JP2005264938A - 真空ポンプシステム - Google Patents

Abstract

【課題】中央の遠隔制御ユニットを備えて、真空ポンプの設置に起因する問題を克服する真空ポンプシステムを提供する。
【解決手段】真空ポンプシステムは、真空ポンプと、前記ポンプの運転パラメータをモニターおよび制御するローカルの電子制御ユニットと、真空ポンプ装置に対して遠隔位置に配置された制御ステーションとを備えた、少なくとも２つの真空ポンプ装置を有する。制御ステーションは遠隔制御ユニットを備えている。遠隔制御ユニットおよびローカルの制御ユニットは、真空ポンプ装置のデータおよび命令を送受信し、またその運転を制御するための無線通信モジュールを備えている。遠隔制御ユニットの無線通信モジュールは、ローカル制御ユニットの無線通信モジュールと直接通信を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は真空ポンプシステムに関する。
より詳しくは、本発明は、１つまたは複数の真空ポンプ装置と、それらのポンプ装置の運転を制御およびモニターするための対応する電子制御ユニットを備えた種類の真空ポンプシステムに関する。

真空ポンプシステムは、例えば下記特許文献１「真空ポンプシステム」に示されている。
高真空、すなわち１０^-4ｍｂａｒ〜１０^-8ｍｂａｒという範囲の圧力の場合、ポンプシステムは一般に、例えば機械的なタイプの補助ポンプまたは前段ポンプと関連づけられたターボ分子真空ポンプを備え、ターボ分子ポンプが気体を大気圧で排出できるようになっている。

ターボ分子ポンプの一例が、本発明の出願人名義の下記特許文献２「ターボ分子ポンプ」に開示されている。
ターボ分子ポンプと前段ポンプとの両方とも、ポンプの運転と、基板上に取り付けられ、またはポンプ装置に付属する弁、圧力検出器、冷却システムおよび類似の装置などの補助装置が存在するならばその運転とを、制御およびモニターするためのローカルの電子制御ユニットを必要とする。

真空ポンプのための電子制御ユニットは、例えば下記特許文献３「コンバータ付き真空ポンプ」に示されている。
真空ポンプの運転は、遠隔電子制御ユニットによって制御することができる。ポンプの遠隔ユニットとローカルの電子制御ユニットとは一般にシリアルのインターフェースを備えており、必要なときはこれらの装置をケーブルで恒久的にまたは随時互いに接続することができる。

下記特許文献４「通信異常検出／対処装置および真空ポンプ遠隔モニター制御装置」は、真空ポンプ、特に磁気サスペンションを備えたターボ分子ポンプの遠隔制御装置を開示しているが、これはポンプの基板上に取り付けられたローカルの制御ユニットと、遠隔制御ユニットとを備え、これらのユニットはＲＳ２３２シリアルケーブルによる接続によって互いに通信を行うようになっている。

タイプの異なる複数のポンプで構成されるもっと複雑なポンプシステムの場合では、これらのポンプは真空ラインを介して互いに接続されていることも、また互いに独立していることもあるが、それぞれの真空ポンプをモニターおよび制御するために、遠隔制御ユニットは全てのローカル制御ユニットのインターフェースと同時に通信可能な複数のインターフェースを備えている。

上記のタイプのポンプシステムは、例えば下記特許文献５「真空ポンプ制御システム」に開示されており、単独の遠隔制御ユニットの対応する通信ゲートにＲＳ２３２シリアルケーブルを介して接続された独自のローカル制御ユニットをそれぞれ有する、種類の異なる複数のポンプ（ターボ分子、機械的、低温その他のポンプ）を備えたシステムを開示している。

遠隔制御ユニットとローカル制御ユニットとの間をシリアルケーブルで接続することは、個々の真空ポンプの位置と真空ポンプ間の距離との両方に関する限り、真空ポンプシステムの設置段階で多くの問題をもたらすため、重大な欠点となる。
更に運転中には、シリアルケーブルが偶然外れたり損傷したりする可能性もあり、その場合は遠隔制御ユニットと対応するローカル制御ユニットとの間の通信が切れることになる。

そのため、ポンプシステム内の真空ポンプの数が多ければ多いほど、その欠点が深刻になる。
米国特許第５，７３３，１０４号明細書 米国特許第５，２３８，３６２号明細書 欧州特許出願公開第０ ５９７ ３６５号明細書 米国特許第６，２０４，７７６号明細書 米国特許第５，９７１，７１１号明細書

本発明の主な目的は、中央の遠隔制御ユニットを備えて、上記の欠点を克服する真空ポンプシステムを提供することである。

この目的およびその他の目的は、添付の特許請求の範囲で述べられる真空ポンプシステムによって達成される。
本発明によれば、真空ポンプシステムは複数の真空ポンプ装置を備えている。各真空ポンプ装置は真空ポンプと、前記真空ポンプの運転パラメータをモニターおよび制御するローカルの電子制御ユニットとを有する。真空ポンプ装置に対して遠隔の位置に、制御ステーションが配置されている。制御ステーションは遠隔制御ユニットを備えている。遠隔制御ユニットおよびローカルの電子制御ユニットは、それぞれ無線通信モジュールを備えている。遠隔制御ユニットの無線通信モジュールは、ローカル制御ユニットの無線通信モジュールと直接通信を行う。

各真空ポンプの遠隔制御ユニットとローカル制御ユニットとの間の通信のための無線通信インターフェースを利用することにより、シリアルケーブルの使用に関わるポンプシステムの設置に対する制約が解消される。従ってシステムを構成する各真空ポンプは、ケーブルによる接続の使用に関るあらゆる制約無しに、最も適切な場所に、また互いにより広い間隔を置いて配置することができる。

本発明によれば、遠隔制御ユニットはローカル制御ユニットとのいかなる物理的な接続からも自由となり、従来技術で教示される固定されたステーションの代わりに移動可能かつ持ち運び可能な遠隔ユニットが提供できる。
本発明によるポンプシステムは、前記制御ユニット（ローカルユニットと遠隔ユニットとの両方）を対応する無線インターフェースモジュールと接続することで十分なので、従来の制御ユニットを使って有利に構成することができる。

本発明による真空ポンプシステムの好適な実施形態を、本発明による真空ポンプシステムの動作を表すブロック図を示す添付の図面を参照して、非限定的な例によって、以下詳細に説明する。
添付の図面は本特許請求の範囲の一部を形成するものとしてその中に組み込まれる。図は本発明を図示するもので、以下の説明と共に、本発明の原理を説明する。

図１に示した実施形態において、真空ポンプシステム１は高真空ポンプ装置１１および補助または前段ポンプ装置３１を備えている。
ポンプ装置１１および３１は真空ライン（図示せず）を介して互いに接続されており、高真空ポンプ装置１１によって高真空状態とされたチャンバーから吸い出された気体流を、補助ポンプ装置３１を通って大気圧で排出することができる。

ポンプ装置１１は好適には高真空ポンプ１３、例えばターボ分子ポンプを備え、また後で説明するポンプの電気モーターおよびその他の電気機械的装置を駆動することにより高真空ポンプ１３の運転パラメータをモニターおよび制御するローカルの電子制御ユニット１５を更に備えている。
同様にポンプ装置３１は，好適には機械的ポンプ、例えば油ポンプである前段ポンプ３３を備え、ローカルの電子制御ユニット３５を有する。

ローカルの電子制御ユニット１５、３５は好適には、対応する電源ケーブル１７、３７によって電源ラインから電圧を供給される。
ポンプ装置１１は更に、これもローカルの制御ユニット１５によって制御できる１組の二次装置を備えている。高真空ポンプ１３がターボ分子ポンプである場合は、前記装置はポンプ内の残留圧力をモニターするための圧力検出器１９、冷却ファン２１、停止操作中にポンプを減速するための気体の導入を制御するベント弁２３、排気される気体が腐食性または有害な気体である場合に排気される気体を外部環境に排出する前に希釈気体の導入を制御するためのパージ弁２５を有していてもよい。

同様にローカルの制御ユニット３５は、ポンプ３３を備えたポンプ装置３１の二次装置を制御できる。前段ポンプ３３が油機械ポンプである場合は、これらの装置はポンプ内の残留圧力をモニターするための圧力検出器３９，油溜めの油量と温度とをモニターする油検出器４１、高真空ポンプ装置１１を補助ポンプ装置３１と接続する真空ライン内に配置された前段ラインの弁４３を有していてもよい。

ポンプシステム１は更に、単一の遠隔制御ステーション５１を有する。遠隔制御ステーション５１は、通常はポンプシステム１の集中管理および制御のために電子プロセッサを備えた、またはそれに接続された遠隔制御ユニット５３を備えている。
ポンプ装置１１、３１の遠隔制御ユニット５３およびローカルの電子制御ユニット１５、３５の両方とも、ポンプシステムの運転を制御するためのデータおよび命令の双方向通信を行うインターフェースを備えていなければならない。

本発明によれば、各ローカル制御ユニット１５、３５は無線通信モジュール２７、４７を備え、ローカルの制御ユニット１５、３５が遠隔制御ユニット５３に接続されたやはり無線タイプである対応する通信モジュール５５と対話できるようになされる。
本技術分野で周知のように、無線技術の分野で最も広く採用されている技術は、高周波（無線周波数；ＲＦ）または赤外線放射を使用して信号を伝達するものである。かかる技術とそれを利用する装置とは周知のものであるから、ここではその詳しい説明は行わない。

遠隔制御ユニット５３の無線通信モジュール５５は、各ローカル制御ユニット１５、３５の無線通信モジュール２７、４７と対話できるように選ばれる。
モジュール５５は例えば、異なるローカル制御ユニットの通信モジュールと各チャンネルを通じて通信する多チャンネル通信モジュールでもあってもよい。この方式によれば特にそれぞれ独自の制御ステーションを持ち互いに近接して配置された、隣接するポンプ装置または異なるポンプシステムの通信信号の間で起こりうる、妨害となる混信（クロストーク）を回避することが可能になる。

別の方法として符号化（エンコード）システムを使用し、個々のローカル制御ユニットに向けられる信号やそれらから送られてくる信号を識別できるようにすることが考えられる。
これにより複数のポンプ、それも異なるタイプのもののローカル制御ユニットを、開示された実施形態におけるように複数のポンプが真空ラインで互いに接続されている場合でも、また互いに独立して別々の環境の排気に使用されている場合でも、１つの遠隔制御ステーション５１によって管理することができる。

本発明によれば、制御ステーション５１と当該ステーションによって制御されるポンプ装置１１、３１との間の全てのケーブルによる接続を無くして、ポンプシステムおよび制御ステーションを電源ラインに接続するための電源ケーブル１７、３７、５７が、ポンプシステム１内の唯一のケーブル接続であるようにすることが有利である。
更にまた、制御ステーション５１が電源ラインに接続されずに他の形で、例えばバッテリーから電源を供給されている場合は、それを固定ステーションではなく持ち運び可能な装置として構成することが有利である。

更にまた、本発明によるポンプシステム１は特別な制御ユニットを必要とせず、対応する無線通信モジュール２７、４７、５５を有する従来の制御ユニット１５、３５、５３を例えばシリアル接続２９、４９、５９を介して接続することで構成することができる。
無線通信モジュールを使用することにより、任意の仕方で配設され、かつ互いに遠く離れて配置された複数の真空ポンプ装置を、１つの遠隔制御ステーションから制御することが可能となる。この理由により、本発明によるポンプシステムの使用は、開示された実施形態におけるように、異なるタイプの複数の真空ポンプが真空ラインで互いに接続されているか、または互いに独立に運転しているようなポンプシステムを使用する複雑な用途の場合に、特に有利である。

上記の説明は非限定的な実施形態として示したにすぎず、特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲から逸脱することなく、変形や変更を行うことが可能であることが理解される。

真空ポンプ装置、無線通信モジュールを備えたローカルの電子制御ユニット、およびローカル制御ユニットの無線通信モジュールと直接通信を行う無線通信モジュールを有する遠隔制御ユニットを備えた遠隔配置された制御ステーションを有する真空ポンプシステムの模式図である。

Claims (16)

1. 複数の真空ポンプ装置（１１；３１）であって、それぞれが真空ポンプ（１３；３３）と前記ポンプの運転パラメータをモニターおよび制御するローカルの電子制御ユニット（１５；３５）を備えた複数の真空ポンプ装置（１１；３１）と、
   前記複数の真空ポンプ装置（１１；３１）に対して遠隔配置され、遠隔制御ユニット（５３）を備えた制御ステーション（５１）とを含み、
   前記遠隔制御ユニット（５３）および前記ローカルの電子制御ユニット（１５；３５）がそれぞれの無線通信モジュール（２７、５５；４７、５５）を備えており、
   前記遠隔制御ユニットの前記無線通信モジュールが前記ローカル制御ユニットの前記無線通信モジュールと直接通信状態にある真空ポンプシステム（１）。
2. 前記複数のポンプ装置が少なくとも２つのポンプ装置を備えている、請求項１記載の真空ポンプシステム。
3. 前記遠隔制御ユニット（５３）の前記無線通信モジュール（５５）が、異なるポンプ装置に向けられた通信信号の間の混信を回避して前記ポンプ装置の各々の前記ローカル制御ユニット（１５；３５）の前記通信モジュール（２７；４７）と、各チャンネル上で通信を行う多チャンネルの通信モジュールである、請求項２記載の真空ポンプシステム。
4. 前記真空ポンプ装置（１１、３１）が１０^-4ｍｂａｒよりも低い圧力で作動する、請求項１記載の真空ポンプシステム。
5. 前記ポンプ装置（１１）のうち少なくとも１つがターボ分子ポンプ（１３）を備えている、請求項１記載の真空ポンプシステム。
6. 前記ポンプ装置（１１）のうち少なくとも１つが補助ポンプ（３３）を備えている、請求項１記載の真空ポンプシステム。
7. 少なくとも２つの真空ポンプ装置（１１、３１）を含み、
   前記少なくとも２つの真空ポンプ装置（１１、３１）が、互いに真空ラインによって結合されており、かつ各々が真空ポンプ（１３；３３）と各ポンプの前記運転パラメータをモニターおよび制御するローカルの電子制御ユニット（１５；３５）とを含み、
   前記ローカルの制御ユニット（１５；３５）の各々が前記遠隔制御ユニット（５３）の前記無線通信モジュール（５５）と対話を行う無線通信モジュール（２７、４７）を備えている、請求項１記載の真空ポンプシステム。
8. 前記少なくとも２つのポンプ装置（１１；３１）がそれぞれターボ分子ポンプ（１３）と油機械ポンプ（３３）とを備えている、請求項７記載の真空ポンプシステム。
9. 少なくとも２つの互いに独立に作動する真空ポンプ装置を備え、
   前記少なくとも２つの互いに独立に作動する真空ポンプ装置の各々が、真空ポンプと各ポンプの前記運転パラメータをモニターおよび制御するローカルの電子制御ユニットとを含み、
   前記ローカルの制御ユニットの各々が前記遠隔制御ユニット（５３）の前記無線通信モジュール（５５）と対話を行う無線通信モジュールを備えている、請求項１記載の真空ポンプシステム。
10. 前記ポンプ装置が、前記ポンプ装置の運転パラメータをモニターおよび制御する複数の二次装置を更に有する、請求項９記載の真空ポンプシステム。
11. 前記二次装置が、
    前記ポンプ装置の内部の残留圧力をモニターする圧力検出器（１９、３９）と、
    前記ポンプ装置を冷却するファン（２１）と、
    ベント弁（２３）、パージ弁（２５）と、
    油溜めの油量および温度をモニターする油検出器（４１）と、
    他のポンプ装置との接続を行う真空ラインの開閉を制御する弁（４３）とを含む、請求項１０記載の真空ポンプシステム。
12. 前記遠隔制御ユニット（５３）が、前記真空ポンプ（１３；３３）の前記運転パラメータを前記ローカルの電子制御ユニット（１５；３５）を通じてモニターおよび制御するための電子プロセッサと関連付けられている、請求項１記載の真空ポンプシステム。
13. 前記二次装置のうち１つ以上のものの前記運転パラメータが、前記遠隔制御ユニット（５３）と関連付けられた電子プロセッサによってモニターおよび制御することができる、請求項１０記載の真空ポンプシステム。
14. 前記無線通信モジュール（２７、４７、５５）が赤外線通信モジュールである、請求項１記載の真空ポンプシステム。
15. 前記無線通信モジュール（２７、４７、５５）が高周波通信モジュールである、請求項１記載の真空ポンプシステム。
16. 前記制御ステーション（５１）が持ち運び可能な装置である、請求項１記載の真空ポンプシステム。

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