特開 2022-127116 真空ポンプ、及び、真空ポンプ用回転体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022127116

(43)【公開日】2022-08-31

(54)【発明の名称】真空ポンプ、及び、真空ポンプ用回転体

(51)【国際特許分類】

   F04D 19/04 20060101AFI20220824BHJP

【ＦＩ】

F04D19/04 D

F04D19/04 E

F04D19/04 F

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021025072

(22)【出願日】2021-02-19

(71)【出願人】

【識別番号】508275939

【氏名又は名称】エドワーズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100097559

【弁理士】

【氏名又は名称】水野 浩司

(74)【代理人】

【識別番号】100123674

【弁理士】

【氏名又は名称】松下 亮

(74)【代理人】

【識別番号】100173680

【弁理士】

【氏名又は名称】納口 慶太

(72)【発明者】

【氏名】時 永偉

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 春樹

【テーマコード（参考）】

3H131

【Ｆターム（参考）】

3H131AA02

3H131BA06

3H131BA09

3H131CA01

3H131CA03

3H131CA34

3H131CA40

(57)【要約】

【課題】回転体と回転軸との結合部位に発生する応力を低減することが可能な真空ポンプを提供する。
【解決手段】回転翼形成部２１７の外周に回転翼１０２ｂ、１０２ｃを有し、ボルト２１４によりロータ軸１１３に締結され、ロータ軸１１３と共に回転可能な回転体１０３を備え、回転体１０３の、回転軸１１３と嵌合する嵌合穴部２１５もしくはボルト２１４が貫通した貫通穴部２１６の少なくとも一方が応力低減対象部であり、回転体１０３に、回転体１０３の回転中に、応力低減対象部に発生する応力を低減させる溝部２１８を備えた。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

円筒部分の外周に回転翼を有し、
締結手段により回転軸に締結され、前記回転軸と共に回転可能な回転体を備えた真空ポンプにおいて、
前記回転体の、前記回転軸と嵌合する嵌合穴部もしくは前記締結手段が貫通した貫通穴部の少なくとも一方が応力低減対象部であり、前記回転体に、前記回転体の回転中に、前記応力低減対象部に発生する応力を低減させる溝部を備えたことを特徴とする真空ポンプ。

【請求項2】

前記溝部は、前記嵌合穴部もしくは前記貫通穴部よりも外周側に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ。

【請求項3】

前記溝部は、前記回転体の内周面もしくは外周面の少なくとも一方に設けられたことを特徴とする請求項１または２に記載の真空ポンプ。

【請求項4】

前記溝部は、少なくとも内周側が緩やかな傾斜構造を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の真空ポンプ。

【請求項5】

前記溝部は、前記回転体の締結面ないしその延長面上に配置されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の真空ポンプ。

【請求項6】

前記回転体には、表面処理が施され、
前記嵌合穴部もしくは前記貫通穴部の少なくとも一方の周縁部に、前記回転軸との当接を避ける座グリ部を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の真空ポンプ。

【請求項7】

円筒部分の外周に回転翼を有し、
締結手段により回転軸に締結される真空ポンプ用回転体において、
前記回転軸と嵌合する嵌合穴部もしくは前記締結手段が締結された締結部の少なくとも一方が応力低減対象部であり、回転中に前記応力低減対象部に発生する応力を低減させる溝部を備えたことを特徴とする真空ポンプ用回転体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えばターボ分子ポンプ等の真空ポンプや真空ポンプ用回転体に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、真空ポンプの一種としてターボ分子ポンプが知られている。このターボ分子ポンプにおいては、ポンプ本体内のモータへの通電により回転翼を回転させ、ポンプ本体に吸い込んだガス（プロセスガス）の気体分子を弾き飛ばすことによりガスを排気するようになっている。また、このようなターボ分子ポンプにおいては、回転翼が形成された回転体に回転軸（ロータ軸）が結合され、モータにより回転軸と回転体を回転させて排気を行うようになっている（特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００８－２８６０１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、上述の各種のターボ分子ポンプのような真空ポンプにおいては、一般に、回転翼の回転数を高めるほど排気性能が向上する。しかし、発明者等が回転体と回転軸との結合部位に着目して構造解析を行ったところ、当該結合部位に応力集中が発生し易いことが分かった。

【0005】

そして、このような回転体と回転軸との結合部位に発生する応力を低減するため、定格運転時の回転数を低く設定することが考えられるが、回転数を低下させたのでは排気性能の向上が困難になる。一方で、上記のような応力集中の対策を考慮せずに、排気性能を向上するために回転数を高めたのでは、回転体と回転軸との結合部位において高い応力が発生し、信頼性が低下する。そして、回転体と回転軸との結合部位は、真空ポンプの信頼性に大きく関わる部位であるため、当該結合部位の大きな設計変更は容易ではない。

【0006】

本発明の目的とするところは、回転体に発生する応力集中、特に、回転体と回転軸との結合部位に発生する応力を低減することが可能な真空ポンプ、及び、真空ポンプ用回転体を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

（１）上記目的を達成するために本発明は、円筒部分の外周に回転翼を有し、
締結手段により回転軸に締結され、前記回転軸と共に回転可能な回転体を備えた真空ポンプにおいて、
前記回転体の、前記回転軸と嵌合する嵌合穴部もしくは前記締結手段が貫通した貫通穴部の少なくとも一方が応力低減対象部であり、前記回転体に、前記回転体の回転中に、前記応力低減対象部に発生する応力を低減させる溝部を備えたことを特徴とする真空ポンプにある。
（２）また、上記目的を達成するために他の本発明は、前記溝部は、前記嵌合穴部もしくは前記貫通穴部よりも外周側に設けられたことを特徴とする（１）に記載の真空ポンプにある。
（３）また、上記目的を達成するために他の本発明は、前記溝部は、前記回転体の内周面もしくは外周面の少なくとも一方に設けられたことを特徴とする（１）または（２）に記載の真空ポンプにある。
（４）また、上記目的を達成するために他の本発明は、前記溝部は、少なくとも内周側が緩やかな傾斜構造を有することを特徴とする（１）から（３）のいずれか一項に記載の真空ポンプにある。
（５）また、上記目的を達成するために他の本発明は、前記溝部は、前記回転体の締結面ないしその延長面上に配置されることを特徴とする（１）から（４）のいずれか一項に記載の真空ポンプにある。
（６）また、上記目的を達成するために他の本発明は、前記回転体には、表面処理が施され、前記嵌合穴部もしくは前記貫通穴部の少なくとも一方の周縁部に、前記回転軸との当接を避ける座グリ部を有することを特徴とする（１）から（５）のいずれか一項に記載の真空ポンプにある。
（７）また、上記目的を達成するために他の本発明は、円筒部分の外周に回転翼を有し、
締結手段により回転軸に締結される真空ポンプ用回転体において、
前記回転軸と嵌合する嵌合穴部もしくは前記締結手段が締結された締結部の少なくとも一方が応力低減対象部であり、回転中に前記応力低減対象部に発生する応力を低減させる溝部を備えたことを特徴とする真空ポンプ用回転体にある。

【発明の効果】

【0008】

上記発明によれば、回転体と回転軸との結合部位に発生する応力を低減することが可能な真空ポンプ、及び、真空ポンプ用回転体を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の一実施形態に係るターボ分子ポンプの縦断面図である。

【図2】アンプ回路の回路図である。

【図3】電流指令値が検出値より大きい場合の制御を示すタイムチャートである。

【図4】電流指令値が検出値より小さい場合の制御を示すタイムチャートである。

【図5】図１の一部を拡大して示す縦断面図である。

【図6】図５の一部を拡大して示す縦断面図である。

【図7】図１のターボ分子ポンプにおける溝部を拡大して示す説明図である。

【図8】溝部の変形例を示す説明図である。

【図9】（ａ）は溝部を設けない場合における回転体の撓みを示す説明図、（ｂ）は溝部を設けた場合における回転体の撓みを示す説明図である。

【図10】溝部の製作する場合の作業の様子を模式化して示す説明図である。

【図11】図１中に円Ｄで囲った部分に形成された応力制御凹部を拡大して示す縦断面図である。

【図12】応力制御凹部の変形例を示す縦断面図である。

【図13】（ａ）は図１や図５に示す回転体とロータ軸の結合関係を示す説明図、（ｂ）は回転体の変形例を示す説明図、（ｃ）は回転体の他の変形例を示す説明図、（ｄ）は回転体の更に他の変形例を示す説明図である。

【図14】（ａ）は回転体の更に他の変形例を示す説明図、（ｂ）は回転体の更に他の変形例を示す説明図、（ｃ）は回転体の更に他の変形例を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施形態に係る真空ポンプについて、図面に基づき説明する。図１は、本発明の実施形態に係る真空ポンプとしてのターボ分子ポンプ１００を示している。このターボ分子ポンプ１００は、例えば、半導体製造装置等のような対象機器の真空チャンバ（図示略）に接続されるようになっている。

【0011】

このターボ分子ポンプ１００の縦断面図を図１に示す。図１において、ターボ分子ポンプ１００は、円筒状の外筒１２７の上端に吸気口１０１が形成されている。そして、外筒１２７の内方には、ガスを吸引排気するためのタービンブレードである複数の回転翼１０２（１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・）を周部に放射状かつ多段に形成した回転体１０３が備えられている。この回転体１０３の中心にはロータ軸１１３（回転軸）が取り付けられており、このロータ軸１１３は、例えば５軸制御の磁気軸受により空中に浮上支持かつ位置制御されている。回転体１０３は、一般的に、アルミニウム又はアルミニウム合金などの金属によって構成されている。

【0012】

上側径方向電磁石１０４は、４個の電磁石がＸ軸とＹ軸とに対をなして配置されている。この上側径方向電磁石１０４に近接して、かつ上側径方向電磁石１０４のそれぞれに対応して４個の上側径方向センサ１０７が備えられている。上側径方向センサ１０７は、例えば伝導巻線を有するインダクタンスセンサや渦電流センサなどが用いられ、ロータ軸１１３の位置に応じて変化するこの伝導巻線のインダクタンスの変化に基づいてロータ軸１１３の位置を検出する。この上側径方向センサ１０７はロータ軸１１３、すなわちそれに固定された回転体１０３の径方向変位を検出し、制御装置２００に送るように構成されている。

【0013】

この制御装置２００においては、例えばＰＩＤ調節機能を有する補償回路が、上側径方向センサ１０７によって検出された位置信号に基づいて、上側径方向電磁石１０４の励磁制御指令信号を生成し、図２に示すアンプ回路１５０（後述する）が、この励磁制御指令信号に基づいて、上側径方向電磁石１０４を励磁制御することで、ロータ軸１１３の上側の径方向位置が調整される。

【0014】

そして、このロータ軸１１３は、高透磁率材（鉄、ステンレスなど）などにより形成され、上側径方向電磁石１０４の磁力により吸引されるようになっている。かかる調整は、Ｘ軸方向とＹ軸方向とにそれぞれ独立して行われる。また、下側径方向電磁石１０５及び下側径方向センサ１０８が、上側径方向電磁石１０４及び上側径方向センサ１０７と同様に配置され、ロータ軸１１３の下側の径方向位置を上側の径方向位置と同様に調整している。

【0015】

さらに、軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂが、ロータ軸１１３の下部に備えた円板状の金属ディスク１１１を上下に挟んで配置されている。金属ディスク１１１は、鉄などの高透磁率材で構成されている。ロータ軸１１３の軸方向変位を検出するために軸方向センサ１０９が備えられ、その軸方向位置信号が制御装置２００に送られるように構成されている。

【0016】

そして、制御装置２００において、例えばＰＩＤ調節機能を有する補償回路が、軸方向センサ１０９によって検出された軸方向位置信号に基づいて、軸方向電磁石１０６Ａと軸方向電磁石１０６Ｂのそれぞれの励磁制御指令信号を生成し、アンプ回路１５０が、これらの励磁制御指令信号に基づいて、軸方向電磁石１０６Ａと軸方向電磁石１０６Ｂをそれぞれ励磁制御することで、軸方向電磁石１０６Ａが磁力により金属ディスク１１１を上方に吸引し、軸方向電磁石１０６Ｂが金属ディスク１１１を下方に吸引し、ロータ軸１１３の軸方向位置が調整される。

【0017】

このように、制御装置２００は、この軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂが金属ディスク１１１に及ぼす磁力を適当に調節し、ロータ軸１１３を軸方向に磁気浮上させ、空間に非接触で保持するようになっている。なお、これら上側径方向電磁石１０４、下側径方向電磁石１０５及び軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂを励磁制御するアンプ回路１５０については、後述する。

【0018】

一方、モータ１２１は、ロータ軸１１３を取り囲むように周状に配置された複数の磁極を備えている。各磁極は、ロータ軸１１３との間に作用する電磁力を介してロータ軸１１３を回転駆動するように、制御装置２００によって制御されている。また、モータ１２１には図示しない例えばホール素子、レゾルバ、エンコーダなどの回転速度センサが組み込まれており、この回転速度センサの検出信号によりロータ軸１１３の回転速度が検出されるようになっている。

【0019】

さらに、例えば下側径方向センサ１０８近傍に、図示しない位相センサが取り付けてあり、ロータ軸１１３の回転の位相を検出するようになっている。制御装置２００では、この位相センサと回転速度センサの検出信号を共に用いて磁極の位置を検出するようになっている。

【0020】

回転翼１０２（１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・）とわずかの空隙を隔てて複数枚の固定翼１２３（１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ・・・）が配設されている。回転翼１０２（１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・）は、それぞれ排気ガスの分子を衝突により下方向に移送するため、ロータ軸１１３の軸線に垂直な平面から所定の角度だけ傾斜して形成されている。固定翼１２３（１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ・・・）は、例えばアルミニウム、鉄、ステンレス、銅などの金属、又はこれらの金属を成分として含む合金などの金属によって構成されている。

【0021】

また、固定翼１２３も、同様にロータ軸１１３の軸線に垂直な平面から所定の角度だけ傾斜して形成され、かつ外筒１２７の内方に向けて回転翼１０２の段と互い違いに配設されている。そして、固定翼１２３の外周端は、複数の段積みされた固定翼スペーサ１２５（１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃ・・・）の間に嵌挿された状態で支持されている。

【0022】

固定翼スペーサ１２５はリング状の部材であり、例えばアルミニウム、鉄、ステンレス、銅などの金属、又はこれらの金属を成分として含む合金などの金属によって構成されている。固定翼スペーサ１２５の外周には、わずかの空隙を隔てて外筒１２７が固定されている。外筒１２７の底部にはベース部１２９が配設されている。ベース部１２９には排気口１３３が形成され、外部に連通されている。チャンバ（真空チャンバ）側から吸気口１０１に入ってベース部１２９に移送されてきた排気ガスは、排気口１３３へと送られる。

【0023】

さらに、ターボ分子ポンプ１００の用途によって、固定翼スペーサ１２５の下部とベース部１２９の間には、ネジ付スペーサ１３１が配設される。ネジ付スペーサ１３１は、アルミニウム、銅、ステンレス、鉄、又はこれらの金属を成分とする合金などの金属によって構成された円筒状の部材であり、その内周面に螺旋状のネジ溝１３１ａが複数条刻設されている。ネジ溝１３１ａの螺旋の方向は、回転体１０３の回転方向に排気ガスの分子が移動したときに、この分子が排気口１３３の方へ移送される方向である。回転体１０３の回転翼１０２（１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・）に続く最下部には円筒部１０２ｄが垂下されている。この円筒部１０２ｄの外周面は、円筒状で、かつネジ付スペーサ１３１の内周面に向かって張り出されており、このネジ付スペーサ１３１の内周面と所定の隙間を隔てて近接されている。回転翼１０２および固定翼１２３によってネジ溝１３１ａに移送されてきた排気ガスは、ネジ溝１３１ａに案内されつつベース部１２９へと送られる。

【0024】

ベース部１２９は、ターボ分子ポンプ１００の基底部を構成する円盤状の部材であり、一般には鉄、アルミニウム、ステンレスなどの金属によって構成されている。ベース部１２９はターボ分子ポンプ１００を物理的に保持すると共に、熱の伝導路の機能も兼ね備えているので、鉄、アルミニウムや銅などの剛性があり、熱伝導率も高い金属が使用されるのが望ましい。

【0025】

かかる構成において、回転翼１０２がロータ軸１１３と共にモータ１２１により回転駆動されると、回転翼１０２と固定翼１２３の作用により、吸気口１０１を通じてチャンバから排気ガスが吸気される。回転翼１０２の回転速度は通常２００００ｒｐｍ～９００００ｒｐｍであり、回転翼１０２の先端での周速度は２００ｍ／ｓ～４００ｍ／ｓに達する。吸気口１０１から吸気された排気ガスは、回転翼１０２と固定翼１２３の間を通り、ベース部１２９へ移送される。このとき、排気ガスが回転翼１０２に接触する際に生ずる摩擦熱や、モータ１２１で発生した熱の伝導などにより、回転翼１０２の温度は上昇するが、この熱は、輻射又は排気ガスの気体分子などによる伝導により固定翼１２３側に伝達される。

【0026】

固定翼スペーサ１２５は、外周部で互いに接合しており、固定翼１２３が回転翼１０２から受け取った熱や排気ガスが固定翼１２３に接触する際に生ずる摩擦熱などを外部へと伝達する。

【0027】

なお、上記では、ネジ付スペーサ１３１は回転体１０３の円筒部１０２ｄの外周に配設し、ネジ付スペーサ１３１の内周面にネジ溝１３１ａが刻設されているとして説明した。しかしながら、これとは逆に円筒部１０２ｄの外周面にネジ溝が刻設され、その周囲に円筒状の内周面を有するスペーサが配置される場合もある。

【0028】

また、ターボ分子ポンプ１００の用途によっては、吸気口１０１から吸引されたガスが上側径方向電磁石１０４、上側径方向センサ１０７、モータ１２１、下側径方向電磁石１０５、下側径方向センサ１０８、軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂ、軸方向センサ１０９などで構成される電装部に侵入することのないよう、電装部は周囲をステータコラム１２２で覆われ、このステータコラム１２２内はパージガスにて所定圧に保たれる場合もある。

【0029】

この場合には、ベース部１２９には図示しない配管が配設され、この配管を通じてパージガスが導入される。導入されたパージガスは、保護ベアリング１２０とロータ軸１１３間、モータ１２１のロータとステータ間、ステータコラム１２２と回転翼１０２の内周側円筒部の間の隙間を通じて排気口１３３へ送出される。

【0030】

ここに、ターボ分子ポンプ１００は、機種の特定と、個々に調整された固有のパラメータ（例えば、機種に対応する諸特性）に基づいた制御を要する。この制御パラメータを格納するために、上記ターボ分子ポンプ１００は、その本体内に電子回路部１４１を備えている。電子回路部１４１は、ＥＥＰ－ＲＯＭ等の半導体メモリ及びそのアクセスのための半導体素子等の電子部品、それらの実装用の基板１４３等から構成される。この電子回路部１４１は、ターボ分子ポンプ１００の下部を構成するベース部１２９の例えば中央付近の図示しない回転速度センサの下部に収容され、気密性の底蓋１４５によって閉じられている。

【0031】

ところで、半導体の製造工程では、チャンバに導入されるプロセスガスの中には、その圧力が所定値よりも高くなり、或いは、その温度が所定値よりも低くなると、固体となる性質を有するものがある。ターボ分子ポンプ１００内部では、排気ガスの圧力は、吸気口１０１で最も低く排気口１３３で最も高い。プロセスガスが吸気口１０１から排気口１３３へ移送される途中で、その圧力が所定値よりも高くなったり、その温度が所定値よりも低くなったりすると、プロセスガスは、固体状となり、ターボ分子ポンプ１００内部に付着して堆積する。

【0032】

例えば、Ａｌエッチング装置にプロセスガスとしてＳｉＣｌ_４が使用された場合、低真空（７６０［ｔｏｒｒ］～１０^－２［ｔｏｒｒ］）かつ、低温（約２０［℃］）のとき、固体生成物（例えばＡｌＣｌ_３）が析出し、ターボ分子ポンプ１００内部に付着堆積することが蒸気圧曲線からわかる。これにより、ターボ分子ポンプ１００内部にプロセスガスの析出物が堆積すると、この堆積物がポンプ流路を狭め、ターボ分子ポンプ１００の性能を低下させる原因となる。そして、前述した生成物は、排気口１３３付近やネジ付スペーサ１３１付近の圧力が高い部分で凝固、付着し易い状況にあった。

【0033】

そのため、この問題を解決するために、従来はベース部１２９等の外周に図示しないヒータや環状の水冷管１４９を巻着させ、かつ例えばベース部１２９に図示しない温度センサ（例えばサーミスタ）を埋め込み、この温度センサの信号に基づいてベース部１２９の温度を一定の高い温度（設定温度）に保つようにヒータの加熱や水冷管１４９による冷却の制御（以下ＴＭＳという。ＴＭＳ；Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）が行われている。

【0034】

次に、このように構成されるターボ分子ポンプ１００に関して、その上側径方向電磁石１０４、下側径方向電磁石１０５及び軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂを励磁制御するアンプ回路１５０について説明する。このアンプ回路１５０の回路図を図２に示す。

【0035】

図２において、上側径方向電磁石１０４等を構成する電磁石巻線１５１は、その一端がトランジスタ１６１を介して電源１７１の正極１７１ａに接続されており、また、その他端が電流検出回路１８１及びトランジスタ１６２を介して電源１７１の負極１７１ｂに接続されている。そして、トランジスタ１６１、１６２は、いわゆるパワーＭＯＳＦＥＴとなっており、そのソース－ドレイン間にダイオードが接続された構造を有している。

【0036】

このとき、トランジスタ１６１は、そのダイオードのカソード端子１６１ａが正極１７１ａに接続されるとともに、アノード端子１６１ｂが電磁石巻線１５１の一端と接続されるようになっている。また、トランジスタ１６２は、そのダイオードのカソード端子１６２ａが電流検出回路１８１に接続されるとともに、アノード端子１６２ｂが負極１７１ｂと接続されるようになっている。

【0037】

一方、電流回生用のダイオード１６５は、そのカソード端子１６５ａが電磁石巻線１５１の一端に接続されるとともに、そのアノード端子１６５ｂが負極１７１ｂに接続されるようになっている。また、これと同様に、電流回生用のダイオード１６６は、そのカソード端子１６６ａが正極１７１ａに接続されるとともに、そのアノード端子１６６ｂが電流検出回路１８１を介して電磁石巻線１５１の他端に接続されるようになっている。そして、電流検出回路１８１は、例えばホールセンサ式電流センサや電気抵抗素子で構成されている。

【0038】

以上のように構成されるアンプ回路１５０は、一つの電磁石に対応されるものである。そのため、磁気軸受が５軸制御で、電磁石１０４、１０５、１０６Ａ、１０６Ｂが合計１０個ある場合には、電磁石のそれぞれについて同様のアンプ回路１５０が構成され、電源１７１に対して１０個のアンプ回路１５０が並列に接続されるようになっている。

【0039】

さらに、アンプ制御回路１９１は、例えば、制御装置２００の図示しないディジタル・シグナル・プロセッサ部（以下、ＤＳＰ部という）によって構成され、このアンプ制御回路１９１は、トランジスタ１６１、１６２のｏｎ／ｏｆｆを切り替えるようになっている。

【0040】

アンプ制御回路１９１は、電流検出回路１８１が検出した電流値（この電流値を反映した信号を電流検出信号１９１ｃという）と所定の電流指令値とを比較するようになっている。そして、この比較結果に基づき、ＰＷＭ制御による１周期である制御サイクルＴｓ内に発生させるパルス幅の大きさ（パルス幅時間Ｔｐ１、Ｔｐ２）を決めるようになっている。その結果、このパルス幅を有するゲート駆動信号１９１ａ、１９１ｂを、アンプ制御回路１９１からトランジスタ１６１、１６２のゲート端子に出力するようになっている。

【0041】

なお、回転体１０３の回転速度の加速運転中に共振点を通過する際や定速運転中に外乱が発生した際等に、高速かつ強い力での回転体１０３の位置制御をする必要がある。そのため、電磁石巻線１５１に流れる電流の急激な増加（あるいは減少）ができるように、電源１７１としては、例えば５０Ｖ程度の高電圧が使用されるようになっている。また、電源１７１の正極１７１ａと負極１７１ｂとの間には、電源１７１の安定化のために、通常コンデンサが接続されている（図示略）。

【0042】

かかる構成において、トランジスタ１６１、１６２の両方をｏｎにすると、電磁石巻線１５１に流れる電流（以下、電磁石電流ｉＬという）が増加し、両方をｏｆｆにすると、電磁石電流ｉＬが減少する。

【0043】

また、トランジスタ１６１、１６２の一方をｏｎにし他方をｏｆｆにすると、いわゆるフライホイール電流が保持される。そして、このようにアンプ回路１５０にフライホイール電流を流すことで、アンプ回路１５０におけるヒステリシス損を減少させ、回路全体としての消費電力を低く抑えることができる。また、このようにトランジスタ１６１、１６２を制御することにより、ターボ分子ポンプ１００に生じる高調波等の高周波ノイズを低減することができる。さらに、このフライホイール電流を電流検出回路１８１で測定することで電磁石巻線１５１を流れる電磁石電流ｉＬが検出可能となる。

【0044】

すなわち、検出した電流値が電流指令値より小さい場合には、図３に示すように制御サイクルＴｓ（例えば１００μｓ）中で１回だけ、パルス幅時間Ｔｐ１に相当する時間分だけトランジスタ１６１、１６２の両方をｏｎにする。そのため、この期間中の電磁石電流ｉＬは、正極１７１ａから負極１７１ｂへ、トランジスタ１６１、１６２を介して流し得る電流値ｉＬｍａｘ（図示せず）に向かって増加する。

【0045】

一方、検出した電流値が電流指令値より大きい場合には、図４に示すように制御サイクルＴｓ中で１回だけパルス幅時間Ｔｐ２に相当する時間分だけトランジスタ１６１、１６２の両方をｏｆｆにする。そのため、この期間中の電磁石電流ｉＬは、負極１７１ｂから正極１７１ａへ、ダイオード１６５、１６６を介して回生し得る電流値ｉＬｍｉｎ（図示せず）に向かって減少する。

【0046】

そして、いずれの場合にも、パルス幅時間Ｔｐ１、Ｔｐ２の経過後は、トランジスタ１６１、１６２のどちらか１個をｏｎにする。そのため、この期間中は、アンプ回路１５０にフライホイール電流が保持される。

【0047】

このような基本構成を有するターボ分子ポンプ１００は、図１中の上側（吸気口１０１の側）が対象機器の側に繋がる吸気部となっており、下側（排気口１３３が図中の左側に突出するようベース部１２９に設けられた側）側が、図示を省略する補助ポンプ（粗引きするバックポンプ）等に繋がる排気部となっている。そして、ターボ分子ポンプ１００は、図１に示すような鉛直方向の垂直姿勢のほか、倒立姿勢や水平姿勢、傾斜姿勢でも用いることが可能となっている。

【0048】

また、ターボ分子ポンプ１００においては、前述の外筒１２７とベース部１２９とが組み合わさって１つのケース（以下では両方を合わせて「本体ケーシング」などと称する場合がある）を構成している。また、ターボ分子ポンプ１００は、箱状の電装ケース（図示略）と電気的（及び構造的）に接続されており、電装ケースには前述の制御装置２００が組み込まれている。

【0049】

ターボ分子ポンプ１００の本体ケーシング（外筒１２７とベース部１２９の組み合わせ）の内部の構成は、モータ１２１によりロータ軸１１３等を回転させる回転機構部と、回転機構部より回転駆動される排気機構部に分けることができる。また、排気機構部は、回転翼１０２や固定翼１２３等により構成されるターボ分子ポンプ機構部と、円筒部１０２ｄやネジ付スペーサ１３１等により構成される溝排気機構部（後述する）に分けて考えることができる。

【0050】

また、前述のパージガス（保護ガス）は、軸受部分や回転翼１０２等の保護のために使用され、排気ガス（プロセスガス）に因る腐食の防止や、回転翼１０２の冷却等を行う。このパージガスの供給は、一般的な手法により行うことが可能である。

【0051】

例えば、図示は省略するが、ベース部１２９の所定の部位（排気口１３３に対してほぼ１８０度離れた位置など）に、径方向に直線状に延びるパージガス流路を設ける。そして、このパージガス流路（より具体的にはガスの入り口となるパージポート）に対し、ベース部１２９の外側からパージガスボンベ（Ｎ２ガスボンベなど）や、流量調節器（弁装置）などを介してパージガスを供給する。

【0052】

前述の保護ベアリング１２０は、「タッチダウン（Ｔ／Ｄ）軸受」、「バックアップ軸受」などとも呼ばれる。これらの保護ベアリング１２０により、例えば万が一電気系統のトラブルや大気突入等のトラブルが生じた場合であっても、ロータ軸１１３の位置や姿勢を大きく変化させず、回転翼１０２やその周辺部が損傷しないようになっている。

【0053】

なお、ターボ分子ポンプ１００の構造を示す各図（図１、図５～図１０、図１３、図１４）では、部品の断面を示すハッチングの記載は、図面が煩雑になるのを避けるため省略している。

【0054】

次に、前述した回転体１０３が有する応力分散機能等について説明する。前述したように回転体１０３の中心にはロータ軸１１３が取り付けられている。回転体１０３には、図５に拡大して示すように、中心に嵌合穴２１１を有する円盤部２１２を有しており、嵌合穴２１１には、ロータ軸１１３の嵌合軸部２４１が嵌入されている。

【0055】

ロータ軸１１３の軸方向一端部（ここでは図１や図５における上端部）には、相対的に細径な突出端部２４２と、上述した嵌合軸部２４１が形成されている。突出端部２４２と嵌合軸部２４１は、互いに異なる直径で形成されており、嵌合軸部２４１の直径は、突出端部２４２の直径よりも太くなっている。

【0056】

さらに、嵌合軸部２４１と突出端部２４２は、段付き形状を構成している。そして、嵌合軸部２４１は、回転体１０３の嵌合穴２１１に同軸的に挿入され、所定の手法（ここでは焼き締め）により圧力を生じながら嵌合穴２１１の内周面に接している。明確には図示していないが、嵌合軸部２４１の嵌合部分として作用する軸方向の長さは、図５に示す円盤部２１２の厚みＨとほぼ一致している。また、ロータ軸１１３の突出端部２４２は、回転体１０３の円盤部２１２の外に位置している。

【0057】

回転体１０３の円盤部２１２には、嵌合穴２１１の周囲に配置された複数（例えば６個所、或いは８個所など）のボルト貫通穴２１３が形成されている。これらのボルト貫通穴２１３には、六角穴付きボルトなどのボルト２１４（締結手段）が挿入されている。これらのボルト２１４は、ロータ軸１１３にねじ込まれている。そして、回転体１０３とロータ軸１１３は、ボルト２１４の締結力により互いに連結されている。

【0058】

以下では図６に示すように、回転体１０３の円盤部２１２における、嵌合穴２１１および嵌合穴２１１の周囲の部分を嵌合穴部２１５（応力低減対象部）とする。さらに、円盤部２１２における、ボルト貫通穴２１３およびボルト貫通穴２１３の周囲の部分を貫通穴部２１６（同じく応力低減対象部）とする。また、嵌合穴部２１５と貫通穴部２１６が隣接している場合、応力低減対象部である嵌合穴部２１５と、応力低減対象部である貫通穴部２１６とが重なり合う領域が生じ得るものとする。そして、この場合の重なり合った領域も、応力低減対象部であるものとする。ここで、本実施形態では、嵌合穴部２１５が嵌合穴２１１を含み、貫通穴部２１６がボルト貫通穴２１３を含むよう説明を行っているが、これに限らず、嵌合穴部２１５が嵌合穴２１１を含ないものとし、貫通穴部２１６がボルト貫通穴２１３を含まないものとすることも可能である。

【0059】

また、円盤部２１２と、ボルト２１４の頭部との間には、円板状で環状の座金２２０が挟み込まれている。さらに、円盤部２１２の、座金２２０が配置された凹陥部２２３における底部の外周部分には、図６に示すように、座金２２０の板面に面する溝部（凹陥部内溝部）２２３ａが形成されている。また、符号は省略するが、座金２２０には、円盤部２１２との間にガスが溜まるのを防止可能な複数の貫通穴が形成されている。

【0060】

回転体１０３における円盤部２１２の外周部には、図５に示すように、回転翼形成部２１７（円筒部分）が一体に連続して形成されている。この回転翼形成部２１７は、回転体１０３の前述した円筒部１０２ｄにも一体に連続して形成されている。さらに、円盤部２１２の、回転翼形成部２１７との境界部分２２４には、溝部２１８が形成されている。

【0061】

この溝部２１８は、円盤部２１２の内周面２１９に形成され、内周面２１９に開口している。さらに、本実施形態においては、溝部２１８は、内周面２１９の全周に亘って延びており、全周に亘り一定の断面形状を有している。なお、本実施形態に係る発明は、溝部２１８を内周面２１９の全周に亘って形成することに限定されず、溝部２１８を内周面２１９の周方向に沿って断続的に配置されるよう形成してもよい。

【0062】

溝部２１８は、図７に示すように、傾斜部２２１と、湾曲部２２２とを有している。これらのうち、傾斜部２２１は、回転体１０３の中心側から外周側へ深くなるよう傾斜しており、湾曲部２２２は、回転体１０３の中心側から外周側へ浅くなるよう円弧状に湾曲している。さらに、傾斜部２２１は、回転体１０３の中心側に位置しており、湾曲部２２２は、傾斜部２２１の外周側に位置している。

【0063】

傾斜部２２１は、円盤部２１２の内周面２１９に隣接した部位に形成されており、内周面２１９を基準とし、傾斜角度α１を介して、内周面２１９から連続している。また、傾斜角度α１は、傾斜部２２１の内周側から外周側に亘ってほぼ一定となっている。なお、これに限らず、傾斜部２２１の傾斜角度が、内周側から外周側へ途中で変化するようにしてもよい。

【0064】

湾曲部２２２は、円盤部２１２の内周面２１９を基準とし、接線角度がα２となるよう形成されている。図７において、接線角度α２は、湾曲部２２２と、内周面２１９の延長線２１９ａとが交差する位置における接線の角度となっている。さらに、傾斜角度α１と接線角度α２との間には、α１＜α２の関係がある。つまり、溝部２１８における接線角度α２と傾斜角度α１との関係に関しては、傾斜角度α１のほうが接線角度α２と比べて緩やかな傾斜構造であり、接線角度α２のほうが傾斜角度α１よりも大きくて急峻な傾斜構造となっている。
また、さらに言えば、傾斜角度α１は、鋭角構造（α＜４５度）となっていることが望ましい。

【0065】

このような回転体１０３を有するターボ分子ポンプ１００においては、回転体１０３の回転数を上げるほど排気性能が高まる。しかし、回転体１０３の設計の際には、回転時の遠心力によって過度な応力が発生しないよう、各部の形状や寸法を決定する必要がある。

【0066】

また、回転体１０３において応力集中が発生し易い個所として、回転体１０３とロータ軸１１３との結合部位を挙げることができる。そして、回転体１０３とロータ軸１１３との結合部位としては、ボルト貫通穴２１３の周囲の貫通穴部２１６や、嵌合穴２１１の周囲の嵌合穴部２１５を挙げることができる。

【0067】

これらの個所に発生する応力を低減し、他の個所に発生する応力が過度に高まるのを防止できれば、回転体１０３の強度やターボ分子ポンプ１００の信頼性が向上する。また、応力発生の余地を増やすことが可能となることから、回転体１０３の回転数を高めることが可能となり、ターボ分子ポンプ１００の排気性能を向上できるようになる。

【0068】

このような観点から発明者等は、貫通穴部２１６や嵌合穴部２１５における応力を低減させることについての研究を重ね、回転体１０３における円盤部２１２に敢えて凹凸となる部分を追加し、円盤部２１２に発生する応力を増加させるという着想を得た。そして、凹凸となる部分として、前述のような溝部２１８を形成することにより、貫通穴部２１６や嵌合穴部２１５の近傍の部位において発生する応力を増加させることが可能となる。この結果、回転体１０３（特に円盤部２１２）において応力を分散させ、貫通穴部２１６や嵌合穴部２１５における応力を低減させることができ、ターボ分子ポンプ１００の信頼性や性能を向上させることが可能となる。

【0069】

さらに、発明者等が、回転体１０３に溝部２１８を形成した構造モデルに対するシミュレーションや、実物を用いた実験を行ったところ、実際に、貫通穴部２１６や嵌合穴部２１５に発生する応力が低下した。これは、溝部２１８が、応力の所謂「ニゲ」となり、応力の平均化が図られたものと考えることができる。

【0070】

また、上述のように貫通穴部２１６や嵌合穴部２１５に発生する応力を低減できたとしても、溝部２１８における応力が過度になることは望ましくない。さらに、溝部２１８を設けることで、回転体１０３の加工のための工数やコストが過大となることは望ましくない。このため、発明者等は、溝部２１８の最適形状や加工法を検討し、前述のように、内周側に緩やかな傾斜部に２２１を配置し、外周側に相対的に急峻な部分（ここでは湾曲部２２２）を配置した形状が好ましいとの結論に至った。このような形状の溝部２１８を回転体１０３に形成することにより、応力の分布をより平均的に分散させることができた。

【0071】

図９（ａ）は、溝部２１８を設けない場合（従来構造）における回転体１０３の回転時の変形をモデル化して模式的に示している。また、図９（ｂ）は、溝部２１８を設けた場合における回転体１０３の回転時の変形を同様にモデル化して示している。回転体１０３の回転時には、回転体１０３に遠心力が作用し、回転翼形成部２１７に外周側への荷重Ｆが作用する。さらに、回転体１０３とロータ軸との結合部位には、荷重Ｆによるモーメントが作用する。

【0072】

そして、回転体１０３は、ロータ軸１１３との締結部（ここでは貫通穴部２１６として考える）を支点として変形し、支点から外周側へ行くほど、吸気側（図９（ａ）、（ｂ）における上方側）に大きく撓んで変位する。図９（ａ）、（ｂ）では、円盤部２１２の外周側における軸方向への変位量をそれぞれδａ、δｂとし、回転翼形成部２１７の排気側（図９（ａ）、（ｂ）における下方側）における径方向への変位量をγａ、γｂとしている。

【0073】

図９（ｂ）に示すように溝部２１８を設けた場合、後述した理由により、円盤部２１２の変位量δａ、δｂに関しては、δｂがδａより小さくなる。そして、下方側が拘束されていない回転翼形成部２１７の変位量γａ、γｂに関しては、γｂがγａよりも大きくなる。つまり、溝部２１８を設けた図９（ｂ）の場合は、溝部２１８を設けない図９（ａ）の場合に比べ、溝部２１８付近に発生する応力が高くなり、溝部２１８よりも外周側である回転翼形成部２１７の変形が大きくなる。そして、変形量が増大した分に相当する応力が溝部２１８やその周囲に発生し荷重Ｆによる応力が、締結部（支点）だけでなく、溝部２１８にも分散される。

【0074】

そして、荷重Ｆによる応力を溝部２１８に分散させることにより、締結部（支点）に発生する応力を低減できることとなる。そして、溝部２１８に発生する応力を適度に保ち、溝部２１８に発生する応力が過度に高まるのを防止することで、全体としては、回転体１０３の強度やターボ分子ポンプ１００の信頼性が向上する。また、応力発生の余地を増やすのが可能であることから、回転体１０３の回転数を高めることが可能となり、ターボ分子ポンプ１００の排気性能を向上できるようになる。

【0075】

続いて、上述のような溝部２１８を製作する場合、図１０に示すように作業を行うことが可能である。例えば、回転体１０３の母材２３０を軸心周りに回転させながら、母材２３０の内周側に切削工具（バイト）２３１を進入させる。ここで、図１０に符号Ｃで示すのは、母材２３０の軸心であり、溝部２１８の製作時には、この軸心Ｃを中心として母材２３０が回転している。また、図１０には、軸心Ｃを境として、母材２３０における半分の一部分のみを示している。

【0076】

切削工具２３１の先端には、旋削用のチップ（刃先）２３２が取り付けられている。チップ２３２の先端には、角部２３３を挟んで刃先面２３４ａ、２３４ｂが形成されている。チップ２３２は、先端側を、母材２３０における円盤部２１２の外周側（径方向の外側）に向けて、切削工具２３１に取り付けられている。

【0077】

切削工具２３１は、図示しない送り機構を介して、母材２３０の軸心Ｃに沿った進退移動や、軸心Ｃに対する直交面内での縦横移動を行う。そして、チップ２３２が、一方の刃先面２３４ａを内周側（径方向の内側）に斜めに向けた状態で、母材２３０に接し、必要に応じて進退移動及び縦横移動を行いながら、回転する母材２３０を徐々に削る。切削工具２３１は、チップ２３２が、外周側へいくほど母材２３０を深く削るように案内され、傾斜部２２１を形成する。

【0078】

さらに、切削工具２３１は、外周側に移動させられながら円盤部２１２に対し後退させられる。そして、チップ２３２が、円盤部２１２から回転翼形成部２１７の側へ達するよう移動し、湾曲部２２２が形成される。このような切削工具２３１の移動は、傾斜部２２１を形成する場合に比べて、径方向の狭い幅内で行われる。この結果、傾斜部２２１と湾曲部２２２とでは、図７に示すように、傾斜部２２１における径方向の幅（環状部分の幅）Ｗ１が、湾曲部２２２における径方向の幅（同じく環状部分の幅）Ｗ２に比べて大きくなる。

【0079】

このように、傾斜部２２１に係る傾斜角度α１を、湾曲部２２２に係る接線角度α２よりも小さくすることにより、溝部２１８を可及的に滑らかに形成することができる。また、円盤部２１２の外周側の部位において、回転翼形成部２１７が存在しない側である内周側寄りに切削工具２３１を配置して、母材２３０の加工を行うことができる。

【0080】

そして、溝部２１８の製作の際に、母材２３０の内周面側の空間（内部空間）を有効に活用できる。さらに、チップ２３２が回転翼形成部２１７に干渉しないよう加工することができる。この結果、溝部２１８を製作する場合に、切削工具２３１の向きを変えるといったような作業が不要になり、溝部２１８を少ない工数で容易に製作することが可能となる。また、専用の工具を用意することなく、一般的な切削工具２３１により溝部２１８を製作することが可能となる。

【0081】

次に、回転体１０３とロータ軸１１３との間で発揮される応力制御機能について説明する。図１１は、図１に一点鎖線の円Ｄで囲った部分を拡大して示している。ここで、図１１では、ロータ軸１１３の、嵌合軸部２４１は縦断せず、嵌合軸部２４１よりも図中の下側の部位を縦断して示している。

【0082】

図１１の例では、ロータ軸１１３の嵌合軸部２４１における根元の部位に、応力制御凹部２５１（座グリ部）が形成されている。この応力制御凹部２５１は、嵌合軸部２４１における根元の部位の周囲において、ボルト２１４がねじ込まれる雌ねじ部分２５２の開口部に座グリ加工を施すことにより、一定の深さ（例えば０．１～０．５ｍｍ程度）で形成されている。さらに、応力制御凹部２５１は、回転体１０３におけるボルト貫通穴２１３の開口部の周縁部に面するよう形成されている。

【0083】

この応力制御凹部２５１は、回転体１０３とロータ軸１１３との対向面に凸部（図示略）が存在した場合に、この凸部を、対向面が接触（当接）したり圧迫したりすることがないよう、内側の空間内に受け入れる。そして、応力制御凹部２５１は、上記凸部や、凸部との接触面に発生する応力が加わることにより、円盤部２１２に発生する応力が増加するのを防止する。

【0084】

この結果、嵌合穴部２１５や貫通穴部２１６に発生する応力と、溝部２１８に発生する応力との関係が、凸部の圧迫により崩れてしまうのを防止できる。そして、溝部２１８の応力分散機能が、凸部の圧迫による影響を受けることなく、設計通りに発揮されることとなる。さらに、応力制御凹部２５１を設けることで、溝部２１８による応力分散機能を、より確実に機能させることが可能となる。

【0085】

ここで、凸部としては、例えば、嵌合穴２１１やボルト貫通穴２１３の内周面に対して、腐食性ガスへの耐性を向上するための表面処理（無電解ニッケルめっきなど）を行った場合に発生するもの（所謂メッキだれ）や、予期せず嵌合穴部２１５や貫通穴部２１６に発生した凸部などを例示できる。そして、これらのような凸部が、嵌合穴２１１やボルト貫通穴２１３の近傍の部位に発生していた場合であっても、応力制御凹部２５１により応力の発生を防止することにより、或いは抑制することにより、溝部２１８の機能を最大限発揮させることが可能となる。

【0086】

なお、図１１には、応力制御凹部２５１をロータ軸１１３に設けた例を示したが、これに限定されず、例えば、図１２に示すように、回転体１０３の側に、応力制御凹部２５４（座グリ部）を設けることも可能である。図１２の例では、ボルト貫通穴２１３の開口部に座グリ加工を施すことにより、一定の深さ（例えば０．１～０．２ｍｍ程度）で形成されている。このように回転体１０３の側に応力制御凹部２５４を形成した場合でも、図１１の例と同様の発明の作用効果を奏することが可能である。

【0087】

応力制御凹部２５１、２５４を形成する部品としては、凸部が生じない側（或いは生じ難い側）の部品を選択することが考えられる。例えば、回転体１０３とロータ軸１１３のうち、ロータ軸１１３にめっきを施すことは少ないので、ロータ軸１１３に応力制御凹部２５１を形成することが考えられる。

【0088】

以上説明したような本実施形態のターボ分子ポンプ１００によれば、回転体１０３に設けられた溝部２１８により、回転体１０３の回転時に、貫通穴部２１６や嵌合穴部２１５の応力を分散させることができる。このため、貫通穴部２１６や嵌合穴部２１５に発生させ得る応力が増加し、結果として、回転体１０３及びターボ分子ポンプ１００の信頼性や性能を向上することが可能となる。

【0089】

溝部２１８による応力の平均化は、貫通穴部２１６や嵌合穴部２１５、及び、回転体１０３に発生する応力に係るエネルギを全体として変化させるものではない。しかし、溝部２１８を設けない場合には、平均を超えるような応力が発生し得る部位における応力を低下させることが可能となる。

【0090】

また、溝部２１８は、傾斜角度α１の傾斜部２２１と、接線角度α２の湾曲部２２２とを有し、傾斜角度α１と接線角度α２との間にはα１＜α２の関係がある。そして、傾斜部２２１は湾曲部２２２に対して緩やかであり、湾曲部２２２は傾斜部２２１に対して急峻であるということができる。このため、緩やかな傾斜部２２１と、急峻な湾曲部２２２とにより、貫通穴部２１６や嵌合穴部２１５に対して適切に応力分散を行うことができる。

【0091】

なお、傾斜角度α１と接線角度α２の両方を同様に緩やかな角度とすることも可能であり、その場合には、傾斜部２２１と湾曲部２２２の両方に同様な応力の分布を発生させることができる。これに対し、上述のように、湾曲部２２２を傾斜部２２１よりも急峻な構造とすることにより、湾曲部２２２における径方向の幅（環状部分の幅）Ｗ２を小さくすることが可能となる。

【0092】

さらに、図７の例では、回転翼形成部２１７から遠い内周側に傾斜部２２１を形成し、回転翼形成部２１７に近い外周側に湾曲部２２２を形成していることから、傾斜部２２１の加工の際に、母材２３０の内部空間を有効に活用し、切削工具２３１におけるチップ２３２の基端側が、回転翼形成部２１７に干渉するのを防止しながら、溝部２１８の加工を行うことができる。そして、溝部２１８の加工を低コストで行うことが可能となる。

【0093】

ここで、図７の例では、傾斜部２２１と湾曲部２２２とを組み合わせて溝部２１８の断面形状が構成されているが、これに限らず、例えば、図８に示すように、第１傾斜部２２６と、第２傾斜部２２７とを組み合わせて溝部２２８を形成してもよい。図８の例では、第１傾斜部２２６は、図７の例における傾斜部２２１と同様に形成されているが、第２傾斜部２２７は、円弧状の面ではなく、傾斜角度α３のほぼ平坦な傾斜面により構成されている。また、図８の例では、第１傾斜部２２６と第２傾斜部２２７とが、断面形状が円弧状である接続曲面部２２９を介して連続している。

【0094】

このような図８の例においても、内周側の第１傾斜部２２６は外周側の第２傾斜部２２７に比べて緩やかであり、第２傾斜部２２７は第１傾斜部２２６に比べて急峻であるということができる。そして、母材２３０の内部空間を有効に活用しながら溝部２２８の加工を行うことが可能である。

【0095】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々に変形することが可能である。例えば、溝部２１８の配置は、図５に示すような、円盤部２１２における回転翼形成部２１７との境界部分２２４に限らず、境界部分２２４よりも内周側寄りのいずれかの部位（嵌合穴部２１５もしくは貫通穴部２１６よりも外周側で境界部分２２４よりも内周側の部位）としてもよい。また、境界部分２２４と嵌合穴２１１との間に、溝部２１８を複数設けることも可能である。

【0096】

さらに、溝部２１８は、回転体１０３の内周面もしくは外周面の少なくとも一方に設けられたものとすることが可能である。そして、溝部２１８の配置は、回転体１０３の外周面に開口するよう形成することも可能である。そして、回転体１０３の外周面としては、円盤部２１２の外周面２２５を例示することができる。また、回転体の内周面や外周面として、回転体１０３における回転翼１０２よりも排気側の円筒部１０２ｄ（図１）の内周面や外周面も挙げることができる。さらに、回転体１０３の内周面と外周面との区別については、例えば、回転体１０３の内部空間に臨んだ面を内周面とし、それ以外を外周面として区別することなどが考えられる。

【0097】

ここで、溝部２１８による応力分散機能は、溝部２１８の配置を、回転体１０３とロータ軸１１３との結合部位（嵌合穴部２１５や貫通穴部２１６）よりも外周側で、且つ、当該結合部位に近い部位とした方が、発揮され易いと考えられる。そして、このような部位としては、図５の例の場合には、円盤部２１２の内周面２１９や外周面２２５における、貫通穴部２１６よりも外周側の部位を挙げることができる。

【0098】

また、溝部２１８を、円盤部２１２の内周面２１９と外周面２２５の両方に設けることも可能である。発明者等の解析では、溝部２１８を、外周面２２５に設けた場合よりも内周面２１９に設けた場合の方が、嵌合穴部２１５や貫通穴部２１６に発生する応力は小さくなった。さらに、上述のように溝部２１８を、円盤部２１２の内周面２１９と外周面２２５の両方に設けた場合には、応力が平均化され、応力分散の効果がより一層高まった。

【0099】

また、発明者等の解析では、円盤部２１２の厚みＨ（図５）を薄くした場合にも、溝部２１８を設けたことによる応力分散の効果が顕著であった。さらに、図１や図５の例では、凹陥部２２３における底部の外周部分に、座金２２０の板面に面する溝部２２３ａが形成されているが、この溝部２２３ａも、応力分散機能を有していると考えることが可能である。

【0100】

また、図１や図５等には、回転体１０３とロータ軸１１３との結合関係に関して、回転体１０３の嵌合穴２１１にロータ軸１１３が貫通するよう挿入されるタイプのものを例示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、図１３（ｂ）～（ｇ）に、部分的に縦断して示すような種々のタイプの回転体１０３ｂ～１０３ｇにも適用することが可能である。

【0101】

例えば、図１３（ａ）は、図５に示した実施形態に係る回転体１０３の一部（円盤部２１２）を拡大し、更に部分的に縦断して示しているが、これに限らず、図１３（ｂ）に示すように、嵌合穴（図５の符号２１１）を備えないタイプの回転体１０３ｂにロータ軸１１３ｂを結合したものにも、本発明の適用が可能である。図１３（ｂ）に示すロータ軸１１３ｂは、図１３（ａ）に示す例における嵌合軸部２４１や突出端部２４２を備えないものとなっている。このように、ロータ軸１１３ｂを回転体１０３ｂに突き当てて両者を締結した構造については、溝部２１８が、回転体１０３ｂの締結面（ロータ軸１１３ｂが突き当たった内周面２１９ｂ）ないしその延長面上に配置されたものになる。

【0102】

また、図１３（ｃ）に示すのは、円盤部２１２ｃにおける嵌合穴２１１ｃの周囲にボルト穴を有していないタイプの回転体１０３ｃである。このタイプの回転体１０３ｃは、ロータ軸１１３ｃにおける突出端部２４２ｃにナット２５６が装着され、ナット２５６を締め付けて座金２２０を回転体１０３ｃに押し付けて、ロータ軸１１３ｃに結合されている。

【0103】

さらに、図１３（ｄ）に示すのは、嵌合穴２１１ｄが、円盤部２１２ｄを貫通しておらず、円盤部２１２ｄの厚さ方向における途中の部位で閉じているタイプの回転体１０３ｄである。このタイプの回転体１０３ｄを採用した場合には、ロータ軸１１３ｄが円盤部２１２ｄを貫通しない状態で、回転体１０３ｄに対してボルト２１４により固定されている。なお、図１３（ｄ）に示す回転体１０３ｄとロータ軸１１３ｄは、ロータ軸１１３ｄの軸方向端部に形成された突部２５７を回転体１０３ｄの凹部（符号省略）に挿入して、ロータ軸１１３ｄを回転体１０３ｄに係合させたものであるともいえる。

【0104】

また、図１４（ａ）に示すのは、図１３（ｂ）に示すタイプの回転体１０３ｂと類似しているが、座金２２０ｅとの間に、突起２５８による係合構造を有している点で異なっている回転体１０３ｅである。図１４（ａ）の例では、突起２５８が座金２２０ｅに形成されており、この突起２５８が、回転体１０３ｅの凹部（符号省略）に入り込んでいる。このように、ロータ軸１１３ｂを回転体１０３ｂに突き当てて両者を締結した構造についても、図１３（ｂ）の例と同様に、溝部２１８が、回転体１０３ｅの締結面（ロータ軸１１３ｅが突き当たった内周面２１９ｅ）ないしその延長面上に配置されたものになる。

【0105】

また、図１４（ｂ）に示すのは、凸部２５９を有し、この凸部２５９をロータ軸１１３ｆの凹部（符号省略）に挿入して、ロータ軸１１３ｆに係合したタイプの回転体１０３ｆである。

【0106】

さらに、図１４（ｃ）に示すのは、突起２６０と凸部２５９を有し、突起２６０を座金２２０ｇの凹部に入り込ませ、凸部２５９を、図１４（ｂ）の例と同様に、ロータ軸１１３ｇの凹部（符号省略）に挿入したタイプの回転体１０３ｇである。

【0107】

これらのような各種のタイプの回転体１０３ｂ～１０３ｇや、ロータ軸１１３ｂ～１１３ｇ等を備えたターボ分子ポンプにおいても、溝部２１８および２２３ａを適切な位置に設けることにより、図１や図５等に示したターボ分子ポンプ１００と同様に、応力分散機能を発揮することが可能である。

【0108】

なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内であれば、当業者の通常の創作能力によって多くの変形が可能である。

【符号の説明】

【0109】

１００ ターボ分子ポンプ（真空ポンプ）
１０２ 回転翼
１０３ 回転体（真空ポンプ用回転体）
１１３ ロータ軸（回転軸）
２１４ ボルト（締結手段）
２１５ 嵌合穴部（応力低減対象部）
２１６ 貫通穴部（応力低減対象部）
２１７ 回転翼形成部
２１８ 溝部
２１９ 円盤部の内周面（内周面）
２１９ｂ 回転体の締結面（及び延長面）
２２５ 円盤部の外周面（外周面）
２５１、２５４ 応力制御凹部（座グリ部）

【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13】

【図14】