JP2016156339A - Control device for vacuum pump - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、真空ポンプ用制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for a vacuum pump.
半導体製造装置等の外部装置の真空排気に用いられる真空ポンプは、ポンプ本体とそのポンプ本体を制御する電源装置とを備えている。電源装置は、冷却水などの冷媒によって冷却される。通常、電源装置は半密閉型構造となっており、電源装置の内部の露点温度は電源装置の外部、すなわち外気と同じになっている。このため、電源装置が冷媒により冷却されると、電源装置内において局所的に露点温度よりも低温となる部分が発生し、結露が生じるおそれがある。 A vacuum pump used for evacuation of an external apparatus such as a semiconductor manufacturing apparatus includes a pump body and a power supply device that controls the pump body. The power supply device is cooled by a coolant such as cooling water. Normally, the power supply device has a semi-enclosed structure, and the dew point temperature inside the power supply device is the same as the outside of the power supply device, that is, outside air. For this reason, when a power supply device is cooled with a refrigerant | coolant, the part which becomes locally lower than dew point temperature will generate | occur | produce in a power supply device, and there exists a possibility that dew condensation may arise.
特許文献1には、電源装置への外部電力供給がオフのとき電源装置への冷却水の流入のみを遮断する第1の弁を備えているターボ分子ポンプが記載されている。このターボ分子ポンプの電源装置は、外部電力供給がオンであって電源装置が過冷却となる温度以下のときに結露を防止できるように、上記第1の弁を閉止して電源装置への冷却水の流入を止める。
ところで、真空ポンプ用制御装置では、結露の発生を検知したとき、警告を発するとともに運転を停止することがある。特許文献1に記載のターボ分子ポンプでは、外部電力供給がオンであって、電源装置が過冷却となる温度よりも高いときには上記第1の弁が開かれるため、電源装置への電力供給を開始した後、早い段階で警告が発せられたり、運転が停止してしまうおそれがある。このため、使い勝手に改善の余地があった。
By the way, in the vacuum pump control device, when the occurrence of dew condensation is detected, a warning is issued and the operation may be stopped. In the turbo molecular pump described in
本発明の好ましい実施形態による真空ポンプ用制御装置は、真空ポンプを駆動する電源装置と、電源装置を冷却する冷媒の流路と、流路への冷媒の流入を制限する冷媒制限装置と、電源装置への電力の供給を開始してから所定時間、流路へ冷媒が流入することを冷媒制限装置により制限する冷媒制御部とを備えている。
さらに好ましい実施形態では、冷媒制限装置は、冷媒を流路へ流入させる供給位置と、流路への冷媒の流入を遮断し、迂回路へ冷媒を流入させる迂回位置との間で切り換えられる三方弁であり、冷媒制御部は、電源装置への電力の供給を開始してから所定時間、三方弁を迂回位置に切り換え、所定時間の経過後、結露の予兆がないという条件が満たされた場合に三方弁を供給位置に切り換える。
A control device for a vacuum pump according to a preferred embodiment of the present invention includes a power supply device that drives a vacuum pump, a refrigerant flow path that cools the power supply apparatus, a refrigerant restriction device that restricts the flow of refrigerant into the flow path, and a power supply And a refrigerant control unit that restricts the refrigerant from flowing into the flow path by a refrigerant restriction device for a predetermined time after the supply of electric power to the apparatus is started.
In a more preferred embodiment, the refrigerant restriction device is a three-way valve that is switched between a supply position for allowing the refrigerant to flow into the flow path and a bypass position for blocking the flow of the refrigerant into the flow path and allowing the refrigerant to flow into the bypass. The refrigerant control unit switches the three-way valve to the detour position for a predetermined time after starting the supply of power to the power supply device, and when the condition that there is no sign of condensation after the predetermined time has been satisfied Switch the three-way valve to the supply position.
本発明によれば、使い勝手を向上できる。 According to the present invention, usability can be improved.
以下、図面を参照して、真空ポンプの一実施の形態について説明する。
−第1の実施の形態−
図1は、真空ポンプの一例であるターボ分子ポンプ1を示す図である。なお、説明の便宜上、本明細書では、図1に記載したように上下方向を規定する。
Hereinafter, an embodiment of a vacuum pump will be described with reference to the drawings.
-First embodiment-
FIG. 1 is a diagram illustrating a turbo
ターボ分子ポンプ1はポンプ本体10と、ポンプ用制御装置とを備える。ポンプ用制御装置は、ポンプ本体10を駆動制御する電源装置40と、ポンプ本体10と電源装置40との間に配置される冷却装置50とを備えている。ポンプ本体10に設けられた吸気口フランジ11を半導体製造装置や液晶パネル製造装置、分析装置等の外部装置(不図示)の真空チャンバに固定することにより、ターボ分子ポンプ1が外部装置(不図示)に取り付けられる。ポンプ本体10の内部には、回転翼が形成された回転体(不図示)と、回転体を回転駆動するモータ(図1において不図示)とが収容されている。なお、回転体は、磁気軸受(図1において不図示)を構成する電磁石によって非接触支持される。
The turbo
ポンプ本体10は、上部ケーシング20と、上部ケーシング20の下方に取り付けられる下部ケーシング30とを有するポンプケーシングを備えている。上部ケーシング20と下部ケーシング30とは、両者のフランジ21,31がボルトで締結されることで結合され、一体化されている。
The
下部ケーシング30の下端に設けられるフランジ32が冷却装置50の冷却ブロック51にボルトで固定されることで、下部ケーシング30と冷却ブロック51とが結合され、一体化されている。電源装置40の筐体41は、ボルトにより冷却ブロック51に結合され、一体化されている。筐体41は、上部に開口を有する略矩形箱状に形成され、上部の開口が冷却ブロック51によって塞がれている。筐体41は、外部と連通する構成であるが、液滴や粉塵の侵入が防止された半密閉型構造とされている。
The
冷却装置50は、ポンプ本体10および電源装置40の双方を冷却する装置である。冷却装置50は、冷却ブロック51と、冷媒が流入される流路を形成する冷却管52と、冷却管52の流路への冷媒の流入を制限する三方弁150とを備えている。冷却ブロック51は、平板状であり、ポンプ本体10に熱伝導可能に接続される上面と、電源装置40に熱伝導可能に接続される下面とを有する。冷却ブロック51は、内部に冷却管52が配設されている。冷却管52は、水を冷媒として流通させる冷却流路を形成するものであり、冷媒入口部52iおよび冷媒出口部52oが、冷却ブロック51から側方に突出して設けられている。
The
三方弁150は、冷却装置50に供給される冷媒の流量を調節する電磁駆動式の切換弁である。図2は冷却装置50の構成と電源装置40の内部構成を示す模式図であり、図2では電源装置40内の温度センサ160および湿度センサ170の位置を示している。図2に示すように、三方弁150は、冷媒入口部52iに設けられ、迂回流路52bを介して冷媒出口部52oに接続されている。
The three-
三方弁150は、冷却ブロック51内の冷却管52に冷媒を流入させる切換位置(以下、供給位置と記す)と、冷却ブロック51内の冷却管52への冷媒の流入を遮断し、迂回流路52bへ冷媒を流入させる切換位置(以下、迂回位置と記す)との間で切り換えられる。
The three-
電源装置40の筐体41の内部には、複数の電子部品が実装された複数の基板45a,45b,46が収容されており、各電子部品は、冷却ブロック51に冷媒が供給されることで冷却される。複数の基板45a,45b,46のうち、基板45a,45bには、後述する電源部151やモータ駆動回路152、磁気軸受駆動回路153が実装され、基板46には、後述する主制御部140や三方弁駆動回路154が実装されている。
A plurality of
基板45a,45bには、発熱量の大きい電子部品(たとえば、電解効果トランジスタ(FET)やダイオード等)が実装されており、基板45a,45bに実装されている電子部品は、基板46に実装されている電子部品に比べて温度が高くなる。基板45a,45bは、金属製の回路基板であり、冷却ブロック51の下面に熱伝導可能に接続された状態で、冷却ブロック51に固定されている。このため、基板45a,45bは、冷却ブロック51内に冷媒が供給されることで効率よく冷却される。基板46は、支持部材により冷却ブロック51に固定されている。ここでは、基板を2層構造としたが3層以上としても良く、発熱量の大きい電子部品ほど冷却ブロック51に近い位置に配置するのが好ましい。また、電源装置40の筐体41に、たとえば金属製の上蓋を設ける場合には、基板45a,45bを上蓋を介して冷却ブロック51に取り付け、冷却すればよい。
Electronic components (for example, field effect transistors (FETs), diodes, etc.) that generate a large amount of heat are mounted on the
電源装置40の筐体41の内部には、サーミスタ等の感熱素子を備える温度センサ160と、抵抗式や静電容量式の湿度センサ170とが設けられている。温度センサ160は基板45aに表面実装され、湿度センサ170は基板46に表面実装されている。
Inside the
本明細書では、筐体41の内部における冷却ブロック51近傍であって、冷却ブロック51内に冷媒が供給されているときに低温となり、特に結露が発生しやすい位置を「低温部181」と記し、低温部181に比べて冷却ブロック51からの距離が遠い位置であって、低温部181よりも高温となる位置を以下では「高温部182」と記す。本実施の形態では、低温部181に温度センサ160が設けられ、高温部182に湿度センサ170が設けられている。
In the present specification, a position near the
湿度センサ170を低温部181に設けた場合、湿度センサ170に結露水が付着してしまい、湿度センサ170に付着した結露水が蒸発するまでの間、湿度の検出ができなくなってしまうおそれがある。本実施の形態では、結露が発生しにくい高温部182に湿度センサ170を設けているので、湿度センサ170に結露水が付着することを防止できる。
When the
図3は、ターボ分子ポンプ1の構成を示す機能ブロック図である。ターボ分子ポンプ1は、主制御部140、電源部151、モータ101、磁気軸受102、三方弁150、温度センサ160、湿度センサ170、モータ駆動回路152、磁気軸受駆動回路153および三方弁駆動回路154を備えている。
FIG. 3 is a functional block diagram showing the configuration of the turbo
電源部151は、AC/DC変換回路およびDC/DCコンバータ等を含んで構成される。AC/DC変換回路は電源装置40に供給される交流電力を直流電力に変換する。AC/DC変換回路で変換された直流電力は、モータ駆動回路152や磁気軸受駆動回路153、三方弁駆動回路154等に供給される。AC/DC変換回路で変換された直流電力は、DC/DCコンバータにより低電圧の直流電力に変換され、主制御部140に供給される。
The
主制御部140は、CPUや記憶装置であるROM,RAM,その他の周辺回路などを有する演算処理装置を含んで構成され、ターボ分子ポンプ1の動作を制御する。主制御部140は、モータ制御部141と、磁気軸受駆動制御部142と、温度推定部143と、条件判定部144と、弁制御部145と、カウンタ149とを機能的に備えている。
The
モータ駆動回路152は、モータ制御部141から入力された制御信号に基づいてモータ101を駆動制御する。磁気軸受駆動回路153は、磁気軸受駆動制御部142から入力された制御信号に基づいて磁気軸受102を駆動する。三方弁駆動回路154は、弁制御部145から入力された制御信号に基づいて三方弁150を駆動する。
The
カウンタ149は、電源装置40に電力が供給されてからの時間を計時するためのタイマである。
The
温度推定部143は、温度センサ160で検出された低温部181の温度TLに基づいて、高温部182の温度を推定する。温度推定部143により推定された温度を以下では「推定温度」と記す。低温部181の温度TLから、高温部182の温度THを推定するために、予め低温部181の温度TLと高温部182の温度THの関係を調べておく。
The
低温部181の温度TLと高温部182の温度THとの関係は、電源装置40の大きさ、発熱源となる電子部品の配置等により異なる。たとえば、高温部182の温度THは、低温部181の温度TLに対して、約1.7倍となる関係であることがわかったとする。この場合、高温部182の推定温度THは、温度を推定するための定数α=1.7として、式(1)によって表される。
条件判定部144は、冷却動作実行条件が成立しているか否か、ならびに、冷却動作停止条件が成立しているか否かを判定する。
The
冷却動作実行条件は、(条件1)および(条件2)の双方が満たされたときに成立する。
(条件1)電源部151への電力の供給を開始してから、所定時間(t0)が経過したこと
(条件2)結露の予兆なしと判定されたこと
The cooling operation execution condition is satisfied when both (Condition 1) and (Condition 2) are satisfied.
(Condition 1) A predetermined time (t0) has elapsed since the start of power supply to the power supply unit 151 (Condition 2) It has been determined that there is no sign of condensation.
冷却動作停止条件は、(条件3)が満たされたときに成立する。
(条件3)結露の予兆ありと判定されたこと
The cooling operation stop condition is satisfied when (Condition 3) is satisfied.
(Condition 3) It was determined that there was a sign of condensation.
条件判定部144は、湿度センサ170で検出された高温部182の相対湿度RHが所定の湿度閾値よりも高い場合には、結露の予兆ありと判定し、相対湿度RHが所定の湿度閾値よりも低い場合には、結露の予兆なしと判定する。
本実施の形態では、湿度閾値として、第1湿度閾値R1と第1湿度閾値R1よりも高い第2湿度閾値R2というヒステリシスを設けている(R1<R2)。条件判定部144は、高温部182の相対湿度RHが第1湿度閾値R1以下の場合(RH≦R1)には、結露の予兆なしと判定する。その後、高温部182の相対湿度RHが第2湿度閾値R2以上となった場合(RH≧R2)、条件判定部144は、結露の予兆ありと判定する。
In the present embodiment, as the humidity threshold, there are provided a hysteresis of a first humidity threshold R1 and a second humidity threshold R2 that is higher than the first humidity threshold R1 (R1 <R2).
時間閾値t0は、電力の供給を開始した後、冷媒の供給により直ちに結露が発生することを防止するために設定される時間である。時間閾値t0は、実験やシミュレーション等によって定められ、予め主制御部140の記憶装置に記憶されている。
The time threshold t0 is a time set to prevent the occurrence of condensation immediately after the supply of electric power is started, due to the supply of the refrigerant. The time threshold t0 is determined by experiments, simulations, or the like, and is stored in advance in the storage device of the
第1湿度閾値R1および第2湿度閾値R2は、基準値R0に比べて小さい値であり、R0,R1,R2の大小関係は、R1<R2<R0となる。 The first humidity threshold value R1 and the second humidity threshold value R2 are smaller than the reference value R0, and the magnitude relationship between R0, R1, and R2 is R1 <R2 <R0.
基準値R0は、低温部181での飽和蒸気圧PL、および高温部182での飽和蒸気圧PHを用いて設定することができ、式(2)によって表される。
図4は、飽和蒸気圧曲線を表す図であり、横軸は温度Tを表し、縦軸は水蒸気の飽和蒸気圧Pを表している。飽和蒸気圧PL,PHは、飽和蒸気圧曲線から求められる。本実施の形態では、飽和蒸気圧曲線の近似式が予め記憶装置に記憶されている。飽和蒸気圧曲線の近似式である関数f(T)は、様々なものが提案されているが、たとえば、Tetensの式(3)で表される。
式(3)に低温部181の温度TLを代入することで、低温部181での飽和蒸気圧PLは式(4)により表される。
低温部181で結露が発生している状態であるか否かは、式(6)によって判定できる。
高温部182の相対湿度RHは、式(7)によって表される。
式(7)を式(6)に代入すると、式(8)が得られる。
本実施の形態では、結露の予兆があることを判定するために、上述のとおり、第1湿度閾値R1および第2湿度閾値R2が、基準値R0に比べて小さい値に設定される(R1<R2<R0)。第1湿度閾値R1は、演算された基準値R0から定数ΔR1だけ減算されることで得られる(R1=R0−ΔR1)。第2湿度閾値R2は、演算された基準値R0から定数ΔR2だけ減算されることで得られる(R2=R0−ΔR2)。定数ΔR1,ΔR2は予め主制御部140の記憶装置に記憶されている。
In the present embodiment, in order to determine that there is a sign of condensation, as described above, the first humidity threshold R1 and the second humidity threshold R2 are set to values smaller than the reference value R0 (R1 < R2 <R0). The first humidity threshold R1 is obtained by subtracting a constant ΔR1 from the calculated reference value R0 (R1 = R0−ΔR1). The second humidity threshold value R2 is obtained by subtracting a constant ΔR2 from the calculated reference value R0 (R2 = R0−ΔR2). The constants ΔR1 and ΔR2 are stored in advance in the storage device of the
図3に示す弁制御部145は、冷却動作実行条件が成立し、フラグがオンされると、三方弁150を供給位置に切り換える(すなわち、冷却装置50を動作させる)。弁制御部145は、冷却動作停止条件が成立し、フラグがオフされると、三方弁150を迂回位置に切り換える(すなわち、冷却装置50を停止させる)。
The
図5は第1の実施の形態に係る電源装置40の主制御部140による電磁弁切換処理の動作を示したフローチャートであり、図6は結露予兆判定処理の動作を示したフローチャートである。ターボ分子ポンプ1の電源スイッチがオンされると弁制御プログラムが実行され、図示しない初期設定を行った後、所定の制御周期ごとにステップS100以降の処理が繰り返し実行される。なお、初期設定において、三方弁150の切換位置を制御するフラグはオフされる。
FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the electromagnetic valve switching process by the
図5に示すように、電源スイッチがオンされ、電源部151への電力の供給が開始されると、ステップS100において、主制御部140は、三方弁150を迂回位置(遮断位置)に切り換える制御信号を出力し、冷媒を遮断して、ステップS110へ進む。
As shown in FIG. 5, when the power switch is turned on and the supply of power to the
ステップS110において、主制御部140は、カウンタ149の時間を積算してステップS120へ進む。
In step S110, the
ステップS120において、主制御部140は、カウンタ149で計時された時間tが、時間閾値t0を超えたか否かを判定する。ステップS120において、肯定判定されるとステップS130へ進み、否定判定されるとステップS100へ戻る。
In step S120, the
ステップS130において、主制御部140は、カウンタ149をリセット、すなわち積算した時間tを0に設定し、ステップS140へ進む。
In step S130, the
ステップS140において、主制御部140は、結露発生の予兆があるか否かを判定する。ステップS140は否定判定されるまで繰り返され、否定判定(結露の予兆なしと判定)されるとステップS150へ進む。結露発生の予兆があるか否かは、図6に示す処理にしたがって判定される。
In step S140, the
図6に示すように、ステップS10において、主制御部140は、温度センサ160および湿度センサ170からの情報である低温部181の温度TLおよび高温部182の相対湿度RHを取得し、ステップS20へ進む。
As shown in FIG. 6, in step S10, the
ステップS20において、主制御部140は、ステップS10で取得した低温部181の温度TLに基づいて、高温部182の推定温度THを演算し、ステップS30へ進む。
In step S20, the
ステップS30において、主制御部140は、ステップS10で取得した低温部181の温度TLに基づいて、低温部181の飽和蒸気圧PLを演算し、ステップS40へ進む。
In step S30, the
ステップS40において、主制御部140は、ステップS20で得られた高温部182の推定温度THに基づいて、高温部182の飽和蒸気圧PHを演算し、ステップS50へ進む。
In step S40, the
ステップS50において、主制御部140は、ステップS30で得られた低温部181の飽和蒸気圧PLと、ステップS40で得られた高温部182の飽和蒸気圧PHとに基づいて、基準値R0を演算し、ステップS60へ進む。
In step S50, the
ステップS60において、主制御部140は、三方弁150の切換位置が迂回位置か否かを判定する。ステップS60で肯定判定されると、すなわち迂回位置であると判定されるとステップS70へ進む。ステップS60で否定判定されると、すなわち供給位置であると判定されるとステップS75へ進む。なお、三方弁150の切換位置は、三方弁150の切換位置を制御するフラグにより判定される。
In step S60, the
ステップS70において、主制御部140は、ステップS50で得られた基準値R0と、記憶装置に記憶された定数ΔR1とに基づいて、第1湿度閾値R1を演算し、ステップS80へ進む。ステップS80において、主制御部140は、ステップS10で取得した高温部182の相対湿度RHがステップS70で得られた第1湿度閾値R1以下であるか否かを判定する。ステップ80で肯定判定されるとステップS90へ進み、ステップS80で否定判定されると、ステップS93へ進む。
In step S70, the
ステップS90において、主制御部140は、結露の予兆なしと判定し、フラグをオンする。ステップS93において、主制御部140は、結露の予兆ありと判定し、フラグをオフする。
In step S90, the
ステップS75において、主制御部140は、ステップS50で得られた基準値R0と、記憶装置に記憶された定数ΔR2とに基づいて、第2湿度閾値R2を演算し、ステップS85へ進む。ステップS85において、主制御部140は、ステップS10で取得した高温部182の相対湿度RHがステップS75で得られた第2湿度閾値R2以上であるか否かを判定する。ステップ85で肯定判定されるとステップS95へ進み、ステップS85で否定判定されると、ステップS98へ進む。
In step S75, the
ステップS95において、主制御部140は、結露の予兆ありと判定し、フラグをオフする。ステップS98において、主制御部140は、結露の予兆なしと判定し、フラグをオンする。
In step S95, the
ステップS140において、結露の予兆なしと判定され、フラグがオンされると、ステップS150において、主制御部140は、三方弁150を供給位置に切り換えるための制御信号を出力して、冷媒を供給し、ステップS160へ進む。
When it is determined in step S140 that there is no sign of condensation and the flag is turned on, in step S150, the
ステップS160において、主制御部140は、ステップS140(ステップS10〜S98)と同様に、結露発生の予兆があるか否かを判定する。ステップS160は肯定判定されるまで繰り返され、肯定判定(結露の予兆ありと判定)されるとステップS170へ進む。
In step S160, the
ステップS160において、結露の予兆ありと判定され、フラグがオフされると、ステップS170において、主制御部140は、三方弁150を迂回位置に切り換えるための制御信号を出力して、冷媒を遮断し、ステップS140へ戻る。
In step S160, when it is determined that there is a sign of condensation and the flag is turned off, in step S170, the
第1の実施の形態の動作をまとめると次のようになる。使用者が、ターボ分子ポンプ1の電源スイッチをオンすると、外部電源(不図示)より電源部151へ電力が供給され、ターボ分子ポンプ1が起動する。電力の供給が開始されてから、少なくとも所定時間(t0)、三方弁150は迂回位置に維持される(ステップS100〜S120)。
The operation of the first embodiment is summarized as follows. When the user turns on the power switch of the turbo
所定時間(t0)の経過後、結露発生の予兆がないと判定された場合(ステップS120でYES、S140でNO)、三方弁150が供給位置に切り換えられ(ステップS150)、冷却ブロック51に冷媒が供給されることにより、電源装置40が冷却される。
If it is determined that there is no sign of dew condensation after the predetermined time (t0) has elapsed (YES in step S120, NO in S140), the three-
たとえば、ターボ分子ポンプ1のモータ101の駆動を指令するための駆動スイッチ(不図示)がオフされていると、電源装置40内の冷却ブロック51近傍は低温の状態となる。電源装置40内の低温部181で結露発生の予兆があると判定された場合(ステップS160でYES)、三方弁150が迂回位置に切り換えられ(ステップS170)、冷却ブロック51への冷媒の供給が遮断される。
For example, when a drive switch (not shown) for instructing driving of the
上述した第1の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
(1)主制御部140は、電源装置40の電源部151への電力の供給を開始してから所定時間、冷却ブロック51における冷却管52の流路へ冷媒が流入することを三方弁150により制限する。これにより、電源投入直後に結露が発生することを防止できる。
According to the first embodiment described above, the following operational effects are obtained.
(1) The
ところで、電源装置40への電源投入前の状態において、電源装置40内における各発熱部の周辺の温度が低いと、電源投入直後において、発熱部で生じた熱が周辺部で吸収される。このため、電源部151への電力の供給の開始により直ちに冷却ブロック51へ冷媒の流入を開始してしまうと、急激な冷却がなされることに起因して結露が発生してしまうおそれがある。結露の発生を検知したとき、警告を発したり、運転を停止する制御を行う場合、電源部151への電力の供給を開始してすぐに警告が発せられたり、運転が停止してしまうおそれがある。この場合、警告を解除したり、運転を再開するための冷媒の流量調整作業が必要となり、使い勝手に改善の余地があった。
By the way, if the temperature around each heat generating portion in the
これに対して、本実施の形態では、上述したように、電源部151への電力の供給を開始してから所定時間は、冷却ブロック51への冷媒の流入が制限される。このため、電源投入直後の結露の発生を防止し、使い勝手を向上できる。
In contrast, in the present embodiment, as described above, the flow of the refrigerant into the
(2)結露の予兆があるか否かに基づいて冷媒の供給および遮断を制御しているので、結露の発生を防止することができ、結露に起因した誤作動を防止することができる。 (2) Since supply and shut-off of the refrigerant are controlled based on whether or not there is a sign of condensation, it is possible to prevent the occurrence of condensation and to prevent malfunction due to condensation.
(3)ところで、ターボ分子ポンプ1の冷媒出口側に他の機器が接続されている場合であって、冷却ブロック51への冷媒の流入を開閉弁(二方弁)によって制御する構成では、冷却ブロック51への冷媒の流入が遮断されると、他の機器に冷媒が供給されなくなるという問題がある。これに対して、本実施の形態では、冷却ブロック51への冷媒の流入を制限するために三方弁150を採用したので、冷却ブロック51への冷媒の流入を遮断した場合であっても、他の機器には冷媒を供給することができる。
(3) By the way, when other equipment is connected to the refrigerant outlet side of the turbo-
−第2の実施の形態−
図7および図8を参照して、第2の実施の形態に係るターボ分子ポンプ1を説明する。第2の実施の形態に係るターボ分子ポンプ1は、第1の実施の形態と同様の構成を備えている。なお、図中、第1の実施の形態と同一もしくは相当部分には同一の参照番号を付し、相違点を主に説明する。図7は、図2と同様の図であり、第2の実施の形態に係る電源装置40内の温度センサ160および湿度センサ170の位置を示す模式図である。
-Second Embodiment-
With reference to FIG. 7 and FIG. 8, the turbo-
第1の実施の形態では、低温部181に温度センサ160が配置されている例について説明した(図2参照)。これに対して、第2の実施の形態では、高温部182に温度センサ160が配置され、温度センサ160によって高温部182の温度THが検出される。
In the first embodiment, the example in which the
第2の実施の形態では、図3に示す温度推定部143が、温度センサ160で検出された高温部182の温度THに基づいて、低温部181の温度TLを推定する。低温部181の推定温度TLは、式(1)を変形した式(9)によって表される。
図8は、第2の実施の形態に係る結露予兆判定処理の動作を示したフローチャートであり、図6のフローチャートのステップS10およびステップS20に代えて、ステップS10BおよびステップS20Bを追加したものである。 FIG. 8 is a flowchart showing the operation of the dew condensation sign determination process according to the second embodiment, in which steps S10B and S20B are added instead of steps S10 and S20 in the flowchart of FIG. .
図8に示すように、第2の実施の形態では、ステップ10Bにおいて、主制御部140は、温度センサ160および湿度センサ170からの情報である高温部182の温度THおよび高温部182の相対湿度RHを取得し、ステップS20Bへ進む。
As shown in FIG. 8, in the second embodiment, in step 10B, the
ステップS20Bにおいて、主制御部140は、ステップS10Bで取得した高温部182の温度THに基づいて、低温部181の推定温度TLを演算し、ステップS30へ進む。
In step S20B, the
このように、第2の実施の形態では、温度センサ160で検出された高温部182の温度THと、湿度センサ170で検出された高温部182の相対湿度RHと、推定された低温部181の推定温度TLとに基づいて、結露の予兆があるか否かを判定し、この判定結果に基づいて、三方弁150の切換位置を制御する構成とされている。
Thus, in the second embodiment, the temperature T H of the
このような第2の実施の形態によれば、第1の実施の形態と同様の作用効果を奏する。 According to such 2nd Embodiment, there exists an effect similar to 1st Embodiment.
−第3の実施の形態−
図3および図9を参照して、第3の実施の形態に係るターボ分子ポンプ1を説明する。第3の実施の形態に係るターボ分子ポンプ1は、第1の実施の形態と同様の構成を備えている。以下、第1の実施の形態との相違点について説明する。
-Third embodiment-
With reference to FIG. 3 and FIG. 9, the turbo-
第1の実施の形態では、高温部182の温度、低温部181の温度、および、高温部182の相対湿度の情報に基づいて、結露発生の予兆があるか否かを判定した。これに対して、第3の実施の形態では、電源装置40の筐体41内の温度のみに基づいて、結露発生の予兆があるか否かを判定し、その判定結果に基づいて三方弁150の切換制御を実行する。以下、具体的に説明する。
In the first embodiment, based on the information on the temperature of the
図3に示す条件判定部144は、低温部181の温度TLが所定の温度閾値よりも低い場合には、結露の予兆ありと判定し、低温部181の温度TLが所定の温度閾値よりも高い場合には、結露の予兆なしと判定する。
本実施の形態では、温度閾値として、第1温度閾値T1と第1温度閾値T1よりも低い第2温度閾値T2というヒステリシスを設けている(T2<T1)。条件判定部144は、低温部181の温度TLが第1温度閾値T1以上の場合(TL≧T1)、結露の予兆なしと判定する。その後、温度が低下し、低温部181の温度TLが第2温度閾値T2以下となった場合(TL≦T2)、条件判定部144は、結露の予兆ありと判定する。
In the present embodiment, as the temperature threshold, there are provided a hysteresis of a first temperature threshold T1 and a second temperature threshold T2 lower than the first temperature threshold T1 (T2 <T1). When the temperature TL of the
第1温度閾値T1は、電源装置40が安定的に動作する内部温度であって、電子部品の許容温度以下に設定される温度異常報知温度よりも低い温度に設定される。第1温度閾値T1には、たとえば、周囲環境温度(室温)と同程度の温度を採用できる。
The first temperature threshold T1 is an internal temperature at which the
第2温度閾値T2は、冷媒の流量や冷媒の温度を考慮して設定され、予め主制御部140の記憶装置に記憶されている。第2温度閾値T2には、たとえば、供給される冷媒の温度と同程度の温度を採用できる。
The second temperature threshold T2 is set in consideration of the refrigerant flow rate and the refrigerant temperature, and is stored in advance in the storage device of the
図9は、第3の実施の形態に係る結露予兆判定処理の動作を示したフローチャートであり、図6のフローチャートのステップS20,S30,S40,S50,S70,S75の処理が省略され、図6のフローチャートのステップS80およびステップS85に代えて、ステップS80CおよびステップS85Cを追加したものである。 FIG. 9 is a flowchart showing the operation of the condensation predictor determination process according to the third embodiment, in which steps S20, S30, S40, S50, S70, and S75 in the flowchart of FIG. 6 are omitted, and FIG. Instead of step S80 and step S85 in the flowchart, step S80C and step S85C are added.
ステップS80Cにおいて、主制御部140は、ステップS10で取得した温度TLが第1温度閾値T1以上であるか否かを判定する。ステップS80Cで肯定判定されるとステップS90へ進み、ステップS80Cで否定判定されるとステップS93へ進む。
In step S80C, the
ステップS85Cにおいて、主制御部140は、ステップS10で取得した温度TLが第2温度閾値T2以下であるか否かを判定する。ステップS85Cで肯定判定されるとステップS95へ進み、ステップS85Cで否定判定されるとステップS98へ進む。
In step S85C, the
このような第3の実施の形態によれば、第1の実施の形態と同様の作用効果を奏する。 According to such 3rd Embodiment, there exists an effect similar to 1st Embodiment.
次のような変形も本発明の範囲内であり、変形例の一つ、もしくは複数を上述の実施形態と組み合わせることも可能である。
(変形例1)
第1および第2の実施の形態では、温度を推定するための値として、定数αを用いる例について説明したが、本発明はこれに限定されない。
The following modifications are also within the scope of the present invention, and one or a plurality of modifications can be combined with the above-described embodiment.
(Modification 1)
In the first and second embodiments, the example in which the constant α is used as the value for estimating the temperature has been described, but the present invention is not limited to this.
(変形例1−1)
たとえば、ターボ分子ポンプ1の運転状態に基づいて、複数の定数の中から運転状態に適した定数を選択するようにしてもよい。冷却ブロック51内に冷媒が供給されている場合と、冷却ブロック51内への冷媒の供給が遮断されている場合とでは、低温部181の温度と高温部182の温度との関係が異なる。このため、三方弁150の各切換位置において、予め低温部181の温度と高温部182の温度の関係を調べておくことが好ましい。
(Modification 1-1)
For example, a constant suitable for the operation state may be selected from a plurality of constants based on the operation state of the turbo
低温部181の温度と高温部182の温度との差は、冷却動作停止時に比べて冷却動作実行時の方が大きくなる。たとえば、冷却ブロック51内に冷媒が供給されている運転状態における高温部182の温度は、低温部181の温度に対して、約1.7倍となる関係であることがわかり、冷却ブロック51内への冷媒の供給が遮断されている運転状態における高温部182の温度は、低温部181の温度に対して、約1.3倍となる関係であることがわかったとする。
The difference between the temperature of the
この場合、主制御部140の記憶装置には、予め第1定数α1=1.7および第2定数α2=1.3を記憶させておく。主制御部140は、三方弁150が供給位置に切り換えられているときには温度を推定するための定数αとして第1定数α1を選択し(α=α1)、式(1)や式(9)により温度を推定する。主制御部140は、三方弁150が迂回位置に切り換えられているときには温度を推定するための定数αとして第2定数α2を選択し(α=α2)、式(1)や式(9)により温度を推定する。
In this case, the first constant α1 = 1.7 and the second constant α2 = 1.3 are stored in the storage device of the
このような(変形例1−1)によれば、第1の実施の形態と同様の作用効果に加え、次の作用効果を奏する。
(4)主制御部140は、冷却動作が実行されている場合には、冷却動作が停止されている場合に比べて、温度センサ160で検出された温度TH(あるいはTL)と推定温度TL(あるいはTH)との差が大きくなるように、推定温度を推定するようにした。これにより、温度の推定精度を向上することができるので、結露発生の予兆の有無の判定精度を向上することができる。
According to such (Modification 1-1), in addition to the same functions and effects as those of the first embodiment, the following functions and effects are achieved.
(4) When the cooling operation is being performed, the
(変形例1−2)
ターボ分子ポンプ1のポンプ本体10を駆動するモータ101の負荷が所定負荷よりも高い場合には、モータ101の負荷が所定負荷よりも低い場合に比べて、温度センサ160で検出された温度と推定温度との差が大きくなるように、推定温度を推定してもよい。たとえば、モータ101が回転駆動しているのか、それとも停止しているのかを検出して、モータ101が回転駆動している場合には、停止している場合に比べて、温度センサ160で検出された温度と推定温度との差が大きくなるように、推定温度を推定する構成とすることができる。このような(変形例1−2)によれば、(変形例1−1)と同様に、運転状態に適合した温度の推定を行うことができるので、結露発生の予兆の有無の判定精度を向上することができる。
(Modification 1-2)
When the load of the
(変形例1−3)
温度を推定するための値αは、定数とすることに代えて、変数としてもよい。たとえば、温度センサ160で検出された温度に応じた関数α(T)を温度を推定するための値として用いてもよい。このような(変形例1−3)によれば、(変形例1−1)と同様に、運転状態に適合した温度の推定を行うことができるので、結露発生の予兆の有無の判定精度を向上することができる。
(Modification 1-3)
The value α for estimating the temperature may be a variable instead of a constant. For example, a function α (T) corresponding to the temperature detected by the
(変形例1−4)
モータの消費電力を演算し、消費電力が大きいほど温度センサ160で検出された温度と推定温度との差が大きくなるように、温度を推定するための値αを設定してもよい。このような(変形例1−4)によれば、(変形例1−1)と同様に、運転状態に適合した温度の推定を行うことができるので、結露発生の予兆の有無の判定精度を向上することができる。
(Modification 1-4)
The power consumption of the motor is calculated, and the value α for estimating the temperature may be set so that the difference between the temperature detected by the
(変形例2)
第1の実施の形態では、低温部181で検出された温度に定数αを乗算して、高温部182の温度を推定する例について説明し、第2の実施の形態では、高温部182で検出された温度に定数αを除算して、低温部181の温度を推定する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。定数αを乗算するあるいは除算することに代えて、低温部181で検出された温度に定数βを加算して高温部182の温度を推定する、あるいは、高温部182で検出された温度に定数βを減算して低温部181の温度を推定してもよい。電源装置40の形状、大きさ、電子部品の配置等によって変化する低温部181の温度と高温部182の温度との関係に応じて、より精度よく温度を推定できる方法を採用することが好ましい。
(Modification 2)
In the first embodiment, an example in which the temperature detected by the
(変形例3)
上述した実施の形態では、三方弁150により、冷却ブロック51への冷媒の供給/迂回を切り換える例について説明したが、本発明はこれに限定されない。三方弁150に代えて、冷却ブロック51への冷媒の供給/遮断を切り換えられる電磁式の開閉弁を採用してもよい。
(Modification 3)
In the above-described embodiment, the example in which the supply / detour of the refrigerant to the
(変形例4)
上述した実施の形態では、冷却ブロック51への冷媒の供給を遮断する、すなわち冷却ブロック51への冷媒の供給流量を0とすることを冷却ブロック51への冷媒の流入を制限する例として説明したが、本発明はこれに限定されない。冷却動作が実行されているときに比べて冷却ブロック51に供給される冷媒の流量を低減し、結露発生の予兆なしと判定される状態に復帰させることができる程度の冷媒の供給流量であれば、冷媒が供給されている状態であっても冷媒の冷却ブロック51への流入が制限されていることを意味する。
(Modification 4)
In the above-described embodiment, the example in which the supply of the refrigerant to the
(変形例5)
上述した実施の形態では、ポンプ本体10の下方に電源装置40を配置した構成について説明したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、ポンプ本体10の下部ケーシング30の側方に電源装置40を配置してもよい。また、ポンプ本体10と電源装置40とを結合した一体構造とする場合に限定されることもなく、両者を個別に配置して用いるようにしてもよい。この場合、冷却装置50は、電源装置40およびポンプ本体10のそれぞれに設けられる。
(Modification 5)
In the above-described embodiment, the configuration in which the
(変形例6)
第3の実施の形態では、ステップS80Cにおいて、筐体41内の温度として低温部181の温度TLが第1温度閾値T1以上であるか否かを判定し、ステップS85Cにおいて、低温部181の温度TLが第2温度閾値T2以下であるか否かを判定する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。低温部181の温度TLに代えて、高温部182の温度THを所定の閾値と比較してもよい。低温部181の温度TLに代えて、低温部181の温度TLと高温部182の温度THの平均値を所定の閾値と比較してもよい。
(Modification 6)
In the third embodiment, in step S80C, and it determines whether or not the temperature T L of the low-
(変形例7)
冷媒として水を用いる場合に限定されることもなく、種々の冷却液を冷媒として使用することができる。
(Modification 7)
Without being limited to the case where water is used as the refrigerant, various coolants can be used as the refrigerant.
(変形例8)
上述した実施の形態では、真空ポンプとしてターボ分子ポンプを採用した例について説明したが、本発明はこれに限定されず、種々の真空ポンプに本発明を適用することができる。たとえば、本発明は、ジーグバーンポンプやHolweckポンプなどのドラッグポンプのみを備えた真空ポンプにも適用することができる。
(Modification 8)
In the above-described embodiment, the example in which the turbo molecular pump is employed as the vacuum pump has been described. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can be applied to various vacuum pumps. For example, the present invention can also be applied to a vacuum pump having only a drag pump such as a Ziegburn pump or a Holweck pump.
本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。 As long as the characteristics of the present invention are not impaired, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and other forms conceivable within the scope of the technical idea of the present invention are also included in the scope of the present invention. .
1 ターボ分子ポンプ、10 ポンプ本体、11 吸気口フランジ、20 上部ケーシング、21 フランジ、30 下部ケーシング、32 フランジ、40 電源装置、41 筐体、45a 基板、46 基板、50 冷却装置、51 冷却ブロック、52 冷却管、52b 迂回流路、52i 冷媒入口部、52o 冷媒出口部、101 モータ、102 磁気軸受、140 主制御部、141 モータ制御部、142 磁気軸受駆動制御部、143 温度推定部、144 条件判定部、145 弁制御部、149 カウンタ、150 三方弁、151 電源部、152 モータ駆動回路、153 磁気軸受駆動回路、154 三方弁駆動回路、160 温度センサ、170 湿度センサ、181 低温部、182 高温部
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記電源装置を冷却する冷媒の流路と、
前記流路への冷媒の流入を制限する冷媒制限装置と、
前記電源装置への電力の供給を開始してから所定時間、前記流路へ冷媒が流入することを前記冷媒制限装置により制限する冷媒制御部とを備えている真空ポンプ用制御装置。 A power supply for driving the vacuum pump;
A refrigerant flow path for cooling the power supply device;
A refrigerant restriction device for restricting the flow of refrigerant into the flow path;
A control device for a vacuum pump, comprising: a refrigerant control unit that restricts the refrigerant from flowing into the flow path for a predetermined time after the supply of electric power to the power supply device is started.
前記冷媒制限装置は、冷媒を前記流路へ流入させる供給位置と、前記流路への冷媒の流入を遮断し、迂回路へ冷媒を流入させる迂回位置との間で切り換えられる三方弁であり、
前記冷媒制御部は、前記電源装置への電力の供給を開始してから所定時間、前記三方弁を前記迂回位置に切り換え、前記所定時間の経過後、結露の予兆がないという条件が満たされた場合に前記三方弁を前記供給位置に切り換える、真空ポンプ用制御装置。
In the vacuum pump control device according to claim 1,
The refrigerant restriction device is a three-way valve that is switched between a supply position for allowing the refrigerant to flow into the flow path and a bypass position for blocking the flow of the refrigerant into the flow path and allowing the refrigerant to flow into the detour.
The refrigerant control unit switches the three-way valve to the bypass position for a predetermined time after starting the supply of power to the power supply device, and a condition that there is no sign of condensation after the predetermined time has been satisfied. A controller for a vacuum pump that switches the three-way valve to the supply position.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US11549515B2 (en) * | 2017-07-14 | 2023-01-10 | Edwards Japan Limited | Vacuum pump, temperature adjustment controller used for vacuum pump, inspection tool, and method of diagnosing temperature-adjustment function unit |
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2015
- 2015-02-25 JP JP2015035484A patent/JP2016156339A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US11549515B2 (en) * | 2017-07-14 | 2023-01-10 | Edwards Japan Limited | Vacuum pump, temperature adjustment controller used for vacuum pump, inspection tool, and method of diagnosing temperature-adjustment function unit |
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