KR20150004315A - 배기 펌프의 퇴적물 검지 장치 및 배기 펌프 - Google Patents

Abstract

가스를 흐르게 하는 설비의 설치나, 장치의 조작 모드의 추가, 변경 등의 부담을 발생시키지 않고, 용이하게 실시 가능한 배기 펌프의 퇴적물 검지 장치를 제공한다.
회전체를 회전 구동시키는 모터의 모터 전류치를 검출하는 수단(52)과, 검출한 모터 전류치 중 설정치 이상의 모터 전류치만을 기억하는 전류치 기억부(103)와, 기억된 모터 전류치의 단위시간당 평균치를 계산하는 평균치 계산부(104)와, 계산된 평균치를 기억하는 평균치 기억부(105)와, 기록된 평균치를 시계열로 늘어놓고, 그 평균치에 대해서 1차 근사선을 구하는 근사선 산출부(106)와, 1차 근사선을 이용하여 산출된 예측 모터 전류치와 배기 펌프의 사용 개시시의 초기 모터 전류치의 차분치를 구하는 차분치 산출부(108)를 가지며, 미리 설정된 역치를 상기 차분치가 초과하는 시점을, 배기 펌프의 메인터넌스 시기로 판정하도록 구성했다.

Description

배기 펌프의 퇴적물 검지 장치 및 배기 펌프{DEPOSIT DETECTION DEVICE FOR EXHAUST PUMP, AND EXHAUST PUMP}

본 발명은, 배기 펌프의 퇴적물 검지 장치 및 배기 펌프에 관한 것이며, 특히, 에칭 등의 프로세스에서 사용하는 배기 펌프 내의 퇴적물을 검지하여, 배기 펌프의 메인터넌스 시기를 추정할 수 있도록 한 배기 펌프의 퇴적물 검지 장치 및 배기 펌프에 관한 것이다.

반도체 제조 장치에서는, 에칭 등의 프로세스 장치로부터 배출된 가스를 외부로 배기하는 수단으로서, 예를 들면 도 8에 나타내는 배기 펌프 P를 사용하고 있다. 이 배기 펌프 P는 원통부(1)와 블레이드부(2)로 구성된 회전체 R을 가지며, 회전체 R이 모터 M에 의해 로터축(3) 둘레로 회전 구동된다.

배기 펌프 P의 흡기구(4)측에 위치하는 가스의 분자는, 회전하는 블레이드부(2)로 하향의 운동량이 부여됨으로써 나사홈부(5)의 상류로 이송되고, 나사홈부(5)에서 압축된 후, 배기구(6)로부터 외부로 배기된다.

상기와 같은 가스의 배기에 의해 터보 분자 펌프 등의 배기 펌프 내에 생성물이 퇴적하는 것은 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 1의 단락 0014를 참조). 특히, 도 8 중의 가스 유로의 S부에 생성물이 퇴적되기 쉽다.

특허 문헌 1에서는, 그 펌프 내에 퇴적한 생성물(「펌프내 퇴적물」이라고도 한다.)을 검지하는 방식을 개시하고 있다. 이 검지 방식은, 터보 분자 펌프에 있어서, 그 회전날개를 회전시키는 모터의 전류치를 검출하고, 검출한 모터 전류치와 미리 설정한 설정 전류치를 비교하여, 그 결과, 검출한 모터 전류치가, 미리 설정한 설정 전류치에 비해 소정치 이상인 경우에 메인터넌스 시기를 알린다는 방식이다(동일 문헌 1의 단락 0022 등을 참조).

그렇지만, 특허 문헌 1의 터보 분자 펌프를 포함하는 배기 펌프의 최종 사용자는, 다양한 프로세스에서 배기 펌프를 사용하고 있어, 프로세스의 내용에 따라 배기 펌프 내를 흐르는 가스의 종류나 유량도 다양하다. 따라서, 배기 펌프 내를 흐르는 가스의 종류나 유량에 따라, 배기 펌프의 회전체를 회전 구동시키는 모터의 전류치도 변화한다.

이 때문에, 상기 퇴적물 검지 방식에서는, 미리 설정한 설정 전류치에 기초하여 생성물의 퇴적을 검지하므로, 설정 전류치에 대응하지 않는 프로세스에서는, 정확하게 퇴적물을 검지할 수 없다.

또, 오검지나 오경고를 회피하려면, 어떠한 유량, 종류의 가스를 사용하는 프로세스에서 배기 펌프를 사용하는지, 배기 펌프의 사용 상황을 상세하게 조사한 다음, 그 사용 상황에 맞추어 설정 전류치를 변경하지 않으면 안되어, 긴 시간과 비용이 든다는 문제가 있었다.

그래서, 본 출원인은, 프로세스에서 사용하는 가스의 종류나 유량을 불문하고, 어떠한 프로세스에서도, 그 프로세스에서 사용하는 배기 펌프 내의 생성 퇴적물을 보다 정확하게 검지하여 경고를 행하기 위해, 초기 처리에서 모터 전류 초기치, 사후 처리에서 모터 전류 현재치를 각각 구하고, 또한, 그 모터 전류 초기치에 대한 모터 전류 현재치의 변화량을 구하여, 이와 같은 변화량을 기초로 펌프 내 퇴적물을 검지하는, 신규 발명을 앞서 출원했다(특허 문헌 2 참조).

여기서, 본원에서 나타내는 바와 같이, 도 8의 배기 펌프 P의 경우, 생성물은 로터(1) 하부의 가스 유로의 S부에 생성물이 퇴적되면, 배기 펌프 P의 최하단의 터빈부(2) 하부의 압력이 상승한다. 그 결과, 모터 M에 가해지는 부하가 증가하기 때문에, 모터 전류치는 증가 방향으로 변화하도록 제어된다.

그래서, 본 발명자들은, 가스 유로의 S부에, 의사적인 생성물의 퇴적 상황을 작성하고, 상기 생성물의 퇴적과 배기 펌프 P의 모터 M의 전류 변화의 관계를 조사하는 조사 시험을 행했다(도 9 참조). 그 결과, 도 10에 나타내는 바와 같이, 펌프 내 퇴적물의 퇴적 두께가 가스 유로의 50%(상기 도 9의 생성물 퇴적 비율 50%를 참조)를 초과한 시점으로부터, 모터 전류치가 현저하게 증가 방향으로 변화하는 것을 확인했다.

따라서, 이 모터 전류치의 변화량을 검출함으로써, 펌프 내 퇴적물을 검지하거나, 혹은, 그 퇴적 두께를 추정하여 배기 펌프의 메인터넌스 시기를 예측하는 것이 가능해진다.

또한, 모터 전류치가 상승을 시작하는 펌프 내 퇴적물의 퇴적 두께는 모든 기종에서 50%가 아니라, 디자인에 따라 변동한다. 또, 예를 들면, 도 10 및 도 11에 나타내는 대로, 배기 펌프 P의 운전 조건 1(B의 가스를 800sccm 흐르게 한다)과 같이 배기 펌프 P에 흐르게 하는 가스의 유량이 적은 경우에는, 모터 전류치의 변화율이 적어지기 때문에, 모터 전류치의 증가를 유의(有意)하게 판정할 수 없다.

또한, 모터 전류치는, 배기 펌프 P의 개체차, 및 동일 유량으로 가스를 흐르게 한 경우의 펌프 온도에 따라서도 변화한다(도 12 참조). 이 때문에, 모터 전류치의 증가를 유의하게 판정하기 위해서는, 적어도 10% 이상의 모터 전류 증가(ΔI)가 필요하다.

그러나, 실제의 최종 사용자에서의 배기 펌프의 사용법은 천차만별이며, 가스량이나 가스 유량은 장치나 레시피의 차이에 따라 다양하게 변화하고, 또, 1개의 레시피 중에서도 항상 변화하고 있다. 따라서, 모터 전류치가 어떤 역치를 초과한 것을 검지하는 기능만으로는, 생성물의 퇴적량을 정확하게 검출하는 것은 매우 어렵다.

그래서, 생성물의 퇴적 상황을 정확하게 검출하는 수단으로서, 도 13에 나타내는 바와 같이, 헬스 체크 모드를 설치하여, 배기 펌프에 흐르게 하는 가스 종류와 가스 유량을 일정하게 설정하는 방법을 제안했다.

일본국 특허공개 2003-232292호 국제 공개 제2011/145444호

그러나, 현실적으로는 각 최종 사용자에 있어서, 상기 모드를 실행하기 위해서는, 측정에 사용하는 가스를 흐르게 하는 설비의 설치나, 장치의 조작 모드의 추가, 변경 등의 부담이 발생하기 때문에, 이 모드의 실시는 매우 어려운 측면이 있었다.

그래서, 상기의 배경 기술을 감안하여, 가스를 흐르게 하는 설비의 설치나, 장치의 조작 모드의 추가, 변경 등의 부담을 발생시키지 않고, 용이하게 실시 가능한 배기 펌프의 퇴적물 검지 장치를 제공할 수 있도록 하기 위해 해결해야 할 기술적 과제가 발생되는 것이며, 본 발명은 이 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.

상기의 과제 해결 수단으로서, 본 출원인은, 프로세스 실시 중에 흐르는 모터 전류치를 모니터함으로써, 생성물의 퇴적도를 추정하는 방법을 제안한다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해서 제안된 것이며, 청구항 1에 기재된 발명은, 회전체의 회전 동작에 의해 가스를 배기하는 배기 펌프의 퇴적물 검지 장치로서, 상기 회전체를 회전 구동시키는 모터의 모터 전류치를 검출하는 수단과, 정상(定常) 회전 모드시에 있어서, 상기 모터 전류치 중 설정치 이상의 상기 모터 전류치만을 기억하는 전류치 기억부와, 그 전류치 기억부에서 기억된 상기 모터 전류치의 단위시간당 평균치를 계산하는 평균치 계산부와, 그 평균치 계산부에서 계산된 상기 평균치를 기억하는 평균치 기억부를 가지며, 그 평균치 기억부에서 기억된 기억 전류 평균치를 시계열로 늘어놓고, 그 기억 전류 평균치에 대해서 1차 근사선을 구하는 근사선 산출부와, 그 1차 근사선을 이용하여 산출된 예측 모터 전류치와 상기 배기 펌프의 사용 개시시의 초기 모터 전류치의 차분치를 구하는 차분치 산출부를 더 가지며, 상기 차분치가 미리 설정된 역치를 초과하는 시점을, 상기 배기 펌프의 메인터넌스 시기로 판정하도록 구성한 것을 특징으로 하는 배기 펌프의 퇴적물 검지 장치를 제공한다.

이 구성에 의하면, 설정치 이상의 모터 전류치의 평균치에 관하여 1차 근사선을 구하고, 이 1차 근사선에 기초하는 예측 모터 전류치와, 배기 펌프의 초기 모터 전류치의 차분치를 구한다. 그리고, 이 차분치가, 상기 역치를 초과하는 시점을 배기 펌프의 메인터넌스 시기로 판정한다. 이와 같이, 본 발명은, 모터 전류의 변화를 파악하는 것만으로, 생성물의 퇴적도를 예측하여 메인터넌스 시기를 자동적으로 추정한다.

또한, 가속 모드 종료 직후(브레이크 모드 직후의 재가속시도 포함한다)의 소정 시간을 제외하고, 정상적인 모터 전류치가 흐르는 정상 회전 모드의 시간만, 전류치 기억부에 있어서 설정치 이상의 모터 전류치가 기억된다. 따라서, 대기시나 가속시 및 감속시의 모터 전류치를 무시할 수 있다.

청구항 2에 기재된 발명은, 상기 정상 회전 모드에서 검출되는 상기 모터 전류치는, 상기 배기 펌프의 가속 모드 종료 후부터 상기 모터 전류치가 일단, 충분히 작은 값이 될 때까지의 기간은 제외하고 검출되고 있는 것을 특징으로 하는 청구항 1에 기재된 배기 펌프의 퇴적물 검지 장치를 제공한다.

이 구성에 의하면, 모터 전류치가 일단, 충분히 작은 값이 될 때까지의 시간을 제외하고 데이터를 수집함으로써, 배기 펌프의 정상 회전 모드에 있어서의 모터 전류치가 안정된 시간만, 유효한 데이터가 되는 모터 전류치의 기억 처리가 실행된다.

청구항 3에 기재된 발명은, 상기 모터 전류치의 설정치는, 각 프로세스에 있어서 모터 전류치의 최대치(피크 전류치)를 포함하는 데이터를 적어도 1개를 취득할 수 있는 범위에서, 가능한 한 큰 값인 것을 특징으로 하는 청구항 1 또는 2에 기재된 배기 펌프의 퇴적물 검지 장치를 제공한다.

이 구성에 의하면, 배기 가스 처리에 있어서의 각 프로세스에 있어서, 적어도 1개의 모터 전류치의 데이터를 취득하므로, 모두 프로세스의 모터 전류치가 평균치의 산출에 기여하게 된다.

청구항 4에 기재된 발명은, 상기 모터 전류치의 차분치의 역치는, 개개의 배기 펌프의 생성물의 퇴적 상황에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 기재된 배기 펌프의 퇴적물 검지 장치를 제공한다.

이 구성에 의하면, 모터 전류치의 차분치의 역치는, 개개의 배기 펌프의 생성물의 퇴적 상황을 고려하여 각별하게 결정된다. 따라서, 개개의 배기 펌프마다 생성물의 퇴적 스피드 등이 상이한 경우에도, 그 퇴적 스피드 등에 따른 역치를 기준으로 모터 전류치의 차분치가 이것를 초과하는지 아닌지가 판단된다.

청구항 5에 기재된 발명은, 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 기재된 배기 펌프의 퇴적물 검지 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 배기 펌프를 제공한다.

이 구성에 의하면, 상기 청구항 1 내지 청구항 4에 기재한 작용을 가지는 배기 펌프를 얻을 수 있다.

청구항 1에 기재된 발명은, 가스를 흐르게 하는 설비의 설치나, 장치의 조작 모드의 추가, 변경 등의 부담을 발생시키지 않고, 배기 펌프 내의 생성물의 퇴적 상황을 파악하여, 배기 펌프의 메인터넌스 시기를 용이하게 추정할 수 있다.

또한, 통상 프로세스시 이외에는 흐르지 않는 큰 모터 전류치가 흐른 경우에도, 그 영향을 최소로 하는 것이 가능하게 된다. 또, 설정치 이상의 모터 전류치의 평균치를 기초로 1차 근사선을 구하는 것만으로, 배기 펌프의 메인터넌스 시기를 용이하게 판정할 수 있어, 상기 평균치를 산출하는 알고리즘이 간단하다는 메리트를 가진다.

또한, 가속시 및 감속시의 모터 드라이버에서 흐르는 최대의 모터 전류치를 무시할 수 있을 뿐만 아니라, 대기시 등에 있어서의 유효하지 않은 모터 전류치도 무시할 수 있다. 따라서, 대기시 등의 모터 전류치가 소정치를 웃돌지 않는 경우는, 개개의 데이터를 이용하여 평균치를 산출하지 않기 때문에, 극단적으로 모터 전류치가 적은 상황에서도 그 영향을 받지 않고, 모터 전류치의 평균치를 산출할 수 있다.

또, 통상 프로세스시 이외에는 흐르지 않는 큰 모터 전류치가 흐른 경우에도, 그 영향을 최소로 하는 것이 가능하게 된다.

청구항 2에 기재된 발명은, 배기 펌프의 정상 회전 모드에 있어서의 모터 전류치가 안정된 시간만, 유효한 데이터가 되는 모터 전류치의 기억 처리가 실행되므로, 청구항 1에 기재된 발명의 효과에 더하여, 펌프 운전의 가속 모드 종료 직후의 모터 드라이버에서 흐르는 최대의 모터 전류치를 무시할 수 있다.

이렇게 하여, 대기시 등의 모터 전류치가 소정치를 웃돌지 않는 경우의 데이터는, 평균치의 산출에는 채용하지 않기 때문에, 대기시 등이 극단적으로 모터 전류치가 적은 상황에서도, 그 영향을 받지 않는다는 특유의 효과를 가진다.

청구항 3에 기재된 발명은, 각 프로세스에 있어서의 가장 큰 모터 전류치가 평균치의 산출에 기여하게 되므로, 청구항 1 또는 2에 기재된 발명의 효과에 더하여, 전체 프로세스에 있어서의 모터 전류치의 평균치를 한층 정확하게 산출할 수 있다.

청구항 4에 기재된 발명은, 배기 펌프마다 생성물의 퇴적 스피드가 상이한 경우에도, 개개의 배기 펌프의 퇴적 스피드에 알맞은 역치를 기준으로 하여, 모터 전류치의 차분치가 이것을 초과하는지 아닌지가 판단된다. 따라서, 청구항 1, 2 또는 3에 기재된 발명의 효과에 더하여, 배기 펌프의 메인터넌스 시기를 보다 정확하게 판단할 수 있다.

청구항 5에 기재된 발명은, 가스를 흐르게 하는 설비의 설치나, 장치의 조작 모드의 추가, 변경 등의 부담을 발생시키지 않고 용이하게 실시할 수 있어, 대기시 등이 극단적으로 모터 전류치가 적은 상황에서도, 그 영향을 받지 않고, 모터 전류치의 평균치를 정확하게 산출할 수 있는 배기 펌프를 얻을 수 있다.

도 1은 프로세스시의 모터 전류의 변화를 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명에 관련된 소정치 이상의 모터 전류치에 기초하여 평균치 등의 산출 방법을 설명하는 도면이다.
도 3은 복수 종류의 설정치 이상의 모터 전류에 기초하여 각각 1차 근사선을 산출한 경우를 비교하여 설명하는 도면이다.
도 4는 도 8의 배기 펌프의 펌프 제어 장치에 본 발명의 일실시 형태인 퇴적물 검지 장치를 장착한 예의 기능 블럭도이다.
도 5는 본 발명에 관련된 마이크로 컴퓨터부의 내부 구성예를 나타내는 블럭도이다.
도 6은 본 발명에 관련된 퇴적물 검지 장치의 동작 단계의 일례를 나타내는 플로차트이다.
도 7a는 설정치 X(A) 이상의 모터 전류치의 경우에 있어서의 가속시, 감속시의 모터 전류의 1차 근사선에 대한 영향을 설명하는 도면이다.
도 7b는 설정치 X-1(A) 이상의 모터 전류치에 기초하는 평균치 등의 산출 방법을 설명하는 도면이다.
도 8은 배기 펌프의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 9는 도 8의 배기 펌프 내의 가스 유로에 있어서의 생성물의 퇴적 상황을 의사적으로 작성한 상태의 설명도이며, a)는 생성물 퇴적 비율이 25%일 때의 상태, b)는 그 비율이 50%일 때의 상태, c)는 그 비율이 75%일 때의 상태를 각각 나타낸 도면이다.
도 10은 도 9의 의사적인 퇴적물이 존재하는 상황 하에서 도 8의 배기 펌프를 운전시키고, 이 배기 펌프의 모터의 전류를 측정했을 때의, 생성물 퇴적 비율과 모터 전류의 관계의 설명도이다.
도 11은 도 10의 조건 2와 조건 3 각각의 조건으로 도 8의 배기 펌프를 운전하고, 이 배기 펌프의 모터의 전류를 측정했을 때의, 생성물 퇴적 비율과 모터 전류의 관계를 비교하여 설명하는 도면이다.
도 12는 배기 펌프의 프로세스시의 모터 전류의 변화 패턴을 예시하는 설명도이다.
도 13은 프로세스 실행시와 헬스 체크 모드 실행시에 있어서의 모터 전류치의 변화의 모습을 나타낸 도면이다.
도 14는 단위시간당 모터 전류의 피크치를 비교하는 방법을 나타내는 설명도이다.
도 15는 모터 전류의 피크치를 기억하는 방법을 나타내는 설명도이다.
도 16은 모터 전류를 검출하는 펌프 운전 모드를 나타내는 설명도이다.

본 발명은, 가스를 흐르게 하는 설비의 설치나, 장치의 조작 모드의 추가, 변경 등의 부담을 발생시키지 않고, 용이하게 실시 가능한 배기 펌프의 퇴적물 검지 장치를 제공한다는 목적을 달성할 수 있도록, 회전체의 회전 동작에 의해 가스를 배기하는 배기 펌프의 퇴적물 검지 장치로서, 상기 회전체를 회전 구동시키는 모터의 모터 전류치를 검출하는 수단과, 정상 회전 모드시에 있어서, 상기 모터 전류치 중 설정치 이상의 상기 모터 전류치만을 기억하는 전류치 기억부와, 그 전류치 기억부에서 기억된 상기 모터 전류치의 단위시간당 평균치를 계산하는 평균치 계산부와, 그 평균치 계산부에서 계산된 상기 평균치를 기억하는 평균치 기억부를 가지며, 그 평균치 기억부에서 기억된 기억 전류 평균치를 시계열로 늘어놓고, 그 기억 전류 평균치에 대해서 1차 근사선을 구하는 근사선 산출부와, 그 1차 근사선을 이용하여 산출된 예측 모터 전류치와 상기 배기 펌프의 사용 개시시의 초기 모터 전류치의 차분치를 구하는 차분치 산출부를 더 가지며, 상기 차분치가 미리 설정된 역치를 초과하는 시점을, 상기 배기 펌프의 메인터넌스 시기로 판정하도록 구성한 것을 특징으로 한다.

모터 전류치의 변화를 파악하는 방법으로서는, 이하의 3개의 방법(비교예)도 생각할 수 있지만, 이들 방법은 각각 실시 곤란한 결점을 가지고 있다. 예를 들면, 제1 방법으로서, 도 14에 나타내는 바와 같이, 단위시간당 모터 전류의 피크치를 비교하는 방법을 생각할 수 있다.

그러나, 이 방법에 의하면, 단시간의 모터 전류의 피크치를 찾아가기 때문에, 예를 들면, 펌프 운전의 대기 시간(무부하 운전 시간을 포함한다)이 장기에 걸쳐지면, 모터 전류의 피크치도 거의 제로가 되는 경우가 있다. 그 때문에, 모터 전류의 피크치의 변화폭이 커져 실용적이지 않다.

또, 제2 방법으로서, 도 15에 나타내는 바와 같이, 모터 전류의 피크치를 기억하는 방법을 들 수 있다. 그러나, 가령 펌프의 가속시 및 감속시에 있어서의 모터 전류의 피크치를 무시한다고 해도, 통상의 프로세스시에는 예기치 못한 일로 정상 회전 모드시에 있어서, 프로세스시의 모터 전류치보다 큰 모터 전류치가 흐른 경우, 그 모터 전류치를 기억하게 되어, 모터 전류치의 변화를 정확하게 검출할 수 없다.

여기서, 상기 2개의 방법을 조합하는 것도 생각할 수 있다. 그러나, 이 경우에 있어서도, 제1 방법 혹은 제2 방법 중 어느 하나의 결점에 의해, 모터 전류치를 정확하게 파악하는 것은 곤란하다.

또한, 제3 방법으로서, 모든 모터 전류치의 평균을 취하는 방법도 생각할 수 있다(도 3 중의 전전류 평균치 및 일점 쇄선의 1차 근사선을 참조). 그러나, 이 경우에는, 펌프 운전의 대기시 등에 모터 전류치가 극단적으로 적어지는 경우가 있어, 생성물의 퇴적 상황을 정확하게 파악하는 것은 어려워진다.

그래서, 본 발명은, 상기 모터 전류치의 변화를 파악하는 방법(비교예)의 결점을 제거할 수 있는 것이며, 소정치 이상의 크기의 모터 전류치만을 유효한 데이터로서 채용하여, 모터 전류치의 평균치를 정확하게 산출하는 방법을 제안하는 것이다.

즉, 본 발명에 의한 모터 전류치의 산출 방법은, 단시간당 모터 전류치를 비교하는 방법의 일종이지만, 비교하는 모터 전류치로서 소정치 이상의 유효한 데이터만을 채용하여, 그 평균치를 생성물의 퇴적 상황에 입각해서 산출하는 것이다.

단, 모터 전류치를 정확하게 파악하기 위해, 정상 회전 모드시여도, 가속 모드 종료 직후의 소정 시간 흐른 모터 전류치(펌프 부하에 의한 회전수 저하 후의 재가속시도 포함한다)는, 이것을 무시하는 것으로 한다.

가속 모드 종료 후의 소정 시간으로서는, 가속 모드 종료 직후에 흐르는 모터 전류치를 고려하여, 그 모터 전류치가 일단, 충분히 작은 값으로 안정될 때까지의 시간으로 한다.

따라서, 상기 운전 모드에서 채용된 소정치 이상의 모터 전류치의 평균치를 사용함으로써, 이하의 우수한 메리트를 얻을 수 있다.

(1) 운전 대기시 등에 모터 전류치가 소정치를 웃돌지 않는 경우에는, 당해 모터 전류치를 이용하여 평균치를 산출하지 않는다. 이 때문에, 운전 대기시 등에서, 유효한 데이터가 되는 모터 전류치가 극단적으로 적은 상황 하에서도, 상기 평균치의 산출시에 그 영향을 받지 않는다. 즉, 상기 전전류 평균 방법에 대한 개선 효과를 얻을 수 있다.

(2) 통상 프로세스시 이외에는 흐르지 않는 큰 모터 전류치가 흐른 경우에도, 그 영향을 최소로 하는 것이 가능하게 된다. 즉, 상기 피크 전류치 기억 방법에 대한 개선 효과를 얻을 수 있다.

(3) 상기 유효한 모터 전류치의 기준치는, 도 10에서 나타낸 생성물의 퇴적 상황의 영향을 받기 쉬운 크기의 모터 전류치 이상으로 설정한다. 이것에 의해, 생성물의 퇴적 상황에 따른 모터 전류치의 변화가 큰 조건 하에서, 모터 전류의 데이터를 유의하게 비교할 수 있다.

단, 모터 전류치의 설정치는 반드시 1개로 할 필요는 없으며, 몇 종류나 동시에 계산하여, 모터 전류치의 변화를 파악하기 쉬운 설정치를 채용하는 방법, 혹은, 복수 종류의 설정치를 채택한 다음에, 퇴적물 검지 조건이나 환경 등에 따라, 각 설정치 사이에 가중한 값을 채용하는 방법도 생각할 수 있다.

(4) 평균치를 산출하는 알고리즘이 간단하고, 최종 사용자의 부담도 종래예에 비해 큰폭으로 경감한다.

<실시예>

이하, 본 발명의 적합한 실시의 형태에 대해서, 도 1 내지 도 7을 참조하면서 설명한다. 또한, 배기 펌프 내에서의 생성물의 퇴적과 배기 펌프의 모터의 전류 변화의 관계에 대해서는, 배경 기술에서 설명한 것과 동일하다.

즉, 도 8에 나타낸 바와 같이, 생성물은 로터(1) 하부의 가스 유로(S부)에 퇴적된다. 생성물이 퇴적되면, 배기 펌프 P의 최하단의 터빈부(2) 하부의 압력이 상승한다. 그 결과, 모터 M에 가해지는 부하가 증가하기 때문에, 모터 전류치는 증가 방향으로 변화하도록 제어된다.

본 시스템에서는, 상기 모터 전류치의 변화를 생성물의 퇴적도에서 검출하는 수단으로서 이용한다. 이 때문에, 최종 사용자에 있어서의 프로세스시의 가스 부하 패턴에 변화가 없는 것이 전제가 된다. 배기 펌프에 흐르는 가스 종류 및 가스 유량이 일정하면, 도 10에 나타낸 바와 같이, 생성물의 퇴적도가 증가함에 따라 모터 전류치도 증가한다.

또한, 실제로는, 배기 펌프에 흐르는 가스 종류와 가스 유량은 그다지 중요하지 않고, 배기 펌프에 걸리는 가스 부하 패턴이 일정한 것이 중요해진다.

예를 들면, 도 1에 나타내는 프로세스시의 모터 전류치의 변화를 생각하면, 최종 사용자에 있어서의 가스 종류 및 가스 유량의 설정에 변화가 없는 경우에도, 모터 전류치는 단기적으로는 펌프 온도, 가스 온도 및 가스 유량 등 다양한 이유로 매회 조금씩 변화한다고 생각할 수 있지만, 장기적으로는, 생성물의 퇴적 상황에 따라 모터 전류치가 점차 증대하도록 변화한다.

또, 펌프 부하는 항상 걸리는 것이 아니라, 예를 들면, 프로세스의 사이에 전혀 부하가 걸리지 않는 상황, 즉, 모터 전류치가 흐르지 않는 상황이나, 극히 미소한 전류가 흐르는 대기시의 상황도 상정된다. 다시 말하면, 펌프 회전의 가속시나 감속시에는, 모터 드라이버에 의해 흐르게 할 수 있는 최대의 모터 전류치가 흐르는 경우도 있다.

모터 전류치의 모니터 중에, 상기 가속 또는 감속이 행해지면, 피크의 모터 전류치는 모터 드라이버의 정격 모터 전류치가 되어 버린다. 따라서, 우선, 가속 및 감속시의 모터 전류치를 무시하는 조작이 필요하다.

여기서, 본 발명에 관련된 배기 펌프의 동작 모드에는, 부상시(Levitation), 가속시(Acceleration), 정상 회전시(Normal Operation), 감속시(Brake)의 4개의 동작 모드가 있으며, 최종 사용자가 프로세스를 실행하는 것은, 정상 회전 모드시 뿐이다.

그러나, 가속 모드는 정격 회전수의 약 90% 정도까지를 나타내는 경우도 있으므로, 가속 모드의 직후는 정격 회전수에 이를 때까지 동안, 최대의 모터 전류치가 계속 흐른다. 또, 브레이크시나 펌프 부하의 영향 등으로, 회전수가 정상 회전수의 90% 이하일 때가 되어 재가속한 경우, 가속 직후와 마찬가지로 정격 회전수에 이를 때까지 동안, 최대 모터 전류치가 계속 흐른다(도 16 참조).

그래서, 본 발명의 모터 전류치의 모니터에 있어서는, 가속 모드의 종료 직후의 정상 회전 모드시(펌프 부하에 의한 회전수 저하 후의 재가속시도 포함한다)의 모터 전류치를 무시할 목적으로, 모터 전류치가 일단, 충분히 작은 값이 되는 것을 확인하고, 그 후의 모터 전류치를 모니터용으로 채용한다.

정상 회전 모드에서 모니터되는 모터 전류치의 채용 개시의 타이밍으로서는, 생성물의 퇴적과 배기 펌프의 모터의 전류 변화의 관계로부터, 가속 모드 종료 후에 흐르는 모터 전류치가 일단, 모터 전류치의 상한의 적어도 1/2 이하가 되는 것이 바람직하다.

도 2에 나타내는 구체예에서는, 유효한 데이터의 기준이 되는 모터 전류치의 설정치를 X(A)로 하고, 이 설정치 X(A)보다 큰 모터 전류치가 흐른 경우만, 그 모터 전류치를 기억 처리한다. 이 경우, 모터 전류치의 설정치는, 1종류가 아니라 몇 종류나 동시에 계산하여, 모터 전류치의 변화를 파악하기 쉬운 설정치를 채용할 수 있다. (도 3 참조)

그리고, 기억된 모터 전류치에 기초하여, 단시간당 평균치를 1프로세스마다 계산해 가고, 이들 평균치를 순서대로 기억해 간다. 평균치를 기억하는 간격은, 예를 들면 1일에 1회~2회 정도로 충분하지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.

다음에, 기억된 복수의 평균치를 시계열로 플롯하고, 플롯한 평균치의 1차 근사선을 구한다. 펌프 사용 개시시(배기 펌프를 실제로 사용하는 최종 사용자가 배기 펌프를 프로세스 실행 장치에 장착한 직후의 프로세스 실행시)의 평균치부터 계산한 1차 근사선(종속 변수는 시간)을 이용하여, 장래의 어느 시점의 모터 전류치의 차분치를 산출하여 예측한다. 산출된 모터 전류치의 차분치가, 생성물 퇴적 상황에 따라 별도 설정되는 역치를 초과했을 때를 구하고, 구한 시점을 배기 펌프의 메인터넌스 시기로 판정한다.

또한, 상기 1차 근사선(1차 근사식)은, 원리적으로는, 예를 들어 최소 이승법에 의해 구해지지만, 공지의 1차 근사식을 산출하는 소프트웨어(함수 이용, 분석 툴 이용, 그래프 제작 기능 이용 등)를 이용할 수 있다.

(실시의 구체적 양태예)

도 4는, 도 8의 배기 펌프 P의 펌프 제어 장치에 있어서, 본 발명에 관련된 퇴적물 검지 장치를 장착한 실시의 양태예를 나타내는 기능 블럭도이다.

도 4의 펌프 제어 장치(50)는, 배기 펌프 P를 통괄 제어하는 마이크로 컴퓨터부(51)와, 배기 펌프 P의 모터 M을 구동시키는 모터 드라이버(52)와, 마이크로 컴퓨터부(51)로부터의 지령에 기초하여 고객의 프로세스 장치(도시하지 않음)를 포함하는 고객 장치 등, 외부 장치와의 사이에서 통신을 행하는 통신 수단(53)과, 마이크로 컴퓨터부(51)로부터의 지령에 기초하여 배기 펌프 P의 운전 상황 등을 표시하는 표시 수단(54)과, 마이크로 컴퓨터부(51)에 대해 설정치 등의 입력을 행하는 입력 조작 수단(55)을 가지며, 상기 모터 드라이버(52)는 모터 M의 전류치를 검출하는 모터 전류치 검출 수단으로서의 기능을 구비하고 있다.

마이크로 컴퓨터부(51)는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 동작 모드 판단부(100), 전류치 독입 처리부(101), 설정치 비교부(102), 전류치 기억부(103), 평균치 계산부(104) 및 평균치 기억부(105)를 가진다.

동작 모드 판단부(100)는, 배기 펌프 P의 동작 모드가 정격 회전 모드(가속 모드 종료 직후의 소정 기간을 제외한다)인지 아닌지를 판단한다. 또, 전류치 독입 처리부(101)는, 상기 정격 회전 모드시에, 상기 서술한 회전체 R을 회전 구동시키는 모터 전류치를 읽어들인다.

또, 설정치 비교부(102)는, 모터 전류치와 설정치 X(A)를 비교하여, 모터 전류치가 설정치(A) 이상인지 아닌지를 판정한다. 또한, 전류치 기억부(103)는, 그 모터 전류치 중 설정치(A) 이상의 데이터만을 기억한다.

평균치 계산부(104)는, 설정치(A) 이상의 크기의 모터 전류치에 대해서, 단위시간당 평균치를 계산한다. 또, 평균치 기억부(105)는, 단위시간마다 계산한 평균치를 기억해 간다.

상기 전류치 기억부(103)와 평균치 기억부(105)는, 예를 들면 마이크로 컴퓨터부(51)에 내장되어 있는 도시하지 않은 불휘발성 기억 매체의 일부를 기억 에리어로서 확보하고, 그 기억 에리어에 모터 전류치 등의 데이터를 기억시키는 방식이나, 이외의 방식을 채용할 수 있다.

또, 마이크로 컴퓨터부(51)는, 근사선 산출부(106), 예측 전류치 산출부(107) 및 차분치 산출부(108)를 가지고 있다. 근사선 산출부(106)는, 상기 모터 전류치의 복수의 평균치를 시계열로 늘어놓고, 이들 평균치에 대해서 1차 근사선을 구한다.

또, 예측 전류치 산출부(107)는, 1차 근사선을 이용하여 모터 전류치(예측 전류치)를 산출한다. 또한, 차분치 산출부(108)는, 산출된 예측 전류치와 상기 배기 펌프 P의 사용 개시시(배기 펌프를 실제로 사용하는 최종 사용자가 배기 펌프를 프로세스 실행 장치에 장착한 직후의 프로세스 실행시)의 모터 전류치(초기 모터 전류치)의 차분치를 구한다. 또한, 도 5 중의 부호 110은, 초기 모터 전류치를 기억하는 초기 전류치 기억부를 나타낸다.

또한, 마이크로 컴퓨터부(51)는 메인터넌스 시기 판정부(109)를 구비하고, 이 메인터넌스 시기 판정부(109)는, 상기 차분치가 미리 설정된 역치(설정치) S를 초과하는 시점을 구하고, 구한 당해 시점을 배기 펌프 P의 메인터넌스 시기로 판정한다.

여기서, 모터 전류치의 변화의 차분치와 비교되는 역치 S의 결정에 대해서는, 생성물의 퇴적 스피드는 배기 펌프 P마다 상이한 것을 생각할 수 있기 때문에, 개개의 배기 펌프 P의 생성물의 퇴적 상황을 확인한 다음에 개별적으로 설정하는 것으로 한다. 또한, 역치 S의 설정 방법에 대해서는, 2가지의 방법을 생각할 수 있다. 제1 방법은, 초기 전류치로부터의 차분 S를 직접 설정하는 방법이며, 상기의 비교 프로세스를 이용하여 메인터넌스 시기를 판정한다. 또, 제2 방법은 메인터넌스 시기로 판정하는 전류치를 설정하는 방법이며, 이 방법의 경우에는 직접 예측 전류치와 비교하여, 메인터넌스 시기를 판정한다.

본 실시예에서는, 도 6에 나타내는 플로차트의 각 처리를 실행한다. 먼저, 단계 S101에 있어서, 동작 모드 판단부(100)는, 배기 펌프 P의 동작 모드가 정격 회전 모드(가속 모드 종료 직후의 소정 기간을 제외한다)인지 아닌지를 판단한다. 그 결과, 상기 정격 회전 모드인 경우만, 단계 S102에 있어서, 회전체 R을 회전 구동시키는 모터 전류치가 전류치 독입부(101)에서 읽어들여진다.

이와 같이 본 실시예에서는, 모터 M의 전류치가 안정되는 시간, 즉, 정상 회전 모드시이며, 가속 모드 종료 직후(브레이크 모드 직후의 재가속시도 포함한다)에 전류치가 일단 거의 제로가 된 후의 시간을 확인하고, 그 후, 읽어들인 모터 전류치를 기초로 하기의 처리를 행한다.

그 후, 단계 S103에 있어서, 설정치 비교부(102)는, 읽어들인 모터 전류치와 설정치 X(A)를 비교하여, 모터 전류치가 설정치 X(A) 이상인지 아닌지를 판정한다. 그 결과, 모터 전류치가 설정치 X(A) 이상인 경우는, 단계 S104에 있어서, 전류치 기억부(103)에 의해 당해 설정치 X(A) 이상의 모터 전류치가 순서대로 기억 처리된다.

이와 같이 본 시스템에서는, 모터 드라이버(52)에서 검출한 모터 전류치를 버퍼 내에 읽어들이고, 읽어들여진 모터 전류치 중 설정치 X(A) 이상의 유효한 데이터만을 픽업하여, 기억 에리어에 기억한다.

다음에, 단계 S105에 있어서, 평균치 계산부(104)는, 설정치 X(A) 이상의 모터 전류치에 기초하여, 단위시간당 평균치를 계산한다. 그리고, 단계 S106에 있어서, 계산한 평균치는 평균치 기억부(105)에서 순서대로 기억 처리된다.

이 후, 단계 S107에 있어서, 모터 전류치의 복수의 평균치는, 근사선 산출부(106)에서 시계열로 늘어놓아지고, 이들 평균치에 기초하여 1차 근사선을 구한다. 그 다음에, 단계 S108에 있어서, 추정 전류치 산출부(107)는, 구한 1차 근사선을 이용하여 예측 모터 전류치를 산출한다.

이어서, 단계 S109에 있어서, 차분치 산출부(108)는, 산출된 예측 전류치와, 배기 펌프 P의 사용 개시시의 모터 전류치(초기 모터 전류치)의 차분치를 구한다.

그리고, 단계 S110에 있어서, 메인터넌스 시기 판정부(109)는, 구한 차분치가 미리 정한 역치 S, 즉, 생성물의 퇴적 상황에 따라 설정된 값 S와 비교한다. 그리고, 상기 차분치가 역치 S를 초과하는 시점을 구하고, 이 구한 시점을 배기 펌프 P의 메인터넌스 시기로 판단하여 추정한다.

추정한 메인터넌스 시기는, 통신 수단(53)으로부터 외부 장치로 출력하거나, 혹은, 표시 수단(54)으로 표시하는 등의 각종 처리를 채용할 수 있다.

또한, 본 실시예에 있어서, 모터 전류치의 설정치가 크기 X(A)인 경우, 가속시 및 감속시의 모터 전류를 고려했을 때는, 도 7a에 나타내는 바와 같이, 그 모터 전류를 고려하지 않을 때에 비해, 1차 근사선이 약간 상방으로 시프트한다. 또, 모터 전류치의 설정치를 크기 X(A)에서, 크기 X-1(A)로 변경한 경우는, 도 7b에 나타내는 바와 같이, 평균치의 산출에 기여하는 데이터가 증가하여, 1차 근사선이 약간 하방으로 시프트한다.

본 실시예에 있어서, 모터 전류치의 차분치의 역치는, 개개의 배기 펌프의 생성물의 퇴적 상황을 고려하여 각별하게 결정된다. 따라서, 개개의 배기 펌프마다 생성물의 퇴적 스피드 등이 상이한 경우에도, 그 퇴적 스피드 등에 따른 역치(설정치)를 기준으로 하여, 모터 전류치의 차분치가 이것을 초과하는지 아닌지가 판단된다. 따라서, 배기 펌프의 메인터넌스 시기를 보다 정확하게 판단할 수 있다.

상기 서술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 설정치 이상의 모터 전류치의 평균치에 관하여 1차 근사선을 구하고, 이 1차 근사선에 기초하여 산출한 전류치와, 배기 펌프의 사용 개시시의 모터 전류치의 차분치를 구한다. 그리고, 이 차분치가, 상기 설정치를 초과하는 시점을 배기 펌프의 메인터넌스 시기로 한다.

이와 같이 하여, 가스를 흐르게 하는 설비의 설치나, 장치의 조작 모드의 추가, 변경 등의 부담을 발생시키지 않고, 배기 펌프 내의 생성물의 퇴적 상황을 파악하여, 배기 펌프의 메인터넌스 시기를 알 수 있다. 이 경우, 설정치 이상의 모터 전류치의 평균치를 기초로 1차 근사선을 구하는 것만으로, 상기 메인터넌스 시기를 용이하게 판정할 수 있다.

특히, 통상 프로세스시 이외에는 흐르지 않는 큰 모터 전류치가 흐른 경우여도, 그 영향을 최소로 할 수 있다. 또, 상기 평균치를 산출하는 알고리즘이 간단하다는 우수한 효과를 가진다.

또한, 가속 모드 종료 직후(브레이크 모드 직후의 재가속시도 포함한다)의 모터 전류치는 유효한 데이터는 아니기 때문에, 모터 전류치가 일단 대략 제로가 될 때까지의 시간을 제외하고 데이터를 수집한다. 이것에 의해, 배기 펌프의 정상 회전 모드에 있어서의 모터 전류치가 안정된 시간만, 유효한 데이터가 되는 모터 전류치의 기억 처리가 실행된다.

따라서, 펌프 운전의 대기시나 가속시 및 감속시의 모터 드라이버에서 흐르는 최대의 모터 전류치를 무시할 수 있다. 즉, 대기시나 가속시 및 감속시의 모터 드라이버에서 흐르는 최대의 모터 전류치를 무시할 수 있다.

따라서, 대기시 등의 모터 전류치가 소정치를 웃돌지 않는 경우의 데이터는, 평균치의 산출에는 채용하지 않기 때문에, 대기시 등의 극단적으로 모터 전류치가 적은 상황에서도, 그 영향을 받지 않는다는 메리트를 가진다.

또한, 통상 프로세스시 이외에는 흐르지 않는 큰 모터 전류치가 흐른 경우에도, 그 영향을 최소로 하는 것이 가능하게 된다. 또, 검지 대상이 되는 개개의 배기 펌프마다 생성물의 퇴적물의 스피드가 상이한 경우에도, 각 배기 펌프 고유의 퇴적 특성 등에 따라 모터 전류의 차분치를 산출할 수 있다.

그러므로, 상기 생성물의 퇴적 상황의 영향을 받기 쉬운 모터 전류치에 적절히 설정할 수 있음으로써, 생성물의 퇴적 상황에 따른 모터 전류치의 변화가 큰 곳에서 상기 차분치를 한층 정확하게 계산할 수 있다.

또한, 본 발명은, 본 발명의 정신을 일탈하지 않는 한 다양한 개변을 이룰 수 있으며, 그리고, 본 발명이 그 개변된 것에 이르는 것은 당연하다. 예를 들어, 터보 분자 펌프의 자기 베어링은 5축 제어 구성에 한정되지 않으며, 3축 제어 구성이어도 가능하다.

P: 배기 펌프 M: 모터
R: 회전체 1: 원통부
2: 블레이드부 3: 로터축
4: 배기 펌프의 흡기구 5: 나사홈부
6: 배기 펌프의 배기구 50: 펌프 제어 장치
51: 마이크로 컴퓨터부
52: 모터 드라이버(모터 전류치 검출 수단)
100: 동작 모드 판단부 101: 전류치 독입부
102: 설정치 비교부 103: 전류치 기억부
104: 평균치 계산부 105: 평균치 기억부
106: 근사선 산출부 107: 예측 전류치 산출부
108: 차분치 산출부 109: 메인터넌스 시기 판정부
110: 초기 전류치 기억부

Claims (5)

1. 회전체의 회전 동작에 의해 가스를 배기하는 배기 펌프의 퇴적물 검지 장치로서,
   상기 회전체를 회전 구동하는 모터의 모터 전류치를 검출하는 수단과,
   정상(定常) 회전 모드시에 있어서, 상기 모터 전류치 중 설정치 이상의 상기 모터 전류치만을 기억하는 전류치 기억부와,
   상기 전류치 기억부에서 기억된 상기 모터 전류치의 단위시간당 평균치를 계산하는 평균치 계산부와,
   상기 평균치 계산부에서 계산된 상기 평균치를 기억하는 평균치 기억부를 가지며,
   상기 평균치 기억부에서 기억된 기억 전류 평균치를 시계열로 늘어놓고, 상기 기억 전류 평균치에 대해서 1차 근사선을 구하는 근사선 산출부와,
   상기 1차 근사선을 이용하여 산출된 예측 모터 전류치와 상기 배기 펌프의 사용 개시시의 초기 모터 전류치의 차분치를 구하는 차분치 산출부를 더 가지며,
   상기 차분치가 미리 설정된 역치를 초과하는 시점을, 상기 배기 펌프의 메인터넌스 시기로 판정하도록 구성한 것을 특징으로 하는 배기 펌프의 퇴적물 검지 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 정상 회전 모드에서 검출되는 상기 모터 전류치는, 상기 배기 펌프의 가속 모드 종료 후부터 상기 모터 전류치가 일단, 충분히 작은 값이 될 때까지의 기간은 제외하고 검출되고 있는 것을 특징으로 하는 배기 펌프의 퇴적물 검지 장치.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 모터 전류치의 상기 설정치는, 상기 가스를 배기하는 각 프로세스에 있어서, 상기 모터 전류치의 최대치(피크 전류치)를 포함하는 데이터를 적어도 1개를 취득할 수 있는 범위에서, 가능한 한 큰 값인 것을 특징으로 하는 배기 펌프의 퇴적물 검지 장치.
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 모터 전류치의 상기 설정치는, 상기 배기 펌프의 생성물의 퇴적 상황에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 배기 펌프의 퇴적물 검지 장치.
5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 기재된 배기 펌프의 퇴적물 검지 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 배기 펌프.

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