泵的堵塞检测系统的制作方法

1.本发明涉及用于检测泵的因附着于配管等的堆积物而引起的堵塞的技术,详细而言,涉及用于抽吸或压送气体、液体等的流体的泵中的堵塞检测系统。


背景技术：

2.例如,在半导体制造装置中的溅射等的成膜工序中,为了将腔室(炉)内保持为真空状态,通过电动机驱动构成真空泵的叶轮(impeller)。在该情况下,被导入腔室内的气体与成膜材料的化学反应的生成物附着并堆积于真空泵的吸气侧配管、排气侧配管的内壁甚至叶轮,该堆积物引起真空泵的堵塞。并且,随着堆积物增加,电动机的负荷转矩增大,电动机成为过热状态,最坏的情况下电动机以及真空泵会停止。
3.以往,采取通过在运转中的真空泵突然停止的时刻进行检查,或者,定期进行检查等的方法发现堵塞,从而除去堆积物的维护体制。
4.但是,必然希望回避真空泵突然停止这样的麻烦,另外,即使定期进行检查,由于在半导体制造工序中使用的气体的种类、工艺的不同,因此存在决定最适合检查的时机是困难且繁琐的等的问题。
5.因此,期望在对真空泵的运转产生妨碍前的阶段对堵塞进行检测。
6.这里,在专利文献1中,公开了以下技术,即,在通过气流除去附着于过滤器的尘埃的系统中,包括:对使上述气流产生的电动机的驱动电流进行测定的单元；自多个值选择驱动电流的上限值的单元；以及对驱动电流测定值超过设定值而持续的时间(持续时间)进行测定的单元,并且根据该持续时间改变电动机的驱动电流。
7.在该以往技术中,基于上述持续时间对因尘埃引起的过滤器的堵塞进行检测,在该情况下,提高电动机的驱动电流的上限值,通过使电动机以高转矩旋转,高效除去尘埃。
8.《现有技术文献》
9.《专利文献》
10.专利文献1:日本国专利第4973477号公报(权利要求1～3、[0035]～[0045]、图5等)


技术实现要素：

[0011]
《本发明要解决的问题》
[0012]
在专利文献1中记载的以往技术中,存在以下问题,即,为了检测过滤器的堵塞,需要对驱动电流的测定值超过设定值的持续时间进行测定,从而运算处理复杂化。
[0013]
因此,本发明的解决课题在于,提供一种泵的堵塞检测系统,其不被与泵停止等的突发的麻烦相应的检查操作、定期的检查操作烦扰,能够可靠地检测流体流路的堵塞而高效地进行维护操作。
[0014]
《用于解决问题的手段》
[0015]
为了解决上述课题,技术方案1的发明包括通过电力转换装置进行控制的电动机
以及通过上述电动机进行驱动来压送或抽吸流体的泵,该技术方案1的发明用于对构成上述泵的流体流路的堵塞进行检测,
[0016]
在上述电力转换装置的控制单元中设置的堵塞检测部包括:
[0017]
第一功能,其在上述电动机因上述堵塞而过负荷,从而上述电动机的电流增加时,根据对于上述电动机的电流限制动作、输出转矩限制动作、或者输出电力限制动作的有无,设定第一得分；
[0018]
第二功能,其根据对于上述电动机的过电流限制动作的有无,设定第二得分；以及
[0019]
第三功能,其根据用于除去上述电动机的过电流的过电流保护动作的有无,设定第三得分,
[0020]
基于上述第一得分～上述第三得分中的一个以上的得分,对上述堵塞进行检测。
[0021]
技术方案2的发明的特征在于,在技术方案1所述的泵的堵塞检测系统中,上述堵塞检测部还包括第四功能,其根据上述电动机的启动时的过电流保护动作的有无,设定第四得分,基于上述第一得分～上述第三得分中的一个以上的得分以及上述第四得分,对上述堵塞进行检测。
[0022]
技术方案3的发明的特征在于,在技术方案1或2所述的泵的堵塞检测系统中,上述堵塞检测部基于将多个上述得分相加而得到的得分累计值,对上述堵塞进行检测。
[0023]
技术方案4的发明的特征在于,在技术方案1～3中任一项所述的泵的堵塞检测系统中,根据上述电力转换装置的输出频率的降低量,计算上述第一得分。
[0024]
技术方案5的发明的特征在于,在技术方案3或技术方案4所述的泵的堵塞检测系统中,上述堵塞检测部基于上述得分累计值、以及在上述流体流路中配置的压力传感器的压力测定值,对上述堵塞进行检测。
[0025]
技术方案6的发明的特征在于,在技术方案5所述的泵的堵塞检测系统中,上述堵塞检测部包括第五功能,其将上述得分累计值和上述压力测定值的组合与规定的阈值进行比较,从而推定上述堵塞的产生部位,并且输出其结果。
[0026]
技术方案7的发明的特征在于,在技术方案6所述的泵的堵塞检测系统中,将通过本次的运算周期运算出的上述得分累计值设定为本次得分累计值,并且将上述本次得分累计值和上述压力测定值的组合与规定的阈值进行比较,从而推定上述堵塞的产生部位。
[0027]
技术方案8的发明的特征在于,在技术方案6所述的泵的堵塞检测系统中,将通过上次的运算周期运算出的上述得分累计值设定为上次得分累计值,将上述上次得分累计值和本次的运算周期中的多个上述得分的累计值相加而求得本次得分累计值,将上述本次得分累计值和上述压力测定值的组合与规定的阈值进行比较,从而推定上述堵塞的产生部位。
[0028]
技术方案9的发明的特征在于,在技术方案6～8中任一项所述的泵的堵塞检测系统中,将通过上述第五功能推定的上述堵塞的产生部位在显示器画面中进行显示,或者通过网络发送到外部,或者在记录介质中进行记录。
[0029]
技术方案10的发明的特征在于,在技术方案7～9中任一项所述的泵的堵塞检测系统中,将上述本次得分累计值在显示器画面中进行显示,或者通过网络发送到外部,或者在记录介质中进行记录。
[0030]
技术方案11的发明的特征在于,在技术方案1～10中任一项所述的泵的堵塞检测
系统中,上述泵为真空泵,上述流体流路为上述真空泵的排气侧配管或吸气侧配管。
[0031]
《发明的效果》
[0032]
根据本发明,能够不被根据泵停止等的突发的麻烦的检查操作、定期的检查操作烦扰,可靠地对流体流路中的堵塞进行检测。另外,能够推定泵内的堵塞位置,从而能够使检查/清扫操作容易化。
附图说明
[0033]
图1是本发明的第一实施方式的堵塞检测系统的构成图。
[0034]
图2是本发明的第二实施方式的堵塞检测系统的构成图。
35.图3是本发明的第三实施方式的堵塞检测系统的构成图。
[0036]
图4是示出各实施方式中的代表的堵塞检测动作的流程图。
[0037]
图5是将堵塞检测部的功能分散设置于电力转换装置以及控制器的情况下的动作说明图。
具体实施方式
[0038]
以下,依据图对本发明的实施方式进行说明。
[0039]
需要说明的是,在各实施方式中,虽然将本发明作为在半导体制造工序中使用的真空泵的堵塞检测系统进行说明,但是本发明以对气体、液体等的流体进行抽吸或压送的各种的流体机械为对象,“泵”是包括压缩机的概念。
[0040]
图1是本发明的第一实施方式的堵塞检测系统的构成图。
[0041]
在图1中,10是三相商用电源等的电源,20是例如包括vvvf(可变电压可变频率)逆变器及其控制电路的电力转换装置,30是感应电动机、同步电动机等的电动机,通过该电动机30来驱动真空泵40内的叶轮(impeller)41。
[0042]
腔室(炉)50经由吸气侧配管42与叶轮41连结,在吸气侧配管42的相反侧设有排气侧配管43。被电动机30驱动的叶轮41抽吸腔室50内的空气并自排气侧配管43排出,从而腔室50的内部保持为真空状态。该腔室50例如用于进行向半导体基板的成膜工序。上述吸气侧配管42、叶轮41、以及排气侧配管43构成技术方案中的流体流路。
[0043]
需要说明的是,由于本发明的主旨在于泵的堵塞检测功能,因此电源10、电动机30的种类(交流、直流、相数)、电力转换装置20的转换方式以及构成等不特别限定。
[0044]
排气压力传感器60与排气侧配管43连接,基于该排气压力传感器60的真空泵40的排气压力测定值被输入电力转换装置20的控制电路具有的堵塞检测部70。
[0045]
如后详述,堵塞检测部70具有以下功能,即,基于根据电力转换装置20的各种限制动作、保护动作的多个得分的累计值、上述排气压力测定值以及规定的阈值,对真空泵40(包括吸气侧配管42、排气侧配管43、以及叶轮41)的内部的堵塞进行检测并输出。
[0046]
在腔室50的内部,例如由于在向半导体基板的成膜工序中使用各种气体而产生固化的生成物101,在该生成物101、尘埃经由叶轮41被排气的过程中,附着于吸气侧配管42、排气侧配管43的内壁、叶轮41等,成为堆积物102。堵塞检测部70用于对因这些生成物101、堆积物102引起的堵塞进行检测。
[0047]
在本实施方式中,虽然将排气压力传感器60的排气压力测定值用于堵塞检测,但
是也可以在吸气侧配管42连接吸气压力传感器(未图示),并且将该吸气压力测定值用于堵塞检测。或者,可以设置排气压力传感器以及吸气压力传感器,将排气压力测定值和吸气压力测定值的任一者(例如,较大一者)的测定值、或者两个测定值的平均值用于堵塞检测。
[0048]
接下来,图2是本发明的第二实施方式的堵塞检测系统的构成图。
[0049]
该实施方式使用由计算机、plc(programmable logic controller)等构成的控制器80对电力转换装置20进行控制。在该情况下,排气压力传感器60的排气压力测定值通过控制器80被输入电力转换装置20内的堵塞检测部70。
[0050]
另外,图3是本发明的第三实施方式的堵塞检测系统的构成图。
[0051]
该实施方式中,控制器80包括堵塞检测部70,排气压力传感器60的排气压力测定值被输入控制器80内的堵塞检测部70。
[0052]
需要说明的是,对于堵塞检测部70,不仅可以如图1、图2那样设于电力转换装置20的内部,如图3那样设于控制器80的内部,也可以在所谓云端侧设置电力转换装置20的控制单元(程序),并且该控制单元包括本发明的堵塞检测功能。
[0053]
接下来,在各实施方式中,基于图4的流程图,对通过堵塞检测部70执行的代表性的堵塞检测动作进行说明。该检测动作定期执行。
[0054]
首先,若真空泵40长期使用,则生成物101附着于吸气侧配管42的内壁、排气侧配管43的内壁等而成为堆积物102,另外,生成物101、堆积物102有时也进入叶轮41的内部。因此,对于用于驱动叶轮41的电动机30,成为过负荷状态,自电力转换装置20流入电动机30的电流、输入电力、电动机30的输出转矩增加。
[0055]
电力转换装置20通常能够通过控制电路的动作将输出电流、输出频率、输出电力、以及电动机30的输出转矩等限制为规定值。例如,若电力转换装置20的输出电流超过规定值而电流限制动作工作(图4的步骤s1 yes),则由于电力转换装置20的输出频率降低,因此将该降低量记录于存储器中。而且,根据输出频率降低量计算第一得分,并且设定(set)该第一得分(步骤s3)。需要说明的是,在电流限制动作不工作的情况下(步骤s1 no),将第一得分设定为“0”。
[0056]
接下来,在产生电动机30高速旋转时堆积物102附着于叶轮41的内部等的事态而急剧成为过负荷状态,并且为了防止自电力转换装置20向电动机30流入阈值(比步骤s1的电流限制动作判定时的上述规定值大的值)以上的过电流而过电流限制动作工作的情况下(步骤s4 yes),设定预设的第二得分(步骤s5)。需要说明的是,在过电流限制动作不工作的情况下(步骤s4 no),将第二得分设定为“0”。
[0057]
并且,在上述过电流状态不消除的情况下,进行切断自电力转换装置20供给的电力而使电动机30停止等的过电流保护动作(步骤s6 yes),并且设定预设的第三得分(步骤s7)。需要说明的是,在过电流保护动作不工作的情况下(步骤s6 no),将第三得分设定为“0”。
[0058]
而且,判定使停止中的电动机30再次启动时过电流保护动作是否正在工作,若其正在工作(步骤s8 yes),则设定预设的第四得分(步骤s9)。需要说明的是,在启动时过电流保护动作不工作的情况下(步骤s8 no),将第四得分设定为“0”。
[0059]
这里,对于上述启动时过电流保护动作的判定(步骤s8),除了运转中的过电流保护动作(步骤s6)正在持续的情况,还可能在经过步骤s1～s5后长时间使泵的运转停止,之
后使泵启动的情况下,附着于吸气侧配管42的堆积物102、新的生成物101流入叶轮41而引起堵塞,从而启动时过电流保护动作工作,这种情况也是步骤s8的判定的对象。
[0060]
需要说明的是,上述判定启动时过电流保护动作的有无的处理(步骤s8)在本发明中不是必须的。即,如技术方案1所述,堵塞检测部70至少包括根据电流限制动作(步骤s1)等的有无设定第一得分的第一功能、根据过电流限制动作(步骤s4)的有无设定第二得分的第二功能、以及根据过电流保护动作(步骤s6)的有无设定第三得分的第三功能即可,其使用该第一～第三得分进行堵塞检测。
[0061]
之后,将第一～第四得分与在上次的运算周期中计算的上次得分累计值相加,从而计算本次得分累计值(步骤s10)。
[0062]
然后,将步骤s10的相加结果(本次得分累计值)和图1～图3的排气压力传感器60的排气压力测定值组合,通过将该组合与后述各种阈值进行比较,从而推定堵塞的部位(步骤s11),并且将该结果进行分类且通过显示器显示、向因特网等的外部网络的发送、向记录介质的记录等的方法进行输出(步骤s12)。另外,根据需要,对于本次得分累计值也进行显示器显示、向外部网络的发送、向记录介质的记录等。
[0063]
对半导体制造装置的运转进行监视的操作员、现场的操作者自上述输出识别堵塞的产生,根据需要使电动机30停止而执行检查/清扫操作等即可。
[0064]
之后,记录本次得分累计值(步骤s13),而且清空第一～第四得分(步骤s14)。如此,通过每次记录本次得分累计值,能够将堵塞进行的状況作为趋势(trend)进行保留,从而能够有助于半导体制造工序中的成膜条件的研究等。
[0065]
这里,可以与上述第一～第四得分的清空(步骤s14)一同清空各得分的相加值(仅“得分累计值”),清空的时机例如可以设定为堵塞部位的检查/清扫操作完成的时刻。
[0066]
图5是将堵塞检测部70的功能分散设置于电力转换装置20以及控制器80的情况的动作说明图。
[0067]
在电力转换装置20中,执行图4中的步骤s1～s10的处理,将第一～第四得分和上次得分累计值的相加结果设定为本次得分累计值,存储在通信用发送缓冲器中,并且将该通信数据传送至控制器80。
[0068]
需要说明的是,在图5的电力转换装置20中用括号示出的“上次得分累计值”表示根据需要与各得分相加,换言之,可以将图4的步骤s10中的上次得分累计值设定为零。也就是说,若将上次得分累计值设定为零,仅将第一～第四得分的累计值作为本次得分累计值进行使用,则每次执行图4的流程图,都能够以瞬时值的方式使用本次得分累计值来检测堵塞。
[0069]
在图5中,在控制器80中,将接收的本次得分累计值存储于通信用接收缓冲器中,并且将该本次得分累计值设定为比较/推定单元71的一个输入。
[0070]
作为比较/推定单元71的另一个输入,给予图1～图3中的排气压力传感器60的排气压力测定值。
[0071]
比较/推定单元71执行图4的步骤s11、s12的处理,其将本次得分累计值和排气压力测定值组合,将该组合与阈值a1、a2、a3、b1进行比较,从而推定堵塞的部位,并且例如将其输出至控制器80的显示器画面81。需要说明的是,可以将本次得分累计值另行独立输出至显示器画面81。如上所述,可以将比较/推定单元71的输出、本次得分累计值作为数字数据
向外部发送,或者记录于usb存储器、存储卡等各种记录介质中。
[0072]
图5所示显示器画面81是对本次得分累计值和排气压力测定值的组合属于由阈值a1、a2、b1等界定的四个象限中的哪一个象限进行推定显示的例子。例如,a1是相当于排气压力的下限值的阈值,a2是警告排气压力的上升的阈值,a3是相当于排气压力的上限值的阈值,优选在排气压力超过该阈值a3的情况下发出警报,催促泵的运转停止。另外,b1是警告本次得分累计值的上升的阈值。无需说明的是,这些阈值的数量、意义(种类)、显示器画面81的显示形式等不限于上述的例子。
[0073]
若对显示器画面81内的四个象限(1)～(4)进行说明,则经验上,倾向于排气压力测定值越高则排气侧配管43中的堆积物102越多,本次得分累计值越大则吸气侧配管42中的堆积物102越多。
[0074]
考虑该点,设定象限(1)为吸气侧配管42以及排气侧配管43中堆积物102较多的区域,设定象限(2)为吸气侧配管42中堆积物102较多的区域,设定象限(3)为排气侧配管43中堆积物102较多的区域,并且将本次得分累计值和排气压力测定值的组合在这些象限(1)、(2)、(3)的任一者中进行分类且通过图示等进行显示。象限(4)是堆积物102在吸气侧配管42以及排气侧配管43较少的例子,通常不进行通过图示等的显示,但是在产生杂质向叶轮41的咬入等的情况下,可以使用该象限(4)显示异常产生警报。
[0075]
如上所述,在本发明的实施方式中,将电流限制动作、过电流限制动作、过电流保护动作的有无换算为得分,将这些得分的累计值和例如排气压力测定值组合,从而能够推定并输出吸气侧配管42、叶轮41、排气侧配管43等的堵塞的产生部位。由此,能够迅速且准确地进行堵塞产生时的检查/清扫操作,从而使以真空泵等为首的各种泵的维护操作的高效化成为可能。
[0076]
《工业实用性》
[0077]
本发明在作为用于抽吸或压送气体、液体等的流体的流体机械的各种泵中,能够利用于因反应生成物、杂质等而产生的流体流路种的堵塞的检测。
[0078]
附图标记说明
[0079]
10:电源
[0080]
20:电力转换装置
[0081]
30:电动机
[0082]
40:真空泵
[0083]
41:叶轮(impeller)
[0084]
42:吸气侧配管
[0085]
43:排气侧配管
[0086]
50:腔室(炉)
[0087]
60:排气压力传感器
[0088]
70:堵塞检测部
[0089]
71:比较/推定单元
[0090]
80:控制器
[0091]
81:显示器画面
[0092]
101:生成物
[0093]
102:堆积物