KR20200121785A - 진공 펌프와 진공 펌프의 제어 장치 - Google Patents

Abstract

[과제] 전장 기기를 효율적으로 냉각하는 것이 가능한 진공 펌프를 제공한다.
[해결 수단] 펌프 본체(11)와, 펌프 본체(11)의 외측에 배치된 전장 케이스(31)를 구비하고, 전장 케이스(31)는, 내부에 냉각 매체 유로(38a)가 형성된 냉각 재킷(36)과, 회로 부품(62)을 구비하며 냉각 재킷(36)에 의한 냉각이 가능한 전원 회로부(33)를 갖고, 냉각 재킷(36)에는 전원 회로부(33)가 열 이동 가능하게 장착되며, 냉각 재킷(36)은, 재킷 본체(37)와, 재킷 본체(37) 내에 냉각수를 순환시키기 위한 냉각관(38)을 구비하고, 냉각관(38)을 전원 회로부(33) 측을 향해 부분적으로 노출시키고 있다.

Description

진공 펌프와 진공 펌프의 제어 장치

본 발명은, 예를 들어 터보 분자 펌프 등의 진공 펌프와 진공 펌프의 제어 장치에 관한 것이다.

종래, 후에 게재하는 특허문헌 1에 개시되어 있는 터보 분자 펌프 장치가 알려져 있다. 특허문헌 1의 터보 분자 펌프 장치에 있어서는, 단락 0010, 도 1, 도 2 등에 기재되어 있듯이 냉각 장치(13)가 설치되어 있다. 냉각 장치(13)는, 펌프 본체(11)와 전원 장치(14) 사이에, 축 방향으로 늘어놓고 끼워 설치되며, 전원 장치(14) 내에 있어서의 모터 구동 회로의 전자 부품을 주로 냉각한다. 그리고, 이 냉각 장치(13)는, 내부에 냉각수 통로가 형성된 재킷 본체(13a)와, 송수용의 펌프에 의해 냉각수 통로에 냉각수를 순환시키기 위한 냉각수 입구(13b) 및 냉각수 출구(13c)를 갖고 있다.

국제 공개 제2011/111209호 공보

그런데, 터보 분자 펌프 등의 진공 펌프에 있어서는, 접속되는 진공 기기의 주변 스페이스의 사정 등에 의해서, 소형화가 필요해지는 경우가 있다. 그리고, 모터 구동 회로나 제어 회로 등의 전장 기기의 소형화도 필요해지는 경우가 있으며, 이러한 경우에는, 전장 기기의 실장 밀도가 높아져, 전장 기기가 온도 상승하기 쉬워진다. 또, 진공 펌프의 고성능화에 의해서도 전장 기기의 실장 밀도가 높아져, 전장 기기가 온도 상승하기 쉬워진다. 이로 인해, 예를 들어 특허문헌 1에 개시된 냉각 장치를 이용하는 경우에도, 가능한 한 효율적으로 냉각하는 것이 요구된다. 그리고, 효율적인 냉각에 의해, 전장 기기의 수명을 늘리는 것이 가능해진다.

또, 냉각 효과를 높이기 위해, 특허문헌 1에 개시되어 있는 수냉을 대신하여, 예를 들어 냉각 팬을 이용한 공냉을 행하는 것도 생각된다. 그러나, 냉각 팬을 구비함으로써, 그만큼 진공 펌프의 외형 치수가 커져, 소형화가 어려워진다. 또, 냉각 팬을 사용하면, 발생한 기류가 클린룸 내에서 먼지를 들뜨게 해 버려, 청정한 환경을 유지하기 어려워지는 경우가 있다. 또한, 냉각 팬을 사용한 경우에, 들뜨는 먼지의 배제를 위해 에어컨(공기 조화기)에 의한 배기를 강화하면, 종합적인 에너지 소비량이 그만큼 증가해 버린다. 이들로부터, 터보 분자 펌프 등의 진공 펌프에서는, 효율적인 냉각을 위해서 공냉을 채용하는 것이 어렵고, 수냉을 채용하는 것이 바람직하다.

본 발명은 이러한 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것이며, 그 목적으로 하는 점은, 전장 기기를 효율적으로 냉각하는 것이 가능한 진공 펌프와 진공 펌프의 제어 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명은, 펌프 본체와, 상기 펌프 본체의 외측에 배치된 제어 장치를 구비하고,

상기 제어 장치는,

내부에 냉각 매체 유로가 형성된 냉각부와,

발열 부품을 구비하고 상기 냉각부에 의한 냉각이 가능한 전장 부품부를 가지며,

상기 냉각부에는 상기 전장 부품부가 열 이동 가능하게 장착되고,

상기 전장 부품부에는, 상기 발열 부품이 실장되어 상기 냉각부에 고정된 회로 기판과, 상기 회로 기판 및 상기 발열 부품을 적어도 부분적으로 덮는 몰드부가 설치되며,

상기 몰드부를 통한 상기 냉각부 측으로 열 이동이 가능한 것을 특징으로 하는 진공 펌프에 있다.

또, 상기 목적을 달성하기 위해서 다른 본 발명은, 상기 회로 기판에는, 상기 회로 기판을 관통하여 상기 몰드부가 들어가는 관통부가 형성되고,

상기 몰드부 및 상기 관통부를 통한 상기 냉각부 측으로 열 이동이 가능한 것을 특징으로 하는 진공 펌프에 있다.

또, 상기 목적을 달성하기 위해서 다른 발명은, 상기 냉각부가, 상기 회로 기판의, 상기 발열 부품이 실장된 측에 대해 반대 측의 위치에서, 상기 관통부에 들어간 상기 몰드부에 면하고 있는 것을 특징으로 하는 진공 펌프에 있다.

또, 상기 목적을 달성하기 위해서 다른 발명은, 상기 냉각부는,

상기 냉각 매체 유로를 상기 전장 부품부 측을 향해 부분적으로 노출시키고 있는 것을 특징으로 하는 진공 펌프에 있다.

또, 상기 목적을 달성하기 위해서 다른 발명은, 내부에 냉각 매체 유로가 형성된 냉각부와,

발열 부품을 구비하고 상기 냉각부에 의한 냉각이 가능한 전장 부품부를 가지며,

상기 냉각부에는 상기 전장 부품부가 열 이동 가능하게 장착되고,

상기 전장 부품부에는, 상기 발열 부품이 실장되어 상기 냉각부에 고정된 회로 기판과, 상기 회로 기판 및 상기 발열 부품을 적어도 부분적으로 덮는 몰드부가 설치되며,

상기 몰드부를 통한 상기 냉각부 측으로 열 이동이 가능한 것을 특징으로 하는 진공 펌프의 제어 장치에 있다.

상기 발명에 의하면, 전장 기기를 효율적으로 냉각하는 것이 가능한 진공 펌프와 진공 펌프의 제어 장치를 제공할 수 있다.

도 1의 (a)는 본 발명의 일실시 형태에 따르는 터보 분자 펌프를 개략적으로 도시한 단면도, (b)는 전장 박스를 확대하여 도시한 단면도, (c)는 냉각 재킷의 연직부와 냉각관의 위치 관계를 도시한 설명도이다.
도 2의 (a)는 냉각 재킷이나 전원 회로부를 개략적으로 도시한 사시도, (b)는 전원 회로부의 회로 기판을 개략적으로 도시한 정면도이다.

이하, 본 발명의 일실시 형태에 따르는 진공 펌프에 대해서, 도면에 의거하여 설명한다. 도 1(a)는 진공 펌프로서의 터보 분자 펌프(10)를 종단하고, 일부를 생략하여 개략적으로 도시하고 있다. 이 터보 분자 펌프(10)는, 예를 들어, 반도체 제조 장치, 전자 현미경, 질량 분석 장치 등이라고 하는 대상 기기의 진공 챔버(도시 생략)에 접속되게 되어 있다.

터보 분자 펌프(10)는, 원통형상의 펌프 본체(11)와, 전장 기기 수용부(제어 장치)로서의 상자형상의 전장 케이스(31)를 일체로 구비하고 있다. 이들 중 펌프 본체(11)는, 도면 중의 상측이 대상 기기 측에 연결되는 흡기부(12)가 되어 있으며, 하측이 보조 펌프 등에 연결되는 배기부(13)가 되어 있다. 그리고, 터보 분자 펌프(10)는, 도 1(a)에 도시한 연직 방향의 수직 자세 외, 도립(倒立) 자세나 수평 자세, 경사 자세에서도 이용하는 것이 가능하게 되어 있다.

전장 케이스(31)는, 펌프 본체(11)의 측부인 외주면에, 경방향으로 돌출하도록 장착되어 있다. 이로 인해, 본 실시 형태의 터보 분자 펌프(10)는, 예를 들어 상기 서술한 특허문헌 1에 개시된 타입인 것과 같이, 펌프 본체와 전장 기기(전장 부품)를 축 방향(가스의 이송 방향)으로 늘어놓아 배치한 경우에 비해 축 방향의 컴팩트화가 도모되고 있다. 그리고, 본 실시 형태의 터보 분자 펌프(10)는, 축 방향의 공간이 비교적 협애해도, 설치가 가능하다.

펌프 본체(11)는, 단차가 있는 원통형상의 본체 케이싱(14)을 구비하고 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 본체 케이싱(14)의 직경은 350mm 정도이며, 높이는 400mm 정도로 되어 있다. 본체 케이싱(14) 내에는, 배기 기구부(15)와 회전 구동부(16)가 설치되어 있다. 이들 중 배기 기구부(15)는, 터보 분자 펌프 기구부(17)와 나사 홈 펌프 기구부(18)에 의해 구성된 복합형의 것으로 되어 있다.

터보 분자 펌프 기구부(17)와 나사 홈 펌프 기구부(18)는, 펌프 본체(11)의 축 방향으로 연속하도록 배치되어 있고, 도 1(a)에 있어서는, 도면 중의 상측에 터보 분자 펌프 기구부(17)가 배치되고, 도면 중의 하측에 나사 홈 펌프 기구부(18)가 배치되어 있다. 터보 분자 펌프 기구부(17)나 나사 홈 펌프 기구부(18)의 기본 구조로는, 일반적인 것을 채용 가능한데, 이하에 기본 구조에 대해 개략적으로 설명한다.

도 1(a) 중의 상측에 배치된 터보 분자 펌프 기구부(17)는, 다수의 터빈 블레이드에 의해 가스의 이송을 행하는 것이며, 소정의 경사나 곡면을 갖고 방사형상으로 형성된 고정 날개부(19)와 회전 날개부(20)를 구비하고 있다. 여기서, 터보 분자 펌프 기구부(17)에 있어서, 고정 날개(스테이터 날개)와 회전 날개(로터 날개)는 수십단에 걸쳐 번갈아 늘어서도록 배치되어 있는데, 도면이 번잡해지는 것을 피하기 위해, 고정 날개와 회전 날개에 대한 부호의 기재는 생략하고 있다. 또, 도 1(a)에서는, 마찬가지로 도면이 번잡해지는 것을 피하기 위해, 펌프 본체(11)에 있어서의 부품의 단면을 도시한 해칭의 기재도 생략하고 있다.

고정 날개부(19)는, 본체 케이싱(14)에 일체적으로 설치되어 있고, 고정 날개부(19)에 구비된 상하의 고정 날개의 사이에, 회전 날개부(20)에 설치된 회전 날개가 들어가 있다. 회전 날개부(20)는, 도 1(a) 중에 상단부의 윤곽만을 개략적으로 도시한 회전축(로터 샤프트)(21)에 일체화되어 있다.

이 회전축(21)은, 하측의 나사 홈 펌프 기구부(18)를 통과하고, 마찬가지로 윤곽만을 개략적으로 도시한 상기 서술한 회전 구동부(16)에 연결되어 있다. 나사 홈 펌프 기구부(18)는, 로터 원통부(23)와 나사 스테이터(24)를 구비하고 있으며, 로터 원통부(23)와 나사 스테이터(24) 사이에 소정의 간극인 나사 홈부(25)를 형성하고 있다. 로터 원통부(23)는, 회전축(21)에 연결되어 있어, 회전축(21)과 일체로 회전할 수 있게 되어 있다. 나사 홈 펌프 기구부(18)의 후단에는 배기 파이프에 접속하기 위한 배기구(26)가 배치되어 있고, 배기구(26)의 내부와 나사 홈부(25)가 공간적으로 연결되어 있다.

회전 구동부(16)는 모터이며, 도시는 생략하나, 회전축(21)의 외주에 형성된 회전자와, 회전자를 둘러싸도록 배치된 고정자를 갖고 있다. 이 회전 구동부(16)를 작동시키기 위한 전력의 공급은, 상기 서술한 전장 케이스(31)에 수용된 전원 기기나 제어 기기에 의해 행해지게 되어 있다.

회전축(21)의 지지에는, 도시는 생략하나, 자기 부상에 의한 비접촉식의 베어링(자기베어링)이 이용되고 있다. 이로 인해, 펌프 본체(11)에 있어서는, 고속 회전을 행할 때에 마모가 없고, 수명이 길며, 또한, 윤활유를 불필요로 한 환경이 실현되고 있다. 또한, 자기베어링으로서, 래디얼 자기베어링과 스러스트 베어링을 조합한 것을 채용할 수 있다. 또한, 자기베어링에, 만일의 경우의 손상을 막는 터치다운 베어링을 조합하여 이용하는 것도 가능하다.

회전 구동부(16)가 구동되면, 회전축(21)과 일체가 된 터보 분자 펌프 기구부(17)의 회전 날개부(20) 및 로터 원통부(23)가 회전한다. 회전 날개부(20)의 회전에 수반하여, 도 1(a) 중의 상측에 도시한 흡기부(12)로부터 가스가 흡인되어, 고정 날개부(19)의 고정 날개와 회전 날개부(20)의 회전 날개에 기체 분자를 충돌시키면서, 나사 홈 펌프 기구부(18) 측으로 가스의 이송이 행해진다. 나사 홈 펌프 기구부(18)에서는, 터보 분자 펌프 기구부(17)로부터 이송된 가스를, 로터 원통부(23)와 나사 스테이터(24)의 간극에 도입하여, 나사 홈부(25) 내에서 압축한다. 나사 홈부(25) 내에서 압축된 가스는, 배기부(13)로부터 배기구(26)에 진입하여, 배기구(26)를 통해 펌프 본체(11)로부터 배출된다.

다음으로, 상기 서술한 전장 케이스(31)에 대해 설명한다. 전장 케이스(31)는, 도 1(b)에 도시한 바와 같이, 직방체형상의 박스 케이싱(32) 내에 전장 기기부(전장 부품부)로서의 전원 회로부(33)와, 마찬가지로 전장 기기부로서의 제어 회로부(34)를 수납하고 있다. 박스 케이싱(32)은, 단면이 L자형인 판금제의 케이싱 패널(35)이나, 마찬가지로 단면이 L자형인 냉각부로서의 냉각 재킷(36) 등을 조합하고, 서로 결합함으로써 구성되어 있다. 또한, 도 1(a)에서는, 케이싱 패널(35)의 양단부(지면을 꿰뚫는 양단부)를 닫는 단부 폐색 패널을 떼어내어, 전장 케이스(31)의 내부가 보이도록 하고 있다. 단부 폐색 패널로는, 예를 들어 2개(2장)의 직사각형 형상의 패널 부재를 이용하는 것 등이 가능하다.

냉각 재킷(36)은, 재킷 본체(37)와 냉각관(38)을 구비하고 있다. 이들 중 재킷 본체(37)는, 대략 수평으로 향한 수평부(39)와, 대략 연직으로 향한 연직부(40)를 일체로 갖는 주조물이다. 냉각 재킷(36)의 소재(주입재(鑄入材))로는, 알루미늄 등을 채용하는 것이 가능하다. 수평부(39)는, 연직부(40)와 연결된 기단 측을 펌프 본체(11)의 외측(펌프 본체(11)로부터 멀어지는 측)을 향하고, 선단 측을 펌프 본체(11) 측을 향하고 있다.

또한, 수평부(39)의 선단 측은, 도 2(a)에 도시한 바와 같이 펌프 본체(11)의 외경에 맞추어 원호형상으로 절결되어 있고, 원호형상의 선단부(41)를 따라서, 육각 구멍이 형성된 볼트(42)(도 1(a)에 1개만 도시한다)를 통과시키기 위한 복수의 관통 구멍(43)이 설치되어 있다. 그리고, 수평부(39)의 선단 측은, 도 1(a)에 도시한 바와 같이, 본체 케이싱(14)의 하면(44)에 겹쳐지도록 배치되고, 복수의 육각 구멍이 형성된 볼트(42)에 의해, 펌프 본체(11)의 하부 플랜지(45)에 하방으로부터 볼트 고정되어 있다.

도 2(a)에 도시한 바와 같이, 연직부(40)는, 펌프 본체(11) 측을 향한 냉각면으로서의 내측면(46)과, 외측을 향한 마찬가지로 냉각면으로서의 외측면(47)을 갖고 있다. 이들 중 내측면(46)에는, 상기 서술한 전원 회로부(33)와 제어 회로부(34)가, 전원 회로부(33)를 아래로 하여 상하로 배치되어 있다. 전원 회로부(33)와 제어 회로부(34)는, 연직부(40)에 대해서 열의 이동이 가능한 상태로, 볼트 조임 등의 수단에 의해 고정되어 있다.

그러나, 전원 회로부(33)와 제어 회로부(34)의 배치는 이에 한정되지 않으며, 제어 회로부(34)를 아래로 하여 상하로 배치해도 된다.

여기서, 도 1(a), (b)에서는, 전원 회로부(33)와 제어 회로부(34)는, 개략적으로 이점쇄선에 의해 둘러싸여 도시되어 있다. 또, 전원 회로부(33)는, 도 1(b)나 도 2(a)에 도시한 바와 같이 몰드부로서의 몰드 수지(74)에 의해 봉지되어 있다. 그리고, 도 1(b)에서는, 몰드 수지(74)의 범위가 명확해지도록, 이점쇄선의 해칭을 붙여 몰드 수지(74)를 기재하고 있는데, 전원 회로부(33)나 몰드 수지(74)의 구체적 구성에 대해서는 후술한다.

도 2(a)에 도시한 바와 같이, 냉각 재킷(36)의 연직부(40)에는, 상기 서술한 냉각관(38)이 삽입(인서트 주조)되어 있다. 냉각관(38)은, 전장 케이스(31)의 내부를 냉각하기 위한 것이며, 외부로부터 공급된 냉각수(냉각 매체, 냉매)가 내부의 냉각 매체 유로(38a)를 통해 순환하게 되어 있다. 냉각관(38)의 직경은 예를 들어 수mm 정도이며, 이 냉각관(38)의 재질로는, 스테인리스강(SUS)이나 구리 등을 채용하는 것이 가능하다.

냉각관(38)은, 연직부(40)의 내부에 있어서, 파선으로 나타낸 바와 같이 コ자형으로 구부러져 있고, 서로 대략 수평하며 또한 평행하게 신장되는 평행부(50)와, 평행부(50)를 접속하는 연직인 접속부(51)를 갖고 있다. 그리고, 냉각관(38)의 양단부(52, 53)는, 연직부(40)의 단면(54)으로부터 겨우 약간 수mm 정도 돌출되어 있다.

여기서, 본 실시 형태에 있어서는, 냉각관(38)의 양단부(52, 53) 중, 도 2(a) 중의 하측(수평부(39) 측)의 단부(53)가 냉각수(냉각 매체, 냉매)의 입구가 되어 있고, 상측의 단부(52)가 냉각수의 출구가 되고 있다. 그러나, 냉각수의 유통 방향은 이것에 한정되지 않으며, 상측의 단부(52)를 입구로 하고, 하측의 단부(53)를 출구로 해도 된다. 또, 도시는 생략하나, 냉각관(38)의 양단부(52, 53)에 관용의 이음매를 접속하고, 이 이음매를 통해 냉각수의 순환 경로에 접속하는 것이 가능하다.

또한, 냉각관(38)은, 연직부(40)의 내측면(46)으로부터 일부를 노출시키고 있고, 냉각관(38)의 둘레 방향의 일부는, 내측면(46)으로부터 돌출한 노출부(55)가 되어 있다. 그리고, 노출부(55)는, 내측면(46)에 고정된 전원 회로부(33)의 배후에 위치하고, 몰드 수지(74)에 접해, 전원 회로부(33)에 대해서 이격되어 있다. 여기서, 본 실시 형태에 있어서는, 도 2(a) 중의 상측의 평행부(50)나 접속부(51)만이 노출부(55)를 구성하게 되어 있다. 그러나, 이것에 한정하지 않고, 냉각관(38)의 길이 방향의 대략 전체 길이로 노출부(55)를 구성하는 것도 가능하다.

냉각부는, 일반적으로는 냉각관(38)에 흐르게 하는 냉각수에 의해 냉각되는데, 냉각 매체(냉매)는 냉각수에 한정되지 않으며, 물 이외의 유체나 냉각 가스 등의 다른 냉매여도 상관없다.

또, 본 실시 형태에서는, 노출부(55)나, 연직부(40)의 내측면(46)이 몰드 수지(74)에 접촉하도록 하고 있는데, 이것에 한정되지 않으며, 예를 들어, 연직부(40)의 내측면(46)과 몰드 수지(74) 사이에, 부분적으로 혹은 전체적으로, 소정 간격의 간극(공간)을 개재시키는 것도 가능하다.

도 1(c)는, 냉각관(38)과 연직부(40)의 위치 관계를 도시하고 있다. 도면 중에 있어서, 냉각관(38)의 축심(C1)과, 연직부(40)의 두께 방향의 중심선(C2)은 서로 수평 방향으로 떨어져 있고, 냉각관(38)은 연직부(40)에 대해서 편심하고 있다. 그리고, 냉각관(38)의 대부분은, 인서트 주조에 의해 연직부(40)의 소재(여기에서는 주입재인 알루미늄)에 간극없이 조밀하게 접하면서, 연직부(40)에 의해 덮여 있다. 여기서, 노출부(55)를 형성하기 위해서, 재킷 본체(37)의 주조시에 냉각관(38)을, 위에서 설명한 바와 같이 축심(C1)이 연직부(40)의 두께 방향의 중심선(C2)에 대해서 편심하도록 배치한 후에 주입을 행하는 것이 가능하다.

또, 이것에 한정되지 않으며, 재킷 본체(37)의 주조시에, 냉각관(38)을 전체 둘레에 걸쳐 연직부(40) 내에 들어가도록 배치하고 주입을 행한 후에, 노출부(55)가 나타나도록, 내측면(46)을 절삭 가공해도 된다. 단, 연직부(40)의 두께가 상대적으로 얇고, 냉각관(38)과 외측면(47) 측의 두께가 충분하지 않은 경우에는, 절삭 가공시에 연직부(40)에 작용하는 부하에 의해, 냉각관(38)이 연직부(40)로부터 분리하기 쉬워지는 것도 생각된다. 그리고, 이러한 경우에는, 절삭 가공시에 있어서의 부하를 거는 정도의 조정이 어려워지는 것이 상정된다. 이로 인해, 주조시에, 도 1(c)에 도시한 바와 같이, 냉각관(38)을 연직부(40)에 대해서 편심시킨 상태로 인서트 주조를 행하는 것이 바람직하다.

계속해서, 상기 서술한 전원 회로부(33)에 대해서, 도 2(a), (b)에 의거하여 설명한다. 도 2(a)는, 상기 서술한 몰드 수지(74)가 형성된 상태를 도시하고 있고, 도 2(b)는, 몰드 수지(74)가 형성되기 전의 상태를 도시하고 있다. 도 2(b)에 도시한 바와 같이, 전원 회로부(33)는 회로 기판(61)을 구비하고 있고, 회로 기판(61)에는 펌프 본체(11)를 구동하기 위한 회로 부품(전기 부품이나 전자 부품) (62)이 실장되어 있다. 회로 기판(61)으로는, 일반적인 에폭시 기판 등을 채용하는 것이 가능하다. 회로 기판(61)의 연직부(40)에 대한 고정은, 예를 들어 회로 기판(61)의 네귀퉁이에 있어서의 볼트 고정에 의해 행해지고 있다.

또, 회로 부품(62)으로는, 예를 들어, 트랜스, 코일, 콘덴서, 필터, 다이오드, FET(전계 효과 트랜지스터) 등과 같은 것을 들 수 있다. 도 2(a), (b)는, 도 1(a), (b)에 비해 회로 부품(62)의 (도시 생략)을 상세하게 행하고 있는 것이다. 이들 회로 부품(62)은, 그 특성에 따라 발열 부품이 된다. 회로 부품(62)이 발한 열은, 회로 기판(61)이나 그 주위로 이동하고, 주위의 온도를 상승시킨다. 그리고, 회로 기판(61)에 생긴 열의 일부는, 연직부(40)와의 결합에 이용된 볼트(도시 생략)나, 후술하는 몰드 수지(74)를 통해, 냉각 재킷(36) 측으로 이동한다.

여기서, 회로 기판(61)에 있어서의 각종의 회로 부품(62)의 실장에 있어서는, 그 높이도 고려하여 회로 부품(62)의 방향(「자세」라고도 할 수 있다)이 정해져 있다. 즉, 상기 서술한 바와 같이 회로 기판(61)의 배면 측(여기에서는 비실장 측)에 냉각 재킷(36)이 위치하고 있는데, 회로 기판(61)의 실장 측에 있어서 회로 부품(62)의 높이가 높아질수록, 냉각 재킷(36)으로부터의 거리가 멀어진다. 그리고, 높이가 큰(소위 키가 큰) 회로 부품(62)을 기립 상태로 실장하면, 열 전도나 열 전달에 의한 냉각 재킷(36)으로의 열의 이동이 생기기 어렵고, 전원 회로부(33)의 냉각이 되기 어려워진다.

이로 인해, 본 실시 형태에서는, 필요한 면적을 확보할 수 있는 부위에 대해서는, 회로 부품(62)을 회로 기판(61)에 눕힌 상태로 탑재하고 있다. 이와 같이 회로 부품(62)을 눕힌 상태는, 회로 기판(61)으로부터의 높이를 낮게 할 수 있는 상태이며, 「도복(倒伏) 상태」 등으로 칭할 수도 있다. 그리고, 회로 부품(62)을 눕혀, 회로 부품(62)의 보다 많은 부분이 냉각 재킷(36)에 가까워지도록 함으로써, 회로 부품(62)의 냉각을 효율적으로 행하는 것이 가능하다.

또한, 회로 기판(61)에는, 금속제의 판금 부재(71)가 복수 실장되어 있다. 판금 부재(71)의 고정은, 판금 부재(71)를 지지하기 위한 부재를 회로 기판(61) 상에 설치하거나, 판금 부재(71)에 비스 고정용의 리브를 설치함으로써 행하는 것이 가능하다. 판금 부재(71)의 재질로는, 예를 들어 알루미늄 등이 이용되고 있다.

판금 부재(71)에는 평판형상인 것이나 L자형상인 것 등이 있고, 회로 기판(61)으로부터 대략 수직으로 서도록(기립 자세가 되도록), 회로 기판(61)에 고정되어 있다. 그리고, 판금 부재(71)는, 그 두께 방향이, 회로 기판(61)의 실장면이 신장되는 방향(회로 기판(61)의 두께 방향과 직교하는 방향)을 향하고 있다. 이러한 방향으로 판금 부재(71)를 실장함으로써, 회로 기판(61)의 실장면에 있어서 판금 부재(71)가 점유하는 면적을 최소화할 수 있다.

또한, 판금 부재(71)는, 회로 부품(62)의 실장에 이용 가능한 것으로 되어 있다. 그리고, 판금 부재(71)의 판면에는, 각종의 회로 부품(62) 중, 다이오드나 그 외의 반도체 소자와 같이 온도 상승하기 쉬운 것이 고정되어 있다. 여기서, 판금 부재(71)에 고정된 반도체 소자의 리드부(도시 생략)를, 회로 기판(61)의 배선에 접속함으로써, 반도체 소자의 도통을 확보하는 것이 가능하다. 이와 같이 판금 부재(71)의 판면 상에 회로 부품(62)을 구비함으로써, 회로 기판(61)에 있어서 회로 부품(62)의 실장이 가능한 면적을 확대할 수 있다.

또, 회로 기판(61)에는, 도 2(b)에 도시한 바와 같이, 장공(長孔)형상으로 형성된 복수의 관통부로서의 슬릿(72)이 형성되어 있다. 이들 슬릿(72)은, 회로 기판(61)의 소정 위치에 형성되고, 회로 기판(61)을 관통하고 있다. 본 실시 형태에 있어서 슬릿(72)은, 일부의 판금 부재(71)나 소정의 회로 부품(62)으로부터 소정 정도(예를 들어 1mm~수mm 정도)밖에 떨어져 있지 않은 부위에 형성되어 있다.

그리고, 슬릿(72)을 통해 회로 기판(61)의 실장면 측과, 비실장 측인 배면 측이 공간적으로 연결되어 있고, 회로 기판(61)의 실장면 측과 배면 측으로, 슬릿(72)을 통과하는 열의 이동이 가능하게 되어 있다. 또한, 슬릿(72)의 개구 면적이 클수록 열이 이동하기 쉬워진다. 또, 본 실시 형태에서는, 회로 기판(61)을 관통하는 구멍을 장공형상의 슬릿(72)으로 하고 있는데, 이에 한정되는 것이 아니며, 예를 들어 장방형, 정방형, 원형, 삼각형, 능형, 사다리꼴 등과 같이 다양한 형상으로 하는 것이 가능하다. 또한, 회로 기판(61)을 관통하는 구멍의 배치도, 회로 부품(62)(여기에서는 판금 부재(71)를 포함한다)의 근방에 한정하지 않으며, 예를 들어 바로 밑의 위치나, 교차하는 위치 등으로 하는 것이 가능하다.

또, 회로 기판(61)은, 상기 서술한 바와 같이 몰드 수지(74)에 의해 봉지되어 있다. 이 몰드 수지(74)는, 도 2(a)에 도시한 바와 같이 직방체형상으로 성형되어 있고, 회로 기판(61)의 회로 부품(62)(여기에서는 판금 부재(71)를 포함한다)에 조밀하게 간극이 생기지 않도록 접촉하고 있다. 또한, 몰드 수지(74)는, 회로 기판(61)의 실장면을 기준으로서 소정의 높이까지 영역을 덮고 있고, 몰드 수지(74)로부터는, 상대적으로 높이가 높은 전자 부품의 상단 부분만이 돌출되어 있는 상태가 된다. 본 실시 형태에서는, 몰드 수지(74)로서 에폭시 수지가 이용되고 있는데, 이것에 한정하지 않으며, 예를 들어 실리콘 등과 같은 수지를 이용해도 된다.

몰드 수지(74)는, 회로 기판(61)에 따르는 절연성을 높이는 기능, 방적의 기능, 방수의 기능 등을 발휘하게 되어 있다. 또, 몰드 수지(74)는, 각종의 회로 부품(62)이나 회로 기판(61)에 접함과 더불어, 상기 서술한 슬릿(72)에 들어감으로써, 전원 회로부(33)를 냉각하는 기능을 갖고 있다. 즉, 몰드 수지(74)는, 각종의 회로 부품(62)이나 회로 기판(61)의 열을 빼앗음과 더불어, 빼앗은 열의 일부를, 슬릿(72)을 통해 회로 기판(61)의 배면 측으로 이동시킨다.

또, 본 실시 형태에서는, 회로 기판(61)과, 냉각 재킷(36)의 연직부(40)나, 냉각관(38)의 노출부(55) 사이에 간극이 생기지 않도록 충전되어 있다. 이로 인해, 회로 기판(61)의 배면 측에 도달한 열을, 추가로 몰드 수지(74)를 통해 냉각 재킷(36) 측으로 이동하는 것이 가능하다. 여기서, 충분한 냉각을 행할 수 있으면, 회로 기판(61)과 냉각 재킷(36) 사이에, 몰드 수지(74)가 채워져 있지 않은 공간을 형성하고, 냉각 재킷(36)에 면한 공간을 통해 열을 이동시키도록 하는 것도 가능하다.

계속해서, 상기 서술한 제어 회로부(34)에 대해 설명한다. 제어 회로부(34)는, 펌프 본체(11) 내에 설치된 모터 등의 기구의 제어를 행하기 위한 것이다. 이 제어 회로부(34)는, 도 1(b)이나 도 2(a)에 도시한 바와 같이, 냉각 재킷(36)에 있어서의 연직부(40)의 내측면(46)에 있어서, 전원 회로부(33)의 상방의 부위에 배치되어 있다. 여기서, 도 2(a)에서는, 제어 회로부(34)는, 이점쇄선의 직방체에 의해서 개략적으로 도시되어 있다.

또한, 본 실시 형태의 제어 회로부(34)는, 2단의 적층 구조를 갖고 있고, 냉각 재킷(36)에 볼트 고정되는 금속 기판(여기서 알루미늄 기판)(86)과, 금속 기판(86) 상에 도통 가능하게 접속된 수지 기판(유리 에폭시 기판 등)(87)을 구비하고 있다. 그리고, 도시는 생략하나, 예를 들어 수지 기판(87)에는, 회로 부품(62) 외에, 각종의 표준 규격에 따른 커넥터 등도 실장되어 있다.

본 실시 형태에서는, 제어 회로부(34)의 발열이 전원 회로부(33)에 비해 적기 때문에, 제어 회로부(34)에 대해서는 전원 회로부(33)와 같은 수지 봉지는 행해져 있지 않았다. 그러나, 필요에 따라 제어 회로부(34)를, 커넥터의 접속단을 제외하고 수지 봉지하도록 해도 된다.

제어 회로부(34)에서 발생한 열은, 연직부(40)의 외측면(47)에 결합된 금속 기판(86)으로부터의 이동 외, 연직부(40)에 직접 접촉되어 있지 않은 부분(수지 기판(87) 등)으로부터도, 금속 기판(86)을 거쳐 연직부(40)에 이동한다.

이상 설명한 본 실시 형태의 터보 분자 펌프(10)에 의하면, 냉각 재킷(36)에 있어서의 냉각관(38)을, 노출부(55)가 연직부(40)로부터 노출하도록 설치하고 있다. 이로 인해, 노출부(55)의 외측의 공간이나, 노출부(55)에 접한 부위를 직접적으로 냉각하는 것이 가능하다. 또, 연직부(40)에 따르는 내측면(46) 측의 냉각을 효율적으로 행할 수 있다.

따라서, 냉각 팬을 이용하지 않고, 효율적인 냉각을 행하는 것이 가능하다. 또, 냉각 팬을 이용하지 않기 때문에, 터보 분자 펌프(10)를 소형화할 수 있다. 또한, 전장 케이스(31)의 온도 상승을 억제할 수 있고, 터보 분자 펌프(10)의 제품 수명을 장기화할 수 있다. 또, 효율적으로 냉각할 수 있기 때문에, 터보 분자 펌프(10)의 전단에서, 냉각수의 온도를 지나치게 내리지 않아도 된다.

또, 돌출하는 노출부(55)를 형성하고 있으므로, 냉각관(38)을 전체 둘레에 걸쳐 연직부(40)의 소재(주입재)에 의해 덮은 경우에 비해, 보다 직접적인 냉각을 행하는 것이 가능하다. 또한, 연직부(40)의 내측면(46)을 냉각관(38)의 축심(C1)에 가깝게 할 수 있기 때문에, 내측면(46)의 온도를 저하시키기 쉽다. 또, 연직부(40)의 두께를 작게 할 수 있어, 냉각 재킷(36)의 공간 절약화나 경량화가 가능하다. 또한, 냉각 재킷(36)의 제조시에, 주입재의 사용량을 줄일 수 있어, 그만큼의 제조 비용을 내리는 것이 가능해진다.

또, 주조에 의해 냉각관(38)을 냉각 재킷(36)에 장착하고 있으므로, 저비용으로 냉각관(38)의 외주면과 재킷 본체(37)를 밀착시킬 수 있다. 즉, 예를 들어 재킷 본체(37)를 알루미늄 소재의 세이빙(shaving) 가공에 의해 제작하고, 제작한 재킷 본체(37)에 냉각관(38)을 나중에 고정하는 경우에는, 재킷 본체(37)와 냉각관(38) 사이에 간극이 생기기 쉽고, 열 저항이 높아진다. 그리고, 효율적인 냉각을 행하려면, 재킷 본체(37)와 냉각관(38) 사이의 간극을 메우기 위해서, 열 전도율이 높은 재질로 이루어지는 시트 등을 개재시켜야만 하며, 그만큼 비용이 상승한다. 그러나, 본 실시 형태와 같이 주조에 의해 냉각관(38)의 장착을 행함으로써, 저비용으로, 냉각관(38)의 외주면과 재킷 본체(37)를 밀착시킬 수 있다.

또, 본 실시 형태의 터보 분자 펌프(10)에 의하면, 몰드 수지(74)에 의해 전원 회로부(33)의 봉지를 행하고 있으므로, 몰드 수지(74)를 통한 열의 이동이 가능하다. 또한, 회로 기판(61)에 관통하는 슬릿(72)이 설치되고, 회로 기판(61)의 실장면 측과 배면 측(여기에서는 비실장 측)이 슬릿(72)을 통해서 연결되어 있기 때문에, 슬릿(72)을 통해, 회로 기판(61)의 배면 측으로의 방열을 행할 수 있다. 그리고, 회로 기판(61)의 배면 측은, 냉각 재킷(36)의 연직부(40)에 면하고 있기 때문에, 회로 기판(61)의 실장면 측에서 발생한 열을, 몰드 수지(74)나 슬릿(72)을 통해 냉각 재킷(36) 측으로 이동시킬 수 있다.

또, 본 실시 형태에서는, 회로 기판(61)과 냉각 재킷(36) 사이에 몰드 수지(74)를 충전하고 있으므로, 회로 기판(61)과 냉각 재킷(36) 사이의 열의 이동을, 몰드 수지(74)를 통해 행할 수 있다. 이로 인해, 회로 기판(61)으로부터 냉각 재킷(36)까지의 사이에 공간을 개재시킨 경우에 비해, 열을 이동시키기 쉽다.

또한, 이러한 몰드 수지(74)나 슬릿(72) 등을 이용한 냉각은, 냉각 재킷(36)에 의한 수냉의 효과를 보다 높이는 것이라고 할 수 있다. 또, 본 실시 형태와 같은 냉각은, 몰드 수지(74)나 슬릿(72)에 의한 열의 이동과, 냉각 재킷(36)에 의한 냉각을 복합시킨 냉각 수법이라고 할 수도 있다. 또한, 본 실시 형태와 같은 냉각은, 전장 케이스(31) 내의 공간도 냉각 재킷(36)에 의해 냉각되기 때문에, 공냉과 수냉을 복합시킨 냉각 수법이라고 할 수도 있다.

또, 본 발명은, 지금까지 설명한 양태 이외에도 다양하게 변형하는 것이 가능한 것이다. 예를 들어, 상기 서술한 실시 형태에서는 슬릿(72)을 회로 기판(61)에 설치했는데, 슬릿(72) 등의 관통부를 판금 부재(71)에 설치하여, 몰드 수지(74)를 들어가게 하고, 판금 부재(71)의 표리에서 관통부를 통한 열의 이동을 행하는 것이 가능하다.

10: 터보 분자 펌프(진공 펌프) 11: 펌프 본체
31: 전장 케이스(제어 장치) 33: 전원 회로부(전장 부품부)
34: 제어 회로부(전장 부품부) 36: 냉각 재킷(냉각부)
38: 냉각관 38a: 냉각 매체 유로
40: 연직부 46: 연직부의 내측면(냉각면)
51: 회로 기판 55: 노출부
62: 회로 부품(발열 부품) 72: 슬릿(관통부)
74: 몰드 수지(몰드부)

Claims (5)

1. 펌프 본체와, 상기 펌프 본체의 외측에 배치된 제어 장치를 구비하고,
   상기 제어 장치는,
   내부에 냉각 매체 유로가 형성된 냉각부와,
   발열 부품을 구비하고 상기 냉각부에 의한 냉각이 가능한 전장 부품부를 가지며,
   상기 냉각부에는 상기 전장 부품부가 열 이동 가능하게 장착되고,
   상기 전장 부품부에는, 상기 발열 부품이 실장되어 상기 냉각부에 고정된 회로 기판과, 상기 회로 기판 및 상기 발열 부품을 적어도 부분적으로 덮는 몰드부가 설치되며,
   상기 몰드부를 통한 상기 냉각부 측으로 열 이동이 가능한 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 회로 기판에는, 상기 회로 기판을 관통하여 상기 몰드부가 들어가는 관통부가 형성되고,
   상기 몰드부 및 상기 관통부를 통한 상기 냉각부 측으로 열 이동이 가능한 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 냉각부가, 상기 회로 기판의, 상기 발열 부품이 실장된 측에 대해 반대 측의 위치에서, 상기 관통부에 들어간 상기 몰드부에 면하고 있는 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 냉각부는,
   상기 냉각 매체 유로를 상기 전장 부품부 측을 향해 부분적으로 노출시키고 있는 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
5. 내부에 냉각 매체 유로가 형성된 냉각부와,
   발열 부품을 구비하고 상기 냉각부에 의한 냉각이 가능한 전장 부품부를 가지며,
   상기 냉각부에는 상기 전장 부품부가 열 이동 가능하게 장착되고,
   상기 전장 부품부에는, 상기 발열 부품이 실장되어 상기 냉각부에 고정된 회로 기판과, 상기 회로 기판 및 상기 발열 부품을 적어도 부분적으로 덮는 몰드부가 설치되며,
   상기 몰드부를 통한 상기 냉각부 측으로 열 이동이 가능한 것을 특징으로 하는 진공 펌프의 제어 장치.

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