JP2002070790A - 圧力発生装置及びターボ分子ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 剛性及び安定性に優れたラジアル軸受を備え
る圧力発生装置及びターボ分子ポンプを提供することに
ある。バランスのとれたラジアル軸受を備える圧力発生
装置を提供すること。 【解決手段】 この圧力発生装置は、翼５，１９の回転
により作動流体を一方向に送り出して、負圧または正圧
を発生させる。この圧力発生装置は、回転軸１４のラジ
アル方向の移動を規制する空気軸受を有する。空気軸受
は、筒状体２５の外周面の周方向に沿って複数の略Ｖ字
状動圧溝４３を形成してなる帯状の動圧発生部領域４１
ａ，４１ｂを複数列備える。最も外側に位置する動圧発
生部領域４１ａにおける動圧溝４３の屈曲部位４３ａ
は、当該動圧発生部領域４１ａの中央部Ｃ１から軸受中
心線に沿って外側方向にずらした状態で配置されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、翼の回転により作
動流体を一方向に送り出して負圧または正圧を発生させ
る圧力発生装置及びターボ分子ポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】通常、スパッタリング装置、ＣＶＤ装
置、エッチング装置等の半導体関連装置や、電子顕微
鏡、表面分析装置、環境試験装置等においては、超高真
空状態を得る必要がある。このような超高真空状態を得
るための装置としては、従来、ターボ分子ポンプが知ら
れている。ターボ分子ポンプは、動翼を有するモータ回
転軸を回転させて分子流をつくることにより、気体を排
出して超高真空を発生させるような構成になっている。

【０００３】超高真空を得るためには回転軸を高速回転
させることが必要であり、高速回転を円滑にするには高
速回転に適した非接触式の軸受を採用する必要がある。
そのため、最近のターボ分子ポンプでは、モータの回転
軸のラジアル方向への荷重を支承する軸受として、空気
軸受が採用されている。このような空気軸受は、回転軸
と一体回転可能な筒状体の外周面に形成されている。具
体的にいうと、筒状体の外周面には２列の動圧発生部領
域が形成されるとともに、それらに隣接してガスシール
部領域が形成されている。動圧発生部領域には、例えば
へリングボーン状の動圧溝が形成されている。一方、ガ
スシール部領域には、例えばスパイラル状のシール溝が
形成されている。筒状体は同じく筒状をした包囲部材内
に収容されている。従って、回転軸とともに筒状体が回
転すると、動圧溝の作用によって、包囲部材と空気軸受
部とのクリアランスに圧力気体膜が形成されるようにな
っている。

【０００４】なお、２列の動圧発生部領域の両端にガス
シール部領域を形成したものは、ダブルガスシールタイ
プと呼ばれ、２列の動圧発生部領域の一端にのみガスシ
ール部領域を形成したものは、シングルガスシールタイ
プと呼ばれている。また、いずれのタイプにおいても、
各動圧発生部領域の幅などは等しく設定されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来技
術の空気軸受は、いずれもタイプについても十分な剛性
や安定性が確保されているとは必ずしも言い難かった。

【０００６】また、特にシングルガスシールタイプの空
気軸受の場合、ガスシール部領域側に位置する動圧発生
部領域における空気が、ガスシール部領域の真空引き作
用によってガスシール部領域側へ引き寄せられやすかっ
た。従って、ガスシール部領域側に位置する動圧発生部
領域においては、十分に高い動圧を発生させることがで
きないという問題があった。しかも、当該ガスシール部
領域側に位置する動圧発生部領域については、動圧によ
る圧力ピーク点が実質的に他方の動圧発生部領域側にシ
フトしてしまうという問題があった。そして、これらの
ことが、ラジアル軸受の剛性及び安定性の向上を妨げる
大きな要因となっていた。

【０００７】本発明は上記の課題に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、剛性及び安定性に優れたラジアル
軸受を備える圧力発生装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１に記載の発明では、非接触式の軸受によ
りラジアル方向及びスラスト方向の移動が規制された回
転軸を備えるモータと、前記回転軸に取付けられた翼と
を備え、前記翼の回転により作動流体を一方向に送り出
して負圧または正圧を発生させる圧力発生装置におい
て、前記回転軸のラジアル方向の移動を規制する非接触
式の軸受は、筒状体の外周面の周方向に沿って複数の略
Ｖ字状動圧溝を形成してなる帯状の動圧発生部領域を複
数列備える空気軸受であり、最も外側に位置する前記動
圧発生部領域のうち少なくとも一方のものにおける前記
動圧溝の屈曲部位は、当該動圧発生部領域の中央部から
軸受中心線に沿って外側方向にずらした状態で配置され
ていることを特徴とする圧力発生装置をその要旨とす
る。

【０００９】請求項２に記載の発明は、請求項１におい
て、前記空気軸受は、前記複数列の動圧発生部領域の一
端に隣接して形成されたガスシール部領域を備えるとと
もに、前記動圧発生部領域のうち最も前記ガスシール部
領域側に位置するものにおける前記動圧溝の屈曲部位
は、当該動圧発生部領域の中央部から軸受中心線に沿っ
て前記ガスシール部領域方向にずらした状態で配置され
ているとした。

【００１０】請求項３に記載の発明は、請求項２におい
て、前記動圧発生部領域のうち最も前記ガスシール部領
域側に位置するものは、他のものよりも幅広に形成され
ているとした。

【００１１】請求項４に記載の発明は、請求項２または
３において、最もガスシール部領域側に位置する前記動
圧発生部領域に隣接する動圧発生部領域における前記動
圧溝の屈曲部位は、当該動圧発生部領域の中央部から軸
受中心線に沿って前記ガスシール部領域方向と反対方向
にずらした状態で配置されているとした。

【００１２】請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４
のいずれか１項において、前記動圧溝の屈曲部位が所定
方向にずらした状態で配置されている前記動圧発生部領
域において、当該動圧発生部領域の一端から前記屈曲部
位までの距離（Ｌ１）と、同動圧発生部領域の他端から
前記屈曲部位までの距離（Ｌ２）との比（Ｌ１：Ｌ２）
は、３／１５〜８／１０であるとした。

【００１３】請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５
のいずれか１項に記載の圧力発生装置を備えたターボ分
子ポンプをその要旨とする。以下、本発明の「作用」に
ついて説明する。

【００１４】請求項１〜５に記載の発明によると、動圧
溝の屈曲部位を所定方向にずらした状態で配置すること
により、その動圧溝がもたらす動圧による圧力ピーク点
が同じ方向にシフトする。このため、空気軸受における
圧力ピーク点間の距離、言い換えると支持点間の距離が
長くなり、結果として軸受の剛性及び安定性が向上す
る。

【００１５】請求項３に記載の発明によると、動圧発生
部領域のうち最もガスシール部領域側に位置するものは
幅広に形成されているため、当該動圧発生部領域につい
ては空気収集能力が他のものよりも高くなっている。従
って、たとえガスシール部領域側に真空引きの作用によ
って空気が取られたとしても、その分を補うことがで
き、十分な動圧を発生させることができる。

【００１６】請求項４に記載の発明によると、空気軸受
における圧力ピーク点間の距離がよりいっそう長くなる
ため、軸受の剛性及び安定性がさらに向上する。請求項
５に記載の発明によると、前記距離の比Ｌ１：Ｌ２を上
記好適範囲内の値に設定しているため、軸受の剛性及び
安定性を確実に向上させることができる。この比が３／
１５よりも小さくなると、かえって十分な動圧が発生し
なくなるおそれがあるからである。逆にこの比が８／１
０よりも大きくなると、動圧溝がもたらす動圧による圧
力ピーク点のシフト量が小さくなり、空気軸受における
圧力ピーク点間の距離を長くすることができなくなるか
らである。

【００１７】請求項６に記載の発明によると、上記のご
とく剛性及び安定性に優れたラジアル軸受を備えたもの
であるため、回転軸が比較的大きな荷重に耐えて高速回
転をすることができる。従って、超高真空状態を確実に
得ることが可能な高性能のターボ分子ポンプを提供する
ことができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施
形態のターボ分子ポンプを図１〜図４に基づき詳細に説
明する。

【００１９】図１に示されるように、本実施形態のター
ボ分子ポンプ１は、アッパハウジング３とロアハウジン
グ４とを備えている。アッパハウジング３は筒状であっ
て、図示しない真空室から排出される空気の引込口とな
る吸気口３ａを有している。アッパハウジング３の内周
面には、支持部材６を介して複数の静翼５が取り付けら
れている。これらの静翼５は、アッパハウジング３の内
方に向かって放射状に延出した状態となっている。

【００２０】アッパハウジング３の下端開口には、略円
環状の支持部材７が嵌合されている。支持部材７の上面
には環状に延びる凹部７ａが形成されている。凹部７ａ
の底面における一箇所には、下面側に貫通する貫通穴７
ｂが形成されている。排気管８は貫通穴７ｂに接続され
ている。この状態で、排気管８は支持部材７を介してア
ッパハウジング３に螺着されたボルト９により固定され
ている。また、支持部材７は排気管８以外の部分におい
て複数のボルト１０（ただし、同図では１本のみ示す）
によりアッパハウジング３に固定されている。ロアハウ
ジング４は、支持部材７に対して複数のボルト１１によ
り固定されている。ロアハウジング４の側部に形成され
た開口４ａからは、排気管８の先端部分が引き出されて
いる。排気管８の先端部は排気口８ａを有するフランジ
状に形成されている。

【００２１】モータとしてのブラシレスモータ（以下、
単にモータという）１２は、支持部材７の内周面にその
ケーシング１３の外周面を当接させた状態で支持されて
いる。この支持状態において、回転軸１４は吸気口３ａ
側に突出している。支持部材７とアッパハウジング３と
の間には、シール部材１５が介装されている。支持部材
７とモータ１２との間には、シール部材１６がそれぞれ
介されている。支持部材７の上面と吸気口３ａとの間の
空間は、空気引込室Ｒとなっている。空気引込室Ｒは、
各シール部材１５，１６により密閉されている。

【００２２】回転軸１４の先端部には、ナット１８の締
結によってロータ１７が取り付けられている。ロータ１
７は略有底円筒状を有している。ロータ１７の外周面上
には、放射状に延出する複数の動翼１９が設けられてい
る。これらの動翼１９は、各静翼５がなす間隙内に入り
込むようにして配置されている。モータ１２が駆動され
てロータ１７が回転すると、動翼１９と静翼５との間に
吸気口３ａ側の空気が引き込まれる。その結果、排気口
８ａ側へ空気を排出しようとする吸引力が発生するよう
になっている。

【００２３】図１，図２に示されるように、モータ１２
を構成するケーシング１３の内周面前端側（図２におけ
る右端側）には、突起部１３ａが形成されている。突起
部１３ａは、モータ軸心に向かって周方向全域にわたり
環状に突出している。ケーシング１３の内周面前端側に
は、段部１３ｂが形成されている。段部１３ｂには略環
状の閉塞部材２０が嵌合されるとともに、この状態で閉
塞部材２０は図示しないボルトを用いて固定されてい
る。閉塞部材２０にはその軸心を通るように挿通孔２０
ａが形成されている。

【００２４】また、ケーシング１３の内周面後端側にお
いて回転軸１４の基端に対応する位置には、閉塞部材２
１が嵌合されている。閉塞部材２１にはその軸心を通る
ように挿通孔２１ａが形成されている。ケーシング１３
内において両閉塞部材２０，２１に挟まれた領域には、
モータ室２２が形成されている。モータ室２２は、前記
挿通孔２１ａを介して大気圧領域に連通されている。

【００２５】モータ室２２には回転軸１４が回転可能に
収容されている。回転軸１４の基端側は閉塞部材２１の
挿通孔２１ａに遊挿されている。回転軸１４の先端側は
閉塞部材２０の挿通孔２０ａに遊嵌されかつ外方に突出
している。回転軸１４には、２つのブッシュ２３が外嵌
された状態で固定されている。両ブッシュ２３，２３間
には、回転子としての界磁マグネット２４が保持されて
いる。界磁マグネット２４は、回転軸１４の周囲に設け
られた４個の永久磁石片によって構成されている。これ
らの永久磁石片は、互いに隣接する磁極が異極となるよ
うに交互にかつ円環状に配置されている。両ブッシュ２
３，２３の内端面外縁部には、周方向に沿って環状に切
り欠かれた段部２３ａがそれぞれ形成されている。これ
らの段部２３ａ，２３ａ間には、セラミックス焼結材料
によって形成された筒状体としての筒状カバー２５が嵌
着されている。筒状カバー２５は界磁マグネット２４の
外周面を包囲している。なお、ブッシュ２３はバランス
調整の機能を有する。

【００２６】前側のブッシュ２３の外端面には、回転軸
１４に外嵌された状態で円環状の永久磁石２６が固着さ
れている。閉塞部材２０の内側面上には、永久磁石２６
と対向するように円環状の永久磁石２７が回転軸１４を
遊挿させた状態で埋設されている。また、後側のブッシ
ュ２３の外側端面には、回転軸１４に外嵌された状態で
円環状の永久磁石２８が固着されている。閉塞部材２１
の内側面上には、永久磁石２８と対向するように円環状
の永久磁石２９が回転軸１４を遊挿する状態で埋設され
ている。相対向する両永久磁石２８，２９は、永久磁石
２６，２７と比較して小径である。永久磁石２６〜２９
は全て同じ磁性材料からなり、本実施形態ではその材質
はネオジウム系磁石である。永久磁石２６〜２９の材質
として、サマリウム系磁石などを使用してもよい。

【００２７】一対の永久磁石２６，２７は第１のスラス
ト磁気軸受３０を構成し、一対の永久磁石２８，２９は
第２のスラスト磁気軸受３１を構成している。従って、
回転軸１４は、これらの磁気軸受３０，３１によってそ
のスラスト方向への移動が規制される。

【００２８】回転軸１４に対しては、ブッシュ２３、界
磁マグネット２４、筒状カバー２５及び永久磁石２６，
２８が一体的に固定されている。そして、この結果回転
体３２が構成される。回転体３２の周囲には、セラミッ
クス焼結材料（絶縁材）によって円筒状に形成された包
囲部材３３が配置されている。包囲部材３３は、突起部
１３ａと後側の閉塞部材２１との間に固定されている。
包囲部材３３の内周面と筒状カバー２５の外周面との間
には、所定のクリアランスが設けられている。本実施形
態では前記クリアランスは１０μｍ以下に設定されてい
る。なお、筒状カバー２５や包囲部材３３の材質として
は、例えば窒化ほう素、アルミナ、ジルコニア、窒化ア
ルミニウム、窒化珪素、窒化ほう素等の焼結材料を用い
ることができる。

【００２９】図２，図３に示すように、包囲部材３３に
は複数の給気孔３３ａが形成されている。本実施形態に
おいて給気孔３３ａは、包囲部材３３の周方向に等間隔
に二列形成されており、合計で６個設けられている。

【００３０】閉塞部材２１には給気管３６が嵌挿されて
いる。閉塞部材２１を貫通する給気管３６は、包囲部材
３３の外周面側にある領域と大気圧領域とを連通させて
いる。従って、ブラシレスモータ１２の駆動時には、こ
の給気管３６を経由して、包囲部材３３の外周面側にあ
る領域内に空気が導入される。また、導入されてきた空
気は、さらに各給気孔３３ａを介して、包囲部材３３の
内周面と筒状カバー２５の外周面との間のクリアランス
に導入される。

【００３１】ケーシング１３の内周面には、円筒状のヨ
ーク３８が設けられている。包囲部材３３の外周面に
は、電機子としての３つの電機子コイル３９が周方向に
等間隔に設けられている。各電機子コイル３９の周方向
の機械角は、９０°〜１２０°になるように設定されて
いる。

【００３２】包囲部材３３の外周面において各電機子コ
イル３９のすぐ基端側には、３つの磁気センサ（ホール
素子）４０がそれぞれ設けられている。これらの磁気セ
ンサ４０は、界磁マグネット２４を構成する永久磁石片
の磁極を検出する。検出によって得られた回転数検出信
号は、図示しない制御手段にフィードバックされる。そ
の結果、各電機子コイル３９を流れる電流がフィードバ
ック制御され、回転軸１４が一定速度で回転するように
なっている。

【００３３】続いて、回転軸１４のラジアル方向への移
動を規制するラジアル空気軸受について説明する。図３
（ｂ）に示されるように、本実施形態のラジアル空気軸
受は、内周面に研磨加工が施された包囲部材３３と、そ
の包囲部材３３に包囲される筒状カバー２５とによって
構成されている。前記筒状カバー２５の外周面には、複
数列（ここでは２列）の動圧発生部領域４１ａ，４１ｂ
が設けられている。第１の動圧発生部領域４１ａは回転
軸１４の基端側に位置しており、第２の動圧発生部領域
４１ｂは回転軸１４の先端側に位置している。これらの
動圧発生部領域４１ａ，４１ｂ間には、溝構造を持たな
い所定幅の緩衝領域４４が介在されている。また、これ
らの動圧発生部領域４１ａ，４１ｂは、ともに筒状カバ
ー２５の全周にわたって帯状に延びるように形成されて
いる。動圧発生部領域４１ａ，４１ｂには、複数のヘリ
ングボーン状の動圧溝４３が周方向に等間隔で形成され
ている。なお、これらの動圧溝４３は、略Ｖ字状をなす
自身の屈曲部位４３ａに向かって周囲の空気を集めて、
動圧を発生させる役割を果たす。

【００３４】本実施形態において、両動圧発生部領域４
１ａ，４１ｂにおける動圧溝４３の幅はともに５μｍに
設定され、その深さはともに２５μｍに設定されてい
る。また、動圧溝４３の屈曲部位４３ａの角度は等し
く、ともに３０°〜６０°程度に設定されている。

【００３５】また、第１の動圧発生部領域４１ａのすぐ
基端側には、所定幅の緩衝領域４４を介してガスシール
部領域４２が設けられている。ガスシール部領域４２に
は、スパイラル状のシール溝４２ａが形成されている。

【００３６】図３（ｂ）に示されるように、第１の動圧
発生部領域４１ａの幅（即ち軸受中心線方向に沿った長
さ）Ｗ１が、第２の動圧発生部領域４１ｂの幅Ｗ２に比
べて広くなっている。つまり、２つある動圧発生部領域
４１ａ，４１ｂのうちガスシール部領域４２側に位置す
るものは、他のものよりも幅広に形成されている。本実
施形態においては、Ｗ１をＷ２の１．５倍〜２．０倍の
値に、具体的にはＷ１＝１７ｍｍ、Ｗ２＝１０ｍｍに設
定している。また、２箇所ある緩衝領域４４の幅を１．
５ｍｍに設定している。

【００３７】図３（ｂ）に示されるように、本実施形態
においては、両動圧発生部領域４１ａの動圧溝４３の屈
曲部位４３ａは、ともに当該動圧発生部領域４１ａの中
央部Ｃ１には配置されていない。即ち、動圧溝パターン
は中央部Ｃ１を基準として対称ではなく、非対称に形成
されている。

【００３８】より具体的にいうと、第１の動圧発生部領
域４１ａの屈曲部位４３ａは、当該動圧発生部領域４１
ａの中央部Ｃ１から軸受中心線に沿って外側方向（ガス
シール部領域４２方向、図３（ｂ）では左方向）にずら
した状態で配置されている。

【００３９】第２の動圧発生部領域４１ｂの屈曲部位４
３ａは、当該動圧発生部領域４１ｂの中央部Ｃ１から軸
受中心線に沿ってガスシール部領域４２方向と反対方向
（図３（ｂ）では右方向）にずらした状態で配置されて
いる。

【００４０】ここで、動圧発生部領域４１ａ（または４
１ｂ）の一端から屈曲部位４３ａまでの距離をＬ１と定
義し、同動圧発生部領域４１ａ（または４１ｂ）の他端
から屈曲部位４３ａまでの距離をＬ２と定義する。

【００４１】この場合、両距離の比Ｌ１：Ｌ２は、３／
１５〜８／１０に設定されていることがよい。前記比が
３／１５よりも小さくなると、かえって十分な動圧が発
生しなくなるおそれがあるからである。逆にこの比が８
／１０よりも大きくなると、動圧溝４３がもたらす動圧
による圧力ピーク点Ｐ１，Ｐ２のシフト量が小さくな
り、空気軸受における圧力ピーク点Ｐ１，Ｐ２間の距離
を長くすることができなくなるからである。なお、本実
施形態では、第１の動圧発生部領域４１ａにおけるＬ
１：Ｌ２の値が６／１２に設定され、第２の動圧発生部
領域４１ｂにおけるＬ１：Ｌ２の値が６／１２に設定さ
れている。

【００４２】次に、このように構成されたターボ分子ポ
ンプ１の動作について説明する。モータ１２が駆動され
ると、動圧溝４３の作用によって、空気が各給気孔３３
ａを通過して包囲部材３３と筒状カバー２５とのクリア
ランスに供給される。このため、回転体３２が包囲部材
３３の内周面から浮上した状態で回転する。また、回転
体３２が回転し始めると、動圧溝４３によって空気の導
入がいっそう促進され、前記クリアランスの部分に圧力
気体膜が形成される。そして、この圧力気体膜を介し
て、回転軸１４が非接触状態で支持されるようになって
いる。

【００４３】ここで、図４（ａ）のグラフには従来例の
空気軸受における圧力分布が示され、図４（ｂ）のグラ
フには実施形態の空気軸受における圧力分布が示されて
いる。なお、両グラフにおいて黒塗りで示された部分は
負圧であることを概念的に表し、白塗りで示された部分
は正圧であることを概念的に表している。

【００４４】図４（ａ）のグラフを見ると、ガスシール
部領域４２は真空引きの作用によって負圧になってお
り、緩衝領域４４は大気圧になっている。一方、第１の
動圧発生部領域４１ａは、全体としては正圧であるもの
の、一部の空気がガスシール部領域４２側へ取られる結
果、黒塗りの分だけ実質的に圧力が低下していることが
わかる。ゆえに、第１の動圧発生部領域４１ａの白塗り
部分の面積は、第２の動圧発生部領域４１ｂの白塗り部
分の面積よりも小さくなる。つまり、第１の動圧発生部
領域４１ａにて発生する動圧のほうが、第２の動圧発生
部領域４１ｂにて発生する動圧よりも小さくなり、全体
としてバランスの悪いラジアル軸受となってしまう。

【００４５】これに対して図４（ｂ）のグラフを見る
と、幅広に形成された第１の動圧発生部領域４１ａの場
合、そもそも第２の動圧発生部領域４１ｂに比べ、中央
部への空気収集能力が高くなっている。ゆえに、真空引
きの作用によって一部の空気がガスシール部領域４２側
へ取られたとしても、第１の動圧発生部領域４１ａにつ
いては、その減少分をあらかじめ補うことが可能であ
る。言い換えると、第１の動圧発生部領域４１ａにおけ
る白塗り部分の面積を、第２の動圧発生部領域４１ｂの
白塗り部分の面積とほぼ等しくすることができる。従っ
て、第１の動圧発生部領域４１ａにて発生する動圧と、
第２の動圧発生部領域４１ｂにて発生する動圧とがほぼ
等しくなり、全体としてバランスのよいラジアル軸受と
なる。

【００４６】しかも、両グラフにおいて各々双頭矢印で
示されるように、動圧溝４３がもたらす動圧による圧力
ピーク点Ｐ１，Ｐ２間の距離は、実施形態のほうが従来
例に比較して確実に長くなっていることがわかる。

【００４７】従って、本実施形態によれば以下のような
効果を得ることができる。 （１）上記構成を備える本実施形態によると、両方の動
圧発生部領域４１ａ，４１ｂの屈曲部位４３ａが、いわ
ば互いに遠ざかるようなかたちで配置されている。従っ
て、空気軸受における２つの圧力ピーク点Ｐ１，Ｐ２間
の距離、言い換えると空気軸受における支持点間の距離
を、従来例に比べて確実に長くすることができる。その
結果、剛性及び安定性に優れたラジアル空気軸受を実現
することができる。

【００４８】（２）本実施形態では、動圧発生部領域４
１ａ，４１ｂのうち最もガスシール部領域４２側に位置
するもの（即ち４１ａ）が、それ以外のもの（即ち４１
ｂ）に比べて幅広に形成されている。このため、当該第
１の動圧発生部領域４１ａについては、空気収集能力が
第２の動圧発生部領域４１ｂよりも高くなっている。従
って、たとえガスシール部領域４２側に真空引きの作用
によって空気が取られたとしても、その分を補うことが
でき、十分な動圧を発生させることができる。このこと
は、軸受の剛性及び安定性の向上に貢献している。ま
た、この構成を採用したことにより、バランスのとれた
ラジアル空気軸受を得ることができる。

【００４９】（３）本実施形態では、前記距離の比Ｌ
１：Ｌ２を上記好適範囲内の値に設定している。このた
め、ラジアル空気軸受の剛性及び安定性を確実に向上さ
せることができる。

【００５０】（４）また、本実施形態のターボ分子ポン
プ１は、上記のごとく剛性及び安定性に優れたラジアル
空気軸受を備えたものとなっている。このため、回転軸
１４が比較的大きな荷重に耐えて高速回転をすることが
できる。従って、超高真空状態を確実に得ることが可能
な高性能のターボ分子ポンプ１を提供することができ
る。

【００５１】なお、本発明の実施形態は以下のように変
更してもよい。 ・ 図５（ａ）に示される別例では、両動圧発生部領域
４１ａ，４１ｂの幅が等しくなっている。このように第
１の動圧発生部領域４１ａを幅広にしない構造を採用す
ることも可能である。

【００５２】・ 動圧発生部領域４１ａ，４１ｂは２列
に限定されることはなく、それ以上（即ち３列、４列、
５列…）であってもよい。例えば、図５（ｂ）に示され
る別例では、第３の動圧発生部領域４１ｃが追加されて
いるため３列になっている。そして、追加された第３の
動圧発生部領域４１ｃについては、動圧溝４３の屈曲部
位４３ａが、当該動圧発生部領域４１ｃの中央部Ｃ１か
ら軸受中心線に沿ってガスシール部領域４２方向とは反
対方向にずらした状態で配置されている。第２の動圧発
生部領域４１ｂの屈曲部位４３ａは、特にずらして配置
されることはなく、当該動圧発生部領域４１ｂの中央部
Ｃ１に配置されている。

【００５３】・ 実施形態または図５（ａ）の別例にお
いて、第１の動圧発生部領域４１ａのみを中央部Ｃ１か
らずらして配置し、第２の動圧発生部領域４１ｂについ
てはずらさずそのまま中央部Ｃ１に配置しておいてもよ
い。

【００５４】・ スラスト軸受を構成する磁石は永久磁
石のみに限定されることはなく、電磁石であってもよ
い。例えば固定側の磁石を電磁石とし、回転軸１４側を
永久磁石とすれば、モータ１２の構造を簡単かつ小型に
することができる。

【００５５】・ 本発明の圧力発生装置は、実施形態等
のようなシングルガスシールタイプとして具体化される
ばかりでなく、ダブルガスシールタイプとして具体化さ
れてもよい。

【００５６】・ 本発明の圧力発生装置は前記実施形態
のようなブラシレスモータ１２を備えたものとして具体
化されるばかりでなく、例えばブラシ付きのモータとを
備えたものとして具体化されてもよい。

【００５７】・ 本発明の圧力発生装置はターボ分子ポ
ンプとして具体化されるばかりでなく、例えばコンプレ
ッサとして具体化されることもできる。次に、特許請求
の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施
形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。

【００５８】（１） 非接触式の軸受によりラジアル方
向及びスラスト方向の移動が規制された回転軸を備える
モータと、前記回転軸に取付けられた翼とを備え、前記
翼の回転により作動流体を一方向に送り出して負圧また
は正圧を発生させる圧力発生装置において、前記回転軸
のラジアル方向の移動を規制する非接触式の軸受は、筒
状体の外周面の周方向に沿って複数のヘリングボーン状
動圧溝を形成してなる帯状の動圧発生部領域を複数列備
える空気軸受であり、最も外側に位置する前記動圧発生
部領域のうち少なくとも一方のものにおける前記動圧溝
の屈曲部位は、当該動圧発生部領域の中央部から軸受中
心線に沿って外側方向にオフセットして配置されている
ことを特徴とする圧力発生装置。

【００５９】（２） 非接触式の軸受によりラジアル方
向及びスラスト方向の移動が規制された回転軸を備える
モータと、前記回転軸に取付けられた翼とを備え、前記
翼の回転により作動流体を一方向に送り出して負圧また
は正圧を発生させる圧力発生装置において、前記回転軸
のラジアル方向の移動を規制する非接触式の軸受は、筒
状体の外周面の周方向に沿って複数の略Ｖ字状動圧溝を
形成してなる帯状の動圧発生部領域を複数列備える空気
軸受であり、前記両動圧発生部領域における前記動圧溝
は、当該動圧発生部領域の中央部を基準として左右非対
称となるように形成されていることを特徴とする圧力発
生装置。

【００６０】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１〜５に記
載の発明によれば、剛性及び安定性に優れたラジアル軸
受を備える圧力発生装置を提供することにある。

【００６１】請求項６に記載の発明によれば、超高真空
状態を確実に得ることが可能な高性能のターボ分子ポン
プを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を具体化した一実施形態におけるターボ
分子ポンプの断面図。

【図２】実施形態のブラシレスモータの断面図。

【図３】（ａ）は従来例の空気軸受を構成する筒状カバ
ーの外周面を示す側面図、（ｂ）は実施形態の空気軸受
を構成する筒状カバーの外周面を示す側面図。

【図４】（ａ）は従来例の空気軸受における圧力分布を
示す概略図、（ｂ）は実施形態の空気軸受における圧力
分布を示す概略図。

【図５】（ａ），（ｂ）は別例の空気軸受を構成する筒
状カバーの外周面を示す側面図。

【符号の説明】

１…ターボ分子ポンプ、５…翼としての静翼、１２…モ
ータとしてのブラシレスモータ、１４…回転軸、１９…
翼としての動翼、２５…筒状体としての筒状カバー、４
１ａ，４１ｂ…動圧発生部領域、４２…ガスシール部領
域、４３…動圧溝、４３ａ…屈曲部位、Ｃ１…中央部、
Ｌ１，Ｌ２…距離。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０２Ｋ 5/16 Ｈ０２Ｋ 5/16 Ｚ 7/08 7/08 Ａ Ｆターム(参考） 3H022 AA03 BA06 CA13 CA15 CA32 CA53 CA58 DA08 DA15 3H031 DA02 FA14 FA32 FA34 3J011 BA02 CA02 KA02 MA02 5H605 BB05 CC04 CC05 EB06 EB38 5H607 BB01 BB14 CC01 DD03 DD16 FF30 GG09 GG12 GG14

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】非接触式の軸受によりラジアル方向及びス
   ラスト方向の移動が規制された回転軸を備えるモータ
   と、前記回転軸に取付けられた翼とを備え、前記翼の回
   転により作動流体を一方向に送り出して負圧または正圧
   を発生させる圧力発生装置において、 前記回転軸のラジアル方向の移動を規制する非接触式の
   軸受は、筒状体の外周面の周方向に沿って複数の略Ｖ字
   状動圧溝を形成してなる帯状の動圧発生部領域を複数列
   備える空気軸受であり、最も外側に位置する前記動圧発
   生部領域のうち少なくとも一方のものにおける前記動圧
   溝の屈曲部位は、当該動圧発生部領域の中央部から軸受
   中心線に沿って外側方向にずらした状態で配置されてい
   ることを特徴とする圧力発生装置。
2. 【請求項２】前記空気軸受は、前記複数列の動圧発生部
   領域の一端に隣接して形成されたガスシール部領域を備
   えるとともに、前記動圧発生部領域のうち最も前記ガス
   シール部領域側に位置するものにおける前記動圧溝の屈
   曲部位は、当該動圧発生部領域の中央部から軸受中心線
   に沿って前記ガスシール部領域方向にずらした状態で配
   置されていることを特徴とする請求項１に記載の圧力発
   生装置。
3. 【請求項３】前記動圧発生部領域のうち最も前記ガスシ
   ール部領域側に位置するものは、他のものよりも幅広に
   形成されていることを特徴とする請求項２に記載の圧力
   発生装置。
4. 【請求項４】最もガスシール部領域側に位置する前記動
   圧発生部領域に隣接する動圧発生部領域における前記動
   圧溝の屈曲部位は、当該動圧発生部領域の中央部から軸
   受中心線に沿って前記ガスシール部領域方向と反対方向
   にずらした状態で配置されていることを特徴とする請求
   項２または３に記載の圧力発生装置。
5. 【請求項５】前記動圧溝の屈曲部位が所定方向にずらし
   た状態で配置されている前記動圧発生部領域において、
   当該動圧発生部領域の一端から前記屈曲部位までの距離
   （Ｌ１）と、同動圧発生部領域の他端から前記屈曲部位
   までの距離（Ｌ２）との比（Ｌ１：Ｌ２）は、３／１５
   〜８／１０であることを特徴とする請求項１乃至４のい
   ずれか１項に記載の圧力発生装置。
6. 【請求項６】請求項１乃至５のいずれか１項に記載の圧
   力発生装置を備えたターボ分子ポンプ。