KR101420033B1

KR101420033B1 - 터보 분자 펌프 장치

Info

Publication number: KR101420033B1
Application number: KR1020127021690A
Authority: KR
Inventors: 요시히로 나가노; 마사키 오후지; 준이치로 고자키
Original assignee: 가부시키가이샤 시마쓰세사쿠쇼
Priority date: 2010-03-11
Filing date: 2010-03-11
Publication date: 2014-07-15
Also published as: JPWO2011111209A1; KR20120119916A; JP5545358B2; WO2011111209A1; CN102782331B; US9353755B2; CN102782331A; US20120321442A1

Abstract

터보 분자 펌프 장치는, 터보 분자 펌프 본체와, 터보 분자 펌프 본체를 구동하는 전원 장치와, 터보 분자 펌프 본체와 상기 전원 장치 사이에 설치되는 수냉 장치를 갖고, 전원 장치의 케이싱 내에 형성되는 부품은, 강냉각이 요구되는 요강냉각 부품과, 중간 정도의 냉각이 공급되는 요중냉각 부품과, 거의 냉각이 요구되지 않는 냉각 불요 부품으로 분류되고, 요강냉각 부품은, 수냉 장치에 접촉하는 제 1 고전열성 기판 상에 실장되고, 요중냉각 부품은, 케이싱의 내면에 접촉하는 제 2 고전열성 기판 상에 실장되고, 냉각 불요 부품은, 제 1 고전열성 기판과 제 2 고전열성 기판 사이의 공간에 배치되는 기판에 실장된다.

Description

터보 분자 펌프 장치{TURBO MOLECULAR PUMP DEVICE}

본 발명은, 터보 분자 펌프 장치에 관한 것이다.

터보 분자 펌프 장치는, 회전 날개가 형성된 로터를 모터로 회전 구동하고, 이 회전 날개를 고정 날개에 대해 고속 회전시킴으로써 기체 분자를 배기하는 것으로서, 각종 진공 처리 장치에 접속되어 사용된다. 이 종류의 터보 분자 펌프로서, 수냉 기구에 의해 모터 본체나 전원부를 냉각하는 것이 있다 (예를 들어, 특허문헌 1).

일본 공개특허공보 2006-274960호

수냉 기구는, 한정된 부분 (냉각하기 쉬운 형상의 부분) 을 국소적으로 냉각하는 데는 적합하지만, 터보 분자 펌프의 전원 장치와 같은 비교적 넓은 영역을 냉각 대상으로 하는 경우에는, 단순히 수냉 기구를 형성한 것만으로는 냉각이 불충분하다. 냉각 팬 장치를 병용하는 것이 고려되지만, 팬의 수명을 생각하면 팬 장치는 채용하기 어렵다.

본 발명에 의한 터보 분자 펌프 장치는, 터보 분자 펌프 본체와, 터보 분자 펌프 본체를 구동하는 전원 장치와, 터보 분자 펌프 본체와 전원 장치 사이에 설치되는 수냉 장치를 갖고, 전원 장치의 케이싱 내에 형성되는 부품은, 강냉각이 요구되는 요(要)강냉각 부품과, 중간 정도의 냉각이 공급되는 요중냉각 부품과, 거의 냉각이 요구되지 않는 냉각 불요 부품으로 분류되고, 요강냉각 부품은, 수냉 장치로의 전열에 의해 냉각되는 제 1 공간에 배치되고, 요중냉각 부품은, 케이싱의 내면 에 대한 전열에 의해 냉각되는 제 2 공간에 배치되고, 냉각 불요 부품은, 케이싱 내에서 복사 또는 국소적 대류에 의해 냉각되는 제 3 공간에 배치된다.

요강냉각 부품은, 제 1 공간에 있어서, 수냉 장치에 접촉하는 제 1 기판 상에 실장되고, 요중냉각 부품은, 케이싱의 내면에 접촉하는 제 2 기판 상에 실장되고, 냉각 불요 부품은, 제 1 기판과 제 2 기판 사이의 제 3 공간에 배치되는 제 3 기판에 실장되도록 해도 된다.

요강냉각 부품이 절연되어 있는 경우에는, 제 1 공간에 있어서, 요강냉각 부품을 수냉 장치에 접촉하여 실장하고, 요중냉각 부품이 절연되어 있는 경우에는, 제 2 공간에 있어서, 요중냉각 부품을 케이싱의 내면에 접촉하여 실장해도 된다.

요강냉각 부품이 절연되어 있지 않은 경우에는, 제 1 공간에 있어서, 요강냉각 부품을 수냉 장치에 접촉하는 절연 시트를 개재하여 실장하고, 요중냉각 부품이 절연되어 있지 않은 경우에는, 제 2 공간에 있어서, 요중냉각 부품을 케이싱 내면에 접촉하는 절연 시트를 개재하여 실장하는 것이 바람직하다.

냉각 불요 부품이 실장되는 기판을 유리 에폭시 또는 페놀로 구성하고, 유리 에폭시 또는 페놀로 이루어지는 기판을, 제 1, 제 2 기판으로부터 떨어진 위치에 배치되도록 수냉 장치 또는 제 1 기판에 지지하는 것이 바람직하다.

터보 분자 펌프 본체가, 고정 날개와, 회전 날개와, 회전 날개를 회전 구동하는 로터와, 로터를 구동하는 로터 모터를 포함할 때, 전원 장치는, 로터 모터를 구동하기 위한 3상 인버터와, 인버터를 제어하는 파워 소자와, 로터 모터의 회생 전력을 열로 변환하는 회생 브레이크 저항 등을 갖는 파워계 회로를 구비한다. 3상 인버터와 파워 소자는 요강냉각 부품으로서 제 1 공간에 배치 형성하고, 회생 브레이크 저항은 수냉 장치에 접촉하도록 배치 형성할 수 있다.

터보 분자 펌프 본체가, 고정 날개와, 회전 날개와, 회전 날개를 회전 구동하는 로터와, 로터를 구동하는 로터 모터를 포함할 때, 전원 장치는, 로터 모터를 구동하기 위한 3상 인버터와, 인버터를 제어하는 파워 소자와, 로터 모터의 회생 전력을 열로 변환하는 회생 브레이크 저항 등을 갖는 파워계 회로를 구비한다. 3상 인버터와 파워 소자는 요강냉각 부품으로서 제 1 공간에서 제 1 기판 상에 배치 형성되고, 회생 브레이크 저항은 수냉 장치에 접촉하도록 배치 형성할 수 있다.

3상 인버터와 파워 소자가 실장되는 제 1 기판을 금속 베이스 기판이나 금속 코어 기판, 혹은 질화알루미늄 등의 전열성이 우수한 세라믹을 사용한 세라믹 기판과 같은 고전열성 기판으로 할 수 있다. 이 예에서는, 회생 브레이크 저항을 링 형상으로 형성하고, 고전열성 제 1 기판을 링 형상의 회생 브레이크 저항의 내측에 배치 형성할 수 있다.

회생 브레이크 저항으로서 시스 히터를 채용할 수 있다.

상기한 모든 터보 분자 펌프 장치에 있어서, 터보 분자 펌프 본체를, 흡기측의 펌프 본체 케이싱과 배기측의 베이스 케이싱을 서로 플랜지에서 볼트 연결하여 구성할 수 있다. 또, 수냉 장치를, 평판상으로 내부에 냉각수 통로가 형성된 수냉 재킷을 구비하고, 수냉 재킷의 상면에는 베이스 케이싱을 그 플랜지를 개재하여 볼트 연결하고, 수냉 재킷의 외주부를, 전원 장치의 케이싱의 개방 단부에 회전을 방지하도록 끼워 볼트 연결할 수 있다.

본 발명에 의하면, 냉각 팬 장치를 형성하지 않고 전원 장치를 구성하는 각 부품을 효율적으로 냉각할 수 있다.

도 1 은 터보 분자 펌프 장치의 외관도이다.
도 2 는 수냉 재킷을 설명하는 도면이고, (a) 는 평면도, (b) 는 정면도, (c) 는 바닥면도이다.
도 3 은 전원 장치 케이싱을 설명하는 도면이고, (a) 는 평면도, (b) 는 정면도이다.
도 4 는 도 3 의 IV-IV 선 단면도이다.
도 5 는 도 3 의 V-V 선 단면도이다.
도 6 은 도 3 의 VI-VI 선 단면도이다.
도 7 은 재킷 본체와 전원 장치 케이싱의 끼워짐 구조를 설명하는 도면이다.
도 8 은 제어 장치 (14) 의 상세를 나타내는 블록도이다.
도 9 의 (a) 는, 케이싱 (140) 내부를 나타내는 종단면도, (b) 는 장치의 b-b 선 단면도이다.
도 10 은 시스 히터를 냉각 장치에 장착하는 브래킷을 설명하는 도면이다.
도 11 은 요강냉각 부품, 요중냉각 부품 및 냉각 불요 부품과, 각각의 부품이 실장되는 기판을 나타내는 도면이다.
도 12 는 냉각 불요 부품이 실장되는 기판의 지지 방법을 설명하는 도면이다.

도 1 ∼ 도 10 을 참조하여 본 발명의 일 실시형태인 터보 분자 펌프 장치 (10) 를 설명한다. 터보 분자 펌프 장치는, 회전 날개가 형성된 로터를 모터로 회전 구동하고, 이 회전 날개를 고정 날개에 대해 고속 회전시킴으로써 기체 분자를 배기한다. 이와 같은 터보 분자 펌프 장치는 각종 진공 처리 장치에 접속되어 사용된다.

도 1 은, 본 발명의 일 실시형태인 터보 분자 펌프 장치 (10) 의 외관을 나타낸다. 터보 분자 펌프 장치 (10) 는, 진공 배기를 실시하는 펌프 본체 (11) 와, 베이스 (12) 와, 냉각 장치 (13) 과, 펌프 본체 (11) 를 구동 제어하는 전원 장치 (14) 를 구비하고 있다. 펌프 본체 (11) 는, 주지의 구조로서 상세 설명은 생략하지만, 주로, 회전 날개를 구비한 로터와 회전축으로 구성되는 회전체와, 회전 날개와 협동 (協動) 하는 고정 날개와, 회전체를 회전 구동하는 모터를 구비하고 있다. 회전체는, 5 축 자기 베어링을 구성하는 전자석에 의해 비접촉 지지된다. 자기 베어링에 의해 자유롭게 회전할 수 있도록 자기 부상된 회전체는, 모터에 의해 고속 회전 구동되어, 회전 날개를 고정 날개에 대해 고속 회전시킴으로써, 흡기 포트 (11Q) 에 접속된 진공 처리 장치 (도시 생략) 로부터 기체 분자를 흡입하고, 백 포트가 접속되어 있는 배기 포트 (12H) 로부터 배기하고 있다

냉각 장치 (13) 는 펌프 본체 (11) 와 전원 장치 (14) 사이에 설치되어, 전원 장치 (14) 내의 발열 부재, 특히 모터 구동 회로의 전자 부품을 주로 냉각한다. 도 2 에 나타내는 바와 같이, 냉각 장치 (13) 는, 내부에 냉각수 통로가 형성된 재킷 본체 (13a) 와, 냉각수 통로에 도시되지 않은 펌프로부터 냉각수를 순환하기 위한 냉각수 입구 (13b) 및 냉각수 출구 (13c) 를 갖는다.

펌프 본체 (11) 는 케이싱 (110) 을 구비하고, 케이싱 (110) 에는, 도 1 에 있어서 상하에 접속용 플랜지 (110UF, 110LF) 가 형성되어 있다. 베이스 (12) 는 케이싱 (120) 을 구비하고, 케이싱 (120) 에는, 도 1 에 있어서 상하에 접속용 플랜지 (120UF, 120LF) 가 형성되어 있다. 케이싱 (110 과 120) 을 펌프 케이싱이라고 부른다. 펌프 본체 (11) 의 상부 접속용 플랜지 (110UF) 는 도시되지 않은 진공 처리 장치의 배기구에 볼트 (11B) 에 의해 접속된다. 펌프 본체 (11) 의 하부 접속용 플랜지 (110LF) 는 베이스 (12) 의 상부 접속용 플랜지 (120UF) 에 볼트 (12B) 에 의해 접속된다. 베이스 (12) 의 하부 접속용 플랜지 (120LF) 는 냉각 장치 (13) 의 상면 (13US) 에 설치되고, 냉각 장치 (13) 는 베이스 (12) 의 하면에 볼트 (13B) 에 의해 체결된다. 냉각 장치 (13) 의 하면은 전원 장치 (14) 의 케이싱 (금속제) (140) 의 상단면에 맞닿고, 케이싱 (140) 은 냉각 장치 (13) 에 볼트 (14B) 에 의해 체결된다.

도 2 에 나타내는 바와 같이 재킷 본체 (13a) 는 대략 8 각형의 평판 형상으로, 바닥면에는, 평면 형상이 대략 8 각형의 볼록부 (13e) 가 형성되어 있다. 재킷 본체 (13a) 의 외주에는 소정 각도마다 돌기부 (13f) 가 형성되고, 이 돌기부 (13f) 에 전원 장치 케이싱 (140) 을 체결하기 위한 구멍 (13g) 가 천공 형성되어 있다. 볼록부 (13e) 에는, 펌프 회전축심과 동심원상으로 나사공 (13h) 이 나선 형성되어 있다. 도 1 에 나타내는 바와 같이, 배기부 (12) 의 케이싱 (120) 의 하부 접속 플랜지 (120LF) 에 재킷 상면 (13US) 을 맞닿게 하고, 볼트 (13B) 를 나사공 (13h) 에 나합 (螺合) 함으로써, 케이싱 (120) 에 재킷 본체 (13a) 가 체결된다. 재킷 본체 (13a) 의 이면 (13LS) 에 전원 장치 케이싱 (140) 의 상단면을 맞닿게 하여 볼트 (14B) 를 전원 장치 케이싱 (140) 의 나사공에 나합함으로써 재킷 본체 (13a) 에 전원 장치 (14) 가 체결된다.

도 3 을 참조하여 전원 장치 케이싱 (140) 을 설명한다. 전원 장치 케이싱 (140) 은, 바닥이 있는 (도 4 참조) 8 각 통형상으로 형성되고, 개방단 (14a) 에는, 도 5 및 6 에도 확대하여 나타내는 바와 같이, 그 전체 둘레에 대략 8 각형 환상 오목부 (14b) 가 형성되어 있다. 개방단 (14a) 의 외주에는 소정 각도마다 돌기부 (14c) 가 형성되고, 이 돌기부 (14c) 에는, 전원 장치 케이싱 (140) 과 재킷 본체 (13a) 를 체결하기 위한 나사공 (14d) 이 나선 형성되어 있다. 환상 오목부 (14b) 에는, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 재킷 본체 (13a) 의 볼록부 (13e) 가 끼워진다. 즉, 냉각 장치 (13) 의 볼록부 (13e) 의 8 각형 형상의 둘레 가장자리가, 마찬가지로 대략 8 각형 환상 오목부 (14b) 에 끼워진다.

도 8 을 참조하여 전원 장치 (14) 를 설명한다. 전원 장치 (14) 에는 1 차 전원 (15) 으로부터 교류 전력이 공급되고, AC/DC 컨버터 (14a) 에 입력된다. 입력되는 교류 전력의 전압은 전압 센서 (14b) 에 의해 검출된다. AC/DC 컨버터 (14a) 는, 1 차 전원 (15) 으로부터 공급된 교류 전력을 직류 전력으로 변환한다. AC/DC 컨버터 (14a) 로부터 출력된 직류 전력은, 모터 (16) 를 구동하는 3상 인버터 (14c) 와 DC/DC 컨버터 (14d) 에 입력된다. DC/DC 컨버터 (14d) 에 입력되는 직류 전력의 전압은, 전압 센서 (14e) 에 의해 검출된다. DC/DC 컨버터 (14d) 의 출력은, 3상 인버터 (14c) 를 PWM 제어 등으로 제어하는 인버터 제어 회로 (14f), 및 자기 베어링 (17) 에 의한 자기 부상의 제어를 실시하는 자기 베어링 제어부 (14g) 의 각각에 입력된다.

자기 베어링 제어부 (14g) 는, 베어링 제어를 실시하는 제어부 (141g) 와, 제어부 (141g) 에서 산출된 제어 신호에 기초하여 여자 전류를 자기 베어링 (17) 에 공급하는 여자 앰프 (142g) 를 구비하고 있다.

인버터 제어 회로 (14f) 에는 회전수 센서 (19) 에 의해 검출된 로터 (20) 의 회전수가 입력되고, 인버터 제어 회로 (14f) 는, 로터 회전수에 기초하여 3상 인버터 (14c) 를 제어한다. 또, 14h 는 회생 잉여 전력 소비용의 회생 브레이크 저항 (시스 히터) 으로, 로터 감속시의 회생 전력을 이 회생 브레이크 저항 (14h) 으로 소비한다. 트랜지스터 제어 회로 (14i) 에 의해 트랜지스터 (14j) 의 온 오프를 제어함으로써, 회생 브레이크 저항 (14h) 에 흐르는 전류의 온 오프를 제어한다. 14k 는, 회생시의 전력 역류 방지용의 다이오드이다.

도 9 는 전원 장치 (14) 의 소자나 기판의 구체적인 배치를 나타내는 도면이다. 도 9 의 (a) 는, 재킷 본체 (13a) 와 전원 장치 (14) 의 종단면도이고, 도 9 의 (b) 는 (a) 의 b-b 선 단면도이다. 모터 구동 회로부는, 모터에 전력을 공급하는 대전력부이고, 또, 회생시의 발열 소자인 회생 브레이크 저항 (14h) 을 포함하므로, 냉각 장치 (13) 의 바로 아래에 배치되어 있다.

도 8 에서 설명한 바와 같이, 전원 장치 (14) 는, 주로 모터 구동 회로부와 자기 베어링 제어부를 구비하고, 도 9 의 (a) 에 나타내는 바와 같이, 각종 부품이 복수의 기판 (81 ∼ 83) 으로 나뉘어 배치 형성되어 있다. 본 실시 형태에서는, 이들 부품을 발열량이나 고온에 대한 내성에 따라 요강냉각 부품 (50), 요중냉각 부품 (60), 냉각 불요 부품 (70) 으로 분류하고, 그들을 상이한 기판 (81 ∼ 83) 에 각각 배치하고 있다.

요강냉각 부품 (50) 은 강한 냉각이 요구되는 부품으로, 예를 들어 도 11 에 나타내는 바와 같이, 발열이 대체로 5 W 이상인 파워 소자 (51) 나 저항기 (52), 전력용 코일·트랜스 (53), 대형의 전해 콘덴서 (54) 등을 포함한다. 요중냉각 부품 (60) 은, 냉각은 요구되지만 요강냉각 부품과 같은 강냉각은 요구되지 않는 부품으로, 발열이 대체로 5 W 미만인 파워 소자 (61) 나, 소비 전력이 어느 정도 이상인 전자 회로 부품 (62) 을 포함한다. 냉각 불요 부품 (70) 은, 냉각이 거의 요구되지 않는 소비 전력이 작은 트랜지스터 (71) 나, 저항·콘덴서 (72), IC (73) 등으로 이루어진다.

요강냉각 부품 (50) 이 실장되는 기판 (81) 은 고전열성 기판으로서, 그 실장면에는 절연막이 형성되고, 그 위에 부품 (50) 이나 배선 패턴이 배치된다. 이 고전열성 기판 (81) 은, 링 형상의 회생 브레이크 저항 (14h) 의 내측에 있어서, 그 이면 (실장면과 반대측의 면) 이 냉각 장치 (13) 의 재킷 본체 (13a) 의 하면에 거의 전체면 접촉하도록 고정된다. 따라서, 냉각 장치 (13) 에 의해, 고전열성 기판 (81) 을 개재하여 요강냉각 부품 (50) 을 강력하게 냉각할 수 있다. 또, 특히 강냉각이 요구되는 부품 (50) 에 대해서는, 그 부품 (50) 과 기판 (81) 의 실장면 사이에 열전도성의 컴파운드 (50A) 를 설치하여, 냉각 효율을 더욱 높이고 있다.

요중냉각 부품 (60) 이 실장되는 기판 (82) 은 고전열성 기판으로서, 그 실장면에는 절연막이 형성되고, 그 위에 부품 (60) 이나 배선 패턴이 배치된다. 이 기판 (82) 은, 그 이면 (실장면과 반대측의 면) 이 전원 장치 케이싱 (140) 의 바닥면에 거의 전체면 접촉하도록 고정된다. 따라서, 요중냉각 부품 (60) 으로부터 발해진 열은, 고전열성 기판 (82) 및 전원 장치 케이싱 (140) 을 개재하여 외부 공기로 효율적으로 빠져나간다. 상기 서술한 요강냉각 부품 (50) 과 비교해 절대적인 냉각 효율은 떨어지지만, 요중냉각 부품 (60) 으로는 충분한 냉각이 도모된다.

냉각 불요 부품 (70) 이 실장되는 기판 (83) 은, 예를 들어 유리 에폭시 또는 페놀제로 된다. 이 기판 (83) 은, 양 고전열성 기판 (81, 82) 사이의 공간에, 양 고전열성 기판 (81, 82) 으로부터 떨어져 배치된다. 예를 들어 도 12 에 나타내는 바와 같이, 스터드 볼트 등의 지지 부재 (91) 에 의해 기판 (83) 을 고전열성 기판 (81) 에 지지할 수 있다. 고전열성 기판 (81) 이 아니고, 수냉 재킷 본체 (13a) 에 기판 (83) 을 지지해도 된다. 기판 (83) 은 고전열성 기판이 아니고, 또 위치적으로도 냉각 불요 부품 (70) 의 방열은 거의 바랄 수 없지만, 냉각 불요 부품이기 때문에 전혀 문제는 없다. 또한, 냉각 불요 부품 (70) 은, 주위의 부재와의 사이에 온도 구배가 있으면, 복사 또는 국소적 대류에 의해 전열되어, 냉각된다.

상기와 같이 전원 장치 (14) 의 각 부품을 요강냉각 부품 (50), 중냉각 부품 (60), 냉각 불요 부품 (70) 으로 분류하고, 요강냉각 부품 (50) 은, 수냉 장치 (13) 로의 전열에 의해 냉각되는 제 1 공간에 배치하고, 요중냉각 부품 (60) 은, 케이싱 (140) 의 내면으로의 전열에 의해 냉각되는 제 2 공간에 배치하고, 냉각 불요 부품 (70) 은, 케이싱 (140) 내에서 주위 부재으로의 복사 또는 국소적 대류에 의한 전열에 의해 냉각되는 제 3 공간에 배치하도록 하였다. 따라서, 냉각이 요구되는 부품을 그 요구도에 따라 효율적으로 냉각할 수 있어, 냉각 팬 장치를 형성할 필요가 없다.

특히 상기 실시형태의 전원 장치 (14) 에 있어서는, 요강냉각 부품 (50) 과 요중냉각 부품 (60) 을 고전열성 기판에 실장하고, 기판을 수냉 장치 (13) 나 케이싱 (140) 의 내면에 접촉시켜 전열에 의해 냉각하도록 했다. 따라서, 미리 부품이 실장된 기판을 수냉 장치 (13) 나 케이싱 (140) 의 바닥면에 접촉하여 배치 형성하기만 하면 되어, 조립성도 향상된다.

도 10 의 (b) 는 회생 브레이크 저항 (14h) 의 외관을 나타내고, 도 10 의 (a) 는 부착 브래킷의 사시도이다. 회생 브레이크 저항 (14h) 은, 예를 들어 시스 히터로서, 재킷 본체 (13a) 의 바닥면의 외형 형상에 대응한 C 자 형상의 환상체로 형성되어 있다. 회생 브레이크 저항 (14h) 의 일방의 단자는 케이블 (CA1) 에 의해 AC/AC 컨버터 (14a) 의 정극 라인에 접속되고, 타방의 단자는 케이블 (CA2) 에 의해 트랜지스터 (14i) 의 콜렉터 단자에 접속되어 있다.

도 10 의 (a) 에 나타내는 바와 같이, 부착 브래킷 (21) 의 상단 플랜지 (21UF) 에는 부착공이 천공 형성되고, 이 구멍에 도시되지 않은 볼트를 삽입하여 재킷 본체 (13a) 의 나선공에 볼트를 나합하여 부착 브래킷 (21) 이 고정되는, 부착 브래킷 (21) 의 외경은 전원 장치 케이싱 (140) 의 내경이나 재킷 본체 (13a) 의 외경보다 약간 작은 직경으로, 도 9 의 (a) 에 나타내는 바와 같이, 재킷 본체 (13a) 와 접하는 전원 장치 케이싱 (140) 의 개방단의 내주면 접속의 모서리부에 장착되어 있다. 이 브래킷 (21) 의 コ 자형 단면의 바닥면에 시스 히터 (14h) 가 감기도록 배치 형성되고, 도시 생략한 고정 수단으로 고정된다. 이와 같이, 시스 히터 (14h) 는, 케이싱 (140) 이 냉각 장치 (13) 와 접하는 단부의 내주면을 따라 돌아서 배치 형성되어 있다. 바꾸어 말하면, 시스 히터 (14h) 는, 케이싱 (140) 의 내주면에 대응한 형상으로 미리 제작되어 배치 형성되어 있다. 시스 히터 (14h) 가 배치 형성되는 빈 공간은, 모터 구동 제어부나 자기 베어링 제어부 등의 기판이나 소자가 원래 배치될 수 없는 빈 공간이다. 따라서, 전원 장치 케이싱 (140) 내의 각종 소자 배치의 스페이스 효율을 향상시킬 수 있으므로, 전원 장치 (14) 의 소형화에 공헌한다.

회생 브레이크 저항 (14h) 은 전열 재료에 의해 제작된 브래킷 (21) 을 개재하여 냉각 장치 (13) 에 장착되어 있으므로, 회생 브레이크시에 발생하는 열은 냉각 장치 (13) 로 전열되어, 과도한 온도 상승이 억제된다.

또한, 부착 브래킷 (21) 대신에, 재킷 본체 (13a) 의 바닥면에 시스 히터 (14h) 의 형상을 따라 소정 간격으로 고정된 복수의 금구 (金具) 에 의해 시스 히터 (14h) 를 고정시켜도 된다. 이 경우, 시스 히터 (14h) 를 재킷 본체 (13a) 의 바닥면에 가압하면, 전열성을 향상시킬 수 있다.

또, 회생 브레이크 저항의 형상은, 반드시 도 10 과 같은 환상일 필요는 없고, 재킷 본체 (13a) 에 방열할 수 있는 형상이면 된다.

일 실시형태의 터보 분자 펌프 장치 (10) 에서는, 재킷 본체 (13a) 와 전원 장치 케이싱 (140) 이 대략 8 각형 볼록부 (13e) 및 대략 8 각형 환상 오목부 (14b) 에 의해 끼워 맞춰져, 토크 반력 구조를 형성한다. 외란에 의해 펌프 본체 (11) 의 로터가 펌프 케이싱 내주면과 접촉할 때의 충격 토크에 의해, 펌프 케이싱 (110) 이 진공 처리 장치에 대해 상대적으로 회전하여 정지할 때, 냉각 장치 (13) 와 전원 장치 (14) 에는 그 자중에 기인한 관성력이 작용하여, 배기부 케이싱 (120) 과 냉각 장치 (13) 사이의 체결부 (제 1 체결부) 에 관성력에 의한 토크가 작용한다. 또, 냉각 장치 (13) 와 전원 장치 케이싱 (140) 사이의 체결부 (제 2 체결부) 에도 관성력에 의한 토크가 작용한다. 전원 장치 (14) 의 자중에 의한 관성 토크는 대략 8 각형 환상 오목부 (14b) 로부터, 재킷 본체 (13a) 의 8 각형 볼록부 (13e) 에 전달된다. 재킷 본체 (13a) 는 볼트 (13B) 에 의해 배기부 케이싱 (120) 에 체결되어 있으므로, 관성력 토크에 의한 전단력은 볼트 (13B) 에 작용한다. 그 결과, 재킷 본체 (13a) 와 전원 장치 케이싱 (140) 을 체결하는 볼트 (14B) 에는, 상기 관성력에 의한 큰 전단력은 작용하지 않는다. 따라서, 볼트 (14B) 의 직경은, 관성력 토크를 고려할 필요가 없기 때문에 가늘게 할 수 있다.

상기 서술한 실시형태의 터보 분자 펌프 장치를 다음과 같이 변형하여 실시할 수 있다.

(1) 요강냉각 부품 (50) 을 고전열성의 기판 (81) 상에 실장하고, 이 기판 (81) 을 냉각 장치 (13) 에 접촉하여 장착하도록 했다. 그러나, 요강냉각 부품 (50) 을 절연 상태로 냉각 장치 (13) 에 장착해도 된다. 부품 자신이 절연되어 있지 않은 경우, 전열성이 양호한 절연 시트를 개재하여 냉각 장치 (13) 에 장착한다.

(2) 요중냉각 부품 (60) 을 고전열성의 기판 (82) 상에 실장하고, 이 기판 (82) 을 케이싱 (140) 의 내면에 접촉하여 장착하도록 했다. 그러나, 요중냉각 부품 (60) 을 절연 상태로 케이싱 (140) 의 내면에 장착해도 된다. 부품 자신이 절연되어 있지 않은 경우, 전열성이 양호한 절연 시트를 개재하여 케이싱 (140) 의 내면에 장착한다.

또한, 본 발명의 특징을 해치지 않는 이상 본 발명은 상기 실시형태에 전혀 한정되는 것은 아니다.

따라서, 본 발명은, 터보 분자 펌프 본체를 구동하는 전원 장치 (14) 와, 터보 분자 펌프 본체 (11) 와 전원 장치 (14) 사이에 설치되는 수냉 장치 (13) 를 갖고, 전원 장치 (14) 의 케이싱 (140) 내에 형성되는 부품을 강냉각이 요구되는 요강냉각 부품 (50) 과 중간 정도의 냉각이 공급되는 요중냉각 부품 (60) 과 거의 냉각이 요구되지 않는 냉각 불요 부품 (70) 으로 분류한 다음, 요강냉각 부품 (50) 은, 수냉 장치 (13) 로의 전열에 의해 냉각되는 제 1 공간에 배치하고, 요중냉각 부품 (60) 은, 케이싱 (140) 의 내면으로의 전열에 의해 냉각되는 제 2 공간에 배치하고, 냉각 불요 부품 (70) 은, 케이싱 (140) 내에서 복사 또는 국소적 대류에 의해 냉각되는 제 3 공간에 배치하는 여러 형태의 터보 분자 펌프에 적용할 수 있다.

Claims

터보 분자 펌프 본체와,
상기 터보 분자 펌프 본체를 구동하는 전원 장치와,
상기 터보 분자 펌프 본체와 상기 전원 장치 사이에 설치되는 수냉 장치를 갖고,
상기 전원 장치의 케이싱 내에 형성되는 부품은, 강냉각이 요구되는 요강냉각 부품과, 중간 정도의 냉각이 공급되는 요중냉각 부품과, 냉각이 요구되지 않는 냉각 불요 부품으로 분류되고, 상기 요강냉각 부품은, 상기 수냉 장치로의 전열에 의해 냉각되는 제 1 공간에 배치되고, 상기 요중냉각 부품은, 상기 케이싱의 내면으로의 전열에 의해 냉각되는 제 2 공간에 배치되고, 상기 냉각 불요 부품은, 상기 케이싱 내에서 복사 또는 국소적 대류에 의해 냉각되는 제 3 공간에 배치되고,
상기 터보 분자 펌프 본체는, 고정 날개와, 회전 날개와, 상기 회전 날개를 회전 구동하는 로터와, 상기 로터를 구동하는 로터 모터를 포함하고,
상기 전원 장치는, 상기 로터 모터의 회생 전력을 열로 변환하는 회생 브레이크 저항을 구비하고,
상기 회생 브레이크 저항은 상기 수냉 장치에 접촉하도록 배치 형성되어 있는 터보 분자 펌프 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 요강냉각 부품은, 상기 제 1 공간에 있어서, 상기 수냉 장치에 접촉하는 제 1 기판 상에 실장되고, 상기 요중냉각 부품은, 상기 케이싱의 내면에 접촉하는 제 2 기판 상에 실장되고, 상기 냉각 불요 부품은, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 사이의 상기 제 3 공간에 배치되는 제 3 기판에 실장되는 터보 분자 펌프 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 요강냉각 부품은, 상기 제 1 공간에 있어서, 상기 수냉 장치에 접촉하여 실장되고, 상기 요중냉각 부품은, 상기 케이싱의 내면에 접촉하여 실장되는 터보 분자 펌프 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 요강냉각 부품은, 상기 제 1 공간에 있어서, 상기 수냉 장치에 접촉하는 절연 시트를 개재하여 실장되고, 상기 요중냉각 부품은, 상기 케이싱의 내면에 접촉하는 절연 시트를 개재하여 실장되는 터보 분자 펌프 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 냉각 불요 부품이 실장되는 상기 제 3 기판은, 유리 에폭시 또는 페놀로 이루어지고, 상기 유리 에폭시 또는 페놀로 이루어지는 제 3 기판은, 상기 제 1, 제 2 기판으로부터 떨어진 위치에 배치되도록 상기 수냉 장치 또는 상기 제 1 기판에 지지되는 터보 분자 펌프 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 전원 장치는, 상기 로터 모터를 구동하기 위한 3상 인버터와, 상기 인버터를 제어하는 파워 소자와, 상기 회생 브레이크 저항 등을 갖는 파워계 회로를 구비하고,
상기 3상 인버터와 파워 소자는 상기 요강냉각 부품으로서 상기 제 1 공간에 배치 형성되어 있는 터보 분자 펌프 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 전원 장치는, 상기 로터 모터를 구동하기 위한 3상 인버터와, 상기 인버터를 제어하는 파워 소자와, 상기 회생 브레이크 저항 등을 갖는 파워계 회로를 구비하고,
상기 3상 인버터와 파워 소자는 상기 요강냉각 부품으로서 상기 제 1 공간에서 제 1 기판 상에 배치 형성되어 있는 터보 분자 펌프 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 제 1 기판은 고전열성 기판이고, 상기 회생 브레이크 저항은 링 형상으로 형성되고, 상기 고전열성 제 1 기판은 상기 링 형상의 회생 브레이크 저항의 내측에 배치 형성되어 있는 터보 분자 펌프 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 회생 브레이크 저항은 시스 히터인 터보 분자 펌프 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 터보 분자 펌프 본체는, 흡기측의 펌프 본체 케이싱과 배기측의 베이스 케이싱을 서로 플랜지에서 볼트 연결되어 구성되고,
상기 수냉 장치는, 평판상으로 내부에 냉각수 통로가 형성된 수냉 재킷을 포함하고,
상기 수냉 재킷의 상면에는 상기 베이스 케이싱이 그 플랜지를 개재하여 볼트 연결되고,
상기 수냉 재킷의 외주부는, 상기 전원 장치의 케이싱의 개방 단부에 회전을 방지하도록 끼워 맞춰져 볼트 연결되어 있는 터보 분자 펌프 장치.