JP2019035344A - ポンプロータおよびターボ分子ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】パーティクルや気体分子の吸気側への移動を低減するポンプロータの提供。【解決手段】ポンプロータはタービンブレードを複数備え、タービンブレードの傾斜面Ｓには加工節目ライン１１２が形成され、加工節目ライン１１２の任意の点において、加工節目ライン１１２の吸気側方向への接線ベクトルＶｓと任意の点からロータ外径方向を向いた径方向ベクトルＶｒとの成す角度が、９０度以上１８０度以下に設定されている。【選択図】図３

Description

本発明は、ポンプロータおよびターボ分子ポンプに関する。

ターボ分子ポンプは、複数のタービンブレードから構成される回転翼が形成されたポンプロータと複数のタービンブレードから構成される固定翼とを備え、ポンプロータを数万ｒｐｍで高速回転させることによって気体分子を排気している（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１４−９５３１５号公報

ところで、タービンブレードの表面には、機械加工による微視的な凹凸である線状の加工節目が形成されている。そのため、付着しているパーティクルや気体分子に遠心力が作用した場合に加工節目の影響によってパーティクルや気体分子が吸気側に移動するおそれがあった。

本発明の好ましい態様によれば、ポンプロータは、タービンブレードを複数備え、前記タービンブレードの翼傾斜面には加工節目ラインが形成され、前記加工節目ラインの任意の点において、前記加工節目ラインの吸気側方向への接線ベクトルと前記任意の点からロータ外径方向を向いた径方向ベクトルとの成す角度が、９０度以上１８０度以下に設定されている。
本発明の好ましい態様によれば、ポンプロータは、タービンブレードを複数備え、前記タービンブレードの翼傾斜面には加工節目ラインが形成され、前記加工節目ラインは直線状を成し、前記翼傾斜面の吸気側端部において、前記加工節目ラインの吸気側方向への前記接線ベクトルとロータ外径方向を向いた径方向ベクトルとの成す角度が、９０度以上１８０度以下に設定されている。
さらに好ましい態様では、前記タービンブレードは、ブレード根元からブレード先端に近づくにつれて翼角度がより小さく設定されるねじれ翼であって、前記タービンブレードの吸気側翼傾斜面に形成された加工節目ラインの延在方向と、前記吸気側翼傾斜面に対向する隣接タービンブレードの排気側翼傾斜面に形成された加工節目ラインの延在方向とが同一方向であり、前記吸気側翼傾斜面をロータ軸芯に垂直な面に投影した投影像において、吸気側端部投影像における加工節目ライン投影像の接線ベクトルと、吸気側端部投影像における径方向ベクトルとの成す角度が９０度以上、かつ、１８０度−（タービンブレード開き角）以下に設定されている。
本発明の好ましい態様によれば、ポンプロータは、タービンブレードを複数備え、前記タービンブレードの翼傾斜面には、前記翼傾斜面の吸気側端部から排気側端部まで延在する直線状の加工節目ラインが形成され、前記加工節目ラインは、前記翼傾斜面の吸気側端部と排気側端部との間の点において、前記加工節目ラインの吸気側方向への接線ベクトルと前記点からロータ外径方向を向いた径方向ベクトルとの成す角度が、９０度に設定されている。
本発明の好ましい態様によれば、ターボ分子ポンプは、複数のタービンブレードが形成された固定翼と、上記態様のいずれか一つに記載のポンプロータと、を備える。

本発明によれば、パーティクルや気体分子の吸気側への移動が低減される。

図１は、ターボ分子ポンプの概略構成を示す断面図である。 図２は、回転翼を説明する図である。 図３は、タービンブレードの傾斜面の形状を説明する図である。 図４は、傾斜面の投影像を示す図である。 図５は、遠心力ベクトルと接線ベクトルとの関係を示す図である。 図６は、隣接する２つのタービンブレードを示す図である。 図７は、平行翼の場合のタービンブレード形状を示す図である。 図８は、図７に示すタービンブレードの傾斜面の一部を示す模式図である。 図９は、加工節目ラインが曲線の場合を示す図である。 図１０は、変形例１を説明する図である。 図１１は、変形例２を説明する図である。

以下、図を参照して本発明を実施するための形態について説明する。図１は、ターボ分子ポンプ１の概略構成を示す断面図である。ターボ分子ポンプ１は磁気軸受式のターボ分子ポンプであり、回転体１１のロータシャフト１１Ａは磁気軸受１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃによって磁気浮上支持されている。回転体１１は、モータ１６により回転駆動される。なお、磁気軸受１７Ａ〜１７Ｃが作動していない場合には、ロータシャフト１１Ａは非常用のメカニカルベアリング２６ａ，２６ｂによって支持される。回転体１１の回転数は回転数センサ１２によって検出される。

ロータシャフト１１Ａにはポンプロータ１１Ｂが締結されている。ポンプロータ１１Ｂには、排気上流側に回転翼１１０が複数段形成され、排気下流側にネジ溝ポンプを構成する円筒部１２０が形成されている。これらに対応して、固定側には複数段の固定翼ステータ２２と、円筒状のネジステータ２３とが設けられている。図１に示す例ではネジステータ２３にネジ溝が形成されているが、回転する円筒部１２０にネジ溝を形成しても構わない。各固定翼ステータ２２は、スペーサリング２４を介してベース２０上に載置されている。

ポンプロータ１１Ｂは、ベース２０に固定されたポンプハウジング２１内に収納されている。ポンプハウジング２１には、吸気口２１ａが形成されている。ベース２０に形成された排気口２０ａには排気ポート２５が設けられ、この排気ポート２５にバックポンプ（不図示）が接続される。回転体１１をモータ１６により高速回転すると、吸気口２１ａ側の気体分子は排気ポート２５側へと排気される。

図２は、ポンプロータ１１Ｂに形成された回転翼１１０を説明する図である。図１に示すように、回転翼１１０はポンプロータ軸方向に沿って複数段形成されているが、図２に示す回転翼１１０は最も排気上流側に設けられた最上段の回転翼１１０を示したものである。なお、回転翼１１０にはロータ軸芯Ｊの回りの３６０度に亘って複数のタービンブレード１１１が形成されているが、図２では、３６０度の内の９０度の範囲について図示した。

図２（ａ）は回転翼１１０を排気上流側（すなわち、吸気口側）から見た図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）と同じ部分の回転翼１１０を排気下流側（すなわち、２段目の回転翼１１０側）から見た図である。図２において、矢印Ｒはロータ回転方向を示している。図２（ｂ）は排気下流側から見た図であるので、回転方向は図２（ａ）の場合と逆向きになっている。

図２では、回転方向にタービンブレード１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ，１１１ｄ，１１１ｅの順で５枚のタービンブレード１１１を示した。タービンブレード１１１の表面および裏面には、符号１１２を付したラインで示すような、タービンブレード１１１を機械加工した際の加工節目が形成されている。以下では、加工節目を示すライン１１２を加工節目ラインと呼ぶことにする。

加工節目とは、加工工具（例えば、ドリル）９０の送り方向に沿って形成されるライン状の微小凹凸である。回転翼１１０を構成する複数のタービンブレード１１１を機械加工により形成する場合には、円板状に形成された回転翼部分を加工工具９０により切削加工する。この場合、加工工具９０をロータ外径方向から挿入し、加工工具９０を矢印９１方向に直線状に移動させて円板状部材をタービンブレード形状に加工する。このように加工工具９０を矢印９１方向に移動させる加工作業を、加工工具９０の径方向の挿入量を順に大きくしながら繰り返し行うことで、タービンブレード１１１の表面側の加工が行われる。このような加工の際に、加工工具９０の移動方向（矢印９１方向）に沿った加工節目が形成される。

図２では、タービンブレード１１１ｄの吸気側（すなわち排気上流側）の傾斜面Ｓに形成されている加工節目ライン１１２ａ（１１２）と、タービンブレード１１１ｃの排気側（すなわち排気下流側）の傾斜面Ｓに形成されている加工節目ライン１１２ｂ（１１２）のみを示したが、全てのタービンブレード１１１の表裏両面に加工節目ライン１１２が形成されている。また、図２の加工節目ライン１１２は加工節目の形状を模式的に示したものであって、分かりやすいように数本の加工節目ライン１１２のみを示している。実際には、このような加工節目ライン１１２が数え切れないほど多数形成されている。

ところで、タービンブレード１１１の表面に吸着された気体分子は、表面拡散によって安定な吸着位置から隣接する他の安定位置に移動し、表面分子の疎密を均衡に保とうとする。タービンブレード１１１の表面に吸着された気体分子には、吸着力の他に熱エネルギやロータ回転に伴う遠心力が影響している。熱エネルギや遠心力の影響によって吸着されていた気体分子は表面上を移動し、さらには、表面から離脱する。微視的に見た場合、気体分子の移動に対して加工節目ライン１１２による凹凸は移動方向の制約になり、気体分子は加工節目ライン１１２に沿って移動しやすい。このような状況は気体分子に限らず、反応生成物の微小パーティクルについても生じる。

図３は傾斜面Ｓの形状を説明する図である。回転翼１１０のタービンブレード形状には、翼傾き（傾斜面Ｓの水平面からの傾き）の傾向によって大別すると「平行翼」と「ねじれ翼」に分けられる。平行翼の場合には、翼傾きはタービンブレード１１１の内径側でも外径側でもほぼ一定になっている。一方、ねじれ翼の場合には、タービンブレード１１１の先端に近づくほど翼傾きが小さくなっている。そのため、タービンブレード１１１を吸気口側から見た場合の傾斜面Ｓの周方向幅寸法は、平行翼の場合には内径側でも外径側でもほぼ同じである。一方、ねじれ翼の場合には、図２（ａ）に示すようにタービンブレード１１１の先端に近づくほど傾斜面の周方向幅寸法が大きくなっている。すなわち、図２に示すタービンブレード１１１は、ねじれ翼に分類される。

（ねじれ翼の場合）
図３は、ねじれ翼の傾斜面Ｓの形状を説明する図であり、ねじれ翼の傾斜面Ｓの一例を模式的に示したものである。符号Ｌ０〜Ｌ４で示す半直線は、ロータ軸芯Ｊから径方向に延在する径方向ラインを示す。径方向ラインＬ１は、径方向ラインＬ０に対して角度θ１だけロータ回転方向Ｒにずれている。同様に、径方向ラインＬ０に対して、各径方向ラインＬ２〜Ｌ４は角度θ２，θ３，θ４だけそれぞれずれている。このように、各径方向ラインＬ２〜Ｌ４はロータ軸芯Ｊを軸としてねじれの関係にある。

各径方向ラインＬ０〜Ｌ４は傾斜面Ｓ上にあり、径方向ラインＬ０は傾斜面Ｓの排気側端部Ｓ０１を通り、径方向ラインＬ４は傾斜面Ｓの吸気側端部Ｓ０２を通る。矢印で示すＦ１，Ｆ２，Ｆ３は、ロータ回転による遠心力（例えば、傾斜面Ｓに付着したパーティクルや気体分子に作用する遠心力）をベクトル表示したものである。遠心力ベクトルＦ１は径方向ラインＬ１と加工節目ライン１１２との交点Ｐ１における遠心力を示し、遠心力ベクトルＦ２は径方向ラインＬ２と加工節目ライン１１２との交点Ｐ２における遠心力を示し、遠心力ベクトルＦ３は径方向ラインＬ３と加工節目ライン１１２との交点Ｐ３における遠心力を示している。遠心力ベクトルＦ１〜Ｆ３はそれぞれ対応する径方向ラインＬ１〜Ｌ３の方向に発生するので、遠心力ベクトルＦ１〜Ｆ３は傾斜面Ｓの面内にあることになる。

例えば、点Ｐ１にあるパーティクルに遠心力ベクトルＦ１で表される遠心力が作用した場合、パーティクルが加工節目ライン１１２に沿って吸気側または排気側のどちらに移動するかは、点Ｐ１における遠心力ベクトルＦ１の加工節目ライン１１２に平行な成分ベクトルの向きによって判断することができる。すなわち、点Ｐ１における遠心力ベクトルＦ１と加工節目ライン１１２の接線との成す角度β１によって判断できる。なお、図３に示す場合のように加工節目ライン１１２が直線の場合には、加工節目ライン１１２の接線は加工節目ライン１１２自身と同一となる。

以下では、加工節目ライン１１２の接点から接線に沿って引いたベクトルの内、接点から吸気側に向かう単位ベクトルを接線ベクトルと呼ぶことにする。また、傾斜面Ｓ上の点から径方向外側へ向かう単位ベクトルを径方向ベクトルＶｒと定義すると、径方向ベクトルＶｒはその点における遠心力ベクトルと同じ向きとなっており、径方向ベクトルＶｒおよび遠心力ベクトルは、その点を通る径方向ライン上に乗っている。

なお、加工節目ラインの方向が径方向ラインの方向と一致するような構成の場合、接線ベクトルは径方向ラインのロータ軸芯Ｊ方向、または、それとは逆の方向を向くことになるので、接点から吸気側に向かう単位ベクトルという定義からは外れるが、本実施形態では、このような場合も接線ベクトルと呼ぶことにする。すなわち、遠心力ベクトルと接線ベクトルとの成す角度の取り得る角度は０度以上１８０度以下となる。

図３では、点Ｐ１における接線ベクトルＶｓおよび径方向ベクトルＶｒを破線矢印で示した。なお、分かりやすいように、接線ベクトルＶｓおよび径方向ベクトルＶｒを点Ｐ１から若干ずらして表示した。これらの接線ベクトルＶｓおよび径方向ベクトルＶｒを用いると、点Ｐ１におけるパーティクルが遠心力によって吸気側に移動するのを防止する条件は、「接線ベクトルＶｓと径方向ベクトルＶｒとの成す角度が、９０度以上１８０度以下であること」となる。この条件が満足されれば、遠心力ベクトルを加工節目ライン１１２に平行な成分ベクトルと垂直な成分ベクトルに分解したとき、平行な成分ベクトルは吸気側に向いていない。そのため、遠心力によってパーティクルや気体分子が吸気側に移動するのを、防止することができる。

図３に示す加工節目ライン１１２の場合には、遠心力ベクトルＦ１と加工節目ライン１１２の吸気側との成す角度β１はβ１＞９０度となっている。Ｆ１１，Ｆ１２は、遠心力ベクトルＦ１の加工節目ライン１１２に平行な成分ベクトルと垂直な成分ベクトルとを示す。平行な成分ベクトルＦ１１は加工節目ライン１１２の排気側を向いているので、パーティクルは加工節目ライン１１２に沿って排気側へ移動することになる。

図３の加工節目ライン１１２は直線なので、径方向ラインＬ０〜Ｌ４との交点Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４における接線ベクトルは全て同一の接線ベクトルＶｓとなる。遠心力ベクトルは各点Ｐ０〜Ｐ４における径方向ラインに乗っているので、各点Ｐ０〜Ｐ４における径方向ベクトルは、それぞれの遠心力ベクトルと同一向きとなる。各点Ｐ０〜Ｐ４における接線ベクトルＶｓと遠心力ベクトルとの成す角度β０〜β４は、β０＞β１＞β２＞β３＞β４を満たしている。そのため、角度β４がβ４＞９０度を満足していれば、この加工節目ライン１１２上の全ての点において、遠心力はパーティクルを傾斜面Ｓの排気側へ移動させるように作用する。

なお、図３に示した加工節目ライン１１２よりも翼根元に近い加工節目ライン１１２に関しては、各径方向ラインＬ１〜Ｌ３との交点における翼角度αがより大きい。そのため、翼根元に近い加工節目ライン１１２における角度β０は、図３に示す加工節目ライン１１２における角度β０よりも小さくなる。角度β１〜β４に関しても同様である。

図４は、図３に示した傾斜面Ｓをロータ軸芯Ｊに沿って上方から見た投影図である。上述した傾斜面Ｓ上における遠心力ベクトルと接線ベクトルとの関係を、傾斜面Ｓを吸気側からロータ軸芯Ｊに垂直な面に投影した場合の投影面上における関係で説明すると以下のようになる。ここでは、傾斜面Ｓの投影像を投影傾斜面Ｓ１と呼び、加工節目ライン１１２の投影像を加工節目投影ライン２１２と呼び、径方向ラインＬ１〜Ｌ４を投影径方向ラインＬ１０〜Ｌ１４と呼ぶ。図３に示すように径方向ラインＬ１〜Ｌ４はロータ軸芯Ｊと直交する面上のラインなので、投影面に投影された遠心力ベクトルは、それぞれ対応する遠心力ベクトルＦ１〜Ｆ４と同一となる。そのため、図４では投影された遠心力ベクトルも符号Ｆ１〜Ｆ４で表している。

また、図２に示すように吸気口側から見た場合、加工工具９０の移動方向は翼根元から翼先端のどの領域においても同一方向なので、図４の投影傾斜面Ｓ１上における加工節目投影ライン２１２同士は平行になっている。そのため、図４の投影径方向ラインＬ１１〜Ｌ１４と加工節目投影ライン２１２との成す角度は、翼根元から翼先端まで同一の角度β1s〜β4sになっている。角度β1s〜β4sは、後述するように角度β１〜β４を投影傾斜面Ｓ１に投影した場合の角度である。図４からわかるように、β1s＞β2s＞β3s＞β4sとなっている。

図５は、傾斜面Ｓの点Ｐ１における遠心力ベクトルＦ１と接線ベクトルＶｓとの関係、遠心力ベクトルＦ１と接線ベクトルＶｓを投影傾斜面Ｓ１に投影して得られる接線ベクトルＶssとの関係を示す図である。接線ベクトルＶssの径方向ラインＬ１方向の成分をＶss1とし、径方向ラインＬ１に直交する方向の成分をＶss2とする。図５の平面Ｓ２は、遠心力ベクトルＦ１と接線ベクトルＶｓとが含まれる平面である。平面Ｓ２と投影傾斜面Ｓ１との成す角度は、点Ｐ１における翼角度α１である。平面Ｓ２上における接線ベクトルＶｓの径方向ラインＬ１方向の成分をＶ11とし、径方向ラインＬ１に直交する方向の成分をＶ12とする。

図５から接線ベクトルＶｓが径方向ラインＬ１に対して垂直の場合には、すなわち遠心力ベクトルＦ１に対して垂直の場合には、投影傾斜面Ｓ１上の接線ベクトルＶssも遠心力ベクトルＦ１と直交する。そして、遠心力ベクトルＦ１と接線ベクトルＶｓとの成す角度β１が９０度よりも大きい場合には、投影傾斜面Ｓ１における遠心力ベクトルＦ１と接線ベクトルＶssとの成す角度β1sも９０度よりも大きくなる。

すなわち、図４の投影図において角度β1sがβ1s≧９０度であれば、図３における角度β１もβ１≧９０度となる。図４では角度β1s〜β14の全てが９０度より大きいので、図３における角度β１〜β４も全て９０度よりも大きいことになる。その結果、加工節目ライン１１２上のいずれの点においても、パーティクルは排気側へと移動することになる。

図３に示すように加工節目ライン１１２が直線の場合には、図４から分かるように、吸気側端部Ｓ０２において、加工節目投影ライン２１２の接線ベクトルＶｓと径方向ベクトルＶｒとの成す角度β4sが９０度以上１８０度以下に設定されていれば、遠心力によってパーティクルが吸気側へ移動するのを防止することができる。

図２に示すタービンブレード裏面側の加工節目ライン１１２ｂに関しても同様の条件となる。すなわち、投影面上の排気側端部において、加工節目投影ラインの接線ベクトルＶssと径方向ベクトルＶｒとの成す角度が９０度以上１８０度以下に設定されていれば、加工節目ライン１１２ｂのいずれの点においても、遠心力によりパーティクルが吸気側へ移動するのを防止することができる。

（加工節目ライン１１２ｂについて）
ところで、図２に記載の回転翼１１０の場合、タービンブレード１１１ｃの裏面側（排気側）の加工は、タービンブレード１１１ｄの表面側（吸気側）を加工する際に行われる。例えば、図２のように加工工具９０を矢印９１の方向に移動させてタービンブレード１１１ｄの表面側を加工したならば、加工工具９０をロータ軸芯Ｊの上方向に移動させ、その後、加工工具９０を矢印９１と逆方向に移動させてタービンブレード１１１ｃの裏面側を加工する。そのため、タービンブレード１１１ｃの裏面側には、タービンブレード１１１ｄの表面側に形成された加工節目ライン１１２ａと同じ方向の加工節目ライン１１２ｂが破線で示すように形成される。

図２に示す回転翼１１０においては、各タービンブレード１１１は周方向に２０度ピッチで形成されている。タービンブレード１１１ｄの表面側の加工が終了すると、ロータ軸芯Ｊに関して回転翼１１０を２０度だけ回転（自転）させるか、または加工工具９０をロータ軸芯Ｊの回りに２０度だけ回転させるかした後に、隣接するタービンブレード１１１ｅの表面側の加工とタービンブレード１１１ｄの裏面側の加工とを行う。このような作業を繰り返すことによって全てのタービンブレード１１１の表面側に加工節目ライン１１２ａが形成され、裏面側には加工節目ライン１１２ｂが形成される。

このように裏面側の加工節目ライン１１２ｂが形成される場合の、排気側端部における加工節目ライン１１２ａの傾き角度の条件について説明する。図６は、図２のタービンブレード１１１ｃ、１１１ｄの部分の拡大図である。図６は回転翼１１０を吸気側から見た投影図に相当するので、ここでは投影面における関係として説明する。

タービンブレード１１１ｄの表面側の点Ｐ１０における遠心力ベクトルＦａ（または径方向ベクトルＶra）と加工節目投影ライン２１２ａの接線ベクトルＶsaとの成す角度の投影面での角度は、βasである。タービンブレード１１１ｃの裏面側の同一の点Ｐ１０における遠心力ベクトルＦｂと加工節目投影ライン２１２ｂの接線ベクトルＶsbとの成す角度の投影面での角度は、βbsである。図６に示す場合、角度βbsは角度βasよりもピッチ角度（２０度）だけ大きい。

また、加工節目投影ライン２１２ｂとタービンブレード１１１ｃの排気側端部との交点Ｐ１１における、遠心力ベクトルＦｃと加工節目投影ライン２１２ｂの接線ベクトルＶsbとの成す角度の投影面での角度はβcsである。この角度βcsは、角度βasよりも「ピッチ角度＋γ」だけ大きい。ここで、角度γは、加工節目投影ライン２１２ｂの存在する角度範囲（ロータ軸芯Ｊを中心とする角度範囲）である。

そのため、点Ｐ１１における角度βcsが１８０度以下となるためには、角度βasの上限角度を１８０度よりも「ピッチ角度＋γ」だけ小さく設定する必要がある。すなわち、表面側の加工節目ライン１１２ａについては、角度βasを９０度以上、かつ、「１８０度−（ピッチ角度＋γ）」以下に設定する必要がある。ここで、タービンブレード１１１の開き角γ０はγよりも大きいので、角度βasを９０度以上、かつ、「１８０度−γ０」以下に設定すれば、上記条件は必ず満足される。

（平行翼の場合）
図７はタービンブレード１１１が平行翼の場合を示す図である。平行翼の場合、タービンブレード１１１は根元部分から先端まで翼角度が等しく、ブレードの幅や傾斜面Ｓの幅も根元部分から先端まで等しく設定されている。

図８は、図７に示すタービンブレード１１１の傾斜面Ｓの一部を模式的に示したものである。傾斜面Ｓには、図３の場合と同様の直線状の加工節目ライン１１２が形成されている。図８に示す例では、径方向ラインＬ２は傾斜面Ｓ上に乗っているので、加工節目ライン１１２と径方向ラインＬ２との交点Ｐ２における遠心力ベクトルＦ２は、傾斜面Ｓ上にある。

一方、径方向ラインＬ３は、ロータ軸芯Ｊ上の傾斜面Ｓよりも上方の位置から放射状に伸びている。そのため、加工節目ライン１１２と径方向ラインＬ３との交点Ｐ３における遠心力ベクトルＦ３は、破線矢印で示すように傾斜面Ｓの表面から裏面側に斜めに向かうベクトルとなる。また、径方向ラインＬ１は、ロータ軸芯Ｊ上の傾斜面Ｓよりも下方位置から放射状に伸びている。そのため、加工節目ライン１１２と径方向ラインＬ１との交点Ｐ１における遠心力ベクトルＦ１は、一点鎖線矢印で示すように傾斜面Ｓの表面から傾斜面上方に斜めに向かうベクトルとなる。

遠心力ベクトルＦ１やＦ３のように傾斜面Ｓ上にない場合であっても、遠心力ベクトルＦ１やＦ３の加工節目ライン１１２に沿った成分ベクトルの方向によって、遠心力によるパーティクルの移動方向を判断することができる。すなわち、各点Ｐ１，Ｐ３における加工節目ライン１１２の接線ベクトルと径方向ベクトル（遠心力ベクトルと同じ向き）との成す角度β１，β３が、９０度以上１８０度以下であれば、遠心力によってパーティクルが吸気側へ移動するのを防止することができる。

このように、平行翼の場合もねじれ翼と同様の条件を満足すれば、すなわち、加工節目ライン１１２上の任意の点において接線ベクトルと径方向ベクトルとの成す角度を９０度以上１８０度以下とすることで、加工節目ライン１１２上のいずれの点においても、遠心力によるパーティクルの吸気側への移動を防止することができる。

上述した実施の形態では、加工節目ライン１１２が直線の場合を例に説明したが、加工節目ライン１１２が曲線の場合にも同様に適用することができる。例えば、図９に示すように弧を描くような加工節目ライン１１２ａ，１１２ｂに対しても、上述した直線状の加工節目ライン１１２の場合と同様の条件に設定することで、翼形状によらず傾斜面Ｓのパーティクルが吸気側へ移動するのを低減することができる。

以上説明した、遠心力によってパーティクルや気体分子が吸気側へ移動するのを防止するための条件を以下にまとめる。
（Ａ）任意の翼形状であって任意形状の加工節目ラインの場合
・加工節目ラインにおける接線ベクトルと径方向ベクトルとの成す角度を、９０度以上１８０度以下に設定する。
または、投影面での条件として
・加工節目投影ラインの接線ベクトルＶssと径方向ベクトルＶｒとの成す角度を、９０度以上１８０度以下に設定する。
（Ｂ）ねじれ翼または平行翼で直線の加工節目ラインの場合
・傾斜面Ｓの吸気側端部において、加工節目ラインの接線ベクトルＶｓと径方向ベクトルＶｒとの成す角度を、９０度以上１８０度以下に設定。
または
・投影面上の吸気側端部において、加工節目投影ラインの接線ベクトルＶssと径方向ベクトルＶｒとの成す角度を、９０度以上１８０度以下に設定。

（変形例１）
上述した実施形態では、傾斜面Ｓの全域にわたってパーティクルが吸気側に移動しないような加工節目ラインの条件について説明したが、傾斜面の一部領域に対して条件を設定するようにしても良い。

例えば、反応生成物が堆積しやすいプロセスにおいて排気を行うと、図１０の破線Ｒ０で示す排気側端部領域に反応生成物が堆積しやすい。そこで、少なくともこの領域においては、遠心力の作用によってパーティクルを排気側に移動させるような加工節目ラインとする。例えば、一点鎖線で示す径方向ラインＬ１００上における径方向ベクトルＶｒと加工節目投影ライン２１２の接線ベクトルＶssとが直交するように直線状の加工節目ラインを設定すれば良い。

このように設定すると、加工節目投影ライン２１２の径方向ラインＬ１００よりも排気側の部分においては、加工節目投影ライン２１２の接線ベクトルＶｓと径方向ベクトルＶｒとの成す角度βｓは９０度よりも大きくなる。傾斜面Ｓ上の径方向ラインＬ１００よりも排気側の領域に付着したパーティクルは、遠心力の作用によって排気側へ移動する。その結果、傾斜面Ｓの排気側端部Ｓ０１と径方向ラインＬ１００とで挟まれた領域への反応生成物の堆積を低減することができる。

（変形例２）
ただし、図１０では加工節目投影ライン２１２が直線状なので、径方向ラインＬ１００よりも吸気側においては、角度βｓは９０度よりも小さくなる。そのため、径方向ラインＬ１００よりも吸気側の傾斜面Ｓに付着したパーティクルは、吸気側へ移動することになる。そこで、径方向ラインＬ１００よりも吸気側における加工節目投影ライン２１２の形状を、接線ベクトルと径方向ベクトルとの成す角度が９０度以上となるように構成することで、径方向ラインＬ１００よりも吸気側においてパーティクルの吸気側への移動を防止することができる。

例えば、図１１に示すように、径方向ラインＬ１００よりも吸気側における加工節目投影ライン２１２の形状を円弧とすることで、径方向ラインＬ１００よりも吸気側における接線ベクトルと径方向ベクトルとの成す角度を９０度とすることができる。

上述した実施の形態によれば、次のような作用効果が得られる。
（Ｃ１）図３に示すように、タービンブレード１１１の傾斜面Ｓに形成された加工節目ライン１１２の任意の点において、加工節目ライン１１２の接線ベクトルＶｓと径方向ベクトルＶｒとの成す角度が、９０度以上１８０度以下に設定されている。その結果、傾斜面Ｓに付着したパーティクルや気体分子が、遠心力の作用によって吸気側に移動するのを防止することができ、パーティクルや気体分子の吸気側への移動を低減することができる。

（Ｃ２）図３に示すように、タービンブレード１１１の傾斜面Ｓに形成された加工節目ライン１１２は直線状を成し、傾斜面Ｓの吸気側端部Ｓ０２において、加工節目ライン１１２の接線ベクトルＶｓと径方向ベクトルＶｒとの成す角度が、９０度以上１８０度以下に設定されている。その結果、傾斜面Ｓに付着したパーティクルや気体分子が、遠心力の作用によって吸気側に移動するのを防止することができる。

（Ｃ３）図６に示すように、タービンブレード１１１は、ブレード根元からブレード先端に近づくにつれて翼角度がより小さく設定されるねじれ翼であって、タービンブレード１１１ｄの吸気側翼傾斜面に形成された加工節目ライン１１２ａの延在方向と、吸気側翼傾斜面に対向する隣接タービンブレード１１１ｃの排気側翼傾斜面に形成された加工節目ライン１１２ｂの延在方向とが同一方向であり、吸気側翼傾斜面をロータ軸芯Ｊに垂直な面に投影した投影像において、吸気側端部投影像における加工節目ライン投影像（加工節目投影ライン２１２ａ）の接線ベクトルＶsaと、吸気側端部投影像における径方向ベクトルＶraとの成す角度が９０度以上、かつ、１８０度−（タービンブレード開き角γ０）以下に設定されている。

このように加工節目ライン１１２ａ，１１２ｂを設定することにより、図２に示すように、タービンブレード１１１ｄの表面側と隣接するタービンブレード１１１ｃの裏面側とを、加工工具９０を同一方向に移動させて行う加工作業により加工することができる。

（Ｃ４）図１０に示すように、タービンブレード１１１の傾斜面Ｓには、傾斜面Ｓの吸気側端部Ｓ０２から排気側端部Ｓ０１まで延在する直線状の加工節目ライン１１２が形成され、加工節目ライン１１２は、傾斜面Ｓの吸気側端部Ｓ０２と排気側端部Ｓ０１との間の点（ラインＬ１００との交点）において、加工節目ライン１１２の吸気側方向への接線ベクトルと径方向ベクトルとの成す角度が、９０度に設定されている、その結果、図１０のラインＬ１００よりも排気側においては、傾斜面Ｓに付着したパーティクルや気体分子は遠心力の作用により排気側へと移動する。その結果、傾斜面Ｓの排気側端部領域Ｒ０への反応生成物の堆積を低減することができる。また、パーティクルや気体分子の吸気側への移動を低減することができる。

上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

１…ターボ分子ポンプ、１１Ｂ…ポンプロータ、９０…加工工具、１１０…回転翼、１１１，１１１ａ〜１１１ｅ…タービンブレード、１１２，１１２ａ，１１２ｂ…加工節目ライン、２１２…加工節目投影ライン、Ｌ０〜Ｌ４…径方向ライン、Ｌ１０〜Ｌ１４…投影径方向ライン、Ｊ…ロータ軸芯、Ｆ１〜Ｆ３…遠心力ベクトル、Ｓ…傾斜面、Ｓ１…投影傾斜面、Ｓ０１…排気側端部、Ｓ０２…吸気側端部、Ｖｓ，Ｖss，Ｖsa，Ｖsb…接線ベクトル、Ｖｒ，Ｖra…径方向ベクトル、γ０…開き角

Claims (5)

1. タービンブレードを複数備えるポンプロータにおいて、
   前記タービンブレードの翼傾斜面には加工節目ラインが形成され、
   前記加工節目ラインの任意の点において、前記加工節目ラインの吸気側方向への接線ベクトルと前記任意の点からロータ外径方向を向いた径方向ベクトルとの成す角度が、９０度以上１８０度以下に設定されている、ポンプロータ。
2. タービンブレードを複数備えるポンプロータにおいて、
   前記タービンブレードの翼傾斜面には加工節目ラインが形成され、
   前記加工節目ラインは直線状を成し、
   前記翼傾斜面の吸気側端部において、前記加工節目ラインの吸気側方向への接線ベクトルとロータ外径方向を向いた径方向ベクトルとの成す角度が、９０度以上１８０度以下に設定されている、ポンプロータ。
3. 請求項２に記載のポンプロータにおいて、
   前記タービンブレードは、ブレード根元からブレード先端に近づくにつれて翼角度がより小さく設定されるねじれ翼であって、
   前記タービンブレードの吸気側翼傾斜面に形成された加工節目ラインの延在方向と、前記吸気側翼傾斜面に対向する隣接タービンブレードの排気側翼傾斜面に形成された加工節目ラインの延在方向とが同一方向であり、
   前記吸気側翼傾斜面をロータ軸芯に垂直な面に投影した投影像において、吸気側端部投影像における加工節目ライン投影像の接線ベクトルと、吸気側端部投影像における径方向ベクトルとの成す角度が９０度以上、かつ、１８０度−（タービンブレード開き角）以下に設定されている、ポンプロータ。
4. タービンブレードを複数備えるポンプロータにおいて、
   前記タービンブレードの翼傾斜面には、前記翼傾斜面の吸気側端部から排気側端部まで延在する直線状の加工節目ラインが形成され、
   前記加工節目ラインは、前記翼傾斜面の吸気側端部と排気側端部との間の点において、前記加工節目ラインの吸気側方向への接線ベクトルと前記点からロータ外径方向を向いた径方向ベクトルとの成す角度が、９０度に設定されている、ポンプロータ。
5. 複数のタービンブレードが形成された固定翼と、
   請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のポンプロータと、を備えるターボ分子ポンプ。

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