特開 2024-158558 真空ポンプ及び真空ポンプの制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024158558

(43)【公開日】2024-11-08

(54)【発明の名称】真空ポンプ及び真空ポンプの制御装置

(51)【国際特許分類】

   F04D 19/04 20060101AFI20241031BHJP

【ＦＩ】

F04D19/04 H

【審査請求】有

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023073855

(22)【出願日】2023-04-27

(71)【出願人】

【識別番号】508275939

【氏名又は名称】エドワーズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105201

【弁理士】

【氏名又は名称】椎名 正利

(72)【発明者】

【氏名】深美 英夫

【テーマコード（参考）】

3H131

【Ｆターム（参考）】

3H131AA02

3H131BA03

3H131BA09

3H131BA11

3H131BA15

3H131CA01

3H131CA13

(57)【要約】

【課題】回転翼の疲労具合をポンプの運転状況に応じて定量的かつ容易に判断できる指標を作成することで、回転翼交換の時期を的確に判断できる真空ポンプ及び真空ポンプの制御装置を提供する。
【解決手段】回転翼交換の時期を判断可能な真空ポンプであって、この真空ポンプは、真空ポンプ本体に内蔵された回転翼と、真空ポンプ本体に配設され、回転翼に関連した物理量を計測するセンサとを有する。真空ポンプの稼働中にこのセンサで計測された物理量を所定の時間毎にサンプリング抽出し、この抽出が任意のサンプリング回数を経過したときに、その時点までの各サンプリング時の前記物理量の値の密集度合いの最も高い物理量範囲を見つける。このため、物理量範囲の上限値である物理量上限値及び物理量範囲の下限値である物理量下限値とを定義し、物理量の大きさに応じてこれらの物理量上限値と物理量下限値の間隔をそれぞれ一定量ずつ変化させる。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

真空ポンプ本体に内蔵された回転翼と、
前記真空ポンプ本体に配設され、前記回転翼に関連した物理量を計測するセンサとを有する真空ポンプにおいて、
前記真空ポンプは、
前記真空ポンプの稼働中に前記センサで計測された前記物理量を所定の時間毎にサンプリング抽出する物理量抽出手段と、
該物理量抽出手段での抽出が任意のサンプリング回数を経過したときに、その時点までの各サンプリング時の前記物理量の計測値の密集度合いの最も高い物理量範囲を見つける物理量範囲検出手段とを備えたことを特徴とする真空ポンプ。

【請求項2】

前記物理量範囲の上限値として定義された物理量上限値と、
前記物理量範囲の下限値として定義された物理量下限値と、
前記物理量の前記計測値に応じて前記物理量上限値と前記物理量下限値間の間隔を変化させる調整手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載の真空ポンプ。

【請求項3】

サンプリング時の前記物理量の前記計測値が前記物理量範囲内の上限値よりにあるときに前記物理量下限値が一定量高く更新され、
前記サンプリング時の前記物理量の前記計測値が前記物理量範囲内の下限値よりにあるときに前記物理量上限値が前記一定量低く更新されることを特徴とする請求項２記載の真空ポンプ。

【請求項4】

前記一定量が、前記物理量の前記計測値から想定される最大の期待値と最小の期待値の差に基づき設定されることを特徴とする請求項３記載の真空ポンプ。

【請求項5】

前記物理量範囲は最終的に予め定義された所定の固定値に漸近されることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の真空ポンプ。

【請求項6】

前記真空ポンプの稼働中に前記物理量範囲に前記物理量が属していたときの合計時間である物理量範囲合計時間と前記真空ポンプの稼働の合計時間である稼働合計時間を取得する時間取得手段と、
前記物理量範囲合計時間、又は、前記稼働合計時間に対する前記物理量範囲合計時間の比率を表示する表示手段とを備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の真空ポンプ。

【請求項7】

前記物理量範囲の外に設定された少なくとも一つのしきい値と、
該しきい値を超えた時間を累積する累積手段とを備え、
該累積手段で累積された時間が予め設定された時間を超えたときに警告を発する警告発生手段とを備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の真空ポンプ。

【請求項8】

前記センサが、前記真空ポンプ本体に内蔵された前記回転翼の温度を計測する温度計測手段、又は前記回転翼を駆動するモータに流れる電流量を計測する電流量計測手段であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の真空ポンプ。

【請求項9】

真空ポンプ本体に内蔵された回転翼と、
前記真空ポンプ本体に配設され、前記回転翼に関連した物理量を計測するセンサとを有する真空ポンプの制御装置であって、
前記真空ポンプの稼働中に前記センサで計測された前記物理量を所定の時間毎にサンプリング抽出する物理量抽出手段と、
該物理量抽出手段での抽出が任意のサンプリング回数を経過したときに、その時点までの各サンプリング時の前記物理量の計測値の密集度合いの最も高い物理量範囲を見つける物理量範囲検出手段とを備えたことを特徴とする制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は真空ポンプ及び真空ポンプの制御装置に係わり、特に回転翼の疲労具合をポンプの運転状況に応じて定量的かつ容易に判断できる指標を作成することで、回転翼交換の時期を的確に判断できる真空ポンプ及び真空ポンプの制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年のエレクトロニクスの発展に伴い、メモリや集積回路といった半導体の需要が急激に増大している。
これらの半導体は、きわめて純度の高い半導体基板に不純物をドープして電気的性質を与えたり、エッチングにより半導体基板上に微細な回路を形成したりなどして製造される。

【0003】

そして、これらの作業は空気中の塵等による影響を避けるため高真空状態のチャンバ内で行われる必要がある。このチャンバの排気には、一般に真空ポンプが用いられているが、特に残留ガスが少なく、保守が容易等の点から真空ポンプの中の一つであるターボ分子ポンプが多用されている。
また、半導体の製造工程では、さまざまなプロセスガスを半導体の基板に作用させる工程が数多くあり、ターボ分子ポンプはチャンバ内を真空にするのみならず、これらのプロセスガスをチャンバ内から排気するのにも使用される。

【0004】

ところで、プロセスガスは、反応性を高めるため高温の状態でチャンバに導入される場合がある。
そして、これらのプロセスガスは、排気される際に冷却されてある温度になると固体となり排気系に生成物を析出する場合がある。そして、この種のプロセスガスがターボ分子ポンプ内で低温となって固体状となり、ターボ分子ポンプ内部に付着して堆積する場合がある。

【0005】

ターボ分子ポンプ内部にプロセスガスの析出物が堆積すると、この堆積物がポンプ流路を狭め、ターボ分子ポンプの性能を低下させる原因となる。
この問題を解決するために、従来はターボ分子ポンプのベース部等の外周にヒータや環状の水冷管を巻着させ、かつ例えばベース部等に温度センサを埋め込み、この温度センサの信号に基づきベース部の温度を一定の範囲の高温に保つようにヒータの加熱や水冷管による冷却の制御が行われている（特許文献１、特許文献２、特許文献３を参照）。

【0006】

この制御温度は高い方が生成物が堆積し難いため、この温度は可能な限り高くすることが望ましい。
一方、このようにベース部を高温にした際には、回転翼は、排気負荷の変動や周囲温度が高温に変化した場合等には限界温度を超えるおそれがある。
このような弊害を防止するためベース部内には例えば放射性の温度計が設置され常時回転翼の温度を測定し、その温度が一定時間予め定められたしきい値を超えた状態で運転している場合には警告が行われたり、その温度を更に超えた状態で例えば３０秒間継続して運転がされたような状況のときにはポンプの停止がされる。

【0007】

そして、これらの作業下ではポンプは一旦運転されると例えば１－５年間運転が継続される等、ポンプのオーバーホールメンテナンス時以外は停止される機会は少ない。
このため、通常はターボ分子ポンプのオーバーホールメンテナンスの機会に、回転翼交換の必要性を判断している。その際、目視で判断できる損傷や変色以外に、制御回路に記録されたポンプの累積稼働時間を判断項目として利用している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２００２－２５７０７９号公報

【特許文献2】特許第５７８２３７８号公報

【特許文献3】ＷＯ２０１０／０２１３０７Ａ１

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

しかしながら、同じ累積稼動時間の回転翼でも、実際には、稼働中のガス負荷により、回転翼に作用する応力が異なるため、回転翼の疲労度合いが大きく異なる場合がある。また、稼働中の温度も無視できず、高温で稼動しているほど、回転翼の疲労度合いは大きい。

【0010】

制御回路に記録されたポンプの累積稼動時間の情報だけでは、これらガス負荷や温度の情報は含まれていないため、それなりの精度でしか、回転翼交換の必要性を判断できない。
その結果、メーカとしては、安全側に判断して早期交換を推奨するが、顧客に納得してもらうことは容易ではない。

【0011】

また、上述した判断項目だけでは回転翼の疲労具合を適正に判断するのには不十分な可能性がある。例えば、しきい値の温度を超えたり、下がったりを３０秒以内に繰り返し行っているような状況が仮にあったとすると、温度センサによるサンプリング周期が前述の温度変動に比べて長い期間である場合にはポンプ異常としては検出できないまでも回転翼には相当の疲労度が蓄積されているという状況が推定される。

【0012】

更に、温度センサからのサンプリングが例えば０．５秒に１回行われたとすると、１－５年間運転中にこの温度データをずっと蓄積し続けることは膨大なデータ量となる。このデータ量について解析を行うことは解析に要する負荷も大変である。このため、制御回路に搭載のＣＰＵに対し余り負荷のかからない状態で回転翼の疲労具合の解析を行うことが望まれる。
更に、ポンプの使用状況は顧客により様々であったり、通常稼働される回転翼の温度や回転翼を駆動するモータに流れる電流量が装置毎にばらついていたり、ポンプの使用状況の掴めない場合があるが、これらの場合に使用状況に応じた回転翼の疲労具合の解析を行うことが望まれる。特に、何も障害なく、長期間稼働していたポンプでは、ポンプが異なると、あるいは、ポンプの搭載された装置の使われ方により、回転翼疲労度合いは異なるにも関わらず、回転翼の疲労具合の解析結果には差異が現れ難いおそれがある。

【0013】

本発明はこのような従来の課題に鑑みてなされたもので、回転翼の疲労具合をポンプの運転状況に応じて定量的かつ容易に判断できる指標を作成することで、回転翼交換の時期を的確に判断できる真空ポンプ及び真空ポンプの制御装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0014】

このため本発明（請求項１）は、真空ポンプ本体に内蔵された回転翼と、前記真空ポンプ本体に配設され、前記回転翼に関連した物理量を計測するセンサとを有する真空ポンプにおいて、前記真空ポンプは、前記真空ポンプの稼働中に前記センサで計測された前記物理量を所定の時間毎にサンプリング抽出する物理量抽出手段と、該物理量抽出手段での抽出が任意のサンプリング回数を経過したときに、その時点までの各サンプリング時の前記物理量の計測値の密集度合いの最も高い物理量範囲を見つける物理量範囲検出手段とを備えて構成した。

【0015】

物理量範囲検出手段は、任意のサンプリング回数までに収集した物理量の計測値の密集度合いの最も高い物理量範囲を見つける。これにより、通常稼働範囲が分からない場合でも、高精度に通常稼働のされていた物理量の範囲を特定することができる。そして、同じ通常稼働のされていた範囲内にあるポンプであってもガス負荷や温度による影響をきめ細かく判断できるため、それぞれのポンプの運転状況を的確に把握できる。従って、正常運転されていたポンプであっても的確にオーバーホールの判断ができるようになる。

【0016】

また、本発明（請求項２）は、前記物理量範囲の上限値として定義された物理量上限値と、前記物理量範囲の下限値として定義された物理量下限値と、前記物理量の前記計測値に応じて前記物理量上限値と前記物理量下限値間の間隔を変化させる調整手段とを備えて構成した。

【0017】

物理量の計測値に応じて物理量上限値と物理量下限値間の間隔を変化させることで、使用状況にある物理量の範囲を絞り込むことができる。即ち、物理量範囲のしきい値を固定値ではなく可変としたことで、通常稼働範囲の絞り込みが容易に行なえる。

【0018】

更に、本発明（請求項３）は、サンプリング時の前記物理量の前記計測値が前記物理量範囲内の上限値よりにあるときに前記物理量下限値が一定量高く更新され、前記サンプリング時の前記物理量の前記計測値が前記物理量範囲内の下限値よりにあるときに前記物理量上限値が前記一定量低く更新されることを特徴とする。

【0019】

これにより、多くの物理量が物理量範囲内に入るように調整できる。

【0020】

更に、本発明（請求項４）は、前記一定量が、前記物理量の前記計測値から想定される最大の期待値と最小の期待値の差に基づき設定されることを特徴とする。

【0021】

これにより、一定量を漸近の程度に応じて的確に設定できる。

【0022】

更に、本発明（請求項５）は、前記物理量範囲は最終的に予め定義された所定の固定値に漸近されることを特徴とする。

【0023】

各物理量に対して期待されるバラツキとして定義した所定の固定値に漸近させることで、物理量範囲を的確な範囲に絞り込むことができる。

【0024】

更に、本発明（請求項６）は、前記真空ポンプの稼働中に前記物理量範囲に前記物理量が属していたときの合計時間である物理量範囲合計時間と前記真空ポンプの稼働の合計時間である稼働合計時間を取得する時間取得手段と、前記物理量範囲合計時間、又は、前記稼働合計時間に対する前記物理量範囲合計時間の比率を表示する表示手段とを備えて構成した。

【0025】

物理量範囲に物理量が属していたときの合計時間を表示したり、この合計時間と真空ポンプの稼働の合計時間との比率を表示することで、回転翼の疲労度合いを分かりやすく判断できる。

【0026】

更に、本発明（請求項７）は、前記物理量範囲の外に設定された少なくとも一つのしきい値と、該しきい値を超えた時間を累積する累積手段とを備え、該累積手段で累積された時間が予め設定された時間を超えたときに警告を発する警告発生手段とを備えて構成した。

【0027】

カウントされた時間の累積値からオーバーホールが必要か否かを判断し、回転翼のオーバーホールを促す旨を通知することができる。このようにオーバーホールを促す警告を通知することで、回転体破損事故の予防が期待できる。

【0028】

更に、本発明（請求項８）は、前記センサが、前記真空ポンプ本体に内蔵された前記回転翼の温度を計測する温度計測手段、又は前記回転翼を駆動するモータに流れる電流量を計測する電流量計測手段であることを特徴とする。

【0029】

温度計測手段と電流量計測手段とはポンプの保護機能処理に使用される。この保護機能としての利用と併用して回転翼のオーバーホール時期の判断にも使える。

【0030】

更に、本発明（請求項９）は、真空ポンプ本体に内蔵された回転翼と、前記真空ポンプ本体に配設され、前記回転翼に関連した物理量を計測するセンサとを有する真空ポンプの制御装置であって、前記真空ポンプの稼働中に前記センサで計測された前記物理量を所定の時間毎にサンプリング抽出する物理量抽出手段と、該物理量抽出手段での抽出が任意のサンプリング回数を経過したときに、その時点までの各サンプリング時の前記物理量の計測値の密集度合いの最も高い物理量範囲を見つける物理量範囲検出手段とを備えて構成した。

【発明の効果】

【0031】

以上説明したように本発明（請求項１）によれば、物理量抽出手段での抽出が任意のサンプリング回数を経過したときに、その時点までの各サンプリング時の物理量の計測値の密集度合いの最も高い物理量範囲を見つける物理量範囲検出手段を備えるように構成したので、通常稼働範囲が分からない場合でも、高精度に通常稼働のされていた物理量の範囲を特定することができる。そして、同じ通常稼働のされていた範囲内にあるポンプであってもガス負荷や温度による影響をきめ細かく判断できるため、それぞれのポンプの運転状況を的確に把握できる。従って、正常運転されていたポンプであっても的確にオーバーホールの判断ができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【0032】

【図1】回転翼交換の必要度判定に関するシステム構成図

【図2】本発明の実施形態であるターボ分子ポンプの構成図

【図3】アンプ回路の回路図

【図4】電流指令値が検出値より大きい場合の制御を示すタイムチャート

【図5】電流指令値が検出値より小さい場合の制御を示すタイムチャート

【図6】段階毎の制御方法を示すグラフ

【図7】本制御方法を適用したときのモータの電流値のタイムチャートの例

【図8】本制御方法を適用したときの回転翼の温度値のタイムチャートの例

【図9】回転翼の温度に基づき疲労度合いを判断する処理

【図10】通常稼働域中央値Ｃ調整サブルーチン

【図11】「翼温度Ｌ_V３カウントアップ、通常稼働域上限Ｈ調整」サブルーチン

【図12】「翼温度Ｌ_V４カウントアップ、通常稼働域Ｈ／Ｌ調整」サブルーチン

【図13】「翼温度Ｌ_V４，５カウントアップ、下限Ｌ上方調整」サブルーチン

【図14】「翼温度Ｌ_V３，４カウントアップ、上限Ｈ下方調整」サブルーチン

【図15】「翼温度Ｌ_V５カウントアップ、通常稼働域下限Ｌ調整」サブルーチン

【発明を実施するための形態】

【0033】

以下、本発明の実施形態について説明する。本発明の実施形態である回転翼交換の必要度判定に関するシステム構成図を図１に、また、図２に、ターボ分子ポンプの構成図を示す。
図１において、制御装置２００はターボ分子ポンプ１００と別体で記載されているが、ターボ分子ポンプ１００と制御装置２００とが一体化されていても本実施形態の適用は可能である。

【0034】

制御装置２００には、ターボ分子ポンプ１００に備えられた磁気軸受（１０４、１０５、１０６）の浮上制御を行う磁気軸受制御部３とモータ１２１の回転制御を行うモータ駆動制御部５が配設されている。回転翼温度計測部７は回転翼温度センサ９で回転体１０３の温度を非接触に測定した信号を受信するようになっている。磁気軸受制御部３からは回転体１０３の浮上位置等が出力され、保護機能処理部１１に入力されるようになっている。そして、この保護機能処理部１１では回転体１０３の浮上位置等に異常があったときに警告やポンプ停止が行われるようになっている。

【0035】

モータ駆動制御部５からは回転体１０３の回転速度値やモータ電流値が出力され、保護機能処理部１１に入力されるようになっている。モータ駆動制御部５からの回転体１０３のモータ電流値の抽出は、物理量抽出手段に相当する。そして、保護機能処理部１１では回転体１０３の回転速度値やモータ電流値に異常があったときに警告やポンプ停止が行われるようになっている。また、モータ駆動制御部５から出力されたモータ電流値は時間カウント可変条件調整処理部１３に入力され、この時間カウント可変条件調整処理部１３において電流値の領域毎に回転体１０３の電流値がその領域の範囲内に留まっていた時間が積算されるようになっている。

【0036】

回転翼温度計測部７からは回転翼温度値が出力され、保護機能処理部１１に入力されるようになっている。回転翼温度計測部７からの回転翼温度値の抽出は、物理量抽出手段に相当する。そして、この保護機能処理部１１では回転翼温度値に異常があったときに警告やポンプ停止が行われるようになっている。また、回転翼温度計測部７から出力された回転翼温度値は時間カウント可変条件調整処理部１３に入力される。そして、サンプリング取得された回転翼温度値は１分間の平均値が取られる。その後、その平均値が回転翼温度値の領域毎に、その領域内に留まっていた時間が積算されるようになっている。
そして、メモリ１５では時間カウント可変条件調整処理部１３で積算された各時間値が保存されるようになっている。記録処理部１７では例えば、ポンプの減速停止時、若しくは２時間毎にメモリ１５からデータが読まれ、不揮発メモリ１９に保存されるようになっている。ＬＣＤ等外部出力２１では、ＬＣＤ表示部や外付けの機器等によって、後述する各領域ごとの演算結果を表示するようになっている。

【0037】

図２において、ターボ分子ポンプ１００は、円筒状の外筒１２７の上端に吸気口１０１が形成されている。そして、外筒１２７の内方には、ガスを吸引排気するためのタービンブレードである複数の回転翼１０２（１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・）を周部に放射状かつ多段に形成した回転体１０３が備えられている。この回転体１０３の中心にはロータ軸１１３が取り付けられており、このロータ軸１１３は、例えば５軸制御の磁気軸受により空中に浮上支持かつ位置制御されている。回転体１０３は、一般的に、アルミニウム又はアルミニウム合金などの金属によって構成されている。

【0038】

上側径方向電磁石１０４は、４個の電磁石がＸ軸とＹ軸とに対をなして配置されている。この上側径方向電磁石１０４に近接して、かつ上側径方向電磁石１０４のそれぞれに対応して４個の上側径方向センサ１０７が備えられている。上側径方向センサ１０７は、例えば伝導巻線を有するインダクタンスセンサや渦電流センサなどが用いられ、ロータ軸１１３の位置に応じて変化するこの伝導巻線のインダクタンスの変化に基づいてロータ軸１１３の位置を検出する。この上側径方向センサ１０７はロータ軸１１３、すなわちそれに固定された回転体１０３の径方向変位を検出し、制御装置２００に送るように構成されている。

【0039】

この制御装置２００においては、例えばＰＩＤ調節機能を有する補償回路が、上側径方向センサ１０７によって検出された位置信号に基づいて、上側径方向電磁石１０４の励磁制御指令信号を生成し、図３に示すアンプ回路１５０（後述する）が、この励磁制御指令信号に基づいて、上側径方向電磁石１０４を励磁制御することで、ロータ軸１１３の上側の径方向位置が調整される。

【0040】

そして、このロータ軸１１３は、高透磁率材（鉄、ステンレスなど）などにより形成され、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。かかる調整は、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。

【0041】

さらに、軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂが、ロータ軸１１３の下部に備え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、鉄など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が備えられ、その軸方向位置信号が制御装置２００に送られるように構成されている。

【0042】

そして、制御装置２００において、例えばＰＩＤ調節機能を有する補償回路が、軸方向センサ１０９によって検出された軸方向位置信号に基づいて、軸方向電磁石１０６Ａと軸方向電磁石１０６Ｂのそれぞれの励磁制御指令信号を生成し、アンプ回路１５０が、これらの励磁制御指令信号に基づいて、軸方向電磁石１０６Ａと軸方向電磁石１０６Ｂをそれぞれ励磁制御することで、軸方向電磁石１０６Ａが磁力により金属ディスク１１１を上方に吸引し、軸方向電磁石１０６Ｂが金属ディスク１１１を下方に吸引し、ロータ軸１１３の軸方向位置が調整される。

【0043】

このように、制御装置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。なお、これら上側径方向電磁石１０４、下側径方向電磁石１０５及び軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂを励磁制御するアンプ回路１５０については、後述する。

【0044】

一方、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、制御装置２００によって制御されている。また、モータ１２１には図示しない例えばホール素子、レゾルバ、エンコーダなどの回転速度センサが組み込まれており、この回転速度センサの検出信号によりロータ軸１１３の回転速度が検出されるようになっている。

【0045】

さらに、例えば下側径方向センサ１０８近傍に、図示しない位相センサが取り付けてあり、ロータ軸１１３の回転の位相を検出するようになっている。制御装置２００では、この位相センサと回転速度センサの検出信号を共に用いて磁極の位置を検出するようになっている。

【0046】

回転翼１０２（１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・）とわずかの空隙を隔てて複数枚の固定翼１２３（１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ・・・）が配設されている。回転翼１０２（１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・）は、それぞれ排気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して形成されている。固定翼１２３（１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ・・・）は、例えばアルミニウム、鉄、ステンレス、銅などの金属、又はこれらの金属を成分として含む合金などの金属によって構成されている。

【0047】

また、固定翼１２３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１０２の段と互い違いに配設されている。そして、固定翼１２３の外周端は、複数の段積みされた固定翼スペーサ１２５（１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃ・・・）の間に嵌挿された状態で支持されている。

【0048】

固定翼スペーサ１２５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、銅などの金属、又はこれらの金属を成分として含む合金などの金属によって構成されている。固定翼スペーサ１２５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が配設されている。ベース部１２９には排気口１３３が形成され、外部に連通されている。チャンバ（真空チャンバ）側から吸気口１０１に入ってベース部１２９に移送されてきた排気ガスは、排気口１３３へと送られる。

【0049】

さらに、ターボ分子ポンプ１００の用途によって、固定翼スペーサ１２５の下部とベース部１２９の間には、ネジ付スペーサ１３１が配設される。ネジ付スペーサ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などの金属によって構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１０２（１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・）に続く最下部には円筒部１０２ｄが垂下されている。この円筒部１０２ｄの外周面は、円筒状で、かつネジ付スペーサ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。回転翼１０２および固定翼１２３によってネジ溝１３１ａに移送されてきた排気ガスは、ネジ溝１３１ａに案内されつつベース部１２９へと送られる。

【0050】

ベース部１２９は、ターボ分子ポンプ１００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、ステンレスなどの金属によって構成されている。ベース部１２９はターボ分子ポンプ１００を物理的に保持すると共に、熱の伝導路の機能も兼ね備えているので、鉄、アルミニウムや銅などの剛性があり、熱伝導率も高い金属が使用されるのが望ましい。

【0051】

かかる構成において、回転翼１０２がロータ軸１１３と共にモータ１２１により回転駆動されると、回転翼１０２と固定翼１２３の作用により、吸気口１０１を通じてチャンバから排気ガスが吸気される。回転翼１０２の回転速度は通常２００００ｒｐｍ～９００００ｒｐｍであり、回転翼１０２の先端での周速度は２００ｍ／ｓ～４００ｍ／ｓに達する。吸気口１０１から吸気された排気ガスは、回転翼１０２と固定翼１２３の間を通り、ベース部１２９へ移送される。このとき、排気ガスが回転翼１０２に接触する際に生ずる摩擦熱や、モータ１２１で発生した熱の伝導などにより、回転翼１０２の温度は上昇するが、この熱は、輻射又は排気ガスの気体分子などによる伝導により固定翼１２３側に伝達される。

【0052】

固定翼スペーサ１２５は、外周部で互いに接合しており、固定翼１２３が回転翼１０２から受け取った熱や排気ガスが固定翼１２３に接触する際に生ずる摩擦熱などを外部へと伝達する。

【0053】

なお、上記では、ネジ付スペーサ１３１は回転体１０３の円筒部１０２ｄの外周に配設し、ネジ付スペーサ１３１の内周面にネジ溝１３１ａが刻設されているとして説明した。しかしながら、これとは逆に円筒部１０２ｄの外周面にネジ溝が刻設され、その周囲に円筒状の内周面を有するスペーサが配置される場合もある。

【0054】

また、ターボ分子ポンプ１００の用途によっては、吸気口１０１から吸引されたガスが上側径方向電磁石１０４、上側径方向センサ１０７、モータ１２１、下側径方向電磁石１０５、下側径方向センサ１０８、軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂ、軸方向センサ１０９などで構成される電装部に侵入することのないよう、電装部は周囲をステータコラム１２２で覆われ、このステータコラム１２２内はパージガスにて所定圧に保たれる場合もある。

【0055】

この場合には、ベース部１２９には図示しない配管が配設され、この配管を通じてパージガスが導入される。導入されたパージガスは、保護ベアリング１２０とロータ軸１１３間、モータ１２１のロータとステータ間、ステータコラム１２２と回転翼１０２の内周側円筒部の間の隙間を通じて排気口１３３へ送出される。

【0056】

ここに、ターボ分子ポンプ１００は、機種の特定と、個々に調整された固有のパラメータ（例えば、機種に対応する諸特性）に基づいた制御を要する。この制御パラメータを格納するために、上記ターボ分子ポンプ１００は、その本体内に電子回路部１４１を備えている。電子回路部１４１は、ＥＥＰ－ＲＯＭ等の半導体メモリ及びそのアクセスのための半導体素子等の電子部品、それらの実装用の基板１４３等から構成される。この電子回路部１４１は、ターボ分子ポンプ１００の下部を構成するベース部１２９の例えば中央付近の図示しない回転速度センサの下部に収容され、気密性の底蓋１４５によって閉じられている。

【0057】

ところで、半導体の製造工程では、チャンバに導入されるプロセスガスの中には、その圧力が所定値よりも高くなり、或いは、その温度が所定値よりも低くなると、固体となる性質を有するものがある。ターボ分子ポンプ１００内部では、排気ガスの圧力は、吸気口１０１で最も低く排気口１３３で最も高い。プロセスガスが吸気口１０１から排気口１３３へ移送される途中で、その圧力が所定値よりも高くなったり、その温度が所定値よりも低くなったりすると、プロセスガスは、固体状となり、ターボ分子ポンプ１００内部に付着して堆積する。

【0058】

例えば、Ａｌエッチング装置にプロセスガスとしてＳｉＣｌ₄が使用された場合、低真空（７６０［ｔｏｒｒ］～１０^-2［ｔｏｒｒ］）かつ、低温（約２０［℃］）のとき、固体生成物（例えばＡｌＣｌ₃）が析出し、ターボ分子ポンプ１００内部に付着堆積することが蒸気圧曲線からわかる。これにより、ターボ分子ポンプ１００内部にプロセスガスの析出物が堆積すると、この堆積物がポンプ流路を狭め、ターボ分子ポンプ１００の性能を低下させる原因となる。そして、前述した生成物は、排気口１３３付近やネジ付スペーサ１３１付近の圧力が高い部分で凝固、付着し易い状況にあった。

【0059】

そのため、この問題を解決するために、ベース部１２９等の外周にヒータ１や環状の水冷管１４９を巻着させ、かつ例えばヒータ１の近くに温度センサ３（例えばサーミスタ）を埋め込み、この温度センサ３の信号に基づいてベース部１２９の温度を一定の高い温度（設定温度）に保つように、ヒータ１の加熱や水冷管１４９による冷却（以下ＴＭＳという。ＴＭＳ；Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）が行われるようになっている。水冷管１４９には冷却を制御するために図示しない水冷バルブが配設されている。
但し、ＴＭＳの効率を上げるために、更に排気口１３３に図示しないヒータを配設し、かつ、このヒータの近くに、図示しない温度センサが配設されてもよい。なお、ベース部１２９の水冷管１４９の近くには、冷却を制御するために物理量抽出手段に相当する温度センサ５が配設されている。
なお、ターボ分子ポンプ１００には、回転翼１０２の温度を計測するための図示しない物理量抽出手段に相当する回転翼温度センサが配設されている。そして、この回転翼温度センサで計測された温度信号は、制御装置２００に入力されるようになっている。また、モータ１２１に流れる電流値が計測され、制御装置２００に入力されるようになっている。

【0060】

次に、このように構成されるターボ分子ポンプ１００に関して、その上側径方向電磁石１０４、下側径方向電磁石１０５及び軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂを励磁制御するアンプ回路１５０について説明する。このアンプ回路１５０の回路図を図３に示す。

【0061】

図３において、上側径方向電磁石１０４等を構成する電磁石巻線１５１は、その一端がトランジスタ１６１を介して電源１７１の正極１７１ａに接続されており、また、その他端が電流検出回路１８１及びトランジスタ１６２を介して電源１７１の負極１７１ｂに接続されている。そして、トランジスタ１６１、１６２は、いわゆるパワーＭＯＳＦＥＴとなっており、そのソース－ドレイン間にダイオードが接続された構造を有している。

【0062】

このとき、トランジスタ１６１は、そのダイオードのカソード端子１６１ａが正極１７１ａに接続されるとともに、アノード端子１６１ｂが電磁石巻線１５１の一端と接続されるようになっている。また、トランジスタ１６２は、そのダイオードのカソード端子１６２ａが電流検出回路１８１に接続されるとともに、アノード端子１６２ｂが負極１７１ｂと接続されるようになっている。

【0063】

一方、電流回生用のダイオード１６５は、そのカソード端子１６５ａが電磁石巻線１５１の一端に接続されるとともに、そのアノード端子１６５ｂが負極１７１ｂに接続されるようになっている。また、これと同様に、電流回生用のダイオード１６６は、そのカソード端子１６６ａが正極１７１ａに接続されるとともに、そのアノード端子１６６ｂが電流検出回路１８１を介して電磁石巻線１５１の他端に接続されるようになっている。そして、電流検出回路１８１は、例えばホールセンサ式電流センサや電気抵抗素子で構成されている。

【0064】

以上のように構成されるアンプ回路１５０は、一つの電磁石に対応されるものである。そのため、磁気軸受が５軸制御で、電磁石１０４、１０５、１０６Ａ、１０６Ｂが合計１０個ある場合には、電磁石のそれぞれについて同様のアンプ回路１５０が構成され、電源１７１に対して１０個のアンプ回路１５０が並列に接続されるようになっている。

【0065】

さらに、アンプ制御回路１９１は、例えば、制御装置２００の図示しないディジタル・シグナル・プロセッサ部（以下、ＤＳＰ部という）によって構成され、このアンプ制御回路１９１は、トランジスタ１６１、１６２のｏｎ／ｏｆｆを切り替えるようになっている。

【0066】

アンプ制御回路１９１は、電流検出回路１８１が検出した電流値（この電流値を反映した信号を電流検出信号１９１ｃという）と所定の電流指令値とを比較するようになっている。そして、この比較結果に基づき、ＰＷＭ制御による１周期である制御サイクルＴｓ内に発生させるパルス幅の大きさ（パルス幅時間Ｔｐ１、Ｔｐ２）を決めるようになっている。その結果、このパルス幅を有するゲート駆動信号１９１ａ、１９１ｂを、アンプ制御回路１９１からトランジスタ１６１、１６２のゲート端子に出力するようになっている。

【0067】

なお、回転体１０３の回転速度の加速運転中に共振点を通過する際や定速運転中に外乱が発生した際等に、高速かつ強い力での回転体１０３の位置制御をする必要がある。そのため、電磁石巻線１５１に流れる電流の急激な増加（あるいは減少）ができるように、電源１７１としては、例えば５０Ｖ程度の高電圧が使用されるようになっている。また、電源１７１の正極１７１ａと負極１７１ｂとの間には、電源１７１の安定化のために、通常コンデンサが接続されている（図示略）。

【0068】

かかる構成において、トランジスタ１６１、１６２の両方をｏｎにすると、電磁石巻線１５１に流れる電流（以下、電磁石電流ｉＬという）が増加し、両方をｏｆｆにすると、電磁石電流ｉＬが減少する。

【0069】

また、トランジスタ１６１、１６２の一方をｏｎにし他方をｏｆｆにすると、いわゆるフライホイール電流が保持される。そして、このようにアンプ回路１５０にフライホイール電流を流すことで、アンプ回路１５０におけるヒステリシス損を減少させ、回路全体としての消費電力を低く抑えることができる。また、このようにトランジスタ１６１、１６２を制御することにより、ターボ分子ポンプ１００に生じる高調波等の高周波ノイズを低減することができる。さらに、このフライホイール電流を電流検出回路１８１で測定することで電磁石巻線１５１を流れる電磁石電流ｉＬが検出可能となる。

【0070】

すなわち、検出した電流値が電流指令値より小さい場合には、図４に示すように制御サイクルＴｓ（例えば１００μｓ）中で１回だけ、パルス幅時間Ｔｐ１に相当する時間分だけトランジスタ１６１、１６２の両方をｏｎにする。そのため、この期間中の電磁石電流ｉＬは、正極１７１ａから負極１７１ｂへ、トランジスタ１６１、１６２を介して流し得る電流値ｉＬｍａｘ（図示せず）に向かって増加する。

【0071】

一方、検出した電流値が電流指令値より大きい場合には、図５に示すように制御サイクルＴｓ中で１回だけパルス幅時間Ｔｐ２に相当する時間分だけトランジスタ１６１、１６２の両方をｏｆｆにする。そのため、この期間中の電磁石電流ｉＬは、負極１７１ｂから正極１７１ａへ、ダイオード１６５、１６６を介して回生し得る電流値ｉＬｍｉｎ（図示せず）に向かって減少する。

【0072】

そして、いずれの場合にも、パルス幅時間Ｔｐ１、Ｔｐ２の経過後は、トランジスタ１６１、１６２のどちらか１個をｏｎにする。そのため、この期間中は、アンプ回路１５０にフライホイール電流が保持される。

【0073】

次に、本実施形態の作用について説明する。
本実施形態では、回転翼１０２の疲労具合を、ターボ分子ポンプ１００の運転状況に応じて定量的かつ容易に判断できる指標を作成する。この指標は、モータ１２１の電流値と回転翼１０２の温度について作成する。モータ１２１の電流値と回転翼１０２の温度は、物理量に相当する。図６にはモータ１２１の電流値と回転翼１０２の温度値を５段階に分け、その段階毎の制御方法を示す。

【0074】

図７には、本制御方法を適用したときのモータの電流値のタイムチャートの例を示す。グラフ１１はモータ１２１の電流計測値である。グラフ１３は条件可変値Ｈを示し、グラフ１５は条件可変値Ｌを示す。条件可変値Ｈは物理量上限値に相当し、条件可変値Ｌは物理量下限値に相当する。また、図８には、本制御方法を適用したときの回転翼の温度値のタイムチャートの例を示す。グラフ２１は回転翼１０２の温度値である。図７と同様に、グラフ１３は条件可変値Ｈを示し、グラフ１５は条件可変値Ｌを示す。

【0075】

図６、図７及び図８において、領域１は異常閾値以上のレベル１（図中Ｌ_V１で示す）の異常通知域の段階を示す。また、領域２は警告閾値以上のレベル２（図中Ｌ_V２で示す）の警告通知域の段階を示し、領域３は通常稼働域超えであるレベル３（図中Ｌ_V３で示す）の段階を示し、領域４は通常稼働域のレベル４（図中Ｌ_V４で示す）の段階を示し、領域５は通常稼働域以下のレベル５（図中Ｌ_V５で示す）の段階を示す。領域５の初期値は電流値の場合に０アンペアの場合もある。

【0076】

次に、制御装置２００が、回転翼１０２の温度に基づき疲労度合いを判断する方法について説明する。但し、モータ１２１の電流値についても同様に処理が可能である。
図９において、ステップ１（図中Ｓ１で示す。以下、同旨）では、制御装置２００が回転翼１０２の温度についての処理を開始する。ステップ３では計測された温度値が異常通知域に属するか否かが判断される。そして、異常通知域に属すると判断された場合にはステップ５に進み、回転翼温度レベル１のカウンターのカウント値が一つインクリメントされる。このときの１カウントは例えば１分に設定される（以下、同旨）。この異常通知域に属すると判断された場合とは、図６、図７及び図８の領域１に相当する。この異常通知域に属すると判断された後のカウント処理は、時間カウント可変条件調整処理部に属する累積手段で行なわれる。

【0077】

その後、ステップ７に進み、通常稼働域中央値Ｃ調整サブルーチンの処理が行なわれる。図１０の通常稼働域中央値Ｃ調整サブルーチンにおいて、通常稼働域中央値Ｃは、条件可変値Ｈと条件可変値Ｌの中央値である。そして、ステップ９では、この通常稼働域中央値Ｃの値が現在の条件可変値Ｈと条件可変値Ｌを使って改めて計算され、結果が更新される。そして、この新しく計算された通常稼働域中央値Ｃの値が次回のサンプリング時の通常稼働域中央値Ｃとして使われる。その後は、ステップ１１でリターンされて図９のステップ１３に進む。

【0078】

ステップ１３では、ステップ１に戻り、次のサンプリング時における処理に備えて待機する。サンプリング間隔は例えば１分である。
一方、ステップ３で計測された温度値が異常通知域に属さないと判断された場合には、ステップ１５に進み、警告通知域か否かが判断される。そして、ステップ１５で警告通知域に属すると判断された場合にはステップ１７に進み、回転翼温度レベル２のカウンターが一つインクリメントされる。この警告通知域に属すると判断された場合とは、図６、図７及び図８の領域２に相当する。その後、ステップ７に進み、通常稼働域中央値Ｃ調整サブルーチンの処理が行なわれる。

【0079】

一方、ステップ１５で、警告通知域に属さないと判断された場合にはステップ１９に進み、通常稼働域を超えているか否かが判断される。そして、ステップ１９で通常稼働域を超えていると判断された場合にはステップ２１に進み、「翼温度Ｌ_V３カウントアップ、通常稼働域上限Ｈ調整」サブルーチンが動作する。この通常稼働域を超えている場合とは、図６、図７及び図８の領域３に相当する。

【0080】

図１１に示す「翼温度Ｌ_V３カウントアップ、通常稼働域上限Ｈ調整」サブルーチンにおいては、ステップ２３で回転翼温度レベル３のカウンターのカウント値が一つインクリメントされる。そして、ステップ２５で条件可変値Ｈが調整刻みδ分加算されて更新される。即ち、この場合には、図６において、条件可変値Ｈを示すグラフ１３が調整刻みδ分だけ上方に引き上げられることになる。即ち、通常稼働域を広げる調整である。
調整刻みδは、回転翼１０２の温度値とモータ１２１の電流値のそれぞれについて、例えば、数１のように定義される。

【0081】

［数１］
δ＝（計測値最大期待値－最小期待値）／１００００

【0082】

ここに、計測値最大期待値は、対象としたターボ分子ポンプ１００について、計測値として想定される温度値若しくは電流値の最大値であり、最小期待値は計測値として想定される最小値である。通常稼働域中央値Ｃの場合には最小期待値は０アンペアのこともある。また、数１の設定では、１万分で通常稼働域中央値Ｃが回転翼１０２の温度値とモータ１２１の電流値のそれぞれの平均値に漸近するように想定されている。
その後、図１１のステップ２７でリターンされる。その後、図９のステップ７に進み、通常稼働域中央値Ｃ調整サブルーチンの処理が行なわれる。

【0083】

一方、図９のステップ１９で通常稼働域を超えていないと判断された場合にはステップ２９に進み、通常稼働域内か否かが判断される。そして、通常稼働域内と判断された場合にはステップ３１に進み、「翼温度Ｌ_V４カウントアップ、通常稼働域Ｈ／Ｌ調整」サブルーチンが動作する。この通常稼働域内とは、図６、図７及び図８の領域４に相当する。領域４は、図７、図８に示すように時間の経過と共にその幅と通常稼働域中央値Ｃの位置が変動する。

【0084】

図１２の「翼温度Ｌ_V４カウントアップ、通常稼働域Ｈ／Ｌ調整」サブルーチンにおいて、ステップ３３では、条件可変値Ｈと条件可変値Ｌの差が２ｄを超えているか否かが判断される。ここに、ｄは各計測値に対して期待されるバラツキであり、時間の経過と共に最終的に計測値のほとんどが、通常稼働域中央値Ｃに対して＋ｄと－ｄの範囲内に収束されることを期待して設定される。物理量範囲検出手段では、このような時間の経過と共に最終的に計測値のほとんどが、通常稼働域中央値Ｃに対して＋ｄと－ｄの範囲内に収束される状態を検出するようになっている。

【0085】

条件可変値Ｈと条件可変値Ｌの差が２ｄを超えていると判断されたときにはステップ３５に進み、計測値がＣ＋ｄ以上か否かが判断される。この場合は、通常稼働域中央値Ｃよりも計測値が上側に出現したと判断できるので、調整を行なうためにステップ３７の「翼温度Ｌ_V４，５カウントアップ、下限Ｌ上方調整」サブルーチンに進む。図１３の「翼温度Ｌ_V４，５カウントアップ、下限Ｌ上方調整」サブルーチンにおいて、ステップ３９では、回転翼温度レベル４のカウンターのカウント値が０．５だけ加算される。そして、ステップ４１では、回転翼温度レベル５のカウンターのカウント値についても０．５だけ加算される。そして、ステップ４３では、条件可変値Ｌが調整刻みδ分だけ加算された形で更新される。

【0086】

即ち、図７において、条件可変値Ｌを示すグラフ１５が調整刻みδ分だけ上方に引き上げられることになる。通常稼働域を狭める調整である。このように、条件可変値Ｌを調整刻みδ分だけ上方に引き上げるのは、このときの計測値が通常稼働域中央値Ｃよりも上側にあることが分かったことで、収束させる範囲を狭めるに際し、下側のグラフ１５を引き上げることで領域４の範囲を狭めてもよいと判断できるためである。その後、図１３のステップ４５でリターンされる。

【0087】

また、回転翼温度レベル４と回転翼温度レベル５のカウンター値をそれぞれ０．５ずつ加算することにしたのは、計測値が条件可変値Ｌから見て調整刻みδの範囲に入るときは回転翼温度レベル５のカウンターのカウント値をカウントするのが妥当である一方、計測値が条件可変値Ｌから見て調整刻みδの範囲に入らないときには回転翼温度レベル４のカウンターのカウント値をカウントするのが妥当なためである。
図１３のステップ４５でリターンされた処理は、図１２のステップ４７でリターンされる。その後、図９のステップ７に進み、通常稼働域中央値Ｃ調整サブルーチンの処理が行なわれる。

【0088】

一方、ステップ３３で条件可変値Ｈと条件可変値Ｌの差が２ｄを超えていないと判断されたときにはステップ６１に進む。ステップ６１では、回転翼温度レベル４のカウンターのカウンター値が一つインクリメントされる。そして、ステップ４７でリターンされる。その後、図９のステップ７に進み、通常稼働域中央値Ｃ調整サブルーチンの処理が行なわれる。
一方、図１２のステップ３５で、計測値がＣ＋ｄ未満と判断された場合は、ステップ４９に進む。ステップ４９では、計測値がＣ－ｄ未満か否か判断される。そして、計測値がＣ－ｄ未満の場合にはステップ５１の「翼温度Ｌ_V３，４カウントアップ、上限Ｈ下方調整」サブルーチンに進む。

【0089】

図１４の「翼温度Ｌ_V３，４カウントアップ、上限Ｈ下方調整」サブルーチンにおいて、ステップ５３では、回転翼温度レベル３のカウンターのカウンター値が０．５だけ加算される。そして、ステップ５５では、回転翼温度レベル４のカウンターのカウンター値についても０．５だけ加算される。そして、ステップ５７では、条件可変値Ｈが調整刻みδ分だけ減算された形で更新される。即ち、図７において、条件可変値Ｈを示すグラフ１３が調整刻みδ分だけ下方に引き下げられることになる。通常稼働域を狭める調整である。

【0090】

このように、条件可変値Ｈを調整刻みδ分だけ下方に引き下げるのは、このときの計測値が通常稼働域中央値Ｃよりも下側にあることが分かったことで、収束させる範囲を狭めるに際し、上側のグラフ１３を引き下げることで領域４の範囲を狭めてもよいと判断できるためである。その後、図１４のステップ５９でリターンされる。また、回転翼温度レベル３と回転翼温度レベル４のカウンター値をそれぞれ０．５ずつ加算することにしたのは、計測値が条件可変値Ｈから見て調整刻み－δの範囲に入るときは回転翼温度レベル３のカウンターのカウント値をカウントするのが妥当である一方、計測値が条件可変値Ｈから見て調整刻み－δの範囲に入らないときには回転翼温度レベル４のカウンターのカウント値をカウントするのが妥当なためである。

【0091】

図１４のステップ５９でリターンされた処理は図１２のステップ４７でリターンされる。その後、図７のステップ７に進み、通常稼働域中央値Ｃ調整サブルーチンの処理が行なわれる。
一方、図１０のステップ４９で計測値がＣ－ｄ以上と判断されたときにはステップ６１に進み、回転翼温度レベル２のカウンターのカウンター値が一つインクリメントされる。そして、ステップ４７でリターンされる。その後、図９のステップ７に進み、通常稼働域中央値Ｃ調整サブルーチンの処理が行なわれる。
即ち、通常稼働域中央値Ｃが回転翼１０２の温度やモータ１２１の電流の平均値に収束するように変化させる。具体的には平均値－ｄ～平均値＋ｄに漸近するように変化させる。これに伴い時間情報も各領域毎に累積していく。この各領域毎の時間情報の累積処理は、時間カウント可変条件調整処理部に属する時間取得手段で行なわれる。

【0092】

一方、図９のステップ２９で、通常稼働域内ではないと判断されたときには、ステップ６３に進み、「翼温度Ｌ_V５カウントアップ、通常稼働域下限Ｌ調整」サブルーチンが動作する。この通常稼働域ではない場合とは、図６、図７及び図８の領域５に相当する。
図１５に示す「翼温度Ｌ_V５カウントアップ、通常稼働域下限Ｌ調整」サブルーチンにおいては、ステップ６５で回転翼温度レベル５のカウンターのカウンター値が一つインクリメントされる。そして、ステップ６７で条件可変値Ｌが調整刻みδ分減算されて更新される。即ち、この場合には、図７において、条件可変値Ｌを示すグラフ１５が調整刻みδ分だけ下方に引き下げられることになる。通常稼働域を広げる調整である。
このようにグラフ１５が下方に引き下げられるのは、計測値がグラフ１５の下側にあるためである。その後、図１５のステップ６９でリターンされる。その後、図９のステップ７に進み、通常稼働域中央値Ｃ調整サブルーチンの処理が行なわれる。

【0093】

図８には、回転翼の温度計測値について実際に処理を行った結果のタイムチャートを示す。本実施形態では、条件可変値Ｈと条件可変値Ｌを変動させているが、比較のため、これらを固定とした場合についても、同じポンプを対象として同時に検証した。
滞留時間の分布を演算するため、領域１～５の各カウンターの値を合計し、その合計値に対するそれぞれの領域のカウンターの値の比率を算出した。これにより、長時間稼働していたポンプのそれぞれの領域毎の稼働の割合を演算した。その結果、例えば、条件可変値Ｈと条件可変値Ｌを固定値とした場合には、（領域１、領域２、領域３、領域４、領域５）＝（０％、０％、９７．４％、２．３％、０．３％）のように表示がされる。即ち、１０，０００サイクル経過時に、グラフ２１で示す計測した温度値は、レベル３である９０度以上１４７度の範囲内に９７．４％が属していると判断できる。

【0094】

一方、条件可変値Ｈ（グラフ１３）と条件可変値Ｌ（グラフ１５）を変動させた場合には、（領域１、領域２、領域３、領域４、領域５）＝（０％、０％、６．０％、８４．２％、９．７％）のように表示可能である。即ち１３８度以上１４６度の領域４内に８４．２％が属しており、この範囲が通常稼働域と判断できる。このように、条件可変値Ｈと条件可変値Ｌを変動させた場合には、固定値とした場合に比べて、運転状況がより高精度に判断できることが分かる。なお、この領域ごとの可動割合の結果については、表示手段に相当するＬＣＤ等外部出力２１で、ＬＣＤ表示部や外付けの機器等によって表示する。

【0095】

以上の処理により、時間の経過と共に、次第に通常稼働域が通常稼働域中央値Ｃ－ｄ～Ｃ＋ｄの範囲に収束されて行くので、ポンプが実際に何度位、あるいは、どの位の負荷で何時間稼働していたのか、ポンプの稼働状況がそれぞれのポンプ毎に高精度に分かる。
従って、ポンプが正常範囲内で使われていたとしても、どの程度の温度やモータ電流で頻度高く使われていたのかが判断できるようになる。このため、運転期間中に正常範囲内で使用されていたとしても、この正常範囲の内の高域側に偏って回転翼１０２の温度やモータ１２１の電流が集中している状況においては、ポンプの交換時期にあることも推定できる。即ち、ポンプが正常稼働していた場合でも、領域４が収束された形で判断できるので、正常稼働していたポンプの回転翼１０２の交換必要性を正確に判断できる。

【0096】

領域は段階を細かくせずに５段階程度であって処理できるため、データ保存に必要なメモリは少なくて済む。
また、領域１、２では、オーバーホールを促す警告も通知することができるので、回転体損傷事故の予防が期待できる。
なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変や各実施形態の組合せをなすことができ、そして、本発明が当該改変や当該組合せされたものにも及ぶことは当然である。

【符号の説明】

【0097】

３ 磁気軸受制御部
５ モータ駆動制御部
７ 回転翼温度計測部
９ 回転翼温度センサ
１１ 保護機能処理部
１３ 時間カウント可変条件調整処理部
１５ メモリ
１７ 記録処理部
１９ 不揮発メモリ
２１ ＬＣＤ等外部出力
１００ ポンプ本体
１０２ 回転翼
１０３ 回転体
１０４ 上側径方向電磁石
１０５ 下側径方向電磁石
１０６Ａ、１０６Ｂ 軸方向電磁石
１２１ モータ
２００ 制御装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】