JPH1077992A - 真空ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 真空ポンプにおいてポンプ本体の異常と排気
口側の異常を識別する。 【解決手段】 真空ポンプのモータの回転速度に比例し
たパルスを発生する回転検出器６と、回転速度に比例し
た電圧値に変換する周波数電圧変換器２０と、モータの
許容回転速度に対応した基準電圧値を発生する基準電圧
発生器３０と、電圧値と基準電圧値を比較してポンプの
異常を検出する第１の異常検出器５０と、真空ポンプの
排気口側の排気圧を検出する圧力検出器７と、排気圧と
基準圧力を比較して排気口側の異常を検出する第２の異
常検出器５１とを備え、モータの回転速度をモニタして
ポンプ本体を監視し、排気口の圧力をモニタして排気口
側を監視し、モータの異常検出時に排気口側の異常検出
を行い、この異常検出で排気口側に異常が検出された場
合には排気口側の異常とし、排気口側に異常が検出され
ない場合にはポンプ本体の異常とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ターボ分子ポンプ
等の真空ポンプに関し、特に真空ポンプの異常検出機能
に関する。

【０００２】

【従来の技術】ターボ分子ポンプ等の真空ポンプは、モ
ータによってロータを回転させ、吸気口から吸気した気
体分子を排気口側に排出することによって、吸気口側を
真空状態に吸引している。このような真空ポンプの異常
発生の要因となる箇所としては、ポンプ本体と排気口側
に大別することができる。

【０００３】ポンプ本体においては、電気系統，内部配
管系統，あるいは軸受部等の機械的部分において異常が
発生する可能性があり、例えば、モータを駆動する配線
の断線や、回転軸等の摩擦抵抗の増加や配管系統内の反
応生成物の付着による負荷の増加が生じると、モータの
回転速度が低下するという異常が発生する。また、排気
口側においては、排気系統の接続部等において異常発生
の可能性がある。例えば、排気口側の配管においてリー
ク等によってコンダクタンスが大きくなると、排気口側
の圧力上昇という異常が発生する。

【０００４】従来、真空ポンプの異常検出はポンプの回
転速度の監視によって行っており、ポンプを駆動するモ
ータの回転速度が所定の回転速度以下となったことを検
出して、アラーム等により異常表示を行うとともに、ブ
レーキを作動して真空ポンプを停止している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】真空ポンプのモータの
回転速度の異常は、ポンプ本体の電気系統，内部配管系
統，機械的部分の異常を要因として生じたり、排気口側
の排気系統の異常を要因として生じる場合がある。しか
しながら、従来の真空ポンプは、異常検出をモータの回
転速度をモニタすることによって行っているため、検出
された異常の発生箇所がポンプ本体であるのか、あるい
は排気口側であるのかの識別が困難であるという問題点
がある。そのため、異常検出後の真空ポンプの迅速な対
処が行えないことになる。そこで、本発明は前記した従
来の真空ポンプの問題点を解決し、ポンプ本体の異常と
排気口側の異常を識別し、異常箇所の判別を行うことが
できる真空ポンプを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の真空ポンプは、
ロータを駆動するモータの回転速度をモニタしてポンプ
本体を監視し、排気口の圧力をモニタして排気口側を監
視し、モータの異常検出時に排気口側の異常検出を行
い、この異常検出で排気口側に異常が検出された場合に
は排気口側の異常とし、排気口側に異常が検出されない
場合にはポンプ本体の異常とするものである。これによ
って、ポンプ本体の異常と排気口側の異常の識別を行
う。

【０００７】真空ポンプにおいて、通常、モータの回転
速度の低下の要因として、ポンプ本体の異常と排気口側
の異常があり、モータの回転速度をモニタするだけで
は、異常箇所がポンプ本体であるのか排気口側であるの
か識別することができない。そこで、本発明では、モー
タの回転速度のモニタに加えて排気口側の圧力をモニタ
することによって、異常箇所がポンプ本体か排気口側か
の判別を行うものである。

【０００８】上記異常箇所の識別を行うために、本発明
の真空ポンプは、真空ポンプのロータを駆動するモータ
の回転速度に比例したパルスを発生する回転検出器と、
一定時間当たりのパルス数を電圧値に変換する周波数電
圧変換器と、モータの許容回転速度に対応した基準電圧
値を発生する基準電圧発生器と、電圧値と基準電圧値を
比較してポンプの異常を検出する第１の異常検出器と、
真空ポンプの排気口側の排気圧を検出する圧力検出器
と、排気圧と基準圧力を比較して排気口側の異常を検出
する第２の異常検出器とを備え、第１，第２の異常検出
器の検出出力に基づいて、ポンプの異常と排気口側の異
常の異常箇所の識別を行う。

【０００９】周波数電圧変換器は、回転検出器からのパ
ルスを回転速度に比例した電圧値に変換し、第１の異常
検出器はこの電圧値と基準電圧値との比較によって、モ
ータの回転速度の異常を検出する。基準電圧値は、モー
タの許容回転速度に対応した電圧値であり、モータの回
転速度が低下すると変換した電圧値も低下し、この電圧
値が基準電圧値を下回ったことを検出してポンプ本体の
異常検出とする。第２の異常検出器は、排気口側の圧力
が上昇して基準圧力を越えたことを検出して排気口側の
異常検出とする。

【００１０】本発明の第１の実施態様は、第１の異常検
出器と第２の異常検出器の両検出器が異常を検出した場
合を排気口側の異常とし、第１の異常検出器のみが異常
を検出した場合をポンプ本体の異常とすることによっ
て、異常箇所の識別を行うものである。

【００１１】本発明の第２の実施態様において、基準電
圧発生器は一定電圧をモータの回転開始と同期して積分
を開始し、モータが定常回転速度に達した時点で積分の
上限を定めた電圧値を生成するものであり、これによっ
て、モータの回転速度に対応した電圧値を生成すること
ができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
参照しながら詳細に説明する。本発明の真空ポンプの一
実施の形態について、図１に示す概略ブロック図を用い
て説明する。図１に示す真空ポンプ１は、ポンプ本体２
およびモニタ３を備え、ポンプ本体２の吸気口側には真
空容器等と接続する吸気管４と、排気口側には排気ガス
を放出するための排気管５を備える。ポンプ本体２はロ
ータおよびロータを駆動するモータを含む回転系を内蔵
し、この回転系に取り付けた回転センサ６はモータの回
転速度の検出を行う。また、ポンプ本体２の排気口側に
は圧力センサ７を取付け、排気口側の圧力検出を行う。
モニタ３は、回転センサ６で検出したパルス信号および
圧力センサ７で検出した信号を入力し、回転表示装置８
および圧力表示器９を通して表示装置１１上に表示する
とともに、異常検出装置１０に入力して異常検出および
異常箇所の識別を行い、表示装置１１あるいはその他の
表示手段に表示する。

【００１３】図２は、異常検出装置を一構成例を説明す
るためのブロック図である。図２において、異常検出装
置１０は、ポンプ本体の異常を検出する部分と排気口側
の異常を検出する部分と、ポンプ本体の異常と排気口側
の異常との異常箇所の識別を行う部分とを備える。ポン
プ本体の異常を検出する部分は図２中の２０番台および
３０番台の符号を付したブロックにより構成され、排気
口側の異常を検出する部分は図２中の４０の符号を付し
たブロックにより構成され、さらに、ポンプ本体の異常
と排気口側の異常との異常箇所の識別を行う部分は図２
中の５０番台の符号を付したブロックにより構成され
る。ポンプ本体の異常を検出する部分は、回転センサ６
からのパルス信号を入力して、回転速度に比例した電圧
値に変換するＦ／Ｖ変換器（周波数／電圧変換器）２０
と、モータの許容回転速度に対応した電圧値を得る基準
電圧発生装置３０とを備える。

【００１４】Ｆ／Ｖ変換器２０は、シュミット回路２１
とモノステーブルマルチバイブレータ２２と積分回路２
３を直列接続して構成される。シュミット回路２１は、
回転センサ６からのパルス信号を矩形パルス信号に変換
する。この矩形パルス信号の個数は、回転速度に対応し
た個数となる。さらに、この矩形パルス信号をモノステ
ーブルマルチバイブレータ２２に通して、パルス幅が一
定のパルス信号に変換する。これによって得られるパル
ス信号は、パルス幅が一定で、モータの回転速度に比例
した個数となる。さらに、得られたパルス信号を積分回
路２３で積分して、モータの回転速度に比例した電圧値
を得る。

【００１５】図３は回転センサの検出電圧と基準電圧と
の比較を説明するための図であり、Ｆ／Ｖ変換器２０で
得られた検出電圧値Ｖは、例えば図３（ａ）中の実線で
表される。図３（ａ）中の検出電圧Ｖは、ポンプ本体２
のモータの駆動を開始してからの経過状態を示してお
り、モータの加速に応じて電圧が上昇する。基準電圧発
生装置３０は、一定電圧を発生する基準電源３１をスタ
ートスイッチ３３を介して積分回路３２に接続し、さら
に積分回路３２にリミッタ回路３５を接続して構成され
る。なお、積分回路３２にはストップスイッチ３４を備
えている。

【００１６】スタートスイッチ３３はポンプ本体のモー
タの駆動開始と同期してオン状態として基準電源３１と
積分回路３２を接続し、積分回路３２において電圧を所
定の時定数で積分する。この時定数は、モータの許容回
転速度の加速特性に応じて設定される。従って、積分回
路３２が出力する電圧値は、モータが駆動を開始してか
らの許容回転速度に対応した値となり、モータの回転異
常を検出する基準値となる。なお、モータは所定時間経
過後には定常回転速度となるため、モータが定常回転速
度となる時点でリミッタ回路３５を駆動して基準電圧値
を一定値に保持する。また、このとき、積分器３２のス
トップスイッチ３４を作動して、積分器の積分処理を停
止する。これによって、基準電圧発生装置３０が生成す
る基準電圧Ｖｃは図３（ａ）中の破線に示すような電圧
となる。

【００１７】ポンプ本体の異常検出は、Ｆ／Ｖ変換器２
０で得られる検出電圧値Ｖと基準電圧発生装置３０で生
成する基準電圧Ｖｃとをコンパレータ５０で比較するこ
とによって行う。検出電圧値Ｖはモータの回転速度に対
応し、基準電圧Ｖｃはモータの許容回転速度に対応して
いる。そのため、ポンプ本体が正常動作を行っている場
合には、図３（ａ）に示すように検出電圧値Ｖは基準電
圧Ｖｃより大きな値である。そこで、コンパレータ５０
で両電圧値を比較し、検出電圧値Ｖが基準電圧Ｖｃ以下
となったことを検出して異常検出とする。

【００１８】図３（ｂ），（ｃ）は異常検出の概略例で
あり、図３（ｂ）はモータの加速時に許容回転速度以下
となった場合であり、図３（ｃ）はモータの定常回転速
度時に許容回転速度以下となった場合であり、コンパレ
ータ５０は、それぞれ図中の矢印の時点で異常検出信号
を出力する。

【００１９】排気口側の異常を検出する部分は、基準電
圧発生装置４０を備える。基準電圧発生装置４０は、排
気口側の異常レベルの圧力に対応した電圧値を生成する
装置である。図４は圧力センサの検出出力と基準電圧と
の比較を説明するための図である。排気口側の圧力Ｐ
は、正常動作中には図中の許容範囲内にあり、排気口側
にリーク等の異常が発生すると圧力上昇を起こす。排気
口側の異常検出は、異常と判断する圧力値を異常レベル
として設定し、検出圧力Ｐがこの異常レベルを超えたこ
とを検出して異常検出とする。この排気口側の異常検出
は、圧力センサ７の検出電圧と基準電圧発生装置４０が
生成する基準電圧とをコンパレータ５１で比較すること
によって行う。

【００２０】異常信号出力装置５２は、ポンプ本体の異
常と排気口側の異常との異常箇所の識別を行う部分であ
り、コンパレータ５０の出力でモータの異常を検出した
時に、コンパレータ５１の出力による排気口側の異常検
出を行い、排気口側に異常が検出された場合には排気口
側の異常とし、排気口側に異常が検出されない場合には
ポンプ本体の異常と判定して、ポンプ本体の異常と排気
口側の異常の識別を行う。

【００２１】次に、図５の異常検出の手順を説明するた
めフローチャートと、図６，図７の検出電圧と基準電圧
との比較図を用いて、本発明の真空ポンプにおける異常
発生箇所の識別を説明する。回転センサ６で真空ポンプ
のモータの回転速度を検出し、回転センサ６から得られ
る回転パルスを異常検出装置１０中のＦ／Ｖ変換器２０
に入力する（ステップＳ１）。Ｆ／Ｖ変換器２０は、入
力した回転パルスを処理して回転速度に対応した検出電
圧Ｖを求め、コンパレータ５０の一方の入力端子に入力
する（ステップＳ２）。コンパレータ５０の他方の入力
端子には、基準電圧発生装置３０から許容速度に対応し
た基準電圧Ｖｃを入力し、検出電圧Ｖとの比較を行う
（ステップＳ３）。

【００２２】ステップＳ３の比較において、検出電圧Ｖ
が基準電圧Ｖｃより大きい場合には、モータは正常回転
でありポンプ本体は正常状態と判定する。この状態は、
図６（ａ），図７（ａ）中で検出電圧Ｖを表す実線が基
準電圧Ｖｃを表す破線より上方にある部分である。一
方、ステップＳ３の比較において、検出電圧Ｖが基準電
圧Ｖｃより小さい場合には、モータは異常回転であり真
空ポンプは異常状態にあると判定する。この状態は、図
６（ａ），図７（ａ）中で実線が破線より下方にある部
分である。この真空ポンプの異常状態は、ポンプ本体の
異常あるいは排気口側の異常の可能性がある。そこで、
次のステップＳ４で異常箇所の識別を行う。

【００２３】ステップＳ４では、コンパレータ５１にお
いて、排気口側の圧力Ｐを異常レベルと比較を行う。ス
テップＳ４の比較において、排気口側の圧力異常が検出
された場合には、真空ポンプの異常箇所は排気口側であ
ると判定し、排気口側の異常の表示を行う。図６は排気
口側が異常な場合を示しており、図６（ａ）で回転速度
に異常が検出された時点で、図６（ｂ）では排気口側圧
力が異常レベルを超えているため、異常箇所は排気口側
であると判定する（ステップＳ５）。

【００２４】また、ステップＳ４の比較において、排気
口側の圧力異常が検出されない場合には、真空ポンプの
異常箇所はポンプ本体側であると判定し、ポンプ本体側
の異常の表示を行う。図７はポンプ本体側が異常な場合
を示しており、図７（ａ）で回転速度に異常が検出され
た時点で、図７（ｂ）で排気口側圧力が許容範囲内であ
るため、異常箇所はポンプ本体であると判定する（ステ
ップＳ６）。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の真空ポン
プによれば、ポンプ本体の異常と排気口側の異常の異常
箇所の識別を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の真空ポンプの一実施の形態を説明する
ための概略ブロック図である。

【図２】本発明の異常検出装置を一構成例を説明するた
めのブロック図である。

【図３】回転センサの検出電圧と基準電圧との比較を説
明するための図であ

【図４】圧力センサの検出出力と基準電圧との比較を説
明するための図である。

【図５】本発明の真空ポンプの異常検出の手順を説明す
るためのフローチャートである。

【図６】排気口側に異常がある場合の回転速度と圧力を
説明する比較図である。

【図７】ポンプ本体側に異常がある場合の回転速度と圧
力を説明する比較図である。

【符号の説明】

１…真空ポンプ、２…ポンプ本体、３…モニタ、４…吸
気管、５…排気管、６…回転センサ、７…圧力センサ、
８…回転表示装置、９…圧力表示装置、１０…異常検出
装置、１１…表示装置、２０…Ｆ／Ｖ変換器、２１…シ
ュミット回路、２２…モノステーブルマルチバイブレー
タ、２３，３２…積分回路、３０，４０…基準電圧発生
回路、３１…スタートスイッチ、３３…ストップスイッ
チ、３４…リミッタ回路、５０，５１…コンパレータ、
５２…異常信号出力装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空ポンプのロータを駆動するモータの
   回転数に比例したパルスを発生する回転検出器と、一定
   時間当たりの前記パルス数を電圧値に変換する周波数電
   圧変換器と、前記モータの許容回転速度に対応した基準
   電圧値を発生する基準電圧発生器と、前記電圧値と基準
   電圧値を比較してポンプの異常を検出する第１の異常検
   出器と、真空ポンプの排気口側の排気圧を検出する圧力
   検出器と、前記排気圧と基準圧力を比較して排気口側の
   異常を検出する第２の異常検出器とを備え、前記第１，
   第２の異常検出器の検出出力に基づいて、ポンプの異常
   と排気口側の異常の異常箇所の識別を行うことを特徴と
   する真空ポンプ。