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公開番号2024158558
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-08
出願番号2023073855
出願日2023-04-27
発明の名称真空ポンプ及び真空ポンプの制御装置
出願人エドワーズ株式会社
代理人個人
主分類F04D 19/04 20060101AFI20241031BHJP(液体用容積形機械;液体または圧縮性流体用ポンプ)
要約【課題】回転翼の疲労具合をポンプの運転状況に応じて定量的かつ容易に判断できる指標を作成することで、回転翼交換の時期を的確に判断できる真空ポンプ及び真空ポンプの制御装置を提供する。
【解決手段】回転翼交換の時期を判断可能な真空ポンプであって、この真空ポンプは、真空ポンプ本体に内蔵された回転翼と、真空ポンプ本体に配設され、回転翼に関連した物理量を計測するセンサとを有する。真空ポンプの稼働中にこのセンサで計測された物理量を所定の時間毎にサンプリング抽出し、この抽出が任意のサンプリング回数を経過したときに、その時点までの各サンプリング時の前記物理量の値の密集度合いの最も高い物理量範囲を見つける。このため、物理量範囲の上限値である物理量上限値及び物理量範囲の下限値である物理量下限値とを定義し、物理量の大きさに応じてこれらの物理量上限値と物理量下限値の間隔をそれぞれ一定量ずつ変化させる。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
真空ポンプ本体に内蔵された回転翼と、
前記真空ポンプ本体に配設され、前記回転翼に関連した物理量を計測するセンサとを有する真空ポンプにおいて、
前記真空ポンプは、
前記真空ポンプの稼働中に前記センサで計測された前記物理量を所定の時間毎にサンプリング抽出する物理量抽出手段と、
該物理量抽出手段での抽出が任意のサンプリング回数を経過したときに、その時点までの各サンプリング時の前記物理量の計測値の密集度合いの最も高い物理量範囲を見つける物理量範囲検出手段とを備えたことを特徴とする真空ポンプ。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記物理量範囲の上限値として定義された物理量上限値と、
前記物理量範囲の下限値として定義された物理量下限値と、
前記物理量の前記計測値に応じて前記物理量上限値と前記物理量下限値間の間隔を変化させる調整手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載の真空ポンプ。
【請求項３】
サンプリング時の前記物理量の前記計測値が前記物理量範囲内の上限値よりにあるときに前記物理量下限値が一定量高く更新され、
前記サンプリング時の前記物理量の前記計測値が前記物理量範囲内の下限値よりにあるときに前記物理量上限値が前記一定量低く更新されることを特徴とする請求項２記載の真空ポンプ。
【請求項４】
前記一定量が、前記物理量の前記計測値から想定される最大の期待値と最小の期待値の差に基づき設定されることを特徴とする請求項３記載の真空ポンプ。
【請求項５】
前記物理量範囲は最終的に予め定義された所定の固定値に漸近されることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の真空ポンプ。
【請求項６】
前記真空ポンプの稼働中に前記物理量範囲に前記物理量が属していたときの合計時間である物理量範囲合計時間と前記真空ポンプの稼働の合計時間である稼働合計時間を取得する時間取得手段と、
前記物理量範囲合計時間、又は、前記稼働合計時間に対する前記物理量範囲合計時間の比率を表示する表示手段とを備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の真空ポンプ。
【請求項７】
前記物理量範囲の外に設定された少なくとも一つのしきい値と、
該しきい値を超えた時間を累積する累積手段とを備え、
該累積手段で累積された時間が予め設定された時間を超えたときに警告を発する警告発生手段とを備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の真空ポンプ。
【請求項８】
前記センサが、前記真空ポンプ本体に内蔵された前記回転翼の温度を計測する温度計測手段、又は前記回転翼を駆動するモータに流れる電流量を計測する電流量計測手段であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の真空ポンプ。
【請求項９】
真空ポンプ本体に内蔵された回転翼と、
前記真空ポンプ本体に配設され、前記回転翼に関連した物理量を計測するセンサとを有する真空ポンプの制御装置であって、
前記真空ポンプの稼働中に前記センサで計測された前記物理量を所定の時間毎にサンプリング抽出する物理量抽出手段と、
該物理量抽出手段での抽出が任意のサンプリング回数を経過したときに、その時点までの各サンプリング時の前記物理量の計測値の密集度合いの最も高い物理量範囲を見つける物理量範囲検出手段とを備えたことを特徴とする制御装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は真空ポンプ及び真空ポンプの制御装置に係わり、特に回転翼の疲労具合をポンプの運転状況に応じて定量的かつ容易に判断できる指標を作成することで、回転翼交換の時期を的確に判断できる真空ポンプ及び真空ポンプの制御装置に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
近年のエレクトロニクスの発展に伴い、メモリや集積回路といった半導体の需要が急激に増大している。
これらの半導体は、きわめて純度の高い半導体基板に不純物をドープして電気的性質を与えたり、エッチングにより半導体基板上に微細な回路を形成したりなどして製造される。
【０００３】
そして、これらの作業は空気中の塵等による影響を避けるため高真空状態のチャンバ内で行われる必要がある。このチャンバの排気には、一般に真空ポンプが用いられているが、特に残留ガスが少なく、保守が容易等の点から真空ポンプの中の一つであるターボ分子ポンプが多用されている。
また、半導体の製造工程では、さまざまなプロセスガスを半導体の基板に作用させる工程が数多くあり、ターボ分子ポンプはチャンバ内を真空にするのみならず、これらのプロセスガスをチャンバ内から排気するのにも使用される。
【０００４】
ところで、プロセスガスは、反応性を高めるため高温の状態でチャンバに導入される場合がある。
そして、これらのプロセスガスは、排気される際に冷却されてある温度になると固体となり排気系に生成物を析出する場合がある。そして、この種のプロセスガスがターボ分子ポンプ内で低温となって固体状となり、ターボ分子ポンプ内部に付着して堆積する場合がある。
【０００５】
ターボ分子ポンプ内部にプロセスガスの析出物が堆積すると、この堆積物がポンプ流路を狭め、ターボ分子ポンプの性能を低下させる原因となる。
この問題を解決するために、従来はターボ分子ポンプのベース部等の外周にヒータや環状の水冷管を巻着させ、かつ例えばベース部等に温度センサを埋め込み、この温度センサの信号に基づきベース部の温度を一定の範囲の高温に保つようにヒータの加熱や水冷管による冷却の制御が行われている（特許文献１、特許文献２、特許文献３を参照）。
【０００６】
この制御温度は高い方が生成物が堆積し難いため、この温度は可能な限り高くすることが望ましい。
一方、このようにベース部を高温にした際には、回転翼は、排気負荷の変動や周囲温度が高温に変化した場合等には限界温度を超えるおそれがある。
このような弊害を防止するためベース部内には例えば放射性の温度計が設置され常時回転翼の温度を測定し、その温度が一定時間予め定められたしきい値を超えた状態で運転している場合には警告が行われたり、その温度を更に超えた状態で例えば３０秒間継続して運転がされたような状況のときにはポンプの停止がされる。
【０００７】
そして、これらの作業下ではポンプは一旦運転されると例えば１－５年間運転が継続される等、ポンプのオーバーホールメンテナンス時以外は停止される機会は少ない。
このため、通常はターボ分子ポンプのオーバーホールメンテナンスの機会に、回転翼交換の必要性を判断している。その際、目視で判断できる損傷や変色以外に、制御回路に記録されたポンプの累積稼働時間を判断項目として利用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
特開２００２－２５７０７９号公報
特許第５７８２３７８号公報
ＷＯ２０１０／０２１３０７Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、同じ累積稼動時間の回転翼でも、実際には、稼働中のガス負荷により、回転翼に作用する応力が異なるため、回転翼の疲労度合いが大きく異なる場合がある。また、稼働中の温度も無視できず、高温で稼動しているほど、回転翼の疲労度合いは大きい。
【００１０】
制御回路に記録されたポンプの累積稼動時間の情報だけでは、これらガス負荷や温度の情報は含まれていないため、それなりの精度でしか、回転翼交換の必要性を判断できない。
その結果、メーカとしては、安全側に判断して早期交換を推奨するが、顧客に納得してもらうことは容易ではない。
（【００１１】以降は省略されています）

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