特許 7463332 真空ポンプ、真空ポンプの軸受保護構造、及び真空ポンプの回転体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-03-29

(45)【発行日】2024-04-08

(54)【発明の名称】真空ポンプ、真空ポンプの軸受保護構造、及び真空ポンプの回転体

(51)【国際特許分類】

   F04D 19/04 20060101AFI20240401BHJP

【ＦＩ】

F04D19/04 C

F04D19/04 A

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2021186398

(22)【出願日】2021-11-16

(65)【公開番号】P2023073747

(43)【公開日】2023-05-26

【審査請求日】2022-11-18

(73)【特許権者】

【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】110000442

【氏名又は名称】弁理士法人武和国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山口 俊樹

【審査官】中村 大輔

(56)【参考文献】

【文献】実開平０７－０３０３９９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０００－２０５１８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－００３８９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１０５８４６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０４Ｄ １９／０４

Ｆ０４Ｄ ２９／０４８

Ｆ１６Ｃ ３２／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転翼が設けられた回転体と、
前記回転体の中心に設けられたロータ軸と、
前記ロータ軸を浮上支持する磁気軸受と、
前記ロータ軸と隙間を存して設けられ、前記磁気軸受の制御不能時に前記ロータ軸を支持するタッチダウン軸受と、を備えた真空ポンプであって、
前記タッチダウン軸受を保護する軸受保護構造を有し、
前記軸受保護構造は、
前記回転体と前記回転体の周囲の部品との少なくとも一方に設けられた突出部で構成され、前記ロータ軸の前記タッチダウン軸受へのタッチダウン時に、前記回転体と前記回転体の周囲の部品とが前記突出部を介して接触することにより、前記タッチダウン軸受に作用する前記回転体の運動エネルギを低減し、
前記回転体の背面側には、前記回転体の周囲の部品又はその部品の一部として、排気ガスの乱れを防ぐバックプレートが配置され、
前記突出部は、前記回転体の背面及び前記バックプレートのうち少なくとも一方に設けられていることを特徴とする真空ポンプ。

【請求項2】

回転翼が設けられた回転体と、
前記回転体の中心に設けられたロータ軸と、
前記ロータ軸を浮上支持する磁気軸受と、
前記ロータ軸と隙間を存して設けられ、前記磁気軸受の制御不能時に前記ロータ軸を支持するタッチダウン軸受と、を備えた真空ポンプであって、
前記タッチダウン軸受を保護する軸受保護構造を有し、
前記軸受保護構造は、
前記回転体と前記回転体の周囲の部品との少なくとも一方に設けられた突出部で構成され、前記ロータ軸の前記タッチダウン軸受へのタッチダウン時に、前記回転体と前記回転体の周囲の部品とが前記突出部を介して接触することにより、前記タッチダウン軸受に作用する前記回転体の運動エネルギを低減し、
前記突出部よりも下流側の位置に、前記回転体と前記回転体の周囲の部品との接触時に発生するコンタミを貯留する貯留部が設けられていることを特徴とする真空ポンプ。

【請求項3】

回転翼が設けられた回転体と、
前記回転体の中心に設けられたロータ軸と、
前記ロータ軸を浮上支持する磁気軸受と、
前記ロータ軸と隙間を存して設けられ、前記磁気軸受の制御不能時に前記ロータ軸を支持するタッチダウン軸受と、を備えた真空ポンプであって、
前記タッチダウン軸受を保護する軸受保護構造を有し、
前記軸受保護構造は、
前記回転体と前記回転体の周囲の部品との少なくとも一方に設けられた突出部で構成され、前記ロータ軸の前記タッチダウン軸受へのタッチダウン時に、前記回転体と前記回転体の周囲の部品とが前記突出部を介して接触することにより、前記タッチダウン軸受に作用する前記回転体の運動エネルギを低減し、
前記突出部は複数設けられ、
前記複数の突出部は、円周方向に等間隔に配置されていることを特徴とする真空ポンプ。

【請求項4】

回転翼が設けられた回転体と、
前記回転体の中心に設けられたロータ軸と、
前記ロータ軸を浮上支持する磁気軸受と、
前記ロータ軸と隙間を存して設けられ、前記磁気軸受の制御不能時に前記ロータ軸を支持するタッチダウン軸受と、を備えた真空ポンプであって、
前記タッチダウン軸受を保護する軸受保護構造を有し、
前記軸受保護構造は、
前記回転体と前記回転体の周囲の部品との少なくとも一方に設けられた突出部で構成され、前記ロータ軸の前記タッチダウン軸受へのタッチダウン時に、前記回転体と前記回転体の周囲の部品とが前記突出部を介して接触することにより、前記タッチダウン軸受に作用する前記回転体の運動エネルギを低減し、
前記突出部の表面は、前記回転体及び前記回転体の周囲の部品より低摩擦特性を有することを特徴とする真空ポンプ。

【請求項5】

請求項２～４の何れか１項に記載の真空ポンプにおいて、
前記回転体の内周側かつ前記ロータ軸の外周側に配置される、前記回転体の周囲の部品としてのステータコラムを備え、
前記突出部は、前記回転体の内周面及び前記ステータコラムの外周面のうち少なくとも一方に設けられていることを特徴とする真空ポンプ。

【請求項6】

請求項５に記載の真空ポンプにおいて、
前記回転体の内周面と前記ステータコラムの外周面との間にパージガスが流れるパージガス流路が形成され、
前記突出部は、前記パージガス流路内に設けられていることを特徴とする真空ポンプ。

【請求項7】

請求項１～６の何れか１項に記載の真空ポンプにおいて、
前記突出部は、前記回転体の下流側の端部の近傍に配置されていることを特徴とする真空ポンプ。

【請求項8】

回転翼が設けられた回転体と、
前記回転体の中心に設けられたロータ軸と、
前記ロータ軸を浮上支持する磁気軸受と、
前記ロータ軸と隙間を存して設けられ、前記磁気軸受の制御不能時に前記ロータ軸を支持するタッチダウン軸受と、を備えた真空ポンプに適用され、前記タッチダウン軸受を保護する真空ポンプの軸受保護構造であって、
前記軸受保護構造は、
前記回転体と前記回転体の周囲の部品との少なくとも一方に設けられた突出部で構成され、前記ロータ軸の前記タッチダウン軸受へのタッチダウン時に、前記回転体と前記回転体の周囲の部品とが前記突出部を介して接触することにより、前記タッチダウン軸受に作用する前記回転体の運動エネルギを低減し、
前記突出部の表面は、前記回転体及び前記回転体の周囲の部品より低摩擦特性を有することを特徴とする真空ポンプの軸受保護構造。

【請求項9】

真空ポンプに設けられた磁気軸受によって浮上支持され、回転翼と、前記回転翼の中心に設けられたロータ軸とを備えた真空ポンプの回転体であって、
前記真空ポンプは、前記ロータ軸と隙間を存して設けられ、前記磁気軸受の制御不能時に前記ロータ軸を支持するタッチダウン軸受を有し、
前記回転体は、前記タッチダウン軸受を保護する軸受保護構造を有し、
前記軸受保護構造は、
前記ロータ軸の前記タッチダウン軸受へのタッチダウン時に、前記回転体の周囲の部品と接触することにより、前記タッチダウン軸受に作用する前記回転体の運動エネルギを低減する突出部で構成され、
前記突出部の表面は、前記回転体及び前記回転体の周囲の部品より低摩擦特性を有することを特徴とする真空ポンプの回転体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、真空ポンプ、真空ポンプの軸受保護構造、及び真空ポンプの回転体に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、ターボ分子ポンプ等に代表される真空ポンプでは、回転体の中心に設けられた回転軸が磁気軸受により支持されている。停電等により磁気軸受が制御不能となった場合に、高速回転する回転軸と磁気軸受とが直接接触して真空ポンプが破損するのを防ぐために、タッチダウン軸受が設けられている（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０００－３４６０６８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

近年、ポンプ仕事量の増加に伴う大型化や高温要求に伴う高耐熱性材への材料変更によって、回転体の重量が重くなり、それに伴って磁気軸受の制御不能時にタッチダウン軸受（保護軸受）が受ける回転体の運動エネルギも大きくなる。より大きい運動エネルギを吸収するための一つの方法として、タッチダウン軸受も大型化すれば良いが、タッチダウン軸受を大型化すると真空ポンプ全体も大型化するため、設計上好ましいとは言えない。

【0005】

そこで、本発明は、磁気軸受の制御不能時において、タッチダウン軸受に作用する回転体の運動エネルギを低減できる真空ポンプ、真空ポンプの軸受保護構造、及び真空ポンプの回転体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】

【0006】

上記目的を達成するために、本発明の一態様は、回転翼が設けられた回転体と、前記回転体の中心に設けられたロータ軸と、前記ロータ軸を浮上支持する磁気軸受と、前記ロータ軸と隙間を存して設けられ、前記磁気軸受の制御不能時に前記ロータ軸を支持するタッチダウン軸受と、を備えた真空ポンプであって、前記タッチダウン軸受を保護する軸受保護構造を有し、前記軸受保護構造は、前記回転体と前記回転体の周囲の部品との少なくとも一方に設けられた突出部で構成され、前記ロータ軸の前記タッチダウン軸受へのタッチダウン時に、前記回転体と前記回転体の周囲の部品とが前記突出部を介して接触することにより、前記タッチダウン軸受に作用する前記回転体の運動エネルギを低減することを特徴とする。

【0007】

また、上記構成において、前記回転体の内周側かつ前記ロータ軸の外周側に配置される、前記回転体の周囲の部品としてのステータコラムを備え、前記突出部は、前記回転体の内周面及び前記ステータコラムの外周面のうち少なくとも一方に設けられているのが好ましい。

【0008】

また、上記構成において、前記回転体の内周面と前記ステータコラムの外周面との間にパージガスが流れるパージガス流路が形成され、前記突出部は、前記パージガス流路内に設けられているのが好ましい。

【0009】

また、上記構成において、前記回転体の背面側には、前記回転体の周囲の部品又はその部品の一部として、排気ガスの乱れを防ぐバックプレートが配置され、前記突出部は、前記回転体の背面及び前記バックプレートのうち少なくとも一方に設けられているのが好ましい。

【0010】

また、上記構成において、前記突出部よりも下流側の位置に、前記回転体と前記回転体の周囲の部品との接触時に発生するコンタミを貯留する貯留部が設けられているのが好ましい。

【0011】

また、上記構成において、前記突出部は、前記回転体の下流側の端部の近傍に配置されているのが好ましい。

【0012】

また、上記構成において、前記突出部は複数設けられ、前記複数の突出部は、円周方向に等間隔に配置されているのが好ましい。

【0013】

また、上記構成において、前記突出部の表面は、前記回転体及び前記回転体の周囲の部品より低摩擦特性を有するのが好ましい。

【0014】

また、上記目的を達成するために、本発明の別の態様は、回転翼が設けられた回転体と、前記回転体の中心に設けられたロータ軸と、前記ロータ軸を浮上支持する磁気軸受と、前記ロータ軸と隙間を存して設けられ、前記磁気軸受の制御不能時に前記ロータ軸を支持するタッチダウン軸受と、を備えた真空ポンプに適用され、前記タッチダウン軸受を保護する真空ポンプの軸受保護構造であって、前記軸受保護構造は、前記回転体と前記回転体の周囲の部品との少なくとも一方に設けられた突出部で構成され、前記ロータ軸の前記タッチダウン軸受へのタッチダウン時に、前記回転体と前記回転体の周囲の部品とが前記突出部を介して接触することにより、前記タッチダウン軸受に作用する前記回転体の運動エネルギを低減することを特徴とする。

【0015】

また、上記目的を達成するために、本発明のさらに別の態様は、真空ポンプに設けられた磁気軸受によって浮上支持され、回転翼と、前記回転翼の中心に設けられたロータ軸とを備えた真空ポンプの回転体であって、前記真空ポンプは、前記ロータ軸と隙間を存して設けられ、前記磁気軸受の制御不能時に前記ロータ軸を支持するタッチダウン軸受を有し、前記回転体は、前記タッチダウン軸受を保護する軸受保護構造を有し、前記軸受保護構造は、前記ロータ軸の前記タッチダウン軸受へのタッチダウン時に、前記回転体の周囲の部品と接触することにより、前記タッチダウン軸受に作用する前記回転体の運動エネルギを低減する突出部で構成されることを特徴とする。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、磁気軸受の制御不能時において、タッチダウン軸受に作用する回転体の運動エネルギを低減できる。なお、上記した以外の課題、構成、及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の第１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】図１に示すターボ分子ポンプの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におけるアンプ制御回路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におけるアンプ制御回路の制御を示すタイムチャートである。

【図5】図１のＡ部を拡大して示す要部拡大図である。

【図6】ステータコラムに設けられた複数の突出部の配置関係を示す模式図である。

【図7】ターボ分子ポンプの正常運転中における下側タッチダウン軸受の拡大図である。

【図8】磁気軸受の制御不能時における下側タッチダウン軸受の拡大図である。

【図9】磁気軸受の制御不能後における下側タッチダウン軸受の拡大図である。

【図10】変形例１―１に係るターボ分子ポンプの突出部を示す拡大図である。

【図11】変形例１－２に係るターボ分子ポンプの突出部を示す拡大図である。

【図12】変形例１－３に係るターボ分子ポンプの突出部を示す拡大図である。

【図13】変形例１－４に係るターボ分子ポンプの突出部を示す拡大図である。

【図14】変形例１－５に係るターボ分子ポンプの突出部を示す拡大図である。

【図15】変形例１－６に係るターボ分子ポンプの貯留部を示す拡大図である。

【図16】本発明の第２実施形態に係る遠心ポンプの縦断面図である。

【図17】図１６のＢ部を拡大して示す要部拡大図である。

【図18】変形例２－１に係る遠心ポンプの貯留部を示す拡大図である。

【図19】変形例２－２に係る遠心ポンプの貯留部を示す拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明に係る真空ポンプの実施形態について、図面を参照しながら説明する。

【0019】

（第１実施形態）
第１実施形態では、真空ポンプとしてターボ分子ポンプ１００を例に挙げて説明する。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１１４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。

【0020】

磁気軸受１１４は、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によって構成されている。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。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

ロータ軸１１３の下端側には、下側タッチダウン軸受１５５が設けられている。下側タッチダウン軸受１５５は、例えばステンレス鋼製の組合せアンギュラ玉軸受で構成されており、磁気軸受１１４の制御不能時にロータ軸１１３をラジアル方向及びスラスト方向に支持する。この下側タッチダウン軸受１５５は、ロータ軸１１３との間に径方向の隙間Ｓ１を存して設けられている。この隙間Ｓ１は、概ね０．１ｍｍに設定されている。なお、この隙間Ｓ１は、ｍｍオーダや数ｍｍ等に設定されても良い。

【0029】

一方、ロータ軸１１３の上端側には上側タッチダウン軸受１５６が設けられている。上側タッチダウン軸受１５６は、例えばステンレス鋼製の深溝玉軸受で構成されおり、磁気軸受１１４の制御不能時にロータ軸１１３をラジアル方向に支持する。この上側タッチダウン軸受１５６は、ロータ軸１１３との間に径方向の隙間Ｓ２を存して設けられている。この隙間Ｓ２は、概ね０．１ｍｍオーダに設定されている。なお、この隙間Ｓ２は、ｍｍオーダや数ｍｍ等に設定されても良い。

【0030】

このように下側タッチダウン軸受１５５及び上側タッチダウン軸受１５６が、磁気軸受１１４の制御不能時にロータ軸１１３を上記した所定の方向に支持することで、高速回転しているロータ軸１１３と磁気軸受１１４とが直接接触してターボ分子ポンプ１００が破損することを防止できるようになっている。また、同様に、回転翼１０２と固定翼１２３との直接接触，回転体１０３の円筒部１０２ｄとステータコラム１２２との直接接触、および金属ディスク１１１と軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂとの直接接触に起因して、これらの部品が破損することを防止できるようにもなっている。

【0031】

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。

【0032】

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。

【0033】

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。

【0034】

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及び固定翼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。

【0035】

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。

【0036】

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。

【0037】

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。

【0038】

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。

【0039】

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で覆われる。ステータコラム１２２は、回転体１０３の内周側かつロータ軸１１３の外周側に配置されている。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。

【0040】

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、下側タッチダウン軸受１５５とロータ軸１１３間、モータ１２１のロータとステータ間、回転体１０３の内周面とステータコラム１２２の外周面との間に形成されたパージガス流路１３０を通じて排気口１３３へ送出される。なお、詳細は後述するが、ステータコラム１２２の外周面には、複数の突出部１６０が形成されており、磁気軸受１１４の制御不能時に、これら突出部１６０が回転体１０３の内周面と接触することで、回転体１０３の運動エネルギを低減するようになっている。

【0041】

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。

【0042】

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。

【0043】

例えば、Ａｌエッチング装置にプロセスガスとしてＳｉＣｌ４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ＡｌＣｌ３）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。

【0044】

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。

【0045】

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。

【0046】

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。

【0047】

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。

【0048】

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。

【0049】

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。

【0050】

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。

【0051】

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。

【0052】

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）。

【0053】

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。

【0054】

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。

【0055】

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。

【0056】

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。

【0057】

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。

【0058】

次に、第１実施形態に係るターボ分子ポンプ１００の特徴部分について、詳しく説明する。図５は図１のＡ部を拡大して示す要部拡大図、図６はステータコラム１２２に設けられた複数の突出部１６０の配置関係を示す模式図である。

【0059】

図５に示すように、複数の突出部１６０は、パージガス流路１３０内に設けられている。具体的には、これら突出部１６０はステータコラム１２２の下部の周面に設けられる。突出部１６０の配置場所は、回転体１０３の下流側の端部の近傍（即ち、回転体１０３の円筒部１０２ｄの下端近傍）であって、比較的、排気口１３３に近い位置である（図１参照）。また、図６に示すように、複数の突出部１６０は、ステータコラム１２２の軸方向から見て、ステータコラム１２２の円周方向に等間隔に配置されている。本実施形態では、２０個の突出部１６０が、ステータコラム１２２の円周方向に１８度間隔で配置されている。

【0060】

各突出部１６０は、ステータコラム１２２の外周面を機械加工することで例えば断面視矩形状に形成されており、ステータコラム１２２の外周面から回転体１０３の円筒部１０２ｄに向かって突出している。そして、各突出部１６０は、ロータ軸１１３の下側タッチダウン軸受１５５及び上側タッチダウン軸受１５６へのタッチダウン時に、円筒部１０２ｄと接触することで、下側タッチダウン軸受１５５及び上側タッチダウン軸受１５６を保護する軸受保護構造として機能する。なお、各突出部１６０は、例えばセラミック等の金属を溶射することで形成されても良い。

【0061】

各突出部１６０が形成されているパージガス流路１３０の幅Ｄ１（図５参照）は、各突出部１６０の先端面と回転体１０３の円筒部１０２ｄとの間の距離に相当する。そして、この幅Ｄ１は、下側タッチダウン軸受１５５とロータ軸１１３との間の隙間Ｓ１（図１参照）よりも大きく、この隙間Ｓ１と下側タッチダウン軸受１５５のマージン（径方向の内部隙間）Ｓ１´とを加算した値よりも小さくなるように設定されている。すなわち、Ｓ１＜Ｄ１＜（Ｓ１＋Ｓ１´）の関係式が成立するようになっている。これにより、磁気軸受１１４が制御不能となった場合には、最初にロータ軸１１３と下側タッチダウン軸受１５５とが接触し、その後、複数の突出部１６０と円筒部１０２ｄとが接触するようになっている。つまり、回転体１０３が磁気軸受１１４によって正常に浮上支持されている状態では、ロータ軸１１３と下側タッチダウン軸受１５５とが接触したり、複数の突出部１６０と円筒部１０２ｄとが接触したりしないようになっている。

【0062】

次に、図７～図９を参照して、ターボ分子ポンプ１００の運転中に磁気軸受１１４が制御不能となった場合における複数の突出部１６０と回転体１０３の円筒部１０２ｄとの接触状態の変化について説明する。

【0063】

図７はターボ分子ポンプ１００の正常運転中における下側タッチダウン軸受１５５の拡大図である。また、図８は磁気軸受１１４の制御不能時における下側タッチダウン軸受１５５の拡大図である。さらに、図９は磁気軸受１１４の制御不能後（直後）における下側タッチダウン軸受１５５の拡大図である。

【0064】

図７に示すように、ターボ分子ポンプ１００の運転中においては、回転体１０３は図中の矢印方向に高速回転を維持している。そして、下側タッチダウン軸受１５５は、回転体１０３のロータ軸１１３と隙間Ｓ１を存した状態で静止している。

【0065】

図８に示すように、ターボ分子ポンプ１００の運転中に何らかの外的要因（例えば、停電（電源喪失または電力喪失）、ターボ分子ポンプ１００に生じた過大な振動、吸気口１０１からの大量のガスの吸引、作業者によるターボ分子ポンプ１００の使用方法の誤りや操作ミス等）により磁気軸受１１４が制御不能時になると、高速回転している回転体１０３が、バランスを崩し、回転しながら例えば図中の矢印Ｈの方向に変位する（傾く）。そして、回転体１０３のロータ軸１１３が矢印Ｈ方向に隙間Ｓ１だけ移動すると、ロータ軸１１３と下側タッチダウン軸受１５５とが接触する。この際に、下側タッチダウン軸受１５５は、回転体１０３が保持している運動エネルギを吸収する。ここで、回転体１０３の運動エネルギは、（回転体１０３の慣性モーメントＩ）×（回転体１０３の角速度ωの２乗）で算出される値であり、この慣性モーメントＩは回転体１０３の重量に比例する。よって、回転体１０３の重量が大きくなる程、回転体１０３の慣性モーメントＩが大きくなり、その結果、回転体１０３の運動エネルギも大きくなる。

【0066】

図９に示すように、回転体１０３のロータ軸１１３が下側タッチダウン軸受１５５と接触した直後（ほぼ同時期）に、ロータ軸１１３が、下側タッチダウン軸受１５５と接触しながら、図９に示す矢印Ｈの方向（右方向）に下側タッチダウン軸受１５５のマージンＳ１´の範囲内でさらに押されると、複数の突出部１６０と回転体１０３の円筒部１０２ｄとが接触する。つまり、円筒部１０２ｄとステータコラム１２２とが複数の突出部１６０を介して接触する。そして、この接触によって回転体１０３が保持している運動エネルギが摩擦熱となる。こうして、回転体１０３が保持している運動エネルギは、下側タッチダウン軸受１５５だけでなく、複数の突出部１６０と接触する円筒部１０２ｄの箇所でも吸収されることになる。したがって、下側タッチダウン軸受１５５に作用する回転体１０３の運動エネルギを低減できる。

【0067】

なお、上側タッチダウン軸受１５６は、磁気軸受１１４の制御不能時に、回転体１０３のロータ軸１１３が隙間Ｓ２（図１参照）だけ所定の方向に移動すると、ロータ軸１１３と接触して当該ロータ軸１１３をラジアル方向に支持し続け、回転体１０３が保持している運動エネルギを吸収する。

【0068】

このように構成された第１実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。

【0069】

下側タッチダウン軸受１５５及び上側タッチダウン軸受１５６を保護する軸受保護構造として、複数の突出部１６０がステータコラム１２２（回転体１０３の周囲の部品）に形成されている。そのため、磁気軸受１１４が制御不能になり、ロータ軸１１３が下側タッチダウン軸受１５５及び上側タッチダウン軸受１５６へタッチダウンする時に、回転体１０３とステータコラム１２２とが複数の突出部１０６を介して接触できる。したがって、下側タッチダウン軸受１５５及び上側タッチダウン軸受１５６に作用する回転体１０３の運動エネルギを低減できる。

【0070】

また、複数の突出部１６０は、ステータコラム１２２の外周面に設けられているので、回転体１０３を重量化することなく、回転体１０３の運動エネルギを効率的に低減できる。

【0071】

また、複数の突出部１６０は、パージガス流路１３０内に設けられているので、これら突出部１６０と回転体１０３の円筒部１０２ｄとが接触してコンタミが発生しても、発生したコンタミをパージガス流路１３０を通じて確実に排出できる。特に、複数の突出部１６０は、回転体１０３の下流側の端部の近傍に配置されており、排気口１３３に近い位置であるため、コンタミの排出に極めて有効である。

【0072】

さらに、複数の突出部１６０は、ステータコラム１２２の軸方向から見て、ステータコラム１２２の円周方向に等間隔に配置されているので、概ね等しいピッチで回転体１０３とステータコラム１２２とが複数の突出部１０６を介して接触できる。そのため、回転体１０３の運動エネルギを徐々に低減していくことができる。したがって、回転体１０３の運動エネルギの急激な吸収を抑制し、回転体１０３とステータコラム１２２との接触に起因してターボ分子ポンプ１００内の各種機器が破損することを防止できる。また、複数の突出部１６０が等間隔に配置されているため、回転体１０３の回転バランスが崩れることはない。

【0073】

（変形例１－１）
図１０は変形例１－１に係るターボ分子ポンプの突出部１６０－１を示す拡大図である。図１０に示すように、突出部１６０－１は、回転体１０３の円筒部１０２ｄに形成されている点で上記第１実施形態と異なる。具体的には、突出部１６０－１は、円筒部１０２ｄの内周面の下端部に形成されている。このように構成しても、上記第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

【0074】

（変形例１－２）
図１１は変形例１－２に係るターボ分子ポンプ１００の突出部１６０－２を示す拡大図である。図１１に示すように、突出部１６０－２は、回転体１０３の円筒部１０２ｄの外側に位置するネジ付スペーサ１３１に形成されている点で上記第１実施形態と異なる。具体的には、突出部１６０－２は、ネジ付スペーサ１３１の内周面の下端部に形成されている。このように構成しても、上記第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

【0075】

（変形例１－３）
図１２は変形例１－３に係るターボ分子ポンプの突出部１６０－３を示す拡大図である。図１２に示すように、突出部１６０－３は、上記第１実施形態と形状が異なっている。具体的には、突出部１６０－３は、先端がＲ形状に形成されており、上記第１実施形態に比べて低摩擦特性を有する。

【0076】

この構成によれば、上記第１実施形態に比べて、突出部１６０－３と回転体１０３の円筒部１０２ｄとの接触によって、回転体１０３の運動エネルギを緩やかに吸収できる。また、突出部１６０－３と円筒部１０２ｄとの接触面積を小さくできるため、できるだけコンタミが発生することを抑制できる。

【0077】

（変形例１－４）
図１３は変形例１－４に係るターボ分子ポンプの突出部１６０－４を示す拡大図である。図１３に示すように、突出部１６０－４は、ラビリンス形状（ヒダ状）に形成されている。この場合も、突出部１６０－４は、上記第１実施形態に比べて低摩擦特性を有する。

【0078】

この構成によれば、上記変形例１－３と同様の効果を奏することができる。また、回転体１０３の運動エネルギの緩やかな吸収、及びコンタミの発生の抑制の双方をバランス良く実現できる。

【0079】

（変形例１－５）
図１４は変形例１－５に係るターボ分子ポンプの突出部１６０－５を示す拡大図である。図１４に示すように、突出部１６０－５は、その表面を例えば耐熱性のＰＴＦＥ等の樹脂材料から成るコーティング部１６０ａによって覆われている。コーティング部１６０ａは、回転体１０３及びステータコラム１２２に比べて低摩擦特性を有する。

【0080】

この構成によれば、突出部１６０－５と回転体１０３の円筒部１０２ｄとの接触面積を十分に確保した上で、回転体１０３の運動エネルギを緩やかに吸収できる。

【0081】

（変形例１－６）
図１５は変形例１－６に係るターボ分子ポンプを示す拡大図である。図１５に示すように、このターボ分子ポンプでは、回転体１０３の円筒部１０２ｄの外周面に複数の突出部１６０が形成されており、これら突出部１６０よりも排気ガスの流れの下流側の位置に、コンタミを貯留する断面視Ｌ字形状の貯留部１７５が設けられている。

【0082】

この構成によれば、回転体１０３の円筒部１０２ｄとネジ付スペーサ１３１との接触時にコンタミが発生しても、そのコンタミは下方に落下して貯留部１７５に貯留される。そのため、コンタミがターボ分子ポンプ内部で飛散することを防止できる。

【0083】

（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る真空ポンプについて説明する。第２実施形態では、真空ポンプとして遠心ポンプ１１０を例に挙げて説明する。なお、第１実施形態と同じ構成については同一符号を付して説明を省略する。

【0084】

この遠心ポンプ１１０の縦断面図を図１６に示す。図１６において、遠心ポンプ１１０は、上下３段に分割可能な円筒状の外筒１２７（１２７ａ，１２７ｂ，１２７ｃ）の上端に吸気口１０１が形成されている。そして、外筒（ケーシング）１２７の内方には、ガスを吸引排気するための羽根車（回転翼）１０３Ａ，１０３Ｂが多段で設けられている。羽根車１０３Ａ及び羽根車１０３Ｂは、中心軸ＣＬ上に並べて配置されており、羽根車１０３Ｂは羽根車１０３Ａよりも吸気口１０１側に位置している。羽根車１０３Ｂと羽根車１０３Ａの中心には、ロータ軸１１３が取り付けられている。なお、羽根車１０３Ａと羽根車１０３Ｂの構造（仕様）は同じでも良いし、異なっていても良い。

【0085】

羽根車１０３Ａと羽根車１０３Ｂ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。勿論、羽根車１０３Ａと羽根車１０３Ｂに用いられる金属は、これらに限定されない。例えば、ステンレス、チタン合金、ニッケル合金などの金属により羽根車１０３Ａと羽根車１０３Ｂを構成しても良い。

【0086】

羽根車１０３Ｂの背面側には、排気ガスの乱れ（逆流の発生）を防ぐバックプレート１７０が配置されている。バックプレート１７０は、円環状に形成された板状部材であり、その内周面と径方向に所定間隔を存してロータ軸１１３が配置されている。バックプレート１７０の内周側は、外周側に比べて凹んでおり、羽根車１０３Ｂの外周部と軸方向に隙間を存して位置している。また、バックプレート１７０の外周側は、羽根車１０３Ａの外周部と径方向に隙間を存して並ぶように位置している。詳細は後述するが、バックプレート１７０の内周側には、上記第１実施形態と同様に、複数の突出部１６０が形成されている。

【0087】

上側タッチダウン軸受１５６は、ロータ軸１１３との間に軸方向の隙間Ｓ３を存して設けられている（図１７参照）。なお、下側タッチダウン軸受１５５は、第１実施形態と同様に、ロータ軸１１３の下端側に設けられている。

【0088】

第２実施形態では、図１６中の矢印に示すように、吸気口１０１から中心軸ＣＬに沿って下向きに吸引されたガスは、羽根車１０３Ｂにて半径方向に向きを変えられた後に、羽根車１０３Ａへと導かれる。その後、ガスは羽根車１０３Ａのガス出口部１３５から排出され、円環状のバッファ空間１３６を旋回した後、内部空間１３２を経由して排気口１３３から排出される。なお、内部空間１３２は、外筒１２７とステータコラム１２２との間に形成され、バッファ空間１３６と連続する円環状の空間である。

【0089】

次に、第２実施形態に係る遠心ポンプ１１０の特徴部分について、詳しく説明する。図１７は図１６のＢ部を拡大して示す要部拡大図である。図１７に示すように、バックプレート１７０の内周側の表面には、複数の突出部１６０が形成されている。これら突出部１６０は、羽根車１０３Ｂの外周部の背面と対向している。各突出部１６０の形状は、Ｒ形状に形成されている。勿論、各突出部１６０の形状として、上記第１実施形態の各変形例で説明したラビリンス形状やコーティング部で覆われた構成等を採用しても良い。なお、図示は省略するが、複数の突出部１６０は、バックプレート１７０の軸方向から見て、バックプレート１７０の円周方向に沿って等間隔で設けられている。

【0090】

各突出部１６０の先端と羽根車１０３Ｂの背面との間の幅Ｄ２は、上側タッチダウン軸受１５６とロータ軸１１３との間の隙間Ｓ３よりも大きく、この隙間Ｓ３と上側タッチダウン軸受１５６のマージン（軸方向の内部隙間）Ｓ３´とを加算した値よりも小さくなるように設定されている。すなわち、Ｓ３＜Ｄ２＜（Ｓ３＋Ｓ３´）の関係式が成立するようになっている。これにより、磁気軸受１１４が制御不能となった場合には、最初にロータ軸１１３と上側タッチダウン軸受１５６とが接触し、その後、複数の突出部１６０とバックプレート１７０の背面とが接触するようになっている。つまり、回転体１０３が磁気軸受１１４によって正常に浮上支持されている状態では、ロータ軸１１３と上側タッチダウン軸受１５６とが接触したり、複数の突出部１６０とバックプレート１７０とが接触したりしないようになっている。

【0091】

このように構成された遠心ポンプ１１０において、磁気軸受１１４が制御不能となると、回転体（羽根車１０３Ａ，１０３Ｂ）が、バランスを崩し、回転しながら自重で落下する。そして、ロータ軸１１３が下方に隙間Ｓ３だけ移動すると、ロータ軸１１３と上側タッチダウン軸受１５６とが接触する。そして、それとほぼ同時期に、ロータ軸１１３が、上側タッチダウン軸受１５６と接触しながら、上側タッチダウン軸受１５６のマージンＳ３´の範囲内で下方に移動すると、複数の突出部１６０とバックプレート１７０の背面とが接触する。つまり、羽根車１０３Ｂとバックプレート１７０とが複数の突出部１６０を介して接触する。こうして、上記第１実施形態と同様に、回転体が保持している運動エネルギは、上側タッチダウン軸受１５６だけでなく、複数の突出部１６０と接触する羽根車１０３Ｂの背面の箇所でも吸収されることになる。したがって、上側タッチダウン軸受１５６に作用する回転体の運動エネルギを低減できる。

【0092】

なお、詳細な説明は省略するが、下側タッチダウン軸受１５５も、上側タッチダウン軸受１５６と同様に、磁気軸受１１４の制御不能時に、回転体１０３が保持している運動エネルギを吸収する。

【0093】

以上説明したように、第２実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。また、羽根車１０３Ａ及び羽根車１０３Ｂが多段に設けられているため、大容量の真空ポンプが求められる場合に好適である。

【0094】

（変形例２－１）
図１８は変形例２－１に係る遠心ポンプの貯留部１７６を示す拡大図である。図１８に示すように、コンタミを貯留する貯留部１７６は、バックプレート１７０の内周側であって複数の突出部１６０よりも下流側に形成されている。この貯留部１７６は、バックプレート１７０の内周側の端部においてコの字状に形成されており、突出部１６０から下流側に移動してきたコンタミをせき止める。

【0095】

この構成によれば、複数の突出部１６０と羽根車１０３Ｂの背面との接触に起因してコンタミが発生しても、そのコンタミを貯留部１７６でせき止めることができるので、コンタミが遠心ポンプ１１０内部で飛散することを防止できる。

【0096】

（変形例２－２）
図１９は変形例２－２に係る遠心式ポンプの貯留部を示す拡大図である。図１９に示すように、貯留部１７７は、バックプレート１７０の内周側であって複数の突出部１６０よりも下流側に形成された凹部である。複数の突出部１６０から下流側に移動してきたコンタミは、この貯留部１７７に落下して堆積するため、この構成によっても、上記変形例１と同様の効果を奏することができる。

【0097】

なお、本発明は上記した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であり、特許請求の範囲に記載された技術思想に含まれる技術的事項の全てが本発明の対象となる。前記実施形態は、好適な例を示したものであるが、当業者ならば、本明細書に開示の内容から、各種の代替例、修正例、変形例や組合せ例あるいは改良例を実現することができ、これらは添付の特許請求の範囲に記載された技術的範囲に含まれる。

【0098】

例えば、第１実施形態において、複数の突出部１６０は、回転体１０３及びステータコラム１２２のうち少なくとも一方に設けられていれば良い。よって、これら突出部１６０は、回転体１０３及びステータコラム１２２の双方に設けられた構成としても良い。

【0099】

また、第２実施形態において、複数の突出部１６０は、羽根車１０３Ｂ及びバックプレート１７０のうち少なくとも一方に設けられていれば良い。よって、これら突出部１６０は、羽根車１０３Ｂ及びバックプレート１７０の双方に設けられた構成としても良い。

【0100】

また、上記第１実施形態及び第２実施形態では、突出部１６０は、複数設けられていたが、これの構成に限定されることなく、突出部１６０の個数は、１つであっても良い。

【符号の説明】

【0101】

１００ ターボ分子ポンプ（真空ポンプ）
１０２ 回転翼
１０２ｄ 円筒部
１０３ 回転体
１０３Ａ，１０３Ｂ 羽根車（回転体）
１１３ ロータ軸
１１４ 磁気軸受
１２２ ステータコラム（回転体の周囲の部品）
１３０ パージガス流路
１５５ 下側タッチダウン軸受（タッチダウン軸受）
１５６ 上側タッチダウン軸受（タッチダウン軸受）
１６０ 突出部
１７０ バックプレート（回転体の周囲の部品）
１７５～１７７ 貯留部
２００ 遠心ポンプ（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13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】