JPWO2008062598A1 - 真空ポンプ - Google Patents

Abstract

ポンプ本体と制御装置とを一体化した真空ポンプにおける制御装置内部の冷却を適切に図ることを目的とする。発熱量が多い素子が搭載された、隔壁板と接触している制御基板では、搭載されている素子から発生した熱は、制御基板から直接隔壁板へ伝わり、そして隔壁板から側壁を介して冷却ジャケットへ伝わる。一方、隔壁板と接触していない制御基板では、搭載されている素子から発生した熱は、制御基板から、積層された制御基板の間を通過する空気に伝わる。これにより、積層された制御基板の間を通過する空気は熱せられる。熱せられた空気は、冷却ジャケットの冷却作用により冷却されている熱交換フィンを通過する際に、熱が熱交換フィンへ伝わり冷却され、冷却された空気が再び制御基板へ送られる。このように制御基板で発生した熱は、隔壁板だけでなく、制御装置内を循環する空気を介して外部へ放出される。

Description

本発明は、真空ポンプに関し、例えば、真空容器の排気処理を行う真空ポンプに関する。

ターボ分子ポンプやねじ溝式ポンプなどの真空ポンプは、例えば、半導体製造装置の排気や、電子顕微鏡などの高真空を要する真空容器に多用されている。
この高真空の環境を実現する真空ポンプは、吸気口及び排気口を備えた外装体を形成するケーシングを備えている。そして、このケーシングの内部には、当該真空ポンプに排気機能を発揮させる構造物が収納されている。この排気機能を発揮させる構造物は、大きく分けて回転自在に軸支された回転部（ロータ部）とケーシングに対して固定された固定部（ステータ部）から構成されている。

回転部は、回転軸及びこの回転軸に固定されている回転体からなり、回転体には、放射状にかつ多段に配設されたロータ翼が設けられている。また、固定部には、ロータ翼に対して互い違いにステータ翼が多段に配設されている。
ターボ分子ポンプには、回転軸を高速回転させるためのモータが設けられており、このモータの働きにより回転軸が高速回転すると、ロータ翼とステータ翼との作用により気体が吸気口から吸引され、排気口から排出されるようになっている。
このように構成されたポンプ本体は、制御装置（コントロールユニット）によって各種動作が制御されている。

上述したようなポンプ本体と制御装置は、専用ケーブルを介して接続されている。この専用ケーブルは、多くの信号配線や電力供給配線を束ねた太いものであるため、ケーブルの引き回しを容易に行うことができなかった。
また、ポンプ本体と制御装置とが互いに遠く離れた場所に配置される環境においては、必然的に専用ケーブルも長くなるため、ケーブルを通過する間に信号が減衰してしまうおそれがあった。
従来、このような専用ケーブルに起因する不具合を解消するために、専用ケーブルを用いずにポンプ本体と制御装置を接続する技術、即ち、ポンプ本体と制御装置を一体化する技術が下記の特許文献１に提案されている。

また、真空ポンプは、気体移送路内における生成物の堆積を抑制するために、ポンプ本体を高温（６０〜８０℃程度）に保っていた。そのため、ポンプ本体と制御装置を一体化した真空ポンプにおいて、制御装置を過熱対策のために冷却した場合、内部で結露が生じるおそれがあった。
そこで、ポンプ本体と制御装置を一体化した真空ポンプにおいて、結露を抑制しながら制御装置内部の放熱を図る技術が下記の特許文献２に提案されている。
特開平１１−１７３２９３号公報 特開２００６−９０２５１公報

ところで、特許文献２で提案されている真空ポンプでは、発熱素子を筐体と接するように配設することによって、筐体を介して外部へ放熱させている。
そのため、筐体と接していない領域に配設された制御回路の冷却を図ることが困難であった。
そこで、本発明は、ポンプ本体と制御装置とを一体化した真空ポンプの制御装置における、制御回路の冷却効率を向上させることができる真空ポンプを提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、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するポンプ本体と、前記ポンプ本体に装着され、前記ポンプ本体を制御する制御回路を内包し、内部が密閉された筐体を有する制御装置と、を備えた真空ポンプであって、前記制御装置は、前記筐体内の流体に強制的に流れを生じさせる強制対流発生手段を具備したことにより前記目的を達成する。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の真空ポンプにおいて、前記制御回路は、自己損失により熱せられる発熱素子を有し、前記制御装置は、前記制御回路で生じた熱を吸収する熱交換機構と、前記熱交換機構を冷却する冷却手段と、を具備したことを特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記載の真空ポンプにおいて、前記熱交換機構は、前記筐体内の流体の流路を構成することを特徴とする。
請求項４記載の発明は、請求項１、請求項２または請求項３記載の真空ポンプにおいて、前記制御装置は、前記制御回路が搭載され、前記筐体内の流体の流路を構成する制御基板を具備し、前記熱交換機構は、前記制御基板の熱を吸収することを特徴とする。
請求項５記載の発明は、請求項４記載の真空ポンプにおいて、前記制御基板は、隙間を介して積層され、隣接する前記制御基板は、前記筐体内の流体の流路を構成することを特徴とする。
請求項６記載の発明は、請求項１から請求項５のいずれか１の請求項に記載の真空ポンプにおいて、前記制御装置の筐体は、側面に該筐体内の流体の流路と連通した流通孔を有し、前記制御回路を内包する第１の筐体部と、前記流通孔を覆うように配設された第２の筐体部と、を備え、前記第２の筐体部は、前記第１の筐体部に対して着脱可能に設けられていることを特徴とする。
請求項７記載の発明は、請求項６記載の真空ポンプにおいて、前記冷却手段は、前記第２の筐体部に設けられていることを特徴とする。
請求項８記載の発明は、請求項１から請求項７のいずれか１の請求項に記載の真空ポンプにおいて、前記制御装置は、断熱手段を介して前記ポンプ本体に装着されていることを特徴とする。

本発明によれば、制御装置の筐体内の流体に強制的に流れを生じさせることにより、制御回路の冷却効率を向上させることができる。

本実施形態に係るターボ分子ポンプの概略構成を示した図である。 本実施の形態に係る制御装置の概略構成を示した斜視図である。 第１冷却方式の利用時における制御装置内部の空気の流れを示した図である。 第２冷却方式の利用時における制御装置内部の空気の流れを示した図である。

符号の説明

１ ターボ分子ポンプ
２ ケーシング
３ ベース
４ ロータ部
５ 吸気口
６ 排気口
７ シャフト
８ ロータ翼
９ 円筒部材
１０ ボルト
１１ モータ部
１２〜１４ 磁気軸受部
１５〜１７ 変位センサ
１８ ステータ翼
１９ ねじ溝スペーサ
２０ スペーサ
２１ ステータコラム
２２ 裏蓋
２３ コネクタ部
２４ 制御装置
２５ ベーキングヒータ
２６ 冷却管
３０ 筐体
３１ａ〜ｄ 側壁
３１ｅ 隔壁板
３２ 排気孔
３３ 吸気孔
３４ 貫通孔
４０ ファン
５０ 冷却ジャケット
５１ 冷却管
５２ 連通路
６０ 熱交換フィン
７０ 制御基板
７１ スペーサ
８１ 上蓋
８２ 下蓋
９０ 断熱部材

以下、本発明の好適な実施の形態について、図１〜４を参照して詳細に説明する。本実施の形態では、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。
図１は、本実施形態に係るターボ分子ポンプ１の概略構成を示した図である。なお、図１は、ターボ分子ポンプ１の軸線方向の断面図を示している。
本実施形態では、ターボ分子ポンプの一例としてターボ分子ポンプ部Ｔとねじ溝式ポンプ部Ｓを備えた、いわゆる複合翼タイプの分子ポンプを例にとり説明する。
なお、ターボ分子ポンプ１は、高速回転するロータ部と、固定したステータ部との排気作用により、排気機能を発揮する真空ポンプであって、ターボ分子ポンプ、ねじ溝式ポンプ、あるいはこれら両方の構造を合わせ持ったポンプなどがある。

ターボ分子ポンプ１の外装体を形成するケーシング２は、円筒状の形状をしており、ケーシング２の底部に設けられたベース３と共にターボ分子ポンプ１の外装体を構成している。そして、ターボ分子ポンプ１の外装体の内部には、ターボ分子ポンプ１に排気機能を発揮させる構造物つまり気体移送機構が収納されている。
これら排気機能を発揮する構造物は、大きく分けて回転自在に軸支されたロータ部４とケーシング２に対して固定されたステータ部から構成されている。
また、吸気口５側がターボ分子ポンプ部Ｔにより構成され、排気口６側がねじ溝式ポンプ部Ｓから構成されている。

ロータ部４には、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ロータ翼８が吸気口５側（ターボ分子ポンプ部Ｔ）に設けられている。なお、ロータ部４は、ステンレスやアルミニウム合金などの金属により構成されている。
さらに、ロータ部４には、外周面が円筒形状をした部材からなる円筒部材９が排気口６側（ねじ溝式ポンプ部Ｓ）に設けられている。
また、ターボ分子ポンプ１には、ロータ翼８が軸線方向に複数段形成されている。

シャフト７は、円柱部材の回転軸（ロータ軸）である。シャフト７の上端にはロータ部４が複数のボルト１０により取り付けられている。
シャフト７の軸線方向中程には、シャフト７を回転させるモータ部１１が配設されている。
また、モータ部１１の吸気口５側及び排気口６側には、シャフト７をラジアル方向に軸支するための磁気軸受部１２及び磁気軸受部１３が設けられている。
さらに、シャフト７の下端には、シャフト７を軸線方向（スラスト方向）に軸支するための磁気軸受部１４が設けられている。
なお、シャフト７は、磁気軸受部１２、１３、１４から構成される５軸制御型の磁気軸受によって非接触で支持されている。
また、磁気軸受部１２、１３の近傍には、それぞれ変位センサ１５、１６が形成されており、シャフト７のラジアル方向の変位が検出できるようになっている。さらに、シャフト７の下端には変位センサ１７が形成されており、シャフト７の軸線方向の変位が検出できるようになっている。

ケーシング２の内周側には、ステータ部が形成されている。このステータ部は、吸気口５側（ターボ分子ポンプ部Ｔ）に設けられたステータ翼１８と、排気口６側（ねじ溝式ポンプ部Ｓ）に設けられたねじ溝スペーサ１９などから構成されている。
ステータ翼１８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ケーシング２の内周面からシャフト７に向かって伸びたブレードから構成されている。ターボ分子ポンプ部Ｔでは、これらステータ翼１８が軸線方向に、ロータ翼８と互い違いに複数段形成されている。各段のステータ翼１８は、円筒形状をしたスペーサ２０により互いに隔てられている。

ねじ溝スペーサ１９は、内周面にらせん溝が形成された円柱部材である。ねじ溝スペーサ１９の内周面は、所定のクリアランス（間隙）を隔てて円筒部材９の外周面に対面するようになっている。ねじ溝スペーサ１９に形成されたらせん溝の方向は、らせん溝内をロータ部４の回転方向にガスが輸送された場合、排気口６に向かう方向である。らせん溝の深さは排気口６に近づくにつれ浅くなるようになっている。そして、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なっている。
これらステータ部はステンレスやアルミニウム合金などの金属を用いて構成されている。
ベース３は、ケーシング２と共にターボ分子ポンプ１の外装体を構成している。ベース３のラジアル方向の中央には、ロータの回転軸線と同心に円筒形状を有するステータコラム２１が取り付けられている。

ベース３の底部（ステータコラム２１の開口部）に裏蓋２２が取り付けられている。裏蓋２２には、ターボ分子ポンプ１の内部配線を引き出し、後述する制御装置２４に接続するためのコネクタ部２３が設けられている。
なお、ケーシング２、ベース３及び裏蓋２２を外装体とする領域（部分）、即ち、気体移送機構が構成されている部分をポンプ本体とする。
本実施の形態に係るターボ分子ポンプ１は、このポンプ本体を制御するための制御装置２４がポンプ本体に装着されている。つまり、ポンプ本体と制御装置２４が一体化されている。
制御装置２４は、ベース３の底部（ステータコラム２１の開口部）、即ち裏蓋２２と対向する領域に配設されている。

ねじ溝式ポンプ部Ｓの外周部には、ベース３を周方向に囲むようにベーキングヒータ２５が装着されている。
ベーキングヒータ２５は、ニクロム線などの電熱部材によって構成され、温度コントローラによって電力を供給される。ベーキングヒータ２５は、電力を供給されると発熱し、ねじ溝式ポンプ部Ｓを加熱するようになっている。
吸気口５から吸入されたガスは、ターボ分子ポンプ部Ｔを移送する間に冷却されるため、ねじ溝式ポンプ部Ｓに移送される時には、ガスの温度は下がってしまう。一方、ガスの圧力は、ねじ溝式ポンプ部Ｓに移送される時には、高くなっている。つまり、ねじ溝式ポンプ部Ｓに移送されるガスは、低温かつ高圧力状態となっている。従って、ねじ溝式ポンプ部Ｓは、移送されるガスによる固体生成物が析出しやすい状態となっている。
そこで、ねじ溝スペーサ１９で移送されるガスによる固体生成物の析出を抑制するために、ベーキングヒータ２５を用いてねじ溝式ポンプ部Ｓを高温に保つようにしている。

また、ターボ分子ポンプ１の稼働中は、ロータ部４が高速回転し、ロータ翼８やステータ翼１８のブレードが、圧縮熱等によって高温になったプロセスガスを受ける。そして、これらの圧縮熱等を受けて、ロータ翼８やステータ翼１８のブレードの温度が上昇する。
また、ターボ分子ポンプ１は、モータ部１１から発生する熱などにより加熱されて高温状態となる。
このようにポンプ本体は、気体分子の衝突熱（圧縮熱）やモータ部１１からの発熱、ベーキングヒータ２５による加熱などにより高温状態となっている。

上述したようなポンプ本体における高温の熱が制御装置２４に伝導してしまうと、制御装置２４の内部の回路（制御回路）に不具合を来すおそれがある。つまり、制御装置２４の内部回路が熱の影響を受けて動作不良を起こすおそれがある。
そこで、制御装置２４が受けるポンプ本体の熱の影響を低減させるために、ベース３には、冷却管２６が埋設されている。
冷却管２６は、チューブ状（管状）の部材からなる。冷却管２６は、内部に熱媒体である冷却材を流し、この冷却材に熱を吸収させるようにして冷却管２６周辺の冷却を行うための部材である。
冷却管２６に冷却材を流すことによって、ベース３が強制的に冷却される。この冷却効果によって、ポンプ本体から制御装置２４へ伝導する熱を低減（抑制）することができる。

上述した冷却管２６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２６に流す冷却材、つまり物体を冷却するための流体は、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る。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、ヘリウムガスや炭酸ガス、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２６がベース３に配設されているが、冷却管２６の配設位置はこれに限られるものではない。例えば、ステータコラム２１、裏蓋２２の内部に直接埋め込むように設けてもよい。

次に、上述したような構成を有するポンプ本体に装着される制御装置２４の構造について説明する。
図２は、本実施の形態に係る制御装置２４の概略構成を示した斜視図である。なお、図２では、制御装置２４を構成する各部を離した状態で示す。
制御装置２４は、筐体３０、ファン（送風機）４０、冷却ジャケット５０、熱交換フィン６０、制御基板７０、上蓋８１及び下蓋８２を備えている。
筐体３０は、フレームを構成する４つの側壁３１ａ〜ｄ、及び筐体（フレーム）３０の内部を第１領域と第２領域とに２分する隔壁板３１ｅを備えている。
なお、第１領域とは、隔壁板３１ｅの上部、即ち、隔壁板３１ｅと上蓋８１との間の領域を示し、第２領域とは、隔壁板３１ｅの下部、即ち隔壁板３１ｅと下蓋８２との間の領域を示す。
隔壁板３１ｅは、側壁３１ａ〜ｄと一体に形成されており、隔壁板３１ｅの熱が速やかに側壁３１ａ〜ｄへ移動するように構成されている。
筐体３０は、アルミニウムや銅、アルミニウム合金などの熱伝導率の高い部材で構成されている。

隔壁板３１ｅは、側壁３１ａ〜ｄの内側面と直交する向き、即ち、図面上の水平方向に設けられている。
隔壁板３１ｅには、その端部近傍、詳しくは、側壁３１ａの近傍に厚み方向に貫通する方形の貫通孔３４が形成されている。
ファン４０は、その送風口が貫通孔３４を塞ぐように取り付けられている。なお、送風口とは、ファン４０から吹き送られる空気の出口を示す。なお、このファン４０は、強制対流発生手段として機能する。
筐体３０を構成する側壁３１ｄには、筐体３０内部の第１領域と連通する排気孔３２と、筐体３０内部の第２領域と連通する吸気孔３３が設けられている。

熱交換フィン６０は、表面積を広げるための複数のフィンを有し、筐体３０内部の第１領域において隔壁板３１ｅに固定されている。なお、この熱交換フィン６０は、熱交換機構として機能する。
熱交換フィン６０と隔壁板３１ｅは、両者間の熱伝導率を向上させるために、即ち、熱の移動速度を上げるために、面接触するように固定（接合）されている。
なお、熱交換フィン６０と隔壁板３１ｅとを一体形成するようにしてもよい。
また、熱交換フィン６０と隔壁板３１ｅとの接触面にシリコングリースを塗布したり、また、シリコンシートを配設したりすることが望ましい。このように、熱交換フィン６０と隔壁板３１ｅとの接触面に熱伝導率の高い部材を用いることにより、両者間の熱伝導率をより向上させることができる。
上蓋８１は、フレームにおける上部（ポンプ本体側）の開口端を密閉するように筐体３０に接合されている。

制御基板７０は、制御回路が搭載された基板であり、本実施の形態では、複数の制御基板７０が筐体３０内部の第２領域において隔壁板３１ｅに固定されている。
本実施の形態では、複数の制御基板７０がスペーサ７１を介して積層されている。
そして、積層された制御基板７０のうち最も隔壁板３１ｅ寄りの制御基板７０が、面接触するように隔壁板３１ｅに接合（固定）されている。
なお、制御基板７０の配置間隔は、スペーサ７１の高さを調節することにより任意の値に設定することができる。

ここで、制御基板７０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や磁気軸受部１２〜１４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１の制御に用いられる各種情報の格納された記憶素子が搭載されている。
なお、記憶素子には、ポンプ情報として、例えば、ポンプの運転時間、エラーの履歴、温度制御の設定温度等の情報（データ）が格納されている。
一般に電子回路で用いられる電気部品（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。

各電気部品は、ターボ分子ポンプ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、制御装置２４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。そのため、本実施の形態では、このような発熱量の多い素子は、熱が排出（放出）されやすいように、最も隔壁板３１ｅに近い制御基板７０に搭載されている。
下蓋８２は、フレームにおける下部の開口端を密閉するように筐体３０に接合されている。
なお、筐体３０、上蓋８１、下蓋８２によって形成される構造体は、第１の筐体部として機能する。

冷却ジャケット５０は、筐体３０における側壁３１ｄの形成面にボルトなどの締結部材によって固定されている。なお、冷却ジャケット５０は、第２の筐体部として機能する。
なお、本実施の形態では、この冷却ジャケット５０は、締結部材を外すことにより容易に筐体３０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。
冷却ジャケット５０には、上述した冷却管２６と同様の水冷用の冷却管５１が埋め込まれている。
冷却管５１に冷却材を流すことによって冷却ジャケット５０が冷却され、そして、冷却ジャケット５０と接触している筐体３０が強制的に冷却される。
冷却ジャケット５０には、図１に示すように、筐体３０の側壁３１ｄとの間に、排気孔３２と吸気孔３３を連通させる凹状の連通路５２が形成されている。
冷却ジャケット５０は、筐体３０の側壁３１ｄの排気孔３２及び吸気孔３３を覆うように装着され、即ち、筐体３０は、冷却ジャケット５０によって密閉されるように構成されている。

また、本実施形態では、ポンプ本体から制御装置２４へ伝達する熱を効率的に低減するために、冷却管２６をポンプ本体のベース３に配設している。
ところが、本実施形態のように冷却管２６を用いて、部分的に強制冷却を施した場合には、冷却箇所に結露が発生してしまうおそれがある。
この結露とは、冷却部（冷却面）が露点（相対湿度が１００％となる温度）以下になるとその冷却面の上に水滴が出現する現象である。
このような結露が制御装置２４内に発生すると、制御回路に不具合を生じるおそれがある。

そこで、本実施形態では、制御装置２４内の結露を抑制するために、制御装置２４は、ワッシャー状の断熱部材９０を介してポンプ本体にねじ止め固定されている。即ち、ポンプ本体と制御装置２４との間に断熱部材９０が配設されている。
断熱部材９０は、制御装置２４がポンプ本体に取り付けられた際にポンプ本体に接触する部位（領域）に配設されている。
断熱部材９０は、ゴム、プラスチック、発泡材、セラミックなど熱抵抗が高い材料、即ち熱伝導率の小さい材料によって構成されている。
また、制御装置２４をポンプ本体に密着させずに、隙間（ギャップ）を介して、詳しくは、スペーサ２０を介して固定するようにしてもよい。この場合、ポンプ本体と制御装置２４との間の隙間が断熱部材９０として機能（作用）する。

このように断熱部材９０を配設することにより、ポンプ本体と制御装置２４とを熱的に絶縁（分離）することができる。つまり、断熱部材９０を設けることにより、制御装置２４が受ける冷却管２６による冷却の影響を抑制（低減）することができる。
これにより、ポンプ本体と制御装置２４との間の急な温度差を緩衝できるため、制御装置２４の内部が露点以下まで冷却されるような状態になることを回避することができる。
従って、制御装置２４内部における結露の発生を適切に抑制することができる。
なお、熱的に絶縁されているポンプ本体と制御装置２４においては、それぞれ独立して（個別に）温度管理を行うようにする。
詳しくは、ポンプ本体においては、冷却管２６に流す冷媒を調整したり、ベーキングヒータ２５の設定温度を調整したりして、温度管理を行うようにする。
一方、制御装置２４においては、冷却ジャケット５０内の冷却管５１に流す冷媒を調整したり、内部に配設（配置）する素子の位置を調整したりして温度管理を行うようにする。

次に、本実施の形態に係るターボ分子ポンプ１における制御装置２４内部の冷却方法について説明する。
本実施の形態に係るターボ分子ポンプ１における制御装置２４には、上述したように着脱自在な冷却ジャケット５０が設けられている。
そのため、制御装置２４における内部の冷却方式には、冷却ジャケット５０を装着した場合の第１冷却方式と、冷却ジャケット５０を取り外した場合の第２冷却方式との２種類の冷却方式を、ターボ分子ポンプ１の仕様や使用環境に応じて使い分けることができる。

はじめに、冷却ジャケット５０を装着した第１冷却方式による制御装置２４の冷却方法について説明する。
図３は、第１冷却方式の利用時における制御装置２４内部の空気の流れを示した図である。
図３に示すように、冷却ジャケット５０を装着した状態でファン４０の運転（送風）を開始すると、制御装置２４内の空気は、熱交換フィン６０を通過し、筐体３０の側壁３１ｄに設けられた排気孔３２を介して冷却ジャケット５０の連通路５２へ送られる。
その後、制御装置２４内の空気は、連通路５２から筐体３０の側壁３１ｄに設けられた吸気孔３３を介して筐体３０内部の第２領域へ送られる。
そして、制御装置２４内の空気は、積層された制御基板７０の間や、制御基板７０と下蓋８２との間を通過した後、再びファン４０へ送られ制御装置２４内部を循環する。
即ち、熱交換フィン６０におけるフィンとフィンとの間、連通路５２、積層された制御基板７０の間、及び制御基板７０と下蓋８２との間は、制御装置２４の内部を循環する空気の流路として機能する。

次に、第１冷却方式の利用時における制御基板７０の放熱方法、即ち、制御基板７０の熱の伝達経路について説明する。
発熱量が多い素子が搭載された、隔壁板３１ｅと接触している制御基板７０では、搭載されている素子から発生した熱は、制御基板７０から直接隔壁板３１ｅへ伝わり、そして隔壁板３１ｅから側壁３１ａ〜ｄを介して冷却ジャケット５０、即ち、冷却管５１へ伝わる。
一方、隔壁板３１ｅと接触していない制御基板７０では、搭載されている素子から発生した熱は、制御基板７０から、積層された制御基板７０の間や、制御基板７０と下蓋８２との間を通過する空気に伝わる。
これにより、積層された制御基板７０の間や、制御基板７０と下蓋８２との間を通過する空気は熱せられる。
熱せられた空気は、冷却ジャケット５０（冷却管５１）の冷却作用により冷却されている熱交換フィン６０を通過する際に、熱が熱交換フィン６０へ伝わり、冷却される。
そして、熱交換フィン６０によって冷却された空気が再び制御基板７０へ送られる。

具体的には、搭載する素子の発熱により制御基板７０の温度は、７０〜８０℃にまで熱せられる。
制御装置２４の内部を循環している空気は、制御基板７０の配置領域を通過する際に、制御基板７０からの熱を吸収することにより６０℃程度にまで熱せられる。
そして、熱せられた空気は、２０℃程度まで冷やされている冷却ジャケット５０（冷却管５１）の作用によって３０℃程度にまで冷却されている熱交換フィン６０を通過すると、４０℃程度にまで冷却され、再び制御基板７０へ送られる。
なお、ここでは、各部の温度の一例を示したものであり、使用条件により温度状態は変化する。

このように第１冷却方式によれば、制御基板７０で発生した熱を、隔壁板３１ｅだけでなく、制御装置２４内を循環する空気を介して、冷却ジャケット５０（冷却管５１）へ、即ち制御装置２４の外部へ放出することができる。
第１冷却方式によれば、制御装置２４内の空気を強制的に循環させることにより、制御装置２４の内部において著しく湿度や温度が高くなる（または低くなる）領域の発生を抑制することができる。これにより、制御装置２４内部の過熱や結露を適切に防止できる。
第１冷却方式によれば、積層された制御基板７０であっても放熱処理を適切に行うことができるため、制御装置２４の小型化を容易に図ることができる。
第１冷却方式を用いることにより、冷却ジャケット５０により筐体３０内部が密閉されるため、外部の空気に触れることがなく、結露が生じやすい環境下であってもターボ分子ポンプ１を設置することができる。
また、第１冷却方式では、冷却管５１を介して熱が外部へ放出されるように構成されているため、ターボ分子ポンプ１の周辺がヒートスポットとなることを防止することができる。ヒートスポットとは、ターボ分子ポンプ１が設置される部屋において、局部的に温度が高くなる場所（スポット）を示す。

第１冷却方式を用いることにより、冷却ジャケット５０により筐体３０内部が密閉されるため、制御装置２４内部、詳しくは制御基板７０（制御回路）の防水対策を容易に図ることができる。
なお、上述した実施形態では、筐体３０、隔壁板３１ｅ及び熱交換フィン６０を冷却するために、冷却管５１が配設された冷却ジャケット５０を用いているが、筐体３０、隔壁板３１ｅ及び熱交換フィン６０の冷却方法は、これに限定されるものではない。
例えば、冷却管５１を設けずに、冷却ジャケット５０を低温の構造体に接触させることによって、筐体３０、隔壁板３１ｅ及び熱交換フィン６０を冷却するようにしてもよい。

続いて、冷却ジャケット５０を外した第２冷却方式による制御装置２４の冷却方法について説明する。
図４は、第２冷却方式の利用時における制御装置２４内部の空気の流れを示した図である。
図４に示すように、冷却ジャケット５０を外した状態でファン４０の運転（送風）を開始すると、筐体３０の側壁３１ｄに設けられた吸気孔３３を介して、空気が制御装置２４の外部から筐体３０内部の第２領域へ取り込まれる。
そして、外部から吸気された空気は、積層された制御基板７０の間や、制御基板７０と下蓋８２との間を通過し、ファン４０へ送られる。
その後、制御装置２４内の空気は、熱交換フィン６０を通過し、筐体３０の側壁３１ｄに設けられた排気孔３２から制御装置２４の外部へ排気（排出）される。
即ち、熱交換フィン６０におけるフィンとフィンとの間、積層された制御基板７０の間、及び制御基板７０と下蓋８２との間は、制御装置２４の内部を循環する空気の流路として機能する。

次に、第２冷却方式の利用時における制御基板７０の放熱方法、即ち、制御基板７０の熱の伝達経路について説明する。
発熱量が多い素子が搭載された、隔壁板３１ｅと接触している制御基板７０では、搭載されている素子から発生した熱は、制御基板７０から直接隔壁板３１ｅへ伝わり、そして隔壁板３１ｅから熱交換フィン６０へ伝わる。
熱交換フィン６０に伝わった熱は、熱交換フィン６０を通過する空気に伝わる。そして、熱せられた空気が、排気孔３２から制御装置２４の外部へ排気（排出）されることによって、制御装置２４内部で発生した熱が外部へ放出される。
一方、隔壁板３１ｅと接触していない制御基板７０では、搭載されている素子から発生した熱は、制御基板７０から、積層された制御基板７０の間や、制御基板７０と下蓋８２との間を通過する空気に伝わる。
これにより、積層された制御基板７０の間や、制御基板７０と下蓋８２との間を通過する空気は熱せられる。
熱せられた空気は、熱交換フィン６０を通過した後、排気孔３２から制御装置２４の外部へ排気（排出）されることによって、制御装置２４内部で発生した熱が外部へ放出される。

具体的には、搭載する素子の発熱により制御基板７０の温度は、７０〜８０℃にまで熱せられる。
３０℃程度の制御装置２４へ取り込まれた空気は、制御基板７０の配置領域を通過する際に、制御基板７０からの熱を吸収することにより４０℃程度にまで熱せられる。
そして、熱せられた空気は、隔壁板３１ｅと接触している制御基板７０からの熱により６０℃程度まで熱せられている熱交換フィン６０を通過すると、さらに５０℃程度にまで熱せられ、制御装置２４の外部へ放出される。
なお、ここでは、各部の温度の一例を示したものであり、使用条件により温度状態は変化する。

このように第２冷却方式によれば、制御基板７０で発生した熱、また、制御基板７０から隔壁板３１ｅへ伝わった熱は、制御装置２４へ取り込まれた循環する空気を介して、制御装置２４の外部へ放出することができる。
第２冷却方式では、上述した強制空冷方式を用いることにより積層された制御基板７０であっても放熱処理を適切に行うことができるため、制御装置２４の小型化を容易に図ることができる。
第２冷却方式によれば、冷却ジャケット５０（冷却管５１）を設けることなく制御装置２４内部の冷却を行うことができるため、冷却システムを安価に構築することができる。
また、第２冷却方式によれば、冷却ジャケット５０（冷却管５１）を設けることなく制御装置２４内部の冷却を行うことができるため、即ち、冷却水の供給設備を要しないため、ターボ分子ポンプ１の設置場所の制約を減らすことができる。

上述したように、本実施の形態によれば、冷却ジャケット５０の着脱を切り替えることで、第１冷却方式と第２冷却方式とを容易に切り替えることができる。
このように１つのターボ分子ポンプ１において、制御装置２４の冷却方式を切り替えることができるため、製品の納品後であっても、使用環境や仕様条件に応じて制御装置２４の冷却方式の切り替えを容易に行うことができる。これにより、冷却方式の変更時の費用を抑えることができる。
例えば、水冷設備の利用が困難な使用環境では、冷却ジャケット５０を外して第２冷却方式による制御装置２４の冷却、即ち、空冷のみの冷却を実施するようにする。
また、例えば、ヒートスポットによる不具合が懸念される使用環境では、冷却ジャケット５０を装着して、第１冷却方式による制御装置２４の冷却、即ち、水冷と空冷を併用した冷却を実施するようにする。

上述した本実施の形態では、制御装置２４内の流体の一例として空気を用いて説明したが、制御装置２４内の流体はこれに限定されるものではない。
例えば、第１冷却方式のように制御装置２４の内部が密閉されている場合には、制御装置２４内の流体として、液体の絶縁物を用いた液冷方式を用いるようにしてもよい。但しこの場合、流体を循環させるために、ファン４０の代わりに循環用ポンプを設ける。

Claims (8)

1. 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するポンプ本体と、
   前記ポンプ本体に装着され、前記ポンプ本体を制御する制御回路を内包し、内部が密閉された筐体を有する制御装置と、
   を備えた真空ポンプであって、
   前記制御装置は、前記筐体内の流体に強制的に流れを生じさせる強制対流発生手段を具備したことを特徴とする真空ポンプ。
2. 前記制御回路は、自己損失により熱せられる発熱素子を有し、
   前記制御装置は、
   前記制御回路で生じた熱を吸収する熱交換機構と、
   前記熱交換機構を冷却する冷却手段と、
   を具備したことを特徴とする請求項１記載の真空ポンプ。
3. 前記熱交換機構は、前記筐体内の流体の流路を構成することを特徴とする請求項１または請求項２記載の真空ポンプ。
4. 前記制御装置は、前記制御回路が搭載され、前記筐体内の流体の流路を構成する制御基板を具備し、
   前記熱交換機構は、前記制御基板の熱を吸収することを特徴とする請求項１、請求項２または請求項３記載の真空ポンプ。
5. 前記制御基板は、隙間を介して積層され、
   隣接する前記制御基板は、前記筐体内の流体の流路を構成することを特徴とする請求項４記載の真空ポンプ。
6. 前記制御装置の筐体は、
   側面に該筐体内の流体の流路と連通した流通孔を有し、前記制御回路を内包する第１の筐体部と、
   前記流通孔を覆うように配設された第２の筐体部と、
   を備え、
   前記第２の筐体部は、前記第１の筐体部に対して着脱可能に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１の請求項に記載の真空ポンプ。
7. 前記冷却手段は、前記第２の筐体部に設けられていることを特徴とする請求項６記載の真空ポンプ。
8. 前記制御装置は、断熱手段を介して前記ポンプ本体に装着されていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１の請求項に記載の真空ポンプ。

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