WO2010061937A1 - ドライ真空ポンプユニット及びその起動方法、並びに空冷式ドライ真空ポンプ - Google Patents

Abstract

　ドライ真空ポンプユニットは、必要な場所にハンドリングで移動することが可能な小型軽量で、且つ電装部品やポンプ等からの発熱を効率よく放熱して冷却できる。このドライ真空ポンプユニットは、真空側に配置されるブースターポンプ（４）と、外気圧側に配置されるメインポンプ（５）と、放熱フィン（１１）を具備する放熱板（２）を備えている。放熱板（２）上に電装部品（３）が実装され、放熱板（２）上に熱伝導の良い材料で構成されたポンプ設置台（１４）を介在させてブースターポンプ（４）及びメインポンプ（５）が取り付けられているか、又は放熱板（２）上に直接ブースターポンプ（４）及びメインポンプ（５）が取り付けられている。

Description

ドライ真空ポンプユニット及びその起動方法、並びに空冷式ドライ真空ポンプ

　本発明は、真空到達圧力が１Ｐａ程度、好ましくは０．５Ｐａ程度のドライ真空ポンプユニット及びその起動方法、並びに、吸気口と排気口を有するケーシング内に２軸１組のロータを配置した容積移送式の空冷式ドライ真空ポンプに関する。

　スパッタリング装置、ヘリウムリークディテクター、ＳＥＭ等の分析装置等の用途に、真空到達圧力が１Ｐａ程度の排気能力を持つ真空ポンプが用いられている。またターボ分子ポンプ等の高真空ポンプの粗引き用の真空ポンプとして、また、真空乾燥・真空貼り合わせ装置等のように水蒸気等のガスを吸引する目的にも上記排気能力を持つ真空ポンプが用いられている。
　小容量で小型軽量の真空ポンプとしては、油回転ポンプが主流である。しかしながら、真空チャンバーへの油蒸気の逆拡散（真空チャンバー、ワークの油汚染）、排気ラインの油汚染（火災の危険）、環境汚染、油飛散による油の減少、水分混入等による油の劣化、汚損等、また定期的に必要な油補充・油交換等の問題がある。特に、真空ポンプ用のフッ素系油は一般に高価であり、交換作業も面倒である。
　そこで、近年、油回転ポンプに代替する真空ポンプとして、スクロール型ドライ真空ポンプが登場してきた。スクロール型ドライ真空ポンプは、オイルフリーであり、スクロールの揺動運動により真空から大気圧まで連続的に圧縮するので、真空運転時の動力が小さく、比較的真空到達性能がよい等の特徴を有する。しかしながら、スクロールの端部にチップシール（接触シール）を使用するので、チップシールが磨耗してパーティクルが発生し、真空チャンバー内部を汚染するという問題がある。また、チップシールが磨耗するので、経年的に真空性能が低下し、連続運転１年程度でチップシール等を交換しなくてはならない。さらに、チップシールの交換作業の際は真空ポンプを分解しなくてはならず、交換費用が高価になる。また、同容量の油回転ポンプと比較して、大型でコストが高い等の問題がある。
　真空ポンプの中で、半導体製造用途等で使用される比較的排気速度の大きい（１０００Ｌ／ｍｉｎ以上）真空ポンプとして、従来から多段ルーツ型やスクリュー型等の２軸容積移送式ドライ真空ポンプが使用されている。また、到達真空圧力が１Ｐａ以下の真空排気性能と、さらに大きな排気速度を得るために、メインポンプとブースターポンプの２台のポンプを直列に配管接続して、１つの真空ポンプユニットを構成しているものもある。２軸容積移送式ドライ真空ポンプは、油回転ポンプのようにガス通路に油を使用していないので油汚染が無く、またスクロール型ドライ真空ポンプのようにチップシールを用いずに非接触動作が可能なので、チップシールの摩耗によるパーティクルの発生などもなく、半導体製造などに用いて好適である。
　出願人は、スクリュー型の軸容積移送式真空ポンプユニットを提案している（特開２００７−２３１９３５号公報参照）。この真空ポンプユニットは、外気圧側に配置されたメインポンプ（真空ポンプ）と、真空側に配置されたブースターポンプ（真空ポンプ）とを備え、ブースターポンプとメインポンプとを直列に接続して構成されている。ブースターポンプは、メインポンプより高い排気速度を有し、メインポンプ及びブースターポンプは、それぞれ一対のポンプロータと、吸気口及び排気口を有するポンプケーシングと、前記一対のポンプロータと一体に回転する一対のマグネットロータとを備えている。
　上記特開２００７−２３１９３５号公報に記載の真空ポンプユニットは、一対のマグネットロータのマグネットカップリング作用によりポンプロータを同期反転させることができ、これによりタイミンギヤを用いる必要がなくなり、オイルフリーとなる。この真空ポンプユニットにおいて、真空到達性能を維持し、ハンドリングで移動することが可能なように、小型・軽量化するためには、真空ポンプを高速で回転する必要がある。真空ポンプを高速で回転すると、ポンプモジュール、電装部品、モータ等で発生する熱量が多く、この発生した熱を効率良く放熱し、冷却して温度を低減させることが必要となる。
　上記特開２００７−２３１９３５号公報に記載の真空ポンプユニットに記載の真空ポンプユニットの起動方法は、先に外気圧側に配置されたメインポンプを起動してから、真空側に配置されたブースターポンプを起動する方法であった。ところが、このメインポンプとブースターポンプを駆動するモータ部は、それぞれ一対のマグネットロータのマグネットカップリング作用によりポンプロータを同期反転させる構成であるため、大気側に配置されたメインポンプを先に起動すると、メインポンプの起動によって生じる気体の流れによって、ブースターポンプの空回転が生じ、起動時に脱調する可能性がある。このため、真空ポンプユニットの起動時における制御の安定性が得られないという問題があることが判った。
　上記特開２００７−２３１９３５号公報に記載の真空ポンプユニットは、冷却ファンを取り付け、強制的に外部から空冷用の空気を外装カバー内に導入することで、各ポンプなどから発生する熱を外部に放出するようにしている。
　しかしながら、外装カバーに設けた空冷用の空気取り込み口から外装カバーの内部に空気を導入し、導入した空気を冷却ファンによって強制的に外装カバーの空気吐出し口から外部に放出させるようにすると、空気吐出し口から放出される空気とともに真空ポンプ内部の騒音もそのまま外部に漏れて大きな騒音が発生し、同様に、空気取り込み口からも真空ポンプ内部の騒音が外部に漏れて大きな騒音が発生してしまうという問題があることが判った。
　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が、幅広い分野で使用されている。通常このような真空ポンプは、吸気側が締め切りに近い状態にて運転が行われるため、吸気口側と排気口側の差圧を維持する為に動力を消費している。つまり、排気口側からポンプ内部に逆流する気体を排気し続けることにより、吸気口側の真空度を維持している。このため真空ポンプ運転の消費動力の殆どは排気口側にて熱に変換される。真空ポンプの容量の大きさにもよるが、上記発熱に対して、従来はケーシングに水冷ジャケット等を設け、該水冷ジャケット内を通る水に熱を放熱する対策が採られていた（特開平８−３１９９６７号公報参照）。
　しかしながら、真空ポンプを水冷で冷却するには、冷却水を得るための冷却水設備が必要になり、使用者の負担が大きくなるばかりではなく、真空ポンプを使用する場所も制限され、任意の場所で容易に真空を得られないという問題がある。

　本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、必要な場所にハンドリングで移動することが可能な小型軽量で、且つ電装部品やポンプ等からの発熱を、冷却水を用いることなく、効率よく放熱して冷却できるドライ真空ポンプユニットを提供することを第１の目的とする。
　本発明は、起動時に脱調する恐れがなく、制御の安定性が得られるドライ真空ポンプユニット、及びその起動方法を提供することを第２の目的とする。
　本発明は、空冷用の冷却ファンを有するドライ真空ポンプユニットにおいて、空気吐出し口や空気取り込み口から外部に漏れる騒音を効果的かつコンパクトな構造で減衰できるドライ真空ポンプユニットを提供することを第３の目的とする。
　本発明は、冷却水設備を必要とすることなく、小型で任意の場所で容易に真空を得ることができる空冷式ドライ真空ポンプを提供することを第４の目的とする。
　上記第１の目的を達成するため、本発明のドライ真空ポンプユニットは、真空側に配置されるブースターポンプと、外気圧側に配置されるメインポンプと、放熱フィンを具備する放熱板を備えている。放熱板上に電装部品が実装され、放熱板上に熱伝導の良い材料で構成されたポンプ設置台を介在させてブースターポンプ及びメインポンプが取り付けられるか、または放熱板上に直接ブースターポンプ及びメインポンプが取り付けられる。
　本発明の好ましい一態様において、前記放熱フィンが露出する側にカバーを取り付けて該放熱フィンと前記カバーとの間に第１空気流路が形成され、前記電装部品、前記ブースターポンプ及び前記メインポンプを覆う外装カバーの内部に第２空気流路が形成され、前記第１空気流路及び前記第２空気流路に外部から冷却空気を導く冷却ファンが備えられている。
　本発明の好ましい一態様において、前記第２空気流路内に配置される前記ブースターポンプ及び前記メインポンプの外側面に、放熱フィンを設けた放熱板が取り付けられている。
　本発明の好ましい一態様において、前記ポンプ設置台はアルミニウム又はアルミニウム合金からなる。
　本発明の好ましい一態様において、前記第２空気流路に沿って流れる空気流れの上流側に前記ブースターポンプが、下流側に前記メインポンプがそれぞれ配置されている。
　本発明の好ましい一態様において、前記ブースターポンプ及び前記メインポンプは、それぞれモータ部とポンプ部を備え、前記ポンプ部は、一対のポンプロータと吸気口及び排気口を有するケーシングとを備え、前記モータ部は、前記一対のポンプロータと一体に回転する一対のマグネットロータを備えたマグネットカップリング型ＤＣブラシレスモータである。
　本発明の好ましい一態様において、前記外装カバーには、前記第２空気流路に空気を取り込む空気取り込みフードと、前記第１及び第２空気流路を流れる空気を外部に排出する空気排出フードが備えられ、前記空気取り込みフードの内面と空気排出フードの内面には、それぞれ吸音材が設けられている。
　本発明の好ましい一態様において、前記冷却ファンの運転及び停止を行う制御部が備えられ、前記制御部は、ドライ真空ポンプユニットの起動と同時に前記冷却ファンの運転を開始し、該ドライ真空ポンプユニットの停止から所定時間経過後、又は該ドライ真空ポンプユニットの停止後温度が所定値以下になったら、前記冷却ファンを停止する。
　本発明によれば、放熱板上に実装された電装部品、ブースターポンプ及びメインポンプで発生し放熱板に伝わった熱は、第１空気流路を流れる空気により効率よく放熱されて冷却される。電装部品、ブースターポンプ及びメインポンプの外側面の熱は、第２空気流路を流れる空気により効率よく放熱されて冷却される。このため、電装部品、ブースターポンプ及びメインポンプの信頼性が向上する。
　ブースターポンプとメインポンプの外側面に放熱フィンを設けた放熱板を取り付けることで、ブースターポンプとメインポンプから発生する熱を放熱板の放熱フィンに接触する第２空気流路を流れる空気に効率よく放熱することができる。
　ポンプ設置台をアルミニウム又はアルミニウム合金製とすることで、ブースターポンプとメインポンプで発生する熱は、熱伝導性の良いポンプ設置台を通って放熱板に集められて、第１空気流路を流れる空気に効率よく放熱される。
　第２空気流路に沿って流れる空気流れの上流側にブースターポンプを、下流側にメインポンプをそれぞれ配置することで、ブースターポンプから発する熱量はメインポンプで発生する熱量より少ないから、空気は、温度の低い部分から温度の高い部分に流れることになり、ブースターポンプとメインポンプで発生する熱を効率よく放熱し冷却することができる。
　ブースターポンプ及びメインポンプのモータ部を、一対のポンプロータと一体に回転する一対のマグネットロータを備えたマグネットカップリング型ＤＣブラシレスモータとすることで、タイミングギヤが不要になり、該タイミングギヤを潤滑するための潤滑油や潤滑系が不要となり、その分、真空ポンプユニット全体の軽量化を図ることができる。
　空気取り込みフードと空気排出フードの内面に、それぞれ吸音材を設けることにより、ドライ真空ポンプユニットを運転した際の騒音が外部に放出されることが抑制できる。
　ドライ真空ポンプユニットの停止から所定時間経過後、又は該ドライ真空ポンプユニットの停止後温度が所定値以下になったら、冷却ファンを停止する制御部を備えることで、ドライ真空ポンプユニット停止後の冷却ファン運転による騒音を防止できる。
　上記第２の目的を達成するため、本発明の他のドライ真空ユニットは、一対のポンプロータと吸気口及び排気口を有するケーシングとを備えたポンプ部と、前記一対のポンプロータと一体に回転する一対のマグネットロータを備えた構成のＤＣブラシレスモータ部を有するモジュール化したポンプを２組備え、一方のポンプは真空側に、他方のポンプは外気圧側にそれぞれ配置される。真空側のポンプの吐出口と外気圧側のポンプの吸込口を接続する流路と大気側との間にチェッキ弁が設けられ、ポンプ起動時、先ず真空側のポンプを起動させた後、外気圧側のポンプを起動させる制御部が設けられている。
　本発明のドライ真空ポンプユニットの起動方法は、一対のポンプロータと吸気口及び排気口を有するケーシングとを備えたポンプ部と、前記一対のポンプロータと一体に回転する一対のマグネットロータを備えた構成のＤＣブラシレスモータ部を有するモジュール化したポンプを２組備え、一方のポンプを真空側に、他方のポンプを外気圧側にそれぞれ配置したドライ真空ポンプユニットを用意する。そして、先ず真空側のポンプを起動させた後、外気圧側のポンプを起動させ、真空側のポンプの起動によって生じる該真空側のポンプの排気口と外気圧側のポンプの吸込口とを接続する流路を流れる気体を該流路に接続したチェッキ弁を通して大気に放出する。
　本発明によれば、先ず一方のポンプ（例えばブースターポンプ）を起動させた後、他方のポンプ（例えばメインポンプ）を起動させ、一方のポンプの起動によって生じる該ポンプの吐出口と他方のポンプの吸込口を接続する流路に流れる気体を該流路に接続したチェッキ弁を通して大気に放出することで、先に一方のポンプ（ブースターポンプ）を起動しても、他方のポンプ（メインポンプ）が空回転することがないから、起動時に脱調するという恐れがない。これよって、ドライ真空ポンプユニットの起動時における制御の安定性が向上する。
　上記第３の目的を達成するため、本発明の更に他のドライ真空ポンプユニットは、外装カバー内に収納された真空ポンプと、前記外装ケースの外部から空冷用の空気を内部に導入する空気取り込み口と、前記空気取り込み口から導入されて前記外装ケースの内部の機器を冷却した空気を空気吐出し口から外装ケースの外部に排出させる冷却ファンとを有している。前記空気吐出し口に対向する空気吐出し口の外側位置には、空気吐出し口から吐出された吐出し空気の流れの向きを変える防音フードが取り付けられている。
　このように、空気吐出し口の外側位置に吐出し空気の流れの向きを変える防音フードを取り付けることで、空気吐出し口から外部に漏れる騒音は防音フードと外装カバーとの間で１または複数回反射された後に外部に放出される。このため、騒音を効果的に減衰させることができる。また空気吐出し口に対向するように防音フードを設置するだけなので、構造が簡単でかさばることもなく、コンパクトな構造に構成できる。
　本発明の好ましい一態様において、前記防音フードの前記空気吐出し口に対向する側の面に、空気吐出し口から外部に漏れる騒音を消音させる吸音材が取り付けられている。
　このように、騒音が反射される防音フードの反射面に吸音材を取り付けることで、より効果的に騒音を減衰できる。
　本発明の更に他のドライ真空ポンプユニットは、外装カバー内に収納された真空ポンプと、前記外装カバーの外部から空冷用の空気を内部に導入する空気取り込み口と、前記空気取り込み口から導入されて前記外装カバーの内部の機器を冷却した空気を空気吐出し口から外装カバーの外部に排出させる冷却ファンとを有している。前記空気取り込み口に対向する空気取り込み口の外側位置には、空気取り込み口に導入される前の導入空気の流れの向きを変える防音フードが取り付けられている。
　このように、空気取り込み口の外側位置に導入空気の流れの向きを変える防音フードを取り付けることで、空気取り込み口から外部に漏れる騒音は防音フードと外装カバーとの間で１または複数回反射された後に外部に放出される。このため、騒音を効果的に減衰させることができる。また空気取り込み口に対向するように防音フードを設置するだけなので、構造が簡単でかさばることもなく、コンパクトな構造に構成できる。
　本発明の好ましい一態様において、前記防音フードの前記空気取り込み口に対向する側の面に、空気取り込み口から外部に漏れる騒音を消音させる吸音材が取り付けられている。
　このように、騒音が反射される防音フードの反射面に吸音材を取り付けることで、より効果的に騒音を減衰できる。
　本発明の好ましい一態様において、前記防音フードは、ドライ真空ポンプユニットを操作する操作パネルである。
　このように、防音フードを操作パネルと兼用させることで、ドライ真空ポンプユニットをよりコンパクトに構成できる。
　本発明の好ましい一態様において、ドライ真空ポンプユニットは、略水平の上面と該上面から略垂下する側面とを有するポンプ設置台を備えており、前記ポンプ設置台の上面に真空側に配置されるブースターポンプが設置され、前記ポンプ設置台の側面に外気圧側に配置され前記ブースターポンプと直列に接続されるメインポンプが設置される。前記ポンプ設置台の前記ブースターポンプを設置した上面の反対面側であって且つ前記ポンプ設置台の前記メインポンプを設置した側面の反対面側の位置に電装部品が設置される。前記ポンプ設置台と前記電装部品は放熱板上に載置され、放熱板の下部に放熱板冷却用の空気を通す空気流路が設けられて一方の開口を外部の空気を導入する空気取り込み口とし、他方の開口を前記導入した空気を外装カバー内部に供給する空気吐出し口とし、前記空気取り込み口は、前記電装部品を設置した前方の外装カバー下部に配置されている。
　このように、空気取り込み口を、メインポンプ及びブースターポンプからもっとも離れた位置に配置することで、メインポンプ及びブースターポンプから発生する騒音が空気取り込み口に到達しにくくなって、この空気取り込み口からの騒音漏れを防止できる。
　上記第４の目的を達成するため、本発明の空冷式ドライ真空ポンプは、吸気口と排気口を有するケーシングと、該ケーシング内に配置される２軸１組のロータを具備している。前記２軸１組のロータはスクリュー式であり、前記ケーシングは、内部に前記吸気口と排気口が連通し、前記２軸１組のロータが並設して回転自在に収容される両側が円弧状で、該２軸間の略中央部が位置する部分が凸状に形成された断面形状のロータ収容空間が形成された構成である。前記ケーシングの少なくとも前記ロータ収容空間が形成された部分に冷却促進構造が設けられている。
　本発明の好ましい一態様において、前記冷却促進構造は、放熱面を拡大するフィン構造である。
　本発明の好ましい一態様において、前記フィンは前記ケーシングと一体である。
　本発明の好ましい一態様において、前記冷却促進構造は、熱を他の部材へ伝える伝熱部材である。
　本発明の好ましい一態様において、冷却促進構造は、ロータの少なくとも全スクリュー巻数の排気口側の略３分の１の箇所に設置されている。
　本発明の空冷式ドライ真空ポンプによれば、ケーシングの少なくともロータ収容空間が形成された部分に冷却促進構造を設けたので、真空ポンプの発熱を効率よく放熱できる。冷却促進構造を、例えば放熱面が拡大するフィン構造とすることにより、真空ポンプの冷却が促進される。フィンをケーシングと一体とすることにより、フィンとケーシングの間での伝熱ロスを低減できるので、より効率のよい放熱が可能となる。
　冷却促進構造を、熱を他の部材へ伝える伝熱部材とすることで、例えば、使用環境やコスト等の問題により、ケーシング材に熱伝導性の高い材料を使用できない場合などに、ケーシングの発熱の多い部分から伝熱部材を介して他の部材に効率よく放熱することが可能となる。
　真空ポンプの発熱量は、「真空ポンプの吐出し容積×圧力差」で決まるから、冷却促進構造をロータの少なくとも全スクリュー巻数の排気口側の略３分の１の箇所に設置することにより、発熱量が大きい部分から、効率よく放熱することができる。
　本発明の他の空冷式ドライ真空ポンプは、吸気口と排気口を有するケーシングと、該ケーシング内に配置される２軸１組のロータを具備している。前記ケーシングは外装カバーで覆われ、該外装カバーのいずれかの側面に冷却ファンが取り付けられて、該冷却ファンで前記外装カバー内に外気を導入する。
　このように、ケーシングを外装カバーで覆うと共に、該外装カバーのいずれかの側面に冷却ファンを取り付け、該冷却ファンで外装カバー内に外気を導入することで、冷却促進構造に積極的に空気流れを発生させることができ、冷却効率を更に向上させることが可能となる。
　本発明の更に他の空冷式ドライ真空ポンプは、吸気口と排気口を有するケーシングと、該ケーシング内に配置される２軸１組のロータを具備している。前記ケーシングは外装カバーで覆われ、前記ケーシングには冷却促進構造が設けられている。前記冷却促進構造の近傍に冷却ファンが設置され、前記冷却ファンにより生じる空気流れが前記ロータ軸と直交するように、前記外装カバーの側面に前記冷却ファン及び空気取り込み口が設けられている。
　このように、ケーシングを外装カバーで覆うと共に、ケーシングに冷却促進構造を設け、冷却ファンを冷却促進構造の近傍に設置すると共に、冷却ファンにより生じる空気流れがロータ軸と直交するように、外装カバーの側面に冷却ファン及び空気取り込み口を設けることで、冷却促進構造への空気流を多くして、冷却効率を更に向上させることができる。
　本発明の更に他の空冷式ドライ真空ポンプは、吸気口と排気口を有するケーシングと、該ケーシング内に配置される２軸１組のロータを具備している。前記ケーシングは外装カバーで覆われ、前記外装カバーの排気口側の側面に冷却ファンが設けられ、前記冷却ファンにより生じる空気流れが前記ロータの回転軸と略並行となるように前記外装カバーに前記冷却ファン及び空気取り込み口が設けられている。
　このように、ケーシングを外装カバーで覆うと共に、冷却ファンを外装カバーの排気口側の側面に設け、冷却ファンにより生じる空気流れがロータの回転軸と略並行となるように外装カバーに冷却ファン及び空気取り込み口を設けることで、冷却促進構造と空気との熱交換により熱せられた空気を比較的熱に弱いモータや軸受を加熱することなく、速やかに外気へ放出できる。また、外装カバー内に吸込まれた空気が冷却促進構造に到達する前に不要に加熱される心配もない。

　図１は、本発明の実施形態に係るドライ真空ポンプユニットを示す正面図である。
　図２は、本発明の実施形態に係るドライ真空ポンプユニットを示す上面図である。
　図３は、本発明の実施形態に係るドライ真空ポンプユニットを示す左側面図である。
　図４は、本発明の実施形態に係るドライ真空ポンプユニットを示す右側面図である。
　図５は、本発明の実施形態に係るドライ真空ポンプユニットの冷却空気の流れ及び伝熱状態を説明するための模式図である。
　図６は、本発明の実施形態に係るドライ真空ポンプユニットのブースターポンプとメインポンプの配置状態を示す摸式図である。
　図７は、本発明の実施形態に係るドライ真空ポンプユニットの運転時の排気気体の流れを示す図である。
　図８は、本発明の実施形態に係るドライ真空ポンプユニットのメインポンプを示す断面図である。
　図９は、本発明の実施形態に係るドライ真空ポンプユニットのメインポンプのモータ部の断面図である。
　図１０Ａは、本発明の実施形態に係る空冷式ドライ真空ポンプの平断面図、図１０Ｂは、図１０ＡのＡ−Ａ断面図、図１０Ｃは、図１０のＢ−Ｂ断面図で、図１Ｄは、図１０Ｂのポンプケーシングと冷却促進構造を示す図である。
　図１１は、スクリュー式真空ポンプのねじ巻数と吸気圧力（Ｐａ）の関係を示すグラフである。
　図１２は、スクリュー式真空ポンプのねじ巻数と圧縮仕事の関係を示す図である。
　図１３は、冷却促進構造を示す断面図である。
　図１４は、他の冷却促進構造を示す断面図である。
　図１５は、更に他の冷却促進構造を示す断面図である。
　図１６は、本発明の他の実施形態に係る空冷式ドライ真空ポンプを示す平面である。
　図１７は、本発明の更に他の実施形態に係る空冷式ドライ真空ポンプを示す平面図である。
　図１８Ａは、本発明の更に他の実施形態に係る空冷式ドライ真空ポンプを示す平面図で、図１８Ｂは、図１８ＡのＥ−Ｅ断面図である。
　図１９Ａは、本発明の更に他の実施形態に係る空冷式ドライ真空ポンプを示す側断面図で、図１９Ｂは、図１９ＡのＧ−Ｇ断面図である。
　図２０は、本発明に係る空冷式ドライ真空ポンプのポンプ駆動モータの構成例を示す図である。

　以下、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１乃至図４は、本発明の実施形態に係るドライ真空ポンプユニットの構成を示す図で、図１は正面図、図２は上面図、図３は左側面図、図４は右側面図である。図１乃至図４に示するように、ドライ真空ポンプユニット１は、放熱板２を備えており、この放熱板２の上に電装部品３、モジュール化したブースターポンプ４及びモジュール化したメインポンプ５が実装されている。ドライ真空ポンプユニット１は、全体が外装カバー６で覆われ、該外装カバー６の上面の所定位置には、両手で把持して該ドライ真空ポンプユニット１を使用する場所に移動することができるように、２個の取っ手７が取り付けられている。
　放熱板２には、下方に突出した多数の放熱フィン１１が設けられている。放熱板２は、底カバー２ａの上方に配置され、放熱板２の両側に外装カバー６の下辺が取り付けられている。放熱板２と底カバー２ａによって冷却用の空気が通る空気流路１３（第１空気流路）が形成されており、多数の放熱フィン１１は、長手方向を空気流路１３を流れる空気の流れに向けて配置されている。電装部品３は、ブースターポンプ４やメインポンプ５を駆動する駆動部や制御する制御部を構成する整流器やインバータ等の各種電気器や電子部品であり、放熱板２上に実装されている。ブースターポンプ４やメインポンプ５を放熱板２に取り付けるためのポンプ設置台１４が備えられ、ブースターポンプ４はポンプ設置台１４の上面板１４ｄを介して水平に取り付けられ、メインポンプ５は、ポンプ設置台１４の支柱部１４ｅを介して垂直に取り付けられている。
　図５及び図７に示すように、放熱板２は略矩形平板状に形成されており、放熱板２の下面側に、前述のように、放熱板冷却用の空気を通す貫通孔からなる空気流路（第１空気流路）１３が形成されている。空気流通（第１空気流路）１３の前方の端部（電装部品３の前方側の端部）は、外装カバー６の前面（防音フード８０を設置する側の面）の下部近傍に露出していて、空気流路１３の開口は、空気を導入する空気取り込み口１３ａとなっている。空気流路１３の後方（防音フード８５を設置する側）の端部は、メインポンプ５の下部で開口する空気吐出し口１３ｂとなっている。放熱板２の下面からは、前述のように、多数の放熱フィン１１ａが空気流路１３内に垂下しており、各放熱フィン１１ａは、前方から後方に向けて延びている。放熱板２の上面には。ポンプ設置台１４の支柱部１４ｅの下面と電装部品３の下面とが固定されている。電装部品３は、ポンプ設置台１４のブースターポンプ４を設置した上面の反対面側（上板部１４ｄの下面側）であって且つポンプ設置台１４のメインポンプ５を設置した側面の反対面側（支柱部１４ｄのメインポンプ５を取り付けた反対面側）の位置に位置するように設置されている。
　外装カバー６は、箱型であり、その前面（空気流路１３の空気取り込み口１３ａが位置している側の面）の上部近傍に、空気取り込み口６ａが設けられ、外装カバー６の後面の上部近傍には空気吐出し口６ｂが設けられている。外装カバー６内の空気吐出し口６ｂに対向する位置に、冷却ファン１８が設置されている。冷却ファン１８は、空気取り込み口６ａ，１３ａから導入されて内部の機器を冷却した空気を強制的に空気吐出し口６ｂから外部に排出させるためのものである。空気取り込み口６ａから外装カバー６内に導入された空気は、主に外装カバー６内の空間１９（第２空気流路）を通って流れる。冷却ファン１８の吐出口をそのまま空気吐出し口６ｂとしてもよい。
　外装カバー６の外側の空気取り込み口６ａに対向する位置には、空気取り込み口６ａから所定の隙間をもって、外装カバー６の前面に平行になるように、空気取り込みフード８０が取り付けられている。空気取り込みフード８０は、防音フードとしての役割を果たすもので、下辺に開口８１を有して開放され、その他の３辺は何れも外装カバー６側に折り曲げられた側壁を有することで、主として前記開口８１から空気が空間（第２空気流路）１９内に導入されるように構成されている。空気取り込みフード（防音フード）８０の空気取り込み口６ａに対向する側の面（内面）には、空気取り込み口６ａから外部に漏れる騒音を消音させる吸音材８３が設けられている。吸音材８３は、この実施形態では、スポンジ状の柔軟な材料を所定の厚みを有する板状体に形成して構成されているが、他の各種材質や形状のものを使用しても良い。空気取り込みフード（防音フード）８０は、このドライ真空ポンプユニット１を操作する操作パネルでもあり、外表面には、運転ボタン、停止ボタン及び警報リセットボタンなどが設けられ、また、電源のオン状態を表示するＬＥＤランプ、積算運転時間表示パネルなどが設けられている。この空気取り込みフード（防音フード）８０は、リード線などによって電装部品３と電気的に接続されている。
　外装カバー６の外側の空気吐出し口６ｂに対向する位置には、空気吐出し口６ｂから所定の隙間をもって、外装カバー６に平行になるように、空気排出フード８５が取り付けられている。空気排出フード８５も前記空気取り込みフード８０と同様に、防音フードとしての役割を果たすもので、その下辺に開口８７を有して開放され、その他の３辺は何れも外装カバー６側に折り曲げられた側壁を有することで、主として前記開口８７から空気が排出されるように構成されている。空気排出フード（防音フード）８５の空気吐出し口６ｂに対向する側の面（内面）には、空気吐出し口６ｂから外部に漏れる騒音を消音させる吸音材８９が取り付けられている。吸音材８９も、この実施形態ではスポンジ状の柔軟な材料を所定の厚みを有する板状体に形成して構成されているが、他の各種材質や形状のものを使用しても良い。
　この例によれば、放熱板２の上方に外装カバー６で形成された空間（第２空気流と）１９に、電装部品３、ブースターポンプ４及びメインポンプ５を配置することにより、空間１９を流れる空気流れの上流側に発熱量の少ない電装部品３及びブースターポンプ４を配置し、下流側に発熱量の多いメインポンプ５を配置したことになる。つまり空間１９を流れる空気が温度の低い領域から温度の高い領域へと流れる機器の配置構造となる。
　図１、図２及び図４に示すように、ブースターポンプ４のモータ部４ｍの外壁側面には放熱フィン２４ａを有する放熱板２４が取り付けられ、ポンプ部４ｐの外壁側面には放熱フィン２５ａを有する放熱板２５が取り付けられている。メインポンプ５のモータ部５ｍの外壁側面には放熱フィン２４ａを有する放熱板２４が取り付けられ、ポンプ部５ｐの外壁側面には放熱フィン２５ａを有する放熱板２５が取り付けられている。
　底カバー２ａは、剛性を有する鋼板で構成され、電装部品３、ブースターポンプ４及びメインポンプ５を実装する放熱板２は、熱伝導性の良いアルミニウム合金で構成されている。ブースターポンプ４のポンプ部４ｐ及びメインポンプ５のポンプ部５ｐのケーシングは、熱伝導性の良いアルミニウム合金で構成され、ブースターポンプ４及びメインポンプ５を取り付けるポンプ設置台１４は、熱伝導性の良いアルミニウム合金で構成されている。さらに放熱板２４，２５も熱伝導性の良いアルミニウム又はアルミニウム合金で構成されている。放熱板２、ポンプ設置台１４、及びモジュール化したブースターポンプ４及びメインポンプ５を一体材料で構成しても良い。この場合、接触部の熱抵抗が小さくなり、モジュール部からの放熱板への熱伝導が良好であり好適である。
　上記構成のドライ真空ポンプユニット１において、ポンプ運転中、電装部品３、ブースターポンプ４及びメインポンプ５で発生した熱は、放熱板２に伝熱される。ここで冷却ファン１８により空気流路１３の空気取り込み口１３ａから流入した冷却空気は、矢印Ｂに示すように、該空気流路１３内に露出する放熱板２の放熱フィン１１に接触しながら流れ、放熱板２に集った熱を効率良く放熱する。更にメインポンプ５のポンプ部５ｐの外側壁面に取り付けた放熱板２５の放熱フィン２５ａに接触し、該ポンプ部５ｐを冷却する。また、空気取り込みフード１６の下端の空気取り込み口１６ａから流入した冷却空気は、矢印Ａに示すように外装カバー６内の空間（第２空気流路）１９に流れ込み、ブースターポンプ４のモータ部４ｍ及びポンプ部４ｐの外壁側面に取り付けた放熱板２４，２５の放熱フィン２４ａ，２５ａに接触し、モータ部４ｍ及びポンプ部４ｐを冷却し、更にメインポンプ５のモータ部５ｍの外側壁面に取り付けた放熱板２４の放熱フィン２４ａに接触し、該モータ部５ｍを冷却する。上記矢印Ａ，Ｂに示す空気の流れは、その後、空気排出フード（防音フード）８５内に流れこみ、空気排出フード（防音フード）８５の下端の開口８７から外部に排気される。
　上記のように一台の冷却ファン１８の運転により、空気流路（第１空気流路）１３内を流れる空気の流れ、外装カバー６内の空間（第２空気流路）１９を流れる空気の流れが形成される。この空気の流れにおいて、上流側に配置されている電装部品３、ブースターポンプ４のモータ部４ｍやポンプ部４ｐの発熱量は、下流側に配置されているメインポンプ５のモータ部５ｍやポンプ部５ｐの発熱量より少ない。従って、上記空気の流れの上流側の温度上昇は下流側のそれより低いから、冷却空気は温度上昇の低い部分（温度の低い部分）から、温度上昇の高い部分（温度の高い部分）に流れることになり、冷却効率が向上する。即ち、冷却空気流れの上流側に温度上昇の低い電装部品３やブースターポンプ４のモータ部４ｍ及びポンプ部４ｐを配置し、下流側にドライ真空ポンプユニット１の空気の圧縮比が一番大きく、発生する熱量も多いメインポンプ５のモータ部５ｍやポンプ部５ｐを配置することにより、効率の良い冷却効果が得られる配置構造となる。
　図６及び図７に示すように、ブースターポンプ４のポンプ部４ｐの排気口４ｂとメインポンプ５のポンプ部５ｐの吸気口５ａは、ポンプ設置台１４に形成された連絡通路１４ａで連通されている。ブースターポンプ４のポンプ部４ｐの吸気口４ａには吸気管２２が接続され（図１乃至図４参照）、メインポンプ５のポンプ部５ｐの排気口５ｂは、チェッキ弁（圧力開放弁）Ｖ１を介して、ポンプ設置台１４に形成された排気通路１４ｂに接続されている。排気通路１４ｂには排気管２３が接続されている。
　ポンプ設置台１４には連絡通路１４ａと圧力開放通路１４ｂを接続する圧力開放通路１４ｃが形成され、該圧力開放通路１４ｃに中抜き用チェッキ弁（圧力開放弁）Ｖ２が設けられている。つまり、ブースターポンプ４のポンプ部４ｐの排気口４ｂと排気通路１４ｂとを繋ぐ圧力開放通路１４ｃに中抜き用チェッキ弁Ｖ２が設けられている。ブースターポンプ４のモータ部４ｍとメインポンプ５のモータ部５ｍには、制御部２６のモータドライバ２７からＤＣパルス電流が供給されて駆動する。冷却ファン１８も制御部２６により制御される。
　従って、メインポンプ５とブースターポンプ４との間の連絡通路１４ａ内の圧力が高いときには、チェッキ弁（圧力開放弁）Ｖ２が開き、排気管２３を介して外気と連通される。ここで、チェッキ弁（圧力開放弁）Ｖ２は、バネで与圧された弁体がＯ−リング（ゴムリング）等の弾性体を押圧して流路をシールする構造を有し、連絡通路１４ａ内の圧力が外気圧よりも高くなった場合にのみ開くようになっている。ポンプ設置台１４の材質は、チタン、ステンレス鋼などの他の材質であってもよい。
　これにより、吸込管２２が接続された排気対象の真空容器を外気圧から排気する時に、ブースターポンプ４の排気速度がメインポンプ５の排気速度より大きいため、ブースターポンプ４とメインポンプ５の接続する連絡配管１４ａ内の気体が過圧縮となるが、この過圧縮気体をチェッキ弁（圧力開放弁）Ｖ２により外気中に逃がすことができる。従って、チェッキ弁（圧力開放弁）Ｖ２は、気体の過圧縮を防止し、安全であると同時に、真空容器が外気圧時（吸気側圧力が外気圧に等しい時）の排気に要する動力増大を防止することができる。また、ブースターポンプ４の排気速度をそのままに維持しつつ、メインポンプ５の運転を継続することができ、起動時の排気流量の低下を防止し、短時間で所望の真空度に到達できる。
　すなわち、チェッキ弁（圧力開放弁）Ｖ２が無い場合には、気体の過圧縮を避けるため、まずメインポンプで排気し、ある程度真空状態となってからブースターポンプを起動するか、ブースターポンプを予め低い回転速度で運転しつつメインポンプを起動していた。この場合には、起動時の排気速度が主としてメインポンプで決まってくるため、排気流量が低く、所定真空度に到達するのにある程度の時間を要するという課題があった。チェッキ弁（圧力開放弁）Ｖ２を設けることで、高い排気速度のブースターポンプで外気圧の気体を直接排気することができ、短時間で所要真空度に到達することが可能となる。
　ここで、チェッキ弁（圧力開放弁）Ｖ２の動作条件として、その上流側と下流側との間に差圧が生じると、即座に弁が閉じ、差圧が無くなると、即座に弁が開くことが挙げられる。このため、吸気側が外気圧から真空圧となった時に素早く弁が閉じ、排気時間のロスが無い。また、定常運転時には、チェッキ弁（圧力開放弁）Ｖ２は、常に閉じた状態にあるので、ブースターポンプ４の排気音が外部に漏れることがない。
　一方、メインポンプ５の排気口５ｂに接続される排気通路１４ｂに取り付けられたチェッキ弁（圧力開放弁）Ｖ１も、スプリングで与圧された弁体がＯ−リング（ゴムリング）を押圧する構造を有している。これにより、真空容器内が真空となった定常運転状態の時に、チェッキ弁（圧力開放弁）Ｖ１が殆ど閉じた状態となり、メインポンプ５の排気音が外部に漏れることを遮断できる。また、メインポンプ５が何らかの異常で運転を停止した時にも、チェッキ弁（圧力開放弁）Ｖ１が閉じた状態であるので、真空状態が破壊されることを防止できる。
　制御部２６は、ドライ真空ポンプユニット１の起動時、真空側に配置されるブースターポンプ４のモータ部４ｍにモータドライバからＤＣパルス電流を供給して、先ずブースターポンプ４を起動し、その後（数秒後）メインポンプ５のモータ部５ｍにＤＣパルス電流を供給して、メインポンプ５を起動する。このブースターポンプ４の起動によって生じる気体の流れを、中抜き用チェッキ弁Ｖ２を通して排気通路１４ｂに流す。これにより、先にブースターポンプ４を起動しても、生じる気体の流れにより、メインポンプ５が空回転することがないから、脱調が発生するおそれがなくなる。即ち、従来のようにメインポンプ５を先に起動することによって生じるブースターポンプ５の空回転がないから、脱調が発生することがない。
　電装部品３は、ドライ真空ポンプユニット１を電気的に制御してこれを駆動する制御部２６を有し、モータドライバは、メインポンプ５用のモータドライバと、ブースターポンプ４用のモータドライバとがあり、それぞれがメインポンプ５おびブースターポンプ４を独立に回転駆動する。両モータドライバは、共通の直流電源（ＡＣ／ＤＣコンバータ）から、例えば４８Ｖの直流電力が供給され、それぞれのモータドライバで直流電力がＰＷＭによって矩形パルス波形に変換され、メインポンプ５のモータ部５ｍ及びブースターポンプ４のモータ部４ｍにそれぞれ供給される。そして例えば、外気圧側のメインポンプ５の回転速度を１３０００^−１程度とし、真空側のブースターポンプ４の回転速度を１５０００~２１０００^−１とし、ブースターポンプ４の回転速度をメインポンプ５の回転速度よりも高くする。このようにブースターポンプ４及びメインポンプ５を高速で回転させることにより、小型でありながらも、１Ｐａ以下の到達真空圧力が得られる。ここで「外気圧」とは、ドライ真空ポンプユニット１の周囲雰囲気の圧力を意味し、より詳しくは、ドライ真空ポンプユニット１に連通する排気側空間の圧力である。到達圧力時電力は２４０~３００Ｗ程度であるので、低消費電力であり、普通の単相交流電源でドライ真空ポンプユニット１の電力を十分に供給することができる。このため、このドライ真空ポンプユニット１を、可搬型の真空ポンプとして、単相交流電源が利用可能な場所なら、どこでも使用することができる。
　メインポンプ５とブースターポンプ４とは、同一構造のポンプであるが、ブースターポンプ４をメインポンプ５よりも高速で運転することにより、この種の真空ポンプの１台運転では到底得られない、真空容器側で１Ｐａ程度以下（例えば０．５Ｐａ）の到達真空度が得られる。
　上記構成のドライ真空ポンプユニット１において、ポンプ待機状態で、冷却ファン１８を運転状態とすると、運転騒音を発すると同時に、電力を消費する。ドライ真空ポンプユニット１を停止すると同時に冷却ファン１８を停止するとドライ真空ポンプユニット１内に多くの熱が残ることになる。そこで制御部２６にタイマを設け、ドライ真空ポンプユニット１の起動と同時に冷却ファン１８を起動するが、ポンプ停止時に前記タイマを作動し、所定の設定時間後（例えば、１５分~３０分後）に、つまりポンプモジュール（特にメインポンプ５）内の熱が十分に放熱され、温度が低下してから、冷却ファン１８を停止するようにする。これにより、ドライ真空ポンプユニット１の停止時の冷却ファン１８の運転によるファン運転騒音と電力消費を低減できる。タイマによる設定時間経過後に冷却ファン１８を停止するのに限定されるものではなく、ドライ真空ポンプユニット１の各部の温度を検出するセンサ、例えば温度上昇の高いメインポンプ５内の温度を検出する温度センサを設け、該センサの出力を制御部２６に出力し、制御部２６は温度が所定温度以下になったら冷却ファン１８を停止するようにしてもよい。
　図８及び図９は、ドライ真空ポンプユニット１のモジュール化されたメインポンプ５の構成を示す図である。ブースターポンプ４とメインポンプ５はその構成が同一であるので、ここではメインポンプ５について説明する。なお、ブースターポンプ４及びメインポンプ５は同一の構成である必要はない。メインポンプ５は、モータ部５ｍとポンプ部５ｐで構成され、モータ部５ｍは、マグネットカップリング型のＤＣブラシレス樹脂モールドモータであり、ポンプ部５ｐは、一対のスクリューロータを同期反転させ、気体を移送する真空ポンプであり、容積移送式の２軸スクリューポンプである。
　図８及び図９に示すように、メインポンプ５はケーシング５０を備え、このケーシング５０の内部に、２本の回転軸５１ａ，５１ｂが平行に配置され、それぞれの回転軸５１ａ，５１ｂは軸受５３により支承されている。回転軸５１ａには右ねじのスクリューロータ（ポンプロータ）５２ａが、回転軸５１ｂには左ねじのスクリューロータ（ポンプロータ）５２ｂがそれぞれ固定されている。スクリューロータ５２ａ，５２ｂとケーシング５０の内面との間には流体通路５６が形成され、この流体通路５６の上流側端部に吸気口５ａが設けられ、流体通路５６の下流側端部に排気口５ｂが設けられている。スクリューロータ５２ａ，５２ｂは僅かなクリアランスを保って非接触で相互に反転し、吸気口５ａから吸込まれた気体を排気口５ｂに移送するようになっている。スクリューロータ５２ａ，５２ｂとして、ピッチ線上でのみ接触する軸断面形状を有する１対のスクリューロータを用いてもよい。
　回転軸５１ａ，５１ｂはＳＵＳ材で構成され、スクリューロータ５２ａ，５２ｂはアルミニウム合金で構成されており、回転軸５１ａ，５１ｂのそれぞれにスクリューロータ５２ａ，５２ｂを焼嵌めして一対のポンプロータを構成している。スクリューロータ５２ａ，５２ｂの表面にはニッケルメッキ処理を施している。スクリューロータ５２ａ，５２ｂは樹脂材で、回転軸５１ａ，５１ｂの外周に形成するようにしてもよい。これにより、スクリューロータ５２ａ，５２ｂを安価に製作できる。
　回転軸５１ａ，５１ｂの吸気側の軸端には、それぞれ同一の構成を有する一対のマグネットロータ５４，５４が配置され、ブラシレスＤＣモータとして回転軸５１ａ，５１ｂを反転駆動すると共に、マグネットカップリングにより回転軸５１ａ，５１ｂの同期反転を確保している。図９に示すように、各マグネットロータ５４は、磁性材のヨーク５４ｂの外周にリング形状のマグネット５４ａを周設している。本実施形態では、マグネットロータ５４の外周上には６極に着磁したマグネット５４ａが周設され、互いのマグネットロータ５４，５４の異磁極が引き合うように対向して、かつクリアランスＣを保って配置されている。なお、マグネットロータ５４の極数は６，８，１０，１２などの偶数であり、ここでは６としている。
　スクリューロータ５２ａ，５２ｂは、マグネットロータ５４，５４のマグネットカップリング作用により、同期して反対方向に回転する。これにより、タイミングギヤが無くても安定した２軸同期反転が可能なスクリューポンプが構成されている。タイミングギヤが無いことは、潤滑油が不要であるとともに、２軸の完全な同期機構を含めた非接触回転が可能であり、スクリューポンプの高速運転が可能なことを意味している。すなわち、タイミングギヤを用いた接触式の同期機構では、回転速度は、一般に６０００~７０００ｍｉｎ^−１程度であるが、マグネットカップリングを用いることで、上述したように、１００００~３００００ｍｉｎ^−１程度の同期反転高速回転が安定に出来るようになり、これにより真空ポンプを小型にしても、高い到達真空度などの排気性能の向上が達成される。なお、本実施形態では、ブースターポンプ４の定格回転速度を２１０００ｍｉｎ^−１（ｒｐｍ）、メインポンプ５の定格回転速度を１３０００ｍｉｎ^−１（ｒｐｍ）又は１５０００ｍｉｎ^−１（ｒｐｍ）としている。
　各マグネットロータ５４の外周面の一部に近接して、鉄心５７ａと巻線５７ｂから成る三相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）のモータステータ５７が配置されている。三相のモータステータ５７はマグネットロータ５４同士がマグネットカップリングする側とは回転軸に関して反対側に配置されている。これにより、マグネットロータ５４同士が互いに吸引するマグネットカップリング力をマグネットロータ５４とモータステータ鉄心５７ａに作用する吸引力でキャンセルすることができる。三相のモータステータ磁極は、マグネットロータ５４の磁極数６極に対応し、マグネットロータ５４の４極に磁界をかけるようにしている。三相の巻線５７ｂに所要の矩形パルス状波形の直流電流を供給することで、任意の回転速度で２本の回転軸５１ａ，５１ｂを同期反転駆動することができる。
　容積移送式スクリューポンプの場合、スクリューロータ５２ａ，５２ｂの回転に伴って気体は軸方向に流れる。したがって、図１に示すように、メインポンプ５を縦置きとし、排気口５ｂを吸気口５ａよりも下方に配置した場合は、排気口５ｂが流体通路５６の下端に位置することになる。したがって、重力の作用により水（凝縮水など）のケーシング５０への流入を防止することができ、メインポンプ５の過負荷や腐食を防止することができる。この場合、マグネットロータ５４及びモータステータ５７はスクリューロータ５２ａ，５２ｂの上方（流体通路５６の上方）に位置することになるので、仮に排気口５ｂから水が流入したとしてもこれらの部品が水と接触することがない。このように、メインポンプ５は、排気口５ｂが吸気口５ａよりも下方に位置するように水平方向に対して角度を有する配置とし、本実施形態では、その一例として、メインポンプ５のスクリューロータ５２ａ，５２ｂは略垂直に配置されている。
　次に、上述のように構成された真空ポンプユニット１の運転方法について説明する。まず、操作パネル（空気取り込みフード８０）に設けた運転ボタンを押して電源をＯＮすると、ブースターポンプ４及びメインポンプ５ともにソフトスタート起動して排気を行う。ブースターポンプ４及びメインポンプ５の回転速度は、やがてそれぞれ設定された定常運転の回転速度に達し、排気を持続する。ブースターポンプ４の排気速度は、メインポンプ５の排気速度よりも高いので、連絡通路１４ａ内の圧力が上昇し、ブースターポンプ４の負荷動力も上昇する。そして、連絡通路１４ａ内の圧力がドライ真空ポンプユニット１の周囲の外気圧よりも大きくなると、チェッキ弁（圧力開放弁）Ｖ２が開き、連絡通路１４ａ内の圧力が開放されるとともに、ブースターポンプ４の負荷が一定となる。
　真空容器内の圧力が下がると、連絡通路１４の圧力も下がるので、チェッキ弁（圧力開放弁）Ｖ２が閉じる。また、ブースターポンプ４の負荷も下がる。真空容器内の圧力がさらに下がり、到達真空度になると、ブースターポンプ４の吸気側と排気側との圧力差は小さい（吸排気側共に真空状態）ため、ブースターポンプ４は無負荷運転に近い状態になる。一方、メインポンプ５では、吸気側と排気側との圧力差は大きい（吸気側は真空であり、排気側は外気圧）ため、メインポンプ５の負荷は定格値に近くなる。このとき、メインポンプ５が異常停止した場合でも、チェッキ弁（圧力開放弁）Ｖ１が瞬間的に閉じるので、真空容器内の真空が破壊されることを防止できる。このように、このドライ真空ポンプユニット１の特徴として、圧力・流量等を検出せず、センサレスで始動・定常運転が可能である。
　一方、前記電源のＯＮによって、冷却ファン１８の運転が開始され、空気取り込み口６ａ，１３ａから外装カバー６の内部に空気が導入され、図５及び図７の矢印で示すように、ドライ真空ポンプユニット１の内部空間を横切るように空気が流れる。即ち、まず空気取り込みフード（防音フード）８０の下端辺の開口８１から吸い込まれた冷却用の空気は、空気取り込みフード（防音フード）８０と外装カバー６の間の隙間を通って上方に向けて吸い込まれ、空気の流れを略水平方向に変更しながら空気取り込み口６ａから外装カバー６の内部に導入される。この導入空気は、空間（第２空気流路）１９に沿って流れて、主としてブースターポンプ４（モータ部４ｍを含む）とメインポンプ５のモータ部５ｍとを冷却した後、冷却ファン１８を通じて外装カバー６の空気吐出し口６ｂから排出される。一方、空気取り込み口１３ａから吸い込まれた冷却用の空気は、空気流路（第１流体流路）１３を通過する際に、放熱フィン１１を冷却し、この放熱フィン１１に取り付けている電装部品３と、メインポンプ５とブースターポンプ４を取り付けているポンプ設置台１４とを冷却する。これによって、発熱する電装部品３、メインポンプ５及びブースターポンプ４が冷却される。空気導出口１３ｂから排出された空気は、斜め上方に向かって移動し、その際、主としてメインポンプ５を冷却した後、冷却ファン１８を通じて外装カバー６の空気吐出し口６ｂから排出される。
　前述のように、真空容器内が到達真空度になると、メインポンプ５の負荷は定格値になり、ブースターポンプ４よりも発熱するので、空気流路１３からの空気によるメインポンプ５の冷却は有効である。そして空気吐出し口６ｂから排出された空気は、水平方向から空気排出フード（防音フード）８５と外装カバー６の間の隙間を通して、空気の流れを略真下方向に変更して空気排出フード（防音フード）８５の下端辺の開口８７から排出される。
　以上のように、ドライ真空ポンプユニット１は、内部の各種構成部品から生じる熱を、空冷によって冷却するので、外装カバー６には、空気取り込み口６ａと空気吐出し口６ｂが必要になる。このため、メインポンプ５、ブースターポンプ４及び冷却ファン１８等から発生する騒音も、空気取り込み口６ａと空気吐出し口６ｂから外部に漏れ出てしまう。
　このドライ真空ポンプユニット１においては、空気吐出し口６ｂの外側位置に設置した空気排出フード（防音フード）８５によって、空気吐出し口６ｂから吐出された吐出し空気の流れの向きを変え（略水平方向から垂直方向）、空気吐出し口６ｂから外部に漏れる騒音を空気排出フード（防音フード）８５と外装カバー６との間で１または複数回反射（反射された一部の騒音は外装カバー６内に戻る）させた後に外部に放出するようにしている。これによって、騒音を効果的に減衰している。また空気吐出し口６ｂに対向するように空気排出フード（防音フード）８５を設置するだけなので、構造が簡単でかさばることもなく、コンパクトな構造に構成できる。
　同様に、空気取り込み口６ａにおいても、空気取り込み口６ａの外側位置に設置した空気取り込みフード（防音フード）８０によって、空気取り込み口６ａに導入される前の導入空気の流れの向きを変え（略垂直方向から略水平方向）、空気取り込み口６ａから外部に漏れる騒音を空気取り込みフード（防音フード）８０と外装カバー６との間で１または複数回反射（反射された一部の騒音は外装カバー６内に戻る）させた後に外部に放出するようにしている。これによって、騒音を効果的に減衰している。空気取り込み口６ａに対向するように空気取り込みフード（防音フード）８０を設置するだけなので、構造が簡単でかさばることもなく、コンパクトな構造に構成できる。特に空気取り込みフード（防音フード）８０は操作パネルを兼用しているので、ドライ真空ポンプユニット１をよりコンパクトに構成できる。
　さらに空気取り込みフード（防音フード）８０及び空気排出フード（防音フード）８５の騒音が反射される反射面には、吸音材８３，８９が取り付けられているので、より効果的に騒音を吸収・減衰できる。
　電装部品３は、ポンプ設置台１４のブースターポンプ４を設置した上板部１４ｄの上面の反対面側であって且つポンプ設置台１４のメインポンプ５を設置した支柱部１４ｅの側面の反対面側の位置に設置されているが、空気流路１３の空気取り込み口１３ａは、この電装部品１７の前方の外装カバー６下部に配置されている。空気流路１３の空気取り込み口１３ａは、メインポンプ５及びブースターポンプ４からもっとも離れた位置に配置されているので、メインポンプ５及びブースターポンプ４から発生する騒音が空気取り込み口１３ａには到達しにくく、これによって、空気取り込み口１３ａからの騒音漏れが防止できる。
　上記のようにドライ真空ポンプユニット１は、一台の冷却ファン１８で冷却しているので、冷却機構が簡単にでき、その分軽量化が図れる。また、冷却水を使用しないため冷却水設備を必要とすることなく、駆動電源（ＡＣ１００Ｖ、ＡＣ２００Ｖ）があるところであれば、ハンドリングで移動して設置し、電源を接続するだけで運転することができる。また、タイミングギヤを使用しないことから、潤滑油を使用することなく、潤滑油の潤滑系、潤滑油の交換も必要なく、更に軽量化（２０ｋｇ以下）が図れる。
　なお、上記実施形態では、スクリュー型真空ポンプを用いる例を説明したが、ルーツ型等の他形式の容積移送型２軸真空ポンプにも、本発明は適用できる。
　図１０Ａは、本発明の実施形態に係る空冷式ドライ真空ポンプを示す平断面図、図１０Ｂは、図１０ＡのＡ−Ａ断面図、図１０Ｃは、図１０ＡのＢ−Ｂ断面図で、図１０Ｄは、図１０Ｂのポンプケーシングと冷却促進構造を示す図である。
　図１０Ａ乃至図１０Ｄに示すように、空冷式ドライ真空ポンプは、ポンプ部Ｐとモータ部Ｍから構成されている。ポンプ部Ｐのケーシング１０３（ポンプケーシング）は、吸気口１０１と排気口１０２を備え、ケーシング１０３の内部には２軸１組のロータ（ポンプロータ）１０５が回転自在に収容されるロータ収容空間１０９が形成されている。ロータ収容空間１０９の横断面は、両側が円弧状でポンプロータ１０５の間に位置する部分に凸部１１０が形成された形状である。ロータ収容空間１０９に配置された各ポンプロータ１０５は、その両端部を軸受１０７及び軸受１０８で回転自在に支承されている。
　モータ部Ｍは、ポンプケーシング１０３の端部に取り付けたケーシング（モータケーシング）１１１を備え、ケーシング１１１内にモータステータ１１２が配置されている。モータステータ１１２内には２本のモータロータ１１３が回転自在に配置されるロータ収納空間１１４が形成されている。各ポンプロータ１０５の軸端にはモータ部Ｍのモータロータ１１３の端部が連結されている。モータ部Ｍは、２軸が同期反転する２軸同期反転駆動モータである。２軸同期反転駆動モータを起動することにより、ポンプ部Ｐの２軸１組のポンプロータ１０５が同期反転駆動される。
　上記のように、ポンプ部Ｐの２軸１組のポンプロータ１０５が同期反転することによって、ポンプロータ１０５とポンプケーシング１０３で囲まれた空間の気体を圧縮する。ポンプケーシング１１１には、吸気口１０１と排気口１０２が設けられており、排気口１０２が大気圧下にて吸気口１０１を１０^−３~１０Ｔｏｒｒに排気することができる。このように、真空ポンプを、吸気口１０１を締め切りに近い状態で運転すると、例えば、ねじ巻数が６巻のスクリュー式真空ポンプの場合、圧縮仕事は、図１１及び図１２に示すように、その大部分を排気口１０２側からみて３巻程度までで行っている。
　上記のように、スクリュー式真空ポンプでは、圧縮仕事は、ポンプロータ１０５の全体巻数の排気口側からみて略５０％の部分で大部分が行われ、圧縮仕事による発熱は、殆ど排気口１０２に近いポンプロータ１０５で発生し、発生した熱は、ポンプケーシング１０３より大気中に放熱される。ポンプケーシング１０３の断面形状がポンプロータ１０５の外周方向で均一でないこと、ポンプケーシング１０３の内側と外側で温度分布を有することから、ポンプケーシング１０３の変形は一様とならない。特に、ポンプケーシング１０３のポンプロータ１０５、１０５の間に位置する部分の凸部１１０は他の部分に比して温度が上昇しやすく熱により歪み変形が生じやすい。そこで発生する熱を効果的に大気中に排熱するため、ポンプケーシング１０３のロータ収容空間１０９が形成されている部分で、且つ排気口１０２側の発熱量の多い部分に冷却促進構造１０４を設けている。
　上記のように、冷却促進構造１０４をポンプケーシング１０３のロータ収容空間１０９が形成されている部分で、且つ排気口１０２側の発熱量の多い部分に設けたことにより、ポンプケーシング１０３の横断面のロータ収容空間１０９の両側の円弧部１０９ａ、１０９ａに比して温度が高くなりやすい凸部１１０の冷却効率を上げることができるので、ポンプケーシング１０３の周方向での温度不均一を抑制でき、ポンプケーシング１０３の歪み変形によるクリアランス変化を防止できる。また、ポンプケーシング１０３のロータ収容空間１０９が形成されている部分で、最も温度が高くなる部分に冷却促進構造１０４を設置することで、高効率の放熱が可能となる。冷却促進構造１０４は、多数の放熱フィン１０４ａを具備する構成で、この例では、冷却促進構造１０４をポンプケーシング１０３と一体に設けている。また、放熱フィン１０４ａと放熱フィン１０４ａの間の間隙溝１０４ｂの方向をポンプロータ１０５の軸方向と直交する方向にしているが、この方向は、ポンプロータ１０５の軸方向と平行な方向であってもよい。
　図１３、図１４及び図１５は、それぞれ冷却促進構造１０４の異なる例を示す図である。
　図１３に示す冷却促進構造１０４は、放熱板１０４ｃに多数の放熱フィン１０４ａを設け、放熱フィン１０４ａと放熱フィン１０４ａの間に間隙溝１０４ｂを設けている。この冷却促進構造１０４をポンプケーシング１０３のロータ収容空間１０９が形成されている部分で、且つ排気口１０２側の発熱量の多い部分（図１０Ａ等参照）に取り付ける。また、間隙溝１０４ｂの方向は、ポンプロータ１０５の軸方向と直交する方向でも、該軸方向と平行する方向でもよい。
　図１４に示す冷却促進構造１０４は、内部に多数の空間１０４ｄを設けている。この多数の空間１０４ｄを設けた冷却促進構造１０４を、上記のように、ポンプケーシング１０３のロータ収容空間１０９が形成されている部分で、且つ排気口１０２側の発熱量の多い部分（図１０Ａ等参照）に取り付ける。そして空間１０４ｄに積極的に空気を流すことにより、より優れた冷却効果を発揮させることができる。
　図１５に示す冷却促進構造１０４は、図１４に示す冷却促進構造１０４の上面に多数の放熱フィン１０４’ａを設け、放熱フィン１０４’ａと放熱フィン１０４’ａの間に間隙溝１０４’ｂを設けている。このような構造の冷却促進構造１０４を、ポンプケーシング１０３のロータ収容空間１０９が形成されている部分で、且つ排気口１０２側の発熱量の多い部分（図１０Ａ等参照）に取り付ける。そして、空間１０４ｄに積極的に空気を流すことにより、図１４に示す冷却促進構造と同様の冷却効果が得られると共に、放熱フィン１０４’ａにより放熱面が更に拡大し、より優れた放熱効果が得られる。
　図１６は、本発明の他の実施形態に係る空冷式ドライ真空ポンプの平面図である。この空冷式ドライ真空ポンプは、図１０Ａ乃至図１０Ｄに示す真空ポンプの外周全体を覆う大きさの外装カバー１２０を備えており、外装カバー１２０の内部に、図１０Ａ乃至図１０Ｄに示すポンプ部Ｐとモータ部Ｍからなる真空ポンプが収容配置されている。そして外装カバー１２０のポンプ部Ｐ側で冷却促進構造１０４の近傍の側面に排気口１２３を設け、該排気口１２３内に冷却用ファン１２１を取り付け、該排気口１２３の反対側の側面に空気取り込み口１２２を設けている。冷却用ファン１２１を運転することにより、矢印Ｃに示すように、外部から空気取り込み口１２２を通って外装カバー１２０内に流入し、冷却促進構造１０４の放熱フィン１０４ａや放熱フィン１０４ａと放熱フィン１０４ａの間の溝１０４ｂの方向に沿って流れ、冷却用ファン１２１が取り付けられている排気口１２３から外部に流出する空気の流れが発生する。
　上記のように、冷却用ファン１２１を運転することにより、発生する外気の流れはポンプ部Ｐのポンプロータ１０５の軸方向（図１０Ａ等参照）に対して直交するように流れ、冷却したい冷却促進構造１０４付近の空気流速を効果的に上げることができる。これにより冷却効率は向上する。外装カバー１２０内に流入した空気流が分散しないように、外装カバー１２０内に冷却促進構造１０４の放熱フィン１０４ａと平行にガイド板１２４を設けることが好ましく、これにより、より冷却効率を向上させることができる。
　図１７は、本発明の更に他の実施形態に係る空冷式ドライ真空ポンプの平面図である。この空冷式ドライ真空ポンプは、図１６に示す真空ポンプと同様、図１０Ａ乃至図１０Ｄに示す真空ポンプの外周全体を覆う大きさの外装カバー１３０を備え、外装カバー１３０の内部に、ポンプ部Ｐとモータ部Ｍからなる真空ポンプを収容配置している。外装カバー１３０のモータ部Ｍ側の側面に外部空気を取り入れる空気取り込み口１３２を設け、その反対側であるポンプ部Ｐ側の側面で、且つ冷却促進構造１０４の近傍に排気口１３３を設け、該排気口１３３内に冷却用ファン１３１を取り付けている。冷却用ファン１３１を運転することにより、矢印Ｄに示すように、外部から空気取り込み口１３２を通って外装カバー１３０内に流入し、冷却促進構造１０４の放熱フィン１０４ａや放熱フィン１０４ａと放熱フィン１０４ａの間の溝１０４ｂの方向に沿って流れ、冷却用ファン１３１が取り付けられている排気口１３３から外部に流出する空気の流れが発生する。
　上記のように、冷却用ファン１３１を運転することにより、発生する外気の流れは、外装カバー１３０のモータ部Ｍの側面に設けた空気取り込み口１３２から該外装カバー３０内に流入し、温度の低いモータ部Ｍからポンプ部Ｐに流れ、ポンプケーシング１０３の表面を吸気口１０１側からポンプロータ１０５の軸端部側に流れ、更に冷却促進構造１０４を通って排気口１３３から流出することになり、外装カバー１３０内に流入した空気は温度の低い部分から高い部分へと流れることになる。このように温度の低い部分から温度の高い部分に冷却用空気が流れることにより、効率のよい放熱ができ、冷却効率を向上させることができる。
　モータ部Ｍにはモータ効率の高いＤＣモータ等を用いることにより、モータの排熱は少なくなるので、温度の低い方から外気を吸込み、発熱量の多いポンプケーシング１０３のポンプロータ１０５の排気側部を通って排気口１３３から排出されるため、外装カバー１３０内に流入した外気の加熱による悪影響を他の部分に与えることがない。
　冷却促進構造１０４の放熱フィン１０４ａや伝熱部材の材料として、アルミニウム及びその合金、黒鉛などが使用される。ポンプケーシング１０３やモータケーシング３１１を上記材料で製作する場合は、放熱フィン１０４ａをポンプケーシング１０３と一体に形成するとよい。ケーシングの軽量化や加工性改善に伴うコスト安を目的に、各種樹脂材料（例えば、ポリアセタールＰＯＭ、ポリアミドＰＡ、ポリフェニレンスルフィドＰＰＳ等）、即ち、熱伝導性の悪い材料を使用する場合は、伝熱部材を介して放熱フィンを設けるほうが好ましい。
　図１８Ａは、本発明の更に他の実施形態に係る空冷式ドライ真空ポンプを示す平面図で、図１８Ｂは、図１８ＡのＥ−Ｅ断面図である。この空冷式ドライ真空ポンプではポンプケーシング１０３に熱伝導性の悪い材料を用いている。ポンプ部Ｐ及びモータ部Ｍの内部構成は、図１０Ａ乃至図１０Ｄに示す空冷式ドライ真空ポンプと同一であるのでその説明は省略する。ポンプケーシング１０３のロータ収容空間１０９が形成されている部分で最も温度が高くなる部分（図１０Ａ乃至図１０Ｄのドライ真空ポンプのケーシング１０３の冷却促進構造１０４を設置している部分）に熱伝導性の良い材料からなる伝熱部材１４０を設け、該伝熱部材１４０に多数の放熱フィン１４１ａを有する放熱板１４１を設けている。放熱フィン１４１ａ及び放熱フィン１４１ａと放熱フィン１４１ａの間の溝１４１ｂの方向は、ポンプロータ１０５の軸方向と平行である。
　ポンプケーシング１０３が熱伝導率の悪い材料で構成されている場合、ポンプケーシング１０３に直接放熱フィンを設けても放熱効率が悪い。上記のように、ポンプケーシング１０３の最も温度が高くなる部分に熱伝導性の良い材料からなる伝熱部材１４０を取り付け、該伝熱部材１４０に多数の放熱フィン１４１ａを有する放熱板１４１を取り付けることにより、最も温度が高くなる部分で発生した熱は、伝熱部材１４０を通して放熱板１４１に伝熱し、放熱板１４１の本体表面や放熱フィン１４１ａの表面から効率良く放熱される。
　図１８Ａ及び図１８Ｂに示す構成の空冷式ドライ真空ポンプを、図１７に示すような、モータ部Ｍ側の側面に外部空気を取り入れる空気取り込み口１３２を設け、その反対側であるポンプ部Ｐ側の側面で、且つ冷却促進構造１０４近傍に排気口１３３を設け、該排気口１３３内に冷却用ファン１３１を取り付けている外装カバー１３０内に収容配置するようにしてもよい。この場合、冷却用ファン１３１を運転することにより発生する空気の流れは、放熱板１４１の放熱フィン１４１ａの表面に沿って流れるから、放熱板１４１に伝わった熱を効率よく放熱することができる。特に、外装カバー１３０内に流入した空気は、温度の低いモータ部Ｍを通って放熱板１４１の温度の低いポンプ部Ｐの吸気口１０１側から温度の高い排気口１０２側に流れ、排気口１３３から流出することになり、温度の低い部分から高い部分へと流れるから、効率のよい放熱ができ、冷却効率が向上する。
　図１９Ａは、本発明の更に他の実施形態に係る空冷式ドライ真空ポンプを示す側断面図で、図１９Ｂは、図１９ＡのＧ−Ｇ断面図である。この空冷式ドライ真空ポンプは、ポンプ部Ｐとモータ部Ｍから構成される図１０Ａ乃至図１０Ｄに示す空冷式ドライ真空ポンプと略同じ構成の２台の空冷式ドライ真空ポンプ２０１，２０２を伝熱部材１４３にそれぞれ横置き、縦置きに取り付けている。横置に取り付けた空冷式ドライ真空ポンプ２０１のポンプ部Ｐの排気口１０２と縦置に取り付けた空冷式ドライ真空ポンプ２０２のポンプ部Ｐの吸気口１０１を伝熱部材１４３を設けた通路を介して接続して、両空冷式ドライ真空ポンプを直列に接続している。
　図２０は、ポンプ部Ｐの２軸１組のポンプロータ１０５を同期反転させる２軸同期反転駆動モータ、即ちモータ部Ｍの一例構成例を示す図である。図２０に示すように、２軸同期反転駆動モータは、同一の構成を有する一対のマグネットロータ（モータロータ）１１３，１１３を具備し、ブラシレスＤＣモータとして２軸１組のポンプロータ１０５，１０５を反転駆動すると共に、マグネットカップリングにより、ポンプロータ１０５，１０５の同期反転を確保している。各マグネットロータ１１３は、磁性材のヨーク１１３ｂの外周にリング形状のマグネット１１３ａを周設している。この例では、マグネットロータ１１３の外周上には着磁したマグネット１１３ａが周設され、互いのマグネットロータ１１３，１１３の異磁極が引き合うように対向して、且つクリアランスＦを保って配置されている。マグネットロータ１１３の極数は、４，６，８・・・などの偶数であり、ここでは６としている。
　ポンプロータ１０５，１０５は、マグネットロータ１１３，１１３のマグネットカップリング作用により、同期して反対方向に回転する。これにより、タイミングギヤが無くても安定した２軸同期反転が可能なスクリューポンプが構成される。また、タイミングギヤが無いことは、潤滑油が不要であると共に、２軸の安全な同期機構を含めた非接触回転が可能であり、スクリューポンプの高速運転が可能なことを意味している。即ち、タイミングギヤを用いた接触式の同期機構では、３０００~７０００ｍｉｎ^−１の回転速度であるが６極のマグネットロータ１１３，１１３のマグネットカップリングを用いることにより、１００００~３００００ｍｉｎ^−１の同期反転高速回転が安定してできるようになり、これにより真空ポンプを小型にしても、高い到達真空度等の排気性能の向上が達成できる。
　各マグネットロータ１１３の外周面の一部に近接して、鉄心１１２ａと巻線１１２ｂから成る三相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）のモータステータ１１２が配置されている。三相のモータステータ１１２は、マグネットロータ１１３同士がマグネットカップリングする側とは回転軸に関して反対側に配置されている。これにより、マグネットロータ１１３同士が互いに吸引するマグネットカップリング力をマグネットロータ１１３とモータステータ鉄心１１２ａに作用する吸引力でキャンセルすることができる。また、三相のモータステータ磁極は、マグネットロータ１１３の磁極数６極に対応し、図２０の矢印Ｇ，Ｈに示すように、マグネットロータ１１３の４極に磁界をかけるようにしている。三相の巻線１１２ｂに所要の矩形パルス状波形の直流電流を供給することで、任意の回転数で２軸１組のポンプロータ１０５を同期反転駆動することができる。
　以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態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。なお直接明細書及び図面に記載がない何れの形状や構造や材質であっても、本願発明の作用・効果を奏する以上、本願発明の技術的思想の範囲内である。
　例えば、上記実施形態では、スクリュー型真空ポンプを用いる例について説明したが、ルーツ型等の他形式の容積移送型２軸真空ポンプにも、本発明の趣旨を同様に適用できることは勿論である。また上記実施形態では、真空ポンプモジュールを、外気圧側に配置されるメインポンプ５と、真空側に配置されて前記メインポンプ５に直列に接続されるブースターポンプ４の２段の真空ポンプによって構成したが、真空ポンプはこれに限定されず、単段又は３段以上の真空ポンプによって構成された真空ポンプであってもよい。
　また、例えば、図１６及び図１７に示す空冷式ドライ真空ポンプでは、外装カバー１２０、１３０内に収容配置される真空ポンプは、図１０Ａ乃至図１０Ｄに示す構成の真空ポンプとしたが、この真空ポンプに限定されるものではなく、吸気口と排気口を有するケーシングと、該ケーシング内に配置される２軸１組のロータを具備する容積移送式の空冷式ドライ真空ポンプであればよい。

　本発明は、スパッタリング装置、ヘリウムリークディテクター、ＳＥＭ等の分析装置等において、真空到達圧力が１Ｐａ程度の排気能力を持つ真空ポンプとして使用される。

Claims (24)

1. 　真空側に配置されるブースターポンプと、
   　外気圧側に配置されるメインポンプと、
   　放熱フィンを具備する放熱板とを備え、
   　前記放熱板上に電装部品を実装するとともに、前記放熱板上に熱伝導の良い材料で構成されたポンプ設置台を介在させて前記ブースターポンプ及び前記メインポンプを取り付けるか、又は前記放熱板上に直接ブースターポンプ及び前記メインポンプを取り付けることを特徴とするドライ真空ポンプユニット。
2. 　請求項１に記載のドライ真空ポンプユニットにおいて、
   　前記放熱フィンが露出する側にカバーを取り付けて該放熱フィンと前記カバーとの間に第１空気流路を形成し、
   　前記電装部品、前記ブースターポンプ及び前記メインポンプを覆う外装カバーの内部に第２空気流路を形成し、
   　前記第１空気流路及び前記第２空気流路に外部から冷却空気を導く冷却ファンを備えたことを特徴とするドライ真空ポンプユニット。
3. 　請求項２に記載のドライ真空ポンプユニットにおいて、
   　前記第２空気流路内に配置される前記ブースターポンプ及び前記メインポンプの外側面に、放熱フィンを設けた放熱板を取り付けたことを特徴とするドライ真空ポンプユニット。
4. 　請求項１乃至３のいずれか１項に記載のドライ真空ポンプユニットにおいて、
   　前記ポンプ設置台は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなることを特徴とするドライ真空ポンプユニット。
5. 　請求項２乃至４のいずれか１項に記載のドライ真空ポンプユニットにおいて、
   　前記第２空気流路に沿って流れる空気流れの上流側に前記ブースターポンプを、下流側に前記メインポンプをそれぞれ配置したことを特徴とするドライ真空ポンプユニット。
6. 　請求項１乃至５のいずれか１項に記載のドライ真空ポンプユニットにおいて、
   　前記ブースターポンプ及び前記メインポンプは、それぞれモータ部とポンプ部を備え、
   　前記ポンプ部は、一対のポンプロータと吸気口及び排気口を有するケーシングとを備え、
   　前記モータ部は、前記一対のポンプロータと一体に回転する一対のマグネットロータを備えたマグネットカップリング型ＤＣブラシレスモータであることを特徴とするドライ真空ポンプユニット。
7. 　請求項２乃至６のいずれか１項に記載のドライ真空ポンプユニットにおいて、
   　前記外装カバーには、前記第２空気流路に空気を取り込む空気取り込みフードと、前記第１及び第２空気流路を流れる空気を外部に排出する空気排出フードが備えられ、
   　前記空気取り込みフードの内面と空気排出フードの内面には、それぞれ吸音材が設けられていることを特徴とするドライ真空ポンプユニット。
8. 　請求項２乃至７のいずれか１項に記載のドライ真空ポンプユニットにおいて、
   　前記冷却ファンの運転及び停止を行う制御部を備え、
   　前記制御部は、ドライ真空ポンプユニットの起動と同時に前記冷却ファンの運転を開始し、該ドライ真空ポンプユニットの停止から所定時間経過後、又は該ドライ真空ポンプユニットの停止後温度が所定値以下になったら、前記冷却ファンを停止することを特徴とするドライ真空ポンプユニット。
9. 　一対のポンプロータと吸気口及び排気口を有するケーシングとを備えたポンプ部と、前記一対のポンプロータと一体に回転する一対のマグネットロータを備えた構成のＤＣブラシレスモータ部を有するモジュール化したポンプを２組備え、一方のポンプを真空側に、他方のポンプを外気圧側にそれぞれ配置し、
   　前記真空側のポンプの吐出口と前記外気圧側のポンプの吸込口を接続する流路と大気側との間にチェッキ弁を設け、
   　ポンプ起動時、先ず前記真空側のポンプを起動させた後、前記外気圧側のポンプを起動させる制御部を設けたことを特徴とするドライ真空ポンプユニット。
10. 　一対のポンプロータと吸気口及び排気口を有するケーシングとを備えたポンプ部と、前記一対のポンプロータと一体に回転する一対のマグネットロータを備えた構成のＤＣブラシレスモータ部を有するモジュール化したポンプを２組備え、一方のポンプを真空側に、他方のポンプを外気圧側にそれぞれ配置したドライ真空ポンプユニットを用意し、
    　先ず前記真空側のポンプを起動させた後、前記外気圧側のポンプを起動させ、
    　前記真空側のポンプの起動によって生じる前記真空側のポンプの排気口と前記外気圧側のポンプの吸込口を接続する流路を流れる気体を該流路に接続したチェッキ弁を通して大気に放出することを特徴とするドライ真空ポンプユニットの起動方法。
11. 　外装カバー内に収納された真空ポンプと、
    　前記外装ケースの外部から空冷用の空気を内部に導入する空気取り込み口と、
    　前記空気取り込み口から導入されて前記外装ケースの内部の機器を冷却した空気を空気吐出し口から外装ケースの外部に排出させる冷却ファンとを有し、
    　前記空気吐出し口に対向する空気吐出し口の外側位置に、空気吐出し口から吐出された吐出し空気の流れの向きを変える防音フードを取り付けたことを特徴とするドライ真空ポンプユニット。
12. 　請求項１１に記載のドライ真空ポンプユニットにおいて、
    　前記防音フードの前記空気吐出し口に対向する側の面に、空気吐出し口から外部に漏れる騒音を消音させる吸音材を取り付けたことを特徴とするドライ真空ポンプユニット。
13. 　外装カバー内に収納された真空ポンプと、
    　前記外装カバーの外部から空冷用の空気を内部に導入する空気取り込み口と、
    　前記空気取り込み口から導入されて前記外装カバーの内部の機器を冷却した空気を空気吐出し口から外装カバーの外部に排出させる冷却ファンとを有し、
    　前記空気取り込み口に対向する空気取り込み口の外側位置に、空気取り込み口に導入される前の導入空気の流れの向きを変える防音フードを取り付けたことを特徴とするドライ真空ポンプユニット。
14. 　請求項１３に記載のドライ真空ポンプユニットにおいて、
    　前記防音フードの前記空気取り込み口に対向する側の面に、空気取り込み口から外部に漏れる騒音を消音させる吸音材を取り付けたことを特徴とするドライ真空ポンプユニット。
15. 　請求項１３または１４に記載のドライ真空ポンプユニットにおいて、
    　前記防音フードは、ドライ真空ポンプユニットを操作する操作パネルであることを特徴とするドライ真空ポンプユニット。
16. 　請求項１１乃至１５のいずれか１項に記載のドライ真空ポンプユニットにおいて、
    　略水平の上面と該上面から略垂下する側面とを有するポンプ設置台を備え、
    　前記ポンプ設置台の上面に真空側に配置されるブースターポンプを設置し、前記ポンプ設置台の側面に外気圧側に配置され前記ブースターポンプと直列に接続されるメインポンプを設置し、
    　前記ポンプ設置台の前記ブースターポンプを設置した上面の反対面側であって且つ前記ポンプ設置台の前記メインポンプを設置した側面の反対面側の位置に電装部品を設置し、
    　前記ポンプ設置台と前記電装部品とを放熱板上に載置すると共に、放熱板の下部に放熱板冷却用の空気を通す空気流路を設けて一方の開口を外部の空気を導入する空気取り込み口とし、他方の開口を前記導入した空気を外装カバー内部に供給する空気吐出し口とし、前記空気取り込み口を、前記電装部品を設置した前方の外装カバー下部に配置したことを特徴とするドライ真空ポンプユニット。
17. 　吸気口と排気口を有するケーシングと、該ケーシング内に配置される２軸１組のロータを具備する容積移送式の空冷式ドライ真空ポンプであって、
    　前記２軸１組のロータはスクリュー式であり、
    　前記ケーシングは、内部に前記吸気口と排気口が連通し、前記２軸１組のロータが並設して回転自在に収容される両側が円弧状で、該２軸間の略中央部が位置する部分が凸状に形成された断面形状のロータ収容空間が形成された構成であり、
    　前記ケーシングの少なくとも前記ロータ収容空間が形成された部分に冷却促進構造を設けたことを特徴とする空冷式ドライ真空ポンプ。
18. 　請求項１７に記載の空冷式ドライ真空ポンプにおいて、
    　前記冷却促進構造は、放熱面を拡大するフィン構造であることを特徴とする空冷式ドライ真空ポンプ。
19. 　請求項１８に記載の空冷式ドライ真空ポンプにおいて、
    　前記フィンが前記ケーシングと一体であることを特徴とする空冷式ドライ真空ポンプ。
20. 　請求項１７に記載の空冷式ドライ真空ポンプにおいて、
    　前記冷却促進構造は、熱を他の部材へ伝える伝熱部材であることを特徴とする空冷式ドライ真空ポンプ。
21. 　請求項１７に記載の空冷式ドライ真空ポンプにおいて、
    　前記冷却促進構造は、前記ロータの少なくとも全スクリュー巻数の排気口側の略３分の１の箇所に設置されていることを特徴とする空冷式ドライ真空ポンプ。
22. 　吸気口と排気口を有するケーシングと、該ケーシング内に配置される２軸１組のロータを具備する容積移送式の空冷式ドライ真空ポンプであって、
    　前記ケーシングを外装カバーで覆うと共に、該外装カバーのいずれかの側面に冷却ファンを取り付け、該冷却ファンで前記外装カバー内に外気を導入することを特徴とする空冷式ドライ真空ポンプ。
23. 　吸気口と排気口を有するケーシングと、該ケーシング内に配置される２軸１組のロータを具備する容積移送式の空冷式ドライ真空ポンプであって、
    　前記ケーシングを外装カバーで覆うと共に、前記ケーシングに冷却促進構造を設け、
    　冷却ファンを前記冷却促進構造の近傍に設置すると共に、前記冷却ファンにより生じる空気流れが前記ロータ軸と直交するように、前記外装カバーの側面に前記冷却ファン及び空気取り込み口を設けたことを特徴とする空冷式ドライ真空ポンプ。
24. 　吸気口と排気口を有するケーシングと、該ケーシング内に配置される２軸１組のロータを具備する容積移送式の空冷式ドライ真空ポンプであって、
    　前記ケーシングを外装カバーで覆うと共に、冷却ファンを前記外装カバーの排気口側の側面に設け、前記冷却ファンにより生じる空気流れが前記ロータの回転軸と略並行となるように前記外装カバーに前記冷却ファン及び空気取り込み口を設けたことを特徴とする空冷式ドライ真空ポンプ。

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