WO2006041113A1

WO2006041113A1 - ダンパおよび真空ポンプ

Info

Publication number: WO2006041113A1
Application number: PCT/JP2005/018835
Authority: WO
Inventors: Hirotaka Namiki; Satoshi Okudera
Original assignee: Boc Edwards Japan Limited
Priority date: 2004-10-15
Filing date: 2005-10-13
Publication date: 2006-04-20
Also published as: JPWO2006041113A1; US7993113B2; KR20070063003A; EP1811175B1; KR101185265B1; US20080085202A1; JP5046647B2; EP1811175A4; EP1811175A1

Abstract

　真空ポンプの取付姿勢の自由度を保持しつつ、特定の周波数帯域の振動の低減化を図ることができるダンパを提供することを目的とする。　ベローズ４４と弾性部材４５とを接触しない十分な間隔を持って配置し、弾性部材４５にばね要素Ｋと減衰要素Ｃを、ベローズ４４にばね要素ｋとマス要素ｍを備えさせる。これによりノッチフィルタ形の振動絶縁器を構成する。そして、ベローズ４４と弾性部材４５は、ノッチ帯域の中心周波数ｆｃがロータ８の回転周波数の近傍となる各要素の定数に設定される。各要素の定数に合致するように部材の材質や引き伸ばし量を調整する。このようにベローズ４４と弾性部材４５により構成されるノッチフィルタ形の振動絶縁器により、特定周波数の振動、つまりロータ８の回転周波数帯域の振動を適切に減衰させることができる。

Description

明細書

ダンバおよび真空ポンプ技術分野

[0001] 本発明は、真空ポンプで発生した振動の伝搬 (伝導)を抑制する機構を有するダンパおよび真空ポンプに関する。

背景技術

[0002] 真空ポンプを用いて排気処理を行い、内部が真空に保たれるような真空装置を用いる装置には、半導体製造装置、電子顕微鏡、表面分析装置、微細加工装置などがある。

また、各種ある真空ポンプのうち、高真空の環境を実現するために多用されるものに、ターボ分子ポンプがある。

ターボ分子ポンプは、吸気口および排気口を有するケーシングの内部でロータが高速回転するように構成されている。ケーシングの内周面には、ステータ翼が多段に配設されており、一方、ロータにはロータ翼が放射状かつ多段に配設されている。口ータが高速回転すると、ロータ翼とステータ翼との作用により気体が吸気口から吸引され、排気口力も排出されるようになっている。

[0003] ところで、ターボ分子ポンプは、ロータが高速回転すると、モータのコギングトルクにより振動が発生する。また、ロータは、完全にバランスがとれてない場合には、軸の振れによる振動が発生するおそれもある。

このような真空ポンプで発生した振動が、真空装置側に伝搬してしまうと装置の性能に支障を来すおそれがある。例えば、電子顕微鏡や表面分析装置などは、ォーダーゃナノオーダーの微小振動であっても大きな影響を受けるおそれがある。

そこで従来、真空チャンバと真空ポンプとの間にダンパを配置し、真空ポンプで発生する振動 (微小振動を含む）が真空チャンバへ伝搬されることを抑制して、る。

[0004] ダンバとしては、例えば、周面を蛇腹状に折曲形成した薄!、ステンレス合金製の部材 (ベローズ)をシリコンラバー等の弾性部材で被覆したものが用いられてヽる。真空ポンプ使用時には、このダンバに外方力もホースバンド等を装着してダンパを締め付ける。

このダンパは、ダンピング特性を大きくするために、即ち、振動の絶縁性を向上させるために、ダンバの系全体の固有振動数を低く（例えば 100Hz以下)設定することが望ましい。

固有振動数の低下は、ダンバの剛性および減衰係数を小さくすることによって実現できる。

し力しながら、ダンバは、大気中に配置されるため、真空排気流路と大気との圧力差に耐えうる構造が必要となる。そのため、ダンバには、ある程度の高い剛性が要求される。つまり、ダンバの剛性を小さくするには限界があった。

[0005] 真空ポンプの起動時や停止時などの加減速時において、ロータの回転数がダンバの系全体の固有振動数を通過する。この固有振動数の通過時に、即ち、ロータの振動数とダンバの系全体の固有振動数が一致した場合に共振を起こす。

また、ロータを支持する力や配管など力も伝わってくる外乱によって、この周波数の振動が励起されてしまう場合がある。特に、固有振動数付近の帯域については、ダンパを使用しない場合よりも振動が著しく大きくなつてしまう場合もある。

共振現象は、小さな外力でも大きな振動を生じてしまうが、ダンバの系全体における減衰係数を大きくすることによって、共振時の変位 (振れ幅)を小さくすることができる。

このような共振による影響を低減させるため、ダンバには、ある程度の高い減衰係数が要求される。つまり、ダンバの減衰係数を小さくするにも限界があった。

そこで従来、ダンバの系全体の固有振動数を低下させるための技術が、下記の特許文献をはじめ、種々提案されている。

[0006] 特許文献 1：特開昭 59— 221482号公報

特許文献 2：実用新案登録第 3092699号公報

[0007] 特許文献 1には、真空ポンプが受ける吸引力を相殺させるためのバランス用真空室を設ける技術が提案されている。このようなバランス用真空室を設けることによりベローズに作用する圧縮力を抑制することができる。これにより、ベローズをよりやわらかい部材で形成しても略自由長で機能させることができ、ダンバの系全体の固有振動数を低下させることができる。

また、特許文献 2には、真空引きの力を撚り線ワイヤで受ける技術が提案されている。撚り線ワイヤを用いて真空力に耐え得る構成とすることにより、ダンバの固有振動数を/ J、さくすることができる。

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0008] しカゝしながら、減衰係数を小さくしてダンバの系全体の固有振動数を低下させた場合には、外乱を受けた場合における真空ポンプの安定性が損なわれるおそれがあるまた、ダンバの剛性を小さくしてダンバの系全体の固有振動数を低下させた場合には、真空ポンプを倒立姿勢 (吸気口を下向き)や水平姿勢 (横向き)で取り付けた時に真空ポンプの安定支持ができなくなるおそれがある。詳しくは、真空ポンプを倒立姿勢や水平姿勢で取り付けた場合には、真空ポンプの自重によりダンバに橈みや傾きが生じるおそれがある。このような橈みや傾きなどの不具合が生じてしまうと、真空ポンプの取付姿勢の自由度 (柔軟度)が制限されてしまう。

[0009] そこで、本発明は、真空ポンプの取付姿勢の自由度 (柔軟度)を保持しつつ、特定の周波数帯域の振動の低減ィ匕を図ることができるダンバおよび真空ポンプ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

[0010] 請求項 1記載の発明は、真空装置と前記真空装置の排気処理を行う真空ポンプとの間に配設され、前記真空ポンプで発生した振動を前記真空装置へ伝播することを抑制するダンバであって、振動エネルギーを抑制する振動吸収の解析モデルにぉ、て、ばね定数 kのばね要素および質量 mのマス (質量)要素を備えた第 1の振動吸収性部材と、前記第 1の振動吸収性部材と接触しない位置に配置され、振動エネルギ一を抑制する振動吸収の解析モデルにぉ、て、ばね定数 Kのばね要素および粘性減衰係数 Cの減衰要素を備えた第 2の振動吸収性部材と、を備え、前記第 1の振動吸収性部材および前記第 2の振動吸収性部材は、特定の周波数帯域にぉ、て急峻な減衰特性を有するノッチフィルタ形の振動絶縁構造を形成することにより前記目的を達成する。

[0011] 請求項 2記載の発明は、請求項 1記載の発明において、前記第 1の振動吸収性部材は、周面が蛇腹状の薄肉円筒部材によって形成され、前記第 2の振動吸収性部材は、弾性部材によって形成され、前記薄肉円筒部材の外周に配設する。

[0012] 請求項 3記載の発明は、請求項 1または請求項 2記載の発明において、前記真空ポンプは、吸気口および排気口、さらに、前記吸気ロカ前記排気口まで気体を移送する気体移送機構を備え、前記気体移送機構は、前記真空ポンプに内包された回転体の回転作用により気体を移送し、前記ノッチフィルタ形の振動絶縁構造における前記特定の周波数帯域の中心周波数 fcは、前記第 1の振動吸収性部材の固有振動数によって決まり、前記第 1の振動吸収性部材および前記第 2の振動吸収性部材における各要素は、前記特定の周波数帯域の中心周波数 fcが前記回転体の回転周波数と略一致するように構成する。

なお、前記第 1の振動吸収性部材の固有振動数は、例えば、 2次以上の固有振動数を含んでもよい。

[0013] 請求項 4記載の発明は、請求項 2または請求項 3記載の発明にお、て、前記特定の周波数帯域の中心周波数 fcは、前記薄肉円筒部材の固有振動数を変化させることにより調整する。

[0014] 請求項 5記載の発明は、請求項 4記載の発明において、前記薄肉円筒部材は、その両端をそれぞれ第 1の部材および第 2の部材に固定され、前記弾性部材もまた、その両端をそれぞれ前記第 1の部材および前記第 2の部材に固定され、前記薄肉円筒部材の固有振動数は、前記第 1の部材および前記第 2の部材との間隔を変化させて、前記薄肉円筒部材の引き伸ばし量を調節する。

[0015] 請求項 6記載の発明は、請求項 5記載の発明において、前記第 1の部材および前記第 2の部材との間隔は、前記第 1の部材または前記第 2の部材の少なくとも一方の部材と、前記弾性部材との間にスぺーサ部材を挿入、または、調整ねじを用いて隙間を形成することにより調整する。

[0016] 請求項 7記載の発明は、請求項 5記載の発明において、前記第 1の部材および前記第 2の部材との間隔は、前記第 1の部材または前記第 2の部材の少なくとも一方の部材と、前記弾性部材との間隔をァクチユエータを用いて変化させることにより調整する。

[0017] 請求項 8記載の発明は、請求項 7記載の発明において、前記第 1の部材および前記第 2の部材との間隔は、前記回転体の回転周波数に基づいて変化させる。

[0018] 請求項 9記載の発明は、請求項 1乃至請求項 8のいずれか 1に記載のダンパを備えることにより前記目的を達成する。

発明の効果

[0019] 本発明によれば、定数 kのばね要素および質量 mのマス (質量)要素を備えた第 1 の振動吸収性部材、および、ばね定数 Kのばね要素および粘性減衰係数 Cの減衰要素を備えた第 2の振動吸収性部材を用いてノッチフィルタ形の振動絶縁構造を形成することにより、適切に特定の周波数帯域の振動の低減ィ匕を図ることができる。発明を実施するための最良の形態

[0020] 以下、本発明の好適な実施の形態について、図 1〜図 9を参照して詳細に説明する。本実施の形態では、真空ポンプの一例としてターボ分子ポンプを用いて説明する。

図 1は、本実施形態に係るダンバ部 Dを備えたターボ分子ポンプ 1の構成を示した図である。なお、図 1は、軸線方向の断面を示している。

また、図 1には、ターボ分子ポンプ 1に接続された真空装置 60の一部も示してある。本実施形態に係るターボ分子ポンプ 1は、ダンパ部 Dとポンプ部 Pからなる。さらにポンプ部 Pは、ターボ分子ポンプ部 Tとねじ溝ポンプ部 Sを備えて、る。

[0021] ターボ分子ポンプ 1のポンプ部 Pの外装体を形成するケーシング 2は、略円筒状の形状をしており、ケーシング 2の下部 (排気口 6側）に設けられたベース 3と共にポンプ部 Pの筐体を構成している。そして、この筐体の内部には、ターボ分子ポンプ 1に排気機能を発揮させる構造物、即ち、気体移送機構が収納されている。

この気体移送機構は、大きく分けて回転自在に軸支された回転部と筐体に対して固定された固定部カゝら構成されている。

ケーシング 2の端部には、ターボ分子ポンプ 1のポンプ部 Pへ気体を導入するための吸気口 4が形成されている。また、ケーシング 2の吸気口 4側の端面には、外周側へ張り出したフランジ部 5が形成されて、る。

また、ベース 3には、ターボ分子ポンプ 1から気体を排気するための排気口 6が形成されている。

[0022] 回転部は、回転軸であるシャフト 7、このシャフト 7に配設されたロータ 8、ロータ 8に設けられた回転翼 9、排気口 6側（ねじ溝ポンプ部 S)に設けられた円筒部材 10などから構成されている。

回転翼 9は、シャフト 7の軸線に垂直な平面力も所定の角度だけ傾斜してシャフト 7 から放射状に伸びたブレードからなる。

また、円筒部材 10は、ロータ 8の回転軸線と同心の円筒形状をした部材カもなる。

[0023] シャフト 7の軸線方向中程には、シャフト 7を高速回転させるためのモータ部 11が設けられている。本実施の形態では、一例として、モータ部 11は以下のように構成された DCブラシレスモータであるとする。

モータ部 11では、シャフト 7の周囲に永久磁石が固着してある。この永久磁石は、例えばシャフト 7の周りに N極と S極が 180° ごとに配置されるように固定されている。この永久磁石の周囲には、シャフト 7から所定のクリアランスを経て、例えば 6個の電磁石が 60° ごとにシャフト 7の軸線に対して対称的に対向するように配置されている

[0024] また、ターボ分子ポンプ 1には、回転数センサが取り付けられている。制御装置 30 は、この回転数センサの検出信号によりシャフト 7の回転数を検出することができるようになつている。

さらに、ターボ分子ポンプ 1には、例えば、モータ部 11の近傍に、シャフト 7の回転の位相を検出する位相センサが取り付けられている。制御装置 30は、この位相センサと回転数センサの検出信号を共に用いて永久磁石の位置を検出するようになっている。

制御装置 30は、検出した磁極の位置に従って、シャフト 7の回転が持続するように電磁石の電流を次々に切り替える。即ち、制御装置 30は、 6個の電磁石の励磁電流を切り替えることによりシャフト 7に固定された永久磁石の周りに回転磁界を生成し、永久磁石をこの回転磁界に追従させることによりシャフト 7を回転させる。 [0025] シャフト 7のモータ部 11に対して吸気口 4側、および排気口 6側には、シャフト 7をラジアル方向（径方向）に軸支するための磁気軸受部 12、 13、シャフト 7の下端には、シャフト 7を軸線方向（アキシャル方向）に軸支するための磁気軸受部 14が設けられている。

これらの磁気軸受部 12〜 14は、いわゆる 5軸制御型の磁気軸受を構成して、る。シャフト 7は、磁気軸受部 12、 13によってラジアル方向（シャフト 7の径方向）に非接触で支持され、磁気軸受部 14によってスラスト方向（シャフト 7の軸方向）に非接触で支持されている。

また、磁気軸受部 12〜14の近傍には、それぞれシャフト 7の変位を検出する変位センサ 15〜 17が設けられて!/、る。

[0026] 磁気軸受部 12では、 4個の電磁石がシャフト 7の周囲に、 90° ごとに対向するように配置されている。シャフト 7は、高透磁率材 (鉄など)などにより形成され、これらの電磁石の磁力により吸引されるようになって!/、る。

変位センサ 15は、シャフト 7のラジアル方向の変位を所定の時間間隔でサンプリングして検出する。そして制御装置 30は、変位センサ 15からの変位信号によってシャフト 7がラジアル方向に所定の位置力も変位したことを検出すると、各電磁石の磁力を調節してシャフト 7を所定の位置に戻すように動作する。この電磁石の磁力の調節は、各電磁石の励磁電流をフィードバック制御することにより行われる。

制御装置 30は、変位センサ 15の信号に基づ、て磁気軸受部 12をフィードバック制御し、これによつてシャフト 7は、磁気軸受部 12において電磁石力も所定のタリァランスを隔ててラジアル方向に磁気浮上し、空間中に非接触で保持される。

[0027] 磁気軸受部 13の構成と作用は、磁気軸受部 12と同様である。制御装置 30は、変位センサ 16の信号に基づ、て磁気軸受部 13をフィードバック制御し、これによつてシャフト 7は、磁気軸受部 13でラジアル方向に磁気浮上し、空間中に非接触で保持される。

このように、シャフト 7は、磁気軸受部 12、 13の作用により、ラジアル方向に所定の位置で保持される。

[0028] また、磁気軸受部 14は、円板状の金属ディスク 18、電磁石 19、 20を備え、シャフト 7をスラスト方向に保持する。

金属ディスク 18は、鉄などの高透磁率材で構成されており、その中心においてシャフト 7に垂直に固定されている。金属ディスク 18の上には電磁石 19が設置され、下には電磁石 20が設置されている。電磁石 19は、磁力により金属ディスク 18を上方に吸引し、電磁石 20は、金属ディスク 18を下方に吸引する。制御装置 30は、この電磁石 19、 20が金属ディスク 18に及ぼす磁力を適当に調節し、シャフト 7をスラスト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！/ヽる。

[0029] 変位センサ 17は、シャフト 7のスラスト方向の変位をサンプリングして検出し、これを制御装置 30に送信する。制御装置 30は、変位センサ 17から受信した変位検出信号によりシャフト 7のスラスト方向の変位を検出する。

シャフト 7がスラスト方向のどちらかに移動して所定の位置力も変位した場合、制御装置は、この変位を修正すように電磁石 19、 20の励磁電流をフィードバック制御して磁力を調節し、シャフト 7を所定の位置に戻すように動作する。制御装置 30は、このフィードバック制御を連続的に行う。これにより、シャフト 7はスラスト方向に所定の位置で磁気浮上し、保持される。

以上に説明したように、シャフト 7は、磁気軸受部 12、 13によりラジアル方向に保持され、磁気軸受部 14によりスラスト方向に保持されるため、シャフト 7の軸線周りに回転するようになっている。

[0030] 筐体の内周側には、固定部が形成されている。この固定部は、吸気口 4側（ターボ分子ポンプ部）に設けられた固定翼 21と、ケーシング 2の内周面に設けられたねじ溝スぺーサ ₂₂など力も構成されて、る。固定翼 21は、シャフト 7の軸線に垂直な平面力も所定の角度だけ傾斜して筐体の内周面からシャフト 7に向力つて伸びたブレードから構成されている。

各段の固定翼 21は、円筒形状をしたスぺーサ 23により互いに隔てられている。ターボ分子ポンプ部 Tでは、固定翼 21が軸線方向に、回転翼 9と互い違いに複数段形成されている。

[0031] ねじ溝スぺーサ 22には、円筒部材 10との対向面にらせん溝が形成されている。ねじ溝スぺーサ 22は、所定のクリアランス（間隙）を隔てて円筒部材 10の外周面に対面するようになつている。ねじ溝スぺーサ 22に形成されたらせん溝の方向は、らせん溝内をシャフト 7の回転方向にガスが輸送された場合、排気口 6に向力方向である。また、らせん溝の深さは、排気口 6に近づくにつれ浅くなるようになっており、らせん溝を輸送されるガスは排気口 6〖こ近づくにつれて圧縮されるようになって!/、る。

このように構成されたターボ分子ポンプ 1のポンプ部 Pにより、真空装置 60内の真空排気処理を行うようになって！/ヽる。

[0032] 真空装置 60は、例えば半導体装置をエッチングするためのチャンバなどのプロセスガスの排出が必要なものや、電子顕微鏡の観察試料を設置するチャンバなどの高真空を要するものである。このような真空装置 60においては、装置の性能に支障を来すおそれがあるため、ターボ分子ポンプ 1のポンプ部 Pで発生した振動の伝播が好ましくない。

そこで、本実施形態に係るターボ分子ポンプ 1は、ダンパ部 Dを介して真空装置 60 に接続する。ダンパ部 Dは、ターボ分子ポンプ 1のポンプ部 Pで発生した振動（例えば、 μオーダーやナノオーダーと!、つた微小振動を含む）を吸収する目的で設けられている。

[0033] ダンバ部 Dは、中空円筒形状の円筒部材 41を備えている。この円筒部材 41のボンプ部 Ρ側端面には、外周側へ張り出したフランジ部 42が形成されている。なお、このフランジ部 42とポンプ部 Ρのフランジ部 5とは対向している。

円筒部材 41は、ポンプ部 Ρのケーシング 2と同様の材質の金属（例えば、アルミ-ゥム合金やステンレス鋼等)で形成されて!、る。

また、円筒部材 41の他端側は、真空装置 60の排気口の周縁部に固定されている

[0034] この円筒部材 41のフランジ部 42とポンプ部 Ρのフランジ部 5とに挟装される状態で、弾性部材 45 (エラストマ）が配置されている。なお、この弾性部材 45は、第 2の振動吸収性部材として機能する。また、円筒部材 41は第 1の部材として機能し、フランジ部 5は第 2の部材として機能する。

弾性部材 45は、環状の部材（円筒形状の部材)であり、シリコンゴム等のゴム材で形成されている。なお、弾性部材 45は、ゲル材で形成するようにしてもよい。ポンプ部 Pのフランジ部 5には、ダンパ部 Dのフランジ部 42との対向面上に環状の凹溝 24が形成されている。

弾性部材 45の一端側は、この凹溝 24に嵌め込まれて固定されている。そして、弾性部材 45のもう一端側は、ダンパ部 Dのフランジ部 42によって押さえられている。なお、フランジ部 42の外周縁には、ポンプ部 P方向へ突出するストッパ部 43が形成されている。このストッパ部 43は、弾性部材 45がフランジ部 42の外周側へずれてしまうことを抑止するための位置ずれ防止部材である。

さらに、このストッパ部 43は、フランジ部 42とフランジ部 5により弹¾部材 45を挟んで保持する際の位置決め部材としても機能して、る。

[0035] ここで、ダンパ部 Dをポンプ部 Pへ固定する方法にっ、て説明する。ダンパ部 Dのポンプ部 Pへの固定には、ボノレト 46、スぺーサ 47、貫通孔 48、ボノレト穴 25を用いる。ボルト 46は、丸棒の一端に頭部を有し、他端側にねじが切ってある締結部材であるスぺーサ 47は、ダンパ部 Dをポンプ部 Pへ固定する際に、ボルト 46によって弾性部材 45が締め付けられ過ぎないようにするための位置決め部材である。

[0036] このスぺーサ 47は、中空円筒状の部材であり、その内径は、ボルト 46の径よりも大きぐボルト 46の頭部の径よりも小さい。スぺーサ 47の長さ方向の距離を変えることによって、ダンパ部 Dのフランジ部 42とポンプ部 Pのフランジ部 5との間隔を調節することがでさる。

貫通孔 48は、フランジ部 42に形成されたスルーホール (バカ穴）であり、その径は、スぺーサ 47の外径よりも大きい。また、貫通孔 48は、弾性部材 45の配設される位置よりも内周側に形成されている。

ボノレト穴 25は、ポンプ部 Pのフランジ部 5に形成されたねじ穴であり、その大きさはボルト 46の形状に対応している。また、ボルト穴 25は、貫通孔 48と対向する位置に形成されている。

[0037] 組み立て時には、まず、スぺーサ 47を貫通孔 48に遊揷する。そして、このスぺーサ 47にボノレト 46を貫通させる。ボノレト 46をボノレト穴 25に嵌め込み、ボノレト 46を締め付ける。このようにして、ダンパ部 Dはポンプ部 Pへ固定される。なお、ボルト 46は、ダンパ部 Dのフランジ部 42とポンプ部 Pのフランジ部 5とが離れ過ぎることを規制する機能も有して、る。

即ち、ダンパ部 Dのフランジ部 42とポンプ部 Pのフランジ部 5との間隔は、スぺーサ 47の働きにより近づき過ぎないように、また、ボルト 46の働きにより離れ過ぎないように規制されている。

[0038] また、ダンパ部 Dの円筒部材 41の内側には、ベローズ 44が設けられている。なお、このべローズ 44は、第 1の振動吸収性部材として機能する。

ベローズ 44は、ステンレス鋼により形成された、ひだ状のなめらかな山形の連続断面を有する薄肉の管である。ベローズ 44は、山形に形成された側面が伸び縮みすることにより弾力性を発揮する。なお、ベローズ 44は、一体成形タイプであっても、山ごとに溶接された溶接成形タイプであってもよい。

また、ベローズ 44の両端の開口部は、それぞれ円筒部材 41の内周壁、ポンプ部のフランジ部 5と接合されている。これらの接合部は、例えば、ろう付けまたは溶接により形成されている。そして、接合部における気密性を確保すると共に、ポンプ部 Pの振動に対しても十分な強度を備えるようになって、る。

[0039] 次に、このように構成された本実施形態に係るダンバ部 Dの機能について詳しく説明する。

本実施形態に係るダンパ部 Dでは、図 1に示すように、ベローズ 44は、弾性部材 45 の内側に間隔を持って配設されている。なお、ベローズ 44と弾性部材 45は、ベローズ 44が圧縮された場合にぉ、ても、両者が接触しない間隔を持って配設されて!/、るそして、このべローズ 44と弾性部材 45によって、ノッチフィルタ形の振動絶縁器を構成している。

ノッチフィルタとは、特定の周波数に急峻な減衰を与えるフィルタである。即ち、ノッチフィルタ形の振動絶縁器とは、特定の周波数帯域の振動を減衰させるダンバ (振動吸収)装置である。

本実施形態に係るダンバ部 Dでは、ノッチフィルタ形の振動絶縁器が有する特性を利用して、特に大きくなるロータ 8 (シャフト 7)の回転周波数近傍の振動を適切に低減 (絶縁)させている。

[0040] ここで、本実施形態に係るダンパ部 Dと従来のダンバ装置とを比較しながら、ダンバ部 Dの特徴を説明する。ここで、従来のダンバ装置とは、ベローズを弾性部材で被覆したタイプのものである。

図 2 (a)は従来のダンバ装置のモデルを示した図であり、 (b)は本実施形態に係るダンパ部 Dのモデルを示した図である。

なお、図 2 (a)および (b)は、ポンプ部 P力真空装置 60への振動伝達をモデルィ匕したものである。

[0041] 図 2中に示す符号は、

m:真空装置 60の質量要素

m:ベローズ 44の質量要素

m：ポンプ部 Pの質量要素

k：ベローズを弾性部材で被覆したもののばね定数

c：ベローズを弾性部材で被覆したものの減衰係数

kゝ k:ベローズ 44のばね定数

k：弾性部材 45のばね定数

c、 c :ベローズ 44の減衰係数

c :弾性部材 45の減衰係数

fin:ターボ分子ポンプ 1のポンプ部 Pで発生する振動

f out：真空装置 60に伝わる振動

x:mの変位

を示している。

また、 x，，および x，，は、それぞれ Xおよび Xの 2階の時間微分を示す。

なお、図 2に示すモデル図は、図示しやすいようにアキシャル方向における状態を示して！/、るが、ラジアル方向につ！、ても同様の特性を示す。

[0042] 図 2 (a)に示すように、従来のダンバ装置は、減衰係数 cとばね定数 kのみを有する要素で構成されている。従来のダンバ装置は、ベローズに減衰係数 cを持たせるために、ベローズと弾性部材とを接触させている。

図 2 (a)に示すようなモデル構造を有する振動絶縁器は、基本形と呼ばれるものである。

なお、減衰要素とは、粘性減衰係数 (減衰係数 c)を有する要素であり、ばね要素とは、ばね定数 kを有する要素である。

図 2 (b)に示すモデルは、ベローズ 44と弾性部材 45とを接触しないように十分な間隔を持って配設することにより実現することができる。

[0043] 次に、急峻な減衰を与える周波数帯域 (以下、ノッチ帯域とする）の中心周波数 fc の導出方法について図 2を参照しながら説明する。

図 2 (a)に示す従来のダンバは、ベローズと弾性部材を接触させべローズと弾性部材を一体とみなしたり、あるいは、ベローズのばね定数を無視できる程度まで小さく設定したりして、基本形の振動絶縁器を構成していた。

これに対して、図 2 (b)に示す本実施形態に係るダンバ Dでは、ベローズ 44のばね定数を従来のダンバよりも大きく設定し、ベローズ 44自身による振動伝達率への影響を考慮している。

[0044] ここで、本実施形態に係るダンバ Dの振動伝達率、即ち、 foutZfinを求める。

まず、振動伝達モデルの運動方程式をラプラス演算子 (s)を用いて示すと、

[数 1]

{ 2S²+(C2+C₃)s+( ;₂+ん 3)}X2= ( 3+C25)X3

F /2={m3S²+( 3+C4 s+(^3+ :4)}X3-^3+C3S)X2 となる。

但し、 X、 X、 Fout、 Finは、それぞれ x, x、 fout、 finのラプラス変換値である。そして上式を Fout/Finについて解くと、

[数 2]

となる。

ここで、ベローズ 44自身の減衰は十分に小さいと考え、 c = c = 0とすると、

[数 3] fOUt じ /125³+/772^4^+<¾(ん ₂+fc)S+ ₄(ん ₂+ん 3)

Fitt m₂m35⁴+C4/«_2lS³+{A:2m3+ 3(W₂+W₃)+ 4W¾}S²+C4(A:₂+ 3 +{ 2¾+ 4( 2+ 3)} となる。

数 3に対して、 k二 0とみなすことができる場合、

画

Fout― (m7S²+k3)(c4S+k4)

Fin m₂m3$⁴+C4m2S³+ 3("ΐ2+"ί3)+ 4^2}s²+c + 3 ¾ となる。これは、 ms +k= 0の時、入力 Finの大きさに関わらず出力 Fout= 0となるノツチフィルタ特性を示す。

そして、後述する図 5および図 6に示すように、実測によってもノッチフィルタ特性が観測されている。

ラプラス演算子 (s)を周波数領域で考えると、

8 = 2 π ί] (但し、 fは周波数 [Hz]、： jは虚数単位とする）

であるから、ノッチフィルタの中心周波数 icは、

一（2 fc) m+k=0

より求まる。

即ち、中心周波数 fcは、

[数 5]

となる。このように fcは、 k、 c、 mに依存せず、つまり、ベローズ 44の特性（mおよび k) で決まる固有振動数である。

数 5に示すように、中心周波数 fcは、ベローズ 44の自重である質量（マス）要素と関係している。

ベローズ 44の自重は、ポンプ部 Pや真空装置 60の質量と比較すると、非常に小さなものである。し力しながら、ダンパ部 Dにおいて低減 (減衰）の対象としている振動力オーダーやナノオーダーといった微小振動であるため、十分に減衰効果を得ることがでさる。

[0046] 図 3は、固有振動数を実測した結果を示すグラフである。

なお、この fcの測定時には、 kおよび cの影響を無くすため、弾性部材 45の代わりに金属製のスぺーサを用いて、る。

図 3に示すように、 fcは、ベローズ 44の引き伸ばし量を金属スぺーサの厚さによつて調整することによって変化する。

なお、図 3、図 5および図 6に示す実測結果は、真空装置 60側に別途設けられた振動吸収要素などの特性を含む。

[0047] 図 1に示す本実施形態に係るダンパ部 Dでは、ノッチ帯域の中心周波数 fcがボンプ部 Pにおけるロータ 8の回転周波数と一致するように、ベローズ 44および弾性部材 45における各要素の定数が設定されて、る。

なお、ノッチ帯域の中心周波数 fcとロータ 8の回転周波数とは、一致させることが望ましいが、ノッチ帯域の中心周波数 fcは、ロータ 8の回転周波数の ±40%以内であれば、十分にノッチ帯域における減衰を期待することができる。

これは、実際のシステムにおいては、減衰が 0 (ゼロ）となることはなぐノッチ帯域の中心周波数 fcの周辺に、ある程度の幅 (帯域)を持って振動低減効果の帯域が現れる。この帯域幅は、減衰の大きさに依存するものである力第 1の振動吸収部材としてベローズ 44をそのまま使用する場合は、ロータ 8の回転周波数の ±40%以内であれば、振動の低減効果を十分に期待できる（実機確認済み)。なお、ロータ 8の回転周波数と中心周波数 fcが近づくほど振動低減の効果は大きくなる。

[0048] このように、図 1に示す本実施形態では、ベローズ 44と弾性部材 45とを接触しなヽ十分な間隔を持って配置し、弾性部材 45にばね要素 Kと減衰要素 Cを、ベローズ 44 にばね要素 kとマス要素 mを備えさせる。これによりノッチフィルタ形の振動絶縁器を構成する。そして、ベローズ 44と弾性部材 45は、ノッチ帯域の中心周波数 fcがロータ 8の回転周波数の近傍（±40%以内）となる各要素の定数に設定される。各要素の定数に合致するように部材の材質や引き伸ばし量を調整する。

例えば、ロータ 8の回転数が 30, OOOrpmである場合には、ロータ 8の回転周波数は 500Hzとなる。この場合べローズ 44および弾性部材 45は、ノッチ帯域の中心周波数 fcが 300Hz〜700Hzの範囲に収まるような定数に設定される。

[0049] このようにべローズ 44と弾性部材 45により構成されるノッチフィルタ形の振動絶縁器により、特定周波数の振動、つまりロータ 8の回転周波数帯域の振動を適切に減衰させることができる。

ただし、ベローズ 44の引き伸ばし範囲は、一体成形タイプのベローズ 44が損傷しない範囲とする。その目安として、例えば、ベローズ 44の自然長の ± 50%以内とする。

また、ポンプ部 Pとダンパ部 Dとを一体ィ匕したターボ分子ポンプ 1においては、構造的にこれらの部位を別体で構成した場合と比較して小型化することができる。さらに、真空装置 60への取り付け時の作業性を向上させることができるだけでなぐ例えば、ターボ分子ポンプ 1の破壊時などの異常時における取り付け強度を確保することが容易になる。

[0050] ところで、上述したノッチ帯域の中心周波数 fcを求める計算式からも分力るように、中心周波数 fcは、ベローズ 44の固有振動数を変化させることにより変化する。

ベローズ 44の固有振動数は、ベローズ 44の材質や形状、あるいはべローズ 44の引き伸ばし量 (張力の変形や形状の変化）によっても変化する。

一般に弦や薄膜は張力が高いほど復元力が大きくなるため固有振動数が高くなる性質 (特性)を有している。本実施の形態におけるベローズ 44においてもこのような性質を有することが実測で確認できた。

なお、張力を直接調整することは困難であるため、本実施の形態ではべローズ 44 の引き伸ばし量を機械的手段などで調整するようにしている。

次に、このべローズ 44の引き伸ばし量に基づ!/、てノッチ帯域の中心周波数 fcの周波数が変化する特性を利用した、ノッチ帯域の中心周波数 fcの調整機構を有するダンパ部 Dを備えた真空ポンプにっ、て説明する。

[0051] 図 4は、ノッチ帯域の中心周波数 fcの調整機構を有するダンバ部 Dを備えたターボ分子ポンプ 1の構成を示した図である。

なお、上述した図 1に示すターボ分子ポンプ 1と同一部分 (重複する箇所）には、同一の符号を用い詳細な説明を省略する。

図 4に示すターボ分子ポンプ 1は、ダンパ部 Dにおいて、ノッチ帯域の中心周波数 f cの調整機構を備えている。

このノッチ帯域の中心周波数 fcの調整機構は、主スぺーサ 49と調整スぺーサ 50によって構成されている。

[0052] 主スぺーサ 49は、金属製の環状部材であり、弾性部材 45とポンプ部 Pのフランジ部 5との間に挿入することによって、円筒部材 41のフランジ部 42とポンプ部 Pのフランジ部 5との間隔 (距離)を拡張させる働きをする。

調整スぺーサ 50は、円筒部材 41のフランジ部 42とポンプ部 Pのフランジ部 5との間隔 (距離)を拡張させる際の微調整をするための金属製の環状部材であり、主スぺーサ 49とフランジ部 5との間に挿入する。

図 4に示す実施の形態にぉヽては、調整スぺーサ 50を一枚挿入するようにしてヽる力円筒部材 41のフランジ部 42とポンプ部 Pのフランジ部 5との間隔 (距離）が所定の値に満たな、場合には、調整スぺーサ 50を複数枚挿入して調整を行うようにする

[0053] このように、主スぺーサ 49および調整スぺーサ 50を用いて、円筒部材 41のフランジ部 42とポンプ部 Pのフランジ部 5との間隔 (距離)を拡張すことにより、ベローズ 44 の引き伸ばし量が変化する。

ベローズ 44の弓 Iき伸ばし量が変化することにより、ノッチ帯域の中心周波数 fcが変化する。詳しくは、ノッチ帯域の中心周波数 fcが高くなる方向へ変化する。

[0054] 図 5は、スぺーサによる拡張間隔を変化させた場合における、ノッチ帯域の中心周波数 fcの変化の様子の一例（測定例）を示したグラフである。

また、図 6は、スぺーサによる拡張間隔を変化させた場合における、ノッチ帯域の中心周波数 fcの変化の様子の別の測定例を示したグラフである。図 6に示す別の測定例は、図 5に示す測定を行う際に用いたパラメータと異なるパラメータで設計されたべローズを用いて測定したものである。

なお、スぺーサによる拡張間隔は、主スぺーサ 49と調整スぺーサ 50との合計値を示している。

図 5に示すように、スぺーサによる拡張間隔を 5mm、 7mm, 9mmと広げるに従つて、ノッチ帯域の中心周波数 fcは、ポイント A、ポイント B、ポイント Cと高周波側へ変化することが分かる。

また、図 6に示すように、スぺーサによる拡張間隔を Omm、 5mm, 7mmと広げるに従って、ノッチ帯域の中心周波数 fcは、ポイント D、ポイント Eと高周波側へ変化することが分力ゝる。

なお、図 5および図 6に示すグラフから、ノッチ帯域の中心周波数 fcが高周波側へ変化した場合であっても、低周波側の応答は大きく変化しないことがわ力る。

このように、ノッチ帯域の中心周波数 fcは、フランジ部 42とフランジ部 5との間隔（距離)を拡張することにより容易に変化させることができる。

[0055] ところで、例えば、第 1の振動吸収性部材 (ベローズ 44)と第 2の振動吸収性部材（弾性部材 45)を離して配置した場合であっても、従来のようにべローズ 44のばね定数を小さく設定した場合には、ノッチ特性が比較的低周波の帯域に現れる。

なお、ノッチ帯域力も大きく離れた周波数帯の応答は大きく変化しないため、このようにノッチ特性が低周波帯域に現れるダンバにおいては、ノッチ特性によるロータ 8の回転周波数帯域の振動の減衰 (低減)効果を十分得ることができない。つまり、従来は、ノッチ特性によるロータ 8の回転周波数帯域の振動の減衰 (低減)を考慮した設計は成されて、なかったと、える。

[0056] このように主スぺーサ 49および調整スぺーサ 50により拡張される、フランジ部 42とフランジ部 5との間隔 (距離)を調整することにより、即ち、ベローズ 44の引き伸ばし量 (張力や形状)を変えてベローズ 44の固有振動数を調整することにより、容易にノッチ帯域の中心周波数 fcをロータ 8の回転周波数の近傍とすることができる。これにより、適切に、ロータ 8の回転周波数帯域の振動を減衰 (低減)させることができる。このように、ノッチ帯域の中心周波数 fcの調整にお!、て調整スぺーサ 50の枚数を変えることによる固定方式を用いる場合には、ターボ分子ポンプ 1の出荷時にノッチ帯域の中心周波数 fcを設定しておくことにより、輸送時や使用時における緩み等を抑帘 Uすることができる。

[0057] 次に、上述した（図 4)ノッチ帯域の中心周波数 fcの調整機構の変形例について説明する。

図 7は、ノッチ帯域の中心周波数 fcの調整機構 (変形例 1)を有するダンバ部 Dを備えたターボ分子ポンプ 1の構成を示した図である。

なお、上述した図 1および図 4に示すターボ分子ポンプ 1と同一部分 (重複する箇所 )には、同一の符号を用い詳細な説明を省略する。

図 7に示すノッチ帯域の中心周波数 fcの調整機構の変形例では、図 4に示すノッチ帯域の中心周波数 fcの調整機構にぉヽて、調整スぺーサ 50が担ってヽるフランジ部 42とフランジ部 5との拡張間隔 (距離)の微調整を調整ねじ 52を用いて行う。

[0058] 詳しくは、図 7に示すノッチ帯域の中心周波数 fcの調整機構 (変形例 1)は、主スぺーサ 51、調整ねじ 52およびねじ穴 53によって構成されている。

主スぺーサ 51は、図 4で用いられる主スぺーサ 49と同様の金属製の環状部材であり、弾性部材 45と円筒部材 41のフランジ部 42との間に挿入することによって、円筒部材 41のフランジ部 42とポンプ部 Pのフランジ部 5との間隔 (距離)を拡張させる働きをする。

調整ねじ 52は、フランジ部 42の外周部における主スぺーサ 51と対向する位置に形成されたねじ穴 53に嵌入する。そして、調節ねじ 52の先端部を主スぺーサ 51の真空装置 60と対向する面に当接させた状態でねじの締め量を調節することによって、主スぺーサ 51とフランジ部 42との間隔の調節を行う。

[0059] 調整ねじ 52は、右ねじ方向に締め付けることにより、ねじ穴 53に嵌入された先端部分がねじ穴 53を貫通し、主スぺーサ 51に押し当てられる。ここでは、ねじ穴 53を貫通した調整ねじ 52の先端部分の長さを調節することにより、主スぺーサ 51とフランジ部 42との間隔を変化させる。

即ち、調整ねじ 52の締め付け量を変化させることにより、ベローズ 44の引き伸ばし量を調節するようにしてヽる。このように、主スぺーサ 51とフランジ部 42との間隔の調整を調整ねじ 52を用いて行う場合には、間隔の調整値を連続的に変化させることができるため、調整スぺーサ 5 0を用いて行う場合よりもより微細な調節が可能となる。

[0060] また、ノッチ帯域の中心周波数 fcの調整において調整ねじ 52の締め付け量を変化させることによる半固定方式を用いる場合には、ダンバ部 Dを組み立てて力もノッチ帯域の中心周波数 fcの調整を容易に行うことができるため、組み立て性の向上を図ることができる。さらに、使用中の経時変化にあわせて調整をすることができるだけでなぐ真空装置 60に取り付けた後に、装置特性に適合した適切な調整が容易に行える。

[0061] 次に、上述した（図 4)ノッチ帯域の中心周波数 fcの調整機構の他の変形例について説明する。

図 8は、ノッチ帯域の中心周波数 fcの調整機構 (変形例 2)を有するダンバ部 Dを備えたターボ分子ポンプ 1の構成を示した図である。

図 8に示すノッチ帯域の中心周波数 fcの調整機構の変形例では、図 4に示すノッチ帯域の中心周波数 fcの調整機構にぉヽて、調整スぺーサ 50が担ってヽるフランジ部 42とフランジ部 5との拡張間隔 (距離)の微調整を調整ァクチユエータ 54を用いて行う。

[0062] 詳しくは、図 8に示すノッチ帯域の中心周波数 fcの調整機構 (変形例 2)は、主スぺーサ 49および調整ァクチユエータ 54によって構成されている。

主スぺーサ 49は、金属製の環状部材であり、弾性部材 45とポンプ部 Pのフランジ部 5との間に挿入することによって、円筒部材 41のフランジ部 42とポンプ部 Pのフランジ部 5との間隔 (距離)を拡張させる働きをする。

調整ァクチユエータ 54は、電気や流体など力も与えられたエネルギーを機械的な動力に変換して負荷を駆動する調整素子である。つまり、調整ァクチユエータ 54は、制御装置 30からの信号に基づいて間隔を変化させることが可能なアクティブスぺーサとして機能する。なお、調整ァクチユエータ 54の制御部を、ポンプ部 Pの制御装置 30に搭載することにより、ケーブルや電源部が省略でき装置の小型化を図ることができる。また、調整ァクチユエータ 54の制御部をポンプ部 Pの制御装置 30に搭載することにより、ポンプ部 Pの制御シーケンスと同期した制御が容易になる。

[0063] 調整ァクチユエータ 54は、例えば、電気式、油圧式、空気圧式のいずれのェネルギー形態であってもよい。

電気式のエネルギー形態を利用したァクチユエータの一例として、ピエゾ素子を用いた圧電ァクチユエータがある。この圧電ァクチユエータは、誘電体に電圧を加えるとひずみを発生する逆圧電効果を利用したァクチユエータである。セラミック圧電材料の代表的なものとしては、チタン酸バリウムゃジルコンチタン酸鉛がある。

この圧電ァクチユエータは、得られる変位が極めて小さいため、間隔の微調整に向いている。

また、電気式のエネルギー形態を利用したァクチユエータの他の例として、電磁力（ボイスコイル)を利用した電磁カァクチユエータがある。

[0064] 調整ァクチユエータ 54を用いたノッチ帯域の中心周波数 fcの調整機構は、上述した調整スぺーサ 50や調整ねじ 52による間隔調整と異なりアクティブ制御を行うことができる。

従って、調整ァクチユエータ 54を用いたノッチ帯域の中心周波数 fcの調整機構は、ターボ分子ポンプ 1の稼働時 (運転時）においても調整を行うことができる。

ところで、ロータ 8の回転数は、起動 Z停止時において加速 Z減速 (加減速)を行う。この加減速時には、回転数が変化する。即ち、ロータ 8の加減速時には、回転周波数の変化にともなって、振動の周波数も変化する。

[0065] そこで、調整ァクチユエータ 54によるノッチ帯域の中心周波数 fcの調整を、ロータ 8 の回転数、即ち回転周波数の変化に同期させて行うことにより、ロータ 8の加減速時に発生する振動を適切に低減 (減衰)させることができる。

例えば、円筒部材 41のフランジ部 42とポンプ部 Pのフランジ部 5との間隔 (距離)を 4mm拡張することによりノッチ帯域の中心周波数 fcが約 600Hzから約 700Hzまで約 100Hz変化するとする。ターボ分子ポンプ 1におけるロータ 8の加減速が例えば、 100HzZ20秒である場合には、 4mmZ20秒程度の動特性を有する調整ァクチユエータ 54を用いる。するとノッチ帯域の中心周波数 fcの調整がロータ 8の加減速に追従することができるため、この周波数範囲において、適切な振動の低減 (減衰）を図ることができる。

[0066] このように、調整ァクチユエータ 54を用いてノッチ帯域の中心周波数 fcの調整を行うことにより、ターボ分子ポンプ 1の状態に応じて減衰特性を変化させることができる。例えば、加減速時と定常運転時とでノッチ帯域の中心周波数 fcを変化させたり、口ータ 8の回転周波数に追従してノッチ帯域の中心周波数 fcを変化させたりして振動絶縁器における減衰特性を変化させることができる。

また、ノッチ帯域の中心周波数 fcの変化は、真空装置 60側のシーケンスに応じて変ィ匕させるようにしてちょい。

なお、本実施形態に係る調整ァクチユエータ 54においては、ダンバ部 D (振動絶縁器）における振動減衰特性 (ノッチフィルタ特性)の周波数を能動的 (アクティブ）に制御するため、ロータ 8の回転周波数を直接制御するような高速性 (高応答性）は必ずしも必要とはならない。

[0067] 本実施形態によれば、調整ァクチユエータ 54の制御回路は、ポンプ部 Pを制御する制御装置 30内に搭載するようにしている力調整ァクチユエータ 54の制御はこれに限定されるものではない。例えば、ポンプ部 Pの制御装置 30とは別に独立した調整ァクチユエータ 54専用の制御装置を設けるようにしてもよ!、。

このように、調整ァクチユエータ 54専用の制御装置を設け、この制御装置力も必要な信号や情報を取得することにより装置を実装する際の自由度 (実装設計自由度)を向上させることができる。

[0068] 図 9は、ダンバ装置 80を別体で構成した場合におけるターボ分子ポンプ 70の取付例を示した図である。

上述したターボ分子ポンプ 1においては、ダンパ部 Dを備えた、即ち、ダンパ部 Dを一体構成した実施形態について説明したが、本実施形態はこれに限られるものではない。

図 9に示すように、ダンパ部 Dおよびポンプ部 Pをそれぞれ別体のダンバ装置 80およびターボ分子ポンプ 70で構成するようにしてもょ、。

[0069] この場合、ダンバ装置 80に環状のフランジ 55を設け、ベローズ 44および弾性部材 45をこのフランジ 55と円筒部材 41との間に配設する。

そして、フランジ 55に凹溝 56およびボルト穴 57を形成し、一体型のターボ分子ポンプ 1のフランジ部 5に形成されている凹溝 24およびボルト穴 25と同様の機能を持たせる。

ベローズ 44の両端の開口部は、それぞれ円筒部材 41の内周壁、フランジ 55と接合されている。これらの接合部は、例えば、ろう付けまたは溶接により形成されている弾性部材 45の一端側は、凹溝 56に嵌め込まれて固定されている。そして、弾性部材 45のもう一端側は、フランジ部 42によって押さえられている。

[0070] なお、ダンバ装置 80およびターボ分子ポンプ 70とはボルト 58を用いて締結する。

詳しくは、ダンバ装置 80のフランジ 55とターボ分子ポンプ 70のフランジ部 5とをボルト 58を用いて結合する。

このとき、ダンバ装置 80とターボ分子ポンプ 70との結合部 (接合部）における気密性を確保するために、フランジ 55とフランジ部 5との間に Oリング 59を配設する。ダンバ装置 80とターボ分子ポンプ 70との結合部との気密性を確保する方法は、 O リング 59を配設する方法に限られるものではない。例えば、ガスケットシール等の他の密封処理を施すようにしてもょヽ。

本実施形態によれば、このようなダンバ装置 80を介してターボ分子ポンプ 70を真空装置 60に取り付けることにより、特定周波数の振動、つまりロータ 8の回転周波数帯域の振動を適切に減衰させることができる。

[0071] なお、図 4に示す調整スぺーサ 50を用いたノッチ帯域の中心周波数 fcの調整機構を有するターボ分子ポンプ 1についても、ダンパ部 Dおよびポンプ部 Pを図 9に示すダンバ装置 80およびターボ分子ポンプ 70と同様に別体で構成するようにしてもよいまた、図 7に示す調整ねじ 52を用いたノッチ帯域の中心周波数 fcの調整機構、図 8 に示す調整ァクチユエータ 54を用いたノッチ帯域の中心周波数 fcの調整機構を有するターボ分子ポンプ 1についても、ダンパ部 Dおよびポンプ部 Pを図 9に示すダンパ装置 80およびターボ分子ポンプ 70と同様に別体で構成するようにしてもよい。

[0072] 上述したように、本実施形態によれば、ベローズ 44と弾性部材 45によって、ノッチフィルタ形の振動絶縁器を構成することにより、特定周波数 (例えば、ロータ 8の回転周波数)の振動を効果的に低減 (減衰)させることができる。ベローズ 44と弾性部材 4 5は、従来のダンバにも備えられていた要素である。ベローズ 44は薄肉部材で形成されているため質量は大きくないが、微小振動の低減には十分である。即ち、本実施形態においては、構成要素を追加することなぐ特定周波数の振動を効果的に低減させることがでさる。

また、上述したノッチ帯域の中心周波数 fcの調整機構を備えることにより、容易にノツチ帯域の中心周波数 fcの調整ができる。ノッチ帯域の中心周波数 fcを、例えば、口ータ 8の回転周波数の近傍に設定することにより、ロータ 8の回転周波数と同期する振動を適切に低減 (減衰）させることができる。

なお、本実施形態における振動絶縁器 (ダンバ部 Dやダンバ装置 80)では、振動絶縁器の系全体における固有振動数を小さくすることなく振動の低減 (減衰)を図ることができる。

従って、振動絶縁器における低周波剛性を小さくする必要がないため、外乱に対する剛性を十分に保持することができる。さらに、振動絶縁器における低周波剛性を十分に保持することができるため、ターボ分子ポンプ 1、 70の取付姿勢の自由度 (柔軟度）を向上させることができる。

[0073] 装置ごとに低減 (減衰)を希望する周波数帯域が異なるような場合であっても、本実施形態によれば、ノッチ帯域の中心周波数 fcを、低減 (減衰)を希望する周波数帯域近傍に設定することにより柔軟に対応することができる。なお、低減 (減衰)を希望する周波数帯域としては、例えば、ロータ 8の回転周波数の帯域や、ロータ 8の回転周波数の高次（2次、 3次など)成分を含む周波数の帯域がある。

なお、複数の周波数帯域の振動を同時に低減 (減衰)させることを希望する場合には、それぞれノッチ帯域の中心周波数 fcの設定領域が異なる振動絶縁器を複数段重ねて結合 (接合)すること〖こよって対応することができる。この場合におヽてもそれぞれの振動絶縁器の結合部における気密性を確保するために適切なシール処理を施すようにする。

[0074] また、ベローズ 44の固有振動数は、ラジアル方向にもアキシャル方向にも存在し、さらに、 2次以上の高次の固有振動数も存在する。従って、固有振動数の方向と周波数を適切に設定することにより、ラジアル方向やアキシャル方向など低減 (減衰）を希望する振動の方向や周波数に柔軟に対応することができる。

なお、磁気軸受式のターボ分子ポンプのように、ラジアル方向の振動とアキシャル方向の振動が密接に関係して、る装置にぉ、ては、ラジアル方向の振動低減でアキシャル方向も振動低減したり、アキシャル方向の振動低減でラジアル方向も振動低減したりする効果が得られる場合もある。

[0075] 本実施形態においては、ベローズ 44の引き伸ばし量を変化させることによってノッチ帯域の中心周波数 fcを調整するようにしている力ノッチ帯域の中心周波数 fcの調整方法はこれに限られるものではない。例えば、ベローズ 44の板厚や山数 (段数）を変更したり、ベローズ 44におもりを追加して質量を変更したりすることでノッチ帯域の中心周波数 fcを調整したり、中心周波数 fcを複数設定してもよい (例えば、 fcl、 fc 2 。

[0076] その他、例えば、振動絶縁器 (ダンバ部 D、ダンバ装置 80)や、ターボ分子ポンプ 1

(ポンプ部 P)の内部または外部に、梁やパネなどの部材を配設し、これらの自重または質量要素と組み合わせるなどして、これらの固有振動数を利用してノッチ帯域の中心周波数 fcを調整するようにしてもよい。なお、この場合も、複数の部材を設け、複数の中心周波数 fcを設定してもよ、。

さらに、例えば、弾性部材 45の替わりにスプリング（ばね)材を円周状に配設し、このスプリング材の固有振動数を変化させることによってノッチ帯域の中心周波数 f cを調整するようにしてもよヽ。

図面の簡単な説明

[0077] [図 1]本実施形態に係るダンバ部を備えたターボ分子ポンプの構成を示した図である [図 2] (a)は従来のダンバ装置のモデルを示した図であり、 (b)は本実施形態に係るダンバ部のモデルを示した図である。

[図 3]ベローズの固有振動数と振動低減の関係を示したグラフである。

圆 4]ノッチ帯域の中心周波数 fcの調整機構を有するダンバ部を備えたターボ分子ポンプの構成を示した図である。

圆 5]スぺーサによる拡張間隔を変化させた場合における、ノッチ帯域の中心周波数 fcの変化の様子の一例（測定例）を示したグラフである。

圆 6]スぺーサによる拡張間隔を変化させた場合における、ノッチ帯域の中心周波数 fcの変化の様子の別の測定例を示したグラフである。

圆 7]ノッチ帯域の中心周波数 fcの調整機構 (変形例 1)を有するダンバ部を備えたターボ分子ポンプの構成を示した図である。

圆 8]ノッチ帯域の中心周波数 fcの調整機構 (変形例 2)を有するダンバ部を備えたターボ分子ポンプの構成を示した図である。

圆 9]ダンバ装置を別体で構成した場合におけるターボ分子ポンプの取付例を示した図である。

符号の説明

1 ターボ分子ポンプ

2 ケーシング

3 ベース

4 吸気口

5 フランジ咅

6 排気口

7 シャフト

8 ロータ

9 回転翼

10 円筒部材

11 モータ部磁気軸受部磁気軸受部磁気軸受部変位センサ変位センサ変位センサ金属ディスク電磁石電磁石固定翼ねじ溝スぺーサスぺーサ凹溝ボルト穴制御装置円筒部材フランジ部ストッパ部ベローズ弾性部材ボルトスぺーサ貫通孔主スぺーサ調整スぺーサ主スぺーサ周整ねしねじ穴調整ァクチユエータフランジ

凹溝

ボノレ卜穴

ボノレト

Oリング

真空装置ターボ分子ポンプダンバ装置

Claims

請求の範囲

[1] 真空装置と前記真空装置の排気処理を行う真空ポンプとの間に配設され、前記真空ポンプで発生した振動を前記真空装置へ伝播することを抑制するダンバであって振動エネルギーを抑制する振動吸収の解析モデルにぉ、て、ばね定数 kのばね要素および質量 mのマス (質量)要素を備えた第 1の振動吸収性部材と、

前記第 1の振動吸収性部材と接触しな、位置に配置され、振動エネルギーを抑制する振動吸収の解析モデルにぉヽて、ばね定数のばね要素および粘性減衰係数 Cの減衰要素を備えた第 2の振動吸収性部材と、

を備え、

前記第 1の振動吸収性部材および前記第 2の振動吸収性部材は、特定の周波数帯域において急峻な減衰特性を有するノッチフィルタ形の振動絶縁構造を形成することを特徴とするダンバ。

[2] 前記第 1の振動吸収性部材は、周面が蛇腹状の薄肉円筒部材によって形成され、前記第 2の振動吸収性部材は、弾性部材によって形成され、前記薄肉円筒部材の外周に配設されることを特徴とする請求項 1記載のダンバ。

[3] 前記真空ポンプは、吸気口および排気口、さらに、前記吸気口から前記排気口まで気体を移送する気体移送機構を備え、

前記気体移送機構は、前記真空ポンプに内包された回転体の回転作用により気体を移送し、

前記ノッチフィルタ形の振動絶縁構造における前記特定の周波数帯域の中心周波数 fcは、前記第 1の振動吸収性部材の固有振動数によって決まり、

前記第 1の振動吸収性部材および前記第 2の振動吸収性部材における各要素は、前記特定の周波数帯域の中心周波数 fcが前記回転体の回転周波数と略一致するように構成されて、ることを特徴とする請求項 1または請求項 2記載のダンバ。

[4] 前記特定の周波数帯域の中心周波数 fcは、前記薄肉円筒部材の固有振動数を変化させることにより調整することを特徴とする請求項 2または請求項 3記載のダンバ。

[5] 前記薄肉円筒部材は、その両端をそれぞれ第 1の部材および第 2の部材に固定され、

前記弾性部材もまた、その両端をそれぞれ前記第 1の部材および前記第 2の部材に固定され、

前記薄肉円筒部材の固有振動数は、前記第 1の部材および前記第 2の部材との間隔を変化させて、前記薄肉円筒部材の引き伸ばし量を調節することを特徴とする請求項 4記載のダンバ。

[6] 前記第 1の部材および前記第 2の部材との間隔は、前記第 1の部材または前記第 2 の部材の少なくとも一方の部材と、前記弾性部材との間にスぺーサ部材を挿入、または、調整ねじを用いて隙間を形成することにより調整することを特徴とする請求項 5記載のダンバ。

[7] 前記第 1の部材および前記第 2の部材との間隔は、前記第 1の部材または前記第 2 の部材の少なくとも一方の部材と、前記弾性部材との間隔をァクチユエータを用いて変化させることにより調整することを特徴とする請求項 5記載のダンバ。

[8] 前記第 1の部材および前記第 2の部材との間隔は、前記回転体の回転周波数に基づいて変化させることを特徴とする請求項 7記載のダンバ。

[9] 請求項 1乃至請求項 8の、ずれか 1に記載のダンバを備えたことを特徴とする真空ポンプ。