WO2022201685A1

WO2022201685A1 - 減圧システム、制御装置及び制御方法

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Publication number: WO2022201685A1
Application number: PCT/JP2021/047051
Authority: WO
Inventors: 彬徳後藤
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
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Filing date: 2021-12-20
Publication date: 2022-09-29
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Abstract

減圧システム３は、二次側空間に対して一次側空間を減圧する電動ポンプ７と、電動ポンプ７のモータ７Ｍを制御する制御装置８と、を備え、制御装置８は、モータ７Ｍを動作指令に応じて動作させるようにトルク指令を生成するトルク指令生成部１１１と、トルク指令をリミット値以下に制限するリミッタ１１６と、リミッタ１１６を経たトルク指令に対応する駆動電力を生成してモータ７Ｍに供給する電力変換回路１０と、減圧された一次側空間が二次側空間に対し開放されるのに応じて、リミット値を一時的に大きくするリミット変更部１１７と、を備える。

Description

減圧システム、制御装置及び制御方法

　本開示は、減圧システム、制御装置及び制御方法に関する。

　特許文献１には、真空ポンプ内の圧力，ロータの回転数またはロータのアキシャル方向力に基づいて、モータの負荷を検出する負荷検出手段、および負荷検出手段の検出出力に応答して、定常回転時のモータ印加電圧を制御し、負荷変動に対してロータ回転数の変動を小さく抑えるように制御する制御手段を備えた、真空ポンプ用モータ制御装置が開示されている。

特開平３－８５３９３号公報

　本開示は、二次側空間に対して一次側空間を減圧して行う処理の効率化に有効な減圧システムを提供する。

　本開示の一側面に係る減圧システムは、二次側空間に対して一次側空間を減圧する電動ポンプと、電動ポンプのモータを制御する制御装置と、を備え、制御装置は、モータを動作指令に応じて動作させるようにトルク指令を生成するトルク指令生成部と、トルク指令をリミット値以下に制限するリミッタと、リミッタを経たトルク指令に対応する駆動電力を生成してモータに供給する電力変換部と、減圧された一次側空間が二次側空間に対し開放されるのに応じて、リミット値を一時的に大きくするリミット変更部と、を備える。

　本開示の他の側面に係る制御装置は、二次側空間に対して一次側空間を減圧する電動ポンプのモータを動作指令に応じて動作させるようにトルク指令を生成するトルク指令生成部と、トルク指令をリミット値以下に制限するリミッタと、リミッタを経たトルク指令に対応する駆動電力を生成してモータに供給する電力変換部と、減圧された一次側空間が二次側空間に対し開放されるのに応じて、リミット値を一時的に大きくするリミット変更部と、を備える。

　本開示の更に他の側面に係る制御方法は、二次側空間に対して一次側空間を減圧する電動ポンプのモータを動作指令に応じて動作させるようにトルク指令を生成することと、トルク指令をリミット値以下に制限することと、リミット値以下に制限されたトルク指令に対応する駆動電力を生成してモータに供給することと、減圧された一次側空間が二次側空間に対し開放されるのに応じて、リミット値を一時的に大きくすることと、を含む。

　本開示によれば、二次側空間に対して一次側空間を減圧して行う処理の効率化に有効な減圧システムを提供することができる。

処理システムの構成を例示する模式図である。制御装置の構成を例示する模式図である。制御回路のハードウェア構成を例示するブロック図である。制御手順を例示するフローチャートである。制御手順を例示するフローチャートである。

　以下、実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

〔処理システム〕
　図１に示す処理システム１は、ポンプにより、二次側空間に対して一次側空間が減圧された状態にて、一次側空間において処理を行う装置である。一次側空間において行われる処理の内容に特に制限はないが、具体例として、半導体の製造における成膜処理、又はエッチング処理等が挙げられる。

　図１に示すように、処理システム１は、真空装置２と、減圧システム３とを有する。真空装置２は、チャンバー４と、開閉部材５と、バルブ６とを有する。チャンバー４は、半導体ウェハ等の処理対象物を収容する。処理対象物の搬入・搬出のために、チャンバー４の上部には開口４ａが形成されている。開口４ａは、チャンバー４の側部に形成されていてもよい。

　開閉部材５は、開口４ａを塞ぐことで、チャンバー４の内部空間４ｂとチャンバー４の外部空間４ｃとを隔離する。一例として、開閉部材５は、チャンバー４に対する処理対象物の搬入・搬出に合わせて開口４ａを開閉し、チャンバー４内の処理対象物に対し処理が行われる期間には開口４ａを閉じた状態に維持する。バルブ６は、チャンバー４の内部空間と、チャンバー４の外部空間とを連通させる流路を開閉する。

　減圧システム３は、バルブ６が「閉」状態であり、且つ開閉部材５が開口４ａを塞いだ状態で、チャンバー４の外部空間４ｃに対して内部空間４ｂを減圧する。減圧システム３は、電動ポンプ７と、制御装置８とを有する。

　電動ポンプ７は、モータ７Ｍを有し、電力の供給に応じてモータ７Ｍが生じる動力によって、二次側空間に対し一次側空間を減圧する。例えば電動ポンプ７は、気体輸送式の真空ポンプであり、一次側空間の気体を二次側空間に移送することによって一次側空間を減圧する。電動ポンプ７による気体輸送方式は、容積移送式であってもよく、運動量輸送式であってもよい。

　一次側は、電動ポンプ７が気体を輸送する方向における上流側を意味し、二次側は、電動ポンプ７が気体を輸送する方向における下流側を意味する。また、一次側空間は、電動ポンプ７の一次側に連通する空間を意味し、二次側空間は、電動ポンプ７の二次側に連通する空間を意味する。電動ポンプ７の一次側は、チャンバー４の内部空間４ｂに連通しており、電動ポンプ７の二次側は外部空間４ｃに連通している。このため、減圧システム３においては、チャンバー４の内部空間４ｂが一次側空間に相当し、チャンバー４の外部空間４ｃが二次側空間に相当する。

　バルブ６が「閉」状態であり、且つ開閉部材５が開口４ａを塞いでいる場合、二次側空間に対して一次側空間が閉鎖される。ここでの閉鎖は、二次側空間と一次側空間との間に、電動ポンプ７を経ない漏れ流路が形成されない状態を意味する。漏れ流路が形成されない状態は、電動ポンプ７を経る減圧流路に比較して流路抵抗が大きい微小な漏れ流路が形成されている状態を含む。

　少なくとも、バルブ６が「開」状態である場合、又は開閉部材５が開口４ａを開いている場合には、二次側空間に対して一次側空間が開放される。ここでの開放は、二次側空間と一次側区間との間に上記漏れ流路が形成されている状態を意味する。二次側空間であるチャンバー４の外部空間４ｃは、大気開放されていてもよい。この場合、少なくとも、バルブ６が「開」状態であるか、又は開閉部材５が開口４ａを開いていることにより、一次側空間が大気開放されることとなる。

　制御装置８は、電動ポンプ７のモータ７Ｍを制御する。例えば制御装置８は、図２に示すように、電力変換回路１０と、制御回路１００とを有する。電力変換回路１０（電力変換部）は、電源９から供給された電力（以下、「電源電力」という。）を駆動電力に変換してモータ７Ｍに供給する。一例として、電力変換回路１０は、整流回路１１と、平滑コンデンサ１２と、インバータ回路１３と、電流センサ１４とを有する。整流回路１１は、例えばダイオードブリッジ回路であり、上記電源電力を直流電力に変換する。平滑コンデンサ１２は、上記直流電力を平滑化する。

　インバータ回路１３は、上記直流電力と上記駆動電力との間の電力変換を行う。例えばインバータ回路１３は、力行状態において、直流電力を駆動電力に変換してモータ７Ｍに供給し、回生状態において、モータ７Ｍが発電する電力を直流電力に変換する。なお、力行状態とは、インバータ回路１３から供給された駆動電力によりモータ７Ｍが動作する状態であり、回生状態とは、動作に応じた発電電力をモータ７Ｍがインバータ回路１３に供給する状態である。

　例えばインバータ回路１３は、複数のスイッチング素子１５を有し、複数のスイッチング素子１５のオン・オフを切り替えることによって上記電力変換を行う。スイッチング素子１５は、例えばパワーＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ　Ｏｘｉｄｅ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　Ｆｉｅｌｄ　Ｅｆｆｅｃｔ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）又はＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ　Ｇａｔｅ　Ｂｉｐｏｌａｒ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等であり、ゲート駆動信号に応じてオン・オフを切り替える。

　電流センサ１４は、インバータ回路１３とモータ７Ｍとの間に流れる電流（以下、「出力電流」という。）を検出する。例えば電流センサ１４は、三相交流の全相（Ｕ相、Ｖ相及びＷ相）の電流を検出するように構成されていてもよいし、三相交流のいずれか２相の電流を検出するように構成されていてもよい。零相電流が生じない限り、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相の電流の合計はゼロなので、２相の電流を検出する場合にも全相の電流の情報が得られる。

　以上に示した電力変換回路１０の構成はあくまで一例である。電力変換回路１０の構成は、モータ７Ｍの駆動電力を生成し得る限りにおいていかようにも変更可能である。例えば、整流回路１１は交流電力を直流電力に変換するＰＷＭコンバータ回路やマトリクスコンバータ回路であってもよい。電力変換回路１０は、直流化を経ることなく電源電力と駆動電力との双方向の電力変換を行うマトリクスコンバータ回路であってもよい。電源電力が直流電力である場合に、電力変換回路１０は整流回路１１を有していなくてもよい。

　制御回路１００は、モータ７Ｍを動作指令に応じて動作させるための駆動電力を生成するように、電力変換回路１０を制御する。例えば制御回路１００は、電動ポンプ７を動作指令に応じて動作させるようにトルク指令を生成することと、トルク指令に対応する駆動電力を生成して電動ポンプ７に供給するように電力変換回路１０を制御することと、を実行するように構成されている。

　二次側空間に対して一次側空間が閉鎖されている場合、モータ７Ｍが動作指令に応じて動作することによって、二次側空間に対して一次側空間が減圧される。二次側空間に対して一次側空間が開閉された後、二次側空間に対する一次側空間の再減圧を速やかに行うために、制御回路１００は、二次側空間に対して一次側空間が開放される期間においてもモータ７Ｍの動作を継続させる。二次側空間に対して一次側空間が開放されている場合、モータ７Ｍが動作することによって、上記減圧流路を経て一次側空間から二次側空間に気体が輸送され、上記漏れ流路を経て二次側空間から一次側空間に気体が戻る。

　二次側空間に対して一次側空間が減圧された状態で、二次側空間に対して一次側空間が開放されると、動作指令に応じた動作を電動ポンプ７に動作を継続させるために必要なトルクが過大となる場合がある。これに対し、制御回路１００は、トルク指令をリミット値以下に制限することを更に実行し、リミット値以下に制限されたトルク指令に対応する駆動電力を生成してモータ７Ｍに供給するように電力変換回路１０を制御する。トルク指令をリミット値以下に制限することによって、トルク指令が過大になることは防がれるが、電動ポンプ７の動作が動作指令から乖離する。

　二次側空間に対する一次側空間の開放が解除され、再度一次側空間の減圧が開始されると、必要なトルク指令が徐々に低くなり、動作指令に応じたモータ７Ｍの動作が徐々に回復する。しかしながら、動作指令に応じたモータ７Ｍの動作の回復に時間を要するので、二次側空間に対して一次側空間を減圧して行う処理の効率が低下する。これに対し、制御回路１００は、減圧された一次側空間が二次側空間に対し開放されるのに応じて、リミット値を一時的に大きくすることを更に実行する。これにより、動作指令に対するモータ７Ｍの動作の乖離が抑制される。従って、二次側空間に対して一次側空間を減圧して行う処理の効率化に有効である。

　例えば制御回路１００は、機能上の構成要素として、トルク指令生成部１１１と、リミッタ１１６と、電流情報取得部１１２と、電圧指令生成部１１４と、速度推定部１１３と、ＰＷＭ制御部１１５と、リミット変更部１１７とを有し、これらの構成要素による制御サイクルを所定の制御周期で繰り返す。

　トルク指令生成部１１１は、各制御サイクルにおいて、モータ７Ｍを動作指令に応じて動作させるようにトルク指令を生成する。一例として、動作指令は目標速度を含み、トルク指令生成部１１１は、モータ７Ｍの速度を目標速度に追従させるようにトルク指令を生成する。例えばトルク指令生成部１１１は、目標速度とモータ７Ｍの速度との偏差に比例演算、比例・積分演算、又は比例・積分・微分演算等を行ってトルク指令を生成する。

　リミッタ１１６は、各制御サイクルにおいて、トルク指令生成部１１１により生成されたトルク指令をリミット値以下に制限する。例えばリミッタ１１６は、トルク指令がリミット値を超えている場合に、トルク指令の値をリミット値に変更する。

　停止していたモータ７Ｍを起動して、二次側空間に対する一次側空間の減圧を開始する際に、トルク指令生成部１１１は、トルク指令が上記リミット値未満に保たれる加速度でモータ７Ｍの速度を目標速度まで徐々に上昇させてもよい。例えばトルク指令生成部１１１は、上記加速度で目標速度まで徐々に上昇する速度パターンと、モータ７Ｍの起動後に実行された制御サイクルの数とに基づいて、現在の制御サイクルにおける速度指令値を算出し、モータ７Ｍの速度を速度指令値に追従させるようにトルク指令を生成する。

　電流情報取得部１１２は、各制御サイクルにおいて、上記出力電流の検出値を電流センサ１４から取得する。電圧指令生成部１１４は、各制御サイクルにおいて、リミッタ１１６を経たトルク指令に追従したトルクをモータ７Ｍに発生させるための電圧指令を生成する。例えば電圧指令生成部１１４は、トルク指令に対応する電流指令を算出し、出力電流を電流指令に追従させるように電圧指令を生成する。

　速度推定部１１３は、各制御サイクルにおいて、電圧指令と、出力電流とに基づいてモータ７Ｍの速度を推定する。モータ７Ｍの速度を推定する手法の具体例としては、拡張誘起電圧オブザーバを用いた手法等が挙げられる。

　速度推定部１１３による速度の推定結果は、上述したトルク指令生成部１１１によるトルク指令の生成に用いられる。速度推定部１１３による速度の推定と、その結果を用いたトルク指令の生成とは、同一の制御サイクルにおいて行われてもよい。この場合、速度推定部１１３は、一つ前の制御サイクルにおいて生成された電圧指令と、出力電流とに基づいて、トルク指令生成部１１１によるトルク指令の生成に先立ってモータ７Ｍの速度を推定する。

　速度推定部１１３による速度の推定結果を用いたトルク指令の生成は、速度推定部１１３による速度の推定が行われる制御サイクルの次の制御サイクルで行われてもよい。この場合、速度推定部１１３は、電圧指令生成部１１４による電圧指令の生成後に、その生成結果を用いてモータ７Ｍの速度を推定する。

　なお、電動ポンプ７は、モータ７Ｍの速度を検出する速度センサを有していてもよい。この場合、トルク指令生成部１１１は、速度センサによる検出値を用いてトルク指令を生成してもよく、制御回路１００は速度推定部１１３を有しなくてよい。

　ＰＷＭ制御部１１５は、各制御サイクルにおいて、リミッタ１１６を経たトルク指令に対応する駆動電力を生成してモータ７Ｍに供給するように電力変換回路１０を制御する。例えばＰＷＭ制御部１１５は、各制御サイクルにおいて、電圧指令生成部１１４により生成された電圧指令に対応する電圧をモータ７Ｍに印加するように、インバータ回路１３の複数のスイッチング素子１５のオン・オフを切り替える。

　リミット変更部１１７は、減圧された一次側空間が二次側空間に対し開放されるのに応じて、リミット値を一時的に大きくする。例えばリミット変更部１１７は、減圧された一次側空間が二次側空間に対し開放されるのに応じて、リミット値を、平常リミット値から、平常リミット値よりも大きい増大リミット値に一時的に変更する。

　リミット変更部１１７は、二次側空間に対して一次側空間が開放された後、モータ７Ｍの速度が所定の速度低下条件を満たすまで低下した後に、リミット値を平常リミット値から増大リミット値に変更してもよい。速度低下条件の具体例としては、モータ７Ｍの速度が所定の低下判定速度まで低下することが挙げられる。

　リミット変更部１１７は、トルク指令に基づいて二次側空間に対する一次側空間の開放を検知してもよい。リミット変更部１１７は、トルク指令生成部１１１が生成するトルク指令と、大きくする前のリミット値（平常リミット値）との比較に基づいて二次側空間に対する一次側空間の開放を検知してもよい。例えばリミット変更部１１７は、トルク指令生成部１１１が生成するトルク指令が平常リミット値を超えるのに応じて二次側空間に対する一次側空間の開放を検知してもよい。

　電動ポンプ７においては、二次側空間と一次側空間との圧力差が大きくなるにつれて、モータ７Ｍを目標速度で動作させるためのトルクが小さくなる。このため、二次側空間と一次側空間との圧力差が第１レベルである状態でモータ７Ｍを動作指令に応じて動作させるには第１トルクを要し、二次側空間と一次側空間との圧力差が第１レベルよりも小さい第２レベルである状態でモータ７Ｍを動作指令に応じて動作させるには第１トルクよりも大きい第２トルクを要する。リミット変更部１１７は、第１トルクから第２トルクまでの範囲内でリミット値を変更してもよい。例えば、上記平常リミット値は、第１トルクを超え、第２トルク未満であってもよい。増大リミット値は、平常リミット値を超え、第２トルク以下であってもよい。

　二次側空間と一次側空間との圧力差は、一次側空間が略真空となるまで減圧された状態で最大レベルとなる。また、二次側空間と一次側空間との圧力差は、二次側空間に対して一次側空間に対して開放された状態で最小レベル（ゼロ）となる。第１レベルが最大レベルであってもよく、第２レベルが最小レベルであってもよいが、第１レベル及び第２レベルには、第２レベルの方が第１レベルよりも小さいこと以外に特に制約はない。

　リミット変更部１１７は、リミット値を大きくした後、所定のトルク低下条件を満たすまでトルク指令が低下した場合に、リミット値を大きくした状態を解除してもよい。例えばリミット変更部１１７は、リミット値を平常リミット値から増大リミット値に変更した後、上記トルク低下条件を満たすまでトルク指令が低下した場合に、リミット値を増大リミット値から平常リミット値に変更してもよい。

　トルク低下条件は、トルク指令が、大きくされた後のリミット値（増大リミット値）未満に低下することを含んでもよい。例えばリミット変更部１１７は、リミット値を平常リミット値から増大リミット値に変更した後、トルク指令が増大リミット値未満に低下した場合に、リミット値を増大リミット値から平常リミット値に変更してもよい。

　リミット変更部１１７は、トルク指令が上記トルク低下条件を満たすまで低下することなく、リミット値を大きくした状態が所定の継続条件を満たすまで継続した場合に、リミット値を大きくした状態を解除してもよい。例えばリミット変更部１１７は、リミット値を平常リミット値から増大リミット値に変更した後、トルク指令が上記トルク低下条件を満たすまでトルク指令が低下することなく、リミット値を大きくした状態が上記継続条件を満たすまで継続した場合に、リミット値を増大リミット値から平常リミット値に変更してもよい。

　継続条件は、トルク指令が所定の累積レベルまで累積することを含んでもよい。例えばリミット変更部１１７は、トルク指令がトルク低下条件を満たすまで低下することなく、トルク指令が上記累積レベルまで累積した場合に、リミット値を増大リミット値から平常リミット値に変更してもよい。

　継続条件は、リミット値を大きくした状態が所定期間に亘って継続することを含んでもよい。例えばリミット変更部１１７は、トルク指令がトルク低下条件を満たすまで低下することなく、リミット値を大きくした状態が所定期間に亘って継続した場合に、リミット値を増大リミット値から平常リミット値に変更してもよい。

　一例として、リミット変更部１１７は、各制御サイクルにおいて、トルク指令が平常リミット値を超えているか否かを確認し、連続する所定数の制御サイクルにおいてトルク指令が平常リミット値を超えた場合に、二次側空間に対して一次側空間が開放されたことを検知する。

　その後、リミット変更部１１７は、各制御サイクルにおいて、モータ７Ｍの速度が上記速度低下条件を満たしているかを確認し、モータ７Ｍの速度が速度低下条件を満たした場合に、リミット値を平常リミット値から増大リミット値に変更する。リミット値が平常リミット値から増大リミット値に変更されると、リミッタ１１６は、トルク指令値を増大リミット値以下に制限することとなる。

　リミット値を平常リミット値から増大リミット値に変更した後、リミット変更部１１７は、各制御サイクルにおいて、トルク指令が上記トルク低下条件を満たすまで低下したか否か、及びリミット値を大きくした状態が上記継続条件を満たすまで継続したか否かを確認し、トルク指令がトルク低下条件を満たすか、リミット値を大きくした状態が上記継続条件を満たすまで継続した場合に、リミット値を増大リミット値から平常リミット値に変更する。リミット値が増大リミット値から平常リミット値に変更されると、リミッタ１１６は、トルク指令値を平常リミット値以下に制限することとなる。

　図３は、制御回路１００のハードウェア構成を例示するブロック図である。図３に示すように、制御回路１００は、一つ又は複数のプロセッサ１９１と、メモリ１９２と、ストレージ１９３と、入出力ポート１９４と、スイッチング制御回路１９５とを含む。ストレージ１９３は、例えば不揮発性の半導体メモリ等、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体を有する。ストレージ１９３は、二次側空間に対して一次側空間を減圧する電動ポンプ７のモータ７Ｍを動作指令に応じて動作させるようにトルク指令を生成することと、トルク指令をリミット値以下に制限することと、リミット値以下に制限されたトルク指令に対応する駆動電力を生成してモータ７Ｍに供給することと、減圧された一次側空間が二次側空間に対し開放されるのに応じて、リミット値を一時的に大きくすることと、を制御回路１００に実行させるプログラムを記憶している。

　メモリ１９２は、ストレージ１９３の記憶媒体からロードしたプログラム及びプロセッサ１９１による演算結果を一時的に記憶する。プロセッサ１９１は、メモリ１９２と協働して上記プログラムを実行することで、制御回路１００の各機能ブロックを構成する。入出力ポート１９４は、プロセッサ１９１からの指令に従って、電流センサ１４との間で電気信号の入出力を行う。スイッチング制御回路１９５は、プロセッサ１９１からの指令に従って、インバータ回路１３に、スイッチング素子１５のオン・オフを切り替えるための駆動信号を出力する。

　なお、制御回路１００は、必ずしもプログラムにより各機能を構成するものに限られない。例えば制御回路１００は、専用の論理回路又はこれを集積したＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｐｅｃｉｆｉｃ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）により少なくとも一部の機能を構成してもよい。

〔制御手順〕
　続いて、制御方法の一例として、制御回路１００が実行する制御手順を例示する。この制御手順は、二次側空間に対して一次側空間を減圧する電動ポンプ７のモータ７Ｍを動作指令に応じて動作させるようにトルク指令を生成することと、トルク指令をリミット値以下に制限することと、リミット値以下に制限されたトルク指令に対応する駆動電力を生成してモータ７Ｍに供給するように電力変換回路１０を制御することと、減圧された一次側空間が二次側空間に対し開放されるのに応じて、リミット値を一時的に大きくすることと、を含む。

　例えば図４に示すように、制御回路１００は、まずステップＳ０１，Ｓ０２を実行する。ステップＳ０１では、トルク指令生成部１１１が、モータ７Ｍを動作指令に応じて動作させるようにトルク指令を生成する。例えばトルク指令生成部１１１は、モータ７Ｍの速度を目標速度に追従させるようにトルク指令を生成する。ステップＳ０２では、トルク指令が平常リミット値を超えているか否かをリミッタ１１６が確認する。

　ステップＳ０２においてトルク指令が平常リミット値を超えていると判定した場合、制御回路１００はステップＳ０３を実行する。ステップＳ０３では、リミッタ１１６が、トルク指令を平常リミット値に変更する。

　次に、制御回路１００はステップＳ０４を実行する。ステップＳ０２においてトルク指令が平常リミット値を超えていないと判定した場合、制御回路１００は、ステップＳ０３を実行することなくステップＳ０４を実行する。ステップＳ０４では、電流情報取得部１１２が、上記出力電流の検出値を電流センサ１４から取得する。

　次に制御回路１００は、ステップＳ０５，Ｓ０６，Ｓ０７，Ｓ０８を実行する。ステップＳ０５では、電圧指令生成部１１４が、リミッタ１１６を経たトルク指令に追従したトルクをモータ７Ｍに発生させるための電圧指令を生成する。例えば電圧指令生成部１１４は、トルク指令に対応する電流指令を算出し、出力電流を電流指令に追従させるように電圧指令を生成する。ステップＳ０６では、ＰＷＭ制御部１１５が、ステップＳ０５において生成された電圧指令に基づく複数のスイッチング素子１５のオン・オフを開始する。

　ステップＳ０７では、速度推定部１１３が、電圧指令と、出力電流とに基づいてモータ７Ｍの速度を推定する。ステップＳ０７における推定結果は、次の制御サイクルにおいて、トルク指令生成部１１１によるトルク指令の生成に用いられる。ステップＳ０８では、二次側空間に対して一次側空間が開放されていることを検知済みであるか否かをリミット変更部１１７が確認する。例えばリミット変更部１１７は、二次側空間に対して一次側空間が開放されているか否かを表すチャンバーステータスが「開」となっているか否かを確認する。

　ステップＳ０８において、二次側空間に対して一次側空間が開放されていることを検知済みでないと判定した場合、制御回路１００はステップＳ１１を実行する。ステップＳ１１では、トルク指令が平常リミット値を超えた制御サイクルの連続回数が所定の検知閾値以上となったか否かをリミット変更部１１７が確認する。

　ステップＳ１１においてトルク指令が平常リミット値を超えた制御サイクルの連続回数が検知閾値以上となっていないと判定した場合、制御回路１００は処理をステップＳ０１に戻す。以後、トルク指令が平常リミット値を超えた制御サイクルの連続回数が検知閾値以上となるまでは、二次側空間に対して一次側空間は閉鎖されているものとして、リミット値を平常リミット値とした状態での制御サイクルが繰り返される。

　ステップＳ１１においてトルク指令が平常リミット値を超えた制御サイクルの連続回数が検知閾値以上となったと判定した場合、制御回路１００はステップＳ１２を実行する。ステップＳ１２では、リミット変更部１１７が、二次側空間に対して一次側空間が開放されたことを検知し、上記チャンバーステータスを「閉」から「開」に変更する。その後、制御回路１００は処理をステップＳ０１に戻す。

　ステップＳ０８において二次側空間に対して一次側空間が開放されていることを検知済みであると判定した場合、制御回路１００はステップＳ１３を実行する。ステップＳ１３では、モータ７Ｍの速度が上記速度低下条件を満たしているか否かをリミット変更部１１７が確認する。

　ステップＳ１３においてモータ７Ｍの速度が速度低下条件を満たしていないと判定した場合、制御回路１００は処理をステップＳ０１に戻す。以後、モータ７Ｍの速度が速度低下条件を満たすまでは、リミット値を平常リミット値に保って制御サイクルが繰り返される。

　ステップＳ１３においてモータ７Ｍの速度が速度低下条件を満たしていると判定した場合、制御回路１００はステップＳ１４を実行する。ステップＳ１４では、リミット変更部１１７が、リミット値を平常リミット値から増大リミット値に変更する。

　次に、制御回路１００は、図５に示すように、ステップＳ２１，Ｓ２２を実行する。ステップＳ２１では、トルク指令生成部１１１が、モータ７Ｍを動作指令に応じて動作させるようにトルク指令を生成する。例えばトルク指令生成部１１１は、モータ７Ｍの速度を目標速度に追従させるようにトルク指令を生成する。ステップＳ２２では、トルク指令が増大リミット値を超えているか否かをリミッタ１１６が確認する。

　ステップＳ２２においてトルク指令が増大リミット値を超えていると判定した場合、制御回路１００はステップＳ２３を実行する。ステップＳ２３では、リミッタ１１６が、トルク指令を増大リミット値に変更する。

　次に、制御回路１００はステップＳ２４を実行する。ステップＳ２２においてトルク指令が増大リミット値を超えていないと判定した場合、制御回路１００はステップＳ２３を実行することなくステップＳ２４を実行する。ステップＳ２４では、電流情報取得部１１２が、上記出力電流の検出値を電流センサ１４から取得する。

　次に、制御回路１００は、ステップＳ２５，Ｓ２６，Ｓ２７，Ｓ２８を実行する。ステップＳ２５では、電圧指令生成部１１４が、リミッタ１１６を経たトルク指令に追従したトルクをモータ７Ｍに発生させるための電圧指令を生成する。例えば電圧指令生成部１１４は、トルク指令に対応する電流指令を算出し、出力電流を電流指令に追従させるように電圧指令を生成する。ステップＳ２６では、ＰＷＭ制御部１１５が、ステップＳ２５において生成された電圧指令に基づく複数のスイッチング素子１５のオン・オフを開始する。

　ステップＳ２７では、速度推定部１１３が、電圧指令と、出力電流とに基づいてモータ７Ｍの速度を推定する。ステップＳ２７における推定結果は、次の制御サイクルにおいて、トルク指令生成部１１１によるトルク指令の生成に用いられる。ステップＳ２８では、トルク指令が上記トルク低下条件を満たすまで低下したか否かをリミット変更部１１７が確認する。

　ステップＳ２８においてトルク指令がトルク低下条件を満たすまで低下していないと判定した場合、制御回路１００はステップＳ３１を実行する。ステップＳ３１では、リミット値を大きくした状態が上記継続条件を満たすまで継続したか否かをリミット変更部１１７が確認する。

　ステップＳ３１において、リミット値を大きくした状態が継続条件を満たすまで継続していないと判定した場合、制御回路１００は処理をステップＳ２１に戻す。以後、トルク指令がトルク低下条件を満たすまで低下するか、リセット値を大きくした状態が上記継続条件を満たすまで継続するまで、リミット値を増大リミット値にした状態での制御サイクルが繰り返される。

　ステップＳ３１において、リミット値を大きくした状態が継続条件を満たすまで継続したと判定した場合、制御回路１００はステップＳ３２を実行する。ステップＳ３２では、リミット変更部１１７が、リミット値を増大リミット値から平常リミット値に変更する。その後、制御回路１００は処理をステップＳ２１に戻す。以後、二次側空間に対して一次側空間が未だ開放されているものとして、リミット値を平常リミット値とした状態での制御サイクルが繰り返される。

　ステップＳ２８においてトルク指令がトルク低下条件を満たすまで低下していると判定した場合、制御回路１００はステップＳ３３を実行する。ステップＳ３３では、リミット値が増大リミット値であるか否かをリミット変更部１１７が確認する。

　ステップＳ３３においてリミット値が増大リミット値であると判定した場合、制御回路１００はステップＳ３４を実行する。ステップＳ３４では、リミット変更部１１７が、リミット値を増大リミット値から平常リミット値に変更する。

　次に制御回路１００はステップＳ３５を実行する。ステップＳ３３においてリミット値が増大リミット値で無いと判定した場合、制御回路１００は、ステップＳ３４を実行することなくステップＳ３５を実行する。ステップＳ３５では、リミット変更部１１７が、二次側空間に対して一次側空間が閉鎖されたことを検知し、上記チャンバーステータスを「開」から「閉」に変更する。その後、制御回路１００は処理をステップＳ０１に戻す。以後、二次側空間に対して一次側空間が閉鎖されているものとし、リミット値を平常リミット値とした状態での制御サイクルが再開される。

〔本実施形態の効果〕
　以上に説明したように、減圧システム３は、二次側空間に対して一次側空間を減圧する電動ポンプ７と、電動ポンプ７のモータ７Ｍを制御する制御装置８と、を備え、制御装置８は、モータ７Ｍを動作指令に応じて動作させるようにトルク指令を生成するトルク指令生成部１１１と、トルク指令をリミット値以下に制限するリミッタ１１６と、リミッタ１１６を経たトルク指令に対応する駆動電力を生成してモータ７Ｍに供給する電力変換回路１０と、減圧された一次側空間が二次側空間に対し開放されるのに応じて、リミット値を一時的に大きくするリミット変更部１１７と、を備える。

　一次側空間が二次側空間に対し開放されると、動作指令に対応した動作をモータに継続させるためのトルク指令がリミット値を超える場合がある。この場合、トルク指令がリミット値に制限されることによって、モータ７Ｍの動作が動作指令から乖離する。二次側空間に対する一次側空間の開放が解除され、再度一次側空間の減圧が開始されると、必要なトルク指令が徐々に低くなり、モータ７Ｍの動作が徐々に動作指令に対応する。

　しかしながら、一次側空間が二次側空間に対し開放されている期間に、動作指令に対するモータ７Ｍの動作の乖離が過大になっていると、モータ７Ｍの動作が動作指令に対応するまでに時間を要する。このため、一次側空間を減圧して行う処理の効率が低下する。これに対し、減圧システム３によれば、一次側空間が二次側空間に対し開放されるのに応じて、リミット変更部１１７がリミット値を一時的に大きくすることによって、動作指令に対するモータ７Ｍの動作の乖離が抑制される。従って、二次側空間に対して一次側空間を減圧して行う処理の効率化に有効である。

　動作指令は目標速度を含み、トルク指令生成部１１１は、モータ７Ｍの速度を目標速度に追従させるようにトルク指令を生成してもよい。この場合、リミット変更部１１７がリミット値を一時的に大きくすることによって、動作指令に対するモータ７Ｍの動作の乖離がより確実に抑制される。

　リミット変更部１１７は、二次側空間に対して一次側空間が開放された後、モータ７Ｍの速度が所定の速度低下条件を満たすまで低下した後にリミット値を大きくしてもよい。トルク指令値がリミット値に制限された後にリミット値を大きくすると、トルク指令が急に大きくなる。モータ７Ｍの速度が高い状態でトルク指令が急に大きくなると、電力変換回路１０の能力に対して駆動電力が過大になる可能性がある。モータ７Ｍの速度が所定の速度低下条件を満たすまで待った後にリミット値を大きくすることによって、駆動電力が過大になることを抑制することができる。

　リミット変更部１１７は、トルク指令に基づいて二次側空間に対する一次側空間の開放を検知してもよい。この場合、装置構成の簡素化を図ることができる。

　リミット変更部１１７は、トルク指令生成部１１１が生成するトルク指令と、大きくする前のリミット値との比較に基づいて二次側空間に対する一次側空間の開放を検知してもよい。この場合、二次側空間に対する一次側空間の開放を高感度に検知することができる。

　モータ７Ｍを起動して一次側空間の減圧を開始する際に、トルク指令生成部１１１は、トルク指令がリミット値未満に保たれる加速度でモータ７Ｍの速度を目標速度まで徐々に上昇させてもよい。この場合、二次側空間に対する一次側空間の開放が、モータ７Ｍの起動中に誤検知されることを抑制することができる。

　二次側空間と一次側空間との圧力差が第１レベルである状態でモータ７Ｍを目標速度で動作させるには第１トルクを要し、二次側空間と一次側空間との圧力差が第１レベルよりも大きい第２レベルである場合には第１トルクよりも大きい第２トルクを要し、リミット変更部１１７は、第１トルクから第２トルクまでの範囲内でリミット値を変更してもよい。この場合、電力変換回路１０の能力に対して駆動電力が過大になる電力変換回路１０に対する過負荷が生じることを抑制することができる。

　リミット変更部１１７は、リミット値を拡大した後、所定のトルク低下条件を満たすまでトルク指令が低下した場合に、リミット値を大きくした状態を解除してもよい。この場合、二次側空間に対する一次側空間の減圧が開始され、トルク指令が低下するまでは、リミット値を大きくした状態を維持することで、動作指令に対するモータ７Ｍの動作の乖離をより確実に抑制することができる。

　トルク低下条件は、トルク指令が、大きくした後のリミット値未満に低下することを含み、リミット変更部１１７は、リミット値を大きくした後、トルク指令が大きくした後のリミット値（増大リミット値）未満に低下した場合に、リミット値を大きくした状態を解除してもよい。この場合、動作指令に対するモータ７Ｍの動作の乖離をより確実に抑制することができる。

　リミット変更部１１７は、トルク指令がトルク低下条件を満たすまで低下することなく、リミット値を大きくした状態が所定の継続条件を満たすまで継続した場合に、リミット値を大きくした状態を解除してもよい。この場合、効率化と、過負荷抑制との両立を図ることができる。

　継続条件は、トルク指令が所定の累積レベルまで累積することを含み、リミット変更部１１７は、トルク指令がトルク低下条件を満たすまで低下することなく、トルク指令が累積レベルまで累積した場合に、リミット値を大きくした状態を解除してもよい。この場合、動作指令に対するモータ７Ｍの動作の乖離の抑制と、電力変換回路１０の能力に対して駆動電力が過大になることの抑制との両立を図ることができる。

　継続条件は、リミット値を大きくした状態が所定期間に亘って継続することを含み、リミット変更部１１７は、トルク指令がトルク低下条件を満たすまで低下することなく、リミット値を大きくした状態が所定期間に亘って継続した場合に、リミット値を大きくした状態を解除してもよい。この場合、動作指令に対するモータ７Ｍの動作の乖離の抑制と、電力変換回路１０の能力に対して駆動電力が過大になることの抑制との両立を図ることができる。

　以上、実施形態について説明したが、本開示は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。

　３…減圧システム、７…電動ポンプ、７Ｍ…モータ、８…制御装置、１０…電力変換回路（電力変換部）、１１１…トルク指令生成部、１１６…リミッタ、１１７…リミット変更部。

Claims

　二次側空間に対して一次側空間を減圧する電動ポンプと、
　前記電動ポンプのモータを制御する制御装置と、を備え、
　前記制御装置は、
　前記モータを動作指令に応じて動作させるようにトルク指令を生成するトルク指令生成部と、
　前記トルク指令をリミット値以下に制限するリミッタと、
　前記リミッタを経た前記トルク指令に対応する駆動電力を生成して前記モータに供給する電力変換部と、
　減圧された前記一次側空間が前記二次側空間に対し開放されるのに応じて、前記リミット値を一時的に大きくするリミット変更部と、を備える、減圧システム。
　前記動作指令は目標速度を含み、
　前記トルク指令生成部は、前記モータの速度を前記目標速度に追従させるように前記トルク指令を生成する、請求項１記載の減圧システム。
　前記リミット変更部は、前記二次側空間に対して前記一次側空間が開放された後、前記モータの速度が所定の速度低下条件を満たすまで低下した後に前記リミット値を大きくする、請求項２記載の減圧システム。
　前記リミット変更部は、前記トルク指令に基づいて前記二次側空間に対する前記一次側空間の開放を検知する、請求項１～３のいずれか一項記載の減圧システム。
　前記リミット変更部は、前記トルク指令生成部が生成する前記トルク指令と、大きくする前の前記リミット値との比較に基づいて前記二次側空間に対する前記一次側空間の開放を検知する、請求項４記載の減圧システム。
　前記モータを起動して前記一次側空間の減圧を開始する際に、前記トルク指令生成部は、前記トルク指令が前記リミット値未満に保たれる加速度で前記モータの速度を徐々に上昇させる、請求項４又は５記載の減圧システム。
　前記二次側空間と前記一次側空間との圧力差が第１レベルである状態で前記モータを目標速度で動作させるには第１トルクを要し、前記二次側空間と前記一次側空間との圧力差が前記第１レベルよりも大きい第２レベルである場合には前記第１トルクよりも大きい第２トルクを要し、
　前記リミット変更部は、前記第１トルクから前記第２トルクまでの範囲内で前記リミット値を変更する、請求項１～６のいずれか一項記載の減圧システム。
　前記リミット変更部は、前記リミット値を拡大した後、所定のトルク低下条件を満たすまで前記トルク指令が低下した場合に、前記リミット値を大きくした状態を解除する、請求項１～７のいずれか一項記載の減圧システム。
　前記トルク低下条件は、前記トルク指令が、大きくした後の前記リミット値未満に低下することを含み、
　前記リミット変更部は、前記リミット値を大きくした後、前記トルク指令が大きくした後の前記リミット値未満に低下した場合に、前記リミット値を大きくした状態を解除する、請求項８記載の減圧システム。
　前記リミット変更部は、前記トルク指令が前記トルク低下条件を満たすまで低下することなく、前記リミット値を大きくした状態が所定の継続条件を満たすまで継続した場合に、前記リミット値を大きくした状態を解除する、請求項８又は９記載の減圧システム。
　前記継続条件は、前記トルク指令が所定の累積レベルまで累積することを含み、
　前記リミット変更部は、前記トルク指令が前記トルク低下条件を満たすまで低下することなく、前記トルク指令が前記累積レベルまで累積した場合に、前記リミット値を大きくした状態を解除する、請求項１０記載の減圧システム。
　前記継続条件は、前記リミット値を大きくした状態が所定期間に亘って継続することを含み、
　前記リミット変更部は、前記トルク指令が前記トルク低下条件を満たすまで低下することなく、前記リミット値を大きくした状態が前記所定期間に亘って継続した場合に、前記リミット値を大きくした状態を解除する、請求項１０又は１１記載の減圧システム。
　二次側空間に対して一次側空間を減圧する電動ポンプのモータを動作指令に応じて動作させるようにトルク指令を生成するトルク指令生成部と、
　前記トルク指令をリミット値以下に制限するリミッタと、
　前記リミッタを経た前記トルク指令に対応する駆動電力を生成して前記モータに供給する電力変換部と、
　減圧された前記一次側空間が前記二次側空間に対し開放されるのに応じて、前記リミット値を一時的に大きくするリミット変更部と、を備える制御装置。
　二次側空間に対して一次側空間を減圧する電動ポンプのモータを動作指令に応じて動作させるようにトルク指令を生成することと、
　前記トルク指令をリミット値以下に制限することと、
　前記リミット値以下に制限された前記トルク指令に対応する駆動電力を生成して前記モータに供給することと、
　減圧された前記一次側空間が前記二次側空間に対し開放されるのに応じて、前記リミット値を一時的に大きくすることと、を含む制御方法。