CN110249129A - 控制器及真空泵装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供振动少且能够实现小型化、并且能够廉价地将内置于控制器的控制回路的热高效率地除去的控制器及真空泵装置。在具备控制真空泵装置（10）的泵主体（11）的动作的控制回路的控制器（12）中，具备控制器壳体（15）和散热器（16），前述控制器壳体（15）收纳有前述控制回路，前述散热器（16）与控制器壳体（15）一体地形成，并且具有从控制器壳体（15）的外周面向外侧放射状地形成的多张散热片（17）。

Description

控制器及真空泵装置
技术领域
本发明涉及例如在半导体制造装置、电子显微镜、质量分析装置等设备中被使用的控制器及真空泵装置。
背景技术
以往，在上述那样的各种设备中，为了使真空腔内为高真空而利用真空泵装置。这种真空泵装置构成为具备安装于真空腔的泵主体和控制其动作的控制器。
作为泵主体，一般已知涡轮分子泵。该涡轮分子泵在泵罩内能够旋转地支承有转子，在转子的外壁面设置放射状且多层的转子翼，在面对其的泵罩的内壁面在转子翼间配置有定位的多层定子翼。并且，若将真空腔内以某种程度减压后使控制器控制的转子高速旋转，则与旋转的转子翼和固定的定子翼碰撞的气体分子被施加动量而被排出。通过该排气动作，将从真空腔向泵主体内抽吸的气体分子压缩的同时排出，在真空腔内形成既定的高真空度。
但是，在这样的真空泵装置中，在控制器的内部内置有主要用于控制转子的旋转动作的控制回路基板。在控制回路基板上安装有构成电子回路的元件。此外，在该元件中，有像晶体管、电阻那样在动作时产生热的元件，在泵主体的运转中，由于它们的热，控制回路基板变得温度非常高。这样，若将由于发热的元件而呈高温化的控制回路基板保持原样地继续泵主体的运转，则以该热为原因使元件的寿命显著下降，且导致控制器的故障而不能使泵主体正常动作。因此，在真空泵装置中，将内置于控制器的控制回路基板的热去除是必不可少的。
作为该方法，已知在控制器的内部设置冷却风扇来使来自冷却风扇的风直接碰撞控制回路基板的强制空冷的方法、将壳体内的高温化的热气向外部排出来冷却的方法等。然而，根据这些使用冷却风扇的空冷方式有如下问题。例如，在将上述真空泵装置安装于电子显微镜那样的需要防振环境的测定设备的真空腔的情况下，振动是大忌，所以必须极力抑制泵主体的振动。因此，作为支承振动的发生源即旋转的转子的构造采用磁轴承，消除机械接触来实现泵主体的低振动化。但是，若如上所述地在控制器的内部设置冷却风扇，则驱动该冷却风扇的马达的振动经由控制器传向泵主体，泵主体的振动向测定设备传播。因此，特别地在需要低振动性的真空泵装置中，不太希望采用成为振动的主要原因的冷却风扇的强制空冷方式。
另一方面，在下述专利文献1中，公开了不使用冷却风扇地冷却控制器的方法。该方法为，将泵主体和控制器借助连接接头连结，并且设置紧贴于两者的冷却夹套。并且，使冷却水流向冷却夹套内的配管，经由冷却夹套将控制器水冷。但是，根据使用该冷却夹套的水冷方式，另外需要用于供冷却水流动的配管设备，真空泵装置大型化，并且其处理变差。并且，必须在泵主体的运转中使冷却水持续流动，也有运转成本变高的缺点。
此外，在下述专利文献2中，公开了不使用冷却风扇及冷却夹套而将控制器罩的周围用散热器覆盖来借助自然空冷提高其放热性的方法。该方法为，在控制器的外表面将散热器用螺纹件固定来使其热传导，该散热器为了使热向外气放出，呈在外壁面使多张散热片排列的板型。这样的多张散热片从放热性的观点考虑希望安装于控制器罩的多个面、角部，但在欲将控制器罩由铸造物制作的情况下，需要与各面、各角部的各散热片的形状配合的铸模，作业工序变得复杂，有作业工时增加而控制器罩的成本提高的问题。因此，根据将该散热器在控制器的外表面用螺纹件固定的冷却方式，需要用于固定散热器的作业。因此，有作业工时增加而成本提高的问题。此外，控制器和散热器是分体的，所以也有热传导性变差且散热器大型化的缺点。
专利文献1：日本特开平11-173293号公报。
专利文献2：日本专利第4796795号公报。
发明内容
因此，本发明是鉴于这样的情况而被作出的，其目的在于提供控制器及真空泵装置，前述控制器及真空泵装置解决以往的强制空冷、水冷方式及自然空冷方式的问题，振动较少且能够实现小型化，并且能够廉价地将内置于控制器的控制回路的热高效地除去。
本发明为了实现上述目的而被提出，技术方案1记载的发明提供一种控制器，前述控制器具备控制真空泵装置的泵主体的动作的控制回路，前述控制器具备控制器壳体和散热器，前述控制器壳体收纳有前述控制回路，前述散热器与前述控制器壳体一体地形成，并且具有从前述控制器壳体的外周面向外侧向形成的多张散热片。
根据该方案，收纳于前述控制器壳体的前述控制回路由于晶体管、电阻等发热的元件而变为高温，但该热传向与前述控制器壳体一体地形成的前述散热器的前述散热片，在大气中被自然放热而被从前述控制回路去除。因此，即使不像以往的强制空冷、水冷方式那样在控制器的内部设置冷却风扇等也能够得到充分的空冷效果。此外，前述散热器与前述控制壳体一体地形成，所以热传导效果较好，与外气的热交换效率也提高。
技术方案2记载的发明提供一种控制器，在技术方案1记载的结构中，前述控制器壳体是铸造物制的，并且前述散热片的两侧面设置成向拔模方向倾斜的锥面。
根据该方案，能够将一体地具备前述散热器的前述控制器壳体借助铸造物更简单地制作。此外，通过使前述散热片的锥面在铸模的拔模方向上一致，能够使铸造物的制作更容易。
技术方案3记载的发明提供一种控制器，在技术方案1或2记载的结构中，前述散热片在主视时形成为大致梯形。
根据该方案，前述散热片的形状在主视时形成为大致梯形。因此，若预先设置成散热片相对于散热片间形成的空气通路呈倒梯形，则与散热片之间形成的空气通路的出口部分的开口面积比入口部分的开口面积小。因此，进入前述散热片间的空气通路而朝向出口部分的开口的被加热的空气随着进入出口部分的开口而被逐渐压缩，从出口部分的开口通过后被从压缩解放而急速地流动。由此，空气通路内的空气被通过出口部分的开口后的空气的急速的气流牵引而流向出口部分的开口侧，使空气通路内的空气的流动顺畅，进一步提高放热效果。
技术方案4记载的发明提供一种控制器，在技术方案1或2记载的结构中，前述散热片在主视形成为大致菱形。
根据该方案，前述散热片的形状在主视时形成为大致菱形，所以在与散热片之间形成的空气通路中，空气通路的中间部分的开口面积比入口部分的开口面积小。因此，进入散热片间的空气通路而朝向出口部分的开口侧的加热的空气随着进入中间部分的开口而被逐渐压缩，通过中间部分的开口后从压缩解放而急速地流动。由此，空气通路内的空气被通过中间部分的开口后的空气的急速的流动牵引而朝向中间部分的开口侧，进而穿过该中间部分的开口流向出口部分的开口侧，使前述空气通路内的空气的流动顺畅，进一步提高放热效果。
技术方案5记载的发明提供一种控制器，在技术方案1或2记载的结构中，前述散热片在主视形成为包括三角形的大致多边形。
根据该方案，前述散热片的形状在主视时形成为包括三角形的大致多边形，所以在与散热片之间形成的空气通路中，空气通路的中间部分的开口面积比入口部分的开口面积小。因此，进入散热片间的空气通路而朝向出口部分的开口侧的加热的空气随着进入中间部分的开口而被逐渐压缩，通过中间部分的开口后从压缩解放而急速地流动。由此，空气通路内的空气被通过中间部分的开口后的空气的急速的流动牵引而流向中间部分的开口侧，使前述空气通路内的空气的流动顺畅，进一步提高放热效果。
技术方案6记载的发明提供一种控制器，在技术方案2记载的结构中，前述散热片以与相邻的前述散热片形成的空气通路的开口面积在前述泵主体侧变小的方式形成前述锥面。
根据该方案，前述散热片以与相邻的前述散热片形成的空气通路的开口面积在前述泵主体侧变小的方式形成前述锥面，所以在与相邻的散热片之间形成的空气通路的出口部分的开口面积比入口部分的开口面积小。因此，进入散热片间的空气通路而朝向出口部分的开口侧的加热的空气随着进入出口部分的开口而被逐渐压缩，通过出口部分的开口后从压缩解放而急速地流动。由此，空气通路内的空气被通过出口部分的开口后的空气的急速的流动牵引而流向出口部分的开口侧，使前述空气通路内的空气的流动顺畅，进一步提高放热效果。
技术方案7记载的发明提供一种控制器，在技术方案1至6中任一项记载的结构中，前述控制器壳体在主视时形成为大致方形，在各角部或前述外周面形成有前述散热片。
根据该方案，一般地，在前述控制器壳体的前面侧的周面部分设置指示器，在后侧的周面部分设置配线。因此，若在前侧、后侧的各周面部分设置前述散热器的前述散热片，则有时前述散热片妨碍配线。但是，通过将前述控制器在俯视时形成为大致方形并且在其前述角部或前述外周面分别设置前述散热片，能够在不妨碍配线等的情况下形成前述散热片。此外，若在前述各角部设置圆角，则能够将用于形成前述散热片的空间确保为较大。
技术方案8记载的发明提供一种控制器，在技术方案7记载的结构中，前述控制器壳体以形成于前述角部或前述外周面的前述散热片的拔模方向相同的方式统一前述散热片的两侧面的锥面。
根据该方案，通过使前述散热器的前述散热片的前述锥面在铸模的拔模方向一致，使铸造物的拔模方向相同，所以能够减少形成前述散热片的铸模的个数。
技术方案9记载的发明提供一种控制器，在技术方案8记载的结构中，前述控制器壳体的前述散热片的前述拔模方向为沿着前述真空泵装置的中心轴的方向。
根据该方案，前述控制器壳体的前述散热片的前述拔模方向为沿着前述真空泵装置的中心轴的方向，所以例如能够由沿着中心轴的方向的两个铸模制作。
技术方案10记载的发明提供一种真空泵装置，前述真空泵装置具备技术方案1至9中任一项记载的控制器。
根据该方案，得到振动少且能够实现小型化、并且能够廉价地将内置于前述控制器的控制回路的热高效率地除去的真空泵装置。
发明效果
根据本发明，收纳于控制器壳体的控制回路中产生的热通过与控制器壳体一体形成的散热器的散热片向大气中自然放热而被从控制回路去除。因此，即使不像以往的强制空冷、水冷方式那样在控制器的内部设置冷却风扇等也能够得到充分的空冷效果，所以消除机械动作的振动，能够对要求低振动性的真空泵装置应用。此外，在以往的强制空冷、水冷方式的情况中，另外需要冷却风扇、配管设备，但本发明也并不也另外需要冷却风扇、配管设备，处理作业性优异，能够抑制运转成本。
进而，在以往的散热器式的情况下，将散热器以与控制器壳体分体的方式形成而借助螺纹件固定，所以需要组装时固定散热器的作业，有作业工时增加而成本提高的问题。但是，在本发明的情况下，散热器与控制壳体一体地形成，所以实现组装工时的削减，此外，热传导效果较好，与外气的热交换效率也提高，并且同时实现控制器的小型化。
附图说明
图1是具备本发明的第1实施方式的控制器的真空泵装置的外观立体图。
图2是该第1实施方式的真空泵装置的主视图。
图3是该第1实施方式的真空泵装置的俯视图。
图4是该第1实施方式的控制器的散热器的局部放大立体图。
图5是表示该第1实施方式的控制器的一变形例的主视图。
图6是具备本发明的第2实施方式的控制器的真空泵装置的外观立体图。
图7是该第2实施方式的控制器的散热器的局部放大立体图。
图8是用于说明该第1及第2实施方式的控制器的散热器部分的一变形例的俯视图。
具体实施方式
本发明为了实现提供振动较少且能够实现小型化并且能够廉价地将内置于控制器的控制回路的热高效地除去的控制器及真空泵装置的目的，通过在具备控制真空泵装置的泵主体的动作的控制回路的控制器中具备控制器壳体和散热器来实现，前述控制器壳体收纳有前述控制回路，前述散热器与前述控制器壳体一体地形成，并且具有从前述控制器壳体的外周面向外侧形成的多张散热片。
以下，基于附图，详细说明本具体实施方式。另外，在以下的说明中，遍及实施方式的说明的整体对于相同的要素标注相同的附图标记。此外，在以下的说明中，表示上下、左右等方向的表述并非绝对的，在描述本发明的控制器及真空泵装置的各部分的姿势的情况下是合适的，但在其姿势变化的情况下能够与姿势的变化对应地改变而被解释。
实施例
图1是具备本发明的第1实施方式的控制器12的真空泵装置10的外观立体图，图2是真空泵装置10的主视图，图3是真空泵装置10的俯视图。
第1实施方式的真空泵装置10作为其用途被作为使半导体制造装置、电子显微镜、质量分析装置等对象设备的图中未示出的真空腔内高真空的机构而被利用。
图1至图3所示的真空泵装置10构成为，具备从真空腔内抽吸气体分子来排出的泵主体11、控制泵主体11的动作的控制器12，将泵主体11载置于控制器12的上表面来使泵主体11和控制器12一体化。
泵主体11是外侧被圆筒状的泵罩13覆盖而在其内部设置有图中未示出的转子及定子的涡轮分子泵。此外，泵主体11的底面为被圆盘状的底盖14堵塞的构造。另一方面，控制器12被控制器壳体15覆盖，在控制器壳体15的内部收纳有图中未示出的主要用于控制转子的旋转动作的控制回路基板。在该控制回路基板安装有晶体管、电阻等工作时发热的元件，该控制回路基板和泵主体11内的控制部经由图中未示出的线束及接头等被电气连接。另外，关于泵主体11及控制器12的各内部构造，例如能够使用专利文献2所公开的周知的机构，与本发明的宗旨无关，所以省略其详细的说明。
控制器壳体15例如是铝铸件等铸造物制的，在如图3所示地俯视观察时形成为大致四边形。此外，控制器壳体15的四个角部12a分别仿照以控制器12的中心轴O为基准描绘的圆周(无图示)切口，其角部12a带有圆角。进而，在各角部12a分别设置有散热器16。另外，在控制器壳体15的主视侧的角部12a和角部12a之间的周面部分设置有指示器18。此外，虽图中未示出，但在控制壳体15的后侧的周面部分设置有将泵主体11和控制器12电气连接的电气配线。
散热器16在控制器壳体15的各角部12a具有以从控制器壳体15的外周面向外侧放射状地形成的状态与该控制器壳体15一体形成的多张(在本实施方式中为6张)的散热片17。
此外，本第1实施方式的散热器16从使放热性能更加提高的观点及使铸模的拔模容易的观点出发，各散热片17如图2及图4所示，两侧面(以下将其称作“锥面”)17a、17b的倾斜θ分别在铸模的拔模方向上一致。更具体地，各散热片17分别在沿着中心轴O的方向上且互相相邻的散热片17的锥面17a、17b彼此互相以末端展开的“八”字形一致，主视时形成为大致倒梯形。
这样在该第1实施方式中，通过将散热器16的各散热片17的锥面17a、17b在铸模的拔模方向上一致，使铸造物的制作容易，实现成本下降。即，通过将散热器16的各散热片17的锥面17a、17b在铸模的拔模方向上一致，铸造物的拔模方向变得相同，所以能够减少形成各散热片的铸模的个数。例如，沿着中心轴O的拔模方向的两个铸模的制作成为可能。此外，若将散热器16的各散热片17的形状形成为相对于在各散热片17间形成的空气通路19在主视时形成为大致倒梯形，互相相邻的散热片17的锥面17a、17b彼此互相一致为末端展开的“八”字形，则能够更加提高放热性。使用图4说明该提高放热性的效果。
若各散热片17的形状在主视时形成为大致倒梯形，则互相相邻的散热片17的锥面17a、17b彼此作成的八字形的空气通路19为，如图4所示，空气通路19的出口部分的开口的面积S1(以下简称作“出口部分的开口S1”)比入口部分的开口的面积S2(以下简称作“入口部分的开口S2”)小。因此，进入形成于各散热片17之间的空气通路19而朝向出口部分的开口S1的空气(在图4中由箭头20表示气流)为，由于空气通路19的出口部分的开口S1比下侧的入口部分的开口S2小，所以随着朝向出口部分的开口S1而被逐渐压缩，从出口部分的开口S1通过后则被从压缩解放而急速流动。由此，空气通路19内的空气20被通过出口部分的开口S1后的空气的急速流动牵引而流向出口部分的开口S1侧，使空气通路19内的空气的流动顺畅而更加提高放热效果。
以上是第1实施方式的真空泵装置10的结构。该真空泵装置10为，若接通控制器12的电源而使泵主体11工作，则内置于控制器壳体15的控制回路基板由于晶体管、电阻等发热的元件而呈高温。然而，该控制回路基板的热经由控制器壳体15传向散热器16，进而通过经由散热器16的散热片17的热交换被放热而被自然空冷从而被去除。该情况下，空气通路19的出口部分的开口S1比入口部分的开口S2小，所以在空气通路19内通过的空气顺畅地流动，能够进一步提高热交换的放热效果，控制器12的放热效果大幅提高。
另外，在图1至图4所示的第1实施方式的真空泵装置10中，公开了分别将散热器16形成于四个角部12a、且不形成在设置有作为控制器壳体15的主视侧的指示器18的周面部分的构造，但例如如图5所示，也可以是，在设置指示器18的周面部分也将该指示器18包围，将散热器16的散热片21与控制器壳体15一体地形成。该情况的散热器16设置有沿中心轴O沿上下方向延伸设置而条纹状地形成的散热片21，但形状不限于此。
图6是具备本发明的第2实施方式的控制器12的真空泵装置30的外观立体图，图7是控制器12的散热器16的局部放大立体图。另外，第2实施方式的结构改变成将散热器16的散热片33的形状在主视时形成为大致菱形的结构，其他结构与图1~图3所示的结构相同，所以相同的结构部分标注相同的附图标记而省略重复说明。
图6所示的控制器12的散热器16具有在控制器壳体15的各角部12a中以从控制器壳体15的外周面向外侧放射状地形成的状态与该控制器壳体15一体形成的多张(在本实施方式中为6张)散热片33。
此外，第2实施方式的散热器16也从使放热性能进一步提高的观点及使铸模的拔模容易的观点出发，各散热片33如图6及图7所示，在主视时形成为大致菱形。即，以两侧面(以下将其称为“锥面”)33a、33b的倾斜θ分别为铸模的拔模方向的方式一致。即，各散热片33分别在沿中心轴O的方向上且菱形的上半分侧分别一致为互相相邻的散热片33的锥面33a、33b彼此互相向上扩展的大致“V”字形，菱形的下半分侧为互相相邻的散热片33的锥面33c、33d彼此互相分别一致为末端展开的“八”字形，主视时形成为大致菱形。
这样在该第2实施方式，也通过使散热器16的各散热片33的锥面33a和33b、33c和33d分别沿铸模的拔模方向一致，能够使铸造物的制作容易，能够实现成本下降。此外，若将散热器16的形状形成为主视观察时为大致菱形，互相相邻的散热片33的锥面33c、33d彼此互相一致为末端展开的“八”字形，则能够进一步提高放热性。利用图7说明该提高放热性的效果。
若各散热片33的形状主视时形成为大致菱形，则由互相相邻的散热片33的锥面33c、33d彼此作成的八字形的空气通路39如图7所示，空气通路39的中间出口部分的开口的面积S3(以下简称作“中间部分的开口S1”)比入口部分的开口的面积S2(以下简称作“入口部分的开口S2”)小。因此，进入与各散热片33之间形成的空气通路39而朝向中间部分的开口S2的空气由于空气通路39的中间出口部分的开口S3比下侧的入口部分的开口S2小，所以朝向中间出口部分的开口S3逐渐被压缩，通过中间出口部分的开口S3后，该开口S3的上侧扩展为大致V字形，所以被从压缩解放而急速流动。由此，空气通路39内的空气20被通过出口部分的开口S1后的空气的急速的气流牵引而流向出口部分的开口S1侧，使空气通路19内的空气的流动顺畅，进一步提高放热效果。
因此，在第2实施方式的真空泵装置30中，若也接通控制器12的电源来使泵主体11工作，则内置于控制器壳体15的控制回路基板由于晶体管、电阻等发热的元件而变为高温，但该控制回路基板的热经由控制器壳体15传向散热器16，进而通过经由散热器16的散热片33的热交换被放热，自然空冷而被去除。该情况下，空气通路39的中间出口部分的开口S3比入口部分的开口S2小，所以通过空气通路39内的空气(图中将气流用箭头20表示)顺畅地流动，能够进一步提高热交换的放热效果，控制器12的放热效果大幅提高。
另外，公开了第1实施方式的散热器16的散热片17及第2实施方式的散热器16的散热片33是以从控制器12的中心轴O向外侧放射的状态设置的构造，但例如如图8所示，也可以设置成使角部12a每大致90度按照顺序位移的构造。
此外，公开了第1、第2实施方式的控制器壳体15在俯视时形成为大致四边形，但不限于四边形，例如也可以是，形成为三角形、五边形、六边形等，与其角部分别对应地设置散热器16的散热片17、33等。
此外，上述变形例以外，本发明只要不脱离本发明的精神就能够进行各种改变，并且，本发明显然涉及该改变。
附图标记说明
10　真空泵装置
11　泵主体
12　控制器
12a　角部
13　泵罩
14　底盖
15　控制器壳体
16　散热器
17　散热片
17a、17b 锥面
18　指示器
19　空气通路
20　空气的流动
21　散热片
30　真空泵装置
33　散热片
33a、33b、33c、33d 锥面
39　空气通路
O　控制器的中心轴
S1　出口部分的开口
S2　入口部分的开口
S3　中间部分的开口。

Claims (10)

1.一种控制器，前述控制器具备控制真空泵装置的泵主体的动作的控制回路，其特征在于，
具备控制器壳体和散热器，
前述控制器壳体收纳有前述控制回路，
前述散热器与前述控制器壳体一体地形成，并且具有从前述控制器壳体的外周面向外侧向形成的多张散热片。
2.如权利要求1所述的控制器，其特征在于，
前述控制器壳体是铸造物制的，并且前述散热片的两侧面设置成向拔模方向倾斜的锥面。
3.如权利要求1或2所述的控制器，其特征在于，
前述散热片在主视时形成为大致梯形。
4.如权利要求1或2所述的控制器，其特征在于，
前述散热片在主视时形成为大致菱形。
5.如权利要求1或2所述的控制器，其特征在于，
前述散热片在主视时形成为包括三角形的大致多边形。
6.如权利要求2所述的控制器，其特征在于，
前述散热片以与相邻的前述散热片形成的空气通路的开口面积在前述泵主体侧变小的方式形成前述锥面。
7.如权利要求1至6中任一项所述的控制器，其特征在于，
前述控制器壳体在主视时形成为大致方形，在各角部或前述外周面形成有前述散热片。
8.如权利要求7所述的控制器，其特征在于，
前述控制器壳体以形成于前述角部或前述外周面的前述散热片的拔模方向相同的方式统一前述散热片的两侧面的锥面。
9.如权利要求8所述的控制器，其特征在于，
前述控制器壳体为，前述散热片的前述拔模方向为沿着前述真空泵装置的中心轴的方向。
10.一种真空泵装置，其特征在于，
具备权利要求1至9中任一项所述的控制器。
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