JP5952191B2 - 真空ポンプ制御装置及び真空ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、真空ポンプ制御装置及び真空ポンプに関し、例えば、真空ポンプ制御装置の筐体が過熱するのを防ぐために、真空ポンプ制御装置の回生抵抗を効率よく冷却することができる真空ポンプ制御装置、及び当該真空ポンプ制御装置を備えた真空ポンプに関する。

吸気口及び排気口を有するケーシングの内部でロータを高速回転させて排気処理を行うターボ分子ポンプなどの真空ポンプには、ロータを回転させるためのモータを制御する真空ポンプ制御装置（コントローラ）が電気的に接続されている。
このようなモータを使用した回転機械では、減速時などでモータが回転することで反対に電気エネルギー（回生エネルギー）が発生する。回生エネルギーは、モータを制御するモータードライバー回路内で直流電圧上昇を引き起こし、回路内素子の故障に繋がる恐れがある。よって、回路素子の故障が起こらないように、回生エネルギーは処理される必要がある。回生エネルギーを処理する方法の１つとして、回生抵抗がある。回生抵抗は、回生エネルギーを熱エネルギーに変換して消費する。そのため、回生抵抗自体の発熱は避けられない。
また、回生抵抗は、冷却する目的で、真空ポンプ制御装置を構成する素子を内包する筐体の側面（壁面）などに接触させるように取りつけられている。そのため、真空ポンプ制御装置の筐体における回生抵抗が取り付けられた部分から、回生抵抗の発熱により真空ポンプ制御装置の筐体も発熱し、真空ポンプ制御装置が人が触ることができないくらいの温度にまで上昇してしまう。
回生抵抗の許容値はおおよそ３００℃ほどではあるが、安全性・信頼性の面から、この許容値に対して、なるべく大幅に下回る温度状態を保つことができるように回生抵抗を冷却し続ける必要がある。

また、真空ポンプ制御装置から発生する熱（即ち、回生抵抗による熱など）が、真空ポンプ制御装置と真空ポンプとが接続された接続部を通して真空ポンプへ伝わり、真空ポンプが加熱されて高温状態となり、真空ポンプに接続された真空装置側に支障をきたしてしまう場合がある。
ここで、真空装置について説明する。
真空ポンプを用いて排気処理を行うことで内部が真空に保たれるような真空装置には、半導体製造装置、電子顕微鏡装置、表面分析装置、微細加工装置などがある。こうした真空装置は、上述のようにして真空ポンプの放射熱の影響を受けてしまうと、測定精度や加工精度の誤差が大きくなり、その工程に多大な不具合が生じてしまう場合がある。
こうした理由から、真空装置において、より精密な加工やより精度の高い測定を実現させるためにも、真空ポンプ制御装置に配設された回生抵抗を冷却し続ける必要がある。

図８は、従来の真空ポンプ制御装置２０００の概略構成例を示した断面図である。
従来は、例えば、図示しないヒートシンク（放熱器、放熱板）を別途用意し、発熱する機械・電子部品（付近や壁面）に取り付けるなどして熱の放散によって温度を下げたり、また、図８（ａ）に示したように、空冷ファン（冷却ファン）５０などをとりつけて強制的に空気の移動量を増やして冷却能力を拡大させるなどしていた。

より詳しくは、通常、回生抵抗２００は、図８（ｂ）に示したように、モータの制御に係る他の素子（ＣＰＵ、トランジスタなど）と共に、モータの制御基板（即ち、真空ポンプのモータを制御するための回路が搭載された基板）３００上に搭載されているが、同一の制御基板３００上に回生抵抗２００と他の素子とが搭載されていると、回生抵抗２００の発熱により回生抵抗２００のみならず他の素子も温度が上昇してしまう。
この温度上昇を防ぐ（冷却させる）ために、回生抵抗２００が搭載された制御基板３００に冷却媒体を当てるなどして制御基板３００を直接冷却させると、冷却箇所に結露が発生するなどして他の素子に重大な被害を及ぼしてしまう。
ここで、結露とは、冷却部分（冷却面）が露点（即ち、相対温度が１００％になる温度）以下になると、その冷却面上（即ち、固体状態における物質の表面、または内部）に、空気中の水蒸気が凝縮して水滴として出現する現象であり、このような結露が制御基板３００内に発生すると、制御回路に不具合を生じる虞がある。

そこで、従来、真空ポンプの制御装置では、図８（ａ）に示したように、回生抵抗２００のみを制御基板３００から外し、真空ポンプ制御装置２０００の筐体壁面に直接密着させて取りつけてその壁面部分を冷却ファン５０で冷却することで、回生抵抗２００のみを冷却する方法がとられている。

また、筐体の壁面に密着させて電気素子や抵抗を冷却する一例として、下記特許文献１では、発熱する素子を冷却する技術が提案されている。
具体的には、電気素子が電極を介して電気素子収容容器の側面部と接合された構成にすることにより、電気素子で発生した熱を電極及び電気素子収容容器の側面部を通じて効率的に放熱する技術について記載されている。

特開２００６−７３６５８公報

しかしながら、真空ポンプは、モータのパワーに比べて真空ポンプのサイズが小さい場合や、真空装置の工程に関連して周囲環境をクリーンに保たなければならない場合が多いなど、ヒートシンクを別途設けることが困難であったり、騒音性・信頼性などにおいてファンを設けることができない場合が多い。
更には、ヒートシンクやファンといった装置を別途設ける場合には、専用の冷却用の配管や冷却システム等が必要となりコストの増大にも繋がるだけでなく、これらの部材を配置するスペースを確保しなければならない。
一方、回生抵抗のみを制御基板から外し、真空ポンプ制御装置の筐体壁面に直接密着させて取りつけてその壁面部分を冷却する場合には、密着させた部分の筐体壁面から筐体全面にその温度が伝播し、筐体自体が人が触ることができないくらいの高温になり、危険性が上がる。

そこで、本発明は、回生抵抗の放熱性を簡単な構成で向上させることができる真空ポンプ制御装置と、当該真空ポンプ制御装置を備えた真空ポンプとを提供することを目的とする。

請求項１記載の発明では、真空ポンプ本体を制御する真空ポンプ制御装置であって、前記真空ポンプ本体を制御する制御回路が配置される筐体と、前記筐体内における、回生エネルギーを消費する回生抵抗が挿入される空洞部と、前記回生抵抗を固定する回生抵抗固定具と、を有し、前記筐体に一体形成された回生抵抗収容部と、前記回生抵抗収容部を冷却する冷却機構と、を備えたことを特徴とする真空ポンプ制御装置を提供する。
請求項２記載の発明では、前記回生抵抗収容部は、アルミ製であることを特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ制御装置を提供する。
請求項３記載の発明では、前記回生抵抗収容部は、前記筐体の前記制御回路が配置される面と前記回生抵抗収容部を有する面とに挟持される側面から離れた位置に配設されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の真空ポンプ制御装置を提供する。
請求項４記載の発明では、前記回生抵抗は、外周面が前記空洞部の内周に嵌合する回生抵抗収容具に収容されて前記空洞部に挿入されることを特徴とする請求項１から請求項３のうち少なくともいずれか１項に記載の真空ポンプ制御装置を提供する。
請求項５記載の発明では、前記空洞部の内周と挿入される前記回生抵抗収容具の間には、前記回生抵抗が発熱により膨張する分のクリアランスを予め設けてあることを特徴とする請求項４記載の真空ポンプ制御装置を提供する。
請求項６記載の発明では、真空ポンプ本体を制御する真空ポンプ制御装置であって、前記真空ポンプ本体を制御する制御回路が配置される筐体と、前記筐体内における、回生エネルギーを消費する回生抵抗が挿入される空洞部と、前記回生抵抗を固定する回生抵抗固定具と、を有する回生抵抗収容部と、前記回生抵抗収容部を冷却する冷却機構と、を備え、前記回生抵抗収容部は、アルミ製であることを特徴とする真空ポンプ制御装置を提供する。
請求項７記載の発明では、前記真空ポンプ本体は、吸気口から排気口まで気体を移送する気体移送機構を内包し、請求項１から請求項６のうち少なくともいずれか１項に記載の真空ポンプ制御装置を備えることを特徴とする真空ポンプを提供する。

本発明によれば、回生抵抗の放熱性を簡単な構成で向上させることができる真空ポンプ制御装置、及び、当該真空ポンプ制御装置を備えた真空ポンプを提供することができる。

本発明の実施形態に係る回生抵抗の放熱性向上ケーシングを備えた真空ポンプ制御装置と一体化されたターボ分子ポンプ本体の概略構成例を示した図である。 本発明の実施形態に係るターボ分子ポンプ本体の概略構成例を示した図である。 本発明の実施形態に係るターボ分子ポンプ本体の軸線方向の断面図を示した図である。 本発明の実施形態に係る真空ポンプ制御装置の概略構成例を示した図である。 （ａ）は、本発明の実施形態に係る制御ユニット・ケーシング及び回生抵抗ケーシングの概略構成例を示した拡大図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＡ矢視図である。 本発明の実施形態に係る回生抵抗を説明するための図である。 本発明の実施形態の変形例に係る回生抵抗ケーシング内に回生抵抗を挿入する際に使用する、回生抵抗を入れるための金属ケースの一例を示した図である。 従来の真空ポンプ制御装置の概略構成例を示した図である。 真空ポンプ本体と真空ポンプ制御装置との接続例を示した図である。

（ｉ）実施形態の概要
本発明の実施形態では、真空ポンプのロータを回転させるモータを制御する真空ポンプ制御装置（コントローラ）に備えられる回生抵抗を、アルミ・ダイキャスト・ケーシング内に収容する。
より詳しくは、真空ポンプ制御装置の筐体を、アルミニウムのダイキャスティング（金型鋳造）で製造（即ち、筐体はアルミ・ダイキャスト）し、当該アルミ・ダイキャストの一部（本実施形態では天板、即ち、真空ポンプ制御装置の上蓋）に、回生抵抗全体が収まる寸法に設計された空洞部が設けられた回生抵抗収容部を設ける。以後、真空ポンプ制御装置の筐体であるアルミ・ダイキャストの天板部分における、当該空洞部を有する一帯である回生抵抗収容部を、アルミ・ダイキャストで製造された、回生抵抗のためのケーシングと呼ぶ。
そして、回生抵抗を当該空洞部に嵌め込み、空洞部の開口部分を、ボルト及び、ケーシングと同素材のアルミニウム板（回生抵抗固定金具）で封止することで、回生抵抗は空洞部に取り出し可能に収容される。

（ｉｉ）実施形態の詳細
以下、本発明の好適な実施の形態について、図１〜図７を参照して詳細に説明する。
本実施形態では、真空ポンプの一例としてターボ分子ポンプを用いて説明する。
本発明に係る実施形態では、ターボ分子ポンプ本体１を制御するための真空ポンプ制御装置２０が、ポンプ固定脚１８を介してターボ分子ポンプ本体１に装着されている。つまり、ターボ分子ポンプ本体１と真空ポンプ制御装置２０が一体化されている。
（真空ポンプ本体）
まず、本発明の実施形態に係るターボ分子ポンプ本体１について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る回生抵抗のためのケーシング（以後、回生抵抗ケーシングと呼ぶ）を備えた真空ポンプ制御装置と一体化されたターボ分子ポンプ本体１の概略構成例を示した図である。
また、図１には、真空ポンプ制御装置２０に接続された冷却プレート（水冷プレート）４０、ターボ分子ポンプ本体１に接続された真空室３０の一部も示されている。
水冷プレート４０については後述する。
ここで、ターボ分子ポンプ本体１に接続された真空室３０について説明する。
真空室３０は、例えば、表面分析装置や微細加工装置のチャンバ等として用いられる真空装置を形成している。
真空室３０は、真空室壁３１によって構成され、ターボ分子ポンプ本体１との接続ポートを有する真空容器である。

以下に、ターボ分子ポンプ本体１の構成について説明する。
図２は、本発明の実施形態に係るターボ分子ポンプ本体１の概略構成例を示した図である。
図３は、ターボ分子ポンプ本体１の軸線方向の断面図を示した図である。
ターボ分子ポンプ本体１は、真空室３０の排気処理を行うための真空ポンプ本体である。
このターボ分子ポンプ本体１は、ターボ分子ポンプ部とねじ溝式ポンプ部を備えた、いわゆる複合翼タイプの分子ポンプである。
ターボ分子ポンプ本体１の外装体を形成するケーシング２は、略円筒状の形状をしており、ケーシング２の下部（排気口６側）に設けられたベース３と共にターボ分子ポンプ本体１の筐体を構成している。そして、このターボ分子ポンプ本体１の筐体の内部には、ターボ分子ポンプ本体１に排気機能を発揮させる構造物である気体移送機構が収納されている。
この気体移送機構は、大きく分けて、回転自在に軸支された回転部と、ターボ分子ポンプ本体１の筐体に対して固定された固定部と、から構成されている。

ケーシング２の端部には、当該ターボ分子ポンプ本体１へ気体を導入するための吸気口４が形成されている。また、ケーシング２の吸気口４側の端面には、外周側へ張り出したフランジ部５が形成されている。ターボ分子ポンプ本体１と真空室壁３１とは、フランジ部５を介してボルト等の締結部材を用いて固定することによって結合されている。
また、ベース３には、当該ターボ分子ポンプ本体１から気体を排気するための排気口６が形成されている。
また、真空ポンプ制御装置２０がターボ分子ポンプ本体１から受ける熱の影響を低減させるために、ベース３に、チューブ（管）状の部材からなる冷却（水冷）管７０が埋設されている。
冷却管７０は、内部に熱媒体である冷却剤を流し、この冷却剤に熱を吸収させるようにすることで、当該冷却管７０周辺を冷却するための部材である。
このように、冷却管７０に冷却剤を流すことによってベース３が強制的に冷却されることで、ターボ分子ポンプ本体１から真空ポンプ制御装置２０へ伝導する熱を低減（抑制）することができる。
この冷却管７０は、熱抵抗の低い部材つまり熱伝導率の高い部材、例えば、銅、やステンレス鋼などによって構成されている。
また、冷却管７０に流す冷却材、つまり物体を冷却するための材料は、液体であっても気体であってもよい。液体の冷却材としては、例えば、水、塩化カルシウム水溶液やエチレングリコール水溶液などを用いることができ、一方、気体の冷却材としては、例えば、アンモニア、メタン、エタン、ハロゲン、ヘリウムや炭酸ガス、空気などを用いることができる。
なお、本実施形態では、冷却管７０がベース３に配設されているが、冷却管７０の配設位置はこれに限られるものではない。例えば、ターボ分子ポンプ本体１のステータコラム１０の内部に直接嵌め込むように設けてもよい。

回転部は、回転軸であるシャフト７、このシャフト７に配設されたロータ８、ロータ８に設けられた回転翼９、排気口６側（ねじ溝式ポンプ部）に設けられたステータコラム１０などから構成されている。なお、シャフト７及びロータ８によってロータ部が構成されている。
回転翼９は、シャフト７の軸線に垂直な平面から所定の角度だけ傾斜してシャフト７から放射状に伸びたブレードからなる。
また、ステータコラム１０は、ロータ８の回転軸線と同心の円筒形状をした円筒部材からなる。

シャフト７の軸線方向中程には、シャフト７を高速回転させるためのモータ部１１が設けられている。
さらに、シャフト７のモータ部１１に対して吸気口４側、および排気口６側には、シャフト７をラジアル方向（径方向）に非接触で軸支するための径方向磁気軸受装置１２、１３が、また、シャフト７の下端には、シャフト７を軸線方向（アキシャル方向）に非接触で軸支するための軸方向磁気軸受装置１４が各々設けられている。

ターボ分子ポンプ本体１の筐体の内周側には、固定部が形成されている。この固定部は、吸気口４側（ターボ分子ポンプ部）に設けられた固定翼１５と、ケーシング２の内周面に設けられたねじ溝スペーサ１６などから構成されている。
固定翼１５は、ターボ分子ポンプ本体１の筐体の内周面からシャフト７に向かって、シャフト７の軸線に垂直な平面から所定の角度だけ傾斜して伸びているブレードから構成されている。
各段の固定翼１５は、円筒形状をしたスペーサ１７により互いに隔てられている。
ターボ分子ポンプ本体１では、固定翼１５が軸線方向に、回転翼９と互い違いに複数段形成されている。

ねじ溝スペーサ１６には、ステータコラム１０との対向面にらせん溝が形成されている。ねじ溝スペーサ１６は、所定のクリアランス（間隙）を隔ててステータコラム１０の外周面に対面するようになっている。ねじ溝スペーサ１６に形成されたらせん溝の方向は、らせん溝内をロータ８の回転方向にガスが輸送された場合に、排気口６に向かう方向である。
また、らせん溝の深さは、排気口６に近づくにつれて浅くなるようになっており、それ故、らせん溝を輸送されるガスは排気口６に近づくにつれて圧縮されるように構成されている。
このように構成されたターボ分子ポンプ本体１により、真空室３０内の真空排気処理を行うようになっている。

（真空ポンプ制御装置）
次に、上述したような構成を有するターボ分子ポンプ本体１に装着される真空ポンプ制御装置２０の構造について説明する。
図４（ａ）は、本発明の実施形態に係る真空ポンプ制御装置２０の概略構成例を示した図である。
本実施形態に係る真空ポンプ制御装置２０は、ターボ分子ポンプ本体１における各種動作を制御する制御回路を備えたコントロールユニットを構成しており、図１に示したように、ターボ分子ポンプ本体１のベース３の底部に配設（装着）されている。

本実施形態の真空ポンプ制御装置２０には、ターボ分子ポンプ本体１に設けられているコネクタ（図示しない）と対になるコネクタ（図示しない）が設けられており、真空ポンプ制御装置２０に設けられている制御回路は、ターボ分子ポンプ本体１のコネクタと、真空ポンプ制御装置のコネクタとを接合（結合）させることによって、ターボ分子ポンプ本体１の電子部品と電気的に接続されるように構成されている。そのため、真空ポンプ制御装置２０は、ターボ分子ポンプ本体１と真空ポンプ制御装置２０とを接続する専用ケーブルを用いることなく、ターボ分子ポンプ本体１のモータ部１１や径方向磁気軸受装置１２、１３、及び軸方向磁気軸受装置１４、変位センサ（図示しない）の駆動信号や電力をターボ分子ポンプ本体１へ供給したり、ターボ分子ポンプ本体１から各種信号などを受信したりすることができる。

本発明の実施形態に係る真空ポンプ制御装置２０は、真空ポンプ制御装置の筐体２２０、上蓋即ち制御ユニット・ケーシング２１０、回生抵抗ケーシング２１１、回生抵抗２００、及び制御基板３００を備えている。
真空ポンプ制御装置の筐体２２０及び制御ユニット・ケーシング２１０はアルミ・ダイキャストであり、制御ユニット・ケーシング２１０は、その全体又は一部が回生抵抗ケーシング２１１として機能する。これら筐体２２０、制御ユニット・ケーシング２１０、及び回生抵抗ケーシング２１１は、アルミ・ダイキャストで構成されている。
また、制御ユニット・ケーシング２１０は、筐体２２０における上部（ターボ分子ポンプ本体１側）の開口端を密閉するように、シール部材２１４により筐体２２０に接合されている。
制御基板３００は、制御回路が搭載された基板であり、本実施形態では、複数の制御基板３００が筐体２２０内部に固定されている。

ここで、制御基板３００に搭載されている制御回路について説明する。
制御回路には、モータ部１１や径方向磁気軸受装置１２、１３、及び軸方向磁気軸受装置１４の駆動回路、電源回路などが設けられている。さらに、これら駆動回路を制御するための回路や、ターボ分子ポンプ本体１の制御に用いられる各種情報が格納された記憶素子が搭載されている。
一般に、電子回路で用いられる電子部品（素子）には、信頼性を考慮した環境温度が設定されている。例えば、上述した記憶素子の環境温度は、概ね６０℃程度となっている。なお、このような耐熱特性の低い素子を低耐熱素子と表現する。
各電子部品は、ターボ分子ポンプ本体１の動作時において、環境温度の設定値範囲内で使用しなければならない。
また、真空ポンプ制御装置２０内部に設けられている回路には、上述した低耐熱素子の他にも、素子内の損失（内部損失）により発熱する部品（パワー素子）も多数用いられている。例えば、モータ部１１の駆動回路であるインバータ回路を構成するトランジスタ素子などがこれに相当する。
このような自己発熱量が大きくなるような素子においても環境温度が設定されている。

（回生抵抗の冷却機構）
また、真空ポンプ制御装置２０には、図４（ａ）に示すように、水冷プレート４０が接続されている。
水冷プレート４０には、上述した真空ポンプ本体（ターボ分子ポンプ本体１）の冷却管７０と同様の水冷用の冷却管８０が円周状に埋め込まれており、冷却管８０に冷却材を流すことにより、水冷プレート４０が冷却され、そして、水冷プレート４０と接触している制御ユニット・ケーシング２１０、及び、制御ユニット・ケーシング２１０の一部である回生抵抗ケーシング２１１が強制的に冷却される。
また、水冷プレート４０は、筐体２２０における側壁の形成面にボルト（図示しない）などの締結部材によって固定されている。なお、本実施形態では、この水冷プレート４０は、ボルト（図示しない）を外すことにより容易に真空ポンプ制御装置２０から切り離すことができるように、即ち着脱自在に構成されている。

（真空ポンプ制御装置の回生抵抗ケーシング）
本実施形態では、回生抵抗ケーシング２１１は、図４（ａ）に示したように、真空ポンプ制御装置２０の側面（筐体２２０の側部）から、クリアランスｄだけ離れた位置に配置されるように構成している。なお、このクリアランスｄは、例えば、５ｍｍ〜２０ｍ程度である。
このように、回生抵抗２００が、真空ポンプ制御装置２０の側面（筐体２２０の側部）の内側に取りつけられるのではなく、筐体２２０の側部から離して配設される構成にしたので、例えば、作業点検などを行う作業員が触れる可能性のある部分（筐体２２０の側部）が過剰に熱くなることを抑制することができ、作業時の安全性を向上させることができる。

本実施形態では、クリアランスｄを設ける構成にしたが、これに限られることはない。
例えば、図４（ｂ）に示したように、回生抵抗ケーシング２１１を制御ユニット・ケーシング２１０の中央に位置するように構成することもできる。
あるいは、図４（ｃ）に示したように、制御ユニット・ケーシング２１０そのもので回生抵抗ケーシング２１１を構成するように構成してもよい。

上述のように、回生抵抗２００を、回生抵抗２００よりも大きなアルミ・ダイキャスト・ケーシング（回生抵抗ケーシング２１１）に収容する構成にすることで、回生抵抗２００が単体で配設されている場合よりも熱容量が大きくなるので、回生抵抗２００自体の温度上昇を抑制することができる。
仮に、回生抵抗２００単体で発熱した場合、回生抵抗２００は２００〜３００℃にまで上昇して許容温度（一般的には３００℃程度に設定されている）を超えてしまうおそれがあるが、容器（アルミ・ダイキャスト・ケーシング）に収容することで、上記理由により温度が上がりにくくなる。実験では、許容温度として問題のない１５０℃位にまで下げることが可能であった。

図５（ａ）は、本発明の実施形態に係る制御ユニット・ケーシング２１０及び回生抵抗ケーシング２１１の概略構成例を示した拡大図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）におけるＡ矢視図である。
本発明の実施形態に係る回生抵抗ケーシング２１１は、真空ポンプ制御装置２０の上蓋（天板）の役割を担う制御ユニット・ケーシング２１０（アルミ・ダイキャスト・ケーシング）の一部として構成される。
なお、本実施形態では回生抵抗ケーシング２１１は制御ユニット・ケーシング２１０の一部としたが、これに限られることはない。例えば、別途、アルミ・ダイキャスティング（金型鋳造）で製作した回生抵抗ケーシング２１１を、取付具（例えば、ボルトなど）で制御ユニット・ケーシング２１０に取りつける構成にすることもできる。

回生抵抗ケーシング２１１は、回生抵抗２００全体が収まる寸法に設計された空洞部２１２を有し、この空洞部２１２に回生抵抗２００が挿入されて嵌め込まれる。
更に、回生抵抗ケーシング２１１は、嵌め込まれた回生抵抗２００が落下してしまうのを防止するために、空洞部２１２をふさぐ（封止する）蓋として機能する回生抵抗固定金具２１３と、回生抵抗２００を回生抵抗ケーシング２１１に嵌め込んだ後、回生抵抗固定金具２１３を回生抵抗ケーシング２１１に取りつける取付具であるボルト２１５と、を備えることにより回生抵抗２００を取り出し可能に拘持（収容）する。
回生抵抗２００は導線２５０によって制御基板３００（図４）と接続されている。
また、図５に示したように、本実施形態の回生抵抗ケーシング２１１は、熱容量を増やすために、側面から見た場合が矩形、且つ、底面（即ち、Ａ矢印方向）から見た場合が楕円形（俵型、卵形）である円筒（円柱）形としたが、回生抵抗ケーシング２１１の形状はこれに限られることはない。

なお、回生抵抗２００の挿入を可能にするために、回生抵抗ケーシング２１１の空洞部２１２の内面の側面積は、回生抵抗２００の外面（外周）の側面積よりも、大きくなるように構成されている。
より具体的には、回生抵抗２００が発熱により膨張する分のクリアランスが設けてある。例えば、１２〜３８μｍ程度のすき間となっている。
適度なクリアランスを予め設けておくことで、回生抵抗２００が発熱により膨張した場合に、回生抵抗２００が回生抵抗ケーシング２１１に隙間無く拘持（収容）され得る（接着状態になるような）構成にしている。
このように、空洞部２１２と挿入される回生抵抗２００とは、挿入時は若干の隙間を隔ててはいるものの、真空ポンプ制御装置２０の駆動時（即ち、回生抵抗２００を冷却する必要が生じる時）には、発熱した回生抵抗２００が膨張して回生抵抗２００と回生抵抗ケーシング２１１との隙間（クリアランス）は無くなることで、常時、回生抵抗２００と回生抵抗ケーシング２１１とを接している状態に保つことができる。このため、回生抵抗ケーシング２１１の上部（即ち、ターボ分子ポンプ本体１側）に配設された水冷プレート４０（図４）により、回生抵抗２００を効率よく冷却し続けることができる。
このように、本実施形態では、回生抵抗２００と回生抵抗ケーシング２１１とが密着しているので、水冷プレート４０は、回生抵抗ケーシング２１１を介して回生抵抗２００を直接冷やすことができる（即ち、空気が介在していない）。

また、このような構成の本実施形態では、回生抵抗２００と当該回生抵抗が取りつけられる筐体２２０の側部とが、回生抵抗が円筒形の場合は線、又は、回生抵抗が矩形の場合は単面（一つの面）で接触していた従来の構成（図８（ｃ））よりも、回生抵抗２００と回生抵抗ケーシング２１１とが密着（接触）する面積が著しく増大する。
このように、水冷プレート４０による冷却効果を、回生抵抗２００の側周面における広範囲に及ばせることが可能になるため、冷却効果を向上させることができる。

また、本実施形態では、ターボ分子ポンプ本体１と真空ポンプ制御装置２０とを一体型としたがこれに限られることはない。
例えば、図９に示したような真空ポンプ本体（ターボ分子ポンプ本体）と真空ポンプ制御装置とが一体型ではない場合は、真空ポンプ本体と真空ポンプ制御装置とをケーブルなどで接続して配置する構成にすればよい。この場合、真空ポンプ制御装置で使用する冷却プレート用の冷却システム（水冷管など）を別途設けて冷却に必要な水を用意（供給）するようにして構成することができる。

（回生抵抗）
図６（ａ）〜（ｃ）は、回生抵抗を説明するための図である。
回生抵抗２００には様々な形がある。本実施形態では回生抵抗２００は円筒形即ち円柱状（丸棒）の構成としたが、これに限られることはない。例えば、四角形や六角形といった、底面が矩形である柱状の回生抵抗も考えられる。

（変形例）
上述した本発明の実施形態は、様々に変形することが可能である。
図７は、本発明の実施形態の変形例に係る回生抵抗ケーシング２１１内に回生抵抗２００を挿入する際に使用する、回生抵抗２００を入れるための回生抵抗収容具である金属ケース４００の一例を示した図である。
通常、既製品の回生抵抗２００の形状や寸法は、図６（ａ）〜（ｃ）に示したように、ばらつきがあり一様ではなく、また、その表面は、滑らかな平面状ではない。そのため、回生抵抗２００を回生抵抗ケーシング２１１に直接挿入した場合に、回生抵抗２００が回生抵抗ケーシング２１１の内壁面に接触する部分は限られてしまう。

そうした回生抵抗２００の形状及び寸法のばらつきや、表面の非滑らかさに対応するために、本変形例では、回生抵抗２００を回生抵抗ケーシング２１１に直接は挿入せず、回生抵抗専用の金属のケースである金属ケース４００に入れて、その金属ケース４００を回生抵抗ケーシング２１１内に挿入（収容）する。金属ケース４００内の回生抵抗２００の周りには、熱伝導性の高い電熱グリスなどを充填し、両者の隙間を減らしておくと、更に効果が発揮される。回生抵抗専用とは、例えば、回生抵抗２００が図６（ａ）及び（ｂ）に示したような矩形であれば、矩形の金属ケース４００を使用し、一方、回生抵抗２００が図６（ｃ）に示したような円筒形であれば、円筒形の金属ケース４００を使用する。
この金属ケース４００は、その外周が、回生抵抗ケーシングの内周面（即ち、空洞部）に沿った形状を有し、従って、金属ケース４００は回生抵抗ケーシング２１１に隙間無く嵌め込まれ得る。
形状や寸法精度が高い金属ケース４００に入れた回生抵抗２００を回生抵抗ケーシング２１１へ挿入する構成にすることで、回生抵抗ケーシング２１１と金属ケース４００との形状誤差が少なく寸法差も均一に近いものとなる。
このように金属ケース４００を設けることで、回生抵抗２００が発熱して膨張すると金属ケース４００の内側と密着し、その結果、回生抵抗２００は金属ケース４００の外側と密着している回生抵抗ケーシング２１１と（金属ケース４００を介して）密着することができる。

また、金属ケース４００は、耐熱性のある耐熱鋼やステンレス鋼（ＳＵＳ）製であることが望ましい。
これは、仮に、金属ケース４００を、アルミ・ダイキャスト・ケーシングである回生抵抗ケーシング２１１と同素材のアルミニウムで作製すると、同素材同士であるために回生抵抗２００の熱により融着してしまう可能性があるためである。
このように融着を起こすと、例えば、回生抵抗２００の交換時など、回生抵抗ケーシング２１１から回生抵抗２００を外す場合に、外すことが困難又は不可能になってしまうからである。
このように、用いる回生抵抗２００の形状に合わせた金属ケース４００を使用する構成にすることで、仮に、膨張しても回生抵抗ケーシング２１１に密着し得ないような回生抵抗２００であっても、当該金属ケース４００の内装を回生抵抗２００に合わせて（即ち、膨張した場合に密着し得るように）加工すればよく、回生抵抗ケーシング２１１を加工する必要がなくなる。その結果、製造コストを低減させることができる。
また、回生抵抗２００の変形例として、上記金属ケース４００に抵抗を設置し、抵抗の周りをセラミックや酸化アルミナで固めるなどした、オーダーメイドの回生抵抗であってもよい。

上述したように、本発明の実施形態及び変形例によれば、以下（１）〜（５）を実現することができる。
（１）真空ポンプ制御装置の天板の一部又は全体に、アルミ・ダイキャスティングで作製した、回生抵抗用のケーシングである回生抵抗ケーシングを設けたことで、回生抵抗が単体で配設されている場合よりも熱容量が大きくなるので、回生抵抗自体の温度が上昇しにくくなる。
つまり、回生抵抗が単体で発熱して温度が上昇するのではなく、回生抵抗の熱が回生抵抗ケーシングへ伝達されるので、この回生抵抗ケーシングが熱をため込む役割を担うことで回生抵抗が単体で配設置されている場合よりも熱容量を大きくすることができる。
その結果、温度が上昇しにくい真空ポンプ制御装置と、当該真空ポンプ制御装置を備えた真空ポンプとを提供することができる。
（２）回生抵抗ケーシングを有する真空ポンプ制御装置の天板（即ち、制御ユニット・ケーシング）上に冷却（水冷）プレートを設けたので、回生抵抗から放射される熱を真空ポンプ制御装置の天板近傍で遮ることができるため、真空ポンプ制御装置本体の温度上昇を低減（減衰）させること、及び、真空ポンプ制御装置に一体型に配設されるターボ分子ポンプの内部にまで放射される回生抵抗からの熱の量を低減させることができる。
その結果、回生抵抗の放熱性を簡単な構成で向上させることができ、温度上昇を適切に抑制することができる真空ポンプ制御装置と、当該真空ポンプ制御装置を備えた真空ポンプとを提供することができる。
（３）回生抵抗ケーシングに、回生抵抗の形に合った、即ち、発熱時の回生抵抗の膨張により回生抵抗と回生抵抗ケーシングとが密着し得る寸法に設計された、回生抵抗全体が収まる穴（空洞）を設け、当該穴の中に回生抵抗を挿入して開口口に蓋をする構成にしたことで、回生抵抗ケーシングと回生抵抗との密着性が高くなり熱伝導を向上させることができる。
その結果、回生抵抗の放熱性を向上させることができる真空ポンプ制御装置と、当該真空ポンプ制御装置を備えた真空ポンプとを提供することができる。
（４）回生抵抗ケーシングを、真空ポンプ制御装置内部に於いて真空ポンプ制御装置の筐体の側壁から所定のクリアランスだけ離れた位置に設置させたことで、真空ポンプ制御装置の壁面の温度上昇を適切に低減させることができ、人が真空ポンプ制御装置の外側から真空ポンプ制御装置に接触した場合の安全性を向上させることができる。
（５）回生抵抗を、回生抵抗ケーシングの内周面に沿った形状を有する回生抵抗専用の金属ケースに入れて回生抵抗ケーシング内に挿入（収容）する構成にしたので、種々異なる回生抵抗本体の形状及び寸法のばらつきや、表面の非滑らかさに煩わされることなく、回生抵抗ケーシングと回生抵抗を密着させることができる。
その結果、種類が一様ではない回生抵抗を使用する場合であっても、種類に応じた金属ケースを利用することで、一様に回生抵抗の放熱性を向上させることができる真空ポンプ制御装置と、当該真空ポンプ制御装置を備えた真空ポンプとを提供することができる。

１ ターボ分子ポンプ本体
２ ケーシング
３ ベース
４ 吸気口
５ フランジ部
６ 排気口
７ シャフト
８ ロータ
９ 回転翼
１０ ステータコラム
１１ モータ部
１２、１３ 径方向磁気軸受装置
１４ 軸方向磁気軸受装置
１５ 固定翼
１６ ねじ溝スペーサ
１７ スペーサ
１８ ポンプ固定脚
２０ 真空ポンプ制御装置
３０ 真空室
３１ 真空室壁
４０ 水冷プレート
５０ 空冷ファン
７０ 冷却管
８０ 冷却管
２００ 回生抵抗
２１０ 制御ユニット・ケーシング
２１１ 回生抵抗ケーシング
２１２ 空洞部
２１３ 回生抵抗固定金具
２１４ シール部材
２１５ 固定ボルト
２２０ 筐体
２５０ 導線
３００ 制御基板
４００ 金属ケース
２０００ 真空ポンプ制御装置

Claims (7)

1. 真空ポンプ本体を制御する真空ポンプ制御装置であって、
   前記真空ポンプ本体を制御する制御回路が配置される筐体と、
   前記筐体内における、回生エネルギーを消費する回生抵抗が挿入される空洞部と、前記回生抵抗を固定する回生抵抗固定具と、を有し、前記筐体に一体形成された回生抵抗収容部と、
   前記回生抵抗収容部を冷却する冷却機構と、
   を備えたことを特徴とする真空ポンプ制御装置。
2. 前記回生抵抗収容部は、アルミ製であることを特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ制御装置。
3. 前記回生抵抗収容部は、前記筐体の前記制御回路が配置される面と前記回生抵抗収容部を有する面とに挟持される側面から離れた位置に配設されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の真空ポンプ制御装置。
4. 前記回生抵抗は、外周面が前記空洞部の内周に嵌合する回生抵抗収容具に収容されて前記空洞部に挿入されることを特徴とする請求項１から請求項３のうち少なくともいずれか１項に記載の真空ポンプ制御装置。
5. 前記空洞部の内周と挿入される前記回生抵抗収容具の間には、前記回生抵抗が発熱により膨張する分のクリアランスを予め設けてあることを特徴とする請求項４記載の真空ポンプ制御装置。
6. 真空ポンプ本体を制御する真空ポンプ制御装置であって、
   前記真空ポンプ本体を制御する制御回路が配置される筐体と、
   前記筐体内における、回生エネルギーを消費する回生抵抗が挿入される空洞部と、前記回生抵抗を固定する回生抵抗固定具と、を有する回生抵抗収容部と、
   前記回生抵抗収容部を冷却する冷却機構と、
   を備え、
   前記回生抵抗収容部は、アルミ製であることを特徴とする真空ポンプ制御装置。
7. 前記真空ポンプ本体は、吸気口から排気口まで気体を移送する気体移送機構を内包し、
   請求項１から請求項６のうち少なくともいずれか１項に記載の真空ポンプ制御装置を備えることを特徴とする真空ポンプ。

Images