JP7689415B2 - 真空ポンプ及びコントローラ - Google Patents

Description

本発明は、真空ポンプ及びコントローラに関する。

ＣＶＤ装置等の半導体装置に設けられた真空チャンバ内の排気処理には、一般に真空ポンプが使用されていて、特に、残留ガスが少なく保守が容易である等の点でターボ分子ポンプが多用されている。

半導体の製造工程では、半導体の基板に様々なプロセスガスを作用させる工程があり、ターボ分子ポンプは、半導体装置のチャンバ内を真空にする際に使用されるのみならず、チャンバ内からプロセスガスを排気する際にも使用される。

ところでプロセスガスは、反応性を高めるために高温の状態でチャンバに導入されることがある。このような場合において、排気されるプロセスガスの温度が下がり、圧力を上昇させているため、気体から昇華して、固体となって生成物が析出される。すなわち、この種のプロセスガスがターボ分子ポンプ内で昇華して、固体となった生成物がターボ分子ポンプ内に付着し、次第に堆積することによってポンプ流路を狭め、ターボ分子ポンプの性能を低下させることがある。

このような問題に対し、従前より、リレーによって通電状態を切り替えるようにしたヒータ等をターボ分子ポンプに組み込むことによって、析出物が堆積しやすい部位を所定の温度に加熱することが行われている。この際、図８（従来の真空ポンプ（ターボ分子ポンプ）のシステム構成図）に示すように、ＴＭＳ温度センサにつながるＴＭＳ温度計側部でターボ分子ポンプの温度を計測し、計測された値と設定温度を比較して、ヒータ等への出力を制御している。一方、ヒータ等からの熱が拡散してターボ分子ポンプの温度が上がっていくと、これに組み込まれた電子回路に影響が及ぶことになる。また温度上昇に伴って、ポンプにおける回転体のモータに使用される永久磁石の磁力が低下したり、電磁石巻線が断線したりするおそれがあるため、これらの周辺に水冷管を配置してバルブ等によって冷却水の流れを制御するようにしている（例えば特許文献１参照）。このように従来の真空ポンプには、真空ポンプにおける所定部位を所定の温度にするための温度調整手段（ヒータやリレー、水冷管、バルブ等）が組み込まれているものがある。

特開２００３－１４８３７９号公報

ところでこのような真空ポンプは、従来、図８に示した保護機能処理部で、ＴＭＳ温度計測部により計測された計測値と、許容温度との比較により、高温過熱異常/警告、温度上昇異常、低温異常、断線/短絡異常等を通知していたものの、リレーやバルブの寿命（ＯＮ／ＯＦＦ回数やＯＮ／ＯＦＦ時間）について考慮されずに、これらが動作不良を起こすまで利用され続けることがあった。リレーやバルブが故障すると、真空ポンプが異常に高温に或いは低温になることがあり、その結果、何らかの不具合が生じたとして真空ポンプが突然停止してしまうおそれがある。

運転中に真空ポンプが停止してしまうと、例えば製造中の半導体の品質に影響を及ぼす懸念があるため、このような予期せぬ真空ポンプの停止を未然に防ぐべく、動作頻度にかかわらずにリレーやバルブを定期的に交換するように運用している場合もある。しかし、実際には寿命に達していないリレーやバルブを交換することになるため、メンテナンス費用の増大を招くことになる。

このような点に鑑み、本発明は、真空ポンプにおける所定部位を所定の温度にするための温度調整手段を適切な時期に点検、交換することが可能であって、これにより、予期せぬ停止等の発生を防止することができ、またメンテナンス費用を抑制することができる真空ポンプ、及びこれを制御するコントローラを提供することを目的とする。

本発明は、被排気装置のガスを排気する真空ポンプであって、前記真空ポンプの所定部位を所定の温度にするための温度調整手段と、前記温度調整手段を動作させる出力制御手段と、前記出力制御手段から得られる前記温度調整手段のＯＮ／ＯＦＦに関する情報に基づいて、該温度調整手段のＯＮ維持間隔時間、ＯＦＦ維持間隔時間、及びＯＮ維持間隔時間とＯＦＦ維持間隔時間の和である周期間隔時間のうち少なくとも二つを算出し、更に、該温度調整手段の平均化処理を行ったＯＮ維持間隔時間、平均化処理を行ったＯＦＦ維持間隔時間、及び前記平均化処理を行ったＯＮ維持間隔時間と前記平均化処理を行ったＯＦＦ維持間隔時間の和である平均化処理を行った周期間隔時間のうち少なくとも二つを算出する累積カウント間隔計測部と、前記累積カウント間隔計測部から得られる前記温度調整手段のＯＮ維持間隔時間、ＯＦＦ維持間隔時間、及び周期間隔時間のうち少なくとも二つを記録する記録手段と、前記累積カウント間隔計測部から得られる前記平均化処理を行ったＯＮ維持間隔時間、前記平均化処理を行ったＯＦＦ維持間隔時間、及び前記平均化処理を行った周期間隔時間のうち少なくとも二つを出力する情報出力手段と、を備え、前記累積カウント間隔計測部は、前記温度調整手段がＯＦＦ状態からＯＮ状態に変わった時刻をＴ１とし、時刻Ｔ１後で時刻Ｔ１に一番近いときに前記温度調整手段がＯＮ状態からＯＦＦ状態に変わった時刻をＴ２とし、時刻Ｔ２後で時刻Ｔ２に一番近いときに前記温度調整手段がＯＦＦ状態からＯＮ状態に変わった時刻をＴ３とする場合、時刻Ｔ２から時刻Ｔ１を差し引いたＴ２－Ｔ１のＯＮ維持間隔時間、時刻Ｔ３から時刻Ｔ２を差し引いたＴ３－Ｔ２のＯＦＦ維持間隔時間、及び時刻Ｔ３から時刻Ｔ１を差し引いたＴ３－Ｔ１の周期間隔時間のうち少なくとも二つを算出し、更に、前記Ｔ２－Ｔ１のＯＮ維持間隔時間に対して前記記録手段に記録された直近での過去（ｎ－１）個分のＯＮ維持間隔時間を加算し、ＯＮ維持間隔時間の合計をｎで除算して前記平均化処理を行ったＯＮ維持間隔時間、前記Ｔ３－Ｔ２のＯＦＦ維持間隔時間に対して前記記録手段に記録された直近での過去（ｎ－１）個分のＯＦＦ維持間隔時間を加算し、ＯＦＦ維持間隔時間の合計をｎで除算して前記平均化処理を行ったＯＦＦ維持間隔時間、及び前記Ｔ３－Ｔ１の周期間隔時間に対して前記記録手段に記録された直近での過去（ｎ－１）個分の周期間隔時間を加算し、周期間隔時間の合計をｎで除算して前記平均化処理を行った周期間隔時間のうち少なくとも二つを算出することを特徴とする。

このような真空ポンプにおいて、前記情報出力手段は、該温度調整手段のＯＮ回数又はＯＦＦ回数に関する情報を出力することが好ましい。

また本発明は、被排気装置のガスを排気する真空ポンプ本体を制御するコントローラであって、前記真空ポンプ本体は、該真空ポンプ本体の所定部位を所定の温度にするための温度調整手段を備え、前記コントローラは、前記温度調整手段を動作させる出力制御部と、前記出力制御部から得られる前記温度調整手段のＯＮ／ＯＦＦに関する情報に基づいて、該温度調整手段のＯＮ維持間隔時間、ＯＦＦ維持間隔時間、及びＯＮ維持間隔時間とＯＦＦ維持間隔時間の和である周期間隔時間のうち少なくとも二つを算出し、更に、該温度調整手段の平均化処理を行ったＯＮ維持間隔時間、平均化処理を行ったＯＦＦ維持間隔時間、及び前記平均化処理を行ったＯＮ維持間隔時間と前記平均化処理を行ったＯＦＦ維持間隔時間の和である平均化処理を行った周期間隔時間のうち少なくとも二つを算出する累積カウント間隔計測部と、前記累積カウント間隔計測部から得られる前記温度調整手段のＯＮ維持間隔時間、ＯＦＦ維持間隔時間、及び周期間隔時間のうち少なくとも二つを記録する記録手段と、前記累積カウント間隔計測部から得られる前記平均化処理を行ったＯＮ維持間隔時間、前記平均化処理を行ったＯＦＦ維持間隔時間、及び前記平均化処理を行った周期間隔時間のうち少なくとも二つを出力する情報出力部と、を備え、前記累積カウント間隔計測部は、前記温度調整手段がＯＦＦ状態からＯＮ状態に変わった時刻をＴ１とし、時刻Ｔ１後で時刻Ｔ１に一番近いときに前記温度調整手段がＯＮ状態からＯＦＦ状態に変わった時刻をＴ２とし、時刻Ｔ２後で時刻Ｔ２に一番近いときに前記温度調整手段がＯＦＦ状態からＯＮ状態に変わった時刻をＴ３とする場合、時刻Ｔ２から時刻Ｔ１を差し引いたＴ２－Ｔ１のＯＮ維持間隔時間、時刻Ｔ３から時刻Ｔ２を差し引いたＴ３－Ｔ２のＯＦＦ維持間隔時間、及び時刻Ｔ３から時刻Ｔ１を差し引いたＴ３－Ｔ１の周期間隔時間のうち少なくとも二つを算出し、更に、前記Ｔ２－Ｔ１のＯＮ維持間隔時間に対して前記記録手段に記録された直近での過去（ｎ－１）個分のＯＮ維持間隔時間を加算し、ＯＮ維持間隔時間の合計をｎで除算して前記平均化処理を行ったＯＮ維持間隔時間、前記Ｔ３－Ｔ２のＯＦＦ維持間隔時間に対して前記記録手段に記録された直近での過去（ｎ－１）個分のＯＦＦ維持間隔時間を加算し、ＯＦＦ維持間隔時間の合計をｎで除算して前記平均化処理を行ったＯＦＦ維持間隔時間、及び前記Ｔ３－Ｔ１の周期間隔時間に対して前記記録手段に記録された直近での過去（ｎ－１）個分の周期間隔時間を加算し、周期間隔時間の合計をｎで除算して前記平均化処理を行った周期間隔時間のうち少なくとも二つを算出することを特徴とする。

本発明の真空ポンプ、及びコントローラによれば、情報出力手段から出力される温度調整手段のＯＮ／ＯＦＦに関する情報に基づいて、温度調整手段を適切な時期に点検、交換することが可能であるため、真空ポンプの予期せぬ停止を防止することができ、またメンテナンス費用を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る真空ポンプ本体を概略的に示した断面図である。 本発明の一実施形態に係る真空ポンプのシステム構成図である。 本発明の一実施形態に係る真空ポンプの動作を示すフローチャートである。 ＯＮ維持間隔時間、ＯＦＦ維持間隔時間、及び周期間隔時間について示した図である。 計測される温度と、温度調整手段をＯＮ/ＯＦＦさせる時間との関係について示した図である。 図５に示したＯＤ１とＯＤ２のＯＮ維持間隔時間、ＯＦＦ維持間隔時間、周期間隔時間（何れも平均化処理している）を示した表である。 図２に示すシステム構成図の変形例である。 従来の真空ポンプ（ターボ分子ポンプ）のシステム構成図である。

以下、図面を参照しながら本発明に係る真空ポンプ及びコントローラの一実施形態について説明する。本実施形態の真空ポンプはターボ分子ポンプ１０であって、図１、図２に示すようにポンプ本体１００とコントローラ（制御装置）２００で構成されている。本実施形態のターボ分子ポンプ１０は、ポンプ本体１００を半導体装置等の被排気装置（不図示）に接続し、コントローラ２００による制御の下、被排気装置のチャンバ内からプロセスガスを排気するものである。

まずポンプ本体１００について説明する。ポンプ本体１００は円筒状の外筒１２７を備えていて、外筒１２７の上端には吸気口１０１が設けられている。外筒１２７の内方には、プロセスガスを吸引排気するためのタービンブレードによる複数の回転翼１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・を周部に放射状かつ多段に形成した回転体１０３が設けられている。

回転体１０３の中心にはロータ軸１１３が取り付けられている。このロータ軸１１３は、例えばいわゆる５軸制御の磁気軸受によって、空中に浮上支持かつ位置制御されている。

上側径方向電磁石１０４は、本実施形態では４個の電磁石により構成されていて、これらの電磁石は、ロータ軸１１３の径方向の座標軸であって互いに直交するＸ軸とＹ軸とに対をなして配置されている。またポンプ本体１００には、これらの上側径方向電磁石１０４に近接する４個の電磁石からなる上側径方向センサ１０７が設けられている。上側径方向センサ１０７は、回転体１０３の径方向変位を検出してコントローラ２００にその情報送るものである。

ここでコントローラ２００は、上側径方向センサ１０７が検出した変位信号に基づき、ＰＩＤ調節機能を有する補償回路を介して上側径方向電磁石１０４の励磁を制御し、ロータ軸１１３の上側の径方向位置を調整する。

ロータ軸１１３は、例えば高透磁率材（鉄等）により形成され、上側径方向電磁石１０４の磁力により吸引されるようになっている。磁力の調整は、Ｘ軸方向とＹ軸方向とにそれぞれ独立して行われる。

また、下側径方向電磁石１０５及び下側径方向センサ１０８が、上側径方向電磁石１０４及び上側径方向センサ１０７と同様に配置され、ロータ軸１１３の下側の径方向位置を上側の径方向位置と同様に調整している。

更に、軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂが、ロータ軸１１３の下部に設けられた円板状の金属ディスク１１１を上下に挟んで配置されている。金属ディスク１１１は、鉄等の高透磁率材で構成されている。ロータ軸１１３の軸方向変位を検出するために軸方向センサ１０９が設けられ、その軸方向変位信号がコントローラ２００に送られるように構成されている。

そして、軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂは、この軸方向変位信号に基づきコントローラ２００のＰＩＤ調節機能を有する補償回路を介して励磁制御されるようになっている。軸方向電磁石１０６Ａと軸方向電磁石１０６Ｂは、磁力により金属ディスク１１１をそれぞれ上方と下方とに吸引する。

このように、コントローラ２００は、この軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂが金属ディスク１１１に及ぼす磁力を適当に調節し、ロータ軸１１３を軸方向に磁気浮上させ、空間に非接触で保持するようになっている。

モータ１２１は、ロータ軸１１３を取り囲むように周状に配置された複数の磁極を備えている。各磁極は、ロータ軸１１３との間に作用する電磁力を介してロータ軸１１３を回転駆動するように、コントローラ２００によって制御される。

回転翼１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・とわずかの空隙を隔てて複数枚の固定翼１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ・・・が配設されている。回転翼１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・はそれぞれ、排気されるプロセスガスの分子を衝突により下方向に移送するため、ロータ軸１１３の軸線に垂直な平面から所定の角度だけ傾斜するように形成されている。

また、固定翼１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ・・・も、同様にロータ軸１１３の軸線に垂直な平面から所定の角度だけ傾斜して形成され、かつ外筒１２７の内方に向けて回転翼１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・の段と互い違いに配設されている。そして、固定翼１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ・・・の一端は、複数の段積みされた固定翼スペーサ１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃ・・・の間に嵌挿された状態で支持されている。

固定翼スペーサ１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃ・・・はリング状の部材であり、例えばアルミニウム、鉄、ステンレス、銅等の金属、又はこれらの金属を成分として含む合金等の金属によって形成されている。

固定翼スペーサ１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃ・・・の外周には、わずかの空隙を隔てて外筒１２７が固定されている。外筒１２７の底部にはベース部１２９が配設され、固定翼スペーサ１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃ・・・の下部とベース部１２９の間にはネジ付きスペーサ１３１が配設されている。そして、ベース部１２９中のネジ付きスペーサ１３１の下部には排気口１３３が形成され、外部に連通されている。

ネジ付きスペーサ１３１は、アルミニウム、銅、ステンレス、鉄、又はこれらの金属を成分とする合金等の金属によって形成された円筒状の部材であり、その内周面に螺旋状のネジ溝１３１ａが複数条刻設されている。ネジ溝１３１ａの螺旋の方向は、回転体１０３の回転方向に排気されるプロセスガスの分子が移動したときに、この分子が排気口１３３の方へ移送される方向である。

回転体１０３の回転翼１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・に続く最下部には回転翼１０２ｄが垂下されている。この回転翼１０２ｄの外周面は、円筒状で、かつネジ付きスペーサ１３１の内周面に向かって張り出されており、このネジ付きスペーサ１３１の内周面と所定の隙間を隔てて近接されている。

ベース部１２９は、ターボ分子ポンプ１０の基底部を構成する円盤状の部材であり、一般には鉄、アルミニウム、ステンレス等の金属によって形成されている。

ベース部１２９は、ターボ分子ポンプ１０を物理的に保持するとともに熱の伝導路の機能も兼ね備えているので、鉄やアルミニウム、銅等のように、剛性があって熱伝導率も高い金属を使用することが好ましい。

このような構成になるポンプ本体１００では、回転翼１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・がモータ１２１により駆動されてロータ軸１１３とともに回転すると、回転翼１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・と固定翼１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ・・・の作用により、吸気口１０１を通じて被排気装置からのプロセスガスが吸気される。

吸気口１０１から吸気されたプロセスガスは、回転翼１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・と固定翼１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ・・・の間を通り、ベース部１２９へ移送される。このとき、プロセスガスが回転翼１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・に接触又は衝突する際に生ずる摩擦熱や、モータ１２１で発生した熱の伝導や輻射等により、回転翼１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・の温度は上昇するが、この熱は、輻射又はプロセスガスの気体分子等による伝導により固定翼１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ・・・側に伝達される。

固定翼スペーサ１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃ・・・は、外周部で互いに接合しており、固定翼１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ・・・が回転翼１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・から受け取った熱やプロセスガスが固定翼１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ・・・に接触又は衝突する際に生ずる摩擦熱等を外筒１２７やネジ付きスペーサ１３１へと伝達する。そしてネジ付きスペーサ１３１に移送されてきたプロセスガスは、ネジ溝１３１ａに案内されつつ排気口１３３へと送られ、ポンプ本体１００から排気される。

ところでプロセスガスは、上述したように温度が下がったり、圧力を上昇させたりした結果、昇華して固体となって生成物が析出されることがある。ポンプ本体１００においては、排気口１３３の周辺は温度が低くなることがある。特に、回転翼１０２ｄやネジ付きスペーサ１３１付近は隙間が狭いために、析出されたプロセスガスの生成物によって流路が狭まりやすい状況にある。このため本実施形態のポンプ本体１００では、例えばベース部１２９の外周等にヒータや環状の水冷管、温度センサ（例えばサーミスタ）等を配設し、この温度センサの信号に基づき、ベース部１２９の温度が、生成物が析出しない温度（設定温度）で保たれるように、ヒータによる加熱や水冷管による冷却の制御（以下、「ＴＭＳ制御」と称する。ＴＭＳ；Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）を行っている。ここで、ＴＭＳ制御での設定温度が高くなると生成物は堆積し難くなるため、設定温度は可能な限り高くすることが望ましい。

一方、ベース部１２９の温度が高くなると、ベース部に取り付けられている電子回路の温度も上昇する。そして、例えば排気負荷の変動などによって想定以上に温度が高くなると、電子回路に設けられている半導体メモリの許容温度を超えてしまい、このメモリに記録されていた制御パラメータや、ポンプ起動時間、エラー履歴等のメンテナンス情報データが消えてしまうことが懸念される。メンテナンス情報データが消えた場合には、保守点検の時期等の判断ができなくなってしまい大きな支障となる。

また、ベース部１２９の温度が想定以上に高くなることによって、モータ１２１の磁極を構成する電磁石巻線に流れる電流が増大して、巻線の許容温度を超えることも想定される。このような場合には、電磁石巻線が断線してモータが停止するおそれがある。

このためポンプ本体１００では、ヒータや水冷管を、温度を高くすべき部位（例えば回転翼１０２ｄやネジ付きスペーサ１３１付近）と温度を抑えるべき部位（例えば電子回路やモータ１２１の近傍）に応じて適正な位置に配設するとともに、コントローラ２００によって、ヒータの通電状態を切り替えるリレーや水冷管に接続されたバルブ等のＯＮ／ＯＦＦを適切なタイミングで切り替えて、ポンプ本体１００における所定部位を所定の温度にしている。なお、本明細書等における「温度調整手段」とは、本実施形態では上述したヒータやリレー、冷水管、バルブ等がこれに相当する。

ここで、コントローラ２００について、図２を参照しながら詳細に説明する。コントローラ２００は、各種の電子部品やそれらを実装する基板等を使用し、以下に説明する機能を実現させるよう構成されている。

磁気軸受制御部２０１は、ポンプ本体１００における磁気軸受の制御（図１における軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂの制御）を行うものであり、モータ駆動制御部２０２は、モータの制御（図１におけるモータ１２１の制御）を行うものである。またＴＭＳ温度計測部２０３は、ＴＭＳ制御を実行するための温度センサ（以下、「ＴＭＳ温度センサ」と称する）からの出力信号に基づいて、ポンプ本体１００における所定部位の温度を計測するものである。

上述した磁気軸受制御部２０１、モータ駆動制御部２０２、ＴＭＳ温度計測部２０３は、保護機能処理部２０４に接続されている。保護機能処理部２０４は、磁気軸受制御部２０１から得られる磁気軸受けに関する情報、モータ駆動制御部２０２から得られるモータに関する情報、ＴＭＳ温度計測部２０３から得られる所定部位の温度情報に基づいてポンプ本体１００に異常が生じていないか監視するとともに、異常な状態である場合には、ポンプ本体１００を保護する処理（例えばポンプ本体１００を自動で停止させる等）を実行するものである。また保護機能処理部２０４は、ポンプ本体１００に異常が生じている場合は、その情報を後述するユーザーインターフェイス処理部２０９で処理可能なデータに変換して、ユーザーインターフェイス処理部２０９へ出力する機能も有する。

そしてＴＭＳ出力制御部２０５は、ＴＭＳ温度計測部２０３から得られる所定部位の温度情報に基づいて、ＴＭＳ制御を実行するための出力デバイス（以下、「ＴＭＳ出力デバイス」と称する。本実施形態ではヒータの通電状態を切り替えるリレー、及び水冷管に接続されたバルブがこれに相当する。）に対して指令を送り、ＴＭＳ出力デバイスのＯＮ／ＯＦＦを制御するものである。なおＴＭＳ出力制御部２０５は、本明細書等における「出力制御手段」、「出力制御部」に相当するものである。

累積カウント間隔計測部２０６は、ＴＭＳ出力制御部２０５から得られるＴＭＳ出力デバイスのＯＮ／ＯＦＦに関する情報（ＴＭＳ出力デバイスをＯＮにした、又はＯＦＦにしたとの情報）に基づいて、例えばＴＭＳ出力デバイスのＯＮ回数やＯＦＦ回数をカウントしたり、ＴＭＳ出力デバイスのＯＮ時間やＯＦＦ時間を計測したりするものである。

記録処理部２０７は、累積カウント間隔計測部２０６から得られるＴＭＳ出力デバイスのＯＮ／ＯＦＦに関する計測値（例えばＴＭＳ出力デバイスの累積でのＯＮ回数（ＯＦＦ回数）や、ＴＭＳ出力デバイスのＯＮ時間（ＯＦＦ時間）、及びその平均値等）を、不揮発メモリ２０８で記録可能なデータや、ユーザーインターフェイス処理部２０９で処理可能なデータに変換してこれらに出力するものである。記録処理部２０７は、不揮発メモリ２０８で記録されているデータを呼び出して、累積カウント間隔計測部２０６やユーザーインターフェイス処理部２０９に出力する機能も有する。

不揮発メモリ２０８は、記録処理部２０７から得られるデータを定期的に記録するものである。不揮発メモリ２０８の具体例としては、例えばＥＥＰＲＯＭやＦｅＲＡＭが挙げられる。なお、本実施形態では不揮発メモリ２０８を使用しているが、揮発性メモリ（ＳＲＡＭやＤＲＡＭ）をはじめとするその他の記録手段を使用してもよい。

ユーザーインターフェイス処理部２０９は、後述する情報出力部２１０に接続されていて、記録処理部２０７や保護機能処理部２０４から得られるデータを、情報出力部２１０で出力可能な信号等に変換するものである。

情報出力部２１０は、ユーザーインターフェイス処理部２０９から得られる信号等に基づいて、ＴＭＳ出力デバイスのＯＮ／ＯＦＦに関する情報やポンプ本体１００の異常に関する情報を出力するものである。情報出力部２１０は、例えばＬＣＤのように文字や画像等を表示することによって情報を出力するものでもよいし、ＬＥＤのように光を点灯（点滅）させるものでもよい。またＬＣＤやＬＥＤのように視覚によってユーザーに知覚させるものに限られず、他の五感で知覚できる（例えば音を出力してユーザーの聴覚で知覚できる）ものでもよい。また情報出力部２１０は、ターボ分子ポンプ１０とは別に設けられる他の機器を介してユーザーに情報を提供するべく、例えばＩ／Ｏ信号による通信やシリアル通信が行える外部端子でもよい。

上述した情報出力部２１０は、本明細書等における「情報出力手段」に相当するものである。

このようなコントローラ２００によって、ポンプ本体１００の通常動作が行えるとともに、異常があった際は情報出力部２１０からユーザーに通知することができ、また温度調整手段を適切な時期に点検、交換するように促すことができる。

ここで、温度調整手段を適切な時期に点検、交換するために行われる「累積カウント間隔計測」について、図３を参照しながら説明する。累積カウント間隔計測は、主に累積カウント間隔計測部２０６によって実行される。まず累積カウント間隔計測部２０６は、ステップ１として、ＴＭＳ出力制御部２０５から得られるＴＭＳ出力デバイスをＯＮにした又はＯＦＦにしたとの情報に基づいて、現在のＴＭＳ出力デバイスがＯＮ状態かＯＦＦ状態かを判断するとともに、前回ステップ１を実行した際のＴＭＳ出力デバイスの状態と同じか異なっているかを判断する（図３のＳ１）。

ステップ１の結果、現在のＴＭＳ出力デバイスの状態が前回ステップ１を実行した際の状態と同じであった場合（図３におけるＳ１でＮＯの場合）は、今回の累積カウント間隔計測は終了する。なお、累積カウント間隔計測は、短い期間（例えば３０ｍｓ）で繰り返し行われていて、次の累積カウント間隔計測はすぐに実行される。

ステップ１の結果、現在のＴＭＳ出力デバイスの状態が前回ステップ１を実行した際の状態と異なっていた場合（図３におけるＳ１でＹＥＳの場合）、累積カウント間隔計測部２０６は、ステップ２として、現時刻から前回のステップ１におけるＹＥＳであった時刻を差し引いて、ＴＭＳ出力デバイスがその状態を保っていた維持間隔時間を算出する（図３のＳ２）。

この点につき図４を参照しながら具体的に説明すると、例えば現時刻が図４におけるＴ２である場合、ＴＭＳ出力デバイスはＯＮ状態からＯＦＦ状態に変わっている（ステップ１でＹＥＳである）ため、ステップ２が実行される。なお、前回のステップ１におけるＹＥＳであった時刻（本説明においてはＴ１）は、不揮発メモリ２０８に記録されているものとする。累積カウント間隔計測部２０６は、前回のステップ１でＹＥＳであった時刻Ｔ１を、記録処理部２０７を介して不揮発メモリ２０８から呼び出し、時刻Ｔ２から時刻Ｔ１を差引いてこの間の時間を算出する。

ステップ２を実行した後、累積カウント間隔計測部２０６は、現在のＴＭＳ出力デバイスがＯＮ状態であるか否かを判断するステップ３を実行する（図３のＳ３）。

例えば現時点が図４における時刻Ｔ２である場合、ＴＭＳ出力デバイスはＯＦＦ状態であるため、ステップ３での判断は、図３におけるＳ３でのＮＯとなり、ステップ４（図３のＳ４）に進む。なお、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの間はＴＭＳ出力デバイスがＯＮ状態で保たれている。累積カウント間隔計測部２０６は、この間の時間（ステップ２で算出したＴ２－Ｔ１の時間）を「ＯＮ維持間隔時間」と設定する。

ステップ４において、累積カウント間隔計測部２０６は、算出したＴ２－Ｔ１のＯＮ維持間隔時間について平均化処理を実行する。ここで平均化処理とは、現在算出したＴ２－Ｔ１のＯＮ維持間隔時間を、過去のＯＮ維持間隔時間を使って平均化することである。平均化の手法は特に限定されるものではないが、一例として挙げると、Ｔ２－Ｔ１のＯＮ維持間隔時間に対して直近での過去（ｎ－１）個分のＯＮ維持間隔時間を加算し、ＯＮ維持間隔時間の合計をｎで除算すればよい。なお、過去のＯＮ維持間隔時間は不揮発メモリ２０８に記録されていて、ステップ４を実行するにあたって累積カウント間隔計測部２０６は、記録処理部２０７を介して不揮発メモリ２０８からの呼び出しを実行する。

ステップ４を実行した後、累積カウント間隔計測部２０６は、不揮発メモリ２０８に記録されている前回の情報（前回のステップ１でＹＥＳであったときの情報）を更新するステップ５を実行する（図３のＳ５）。現時刻が図４に示すＴ２であって、前回のステップ１でＹＥＳであった時刻がＴ１である場合、累積カウント間隔計測部２０６は、記録処理部２０７を介して、不揮発メモリ２０８に記録される前回の情報として時刻Ｔ１を時刻Ｔ２に更新し、また時刻Ｔ１でのＴＭＳ出力デバイスの状態（ＯＮ状態）を時刻Ｔ２でのＴＭＳ出力デバイスの状態（ＯＦＦ状態）に更新する。また累積カウント間隔計測部２０６は、平均化処理を行う前と後でのＴ２－Ｔ１のＯＮ維持間隔時間を、記録処理部２０７を介して不揮発メモリ２０８に記録させる。ステップ５を実行した後は、今回の累積カウント間隔計測は終了する。

一方、ステップ１でＹＥＳと判断した現時刻が図４におけるＴ３である場合、累積カウント間隔計測部２０６は、上述したステップ４には進まず、以下に説明するステップ６～９を実行する。

現時刻が図４におけるＴ３である場合、ＴＭＳ出力デバイスはＯＦＦ状態からＯＮ状態に変わっている（ステップ１でＹＥＳである）ため、ステップ２が実行される。またステップ２では、前回のステップ１でＹＥＳであった時刻Ｔ２を、記録処理部２０７を介して不揮発メモリ２０８から呼び出し、時刻Ｔ３から時刻Ｔ２を差引いてこの間の時間を算出する。そして時刻Ｔ３においてＴＭＳ出力デバイスはＯＮ状態であるため、ステップ３でＹＥＳと判断してステップ６に進む。なお、時刻Ｔ２から時刻Ｔ３までの間はＴＭＳ出力デバイスがＯＦＦ状態で保たれている。累積カウント間隔計測部２０６は、この間の時間（ステップ２で算出したＴ３－Ｔ２の時間）を「ＯＦＦ維持間隔時間」と設定する。

ステップ６では、累積回数カウンタのカウントアップを行う処理を実行する（図３のＳ６）。ここで「累積回数カウンタ」とは、ＴＭＳ出力デバイスがＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り替わった累積回数に関する情報であって、不揮発メモリ２０８に記録されている。累積カウント間隔計測部２０６は、記録処理部２０７を介して不揮発メモリ２０８に記録されている前回までの累積回数カウンタのカウントアップ（記録されている累積回数カウンタに１を加える）を行う。

ステップ６を実行した後、累積カウント間隔計測部２０６は、算出したＴ３－Ｔ２のＯＦＦ維持間隔時間について平均化処理を行うステップ７を実行する（図３のＳ７）。ＯＦＦ維持間隔時間の平均化処理も、先に説明したＯＮ維持間隔時間と同様にして行われる。

ステップ７を実行した後、累積カウント間隔計測部２０６は、算出したＴ３－Ｔ２のＯＦＦ維持間隔時間と、このＯＦＦ維持間隔時間の直前のＯＮ維持間隔時間（今回はＴ２－Ｔ１のＯＮ維持間隔時間）とを加算して、図４に示す「周期間隔時間」（今回はＴ３－Ｔ１）を算出するステップ８を実行する（図３のＳ８）。

ステップ８を実行した後、累積カウント間隔計測部２０６は、算出したＴ３－Ｔ１の周期間隔時間について平均化処理を行うステップ９を実行する（図３のＳ９）。周期間隔時間の平均化処理も、先に説明したＯＮ維持間隔時間等と同様にして行われる。

そしてステップ８を実行した後に行われるステップ５において、累積カウント間隔計測部２０６は、不揮発メモリ２０８に記録されている前回の情報を更新する（図３のＳ５）。現時刻がＴ３であって前回のステップ１でＹＥＳであった時刻がＴ２である場合、累積カウント間隔計測部２０６は、不揮発メモリ２０８に記録される前回の情報として時刻Ｔ２を時刻Ｔ３に更新し、また時刻Ｔ２でのＴＭＳ出力デバイスの状態（ＯＦＦ状態）を時刻Ｔ３でのＴＭＳ出力デバイスの状態（ＯＮ状態）に更新する。また累積カウント間隔計測部２０６は、平均化処理を行う前と後でのＴ３－Ｔ２のＯＦＦ維持間隔時間及びＴ３－Ｔ１の周期間隔時間を、記録処理部２０７を介して不揮発メモリ２０８に記録させる。ステップ５を実行した後は、今回の累積カウント間隔計測は終了する。

このような累積カウント間隔計測を実行することにより、不揮発メモリ２０８には、ＴＭＳ出力デバイスの累積ＯＮ回数である累積回数カウンタの他、平均化処理を行う前のＯＮ維持間隔時間、ＯＦＦ維持間隔時間、周期間隔時間、及び平均化処理を行った後のＯＮ維持間隔時間、ＯＦＦ維持間隔時間、周期間隔時間が記録されている。そして情報出力部２１０に対し、ユーザーインターフェイス処理部２０９を介してこれらの情報を出力することによって、ユーザーは、ＴＭＳ出力デバイスの累積ＯＮ回数等を知ることができる。従ってユーザーは、例えばＴＭＳ出力デバイスの累積ＯＮ回数が許容されているＯＮ回数を超えているか否かを判断することができるため、ＴＭＳ出力デバイス（例えばリレーやバルブ）を適切な時期に交換することができる。このように、ＯＮ回数への切り替え頻度が多くて故障につながる可能性のあるＴＭＳ出力デバイスを事前に交換することができるため、真空ポンプの予期せぬ停止を防止することができる。

なお、本実施形態ではＴＭＳ出力デバイスの累積ＯＮ回数を計測したが、累積ＯＦＦ回数を計測し、この情報を出力することによっても、ＴＭＳ出力デバイスを適切な時期に交換することができる。

また、ＴＭＳ出力デバイスのおける平均化処理を行ったＯＮ維持間隔時間、ＯＦＦ維持間隔時間、周期間隔時間は、多少のばらつきはあるものの、ポンプ本体１００が接続されている被排気装置が安定的に動作していれば、ある一定の範囲に収束する傾向にある。すなわち、平均化処理を行ったＯＮ維持間隔時間、ＯＦＦ維持間隔時間、周期間隔時間等が急峻な変化を示した際、ユーザーは、ＴＭＳ出力デバイスを含む温度調整手段に障害が生じている可能性がある（例えば水冷管につながるバルブの周期間隔時間が大きく変化した場合は、バルブ自体の故障の他、冷却水の急激な温度変化や、異物等による水冷管の詰まりなどが生じている可能性がある）ことを知ることができる。すなわち、ポンプ本体１００の所定部位の近傍に配設した温度センサで計測される温度は所定の範囲に収まっていて、実際に加熱異常や冷却異常が生じていなくても、今後異常が生じる可能性があることが把握できるため、適宜点検を行うことによって、このような加熱異常や冷却異常を予防することができる。

なお、このような加熱異常や冷却異常の予防は、平均化処理を行う前のＯＮ維持間隔時間、ＯＦＦ維持間隔時間、周期間隔時間に基づいて行うことも可能である。また、ＯＮ維持間隔時間、ＯＦＦ維持間隔時間、周期間隔時間の最小値や最大値に基づいて行ってもよい。

またこのようなＯＮ維持間隔時間等から将来の不具合を予測する手法は、ＴＭＳ出力デバイスのみに限定されるものではなく、ポンプ本体１００に使用されるそれ以外のデバイスについても適用可能である。すなわち、ポンプ本体１００を連続的に動作させる場合や、ポンプ本体１００を定期的にスタート、ストップさせる場合においても、デバイスのＯＮ維持間隔時間等はある一定の範囲に収束する傾向にあるため、この範囲を超える場合に適宜点検を行うことによって、ポンプ本体１００における将来の不具合を予防することができる。

ここで、ＴＭＳ出力デバイスのＯＮ維持間隔時間、ＯＦＦ維持間隔時間、周期間隔時間の具体例について、図５を参照しながら説明する。図５におけるＩＤ１は、ＴＭＳ制御によって加熱される部位の近傍に取り付けた温度センサから得られる温度と時間との関係を示している。またＩＤ２は、ＴＭＳ制御によって冷却される部位の近傍に取り付けた温度センサから得られる温度と時間との関係を示している。そしてＯＤ１は、ＴＭＳ制御によって加熱を行うヒータに接続されたリレーに対し、ＴＭＳ出力制御部２０５から出力されるＯＮ／ＯＦＦ信号と時間との関係を示している。ＯＤ２は、ＴＭＳ制御によって冷却を行う冷却管に接続されたバルブに対し、ＴＭＳ出力制御部２０５から出力されるＯＮ／ＯＦＦ信号と時間との関係を示している。

そして図６は、図５に示したＴＭＳ制御に対して上述した累積カウント間隔計測を実行した結果を示している。なお図６に示した時間は、何れも平均化処理を行った時間である。

図５、図６に示した通り、ＯＤ１（リレー）及びＯＤ２（バルブ）のＯＮ維持間隔時間、ＯＦＦ維持間隔時間、周期間隔時間は、多少のばらつきはあるものの略一定の範囲にある。このため、ポンプ本体１００の所定部位における加熱異常や冷却異常が生じる蓋然性は低いと判断される。一方、例えばＯＤ１（リレー）における平均化処理を行ったＯＮ維持間隔時間が所定の範囲（図５、図６に示した例では１分４５秒±２０秒の範囲）から外れることがあると、ユーザーは、今後異常が生じる可能性があることが予想できるため、適宜点検を行うことによって、加熱異常や冷却異常を予防することができる。

上述したコントローラ２００は、不揮発メモリ２０８に記録されたＴＭＳ出力デバイスの累積回数カウンタや、ＯＮ維持間隔時間等を情報出力部２１０に出力してユーザーに伝えるものであったが、図７のように構成することによって、累積回数カウンタやＯＮ維持間隔時間等が所定の値を超えたときには情報出力部２１０から警告を出力することも可能である。

図７に示す構成において記録処理部２０７は、累積カウント間隔計測部２０６から得られるＴＭＳ出力デバイスのＯＮ／ＯＦＦに関する計測値を、保護機能処理部２０４で処理可能なデータに変換する機能を有している。

そして保護機能処理部２０４は、各種の閾値２１１を記録する機能を有するとともに、記録処理部２０７からのデータに基づくＴＭＳ出力デバイスのＯＮ／ＯＦＦに関する計測値と閾値２１１とを比較し、比較結果を示すデータを、ユーザーインターフェイス処理部２０９へ出力するものである。

すなわち、閾値２１１として例えばＴＭＳ出力デバイスにおける許容できる累積ＯＮ回数を記録させておき、記録処理部２０７から得られるＴＭＳ出力デバイスの累積ＯＮ回数が許容できる累積ＯＮ回数を超えていると、情報出力部２１０からＴＭＳ出力デバイスの交換を促す警告を発する（例えばＬＣＤに、ＴＭＳ出力デバイスを交換すべき旨を表示する）ことができるため、ＴＭＳ出力デバイスの交換をより確実に促すことができる。また閾値２１１として、例えば許容できるＯＮ維持間隔時間を記憶させておき、記録処理部２０７から得られるＴＭＳ出力デバイスのＯＮ維持間隔時間が閾値２１１から外れていると、情報出力部２１０から温度調整手段の点検を促す警告を発することができるため、ポンプ本体１００における加熱異常や冷却異常を予防することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、上記の説明で特に限定しない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。また、上記の実施形態における効果は、本発明から生じる効果を例示したに過ぎず、本発明による効果が上記の効果に限定されることを意味するものではない。

１０：ターボ分子ポンプ（真空ポンプ）
１００：ポンプ本体
２００：コントローラ
２０５：ＴＭＳ出力制御部（出力制御手段、出力制御部）
２０６：累積カウント間隔計測部
２０７：記録処理部
２０８：不揮発メモリ
２０９：ユーザーインターフェイス処理部
２１０：情報出力部（情報出力手段）

Claims (3)

1. 被排気装置のガスを排気する真空ポンプであって、
   前記真空ポンプの所定部位を所定の温度にするための温度調整手段と、
   前記温度調整手段を動作させる出力制御手段と、
   前記出力制御手段から得られる前記温度調整手段のＯＮ／ＯＦＦに関する情報に基づいて、該温度調整手段のＯＮ維持間隔時間、ＯＦＦ維持間隔時間、及びＯＮ維持間隔時間とＯＦＦ維持間隔時間の和である周期間隔時間のうち少なくとも二つを算出し、更に、該温度調整手段の平均化処理を行ったＯＮ維持間隔時間、平均化処理を行ったＯＦＦ維持間隔時間、及び前記平均化処理を行ったＯＮ維持間隔時間と前記平均化処理を行ったＯＦＦ維持間隔時間の和である平均化処理を行った周期間隔時間のうち少なくとも二つを算出する累積カウント間隔計測部と、
   前記累積カウント間隔計測部から得られる前記温度調整手段のＯＮ維持間隔時間、ＯＦＦ維持間隔時間、及び周期間隔時間のうち少なくとも二つを記録する記録手段と、
   前記累積カウント間隔計測部から得られる前記平均化処理を行ったＯＮ維持間隔時間、前記平均化処理を行ったＯＦＦ維持間隔時間、及び前記平均化処理を行った周期間隔時間のうち少なくとも二つを出力する情報出力手段と、を備え、
   前記累積カウント間隔計測部は、前記温度調整手段がＯＦＦ状態からＯＮ状態に変わった時刻をＴ１とし、時刻Ｔ１後で時刻Ｔ１に一番近いときに前記温度調整手段がＯＮ状態からＯＦＦ状態に変わった時刻をＴ２とし、時刻Ｔ２後で時刻Ｔ２に一番近いときに前記温度調整手段がＯＦＦ状態からＯＮ状態に変わった時刻をＴ３とする場合、時刻Ｔ２から時刻Ｔ１を差し引いたＴ２－Ｔ１のＯＮ維持間隔時間、時刻Ｔ３から時刻Ｔ２を差し引いたＴ３－Ｔ２のＯＦＦ維持間隔時間、及び時刻Ｔ３から時刻Ｔ１を差し引いたＴ３－Ｔ１の周期間隔時間のうち少なくとも二つを算出し、更に、
   前記Ｔ２－Ｔ１のＯＮ維持間隔時間に対して前記記録手段に記録された直近での過去（ｎ－１）個分のＯＮ維持間隔時間を加算し、ＯＮ維持間隔時間の合計をｎで除算して前記平均化処理を行ったＯＮ維持間隔時間、
   前記Ｔ３－Ｔ２のＯＦＦ維持間隔時間に対して前記記録手段に記録された直近での過去（ｎ－１）個分のＯＦＦ維持間隔時間を加算し、ＯＦＦ維持間隔時間の合計をｎで除算して前記平均化処理を行ったＯＦＦ維持間隔時間、
   及び前記Ｔ３－Ｔ１の周期間隔時間に対して前記記録手段に記録された直近での過去（ｎ－１）個分の周期間隔時間を加算し、周期間隔時間の合計をｎで除算して前記平均化処理を行った周期間隔時間のうち少なくとも二つを算出することを特徴とする真空ポンプ。
2. 前記情報出力手段は、該温度調整手段のＯＮ回数又はＯＦＦ回数に関する情報を出力することを特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ。
3. 被排気装置のガスを排気する真空ポンプ本体を制御するコントローラであって、
   前記真空ポンプ本体は、該真空ポンプ本体の所定部位を所定の温度にするための温度調整手段を備え、
   前記コントローラは、
   前記温度調整手段を動作させる出力制御部と、
   前記出力制御部から得られる前記温度調整手段のＯＮ／ＯＦＦに関する情報に基づいて、該温度調整手段のＯＮ維持間隔時間、ＯＦＦ維持間隔時間、及びＯＮ維持間隔時間とＯＦＦ維持間隔時間の和である周期間隔時間のうち少なくとも二つを算出し、更に、該温度調整手段の平均化処理を行ったＯＮ維持間隔時間、平均化処理を行ったＯＦＦ維持間隔時間、及び前記平均化処理を行ったＯＮ維持間隔時間と前記平均化処理を行ったＯＦＦ維持間隔時間の和である平均化処理を行った周期間隔時間のうち少なくとも二つを算出する累積カウント間隔計測部と、
   前記累積カウント間隔計測部から得られる前記温度調整手段のＯＮ維持間隔時間、ＯＦＦ維持間隔時間、及び周期間隔時間のうち少なくとも二つを記録する記録手段と、
   前記累積カウント間隔計測部から得られる前記平均化処理を行ったＯＮ維持間隔時間、前記平均化処理を行ったＯＦＦ維持間隔時間、及び前記平均化処理を行った周期間隔時間のうち少なくとも二つを出力する情報出力部と、を備え、
   前記累積カウント間隔計測部は、前記温度調整手段がＯＦＦ状態からＯＮ状態に変わった時刻をＴ１とし、時刻Ｔ１後で時刻Ｔ１に一番近いときに前記温度調整手段がＯＮ状態からＯＦＦ状態に変わった時刻をＴ２とし、時刻Ｔ２後で時刻Ｔ２に一番近いときに前記温度調整手段がＯＦＦ状態からＯＮ状態に変わった時刻をＴ３とする場合、時刻Ｔ２から時刻Ｔ１を差し引いたＴ２－Ｔ１のＯＮ維持間隔時間、時刻Ｔ３から時刻Ｔ２を差し引いたＴ３－Ｔ２のＯＦＦ維持間隔時間、及び時刻Ｔ３から時刻Ｔ１を差し引いたＴ３－Ｔ１の周期間隔時間のうち少なくとも二つを算出し、更に、
   前記Ｔ２－Ｔ１のＯＮ維持間隔時間に対して前記記録手段に記録された直近での過去（ｎ－１）個分のＯＮ維持間隔時間を加算し、ＯＮ維持間隔時間の合計をｎで除算して前記平均化処理を行ったＯＮ維持間隔時間、
   前記Ｔ３－Ｔ２のＯＦＦ維持間隔時間に対して前記記録手段に記録された直近での過去（ｎ－１）個分のＯＦＦ維持間隔時間を加算し、ＯＦＦ維持間隔時間の合計をｎで除算して前記平均化処理を行ったＯＦＦ維持間隔時間、
   及び前記Ｔ３－Ｔ１の周期間隔時間に対して前記記録手段に記録された直近での過去（ｎ－１）個分の周期間隔時間を加算し、周期間隔時間の合計をｎで除算して前記平均化処理を行った周期間隔時間のうち少なくとも二つを算出することを特徴とするコントローラ。

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