(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源筐体に収容され、真空ポンプのモータに電流を供給するモータ駆動部と、
前記モータ駆動部を冷却する冷却ファンと、
前記電源筐体の内部の温度を検出する温度センサと、
前記温度センサで検出された温度の温度上昇率が予め設定された判定値以上の場合に、前記冷却ファンが停止していると判定する異常判定部と、を備え、
前記判定値は、前記モータ駆動部から前記モータに供給されるモータ電流値に応じて、モータ電流値が大きいほど前記判定値が大きくなるように、複数設定され、
前記異常判定部は、前記モータ電流値に応じた前記判定値と、前記温度上昇率とに基づいて判定を行う、真空ポンプ用電源装置。
【請求項２】
請求項１に記載の真空ポンプ用電源装置において、
前記判定値は、前記温度センサで検出される温度の複数の温度範囲に対して、高温の温度範囲ほど前記判定値が小さくなるように、それぞれ設定され、
前記異常判定部は、前記温度センサで検出された温度が含まれる前記温度範囲に対する前記判定値と、前記温度上昇率とに基づいて判定を行う、真空ポンプ用電源装置。
【請求項３】
電源筐体に収容され、真空ポンプのモータに電流を供給するモータ駆動部と、
前記モータ駆動部を冷却する冷却ファンと、
前記電源筐体の内部の温度を検出する温度センサと、
前記温度センサで検出された温度の温度上昇率が予め設定された判定値以上の場合に、前記冷却ファンが停止していると判定する異常判定部と、を備え、
前記判定値は、前記温度センサで検出される温度の複数の温度範囲に対して、高温の温度範囲ほど前記判定値が小さくなるように、それぞれ設定され、
前記異常判定部は、前記温度センサで検出された温度が含まれる前記温度範囲に対する前記判定値と、前記温度上昇率とに基づいて判定を行う、真空ポンプ用電源装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の真空ポンプ用電源装置において、
前記冷却ファンは異常停止時に異常信号を出力する異常信号出力機能を有し、
前記異常判定部は、前記温度上昇率が前記判定値以上となった場合、および、前記異常信号の出力のいずれか一方が発生した場合に、前記冷却ファンが停止していると判定する、真空ポンプ用電源装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の真空ポンプ用電源装置において、
前記温度センサは前記モータ駆動部の温度を検出するものであり、
前記温度センサで検出された温度が予め設定された高温異常閾値を超過する場合に、前記モータ駆動部が高温異常であると判定する第２の異常判定部をさらに備える、真空ポンプ用電源装置。
【請求項６】
請求項５に記載の真空ポンプ用電源装置において、
前記モータ駆動部は、前記第２の異常判定部により前記モータ駆動部が高温異常であると判定されると、前記モータに供給される電流を低下させる、真空ポンプ用電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空ポンプ用電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
真空ポンプの電源装置は、モータに電力を供給するモータ駆動部のように比較的発熱の大きな回路が含まれているので、電源筐体内に冷却ファンを備える場合がある（例えば、特許文献１参照）。このような筐体内を冷却する冷却ファンにおいては、ファン異常停止時に信号を出力する機能を有するものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１３１８８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、異常信号出力機能付き冷却ファンを用いる場合、冷却ファンのコスト上昇を招くと共に、異常信号を検出する回路を追加する必要があり、電源装置のコストアップが問題となる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の好ましい実施形態による真空ポンプ用電源装置は、電源筐体に収容され、真空ポンプのモータに電流を供給するモータ駆動部と、前記モータ駆動部を冷却する冷却ファンと、前記電源筐体の内部の温度を検出する温度センサと、前記温度センサで検出された温度の温度上昇率が設定された判定値以上の場合に、前記冷却ファンが停止していると判定する異常判定部と、を備え、前記判定値は、前記モータ駆動部から前記モータに供給されるモータ電流値に応じて、モータ電流値が大きいほど前記判定値が大きくなるように、複数設定され、前記異常判定部は、前記モータ電流値に応じた前記判定値と、前記温度上昇率とに基づいて判定を行う。
さらに好ましい実施形態では、前記判定値は、前記温度センサで検出される温度の複数の温度範囲に対して、高温の温度範囲ほど前記判定値が小さくなるように、それぞれ設定され、前記異常判定部は、前記温度センサで検出された温度が含まれる前記温度範囲に対する前記判定値と、前記温度上昇率とに基づいて判定を行う。
本発明の好ましい実施形態による真空ポンプ用電源装置は、電源筐体に収容され、真空ポンプのモータに電流を供給するモータ駆動部と、前記モータ駆動部を冷却する冷却ファンと、前記電源筐体の内部の温度を検出する温度センサと、前記温度センサで検出された温度の温度上昇率が予め設定された判定値以上の場合に、前記冷却ファンが停止していると判定する異常判定部と、を備え、前記判定値は、前記温度センサで検出される温度の複数の温度範囲に対して、高温の温度範囲ほど前記判定値が小さくなるように、それぞれ設定され、前記異常判定部は、前記温度センサで検出された温度が含まれる前記温度範囲に対する前記判定値と、前記温度上昇率とに基づいて判定を行う。
さらに好ましい実施形態では、前記冷却ファンは異常停止時に異常信号を出力する異常信号出力機能を有し、前記異常判定部は、前記温度上昇率が前記判定値以上となった場合、および、前記異常信号の出力のいずれか一方が発生した場合に、前記冷却ファンが停止していると判定する。
さらに好ましい実施形態では、前記温度センサは前記モータ駆動部の温度を検出するものであり、前記温度センサで検出された温度が予め設定された高温異常閾値を超過する場合に、前記モータ駆動部が高温異常であると判定する第２の異常判定部をさらに備える。
さらに好ましい実施形態では、前記モータ駆動部は、前記第２の異常判定部により前記モータ駆動部が高温異常であると判定されると、前記モータに供給される電流を低下させる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、コストを抑えつつ冷却ファンの停止を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、真空ポンプ装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、冷却ファン動作時における、検出温度の時間的変化の一例を示す図である。
【図３】図３は、判定値の一例を示す図である。
【図４】図４は、高温異常検出およびファン停止判定の手順の一例を示すフローチャートである。
【図５】図５は、第２の実施の形態を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
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、真空ポンプ装置の概略構成を示すブロック図である。真空ポンプ装置は、真空排気を行うポンプユニット１と、ポンプユニット１を制御する電源装置２とを備えている。ポンプユニット１にはポンプロータ（不図示）を回転駆動するモータ１０が設けられている。なお、図１に示す例では、ポンプユニット１に対して別体の電源装置２が設けられているが、ポンプユニット１と電源装置２とが一体の構成であっても良い。
【０００９】
電源装置２の筐体２０には、モータ１０にモータ電流を供給する電力部であるモータ駆動部２１と、電源装置２の全体を制御する制御部２２と、モータ駆動部２１や制御部２２などを冷却するための冷却ファン２４と、筐体２０の内部の温度を検出する温度センサ２３と、温度センサ２３のセンサ信号が入力される温度検出回路２５とを備えている。制御部２２はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備え、ソフトウェアにより異常判定部２２１の機能を有する。ソフトウェアは記憶部２２２に格納されている。
【００１０】
モータ駆動部２１は、スイッチング素子を有するインバータ等を備えている。インバータに設けられたスイッチング素子を制御部２２からの制御指令によってオンオフ駆動することにより、所望のモータ電流がモータ１０に供給される。温度検出回路２５は、温度センサ２３のセンサ信号に基づいて温度を読み取る。
【００１１】
温度センサ２３は、発熱量の大きなモータ駆動部２１の高温異常を検出するための温度センサとして設けられている。異常判定部２２１は、温度センサ２３で検出された温度に基づいて高温異常を検出すると共に、後述するようなファン停止判定を行う。制御部２２の記憶部２２２には、制御動作に必要なソフトウェアやデータ等が記憶されている。
【００１２】
このように、本実施形態の電源装置２では、温度センサ２３の検出温度に基づいて、モータ駆動部２１の高温異常を検出してモータ電流を制限する制御と、冷却ファン２４の異常停止を検出する制御とが行われる。
【００１３】
図２および図３は、温度センサ２３の検出温度を用いて冷却ファン２４の停止を検出する方法の、一例を説明する図である。図２は、冷却ファン動作時における、温度センサ２３で検出される温度の時間的変化の一例を示したものである。曲線Ｌ０、Ｌ１，Ｌ２は、ポンプユニット１のガス負荷がそれぞれ異なる。図２では、基準温度Ｔ０からの温度上昇を示したおり、例えば、無負荷時点からの温度上昇を示したものである。曲線Ｌ０は無負荷時の温度変化を表しており、基準温度Ｔ０から無負荷状態を維持した場合の温度変化を示す。曲線Ｌ１は、基準温度Ｔ０の無負荷状態から軽負荷に切り換えた後の温度変化を示したものである。曲線Ｌ２は、基準温度Ｔ０の無負荷状態から大負荷に切り換えた後の温度変化を示したものである。
【００１４】
モータ１０を所定回転速度（例えば、定格回転速度）に維持するためには、排気するガス負荷に応じてモータ電流値を変化させる必要がある。そのため、ガス負荷が大きいほどモータ電流値が大きくなり、モータ駆動部２１の発熱も増大して温度も上昇する。曲線Ｌ０に示す無負荷の場合には、モータ電流値ＩmはＩm≦２Ａとなっている。曲線Ｌ１に示す軽負荷の場合には、モータ電流値Ｉmは２Ａ＜Ｉm≦７Ａの範囲となっている。曲線Ｌ２に示す大負荷の場合には、モータ電流値ＩmはＩm＞７Ａとなっている。
【００１５】
なお、いずれの場合も、電源装置２が配置される環境温度は同一であるとしている。また、無負荷、軽負荷、大負荷時の電流範囲や温度上昇傾向は、ポンプ機種に応じて異なる。
【００１６】
本実施の形態では、所定時間における温度上昇値である温度上昇率をファン停止か否かの判定値ΔＴthと比較して、ファン停止を判定するようにしている。なお、以下では、所定時間を１分間とした場合の温度上昇率（℃／min）を例に説明する。図２に示すように、温度上昇傾向はポンプユニット１の負荷状況によって異なるし、また、温度範囲によっても異なる。図３は、判定値ΔＴth（℃／min）の一例を示したものであるが、負荷および温度範囲に応じて判定値ΔＴthを設定するようにした。
【００１７】
ここでは、モータ駆動部２１の高温異常の判定温度をＴ＝８０℃とし、図３のように、２つの温度範囲Ａ（Ｔ≦６０℃），Ｂ（６０℃＜Ｔ≦８０℃）を設定した。冷却ファンが正常に動作している図２の場合には、曲線Ｌ２に示す大負荷では、温度上昇率（℃／min）は温度範囲Ａでは３（℃／min）であり、温度範囲Ｂでは０．５（℃／min）である。冷却ファン２４が停止している場合には温度変化はより大きくなるので、判定値ΔＴthはこれらの温度上昇率よりも大きな値に設定される。例えば、温度範囲ＡではΔＴth(A,L2)＝５（℃／min）、温度範囲ＢではΔＴth(B,L2)＝１（℃／min）のように設定される。
【００１８】
そして、大負荷で運転している場合に、温度範囲Ａにおける温度上昇率ΔＴ（℃／min）がΔＴth(A,L2)＝５（℃／min）以上であった場合には、冷却ファン２４が停止していると判定する。図３に示すように、軽負荷（曲線Ｌ１）および無負荷（曲線Ｌ０）の場合にも、同様に判定値が設定される。
【００１９】
なお、本実施形態では、温度上昇率を設定するための所定時間を１（min）としているが、これに限らず、温度上昇率が検出し易い時間間隔であれば１（sec）や１０（sec）としても構わない。また、測定精度を向上させるために、温度上昇率を複数回求め、それら複数回分のデータを判定値と比較するようにしても良い。温度上昇率の演算およびファン停止の判定は、図１の温度センサ２３の検出温度に基づいて、異常判定部２２１において行われる。図３に示す各判定値は、記憶部２２２に記憶されている。
【００２０】
図４は、上述した高温異常検出およびファン停止判定の手順の一例を示すフローチャートである。フローチャートに示す一連の処理は、図２の異常判定部２２１にて実行される。図４に示す一連の処理は、一定周期（例えば、１秒とか１０秒とかの周期）で繰り返し実行される。
【００２１】
ステップＳ１０では、異常判定部２２１は、温度検出回路２５から検出温度Ｔを取得し、記憶部２２２に記憶する。ステップＳ２０では、異常判定部２２１は、モータ１０に出力される電流の値（すなわち、モータ電流値）をモータ駆動部２１から取得し、記憶部２２２に記憶する。ステップＳ３０では、異常判定部２２１は、ステップＳ１０で取得した検出温度Ｔが高温異常の閾値である８０℃以下か否かを判定する。ステップＳ３０においてＴ≦８０℃と判定されるとステップＳ４０へ進み、Ｔ＞８０℃と判定されるとステップＳ３２へ進む。
【００２２】
ステップＳ３０からステップＳ３２に進んだ場合には、高温異常の場合の保護動作としてモータ電流を低下させる。そして、ステップＳ３４において高温異常の報知動作を行い、図４の異常判定動作を終了する。なお、ステップＳ３４の報知動作としては、例えば、電源装置２に設けられた異常ランプ（不図示）の点灯や、高温異常信号の電源装置２からの出力などがある。
【００２３】
一方、ステップＳ３０でＴ≦８０℃と判定されてステップＳ４０へ進んだ場合には、ステップＳ４０において温度上昇率ΔＴ（℃／min）の演算が行われる。この演算には、ステップＳ１０で取得された検出温度と、記憶部２２２に記憶されている検出温度の履歴とに基づいて行われる。次いで、ステップＳ５０では、異常判定部２２１は、ステップＳ１０で取得された検出温度Ｔが６０℃以下か否か、すなわち、現在の検出温度が図３に示した温度範囲Ａか温度範囲Ｂかを判定する。検出温度ＴがＴ≦６０℃の場合にはステップＳ６０へ進み、Ｔ＞６０℃の場合にはステップＳ５２へ進む。
【００２４】
ステップＳ６０では、判定値ΔＴthとして温度範囲Ａの場合の判定値ΔＴth(A)が設定される。なお、なお、判定値ΔＴth(A)には、ステップＳ２０で取得されたモータ電流値に基づいて、大負荷用判定値ΔＴth(A,L2)、軽負荷用判定値ΔＴth(A,L1)および無負荷用判定値ΔＴth(A,L0)のいずれかが用いられる。
【００２５】
ステップＳ５２では、判定値ΔＴthとして温度範囲Ｂの場合の判定値ΔＴth(B)が設定される。なお、判定値ΔＴth(B)には、ステップＳ２０で取得されたモータ電流値に基づいて、大負荷用判定値ΔＴth(B,L2)、軽負荷用判定値ΔＴth(B,L1)および無負荷用判定値ΔＴth(B,L0)のいずれかが用いられる。
【００２６】
ステップＳ７０では、異常判定部２２１は、ステップＳ４０で算出された温度上昇率ΔＴが判定値ΔＴth以上か否かを判定する。ステップＳ７０でΔＴ≧ΔＴthと判定された場合には、ステップＳ８０へ進んで、冷却ファン２４が停止していることを報知する動作を行い、一連の異常判定動作を終了する。なお、ステップＳ８０の報知動作としては、電源装置２に設けられたファン停止ランプ（不図示）の点灯や、ファン停止信号の電源装置２からの出力等がある。
【００２７】
一方、ステップＳ７０でΔＴ＜ΔＴthと判定された場合、冷却ファン２４は正常に動作しており、図４に示す一連の異常判定動作を終了する。
【００２８】
上述のように、本実施の形態における真空ポンプ用の電源装置２は、筐体２０に収容され、ポンプユニット１のモータ１０に電流を供給するモータ駆動部２１と、モータ駆動部２１を冷却する冷却ファン２４と、筐体２０の内部の温度を検出する温度センサ２３と、冷却ファン２４が停止しているか否かを判定する異常判定部２２１と、を備える。異常判定部２２１は、温度センサ２３で検出された温度の温度上昇率が判定値ΔＴth以上の場合に、冷却ファン２４が停止していると判定する。その結果、筐体内の温度を検出するための温度センサ２３の検出結果に基づいて、ソフトウェアにより冷却ファン２４の停止を検出することが可能となる。
【００２９】
ところで、冷却ファン２４が正常に機能している場合には、電力部であるモータ駆動部２１の温度上昇も抑えられるが、他の回路部（例えば、制御部２２に設けられた回路部品）も温度が低くなっている。一方、冷却ファン２４が停止すると、モータ駆動部２１の温度も上昇するが、他の回路部の温度も高くなる。モータ駆動部２１の半導体素子に比べて制御部２２に用いられる半導体素子は許容温度が低いので、冷却ファン２４が停止したときの温度上昇で、制御部２２に使用されている半導体素子の信頼性が低下するおそれがある。しかしながら、本実施の形態では、冷却ファン２４の停止を検出しているので、そのような信頼性低下を防止することができる。
【００３０】
また、温度センサ２３は、本来、モータ駆動部２１の高温異常を検出するために備えられているものであり、冷却ファン停止判定用にハードウェアを追加する必要がないので、コストアップを抑制することができる。
【００３１】
図２に示すように、モータ駆動部２１の温度変化（すなわち、温度上昇率）はポンプの負荷、すなわち、モータ駆動部２１からモータ１０に供給されるモータ電流値によって変化する。そのため、図３のように、判定値をモータ電流値に応じて複数設定することにより、ファン停止をより正確に判定することができる。
【００３２】
また、図２に示すように、温度上昇率が関係する曲線Ｌ０，Ｌ１，Ｌ２の傾きは、温度センサ２３で検出される温度の高低によっても異なる。そのため、図３の温度範囲Ａ，Ｂのように、複数の温度範囲に対して判定値ΔＴthをそれぞれ設定することにより、ファン停止をより正確に判定することができる。
【００３３】
なお、図２に示した基準温度Ｔ０は、電源装置２が配置される環境温度によって上下する。すなわち、環境温度が図２の場合よりも５℃高い場合には、曲線Ｌ０，Ｌ１，Ｌ２は、図２に示した曲線Ｌ０，Ｌ１，Ｌ２を５℃だけ上方にシフトしたものにほぼ等しくなる。この場合、温度範囲ＡをＴ≦６５℃と置き換え、温度範囲Ｂを６５℃＜Ｔ≦８５℃のように置き換えると共に、記憶部２２２に記憶されている図２のデータを検出温度に基づいて上方にシフトするような補正を行えば良い。環境温度は、電源装置２の電源をオンしたときにおける温度センサ２３の検出温度とすれば良い。
【００３４】
ところで、図３では、無負荷で温度範囲Ｂの場合も判定値ΔＴthを０．３（℃／min）と設定しているが、これは以下のような理由からである。例えば、図２の大負荷（曲線Ｌ２）で運転していて、温度が上昇過程にある場合（例えば、７０℃）を考える。ここで、大負荷から無負荷に切り換えた場合、すぐに温度が下がり始めることはなく、切り換え後もある程度の時間は温度上昇傾向が継続される。この場合、無負荷であっても検出温度は７０℃程度となる。そのため、このような状況における判定値ΔＴthとして、０．３（℃／min）を使用する。
【００３５】
なお、図３に示す温度範囲の設定および負荷設定は一例を示したものであり、温度範囲の設定数は２より少なくても多くても良いし、負荷設定についても４以上としても構わない。設定数が多いほど、より正確にファン停止を判定することができる。
【００３６】
一般的に電力部は発熱が大きいので、上述した実施形態においても電力部であるモータ駆動部２１の温度を温度センサ２３で検出するようにしたが、これに限らず、許容温度に対する余裕度の低い回路部品の温度を検出するようにしても良い。
【００３７】
−第２の実施の形態−
図５は第２の実施の形態を説明するブロック図である。図５では、冷却ファン２４は、異常停止時に異常信号を出力する異常信号出力機能を有している。異常信号はファン異常信号検出回路３０に入力され、冷却ファン２４が異常であるか否かの信号がファン異常信号検出回路３０から制御部２２に入力される。
【００３８】
本実施の形態の場合、第１の実施の形態の場合と同様に、温度センサ２３の検出温度に基づいて異常判定部２２１によりファン停止判定を行うと共に、ファン異常信号検出回路３０による冷却ファン２４の異常停止の検出も行われる。異常判定部２２１は、温度上昇値が判定値以上となった場合、または、異常信号の出力が発生した場合に、冷却ファン２４が停止していると判定する。このように、ファン停止検出機能を２重に設けることで、ファン停止検出をより確実に行うことができる。例えば、冷却ファン２４の異常信号が出力されなかったり、ファン異常信号検出回路３０が故障したりして冷却ファン２４の停止が検出できなかった場合でも、温度センサ２３の検出温度を利用したファン停止判定によって、ファン停止に対して適切に対応することができる。
【００３９】
なお、上述した第１の実施の形態の場合には、冷却ファン２４が異常信号出力機能を有していてもいなくても良い。仮に、冷却ファン２４が異常信号出力機能を有している場合でも、図１に示すように電源装置２はファン異常信号検出回路３０を備えていないので、異常信号出力機能は利用しない。そのため、第１の実施の形態の構成は、第２の実施の形態の構成と比較してファン停止検出機能の冗長性の点では劣っているが、コスト面では優れている。
【００４０】
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。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。
【符号の説明】
【００４１】
１…ポンプユニット、２…電源装置、１０…モータ、２０…筐体、２１…モータ駆動部、２２…制御部、２３…温度センサ、２４…冷却ファン、２５…温度検出回路、３０…ファン異常信号検出回路、２２１…異常判定部、２２２…記憶部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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