도 16에 있어서, 15 kW의 전력에 대응하는 전류 제한치를 제1 전류 제한치로 하고, 20 kW의 전력에 대응하는 전류 제한치를 제2 전류 제한치로 하며, 10 kW의 전력에 대응하는 전류 제한치를 제3 전류 제한치로 한다. 도 16에 도시하는 바와 같이, 펌프 장치(90)에 공급되는 총전력을 30 kW로 하면, 펌프 장치(90)를 통상 운전하는 경우(조건 1)에는, 인버터(104, 108)의 출력 전류 제한치는 제1 전류 제한치로 설정된다. 따라서, 부스터 펌프 유닛(92) 및 메인 펌프 유닛(93)에 최대 15 kW씩의 전력이 공급된다.

펌프 장치(90)를 기동하는 경우(조건 2)에 대하여 설명한다. 펌프 장치(90)의 기동시에 있어서, 메인 펌프(106)를 우선적으로 운전하는 경우, 인버터(108)의 출력 전류 제한치는 제2 전류 제한치로 전환되고, 인버터(104)의 출력 전류 제한치는 제1 전류 제한치보다 낮은 제3 전류 제한치로 설정된다. 따라서, 인버터(108)는 최대 20 kW의 전력을 모터(107)에 공급하고, 인버터(104)는, 최대 10 kW의 전력을 모터(103)에 공급한다. 다음으로, 부스터 펌프(102)가 우선적으로 운전된다. 이 경우, 인버터(108)의 출력 전류 제한치는 제3 전류 제한치로 전환되고, 인버터(104)의 출력 전류 제한치는 제2 전류 제한치로 전환된다. 따라서, 인버터(104)는 최대 20 kW의 전력을 모터(103)에 공급하고, 인버터(108)는, 최대 10 kW의 전력을 모터(107)에 공급한다. 그 후, 펌프 장치(90)는 통상 운전 모드로 운전된다. 이 통상 운전에서, 인버터(104, 108)의 출력 전류 제한치는, 제1 전류 제한치로 전환된다. 따라서, 인버터(104, 108)는 모터(103, 107)에 최대 15 kW씩의 전력을 공급한다.

생성물을 제거하는 경우(조건 3), 부스터 펌프 우선 운전이 행해진다. 즉, 인버터(104)의 출력 전류 제한치는 제2 전류 제한치로 전환되고, 인버터(108)의 출력 전류 제한치는 제3 전류 제한치로 전환된다. 따라서, 인버터(104)는, 최대 20 kW의 전력을 모터(103)에 공급하고, 인버터(108)는, 최대 10 kW의 전력을 모터(107)에 공급한다. 인버터(104)는 최대 20 kW의 전력을 모터(103)에 공급하기 때문에, 모터(103)의 토크는 증대되고, 생성물이 제거된다.

진공 챔버(11) 내의 기체를 대기압으로부터 배출하는 경우(조건 4), 우선, 메인 펌프 우선 운전이 행해진다. 즉, 인버터(108)의 출력 전류 제한치는 제2 전류 제한치로 전환되고, 인버터(104)의 출력 전류 제한치는 제3 전류 제한치로 전환된다. 따라서, 인버터(108)는 최대 20 kW의 전력을 모터(107)에 공급하고, 인버터(104)는 최대 10 kW의 전력을 모터(103)에 공급한다. 진공 챔버(11) 내의 기체가 어느 정도 배출되면, 다음으로 부스터 펌프 우선 운전이 행해진다. 즉, 인버터(104)의 출력 전류 제한치는 제2 전류 제한치로 전환되고, 인버터(108)의 출력 전류 제한치는 제3 전류 제한치로 전환된다. 따라서, 인버터(104)는 최대 20 kW의 전력을 모터(103)에 공급하고, 인버터(108)는 최대 10 kW의 전력을 모터(107)에 공급한다. 이러한 운전 조건하에서 부스터 펌프(102) 및 메인 펌프(106)를 운전함으로써, 진공 챔버(11) 내의 기체를 고속으로 배출할 수 있다. 결과적으로, 목표의 진공을 형성하기까지의 시간을 단축할 수 있다. 한편, 도 16에서 나타낸 운전 조건은 이것에 한정되지 않고, 임의로 운전 조건을 설정할 수도 있다.

도 17의 (a)는 부스터 펌프 우선 운전시의 메인 펌프 유닛(93)의 인버터(108)의 출력 전력과 모터(107)의 회전 속도의 관계를 나타내는 그래프이고, 도 17의 (b)는 인버터(108)의 출력 전류와 모터(107)의 회전 속도의 관계를 나타내는 그래프이며, 도 17의 (c)는 인버터(108)의 출력 전압과 모터(107)의 회전 속도의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 17의 (a)의 점선은, 인버터(108)의 출력 전류 제한치를 제1 전류 제한치로 설정했을 때의 모터(107)의 회전 속도와 인버터(108)의 출력 전력의 관계를 나타내고, 도 17의 (a)의 실선은, 인버터(108)의 출력 전류 제한치를 제3 전류 제한치로 설정했을 때의 모터(107)의 회전 속도와 인버터(108)의 출력 전력의 관계를 나타내고 있다.

모터(107)를 기동하면, 모터(107)의 회전 속도는 정격 속도까지 상승한다. 인버터(108)는, 모터(107)의 회전 속도를 일정하게 유지하도록 전력을 출력한다. 메인 펌프(106)에 걸리는 부하가 증대되면, 도 17의 (b)에 도시하는 바와 같이, 인버터(108)의 출력 전류가 제3 전류 제한치에 도달한다. 메인 펌프(106)에 걸리는 부하가 더욱 증가하면, 인버터(108)의 출력 전류가 제3 전류 제한치에 유지된 채로, 모터(107)의 회전 속도가 저하된다. 모터(107)의 회전 속도가 저하되면, 도 17의 (c)에 도시하는 바와 같이, 인버터(108)의 출력 전압이 저하되고, 이에 따라 도 17의 (a)에 도시하는 바와 같이, 인버터(108)의 출력 전력이 저하된다.

부스터 펌프(102)를 우선적으로 운전시킨 경우, 모터(107)에 공급되는 전력은, 제1 전류 제한치에 대응하는 전력보다 작기 때문에, 도 17의 (a) 및 도 17의 (b)의 실선으로 나타내는 바와 같이, 통상 운전시의 전류보다 작은 전류가 모터(107)에 공급된다.

도 18의 (a)는 부스터 펌프 우선 운전시의 부스터 펌프 유닛(92)의 인버터(104)의 출력 전력과 모터(103)의 회전 속도의 관계를 나타내는 그래프이고, 도 18의 (b)는 부스터 펌프 우선 운전시의 인버터(104)의 출력 전류와 모터(103)의 회전 속도의 관계를 나타내는 그래프이며, 도 18의 (c)는 부스터 펌프 우선 운전시의 인버터(104)의 출력 전압과 모터(103)의 회전 속도의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 18의 (a)의 점선은, 인버터(104)의 출력 전류 제한치를 제1 전류 제한치로 설정했을 때의 모터(103)의 회전 속도와 인버터(104)의 출력 전력의 관계를 나타내고, 도 18의 (a)의 실선은 인버터(104)의 출력 전류 제한치를 제2 전류 제한치로 설정했을 때의 모터(103)의 회전 속도와 인버터(104)의 출력 전력의 관계를 나타내고 있다. 도 18의 (a)에 도시하는 바와 같이, 인버터(104)의 출력 전류 제한치를 제1 전류 제한치로부터 제2 전류 제한치로 전환한 경우의 전력치는, 길이(L)에 상당하는 분만큼 증가한다. 이에 따라, 모터(103)의 토크는 증대되고, 부하가 증가해도 부스터 펌프(102)의 회전 속도가 일정하게 유지된다. 도 18의 (a) 내지 도 18의 (c)에 나타내는 그래프는, 도 11의 (a) 내지 도 11의 (c)에서 나타내는 그래프와 동일하다.

지금까지 본 발명의 실시형태에 대하여 설명했지만, 본 발명은 전술한 실시형태에 한정되지 않고, 그 기술적 사상의 범위 내에서 여러가지 상이한 형태로 실시되어도 좋은 것은 물론이다.

1, 90 : 펌프 장치 2 : 펌프
3, 103, 107 : 모터 4, 104, 108 : 인버터
5 : 제어 장치 7 : 상용 전원
8, 130 : 흡기관 9, 131 : 배기관
11 : 진공 챔버 12 : 연결 배관
13 : 유량 센서 14, 120 : 펌프 온도 센서
20, 121 : 펌프 케이싱 21 : 펌프 로터
22 : 로터 케이싱 23 : 회전축
24, 25, 123 : 베어링 27 : 타이밍 기어
28 : 기어 케이스 30 : 모터 케이싱
35 : 모터 로터 36 : 영구 자석
37 : 스테이터 코어 39 : 자극치
40, 126 : 코일 41 : 상위 컨트롤러
42, 122 : 베어링 온도 센서 43, 124 : 로터 온도 센서
44, 125 : 모터 온도 센서 45, 127 : 흡기 온도 센서
46, 128 : 배기 온도 센서 50 : 로드록 챔버
51 : 연통관 52 : 게이트 밸브
53 : 흡입 밸브 92 : 부스터 펌프 유닛
93 : 메인 펌프 유닛 102 : 부스터 펌프
106 : 메인 펌프 110 : 제어 장치
111 : 흡기관 115 : 조작 패널

Claims

적어도 하나의 펌프 유닛과,
상기 펌프 유닛을 제어하는 제어 장치
를 포함하는 드라이 진공 펌프 장치로서, 상기 펌프 유닛은,
드라이 진공 펌프와,
상기 드라이 진공 펌프를 구동하는 모터, 그리고
상기 모터의 회전 속도를 제어하는 인버터
를 포함하고, 상기 제어 장치는, 상기 인버터의 출력 전류 제한치를 제1 전류 제한치로부터 제2 전류 제한치로 전환하는 기능을 가지며, 상기 제1 전류 제한치는 상기 인버터가 상기 모터에 연속적으로 흘릴 수 있는 전류의 최대치인 연속 정격 전류치이고, 상기 제2 전류 제한치는 상기 연속 정격 전류치를 초과하는 값인 것을 특징으로 하는 드라이 진공 펌프 장치.
제1항에 있어서, 상기 드라이 진공 펌프 장치의 외부에 마련된 외부 지령 장치로부터의 지령에 따라, 상기 인버터의 출력 전류 제한치를 상기 제1 전류 제한치로부터 상기 제2 전류 제한치로 전환하는 것을 특징으로 하는 드라이 진공 펌프 장치.
제1항에 있어서, 상기 제어 장치는, 상기 인버터가 상기 제1 전류 제한치에 상당하는 전류를 출력하고 있을 때에, 상기 드라이 진공 펌프의 회전 속도가 정해진 목표 회전 속도로부터 저하되면, 상기 인버터의 출력 전류 제한치를 상기 제1 전류 제한치로부터 상기 제2 전류 제한치로 전환하는 것을 특징으로 하는 드라이 진공 펌프 장치.
제3항에 있어서, 상기 제어 장치는, 상기 드라이 진공 펌프의 회전 속도가 상기 목표 회전 속도로 복귀되어 있는 것을 검출하면, 상기 인버터의 출력 전류 제한치를 상기 제2 전류 제한치로부터 상기 제1 전류 제한치로 전환하는 것을 특징으로 하는 드라이 진공 펌프 장치.
제3항에 있어서, 상기 제어 장치는, 상기 제2 전류 제한치에 상당하는 전류의 출력 시간이 정해진 임계치를 초과한 경우, 상기 인버터의 출력 전류 제한치를 상기 제2 전류 제한치로부터 상기 제1 전류 제한치로 전환하는 것을 특징으로 하는 드라이 진공 펌프 장치.
제1항에 있어서, 상기 펌프 유닛의 온도를 측정하는 적어도 하나의 온도 센서를 더 포함하고,
상기 제어 장치는, 상기 온도 센서에 의해 측정된 상기 온도가 정해진 임계치를 초과하면, 상기 인버터의 출력 전류 제한치를 상기 제2 전류 제한치로부터 상기 제1 전류 제한치로 전환하는 것을 특징으로 하는 드라이 진공 펌프 장치.
제6항에 있어서, 상기 적어도 하나의 온도 센서는, 상기 드라이 진공 펌프의 펌프 케이싱의 온도를 측정하는 온도 센서, 상기 드라이 진공 펌프의 베어링의 온도를 측정하는 온도 센서, 상기 모터의 온도를 측정하는 온도 센서, 상기 드라이 진공 펌프의 펌프 로터의 온도를 측정하는 온도 센서, 상기 드라이 진공 펌프의 흡기 가스의 온도를 측정하는 온도 센서 및 상기 드라이 진공 펌프의 배기 가스의 온도를 측정하는 온도 센서로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 드라이 진공 펌프 장치.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 펌프 유닛은, 대기압의 기체를 배출하는 메인 펌프 유닛과 진공압의 기체를 배출하는 부스터 펌프 유닛이고,
상기 드라이 진공 펌프 장치에 공급되는 전력이 미리 설정된 값을 초과하지 않도록, 상기 메인 펌프 유닛과 상기 부스터 펌프 유닛을 운전하는 것을 특징으로 하는 드라이 진공 펌프 장치.
드라이 진공 펌프와, 상기 드라이 진공 펌프를 구동하는 모터, 그리고 상기 모터의 회전 속도를 제어하는 인버터를 포함하는 드라이 진공 펌프 장치에 사용되는 제어 장치로서,
상기 제어 장치는, 상기 인버터의 출력 전류 제한치를 제1 전류 제한치로부터 제2 전류 제한치로 전환하는 기능을 가지며, 상기 제1 전류 제한치는 상기 인버터가 상기 모터에 연속적으로 흘릴 수 있는 전류의 최대치인 연속 정격 전류치이고, 상기 제2 전류 제한치는 상기 연속 정격 전류치를 초과하는 값인 것을 특징으로 하는 제어 장치.
제9항에 있어서, 상기 제어 장치는, 상기 드라이 진공 펌프 장치의 외부에 마련된 외부 지령 장치로부터의 지령에 따라, 상기 인버터의 출력 전류 제한치를 상기 제1 전류 제한치로부터 상기 제2 전류 제한치로 전환하는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
제9항에 있어서, 상기 제어 장치는, 상기 인버터가 상기 제1 전류 제한치에 상당하는 전류를 출력하고 있을 때에, 상기 드라이 진공 펌프의 회전 속도가 정해진 목표 회전 속도로부터 저하되면, 상기 인버터의 출력 전류 제한치를 상기 제1 전류 제한치로부터 상기 제2 전류 제한치로 전환하는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
제11항에 있어서, 상기 제어 장치는, 상기 드라이 진공 펌프의 회전 속도가 상기 목표 회전 속도로 복귀되어 있는 것을 검출하면, 상기 인버터의 출력 전류 제한치를 상기 제2 전류 제한치로부터 상기 제1 전류 제한치로 전환하는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
제11항에 있어서, 상기 제어 장치는, 상기 제2 전류 제한치에 상당하는 전류의 출력 시간이 정해진 임계치를 초과한 경우, 상기 인버터의 출력 전류 제한치를 상기 제2 전류 제한치로부터 상기 제1 전류 제한치로 전환하는 것을 특징으로 하는 제어 장치.