JP2007032535A - Vacuum pump device and its controller - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば半導体製造装置、電子顕微鏡、質量分析装置などの機器において使用される真空ポンプ装置とそのコントローラに関する。 The present invention relates to a vacuum pump device and a controller thereof used in, for example, equipment such as a semiconductor manufacturing apparatus, an electron microscope, and a mass spectrometer.
従来、上記のような各種機器において、真空チャンバ内を高真空にするために真空ポンプ装置が利用されており、この種の真空ポンプ装置は、真空チャンバに取り付けられるポンプ本体とその動作を制御するコントローラを備えて構成されている。ポンプ本体としては一般にターボ分子ポンプが知られており、このターボ分子ポンプはポンプケース内にロータが回転可能に支持されており、ロータの外壁面に放射状かつ複数段のロータ翼が設けられ、これと対面するポンプケースの内壁面にロータ翼間に位置決めした複数段のステータ翼が配置されている。そして真空チャンバ内をある程度減圧した後、コントローラで制御したロータを高速回転させると、回転するロータ翼と固定のステータ翼に衝突したガス分子が運動量を付与され排気される。この排気動作により真空チャンバからポンプ本体内に吸引されたガス分子を圧縮しながら排気して、真空チャンバ内に所定の高真空度が形成される。 Conventionally, in various devices as described above, a vacuum pump device has been used to create a high vacuum in the vacuum chamber. This type of vacuum pump device controls a pump body attached to the vacuum chamber and its operation. It is configured with a controller. As a pump body, a turbo molecular pump is generally known. In this turbo molecular pump, a rotor is rotatably supported in a pump case, and radial and multistage rotor blades are provided on the outer wall surface of the rotor. A plurality of stages of stator blades positioned between the rotor blades are arranged on the inner wall surface of the pump case facing each other. When the rotor controlled by the controller is rotated at a high speed after the inside of the vacuum chamber has been decompressed to some extent, the gas molecules colliding with the rotating rotor blades and the fixed stator blades are given momentum and exhausted. By this evacuation operation, gas molecules sucked into the pump body from the vacuum chamber are exhausted while being compressed, and a predetermined high degree of vacuum is formed in the vacuum chamber.
ところで、このような真空ポンプ装置において、コントローラの内部にはおもにロータの回転動作を制御するための制御回路基板が内蔵されている。制御回路基板には電子回路を構成する素子が実装されているが、その中にはトランジスタや抵抗のように動作時に熱を発生する素子があり、ポンプ本体の運転中これらの素子の熱により制御回路基板が非常に高温になる。このように、発熱する素子によって高温化した制御回路基板をそのままにしてポンプ本体の運転を続けると、その熱が原因で素子の寿命を著しく低下させることになるうえ、コントローラの故障に繋がり、ポンプ本体を正常に動作させることができなくなる。したがって、真空ポンプ装置ではコントローラに内蔵された制御回路基板の熱を取り除くことが不可欠である。 By the way, in such a vacuum pump apparatus, a control circuit board for mainly controlling the rotation operation of the rotor is built in the controller. The elements that make up the electronic circuit are mounted on the control circuit board, but there are elements that generate heat during operation, such as transistors and resistors, which are controlled by the heat of these elements during operation of the pump body. The circuit board becomes very hot. Thus, if the operation of the pump body is continued with the control circuit board heated to a high temperature by the element that generates heat, the life of the element will be significantly reduced due to the heat, and it will lead to the failure of the controller. The main unit cannot be operated normally. Therefore, in the vacuum pump device, it is essential to remove the heat of the control circuit board built in the controller.
その方法として、コントローラの内部に冷却ファンを設置し、冷却ファンからの風を制御回路基板に直接当てて強制空冷する方法や、筐体内の高温化した熱気を外部に排気して冷却する方法が知られているが、これら冷却ファンを用いた空冷方式によると次のような問題がある。例えば上記の真空ポンプ装置を電子顕微鏡のような防振環境を要する測定機器の真空チャンバに取り付ける場合、振動は大敵であるのでポンプ本体の振動を極力抑えなければならない。そこで振動の発生源である回転するロータを支持する構造として磁気軸受を採用し、機械的な接触をなくしてポンプ本体の低振動化を図っている。ところが上記のようにコントローラの内部に冷却ファンを設置すると、その冷却ファンを駆動するモータの振動がコントローラを介してポンプ本体に伝わり、ポンプ本体の振動が測定機器に伝播してしまう。したがって、特に低振動性が求められる真空ポンプ装置においては、振動の要因となる冷却ファンによる強制空冷方式を採用するのはあまり望ましくない。 As a method, a cooling fan is installed inside the controller and the air from the cooling fan is directly applied to the control circuit board for forced air cooling, or the hot air in the housing is exhausted to the outside and cooled. Although known, the air cooling method using these cooling fans has the following problems. For example, when the above-described vacuum pump device is attached to a vacuum chamber of a measuring instrument that requires a vibration-proof environment such as an electron microscope, the vibration of the pump body must be suppressed as much as possible because the vibration is a great enemy. Therefore, a magnetic bearing is adopted as a structure for supporting a rotating rotor which is a generation source of vibration, and mechanical contact is eliminated to reduce the vibration of the pump body. However, when a cooling fan is installed inside the controller as described above, the vibration of the motor that drives the cooling fan is transmitted to the pump main body via the controller, and the vibration of the pump main body is transmitted to the measuring device. Therefore, it is not particularly desirable to employ a forced air cooling method using a cooling fan that causes vibration, particularly in a vacuum pump device that requires low vibration.
一方、下記の特許文献1には、冷却ファンを使用せずにコントローラを冷却する方法が開示されている。その方法は、ポンプ本体とコントローラを接続コネクタで連結するとともに、両者に密着させた冷却ジャケットを設置するというものである。そしてこの冷却ジャケット内の配管に冷却水を流し、冷却ジャケットを介してコントローラを水冷するようになっている。しかしこの冷却ジャケットを用いた水冷方式によると、冷却水を流すための配管設備が別途必要になり、真空ポンプ装置が大型化するとともにその取り回しが悪くなってしまう。しかも、ポンプ本体の運転中に冷却水を流し続けなければならず、ランニングコストが高くなるという欠点もある。
On the other hand,
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、従来の強制空冷や水冷方式によらずにコントローラに内蔵された制御回路基板の熱を効率よく除去できるようにして、振動が少なくかつ小型化を実現できる真空ポンプ装置とそのコントローラを提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to efficiently remove the heat of the control circuit board built in the controller without using the conventional forced air cooling or water cooling method. Thus, it is an object of the present invention to provide a vacuum pump device and a controller thereof that can be reduced in size with less vibration.
上記の目的を達成するため、本発明に係る真空ポンプ装置は、真空チャンバに取り付けられ、上記真空チャンバ内のガス分子を吸引して排気するポンプ本体と、上記ポンプ本体の外部に装着され、上記ポンプ本体の動作を制御する制御回路基板が内蔵されたコントローラと、上記コントローラの周囲を覆い、上記制御回路基板に接触して熱伝導させ、その熱を外壁面に整列した複数枚のフィンから外気に放熱するヒートシンクと、を備え、上記ポンプ本体が上記真空チャンバに対していかなる取り付け姿勢であっても、上記ヒートシンクのフィンの向きが上記ポンプ本体の回転中心軸線に対し傾斜した状態になるようにしたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a vacuum pump device according to the present invention is attached to a vacuum chamber, and a pump body that sucks and exhausts gas molecules in the vacuum chamber, and is mounted outside the pump body. A controller with a built-in control circuit board that controls the operation of the pump body, and a plurality of fins that cover the periphery of the controller, contact the control circuit board, conduct heat, and align the heat on the outer wall surface. A heat sink that dissipates heat, so that the orientation of the fins of the heat sink is inclined with respect to the rotation center axis of the pump body regardless of the mounting posture of the pump body with respect to the vacuum chamber. It is characterized by that.
また、同様な目的を達成するため、本発明に係る真空ポンプ装置のコントローラは、真空ポンプ装置のポンプ本体外部に着脱自在に装着され、上記ポンプ本体の動作を制御する制御回路基板と、上記制御回路基板に接触して熱伝導させ、その熱を外壁面に整列した複数枚のフィンから外気に放熱するヒートシンクと、を備え、上記ヒートシンクのフィンの向きが上記ポンプ本体の回転中心軸線に対し傾斜した状態になるようにしたことを特徴とする。 In order to achieve the same object, the controller of the vacuum pump device according to the present invention is detachably mounted outside the pump body of the vacuum pump device, and controls the operation of the pump body. A heat sink that contacts the circuit board to conduct heat and dissipates the heat to the outside air from a plurality of fins aligned on the outer wall surface, and the direction of the fins of the heat sink is inclined with respect to the rotation center axis of the pump body It is characterized by the fact that it is in a state that has been changed.
その一方、別の実施態様として、本発明に係る真空ポンプ装置は、真空チャンバに取り付けられ、上記真空チャンバ内のガス分子を吸引して排気するポンプ本体と、上記ポンプ本体の外部に装着され、上記ポンプ本体の動作を制御する制御回路基板が内蔵されたコントローラと、上記コントローラの周囲を覆い、上記制御回路基板の熱により高温化した熱気を外部に通気する通気孔が開口されたコントローラケースと、を備えたことを特徴とする。 On the other hand, as another embodiment, the vacuum pump device according to the present invention is attached to a vacuum chamber, and is attached to the outside of the pump main body, a pump main body for sucking and exhausting gas molecules in the vacuum chamber, A controller with a built-in control circuit board for controlling the operation of the pump body; a controller case that covers the periphery of the controller and has a vent hole for venting the hot air heated by the heat of the control circuit board to the outside; , Provided.
また、本発明に係る真空ポンプ装置のコントローラは、真空ポンプ装置のポンプ本体外部に着脱自在に装着され、上記ポンプ本体の動作を制御する制御回路基板と、上記制御回路基板の周囲を覆い、制御回路基板の熱により高温化した熱気を外部に通気する通気孔が開口されたコントローラケースと、を備えたことを特徴とする。 The controller of the vacuum pump device according to the present invention is detachably mounted outside the pump body of the vacuum pump device, covers a control circuit board for controlling the operation of the pump body, and surrounds the control circuit board. And a controller case having a vent hole through which hot air heated to high temperature by the heat of the circuit board is vented to the outside.
上記真空ポンプ装置とそのコントローラにおいて、その具体的な態様として、ヒートシンクは外気と対面する外側プレートに互いに任意の角度で傾斜してなる両側のフィンを有し、その両側のフィンどうしの交点を結んだ位置に空気の通り抜ける連通路を形成する構成を採用することができる。また、これと同様に、ヒートシンクはポンプ本体に対面する内側プレートに互いに任意の角度で傾斜してなる両側のフィンを有し、その両側のフィンどうしの交点を結んだ位置に空気の通り抜ける連通路が形成されていてもよい。このような構成によると、両側のフィンの間を流れる空気がフィン間を通って外気へと抜ける空気の自然対流が起こりやすくなり、高温化したヒートシンクと外気との熱交換効率が高まる。 In the vacuum pump apparatus and its controller, as a specific mode, the heat sink has fins on both sides inclined at an arbitrary angle on the outer plate facing the outside air, and connects the intersections of the fins on both sides. It is possible to adopt a configuration in which a communication passage through which air passes is formed at the position. Similarly, the heat sink has fins on both sides that are inclined at an arbitrary angle on the inner plate facing the pump body, and a communication path through which air passes through at the intersection of the fins on both sides. May be formed. According to such a configuration, natural convection of the air that flows between the fins on both sides through the fins to the outside air is likely to occur, and the heat exchange efficiency between the heat sink and the outside air that is heated is increased.
また、別の態様としては、ヒートシンクはポンプ本体に対面する内側プレートのフィンの先端をポンプケースの外形に沿うように延ばす構成を採用することも可能である。この構成を採用すると、コントローラを装着した状態のままでポンプケースを取り外しできるようになるので、ポンプの組立作業性が向上する。 Further, as another aspect, the heat sink can adopt a configuration in which the tips of the fins of the inner plate facing the pump main body are extended along the outer shape of the pump case. When this configuration is adopted, the pump case can be removed while the controller is mounted, so that the assembling workability of the pump is improved.
なお、上記の真空ポンプ装置において、ポンプ本体内部のポンプ機構が磁気軸受式の回転体であると、その真空ポンプ装置を真空チャンバに対し水平姿勢で取り付けることも可能になるから、真空ポンプ装置の取り付け姿勢が変わっても放熱性能を低下させることなく同様な空冷作用が得られるという本発明の利点が生かされる。 In the above vacuum pump device, if the pump mechanism inside the pump body is a magnetic bearing type rotating body, the vacuum pump device can be mounted in a horizontal posture with respect to the vacuum chamber. The advantage of the present invention that the same air cooling action can be obtained without lowering the heat dissipation performance even if the mounting posture is changed is utilized.
本発明に係る真空ポンプ装置とそのコントローラによれば、ポンプ本体が真空チャンバに対していかなる取り付け姿勢であっても、コントローラの周囲を覆うヒートシンクのフィンの放熱面が斜め上方を向き、フィン間を流れる空気の自然対流が起こりやすくなり、また、コントローラケースの通気孔から熱気が外部に抜けるようになっているので、高温化したコントローラの放熱効率が大幅に向上する。したがって、従来の強制空冷方式のようにコントローラの内部に冷却ファンを設置しなくても充分な空冷効果が得られるので、空冷ファンを廃止することが可能になる。これにより機械動作による振動がまったくなくなり、低振動性が求められる真空ポンプ装置を実現できるとともに、コントローラの小型化も同時に図ることができる。また従来の水冷方式に比べても、別途配管設備の必要がなく、取り扱い作業性に優れるとともにランニングコストを抑えることもできる。 According to the vacuum pump device and the controller thereof according to the present invention, regardless of the mounting posture of the pump body with respect to the vacuum chamber, the heat radiating surface of the fin of the heat sink covering the periphery of the controller faces obliquely upward, and the gap between the fins Natural convection of the flowing air is likely to occur, and the heat is released from the vent hole of the controller case to the outside, so that the heat dissipation efficiency of the controller having a high temperature is greatly improved. Therefore, a sufficient air cooling effect can be obtained without installing a cooling fan inside the controller as in the conventional forced air cooling method, and thus the air cooling fan can be eliminated. As a result, the vibration due to the mechanical operation is completely eliminated, and a vacuum pump device requiring low vibration performance can be realized, and the controller can be downsized at the same time. Compared to the conventional water-cooling method, there is no need for a separate piping facility, and the handling workability is excellent and the running cost can be reduced.
また、本発明に係る真空ポンプ装置とそのコントローラにおいて、ヒートシンクの内側プレートのフィン先端をポンプケースの外形に沿うように延ばす構成を採用することにより、コントローラを装着した状態のままでポンプケースの取り外しや取り付けができるようになるので、ポンプの組立作業性が向上する。このため、ポンプ本体のメンテナンス作業を容易に行うことができるとともに、組立作業に要する時間が短縮されコストダウンを図ることができる。 Further, in the vacuum pump device and its controller according to the present invention, by adopting a configuration in which the tip of the fin of the inner plate of the heat sink is extended along the outer shape of the pump case, the pump case can be removed while the controller is mounted. As a result, the assembly workability of the pump is improved. For this reason, the maintenance work of the pump body can be easily performed, the time required for the assembly work can be shortened, and the cost can be reduced.
以下、本発明の一実施例について、添付した図面を参照しながら説明する。図1は真空ポンプ装置の外観を示す正面図、図2は同装置の左側面図、図3は同装置の上面図、図4は同装置の底面図、図5は同装置の背面図、図6は同装置の変形例を示す拡大平面図、図7は同装置の部分拡大断面図、図8は同装置の取り付け姿勢を示す説明図である。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. 1 is a front view showing the appearance of the vacuum pump device, FIG. 2 is a left side view of the device, FIG. 3 is a top view of the device, FIG. 4 is a bottom view of the device, and FIG. 5 is a rear view of the device. FIG. 6 is an enlarged plan view showing a modification of the apparatus, FIG. 7 is a partially enlarged sectional view of the apparatus, and FIG. 8 is an explanatory view showing the mounting posture of the apparatus.
本実施例の真空ポンプ装置1は、その用途として半導体製造装置、電子顕微鏡、質量分析装置などの対象機器の真空チャンバ10(図8参照)内を高真空にする手段として利用される。図1に示すようにこの真空ポンプ装置1は、真空チャンバ10からガス分子を吸引して排気するポンプ本体2と、ポンプ本体2の動作を制御するコントローラ3と、コントローラ3の熱を取り除くヒートシンク4とを一体化して構成されている。
The
ポンプ本体2は、ベース21の上に円筒状のポンプケース22をかぶせ、図4に示すベース21の底面開口部を円盤状の底蓋23で塞いだ構造である。ポンプケース22の底部周縁にはフランジ24が設けられていて、このフランジ24をベース21の上に載せ、図3のように周方向に等間隔でボルト52、52、…を締結することにより、ポンプケース22がベース21に対し着脱自在に取り付けられるようになっている。ポンプケース22の上面開口部はガス分子の吸気口25とされ、ベース21の側面にはガス分子の排気口26が開口される。また、ポンプケース22の内部にはターボ分子ポンプ等からなるポンプ機構(図示せず)が内蔵されており、このポンプ機構によって吸気口25から吸引したガス分子を圧縮しながら移送し、そのガス分子を排気口26からポンプ本体2の外部へと排気するようになっている。なお、ポンプケース22の内部構造については周知のポンプ機構を適用でき、本発明の要旨とは関係ないのでその詳細な説明は省略する。
The
一方、コントローラ3は上記ポンプ本体2のポンプ機構の動作を制御するもので、図1に示すようにコントローラケース31を構成する正面パネル31−1に各種周辺機器を接続するインターフェース32として、シリアル通信用のRS232CポートやRS422ポート、ミニDSUBコネクタ等が設けられている。また、その近傍にはLEDで構成された表示部33があり、コントローラ3の動作状態などの表示が行われる。図1において3個のLEDはそれぞれコントローラ3の電源オン/オフと、コントローラ3と周辺機器との通信状態の正常/異常を点灯表示する。
On the other hand, the
図7に示すように、コントローラケース31の内部には、おもにロータの回転動作を制御するための制御回路基板34が収容されている。同図において制御回路基板34は2枚設置されているが、コントローラ3の薄型化を図るため、2枚の制御回路基板34、34をコントローラケース31の内部に起立した状態で配置してある。
As shown in FIG. 7, a
上記構成からなるコントローラ3は、コントローラケース31の周囲をヒートシンク4によって覆い、自然空冷によりその放熱性を高めるようにした。ヒートシンク4は熱伝導率の高い金属材料からなり、図7のようにコントローラ3に内蔵された制御回路基板34を内壁面にネジ53で固定して熱伝導させるようにし、その熱を外気に放熱するために外壁面に複数枚のフィン43、43、…を整列させたプレート型にした。また、このヒートシンク4は外気に対面する外側プレート41と、ポンプ本体2に対面する内側プレート42の2枚に分割したプレートで構成され、外側プレート41はなるべく広い面積で外気に触れるように外側に向けて湾曲形成されている。そしてこの外側プレート41と内側プレート42でコントローラケース31を外側と内側から挟み付け、両プレートをそれぞれボルト54でコントローラケース31に固定するとともにプレートどうしをボルト55で連結し、コントローラ3とヒートシンク4が一体化されている。
In the
このようなプレート型のヒートシンク4は、フィン43、43間を通過する空気の流れで放熱性能が大きく左右されることから、本実施例ではフィン43の向きを以下のように設定し、空気の自然対流が起こりやすいようにしてある。すなわち、外側プレート41を図2のように正面から見たとき、フィン43の向きがポンプ本体2の回転中心軸線Lに対し所定の角度で傾斜した状態になっている。本実施例ではポンプ本体2を真空チャンバ10に対して垂直又は水平のどちらの姿勢で取り付けた場合でも、フィン43の放熱面が斜め上方を向くように傾斜角度を45度に設定した。さらに詳しくは、外側プレート41の左右両側にそれぞれ同じ高さのフィン43が形成されているが、左側のフィン43−1と右側のフィン43−2は互いに任意の角度(本実施例では90度)で交差しており、その両側のフィンどうしの交点を結んだ中心位置に空気の通り抜ける連通路44が形成されている。
In such a plate-
一方、内側プレート42は、図3に示すように複数枚のフィン43が上下方向に整列して設けられているが、そのフィン43の高さが異なっている。放熱性を良くするためにフィン43の高さは極力大きくする必要があるが、ポンプ本体2側に向けて無造作に高くするとポンプケース22の組立時に邪魔になるので、干渉を避けるために内側プレート42のフィン43−3の先端はそれぞれポンプケース22の外形に沿うようにフランジ24の手前まで延びている。
On the other hand, as shown in FIG. 3, the
なお、内側プレート42の構成について、図3に示すフィン形状の替わりに図6に示すフィン形状に変形してもよい。図6の形状は、外側プレート41と同様に内側プレート42のフィン43も傾斜させたもので、内側プレート42を正面から見てベース21の部分を避けた略上半部分にフィン43が設けられ、その向きがポンプ本体2の回転中心軸線Lに対し所定角度(本実施例では45度)で傾斜している。また、左右両側のフィン43−1と43−2とが互いに任意の角度(本実施例では90度)で交差し、両側のフィンどうしの交点を結んだ中心位置に空気が通り抜ける連通路44が形成されている。
In addition, about the structure of the
さらに、本実施例では放熱性能をより向上させる観点から、コントローラ3それ自体にも次のような加工が施されている。すなわち、図5に示すようにコントローラケース31を構成する背面パネル31−2にケース内部へ貫通する多数の通気孔36,36,…を開口し、コントローラケース31内部の熱気を通気孔36から外部に通気できるようにしてある。これらの通気孔36はケース内部に異物が入り込まないように数ミリ程度の微小な孔とされ、より多くの空気が抜けるように各々の孔を千鳥状に配置して高密度に形成されている。その形成方法としては、本実施例のようにパンチングメタルからなる背面パネル31−2の周縁をネジ56によってコントローラケース31に取り付ける方法のほか、コントローラケース31の背面に直接孔を開ける方法を採用してもよい。また、これと同様にして、図4に示したコントローラケース31の底面についても、多数の通気孔36,36,…を開口した底面パネル31−3がネジ56によってコントローラケース31に取り付けられている。なお、図示しないが、コントローラケース31の上面にも同じような通気孔が形成されているのが好ましい。
Furthermore, in this embodiment, from the viewpoint of further improving the heat dissipation performance, the
上記のようにしてヒートシンク4によって覆われたコントローラ3はポンプ本体2に装着されるが、ここで両者の固定構造を説明する。図7に示すように、このヒートシンク4付きのコントローラ3は、ブラケット51を介してポンプ本体2に装着される。そのための構造としてコントローラ3については、コントローラケース31の背面下方が突き出ていて、そこに平板状のブラケット51を取り付けるための平坦な取付面31aが設けられている。一方、ポンプ本体2には、図4のようにベース21の側面にコントローラ3の外形に合わせて周縁一部を切り欠いた取付面21aが設けられる。なお、ブラケット51にはコントローラケース31へ締結するケース用取付穴(図示せず)と、電流導線や制御信号線が内蔵されたコネクタを連結するための貫通穴51aが中央に形成され、ベース21へ締結するベース用取付穴51bが左右両側の上下に形成されている。
The
ポンプ組立時には、まずブラケット51のケース用取付穴に通したネジ(図示せず)をコントローラケース31の取付面31aに締結し、ブラケット51をコントローラ3に固定する。次いで、このブラケット51付きのコントローラ3をベース21側へ近づけ、コントローラケース31から突設した雌型コネクタ35に対し、ベース21から突設した雄型コネクタ27をブラケット51の貫通穴51aを通して嵌めることにより、コントローラ3とポンプ本体2が電気的に接続される。最後に、ブラケット51のベース用取付穴51bを通したボルト56をベース21の取付面21aに締結して固定することにより、コントローラ3のポンプ本体2への装着が完了する。
When assembling the pump, first, a screw (not shown) passed through the case mounting hole of the
以上が本実施例の真空ポンプ装置の構成であるが、以下その作用について説明する。図8に示すように、この真空ポンプ装置1は例えば電子顕微鏡を用いた測定機器の真空チャンバ10に接続して使用することができる。
The above is the configuration of the vacuum pump apparatus of the present embodiment, and the operation thereof will be described below. As shown in FIG. 8, the
図8(ア)は真空ポンプ装置1を垂直姿勢で取り付けたときの状態を示すもので、ポンプ本体2の吸気口フランジ28と真空チャンバ10の排気口フランジ11とを突き合わせて締結することにより、真空ポンプ装置1が宙吊り状態で取り付けられる。
FIG. 8A shows a state when the
このように垂直姿勢で取り付けた真空ポンプ装置1において、コントローラ3の電源を入れてポンプ本体2を作動させると、真空チャンバ10内のガス分子がポンプ本体2内に吸引され、回転するロータ翼と固定のステータ翼に衝突しながら圧縮され排気される。このとき、コントローラ3に内蔵された制御回路基板34はトランジスタや抵抗等の発熱する素子によって高温になるが、その熱はヒートシンク4の自然空冷により以下のようにして取り除かれる。
In the
図7に示すように、2枚の制御回路基板34、34はそれぞれ熱伝導率の高い外側プレート41と内側プレート42に接触しているので、制御回路基板34の熱は両プレート41、42に素早く熱伝達される。そして両プレート41、42の外壁面は複数枚のフィン43、43、…によって表面積が拡大されており、これらのフィン43の外表面から外気へと放熱される。ここで、図8のように外側プレート41の左右両側のフィン43−1、43−2の向きが共に斜め上方を向いているので、フィンが下向きや横向きのものに比べ放熱性が優れている。さらに、左右両側のフィン43−1、43−2の間を流れる空気は上方を向いた隙間から抜けやすく、しかも中心に向かって流れる空気についてもフィン間にこもらず連通路44から確実に外気に逃げるようになっているので、この空気の流れによって、高温化したヒートシンク4と外気との熱交換効率が高まる。これに加えて、本実施例ではコントローラケース31の背面パネル31−2と底面パネル31−3にそれぞれ複数の通気孔36,36,…が開口されているので、ケース内部の熱気がこれらの通気孔36から外部に抜けてケース内部にこもらない。このように本実施例によると、フィン43の放熱面が斜め上方を向いていてフィン43、43間を流れる空気の自然対流が起こりやすいことと、コントローラケース31の通気孔36から熱気が確実に抜けることにより、コントローラ3の放熱効率が大幅に向上する。
As shown in FIG. 7, since the two
したがって、従来の強制空冷方式のようにコントローラ3の内部に冷却ファンを設置しなくても充分な空冷効果が得られるので、空冷ファンを廃止することが可能になる。これにより機械動作による振動がまったくなくなり、低振動性が求められる真空ポンプ装置1を実現できるとともに、コントローラ3の小型化も同時に図ることができる。また従来の水冷方式に比べても、別途配管設備の必要がなく、取り扱い作業性に優れるとともにランニングコストを抑えることもできる。
Therefore, a sufficient air cooling effect can be obtained without installing a cooling fan in the
また、本実施例の真空ポンプ装置1では、ポンプ本体2のポンプ機構として磁気軸受式のターボ分子ポンプを採用しているので、図8(イ)のように真空ポンプ装置1を真空チャンバ10に対し水平姿勢で取り付けることも可能である。このように真空ポンプ装置1を水平姿勢で取り付けた場合にも、垂直姿勢のときと同様、ヒートシンク4のフィン43が傾いて斜め上方を向き、かつフィン43、43間を流れる空気の自然対流が起こりやすくなっている。したがって、真空ポンプ装置1の取り付け姿勢が変わっても放熱性能を低下させることなく、同様な空冷効果が得られるという利点もある。
Further, in the
さらに、本実施例の真空ポンプ装置1はその組立作業性も優れている。図3で説明したように、ヒートシンク4の内側プレート42において、フィン43−3の先端はポンプケース22のフランジ24外形に沿って延びている。このため、ボルト52を緩めるときにフィン43−3が邪魔にならず、しかもボルト52を外してポンプケース22を垂直に持ち上げれば、このヒートシンク4付きのコントローラ3をポンプ本体2に装着した状態のままで取り外すことができる。また取り外したポンプケース22を取り付けるときも、コントローラ3を脱着せずに行うことが可能である。このように、コントローラ3を装着したままポンプケース22の取り外しや取り付けが可能になるので、ポンプ本体2のメンテナンス作業を容易に行うことができるとともに、組立作業に要する時間が短縮されコストダウンを図ることができる。
Furthermore, the
1 真空ポンプ装置
2 ポンプ本体
3 コントローラ
4 ヒートシンク
21 ベース
22 ポンプケース
23 底蓋
24 フランジ
25 吸気口
26 排気口
27 雄型コネクタ
31 コントローラケース
31−1 正面パネル
31−2 背面パネル
31−3 底面パネル
32 インターフェース
33 表示部
34 制御回路基板
35 雌型コネクタ
36 通気孔
41 外側プレート
42 内側プレート
43 フィン
44 連通路
51 ブラケット
DESCRIPTION OF
Claims (11)
上記真空チャンバ内のガス分子を吸引して排気するポンプ本体と、
上記ポンプ本体の外部に装着され、上記ポンプ本体の動作を制御する制御回路基板が内蔵されたコントローラと、
上記コントローラの周囲を覆い、上記制御回路基板に接触して熱伝導させ、その熱を外壁面に整列した複数枚のフィンから外気に放熱するヒートシンクと、を備え、
上記ポンプ本体が上記真空チャンバに対していかなる取り付け姿勢であっても、上記ヒートシンクのフィンの向きが上記ポンプ本体の回転中心軸線に対し傾斜した状態になるようにしたことを特徴とする真空ポンプ装置。 Attached to the vacuum chamber,
A pump body for sucking and exhausting gas molecules in the vacuum chamber;
A controller that is mounted outside the pump body and includes a control circuit board that controls the operation of the pump body;
A heat sink covering the periphery of the controller, contacting the control circuit board to conduct heat, and dissipating the heat from a plurality of fins aligned on the outer wall surface to the outside air;
A vacuum pump device characterized in that the orientation of the fins of the heat sink is inclined with respect to the rotation center axis of the pump body regardless of the mounting posture of the pump body with respect to the vacuum chamber. .
上記真空チャンバ内のガス分子を吸引して排気するポンプ本体と、
上記ポンプ本体の外部に装着され、上記ポンプ本体の動作を制御する制御回路基板が内蔵されたコントローラと、
上記コントローラの周囲を覆い、上記制御回路基板の熱により高温化した熱気を外部に通気する通気孔が開口されたコントローラケースと、
を備えたことを特徴とする真空ポンプ装置。 Attached to the vacuum chamber,
A pump body for sucking and exhausting gas molecules in the vacuum chamber;
A controller that is mounted outside the pump body and includes a control circuit board that controls the operation of the pump body;
A controller case covering the periphery of the controller and having a vent hole for venting the hot air heated by the heat of the control circuit board to the outside;
A vacuum pump device comprising:
上記ポンプ本体の動作を制御する制御回路基板と、
上記制御回路基板に接触して熱伝導させ、その熱を外壁面に整列した複数枚のフィンから外気に放熱するヒートシンクと、を備え、
上記ヒートシンクのフィンの向きが上記ポンプ本体の回転中心軸線に対し傾斜した状態になるようにしたことを特徴とする真空ポンプ装置のコントローラ。 Removably mounted outside the pump body of the vacuum pump device,
A control circuit board for controlling the operation of the pump body;
A heat sink that contacts the control circuit board and conducts heat, and dissipates the heat from a plurality of fins arranged on the outer wall surface to the outside air,
A controller of a vacuum pump device, wherein the direction of the fins of the heat sink is inclined with respect to the rotation center axis of the pump body.
上記ポンプ本体の動作を制御する制御回路基板と、
上記制御回路基板の周囲を覆い、制御回路基板の熱により高温化した熱気を外部に通気する通気孔が開口されたコントローラケースと、
を備えたことを特徴とする真空ポンプ装置のコントローラ。 Removably mounted outside the pump body of the vacuum pump device,
A control circuit board for controlling the operation of the pump body;
A controller case that covers the periphery of the control circuit board and has a vent hole that vents the hot air heated by the heat of the control circuit board to the outside;
A controller for a vacuum pump device, comprising:
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