ターボ型真空ポンプ
【課題】気体を高真空から大気圧まで圧縮できるターボ型真空ポンプで、回転体を高速且つ高精度に回転保持でき、安価にて製造できるターボ型真空ポンプを提供する。
【解決手段】ポンプの略全長に延びる回転軸１と、ケーシング２内に回転翼と固定翼とを交互に配置することによって形成された翼排気部１０と、軸受モータ部５０を備えたターボ型真空ポンプにおいて、回転軸１をスラスト方向に支承する軸受に気体軸受４０を用い、気体軸受の固定側部位４１の両面にスパイラル溝４５を形成し、回転軸１に固定された上側回転側部位４２と下側回転側部位４３とにより、スパイラル溝４５の形成された固定側部位４１を挟み込むようにし、下側回転側部位４３の前記スパイラル溝４５との対向面と反対の面、および下側回転側部位４３と軸方向に対向する固定翼６３の面の少なくとも一方の面に、気体を半径方向に圧縮排気する遠心翼要素４３ａ，６３ａを形成した。
【解決手段】ポンプの略全長に延びる回転軸１と、ケーシング２内に回転翼と固定翼とを交互に配置することによって形成された翼排気部１０と、軸受モータ部５０を備えたターボ型真空ポンプにおいて、回転軸１をスラスト方向に支承する軸受に気体軸受４０を用い、気体軸受の固定側部位４１の両面にスパイラル溝４５を形成し、回転軸１に固定された上側回転側部位４２と下側回転側部位４３とにより、スパイラル溝４５の形成された固定側部位４１を挟み込むようにし、下側回転側部位４３の前記スパイラル溝４５との対向面と反対の面、および下側回転側部位４３と軸方向に対向する固定翼６３の面の少なくとも一方の面に、気体を半径方向に圧縮排気する遠心翼要素４３ａ，６３ａを形成した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターボ型真空ポンプに係り、特に大気圧から高真空まで排気可能でオイルフリーのターボ型真空ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から半導体製造装置等において、チャンバ内の気体を排気して清浄な高真空（又は超高真空）を得るのにターボ型真空ポンプが用いられている。このターボ型真空ポンプには、吸気口と排気口とを有するポンプハウジング内にターボ分子ポンプ段、ネジ溝ポンプ段および渦流ポンプ段を順次配設し、これらポンプ段の回転翼を固定した回転軸を静圧気体軸受で支持するタイプの真空ポンプや、吸気口と排気口とを有するケーシング内に多段の排気ポンプ段を配設し、ポンプ段の回転翼を固定した回転軸を動圧型のラジアル気体軸受と、動圧型スラスト気体軸受と永久磁石とを併用したスラスト軸受とにより支持するタイプの真空ポンプ等がある。このように、転がり軸受を用いることなく、気体軸受を用いて回転軸を支持することにより、ガス流路のみならず、軸受部等も含めたポンプ全体に油を用いる必要がないオイルフリーのターボ型真空ポンプを構成するようにしている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２８５９８７号公報
【特許文献２】特開平６−１９３５８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
気体を超高真空から大気圧まで圧縮させる真空ポンプでは、大気圧付近の翼のクリアランスは、気体の逆流量を低減させ圧縮性能を高めるために、微小なクリアランスにする必要がある。また、気体を超高真空から大気圧まで圧縮させると、その圧力差によるスラスト荷重が作用する。以上のことより、ターボ型真空ポンプにおいて、ポンプ段の回転翼を有した回転体を支持する軸受としては、機械式のボールベアリングが採用されているが、機械的な接触があるため、回転体を高速で回転させることができない。ボールベアリング以外では、回転体を数ミクロン（μｍ）から数十ミクロン（μｍ）の精度で回転保持することができる気体軸受がある。気体軸受によりポンプ段の回転翼を有した回転体を支持するようにしたターボ型真空ポンプは、例えば、特開２００２−２８５９８７号公報（特許文献１）や特開平６−１９３５８６号公報（特許文献２）に記載されている。
【０００５】
しかしながら、特許文献１や特許文献２に記載された気体軸受を用いて、超高真空から大気圧までの圧力差により生ずるスラスト荷重と同等の荷重を発生させるには、気体軸受のクリアランスをより狭くしなければならず、部品精度の限界、もしくは加工及び寸法計測能力の限界に達してしまう。すなわち、このように、極めて小さいクリアランスの気体軸受を製作することは、加工や計測の面から困難性があるという問題がある。
【０００６】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたもので、気体を高真空から大気圧まで圧縮できるターボ型真空ポンプで、回転体を高速且つ高精度に回転保持でき、かつ安価に製造できるターボ型真空ポンプ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】
【０００７】
上述の目的を達成するため、本発明の第１の態様は、ポンプの略全長に亘って延びる回転軸と、ケーシング内に回転翼と固定翼とを交互に配置することによって形成された翼排気部と、前記回転軸に回転駆動力を与えるモータと前記回転軸を回転自在に支承する軸受とを有した軸受モータ部を備えたターボ型真空ポンプにおいて、前記回転軸をスラスト方向に支承する軸受に気体軸受を用い、該気体軸受の固定側部位の両面にスパイラル溝を形成し、前記回転軸に固定された上側回転側部位と下側回転側部位とにより、前記スパイラル溝の形成された固定側部位を挟み込むようにし、前記下側回転側部位の前記スパイラル溝との対向面と反対の面、および前記下側回転側部位と軸方向に対向する固定翼の面の少なくとも一方の面に、気体を半径方向に圧縮排気する遠心翼要素を形成したことを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、回転軸と回転軸に固定された回転翼を含む回転体をスラスト方向に支承する軸受に気体軸受を採用したことにより、回転体を軸方向に数ミクロン（μｍ）から数十ミクロン（μｍ）の精度で回転保持することが可能となる。
ポンプ排気部の排気作用による排気側（排気側の圧力Ｐ２）と吸気側（吸気側の圧力Ｐ１）の差圧（Ｐ２−Ｐ１）によるスラスト力をＦｐ、回転体自重をＦｍ、気体軸受による上方への反発力をＦδｄu（δｄuは気体軸受の上側のクリアランス）、気体軸受による下方への反発力をＦδｄｌ（δｄｌは気体軸受の下側のクリアランス）とすると、力の釣り合いは、次式で表される。
Ｆｐ＋Ｆδｄｕ＝Ｆｍ＋Ｆδｄｌ
差圧によるスラスト力Ｆｐが大きいと（回転体自重による力Ｆｍよりも相当大きい）、気体軸受の反発力ＦδｄｌはＦδｄｕよりも大きく、且つその差も大きくなければならない。そうなるためには、気体軸受４０のクリアランスδｄｌは、非常に小さくなければならず、気体軸受４０の微小クリアランス部での接触の可能性が高くなる。
それに対し、ポンプ内部を真空にできれば、差圧Ｐ２−Ｐ１は小さくなり、発生するスラスト力Ｆｐも小さくなる。その結果、気体軸受のクリアランスδｄｌは大きくなる。
【０００９】
本発明によれば、下側回転側部位のスパイラル溝との対向面と反対の面、および下側回転側部位と軸方向に対向する固定翼の面の少なくとも一方の面に、気体を半径方向に圧縮排気する遠心翼要素を形成しているため、この遠心翼要素により気体を排気側から吸気側に向けて圧縮排気することができる。そのため、ポンプ内部を真空にでき、その結果、差圧Ｐ２−Ｐ１により発生するスラスト力Ｆｐを低減することができ、気体軸受のクリアランスδｄｌを所望の大きさに保つことができる。したがって、気体軸受のクリアランス部での接触を防止することができ、回転体を安定して回転させることができる。
【００１０】
本発明の第２の態様は、ポンプの略全長に亘って延びる回転軸と、ケーシング内に回転翼と固定翼とを交互に配置することによって形成された翼排気部と、前記回転軸に回転駆動力を与えるモータと前記回転軸を回転自在に支承する軸受とを有した軸受モータ部を備えたターボ型真空ポンプにおいて、前記回転軸をスラスト方向に支承する軸受に気体軸受を用い、前記回転軸に固定された気体軸受の回転側部位の両面にスパイラル溝を形成し、固定側の上下に分割された上側固定側部位と下側固定側部位とにより、前記スパイラル溝の形成された回転側部位を挟み込むようにし、前記下側固定側部位と軸方向に対向する回転翼の面と反対の面、および該回転翼と軸方向に対向する固定翼の面の少なくとも一方の面に、気体を半径方向に圧縮排気する遠心翼要素を形成したことを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、回転軸と回転軸に固定された回転翼を含む回転体をスラスト方向に支承する軸受に気体軸受を採用したことにより、回転体を軸方向に数ミクロン（μｍ）から数十ミクロン（μｍ）の精度で回転保持することが可能となる。
そして、本発明によれば、下側固定側部位と軸方向に対向する回転翼の面と反対の面、および該回転翼と軸方向に対向する固定翼の面の少なくとも一方の面に、気体を半径方向に圧縮排気する遠心翼要素を形成しているため、この遠心翼要素により気体を排気側から吸気側に向けて圧縮排気することができる。そのため、ポンプ内部を真空にでき、その結果、差圧Ｐ２−Ｐ１により発生するスラスト力Ｆｐを低減することができ、気体軸受のクリアランスδｄｌを所望の大きさに保つことができる。したがって、気体軸受のクリアランス部での接触を防止することができ、回転体を安定して回転させることができる。
【００１２】
本発明の好ましい態様は、前記遠心翼要素が形成された部位より排気側にある回転翼または固定翼に、気体を半径方向に圧縮排気する遠心翼要素を少なくとも一段形成したことを特徴とする。
本発明によれば、気体を半径方向に圧縮排気しポンプ内部を真空化する遠心翼要素を複数段設けることになり、ポンプ内部の圧力を更に下げることができる。その結果、差圧Ｐ２−Ｐ１により発生するスラスト力Ｆｐを更に低減することができ、気体軸受のクリアランスδｄｌを所望の大きさに保つことができる。したがって、気体軸受のクリアランス部での接触を防止することができ、回転体を安定して回転させることができる。
【００１３】
本発明の好ましい態様は、前記翼排気部と該翼排気部の下流側のポンプ内部とを接続するバイパスラインを設けたことを特徴とする。
本発明によれば、翼排気部と該翼排気部の下流側のポンプ内部とを接続することにより、翼排気部の下流側のポンプ内部を真空にすることができる。そのため、排気側（排気側の圧力Ｐ２）と吸気側（吸気側の圧力Ｐ１）の差圧Ｐ２−Ｐ１により発生するスラスト力Ｆｐを低減することができ、気体軸受のクリアランスδｄｌを所望の大きさに保つことができる。したがって、気体軸受のクリアランス部での接触を防止することができ、回転体を安定して回転させることができる。
【００１４】
本発明の好ましい態様は、前記バイパスラインに開度調整機構を設けたことを特徴とする。
本発明によれば、バイパスラインに設けた開度調整機構により、ポンプ内部の真空圧力Ｐ２を制御できるので、スラスト力Ｆｐを制御でき、回転体の軸方向位置を制御することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、以下に列挙する効果を奏する。
（１）回転軸と回転軸に固定された回転翼を含む回転体をスラスト方向に支承する軸受に気体軸受を採用したことにより、回転体を軸方向に数ミクロン（μｍ）から数十ミクロン（μｍ）の精度で回転保持することが可能となる。そして、気体を半径方向に圧縮排気する遠心翼要素を形成しているため、遠心翼要素により気体を排気側から吸気側に向けて圧縮排気することができる。したがって、ポンプ内部を真空にでき、その結果、排気側と吸気側の差圧により発生するスラスト力を低減することができ、気体軸受のクリアランスを所望の大きさに保つことができ、気体軸受のクリアランス部での接触を防止することができ、回転体を安定して回転させることができる。
（２）翼排気部と該翼排気部の下流側のポンプ内部とを接続することにより、翼排気部の下流側のポンプ内部を真空にすることができるため、排気側と吸気側の差圧は小さくなり、発生するスラスト力も小さくなる。したがって、気体軸受のクリアランスを所望の大きさに保つことができ、気体軸受のクリアランス部での接触を防止することができ、回転体を安定して回転させることができる。
（３）バイパスラインに設けた開度調整機構により、ポンプ内部の真空圧力を制御できるので、スラスト力を制御でき、回転体の軸方向位置を制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係るターボ型真空ポンプの実施形態について図１乃至図１２を参照して説明する。なお、図１乃至図１２において、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
【００１７】
図１は、本発明に係るターボ型真空ポンプの一実施態様を示す縦断面図である。図１に示すように、ターボ型真空ポンプは、ポンプの略全長に亘って延びる回転軸１と、ケーシング２内に回転翼と固定翼とを交互に配置することによって形成された翼排気部１０と、回転軸１に回転駆動力を与えるモータと回転軸を回転自在に支承する軸受とを有した軸受モータ部５０を備えている。前記ケーシング２は、翼排気部１０を収容する上ケーシング３と、軸受モータ部５０を収容する下ケーシング４とから構成されており、上ケーシング３の上端部に吸気口５が形成され、下ケーシング４の下部に排気口６が形成されている。
【００１８】
前記翼排気部１０は、上ケーシング３の吸気口側から下方に向かって、タービン翼排気部１１、第１遠心翼排気部２１、第２遠心翼排気部３１を順次配置して構成されている。タービン翼排気部１１は、多段の回転翼としてのタービン翼１２と、タービン翼１２の直後流側に配置された多段の固定翼１７とを備えている。多段のタービン翼１２は、概略円柱状のタービン翼部１３に一体に形成されており、タービン翼部１３のボス部１４には中空部１５が形成されている。中空部１５の底部１５ａには貫通孔１５ｈが形成されており、貫通孔１５ｈにボルト１６が挿通されるようになっている。すなわち、ボルト１６を貫通孔１５ｈに挿通し、回転軸１の上部のねじ孔１ｓに螺合することにより、タービン翼部１３は回転軸１に固定されている。
【００１９】
一方、多段の固定翼１７は、上ケーシング３内に積層されたスペーサ１８によって挟持されることにより上ケーシング３内に固定されている。これにより、タービン翼排気部１１において、回転翼としてのタービン翼１２と、固定翼１７とが交互に配置される構成になっている。
前記第１遠心翼排気部２１は、多段の回転翼としての遠心翼２２と、遠心翼２２の直後
流側に配置された多段の固定翼２３とを備えている。遠心翼２２は、多段に積層されるとともに回転軸１の外周に嵌合されている。あるいは、キー等の固定手段によって回転軸１に固定されてもよい。また固定翼２３も上ケーシング３内に多段に積層されている。これにより、第１遠心翼排気部２１において、回転翼としての遠心翼２２と、固定翼２３とが交互に配置される構成になっている。各遠心翼２２は、気体を半径方向に圧縮排気する遠心翼溝からなる遠心翼要素２２ａを有している。以下、遠心翼２２は、適宜、回転翼２２とも云う。
【００２０】
前記第２遠心翼排気部３１は、多段の回転翼としての遠心翼３２と、遠心翼３２の直後流側に配置された多段の固定翼３３とを備えている。遠心翼３２は、多段に積層されるとともに回転軸１の外周に嵌合されている。あるいは、キー等の固定手段によって回転軸１に固定されてもよい。また固定翼３３も上ケーシング３内に多段に積層されている。これにより、第２遠心翼排気部３１において、回転翼としての遠心翼３２と、固定翼３３とが交互に配置される構成になっている。各遠心翼３２は、気体を半径方向に圧縮排気する遠心翼溝からなる遠心翼要素３２ａを有している。以下、遠心翼３２は、回転翼３２とも云う。
前記第２遠心翼排気部３１の直後流側には、回転軸１と回転軸１に固定された回転翼１２，２２，３２を含む回転体をスラスト方向に支承する気体軸受４０が設けられている。
【００２１】
図２は、図１のＡ部を示す図であり、気体軸受４０およびその周辺部の翼要素を示す要部拡大図である。図２に示すように、気体軸受４０は、上ケーシング３に固定された固定側部材（固定側部位）４１と、固定側部材（固定側部位）４１を挟むように上下に配置された上側回転側部材（上側回転側部位）４２と下側回転側部材（下側回転側部位）４３とから構成されている。上側回転側部材（上側回転側部位）４２と下側回転側部材（下側回転側部位）４３は、回転軸１に固定されている。固定側部材（固定側部位）４１の両面にはスパイラル溝４５，４５が形成されている。回転側の上下に分割された部材（部位）、すなわち、上側回転側部材（上側回転側部位）４２と下側回転側部材（下側回転側部位）４３とにより、スパイラル溝４５，４５の形成された固定側部材（固定側部位）４１を挟み込む構造としている。そして、上側回転側部材（上側回転側部位）４２には、固定側部材（固定側部位）４１のスパイラル溝４５との対向面と反対の面に、気体を半径方向に圧縮排気する遠心翼要素４２ａを形成している。遠心翼要素４２ａは、気体を半径方向に圧縮排気する遠心翼溝からなっている。
【００２２】
また、下側回転側部材（下側回転側部位）４３には、固定側部材（固定側部位）４１のスパイラル溝４５との対向面と反対の面に、気体を半径方向に圧縮排気する遠心翼要素４３ａを形成している。遠心翼要素４３ａは、気体を半径方向に圧縮排気する遠心翼溝からなっている。そして、下側回転側部材（下側回転側部位）４３と軸方向に対向する固定翼６３の面にも、気体を半径方向に圧縮排気する遠心翼要素６３ａを形成している。なお、前記遠心翼要素４３ａ，６３ａは、下側回転側部材（下側回転側部位）４３と、下側回転側部材（下側回転側部位）４３と軸方向に対向する固定翼６３の少なくとも一方に設ければよい。
【００２３】
図３は、図２のIII矢視図である。図３に示すように、固定側部材（固定側部位）４１の表面には、略全面に亘って多数のスパイラル溝４５が形成されている（図３においては、一部のスパイラル溝のみ示す）。
【００２４】
図２に示すように、回転軸１と回転軸１に固定された回転翼を含む回転体をスラスト方向に支承する軸受に気体軸受４０を採用したことにより、回転体を軸方向に数ミクロン（μｍ）から数十ミクロン（μｍ）の精度で回転保持することが可能となる。この気体軸受４０を構成している回転体側の部位、すなわち、上側回転側部材（上側回転側部位）４２に、気体を半径方向に圧縮する遠心翼要素４２ａを一体に形成する。気体軸受４０と遠心翼の微小クリアランスの方向は同じスラスト方向であるので、遠心翼要素４２ａの翼クリアランスも、気体軸受４０のクリアランスとほぼ同等に（または気体軸受のクリアランスより若干大きく）設定可能である。すなわち、上側回転側部材（上側回転側部位）４２に、気体を半径方向に圧縮する遠心翼要素４２ａを形成しているので、上側回転側部材（上側回転側部位）４２は、遠心翼を構成するとともに軸方向の位置決めをする気体軸受４０の一部を構成することになる。このように、軸方向の位置決めをする上側回転側部材（上側回転側部位）４２に、気体を半径方向に圧縮する遠心翼要素４２ａを形成しているので、遠心翼要素４２ａの翼クリアランスを精度よく制御することができる。
【００２５】
また、回転軸１と回転軸１に固定された回転翼を含む回転体（ロータ）は、その圧縮作用により、差圧によるスラスト力を受けるが、下側回転側部材（下側回転側部位）４３の前記スパイラル溝４５との対向面と反対の面、および下側回転側部材（下側回転側部位）４３と軸方向に対向する固定翼６３の面の少なくとも一方の面に、気体を半径方向に圧縮排気する遠心翼要素４３ａ（６３ａ）を形成していることにより、ポンプ内部を真空にでき、その結果、差圧によるスラスト力を低減することができ、回転体を安定に回転させることができる。以下、この点について説明する。
図１に、ポンプを縦置きした場合の力の釣り合いを示す。
図１に示すように、ポンプ排気部の排気作用による排気側（排気側の圧力Ｐ２）と吸気側（吸気側の圧力Ｐ１）の差圧（Ｐ２−Ｐ１）によるスラスト力をＦｐ、回転体自重をＦｍ、気体軸受４０による上方への反発力をＦδｄu（δｄuは気体軸受の上側のクラアランス）、気体軸受４０による下方への反発力をＦδｄｌ（δｄｌは気体軸受の下側のクラアランス）とすると、力の釣り合いは、次式で表される。
Ｆｐ＋Ｆδｄｕ＝Ｆｍ＋Ｆδｄｌ
差圧によるスラスト力Ｆｐが大きいと（ロータ自重による力Ｆｍよりも相当大きい）、気体軸受の反発力ＦδｄｌはＦδｄｕよりも大きく、且つその差も大きくなければならない。そうなるためには、気体軸受４０のクリアランスδｄｌは、非常に小さくなければならず、気体軸受４０の微小クリアランス部での接触の可能性が高くなる。
【００２６】
本実施形態によれば、図２に示すように、下側回転側部材（下側回転側部位）４３の前記スパイラル溝４５との対向面と反対の面、および下側回転側部材（下側回転側部位）４３と軸方向に対向する固定翼６３の面の少なくとも一方の面に、気体を半径方向に圧縮排気する遠心翼要素４３ａ（６３ａ）を形成しているため、遠心翼要素４３ａ（６３ａ）により気体を排気側から吸気側に向けて圧縮排気することができる（矢印Ｂで示す）。そのため、ポンプ内部を真空にでき、その結果、差圧Ｐ２−Ｐ１により発生するスラスト力Ｆｐを低減することができ、気体軸受４０のクリアランスδｄｌを所望の大きさに保つことができる。したがって、気体軸受４０のクリアランス部での接触を防止することができ、回転体を安定して回転させることができる。
【００２７】
次に、軸受モータ部５０について説明する。図１に示すように、軸受モータ部５０は、回転軸１に回転駆動力を与えるモータ５１と、回転軸１をラジアル方向に支承する上ラジアル磁気軸受５３，下ラジアル磁気軸受５４と、翼排気部１０の排気作用による排気側と吸気側の差圧により生ずるスラスト力を打ち消す方向に作用するスラスト磁気軸受５５を備えている。モータ５１は高周波モータから構成されている。上ラジアル磁気軸受５３，下ラジアル磁気軸受５４，スラスト磁気軸受５５は、いずれも能動型磁気軸受である。磁気軸受５３，５４，５５のいずれかに異常が発生したときに、回転翼と固定翼とが接触することを防止するために、回転軸１を半径方向および軸方向に支承する上保護ベアリング８１と下保護ベアリング８２とが設けられている。
【００２８】
スラスト磁気軸受５５は、電磁石を有した上スラスト磁気軸受５６と、電磁石を有した下スラスト磁気軸受５７と、回転軸１の下部に固定されたターゲットディスク５８とから構成されている。スラスト磁気軸受５５においては、上下スラスト磁気軸受５６，５７によりターゲットディスク５８を挟み込むようにし、上下スラスト磁気軸受５６，５７の電磁石によりターゲットディスク５８を吸引し、翼排気部１０の排気作用による排気側と吸気側の差圧により生ずるスラスト力を打ち消すようにしている。上述したように、下側回転側部材（下側回転側部位）４３の前記スパイラル溝４５との対向面と反対の面、および下側回転側部材（下側回転側部位）４３と軸方向に対向する固定翼６３の面の少なくとも一方の面に、気体を半径方向に圧縮排気する遠心翼要素４３ａ（６３ａ）を形成しているため、ポンプ内部を真空にでき、その結果、差圧より生ずるスラスト力Ｆｐを低減することができるが、スラスト磁気軸受５５の上下スラスト磁気軸受５６，５７の電磁石によりターゲットディスク５８を吸引し、翼排気部１０の排気作用による排気側と吸気側の差圧により生ずるスラスト力を完全に打ち消すようにしている。これにより、気体軸受４０の上下のクリアランスを等しく（δｄu＝δｄｌ）できる。なお、遠心翼要素４３ａ（６３ａ）により排気側と吸気側の差圧を小さくできるため、スラスト磁気軸受５５の容量を小さくすることができる。
【００２９】
図４は、気体軸受４０およびその周辺部の翼要素の他の実施形態を示す要部拡大図である。図４に示すように、気体軸受４０は、回転軸１に固定された回転側部材（回転側部位）１４１と、回転側部材（回転側部位）１４１を挟むように上下に配置された上側固定側部材（上側固定側部位）１４２と下側固定側部材（下側固定側部位）１４３とから構成されている。上側固定側部材（上側固定側部位）１４２と下側固定側部材（下側固定側部位）１４３は、上ケーシング３に固定されている。回転側部材（回転側部位）１４１の両面にはスパイラル溝１４５，１４５が形成されている。固定側の上下に分割された部材（部位）、すなわち、上側固定側部材（上側固定側部位）１４２と下側固定側部材（下側固定側部位）１４３とにより、スパイラル溝１４５，１４５の形成された回転側部材（回転側部位）１４１を挟み込む構造としている。
また、図４に示すように、気体軸受４０を構成する上側固定側部材（上側固定側部位）１４２の上方に、回転翼３２および固定翼３３が配置されている。そして、回転翼３２の翼排気面には、遠心翼要素３２ａが形成されている。遠心翼要素３２ａは、気体を半径方向に圧縮排気する遠心翼溝からなっている。
【００３０】
図４に示す実施形態においては、気体軸受４０を構成する下側固定側部材（下側固定側部位）１４３の下方に、回転翼６２および固定翼６３が配置されている。そして、下側固定側部材（下側固定側部位）１４３と軸方向に対向する回転翼６２の面と反対の面に、気体を半径方向に圧縮排気する遠心翼要素６２ａを形成している。また、この回転翼６２と軸方向に対向する固定翼６３の面にも、気体を半径方向に圧縮排気する遠心翼要素６３ａを形成している。なお、前記遠心翼要素６２ａ，６３ａは、下側固定側部材（下側固定側部位）１４３と軸方向に対向する回転翼６２の面と反対の面と、この回転翼６２と軸方向に対向する固定翼６３の面の少なくとも一方の面に設ければよい。
【００３１】
図４に示す実施形態によれば、図２に示す実施形態と同様に、回転体をスラスト方向に支承する軸受に気体軸受４０を採用したことにより、回転体を軸方向に数ミクロン（μｍ）から数十ミクロン（μｍ）の精度で回転保持することが可能となる。
本実施形態によれば、図４に示すように、下側固定側部材（下側固定側部位）１４３と軸方向に対向する回転翼６２の面と反対の面、およびこの回転翼６２と軸方向に対向する固定翼６３の面の少なくとも一方の面に、気体を半径方向に圧縮排気する遠心翼要素６２ａ（６３ａ）を形成しているため、遠心翼要素６２ａ（６３ａ）により気体を排気側から吸気側に向けて圧縮排気することができる（矢印Ｃで示す）。したがって、ポンプ内部を真空にでき、その結果、排気側（排気側の圧力Ｐ２）と吸気側（吸気側の圧力Ｐ１）の差圧Ｐ２−Ｐ１により発生するスラスト力Ｆｐを低減することができ、気体軸受４０のクリアランスδｄｌを所望の大きさに保つことができ、気体軸受４０のクリアランス部での接触を防止することができ、回転体を安定して回転させることができる。
【００３２】
図５は、気体軸受４０およびその周辺部の翼要素の更に他の実施形態を示す要部拡大図である。図５に示す実施形態の気体軸受の構成は、図２に示す実施形態の気体軸受の構成と同様である。すなわち、気体軸受４０は、上ケーシング３に固定された固定側部材（固定側部位）４１と、固定側部材（固定側部位）４１を挟むように上下に配置された上側回転側部材（上側回転側部位）４２と下側回転側部材（下側回転側部位）４３とから構成されている。固定側部材（固定側部位）４１の両面にはスパイラル溝４５，４５が形成されている。上側回転側部材（上側回転側部位）４２と下側回転側部材（下側回転側部位）４３とにより、スパイラル溝４５，４５の形成された固定側部材（固定側部位）４１を挟み込む構造としている。そして、上側回転側部材（上側回転側部位）４２には、固定側部材（固定側部位）４１のスパイラル溝４５との対向面と反対の面に、気体を半径方向に圧縮排気する遠心翼要素４２ａを形成している。また、下側回転側部材（下側回転側部位）４３の前記スパイラル溝４５との対向面と反対の面、および下側回転側部材（下側回転側部位）４３と軸方向に対向する固定翼６３の面の少なくとも一方の面に、気体を半径方向に圧縮排気する遠心翼要素４３ａ（６３ａ）を形成している。
【００３３】
図５に示す実施形態においては、気体軸受４０を構成する下側回転側部材（下側回転側部位）４３の下方に、複数段の回転翼６２および固定翼６３が配置されている。そして、回転翼６２の下面の翼排気面には、気体を半径方向に圧縮排気する遠心翼要素６２ａが形成されている。また、固定翼６３の上面の翼排気面には、気体を半径方向に圧縮排気する遠心翼要素６３ａが形成されている。なお、前記遠心翼要素６２ａ，６３ａは、回転翼６２と、この回転翼６２と軸方向に対向する固定翼６３の少なくとも一方の面に設ければよい。
図５に示す実施形態によれば、下側回転側部材（下側回転側部位）４３の前記スパイラル溝４５との対向面と反対の面、および下側回転側部材（下側回転側部位）４３と軸方向に対向する固定翼６３の面の少なくとも一方の面に、遠心翼要素４３ａ（６３ａ）を形成していることに加えて、下側回転側部材（下側回転側部位）４３の下方に配置された回転翼６２，固定翼６３の少なくとも一方に、気体を半径方向に圧縮排気する遠心翼要素６２ａ（６３ａ）を形成しているため、前記遠心翼要素４３ａ（６３ａ）による排気作用（矢印Ｂで示す）に加えて、該遠心翼要素４３ａ（６３ａ）の下段の遠心翼要素６２ａ（６３ａ）により気体を排気側から吸気側に向けて圧縮排気することができる（矢印Ｄで示す）。このように、図５に示す実施形態においては、気体を半径方向に圧縮排気しポンプ内部を真空化する遠心翼要素を複数段設けているため、ポンプ内部の真空圧力を更に下げることができ、排気側（排気側の圧力Ｐ２）と吸気側（吸気側の圧力Ｐ１）の差圧Ｐ２−Ｐ１により発生するスラスト力Ｆｐを更に低減することができる。したがって、気体軸受４０のクリアランスδｄｌを所望の大きさに保つことができ、気体軸受４０のクリアランス部での接触を防止することができ、回転体を安定して回転させることができる。
【００３４】
図６は、本発明に係るターボ型真空ポンプの他の実施態様を示す縦断面図である。図１乃至図６に示すターボ型真空ポンプは、図１に示すターボ型真空ポンプにバイパスラインを付加した構成を有するものである。すなわち、図６に示す実施形態においては、翼排気部１０と翼排気部１０の下流側のポンプ内部とを接続するバイパスライン７０を設けている。バイパスライン７０の一端は、最上段の翼排気部であるタービン翼排気部１１と、次段の翼排気部である第１遠心翼排気部２１との境界部近傍に接続されており、バイパスライン７０の他端は、気体軸受４０の直下流のポンプ内部に接続されている。そして、バイパスライン７０には、バイパスライン７０内の流路の開度を調整するための開度調整機構７１が設けられている。開度調整機構７１には、例えば、微流量調整用のメータリング・バルブ等が用いられている。このメータリング・バルブは、オリフィス内に挿入されたテーパー・ステム・チップの上下動により開度を調整し、流量を調整するようになっている。なお、オリフィス径は例えば０．８１〜３．２５ｍｍであり、ステム・チップのテーパー角度は例えば１〜５度であり、材質は例えば真鍮または３１６ステンレス鋼である。
図６に示す実施形態における気体軸受４０およびその周辺部の翼要素の構成は、図２乃至図５に示す実施形態のものと同様である。
なお、バイパスライン７０の一端の接続位置は、真空が形成される翼排気部１０の位置であれば任意の位置でよく、バイパスライン７０の他端の接続位置は、気体軸受４０の下流側のポンプ内部の位置であれば任意の位置でよい。
【００３５】
図６に示すターボ型真空ポンプによれば、翼排気部１０と翼排気部１０の下流側のポンプ内部とを接続することにより、翼排気部１０の下流側のポンプ内部を真空にすることができる。そのため、排気側（排気側の圧力Ｐ２）と吸気側（吸気側の圧力Ｐ１）の差圧Ｐ２−Ｐ１により発生するスラスト力Ｆｐを低減することができ、気体軸受のクリアランスδｄｌを所望の大きさに保つことができる。したがって、気体軸受のクリアランス部での接触を防止することができ、回転体を安定して回転させることができる。
また、バイパスライン７０に設けた開度調整機構７１により、ポンプ内部の圧力Ｐ２を制御できるので、スラスト力Ｆｐを制御でき、回転体（ロータ）の軸方向位置を制御することができる。
【００３６】
図７は、本発明に係るターボ型真空ポンプの更に他の実施態様を示す縦断面図である。図１乃至図６に示すターボ型真空ポンプは、翼排気部１０の排気作用による排気側と吸気側の差圧により生ずるスラスト力を打ち消す方向に作用するスラスト磁気軸受５５を備えていたが、図７に示すターボ型真空ポンプは、このスラスト磁気軸受５５に代えて、上スラスト磁気軸受を設けたものである。すなわち、軸受モータ部５０は、回転軸１に回転駆動力を与えるモータ５１と、回転軸１をラジアル方向に支承する上ラジアル磁気軸受５３，下ラジアル磁気軸受５４と、回転体を軸方向に吸引する上スラスト磁気軸受５６を備えている。モータ５１は高周波モータから構成されている。上ラジアル磁気軸受５３，下ラジアル磁気軸受５４，上スラスト磁気軸受５６は、いずれも能動型磁気軸受である。上スラスト磁気軸受５６は、電磁石によりターゲットディスク５８を吸引するように構成されており、回転体を軸方向に吸引するように構成されている。
【００３７】
図７に示すターボ型真空ポンプは、図２乃至図５に示す遠心翼要素を備えてもよく、また図６に示すバイパスラインを備えてもよい。
本発明によれば、遠心翼要素やバイパスラインによってポンプ内部を真空にでき、その結果、差圧Ｐ２−Ｐ１により発生するスラスト力Ｆｐを低減することができるため、図７に示すように、上スラスト磁気軸受５６だけ設けてもよい。
【００３８】
次に、図１乃至図７に示すターボ型真空ポンプの翼排気部１０の翼要素の構成について説明する。
図８（ａ）、（ｂ）は、タービン翼排気部１１のタービン翼部１３を示す図である。図８（ａ）は、タービン翼部１３を吸気口側から見た平面図であり、ケーシング２の吸気口５に最も近い最上段のタービン翼１２のみを示した図であり、図８（ｂ）は、タービン翼１２を放射状に中心に向かって見た図を平面上に部分的に展開した図である。図８（ａ）および図８（ｂ）に示すように、タービン翼部１３は、ボス部１４と、タービン翼１２とを有している。タービン翼１２はボス部１４の外周部に放射状に取り付けられた板状の複数の羽根１２ａを備えている。ボス部１４には、中空部１５及び貫通孔１５ｈが形成されている。羽根１２ａは、回転軸１の中心軸線からβ１（例えば、１０〜４０度）だけねじれた捩れ角をもって取り付けられている。その他のタービン翼１２の構成は、最上段のタービン翼１２の構成と同じであるが、羽根の枚数、羽根の取付角度β１、ボス部１４の羽根を取り付けた部分の外径、羽根の長さなどは、適宜変えてもよい。
【００３９】
図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、タービン翼排気部の固定翼１７を示す図である。図９（ａ）は、ケーシング２の吸気口５に最も近い最上段の固定翼１７を吸気口側から見た平面図であり、図９（ｂ）は、固定翼１７を放射状に中心に向かって見た図を平面上に部分的に展開した図であり、図９（ｃ）は、図９（ａ）のIX−IX線断面図である。固定翼１７は、円環状の円環部１８と、円環部１８の外周部に放射状に取り付けられた板状の羽根１７ａとを備えている。円環部１８の内周部は軸孔１９を形成し、軸孔１９を回転軸１（図１参照）が貫通している。羽根１７ａは、回転軸１の中心軸線からβ２（例えば、１０〜４０度）だけねじれた捩れ角をもって取り付けられている。その他の固定翼１７の構成は、最上段の固定翼１７の構成と同じであるが、羽根の枚数、羽根の取付角度β２、円環部の外径、羽根の長さなどは、適宜変えてもよい。
【００４０】
図１０（ａ）、（ｂ）は、第１遠心翼排気部２１の遠心翼２２を示す図である。図１０（ａ）は、ケーシング２の吸気口５に最も近い最上段の遠心翼２２を吸気口側から見た平面図であり、図１０（ｂ）は、遠心翼２２の正面断面図である。高真空側の遠心翼である遠心翼２２は、ボス部２４を有する略円板状の基部２５と、基部２５の一方の表面上に形成される遠心翼要素２２ａとを備える。ボス部２４には、回転軸１が挿通される貫通孔２４ｈが形成されている。遠心翼２２の回転方向は、図１０（ａ）において時計方向である。
【００４１】
遠心翼要素２２ａは、図１０（ａ）に示すような渦巻き状の遠心溝からなる。遠心翼要素２２ａを構成する渦巻状の遠心溝は、回転方向に対して後ろ向き（回転方向とは反対向き）にガス流れ方向に延びる構造であり、ボス部２４の外周面から基部２５の外周縁まで達している。その他の遠心翼２２の構成は、最上段の遠心翼２２の構成と同じであるが、遠心溝の個数や形状、ボス部の外径、遠心溝により形成される流路の長さなどは、適宜変えてもよい。
【００４２】
図１１（ａ）、（ｂ）は、第２遠心翼排気部３１の遠心翼３２を示す図である。図１１（ａ）は、ケーシング２の吸気口５に最も近い最上段の遠心翼３２を吸気口側から見た平面図であり、図１１（ｂ）は、遠心翼３２の正面断面図である。大気圧側の遠心翼である遠心翼３２は、略円板状の基部３５と、基部３５の一方の表面上に形成される遠心翼要素３２ａとを備える。基部３５には、回転軸１が挿通される貫通孔３５ｈが形成されている。遠心翼３２の回転方向は、図１１（ａ）において時計方向である。
【００４３】
遠心翼要素３２ａは、図１１（ａ）に示すような渦巻き状の遠心溝からなる。遠心翼要素３２ａを構成する渦巻状の遠心溝は、回転方向に対して後ろ向き（回転方向とは反対向き）にガス流れ方向に延びる構造であり、略円板状の基部３５の内周部から外周縁まで達している。その他の遠心翼３２の構成は、最上段の遠心翼３２の構成と同じであるが、遠心溝の個数や形状、遠心溝により形成される流路の長さなどは、適宜変えてもよい。
【００４４】
図１０および図１１に示すように、大気圧側の遠心翼３２と高真空側の遠心翼２２とを比較すると、大気圧側の遠心翼３２における遠心翼要素３２ａの溝部深さは浅く（もしくは凸部高さは低く）、高真空側の遠心翼２２における遠心翼要素２２ａの溝部深さは深く（もしくは凸部高さは高く）設定されている。すなわち、高真空に向かうに従い遠心翼要素の遠心溝の溝部深さは深く（もしくは凸部高さは高く）なっていく。要するに、高真空側に向かうに従い、排気速度が大きくなっていく。
【００４５】
次に、図１乃至図１１に示すように構成されたターボ型真空ポンプの作用を説明する。
タービン翼排気部１１におけるタービン翼１２が回転することによって、ポンプの吸気口５から軸方向にガスが導入される。タービン翼１２を使用することにより排気速度を大きくすることができ、比較的多量の気体を排気することができる。吸気口５から導入されたガスは、最上段のタービン翼１２を通過して固定翼１７により減速され圧力が上昇する。同様に下流側のタービン翼１２及び固定翼１７により軸方向に排気され、圧力が上昇する。
【００４６】
タービン翼排気部１１から第１遠心翼排気部２１に流入したガスは、最上段の遠心翼２２に導入され、最上段の遠心翼２２と最上段の固定翼２３との相互作用、すなわち当該ガスの粘性によるドラッグ作用、さらに遠心翼要素２２ａの回転による遠心作用により、遠心翼２２の基部２５の表面に沿って外周側へ向かわせるガスの圧縮、排気が行われる。すなわち、最上段の遠心翼２２に導入されたガスは、当該遠心翼２２に対して図１０（ｂ）中、略軸方向２７に導入され、渦巻状の遠心溝を通って外周側に向かう遠心方向２８に流れ、圧縮され、排気される。
【００４７】
最上段の遠心翼２２によって外周側へ向かって圧縮されたガスは、次に最上段の固定翼２３に流れ込み、固定翼２３の鉛直方向に延びる内周面によって、略軸方向に方向を変え、固定翼２３の表面側にある渦巻状ガイド（図示せず）が設けられた空間へ流れ込む。そして、最上段の遠心翼２２が回転することによって、固定翼２３の渦巻状ガイドと、最上段の遠心翼２２の基部２５の裏面とのガスの粘性によるドラッグ作用によって、最上段の固定翼２３の表面に沿って内周側へ向かわせるガスの圧縮、排気が行われる。最上段の固定翼２３の内周側に達したガスは、最上段の遠心翼２２のボス部２４の外周面によって、略軸方向に方向が変わり、下流側の遠心翼２２に導入される。下流側の遠心翼２２及び固定翼２３により、同様のガスの圧縮、排気が行われる。
【００４８】
第１遠心翼排気部２１から第２遠心翼排気部３１に流入したガスは、最上段の遠心翼３２に導入され、最上段の遠心翼３２と最上段の固定翼３３との相互作用、すなわち当該ガスの粘性によるドラッグ作用、さらに遠心翼要素３２ａの回転による遠心作用により、最上段の遠心翼３２の基部３５の表面に沿って外周側へ向かわせるガスの圧縮、排気が行われる。次に、最上段の固定翼３３に流れ込み、固定翼３３の鉛直方向に延びる内周面によって、略軸方向に方向を変え、固定翼３３の表面側にある渦巻状ガイド（図示せず）が設けられた空間へ流れ込む。そして、最上段の遠心翼３２が回転することによって、固定翼３３の渦巻状ガイド（図示せず）と、最上段の遠心翼３２の基部３５の裏面とのガスの粘性によるドラッグ作用によって、最上段の固定翼３３の表面に沿って内周側へ向かわせるガスの圧縮、排気が行われる。最上段の固定翼３３の内周側に達したガスは、略軸方向に方向が変わり、下流側の遠心翼３２に導入される。下流側の遠心翼３２及び固定翼３３により、同様のガスの圧縮、排気が行われる。そして、第２遠心翼排気部３１から排出されたガスは、排気口６から真空ポンプの外部に排出される。
【００４９】
図１２は、ターボ型真空ポンプにおける翼クリアランスによる性能比較を示すグラフであり、排気圧が７６０Torrで、遠心翼１段で取得できる差圧と回転速度の関係を示す図である。図１２において、横軸は、真空ポンプの回転速度（min−１）を表し、縦軸は、差圧（Torr）を表す。翼クリアランスが２５μｍの場合と４０μｍの場合とを比較して示す。図１３に示すように、翼クリアランスが２５μｍの場合、遠心翼１段で、１０万回転／分（min−１）の回転速度にて、約３００Torrの差圧を取得することができる。これに対して、翼クリアランスが４０μｍの場合、遠心翼１段で、１０万回転／分（min−１）の回転速度にて、約２５０Torrの差圧を取得することができる。すなわち、翼クリアランスが２５μｍから４０μｍまで１５μｍ変化すると、性能は、グラフに示すように低下する。このことからも、気体軸受４０と遠心翼要素４３ａ（６３ａ）等を用いて翼クリアランスを微小に設定できる本発明の効果が分かる。
【００５０】
本発明においては、ラジアル方向の軸受には、磁気軸受を用いた例を示したが、これが気体軸受であっても当然構わない。また、本発明は、大気圧領域で効果を得るためのものである。この大気圧領域の翼要素の上流側に、概略１０Torr以下の真空にて、従来、ターボ分子ポンプで採用されている、円筒ネジ溝ロータ、遠心翼、タービン翼の少なくとも一つが用いられても、当然構わない。この領域で使用する遠心翼は、本発明の微小クリアランス遠心翼と排気原理は同じであるが、大気圧領域に比べて真空度が高く、逆流も少なくなるので、大気圧領域の遠心翼のように微小に設定されたものではなく、汎用ターボ分子ポンプの翼クリアランス（０．１〜１ｍｍ程度）であっても構わない。
気体軸受は、動圧型、静圧型どちらであっても、本発明の効果に影響はない。静圧型の場合は、外部気体供給手段が必要となる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】図１は、本発明に係るターボ型真空ポンプの一実施態様を示す縦断面図である。
【図２】図２は、気体軸受およびその周辺部の翼要素を示す要部拡大図である。
【図３】図３は、図２のIII矢視図である。
【図４】図４は、気体軸受およびその周辺部の翼要素の他の実施形態を示す要部拡大図である。
【図５】図５は、気体軸受およびその周辺部の翼要素の更に他の実施形態を示す要部拡大図である。
【図６】図６は、本発明に係るターボ型真空ポンプの他の実施態様を示す縦断面図である。
【図７】図７は、本発明に係るターボ型真空ポンプの更に他の実施態様を示す縦断面図である。
【図８】図８（ａ）、（ｂ）は、タービン翼排気部のタービン翼部を示す図であり、図８（ａ）は、タービン翼部を吸気口側から見た平面図であってケーシングの吸気口に最も近い最上段のタービン翼のみを示した図であり、図８（ｂ）は、タービン翼を放射状に中心に向かって見た図を平面上に部分的に展開した図である。
【図９】図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、タービン翼排気部の固定翼を示す図であり、図９（ａ）は、ケーシングの吸気口に最も近い最上段の固定翼を吸気口側から見た平面図であり、図９（ｂ）は、固定翼を放射状に中心に向かって見た図を平面上に部分的に展開した図であり、図９（ｃ）は、図９（ａ）のIX−IX線断面図である。
【図１０】図１０（ａ）、（ｂ）は、第１遠心翼排気部の遠心翼を示す図であり、図１０（ａ）は、ケーシングの吸気口に最も近い最上段の遠心翼を吸気口側から見た平面図であり、図１０（ｂ）は、遠心翼の正面断面図である。
【図１１】図１１（ａ）、（ｂ）は、第２遠心翼排気部の遠心翼を示す図であり、図１１（ａ）は、ケーシングの吸気口に最も近い最上段の遠心翼を吸気口側から見た平面図であり、図１１（ｂ）は、遠心翼の正面断面図である。
【図１２】図１２は、ターボ型真空ポンプにおける翼クリアランスによる性能比較を示すグラフであり、排気圧が７６０Torrで、遠心翼１段で取得できる差圧と回転速度の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
１ 回転軸
２ ケーシング
３ 上ケーシング
４ 下ケーシング
５ 吸気口
６ 排気口
１０ 排気部
１１ タービン翼排気部
１２ タービン翼
１３ タービン翼部
１４ ボス部
１５ 中空部
１５ｈ 貫通孔
１６ ボルト
１７ 固定翼
１８ スペーサ
２１ 第１遠心翼排気部
２２ 遠心翼（回転翼）
２２ａ 遠心翼要素
２３ 固定翼
２４ ボス部
２４ｈ 貫通孔
２５，３５ 基部
３１ 第２遠心翼排気部
３２ 遠心翼（回転翼）
３２ａ 遠心翼要素
３３ 固定翼
３５ｈ 貫通孔
４０ 気体軸受
４１ 固定側部材（固定側部位）
４２ 上側回転側部材（上側回転側部位）
４３ 下側回転側部材（下側回転側部位）
４３ａ 遠心翼要素
４５ スパイラル溝
５０ 軸受モータ部
５１ モータ
５３ 上ラジアル磁気軸受
５４ 下ラジアル磁気軸受
５５ スラスト磁気軸受
５６ 上スラスト磁気軸受
５７ 下スラスト磁気軸受
５８ ターゲットディスク
６２ 回転翼
６２ａ 遠心翼要素
６３ 固定翼
６３ａ 遠心翼要素
８１ 上保護ベアリング
８２ 下保護ベアリング
１４１ 回転側部材（回転側部位）
１４２ 上側固定側部材（上側固定側部位）
１４３ 下側固定側部材（下側固定側部位）
１４５ スパイラル溝
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターボ型真空ポンプに係り、特に大気圧から高真空まで排気可能でオイルフリーのターボ型真空ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から半導体製造装置等において、チャンバ内の気体を排気して清浄な高真空（又は超高真空）を得るのにターボ型真空ポンプが用いられている。このターボ型真空ポンプには、吸気口と排気口とを有するポンプハウジング内にターボ分子ポンプ段、ネジ溝ポンプ段および渦流ポンプ段を順次配設し、これらポンプ段の回転翼を固定した回転軸を静圧気体軸受で支持するタイプの真空ポンプや、吸気口と排気口とを有するケーシング内に多段の排気ポンプ段を配設し、ポンプ段の回転翼を固定した回転軸を動圧型のラジアル気体軸受と、動圧型スラスト気体軸受と永久磁石とを併用したスラスト軸受とにより支持するタイプの真空ポンプ等がある。このように、転がり軸受を用いることなく、気体軸受を用いて回転軸を支持することにより、ガス流路のみならず、軸受部等も含めたポンプ全体に油を用いる必要がないオイルフリーのターボ型真空ポンプを構成するようにしている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２８５９８７号公報
【特許文献２】特開平６−１９３５８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
気体を超高真空から大気圧まで圧縮させる真空ポンプでは、大気圧付近の翼のクリアランスは、気体の逆流量を低減させ圧縮性能を高めるために、微小なクリアランスにする必要がある。また、気体を超高真空から大気圧まで圧縮させると、その圧力差によるスラスト荷重が作用する。以上のことより、ターボ型真空ポンプにおいて、ポンプ段の回転翼を有した回転体を支持する軸受としては、機械式のボールベアリングが採用されているが、機械的な接触があるため、回転体を高速で回転させることができない。ボールベアリング以外では、回転体を数ミクロン（μｍ）から数十ミクロン（μｍ）の精度で回転保持することができる気体軸受がある。気体軸受によりポンプ段の回転翼を有した回転体を支持するようにしたターボ型真空ポンプは、例えば、特開２００２−２８５９８７号公報（特許文献１）や特開平６−１９３５８６号公報（特許文献２）に記載されている。
【０００５】
しかしながら、特許文献１や特許文献２に記載された気体軸受を用いて、超高真空から大気圧までの圧力差により生ずるスラスト荷重と同等の荷重を発生させるには、気体軸受のクリアランスをより狭くしなければならず、部品精度の限界、もしくは加工及び寸法計測能力の限界に達してしまう。すなわち、このように、極めて小さいクリアランスの気体軸受を製作することは、加工や計測の面から困難性があるという問題がある。
【０００６】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたもので、気体を高真空から大気圧まで圧縮できるターボ型真空ポンプで、回転体を高速且つ高精度に回転保持でき、かつ安価に製造できるターボ型真空ポンプ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】
【０００７】
上述の目的を達成するため、本発明の第１の態様は、ポンプの略全長に亘って延びる回転軸と、ケーシング内に回転翼と固定翼とを交互に配置することによって形成された翼排気部と、前記回転軸に回転駆動力を与えるモータと前記回転軸を回転自在に支承する軸受とを有した軸受モータ部を備えたターボ型真空ポンプにおいて、前記回転軸をスラスト方向に支承する軸受に気体軸受を用い、該気体軸受の固定側部位の両面にスパイラル溝を形成し、前記回転軸に固定された上側回転側部位と下側回転側部位とにより、前記スパイラル溝の形成された固定側部位を挟み込むようにし、前記下側回転側部位の前記スパイラル溝との対向面と反対の面、および前記下側回転側部位と軸方向に対向する固定翼の面の少なくとも一方の面に、気体を半径方向に圧縮排気する遠心翼要素を形成したことを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、回転軸と回転軸に固定された回転翼を含む回転体をスラスト方向に支承する軸受に気体軸受を採用したことにより、回転体を軸方向に数ミクロン（μｍ）から数十ミクロン（μｍ）の精度で回転保持することが可能となる。
ポンプ排気部の排気作用による排気側（排気側の圧力Ｐ２）と吸気側（吸気側の圧力Ｐ１）の差圧（Ｐ２−Ｐ１）によるスラスト力をＦｐ、回転体自重をＦｍ、気体軸受による上方への反発力をＦδｄu（δｄuは気体軸受の上側のクリアランス）、気体軸受による下方への反発力をＦδｄｌ（δｄｌは気体軸受の下側のクリアランス）とすると、力の釣り合いは、次式で表される。
Ｆｐ＋Ｆδｄｕ＝Ｆｍ＋Ｆδｄｌ
差圧によるスラスト力Ｆｐが大きいと（回転体自重による力Ｆｍよりも相当大きい）、気体軸受の反発力ＦδｄｌはＦδｄｕよりも大きく、且つその差も大きくなければならない。そうなるためには、気体軸受４０のクリアランスδｄｌは、非常に小さくなければならず、気体軸受４０の微小クリアランス部での接触の可能性が高くなる。
それに対し、ポンプ内部を真空にできれば、差圧Ｐ２−Ｐ１は小さくなり、発生するスラスト力Ｆｐも小さくなる。その結果、気体軸受のクリアランスδｄｌは大きくなる。
【０００９】
本発明によれば、下側回転側部位のスパイラル溝との対向面と反対の面、および下側回転側部位と軸方向に対向する固定翼の面の少なくとも一方の面に、気体を半径方向に圧縮排気する遠心翼要素を形成しているため、この遠心翼要素により気体を排気側から吸気側に向けて圧縮排気することができる。そのため、ポンプ内部を真空にでき、その結果、差圧Ｐ２−Ｐ１により発生するスラスト力Ｆｐを低減することができ、気体軸受のクリアランスδｄｌを所望の大きさに保つことができる。したがって、気体軸受のクリアランス部での接触を防止することができ、回転体を安定して回転させることができる。
【００１０】
本発明の第２の態様は、ポンプの略全長に亘って延びる回転軸と、ケーシング内に回転翼と固定翼とを交互に配置することによって形成された翼排気部と、前記回転軸に回転駆動力を与えるモータと前記回転軸を回転自在に支承する軸受とを有した軸受モータ部を備えたターボ型真空ポンプにおいて、前記回転軸をスラスト方向に支承する軸受に気体軸受を用い、前記回転軸に固定された気体軸受の回転側部位の両面にスパイラル溝を形成し、固定側の上下に分割された上側固定側部位と下側固定側部位とにより、前記スパイラル溝の形成された回転側部位を挟み込むようにし、前記下側固定側部位と軸方向に対向する回転翼の面と反対の面、および該回転翼と軸方向に対向する固定翼の面の少なくとも一方の面に、気体を半径方向に圧縮排気する遠心翼要素を形成したことを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、回転軸と回転軸に固定された回転翼を含む回転体をスラスト方向に支承する軸受に気体軸受を採用したことにより、回転体を軸方向に数ミクロン（μｍ）から数十ミクロン（μｍ）の精度で回転保持することが可能となる。
そして、本発明によれば、下側固定側部位と軸方向に対向する回転翼の面と反対の面、および該回転翼と軸方向に対向する固定翼の面の少なくとも一方の面に、気体を半径方向に圧縮排気する遠心翼要素を形成しているため、この遠心翼要素により気体を排気側から吸気側に向けて圧縮排気することができる。そのため、ポンプ内部を真空にでき、その結果、差圧Ｐ２−Ｐ１により発生するスラスト力Ｆｐを低減することができ、気体軸受のクリアランスδｄｌを所望の大きさに保つことができる。したがって、気体軸受のクリアランス部での接触を防止することができ、回転体を安定して回転させることができる。
【００１２】
本発明の好ましい態様は、前記遠心翼要素が形成された部位より排気側にある回転翼または固定翼に、気体を半径方向に圧縮排気する遠心翼要素を少なくとも一段形成したことを特徴とする。
本発明によれば、気体を半径方向に圧縮排気しポンプ内部を真空化する遠心翼要素を複数段設けることになり、ポンプ内部の圧力を更に下げることができる。その結果、差圧Ｐ２−Ｐ１により発生するスラスト力Ｆｐを更に低減することができ、気体軸受のクリアランスδｄｌを所望の大きさに保つことができる。したがって、気体軸受のクリアランス部での接触を防止することができ、回転体を安定して回転させることができる。
【００１３】
本発明の好ましい態様は、前記翼排気部と該翼排気部の下流側のポンプ内部とを接続するバイパスラインを設けたことを特徴とする。
本発明によれば、翼排気部と該翼排気部の下流側のポンプ内部とを接続することにより、翼排気部の下流側のポンプ内部を真空にすることができる。そのため、排気側（排気側の圧力Ｐ２）と吸気側（吸気側の圧力Ｐ１）の差圧Ｐ２−Ｐ１により発生するスラスト力Ｆｐを低減することができ、気体軸受のクリアランスδｄｌを所望の大きさに保つことができる。したがって、気体軸受のクリアランス部での接触を防止することができ、回転体を安定して回転させることができる。
【００１４】
本発明の好ましい態様は、前記バイパスラインに開度調整機構を設けたことを特徴とする。
本発明によれば、バイパスラインに設けた開度調整機構により、ポンプ内部の真空圧力Ｐ２を制御できるので、スラスト力Ｆｐを制御でき、回転体の軸方向位置を制御することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、以下に列挙する効果を奏する。
（１）回転軸と回転軸に固定された回転翼を含む回転体をスラスト方向に支承する軸受に気体軸受を採用したことにより、回転体を軸方向に数ミクロン（μｍ）から数十ミクロン（μｍ）の精度で回転保持することが可能となる。そして、気体を半径方向に圧縮排気する遠心翼要素を形成しているため、遠心翼要素により気体を排気側から吸気側に向けて圧縮排気することができる。したがって、ポンプ内部を真空にでき、その結果、排気側と吸気側の差圧により発生するスラスト力を低減することができ、気体軸受のクリアランスを所望の大きさに保つことができ、気体軸受のクリアランス部での接触を防止することができ、回転体を安定して回転させることができる。
（２）翼排気部と該翼排気部の下流側のポンプ内部とを接続することにより、翼排気部の下流側のポンプ内部を真空にすることができるため、排気側と吸気側の差圧は小さくなり、発生するスラスト力も小さくなる。したがって、気体軸受のクリアランスを所望の大きさに保つことができ、気体軸受のクリアランス部での接触を防止することができ、回転体を安定して回転させることができる。
（３）バイパスラインに設けた開度調整機構により、ポンプ内部の真空圧力を制御できるので、スラスト力を制御でき、回転体の軸方向位置を制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係るターボ型真空ポンプの実施形態について図１乃至図１２を参照して説明する。なお、図１乃至図１２において、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
【００１７】
図１は、本発明に係るターボ型真空ポンプの一実施態様を示す縦断面図である。図１に示すように、ターボ型真空ポンプは、ポンプの略全長に亘って延びる回転軸１と、ケーシング２内に回転翼と固定翼とを交互に配置することによって形成された翼排気部１０と、回転軸１に回転駆動力を与えるモータと回転軸を回転自在に支承する軸受とを有した軸受モータ部５０を備えている。前記ケーシング２は、翼排気部１０を収容する上ケーシング３と、軸受モータ部５０を収容する下ケーシング４とから構成されており、上ケーシング３の上端部に吸気口５が形成され、下ケーシング４の下部に排気口６が形成されている。
【００１８】
前記翼排気部１０は、上ケーシング３の吸気口側から下方に向かって、タービン翼排気部１１、第１遠心翼排気部２１、第２遠心翼排気部３１を順次配置して構成されている。タービン翼排気部１１は、多段の回転翼としてのタービン翼１２と、タービン翼１２の直後流側に配置された多段の固定翼１７とを備えている。多段のタービン翼１２は、概略円柱状のタービン翼部１３に一体に形成されており、タービン翼部１３のボス部１４には中空部１５が形成されている。中空部１５の底部１５ａには貫通孔１５ｈが形成されており、貫通孔１５ｈにボルト１６が挿通されるようになっている。すなわち、ボルト１６を貫通孔１５ｈに挿通し、回転軸１の上部のねじ孔１ｓに螺合することにより、タービン翼部１３は回転軸１に固定されている。
【００１９】
一方、多段の固定翼１７は、上ケーシング３内に積層されたスペーサ１８によって挟持されることにより上ケーシング３内に固定されている。これにより、タービン翼排気部１１において、回転翼としてのタービン翼１２と、固定翼１７とが交互に配置される構成になっている。
前記第１遠心翼排気部２１は、多段の回転翼としての遠心翼２２と、遠心翼２２の直後
流側に配置された多段の固定翼２３とを備えている。遠心翼２２は、多段に積層されるとともに回転軸１の外周に嵌合されている。あるいは、キー等の固定手段によって回転軸１に固定されてもよい。また固定翼２３も上ケーシング３内に多段に積層されている。これにより、第１遠心翼排気部２１において、回転翼としての遠心翼２２と、固定翼２３とが交互に配置される構成になっている。各遠心翼２２は、気体を半径方向に圧縮排気する遠心翼溝からなる遠心翼要素２２ａを有している。以下、遠心翼２２は、適宜、回転翼２２とも云う。
【００２０】
前記第２遠心翼排気部３１は、多段の回転翼としての遠心翼３２と、遠心翼３２の直後流側に配置された多段の固定翼３３とを備えている。遠心翼３２は、多段に積層されるとともに回転軸１の外周に嵌合されている。あるいは、キー等の固定手段によって回転軸１に固定されてもよい。また固定翼３３も上ケーシング３内に多段に積層されている。これにより、第２遠心翼排気部３１において、回転翼としての遠心翼３２と、固定翼３３とが交互に配置される構成になっている。各遠心翼３２は、気体を半径方向に圧縮排気する遠心翼溝からなる遠心翼要素３２ａを有している。以下、遠心翼３２は、回転翼３２とも云う。
前記第２遠心翼排気部３１の直後流側には、回転軸１と回転軸１に固定された回転翼１２，２２，３２を含む回転体をスラスト方向に支承する気体軸受４０が設けられている。
【００２１】
図２は、図１のＡ部を示す図であり、気体軸受４０およびその周辺部の翼要素を示す要部拡大図である。図２に示すように、気体軸受４０は、上ケーシング３に固定された固定側部材（固定側部位）４１と、固定側部材（固定側部位）４１を挟むように上下に配置された上側回転側部材（上側回転側部位）４２と下側回転側部材（下側回転側部位）４３とから構成されている。上側回転側部材（上側回転側部位）４２と下側回転側部材（下側回転側部位）４３は、回転軸１に固定されている。固定側部材（固定側部位）４１の両面にはスパイラル溝４５，４５が形成されている。回転側の上下に分割された部材（部位）、すなわち、上側回転側部材（上側回転側部位）４２と下側回転側部材（下側回転側部位）４３とにより、スパイラル溝４５，４５の形成された固定側部材（固定側部位）４１を挟み込む構造としている。そして、上側回転側部材（上側回転側部位）４２には、固定側部材（固定側部位）４１のスパイラル溝４５との対向面と反対の面に、気体を半径方向に圧縮排気する遠心翼要素４２ａを形成している。遠心翼要素４２ａは、気体を半径方向に圧縮排気する遠心翼溝からなっている。
【００２２】
また、下側回転側部材（下側回転側部位）４３には、固定側部材（固定側部位）４１のスパイラル溝４５との対向面と反対の面に、気体を半径方向に圧縮排気する遠心翼要素４３ａを形成している。遠心翼要素４３ａは、気体を半径方向に圧縮排気する遠心翼溝からなっている。そして、下側回転側部材（下側回転側部位）４３と軸方向に対向する固定翼６３の面にも、気体を半径方向に圧縮排気する遠心翼要素６３ａを形成している。なお、前記遠心翼要素４３ａ，６３ａは、下側回転側部材（下側回転側部位）４３と、下側回転側部材（下側回転側部位）４３と軸方向に対向する固定翼６３の少なくとも一方に設ければよい。
【００２３】
図３は、図２のIII矢視図である。図３に示すように、固定側部材（固定側部位）４１の表面には、略全面に亘って多数のスパイラル溝４５が形成されている（図３においては、一部のスパイラル溝のみ示す）。
【００２４】
図２に示すように、回転軸１と回転軸１に固定された回転翼を含む回転体をスラスト方向に支承する軸受に気体軸受４０を採用したことにより、回転体を軸方向に数ミクロン（μｍ）から数十ミクロン（μｍ）の精度で回転保持することが可能となる。この気体軸受４０を構成している回転体側の部位、すなわち、上側回転側部材（上側回転側部位）４２に、気体を半径方向に圧縮する遠心翼要素４２ａを一体に形成する。気体軸受４０と遠心翼の微小クリアランスの方向は同じスラスト方向であるので、遠心翼要素４２ａの翼クリアランスも、気体軸受４０のクリアランスとほぼ同等に（または気体軸受のクリアランスより若干大きく）設定可能である。すなわち、上側回転側部材（上側回転側部位）４２に、気体を半径方向に圧縮する遠心翼要素４２ａを形成しているので、上側回転側部材（上側回転側部位）４２は、遠心翼を構成するとともに軸方向の位置決めをする気体軸受４０の一部を構成することになる。このように、軸方向の位置決めをする上側回転側部材（上側回転側部位）４２に、気体を半径方向に圧縮する遠心翼要素４２ａを形成しているので、遠心翼要素４２ａの翼クリアランスを精度よく制御することができる。
【００２５】
また、回転軸１と回転軸１に固定された回転翼を含む回転体（ロータ）は、その圧縮作用により、差圧によるスラスト力を受けるが、下側回転側部材（下側回転側部位）４３の前記スパイラル溝４５との対向面と反対の面、および下側回転側部材（下側回転側部位）４３と軸方向に対向する固定翼６３の面の少なくとも一方の面に、気体を半径方向に圧縮排気する遠心翼要素４３ａ（６３ａ）を形成していることにより、ポンプ内部を真空にでき、その結果、差圧によるスラスト力を低減することができ、回転体を安定に回転させることができる。以下、この点について説明する。
図１に、ポンプを縦置きした場合の力の釣り合いを示す。
図１に示すように、ポンプ排気部の排気作用による排気側（排気側の圧力Ｐ２）と吸気側（吸気側の圧力Ｐ１）の差圧（Ｐ２−Ｐ１）によるスラスト力をＦｐ、回転体自重をＦｍ、気体軸受４０による上方への反発力をＦδｄu（δｄuは気体軸受の上側のクラアランス）、気体軸受４０による下方への反発力をＦδｄｌ（δｄｌは気体軸受の下側のクラアランス）とすると、力の釣り合いは、次式で表される。
Ｆｐ＋Ｆδｄｕ＝Ｆｍ＋Ｆδｄｌ
差圧によるスラスト力Ｆｐが大きいと（ロータ自重による力Ｆｍよりも相当大きい）、気体軸受の反発力ＦδｄｌはＦδｄｕよりも大きく、且つその差も大きくなければならない。そうなるためには、気体軸受４０のクリアランスδｄｌは、非常に小さくなければならず、気体軸受４０の微小クリアランス部での接触の可能性が高くなる。
【００２６】
本実施形態によれば、図２に示すように、下側回転側部材（下側回転側部位）４３の前記スパイラル溝４５との対向面と反対の面、および下側回転側部材（下側回転側部位）４３と軸方向に対向する固定翼６３の面の少なくとも一方の面に、気体を半径方向に圧縮排気する遠心翼要素４３ａ（６３ａ）を形成しているため、遠心翼要素４３ａ（６３ａ）により気体を排気側から吸気側に向けて圧縮排気することができる（矢印Ｂで示す）。そのため、ポンプ内部を真空にでき、その結果、差圧Ｐ２−Ｐ１により発生するスラスト力Ｆｐを低減することができ、気体軸受４０のクリアランスδｄｌを所望の大きさに保つことができる。したがって、気体軸受４０のクリアランス部での接触を防止することができ、回転体を安定して回転させることができる。
【００２７】
次に、軸受モータ部５０について説明する。図１に示すように、軸受モータ部５０は、回転軸１に回転駆動力を与えるモータ５１と、回転軸１をラジアル方向に支承する上ラジアル磁気軸受５３，下ラジアル磁気軸受５４と、翼排気部１０の排気作用による排気側と吸気側の差圧により生ずるスラスト力を打ち消す方向に作用するスラスト磁気軸受５５を備えている。モータ５１は高周波モータから構成されている。上ラジアル磁気軸受５３，下ラジアル磁気軸受５４，スラスト磁気軸受５５は、いずれも能動型磁気軸受である。磁気軸受５３，５４，５５のいずれかに異常が発生したときに、回転翼と固定翼とが接触することを防止するために、回転軸１を半径方向および軸方向に支承する上保護ベアリング８１と下保護ベアリング８２とが設けられている。
【００２８】
スラスト磁気軸受５５は、電磁石を有した上スラスト磁気軸受５６と、電磁石を有した下スラスト磁気軸受５７と、回転軸１の下部に固定されたターゲットディスク５８とから構成されている。スラスト磁気軸受５５においては、上下スラスト磁気軸受５６，５７によりターゲットディスク５８を挟み込むようにし、上下スラスト磁気軸受５６，５７の電磁石によりターゲットディスク５８を吸引し、翼排気部１０の排気作用による排気側と吸気側の差圧により生ずるスラスト力を打ち消すようにしている。上述したように、下側回転側部材（下側回転側部位）４３の前記スパイラル溝４５との対向面と反対の面、および下側回転側部材（下側回転側部位）４３と軸方向に対向する固定翼６３の面の少なくとも一方の面に、気体を半径方向に圧縮排気する遠心翼要素４３ａ（６３ａ）を形成しているため、ポンプ内部を真空にでき、その結果、差圧より生ずるスラスト力Ｆｐを低減することができるが、スラスト磁気軸受５５の上下スラスト磁気軸受５６，５７の電磁石によりターゲットディスク５８を吸引し、翼排気部１０の排気作用による排気側と吸気側の差圧により生ずるスラスト力を完全に打ち消すようにしている。これにより、気体軸受４０の上下のクリアランスを等しく（δｄu＝δｄｌ）できる。なお、遠心翼要素４３ａ（６３ａ）により排気側と吸気側の差圧を小さくできるため、スラスト磁気軸受５５の容量を小さくすることができる。
【００２９】
図４は、気体軸受４０およびその周辺部の翼要素の他の実施形態を示す要部拡大図である。図４に示すように、気体軸受４０は、回転軸１に固定された回転側部材（回転側部位）１４１と、回転側部材（回転側部位）１４１を挟むように上下に配置された上側固定側部材（上側固定側部位）１４２と下側固定側部材（下側固定側部位）１４３とから構成されている。上側固定側部材（上側固定側部位）１４２と下側固定側部材（下側固定側部位）１４３は、上ケーシング３に固定されている。回転側部材（回転側部位）１４１の両面にはスパイラル溝１４５，１４５が形成されている。固定側の上下に分割された部材（部位）、すなわち、上側固定側部材（上側固定側部位）１４２と下側固定側部材（下側固定側部位）１４３とにより、スパイラル溝１４５，１４５の形成された回転側部材（回転側部位）１４１を挟み込む構造としている。
また、図４に示すように、気体軸受４０を構成する上側固定側部材（上側固定側部位）１４２の上方に、回転翼３２および固定翼３３が配置されている。そして、回転翼３２の翼排気面には、遠心翼要素３２ａが形成されている。遠心翼要素３２ａは、気体を半径方向に圧縮排気する遠心翼溝からなっている。
【００３０】
図４に示す実施形態においては、気体軸受４０を構成する下側固定側部材（下側固定側部位）１４３の下方に、回転翼６２および固定翼６３が配置されている。そして、下側固定側部材（下側固定側部位）１４３と軸方向に対向する回転翼６２の面と反対の面に、気体を半径方向に圧縮排気する遠心翼要素６２ａを形成している。また、この回転翼６２と軸方向に対向する固定翼６３の面にも、気体を半径方向に圧縮排気する遠心翼要素６３ａを形成している。なお、前記遠心翼要素６２ａ，６３ａは、下側固定側部材（下側固定側部位）１４３と軸方向に対向する回転翼６２の面と反対の面と、この回転翼６２と軸方向に対向する固定翼６３の面の少なくとも一方の面に設ければよい。
【００３１】
図４に示す実施形態によれば、図２に示す実施形態と同様に、回転体をスラスト方向に支承する軸受に気体軸受４０を採用したことにより、回転体を軸方向に数ミクロン（μｍ）から数十ミクロン（μｍ）の精度で回転保持することが可能となる。
本実施形態によれば、図４に示すように、下側固定側部材（下側固定側部位）１４３と軸方向に対向する回転翼６２の面と反対の面、およびこの回転翼６２と軸方向に対向する固定翼６３の面の少なくとも一方の面に、気体を半径方向に圧縮排気する遠心翼要素６２ａ（６３ａ）を形成しているため、遠心翼要素６２ａ（６３ａ）により気体を排気側から吸気側に向けて圧縮排気することができる（矢印Ｃで示す）。したがって、ポンプ内部を真空にでき、その結果、排気側（排気側の圧力Ｐ２）と吸気側（吸気側の圧力Ｐ１）の差圧Ｐ２−Ｐ１により発生するスラスト力Ｆｐを低減することができ、気体軸受４０のクリアランスδｄｌを所望の大きさに保つことができ、気体軸受４０のクリアランス部での接触を防止することができ、回転体を安定して回転させることができる。
【００３２】
図５は、気体軸受４０およびその周辺部の翼要素の更に他の実施形態を示す要部拡大図である。図５に示す実施形態の気体軸受の構成は、図２に示す実施形態の気体軸受の構成と同様である。すなわち、気体軸受４０は、上ケーシング３に固定された固定側部材（固定側部位）４１と、固定側部材（固定側部位）４１を挟むように上下に配置された上側回転側部材（上側回転側部位）４２と下側回転側部材（下側回転側部位）４３とから構成されている。固定側部材（固定側部位）４１の両面にはスパイラル溝４５，４５が形成されている。上側回転側部材（上側回転側部位）４２と下側回転側部材（下側回転側部位）４３とにより、スパイラル溝４５，４５の形成された固定側部材（固定側部位）４１を挟み込む構造としている。そして、上側回転側部材（上側回転側部位）４２には、固定側部材（固定側部位）４１のスパイラル溝４５との対向面と反対の面に、気体を半径方向に圧縮排気する遠心翼要素４２ａを形成している。また、下側回転側部材（下側回転側部位）４３の前記スパイラル溝４５との対向面と反対の面、および下側回転側部材（下側回転側部位）４３と軸方向に対向する固定翼６３の面の少なくとも一方の面に、気体を半径方向に圧縮排気する遠心翼要素４３ａ（６３ａ）を形成している。
【００３３】
図５に示す実施形態においては、気体軸受４０を構成する下側回転側部材（下側回転側部位）４３の下方に、複数段の回転翼６２および固定翼６３が配置されている。そして、回転翼６２の下面の翼排気面には、気体を半径方向に圧縮排気する遠心翼要素６２ａが形成されている。また、固定翼６３の上面の翼排気面には、気体を半径方向に圧縮排気する遠心翼要素６３ａが形成されている。なお、前記遠心翼要素６２ａ，６３ａは、回転翼６２と、この回転翼６２と軸方向に対向する固定翼６３の少なくとも一方の面に設ければよい。
図５に示す実施形態によれば、下側回転側部材（下側回転側部位）４３の前記スパイラル溝４５との対向面と反対の面、および下側回転側部材（下側回転側部位）４３と軸方向に対向する固定翼６３の面の少なくとも一方の面に、遠心翼要素４３ａ（６３ａ）を形成していることに加えて、下側回転側部材（下側回転側部位）４３の下方に配置された回転翼６２，固定翼６３の少なくとも一方に、気体を半径方向に圧縮排気する遠心翼要素６２ａ（６３ａ）を形成しているため、前記遠心翼要素４３ａ（６３ａ）による排気作用（矢印Ｂで示す）に加えて、該遠心翼要素４３ａ（６３ａ）の下段の遠心翼要素６２ａ（６３ａ）により気体を排気側から吸気側に向けて圧縮排気することができる（矢印Ｄで示す）。このように、図５に示す実施形態においては、気体を半径方向に圧縮排気しポンプ内部を真空化する遠心翼要素を複数段設けているため、ポンプ内部の真空圧力を更に下げることができ、排気側（排気側の圧力Ｐ２）と吸気側（吸気側の圧力Ｐ１）の差圧Ｐ２−Ｐ１により発生するスラスト力Ｆｐを更に低減することができる。したがって、気体軸受４０のクリアランスδｄｌを所望の大きさに保つことができ、気体軸受４０のクリアランス部での接触を防止することができ、回転体を安定して回転させることができる。
【００３４】
図６は、本発明に係るターボ型真空ポンプの他の実施態様を示す縦断面図である。図１乃至図６に示すターボ型真空ポンプは、図１に示すターボ型真空ポンプにバイパスラインを付加した構成を有するものである。すなわち、図６に示す実施形態においては、翼排気部１０と翼排気部１０の下流側のポンプ内部とを接続するバイパスライン７０を設けている。バイパスライン７０の一端は、最上段の翼排気部であるタービン翼排気部１１と、次段の翼排気部である第１遠心翼排気部２１との境界部近傍に接続されており、バイパスライン７０の他端は、気体軸受４０の直下流のポンプ内部に接続されている。そして、バイパスライン７０には、バイパスライン７０内の流路の開度を調整するための開度調整機構７１が設けられている。開度調整機構７１には、例えば、微流量調整用のメータリング・バルブ等が用いられている。このメータリング・バルブは、オリフィス内に挿入されたテーパー・ステム・チップの上下動により開度を調整し、流量を調整するようになっている。なお、オリフィス径は例えば０．８１〜３．２５ｍｍであり、ステム・チップのテーパー角度は例えば１〜５度であり、材質は例えば真鍮または３１６ステンレス鋼である。
図６に示す実施形態における気体軸受４０およびその周辺部の翼要素の構成は、図２乃至図５に示す実施形態のものと同様である。
なお、バイパスライン７０の一端の接続位置は、真空が形成される翼排気部１０の位置であれば任意の位置でよく、バイパスライン７０の他端の接続位置は、気体軸受４０の下流側のポンプ内部の位置であれば任意の位置でよい。
【００３５】
図６に示すターボ型真空ポンプによれば、翼排気部１０と翼排気部１０の下流側のポンプ内部とを接続することにより、翼排気部１０の下流側のポンプ内部を真空にすることができる。そのため、排気側（排気側の圧力Ｐ２）と吸気側（吸気側の圧力Ｐ１）の差圧Ｐ２−Ｐ１により発生するスラスト力Ｆｐを低減することができ、気体軸受のクリアランスδｄｌを所望の大きさに保つことができる。したがって、気体軸受のクリアランス部での接触を防止することができ、回転体を安定して回転させることができる。
また、バイパスライン７０に設けた開度調整機構７１により、ポンプ内部の圧力Ｐ２を制御できるので、スラスト力Ｆｐを制御でき、回転体（ロータ）の軸方向位置を制御することができる。
【００３６】
図７は、本発明に係るターボ型真空ポンプの更に他の実施態様を示す縦断面図である。図１乃至図６に示すターボ型真空ポンプは、翼排気部１０の排気作用による排気側と吸気側の差圧により生ずるスラスト力を打ち消す方向に作用するスラスト磁気軸受５５を備えていたが、図７に示すターボ型真空ポンプは、このスラスト磁気軸受５５に代えて、上スラスト磁気軸受を設けたものである。すなわち、軸受モータ部５０は、回転軸１に回転駆動力を与えるモータ５１と、回転軸１をラジアル方向に支承する上ラジアル磁気軸受５３，下ラジアル磁気軸受５４と、回転体を軸方向に吸引する上スラスト磁気軸受５６を備えている。モータ５１は高周波モータから構成されている。上ラジアル磁気軸受５３，下ラジアル磁気軸受５４，上スラスト磁気軸受５６は、いずれも能動型磁気軸受である。上スラスト磁気軸受５６は、電磁石によりターゲットディスク５８を吸引するように構成されており、回転体を軸方向に吸引するように構成されている。
【００３７】
図７に示すターボ型真空ポンプは、図２乃至図５に示す遠心翼要素を備えてもよく、また図６に示すバイパスラインを備えてもよい。
本発明によれば、遠心翼要素やバイパスラインによってポンプ内部を真空にでき、その結果、差圧Ｐ２−Ｐ１により発生するスラスト力Ｆｐを低減することができるため、図７に示すように、上スラスト磁気軸受５６だけ設けてもよい。
【００３８】
次に、図１乃至図７に示すターボ型真空ポンプの翼排気部１０の翼要素の構成について説明する。
図８（ａ）、（ｂ）は、タービン翼排気部１１のタービン翼部１３を示す図である。図８（ａ）は、タービン翼部１３を吸気口側から見た平面図であり、ケーシング２の吸気口５に最も近い最上段のタービン翼１２のみを示した図であり、図８（ｂ）は、タービン翼１２を放射状に中心に向かって見た図を平面上に部分的に展開した図である。図８（ａ）および図８（ｂ）に示すように、タービン翼部１３は、ボス部１４と、タービン翼１２とを有している。タービン翼１２はボス部１４の外周部に放射状に取り付けられた板状の複数の羽根１２ａを備えている。ボス部１４には、中空部１５及び貫通孔１５ｈが形成されている。羽根１２ａは、回転軸１の中心軸線からβ１（例えば、１０〜４０度）だけねじれた捩れ角をもって取り付けられている。その他のタービン翼１２の構成は、最上段のタービン翼１２の構成と同じであるが、羽根の枚数、羽根の取付角度β１、ボス部１４の羽根を取り付けた部分の外径、羽根の長さなどは、適宜変えてもよい。
【００３９】
図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、タービン翼排気部の固定翼１７を示す図である。図９（ａ）は、ケーシング２の吸気口５に最も近い最上段の固定翼１７を吸気口側から見た平面図であり、図９（ｂ）は、固定翼１７を放射状に中心に向かって見た図を平面上に部分的に展開した図であり、図９（ｃ）は、図９（ａ）のIX−IX線断面図である。固定翼１７は、円環状の円環部１８と、円環部１８の外周部に放射状に取り付けられた板状の羽根１７ａとを備えている。円環部１８の内周部は軸孔１９を形成し、軸孔１９を回転軸１（図１参照）が貫通している。羽根１７ａは、回転軸１の中心軸線からβ２（例えば、１０〜４０度）だけねじれた捩れ角をもって取り付けられている。その他の固定翼１７の構成は、最上段の固定翼１７の構成と同じであるが、羽根の枚数、羽根の取付角度β２、円環部の外径、羽根の長さなどは、適宜変えてもよい。
【００４０】
図１０（ａ）、（ｂ）は、第１遠心翼排気部２１の遠心翼２２を示す図である。図１０（ａ）は、ケーシング２の吸気口５に最も近い最上段の遠心翼２２を吸気口側から見た平面図であり、図１０（ｂ）は、遠心翼２２の正面断面図である。高真空側の遠心翼である遠心翼２２は、ボス部２４を有する略円板状の基部２５と、基部２５の一方の表面上に形成される遠心翼要素２２ａとを備える。ボス部２４には、回転軸１が挿通される貫通孔２４ｈが形成されている。遠心翼２２の回転方向は、図１０（ａ）において時計方向である。
【００４１】
遠心翼要素２２ａは、図１０（ａ）に示すような渦巻き状の遠心溝からなる。遠心翼要素２２ａを構成する渦巻状の遠心溝は、回転方向に対して後ろ向き（回転方向とは反対向き）にガス流れ方向に延びる構造であり、ボス部２４の外周面から基部２５の外周縁まで達している。その他の遠心翼２２の構成は、最上段の遠心翼２２の構成と同じであるが、遠心溝の個数や形状、ボス部の外径、遠心溝により形成される流路の長さなどは、適宜変えてもよい。
【００４２】
図１１（ａ）、（ｂ）は、第２遠心翼排気部３１の遠心翼３２を示す図である。図１１（ａ）は、ケーシング２の吸気口５に最も近い最上段の遠心翼３２を吸気口側から見た平面図であり、図１１（ｂ）は、遠心翼３２の正面断面図である。大気圧側の遠心翼である遠心翼３２は、略円板状の基部３５と、基部３５の一方の表面上に形成される遠心翼要素３２ａとを備える。基部３５には、回転軸１が挿通される貫通孔３５ｈが形成されている。遠心翼３２の回転方向は、図１１（ａ）において時計方向である。
【００４３】
遠心翼要素３２ａは、図１１（ａ）に示すような渦巻き状の遠心溝からなる。遠心翼要素３２ａを構成する渦巻状の遠心溝は、回転方向に対して後ろ向き（回転方向とは反対向き）にガス流れ方向に延びる構造であり、略円板状の基部３５の内周部から外周縁まで達している。その他の遠心翼３２の構成は、最上段の遠心翼３２の構成と同じであるが、遠心溝の個数や形状、遠心溝により形成される流路の長さなどは、適宜変えてもよい。
【００４４】
図１０および図１１に示すように、大気圧側の遠心翼３２と高真空側の遠心翼２２とを比較すると、大気圧側の遠心翼３２における遠心翼要素３２ａの溝部深さは浅く（もしくは凸部高さは低く）、高真空側の遠心翼２２における遠心翼要素２２ａの溝部深さは深く（もしくは凸部高さは高く）設定されている。すなわち、高真空に向かうに従い遠心翼要素の遠心溝の溝部深さは深く（もしくは凸部高さは高く）なっていく。要するに、高真空側に向かうに従い、排気速度が大きくなっていく。
【００４５】
次に、図１乃至図１１に示すように構成されたターボ型真空ポンプの作用を説明する。
タービン翼排気部１１におけるタービン翼１２が回転することによって、ポンプの吸気口５から軸方向にガスが導入される。タービン翼１２を使用することにより排気速度を大きくすることができ、比較的多量の気体を排気することができる。吸気口５から導入されたガスは、最上段のタービン翼１２を通過して固定翼１７により減速され圧力が上昇する。同様に下流側のタービン翼１２及び固定翼１７により軸方向に排気され、圧力が上昇する。
【００４６】
タービン翼排気部１１から第１遠心翼排気部２１に流入したガスは、最上段の遠心翼２２に導入され、最上段の遠心翼２２と最上段の固定翼２３との相互作用、すなわち当該ガスの粘性によるドラッグ作用、さらに遠心翼要素２２ａの回転による遠心作用により、遠心翼２２の基部２５の表面に沿って外周側へ向かわせるガスの圧縮、排気が行われる。すなわち、最上段の遠心翼２２に導入されたガスは、当該遠心翼２２に対して図１０（ｂ）中、略軸方向２７に導入され、渦巻状の遠心溝を通って外周側に向かう遠心方向２８に流れ、圧縮され、排気される。
【００４７】
最上段の遠心翼２２によって外周側へ向かって圧縮されたガスは、次に最上段の固定翼２３に流れ込み、固定翼２３の鉛直方向に延びる内周面によって、略軸方向に方向を変え、固定翼２３の表面側にある渦巻状ガイド（図示せず）が設けられた空間へ流れ込む。そして、最上段の遠心翼２２が回転することによって、固定翼２３の渦巻状ガイドと、最上段の遠心翼２２の基部２５の裏面とのガスの粘性によるドラッグ作用によって、最上段の固定翼２３の表面に沿って内周側へ向かわせるガスの圧縮、排気が行われる。最上段の固定翼２３の内周側に達したガスは、最上段の遠心翼２２のボス部２４の外周面によって、略軸方向に方向が変わり、下流側の遠心翼２２に導入される。下流側の遠心翼２２及び固定翼２３により、同様のガスの圧縮、排気が行われる。
【００４８】
第１遠心翼排気部２１から第２遠心翼排気部３１に流入したガスは、最上段の遠心翼３２に導入され、最上段の遠心翼３２と最上段の固定翼３３との相互作用、すなわち当該ガスの粘性によるドラッグ作用、さらに遠心翼要素３２ａの回転による遠心作用により、最上段の遠心翼３２の基部３５の表面に沿って外周側へ向かわせるガスの圧縮、排気が行われる。次に、最上段の固定翼３３に流れ込み、固定翼３３の鉛直方向に延びる内周面によって、略軸方向に方向を変え、固定翼３３の表面側にある渦巻状ガイド（図示せず）が設けられた空間へ流れ込む。そして、最上段の遠心翼３２が回転することによって、固定翼３３の渦巻状ガイド（図示せず）と、最上段の遠心翼３２の基部３５の裏面とのガスの粘性によるドラッグ作用によって、最上段の固定翼３３の表面に沿って内周側へ向かわせるガスの圧縮、排気が行われる。最上段の固定翼３３の内周側に達したガスは、略軸方向に方向が変わり、下流側の遠心翼３２に導入される。下流側の遠心翼３２及び固定翼３３により、同様のガスの圧縮、排気が行われる。そして、第２遠心翼排気部３１から排出されたガスは、排気口６から真空ポンプの外部に排出される。
【００４９】
図１２は、ターボ型真空ポンプにおける翼クリアランスによる性能比較を示すグラフであり、排気圧が７６０Torrで、遠心翼１段で取得できる差圧と回転速度の関係を示す図である。図１２において、横軸は、真空ポンプの回転速度（min−１）を表し、縦軸は、差圧（Torr）を表す。翼クリアランスが２５μｍの場合と４０μｍの場合とを比較して示す。図１３に示すように、翼クリアランスが２５μｍの場合、遠心翼１段で、１０万回転／分（min−１）の回転速度にて、約３００Torrの差圧を取得することができる。これに対して、翼クリアランスが４０μｍの場合、遠心翼１段で、１０万回転／分（min−１）の回転速度にて、約２５０Torrの差圧を取得することができる。すなわち、翼クリアランスが２５μｍから４０μｍまで１５μｍ変化すると、性能は、グラフに示すように低下する。このことからも、気体軸受４０と遠心翼要素４３ａ（６３ａ）等を用いて翼クリアランスを微小に設定できる本発明の効果が分かる。
【００５０】
本発明においては、ラジアル方向の軸受には、磁気軸受を用いた例を示したが、これが気体軸受であっても当然構わない。また、本発明は、大気圧領域で効果を得るためのものである。この大気圧領域の翼要素の上流側に、概略１０Torr以下の真空にて、従来、ターボ分子ポンプで採用されている、円筒ネジ溝ロータ、遠心翼、タービン翼の少なくとも一つが用いられても、当然構わない。この領域で使用する遠心翼は、本発明の微小クリアランス遠心翼と排気原理は同じであるが、大気圧領域に比べて真空度が高く、逆流も少なくなるので、大気圧領域の遠心翼のように微小に設定されたものではなく、汎用ターボ分子ポンプの翼クリアランス（０．１〜１ｍｍ程度）であっても構わない。
気体軸受は、動圧型、静圧型どちらであっても、本発明の効果に影響はない。静圧型の場合は、外部気体供給手段が必要となる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】図１は、本発明に係るターボ型真空ポンプの一実施態様を示す縦断面図である。
【図２】図２は、気体軸受およびその周辺部の翼要素を示す要部拡大図である。
【図３】図３は、図２のIII矢視図である。
【図４】図４は、気体軸受およびその周辺部の翼要素の他の実施形態を示す要部拡大図である。
【図５】図５は、気体軸受およびその周辺部の翼要素の更に他の実施形態を示す要部拡大図である。
【図６】図６は、本発明に係るターボ型真空ポンプの他の実施態様を示す縦断面図である。
【図７】図７は、本発明に係るターボ型真空ポンプの更に他の実施態様を示す縦断面図である。
【図８】図８（ａ）、（ｂ）は、タービン翼排気部のタービン翼部を示す図であり、図８（ａ）は、タービン翼部を吸気口側から見た平面図であってケーシングの吸気口に最も近い最上段のタービン翼のみを示した図であり、図８（ｂ）は、タービン翼を放射状に中心に向かって見た図を平面上に部分的に展開した図である。
【図９】図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、タービン翼排気部の固定翼を示す図であり、図９（ａ）は、ケーシングの吸気口に最も近い最上段の固定翼を吸気口側から見た平面図であり、図９（ｂ）は、固定翼を放射状に中心に向かって見た図を平面上に部分的に展開した図であり、図９（ｃ）は、図９（ａ）のIX−IX線断面図である。
【図１０】図１０（ａ）、（ｂ）は、第１遠心翼排気部の遠心翼を示す図であり、図１０（ａ）は、ケーシングの吸気口に最も近い最上段の遠心翼を吸気口側から見た平面図であり、図１０（ｂ）は、遠心翼の正面断面図である。
【図１１】図１１（ａ）、（ｂ）は、第２遠心翼排気部の遠心翼を示す図であり、図１１（ａ）は、ケーシングの吸気口に最も近い最上段の遠心翼を吸気口側から見た平面図であり、図１１（ｂ）は、遠心翼の正面断面図である。
【図１２】図１２は、ターボ型真空ポンプにおける翼クリアランスによる性能比較を示すグラフであり、排気圧が７６０Torrで、遠心翼１段で取得できる差圧と回転速度の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
１ 回転軸
２ ケーシング
３ 上ケーシング
４ 下ケーシング
５ 吸気口
６ 排気口
１０ 排気部
１１ タービン翼排気部
１２ タービン翼
１３ タービン翼部
１４ ボス部
１５ 中空部
１５ｈ 貫通孔
１６ ボルト
１７ 固定翼
１８ スペーサ
２１ 第１遠心翼排気部
２２ 遠心翼（回転翼）
２２ａ 遠心翼要素
２３ 固定翼
２４ ボス部
２４ｈ 貫通孔
２５，３５ 基部
３１ 第２遠心翼排気部
３２ 遠心翼（回転翼）
３２ａ 遠心翼要素
３３ 固定翼
３５ｈ 貫通孔
４０ 気体軸受
４１ 固定側部材（固定側部位）
４２ 上側回転側部材（上側回転側部位）
４３ 下側回転側部材（下側回転側部位）
４３ａ 遠心翼要素
４５ スパイラル溝
５０ 軸受モータ部
５１ モータ
５３ 上ラジアル磁気軸受
５４ 下ラジアル磁気軸受
５５ スラスト磁気軸受
５６ 上スラスト磁気軸受
５７ 下スラスト磁気軸受
５８ ターゲットディスク
６２ 回転翼
６２ａ 遠心翼要素
６３ 固定翼
６３ａ 遠心翼要素
８１ 上保護ベアリング
８２ 下保護ベアリング
１４１ 回転側部材（回転側部位）
１４２ 上側固定側部材（上側固定側部位）
１４３ 下側固定側部材（下側固定側部位）
１４５ スパイラル溝
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプの略全長に亘って延びる回転軸と、ケーシング内に回転翼と固定翼とを交互に配置することによって形成された翼排気部と、前記回転軸に回転駆動力を与えるモータと前記回転軸を回転自在に支承する軸受とを有した軸受モータ部を備えたターボ型真空ポンプにおいて、
前記回転軸をスラスト方向に支承する軸受に気体軸受を用い、該気体軸受の固定側部位の両面にスパイラル溝を形成し、前記回転軸に固定された上側回転側部位と下側回転側部位とにより、前記スパイラル溝の形成された固定側部位を挟み込むようにし、
前記下側回転側部位の前記スパイラル溝との対向面と反対の面、および前記下側回転側部位と軸方向に対向する固定翼の面の少なくとも一方の面に、気体を半径方向に圧縮排気する遠心翼要素を形成したことを特徴とするターボ型真空ポンプ。
【請求項２】
ポンプの略全長に亘って延びる回転軸と、ケーシング内に回転翼と固定翼とを交互に配置することによって形成された翼排気部と、前記回転軸に回転駆動力を与えるモータと前記回転軸を回転自在に支承する軸受とを有した軸受モータ部を備えたターボ型真空ポンプにおいて、
前記回転軸をスラスト方向に支承する軸受に気体軸受を用い、前記回転軸に固定された気体軸受の回転側部位の両面にスパイラル溝を形成し、固定側の上下に分割された上側固定側部位と下側固定側部位とにより、前記スパイラル溝の形成された回転側部位を挟み込むようにし、
前記下側固定側部位と軸方向に対向する回転翼の面と反対の面、および該回転翼と軸方向に対向する固定翼の面の少なくとも一方の面に、気体を半径方向に圧縮排気する遠心翼要素を形成したことを特徴とするターボ型真空ポンプ。
【請求項３】
前記遠心翼要素が形成された部位より排気側にある回転翼または固定翼に、気体を半径方向に圧縮排気する遠心翼要素を少なくとも一段形成したことを特徴とする請求項１または２記載のターボ型真空ポンプ。
【請求項４】
前記翼排気部と該翼排気部の下流側のポンプ内部とを接続するバイパスラインを設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のターボ型真空ポンプ。
【請求項５】
前記バイパスラインに開度調整機構を設けたことを特徴とする請求項４記載のターボ型真空ポンプ。
【請求項１】
ポンプの略全長に亘って延びる回転軸と、ケーシング内に回転翼と固定翼とを交互に配置することによって形成された翼排気部と、前記回転軸に回転駆動力を与えるモータと前記回転軸を回転自在に支承する軸受とを有した軸受モータ部を備えたターボ型真空ポンプにおいて、
前記回転軸をスラスト方向に支承する軸受に気体軸受を用い、該気体軸受の固定側部位の両面にスパイラル溝を形成し、前記回転軸に固定された上側回転側部位と下側回転側部位とにより、前記スパイラル溝の形成された固定側部位を挟み込むようにし、
前記下側回転側部位の前記スパイラル溝との対向面と反対の面、および前記下側回転側部位と軸方向に対向する固定翼の面の少なくとも一方の面に、気体を半径方向に圧縮排気する遠心翼要素を形成したことを特徴とするターボ型真空ポンプ。
【請求項２】
ポンプの略全長に亘って延びる回転軸と、ケーシング内に回転翼と固定翼とを交互に配置することによって形成された翼排気部と、前記回転軸に回転駆動力を与えるモータと前記回転軸を回転自在に支承する軸受とを有した軸受モータ部を備えたターボ型真空ポンプにおいて、
前記回転軸をスラスト方向に支承する軸受に気体軸受を用い、前記回転軸に固定された気体軸受の回転側部位の両面にスパイラル溝を形成し、固定側の上下に分割された上側固定側部位と下側固定側部位とにより、前記スパイラル溝の形成された回転側部位を挟み込むようにし、
前記下側固定側部位と軸方向に対向する回転翼の面と反対の面、および該回転翼と軸方向に対向する固定翼の面の少なくとも一方の面に、気体を半径方向に圧縮排気する遠心翼要素を形成したことを特徴とするターボ型真空ポンプ。
【請求項３】
前記遠心翼要素が形成された部位より排気側にある回転翼または固定翼に、気体を半径方向に圧縮排気する遠心翼要素を少なくとも一段形成したことを特徴とする請求項１または２記載のターボ型真空ポンプ。
【請求項４】
前記翼排気部と該翼排気部の下流側のポンプ内部とを接続するバイパスラインを設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のターボ型真空ポンプ。
【請求項５】
前記バイパスラインに開度調整機構を設けたことを特徴とする請求項４記載のターボ型真空ポンプ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００９−２５７２１３（Ｐ２００９−２５７２１３Ａ）
【公開日】平成２１年１１月５日（２００９．１１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１０７８７８（Ｐ２００８−１０７８７８）
【出願日】平成２０年４月１７日（２００８．４．１７）
【出願人】（００００００２３９）株式会社荏原製作所 (1,477)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月５日（２００９．１１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月１７日（２００８．４．１７）
【出願人】（００００００２３９）株式会社荏原製作所 (1,477)
【Ｆターム（参考）】
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