JP6973348B2 - 真空ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、真空ポンプに関する。

ターボ分子ポンプ等の真空ポンプでは、ロータおよびロータ軸等により構成される回転体のアンバランスの修正を行う必要がある。回転体のバランス修正は、ケーシングを構成するベースや外筒に組み込む前に回転体をバランス修正用治具に取付けた状態で行うのが一般的である。しかし、バランス修正用治具に取付けて回転体のバランス修正を行っても、ケーシングへの組み込みを行う際の回転体の分解、組立作業により、軸受に対して回転体が偏心し、アンバランスが発生する恐れがある。
このため、回転体をケーシングに組み込んだ状態で、回転体のバランス修正を行うことができるターボ分子ポンプが知られている。このようなターボ分子ポンプの一例として、ロータ軸の下端部に取り付けられたディスクの外周に複数のねじ孔を設け、ディスクの下部に配置された軸受に覗き穴を設け、この覗き穴を通して軸受のディスク外周に設けられたねじ孔にバランス修正用ねじをねじ込んでバランス修正を行うものがある（例えば、特許文献1参照）。

特開２００８−３８８４４号公報

特許文献１に記載のターボ分子ポンプでは、バランス修正部は、回転体の下部側に設けられている。すなわち、ロータ軸の下端に設けたディスクの外周面の複数のねじ孔のうちバランス修正に必要なねじ孔にねじを螺合してバランス修正している。回転体のｎ次危険速度（例えば、ｎ≧３）にまで対応可能なバランス修正方法として知られているｎ面法を用いるには、アンバランス要因の部品によって発生する曲げ振動を抑えるためアンバランス要因の部品付近でバランス修正することが好ましい。しかし、特許文献１には、ｎ（ｎ≧３）面バランス修正に関する開示が無い。

本発明の一態様における真空ポンプは、ロータ翼およびロータ軸を有する回転体と、前記回転体を回転可能に収容するケーシングと、前記回転体の前記ロータ軸を駆動するモータと、前記ロータ軸の端部に配置された軸受と、前記回転体の軸方向一端側に設けられた第１のバランス修正部と、前記回転体の軸方向他端側に設けられた第２のバランス修正部と、前記第１のバランス修正部と第２のバランス修正部の間に設けられた第３のバランス修正部とからなる少なくとも３つのバランス修正部とを備え、前記３つのバランス修正部のいずれに対しても、前記ケーシングの外部からアクセスすることができる、ｎ（ｎ≧３）面法によるバランス修正が可能である。
好ましい態様では、前記ケーシングには、最上段の前記ロータ翼の上面に対向する位置に吸気口が形成されており、前記第１のバランス修正部は、前記吸気口からアクセス可能な前記回転体の位置に設けられている。
さらに、好ましい態様では、前記ロータ軸における前記モータの下方に前記第２のバランス修正部が設けられ、前記ケーシングに、前記第２のバランス修正部に前記ケーシングの外部からアクセス可能な第２のアクセス口が設けられている。
さらに、好ましい態様では、前記第２のアクセス口は、ガスパージポートまたは排気ポートである。
さらに、好ましい態様では、前記回転体の前記他端側に設けられたロータ円筒部を備え、前記第２のアクセス口は、前記ケーシングにおける前記ロータ円筒部の下方から前記第２のバランス修正部に向けて、前記ロータ軸の軸芯に対して傾斜して設けられている。
さらに、好ましい態様では、前記ケーシングに、前記第３のバランス修正部に前記ケーシングの外部からアクセス可能な第３のアクセス口が設けられており、前記第３のアクセス口はベントポートである。
さらに、好ましい態様では、前記ケーシングに複数の吸気口を有し、前記第１のバランス修正部と前記第２のバランス修正部との間に前記吸気口からアクセス可能な前記第３のバランス修正部を複数備える。
さらに、好ましい態様では、前記回転体が、前記ロータ翼を有する第１のターボポンプ部と、前記ロータ翼を有する第２のターボポンプ部と、Ｈｏｌｗｅｃｋポンプ部とを上流側からこの順に有し、前記ケーシングの側面において、前記第１のターボポンプ部の上流側の内部空間に対応する領域に第１の吸気口が形成され、前記第１のターボポンプ部と前記第２のターボポンプ部との間の内部空間に対応する領域に第２の吸気口が形成され、前記第２のターボポンプ部と前記Ｈｏｌｗｅｃｋポンプ部との間の内部空間に対応する領域に第３の吸気口が形成されており、前記第１のバランス修正部が、前記第１の吸気口からアクセス可能な前記ロータ軸の側面の位置に設けられ、一方の前記第３のバランス修正部が、前記第２の吸気口からアクセス可能な前記ロータ軸の側面の位置に設けられ、他方の前記第３のバランス修正部が、前記第３の吸気口からアクセス可能な前記ロータ軸の側面の位置に設けられている。

本発明によれば、ケーシング外部から回転体のバランス修正部にアクセスして、回転体のｎ（ｎ≧３）次危険速度にまでバランス修正の対応が可能となる。

図１は、本発明に係る真空ポンプの第１の実施の形態を示す図である。 図２は、本発明に係る真空ポンプの第２の実施の形態を示す図である。 図３は、本発明に係る真空ポンプの第３の実施の形態を示す図である。

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。
−第１の実施の形態−
図１は本発明に係る真空ポンプの第１の実施の形態を示す図であり、ターボ分子ポンプ１０の断面図である。ターボ分子ポンプ１０は、ボールベアリングを用いたメカニカル軸受型として例示されている。
ターボ分子ポンプ１０は、外筒１とベース２とからなるケーシング３、および電源装置４を有する。電源装置４は、ベース２に固定され、図示はしないが、内部にケーシング３内に収容されたモータやセンサ等に電気的に接続される電力供給用配線基板や制御用配線基板を備えている。
ターボ分子ポンプ１０は、以下に記載するように、ケーシング３内に、排気機能部として、タービン翼を備えたターボポンプ部と、螺旋型の溝を備えたHolweckポンプ部とを備えている。

ターボ分子ポンプ１０のケーシング３内には、ロータ１３およびこのロータ１３に一体的に設けられたロータ軸１４が回転可能に収容されている。ロータ１３とロータ軸１４は、例えば、アルミニウム合金により形成され、それぞれ、例えば、焼き嵌めや冷し嵌め等の締まり嵌めにより一体化される。ロータ１３は、ロータ軸１４の軸方向に多段に配列された複数のロータ翼１５と、ロータ翼１５の下方に設けられた一対のロータ円筒部１６ａ、１６ｂとを有する。各ロータ翼１５間にはステータ翼１７が配置されている。各ステータ翼１７間には、外筒１の内面に沿って配置されたスペーサ１８が配置されている。ロータ１３に形成された複数段のロータ翼１５と、ロータ翼１５に対して交互に配置された複数段のステータ翼１７とでターボポンプ部ＴＰが構成される。

一対のロータ円筒部１６ａ、１６ｂの間にはステータ２１が配置されている。ステータ２１は、ベース２に固定されている。ステータ２１とロータ円筒部１６ａの一方には、ねじ溝（図示せず）が設けられている。また、ステータ２１とロータ円筒部１６ｂの一方には、ねじ溝（図示せず）が設けられている。一対のロータ円筒部１６ａ、１６ｂとステータ２１とでHolweckポンプ部が構成される。Holweckポンプ部は、ターボポンプ部の下流側に設けられている。

ロータ軸１４の軸方向（以下、単に軸方向ということもある）の中間部には、ロータ軸１４を回転駆動するモータ２２が設けられている。モータ２２は、ロータ軸１４に設けられたモータロータ２２ａと、ベース２に固定されたモータステータ２２ｂにより構成される。ロータ軸１４は、ロータ軸１４の軸方向の上部側に設けられた永久磁石磁気軸受２３と、ロータ軸１４の軸方向の下部側に設けられたメカニカル軸受２５により回転自在に支持されている。

永久磁石磁気軸受２３は、外筒１に取り付けられた磁石ホルダ２４に設けられた複数の永久磁石２３ａと、ロータ１３に設けられた複数の永久磁石２３ｂとから構成される。複数の永久磁石２３ａと複数の永久磁石２３ｂとは、軸方向に沿って平行に、かつ、等間隔に配列されている。複数の永久磁石２３ａと複数の永久磁石２３ｂとは、Ｓ極とＮ極とが交互に配置されており、相互に対向する。そのため、複数の永久磁石２３ａと複数の永久磁石２３ｂとの反発力により、ロータ１３およびロータ１３に一体化されたロータ軸１４は、回転可能に支持される。

磁石ホルダ２４に設けられた各永久磁石２３ａとロータ１３に設けられた各永久磁石２３ｂは、軸方向において所定量ずれている。図１の例では、各永久磁石２３ｂは、各永久磁石２３ａに対して、軸方向に所定量だけ上方に位置している。このため、ロータ１３およびロータ軸１４には、複数の永久磁石２３ａと複数の永久磁石２３ｂとの反発力により、ラジアル方向の支持力と、軸方向の上方に向けたスラスト方向の支持力が作用している。

磁石ホルダ２４には、ロータ軸１４の上部側を収容する中空部２４ａが形成されており、中空部２４ａ内には、ベアリング２６が設けられている。ベアリング２６の内輪の内側空間内には、ロータ軸１４の上端部側に設けられた上部小径部１４ａが挿通されている。ベアリング２６は、ロータ軸１４の上部側のラジアル方向の振れを制限するタッチダウンベアリングとして機能する。ロータ１３およびロータ軸１４が定常回転している状態では、ロータ軸１４の上部小径部１４ａとベアリング２６とが接触することはない。しかし、大外乱が加わった場合や、回転の加速時または減速時にロータ１３およびロータ軸１４の振れ回りが大きくなった場合に、ロータ軸１４の上部小径部１４ａがベアリング２６の内輪の内面に接触する。ベアリング２６には、例えば深溝玉軸受が用いられる。

ベース２の中央部には、軸受配置空間４１が形成されており、この軸受配置空間４１内には、メカニカル軸受２５が配置されている。メカニカル軸受２５は、内輪、外輪および転がり素子を有する、例えば、アンギュラコンタクト玉軸受等のボールベアリングである。転がり素子の全表面には、内輪および外輪の各内面との摩擦を低減するためのグリースが塗着されている。メカニカル軸受２５の内輪の内側の空間内には、ロータ軸１４の下端側に設けられた下部小径部１４ｂが挿通される。メカニカル軸受２５は、下部小径部１４ｂに締結されるナット４２によりロータ軸１４の段部１４ｃに押し当てられて固定される。
ベース２の軸受配置空間４１は、ベース２に固定される底板４４により外部から密封される。

ロータ軸１４のモータロータ２２ａの下方には、筒状中空部を有する薄い円錐台状のバランス調整部材として用いられるカラー３１が設けられている。カラー３１の外周側面は軸方向上方から下方に向けて径が減少する傾斜面３１ａとなっている。この実施形態では、後述するように、この傾斜面３１ａに複数のねじ孔を設け、バランス修正に必要なねじ孔にねじを螺合してバランスを修正する。

外筒１の上部には、吸気口３２が設けられ、ベース２には、ポンプ部に連通する排気口３３が設けられている。また、ベース２には、パージガスを供給するためのガスパージポート３４が設けられている。ガスパージポート３４の機能を以下に示す。塩素系や硫化フッソ系等の腐食性ガスを排気する場合、腐食系ガスがポンプ部から、ケーシング３内の内部空間４３を介してモータ２２、およびロータ軸１４とベース２の内面との間に入り込み、モータ２２やメカニカル軸受２５等を腐食する恐れがある。また、ポンプ部内において反応生成物を生成して堆積する恐れがある。このため、ガスパージポート３４から、例えば、窒素ガス等のパージガスを供給することにより、モータ２２やメカニカル軸受２５等を保護する。そのため、ガスパージポートはモータ２２やメカニカル軸受２５付近に設置することが好ましい。また、ポンプ部内における反応生成物の堆積を抑制する。つまり、ガスパージポート３４は、ターボ分子ポンプ１０の内部部材を、腐食性ガスによる腐食から保護し、また、ポンプ部内における反応生成物の堆積を抑制するために、パージガスを供給する供給口としての機能を有する。

カラー３１の外周部に設けられた傾斜面３１ａは、ガスパージポート３４の軸方向に直交して配置されている。つまり、ガスパージポート３４は、ベース２におけるメカニカル軸受２５が配置された領域の外周部から、カラー３１の傾斜面３１ａに向けて、ロータ軸１４の軸心に対して傾斜する直線状に設けられている。ガスパージポート３４には、電源装置４に設けた電磁弁４５を介してパージガスが供給される。電磁弁４５を開くとパージガスが導入され、電磁弁４５を閉じるとパージガスの供給が停止される。

外筒１の軸方向の中間部には、ベントポート３５が設けられている。ベントポート３５は、下段側のロータ翼１５に対応する位置に設けられている。図示の例では、ベントポート３５は、最下段および最下段から２番目のロータ翼１５に跨る位置に設けられている。ベントポート３５は、ロータ１３を停止する際に排気するための排気口としての機能を有し、電磁弁４５で閉じられており、排気する際に電磁弁４５を開弁させてポンプ内を排気する。

ロータ翼１５およびロータ円筒部１６ａ、１６ｂを有するロータ１３と、ロータ軸１４と、複数の永久磁石２３ｂと、モータロータ２２ａとにより回転体Ｒが構成される。回転体Ｒは、モータ２２により、毎分数万回転という速度で回転する。回転体Ｒは、低速回転に達するまでの加速中も低振動であることが求められる。加速中も低振動とするためには、回転体Ｒを弾性体として扱い、曲げモードによる回転体の変形を考慮する必要がある。３次またはそれ以上のｎ次危険速度にまで対応可能なバランス修正方法として多面（ｎ面）法が知られている。この方法を用いるには、アンバランス要因の部品によって発生する曲げ振動を抑えるため、アンバランス要因の部品付近でバランス修正を行う必要がある。

本実施の形態に示すターボ分子ポンプ１０は、バランス修正を３次危険速度にまで対応できるように、上部・中間・下部のバランス修正部Ａ１〜Ａ３を有する。
上部バランス修正部Ａ１は、回転体Ｒの軸方向上部側に、中間バランス修正部Ａ２は、回転体Ｒの重心付近に、下部バランス修正部Ａ３は、回転体Ｒの下部側に、それぞれ、設けられている。上部・中間・下部のバランス修正部Ａ１〜Ａ３は、いずれも、ケーシング３の外部からアクセス可能であり、回転体Ｒをケーシング３に組み付けた後、回転体Ｒのバランス修正を行うことが可能となっている。
以下、上部・中間・下部のバランス修正部Ａ１〜Ａ３について説明する。

上部バランス修正部Ａ１は、ロータ１３の吸気口３２に面して設けられている。上部バランス修正部Ａ１は、最上段のロータ翼１５とロータ軸１４との間に設けられた複数のねじ孔５１を有する。複数のねじ孔５１は、ロータ軸１４の軸心を中心とする円周上に、中心角２０〜４５°程度の間隔で等間隔に配列されている。各ねじ孔５１の軸心は、ロータ軸１４の軸方向と平行である。各ねじ孔５１には、吸気口３２を介してケーシング３の外部からアクセス可能であり、ねじ孔５１に、バランス修正用ビス（図示せず）をねじ込んでバランスを調整することができる。

中間バランス修正部Ａ２は、ベントポート３５に対面する位置に設けられている。中間バランス修正部Ａ２は、最下段および最下段から２番目のロータ翼１５の根元の間のロータ１３の領域に設けられた複数のねじ孔５２を有する。複数のねじ孔５２は、ロータ軸１４の軸心を中心とする円周上に、中心角２０〜４５°程度の間隔で等間隔に配列されている。各ねじ孔５２の軸心は、ロータ軸１４の軸方向と直交している。ベントポート３５は、各ねじ孔５２のアクセス口となっている。つまり、電磁弁４５を取外して、回転体Ｒを回転することにより、いずれのねじ孔５２に対しても、ケーシング３の外部からアクセス可能であり、ねじ孔５２に、バランス修正用ビス（図示せず）をねじ込んでバランスを調整することができる。

下部バランス修正部Ａ３は、モータロータ２２ａの下面に設けられたカラー３１を有する。カラー３１の傾斜面３１ａには、カラー３１の軸心を中心とする円周上に中心角２０〜４５°程度の間隔で等間隔に配列された複数のねじ孔５３が設けられている。上述したように、カラー３１の傾斜面３１ａは、ガスパージポート３４に対面しており、カラー３１に設けられた各ねじ孔５３の軸心は、ガスパージポート３４と同軸上に配置されている。ガスパージポート３４は、各ねじ孔５３のアクセス口となっている。つまり、電磁弁４５を取外して、回転体Ｒを回転することにより、いずれのねじ孔５３についても、ケーシング３の外部からアクセス可能であり、ねじ孔５３に、バランス修正用ビス（図示せず）をねじ込んでバランスを調整することができる。

本発明の第１の実施の形態によれば、下記の効果を奏する。
（１）ターボ分子ポンプ１０は、回転体Ｒと、回転体Ｒを回転可能に収容するケーシング３と、回転体Ｒに設けられた中間バランス修正部Ａ２と、ケーシング３に設けられ、中間バランス修正部Ａ２にケーシング３の外部からアクセス可能なベントポート（アクセス口）３４とを備えており、中間バランス修正部Ａ２は、回転体Ｒのロータ翼１５が設けられた領域に設けられている。このため、ケーシング３の外部から回転体Ｒにアクセスして、３次危険速度にまでバランス修正の対応が可能である。

（２）また、真空ポンプに設けられているベントポート３５を、中間バランス修正部Ａ２のアクセス口としたので、アクセス口を新たに形成する必要がなく、従来品との互換性を維持することができる。

（３）ロータ軸１４の下端部に配置された軸受をメカニカル軸受２５とした。ロータ軸１４を支持する軸受が磁気軸受の場合には、回転体Ｒを軸受から浮上した状態でバランス修正を行う為、バランス修正をバランス治具により行った後、ケーシングに組み付けても、アンバランスが生じ難い。しかし、メカニカル軸受では、軸受と軸受固定部との間に隙間が存在するので、回転体Ｒをバランス治具に取付けてバランス調整をしても、ケーシング３に組み込み後に、再度、バランス調整が必要となる可能性が高い。本実施の形態では、メカニカル軸受２５で支持される回転体Ｒに対して、ケーシング３に組み付け後に、アンバランスの修正が可能である。

（４）ロータ軸１４におけるモータ２２の下方に下部バランス修正部Ａ３が設けられ、ケーシング３に、下部バランス修正部Ａ３にケーシング３の外部からアクセス可能なガスパージポート（アクセス口）３３が設けられている。アンバランス要因となるモータ２２の付近に、ケーシング３の外部からアクセス可能な下部バランス修正部Ａ３が設けられているため、低振動を実現することが可能である。

（５）また、ガスパージポート３４を下部バランス修正部Ａ３としたので、アクセス口を新たに形成する必要がなく、従来品との互換性を維持することができる。

（６）下部バランス修正部Ａ３のアクセス口は、ケーシング３におけるロータ円筒部１６ａ、１６ｂの下方から下部バランス修正部Ａ３に向けて、ロータ軸１４の軸心に対して傾斜して設けられている。このような構成とすることにより、ロータ円筒部１６ａ、１６ｂおよびメカニカル軸受２５を避けて、ベース２に下部バランス修正部Ａ３を設けることが可能となる。

（７）中間・下部のバランス修正部Ａ２、Ａ３に加え、ロータ１３の上部に、ケーシング３の吸気口３２からアクセス可能な上部バランス修正部Ａ１を設けた。このため、３面すべてのバランス修正を、回転体Ｒをケーシング３に組み込んだ後に行うことが可能である。

−第２の実施の形態−
図２は、本発明に係る真空ポンプの第２の実施の形態を示す図である。
第２の実施の形態では、下部バランス修正部Ａ３へのアクセス口を排気口３３Ａとしたものである。
図２に示されるように、真空ポンプ１０の排気口３３Ａは、第１の実施の形態のガスパージポート３４と同じように、ベース２におけるメカニカル軸受２５が配置された領域の外周部から、カラー３１の傾斜面３１ａに向けて、ロータ軸１４の軸心に対して傾斜する直線状に設けられている。カラー３１に設けられた各ねじ孔５３の軸心は、排気口３３Ａと同軸上に配置されている。つまり、排気口３３Ａは、各ねじ孔５３のアクセス口となっている。排気口３３Ａは、バックポンプに接続する管路が接続可能とされ、第１の実施の形態の電磁弁４５を有していない。このため、第２の実施の形態では、下部バランス修正部Ａ３でバランス修正を行うに際し、電磁弁４５を脱着する手間は不要となる。

第２の実施の形態におけるその他の構成は、第１の実施の形態と同様であり、対応する部材に同一の符号を付して説明を省略する。従って、第２の実施の形態においても。第１の実施の形態の効果（１）〜（３）、（６）、（７）と同様な効果を奏する。なお、図示はしないが、第２の実施の形態において、パージガスを供給するため、専用のガスパージポートを設けてもよい。

上記各実施の形態では、ロータ軸１４をメカニカル軸受２５および永久磁石磁気軸受２３により支持する構造として例示した。しかし、メカニカル軸受２５に替えて、磁気軸受を用いる構造としてもよい。この場合、ロータ軸１４の上・下部にラジアル磁気軸受を配し、ロータ軸１４に、このロータ軸より径の大きいディスクを取り付けて、このディスクの上下に一対のスラスト磁気軸受を配する構造にしてもよい。この構造とすれば、永久磁石磁気軸受２３を無くすこともできる。

上記各実施の形態では、ロータ軸１４とロータ１３とは、締まり嵌めにより一体化される構造としたが、ロータ軸１４とロータ１３とは、ボルト締結構造により一体化する構造としてもよい。

上記各実施の形態では、上部・中間・下部のバランス修正部Ａ１〜Ａ３では、ねじ孔５１〜５３に、バランス修正用ビスをねじ込んでバランス修正を行う方法として例示した。しかし、予め、ねじ孔５１〜５３にバランス修正用ビスをねじ込んでおき、バランス修正用ビスを取り外すことによりアンバランスを修正するようにしてもよい。

また、上部・中間のバランス修正部Ａ１、Ａ２は、ロータ１３に、直接、ねじ孔５１、５２を設けた構造として例示したが、ねじ孔５１、５２を設けたバランス修正用部材を、ロータ１３に取り付ける構造としてもよい。あるいは、バランス修正部材には、ねじ孔を設けず、バランス修正時に、バランス修正部材の一部を削り取ることによりアンバランスを修正するようにしてもよい。

上記では、真空ポンプとしてターボ分子ポンプ１０を一例として説明した。しかし、本発明は、ターボポンプ部のみを備えるターボ分子ポンプに適用することができる。

上記実施の形態では、３面法によるバランス修正が可能な真空ポンプについて説明した。しかし本発明は、さらなる低振動化、高速回転化によって発生する振動モードの増加に対応するため、４面法によるバランス修正が可能な真空ポンプ、すなわち、回転体Ｒが４つ以上のバランス修正部を有する真空ポンプとすることも可能である。次に、このような第３の実施の形態について説明する。

−第３の実施の形態−
図３は本発明に係る真空ポンプの第３の実施の形態を示す図であり、ターボ分子ポンプ(真空ポンプ)１００の断面図である。ターボ分子ポンプ１００は、以下に示すように複数の吸気口１３２ａ〜１３２ｃを備えており、例えば、質量分析装置等の真空装置用の真空ポンプとして用いられる。
ターボ分子ポンプ１００は、外筒１０１とベース１０２とからなるケーシング１０３を有する。

真空ポンプ１００は、以下に記載するように、ケーシング１０３内に、２つのターボポンプ部ＴＰ１、ＴＰ２と、１つのHolweckポンプ部ＳＰとを備えている。
真空ポンプ１００のケーシング３内には、ロータ軸１１４が収容されている。ロータ軸１１４にはロータ円筒基部１１６が設けられており、ロータ円筒基部１１６の外周側には、ベース１０２の底面１０２ａ側に向かって延在する一対のロータ円筒部１１６ａ、１１６ｂが設けられている。
ロータ軸１１４に設けられた複数のロータ翼１１５ａと、ロータ翼１１５ａ間に配置された複数のステータ翼１１７ａにより第１のターボポンプ部ＴＰ１が構成されている。複数のステータ翼１１７ａは、各ステータ翼１１７ａ間に配置された複数のスペーサ１１８ａにより挟圧されて保持されている。また、ロータ軸１１４に設けられた複数のロータ翼１１５ｂと、ロータ翼１１５ｂ間に配置された複数のステータ翼１１７ｂにより第２のターボポンプ部ＴＰ２が構成されている。複数のステータ翼１１７ｂは、各ステータ翼１１７ｂ間に配置された複数のスペーサ１１８ｂにより挟圧されて保持されている。図３におけるロータ軸１１４に向かって右側が流路の上流側であり、第２のターボポンプ部ＴＰ２は、第１のターボポンプ部ＴＰ１の下流側に設けられている。

ロータ軸１１４のロータ円筒基部１１６に設けられた一対のロータ円筒部１１６ａ、１１６ｂの間にはステータ１２１が配置されている。ステータ１２１は、ベース１０２に固定されている。ステータ１２１の内周面とロータ円筒部１１６ａの外周面のいずれか一方には、ねじ溝（図示せず）が設けられている。また、ステータ１２１の外周面とロータ円筒部１１６ｂの内周面のいずれか一方には、ねじ溝（図示せず）が設けられている。一対のロータ円筒部１１６ａ、１１６ｂとステータ１２１とでHolweckポンプ部ＳＰが構成される。Holweckポンプ部ＳＰは、第２のターボポンプ部ＴＰ２の下流側に設けられている。

ロータ軸１１４の軸方向におけるベース１０２側の端部側には、ロータ軸１１４を回転駆動するモータ１２２が設けられている。モータ１２２は、ロータ軸１１４に設けられたモータロータ１２２ａと、ベース１０２に固定されたモータステータ１２２ｂにより構成される。ロータ軸１１４は、ロータ軸１１４の軸方向の上流側の端部側に設けられた永久磁石磁気軸受１２３と、ロータ軸１４の軸方向の下流側の端部側に設けられたメカニカル軸受１２５により回転自在に支持されている。

永久磁石磁気軸受１２３は、外筒１０１に取り付けられた磁石ホルダ１２４に設けられた複数の永久磁石１２３ａと、ロータ軸１１４に設けられた複数の永久磁石１２３ｂとから構成される。複数の永久磁石１２３ａと複数の永久磁石１２３ｂとは、軸方向に沿って平行に、かつ、等間隔に配列されている。

磁石ホルダ１２４には、ロータ軸１１４の上部側を収容する中空部１２４ａが形成されており、中空部１２４ａ内には、ベアリング１２６が設けられている。ベアリング１２６の内輪の内側空間内には、ロータ軸１１４の端部に設けられた上部小径部１１４ａが挿通されている。

ベース１０２の中央部には、軸受配置空間１４１が形成されており、この軸受配置空間１４１内には、メカニカル軸受１２５が配置されている。メカニカル軸受１２５の内輪の内側の空間内には、ロータ軸１１４の下端側に設けられた下部小径部１１４ｂが挿通される。メカニカル軸受１２５は、下部小径部１１４ｂに締結されるナット１４２によりロータ軸１１４の段部１１４ｃに押し当てられて固定されている。
ベース１０２の軸受配置空間１４１は、ベース１０２に固定される底板１４４により外部から密封される。

ロータ軸１１４のモータロータ１２２ａのベース１０２側の面には、筒状中空部を有する薄い円錐台状のバランス調整部材として用いられるカラー１３１が設けられている。カラー１３１の外周側面は軸方向上方から下方に向けて径が減少する傾斜面１３１ａとなっている。第３の実施の形態においても、第１の実施の形態と同様、この傾斜面３１ａに複数のねじ孔を設け、バランス修正に必要なねじ孔にねじを螺合してバランスを修正する。

外筒１０１の上部には、不図示の真空装置に取り付けられるフランジ部１３６が設けられている。フランジ部１３６には、外筒１０１の内部空間１４３に連通する３つの吸気口１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃが設けられている。吸気口１３２ａは、第１のターボポンプ部ＴＰ１の上流側の内部空間１４３ａに対応する領域に設けられている。吸気口１３２ｂは、第２のターボポンプ部ＴＰ２の上流側、換言すれば、第２のターボポンプ部ＴＰ２と第１のターボポンプ部ＴＰ１との間の内部空間１４３ｂに対応する領域に設けられている。吸気口１３２ｃは、ロータ円筒基部１１６と、第２のターボポンプ部ＴＰ２を構成するステータ翼１１７ｂうちの最下流のステータ翼１１７ｂとの間の内部空間１４３ｃに対応する領域に設けられている。

ベース１０２には、Holweckポンプ部ＳＰに連通する排気口１３３が設けられている。また、ベース１０２には、パージガスを供給するためのガスパージポート１３４が設けられている。

カラー１３１の外周部に設けられた傾斜面１３１ａは、第１の実施の形態と同様、ガスパージポート３４の軸方向に直交して配置されており、ガスパージポート１３４には、ベース１０２に設けた電磁弁１４５を介してパージガスが供給される。電磁弁１４５を開くとパージガスが導入され、電磁弁１４５を閉じるとパージガスの供給が停止される。

ロータ軸１１４、ロータ翼１１５ａ、１１５ｂ、ロータ円筒部１１６ａ、１１６ｂを有するロータ円筒基部１１６、複数の永久磁石１２３ｂ、およびモータロータ１２２ａにより回転体Ｒが構成される。

第３の実施の形態に示す真空ポンプ１００は、バランス修正を４次危険速度にまで対応できるように、第１〜第４の４つのバランス修正部Ｂ１〜Ｂ４を有する。
第１バランス修正部Ｂ１は、回転体Ｒにおける第１のターボポンプ部ＴＰ１の上流側に、第２バランス修正部Ｂ２は、回転体Ｒにおける第１のターボポンプ部ＴＰ１と第２のターボポンプ部ＴＰ２の間に、第３バランス修正部Ｂ３は、回転体Ｒにおける第２のターボポンプ部ＴＰ２とロータ円筒基部１１６との間に、第４バランス修正部Ｂ４は、回転体Ｒに設けられたモータ１２２の下流側に、それぞれ、設けられている。第１〜第４バランス修正部Ｂ１〜Ｂ４は、いずれも、ケーシング１０３の外部からアクセス可能であり、回転体Ｒをケーシング１０３に組み付けた後、回転体Ｒのバランス修正を行うことが可能となっている。
以下、第１〜第４バランス修正部Ｂ１〜Ｂ４について説明する。

第１バランス修正部Ｂ１は、回転体Ｒにおける第１のターボポンプ部ＴＰ１の上流側に設けられている。第１バランス修正部Ｂ１は、ロータ軸１１４に設けられた複数のねじ孔１５１ａを有する。複数のねじ孔１５１ａは、ロータ軸１１４の軸心を中心とする円周上に、中心角２０〜４５°程度の間隔で等間隔に配列されている。各ねじ孔１５１ａの軸心は、ロータ軸１１４の軸方向と直交して配置されている。各ねじ孔１５１ａには、吸気口１３２ａを介してケーシング１０３の外部からアクセス可能であり、ねじ孔１５１ａに、バランス修正用ビス（図示せず）をねじ込んでバランスを調整することができる。

第２バランス修正部Ｂ２は、回転体Ｒにおける第１のターボポンプ部ＴＰ１と第２のターボポンプ部ＴＰ２の間に、換言すれば、第２のターボポンプ部ＴＰ２と設けられている。第２バランス修正部Ｂ２は、ロータ軸１１４に設けられた複数のねじ孔１５１ｂを有する。複数のねじ孔１５１ｂは、ロータ軸１１４の軸心を中心とする円周上に、中心角２０〜４５°程度の間隔で等間隔に配列されている。各ねじ孔１５１ｂの軸心は、ロータ軸１１４の軸方向と直交して配置されている。各ねじ孔１５１ｂには、吸気口１３２ｂを介してケーシング１０３の外部からアクセス可能であり、ねじ孔１５１ｂに、バランス修正用ビス（図示せず）をねじ込んでバランスを調整することができる。

第３バランス修正部Ｂ３は、回転体Ｒにおける第２のターボポンプ部ＴＰ２とロータ円筒基部１１６との間に、換言すれば、第２のターボポンプ部ＴＰ２とHolweckポンプ部ＳＰとの間に設けられている。第３バランス修正部Ｂ３は、ロータ軸１１４に設けられた複数のねじ孔１５１ｃを有する。複数のねじ孔１５１ｃは、ロータ軸１１４の軸心を中心とする円周上に、中心角２０〜４５°程度の間隔で等間隔に配列されている。各ねじ孔１５１ｃの軸心は、ロータ軸１１４の軸方向と直交して配置されている。各ねじ孔１５１ｃには、吸気口１３２ｃを介してケーシング１０３の外部からアクセス可能であり、ねじ孔１５１ｃに、バランス修正用ビス（図示せず）をねじ込んでバランスを調整することができる。

第４バランス修正部Ｂ４は、モータロータ１２２ａの下面に設けられたカラー１３１を有する。カラー１３１の傾斜面１３１ａには、カラー１３１の軸心を中心とする円周上に中心角２０〜４５°程度の間隔で等間隔に配列された複数のねじ孔１５３が設けられている。上述したように、カラー１３１の傾斜面１３１ａは、ガスパージポート１３４に対面しており、カラー１３１に設けられた各ねじ孔１５３の軸心は、ガスパージポート１３４と同軸上に配置されている。ガスパージポート１３４は、各ねじ孔１５３のアクセス口となっている。つまり、電磁弁１４５を取外して、回転体Ｒを回転することにより、いずれのねじ孔１５３についても、ケーシング１０３の外部からアクセス可能であり、ねじ孔１５３に、バランス修正用ビス（図示せず）をねじ込んでバランスを調整することができる。

以上説明した通り、第３の実施の形態の真空ポンプ１００は、ケーシング１０３外部からアクセス可能な第１〜第４バランス修正部Ｂ１〜Ｂ４を備えており、回転体Ｒの４次危険速度にまでバランス修正の対応が可能となる。
なお、上記各実施の形態では、３面および４面の修正面を有するバランス修正について例示した。しかし、本発明は、５つ以上の修正面を持つ、ｎ面（ｎ≧３）バランス修正に幅広く適用できるものである。
また、上記各実施の形態では、外部からのアクセス口を各バランス修正面に対して設けた構成として例示した。しかし、バランス修正面が近接する位置に設けられているような構成では、１つのアクセス口から、複数のバランス修正面にアクセスできるようにすることも可能である。

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。上記各実施の形態の態様を組み合わせたり、適宜、変形したりしてもよく、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 、１０１ 外筒
２ 、１０２ ベース
３、１０３ ケーシング
１０、１００ ターボ分子ポンプ（真空ポンプ）
１３ ロータ
１４、１１４ ロータ軸
１５、１１５ａ、１１５ｂ ロータ翼
１６ａ、１６ｂ、１１６ａ、１１６ｂ ロータ円筒部
２２、１２２ モータ
２５、１２５ メカニカル軸受
３２、１３２、１３２ａ〜１３２ｃ 吸気口
３３Ａ 排気口
３４、１３４ ガスパージポート
３５ ベントポート
５１、５２、５３、１５１ａ〜１５１ｃ、１５３ ねじ孔
Ａ１ 上部バランス修正部(第１のバランス修正部)
Ａ２ 中間バランス修正部(第３のバランス修正部)
Ａ３ 下部バランス修正部(第２のバランス修正部)
Ｂ１ 第１バランス修正部(第１のバランス修正部)
Ｂ２ 第２バランス修正部(第３のバランス修正部)
Ｂ３ 第３バランス修正部(第３のバランス修正部)
Ｂ４ 第４バランス修正部(第２のバランス修正部)
Ｒ 回転体

Claims (8)

1. ロータ翼およびロータ軸を有する回転体と、
   前記回転体を回転可能に収容するケーシングと、
   前記回転体の前記ロータ軸を駆動するモータと、
   前記ロータ軸の端部に配置された軸受と、
   前記回転体の軸方向一端側に設けられた第１のバランス修正部と、前記回転体の軸方向他端側に設けられた第２のバランス修正部と、前記第１のバランス修正部と第２のバランス修正部の間に設けられた第３のバランス修正部とからなる少なくとも３つのバランス修正部とを備え、
   前記３つのバランス修正部のいずれに対しても、前記ケーシングの外部からアクセスすることができる、ｎ（ｎ≧３）面法によるバランス修正が可能である真空ポンプ。
2. 請求項１に記載の真空ポンプにおいて、
   前記ケーシングには、最上段の前記ロータ翼の上面に対向する位置に吸気口が形成されており、
   前記第１のバランス修正部は、前記吸気口からアクセス可能な前記回転体の位置に設けられている、真空ポンプ。
3. 請求項１または２に記載の真空ポンプにおいて、
   前記ロータ軸における前記モータの下方に前記第２のバランス修正部が設けられ、
   前記ケーシングに、前記第２のバランス修正部に前記ケーシングの外部からアクセス可能な第２のアクセス口が設けられている真空ポンプ。
4. 請求項３に記載の真空ポンプにおいて、
   前記第２のアクセス口は、ガスパージポートまたは排気ポートである真空ポンプ。
5. 請求項３または４に記載の真空ポンプにおいて、
   前記回転体の前記他端側に設けられたロータ円筒部を備え、前記第２のアクセス口は、前記ケーシングにおける前記ロータ円筒部の下方から前記第２のバランス修正部に向けて、前記ロータ軸の軸芯に対して傾斜して設けられている真空ポンプ。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の真空ポンプにおいて、
   前記ケーシングに、前記第３のバランス修正部に前記ケーシングの外部からアクセス可能な第３のアクセス口が設けられており、
   前記第３のアクセス口はベントポートである真空ポンプ。
7. 請求項１に記載の真空ポンプにおいて、
   前記ケーシングに複数の吸気口を有し、前記第１のバランス修正部と前記第２のバランス修正部との間に前記吸気口からアクセス可能な前記第３のバランス修正部を複数備える真空ポンプ。
8. 請求項１に記載の真空ポンプにおいて、
   前記回転体が、前記ロータ翼を有する第１のターボポンプ部と、前記ロータ翼を有する第２のターボポンプ部と、Ｈｏｌｗｅｃｋポンプ部とを上流側からこの順に有し、
   前記ケーシングの側面において、前記第１のターボポンプ部の上流側の内部空間に対応する領域に第１の吸気口が形成され、前記第１のターボポンプ部と前記第２のターボポンプ部との間の内部空間に対応する領域に第２の吸気口が形成され、前記第２のターボポンプ部と前記Ｈｏｌｗｅｃｋポンプ部との間の内部空間に対応する領域に第３の吸気口が形成されており、
   前記第１のバランス修正部が、前記第１の吸気口からアクセス可能な前記ロータ軸の側面の位置に設けられ、
   一方の前記第３のバランス修正部が、前記第２の吸気口からアクセス可能な前記ロータ軸の側面の位置に設けられ、
   他方の前記第３のバランス修正部が、前記第３の吸気口からアクセス可能な前記ロータ軸の側面の位置に設けられている、真空ポンプ。
   

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