JP6263993B2 - 真空ポンプ装置 - Google Patents

Description

本発明は、真空ポンプ装置に関する。

本明細書では、電源装置と真空ポンプ本体を備える装置を真空ポンプ装置と呼ぶことにする。また、真空ポンプ本体がターボ分子ポンプとなっているものをターボ分子ポンプ装置と呼ぶことにする。

ターボ分子ポンプ装置は、回転翼が形成されたロータをモータで回転駆動し、この回転翼を固定翼に対して高速回転させることにより気体分子を排気する。このようなターボ分子ポンプ装置は各種の真空処理装置に接続されて使用される。

ターボ分子ポンプ装置の電源装置は発熱源であるコンバータやインバータを有しているため、冷却が必要である。クリーンな環境で使用されるターボ分子ポンプ装置の場合、冷却水を用いて冷却する水冷式が好まれる。

通常、水冷式電源装置は半密閉型構造となっているので、電源装置内部の露点温度は外気と等しいものになっている。ターボ分子ポンプ装置のポンプ本体は高温に保持されているため、電源装置周囲の温度は比較的暖かい。一方、水冷の場合、電源装置そのものは冷却ジャケットで冷却されているので比較的低温に保たれている。そのため、電源装置の温度が周囲の露点温度よりも低くなって結露が発生しやすい。電源装置の内部で結露が発生すると、回路のショートなどによって電源装置に誤動作が生じる場合がある。

特許文献１では、電源装置内部の結露を検出すると、真空ポンプの運転を停止させた上で、冷却水バルブを閉じて、冷却水の流通を止め、結露を解消する発明が開示されている。

特許５１０４３３４号

しかし、特許文献１に記載の発明では、冷却水の流通を止めるために、真空ポンプの運転を停止する必要があった。

（１）本発明の好ましい実施形態による真空ポンプ装置は、結露を検知する結露検知部と、モータからの回生電力およびＡＣ／ＤＣコンバータからの電力が供給される回生ブレーキ抵抗と、回生ブレーキ抵抗に通電する制御部とを有する電源装置と、冷却液による冷却系統と、電源装置によって回転駆動されるモータを有するポンプ本体と、を備え、制御部は、力行制御時に結露検知部が結露を検知した場合に、ＡＣ／ＤＣコンバータからの電力を回生ブレーキ抵抗に通電することによって、電源装置の内部を加熱することを特徴とする。
（２）さらに好ましい実施形態では、電源装置を冷却する冷却液の遮断と通流とを切り替える冷却液切替部をさらに備え、制御部は、結露検知部が結露を検知した場合に、冷却液切替部によって、冷却液を遮断することを特徴とする。
（３）さらに好ましい実施形態では、電源装置は、結露の継続時間を計測するタイマをさらに有し、制御部は、結露を検知すると、回生ブレーキ抵抗に通電し、その後、結露が所定の時間継続した場合には、冷却液切替部によって冷却液を遮断することを特徴とする。
（４）さらに好ましい実施形態では、電源装置は、電源装置の内部の温度を監視する温度検出部をさらに有し、温度検出部は、制御部が回生ブレーキ抵抗に通電している時の電源内部温度を監視し、制御部は、電源内部温度が所定の温度上限以上である場合に、回生ブレーキ抵抗の通電を停止することを特徴とする。
（５）さらに好ましい実施形態では、制御部は、所定の温度上限と電源装置の内部温度の差が所定値以上である場合には、回生ブレーキ抵抗に通電する電流を大きな値に設定し、差が所定値未満である場合には回生ブレーキ抵抗に通電する電流を小さな値に設定することを特徴とする。
（６）さらに好ましい実施形態では、制御部は、ＰＷＭ制御によって、回生ブレーキ抵抗に通電し、制御部は、所定の温度上限と電源装置の内部温度の差が所定値以上である場合には、ＰＷＭのデューティ比を大きな値に設定することで回生ブレーキ抵抗に通電する電流を大きな値に設定し、差が所定値未満である場合にはＰＷＭのデューティ比を小さな値に設定することで回生ブレーキ抵抗に通電する電流を小さな値に設定することを特徴とする。
（７）さらに好ましい実施形態では、電源装置は、モータに通電される電流を検知する電流検出部をさらに有し、制御部は、電流が所定の電流値以上である場合には、回生ブレーキ抵抗に通電しないことを特徴とする。
（８）さらに好ましい実施形態では、電源装置は、モータに通電される電流を検知する電流検出部をさらに有し、制御部は、電流が所定の電流値以上である場合には、回生ブレーキ抵抗に通電する電流を小さな値に設定し、電流が所定の電流値未満である場合には、回生ブレーキ抵抗に通電する電流を大きな値に設定することを特徴とする。
（９）さらに好ましい実施形態では、制御部は、ＰＷＭ制御によって、回生ブレーキ抵抗に通電し、制御部は、電流が所定の電流値以上である場合には、ＰＷＭのデューティ比を小さな値に設定することで回生ブレーキ抵抗に通電する電流を小さな値に設定し、電流が所定の電流値未満である場合には、ＰＷＭのデューティ比を大きな値に設定することで回生ブレーキ抵抗に通電する電流を大きな値に設定することを特徴とする。

本発明によれば、従来ロータの回転を減速させるためだけに用いられた回生ブレーキ抵抗を結露解消用のヒータとして用いて、真空ポンプ装置の電源装置内の結露を解消することができる。また、本発明では、真空ポンプの運転を停止せずに、真空ポンプ装置の電源装置内の結露を防止することができる。

ターボ分子ポンプ装置１０の外観図。 電源装置１４の詳細を示すブロック図。 （ａ）は、電源装置筐体１４０内部を示す縦断面図、（ｂ）は装置のｂ−ｂ線断面図。 ターボ分子ポンプ装置１０における制御フローチャート。 第１実施形態における結露を解消するための制御を示したフローチャート。 第１実施形態の変形例３における冷却水の流れを示した図。 第２実施形態における結露を解消するための制御を示したフローチャート。 第３実施形態における結露を解消するための制御を示したフローチャート。 第４実施形態における結露を解消するための制御を示したフローチャート。 第５実施形態のターボ分子ポンプ装置システム２００の構成を示した図。

上述したように、本明細書では、電源装置と真空ポンプ本体を備える装置を真空ポンプ装置と呼ぶことにする。本発明の真空ポンプ装置を説明するにあたり、ターボ分子ポンプ装置を例に説明する。なお、本発明はポンプ本体がモレキュラドラッグポンプとなっている真空ポンプ装置にも適用できる。

―第１実施形態―
図１は、本実施形態のターボ分子ポンプ装置１０の外観を示す図である。ターボ分子ポンプ装置１０は、ポンプ本体５と、冷却装置１３と、ポンプ本体５を駆動制御する電源装置１４とを備えている。ポンプ本体５は、ターボポンプ部を有するポンプ上部１１と、ドラッグポンプ部を有するポンプ下部１２とで構成される。

ポンプ本体５は、周知の構造であり詳細説明は省略するが、主に、回転翼およびロータ円筒部が形成されたロータ２０（図２参照）と回転軸とロータディスクから構成される回転体と、回転翼と協働する固定翼と、ロータ円筒部と協働するネジステータと、回転体を回転駆動するモータ１６（図２参照）とを備えている。

回転体は、５軸の磁気軸受１７（図２参照）を構成する電磁石によって非接触支持される。磁気軸受によって回転自在に磁気浮上された回転体は、モータ１６により高速回転駆動され、回転翼を固定翼に対して高速回転させ、ロータ円筒部をネジステータに対して高速回転させることにより、吸気ポート１１Ｑに接続された真空処理装置（不図示）から気体分子を吸込み、バックポートが接続されている排気ポート１２Ｈから排気している。

冷却装置１３は、ポンプ本体５と電源装置１４との間に介装され、電源装置１４内の発熱部材、特にモータ駆動回路の電子部品を主に冷却する。図３に示すように、冷却装置１３は、内部に冷却水路７５（図３参照）が形成された冷却ジャケット本体１３ａと、冷却水路７５に図示しないポンプから冷却水を循環するための冷却水入口１３ｂおよび冷却水出口１３ｃとを有する。

ポンプ上部１１はケーシング１１０を備え、ケーシング１１０には、図１において上下に接続用フランジ１１０ＵＦ，１１０ＬＦが設けられている。ポンプ下部１２はケーシング１２０を備え、ケーシング１２０には、図１において上下に接続用フランジ１２０ＵＦ，１２０ＬＦが設けられている。ケーシング１１０と１２０を合わせてポンプケーシングと呼ぶ。ポンプ上部１１の上部接続用フランジ１１０ＵＦは図示しない真空処理装置の排気口にボルト１１Ｂで接続される。ポンプ上部１１の下部接続用フランジ１１０ＬＦはポンプ下部１２の上部接続用フランジ１２０ＵＦにボルト１２Ｂで接続される。ポンプ下部１２の下部接続用フランジ１２０ＬＦは冷却装置１３の上面１３ＵＳに設置され、冷却装置１３はポンプ下部１２の下面１３ＬＳにボルト１３Ｂで締結される。冷却装置１３の下面は電源装置１４の筐体（金属製）１４０の上端面に当接し、電源装置筐体１４０は冷却装置１３にボルト１４Ｂで締結される。

図２を参照して電源装置１４を説明する。電源装置１４は、第１制御部１４ｍと、第２制御部１４ｇと、ＣＰＵ１４ｐと、タイマ１４ｔと、温度検出部１４ｓと、結露検知部１４ｒから構成される。

ＣＰＵ１４ｐは、第１制御部１４ｍと、第２制御部１４ｇと、タイマ１４ｔと、温度検出部１４ｓと、結露検知部１４ｒと通信し、第１制御部１４ｍと、第２制御部１４ｇを制御している。

第１制御部１４ｍは、主に、電力の変換と分配、モータ駆動、回生ブレーキ抵抗の制御のために設けられている。第１制御部１４ｍに一次電源１５から交流電力が供給され、ＡＣ／ＤＣコンバータ１４ａに入力される。入力される交流電力の電圧は電圧検出部１４ｂによって検出される。ＡＣ／ＤＣコンバータ１４ａは、一次電源１５から供給された交流電力を直流電力に変換する。ＡＣ／ＤＣコンバータ１４ａから出力された直流電力は、モータ１６を駆動する３相インバータ１４ｃと、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４ｄと、回生ブレーキ抵抗１４ｈに入力される。ＤＣ／ＤＣコンバータ１４ｄに入力される直流電力の電圧は、電圧検出部１４ｅによって検出される。ＤＣ／ＤＣコンバータ１４ｄの出力は、３相インバータ１４ｃをＰＷＭ制御等で制御するインバータ制御回路１４ｆと、磁気軸受１７による回転体の磁気浮上の制御を行う第２制御部１４ｇに入力されるほか、配線を図示していないが、ＣＰＵ１４ｐと、タイマ１４ｔと、温度検出部１４ｓと、結露検知部１４ｒにも入力される。

インバータ制御回路１４ｆには、電流検出部１４ｎにより検出されたモータ１６に流れる電流値と、回転数検出部１９により検出されたロータ２０の回転数とが入力され、インバータ制御回路１４ｆは、モータ１６に流れる電流値とロータ２０の回転数に基づいて３相インバータ１４ｃを制御する。

回生ブレーキ抵抗１４ｈは、ロータ２０の減速時の回生電力を消費するために設けられており、シーズヒータで構成されている。本実施形態では、ロータ２０（モータ１６）の電力が回生ブレーキ抵抗１４ｈに入力されるだけでなく、ＡＣ／ＤＣコンバータ１４ａからも電力が回生ブレーキ抵抗１４ｈに入力される。ＡＣ／ＤＣコンバータ１４ａからの電力が回生ブレーキ抵抗１４ｈに入力されるということは、すなわち、電源装置１４にとっての電力供給元の一形態である一次電源１５側からの電力を用いて回生ブレーキ抵抗１４ｈに通電されるということである。ＡＣ／ＤＣコンバータ１４ａからの電力が回生ブレーキ抵抗１４ｈに入力されるのは、回生ブレーキ抵抗１４ｈを発熱体（ヒータ）として積極的に利用し、回生ブレーキ抵抗１４ｈで電源装置１４内を加熱し、電源装置１４内に生じた結露を解消する意図があるためである。これは、以降の実施形態および変形例でも同様である。なお、回生ブレーキ抵抗１４ｈを発熱体として積極的に利用し、電源装置１４内に生じた結露を解消することの詳細については、後述する。

トランジスタ制御回路１４ｉは、インバータ制御回路１４ｆの指令によって、制御される。トランジスタ制御回路１４ｉによりトランジスタ１４ｊのオンオフを制御することにより、回生ブレーキ抵抗１４ｈに流れる電流のオンオフを制御する。また、トランジスタ制御回路１４ｉは、ＰＷＭ制御することもでき、ＰＷＭのデューティ比を変えることで回生ブレーキ抵抗１４ｈに流れる電流の増減を制御することができる。ダイオード１４ｋは、ロータ２０の回生時の電力が逆流するのを防止するために設けられている。

第２制御部１４ｇは、軸受制御を行う磁気軸受制御部１４１ｇと、磁気軸受制御部１４１ｇで算出された制御信号に基づいて励磁電流を磁気軸受１７に供給する励磁アンプ１４２ｇとを備え、磁気軸受１７による回転体の磁気浮上の制御を行う。なお、磁気浮上していない時のために、ポンプ本体５は、保護ベアリング７を備えている。

結露検知部１４ｒは、電源装置１４内が結露しているかどうかを検知して、その情報をＣＰＵ１４ｐに送信する。
タイマ１４ｔは、結露検知部１４ｒが結露を検知し続けている時間を測定し、その情報をＣＰＵ１４ｐに送信する。
温度検出部１４ｓは、電源装置１４内の温度を検出して、その情報をＣＰＵ１４ｐに送信する。

電流検出部１４ｎによって検出されるモータ１６に流れる電流値の情報は、第１制御部１４ｍのインバータ制御回路１４ｆを介して、ＣＰＵ１４ｐに送信される。

ＣＰＵ１４ｐは、第１制御部１４ｍと、第２制御部１４ｇと、タイマ１４ｔと、温度検出部１４ｓと、結露検知部１４ｒと通信する。そして、ＣＰＵ１４ｐは、その通信して得た情報に基づいて、第１制御部１４ｍと第２制御部１４ｇの上述の機能を制御している。

電源装置１４内に生じた結露を解消する機能を中心に具体的に述べると、ＣＰＵ１４ｐは、結露検知部１４ｒ、温度検出部１４ｓ、および、電流検出部１４ｎからの情報に基づいて、トランジスタ制御回路１４ｉに対し、オンオフ制御やＰＷＭ制御などを行い、回生ブレーキ抵抗１４ｈに通電される電流を制御する。また、ＣＰＵ１４ｐは、冷却水路７５（図３参照）に設けられている冷却液切替部である２方弁の電磁弁７７の開閉状態を通信により把握する。そして、ＣＰＵ１４ｐは、タイマ１４ｔからの情報に基づいて、電磁弁７７の開閉を制御することで冷却水を遮断したり通流したりする。なお、電源装置１４内に生じた結露を解消する機能については、図５〜１０の説明箇所で詳述する。

図３は電源装置１４の素子や基板の具体的な配置を示す図である。図３（ａ）は、冷却ジャケット本体１３ａと電源装置１４の縦断面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のｂ−ｂ線断面図である。図２に示す第１制御部は、モータへ電力を供給する大電力部であり、また、回生時の発熱素子である回生ブレーキ抵抗１４ｈを含むので、冷却装置１３の冷却ジャケット本体１３ａの下面に接触させて配置している。特に限定されないが、各種電子部品は、複数の基板８１〜８３に分けて配設されている。

冷却ジャケット本体１３ａ内には冷却水路７５が設けられている。冷却水路７５には、冷却液切替部である２方弁の電磁弁７７が設けられており、ＣＰＵ１４ｐによって開閉制御が行われる。

電源装置１４内で結露しやすい領域は、冷却ジャケット本体１３ａと接していて、かつ、基板８１や回生ブレーキ抵抗１４ｈが配置されていない領域である。図３（ａ）に示すように、結露検知部１４ｒは、当該領域に設けられている。

温度検出部１４ｓは、回生ブレーキ抵抗１４ｈの加熱によって、電源装置１４が加熱されすぎないようにすることを防止するために設けられている。そのため、温度検出部１４ｓは、図３（ａ）に示すように、電源装置１４内で高い温度を示すと考えられる基板８３上に設けられるのが好ましい。

図４〜５を用いて、第１実施形態における制御のフローチャートについて説明する。これらのフローチャートは、図２に示す電源装置１４内に設けられたＣＰＵ１４ｐで実行される。

図４は、ターボ分子ポンプ装置１０の制御の概略を示したフローチャートである。ターボ分子ポンプ装置１０の起動中は、図４のフローチャートを繰り返し行う。

フローが開始すると、ステップＳ１に進み、ロータ２０（モータ１６）を回転させる力行制御を行うか、ロータ２０（モータ１６）を減速させ停止させる回生制御を行うかを決定する。回生制御時には、回生ブレーキ１４ｈにモータ１６からの回生電力を用いた通電が行われる。一方、力行制御時には、回生ブレーキ１４ｈにモータ１６からの回生電力を用いた通電は行われない。力行制御を行う場合は、ステップＳ２に進んで力行制御を行い、終了となる。回生制御を行う場合は、ステップＳ３に進んで回生制御を行い、終了となる。上述したように、ターボ分子ポンプ装置１０の起動中は、図４のフローチャートを繰り返し行う。

ステップＳ２の力行制御の一部として、後述するような結露を解消するための制御が行われる（図５参照）。なお、回生制御については、回生ブレーキ抵抗１４ｈを用いて、ロータ２０（モータ１６）を減速させる一般的な制御を行う。

図５は、本実施形態における結露を解消するための制御を示す図である。上述したように、この結露を解消するための制御は、図４のステップＳ２の力行制御の一部として行われる。

ステップＳ１１において、結露検知部１４ｒにより結露が検知されると肯定判定され、ステップＳ１２に進む。結露が検知された場合に、タイマ１４ｔが計測を開始する。結露が検知されないと否定判定され、図５に示すフローが終了する。

ステップＳ１２では、ＣＰＵ１４ｐから指令を受けた第１制御部１４ｍ内のトランジスタ制御回路１４ｉがトランジスタ１４ｊをオンにする。これによって、回生ブレーキ抵抗１４ｈに通電される。その後、ステップＳ１３に進む。なお、ＣＰＵ１４ｐは、この通電によってモータ１６や磁気軸受１７への通電に変化が起きないような第１制御部１４ｍの出力の分配を司っている。

本実施形態では、ステップＳ１３を実行する。ステップＳ１３を実行する場合、上述のように、ステップＳ１１で結露が検知されると、タイマ１４ｔが計測を開始する。そして、予め定められた所定時間が経過すると、ステップＳ１３Ａに進む。ステップＳ１３Ａでは、所定時間を経過してもまだ結露検知部１４ｒが結露を検知していると、肯定判定され、ステップＳ１３Ｂに進み、ＣＰＵ１４ｐが電磁弁７７を閉じて冷却水路７５の冷却水の流れを遮断し、図５に示すフローが終了する。結露検知部１４ｒが結露を検知していなければ、否定判定され、図５に示すフローが終了する。なお、図５のステップＳ１３Ａの判定処理が終了した時点でタイマ１４ｔの計測は終了し、計測された時間はリセットされる。

第１実施形態においては、冷却水路７５の冷却水の流れを遮断すると、電源装置１４の冷却だけでなく、ポンプ本体５の冷却まで停止させてしまう。そのため、ステップＳ１３において、所定時間経過後にまだ結露している時には電磁弁７７を閉じるという制御にした。これによって、なるべく冷却水路７５の冷却水の流れを遮断せずに、回生ブレーキ抵抗１４ｈによる加熱だけで結露を解消させることができ、ポンプ本体５の冷却をなるべく妨げないようにできる。

以上、第１実施形態によれば、以下のような作用効果を奏する。
（１）結露検知部１４ｒが電源装置１４内の結露を検知すると、ＣＰＵ１４ｐから指令を受けた第１制御部１４ｍ内のトランジスタ制御回路１４ｉがトランジスタ１４ｊをオンにして、ＡＣ／ＤＣコンバータ１４ａからの直流電力を用いて、回生ブレーキ抵抗１４ｈに通電する。
これによって、回生ブレーキ抵抗１４ｈが発熱し、電源装置１４内を加熱して、電源装置１４内に生じた結露を解消することができる。

（２）結露検知部１４ｒが結露を検知し続けている時間をタイマ１４ｔが計測し、ＣＰＵ１４ｐにその情報を送信する。ＣＰＵ１４ｐは、結露の継続時間が所定時間経過すると、電磁弁７７を閉じる。
これによって、回生ブレーキ抵抗１４ｈで加熱してもまだ結露が解消されない場合に、冷却水路７５の冷却水の流れを遮断して、電源装置１４の冷却を抑制して、結露を解消することができる。これは、なるべく冷却水路７５の冷却水の流れを遮断せずに、回生ブレーキ抵抗１４ｈによる加熱だけで結露を解消させることになるため、ポンプ本体５の冷却をなるべく妨げないようにできるという効果を奏する。

第１実施形態では、以下のような変形を施すことも可能である。
―第１実施形態の変形例１―
図５において、ステップＳ１３Ａにおける所定時間は、ゼロとすることができる。すなわち、回生ブレーキ抵抗１４ｈに通電（ステップＳ１２）された直後に電磁弁７７を閉じる（ステップＳ１３Ｂ）こともできる。これによって、第１実施形態と比較して早急に結露を解消することができる。

―第１実施形態の変形例２―
図５において、ステップＳ１３を実行する制御を行ったが、ステップＳ１３を省略する制御を行うことも可能である。これによって、ＣＰＵ１４ｐの負担を減らすことができる。なお、この場合、タイマ１４ｔは作動させない。

―第１実施形態の変形例３―
第１実施形態では、冷却液切替部である電磁弁７７として２方弁を用いたが、３方弁を用いることもできる。図６に詳細を示す。冷却装置１３は、内部に冷却水路７５を備えている。冷却水路７５は、３方弁の電磁弁７７を有する。

冷却水路７５は、図６に示すように、電磁弁７７を設けたことで、冷却水路７５ａ〜７５ｄという４つの冷却水路に分けられる。冷却水路７５ｂは、冷却装置１３内に配設されており、ポンプ本体５と電源装置１４を共に冷却する。一方、冷却水路７５ａ、７５ｃ、７５ｄは、冷却装置１３の外に配設されている。そのため、冷却水路７５ａ、７５ｃ、７５ｄは、ポンプ本体５や電源装置１４を冷却しない。

電磁弁７７によって、冷却水が、冷却水路７５ａ、冷却水路７５ｂ、および、冷却水路７５ｄを流れるように、通常は設定されている。

しかし、図５のステップＳ１３Ａで所定時間経過しても結露している場合は、ステップＳ１３Ｂで、冷却水が冷却水路７５ｂの代わりに冷却水路７５ｃを流れるように、ＣＰＵ１４ｐが３方弁の電磁弁７７を制御する。これによって、冷却水は、冷却水路７５ａ、冷却水路７５ｃ、および、冷却水路７５ｄを流れる。

以上のように、３方弁である電磁弁７７を設けたことで、図６に示すターボ分子ポンプ装置１０へ向かう冷却水のみを遮断することができる。冷却水路７５が、ターボ分子ポンプ装置１０以外の装置（装置Ａと呼ぶ。装置Ａは不図示。）にも配設されていた場合、装置Ａに向かう冷却水の流れは遮断されないため、電磁弁７７がいずれの状態であっても、装置Ａを常に冷却することができる。

―第２実施形態―
本実施形態と第１実施形態とでは、図４に示すステップＳ２の力行制御の一部として実施される結露を解消するための制御のみが異なる。第１実施形態と同様の構成については、説明を省略する。

図７は、本実施形態における結露を解消するための制御を示す図である。ステップＳ２１において、結露検知部１４ｒにより結露が検知されると肯定判定され、ステップＳ２２に進む。結露が検知されないと否定判定され、図７に示すフローが終了する。

ステップＳ２２では、ＣＰＵ１４ｐから指令を受けた第１制御部１４ｍ内のトランジスタ制御回路１４ｉがトランジスタ１４ｊをオンにする。これによって、回生ブレーキ抵抗１４ｈが通電される。その後、ステップＳ２３に進む。なお、ＣＰＵ１４ｐは、この通電によってモータ１６や磁気軸受１７への通電に変化が起きないような第１制御部の出力の分配を司っている。

ステップＳ２３では、温度検出部１４ｓによって測定された電源装置１４内の温度が予め定められた温度上限（例えば、５０℃）以上であると、肯定判定され、ステップＳ２４に進む。当該温度上限未満であれば、否定判定され、ステップＳ２５に進む。

ステップＳ２４では、ＣＰＵ１４ｐから指令を受けたトランジスタ制御回路１４ｉがトランジスタ１４ｊをオフにする。これによって、回生ブレーキ抵抗１４ｈの通電が停止される。その後、図７に示すフローが終了する。なお、ステップＳ２３で肯定判定され、ステップＳ２４で回生ブレーキ抵抗１４ｈの通電が停止されるようにしたのは、電源装置１４内がある程度高温の状態であれば、回生ブレーキ抵抗１４ｈで加熱しなくても結露が解消するからである。また、外部要因で冷却水が遮断されている場合や、冷却水の温度が高い場合に、電源装置１４内の温度が上昇しすぎることを防止するためでもある。

ステップＳ２５Ａでは、温度検出部１４ｓによって測定された電源装置１４内の温度が、上述の温度上限と比較して所定の温度差以上あれば、肯定判定され、ステップＳ２５Ｂに進む。所定の温度差未満であれば、否定判定され、ステップＳ２５Ｃに進む。

ステップＳ２５ＢとステップＳ２５Ｃでは、ＣＰＵ１４ｐから指令を受けたトランジスタ制御回路１４ｉがトランジスタ１４ｊに対してＰＷＭ制御を行う。

ステップＳ２５Ｂでは、トランジスタ制御回路１４ｉがＰＷＭデューティ比を増加させる制御、すなわち、ＰＷＭデューティ比を大きな値に設定する制御をトランジスタ１４ｊに対して行うことで、回生ブレーキ抵抗１４ｈに流れる電流を大きな値に設定する。その結果、回生ブレーキ抵抗１４ｈに流れる電流が増加する。その後、図７に示すフローが終了する。

ステップＳ２５Ｃでは、トランジスタ制御回路１４ｉがＰＷＭデューティ比を減少させる制御、すなわち、ＰＷＭデューティ比を小さな値に設定する制御をトランジスタ１４ｊに対して行うことで、回生ブレーキ抵抗１４ｈに流れる電流を小さな値に設定する。その結果、回生ブレーキ抵抗１４ｈに流れる電流が減少する。その後、図７に示すフローが終了する。

以上、第２実施形態によれば、以下のような作用効果を奏する。
（１）温度検出部１４ｓによって測定された電源装置１４内の温度が予め定められた温度上限（例えば、５０℃）以上であると、ＣＰＵ１４ｐから指令を受けたトランジスタ制御回路１４ｉがトランジスタ１４ｊをオフにする。これによって、回生ブレーキ抵抗１４ｈの通電が停止される。
これによって、電源装置１４内の温度が過剰に上昇しないようにすることができる。また、温度上限付近であれば、回生ブレーキ抵抗１４ｈで加熱しなくても、結露は解消する方向に向かうため、問題ない。

（２）ＣＰＵ１４ｐから指令を受けたトランジスタ制御回路１４ｉがトランジスタ１４ｊに対してＰＷＭ制御を行う。温度検出部１４ｓによって測定された電源装置１４内の温度が予め定められた温度上限（例えば、５０℃）未満である場合に、電源装置１４内の温度が温度上限と比較して所定の温度差以上であれば、ＰＷＭデューティ比を大きな値に設定して、回生ブレーキ抵抗１４ｈに通電される電流を大きな値に設定する。また、電源装置１４内の温度が温度上限と比較して所定の温度差未満であれば、ＰＷＭデューティ比を小さな値に設定して、回生ブレーキ抵抗１４ｈに通電される電流を小さな値に設定する。
これによって、回生ブレーキ抵抗１４ｈを用いた適切な加熱を行うことができ、電源装置を過剰に加熱することを回避すると同時に、省エネ効果も期待できる。

―第２実施形態の変形例―
第２実施形態では、図７に示すステップＳ２５を実行する制御を行ったが、ステップＳ２５を省略する制御を行うことも可能である。その場合、ステップＳ２３で否定判定されると、ステップＳ２５は実行されずに、図７に示すフローは終了する。

―第３実施形態―
本実施形態と第１実施形態とでは、図４に示すステップＳ２の力行制御の一部として実施される結露を解消するための制御のみが異なる。第１実施形態と同様の構成については、説明を省略する。

第１実施形態では、回生ブレーキ抵抗１４ｈへの通電によって、モータ１６や磁気軸受１７への通電に変化が起きないような第１制御部の出力の分配をＣＰＵ１４ｐが司っているとした。しかし、モータ１６と磁気軸受１７の必要な電力が一次電源１５の総出力に近い場合には、回生ブレーキ抵抗１４ｈへの通電を停止することが必要となる。

図８は、本実施形態における結露を解消するための制御を示す図である。ステップＳ３１において、結露検知部１４ｒにより結露が検知されると肯定判定され、ステップＳ３２に進む。結露が検知されないと否定判定され、図８に示すフローが終了する。

ステップＳ３２では、電流検出部１４ｎによって測定されるモータ１６に流れる電流が、予め定めた所定の電流値以上であれば、肯定判定され、ステップＳ３３に進む。所定の電流値未満であれば、否定判定され、ステップＳ３４に進む。なお、この所定の電流値は、一次電源１５が供給する総電力から、磁気軸受１７の最大消費電力と回生ブレーキ抵抗１４ｈの最大消費電力を差し引いた電力を換算したモータ電流に基づいて設定されている。

ステップＳ３３では、ＣＰＵ１４ｐから指令を受けたトランジスタ制御回路１４ｉがトランジスタ１４ｊをオフにする。これによって、回生ブレーキ抵抗１４ｈの通電が停止される。その後、図８に示すフローが終了する。

ステップＳ３４では、ＣＰＵ１４ｐから指令を受けたトランジスタ制御回路１４ｉがトランジスタ１４ｊをオンにする。これによって、回生ブレーキ抵抗１４ｈに通電される。その後、図８に示すフローが終了する。

以上、第３実施形態によれば、以下のような作用効果を奏する。
電流検出部１４ｎによって測定されるモータ１６に流れる電流が、予め定めた所定の電流値以上であれば、ＣＰＵ１４ｐから指令を受けたトランジスタ制御回路１４ｉがトランジスタ１４ｊをオフにして、回生ブレーキ抵抗１４ｈの通電が停止される。モータ１６に流れる電流が、予め定めた所定の電流値未満であれば、ＣＰＵ１４ｐから指令を受けたトランジスタ制御回路１４ｉがトランジスタ１４ｊをオンにして、回生ブレーキ抵抗１４ｈに通電される。
これによって、モータ１６の駆動を阻害することを回避できる。また、モータ電流が所定の電流値以上であれば、３相インバータ１４ｃなどの発熱が大きくなっており、回生ブレーキ抵抗１４ｈに通電しなくても結露は解消する方向に向かうため、問題ない。

―第４実施形態―
本実施形態と第１実施形態とでは、図４に示すステップＳ２の力行制御の一部として実施される結露を解消するための制御のみが異なる。第１実施形態と同様の構成については、説明を省略する。

第１実施形態では、回生ブレーキ抵抗１４ｈへの通電によって、モータ１６や磁気軸受１７への通電に変化が起きないような第１制御部の出力の分配をＣＰＵ１４ｐが司っているとした。しかし、モータ１６と磁気軸受１７の必要な電力が一次電源１５の総出力に近い場合であっても、第３実施形態ほど電力がひっ迫していない場合には、本実施形態で示すように、回生ブレーキ抵抗１４ｈへの通電を停止するのではなく、電流値を制限するようにできる。

図９は、本実施形態における結露を解消するための制御を示す図である。ステップＳ４１において、結露検知部１４ｒにより結露が検知されると肯定判定され、ステップＳ４２に進む。結露が検知されないと否定判定され、図９に示すフローが終了する。

ステップＳ４２では、ＣＰＵ１４ｐから指令を受けたトランジスタ制御回路１４ｉがトランジスタ１４ｊをオンにする。これによって、回生ブレーキ抵抗１４ｈが通電される。その後、ステップＳ４３に進む。

ステップＳ４３では、電流検出部１４ｎによって測定されるモータ１６に流れる電流が、予め定めた所定の電流値以上であれば、肯定判定され、ステップＳ４４に進む。所定の電流値未満であれば、否定判定され、ステップＳ４５に進む。なお、この所定の電流値は、図８に示すステップＳ３２における所定の電流値よりも小さい値が設定されている。

ステップＳ４４とステップＳ４５では、ＣＰＵ１４ｐから指令を受けたトランジスタ制御回路１４ｉがトランジスタ１４ｊに対してＰＷＭ制御を行う。

ステップＳ４４では、トランジスタ制御回路１４ｉがＰＷＭデューティ比を減少させる制御、すなわち、ＰＷＭデューティ比を小さな値に設定する制御をトランジスタ１４ｊに対して行うことで、回生ブレーキ抵抗１４ｈに流れる電流を小さな値に設定する。その結果、回生ブレーキ抵抗１４ｈに流れる電流が減少する。その後、図９に示すフローが終了する。

ステップＳ４５では、トランジスタ制御回路１４ｉがＰＷＭデューティ比を増加させる制御、すなわち、ＰＷＭデューティ比を大きな値に設定する制御をトランジスタ１４ｊに対して行うことで、回生ブレーキ抵抗１４ｈに流れる電流を大きな値に設定する。その結果、回生ブレーキ抵抗１４ｈに流れる電流を増加させる。その後、図９に示すフローが終了する。

以上、第４実施形態によれば、以下のような作用効果を奏する。
ＣＰＵ１４ｐから指令を受けたトランジスタ制御回路１４ｉがトランジスタ１４ｊに対してＰＷＭ制御を行う。電流検出部１４ｎによって測定されるモータ１６に流れる電流が、予め定めた所定の電流値以上であれば、トランジスタ制御回路１４ｉがＰＷＭデューティ比を小さな値に設定する制御をトランジスタ１４ｊに対して行うことで、回生ブレーキ抵抗１４ｈに流れる電流を小さな値に設定する。また、所定の電流値未満であれば、トランジスタ制御回路１４ｉがＰＷＭデューティ比を大きな値に設定する制御をトランジスタ１４ｊに対して行うことで、回生ブレーキ抵抗１４ｈに流れる電流を大きな値に設定する。
モータ電流が大きいときには、電源装置１４内の温度は高くなっているため、回生ブレーキ抵抗１４ｈに通電する電流を小さな値に設定しても、結露を解消することができる。また、電源装置１４内の温度を過剰に上昇するのを防止すると同時に、省エネ効果が期待できる。また、上述の所定の電流値は、モータ１６の駆動を阻害しないようになっているため、回生ブレーキ抵抗１４ｈに通電しても、モータ１６の駆動を阻害することを回避できる。

―第５実施形態―
図１０は、複数のターボ分子ポンプ装置１０に対して冷却水を直列に流す冷却系統である冷却水路１９０が設けられているターボ分子ポンプ装置システム２００を示した図である。なお、図１０では、ターボ分子ポンプ装置システム２００に含まれる複数のターボ分子ポンプ装置１０として、３台のターボ分子ポンプ装置１０を示しているが、これはあくまでも一例である。なお、第１実施形態と同様の構成については、説明を省略する。

冷却水路１９０は、図１０に示すように、各ターボ分子ポンプ装置１０の冷却装置１３内に配設されている。また、冷却水路１９０には、図１０に示すように、３方弁である電磁弁１９２が、各ターボ分子ポンプ装置１０に対応して設けられている。具体的には、図示左方のターボ分子ポンプ１０と図示左方の電磁弁１９２、図示中央のターボ分子ポンプ１０と図示中央の電磁弁１９２、図示右方のターボ分子ポンプ１０と図示右方の電磁弁１９２が、それぞれ対応している。これらの電磁弁１９２によって、冷却水路１９０は、冷却水路１９０ａ〜１９０ｃに分けられる。冷却水路１９０ｂは、電源装置１４を冷却するために、電源装置１４の近傍に配設されている。一方、冷却水路１９０ｃは、電源装置１４を冷却しないようにするために、電源装置１４から離れた位置に配設されている。ＣＰＵ１４ｐは、対応する電磁弁１９２を用いて、冷却水路１９０ｂに冷却水を流すか、冷却水路１９０ｃに流すかの切り替えを行う。なお、通常は、冷却水が冷却水路１９０ｂを流れるようにそれぞれの電磁弁１９２は設定されている。

本実施形態のターボ分子ポンプ装置１０のそれぞれの電源装置１４には、図２に示す構成の他、発熱体であるヒータＨ（不図示）が設けられている。すなわち、ヒータＨは、回生ブレーキ抵抗１４ｈとは異なるものである。ＣＰＵ１４ｐは、ヒータＨに通電することで、電源装置１４内を加熱することができる。

本実施形態では、図５のステップＳ１１〜ステップＳ１３に相当する制御を実行して、結露を解消する。いずれかのターボ分子ポンプ装置１０の電源装置１４に設けられている結露検知部１４ｒが結露を検知すると（ステップＳ１１）、その結露が検知された電源装置１４に設けられているＣＰＵ１４ｐから指令を受けたトランジスタ制御回路１４ｉがトランジスタ１４ｊをオンにする。これによって、回生ブレーキ抵抗１４ｈが通電される（ステップＳ１２）。これによって、回生ブレーキ抵抗１４ｈが発熱し、その結露が検知された電源装置１４内を加熱する。

さらに、所定時間経過後に結露検知部１４ｒが結露を検知している場合（ステップＳ１３Ａ）、その結露を検知している電源装置１４に設けられているＣＰＵ１４ｐが、対応する電磁弁１９２を制御して、冷却水路１９０ｃに冷却水が流れるように切り替える（ステップＳ１３Ｂに相当）。

本実施形態のような冷却系統では、冷却水路１９０の上流側にあるターボ分子ポンプ装置１０ほどよく冷却される。そのため、冷却水路１９０の上流側にあるターボ分子ポンプ装置１０ほど結露しやすくなっており、回生ブレーキ抵抗１４ｈの加熱だけでは足りないことも考えられる。そのような場合には、ヒータＨにも通電することで、回生ブレーキ抵抗１４ｈの加熱を補助することもできる。

以上、第５実施形態によれば、以下のような作用効果を奏し、電源装置１４内に生じた結露を解消することができる。
（１）結露が検知された電源装置１４に設けられているＣＰＵ１４ｐから指令を受けたトランジスタ制御回路１４ｉがトランジスタ１４ｊをオンにすることで、回生ブレーキ抵抗１４ｈに通電する。
これによって、電源装置１４内を加熱することができる。

（２）さらに、所定時間経過しても、まだ結露が解消されていない時は、ＣＰＵ１４ｐが対応する電磁弁１９２を制御して、冷却水路１９０ｂから冷却水路１９０ｃに切り替える。
これによって、電源装置１４を冷却しないようにすることができる。

（３）さらに、結露が解消しない時には、ＣＰＵ１４ｐがヒータＨに通電する。
これによって、電源装置１４内をさらに加熱することができる。

―第５実施形態の変形例―
本実施形態の変形例として、図５のステップＳ１１〜Ｓ１３の制御の代わりに、図５に示されているステップＳ１１およびＳ１２のみの制御や、図７〜９に示されている制御を実行して結露を解消することができる。

以上の実施形態および変形例においては、冷媒（冷却液）として水を用いたが、その他の冷媒であってもよい。

以上の実施形態および変形例においては、ポンプ本体と電源装置が一体となった真空ポンプ装置に本発明を適用した場合について説明したが、ポンプ本体と電源装置が分離した真空ポンプ装置であっても、冷媒を用いた冷却系統が近傍に配設されている電源装置であれば、本発明を適用できる。なお、第５実施形態においては、複数の電源装置に冷却水を直列に流す冷却系統を設けるようなものであれば、ポンプ本体と電源装置が一体となった真空ポンプ装置と、ポンプ本体と電源装置が分離した真空ポンプ装置を組み合わせることもできる。

以上の実施形態および変形例においては、回生ブレーキ抵抗１４ｈとしてシーズヒータを用いたが、シーズヒータ以外に、カートリッジヒータなども用いることができる。

第２実施形態および第４実施形態において、トランジスタ制御回路１４ｉがトランジスタ１４ｊに対してＰＷＭ制御を行うとしたが、ＰＷＭ制御以外の制御、例えば、ＰＦＭ制御などで回生ブレーキ抵抗１４ｈに流れる電流値を制御することもできる。

上記の実施形態と変形例の一つ、もしくは複数を組み合わせることも可能である。変形例同士を組み合わせることも可能である。

以上の説明はあくまで一例であり、発明は、上記の実施形態に何ら限定されるものではない。

５：ポンプ本体、
７：保護ベアリング、
１０：ターボ分子ポンプ装置、
１１：ポンプ上部、
１１Ｑ：吸気ポート、
１２：ポンプ下部、
１２Ｈ：排気ポート、
１３：冷却装置、
１３ＬＳ：下面、
１３ＵＳ：上面、
１３ａ：冷却ジャケット本体、
１３ｂ：冷却水入口、
１３ｃ：冷却水出口、
１４：電源装置、
１４ａ：ＡＣ／ＤＣコンバータ、
１４ｂ：電圧検出部、
１４ｃ：３相インバータ、
１４ｄ：ＤＣ／ＤＣコンバータ、
１４ｅ：電圧検出部、
１４ｆ：インバータ制御回路、
１４ｈ：回生ブレーキ抵抗、
１４ｉ：トランジスタ制御回路、
１４ｊ：トランジスタ、
１４ｋ：ダイオード、
１４ｎ：電流検出部、
１４ｒ：結露検知部、
１４ｓ：温度検出部、
１４ｔ：タイマ、
１５：一次電源、
１６：モータ、
１７：磁気軸受、
１９：回転数検出部、
２０：ロータ、
７５、７５ａ〜７５ｄ：冷却水路、
７７：電磁弁、
８１〜８３：基板、
１４０：電源装置筐体、
１９０、１９０ａ〜１９０ｃ：冷却水路、
１９２：電磁弁、
２００：ターボ分子ポンプ装置システム、
Ｈ：ヒータ

Claims (9)

1. 結露を検知する結露検知部と、
   モータからの回生電力およびＡＣ／ＤＣコンバータからの電力が供給される回生ブレーキ抵抗と、
   前記回生ブレーキ抵抗に通電する制御部と、
   を有する電源装置と、
   冷却液による冷却系統と、
   前記電源装置によって回転駆動されるモータを有するポンプ本体と、を備え、
   前記制御部は、力行制御時に前記結露検知部が前記結露を検知した場合に、前記ＡＣ／ＤＣコンバータからの電力を前記回生ブレーキ抵抗に通電することによって、前記電源装置の内部を加熱する真空ポンプ装置。
2. 請求項１に記載の真空ポンプ装置において、
   前記電源装置を冷却する前記冷却液の遮断と通流とを切り替える冷却液切替部をさらに備え、
   前記制御部は、前記結露検知部が前記結露を検知した場合に、前記冷却液切替部によって、前記冷却液を遮断する真空ポンプ装置。
3. 請求項２に記載の真空ポンプ装置において、
   前記電源装置は、前記結露の継続時間を計測するタイマをさらに有し、
   前記制御部は、前記結露を検知すると、前記回生ブレーキ抵抗に通電し、その後、前記結露が所定の時間継続した場合には、前記冷却液切替部によって前記冷却液を遮断する真空ポンプ装置。
4. 請求項１に記載の真空ポンプ装置において、
   前記電源装置は、前記電源装置の内部の温度を監視する温度検出部をさらに有し、
   前記温度検出部は、前記制御部が前記回生ブレーキ抵抗に通電している時の電源内部温度を監視し、
   前記制御部は、前記電源内部温度が所定の温度上限以上である場合に、前記回生ブレーキ抵抗の通電を停止する真空ポンプ装置。
5. 請求項４に記載の真空ポンプ装置において、
   前記制御部は、前記所定の温度上限と前記電源装置の内部温度の差が所定値以上である場合には、前記回生ブレーキ抵抗に通電する電流を大きな値に設定し、前記差が前記所定値未満である場合には前記回生ブレーキ抵抗に通電する電流を小さな値に設定する真空ポンプ装置。
6. 請求項５に記載の真空ポンプ装置において、
   前記制御部は、ＰＷＭ制御によって、前記回生ブレーキ抵抗に通電し、
   前記制御部は、前記所定の温度上限と前記電源装置の内部温度の差が所定値以上である場合には、ＰＷＭのデューティ比を大きな値に設定することで前記回生ブレーキ抵抗に通電する電流を大きな値に設定し、前記差が前記所定値未満である場合にはＰＷＭのデューティ比を小さな値に設定することで前記回生ブレーキ抵抗に通電する電流を小さな値に設定する真空ポンプ装置。
7. 請求項１に記載の真空ポンプ装置において、
   前記電源装置は、前記モータに通電される電流を検知する電流検出部をさらに有し、
   前記制御部は、前記電流が所定の電流値以上である場合には、前記回生ブレーキ抵抗に通電しない真空ポンプ装置。
8. 請求項１に記載の真空ポンプ装置において、
   前記電源装置は、前記モータに通電される電流を検知する電流検出部をさらに有し、
   前記制御部は、前記電流が所定の電流値以上である場合には、前記回生ブレーキ抵抗に通電する電流を小さな値に設定し、前記電流が所定の電流値未満である場合には、前記回生ブレーキ抵抗に通電する電流を大きな値に設定する真空ポンプ装置。
9. 請求項８に記載の真空ポンプ装置において、
   前記制御部は、ＰＷＭ制御によって、前記回生ブレーキ抵抗に通電し、
   前記制御部は、前記電流が所定の電流値以上である場合には、ＰＷＭのデューティ比を小さな値に設定することで前記回生ブレーキ抵抗に通電する電流を小さな値に設定し、前記電流が所定の電流値未満である場合には、ＰＷＭのデューティ比を大きな値に設定することで前記回生ブレーキ抵抗に通電する電流を大きな値に設定する真空ポンプ装置。
   

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