(57)【要約】【課題】インバータ駆動のドライ真空ポンプ装置において、インバータを構成するスイッチング素子で代表される自己発熱量の大きい大電流回路構成部品を冷却液により高効率冷で冷却することにより、装置全体の小型化が可能なドライ真空ポンプ装置を提供すること。【解決手段】交流電源１９からの交流電力を整流器１３及びＤＣ／ＤＣ変換回路１６を介して所定電圧の直流電力に変換し、インバータ１７で所定周波数の交流電力に変換し、ドライ真空ポンプ１２を駆動する電動機１１に供給するように構成したドライ真空ポンプ装置において、インバータ１７を含む制御用電子回路全体を収納した電装エンクロージャ２１と、ドライ真空ポンプ１２及び運転監視用センサ類を収納したポンプエンクロージャ２２と、電装エンクロージャ２１とポンプエンクロージャ２２との間に内部に冷却液が循環する液冷隔壁２３を介在させ、一体のエンクロージャ２４を構成した。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インバータ及びドライ真空ポンプを備え、交流電源からの交流電力を前記インバータで所定周波数の交流電力に変換し、前記ドライ真空ポンプを駆動する電動機に供給するように構成したドライ真空ポンプ装置において、
前記インバータを含む制御用電子回路全体を収納した電装エンクロージャと、
前記ドライ真空ポンプ及び該ドライ真空ポンプの運転監視用センサ類を収納したポンプエンクロージャと、
前記電装エンクロージャと前記ポンプエンクロージャとの間に内部に冷却液が循環する液冷隔壁を介在させ、一体のエンクロージャを構成したことを特徴とするドライ真空ポンプ装置。
【請求項２】
請求項１記載のドライ真空ポンプ装置において、
前記一体のエンクロージャに供給する冷却液の流路は、始めに前記冷却液を前記液冷隔壁に供給し、該液冷隔壁から出る冷却液を前記電動機から前記ドライ真空ポンプ本体の順に供給し、該冷却液の供給順に冷却するように冷却液流路が構成されていることを特徴とするドライ真空ポンプ装置。
【請求項３】
請求項１記載のドライ真空ポンプ装置において、
前記電装エンクロージャに収納されているインバータを構成するスイッチング素子を含む発熱電子部品を冷却する冷却体構造は、内部に冷却液が循環する液冷隔壁によって構成されていることを特徴とするドライ真空ポンプ装置。
【請求項４】
請求項１記載のドライ真空ポンプ装置において、
前記液冷隔壁は前記ポンプエンクロージャに収納された前記ドライ真空ポンプのポンプ本体とは直接的な接触構造を持たず、且つ該ポンプ本体の外周隔壁を構成するフレームに固定設置することを特徴とするドライ真空ポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ドライ真空ポンプ装置に関し、特に小型で冷却構造に特徴を有するドライ真空ポンプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、大気圧から動作が可能で、クリーンな真空環境が容易に得られるドライ真空ポンプ装置が、半導体製造設備等の幅広い分野で使用されている。このようなドライ真空ポンプ装置のポンプを駆動する駆動用電動機に駆動電力を供給する電源装置にはインバータを使用する場合が多い。これには幾つかの理由があり、その１つは駆動用電動機に供給する駆動電力の周波数をインバータにて、商用周波数より大きくすることで、電動機回転数を増速して真空ポンプの排気性能を向上させ、より小型の駆動用電動機を使った真空ポンプ装置で所定の真空度の真空を得るためである。
【０００３】
また、真空ポンプの運転により所望の真空度に達し、負荷が非常に小さい軽負荷運転となった場合、高効率で駆動用電動機を運転できるように、出力端子電圧の制御を行ったり、回転数の制御を行ったりすることが容易なためである。
【０００４】
上記インバータ装置は、内部に半導体スイッチング素子を搭載し、交流／直流／交流変換回路によって入力電圧の周波数とは異なる周波数の出力電圧を出力することが可能であるが、周波数変更に使用する半導体スイッチング素子自身の内部損失によりスイッチング素子そのものが発熱するため、適切な冷却装置を設ける必要がある。
【０００５】
従来の駆動用電動機の電源装置にインバータを使用するドライ真空ポンプ装置では、該インバータ装置を大気自然循環或いは強制循環による空気冷却構造によって、内部スイッチング素子を冷却していた。また、従来ドライ真空ポンプの冷却に水冷式を採用したものとしては、例えば、特許文献１に開示されたものがある。ここでは、真空ポンプのモータハウジングの固定部の下部に水冷管を設け、冷却液を循環させ、ポンプ内部基板の効率的な冷却を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２６９３６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記インバータ装置を大気自然循環或いは強制循環による空気冷却構造によって、内部のスイッチング素子を冷却する空気冷却構造はその冷却効率が低いことから構造体が大きく、ドライ真空ポンプ装置全体の小型化の障害となっていた。また、水冷式を採用したものも、ドライ真空ポンプの一部を冷却液で冷却するにとどまり、真空ポンプ装置を全体的に効率良く冷却するものではなかった。
【０００８】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、インバータを備え、該インバータからの交流電力をドライ真空ポンプを駆動する電動機に供給する構成のドライ真空ポンプ装置において、インバータを構成するスイッチング素子で代表される自己発熱量の大きい大電流回路構成部品を冷却水等の冷却液による高効率冷却手段で冷却することにより、装置全体の小型化が可能なドライ真空ポンプ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明はインバータ及びドライ真空ポンプを備え、交流電源からの交流電力をインバータで所定周波数の交流電力に変換し、ドライ真空ポンプを駆動する電動機に供給するように構成したドライ真空ポンプ装置において、インバータを含む制御用電子回路全体を収納した電装エンクロージャと、ドライ真空ポンプ及び該ドライ真空ポンプの運転監視用センサ類を収納したポンプエンクロージャと、電装エンクロージャとポンプエンクロージャとの間に内部に冷却液が循環する液冷隔壁を介在させ、一体のエンクロージャを構成したことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は上記ドライ真空ポンプ装置において、一体のエンクロージャに供給する冷却液の流路は、始めに冷却液を液冷隔壁に供給し、該液冷隔壁から出る冷却液を電動機からドライ真空ポンプ本体の順に供給し、該冷却液の供給順に冷却するように冷却液流路が構成されていることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は上記ドライ真空ポンプ装置において、電装エンクロージャに収納されているインバータを構成するスイッチング素子を含む発熱電子部品を冷却する冷却体構造は、内部に冷却液が循環する液冷隔壁によって構成されていることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、上記ドライ真空ポンプ装置において、液冷隔壁はポンプエンクロージャに収納されたドライ真空ポンプのポンプ本体とは直接的な接触構造を持たず、且つ該ドライ真空ポンプ本体の外周隔壁を構成するフレームに固定設置することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、インバータを含む制御用電子回路全体を収納した電装エンクロージャと、ドライ真空ポンプ及び該ドライ真空ポンプの運転監視用センサ類を収納したポンプエンクロージャと、電装エンクロージャとポンプエンクロージャとの間に内部に冷却液を循環させる液冷隔壁を介在させ、一体のエンクロージャを構成したので、液冷隔壁内に冷却液を循環させることにより、吸熱効果が得られ電装エンクロージャ内を高効率で冷却でき、冷却構造が小型となり、ドライ真空ポンプ装置全体を小型化できる。
【００１４】
また、本発明はエンクロージャに供給される冷却液が始めに液冷隔壁に供給され、該液冷隔壁から出る冷却液は、電動機からドライ真空ポンプの本体の順に供給され、冷却するように冷却液流路が形成されているので、冷却液を供給することにより、始めインバータを含む制御用電子回路が冷却され、次いで電動機、ドライ真空ポンプと冷却されるので、装置全体を効率よく冷却できる小型のドライ真空ポンプ装置を提供することができる。
【００１５】
また、本発明は電装エンクロージャに収納されているインバータを構成するスイッチング素子を含む発熱電子部品を冷却する冷却体構造は、内部に冷却液が循環する液冷隔壁によって構成されているので、該液冷隔壁に冷却液を循環させることにより、発熱電子部品を効率よく冷却できる。
【００１６】
また、本発明は液冷隔壁はポンプエンクロージャに収納されたドライ真空ポンプ本体とは直接的な接触構造を持たず、且つ該ドライ真空ポンプ本体の外周隔壁を構成するフレームに固定設置するので、ドライ真空ポンプ本体部分からの温度吸熱を最小限に抑えることが可能となり、ドライ真空ポンプ本体の内壁面の堆積物の堆積を抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係るドライ真空ポンプのシステム構成例を示す図である。
【図２】本発明に係るドライ真空ポンプの冷却構造の概念構成例を示す図である。
【図３】電装エンクロージャに収容される電子部品や機器の冷却構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。図１は本発明に係るドライ真空ポンプ装置のシステム構成例を示すブロック図である。図示するように、ドライ真空ポンプ装置は、整流器１３、平滑コンデンサ１４、直流回路１５、ＤＣ／ＤＣ変換回路１６、インバータ１７を具備する電源部１０と、ドライ真空ポンプ１２と、電動機１１、制御回路部１８を備えて構成されている。交流電源１９からの交流電力を整流器１３で直流電力に変換し、制御回路部１８による制御の基に、該直流電力をＤＣ／ＤＣ変換回路１６で所定電圧の直流電力に変換してインバータ１７に供給する。インバータ１７ではＤＣ／ＤＣ変換回路１６からの直流電力を所定周波数の交流電力に変換し、ドライ真空ポンプ１２を駆動する電動機１１に供給することにより、電動機１１は回転し、ドライ真空ポンプ１２を駆動運転する。
【００１９】
上記システム構成のドライ真空ポンプ装置において、ドライ真空ポンプ１２の運転により、整流器１３を構成する整流素子、直流回路１５を構成する平滑コンデンサ１４、ＤＣ／ＤＣ変換回路１６を構成するスイッチング素子、インバータ１７を構成するスイッチング素子等は電動機１１の駆動電力を出力する際、発熱する。また、ドライ真空ポンプ１２及び電動機１１からも熱が発せられる。本ドライ真空ポンプ装置は、上記スイッチング素子や電子部品及び電子機器から発する熱を効率よく吸収冷却できる小型の冷却構造を備え、装置全体が小型化できるドライ真空ポンプ装置である。
【００２０】
図２はドライ真空ポンプの冷却構造の概念構成例を示す図である。図２において、２１は電装エンクロージャ、２２はポンプエンクロージャであり、電装エンクロージャ２１とポンプエンクロージャ２２との間にはと液冷隔壁２３が介在させて、一体のエンクロージャ２４を構成している。
【００２１】
電装エンクロージャ２１内には整流器１３を構成する整流素子、直流回路１５を構成する平滑コンデンサ１４、ＤＣ／ＤＣ変換回路１６を構成するスイッチング素子、インバータ１７を構成するスイッチング素子、制御回路部１８を構成する電子部品等の熱を発する部品や機器が収容され、ポンプエンクロージャ２２内には、２台のドライ真空ポンプ１２−１、１２−２と、該ドライ真空ポンプ１２−１、１２−２の運転監視用センサ類（図示せず）が収容されている。電子部品や電子機器は発熱するためドライ真空ポンプ１２−１、１２−２の上部に配置され、電子部品や電子機器のドライ真空ポンプ１２−１、１２−２の間に液冷隔壁２３を配置することによってドライ真空ポンプ１２−１、１２−２からの熱を遮断している。
【００２２】
ドライ真空ポンプ１２−１はモータ部１２−１ａとポンプ部１２−１ｂとギア部１２−１ｃから構成され、ドライ真空ポンプ１２−２は同様に、モータ部１２−２ａとポンプ部１２−２ｂとギア部１２−２ｃから構成されている。それぞれ各部から熱を発する。
【００２３】
前記液冷隔壁２３及びポンプエンクロージャ２２内には、冷却液として冷水が流れる冷却水流路２５が設けられており、該冷却水流路２５は始めに冷却水Ｗを液冷隔壁２３に供給し、該液冷隔壁２３から出る冷却水Ｗをドライ真空ポンプ１２−１、１２−２のモータ部１２−１ａ、１２−２ａに供給し、続いてポンプ部（ドライ真空ポンプ本体）１２−１ｂ、１２−２ｂに供給し、該冷却水Ｗの流れる順に発熱する電子部品や電子機器を冷却するように冷却水液流路２５が構成されている。
【００２４】
上記のように電装エンクロージャ２１とポンプエンクロージャ２２との間にはと液冷隔壁２３を介在させ、冷却水流路２５を冷却水Ｗが始めに液冷隔壁２３に、続いてドライ真空ポンプ１２−１、１２−２のモータ部１２−１ａ、１２−２ａに供給し、続いてポンプ部１２−１ｂ、１２−２ｂに供給する構成とすることにより、最も温度上昇により故障要因増大の可能性がある熱を発する電子部品や電子機器を効率よく冷却しつつ、整流器１３、直流回路１５、ＤＣ／ＤＣ変換回路１６、インバータ１７、及び制御回路部１８を構成する電子部品等，熱を発する素子を収容する電装エンクロージャとドライ真空ポンプのモータ部とポンプ部のケーシングが収容されているポンプエンクロージャ２２との熱遮蔽が確実に実現することができる。これによりドライ真空ポンプ装置の全体の容積を最小限にすることができ、装置の小型化が実現できる。
【００２５】
図３は電装エンクロージャ２１に収納されている整流器１３、平滑コンデンサ１４、ＤＣ／ＤＣ変換回路１６、及びインバータ１７を構成するスイッチング素子や電子部品を冷却する冷却体構造を示す図で、同図（ａ）は側面構成を、同図（ｂ）は平面構成を示す図である。図示するように、整流器１３、直流回路１５、ＤＣ／ＤＣ変換回路１６、インバータ１７等を構成する発熱量の多い電子部品や電子機器は、内部に冷却水Ｗが循環する液冷隔壁２３に搭載されている。
【００２６】
液冷隔壁２３内には冷却液として冷却水が流れる冷却水流路２５が形成され、冷却水が供給されている。液冷隔壁２３は金属（例えばアルミニウム）等の熱伝導率の良い材料で構成されている。冷却構造を上記構成とすることにより、電装エンクロージャ２１に収納されている電子部品や電子機器から発する熱は液冷隔壁２３に伝わり、冷却水流路２５を流れる冷却水に効率良く吸収される。
【００２７】
なお、上記実施形態では、ポンプエンクロージャ２２に収容されるドライ真空ポンプを２台としたが、ポンプエンクロージャ２２に収容されるドライ真空ポンプの台数は２台に限定されるものではなく、１台でも、２台以上の複数台でもよいことは当然である。
【００２８】
以上、本発明の実施形態例を説明したが、本発明は上記実施形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお、上記実施形態例では、冷却液として冷却水を用いる例を示したが水冷水に限定されるものではなく、他の冷却液でもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明は、インバータを含む制御用電子回路全体を収納した電装エンクロージャと、ドライ真空ポンプ及び該ドライ真空ポンプの運転監視用センサ類を収納したポンプエンクロージャと、電装エンクロージャとポンプエンクロージャとの間に内部に冷却液を循環させる液冷隔壁を介在させ、一体のエンクロージャを構成したので、液冷隔壁内に冷却液を循環させることにより、吸熱効果が得られ電装エンクロージャ内を高効率で冷却でき、冷却構造が小型となり、装置全体が小型のドライ真空ポンプ装置提供できる。
【符号の説明】
【００３０】
１０  電源部
１１  電動機
１２  ドライ真空ポンプ
１３  整流器
１４  平滑コンデンサ
１５  直流回路
１６  ＤＣ／ＤＣ変換回路
１７  インバータ
１８  制御回路部
１９  交流電源
２１  電装エンクロージャ
２２  ポンプエンクロージャ
２３  液冷隔壁
２４  エンクロージャ
２５  冷却水流路
【図１】
2011226365.tif 000003
【図２】
2011226365.tif 000004
【図３】
2011226365.tif 000005