(57)【要約】      （修正有）【課題】ポンプ起動時の結露を防止し、使い勝手を向上させた真空ポンプ用制御装置を提供する。【解決手段】真空ポンプ用制御装置は、真空ポンプを駆動する電源装置と、電源装置を冷却する冷媒の流路と、流路への冷媒の流入を制限する冷媒制限装置と、電源装置への電力の供給を開始してから所定時間、流路へ冷媒が流入することを冷媒制限装置により制限する冷媒制御部とを備えている。さらに、冷媒制限装置は、冷媒を流路へ流入させる供給位置と、流路への冷媒の流入を遮断し、迂回路へ冷媒を流入させる迂回位置との間で切り換えられる三方弁であり、冷媒制御部は、電源装置への電力の供給を開始してから所定時間、三方弁を迂回位置に切り換え、所定時間の経過後、結露の予兆がないという条件が満たされた場合に三方弁を供給位置に切り換える。【選択図】図５
2016156339.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空ポンプを駆動する電源装置と、
前記電源装置を冷却する冷媒の流路と、
前記流路への冷媒の流入を制限する冷媒制限装置と、
前記電源装置への電力の供給を開始してから所定時間、前記流路へ冷媒が流入することを前記冷媒制限装置により制限する冷媒制御部とを備えている真空ポンプ用制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の真空ポンプ用制御装置において、
前記冷媒制限装置は、冷媒を前記流路へ流入させる供給位置と、前記流路への冷媒の流入を遮断し、迂回路へ冷媒を流入させる迂回位置との間で切り換えられる三方弁であり、
前記冷媒制御部は、前記電源装置への電力の供給を開始してから所定時間、前記三方弁を前記迂回位置に切り換え、前記所定時間の経過後、結露の予兆がないという条件が満たされた場合に前記三方弁を前記供給位置に切り換える、真空ポンプ用制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空ポンプ用制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造装置等の外部装置の真空排気に用いられる真空ポンプは、ポンプ本体とそのポンプ本体を制御する電源装置とを備えている。電源装置は、冷却水などの冷媒によって冷却される。通常、電源装置は半密閉型構造となっており、電源装置の内部の露点温度は電源装置の外部、すなわち外気と同じになっている。このため、電源装置が冷媒により冷却されると、電源装置内において局所的に露点温度よりも低温となる部分が発生し、結露が生じるおそれがある。
【０００３】
特許文献１には、電源装置への外部電力供給がオフのとき電源装置への冷却水の流入のみを遮断する第１の弁を備えているターボ分子ポンプが記載されている。このターボ分子ポンプの電源装置は、外部電力供給がオンであって電源装置が過冷却となる温度以下のときに結露を防止できるように、上記第１の弁を閉止して電源装置への冷却水の流入を止める。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４７１０３７７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、真空ポンプ用制御装置では、結露の発生を検知したとき、警告を発するとともに運転を停止することがある。特許文献１に記載のターボ分子ポンプでは、外部電力供給がオンであって、電源装置が過冷却となる温度よりも高いときには上記第１の弁が開かれるため、電源装置への電力供給を開始した後、早い段階で警告が発せられたり、運転が停止してしまうおそれがある。このため、使い勝手に改善の余地があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の好ましい実施形態による真空ポンプ用制御装置は、真空ポンプを駆動する電源装置と、電源装置を冷却する冷媒の流路と、流路への冷媒の流入を制限する冷媒制限装置と、電源装置への電力の供給を開始してから所定時間、流路へ冷媒が流入することを冷媒制限装置により制限する冷媒制御部とを備えている。
さらに好ましい実施形態では、冷媒制限装置は、冷媒を流路へ流入させる供給位置と、流路への冷媒の流入を遮断し、迂回路へ冷媒を流入させる迂回位置との間で切り換えられる三方弁であり、冷媒制御部は、電源装置への電力の供給を開始してから所定時間、三方弁を迂回位置に切り換え、所定時間の経過後、結露の予兆がないという条件が満たされた場合に三方弁を供給位置に切り換える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、使い勝手を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施の形態に係るターボ分子ポンプを示す図。
【図２】第１の実施の形態に係る電源装置内の温度センサおよび湿度センサの位置を示す模式図。
【図３】ターボ分子ポンプの構成を示す機能ブロック図。
【図４】飽和蒸気圧曲線を表す図。
【図５】第１の実施の形態に係る電磁弁切換処理の動作を示したフローチャート。
【図６】第１の実施の形態に係る結露予兆判定処理の動作を示したフローチャート。
【図７】第２の実施の形態に係る電源装置内の温度センサおよび湿度センサの位置を示す模式図。
【図８】第２の実施の形態に係る結露予兆判定処理の動作を示したフローチャート。
【図９】第３の実施の形態に係る結露予兆判定処理の動作を示したフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、真空ポンプの一実施の形態について説明する。
−第１の実施の形態−
図１は、真空ポンプの一例であるターボ分子ポンプ１を示す図である。なお、説明の便宜上、本明細書では、図１に記載したように上下方向を規定する。
【００１０】
ターボ分子ポンプ１はポンプ本体１０と、ポンプ用制御装置とを備える。ポンプ用制御装置は、ポンプ本体１０を駆動制御する電源装置４０と、ポンプ本体１０と電源装置４０との間に配置される冷却装置５０とを備えている。ポンプ本体１０に設けられた吸気口フランジ１１を半導体製造装置や液晶パネル製造装置、分析装置等の外部装置（不図示）の真空チャンバに固定することにより、ターボ分子ポンプ１が外部装置（不図示）に取り付けられる。ポンプ本体１０の内部には、回転翼が形成された回転体（不図示）と、回転体を回転駆動するモータ（図１において不図示）とが収容されている。なお、回転体は、磁気軸受（図１において不図示）を構成する電磁石によって非接触支持される。
【００１１】
ポンプ本体１０は、上部ケーシング２０と、上部ケーシング２０の下方に取り付けられる下部ケーシング３０とを有するポンプケーシングを備えている。上部ケーシング２０と下部ケーシング３０とは、両者のフランジ２１，３１がボルトで締結されることで結合され、一体化されている。
【００１２】
下部ケーシング３０の下端に設けられるフランジ３２が冷却装置５０の冷却ブロック５１にボルトで固定されることで、下部ケーシング３０と冷却ブロック５１とが結合され、一体化されている。電源装置４０の筐体４１は、ボルトにより冷却ブロック５１に結合され、一体化されている。筐体４１は、上部に開口を有する略矩形箱状に形成され、上部の開口が冷却ブロック５１によって塞がれている。筐体４１は、外部と連通する構成であるが、液滴や粉塵の侵入が防止された半密閉型構造とされている。
【００１３】
冷却装置５０は、ポンプ本体１０および電源装置４０の双方を冷却する装置である。冷却装置５０は、冷却ブロック５１と、冷媒が流入される流路を形成する冷却管５２と、冷却管５２の流路への冷媒の流入を制限する三方弁１５０とを備えている。冷却ブロック５１は、平板状であり、ポンプ本体１０に熱伝導可能に接続される上面と、電源装置４０に熱伝導可能に接続される下面とを有する。冷却ブロック５１は、内部に冷却管５２が配設されている。冷却管５２は、水を冷媒として流通させる冷却流路を形成するものであり、冷媒入口部５２ｉおよび冷媒出口部５２ｏが、冷却ブロック５１から側方に突出して設けられている。
【００１４】
三方弁１５０は、冷却装置５０に供給される冷媒の流量を調節する電磁駆動式の切換弁である。図２は冷却装置５０の構成と電源装置４０の内部構成を示す模式図であり、図２では電源装置４０内の温度センサ１６０および湿度センサ１７０の位置を示している。図２に示すように、三方弁１５０は、冷媒入口部５２ｉに設けられ、迂回流路５２ｂを介して冷媒出口部５２ｏに接続されている。
【００１５】
三方弁１５０は、冷却ブロック５１内の冷却管５２に冷媒を流入させる切換位置（以下、供給位置と記す）と、冷却ブロック５１内の冷却管５２への冷媒の流入を遮断し、迂回流路５２ｂへ冷媒を流入させる切換位置（以下、迂回位置と記す）との間で切り換えられる。
【００１６】
電源装置４０の筐体４１の内部には、複数の電子部品が実装された複数の基板４５ａ，４５ｂ，４６が収容されており、各電子部品は、冷却ブロック５１に冷媒が供給されることで冷却される。複数の基板４５ａ，４５ｂ，４６のうち、基板４５ａ，４５ｂには、後述する電源部１５１やモータ駆動回路１５２、磁気軸受駆動回路１５３が実装され、基板４６には、後述する主制御部１４０や三方弁駆動回路１５４が実装されている。
【００１７】
基板４５ａ，４５ｂには、発熱量の大きい電子部品（たとえば、電解効果トランジスタ（ＦＥＴ）やダイオード等）が実装されており、基板４５ａ，４５ｂに実装されている電子部品は、基板４６に実装されている電子部品に比べて温度が高くなる。基板４５ａ，４５ｂは、金属製の回路基板であり、冷却ブロック５１の下面に熱伝導可能に接続された状態で、冷却ブロック５１に固定されている。このため、基板４５ａ，４５ｂは、冷却ブロック５１内に冷媒が供給されることで効率よく冷却される。基板４６は、支持部材により冷却ブロック５１に固定されている。ここでは、基板を２層構造としたが３層以上としても良く、発熱量の大きい電子部品ほど冷却ブロック５１に近い位置に配置するのが好ましい。また、電源装置４０の筐体４１に、たとえば金属製の上蓋を設ける場合には、基板４５ａ，４５ｂを上蓋を介して冷却ブロック５１に取り付け、冷却すればよい。
【００１８】
電源装置４０の筐体４１の内部には、サーミスタ等の感熱素子を備える温度センサ１６０と、抵抗式や静電容量式の湿度センサ１７０とが設けられている。温度センサ１６０は基板４５ａに表面実装され、湿度センサ１７０は基板４６に表面実装されている。
【００１９】
本明細書では、筐体４１の内部における冷却ブロック５１近傍であって、冷却ブロック５１内に冷媒が供給されているときに低温となり、特に結露が発生しやすい位置を「低温部１８１」と記し、低温部１８１に比べて冷却ブロック５１からの距離が遠い位置であって、低温部１８１よりも高温となる位置を以下では「高温部１８２」と記す。本実施の形態では、低温部１８１に温度センサ１６０が設けられ、高温部１８２に湿度センサ１７０が設けられている。
【００２０】
湿度センサ１７０を低温部１８１に設けた場合、湿度センサ１７０に結露水が付着してしまい、湿度センサ１７０に付着した結露水が蒸発するまでの間、湿度の検出ができなくなってしまうおそれがある。本実施の形態では、結露が発生しにくい高温部１８２に湿度センサ１７０を設けているので、湿度センサ１７０に結露水が付着することを防止できる。
【００２１】
図３は、ターボ分子ポンプ１の構成を示す機能ブロック図である。ターボ分子ポンプ１は、主制御部１４０、電源部１５１、モータ１０１、磁気軸受１０２、三方弁１５０、温度センサ１６０、湿度センサ１７０、モータ駆動回路１５２、磁気軸受駆動回路１５３および三方弁駆動回路１５４を備えている。
【００２２】
電源部１５１は、ＡＣ／ＤＣ変換回路およびＤＣ／ＤＣコンバータ等を含んで構成される。ＡＣ／ＤＣ変換回路は電源装置４０に供給される交流電力を直流電力に変換する。ＡＣ／ＤＣ変換回路で変換された直流電力は、モータ駆動回路１５２や磁気軸受駆動回路１５３、三方弁駆動回路１５４等に供給される。ＡＣ／ＤＣ変換回路で変換された直流電力は、ＤＣ／ＤＣコンバータにより低電圧の直流電力に変換され、主制御部１４０に供給される。
【００２３】
主制御部１４０は、ＣＰＵや記憶装置であるＲＯＭ，ＲＡＭ，その他の周辺回路などを有する演算処理装置を含んで構成され、ターボ分子ポンプ１の動作を制御する。主制御部１４０は、モータ制御部１４１と、磁気軸受駆動制御部１４２と、温度推定部１４３と、条件判定部１４４と、弁制御部１４５と、カウンタ１４９とを機能的に備えている。
【００２４】
モータ駆動回路１５２は、モータ制御部１４１から入力された制御信号に基づいてモータ１０１を駆動制御する。磁気軸受駆動回路１５３は、磁気軸受駆動制御部１４２から入力された制御信号に基づいて磁気軸受１０２を駆動する。三方弁駆動回路１５４は、弁制御部１４５から入力された制御信号に基づいて三方弁１５０を駆動する。
【００２５】
カウンタ１４９は、電源装置４０に電力が供給されてからの時間を計時するためのタイマである。
【００２６】
温度推定部１４３は、温度センサ１６０で検出された低温部１８１の温度ＴＬに基づいて、高温部１８２の温度を推定する。温度推定部１４３により推定された温度を以下では「推定温度」と記す。低温部１８１の温度ＴＬから、高温部１８２の温度ＴＨを推定するために、予め低温部１８１の温度ＴＬと高温部１８２の温度ＴＨの関係を調べておく。
【００２７】
低温部１８１の温度ＴＬと高温部１８２の温度ＴＨとの関係は、電源装置４０の大きさ、発熱源となる電子部品の配置等により異なる。たとえば、高温部１８２の温度ＴＨは、低温部１８１の温度ＴＬに対して、約１．７倍となる関係であることがわかったとする。この場合、高温部１８２の推定温度ＴＨは、温度を推定するための定数α＝１．７として、式（１）によって表される。
【数１】
2016156339.tif 000003
定数αは、主制御部１４０の記憶装置に予め記憶されている。
【００２８】
条件判定部１４４は、冷却動作実行条件が成立しているか否か、ならびに、冷却動作停止条件が成立しているか否かを判定する。
【００２９】
冷却動作実行条件は、（条件１）および（条件２）の双方が満たされたときに成立する。
（条件１）電源部１５１への電力の供給を開始してから、所定時間（ｔ０）が経過したこと
（条件２）結露の予兆なしと判定されたこと
【００３０】
冷却動作停止条件は、（条件３）が満たされたときに成立する。
（条件３）結露の予兆ありと判定されたこと
【００３１】
条件判定部１４４は、湿度センサ１７０で検出された高温部１８２の相対湿度ＲＨが所定の湿度閾値よりも高い場合には、結露の予兆ありと判定し、相対湿度ＲＨが所定の湿度閾値よりも低い場合には、結露の予兆なしと判定する。
【００３２】
本実施の形態では、湿度閾値として、第１湿度閾値Ｒ１と第１湿度閾値Ｒ１よりも高い第２湿度閾値Ｒ２というヒステリシスを設けている（Ｒ１＜Ｒ２）。条件判定部１４４は、高温部１８２の相対湿度ＲＨが第１湿度閾値Ｒ１以下の場合（ＲＨ≦Ｒ１）には、結露の予兆なしと判定する。その後、高温部１８２の相対湿度ＲＨが第２湿度閾値Ｒ２以上となった場合（ＲＨ≧Ｒ２）、条件判定部１４４は、結露の予兆ありと判定する。
【００３３】
時間閾値ｔ０は、電力の供給を開始した後、冷媒の供給により直ちに結露が発生することを防止するために設定される時間である。時間閾値ｔ０は、実験やシミュレーション等によって定められ、予め主制御部１４０の記憶装置に記憶されている。
【００３４】
第１湿度閾値Ｒ１および第２湿度閾値Ｒ２は、基準値Ｒ０に比べて小さい値であり、Ｒ０，Ｒ１，Ｒ２の大小関係は、Ｒ１＜Ｒ２＜Ｒ０となる。
【００３５】
基準値Ｒ０は、低温部１８１での飽和蒸気圧ＰＬ、および高温部１８２での飽和蒸気圧ＰＨを用いて設定することができ、式（２）によって表される。
【数２】
2016156339.tif 000004
以下、基準値Ｒ０について詳細に説明する。
【００３６】
図４は、飽和蒸気圧曲線を表す図であり、横軸は温度Ｔを表し、縦軸は水蒸気の飽和蒸気圧Ｐを表している。飽和蒸気圧ＰＬ，ＰＨは、飽和蒸気圧曲線から求められる。本実施の形態では、飽和蒸気圧曲線の近似式が予め記憶装置に記憶されている。飽和蒸気圧曲線の近似式である関数ｆ（Ｔ）は、様々なものが提案されているが、たとえば、Ｔｅｔｅｎｓの式（３）で表される。
【数３】
2016156339.tif 000005
【００３７】
式（３）に低温部１８１の温度ＴＬを代入することで、低温部１８１での飽和蒸気圧ＰＬは式（４）により表される。
【数４】
2016156339.tif 000006
式（３）に高温部１８２の推定温度ＴＨを代入することで、高温部１８２での飽和蒸気圧ＰＨは式（５）により表される。
【数５】
2016156339.tif 000007
【００３８】
低温部１８１で結露が発生している状態であるか否かは、式（６）によって判定できる。
【数６】
2016156339.tif 000008
ここで、ＰOは電源装置４０の筐体４１内の水蒸気圧である。つまり、低温部１８１での飽和蒸気圧ＰＬに対して水蒸気圧ＰOが高い場合には、低温部１８１で結露が発生していると判定することができる。
【００３９】
高温部１８２の相対湿度ＲＨは、式（７）によって表される。
【数７】
2016156339.tif 000009
【００４０】
式（７）を式（６）に代入すると、式（８）が得られる。
【数８】
2016156339.tif 000010
このため、式（８）の右辺が、結露が発生している状態であるか否かを判定するための基準値Ｒ０であり、基準値Ｒ０は式（２）で表されるように電源装置４０の筐体４１内の温度変化にしたがって変化する。
【００４１】
本実施の形態では、結露の予兆があることを判定するために、上述のとおり、第１湿度閾値Ｒ１および第２湿度閾値Ｒ２が、基準値Ｒ０に比べて小さい値に設定される（Ｒ１＜Ｒ２＜Ｒ０）。第１湿度閾値Ｒ１は、演算された基準値Ｒ０から定数ΔＲ１だけ減算されることで得られる（Ｒ１＝Ｒ０−ΔＲ１）。第２湿度閾値Ｒ２は、演算された基準値Ｒ０から定数ΔＲ２だけ減算されることで得られる（Ｒ２＝Ｒ０−ΔＲ２）。定数ΔＲ１，ΔＲ２は予め主制御部１４０の記憶装置に記憶されている。
【００４２】
図３に示す弁制御部１４５は、冷却動作実行条件が成立し、フラグがオンされると、三方弁１５０を供給位置に切り換える（すなわち、冷却装置５０を動作させる）。弁制御部１４５は、冷却動作停止条件が成立し、フラグがオフされると、三方弁１５０を迂回位置に切り換える（すなわち、冷却装置５０を停止させる）。
【００４３】
図５は第１の実施の形態に係る電源装置４０の主制御部１４０による電磁弁切換処理の動作を示したフローチャートであり、図６は結露予兆判定処理の動作を示したフローチャートである。ターボ分子ポンプ１の電源スイッチがオンされると弁制御プログラムが実行され、図示しない初期設定を行った後、所定の制御周期ごとにステップＳ１００以降の処理が繰り返し実行される。なお、初期設定において、三方弁１５０の切換位置を制御するフラグはオフされる。
【００４４】
図５に示すように、電源スイッチがオンされ、電源部１５１への電力の供給が開始されると、ステップＳ１００において、主制御部１４０は、三方弁１５０を迂回位置（遮断位置）に切り換える制御信号を出力し、冷媒を遮断して、ステップＳ１１０へ進む。
【００４５】
ステップＳ１１０において、主制御部１４０は、カウンタ１４９の時間を積算してステップＳ１２０へ進む。
【００４６】
ステップＳ１２０において、主制御部１４０は、カウンタ１４９で計時された時間ｔが、時間閾値ｔ０を超えたか否かを判定する。ステップＳ１２０において、肯定判定されるとステップＳ１３０へ進み、否定判定されるとステップＳ１００へ戻る。
【００４７】
ステップＳ１３０において、主制御部１４０は、カウンタ１４９をリセット、すなわち積算した時間ｔを０に設定し、ステップＳ１４０へ進む。
【００４８】
ステップＳ１４０において、主制御部１４０は、結露発生の予兆があるか否かを判定する。ステップＳ１４０は否定判定されるまで繰り返され、否定判定（結露の予兆なしと判定）されるとステップＳ１５０へ進む。結露発生の予兆があるか否かは、図６に示す処理にしたがって判定される。
【００４９】
図６に示すように、ステップＳ１０において、主制御部１４０は、温度センサ１６０および湿度センサ１７０からの情報である低温部１８１の温度ＴＬおよび高温部１８２の相対湿度ＲＨを取得し、ステップＳ２０へ進む。
【００５０】
ステップＳ２０において、主制御部１４０は、ステップＳ１０で取得した低温部１８１の温度ＴＬに基づいて、高温部１８２の推定温度ＴＨを演算し、ステップＳ３０へ進む。
【００５１】
ステップＳ３０において、主制御部１４０は、ステップＳ１０で取得した低温部１８１の温度ＴＬに基づいて、低温部１８１の飽和蒸気圧ＰＬを演算し、ステップＳ４０へ進む。
【００５２】
ステップＳ４０において、主制御部１４０は、ステップＳ２０で得られた高温部１８２の推定温度ＴＨに基づいて、高温部１８２の飽和蒸気圧ＰＨを演算し、ステップＳ５０へ進む。
【００５３】
ステップＳ５０において、主制御部１４０は、ステップＳ３０で得られた低温部１８１の飽和蒸気圧ＰＬと、ステップＳ４０で得られた高温部１８２の飽和蒸気圧ＰＨとに基づいて、基準値Ｒ０を演算し、ステップＳ６０へ進む。
【００５４】
ステップＳ６０において、主制御部１４０は、三方弁１５０の切換位置が迂回位置か否かを判定する。ステップＳ６０で肯定判定されると、すなわち迂回位置であると判定されるとステップＳ７０へ進む。ステップＳ６０で否定判定されると、すなわち供給位置であると判定されるとステップＳ７５へ進む。なお、三方弁１５０の切換位置は、三方弁１５０の切換位置を制御するフラグにより判定される。
【００５５】
ステップＳ７０において、主制御部１４０は、ステップＳ５０で得られた基準値Ｒ０と、記憶装置に記憶された定数ΔＲ１とに基づいて、第１湿度閾値Ｒ１を演算し、ステップＳ８０へ進む。ステップＳ８０において、主制御部１４０は、ステップＳ１０で取得した高温部１８２の相対湿度ＲＨがステップＳ７０で得られた第１湿度閾値Ｒ１以下であるか否かを判定する。ステップ８０で肯定判定されるとステップＳ９０へ進み、ステップＳ８０で否定判定されると、ステップＳ９３へ進む。
【００５６】
ステップＳ９０において、主制御部１４０は、結露の予兆なしと判定し、フラグをオンする。ステップＳ９３において、主制御部１４０は、結露の予兆ありと判定し、フラグをオフする。
【００５７】
ステップＳ７５において、主制御部１４０は、ステップＳ５０で得られた基準値Ｒ０と、記憶装置に記憶された定数ΔＲ２とに基づいて、第２湿度閾値Ｒ２を演算し、ステップＳ８５へ進む。ステップＳ８５において、主制御部１４０は、ステップＳ１０で取得した高温部１８２の相対湿度ＲＨがステップＳ７５で得られた第２湿度閾値Ｒ２以上であるか否かを判定する。ステップ８５で肯定判定されるとステップＳ９５へ進み、ステップＳ８５で否定判定されると、ステップＳ９８へ進む。
【００５８】
ステップＳ９５において、主制御部１４０は、結露の予兆ありと判定し、フラグをオフする。ステップＳ９８において、主制御部１４０は、結露の予兆なしと判定し、フラグをオンする。
【００５９】
ステップＳ１４０において、結露の予兆なしと判定され、フラグがオンされると、ステップＳ１５０において、主制御部１４０は、三方弁１５０を供給位置に切り換えるための制御信号を出力して、冷媒を供給し、ステップＳ１６０へ進む。
【００６０】
ステップＳ１６０において、主制御部１４０は、ステップＳ１４０（ステップＳ１０〜Ｓ９８）と同様に、結露発生の予兆があるか否かを判定する。ステップＳ１６０は肯定判定されるまで繰り返され、肯定判定（結露の予兆ありと判定）されるとステップＳ１７０へ進む。
【００６１】
ステップＳ１６０において、結露の予兆ありと判定され、フラグがオフされると、ステップＳ１７０において、主制御部１４０は、三方弁１５０を迂回位置に切り換えるための制御信号を出力して、冷媒を遮断し、ステップＳ１４０へ戻る。
【００６２】
第１の実施の形態の動作をまとめると次のようになる。使用者が、ターボ分子ポンプ１の電源スイッチをオンすると、外部電源（不図示）より電源部１５１へ電力が供給され、ターボ分子ポンプ１が起動する。電力の供給が開始されてから、少なくとも所定時間（ｔ０）、三方弁１５０は迂回位置に維持される（ステップＳ１００〜Ｓ１２０）。
【００６３】
所定時間（ｔ０）の経過後、結露発生の予兆がないと判定された場合（ステップＳ１２０でＹＥＳ、Ｓ１４０でＮＯ）、三方弁１５０が供給位置に切り換えられ（ステップＳ１５０）、冷却ブロック５１に冷媒が供給されることにより、電源装置４０が冷却される。
【００６４】
たとえば、ターボ分子ポンプ１のモータ１０１の駆動を指令するための駆動スイッチ（不図示）がオフされていると、電源装置４０内の冷却ブロック５１近傍は低温の状態となる。電源装置４０内の低温部１８１で結露発生の予兆があると判定された場合（ステップＳ１６０でＹＥＳ）、三方弁１５０が迂回位置に切り換えられ（ステップＳ１７０）、冷却ブロック５１への冷媒の供給が遮断される。
【００６５】
上述した第１の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）主制御部１４０は、電源装置４０の電源部１５１への電力の供給を開始してから所定時間、冷却ブロック５１における冷却管５２の流路へ冷媒が流入することを三方弁１５０により制限する。これにより、電源投入直後に結露が発生することを防止できる。
【００６６】
ところで、電源装置４０への電源投入前の状態において、電源装置４０内における各発熱部の周辺の温度が低いと、電源投入直後において、発熱部で生じた熱が周辺部で吸収される。このため、電源部１５１への電力の供給の開始により直ちに冷却ブロック５１へ冷媒の流入を開始してしまうと、急激な冷却がなされることに起因して結露が発生してしまうおそれがある。結露の発生を検知したとき、警告を発したり、運転を停止する制御を行う場合、電源部１５１への電力の供給を開始してすぐに警告が発せられたり、運転が停止してしまうおそれがある。この場合、警告を解除したり、運転を再開するための冷媒の流量調整作業が必要となり、使い勝手に改善の余地があった。
【００６７】
これに対して、本実施の形態では、上述したように、電源部１５１への電力の供給を開始してから所定時間は、冷却ブロック５１への冷媒の流入が制限される。このため、電源投入直後の結露の発生を防止し、使い勝手を向上できる。
【００６８】
（２）結露の予兆があるか否かに基づいて冷媒の供給および遮断を制御しているので、結露の発生を防止することができ、結露に起因した誤作動を防止することができる。
【００６９】
（３）ところで、ターボ分子ポンプ１の冷媒出口側に他の機器が接続されている場合であって、冷却ブロック５１への冷媒の流入を開閉弁（二方弁）によって制御する構成では、冷却ブロック５１への冷媒の流入が遮断されると、他の機器に冷媒が供給されなくなるという問題がある。これに対して、本実施の形態では、冷却ブロック５１への冷媒の流入を制限するために三方弁１５０を採用したので、冷却ブロック５１への冷媒の流入を遮断した場合であっても、他の機器には冷媒を供給することができる。
【００７０】
−第２の実施の形態−
図７および図８を参照して、第２の実施の形態に係るターボ分子ポンプ１を説明する。第２の実施の形態に係るターボ分子ポンプ１は、第１の実施の形態と同様の構成を備えている。なお、図中、第１の実施の形態と同一もしくは相当部分には同一の参照番号を付し、相違点を主に説明する。図７は、図２と同様の図であり、第２の実施の形態に係る電源装置４０内の温度センサ１６０および湿度センサ１７０の位置を示す模式図である。
【００７１】
第１の実施の形態では、低温部１８１に温度センサ１６０が配置されている例について説明した（図２参照）。これに対して、第２の実施の形態では、高温部１８２に温度センサ１６０が配置され、温度センサ１６０によって高温部１８２の温度ＴＨが検出される。
【００７２】
第２の実施の形態では、図３に示す温度推定部１４３が、温度センサ１６０で検出された高温部１８２の温度ＴＨに基づいて、低温部１８１の温度ＴＬを推定する。低温部１８１の推定温度ＴＬは、式（１）を変形した式（９）によって表される。
【数９】
2016156339.tif 000011
ここで、αは、温度を推定するための定数であり、本実施の形態では、α＝１．７である。定数αは、主制御部１４０の記憶装置に予め記憶されている。
【００７３】
図８は、第２の実施の形態に係る結露予兆判定処理の動作を示したフローチャートであり、図６のフローチャートのステップＳ１０およびステップＳ２０に代えて、ステップＳ１０ＢおよびステップＳ２０Ｂを追加したものである。
【００７４】
図８に示すように、第２の実施の形態では、ステップ１０Ｂにおいて、主制御部１４０は、温度センサ１６０および湿度センサ１７０からの情報である高温部１８２の温度ＴＨおよび高温部１８２の相対湿度ＲＨを取得し、ステップＳ２０Ｂへ進む。
【００７５】
ステップＳ２０Ｂにおいて、主制御部１４０は、ステップＳ１０Ｂで取得した高温部１８２の温度ＴＨに基づいて、低温部１８１の推定温度ＴＬを演算し、ステップＳ３０へ進む。
【００７６】
このように、第２の実施の形態では、温度センサ１６０で検出された高温部１８２の温度ＴＨと、湿度センサ１７０で検出された高温部１８２の相対湿度ＲＨと、推定された低温部１８１の推定温度ＴＬとに基づいて、結露の予兆があるか否かを判定し、この判定結果に基づいて、三方弁１５０の切換位置を制御する構成とされている。
【００７７】
このような第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の作用効果を奏する。
【００７８】
−第３の実施の形態−
図３および図９を参照して、第３の実施の形態に係るターボ分子ポンプ１を説明する。第３の実施の形態に係るターボ分子ポンプ１は、第１の実施の形態と同様の構成を備えている。以下、第１の実施の形態との相違点について説明する。
【００７９】
第１の実施の形態では、高温部１８２の温度、低温部１８１の温度、および、高温部１８２の相対湿度の情報に基づいて、結露発生の予兆があるか否かを判定した。これに対して、第３の実施の形態では、電源装置４０の筐体４１内の温度のみに基づいて、結露発生の予兆があるか否かを判定し、その判定結果に基づいて三方弁１５０の切換制御を実行する。以下、具体的に説明する。
【００８０】
図３に示す条件判定部１４４は、低温部１８１の温度ＴＬが所定の温度閾値よりも低い場合には、結露の予兆ありと判定し、低温部１８１の温度ＴＬが所定の温度閾値よりも高い場合には、結露の予兆なしと判定する。
【００８１】
本実施の形態では、温度閾値として、第１温度閾値Ｔ１と第１温度閾値Ｔ１よりも低い第２温度閾値Ｔ２というヒステリシスを設けている（Ｔ２＜Ｔ１）。条件判定部１４４は、低温部１８１の温度ＴＬが第１温度閾値Ｔ１以上の場合（ＴＬ≧Ｔ１）、結露の予兆なしと判定する。その後、温度が低下し、低温部１８１の温度ＴＬが第２温度閾値Ｔ２以下となった場合（ＴＬ≦Ｔ２）、条件判定部１４４は、結露の予兆ありと判定する。
【００８２】
第１温度閾値Ｔ１は、電源装置４０が安定的に動作する内部温度であって、電子部品の許容温度以下に設定される温度異常報知温度よりも低い温度に設定される。第１温度閾値Ｔ１には、たとえば、周囲環境温度（室温）と同程度の温度を採用できる。
【００８３】
第２温度閾値Ｔ２は、冷媒の流量や冷媒の温度を考慮して設定され、予め主制御部１４０の記憶装置に記憶されている。第２温度閾値Ｔ２には、たとえば、供給される冷媒の温度と同程度の温度を採用できる。
【００８４】
図９は、第３の実施の形態に係る結露予兆判定処理の動作を示したフローチャートであり、図６のフローチャートのステップＳ２０，Ｓ３０，Ｓ４０，Ｓ５０，Ｓ７０，Ｓ７５の処理が省略され、図６のフローチャートのステップＳ８０およびステップＳ８５に代えて、ステップＳ８０ＣおよびステップＳ８５Ｃを追加したものである。
【００８５】
ステップＳ８０Ｃにおいて、主制御部１４０は、ステップＳ１０で取得した温度ＴＬが第１温度閾値Ｔ１以上であるか否かを判定する。ステップＳ８０Ｃで肯定判定されるとステップＳ９０へ進み、ステップＳ８０Ｃで否定判定されるとステップＳ９３へ進む。
【００８６】
ステップＳ８５Ｃにおいて、主制御部１４０は、ステップＳ１０で取得した温度ＴＬが第２温度閾値Ｔ２以下であるか否かを判定する。ステップＳ８５Ｃで肯定判定されるとステップＳ９５へ進み、ステップＳ８５Ｃで否定判定されるとステップＳ９８へ進む。
【００８７】
このような第３の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の作用効果を奏する。
【００８８】
次のような変形も本発明の範囲内であり、変形例の一つ、もしくは複数を上述の実施形態と組み合わせることも可能である。
（変形例１）
第１および第２の実施の形態では、温度を推定するための値として、定数αを用いる例について説明したが、本発明はこれに限定されない。
【００８９】
（変形例１−１）
たとえば、ターボ分子ポンプ１の運転状態に基づいて、複数の定数の中から運転状態に適した定数を選択するようにしてもよい。冷却ブロック５１内に冷媒が供給されている場合と、冷却ブロック５１内への冷媒の供給が遮断されている場合とでは、低温部１８１の温度と高温部１８２の温度との関係が異なる。このため、三方弁１５０の各切換位置において、予め低温部１８１の温度と高温部１８２の温度の関係を調べておくことが好ましい。
【００９０】
低温部１８１の温度と高温部１８２の温度との差は、冷却動作停止時に比べて冷却動作実行時の方が大きくなる。たとえば、冷却ブロック５１内に冷媒が供給されている運転状態における高温部１８２の温度は、低温部１８１の温度に対して、約１．７倍となる関係であることがわかり、冷却ブロック５１内への冷媒の供給が遮断されている運転状態における高温部１８２の温度は、低温部１８１の温度に対して、約１．３倍となる関係であることがわかったとする。
【００９１】
この場合、主制御部１４０の記憶装置には、予め第１定数α１＝１．７および第２定数α２＝１．３を記憶させておく。主制御部１４０は、三方弁１５０が供給位置に切り換えられているときには温度を推定するための定数αとして第１定数α１を選択し（α＝α１）、式（１）や式（９）により温度を推定する。主制御部１４０は、三方弁１５０が迂回位置に切り換えられているときには温度を推定するための定数αとして第２定数α２を選択し（α＝α２）、式（１）や式（９）により温度を推定する。
【００９２】
このような（変形例１−１）によれば、第１の実施の形態と同様の作用効果に加え、次の作用効果を奏する。
（４）主制御部１４０は、冷却動作が実行されている場合には、冷却動作が停止されている場合に比べて、温度センサ１６０で検出された温度ＴＨ（あるいはＴＬ）と推定温度ＴＬ（あるいはＴＨ）との差が大きくなるように、推定温度を推定するようにした。これにより、温度の推定精度を向上することができるので、結露発生の予兆の有無の判定精度を向上することができる。
【００９３】
（変形例１−２）
ターボ分子ポンプ１のポンプ本体１０を駆動するモータ１０１の負荷が所定負荷よりも高い場合には、モータ１０１の負荷が所定負荷よりも低い場合に比べて、温度センサ１６０で検出された温度と推定温度との差が大きくなるように、推定温度を推定してもよい。たとえば、モータ１０１が回転駆動しているのか、それとも停止しているのかを検出して、モータ１０１が回転駆動している場合には、停止している場合に比べて、温度センサ１６０で検出された温度と推定温度との差が大きくなるように、推定温度を推定する構成とすることができる。このような（変形例１−２）によれば、（変形例１−１）と同様に、運転状態に適合した温度の推定を行うことができるので、結露発生の予兆の有無の判定精度を向上することができる。
【００９４】
（変形例１−３）
温度を推定するための値αは、定数とすることに代えて、変数としてもよい。たとえば、温度センサ１６０で検出された温度に応じた関数α（Ｔ）を温度を推定するための値として用いてもよい。このような（変形例１−３）によれば、（変形例１−１）と同様に、運転状態に適合した温度の推定を行うことができるので、結露発生の予兆の有無の判定精度を向上することができる。
【００９５】
（変形例１−４）
モータの消費電力を演算し、消費電力が大きいほど温度センサ１６０で検出された温度と推定温度との差が大きくなるように、温度を推定するための値αを設定してもよい。このような（変形例１−４）によれば、（変形例１−１）と同様に、運転状態に適合した温度の推定を行うことができるので、結露発生の予兆の有無の判定精度を向上することができる。
【００９６】
（変形例２）
第１の実施の形態では、低温部１８１で検出された温度に定数αを乗算して、高温部１８２の温度を推定する例について説明し、第２の実施の形態では、高温部１８２で検出された温度に定数αを除算して、低温部１８１の温度を推定する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。定数αを乗算するあるいは除算することに代えて、低温部１８１で検出された温度に定数βを加算して高温部１８２の温度を推定する、あるいは、高温部１８２で検出された温度に定数βを減算して低温部１８１の温度を推定してもよい。電源装置４０の形状、大きさ、電子部品の配置等によって変化する低温部１８１の温度と高温部１８２の温度との関係に応じて、より精度よく温度を推定できる方法を採用することが好ましい。
【００９７】
（変形例３）
上述した実施の形態では、三方弁１５０により、冷却ブロック５１への冷媒の供給／迂回を切り換える例について説明したが、本発明はこれに限定されない。三方弁１５０に代えて、冷却ブロック５１への冷媒の供給／遮断を切り換えられる電磁式の開閉弁を採用してもよい。
【００９８】
（変形例４）
上述した実施の形態では、冷却ブロック５１への冷媒の供給を遮断する、すなわち冷却ブロック５１への冷媒の供給流量を０とすることを冷却ブロック５１への冷媒の流入を制限する例として説明したが、本発明はこれに限定されない。冷却動作が実行されているときに比べて冷却ブロック５１に供給される冷媒の流量を低減し、結露発生の予兆なしと判定される状態に復帰させることができる程度の冷媒の供給流量であれば、冷媒が供給されている状態であっても冷媒の冷却ブロック５１への流入が制限されていることを意味する。
【００９９】
（変形例５）
上述した実施の形態では、ポンプ本体１０の下方に電源装置４０を配置した構成について説明したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、ポンプ本体１０の下部ケーシング３０の側方に電源装置４０を配置してもよい。また、ポンプ本体１０と電源装置４０とを結合した一体構造とする場合に限定されることもなく、両者を個別に配置して用いるようにしてもよい。この場合、冷却装置５０は、電源装置４０およびポンプ本体１０のそれぞれに設けられる。
【０１００】
（変形例６）
第３の実施の形態では、ステップＳ８０Ｃにおいて、筐体４１内の温度として低温部１８１の温度ＴＬが第１温度閾値Ｔ１以上であるか否かを判定し、ステップＳ８５Ｃにおいて、低温部１８１の温度ＴＬが第２温度閾値Ｔ２以下であるか否かを判定する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。低温部１８１の温度ＴＬに代えて、高温部１８２の温度ＴＨを所定の閾値と比較してもよい。低温部１８１の温度ＴＬに代えて、低温部１８１の温度ＴＬと高温部１８２の温度ＴＨの平均値を所定の閾値と比較してもよい。
【０１０１】
（変形例７）
冷媒として水を用いる場合に限定されることもなく、種々の冷却液を冷媒として使用することができる。
【０１０２】
（変形例８）
上述した実施の形態では、真空ポンプとしてターボ分子ポンプを採用した例について説明したが、本発明はこれに限定されず、種々の真空ポンプに本発明を適用することができる。たとえば、本発明は、ジーグバーンポンプやＨｏｌｗｅｃｋポンプなどのドラッグポンプのみを備えた真空ポンプにも適用することができる。
【０１０３】
本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【０１０４】
１  ターボ分子ポンプ、１０  ポンプ本体、１１  吸気口フランジ、２０  上部ケーシング、２１  フランジ、３０  下部ケーシング、３２  フランジ、４０  電源装置、４１  筐体、４５ａ  基板、４６  基板、５０  冷却装置、５１  冷却ブロック、５２  冷却管、５２ｂ  迂回流路、５２ｉ  冷媒入口部、５２ｏ  冷媒出口部、１０１  モータ、１０２  磁気軸受、１４０  主制御部、１４１  モータ制御部、１４２  磁気軸受駆動制御部、１４３  温度推定部、１４４  条件判定部、１４５  弁制御部、１４９  カウンタ、１５０  三方弁、１５１  電源部、１５２  モータ駆動回路、１５３  磁気軸受駆動回路、１５４  三方弁駆動回路、１６０  温度センサ、１７０  湿度センサ、１８１  低温部、１８２  高温部
【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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【図６】
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【図７】
2016156339.tif 000018
【図８】
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【図９】
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