JP2008069661A - Integrated turbo-molecular pump - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a turbo-molecular pump capable of preventing condensation to an electric part of a power unit. <P>SOLUTION: The temperature of an evacuating pump unit 2 is controlled by a temperature control unit 4 so that a product material is not deposited. The power unit 3 is fixed so that a conductive chassis 100 is brought into close contact with the pump unit 2. The electric part 104 and a base board 105 arranged in the power unit 3, are arranged in a space sealed by a thermal insulation member 101, and are cooled by a cooling base 102. As a result, the dew point temperature in a sealed space is lowered, and the condensation to the electric parts 104 and 105 can be prevented. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、ポンプユニットと電源ユニットとが一体になった一体型ターボ分子ポンプに関する。   The present invention relates to an integrated turbomolecular pump in which a pump unit and a power supply unit are integrated.

ターボ分子ポンプにおいて、ポンプユニットとその電源ユニットとを一体化したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、ポンプ内部に生成物が付着しやすいガスを排気する場合には、ポンプユニットにヒータや冷却装置を設けて、ポンプユニットの温度を７０℃程度の高温にコントロールして使用する方法が知られている。   A turbo molecular pump in which a pump unit and its power supply unit are integrated is known (see, for example, Patent Document 1). In addition, when exhausting gas that is likely to have product deposited inside the pump, a method is known in which a heater or cooling device is provided in the pump unit and the temperature of the pump unit is controlled to a high temperature of about 70 ° C. ing.

電源ユニットは発熱源であるコンバータやインバータを有しているため、冷却が必要である。クリーンな環境で使用されるターボ分子ポンプの場合、ファン冷却よりも冷却水を用いた冷却が好ましく、引用文献１に記載のターボ分子ポンプでは冷却水を用いた冷却ジャケットによりポンプユニットと電源ユニットとを冷却するようにしている。   Since the power supply unit includes a converter and an inverter that are heat sources, cooling is necessary. In the case of a turbo molecular pump used in a clean environment, cooling using cooling water is preferable to fan cooling. In the turbo molecular pump described in Cited Document 1, the pump unit and the power supply unit are separated by a cooling jacket using cooling water. To cool down.

特開平１１−１７３２９３号公報JP-A-11-173293

しかしながら、通常、電源ユニットは半密閉型構造となっているので、電源ユニット内部の露点温度は外気と同じになっている。ポンプユニットは高温に保持されているため、電源ユニット周囲の温度は比較的暖かく、一方、電源ユニットそのものは冷却ジャケットで冷却されているので比較的低温に保たれている。そのため、電源ユニットの温度が周囲の露点温度よりも低くなって結露が発生しやすい。   However, since the power supply unit normally has a semi-enclosed structure, the dew point temperature inside the power supply unit is the same as that of the outside air. Since the pump unit is kept at a high temperature, the temperature around the power supply unit is relatively warm. On the other hand, the power supply unit itself is cooled by the cooling jacket, and thus is kept at a relatively low temperature. For this reason, the temperature of the power supply unit is lower than the surrounding dew point temperature and condensation tends to occur.

請求項１の発明は、生成物の堆積を防止するための温度コントロール手段を備えたターボ分子ポンプに適用され、真空排気を行うポンプユニットと、ポンプユニットに密着して固定された導電性の筐体を有し、ポンプユニットを駆動制御する電源ユニットと、電源ユニットに設けられた電気部品を冷却する冷却手段と、筐体内に形成され、冷却手段で冷却される電気部品が収容される空間であって、断熱部材で密閉された空間とを備えることを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載のターボ分子ポンプにおいて、冷却手段は、冷媒用流路が形成された熱伝導性部材から成るベース部材であって、電気部品をベース部材の表面に載置するようにしたものである。
請求項３の発明は、請求項１に記載のターボ分子ポンプにおいて、ポンプユニットのベース部内に、断熱部材で密閉された空間を形成したものである。 The invention of claim 1 is applied to a turbo molecular pump provided with a temperature control means for preventing product accumulation, and includes a pump unit for evacuation, and a conductive housing fixed in close contact with the pump unit. A power supply unit that has a body and drives and controls the pump unit, a cooling unit that cools electrical components provided in the power supply unit, and a space that is formed in the housing and accommodates the electrical components that are cooled by the cooling unit. And a space sealed with a heat insulating member.
According to a second aspect of the present invention, in the turbomolecular pump according to the first aspect, the cooling means is a base member made of a heat conductive member in which a refrigerant flow path is formed, and the electric component is placed on the surface of the base member. It is intended to be placed.
According to a third aspect of the present invention, in the turbomolecular pump according to the first aspect, a space sealed with a heat insulating member is formed in the base portion of the pump unit.

本発明によれば、冷却手段で冷却される電気部品を断熱部材で密閉された空間に配置したので、電源ユニットの電気部品への結露を防止することができる。   According to the present invention, since the electrical component cooled by the cooling means is disposed in the space sealed by the heat insulating member, dew condensation on the electrical component of the power supply unit can be prevented.

以下、図を参照して本発明の実施するための最良の形態について説明する。図１は、本発明によるターボ分子ポンプの一実施の形態を示す図である。ターボ分子ポンプ１はポンプユニット２と電源ユニット３とから成り、ポンプユニット２には温度コントロールユニット４が装着されている。温度コントロールユニット４はヒータを用いた加熱部と水冷による冷却部とを備えており、それらを制御することによりポンプ温度を高温（例えば５０〜７０℃）に保持する。５は、ポンプユニット２を半導体製造装置６の真空チャンバに固定するための吸気口フランジである。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a turbo molecular pump according to the present invention. The turbo molecular pump 1 includes a pump unit 2 and a power supply unit 3, and a temperature control unit 4 is attached to the pump unit 2. The temperature control unit 4 includes a heating unit using a heater and a cooling unit using water cooling, and the pump temperature is maintained at a high temperature (for example, 50 to 70 ° C.) by controlling them. Reference numeral 5 denotes an inlet flange for fixing the pump unit 2 to the vacuum chamber of the semiconductor manufacturing apparatus 6.

図２は、電源ユニット３の内部構造を説明する断面図である。電源ユニット３は金属製のシャーシ１００を有しており、このシャーシ１００はポンプユニット２に直接接触するように固定されている。シャーシ１００の内側には、断熱部材１０１により密閉空間が形成されている。電源ユニット３を構成する回路部品は、この密閉空間内に設けられた冷却ベース１０２上に搭載されている。冷却ベース１０２は、熱伝導性の良い材料（例えば、銅やアルミ）で形成されている。断熱部材１０１はシャーシ１００と別体で設けられても良いし、シャーシ内壁に一体に設けられていても良い。   FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating the internal structure of the power supply unit 3. The power supply unit 3 has a metal chassis 100, and the chassis 100 is fixed so as to be in direct contact with the pump unit 2. Inside the chassis 100, a sealed space is formed by a heat insulating member 101. Circuit components constituting the power supply unit 3 are mounted on a cooling base 102 provided in the sealed space. The cooling base 102 is made of a material having good thermal conductivity (for example, copper or aluminum). The heat insulating member 101 may be provided separately from the chassis 100 or may be provided integrally on the inner wall of the chassis.

冷却ベース１０２の内部には冷却水用の水路１０２ａが形成されており、インレット１０３ａから供給された冷却水は水路１０２ａを巡った後に、アウトレット１０３ｂから排出される。インレット１０３ａおよびアウトレット１０３ｂは断熱部材１０１およびシャーシ１００を貫通して外部に露出するように設けられている。１０４は冷却ベース１０２上に固定されている電気部品であり、基板１０５は金属製の支柱１０６によってベース面に固定されている。その結果、電気部品１０４や基板１０５は十分低い温度に冷却されることになる。１０７は電源ユニット３とポンプユニット２とを結ぶケーブルである。   A cooling water channel 102a is formed inside the cooling base 102, and the cooling water supplied from the inlet 103a goes through the water channel 102a and then is discharged from the outlet 103b. The inlet 103a and the outlet 103b are provided so as to penetrate the heat insulating member 101 and the chassis 100 and be exposed to the outside. Reference numeral 104 denotes an electrical component fixed on the cooling base 102, and the substrate 105 is fixed to the base surface by a metal support 106. As a result, the electrical component 104 and the substrate 105 are cooled to a sufficiently low temperature. A cable 107 connects the power supply unit 3 and the pump unit 2.

図３は、電源ユニット３の内外における温度分布および露点温度を定性的に示したものであり、（ａ）は断熱部材１０１を設けた場合、（ｂ）は従来のように断熱部材１０１を設けない場合を示す。図３（ａ）の場合、シャーシ１００はポンプユニット２に固定されているので、ポンプニット２の温度Ｔ１（５０〜７０℃程度）とほぼ同程度となっている。一方、回路部品は冷却ベース１０２により冷却され、温度Ｔ１よりも低い温度Ｔ２に保たれている。そのため、断熱部材１０１の外表面から回路部品までの温度分布は、図３（ａ）に示したようなものとなる。   FIG. 3 qualitatively shows the temperature distribution and dew point temperature inside and outside the power supply unit 3. FIG. 3A shows the case where the heat insulating member 101 is provided, and FIG. 3B shows the conventional case where the heat insulating member 101 is provided. Indicates no case. In the case of FIG. 3A, the chassis 100 is fixed to the pump unit 2, and thus is approximately the same as the temperature T <b> 1 (about 50 to 70 ° C.) of the pump unit 2. On the other hand, the circuit component is cooled by the cooling base 102 and is maintained at a temperature T2 lower than the temperature T1. Therefore, the temperature distribution from the outer surface of the heat insulating member 101 to the circuit component is as shown in FIG.

断熱部材１０１で囲まれた領域は断熱部材１０１によって周囲と断熱されているので、その領域の温度は回路部品の温度Ｔ２とほぼ同程度となる。そのため、外気における露点温度Ｔ３に対して電源ユニット３内の露点温度Ｔ４は低下し、回路部品の温度Ｔ２よりも低くなる。その結果、回路部品に結露が発生するのを防止することができる。   Since the region surrounded by the heat insulating member 101 is thermally insulated from the surroundings by the heat insulating member 101, the temperature of the region becomes substantially the same as the temperature T2 of the circuit component. Therefore, the dew point temperature T4 in the power supply unit 3 decreases with respect to the dew point temperature T3 in the outside air, and becomes lower than the temperature T2 of the circuit components. As a result, it is possible to prevent dew condensation from occurring on the circuit component.

なお、断熱部材１０１で囲まれた領域は、内部を乾燥空気で置換するとＴ４をより低くすることができ、結露防止に有効である。また、シャーシ１００はポンプユニット２に直接接触するように固定されているので、電源ユニット３に電磁ノイズが印加された場合でも、シャーシ内部への電磁ノイズの印加は遮断される。その結果、電源ユニット３内部の回路部品を電磁ノイズから遮断することができる。   The region surrounded by the heat insulating member 101 can lower T4 when the inside is replaced with dry air, which is effective in preventing condensation. Further, since the chassis 100 is fixed so as to be in direct contact with the pump unit 2, even when electromagnetic noise is applied to the power supply unit 3, application of electromagnetic noise to the inside of the chassis is blocked. As a result, the circuit components inside the power supply unit 3 can be shielded from electromagnetic noise.

一方、図３（ｂ）の従来タイプの電源ユニット３の場合、温度Ｔ２に冷却された回路部品が断熱部材１０１により密閉されていないため、シャーシ１００を介して外気が回路部品周囲に入ってくる。その結果、露点温度は外気と同じＴ３となり、より温度の低い回路部品に結露が発生してしまう。   On the other hand, in the case of the power supply unit 3 of the conventional type shown in FIG. 3B, since the circuit component cooled to the temperature T2 is not sealed by the heat insulating member 101, the outside air enters the periphery of the circuit component through the chassis 100. . As a result, the dew point temperature becomes the same T3 as the outside air, and dew condensation occurs in the circuit component having a lower temperature.

［変形例］
図４は本実施の形態の変形例を示す図である。図４に示すターボ分子ポンプでは、ポンプユニット２のベース部１４内部に電源ユニットの回路部品が収められている。また、断熱部材１０１は回路部品の収納空間を密閉するとともに、磁気軸受１５，１６およびモータ１７が設けられたスピンドル１８の下部を覆うように設けられている。回路部品、スピンドル１８およびベース部１４は冷却水によって冷却され、さらにベース部１４にはヒータ１０が設けられている。ヒータ１０の加熱と冷却水の冷却とを制御して、ポンプ温度を一定の温度Ｔ１に保持する。回転体１１には回転翼１３が形成され、ベース側には固定翼１２が設けられている。 [Modification]
FIG. 4 is a diagram showing a modification of the present embodiment. In the turbo molecular pump shown in FIG. 4, circuit parts of the power supply unit are housed inside the base portion 14 of the pump unit 2. Further, the heat insulating member 101 is provided so as to seal a housing space for circuit components and to cover a lower portion of the spindle 18 provided with the magnetic bearings 15 and 16 and the motor 17. The circuit component, the spindle 18 and the base part 14 are cooled by cooling water, and the base part 14 is provided with a heater 10. The pump temperature is kept at a constant temperature T1 by controlling the heating of the heater 10 and the cooling of the cooling water. A rotating blade 13 is formed on the rotating body 11, and a fixed blade 12 is provided on the base side.

図４に示した変形例においても、電源ユニットの回路部品は断熱部材１０１により密閉されているため、回路部品に結露が生じるおそれがない。また、スピンドル１８とベース１４との間に断熱部材１０１を設け、スピンドル１８を冷却するようにしたので、ポンプ温度を高温Ｔ１に保持しつつモータ１７や磁気軸受１５，１６を効果的に冷却することができる。また、回路部品をポンプユニット２のベース部１４内に設けるようにしたので、ターボ分子ポンプの小型化を図ることができる。   Also in the modified example shown in FIG. 4, the circuit components of the power supply unit are sealed by the heat insulating member 101, so there is no possibility that condensation occurs on the circuit components. Further, since the heat insulating member 101 is provided between the spindle 18 and the base 14 and the spindle 18 is cooled, the motor 17 and the magnetic bearings 15 and 16 are effectively cooled while maintaining the pump temperature at the high temperature T1. be able to. In addition, since the circuit components are provided in the base portion 14 of the pump unit 2, the turbo molecular pump can be reduced in size.

以上説明した実施の形態および変形例では、次のような作用効果を奏する。
（１）生成物の堆積を防止するための温度コントロールユニット４を備え、ポンプユニット２に密着して固定された導電性の筐体（シャーシ）１００を有する一体型ターボ分子ポンプにおいて、冷却ベース１０２で冷却される電気部品が収容される空間であって、筐体１００内に形成され、断熱部材１０１で密閉された空間を備えたので、電気部品１０４，１０５は断熱部材１０１で密閉された空間に配置され、電気部品１０４，１０５への結露を防止することができる。
（２）冷媒用流路１０２ａが形成された熱伝導性部材から成る冷却ベース１０２を設け、その表面に電気部品１０４，１０５を載置するようにしたり、ポンプユニット２のベース部１４内に、断熱部材で密閉された空間を形成したりしたので、ターボ分子ポンプの小型化を図ることができる。 The embodiment and the modification described above have the following operational effects.
(1) In an integrated turbomolecular pump having a conductive casing (chassis) 100 that is provided with a temperature control unit 4 for preventing product accumulation and is fixed in close contact with the pump unit 2, a cooling base 102 The space in which the electrical components to be cooled are accommodated and is formed in the housing 100 and sealed with the heat insulating member 101. Therefore, the electrical components 104 and 105 are sealed in the heat insulating member 101. The dew condensation on the electrical components 104 and 105 can be prevented.
(2) The cooling base 102 made of a heat conductive member in which the refrigerant flow path 102a is formed is provided, and the electric components 104 and 105 are placed on the surface thereof, or in the base portion 14 of the pump unit 2, Since the space sealed by the heat insulating member is formed, the turbo molecular pump can be downsized.

実施の形態では、電源ユニット３の回路部品全てを断熱部材１０１で囲まれた密閉空間に配置したが、外気の露点温度よりも低い温度に冷却された部品に結露は発生するので、冷却されて温度が低くなっているのが一部の部品のみである場合には、その部品のみを断熱部材１０１で密閉すれば良い。また、冷却には冷却水以外の冷媒を用いてもかまわない。   In the embodiment, all the circuit components of the power supply unit 3 are arranged in a sealed space surrounded by the heat insulating member 101. However, since dew condensation occurs in the components cooled to a temperature lower than the dew point temperature of the outside air, the circuit components are cooled. When only a part of the parts is low in temperature, only the parts may be sealed with the heat insulating member 101. In addition, a coolant other than cooling water may be used for cooling.

以上説明した実施の形態と特許請求の範囲の要素との対応において、温度コントロールユニット４は温度コントロール手段を、シャーシ１００は筐体を、冷却ベース１０２は冷却手段およびベース部材をそれぞれ構成する。なお、以上の説明はあくまでも一例であり、発明を解釈する際、上記実施の形態の記載事項と特許請求の範囲の記載事項の対応関係に何ら限定も拘束もされない。   In the correspondence between the embodiment described above and the elements of the claims, the temperature control unit 4 constitutes temperature control means, the chassis 100 constitutes a housing, and the cooling base 102 constitutes cooling means and a base member. The above description is merely an example, and when interpreting the invention, there is no limitation or restriction on the correspondence between the items described in the above embodiment and the items described in the claims.

ターボ分子ポンプの外観を示す図である。It is a figure which shows the external appearance of a turbo-molecular pump. 電源ユニットの内部構造の概略を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the outline of the internal structure of a power supply unit. 電源ユニット内外における温度分布および露点温度を説明する図であり、（ａ）は断熱部材１０１を設けた場合、（ｂ）は従来のように断熱部材１０１を設けない場合を示す。It is a figure explaining the temperature distribution in a power supply unit inside and outside, and a dew point temperature, (a) shows the case where the heat insulation member 101 is not provided, (b) shows the case where the heat insulation member 101 is provided. 本実施の形態の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of this Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

１：ターボ分子ポンプ、２：ポンプユニット、３：電源ユニット、４：温度コントロールユニット、１０：ヒータ、１４：ベース部、１８：スピンドル、１００：シャーシ、１０１：断熱部材、１０２：ベース部材、１０４：電気部品、１０５：基板   1: turbo molecular pump, 2: pump unit, 3: power supply unit, 4: temperature control unit, 10: heater, 14: base part, 18: spindle, 100: chassis, 101: heat insulating member, 102: base member, 104 : Electrical components, 105: Board

Claims (3)

生成物の堆積を防止するための温度コントロール手段を備えたターボ分子ポンプにおいて、
真空排気を行うポンプユニットと、
前記ポンプユニットに密着して固定された導電性の筐体を有し、前記ポンプユニットを駆動制御する電源ユニットと、
前記電源ユニットに設けられた電気部品を冷却する冷却手段と、
前記筐体内に形成され、前記冷却手段で冷却される電気部品が収容される空間であって、断熱部材で密閉された空間とを備えることを特徴とするターボ分子ポンプ。 In a turbomolecular pump with temperature control means to prevent product accumulation,
A pump unit for evacuation;
A power supply unit that has a conductive casing that is fixed in close contact with the pump unit, and that drives and controls the pump unit;
A cooling means for cooling electrical components provided in the power supply unit;
A turbo molecular pump comprising: a space formed in the housing and containing an electrical component cooled by the cooling means and sealed with a heat insulating member. 請求項１に記載のターボ分子ポンプにおいて、
前記冷却手段は、冷媒用流路が形成された熱伝導性部材から成るベース部材であって、
前記電気部品を前記ベース部材の表面に載置したことを特徴とするターボ分子ポンプ。 The turbo-molecular pump according to claim 1,
The cooling means is a base member made of a heat conductive member in which a coolant channel is formed,
A turbo molecular pump, wherein the electrical component is mounted on a surface of the base member. 請求項１に記載のターボ分子ポンプにおいて、
前記ポンプユニットのベース部内に、前記断熱部材で密閉された空間を形成したことを特徴とするターボ分子ポンプ。 The turbo-molecular pump according to claim 1,
A turbo molecular pump, wherein a space sealed with the heat insulating member is formed in a base portion of the pump unit.
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