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(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】P2024038591
(43)【公開日】2024-03-21
(54)【発明の名称】ターボ分子ポンプ、及びその製造方法
(51)【国際特許分類】
F04D 19/04 20060101AFI20240313BHJP
【ＦＩ】
F04D19/04 C
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022142703
(22)【出願日】2022-09-08
(71)【出願人】
【識別番号】505374783
【氏名又は名称】国立研究開発法人日本原子力研究開発機構
(71)【出願人】
【識別番号】000149170
【氏名又は名称】株式会社大阪真空機器製作所
(74)【代理人】
【識別番号】100099645
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 晃司
(74)【代理人】
【識別番号】100161090
【弁理士】
【氏名又は名称】小田原 敬一
(72)【発明者】
【氏名】神谷 潤一郎
(72)【発明者】
【氏名】和田 薫
(72)【発明者】
【氏名】ナン ティン ティン トゥエ
(72)【発明者】
【氏名】上原 孝浩
(72)【発明者】
【氏名】馬渕 拓也
(72)【発明者】
【氏名】桜井 充
【テーマコード（参考）】
3H131
【Ｆターム（参考）】
3H131AA02
3H131BA03
3H131CA03
3H131CA34
3H131CA35
(57)【要約】
【課題】高い真空排気性能を実現することができるターボ分子ポンプを提供する。
【解決手段】ターボ分子ポンプ１には、回転の軸線Ａｘに沿って複数段のロータ翼３１ａを有するロータ３０と、軸線Ａｘに沿って複数段のロータ翼３１ａの間にそれぞれ配置される複数段のステータ翼１４ａと、それらのロータ３０、及び複数段のステータ翼１４ａを内部に収容するケーシング１１と、が設けられる。そして、それらの複数段のロータ翼３１ａ、複数段のステータ翼１４ａ、及びケーシング１１を含むそのケーシング１１の内部の少なくとも一部は、その素材に含まれるガスを放出させるための真空ベーキング処理が施された材料によって形成される。
【選択図】図２
【解決手段】ターボ分子ポンプ１には、回転の軸線Ａｘに沿って複数段のロータ翼３１ａを有するロータ３０と、軸線Ａｘに沿って複数段のロータ翼３１ａの間にそれぞれ配置される複数段のステータ翼１４ａと、それらのロータ３０、及び複数段のステータ翼１４ａを内部に収容するケーシング１１と、が設けられる。そして、それらの複数段のロータ翼３１ａ、複数段のステータ翼１４ａ、及びケーシング１１を含むそのケーシング１１の内部の少なくとも一部は、その素材に含まれるガスを放出させるための真空ベーキング処理が施された材料によって形成される。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
回転の軸線に沿って複数段のロータ翼を有するロータと、前記軸線に沿って前記複数段のロータ翼の間にそれぞれ配置される複数段のステータ翼と、前記ロータ、及び前記複数段のステータ翼を内部に収容するケーシングと、が設けられるターボ分子ポンプであって、
前記複数段のロータ翼、前記複数段のステータ翼、及び前記ケーシングを含む当該ケーシングの内部の少なくとも一部は、素材に含まれるガスを放出させるための所定の熱処理が施された材料によって形成されている、ターボ分子ポンプ。
前記複数段のロータ翼、前記複数段のステータ翼、及び前記ケーシングを含む当該ケーシングの内部の少なくとも一部は、素材に含まれるガスを放出させるための所定の熱処理が施された材料によって形成されている、ターボ分子ポンプ。
【請求項2】
前記材料として、所定の気体との反応を通じて表面にコーティングを形成するためのコーティング処理が施されたコーティング済の材料が用いられる、請求項１に記載のターボ分子ポンプ。
【請求項3】
前記素材、及び前記材料は、チタンを含んでいる、請求項１に記載のターボ分子ポンプ。
【請求項4】
前記材料として、当該材料のチタンと所定の気体との反応を通じて表面にコーティングを形成するためのコーティング処理が施されたコーティング済の材料が用いられる、請求項３に記載のターボ分子ポンプ。
【請求項5】
前記所定の気体として、酸素が利用され、
前記コーティング済の材料には、前記コーティングとして酸化チタンの膜が形成されている、請求項４に記載のターボ分子ポンプ。
前記コーティング済の材料には、前記コーティングとして酸化チタンの膜が形成されている、請求項４に記載のターボ分子ポンプ。
【請求項6】
前記材料を加熱する加熱手段と、前記ロータを回転させるために当該ロータと接続され、駆動手段によって前記軸線の回りに回転する回転軸と、前記ロータと前記回転軸との間に介在するように配置される断熱手段と、が設けられ、
前記材料は、非蒸発型ゲッター材で構成され、
前記加熱手段は、ゲッター効果を生じさせるように前記非蒸発型ゲッター材を加熱する、請求項１～５のいずれか一項に記載のターボ分子ポンプ。
前記材料は、非蒸発型ゲッター材で構成され、
前記加熱手段は、ゲッター効果を生じさせるように前記非蒸発型ゲッター材を加熱する、請求項１～５のいずれか一項に記載のターボ分子ポンプ。
【請求項7】
前記回転軸の軸受を収容する軸受収容部と、当該軸受収容部を冷却する冷却手段と、が更に設けられている、請求項６に記載のターボ分子ポンプ。
【請求項8】
前記軸受収容部への熱の伝達を低減するように前記軸受収容部の周囲に配置される熱遮断手段が更に設けられている、請求項７に記載のターボ分子ポンプ。
【請求項9】
回転の軸線に沿って複数段のロータ翼を有するロータと、前記軸線に沿って前記複数段のロータ翼の間にそれぞれ配置される複数段のステータ翼と、前記ロータ、及び前記複数段のステータ翼を内部に収容するケーシングと、が設けられるターボ分子ポンプの製造方法であって、
前記複数段のロータ翼、前記複数段のステータ翼、及び前記ケーシングを含む当該ケーシングの内部の少なくとも一部を形成すべき素材、又は当該一部を形成する素材に、当該素材に含まれるガスを放出させるための所定の熱処理を実行する熱処理工程を含んでいる、製造方法。
前記複数段のロータ翼、前記複数段のステータ翼、及び前記ケーシングを含む当該ケーシングの内部の少なくとも一部を形成すべき素材、又は当該一部を形成する素材に、当該素材に含まれるガスを放出させるための所定の熱処理を実行する熱処理工程を含んでいる、製造方法。
【請求項10】
回転の軸線に沿って複数段のロータ翼を有するロータと、前記軸線に沿って前記複数段のロータ翼の間にそれぞれ配置される複数段のステータ翼と、前記ロータ、及び前記複数段のステータ翼を内部に収容するケーシングと、が設けられるターボ分子ポンプであって、
前記複数段のロータ翼、前記複数段のステータ翼、及び前記ケーシングを含む当該ケーシングの内部の少なくとも一部を加熱する加熱手段と、前記ロータを回転させるために当該ロータと接続され、駆動手段によって前記軸線の回りに回転する回転軸と、前記ロータと前記回転軸との間に介在するように配置される断熱手段と、が設けられ、
前記一部は、非蒸発型ゲッター材で構成され、
前記加熱手段は、ゲッター効果を生じさせるように前記非蒸発型ゲッター材を加熱する、ターボ分子ポンプ。
前記複数段のロータ翼、前記複数段のステータ翼、及び前記ケーシングを含む当該ケーシングの内部の少なくとも一部を加熱する加熱手段と、前記ロータを回転させるために当該ロータと接続され、駆動手段によって前記軸線の回りに回転する回転軸と、前記ロータと前記回転軸との間に介在するように配置される断熱手段と、が設けられ、
前記一部は、非蒸発型ゲッター材で構成され、
前記加熱手段は、ゲッター効果を生じさせるように前記非蒸発型ゲッター材を加熱する、ターボ分子ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、回転の軸線に沿って複数段のロータ翼を有するロータと、同様の軸線に沿って複数段のロータ翼の間にそれぞれ配置される複数段のステータ翼と、ロータ、及び複数段のステータ翼を内部に収容するケーシングと、が設けられるターボ分子ポンプ等に関する。
【背景技術】
【0002】
回転の軸線に沿って複数段のロータ翼を有するロータと、同様の軸線に沿って複数段のロータ翼の間にそれぞれ配置される複数段のステータ翼と、ロータ、及び複数段のステータ翼を内部に収容するケーシングと、が設けられるターボ分子ポンプが知られている（例えば特許文献１参照）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２～３、及び非特許文献１～４が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平４－３７０３９４号公報
【特許文献2】特表平７－５０９０３６号公報
【特許文献3】特表２０２２－５３４２５９号公報
【非特許文献】
【0004】
【非特許文献1】Junichiro Kamiya, Yusuke Hikichi, Michikazu Kinsho, et al.，“Titanium alloy as a potential low radioactivation vacuum material”，Ｊｏｕｒｕａｌ ｏｆ Ｖａｃｕｕｍ Ｓｃｉｅｎｃｅ ＆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ａ，２０１５年 ４月７日，０３１６０５，Ａ３３
【非特許文献2】N. Ogiwara, K Suganuma, Y Hikichi, J Kamiya, M Kinsho，“Reduction of hydrogen content in pure Ti”，［ｏｎｌｉｎｅ］，Ｊｏｕｒｕａｌ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃｓ，［令和４年８月２４日検索］，インターネット，＜ＵＲＬ：https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/100/9/092024/pdf＞
【非特許文献3】和田直之，栗巣普揮，村中武，山本節夫，松浦満，部坂正樹，“高強度低合金チタンの昇温脱離特性”，［ｏｎｌｉｎｅ］，第44回真空に関する連合講演会プロシーディングス，［令和４年８月２４日検索］，インターネット，＜ＵＲＬ：https://www.jstage.jst.go.jp/article/jvsj1958/47/3/47_3_112/_pdf/-char/ja＞
【非特許文献4】“最新 実用真空技術総覧”，（株）エヌ・ティー・エス，２０１９年２月７日，Ｐ１３１－１３６，Ｐ１７５ー１７８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
今日、ターボ分子ポンプは低真空から超高真空、さらには極高真空までの広い圧力範囲における排気速度の安定性、大流量ガスの排気、運転維持のしやすさといった観点から各種真空装置における主流の真空ポンプとなっている。ターボ分子ポンプは、動翼の回転数を上げるほど排気速度および圧縮比を大きくできるが、一方で回転数の増加に伴い内部応力の増加や変位の増加が発生する。そのため、一般的に動翼の回転数は内部応力もしくは変位により上限値が決められている。動翼材料の比強度、すなわち耐力（引張強度）と密度の比、が大きいほど、この上限値を大きくできる。これは窒素に対してのみならず、気体分子速度の大きな水素やヘリウムなどの軽い分子の排気においても有効である。
【0006】
ターボ分子ポンプのロータ翼（動翼）にはアルミ合金が用いられるのが一般的である。比強度が比較的大きいことに加え、加工のしやすさなどが理由である。一方で、アルミ合金製の動翼での比強度で律速される回転数では、水素やヘリウムなどの軽い分子において排気速度、圧縮比の増加が難しい傾向にある。そのため、より大きな排気速度および圧縮比を得るため一般的な方法は動翼の大型化となるが、真空装置の大型化や既存の排気ポートへの接続不可といった問題があり、持続的な性能向上ができないという課題が生じている。
【0007】
特許文献１のターボ分子ポンプでは、ロータ翼にメッキまたは酸化膜で表面処理されたチタン合金が使用されている。チタン合金はアルミ合金よりも大きな比強度を持つ。このため、アルミ合金が使用される場合に比べて、回転数の増加が期待される。また、特許文献１のターボ分子ポンプでは、ステータ翼の内部に発熱線（加熱手段）が設けられ、いわゆるゲッター効果（気体分子を吸着することで排気を行う効果）が利用される場合もある。具体的には、発熱線による加熱を通じてステータ翼を構成するチタン合金の表面を昇華し、ロータ翼等の表面に付着したその昇華したチタン分子と水素等の軽いガスとの化学反応を利用してポンプ作用を生じさせる場合がある。
【0008】
しかし、引用文献１におけるゲッターポンプはチタンサブリメーションポンプ（蒸発型ゲッターポンプ）に過ぎず、非蒸発型ゲッターポンプ（ＮＥＧポンプ）ではない。チタンサブリメーションポンプ、及びＮＥＧポンプについては非特許文献４に開示されているが、これらは利用するゲッター表面（活性表面）の生成方法等において全く相違する。また、ステータ翼を構成するチタン合金の表面を昇華するためには超高温が必要となる可能性があり、このような高温は軸受等の他の装置等に各種の影響を与え得るが、そのような影響について何ら言及がない。もちろん、そのような熱対策に関する言及もない。そもそも表面が昇華するほどの超高温であれば、それ以前にステータ翼自体に熱変形が生じる可能性もあるが、この点にも言及がない。ステータ翼の昇華はステータ翼を削っていくに等しく、それによる影響も想定され得るが、その影響に関する言及もない。つまり、引用文献１のターボ分子ポンプは各種の課題を含んでいる。
【0009】
特許文献２、及び３には非蒸発型ゲッター材（素材の表面が昇華しないタイプのゲッター材）のゲッター効果を利用したゲッターポンプが開示されている。例えば特許文献２には非蒸発型ゲッター材としてチタン合金に関する言及がある。また、特許文献３には非蒸発型ゲッター材がロータ等の表面に適用されたターボ分子ポンプが開示されている。しかし、特許文献３は非蒸発型ゲッター材としてチタンを利用する構成ではないし、当然チタンにゲッター効果を持たせるための温度も開示していない。一方、特許文献２のゲッターポンプでは非蒸発型ゲッター材としてのチタン合金の高温域での加熱が予定されているようであるが、そのチタン合金はターボ分子ポンプのロータ等に適用される構成ではない。
【0010】
一方、非特許文献３には、チタン合金のガス放出特性に関する実験結果等が開示されている。例えば、非特許文献３の図４には、チタン合金における表面の酸化チタンの膜と温度との関係が示されている。図４によれば、２００℃程度から表面の酸化チタンが徐々に消失し始め、４００℃以上、若しくは４５０℃以上においてほぼ消失することが把握される。非特許文献３を考慮すれば、特許文献１のステータ翼に形成された酸化膜等を除去する（ゲッター効果を持たせる）ためには４００℃以上の高温域まで加熱する必要があると考えられる。仮にこのような高温域までステータ翼が加熱されると、例えば軸受等の他の機器等に不都合が生じてしまう可能性がある。ステータ翼の表面を昇華させるためには更なる高温が必要と想定され、それによる不都合が生じる可能性は更に高い。しかし、上述のとおり特許文献１では軸受等への加熱の影響が全く考慮されていない。特許文献３のターボ分子ポンプも同様である。実際、ステータ翼等にゲッター効果を生じさせるほど加熱する加熱手段が設けられたターボ分子ポンプの実用化はされていない。チタンに限らず、非蒸発型ゲッター材であれば加熱によるゲッター効果が期待できるが、その場合もやはり軸受等への加熱の影響を抑制する必要がある。
【0011】
また、非特許文献１及び２にもチタンのガス放出特性に関する各種の実験結果が開示されている。例えば、非特許文献１の図８には、チタン合金（Ti-6Al-4V）に含まれる水素とバキュームファイアリングの温度との関係が示されている。バキュームファイアリングは、真空材料（真空装置の真空チャンバや部品等を構成する材料）を事前に高真空もしくは超高真空下において高温（例えば７００～１０００℃程度）に昇温し、材料中の水素等の放出ガスを低減させる手法である。非特許文献１の図９には、水素等の気体の種類毎に放出ガスの量についてバキュームファイアリングが施されたチタン合金とバキュームファイアリングが施されていないチタン合金との間の相違が示されている。また、例えば非特許文献２の図４等には、純チタンに関する同様の傾向が開示されている。これらによれば、チタン合金、或いは純チタンにおいて材料の表面や内部に残留するガスの放出にバキュームファイアリング（特に７００℃を超える高温域のバキュームファイアリング）が有効であると考えられる。バキュームファイアリングの有効性はチタンに限らず、アルミ合金を含む各種の他の素材においても同様であると考えられる。ただし、バキュームファイアリング後の素材は大気に暴露され、その表面に酸化膜が形成される可能性が高い（素材によっては酸化膜が生じない可能性もある）。この場合、やはりその酸化膜を除去するための加熱が必要となる。しかし、特許文献１～３のいずれにもバキュームファイアリング後の材料をターボ分子ポンプに適用する構成は開示されていない。このため、このようなバキュームファイアリング等の適用を通じてターボ分子ポンプの性能を向上させる余地がある。
【0012】
そこで、本発明は、高い真空排気性能を実現することができるターボ分子ポンプ等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】
【0013】
本発明の第１形態に係るターボ分子ポンプは、回転の軸線に沿って複数段のロータ翼を有するロータと、前記軸線に沿って前記複数段のロータ翼の間にそれぞれ配置される複数段のステータ翼と、前記ロータ、及び前記複数段のステータ翼を内部に収容するケーシングと、が設けられるターボ分子ポンプであって、前記複数段のロータ翼、前記複数段のステータ翼、及び前記ケーシングを含む当該ケーシングの内部の少なくとも一部は、素材に含まれるガスを放出させるための所定の熱処理が施された材料によって形成されている、ものである。
【0014】
一方、本発明の製造方法は、回転の軸線に沿って複数段のロータ翼を有するロータと、前記軸線に沿って前記複数段のロータ翼の間にそれぞれ配置される複数段のステータ翼と、前記ロータ、及び前記複数段のステータ翼を内部に収容するケーシングと、が設けられるターボ分子ポンプの製造方法であって、前記複数段のロータ翼、前記複数段のステータ翼、及び前記ケーシングを含む当該ケーシングの内部の少なくとも一部を形成すべき素材、又は当該一部を形成する素材に、当該素材に含まれるガスを放出させるための所定の熱処理を実行する熱処理工程を含んでいる。これにより、本発明の第１形態に係るターボ分子ポンプを製造することができる。
【0015】
また、本発明の第２形態に係るターボ分子ポンプは、回転の軸線に沿って複数段のロータ翼を有するロータと、前記軸線に沿って前記複数段のロータ翼の間にそれぞれ配置される複数段のステータ翼と、前記ロータ、及び前記複数段のステータ翼を内部に収容するケーシングと、が設けられるターボ分子ポンプであって、前記複数段のロータ翼、前記複数段のステータ翼、及び前記ケーシングを含む当該ケーシングの内部の少なくとも一部を加熱する加熱手段と、前記ロータを回転させるために当該ロータと接続され、駆動手段によって前記軸線の回りに回転する回転軸と、前記ロータと前記回転軸との間に介在するように配置される断熱手段と、が設けられ、前記一部は、非蒸発型ゲッター材で構成され、前記加熱手段は、ゲッター効果を生じさせるように前記非蒸発型ゲッター材を加熱する、ものである。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】発明の一形態に係るターボ分子ポンプの概要を説明するためのブロック図。
【図3】ケーシング等の製造方法に含まれる工程を示す図。
【図4】第１の変形例に係るターボ分子ポンプの概要を説明するためのブロック図。
【図5】第２の変形例に係るターボ分子ポンプの概要を説明するためのブロック図。
【図6】第２の変形例に係るターボ分子ポンプの断面図。
【発明を実施するための形態】
【0017】
（ターボ分子ポンプの概要）
以下、本発明の一形態に係るターボ分子ポンプの一例を説明する。まず、図１を参照して、本発明の一形態に係るターボ分子ポンプの概要を説明する。図１は、本発明の一形態に係るターボ分子ポンプの概要を説明するためのブロック図である。図１に示すように、ターボ分子ポンプ１には、使用時において真空槽２、及び補助ポンプ３が接続される。真空槽２は、ターボ分子ポンプ１によって真空状態が作り出されるべき容器である。補助ポンプ３は、ターボ分子ポンプ１を補助するためのポンプである。ターボ分子ポンプ１はある程度の真空中での使用が好ましく、例えば補助ポンプ３はそのある程度の真空の形成を補助する（大気圧からターボ分子ポンプ１が作動可能な圧力まで減圧する）ように動作する。補助ポンプ３として、例えばドライポンプや油回転真空ポンプといった周知な適宜のポンプが使用されてよい。
以下、本発明の一形態に係るターボ分子ポンプの一例を説明する。まず、図１を参照して、本発明の一形態に係るターボ分子ポンプの概要を説明する。図１は、本発明の一形態に係るターボ分子ポンプの概要を説明するためのブロック図である。図１に示すように、ターボ分子ポンプ１には、使用時において真空槽２、及び補助ポンプ３が接続される。真空槽２は、ターボ分子ポンプ１によって真空状態が作り出されるべき容器である。補助ポンプ３は、ターボ分子ポンプ１を補助するためのポンプである。ターボ分子ポンプ１はある程度の真空中での使用が好ましく、例えば補助ポンプ３はそのある程度の真空の形成を補助する（大気圧からターボ分子ポンプ１が作動可能な圧力まで減圧する）ように動作する。補助ポンプ３として、例えばドライポンプや油回転真空ポンプといった周知な適宜のポンプが使用されてよい。
【0018】
ターボ分子ポンプ１は、タービン型の翼を持つロータ、及びステータを利用して真空状態を形成するためのポンプである。ターボ分子ポンプ１には内部のロータ等を加熱するための加熱手段４が設けられる。加熱手段４として、回転するロータとの間の摩擦熱を利用して加熱を実現する不活性ガス（若しくはそれを供給する装置）、或いはマイクロ波（若しくはそれを発生させる発生器）といったロータ等を加熱可能な各種の手段が適宜に利用されてよいが、図１の例ではヒータが利用されている。なお、ターボ分子ポンプ１には、その他にも例えば電源等の真空槽２の真空化に必要な適宜の周知な装置等が接続され得るが、図１ではそれらの図示は省略されている。
【0019】
（ターボ分子ポンプの内部構造）
次に、図２を参照して、ターボ分子ポンプ１の内部構造について説明する。図２は、図１の例におけるターボ分子ポンプ１の断面図である。図２に示すように、ターボ分子ポンプ１は、ケーシング１１と、本体部１２とを有している。ケーシング１１は、ロータ３０、及びステータ１４を収容する部分である。ロータ３０は、本体部１２の回転軸ＲＯと接続され、軸線Ａｘの回りに高速で回転する部分である。ケーシング１１は、このようなロータ３０を収容するために円筒状に形成される。ケーシング１１には、吸気口１１ａが設けられる。吸気口１１ａは内部の気体を吸引するために真空槽２に接続される開口である。
次に、図２を参照して、ターボ分子ポンプ１の内部構造について説明する。図２は、図１の例におけるターボ分子ポンプ１の断面図である。図２に示すように、ターボ分子ポンプ１は、ケーシング１１と、本体部１２とを有している。ケーシング１１は、ロータ３０、及びステータ１４を収容する部分である。ロータ３０は、本体部１２の回転軸ＲＯと接続され、軸線Ａｘの回りに高速で回転する部分である。ケーシング１１は、このようなロータ３０を収容するために円筒状に形成される。ケーシング１１には、吸気口１１ａが設けられる。吸気口１１ａは内部の気体を吸引するために真空槽２に接続される開口である。
【0020】
ロータ３０には、主ロータ部３１と、補助ロータ部３２とが設けられる。主ロータ部３１、及び補助ロータ部３２は、いずれもロータ３０の回転にともない軸線Ａｘの回りに回転する部分であるが、主ロータ部３１には軸線Ａｘに沿って複数段のロータ翼３１ａが設けられる。各ロータ翼３１ａは、ケーシング１１の内周壁面に向かって（軸線Ａｘから見て外側に向かって）延びるように形成され、軸線Ａｘの方向にそれぞれ層（段）を形成するように順に配置される。ロータ翼３１ａの段（層）の数は適宜であってよいが、図２の例では九段のロータ翼３１ａが設けられている。一方、補助ロータ部３２は軸線Ａｘに沿って延びるように主ロータ部３１の下側に設けられる部分である。ターボ分子ポンプ１には、気体分子の移動を促進ために補助的にねじ溝ポンプが設けられる。補助ロータ部３２は、そのねじ溝ポンプにおいてロータの役割を担う。ねじ溝ポンプのステータの役割を担う部分は本体部１２に設けられる。
【0021】
ステータ１４はロータ３０に対して固定的に配置される部分である。ステータ１４には、軸線Ａｘに沿って複数段のステータ翼１４ａが設けられる。各ステータ翼１４ａは、各ロータ翼３１ａ間において各ロータ翼３１ａと並行する層をそれぞれ形成するように軸線Ａｘの方向に順に配置される。つまり、ステータ１４、及びロータ３０は、各ロータ翼３１ａと各ステータ翼１４ａとが軸線Ａｘの方向に交互に位置する（複数段のステータ翼１４ａの間に複数段のロータ翼３１ａがそれぞれ位置する）ように配置され、そのような配置状態においてケーシング１１の内部に収容される。ステータ翼１４ａの数も適宜であってよいが、図２の例では九段のロータ翼３１ａの間に位置するように八段のステータ翼１４ａが設けられている。なお、各ステータ翼１４ａ間にはスペーサやシーリング、或いはその他の各種取付け用の部材等が適宜に設けられ得るが、それらの図示等は省略した。ロータ３０、ケーシング１１、及び後述の本体部１２についても同様である。
【0022】
ロータ３０（複数段のロータ翼３１ａ等を含む）、ステータ１４（複数段のステータ翼１４ａを含む）、及びケーシング１１は、脱ガス処理が施された材料で形成される。脱ガス処理は、素材の表面や内部に残量するガス（気体分子）を予め放出させるための処理である。脱ガス処理は各種の熱処理を通じて適宜に実現され得るが、一例として真空チャンバにおいて実行される熱処理（真空ベーキング処理）を通じて実現される。つまり、ロータ３０、ステータ１４、及びケーシング１１は予め真空ベーキング処理（バキュームファイアリングの一例）が施された材料によって形成される。このような材料は、ロータ３０、ステータ１４、及びケーシング１１の適宜の一部に適用されてもよいが、一例としてそれらの全部に適用される。
【0023】
ロータ３０、ステータ１４、及びケーシング１１は適宜の素材によって形成されてよく、例えば相互に或いは適宜の一部に異なる素材が適用されてもよいが、一例としていずれも非蒸発ゲッター（ＮＥＧ）材によって形成される。また、非蒸発型ゲッター材として、例えばアルミ合金等の適宜の素材が利用されてよいが、一例としてチタンを含む素材（チタン、或いは適宜のチタン合金）が利用される。表面等に残留するガスが放出する温度域は素材に応じて相違するため、真空ベーキング処理は素材に応じた温度にて実行される。例えばチタンの場合、７００度を超える高温域において十分にガスが放出される。このため、例えばロータ３０、ステータ１４、及びケーシング１１がチタンで形成される場合、真空ベーキング処理における加熱温度は７００度を超える高温域であることが好ましい。この例において真空ベーキング処理（脱ガス処理）が本発明の所定の熱処理として機能する。
【0024】
また、ロータ３０、ステータ１４、及びケーシング１１の素材には、真空ベーキング処理のみが実行されてもよいが、一例としてコーティング処理も実行される。コーティング処理は、真空ベーキング処理後（ガス放出後）の素材に気体（例えば水素等の軽い気体）が入り込むのを抑制するためのコーティング（膜）を形成するための処理である。コーティング処理は気体の侵入を防ぐことが可能なコーティングを形成できる限り適宜に実現されてよいが、一例として所定の気体と素材との反応を通じて表面にコーティングを形成する処理によって実現される。
【0025】
具体的には、コーティング処理は、真空ベーキング処理の後の真空チャンバ内に所定の気体を導入する（所定の気体に熱処理後の素材をさらす）ことにより実現される。所定の気体は素材と反応してコーティングを形成可能な適宜の気体（素材に応じた気体）であってよく、例えばチタンと反応して窒化チタンの膜を形成する窒素であってもよいが、一例として酸素が利用される。この場合、コーティング処理ではチタンとの反応を通じて酸化チタンの膜（コーティング）が材料の表面に形成される。アルミ等の他の素材の場合は、その素材と反応した酸化膜等が同様にコーティングとして形成される。そして、ロータ３０、ステータ１４、及びケーシング１１は、これらの真空ベーキング処理、及びコーティング処理の両方が施された材料（以下、処理済の材料と呼ぶ場合がある）によって形成される。この例において処理済の材料が本発明のコーティング済の材料として機能する。
【0026】
ケーシング１１の外周には、加熱手段４（ヒータ）が設けられる。加熱手段４は、ケーシング１１の内部の適宜の対象を加熱し得るが、一例として真空ベーキング処理、及びコーティング処理（いずれか一方のみが実行されている場合はその一方）が実行されている部分を対象に実行される。このため、加熱手段４は、例えばロータ３０の全部、或いは補助ロータ部３２以外（主ロータ部３１のみ）等の適宜のロータ３０の一部、複数段のステータ翼１４ａの一部等のステータ１４の適宜の一部、或いは全部、又はケーシング１１の全部、或いは適宜の一部といったロータ３０、ステータ１４、及びケーシング１１の少なくとも一部を適宜に加熱してよいが、一例としてロータ３０及びステータ１４を収容した状態においてケーシング１１の内部の全体を加熱するように配置される。
【0027】
加熱手段４は適宜の目的でケーシング１１の内部を加熱してよく、例えば事前に真空チャンバにおいて真空ベーキング処理が行われていない場合には同様の熱処理を行うようにケーシング１１の内部を加熱してもよいが、一例としてゲッター効果を生じさせるためにケーシング１１の内部を加熱する。ロータ３０、及びケーシング１１はチタン合金等のチタンを含む材料（ＮＥＧ材）によって形成されている。このような材料は所定の温度まで加熱されるとゲッター作用を奏し、ゲッターポンプの一種として機能し得る。ゲッター効果が生じる温度は素材の種類によって異なるが、例えば純チタンの場合、４００度を超える高温域においてゲッター効果が得られる。このため、処理済の材料が純チタンである場合、加熱手段４は、このようなゲッター効果が生じるように４００度を超える高温域までケーシング１１の内部を加熱する。
【0028】
ケーシング１１の内部にコーティング（酸化チタンの膜等）が存在すると素材が露出せず、素材のゲッター効果を期待できないが、加熱手段４による加熱に伴いコーティングも消失（酸素が母材に拡散していき、チタンに変化）する。このコーティングの消失も加熱手段４による加熱の目的の一つである。ただし、コーティングの消失は４００度よりも低い温度域で生じる。つまり、ゲッター効果を得るための加熱によってコーティングは消失する。このため、コーティングを消失するために加熱する機会を別途設ける必要はない。
【0029】
本体部１２は、ロータ３０を回転させるための主要な機構等が設けられる部分である。本体部１２にはロータ３０を回転させるための各種の機構や装置等が適宜に設けられ得るが、図２の例では回転軸ＲＯ、軸受収容部２０、ステータ部２１、コネクタ２２、排気口２３、断熱手段４０、冷却手段４１、及び熱遮断手段４２が設けられている。回転軸ＲＯは適宜の駆動手段（不図示）によって軸線Ａｘの回りに回転する軸である。軸受収容部２０は、回転軸ＲＯの回転を支える軸受が収容される部分である。回転軸ＲＯの軸受として転がり軸受、流体軸受等の各種の軸受が適宜に利用されてよく、軸受収容部２０にはそれらが収容され得るが、一例として磁気軸受が利用され、軸受収容部２０に収容される。磁気軸受は周知の構成であってよく、その図示は省略する。
【0030】
ステータ部２１は、ねじ溝ポンプにおけるステータの役割を担う部分である。ステータ部２１は、補助ロータ部３２との組合せによって補助的なポンプとして機能するように補助ロータ部３２と対応する位置に配置される。ステータ部２１は適宜の素材によって形成されてよく、例えば補助ロータ部３２と異なる素材によって形成されてもよいが、一例として同様にチタンを含む素材によって形成される。
【0031】
コネクタ２２は、回転軸ＲＯを回転駆動させる駆動手段の動力源が接続される部分である。回転軸ＲＯを回転駆動させる駆動手段として各種の要素が適宜に利用され得るが、一例としてモータ（不図示）が利用される。また、モータは適宜に配置されるが、一例として軸受収容部２０の内部に配置される。この場合、モータにはコネクタ２２を介して電力源（動力源）から電力が供給される。
【0032】
排気口２３は、吸気口１１ａから吸引した気体を外部に排出するための開口である。排気口２３は適宜の対象に気体を排出してよく、例えば大気に開放するように気体を排出してもよいが、一例として補助ポンプ３に接続され、補助ポンプ３を介して気体を外部に排出する。
【0033】
断熱手段４０、冷却手段４１、及び熱遮断手段４２は、いずれも加熱手段４による加熱が軸受収容部２０（例えばモータステータ、タッチダウンベアリングといった内部の各種装置等）に与える影響を抑制するための手段である。本体部１２は周知のターボ分子ポンプと同様に適宜に構成されてよいが、加熱手段４が設けられる場合、これらの少なくともいずれか一つが設けられる。ただし、ロータ３０と回転軸ＲＯとが直接的に接触する場合、加熱手段４によって生じた熱が接触による熱伝達を通じて回転軸ＲＯを加熱し、軸受収容部２０まで伝わる可能性が高いため、少なくとも断熱手段４０は設けられた方がよい。
【0034】
断熱手段４０は、ロータ３０と回転軸ＲＯとの間の熱伝達を抑制するための手段である。断熱手段４０は、ロータ３０と回転軸ＲＯとの間の熱伝達を抑制可能な適宜の位置に配置されてよいが、図２の例ではロータ３０と回転軸ＲＯとの間に介在するように配置される。この場合、ロータ３０は、断熱手段４０を介して回転軸ＲＯに接続される。ロータ３０は加熱手段４によって加熱されるため、その熱はロータ３０を介して回転軸ＲＯに伝わり、回転軸ＲＯから更に軸受収容部２０に伝達する可能性がある。断熱手段４０は、ロータ３０と回転軸ＲＯとの間に介在するように配置され、このような熱伝達を抑制する。断熱手段４０は熱伝達を抑制可能な適宜の素材によって構成されてよいが、加熱手段４による加熱が高温域で実行される場合、高温域において断熱可能な素材が好ましい。また、そのような素材には例えばセラミック、シリカウール、ロックウール、或いはそれらの複合素材といった素材が含まれるが、例えばマシナブルセラミック等の取付け強度を確保できる素材がより好ましい。
【0035】
冷却手段４１は、軸受収容部２０を冷却するための手段である。冷却手段４１は軸受収容部２０の全部、或いは一部を適宜に冷却するように配置されてよいが、図２の例では上部を冷却するように軸受収容部２０の周囲に配置される。また、冷却手段４１は軸受収容部２０を冷却するための適宜の構成を有してよいが、図２の例では媒体流路４１ａ、及び流路ガード部材４１ｂを有している。流路ガード部材４１ｂは、媒体流路４１ａをガード（保護）するように軸受収容部２０に取り付けられる部材である。媒体流路４１ａは、軸受収容部２０を冷却するための冷却媒体が流れる流路である。冷却媒体として各種の流体（気体を含む）が適宜に利用されてよいが、一例として水が利用される。また、媒体流路４１ａは適宜の形状に形成されてよく、例えば外壁が流路ガード部材４１ｂとして機能する一つの流路として形成されてもよいが、図２の例ではチューブ状に形成されている。同様に、媒体流路４１ａ、及び流路ガード部材４１ｂは適宜の素材によって形成されてよく、例えば熱伝達率の高い銅、或いは鉄といった素材によって形成されてもよいが、一例としてアルミによって形成される。
【0036】
熱遮断手段４２は、軸受収容部２０への熱伝達を遮断するための手段である。熱遮断手段４２は軸受収容部２０に伝達し得る適宜の熱を遮断するように配置されてよいが、図２の例では補助ロータ部３２の延びる範囲を包含するように冷却手段４１（流路ガード部材４１ｂ）の周囲に配置されている。軸受収容部２０の周囲には、例えば補助ロータ部３２を介して物質移動（気体）に伴う熱伝達、或いは電磁波の放射等による放射熱による熱伝達といった熱伝達が生じ得る。熱遮断手段４２は、このような熱伝達を遮断するように補助ロータ部３２に対応する位置に配置される（換言すれば、冷却手段４１も補助ロータ部３２の延びる範囲を包含するように軸受収容部２０の上部に配置される）。熱遮断手段４２は放射熱等を遮断可能な適宜の素材によって形成されてよいが、例えば放射熱を反射可能なアルミ箔等を含む素材によって形成される。
【0037】
以上に説明したように、この形態によれば、ケーシング１１の内部（ロータ３０、及びステータ１４を含む）は、真空ベーキング処理を通じて素材に含まれるガスが放出された後の材料によって形成される。事前にガスを放出させるための処理が実行された材料は、稼働時において放出ガスが低減される傾向にある。このため、そのような処理が実行されていない材料（未処理の素材）に比べて排気性能を向上させることができる。さらに、ケーシング１１の内部には真空ベーキング処理に加えてコーティング処理も施される。つまり、ケーシング１１の内部は真空ベーキング処理、及びコーティング処理の両方が施された材料によって形成される。この場合、コーティングを通じてガスが放出された状態（真空ベーキング処理の効果）を維持することができる。結果として、このような処理済の材料をケーシング１１の内部に適用することにより、両方、或いはいずれか一方の処理が施されていない材料（素材）が適用される場合に比べて高い真空排気性能を実現することができる。
【0038】
さらに、ケーシング１１には内部を加熱するための加熱手段４が配置される。このため、この加熱手段４を通じてケーシング１１の内部に更にゲッター効果（ゲッターポンプの効果）を持たせることができる。一方で、本体部１２には断熱手段４０等の各種の熱対策用の手段が設けられる。このため、例えば断熱手段４０を通じて加熱手段４による加熱がロータ３０を介して軸受収容部２０（例えば駆動手段、或いは回転軸ＲＯの軸受といった熱の影響を受ける他の機器）に与える影響を抑制することができる。また、例えば処理済の材料の表面に酸化チタン膜等のコーティングが生じている場合でも、そのコーティングを加熱手段４による加熱で消失させることができる。これにより、コーティング処理が施されている材料においてもゲッター効果を生じさせることができる。
【0039】
特にチタンを含む材料の場合、ゲッター効果が得られる温度は４００℃以上等の高温域が想定される。この場合、断熱手段４０等の他の機器への熱伝達を抑制する手段がなければ安定的な運転に影響が生じる可能性がある。換言すれば、断熱手段４０等の他の機器への熱伝達を抑制する手段を通じて、チタンを含む材料をロータ３０等の素材として活用することができる。これらにより、同サイズの他のターボ分子ポンプと比べて排気性能を更に向上させることができる。このため、省電力化、及び省スペース化を実現することができる。また、チタンを含む材料が利用される場合、従来のターボ分子ポンプに比べて耐腐食性を飛躍的に向上させることができる。これにより、安全性、及び保守性の改善を図ることもできる。
【0040】
（製造方法）
次に、図３を参照して、ターボ分子ポンプ１の製造方法の一例について説明する。図３は、ターボ分子ポンプ１のうちロータ３０、ステータ１４、及びケーシング１１の製造方法に含まれる工程を示す図である。ケーシング１１等は上述のとおり脱ガス処理（真空ベーキング処理）及びコーティング処理が施された材料を含んでいる。ターボ分子ポンプ１の製造方法は各種の工程を適宜に含み得るが、図３の例はそれらのうちロータ３０、ステータ１４、及びケーシング１１の脱ガス処理及びコーティング処理に関する工程を示している。
次に、図３を参照して、ターボ分子ポンプ１の製造方法の一例について説明する。図３は、ターボ分子ポンプ１のうちロータ３０、ステータ１４、及びケーシング１１の製造方法に含まれる工程を示す図である。ケーシング１１等は上述のとおり脱ガス処理（真空ベーキング処理）及びコーティング処理が施された材料を含んでいる。ターボ分子ポンプ１の製造方法は各種の工程を適宜に含み得るが、図３の例はそれらのうちロータ３０、ステータ１４、及びケーシング１１の脱ガス処理及びコーティング処理に関する工程を示している。
【0041】
図３に示すように、ターボ分子ポンプ１の製造方法は、加工工程～取付け工程までの五つの工程を含んでいる。加工工程（Ｓ１）は、素材の加工を通じてロータ３０、ステータ１４、及びケーシング１１（ロータ３０等を含まない外周部分）といった各種の部品等が成型される工程である。素材の加工には、切削、加熱といった周知に技術が適宜に含まれる。
【0042】
脱ガス工程（Ｓ２）は、脱ガス処理が実行される（施される）工程である。脱ガス処理は、適宜に実行されてよく、例えば加工前の素材に実行され、処理後の素材が加工工程にて加工されてもよいし、成型後のロータ３０、及びステータ１４を収容した状態のケーシング１１に実行されてもよいが、図３の例では別々の部品の状態のロータ３０、ステータ１４、及びケーシング１１に実行される。この脱ガス処理は、ロータ３０、或いはステータ１４といった部品毎に別々に実行されてもよいが、一例として一度に実行される。具体的には、互いに分離した状態のロータ３０、ステータ１４、及びケーシング１１が真空チャンバに入れられ（三つを平置き可能な大きさの真空チャンバが用意されてもよいし、上下に各部品を分けて配置可能な適宜のラック等を介して収容されてもよい）、そこで所定温度（チタンの場合の７００度を超える温度等、素材に応じた温度）にてベーキング（熱処理）が施される。つまり、脱ガス工程において、ロータ３０、ステータ１４、及びケーシング１１のそれぞれに真空ベーキング処理（脱ガス処理）が施される。そして、この真空ベーキング処理（バキュームファイアリング）を通じてロータ３０等の素材に含まれる水素等のガスが放出される（ロータ３０等の表面には酸化チタンの膜が自然に形成されている場合があるが、その場合も真空ベーキング処理によってそれは消失し、材料中の水素等のガスは放出される）。この例において脱ガス工程が本発明の熱処理工程として機能する。
【0043】
続く温度低下工程（Ｓ３）は、脱ガス工程（真空ベーキング）にて上昇した材料（ケーシング１１等）の温度の低下が図られる工程である。温度低下工程は適宜に実現され得るが、一例として真空チャンバ内における待機によって実現される。つまり、温度低下工程では、ケーシング１１等の温度が十分に低下するまで真空チャンバ内に放置される。待機時間（温度低下工程）は省略されてもよいが、図３の例ではその後の工程における温度変化で生じ得る熱変形等を抑制するために設けられる。
【0044】
コーティング工程（Ｓ４）は、コーティング処理が実行される工程である。例えば所定の気体と素材との反応を通じてコーティングが形成される場合、コーティング処理では素材と反応するようにケーシング１１等が所定の気体にさらされる。具体的には、所定の気体として酸素が利用される場合、その酸素と反応して酸化チタンの膜（コーティング）が形成されるように、ロータ３０、ステータ１４、及びケーシング１１（いずれも十分な温度まで低下済）が収容されている真空チャンバ内に大気（酸素）が導入される。
【0045】
続く取付け工程（Ｓ５）は、ロータ３０、ステータ１４、及びケーシング１１が本体部１２に取り付けられる工程である。この取付けは適宜の周知な手順によって実現され得るが、例えば本体部１２の回転軸ＲＯとロータ３０とを接続する手順が含まれる。本体部１２の回転軸ＲＯには断熱手段４０が設けられる。このため、取付け工程においてロータ３０は断熱手段４０を介して回転軸ＲＯに接続される。また、この取付けは、例えばそのほかにも、各ロータ翼３１ａ間に各ステータ翼１４ａが位置するように順に層毎にスペーサ等を介して積み上げられてステータ１４が形成され、次いでその状態のロータ３０及びステータ１４を周囲が覆われるようにケーシング１１の内部に入れ込むといった手順も含んでいる。
【0046】
以上に説明したように、この形態の製造方法によれば、ロータ３０、ステータ１４、及びケーシング１１には本体部１２への取付け前に脱ガス処理及びコーティング処理が施される。つまり、ケーシング１１等は、これらの処理が施された処理済の材料によって形成される。このため、取付け工程の後に、脱ガス処理及びコーティング処理が施されたケーシング１１を含むターボ分子ポンプ１が製造される。つまり、この製造方法を通じて、上述のターボ分子ポンプ１を製造することができる。
【0047】
なお、Ｓ２～Ｓ４の工程は製造時に限定されず、例えば各種リペアやオーバーホール等の適宜のメンテナンス時や運転毎等の所定の周期にて実行されてもよい。この場合、このようなメンテナンス等の後にターボ分子ポンプ１が製造される。また、図３の例の手順は一例に過ぎず、適宜に変更されてよく、例えばコーティング工程は温度低下工程の前に実行されてもよい。つまり、真空ベーキング処理（脱ガス工程）の後に高温（若しくは数百℃程度）の状態のロータ３０等がガスにさらされ（真空チャンバ内にガスが導入されて）コーティングが形成されてもよい。この場合、温度低下工程は省略されてもよい。
【0048】
本発明は上述した形態に限定されず、適宜の変形又は変更が施された形態にて実施されてよい。また、本発明は、上述の形態、及び以下の変形等が施された形態に含まれる各種の技術的手段が適宜に組み合わされて得られる形態にて実施されてもよい。例えば、上述の形態では、加熱手段４としてヒータが利用されている。しかし、本発明は、このような形態に限定されない。加熱手段４として上述のとおり各種の手段が利用されてよい。
【0049】
（加熱手段の変形例）
図４は、第１の変形例に係るターボ分子ポンプ１の概要を説明するためのブロック図である。図４に示すように、第１の変形例ではターボ分子ポンプ１に加熱手段４としてヒータの代わりに不活性ガス供給装置が設けられる。不活性ガス供給装置は不活性ガスを供給するための装置である。不活性ガス供給装置はケーシング１１の内部に不活性ガスを供給するようにターボ分子ポンプ１に接続される。不活性ガスには各種のガスが含まれ、それらが適宜に使用されてよいが、熱伝導率が低く、摩擦熱を生じさせる程度に重い気体（圧力差の関係から圧力の低いロータ３０の付近に導かれる）が好ましく、その一例としてアルゴンが使用される。不活性ガスは加熱対象に応じてケーシング１１の適宜の内部に供給されてよいが、一例としてロータ３０、及びステータ１４が加熱されるようにそれらの周辺に供給される。また、不活性ガス供給装置とターボ分子ポンプ１との間には第１可変流量弁５０が設けられる。第１可変流量弁５０は流量を調整可能な弁である。不活性ガスの供給量は目標の温度帯や加熱状況等に応じて第１可変流量弁５０によって適宜に調整される。
図４は、第１の変形例に係るターボ分子ポンプ１の概要を説明するためのブロック図である。図４に示すように、第１の変形例ではターボ分子ポンプ１に加熱手段４としてヒータの代わりに不活性ガス供給装置が設けられる。不活性ガス供給装置は不活性ガスを供給するための装置である。不活性ガス供給装置はケーシング１１の内部に不活性ガスを供給するようにターボ分子ポンプ１に接続される。不活性ガスには各種のガスが含まれ、それらが適宜に使用されてよいが、熱伝導率が低く、摩擦熱を生じさせる程度に重い気体（圧力差の関係から圧力の低いロータ３０の付近に導かれる）が好ましく、その一例としてアルゴンが使用される。不活性ガスは加熱対象に応じてケーシング１１の適宜の内部に供給されてよいが、一例としてロータ３０、及びステータ１４が加熱されるようにそれらの周辺に供給される。また、不活性ガス供給装置とターボ分子ポンプ１との間には第１可変流量弁５０が設けられる。第１可変流量弁５０は流量を調整可能な弁である。不活性ガスの供給量は目標の温度帯や加熱状況等に応じて第１可変流量弁５０によって適宜に調整される。
【0050】
また、第１の変形例では、図１の例と比べてターボ分子ポンプ１と他の装置との間に弁が設けられる。具体的には、真空槽２とターボ分子ポンプ１との間には、バルブ５１が設けられる。同様に、ターボ分子ポンプ１と補助ポンプ３との間には、第２可変流量弁５２が設けられる。これらの弁は適宜に使用され得るが、一例としてケーシング１１の内部の加熱時において次の手順で使用される。
【0051】
すなわち、まずバルブ５１が、不活性ガスの供給時に真空槽２への流入を避けるために閉じられる。続いて第２可変流量弁５２が流量ゼロとするように完全に閉じられる。次に第１可変流量弁５０が開けられ、ケーシング１１の内部に不活性ガスが導入される。一方で、バルブ５１及び第２可変流量弁５２はいずれも完全に閉じられている。このため、不活性ガスはケーシング１１の内部に滞留する。この状況でロータ３０が回転すると不活性ガスとの間に摩擦熱が生じる。つまり、不活性ガスとロータ３０等との間の摩擦熱を通じて加熱が実現される。一方、不活性ガスの供給に伴いケーシング１１の内部の圧力は上昇する。このため、圧力状況に応じて不活性ガスの供給量が減るように第１可変流量弁５０が適宜の量だけ絞られたり、第２可変流量弁５２が適宜の量だけ開けられたりする。つまり、第１可変流量弁５０、及び第２可変流量弁５２の流量を通じてケーシング１１内の圧力及び加熱状況が調整される。第１の変形例では、このような流れで加熱が実現される。
【0052】
なお、図４では図示が省略されているが、圧力計や温度計等がターボ分子ポンプ１には必要に応じて適宜に設置される。また、バルブ５１等の開閉等は圧流計等の計測結果に応じてコンピュータ等を通じて適宜に制御されてよい。さらに、加熱手段４は複数の手段を含んでいてよく、例えば第１の変形例において加熱手段４はヒータを含んでいてもよい。つまり、不活性ガス供給装置はヒータの代わりではなく、図１の例に追加されるように設けられてもよい。これにより、ケーシング１１の内部をより効果的に加熱することができる。
【0053】
図５は、第２の変形例に係るターボ分子ポンプ１の概要を説明するためのブロック図である。図５に示すように、第２の変形例ではターボ分子ポンプ１に加熱手段４としてヒータの代わりにマイクロ波発生器が設けられる。マイクロ波発生器はマイクロ波を発生させる装置である。マイクロ波発生器はマイクロ波にてケーシング１１の内部を加熱するように導波管６１を介してターボ分子ポンプ１に接続される。
【0054】
図６は、第２の変形例に係るターボ分子ポンプ１の断面図である。図６の例は、軸線Ａｘの回りに図２の例と異なる中心角（位相）に対応する位置（コネクタ２２とは別の導波管６１が接続される位置）における断面を示している。また、図６の例において図２と共通の構成については共通の符号を付して説明を省略する。図６に示すように、第２の変形例に係るターボ分子ポンプ１では、図２の例と比べて導波管接続口６２、導波管導入路６３、マイクロ波吸収体６４、及びマイクロ波シールド材６５が設けられる。
【0055】
導波管接続口６２は、導波管６１が接続される開口である。導波管導入路６３は、マイクロ波を加熱対象の部分に導くための経路である。加熱対象は適宜に設定されてよく、その対象に応じた導波管導入路６３が設けられてよいが、図６の例ではロータ３０の各ロータ翼３１ａ、及び各ステータ翼１４ａが加熱対象に設定され、そこにマイクロ波を導くように導波管導入路６３が形成されている。具体的には、導波管導入路６３は下方から上方に向かって回転軸ＲＯに沿って延びるように軸受収容部２０の周囲に配置される。そして、導波管接続口６２、及びケーシング１１の内部において開口し、それら接続する。
【0056】
マイクロ波吸収体６４は、積極的にマイクロ波を吸収する部材である。マイクロ波吸収体６４は、各ロータ翼３１ａ等の加熱を促進するために使用される。マイクロ波吸収体６４は加熱対象に応じて適宜の位置に配置にされてよいが、図６の例では本体部１２の補助ロータ部３２に対応する位置に補助ロータ部３２と同様に軸線Ａｘに沿って延びるように設けられている。さらに、マイクロ波吸収体６４は上部において軸線Ａｘに近づくように湾曲し、主ロータ部３１の底面部分と接触するように横方向に延びる部分を有している。この場合、マイクロ波吸収体６４は、マイクロ波を積極的に吸収して発熱し、ヒータと同様の役割を担い、主ロータ部３１、及び補助ロータ部３２を加熱する。マイクロ波吸収体６４は、マイクロ波を吸収して自己発熱する性質を有する適宜の物質であってよいが、例えば金属酸化物（例えば、アルミナ、チタニア、クロミア、ジルコン等)の粉末（例えば直径１０－４５μm程度の球状粉末等)を溶射する等により、マイクロ波を吸収して自己発熱する被膜として構成される。
【0057】
マイクロ波シールド材６５は、マイクロ波を遮断する（あるいは反射する）素材である。マイクロ波シールド材６５は適宜に使用されてよく、用途に応じた位置に配置されてよいが、図６の例では軸受収容部２０の周囲、及び吸気口１１ａに配置されている。具体的には、吸気口１１ａのマイクロ波シールド材６５は真空槽２へのマイクロ波の侵入を抑制するために吸気口１１ａを覆うように配置される。マイクロ波シールド材６５として適宜の材料が使用され得るが、この場合、保護金網を兼務するように金属メッシュ（吸気は可能であるが、マイクロ波は阻むタイプの物）が使用される。
【0058】
一方、軸受収容部２０の周囲のマイクロ波シールド材６５は、軸受収容部２０へのマイクロ波の影響を抑制するために配置される。具体的には、マイクロ波シールド材６５は、軸受収容部２０を保護するように導波管導入路６３に沿って軸受収容部２０の周囲に配置される。また、マイクロ波シールド材６５は、排気口２３へのマイクロ波の侵入を抑制するために一部において湾曲し、軸線Ａｘから離れるように水平方向に延びる部分（例えば図６の例の右側部分を参照）を有している。マイクロ波シールド材６５としてマイクロ波を反射等する各種の材料が適宜に利用されてよいが、一例としてこの場合も金属メッシュが利用される。なお、マイクロ波吸収体６４、及びマイクロ波シールド材６５は適宜に省略されてもよい。例えば、軸受収容部２０が金属で形成され、光沢が生じる程度にその周囲が仕上げられている場合、軸受収容部２０自体がマイクロ波を反射する材料として機能する。この場合、マイクロ波シールド材６５は省略されてもよい。
【0059】
上述した実施の形態及び変形例のそれぞれから導き出される本発明の各種の態様を以下に記載する。なお、以下の説明では、本発明の各態様の理解を容易にするために添付図面に図示された対応する部材を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。
【0060】
本発明の第１形態に係るターボ分子ポンプは、回転の軸線（Ａｘ）に沿って複数段のロータ翼（３１ａ）を有するロータ（３０）と、前記軸線に沿って前記複数段のロータ翼の間にそれぞれ配置される複数段のステータ翼（１４ａ）と、前記ロータ、及び前記複数段のステータ翼を内部に収容するケーシング（１１）と、が設けられるターボ分子ポンプ（１）であって、前記複数段のロータ翼、前記複数段のステータ翼、及び前記ケーシングを含む当該ケーシングの内部の少なくとも一部は、素材に含まれるガスを放出させるための所定の熱処理が施された材料によって形成されている、ものである。
【0061】
本発明の第１形態によれば、ケーシングの内部の少なくとも一部は、所定の熱処理を通じて素材に含まれるガスが放出された後の材料によって形成される。事前にガスを放出させるための処理が実行された材料は、ターボ分子ポンプの稼働時において放出ガスが低減される傾向にある。このため、そのような処理が実行されていない材料（未処理の素材）に比べて排気性能を向上させることができる。結果として、このような材料をケーシングの内部に適用することにより、未処理の素材が適用される場合に比べて高い真空排気性能を実現することができる。なお、熱処理によって耐久性等に影響が生じる素材の場合、ロータへの適用は好ましくない可能性があるが、そのような素材でもステータ翼、或いはケーシングであれば適用できる可能性がある。
【0062】
所定の熱処理が施された材料はそのままロータ等の材料として使用されてもよいし、メッキ等を含む適宜にコーティングがそこに更に施されてもよい。また、ケーシングの内部の少なくとも一部を形成する材料の素材として、アルミ合金等を含む各種の素材が適宜に利用されてよい。例えば、このような素材として酸素（大気）を含む所定の気体と反応するタイプの素材が使用されてもよいし、反応しないタイプの素材が使用されてもよい。所定の気体と反応するタイプの場合、その反応を通じて表面にコーティングが形成されてもよい。具体的には、例えば、本発明の第１形態に係るターボ分子ポンプの一態様において、前記材料として、所定の気体との反応を通じて表面にコーティングを形成するためのコーティング処理が施されたコーティング済の材料が用いられてもよい。この場合、コーティングを通じてガスが放出された状態を維持することができる。なお、所定の気体として素材の種類に応じてその素材と反応可能な適宜の気体（例えば酸素、或いは窒素等）が利用されてよい。
【0063】
上述のとおりケーシングの内部の少なくとも一部を形成する材料の素材は適宜の素材であってよい。例えば、このような素材は、純チタン、或いは適宜の他の金属を含むチタン合金といったチタンを含む各種の素材であってもよい。例えば、本発明の第１形態に係るターボ分子ポンプの一態様において、前記素材、及び前記材料は、チタンを含んでいてよい。また、この態様において、前記材料として、当該材料のチタンと所定の気体との反応を通じて表面にコーティングを形成するためのコーティング処理が施されたコーティング済の材料が用いられてもよい。さらに、この態様において、前記所定の気体として、酸素が利用され、前記コーティング済の材料には、前記コーティングとして酸化チタンの膜が形成されていてもよい。
【0064】
また、本発明の第１形態に係るターボ分子ポンプの一態様として、前記材料を加熱する加熱手段（４）と、前記ロータを回転させるために当該ロータと接続され、駆動手段によって前記軸線の回りに回転する回転軸（ＲＯ）と、前記ロータと前記回転軸との間に介在するように配置される断熱手段（４０）と、が設けられ、前記材料は、非蒸発型ゲッター材で構成され、前記加熱手段は、ゲッター効果を生じさせるように前記非蒸発型ゲッター材を加熱する態様が採用されてもよい。この場合、加熱手段を通じてケーシングの内部の少なくとも一部に更にゲッター効果（ゲッターポンプの効果）を持たせることができる。一方で、断熱手段を通じて加熱手段による加熱がロータを介して駆動手段、或いは回転軸の軸受といった他の機器（特に熱の影響を受ける機器）に与える影響を抑制することができる。これにより、ターボ分子ポンプの排気性能を更に向上させることができる。また、例えば材料の表面に酸化膜等のコーティングが生じている場合でも、そのコーティングを加熱手段による加熱で消失させることができる。これにより、コーティング処理が施されている材料においてもゲッター効果を生じさせることができる。
【0065】
加熱手段による加熱の他の機器への影響は適宜に抑制されてよい。例えば、断熱手段のみによって抑制されてもよいし、その他の各種の手段が設けられていてもよい。例えば、加熱手段が設けられる場合において、ターボ分子ポンプには他の機器を冷却するための手段が設けられていてもよい。あるいは、他の機器への熱伝達を遮断（或いは反射）するための手段が設けられてもよい。当然、これらの全てが設けられていても、一部が適宜に組み合わされて設けられていてもよい。具体的には、例えば、加熱手段が設けられる第１形態の態様において、前記回転軸の軸受を収容する軸受収容部（２０）と、当該軸受収容部を冷却する冷却手段（４１）と、が更に設けられていてもよい。また、この態様において、前記軸受収容部への熱の伝達を低減するように前記軸受収容部の周囲に配置される熱遮断手段（４２）が更に設けられていてもよい。これらの場合、加熱手段の加熱による他の機器への影響を更に抑制することができる。特にチタンを含む材料の場合、ゲッター効果が得られる温度は４００℃以上等の高温域が想定される。この場合、断熱手段等の他の機器への熱伝達を抑制する手段がなければ安定的な運転に影響が生じる可能性がある。換言すれば、断熱手段等の他の機器への熱伝達を抑制する手段を通じて、チタンを含む材料をロータ等の素材として活用することができる。
【0066】
一方、本発明の製造方法は、回転の軸線（Ａｘ）に沿って複数段のロータ翼（３１ａ）を有するロータ（３０）と、前記軸線に沿って前記複数段のロータ翼の間にそれぞれ配置される複数段のステータ翼（１４ａ）と、前記ロータ、及び前記複数段のステータ翼を内部に収容するケーシング（１１）と、が設けられるターボ分子ポンプ（１）の製造方法であって、前記複数段のロータ翼、前記複数段のステータ翼、及び前記ケーシングを含む当該ケーシングの内部の少なくとも一部を形成すべき素材、又は当該一部を形成する素材に、当該素材に含まれるガスを放出させるための所定の熱処理を実行する熱処理工程を含んでいる。これにより、本発明の第１形態に係るターボ分子ポンプを製造することができる。
【0067】
また、本発明の第２形態に係るターボ分子ポンプは、回転の軸線（Ａｘ）に沿って複数段のロータ翼（３１ａ）を有するロータ（３０）と、前記軸線に沿って前記複数段のロータ翼の間にそれぞれ配置される複数段のステータ翼（１４ａ）と、前記ロータ、及び前記複数段のステータ翼を内部に収容するケーシング（１１）と、が設けられるターボ分子ポンプ（１）であって、前記複数段のロータ翼、前記複数段のステータ翼、及び前記ケーシングを含む当該ケーシングの内部の少なくとも一部を加熱する加熱手段（４）と、前記ロータを回転させるために当該ロータと接続され、駆動手段によって前記軸線の回りに回転する回転軸（ＲＯ）と、前記ロータと前記回転軸との間に介在するように配置される断熱手段（４０）と、が設けられ、前記一部は、非蒸発型ゲッター材で構成され、前記加熱手段は、ゲッター効果を生じさせるように前記非蒸発型ゲッター材を加熱する、ものである。
【0068】
本発明の第２形態によれば、加熱手段を通じてケーシングの内部の少なくとも一部にゲッター効果（ゲッターポンプの効果）を持たせることができる。一方で、断熱手段を通じて加熱手段による加熱がロータを介して駆動手段、或いは回転軸の軸受といった他の機器（特に熱の影響を受ける機器）に与える影響を抑制することができる。これにより、これらが設けられていない場合に比べて、高い真空排気性能を実現することができる。
【符号の説明】
【0069】
１ ターボ分子ポンプ
４ 加熱手段
１１ ケーシング
１４ ステータ
２０ 軸受収容部
３０ ロータ
４０ 断熱手段
４１ 冷却手段
４２ 熱遮断手段
１４ａ ステータ翼
３０ａ ロータ翼
Ａｘ 軸線
ＲＯ 回転軸
４ 加熱手段
１１ ケーシング
１４ ステータ
２０ 軸受収容部
３０ ロータ
４０ 断熱手段
４１ 冷却手段
４２ 熱遮断手段
１４ａ ステータ翼
３０ａ ロータ翼
Ａｘ 軸線
ＲＯ 回転軸
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】