JP4929939B2

JP4929939B2 - 一体型ターボ分子ポンプ

Info

Publication number: JP4929939B2
Application number: JP2006247100A
Authority: JP
Inventors: 雅哉中村
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2006-09-12
Filing date: 2006-09-12
Publication date: 2012-05-09
Anticipated expiration: 2026-09-12
Also published as: JP2008069661A

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。

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。

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。

特開平１１−１７３２９３号公報

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。

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おいて、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および冷却手段が収容された空間を密閉する断熱部材とを備え、電気部品は、断熱部材の密閉空間内に収容された冷却手段上に搭載されてい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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

［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。

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。

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。

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。

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。

ターボ分子ポンプの外観を示す図である。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。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。本実施の形態の変形例を示す図である。

符号の説明

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

Claims

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および前記冷却手段が収容された空間を密閉する断熱部材とを備え、
前記電気部品は、前記断熱部材の密閉空間内に収容された前記冷却手段上に搭載されていることを特徴とするターボ分子ポンプ。
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。
請求項２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。