JP2018003615A - ロータ寿命推定装置および真空ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】ロータ寿命を推定することができるロータ寿命推定装置の提供。
【解決手段】ロータ寿命推定装置１００は、ポンプロータ４ａのクリープ歪み速度相当量と温度との相関関係およびロータ温度センサ８により検出される温度に基づいて、ポンプロータ４ａのクリープ歪みに相当する歪み相当量である歪み積算値の算出、およびその歪み積算値に基づいてロータ寿命を推定する演算部１０５と、推定されたロータ寿命に関する情報を提示する表示部１０４と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ロータ寿命推定装置および真空ポンプに関する。

ターボ分子ポンプでは、ロータがアルミ材で製作されるため、アルミ材特有の比較的低い許容温度がある。一般に、ターボ分子ポンプが排気作用を発揮する高速回転状態には、ロータは高い遠心力の作用により高い引張応力状態にある。引張応力状態においてロータ温度が許容温度（例えば、１２０℃）以上となると永久歪みが急激に増加するので、すなわちクリープ変形の速度が無視できなくなるので、許容温度よりも低い温度で運転される。

逆に、許容温度以上で運転し続けると、ロータのクリープ歪みが増加してロータの各部寸法が大きくなり、ロータ翼とステータ翼との隙間寸法が小さくなり、高速回転時にステータ翼とロータ翼とが接触するおそれがあった。

特許文献１に記載の発明では、このようなトラブルを未然に防ぐために、ロータの許容温度とほぼ等しいキュリー温度を有する強磁性体をロータに設け、強磁性体のインダクタンス変化が検出されている時間の積算時間が、ロータのクリープ寿命設計に基づいて予め設定された許容時間を超過したときにロータ回転を停止するようにしている。

特開２００６−８３８２５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の発明では、クリープ寿命によるロータ破損リスクが極めて高い時期になったときにポンプ運転を停止させる構成であり、事前にポンプ運転停止となる時期を把握することはできない。そのため、事前にロータメンテナンスの為の準備を行うことができず、スムーズなメンテナンス作業を行うのが難しかった。

本発明の好ましい実施形態によるロータ寿命推定装置は、モータにより回転駆動されるロータと、前記ロータの温度を検出するロータ温度検出部とを備える真空ポンプの、ロータ寿命推定装置であって、前記ロータのクリープ歪み速度相当量と温度との相関関係および前記ロータ温度検出部により検出される温度に基づいて、前記ロータのクリープ歪みに相当する歪み相当量を算出する演算部と、算出された前記歪み相当量に基づいてロータ寿命を推定する推定部と、推定された前記ロータ寿命に関する情報を提示する提示部と、を備える。
さらに好ましい実施形態では、前記真空ポンプは、前記温度の検出タイミングに関する時間情報を生成する計時部を備え、前記ロータ温度検出部により経時的に検出される複数の温度のそれぞれに関して、前記時間情報と前記歪み相当量とから成るデータセットをデータ記憶領域に記憶する記憶部を備え、前記推定部は、前記記憶部に記憶された複数の前記データセットに基づいて将来の歪み相当量の時間的な変化を推定し、前記将来の歪み相当量がロータ寿命として設定された歪み相当量閾値に達するロータ寿命を推定する。
さらに好ましい実施形態では、前記ロータ温度検出部から取得される前記温度の取得タイミング検出に関する時間情報を生成する計時部と、前記ロータ温度検出部により経時的に検出される複数の温度のそれぞれに関して、前記時間情報と前記歪み相当量とから成るデータセットをデータ記憶領域に記憶する記憶部を備え、前記推定部は、前記記憶部に記憶された複数の前記データセットに基づいて将来の歪み相当量の時間的な変化を推定し、前記将来の歪み相当量がロータ寿命として設定された歪み相当量閾値に達するロータ寿命を推定する。
さらに好ましい実施形態では、複数の前記データセットの内、前記時間情報が前記推定部による推定の時刻により近いデータセットに、より大きな重み付けを行うデータ処理部を備える。
さらに好ましい実施形態では、前記データ処理部は、前記記憶部に記憶された複数のデータセットの数を減少させる平均化処理を行うと共に、前記平均化処理により生じる前記データ記憶領域の空き領域に新たなデータセットを記憶させる。
さらに好ましい実施形態では、前記時間情報は、前記ロータが所定条件で回転駆動されている時間を累積したロータ駆動累積時間である。
さらに好ましい実施形態では、前記推定部は、ロータ寿命として設定された歪み相当量閾値と前記歪み相当量との差分に基づいて、推定時からロータ寿命までの残寿命を推定する。
さらに好ましい実施形態では、前記ロータの歪み実測データが入力される入力部と、前記歪み実測データに基づいて、前記演算部により算出された前記歪み相当量を補正する補正部と、を備える。
本発明の好ましい実施形態によるロータ寿命推定装置は、真空ポンプのロータの寿命を推定するロータ寿命推定装置において、前記ロータの歪み実測データと歪み実測時の時間情報とから成る複数のデータセットに基づいてロータ寿命を推定する推定部と、推定された前記ロータ寿命に関する情報を提示する提示部と、を備える。
本発明の好ましい実施形態による真空ポンプは、モータにより回転駆動されるロータと、前記ロータの温度を検出するロータ温度検出部と、上述のロータ寿命推定装置と、を備える。

本発明によれば、ロータ寿命を推定することができる。

図１は、真空ポンプの概略構成を示すブロック図である。 図２は、ポンプ本体の一例を示す断面図である。 図３は、ロータ温度センサに用いられるターゲットの特性を説明する図である。 図４は、２種類の強磁性ターゲットを使用して、複数の温度Ｔ１〜Ｔ６を検出する場合を説明する図である。 図５は、一般的な高温、高引張応力の一定状態におけるクリープの進展トレンドを模式的に示したものである。 図６は、ロータ温度とロータ寿命時間およびロータ寿命時間の逆数値との関係を示す図である。 図７は、半導体製造装置に装着された真空ポンプの長期的な稼働状態の一例を示す図である。 図８は、寿命推定処理の一例を示すフローチャートである。 図９は、近似曲線Ｌ２１，Ｌ２２，Ｌ２３を示す図である。 図１０は、間引き処理を説明する図である。 図１１は、推定残寿命算出処理の一例を示すフローチャートである。 図１２は、推定結果の表示例を示す図である。 図１３は、ポンプロータの歪み計測箇所の一例を示す図である。 図１４は、外挿近似関数Ｅ(t)の例を示す図である。 図１５は、第３の実施形態を説明する図である。

以下、図を参照して本発明を実施するため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１０００の概略構成を示すブロック図である。真空ポンプ１０００は、ポンプ本体１と、ポンプ本体１を駆動制御するコントロールユニット２と、ロータ寿命推定装置１００とを備えている。本実施の形態では磁気軸受式のターボ分子ポンプを例に説明するが、高速回転するロータを備える真空ポンプであればターボ分子ポンプに限定されない。

図２は、ポンプ本体１の一例を示す断面図である。ポンプ本体１は、回転翼４１と固定翼３１とで構成されるターボポンプ段と、円筒部４２とステータ３２とで構成されるネジ溝ポンプ段とを有している。ネジ溝ポンプ段においては、ステータ３２または円筒部４２にネジ溝が形成されている。回転翼４１および円筒部４２はポンプロータ４ａに形成されている。ポンプロータ４ａはシャフト４ｂに締結されている。ポンプロータ４ａとシャフト４ｂとによって回転体ユニット４が構成される。

軸方向に配置された複数段の回転翼４１に対して、複数段の固定翼３１が交互に配置されている。各固定翼３１は、スペーサリング３３を介してポンプ軸方向に積層されている。シャフト４ｂは、ベース３に設けられた磁気軸受３４，３５，３６によって非接触支持される。詳細な図示は省略したが、各磁気軸受３４〜３６は電磁石と変位センサとを備えている。変位センサによりシャフト４ｂの浮上位置が検出される。シャフト４ｂ、すなわち回転体ユニット４の回転数（１秒当たりの回転数）は、回転センサ４３によって検出される。

回転体ユニット４はモータ１０により回転駆動される。モータ１０は、ベース３に設けられたモータステータ１０ａと、シャフト４ｂに設けられたモータロータ１０ｂとから成る。磁気軸受が作動していない時には、シャフト４ｂは非常用のメカニカルベアリング３７ａ，３７ｂによって支持される。回転体ユニット４がモータ１０により高速回転されると、ポンプ吸気口側のガスは、ターボポンプ段（回転翼４１、固定翼３１）およびネジ溝ポンプ段（円筒部４２、ステータ３２）により順に排気され、排気ポート３８から排出される。

また、ポンプロータ４ａの温度はロータ温度センサ８によって検出される。上述したようにポンプロータ４ａは磁気浮上されて高速回転するので、ロータ温度センサ８には非接触式の温度センサが用いられる。例えば、特開２００６−１９４０９４号公報に記載のような、強磁性体ターゲットの透磁率がキュリー温度前後において大きく変化することを利用した非接触式の温度センサが用いられる。ロータ温度センサ８はインダクタンス式センサであって、ポンプロータ４ａに設けられたターゲット９の透磁率の変化をインダクタンスの変化として検出する。ターゲット９は強磁性体で形成されている。なお、ロータ温度センサ８に対向するターゲット９はシャフト４ｂの位置に設けても良い。

例えば、ポンプロータ４ａに設けられたターゲット９の温度がキュリー温度Ｔｃを通過すると、その前後でターゲット９の透磁率が大きく変化する。図３（ａ）は、キュリー温度Ｔｃにおける透磁率変化の一例を示す図である。このようにロータ温度センサ８が形成する磁界中でターゲット９の透磁率が変化すると、ロータ温度センサ８のインダクタンスは図３（ｂ）のように変化することになる。その結果、ロータ温度センサ８に印加された搬送波は透磁率変化によって振幅変調され、ロータ温度センサ８から出力される振幅変調された搬送波を検波・整流することにより、透磁率の変化に相当する信号変化を検出することができる。

図４は、キュリー温度がＴｃ１，Ｔｃ２である２種類の強磁性ターゲットを使用して、複数の温度Ｔ１〜Ｔ６を検出する場合の一例を示したものである。曲線Ｌ１，Ｌ２は、２つの強磁性体の透磁率変化を示している。なお、図４では、強磁性ターゲットに加えて純鉄ターゲットを設け、強磁性ターゲットの信号と純鉄ターゲットの信号（図３（ｂ）参照）との差分信号を、曲線Ｌ１，Ｌ２として図示している。直線Ｖａ、Ｖｂ，Ｖｃは温度検出のための閾値である。曲線Ｌ１と閾値Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃと交差する点の温度をＴ１，Ｔ２，Ｔ３とし、曲線Ｌ２が閾値Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃと交差する点の温度をＴ４，Ｔ５，Ｔ６とする。

上述のように、ロータ温度センサ８はポンプロータ４ａの温度に相当する物理量である透磁率（温度相当量）を検出するものであるが、ロータ温度センサ８は上記構成に限定されるものではなく、非接触でポンプロータ４ａの温度を検出できるものであれば、種々の温度センサをロータ温度センサ８として使用することができる。

図１に示すように、コントロールユニット２は、モータ制御部２０、軸受制御部２１、取得部２３、通信部２４および計時部２５を備えている。モータ１０はモータ制御部２０により制御される。磁気軸受３４〜３６は軸受制御部２１によって制御される。取得部２３は、ロータ温度センサ８からロータ温度相当信号（インダクタンスによって変調された信号）を取得し、それを温度値（以下では、ロータ温度Ｔｒと呼ぶ）に変換する。

計時部２５は、ロータ温度センサ８による温度の検出タイミングに関する時間情報を生成する。時間情報としては、温度の検出時刻や、ポンプロータ４ａの駆動時間の累積であるロータ駆動累積時間などがある。以下ではロータ駆動累積時間を用いる場合について示し、検出時刻を用いる場合については後述する。なお、ロータ駆動累積時間は、クリープ歪みが問題となるロータ回転数となっている時間を累積したものであり、例えば、ロータ回転数が所定範囲内（例えば、定格回転数を含む所定回転数範囲）にあるときの累積時間や、より簡単な方法として、ポンプ回転のスタート信号からストップ信号までの時間を累積したものなどが考えられる。この累積時間（以下では、ロータ駆動累積時間と呼ぶ）は、ポンプロータ４ａが交換されると手動にてリセットされる。交換後は、新しいポンプロータ４ａのロータ駆動累積時間が計時部２５によって測定される。取得部２３は、ロータ温度Ｔｒとそれが取得されたときのロータ駆動累積時間ｔとから成るデータセット（Ｔｒ、ｔ）を、通信部２４を介してロータ寿命推定装置１００へ出力する。例えば、所定の時間間隔Δｔで繰り返しロータ温度Ｔｒを取得して、データセット（Ｔｒ、ｎΔｔ）を順次出力する。ただし、ｎ＝１，２，・・・である。また、上記は、ｔ＝ｎΔｔ、すなわち、常に運転状態に有る場合を示している。以下、特に断らない限り、常にポンプが運転状態にあり、ロータ駆動累積時間ｔ＝ｎΔｔが成立している場合に限定して説明する。

ロータ寿命推定装置１００はポンプロータ４ａの寿命を推定する装置であり、通信部１０１，データ処理部１０２、記憶部１０３、表示部１０４，演算部１０５，入力部１０７および出力部１０８を備えている。なお、本実施の形態では、ロータ寿命推定装置１００はコントロールユニット２から電源が供給される構成となっており、コントロールユニット２の電源がオンされるとロータ寿命推定装置１００もオン状態となる。もちろん、コントロールユニット２以外から、電源が供給されるような構成であっても構わない。

通信部２４から出力されたデータセット（Ｔｒ、ｔ）は、通信部１０１を介してロータ寿命推定装置１００に入力される。通信部１０１から入力されたデータセット（Ｔｒ、ｔ）は、演算部１０５において歪み積算値Ｌdとロータ駆動累積時間ｔとから成るデータセットＤ(Ｌd，ｔ)に変換される。変換されたデータセットＤ(Ｌd，ｔ)は記憶部１０３に記憶される。なお、歪み積算値Ｌdの演算処理の詳細は後述する。

なお、記憶部１０３におけるデータセットＤ(Ｌd，ｔ)に対するデータ記憶容量には限りがある。そのため、複数のデータセットＤ(Ｌd，ｔ)が割り当てられたデータ記憶容量まで記憶されたならば、新たなデータセットＤ(Ｌd，ｔ)を記憶するために、既に記憶されているデータセットＤ(Ｌd，ｔ)の間引き処理がデータ処理部１０２において行われる。間引き処理の詳細は後述する。

演算部１０５は、記憶部１０３に記憶された複数のデータセットＤ(Ｌd，ｔ)に基づいて、ポンプロータ４ａがロータ寿命に達する時期を推定する。この推定処理の詳細は後述する。表示部１０４には、ロータ寿命に関する情報が表示される。また、ロータ寿命に関する情報は出力部１０８からも出力される。入力部１０７からは、ロータ寿命推定に関するデータが入力される。

（ロータ寿命推定の説明）
高温、高引張応力環境にあるアルミ材のポンプロータ４ａでは、遠心力によるクリープ歪みが増加してポンプロータ４ａの各部（特に、応力が大きい部分）の径寸法が大きくなる。その結果、ポンプロータ４ａと静止部（固定翼３１，ステータ３２等）との隙間が小さくなる。

図５は、一般的な高温、高引張応力の一定状態におけるクリープの進展トレンドを模式的に示したものである。ロータ回転時にポンプロータ４ａに生じる歪みには弾性歪みと永久歪みであるクリープ歪みがあるが、以下ではロータ寿命に関係するクリープ歪みに絞って説明する。図５の縦軸はクリープ歪みを表し、横軸に示す時間はロータ駆動累積時間に相当する。

曲線Ｌ２１，Ｌ２２，Ｌ２３は、それぞれロータ温度がＴr1，Ｔr2，Ｔr3（Ｔr1＜Ｔr2＜Ｔr3）の場合を示している。図５に示すように、比較的短時間で遷移クリープが生じた後に、ほぼ一定速度で徐々に進展する定常クリープが生じ、その後、加速的に進展する加速クリープの３つの状態におおよそ分けられる。

通常、ポンプロータ４ａは定常クリープの範囲内で設計される。本実施の形態における寿命歪みとは、定常クリープにおいて回転側と固定側との隙間が狭くなる過程において、最終的にポンプロータ４ａが固定翼３１やステータ３２と接触するおそれのある危険域に達したときのクリープ歪みである。この寿命歪みはポンプ設計によって決まっている。一定のロータ温度Ｔr1で使用した場合には寿命はｔe1となり、一定のロータ温度Ｔr2で使用した場合にはｔe2、一定のロータ温度Ｔr3で使用した場合にはｔe3となる。

図６（ａ）は、クリープ歪みによりロータ寿命に至るまでのロータ駆動累積時間（以下ではロータ寿命時間と呼ぶ）とロータ温度Ｔｒとの関係を示す図である。ロータ温度Ｔｒが上昇するに従ってロータ寿命時間が短くなる。これは、図５の定常クリープにおける曲線Ｌ２１〜Ｌ２３の傾き（すなわちクリープ歪み速度）を見ると分かるように、ロータ温度Ｔｒが高くなるにつれてクリープ歪み速度が大きくなること意味している。図６（ａ）の点（Ｔr1、ｔe1）、（Ｔr2、ｔe2）、（Ｔr3、ｔe3）は、図５の曲線Ｌ２１，Ｌ２２，Ｌ２３の場合のロータ寿命時間を示している。

図６（ｂ）は、図６（ａ）のロータ寿命時間に対して、ロータ寿命時間の逆数値とロータ温度Ｔｒとの関係を示したものである。ロータ寿命時間の逆数値は、ロータ寿命までのクリープ歪みを１とみなし、かつ、歪み速度が一定とみなしたときの１年当たりのクリープ歪みに相当するものである。すなわち、曲線Ｌ２１に関しては、直線Ｌ２５のように歪みが変化すると仮定した場合に相当する。実際には、図５に示すように、ｔ＝０からロータ寿命時間ｔe1までのクリープ歪みには遷移クリープによるものと定常クリープによるものとが含まれ、遷移クリープにおいては歪み速度は一定ではない。

ところで、歪みは歪み速度の時間積分であるので、ロータ寿命時間の逆数値の時間積分は歪み量を正規化した量になる。そして、ロータ寿命時間の逆数値の時間積分が１に達したタイミングがロータ寿命のタイミングである。ただし、温度検出精度等を考慮して、閾値＝１に安全係数を掛けることも実用上有益である。

図６（ａ）に示すように、Ｔｒ＝１２０℃におけるロータ寿命時間は１０年、Ｔｒ＝１１５℃におけるロータ寿命時間は１７年になっている。ロータ温度Ｔｒ＝１２０℃、１１５℃におけるロータ寿命時間の逆数値は、図６（ｂ）に示すように、それぞれ０．１［1/年］、０．０５９［1/年］となる。ロータ温度Ｔｒ＝１２０℃において累積で１０年間使用するとロータ寿命となり、ロータ寿命時間の逆数値の時間積分は１になる。同様に、ロータ温度Ｔｒ＝１１５℃において累積で１５年間使用すると寿命になり、ロータ寿命時間の逆数値の時間積分は１になる。

実際には、ポンプの運転状態、排気中のガス種、ガス流量でロータ温度Ｔｒは変化するので、図６（ｂ）に示すようなロータ温度Ｔｒとロータ寿命時間の逆数値との相関関係を示すデータを記憶部１０３に記憶しておく。演算部１０５は、検出されたロータ温度Ｔｒに対応するロータ寿命時間の逆数値を相関関係により求め、歪みに相当する積算値である歪み積算値Ｌdを算出する。そして、前述したように、算出された歪み積算値Ｌdとロータ駆動累積時間ｔとのデータセットＤ(Ｌd、ｔ)が記憶部１０３に記憶される。

例えば、ポンプロータ４ａを使用開始してから常にポンプが運転状態にあり、ロータ駆動累積時間ｔn（＝ｎΔｔ）が経過するまでに、コントロールユニット２から通信部１０１に、ｎ個のデータセットＤ1(Ｔr1、Δｔ）、Ｄ2(Ｔr2、２Δｔ)、・・・、Ｄn(Ｔrn、ｎΔｔ)が時間間隔Δｔ（ロータ駆動累積時間での時間間隔）で順に入力された場合を考える。このとき、演算部１０５は、次式（１）に示すように歪み積算値Ｌd1〜Ｌdnを算出する。歪み積算値Ｌd1〜Ｌdnは、ポンプロータ４ａを使用開始してからロータ駆動累積時間ｔn（Δｔ、２Δｔ、・・・、ｎΔｔ）だけ経過したときまでの、ロータ寿命時間の逆数値の時間積分に相当する積算値である。式（１）においてｆ(Ｔr1)〜ｆ(Ｔrn)は、図６（ｂ）の相関関数から得られるロータ寿命時間の逆数値である。
Ｌd1＝ｆ(Ｔr1)・Δｔ
Ｌd2＝ｆ(Ｔr1)・Δｔ＋ｆ(Ｔr2)・Δｔ
・・・
Ｌdn＝ｆ(Ｔr1)・Δｔ＋ｆ(Ｔr2)・Δｔ＋・・・＋ｆ(Ｔrn)・Δｔ …（１）
なお、ロータ回転が停止状態の場合、ロータ駆動積算時間は積み増されることがないため、データセットＤ(Ｌd、ｔ)は更新されない。

図７は、半導体製造装置に装着された真空ポンプの稼働状態の一例を示す図であり、数ヶ月〜数年に亘る長期的な状況を示したものである。図７において、（ａ）はロータ回転数、（ｂ）はモータ電流値Ｉ、（ｃ）はロータ温度Ｔｒ、（ｄ）は歪み積算値Ｌdを示す。なお、横軸の時間はロータ駆動累積時間ではなく通常の時間を表しているが、歪み積算値Ｌdに関するｔ１０〜ｔ１２，ｔ２０についてはロータ駆動累積時間を示している。図７の温度Ｔminはクリープ歪み速度が無視できない温度範囲の下限温度（例えば、１２０℃）を示しているが、一般的に、プロセス中はこの下限温度Ｔmin以上で運転されているので、時間の経過とともに歪み積算値Ｌdが徐々に上昇している。Ｔmaxはクリープ歪みを考慮した場合のポンプロータ４ａに許容できるロータ上限温度である。

図７に示す例では、ロータ駆動累積時間ｔ１０の前後でロータ温度Ｔｒが上昇方向に若干変化し、歪み積算値Ｌdの上昇傾向も変化している。そして、ロータ駆動累積時間ｔ１２において歪み積算値Ｌdが寿命として設定された寿命閾値Ｌdeに達している。寿命閾値Ｌdeは安全係数を考慮した寿命閾値である。本実施の形態では、記憶部１０３に記憶された複数のデータセットＤn(Ｌdn，ｔn)に基づいて歪み積算値Ｌdの上昇傾向を近似することにより、歪み積算値Ｌdが寿命閾値Ｌdeに達するまでのロータ駆動累積時間である推定寿命ｔ２０を推定するようにした。図７の推定寿命ｔ２０は、ロータ駆動累積時間ｔ１１において推定した場合の寿命である。

（寿命推定方法１）
次に、推定寿命ｔ２０の推定方法の第１の例について説明する。図８は、ロータ寿命推定装置１００で行われる寿命推定処理の一例を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ５では、コントロールユニット２からロータ温度Ｔｒに関するデータセット（Ｔｒn，ｔn）が入力されたか否かを判定し、入力されたと判定されるとステップＳ１０へ進む。ちなみに、ｔｎが前回から増加している場合は入力されたと判断し、増加していない（前回と同じ値）ならば入力されていないと判断する。ステップＳ１０では、入力されたデータセット（Ｔｒn，ｔn）に対して、歪み積算値Ｌdnを算出して、データセットＤn(Ｌdn，ｔn)を生成する。生成されたデータセットＤn(Ｌdn，ｔn)は記憶部１０３に記憶される。

ステップＳ２０では、データセットＤn(Ｌdn，ｔn)の数ｎが１０００に達したか否か、すなわち１０００個のデータセットＤ1(Ｌd1，ｔ1)〜Ｄ1000(Ｌd1000，ｔ1000)が記憶部１０３に蓄積された否かを判定する。ステップＳ２０においてｎ＝１０００と判定されるとステップＳ３０へ進み、データセット数が１０００に達していない場合にはステップＳ５へ進む。記憶部１０３には、歪み積算値Ｌdに関するデータセットのデータ記憶領域として、１０００データ分のデータ記憶領域が近似計算用に確保されている。

ステップＳ３０では、記憶部１０３に記憶されているデータセットＤ1(Ｌd1，ｔ1)〜Ｄ1000(Ｌd1000，ｔ1000)に基づいて、歪み積算値Ｌdの将来の変化を推定する近似式を演算部１０５において算出する。ここでは、近似式として１次式、２次式および３次式の３種類について算出するが、これらに限定されるものではない。１次式、２次式および３次式の基本式を次式（２）〜（４）のように設定し、最小二乗法を適用した演算処理で各係数値を求める。
Ｌd＝ｂ1・ｔ＋ａ1 …（２）
Ｌd＝ｃ2・ｔ^２＋ｂ2・ｔ＋ａ2 …（３）
Ｌd＝ｄ3・ｔ^３＋ｃ3・ｔ^２＋ｂ3・ｔ＋ａ3 …（４）

図９は、ロータ駆動累積時間ｔ１１に達するまでに算出された歪み積算値Ｌdを示す曲線Ｌ１０と、ロータ駆動累積時間ｔ１１おいて記憶部１０３に記憶されている１０００個のデータセットＤ1(Ｌd1，ｔ1)〜Ｄ1000(Ｌd1000，ｔ1000)に基づいて、１次式、２次式および３次式で推定した近似曲線Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ１３とを模式的に示したものである。なお、曲線Ｌ１０は、図７（ｄ）に示した積算値Ｌdの曲線と同一のものであり、算出された歪み積算値Ｌd（離散値）を連続曲線で表示したものである。

ステップＳ４０では、ステップＳ３０で算出された近似式を用いて、歪み積算値Ｌdが図７の寿命閾値Ｌdeとなるロータ駆動累積時間を求める外挿演算処理を行う。すなわち、近似式で表される歪み積算値Ｌdの近似曲線Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ１３が寿命閾値Ｌdeのラインと交差する点を、例えば２分法を適用して求める。

図７（ｄ）に示す例では、実際に算出された歪み積算値Ｌdを示す曲線Ｌ１０は、ロータ駆動累積時間ｔ１２において寿命閾値Ｌdeのラインと交差している。一方、図９に示す近似曲線Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ１３は、寿命閾値Ｌdeのラインと点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３でそれぞれ交差している。点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３におけるロータ駆動累積時間ｔ２１，ｔ２２，ｔ２３が、近似曲線Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ１３を用いた場合の推定寿命、すなわち、ポンプロータ４ａを組み付けてからロータ寿命となるまでのロータ駆動累積時間である。なお、過去よりも現在側に重み付けするように、現在値（ロータ駆動累積時間ｔ１１のデータセット）近傍を通過する条件を付け加えても良い。

ステップＳ５０では、推定結果を表示部１０４に表示する。表示する内容としては、例えば、図９に示すように、現在までの歪み積算値Ｌdの推移を示す曲線Ｌ１０と、近似曲線Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ１３と、近似曲線Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ１３を採用した場合の推定寿命ｔ２１，ｔ２２，ｔ２３とを表示する。また、推定寿命ｔ２１，ｔ２２，ｔ２３までの稼働可能時間（ｔ２１−ｔ１１），（ｔ２２−ｔ１１），（ｔ２３−ｔ１１）を表示しても良い。なお、寿命推定結果を表示部１０４に表示すると共に、その寿命推定結果を出力部１０８から出力するようにしてもよい。

次いで、ステップＳ６０では記憶部１０３に記憶されている１０００組のデータセットＤ1(Ｌd1，ｔ1)〜Ｄ1000(Ｌd1000，ｔ1000)を５００組に間引く間引き処理が、データ処理部１０２において実行される。この間引き処理により、記憶部１０３に記憶されているデータセットは５００組となり、５００組分の空き領域がデータ記憶領域に生じる。間引き処理の詳細は後述する。

ステップＳ６０の間引き処理が完了すると、間引き処理により生じた空き領域に新たな５００組のデータセットを蓄積するためにステップＳ５へ戻る。このように、１０００組のデータセットＤ1(Ｌd1，ｔ1)〜Ｄ1000(Ｌd1000，ｔ1000)が揃う毎に近似式の演算が行われ、推定寿命ｔ２１，ｔ２２，ｔ２３が算出される。

（間引き処理）
次に、ステップＳ６０における間引き処理の一例を説明する。なお、間引き処理はデータ処理部１０２において行われる。通信部１０１には、コントロールユニット２の通信部２４から、ｎ個のデータセット（Ｔrn、ｔn）が所定間隔Δｔで入力される。演算部１０５は、それらをｎ個のデータセットＤn(Ｌdn、ｔn)に変換する。

まず、記憶部１０３に１０００組のデータセットＤ1(Ｌd1，ｔ1)、Ｄ2(Ｌd2，ｔ1＋Δｔ)、Ｄ3(Ｌd3，ｔ1＋2Δｔ)、Ｄ4(Ｌd4，ｔ1＋3Δｔ)、・・・、Ｄ999(Ｌd999，ｔ1＋998Δｔ)、Ｄ1000(Ｌd1000，ｔ1＋ｔ999Δｔ)が記憶部１０３に蓄積される。この１０００組のデータセットＤ1(Ｌd1，ｔ1)〜Ｄ1000(Ｌd1000，ｔ1＋ｔ999Δｔ)を間引いて、５００組のデータセットＤ1((Ｌd1＋Ｌd2)/2，ｔ1＋Δｔ/2)、Ｄ2((Ｌd3＋Ｌd4)/2，ｔ1＋(5/2)Δｔ)、・・・Ｄ500((Ｌd999＋Ｌ1000)/2，(1997/2)Δｔ)を生成する。

なお、ここでは、前後２つのデータセットに対して歪み積算値の平均値を求め、その平均値を前後２つのデータセットの中間のロータ駆動累積時間における歪み積算値とすることで、間引き処理を行った。ただし、この間引き処理は一例であって、種々の間引き処理が可能である。

上述した１０００組のデータセットを用いて近似式を算出した後に、新たな５００組のデータセットが記憶部１０３に蓄積される。そのため、新たな５００組のデータセットの１番目のものが取得されるロータ駆動累積時間は、上述した１０００組目のデータセットＤ1000(Ｌd1000，ｔ1＋999Δｔ)が取得されるロータ駆動累積時間999Δｔから近似式演算に要する時間を経た後に取得されたデータセットのロータ駆動累積時間となる。ここでは、近似式演算に要する時間を省略し、新たな５００組のデータセットの１番目が取得されるロータ駆動累積時間は999Δｔ＋Δｔ＝1000Δｔであるとして説明する。すなわち、新たな５００組のデータセットＤ1001(Ｌd1001，1000Δｔ)、Ｄ1002(Ｌd1002，1001Δｔ)、・・・、Ｄ1500(Ｌd1500，1499Δｔ)が記憶部１０３に蓄積される。

その結果、記憶部１０３には、再び１０００組のデータセットが蓄積されたことになる。そして、この１０００組のデータセットを用いて、ステップＳ３０の近似式の算出が行われる。そして、ステップＳ６０の間引き処理では、１０００組のデータセットＤ1((Ｌd1＋Ｌd2)/2，ｔ1＋Δｔ/2)、Ｄ2((Ｌd3＋Ｌd4)/2，ｔ1＋(5/2)Δｔ)、・・・Ｄ500((Ｌd999＋Ｌd1000)/2，(1997/2)Δｔ)、Ｄ1001(Ｌd1001，1000Δｔ)、Ｄ1002(Ｌd1002，1001Δｔ)、・・・、Ｄ1500(Ｌd1500，1499Δｔ)に対して、間引き処理が行われる。

図１０は、間引き処理を説明する図である。図１０では、記憶部１０３のデータ記憶領域に、２０組のデータセットが記憶可能である場合を例に図示した。図１０において、黒丸がデータセットＤn(Ｌdn，ｔn)を表しており、横軸はロータ駆動累積時間を表している。また、黒丸の下に表示した数字は、データセットＤn(Ｌdn，ｔn)の内の何組目かを示すものである。図１０では、図示下側から上側に向かって順に、１回目の近似式算出用のデータセットから４回目の近似式算出用のデータセットまでが記載されている。

１回目の近似式演算では、Δｔ間隔で取得された２０のデータセットを用いて近似式が算出され、その後、２０個のデータセットに対して間引き処理が行われる。その結果、２０個のデータセットは１０個のデータセットとなり、記憶部１０３には１０データセット分の空き領域が生じる。この空いたデータ記憶領域に１０個のデータセットが新たに蓄積される。

２回目の近似式演算では、間引き処理により生成された１０個のデータセットと新たに蓄積された１０個のデータセットとに基づいて、近似式が算出される。その後、２０個のデータセットに対して間引き処理が行われ、記憶部１０３のデータ記憶領域に１０データセット分の空き領域が確保される。この空き領域に、新たな１０個のデータセットが蓄積される。さらに、図１０の３回目および４回目も、２回目と同様の処理が行われる。

（寿命推定方法２）
次に、寿命推定に関する２番目の方法について説明する。上述した推定方法では、時系列的に得られた複数の歪み積算値から得られる近似曲線を外挿して推定寿命ｔ２１〜ｔ２３を求めた。以下に述べる第２の方法では、現在の歪み積算値に基づいて寿命閾値Ｌdeまでの推定残寿命を求めて、ポンプロータ４ａの寿命時期を推定するようにした。

図１１は、推定残寿命算出処理の一例を示すフローチャートである。ステップＳ１００では、コントロールユニット２からロータ温度Ｔｒに関するデータセット（Ｔｒn，ｔn）が入力されたか否かを判定し、入力されたと判定されるとステップＳ１１０へ進む。ステップＳ１１０では、ロータ駆動累積時間ｔnにおける歪み積算値Ｌdnを次式（５）のように算出する。式（５）において、ｆ(Ｔr1)〜ｆ(Ｔrn)は、第１の実施の形態で説明した図６（ｂ）の相関関係から求まる、ロータ温度Ｔr1〜Ｔrnにおけるロータ寿命時間の逆数値である。
Ｌdn＝ｆ(Ｔr1)・Δｔ＋ｆ(Ｔr2)・Δｔ＋・・・＋ｆ(Ｔrn)・Δｔ …（５）

ステップＳ１２０では、ステップＳ１１０で算出した歪み積算値Ｌｎに対する、寿命閾値Ｌdeまでの許容歪み量（Ｌde−Ｌdn）を算出する。ステップＳ１３０では、許容歪み量（Ｌde−Ｌdn）に基づく推定残寿命を算出する。前述したように、ロータ寿命とロータ温度Ｔｒとの間には図６（ａ）に示すような関係がある。ここでは、ロータ温度Ｔｒが所定温度Ｔｓの場合およびロータ上限温度Ｔmaxの場合のそれぞれについて、次式（６）、（７）のように推定残寿命Δｔ(Ts)，Δｔ(Tmax)を求めるようにした。なお、ｔ(Ts)はロータ温度ＴｒがＴｓの場合の推定寿命であり、ｔ(Tmax)はロータ温度ＴｒがＴmaxの場合の推定寿命である。
Δｔ(Ts)＝（Ｌde−Ｌdn）×ｔ(Ts) …（６）
Δｔ(Tmax)＝（Ｌde−Ｌdn）×ｔ(Tmax) …（７）

なお、所定温度Ｔｓとしては、現在時点におけるロータ温度Ｔｒ、現在までのロータ温度Ｔｒの平均値、予め入力部１０７から入力された設定値などがある。

ステップＳ１４０では、推定結果を表示部１０４に表示する。図１２は表示例を示す図であり、現在のロータ駆動累積時間ｔ１１までの歪み積算値を示す曲線Ｌ１０、推定寿命ｔ(Ts)，ｔ(Tmax)、現在のロータ駆動累積時間ｔ１１から推定寿命ｔ(Ts)，ｔ(Tmax)までの歪み変化を示す線分Ｌ３０，Ｌ３１、推定残寿命Δｔ(Ts)，Δｔ(Tmax)が表示されている。

なお、上述した第１の推定方法も合わせて実行し、図１２の表示画面上に、近似曲線Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ１３も表示するようにしても良い。

（時間情報として検出時刻を用いる場合）
時間情報として検出時刻を用いる場合には、コントロールユニット２からロータ寿命推定装置１００に入力されるデータセット（Ｔｒ、ｔ）は、ロータ温度Ｔｒと検出時刻との組み合わせになる。ところで、図７のように長期間にわたるロータ回転状況を見ると、ポンプ停止の際にはロータ回転数がゼロまで低下する。この停止期間中はクリープ歪みは発生しないので、上述した説明では、その期間を除外する意味でロータ駆動累積時間を用いた。しかしながら、時間情報として検出時刻を用いても良い。この場合も、上述した式（１）のｔをロータ駆動累積時間から検出時刻に置き換えることで、歪み積算値Ｌdnを算出することができる。

ただし、ｔに検出時刻を用いる場合、クリープ歪みがほぼ無視できるロータ回転数（例えば、ポンプ停止中）であっても、歪み積算値Ｌdnの積算が実行されることになる。すなわち、式（１）の右辺には、そのようなロータ回転数のときに検出されたロータ温度温度Ｔrnに基づく項ｆ(Ｔrn)・Δｔも含まれていることになる。しかしながら、そのようなロータ回転数の場合には、ロータ温度Ｔrnは図６に示すロータ温度１１０℃よりも低い場合が多く、クリープ歪みは非常に小さいか、または無視することができる。すなわち、ロータ寿命時間の逆数値ｆ(Ｔrn)は非常に小さな値であるため、例えばポンプ停止期間があったとしても、ロータ駆動累積時間を用いた場合の歪み積算値Ｌdnと検出時刻を用いた場合の歪み積算値Ｌdnとの差は、非常に小さい。なお、歪み積算値Ｌdnを用いた処理については、ｔにロータ駆動累積時間を用いた場合と同様なので、ここでは説明を省略する。

（Ｃ１）以上説明したように、ロータ寿命推定装置１００の演算部１０５は、ポンプロータ４ａのクリープ歪み速度相当量と温度との相関関係（図６（ｂ））、ロータ温度センサ８により検出されるロータ温度Ｔｒおよび時間情報であるロータ駆動累積時間や検出時刻に基づいて、ポンプロータ４ａのクリープ歪みに相当する歪み相当量である歪み積算値Ｌdを算出する。そして、演算部１０５は、歪み積算値Ｌdに基づいてロータ寿命、例えば、ポンプロータ４ａのクリープ歪みが寿命とされる値に達するまでの時間や、現在からクリープ歪みが寿命とされる値に達するまでの時間（推定残寿命）を推定する。推定されたロータ寿命に関する情報は、表示部１０４に表示されたり、出力部１０８から出力されたりする。

その結果、クリープ歪みの進展によりロータ寿命となる前に、ロータ交換等のメンテナンスを行うことができる。

（Ｃ２）時間情報としては、計時部を真空ポンプ側に設けて温度検出のタイミングに合わせて生成しても良いし、計時部をロータ寿命推定装置１００側に設けて真空ポンプ側から検出温度を取得するタイミングに合わせて生成しても良い。そして、ロータ温度センサ８により経時的に検出される複数のロータ温度Ｔｒのそれぞれに関して、時間情報（検出時刻やロータ駆動累積時間）ｔと歪み積算値Ｌdとから成るデータセットＤ(Ｌd、ｔ)をデータ記憶領域に記憶する記憶部１０３とを備え、演算部１０５により、記憶部１０３に記憶された複数のデータセットＤ(Ｌd、ｔ)に基づいて将来の歪み積算値Ｌdの時間的な変化を推定し、将来の歪み積算値Ｌdがロータ寿命として設定された寿命閾値Ｌdeに達するロータ寿命を推定するようにしても良い。

（Ｃ３）さらに、データ処理部１０２において、複数のデータセットＤ(Ｌd、ｔ)の内、時間情報が演算部１０５による推定の時刻により近いデータセットＤ(Ｌd、ｔ)に、より大きな重み付けを行うようにしても良い。

（Ｃ４）例えば、図９に示したように、記憶部１０３に記憶された複数のデータセットＤn(Ｌdn、ｔn)の数を減少させる平均化処理を行うと共に、平均化処理により生じるデータ記憶領域の空き領域に新たなデータセットを記憶させる。このようなデータ処理を行うことにより、直近の使用傾向に近いロータ寿命を推定することができると共に、記憶部１０３の記憶領域を節約することができる。

（Ｃ５）また、ロータ寿命として設定された歪み相当量閾値である寿命閾値Ｌdeと前記歪み積算値Ｌdとの差分に基づいて、現在からロータ寿命となる時点までのロータ駆動累積時間である残寿命を推定するようにしても良い。

−第２の実施の形態−
上述した第１の実施の形態では、取得された歪み積算値から寿命を推定したが、第２の実施の形態では、真空ポンプのオーバーホール時にポンプロータ４ａの歪み量を実測し、その実測された歪み量に基づいてロータ寿命を推定するようにした。

ところで、半導体ＦＰＤ用途におけるエッチングプロセスで使用されるターボ分子ポンプでは、反応生成物が堆積しやすく、堆積物を洗浄除去するためのオーバーホール作業を定期的に実施するのが一般的である。そこで、本実施形態では、オーバーホールのタイミングにポンプロータ４ａの歪みを実測し、その実測データを利用してロータ寿命の推定を行うようにした。

例えば、図５に示すように、ロータ駆動累積時間ｔo1、ｔo2、ｔo3、ｔo4のそれぞれにおいてオーバーホールが行われるものとする。そして、当初組立時（ｔ＝０に対応）と、オーバーホールが行われるロータ駆動累積時間ｔo1、ｔo2、ｔo3、ｔo4の各々において、ポンプロータ４ａの寸法を計測する。計測を行う箇所としては、クリープ歪みが最も大きくなる場所が好ましい。クリープ歪みが最も大きくなる場所は、設計の段階で判明しているので計測に支障を来さない。また、計測の手間を考えて、計測しやすい箇所で、かつ、最大歪みの箇所との歪み関係が明確になっている箇所を計測するようにしても良い。例えば、図１３に示すような、ポンプロータ４ａの円筒部４２の下端に近い箇所の内径寸法ｄを計測する。

当初組立時の内径寸法をｄ0とし、ｎ回目（ロータ駆動累積時間ｔon）のオーバーホール時に計測された内径寸法をｄnとすると、そのときの永久歪み（クリープ歪み）εpnは次式（８）で表される。
εpn＝(ｄn−ｄ0)/ｄ0 …（８）

この永久歪みεpnは、遷移クリープ歪みεtと定常クリープ歪みεsnとの和（εt＋εsn）で表される。ポンプ稼働初期において発生する遷移クリープ歪みεtについては、試験を行って実測したりシミュレーションにより演算したりして、別途取得しておく。本実施の形態では、実測により得られた永久歪みεpnから別途取得しておいた遷移クリープ歪みεtを差し引いた定常クリープ歪みεsn（＝εpn−εt）を用いて、ロータ寿命を推定する。図５に示すように、定常クリープにおいては歪み速度がほぼ一定となるので、定常クリープ歪みεsnの部分のみについて外挿近似を行うことにより、近似精度をより高めることができる。

処理手順を説明すると以下のようになる。
まず、当初組立時に内径寸法ｄが計測される。計測された内径寸法は、実測内径寸法の初期値ｄ0としてロータ寿命推定装置１００の入力部１０７にマニュアル入力される。ロータ寿命推定装置１００は、入力された初期値ｄ0から式（８）に基づいて永久歪みεp0を算出する。この場合、εp0＝０となるので、データセット(０、０)を記憶部１０３に記憶する。真空ポンプを装置に装着して運転を開始すると、コントロールユニット２の計時部２５は、モータ制御部２０からのモータ回転情報に基づいてロータ駆動累積時間の計測を開始する。ポンプ停止時には、停止時のロータ駆動累積時間をいったん計時部２５内の記憶部（不図示）に記憶し、ポンプ運転再開時には、記憶部に記憶されたロータ駆動累積時間を読み出し、累積時間の計測を再開する。

次いで、１回目のオーバーホール時にポンプロータ４ａの内径寸法ｄが計測される。オペレータは、コントロールユニット２の電源をオンにして、計測された実測内径寸法ｄ1をロータ寿命推定装置１００にマニュアル入力する。なお、本実施の形態でもロータ寿命推定装置１００はコントロールユニット２から電源が供給される構成となっており、コントロールユニット２の電源がオンされるとロータ寿命推定装置１００もオン状態となる。ロータ寿命推定装置１００に実測内径寸法ｄ1が入力されると、ロータ寿命推定装置１００は以下のような寿命推定処理を実行する。

ロータ寿命推定装置１００は、実測内径寸法ｄ1に基づいて永久歪みεp1を式（８）により算出し、算出された永久歪みεp1と予め記憶部１０３に記憶されている遷移クリープ歪みεtとに基づいて、定常クリープ歪みεs1（＝εp1−εt）を求める。ロータ寿命推定装置１００は計時部２５からロータ駆動累積時間ｔo1を取得し、定常クリープ歪みεs1と運転累積時間ｔo1とから成るデータセット(εs1、ｔo1)を記憶部１０３に記憶する。演算部１０５は、２つのデータセット(０、０)，(εs1、ｔo1)に基づいて外挿近似関数Ｅ(t)を最小二乗法等で求める。

説明は省略するが、２回目、３回目、４回目、・・・のオーバーホールにおいても１回目の場合と同様の処理が行われる。図１４は、外挿近似関数Ｅ(t)を示す図であり、ラインＥ１、Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４が、１回目、２回目、３回目、４回目のオーバーホールにより得られる外挿近似関数Ｅ(t)を示している。また、曲線Ｌ２１は、図５に示した曲線Ｌ２１と同じものである。外挿近似関数Ｅ(t)を示すラインＥ１〜Ｅ４は定常クリープ歪みに関するものなので、これらのラインＥ１〜Ｅ４に対する寿命閾値を示すラインはＬde−εtで表されている。

曲線Ｌ２１上の点Ｐ２１，ｐ２２，ｐ２３，ｐ２４における歪みは、オーバーホール時（それぞれのロータ駆動累積時間はｔo1、ｔo2、ｔo3、ｔo4である）に実測される内径寸法ｄnに基づく永久歪みεpnに対応している。それらの永久歪みεp1，εp2，εp3，εp4から遷移クリープ歪みεtを差し引いたものが定常クリープ歪みの実測値である。マークＭ１１〜Ｍ１４は、各オーバーホール時に実測される定常クリープ歪みを示している。そして、ラインＥ１〜Ｅ４と寿命閾値を表すラインＬde−εtとの交差する点がロータ寿命を示している。

例えば、１回目のオーバーホール時の歪み実測値に基づく近似関数のラインＥ１は、次回（２回目）のオーバーホールが予定されているロータ駆動累積時間ｔo2よりも図示右側で寿命閾値ラインＬde−εtと交差するので、次回のオーバーホールまでにロータ寿命となるおそれがない。ロータ寿命推定装置１００は、推定結果を表示部１０４に表示する。推定結果としては、例えば、図１４に示すようなラインＥ１、寿命閾値ラインＬde−εt、定常クリープ歪みの実測値を示すマークＭ１１、ロータ寿命までの稼働可能時間などがある。稼働可能時間は、ラインＥ１から推定されるロータ寿命とオーバーホール時のロータ駆動累積時間との差で表される。

一方、４回目のオーバーホールにおける近似関数のラインＥ４は次回（５回目）のオーバーホールの手前で寿命閾値ラインＬde−εtと交差しており、次回のオーバーホールの前にロータ寿命となるおそれがある。よって、このような推定結果が表示部１０４に表示された場合には、オペレータはロータ交換時期であると認識することができる。このような寿命推定に基づいてロータ交換処理を行うことで、ポンプ運転中にロータ寿命となるのを防止することができる。

なお、上述した第２の実施の形態では時間情報としてロータ駆動累積時間を用いる場合を例に説明したが、第１の実施の形態の場合と同様に、ロータ駆動累積時間に代えて検出時刻を時間情報として用いても良い。

（Ｃ６）上述した第２の実施の形態では、堆積物除去のためのメンテナンスのタイミングや、オーバーホールなどのポンプ分解のタイミングに取得可能なポンプロータ４ａの歪み実測データと、歪み実測時の時間情報（検出時刻やロータ駆動累積時間）とから成る複数のデータセット(εsn、ｔon)に基づいて、実測時点からロータ寿命となるまでのロータ残寿命を演算部１０５において推定するようにした。そして、推定されたロータ残寿命に関する情報を表示部１０４に表示したり、出力部１０８から出力したりする。

その結果、次回のメンテナンス時期までにロータ寿命となるか否かが判断でき、ポンプ運転の最中にロータ寿命となるのを防止することができる。

−第３の実施の形態−
第３の実施形態は、上述した第１の実施形態と第２の実施形態とを組み合わせたもので、歪み積算値をオーバーホール時に実測される永久歪みεpnで補正するようにしたものである。図１５は第３の実施形態を説明する図であり、曲線Ｌ１０は図９で示した歪み積算値Ｌdを示す曲線である。歪み積算値Ｌdは、永久歪みεpがロータ寿命のときの歪み（寿命歪み）に達したときに１となるように設定されている。よって、（永久歪みεp）／（寿命歪み）が歪み積算値Ｌdに相当している。

上述したように、１回目のオーバーホールでは、内径寸法ｄを実測することにより組み付け時から１回目のオーバーホールまでに生じる永久歪みεp1の実測値が取得される。マークＰ３０は、１回目のオーバーホール時に実測された永久歪みεp1に関して、（永久歪みεp1）／（寿命歪み）を示している。図１５に示す例では、演算により算出された歪み積算値Ｌdと（永久歪みεp1）／（寿命歪み）との間に、ΔＬεだけのズレが生じている。このズレΔＬεは、歪み積算値Ｌdの演算誤差に相当している。

オペレータが実測内径寸法ｄ1をロータ寿命推定装置１００の入力部１０７に入力すると、演算部１０５においてズレΔＬεが算出され、記憶部１０３に記憶される。そして、１回目のオーバーホール以後は、図６（ｂ）のロータ寿命時間の逆数値を用いて算出される歪み積算値ＬdをＬdr＝Ｌd＋ΔＬεのように補正する。そして、補正後の歪み積算値Ｌdrを用いて第１の実施の形態で記載したロータ寿命推定が行われる。図１５の曲線Ｌ１０ａは、補正後の歪み積算値Ｌdrを示したものである。説明は省略するが、２回目以降のオーバーホールにおいても、実測された内径寸法ｄnに基づいて同様の補正処理が施される。

第３の実施の形態では、歪み積算値Ｌdを歪み実測値で補正することで、歪み積算値Ｌdの演算誤差を補正することができる。その結果、より精度の高いロータ寿命推定を行うことができる。

（変形例）
図１に示す構成では、データセット(Ｔｒ、ｔ)をコントロールユニット２からロータ寿命推定装置１００に入力する構成としたが、コントロールユニット２からロータ温度Ｔｒをロータ寿命推定装置１００へ入力し、時間情報としてロータ温度Ｔｒが入力された時刻をロータ寿命推定装置１００側で生成するようにしても良い。そして、入力されたロータ温度Ｔｒと生成した時間情報とのデータセットに基づいて、データセットＤ(Ｌd、ｔ)を生成する。データセットＤ(Ｌd、ｔ)を用いた処理は、上述した実施の形態と同様である。

また、図１に示す構成では、データセットＤ(Ｌd、ｔ)をロータ寿命推定装置１００において生成したが、コントロールユニット２に演算部を設けてそこで生成するようにしても良い。その場合、図６（ｂ）に示す相関関係はコントロールユニット２の記憶部に記憶させるのが望ましい。また、ポンプ本体１に相関関係を記憶させた記憶部を設け、ポンプ本体側からコントロールユニット２側に読み込むようにしても良い。さらに、ロータ寿命推定装置１００とコントロールユニット２とを一体に構成しても良い。

上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。例えば、ターボ分子ポンプに限らず他の真空ポンプにも適用可能である。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

１…ポンプ本体、２…コントロールユニット、８…ロータ温度センサ、１０…モータ、２３…取得部、２４…通信部、２７…電流検出部、４３…回転センサ、１００…ロータ寿命推定装置、１０１…通信部、１０２…データ処理部、１０３…記憶部、１０４…表示部、１０５…演算部、１０７…入力部、１０８…出力部、１０００…真空ポンプ

Claims (10)

1. モータにより回転駆動されるロータと、前記ロータの温度を検出するロータ温度検出部とを備える真空ポンプの、ロータ寿命推定装置において、
   前記ロータのクリープ歪み速度相当量と温度との相関関係および前記ロータ温度検出部により検出される温度に基づいて、前記ロータのクリープ歪みに相当する歪み相当量を算出する演算部と、
   算出された前記歪み相当量に基づいてロータ寿命を推定する推定部と、
   推定された前記ロータ寿命に関する情報を提示する提示部と、を備えるロータ寿命推定装置。
2. 請求項１に記載のロータ寿命推定装置において、
   前記真空ポンプは、前記温度の検出タイミングに関する時間情報を生成する計時部を備え、
   前記ロータ温度検出部により経時的に検出される複数の温度のそれぞれに関して、前記時間情報と前記歪み相当量とから成るデータセットをデータ記憶領域に記憶する記憶部を備え、
   前記推定部は、前記記憶部に記憶された複数の前記データセットに基づいて将来の歪み相当量の時間的な変化を推定し、前記将来の歪み相当量がロータ寿命として設定された歪み相当量閾値に達するロータ寿命を推定する、ロータ寿命推定装置。
3. 請求項１に記載のロータ寿命推定装置において、
   前記ロータ温度検出部から取得される前記温度の取得タイミング検出に関する時間情報を生成する計時部と、
   前記ロータ温度検出部により経時的に検出される複数の温度のそれぞれに関して、前記時間情報と前記歪み相当量とから成るデータセットをデータ記憶領域に記憶する記憶部を備え、
   前記推定部は、前記記憶部に記憶された複数の前記データセットに基づいて将来の歪み相当量の時間的な変化を推定し、前記将来の歪み相当量がロータ寿命として設定された歪み相当量閾値に達するロータ寿命を推定する、ロータ寿命推定装置。
4. 請求項２または３に記載のロータ寿命推定装置において、
   複数の前記データセットの内、前記時間情報が前記推定部による推定の時刻により近いデータセットに、より大きな重み付けを行うデータ処理部を備える、ロータ寿命推定装置。
5. 請求項４に記載のロータ寿命推定装置において、
   前記データ処理部は、前記記憶部に記憶された複数のデータセットの数を減少させる平均化処理を行うと共に、前記平均化処理により生じる前記データ記憶領域の空き領域に新たなデータセットを記憶させる、ロータ寿命推定装置。
6. 請求項２から請求項５までのいずれか一項に記載のロータ寿命推定装置において、
   前記時間情報は、前記ロータが所定条件で回転駆動されている時間を累積したロータ駆動累積時間である、ロータ寿命推定装置。
7. 請求項１に記載のロータ寿命推定装置において、
   前記推定部は、ロータ寿命として設定された歪み相当量閾値と前記歪み相当量との差分に基づいて、推定時からロータ寿命までの残寿命を推定する、ロータ寿命推定装置。
8. 請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載のロータ寿命推定装置において、
   前記ロータの歪み実測データが入力される入力部と、
   前記歪み実測データに基づいて、前記演算部により算出された前記歪み相当量を補正する補正部と、を備えるロータ寿命推定装置。
9. 真空ポンプのロータの寿命を推定するロータ寿命推定装置において、
   前記ロータの歪み実測データと歪み実測時の時間情報とから成る複数のデータセットに基づいてロータ寿命を推定する推定部と、
   推定された前記ロータ寿命に関する情報を提示する提示部と、を備えるロータ寿命推定装置。
10. モータにより回転駆動されるロータと
    前記ロータの温度を検出するロータ温度検出部と、
    請求項１に記載のロータ寿命推定装置と、を備える真空ポンプ。

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