JP5719592B2 - 真空ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、例えば、ターボ分子ポンプ等の真空容器の排気処理を行う真空ポンプに関する。

ターボ分子ポンプなどの真空ポンプでは、高速で回転する回転翼等の回転部と固定部とのクリアランスが極めて小さい。そのため、排気ガスの凝固成分などの固体生成物が真空ポンプの内部に堆積した場合や、クリープ現象により回転体が変形した場合、また、保護ベアリングの摩耗が進行した場合などに回転部と固定部が接触する。
このような回転部と固定部が接触した状態を、メンテナンス（オーバーホール）を行わずに放置しておくと、重大な不具合が生じるおそれがある。

そこで、従来、下記の特許文献１から特許文献３に記載されている技術を用いてメンテナンスの時期を予測していた。そして、適切な時期にメンテナンスの実行を促すことによって、未然に真空ポンプが再利用不可能な状態に至ることを防止していた。

特開平６−３３０８８５号公報 特開平６−１０１６５５号公報 特開２００４−１１７０９１号公報

特許文献１には、位置センサを用いてロータのふれ量を検出し、検出されたふれ量が基準ふれ量を超えた場合にアラームを出力し、ポンプを停止させる技術が提案されている。
特許文献２には、静電容量型膜圧センサを用いて、固体生成物（異物）の堆積量を直接測定する技術が提案されている。
特許文献３には、ガス流路の温度と、ガス流路でない部分の温度との温度差を測定し、この温度差に基づいてガス流路に堆積した固体生成物の量を計測する技術が提案されている。

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、回転体の経時的なアンバランス増大に起因する振動振幅の増加と、回転部と固定部との物理的な接触に起因する振動振幅の増加との違いを判別することができなかった。
また、ポンプが接続される真空バルブの開閉等に伴う機械的振動や、ポンプやポンプが接続される装置（真空容器等）に加えられた外部振動に起因する振動振幅の増加を、回転部と固定部との物理的な接触に起因する振動振幅の増加と区別することができなかった。
そこで本発明は、真空ポンプにおいて、回転部と固定部との物理的な接触を精度よく検出することを第１の目的とする。

また、特許文献２及び特許文献３に記載の技術では、測定誤差の影響により、固体生成物の堆積量が回転部と固定部とのクリアランスに達したことを正確に精度良く検知することが困難であった。
そこで本発明は、固体生成物の堆積量が、回転部と固定部とのクリアランスに達したことをより精度良く検知することを第２の目的とする。

前記第１の目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、吸気口と排気口を備えた外装体と、前記外装体内に設けられた固定部と、前記外装体内に回転自在に支持されたシャフトと、前記シャフトに配設され、前記吸気口から前記排気口へ気体を移送する気体移送機構が設けられたロータと、からなり、前記固定部との間に所定の空隙を介して配置された回転部と、前記シャフトを回転させるモータと、前記固定部に配置され、振動振幅を電気信号に変換して振動を検出する振動検出手段と、前記振動検出手段により検出された前記振動において、前記固定部と前記回転部との接触に起因する特定振動の周波数での振幅が所定の閾値を超えた場合、前記固定部と前記回転部との接触が発生したことを検知する接触検知手段と、前記接触検知手段により、前記固定部と前記回転部との接触が発生したことを検知した場合、アラームを発するアラーム出力手段とを備え、前記アラーム出力手段が、前記アラームを発するタイミングは、前記接触に起因する前記振動が検知された時間間隔が、経時的に短くなり、所定の間隔時間より短くなった場合、前記接触を検知した回数が所定の閾値を超えた場合、又は、前記接触を検知した時間の積算値が所定の閾値を超えた場合であることを特徴とする真空ポンプを提供する。
請求項２に記載の発明では、前記特定振動は、前記固定部を構成する部品の固有振動数を示す第１の周波数、前記回転部を構成する部品の固有振動数を示す第２の周波数、前記回転部の回転数（周波数）の逓数倍の周波数を示す第３の周波数、前記第１から第３の周波数での振動のうなり周波数を示す第４の周波数、前記回転部と前記固定部とが接触する際に発生する特定範囲の第５の周波数のうちの少なくとも１の周波数の振動であることを特徴とする請求項１に記載の真空ポンプを提供する。
請求項３に記載の発明では、前記振動検出手段は、前記固定部における前記回転部と対向する部材に配設された振動センサからなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の真空ポンプを提供する。
請求項４に記載の発明では、前記振動検出手段は、前記固定部の異なる部位に設けられた複数の振動センサで構成され、前記振動センサにより検出された振動の差分に基づいて、前記固定部と前記回転部との接触が発生したことを検知することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１の請求項に記載の真空ポンプを提供する。
請求項５に記載の発明では、前記振動検出手段が設けられた前記固定部は、弾性部材を介して前記外装体に固定されていることを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１の請求項に記載の真空ポンプを提供する。
請求項６に記載の発明では、前記振動検出手段は、前記回転部の位置変位の時間的変化を振動として検出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の真空ポンプを提供する。
請求項７に記載の発明では、前記振動検出手段は、前記回転部の変位を検出する非接触変位センサからなることを特徴とする請求項６に記載の真空ポンプを提供する。
また、本発明は、前記第２の目的を達成するために、請求項８に記載の発明では、吸気口と排気口を備えた外装体と、前記外装体内に設けられた固定部と、前記外装体内に回転自在に支持されたシャフトと、前記シャフトに配設され、前記吸気口から前記排気口へ気体を移送する気体移送機構が設けられたロータと、からなり、前記固定部との間に所定の空隙を介して配置された回転部と、前記シャフトを回転させるモータと、前記外装体と前記固定部との間に配設された弾性部材と、前記固定部に配設された振動検出手段と、前記振動検出手段から出力された振動信号が入力され、前記固定部と前記弾性部材によって構成される振動減衰特性における遮断周波数より高い周波数帯域を通過帯域とするフィルタと、前記フィルタから出力された振動信号が所定の閾値を超えた場合、前記固定部と前記回転部との接触が発生したことを検知する接触検知手段と、を備えたことを特徴とする真空ポンプを提供する。
請求項９に記載の発明では、ターボ分子ポンプ部及びねじ溝ポンプ部を備えた複合型真空ポンプであって、前記振動検出手段は、前記ねじ溝ポンプ部の排気流路を形成するねじ溝スペーサに配設されていることを特徴とする請求項８に記載の真空ポンプを提供する。
請求項１０に記載の発明では、前記外装体又はその内部に設けられた、前記振動検出手段の感度調整を行う感度調整手段を備えたことを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の真空ポンプを提供する。
請求項１１に記載の発明では、前記外装体又はその内部に設けられた、前記振動検出手段における出力レベルの補正値を記憶する記憶手段を備えたことを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の真空ポンプを提供する。
請求項１２に記載の発明では、前記弾性部材は、Ｏリング材料で形成されるか、又は、円周方向に連続するＯリングからなることを特徴とする請求項８から請求項１１の何れか１の請求項に記載の真空ポンプを提供する。
請求項１３に記載の発明では、前記振動検出手段は、振動検出値を変換したデジタル信号を出力し、前記フィルタは、デジタルフィルタで構成されていることを特徴とする請求項８から請求項１２の何れか１の請求項に記載の真空ポンプを提供する。
請求項１４に記載の発明では、前記接触検知手段により、前記固定部と前記回転部との接触が発生したことを検知した場合、メンテナンスの実施を促すアラーム、又は、接触通知信号を発するアラーム出力手段を備えたことを特徴とする請求項８から請求項１３の何れか１の請求項に記載の真空ポンプを提供する。

本発明によれば、回転部と固定部との接触に起因する特定振動が所定の閾値を超えた場合、回転部と固定部との接触が発生したことを検知することにより、回転部と固定部との物理的な接触を精度よく検出することができる。

さらに、本発明によれば、弾性体を外装体と固定部との間に配設し、固定部に配設された振動検出手段の出力を高域通過型のフィルタに通すことにより、接触検知手段が受ける、回転部の加減速時に発生する共振や、真空ポンプの外部から伝播する衝撃や振動の影響を低減することができる。これにより、固体生成物の堆積量が、回転部と固定部とのクリアランスに達して、回転部と固定部との接触が発生したことをより精度良く検知することができる。

本実施形態１に係るターボ分子ポンプの概略構成を示した図である。 本実施形態１に係る接触検知手段の、他の検知手段の構成例を示した図であり、（ａ）は２つの振動センサを用いた配置例を示した図であり、（ｂ）は振動センサの他の配設例を示した図であり、（ｃ）は振動センサの、振動緩衝部材を用いた配設例を示した図である。 本実施形態２に係るターボ分子ポンプの概略構成を示した図である。 図３に示す破線Ａ部の拡大図である。 本実施形態２に係るねじ溝スペーサのベースへの取り付け状態を吸気口側から見た平面図である。 本実施形態２に係るねじ溝スペーサの取り付け方法の変形例を示した図である。 （ａ）は弾性部材の振動伝播特性を示したグラフであり、（ｂ）はスーパーバイザ回路におけるデジタルフィルタの振動信号の減衰特性を示したグラフである。

１ 本実施形態１に係わる、ターボ分子ポンプ
１′本実施形態２に係わる、ターボ分子ポンプ
２ ケーシング
３ ベース
５ ねじ溝スペーサ
６ 吸気口
７ らせん溝
８ ラジアル磁気軸受部
９ 変位センサ
１０ モータ部
１１ シャフト
１２ ラジアル磁気軸受部
１３ 変位センサ
１７ 変位センサ
１８ ステータコラム
１９ 排気口
２０ スラスト磁気軸受部
２１ ロータ翼
２２ ステータ翼
２３ スペーサ
２４ ロータ部
２５ ボルト
２９ 円筒部材
３０ アーマチュアディスク
４０ 保護用ベアリング
４８ 制御装置
４９ 保護用ベアリング
５０ 取付部
６０ 梁
７０、７１ 弾性部材
７２ 座金
８０ ボルト
９０ 空隙
１００、１０１、１０２ 振動センサ
１０３ 感度調整装置
１０４ ポンプ内部基板
１０５ 裏蓋
１０６ フランジ部
１０７ 取付部
１０８ ボルト孔
１０９ 爪部
１１０ リング溝
２００ Ｏリング
２０１ リング溝
２０２ 弾性体
２０３ ボルト孔
３００ ボルト
３０１ ブッシュ（ブッシング）

以下、本発明の好適な実施の形態について図１から図７を参照して詳細に説明する。
（１）実施形態の概要
本実施形態１及び本実施形態２では、回転部と固定部との接触検知機能を有する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。

（２）実施形態の詳細
図１は、本実施形態１に係るターボ分子ポンプ１の概略構成を示した図である。なお、図１は、ターボ分子ポンプ１の軸線方向の断面を示している。
本実施形態１では、ターボ分子ポンプ１の一例としてターボ分子ポンプ部Ｔとねじ溝式ポンプ部Ｓを備えた、いわゆる複合翼タイプ（複合型）の真空ポンプを例にとり説明する。
なお、本実施形態１及び本実施形態２は、ターボ分子ポンプ部Ｔ又はねじ溝ポンプ部Ｓの、どちらか一方のみを有する真空ポンプや、ねじ溝が回転体側に設けられた真空ポンプに適用してもよい。

ターボ分子ポンプ１の外装体を形成するケーシング２は、円筒状の形状をしており、ケーシング２の底部に設けられたベース３と共にターボ分子ポンプ１の外装体を構成している。そして、ターボ分子ポンプ１の外装体の内部には、ターボ分子ポンプ１に排気機能を発揮させる構造物つまり気体移送機構が収納されている。
ターボ分子ポンプ１における気体移送機構は、吸気口６側のターボ分子ポンプ部Ｔと、排気口１９側のねじ溝式ポンプ部Ｓとから構成されている。
これら排気機能を発揮する構造物は、大きく分けて回転自在に軸支された回転部とケーシング２に対して固定された固定部から構成されている。
また、ターボ分子ポンプ１の外装体の外部には、ターボ分子ポンプ１の動作を制御する制御装置４８が専用線を介して接続されている。

回転部は、後述するモータ部１０によって回転されるシャフト１１とロータ部２４とによって構成されている。
シャフト１１は、円柱部材の回転軸（ロータ軸）である。シャフト１１の上端にはロータ部２４が複数のボルト２５により取り付けられている。
ロータ部２４は、シャフト１１に配設された回転部材である。ロータ部２４は、吸気口６側（ターボ分子ポンプ部Ｔ）に設けられたロータ翼２１と、排気口１９側（ねじ溝式ポンプ部Ｓ）に設けられた円筒部材２９などから構成されている。
ロータ翼２１は、シャフト１１の軸線に垂直な平面から所定の角度だけ傾斜してロータ部２４から放射状に伸びた複数のブレードから構成されている。ターボ分子ポンプ１には、ロータ翼２１が軸線方向に複数段設けられている。
なお、ロータ部２４は、ステンレスやアルミニウム合金などの金属により構成されている。
円筒部材２９は、外周面が円筒形状をした部材から構成されている。

シャフト１１の軸線方向中程には、シャフト１１を回転させるモータ部１０が配設されている。
本実施の形態では、一例としてモータ部１０は、ＤＣブラシレスモータによって構成されているものとする。
シャフト１１におけるモータ部１０を構成する部位には、永久磁石１０ａが固着されている。この永久磁石１０ａは、例えば、シャフト１１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。
そして永久磁石１０ａの周囲には、シャフト１１から所定のギャップ（空隙）を経て、例えば６個の電磁石１０ｂが６０°ごとにシャフト１１の軸線に対して対称的にかつ対向するように配置されている。
なお、永久磁石１０ａは、モータ部１０のロータ部（回転部）として機能し、電磁石１０ｂは、モータ部１０のステータ部（固定部）として機能する。

ターボ分子ポンプ１は、シャフト１１の回転数と回転角度（位相）を検出するセンサを備えており、このセンサによって制御装置４８は、シャフト１１に固着された永久磁石１０ａの磁極の位置を検出することができるようになっている。
制御装置４８は、検出した磁極の位置に従って、モータ部１０の電磁石１０ｂの電流を次々に切り替えて、シャフト１１の永久磁石１０ａの周囲に回転磁界を生成する。
シャフト１１に固着した永久磁石１０ａはこの回転磁界に追従し、これによってシャフト１１は回転するように構成されている。

また、モータ部１０の吸気口６側及び排気口１９側には、シャフト１１をラジアル方向に軸支する、即ち回転部の荷重をラジアル方向に支持するラジアル磁気軸受部８及びラジアル磁気軸受部１２が設けられている。
さらに、シャフト１１の下端には、シャフト１１を軸線方向（スラスト方向）に軸支する、即ち回転部の荷重をスラスト方向に支持するスラスト磁気軸受部２０が設けられている。
シャフト１１（回転部）は、ラジアル磁気軸受部８、１２によってラジアル方向（シャフト１１の径方向）に非接触で支持され、スラスト磁気軸受部２０によってスラスト方向（シャフト１１の軸方向）に非接触で支持されている。これらの磁気軸受は、いわゆる５軸制御型の磁気軸受を構成しており、シャフト１１は軸線周りの回転の自由度のみ有している。

ラジアル磁気軸受部８には、例えば４つの電磁石８ｂがシャフト１１の周囲に９０°ごとに対向するように配置されている。これらの電磁石８ｂは、シャフト１１との間にギャップ（空隙）を介して配置されている。なお、このギャップ値は、シャフト１１の定常時における振動量（ふれ量）、ロータ部２４とステータ部（固定部）との空間距離、ラジアル磁気軸受部８の性能等を考慮した値となっている。
そして、電磁石８ｂに対向するシャフト１１には、ターゲット８ａが形成されている。ラジアル磁気軸受部８の電磁石８ｂの磁力でこのターゲット８ａが吸引されることによって、シャフト１１がラジアル方向に非接触で支持されるようになっている。
なお、ターゲット８ａは、ラジアル磁気軸受部８のロータ部として機能し、電磁石８ｂは、ラジアル磁気軸受部８のステータ部として機能する。
ラジアル磁気軸受部１２についても、ラジアル磁気軸受部８と同様の構成をとり、詳しくは、ラジアル磁気軸受部１２の電磁石１２ｂの磁力でターゲット１２ａが吸引されることによって、シャフト１１がラジアル方向に非接触で支持されるようになっている。

スラスト磁気軸受部２０は、シャフト１１に対して垂直に設けられた円板状の金属製のアーマチュアディスク３０を介してシャフト１１を軸方向に浮上させている。
スラスト磁気軸受部２０には、例えば２つの電磁石２０ａ、２０ｂがアーマチュアディスク３０を介して対向するように配置されている。これらの電磁石２０ａ、２０ｂは、アーマチュアディスク３０との間にギャップを介して配置されている。なお、このギャップ値は、シャフト１１の定常時における振動量、ロータ部２４とステータ部との空間距離、スラスト磁気軸受部２０の性能等を考慮した値となっている。
そして、スラスト磁気軸受部２０の電磁石２０ａ、２０ｂの磁力でアーマチュアディスク３０が吸引されることによって、シャフト１１がスラスト方向（軸線方向）に非接触で支持されるようになっている。

また、ラジアル磁気軸受部８、１２の近傍には、それぞれ変位センサ９、１３が形成されており、シャフト１１のラジアル方向の変位が検出できるようになっている。さらに、シャフト１１の下端には変位センサ１７が形成されており、シャフト１１の軸線方向の変位が検出できるようになっている。
変位センサ９、１３は、シャフト１１のラジアル方向の変位を検出する素子であって、本実施形態では、コイル９ｂ、１３ｂを備えた渦電流センサなどのインダクタンス型センサによって構成されている。

変位センサ９、１３におけるコイル９ｂ、１３ｂは、ターボ分子ポンプ１の外部に設置された制御装置４８に形成された発振回路の一部となっている。変位センサ９は発振回路の発振に伴って高周波電流が流れ、シャフト１１上に高周波磁界を発生するようになっている。
そして、変位センサ９、１３とターゲット９ａ、１３ａとの距離が変化すると発振回路の発振振幅が変化し、これによってシャフト１１の変位を検出することができるようになっている。
なお、シャフト１１の変位を検出するセンサは、これに限定されるものではなく、例えば、静電容量式のものや光学式のものなどを用いるようにしてもよい。

制御装置４８は、変位センサ９、１３からの信号によってシャフト１１のラジアル方向の変位を検出すると、ラジアル磁気軸受部８、１２の各電磁石８ｂ、１２ｂの磁力を調節してシャフト１１を所定の位置に戻すように動作する。
このように、制御装置４８は変位センサ９、１３の信号により、ラジアル磁気軸受部８、１２をフィードバック制御する。これによってシャフト１１は、ラジアル磁気軸受部８、１２において電磁石８ｂ、１２ｂから所定のギャップ（空隙）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。

変位センサ１７も変位センサ９、１３と同様に、コイル１７ｂを備えた構成となっている。そして、コイル１７ｂと対向するシャフト１１側に設けられたターゲット１７ａとの距離を検出することによって、スラスト方向の変位を検出している。
制御装置４８は、変位センサ１７からの信号によってシャフト１１のスラスト方向の変位を検出すると、スラスト磁気軸受部２０の各電磁石２０ａ、２０ｂの磁力を調節して、シャフト１１を所定の位置に戻すように動作する。
このように、制御装置４８は変位センサ１７の信号によりスラスト磁気軸受部２０をフィードバック制御する。これによってシャフト１１はスラスト磁気軸受部２０において各電磁石２０ａ、２０ｂから所定の空隙を隔ててスラスト方向に磁気浮上し、空間中に非接触で保持される。
このようにして、シャフト１１は、ラジアル磁気軸受部８、１２によりラジアル方向に保持され、スラスト磁気軸受部２０によりスラスト方向に保持されるため、軸線周りに回転するようになっている。

ケーシング２及びベース３の内部には、気体移送機構、即ち排気機能を発揮する構造物におけるステータ部（固定部）が形成されている。このステータ部は、吸気口６側（ターボ分子ポンプ部Ｔ）に設けられたステータ翼２２と、排気口１９側（ねじ溝式ポンプ部Ｓ）に設けられたねじ溝スペーサ５、ステータコラム１８などから構成されている。
ステータ翼２２は、シャフト１１の軸線に垂直な平面から所定の角度だけ傾斜してケーシング２の内周面からシャフト１１に向かって伸びたブレードから構成されている。ターボ分子ポンプ部Ｔでは、これらステータ翼２２が軸線方向に、ロータ翼２１と互い違いに複数段形成されている。各段のステータ翼２２は、円筒形状をしたスペーサ２３により互いに隔てられている。

ねじ溝スペーサ５は、内周面にらせん溝７が形成され、排気口１９側（ベース３近傍）の肉厚が薄く形成された円筒形の部材である。ねじ溝スペーサ５における肉厚が薄く形成された部位の外周面と、ベース３（又はケーシング２）との間には、空隙９０が設けられている。
そして、ねじ溝スペーサ５の肉厚が薄く形成された部位における外周面上に空隙９０を利用して振動センサ１００が設けられている。
振動センサ１００は、ターボ分子ポンプ１の内部における回転部と固定部との接触を検知する接触検知手段として機能するセンサであり、振動振幅を電気信号に変換する、例えば、加速度ピックアップ、圧電素子、ムービングコイル、歪みゲージなどで構成されている。
なお、図示されていないが、振動センサ１００の感度調整装置（感度調整機能）は、ターボ分子ポンプ１に内蔵されている。振動センサ１００には、個体差があるため、振動レベルから電気信号に変換する際の変換レート（変換感度）の調整が必要となる。
このように、感度調整装置をターボ分子ポンプ１の内部に設けることにより、制御装置４８の組み合わせが変更された場合（他の制御装置４８に接続した場合）であっても、振動センサ１００の感度をその都度調整する必要がなくなり、利便性が向上する。

ねじ溝スペーサ５の内周面は、所定の間隙を隔てて円筒部材２９の外周面に対面するようになっている。
ねじ溝スペーサ５に形成されたらせん溝７の方向は、らせん溝７内をロータ部２４の回転方向にガスが輸送された場合、排気口１９に向かう方向である。らせん溝７の深さは排気口１９に近づくにつれ浅くなるようになっている。そして、らせん溝７を輸送されるガスは排気口１９に近づくにつれて圧縮されるようになっている。

ベース３は、ケーシング２と共にターボ分子ポンプ１の外装体を構成している。ベース３のラジアル方向中央には、回転部の回転軸線と同心に円筒形状を有するステータコラム１８が、吸気口６方向に取り付けられている。
このステータコラム１８の内部に、モータ部１０及びラジアル磁気軸受部８、１２が配設されている。
ターボ分子ポンプ１には、変位センサ９の吸気口６側に保護用ベアリング４０、変位センサ１３の排気口１９側に保護用ベアリング４９が設けられている。
保護用ベアリング４０、４９は、ターボ分子ポンプ１の起動時、停止時や、停電時等によりラジアル磁気軸受部８、１２やスラスト磁気軸受部２０が正常に動作しない非常時（タッチダウン時）にシャフト１１を支持するための軸受である。

このような構成を有するターボ分子ポンプ１は、真空容器、例えば、半導体製造装置に設けられた内部が高真空状態に保たれたプロセスチャンバなどの排気処理を行う際の真空ポンプとして用いられている。
ターボ分子ポンプ１は、プロセスチャンバ内からプロセスガスの吸引排気を行う。これらのプロセスガスは、反応性を高めるため高温の状態でチャンバに導入される。しかし、これらのプロセスガスの一部は、ターボ分子ポンプ１において排気される過程で、ある圧力以上になることにより、又、冷却されることにより、凝固して固体の生成物となり、ターボ分子ポンプ１の流路表面上に付着して堆積する。

ターボ分子ポンプ１内部における回転部と固定部との間隔、例えば、ロータ翼２１とステータ翼２２との間隔、円筒部材２９とねじ溝スペーサ５との間隔は、極めて狭い。そのため、上述したような固体生成物が、回転部と固定部とのクリアランス（隙間）に所定量以上堆積すると、この固体生成物を介して、回転部と固定部が接触してしまう。
ターボ分子ポンプ１では、回転部が毎分数万回転の高速回転をしている。そのため、回転部と固定部とが接触した場合、変形や破損（破壊）等が生じるおそれがある。

そこで、本実施形態１及び本実施形態２では、振動センサを用いて、ターボ分子ポンプの内部における回転部と固定部との接触を検知するように構成されている。

まず、本実施形態１（請求項１から請求項９）について、図１から図２を用いて説明する。

詳しくは、ターボ分子ポンプ１（制御装置４８）では、振動センサ１００で検出された振動が次の条件のいずれかを満たす場合に、ターボ分子ポンプ１において回転部と固定部との接触が生じたと検知する。
（１）固定部を構成する部品（ステータ翼２２、スペーサ２３、ねじ溝スペーサ５）の固有振動数での振動レベル（振幅の大きさ）が所定の閾値を超えた場合。
（２）回転部の回転数（周波数）における、回転体を構成する部品（ロータ翼２１、円筒部材２９、シャフト１１、ロータ部２４）の固有振動数での振動レベルが所定の閾値を超えた場合。
（３）回転部の回転数（周波数）の逓数倍の周波数での振動レベルが所定の閾値を超えた場合。
（４）上記（１）〜（３）に記載の特定周波数での振動のうなり（合成振動）の振動レベルが所定の閾値を超えた場合。
（５）回転部と固定部とが接触する際に発生する特定範囲（数百〜数千ｋＨｚ）の弾性波（アコースティック・エミッション）の振動レベルが所定の閾値を超えた場合。
なお、振動センサ１００における誤検知などを考慮して、これらの条件を満たす現象が、所定時間内に複数回発生した場合や、所定時間連続して発生した場合などに固定部と回転部との接触が生じたと検知するようにしてもよい。

振動センサ１００によって、上述した振動が検知（検出）された場合、制御装置４８は、異常状態を示すアラーム信号を発するように構成されている。本実施形態に係るターボ分子ポンプ１は、このアラーム信号が発せられた場合、部品の破損を防止するために自動的に運転を停止する。
外部から加えられた衝撃（外乱）や振動センサ１００の受けるノイズによる誤検知の影響を避けるために、制御装置４８にタイマー機能を設け、アラーム信号が所定時間以上連続して発せられた場合に、ターボ分子ポンプ１の運転を停止させるようにしてもよい。
なお、振動センサ１００における誤検知などを考慮して、振動センサ１００によって、上述した振動が検知（検出）された時間間隔（検知タイミングの間隔）が、経時的に短くなり、所定の間隔時間（周期）より短くなった場合にアラーム信号を発するように構成してもよい。
また、接触を検知した回数が所定の回数（閾値）を超えた場合や、接触を検知した時間の積算値が所定の時間（閾値）を超えた場合にのみアラーム信号を発するように構成してもよい。

なお、アラーム信号を発するタイミングは上述した条件に限定されるものではない。
例えば、アラーム信号を複数回（例えば、２段階）に分けて発することにより、メンテナンス時期が迫っていることを事前に告知し、ターボ分子ポンプ１が突然使用不能な状況に陥るようなことのないようにしてもよい。
詳しくは、回転部と固定部との接触の初期段階である旨を知らせるアラーム信号を発した後、接触状態が進行しターボ分子ポンプ１を自動停止させる（または停止を促す）状況にある旨を知らせるアラーム信号を発するようにする。
なお、このような接触度合いのレベル差を示すアラーム信号を発するタイミングは、例えば、接触を検知した回数、接触を検知した時間の積算値、接触の検知間隔の変動値などに基づいて任意に設定することができる。

常時接触に陥る（至る）までには、例えば、次のような断続的な接触現象が生じる。
固体生成物に起因する接触→接触部の摩耗→一時的な非接触状態→固体生成物の堆積や回転部の変形（例えば、円筒部材２９の膨張）の進行→常時接触。このように、固体生成物の堆積や回転部の変形が進行すると接触箇所が増大し、上記サイクルが過渡的に短くなる。
そこで、このような接触サイクルの間隔、つまり接触検知間隔が過渡的に短くなるタイミングをモニタリングしながら接触レベルに応じたアラーム信号を発するようにしてもよい。

このように、上述したような回転部と固定部との接触時に発生する特有の振動を振動センサ１００で検知（検出）した場合に、アラーム信号を発することにより、適切な時期（タイミング）でターボ分子ポンプ１の運転を停止させることができる。これにより、ターボ分子ポンプ１の部品の損傷（破損）を未然に防止することができ、ターボ分子ポンプ１のランニングコストの低減、安全性の向上を図ることができる。

上述した（１）〜（５）に示す判定条件は、振動振幅だけでなく、回転部と固定部との接触時に生じる特有の振動を捕らえ、経時変化によるアンバランス増大や外来振動に起因する振動との差別化（識別化）を図るためのものである。
回転部と固定部との接触が発生すると、その衝撃により、回転部及び固定部に振動が励起される。本実施形態では、この励起振動の成分に基づいて、回転部と固定部との接触の有無を判断する。
上記（１）、（２）に示す条件は、接触により各構成部品に励起される振動において、各部品のダンピングが極小となる固有振動数での振幅が極大となる性質（特徴）を利用して設定されている。
なお、外来振動による励振によっても、部品の固有振動数での振動は発生するが、接触により直接部品が励振される場合、この振動レベルは大きくなる。そのため、この振動レベルが所定の閾値を大きく超えた場合、接触が発生したと判定することができる。

なお、上記条件に示される部品の固有振動数とは、一体形成された部品の局所、全体、及び取付部の剛性に由来（起因）するものを含む。
部品の機械的寸法公差や温度による部品寸法の変化、取付部の剛性の変化によって部品の固有振動数は変化する。そのため、ある部品の固有振動数での振動検出に当たっては、ある程度のクリアランス（余裕幅）をもった周波数範囲に存在する振動のピーク値を捕らえるようにする。
そこで、本実施形態では、振動センサ１００などの検出手段により電気信号に変換された信号を、想定される周波数帯域を通過するバンドパスフィルタを用いて抽出し、その抽出された信号の大きさを所定の閾値と比較することによって、回転部と固定部との接触の有無を判断する。

回転体を構成する部品の固有振動数での振動は、回転部と固定部との接触が生じていない場合であっても存在し、その振動は、シャフト１１等を介して、固定部側に伝達される。そのため、上記（２）に示す条件での所定の閾値は、このような正常時に固定部側に伝達される回転体を構成する部品の固有振動数での振動レベルを適切に排除できる値に設定されている。
回転体を構成する部品の固有振動数は、作用する遠心力やジャイロモーメントに起因して回転数により変化する。そこで、本実施形態では、予め回転部の回転数に応じて上述したバンドパスフィルタの特性（通過帯域特性）を変化させるように構成されている。例えば、制御装置４８には回転数に応じてフィルタ特性を変化させるマップ情報が予め記録されており、このマップ情報に基づいて使用するフィルタの設定を変更するように構成されている。なお、検出精度は低下するが、想定される固有振動数の変化に応じて周波数帯域を広げたバンドパスフィルタを用いるようにしてもよい。

上記（３）に示す条件は、次の理由を根拠として設定されている。
（ａ）回転部と固定部との接触によって励起される振動の主な加振力の周波数が回転周波数に起因し、その逓数倍の振動が固定部側の部品に励起されるため。
（ｂ）回転体を構成する部品の機械加工精度や、シャフト１１とロータ翼２１との取付公差から、回転部の表面には、シャフト１１の理想の中心に対して複数の振れ（ずれ）が生じ、接触が１周の回転に対して複数度発生すると、回転数の逓数倍の振動が生じるため。
（ｃ）接触の発生する部品のうち、回転部と固定部との隙間（クリアランス）が狭くなる部位を１円周の中に複数箇所（ｎ箇所）有する部品においては、その箇所数（ｎ）に応じて、回転数×ｎの振動が発生するため。例えば、ねじ溝式ポンプ部Ｓにおいては、ねじ溝スペーサ５の周方向に沿ってねじ山が複数箇所に概ね等配置されている。
これらの理由を根拠に上記（３）に示す条件は設定されている。

なお、回転数の逓数倍の振動は、回転部と固定部との接触が生じていない場合であっても存在し、その振動は、シャフト１１等を介して、固定部側に伝達される。そのため、上記（３）に示す条件での所定の閾値は、このような正常時に固定部側に伝達される振動レベルを適切に排除できる値に設定されている。
回転部と固定部とが接触する際には、単一の周波数の振動のみが励起されるのではなく、上記（１）〜（３）に記載の特定周波数により励起される振動が同時に発生する。このことを根拠に、上記（４）に示す条件が設定されている。

（本実施形態１ 変形例１）
ターボ分子ポンプ１の内部における回転部と固定部との接触を検知する検知手段の構成は、上述した実施形態に限定されるものではない。
図２（ａ）は、他の検知手段の構成例を示した図である。
例えば、図２（ａ）に示すように、さらに、ベース３の外周面に振動センサ１０１を設け、振動センサ１００、及び、振動センサ１０１の２つのセンサを用いて振動検知を行うようにしてもよい。
詳しくは、ねじ溝スペーサ５に振動センサ１００を配設し、さらに、ねじ溝スペーサ５が固定されているベース３に振動センサ１０１を配設する。このように、振動センサ１００が配設された部品（ねじ溝スペーサ５）に積み上げられた別の部品（ベース３）に、振動センサ１０１を配設する。つまり、振動センサ１００、１０１は、固定部を構成する同一部品上ではなく、それぞれ、部品の積み上げ数の異なる部品上に配設されている。

図２（ａ）に示すように、ターボ分子ポンプ１（ベース３）の外周面上に設けられた振動センサ１０１は、外部から加えられた衝撃（外乱）による振動をより顕著に検知することができる。
ここでは、回転部（接触部）側に設けられた振動センサ１００と、回転部（接触部）から物理的に離れた部位、つまり距離や積み上げ数に差を設けた部位に配設された振動センサ１０１とのそれぞれの検知結果（出力信号）の差分を算出する。そして、制御装置４８では、この算出された差分信号に基づいて、固定部と回転部との接触が生じたか否かの判断を行う。
回転部と固定部との接触により発生した振動は、接触部で最も大きくなり、また、伝達部品での振動減衰により接触部から遠くなるほど小さくなる傾向にある。一方、外来振動では、この関係が逆になる。
そこで、本実施形態１の変形例１では、このような特性を利用して、接触部から物理的に離れた部品にさらに振動センサ１０１を設け、この振動センサ１０１と振動センサ１００とから得られた信号の差分（差分信号）に基づいて、接触による振動を優位に捕らえる。

詳しくは、算出された差分信号が、上述した（１）〜（５）に示す判定条件のいずれかを満たすか否かを判断する。そして、本実施形態１と同様に、いずれかの条件を満たす場合にターボ分子ポンプ１において固定部と回転部との接触が生じたと検知する。
なお、この変形例では、振動センサ１００との差分信号を算出する比較信号を検出する振動センサ１０１をねじ溝スペーサ５に積み上げられたベース３に配設する場合について説明した。しかしながら、振動センサ１０１を配設する部位は、これに限定されるものではなく、ねじ溝スペーサ５に積み上げられた他の固定部（例えば、ケーシング２）に設けるようにしてもよい。

（本実施形態１ 変形例２）
上述した本実施形態１では、振動を検知する振動センサ１００を、ねじ溝スペーサ５に直に配設する場合について説明した。しかしながら、振動センサ１００の配設方法はこれに限定されるものではない。
図２（ｂ）は、振動センサ１００の他の配設例を示した図である。
例えば、図２（ｂ）に示すように、ねじ溝スペーサ５に取り付けられた板状の梁６０を介して、振動センサ５０を固定部に配設するようにしてもよい。
詳しくは、ねじ溝スペーサ５の排気口１９側に形成された段部に、断面Ｌ字状の梁６０をＬ字の縦棒部がねじ溝スペーサ５の外周壁に対して平行になるように取り付け、そして、この梁６０のＬ字の縦棒部の側面に振動センサ１００を配設するようにしてもよい。
なお、梁６０は、自身の固有振動数が上述した（１）〜（５）に示す判定条件となる励起振動の周波数、または、この励起振動の逓数倍近傍の周波数となるように構成する。

このように本実施形態１の変形例２では、固定部側の部位に励起される振動を拡大（増幅）して捕らえるために、梁６０を介して振動センサ１００を配設する。これにより、ターボ分子ポンプ１に生じる振動（振幅）を容易に増幅させることができるため、振動の検出精度を向上させることができる。
梁６０を介して振動センサ１００を配設することにより、抽出する振動周波数を適切に絞り込むことができるため、振動の検出精度をより向上させることができる。
また、ターボ分子ポンプ１の内部で回転部と固定部との接触が生じた場合、振動センサ１００で検出された振動における梁６０の固有振動数での振動レベルが、顕著に大きく現れる。そのため、固定部を構成する部品として、この梁６０の固有振動数での振動レベル（振幅の大きさ）をモニタ（管理）するだけで、十分に回転部と固定部との接触の有無を判定することができる。

（本実施形態１ 変形例３）
また、振動を検知する振動センサ１００が受ける外部から加えられた衝撃（外乱）の影響を低減化させるために、振動センサ１００を配設する固定部（ねじ溝スペーサ５′）を、振動センサ１００が配設されている固定部材よりも振動減衰率の高い（大きい）振動緩衝部材（エラストマ）を介して外装体（ケーシング２、ベース３）に固定するようにしてもよい。
図２（ｃ）は、振動緩衝部材を用いた配設例を示した図である。
詳しくは、図２（ｃ）に示すように、ねじ溝スペーサ５′の外周側面とベース３の内周側面との間に、弾性部材７０を配設する。
また、ねじ溝スペーサ５′の吸気口６側に設けられたベース３へのフランジ状の取付部５５とベース３の取付面との間に弾性部材７１を配設する。
さらに、ねじ溝スペーサ５′の取付部５０とベース３とを固定（締結）するボルト８０の座金７２を弾性体で構成するようにする。

このように、振動センサ１００が取り付けられる固定部（ねじ溝スペーサ５′）を振動吸収（振動減衰）機能を有する弾性部材７０、７１や弾性体の座金７２を介して外装体に固定することにより、外部より伝わる振動レベルを低減させることができるため、回転部と固定部との接触時に発生する特有の振動の検知精度をより向上させることができる。
なお、振動吸収（振動減衰）部材は、例えば、ゴムやプラスチックなどの樹脂製の部材で構成することが好ましい。
このような振動緩衝部材（弾性部材・弾性体）を用いた構造は、本実施形態１の変形例３だけでなく上述した各変形例に適用させるようにしてもよい。

なお、上述した本実施形態１及び各変形例では、回転部と固定部との接触時に発生する特有の振動を検知するための振動センサ１００を、回転部と固定部とが接触しやすい、つまり、固体生成物が堆積しやすい気体移送路の下流側（排気口１９側）に近い部分に取り付けた場合について説明した。
しかしながら、振動センサ１００の取り付け部位はこれに限定されるものではなく、回転部と対向する他の固定部、例えば、ステータ翼２２やスペーサ２３に振動センサ１００を設けるようにしてもよい。
この場合も、上述した変形例と同様に、ベース３やケーシング２に配設した振動センサ１０１との差分信号に基づいて接触を検知したり、梁を介して振動センサ１００を取り付けたり、また、外装体との間に振動緩衝部材を設けたりするようにしてもよい。

（本実施形態１ 変形例４）
本実施形態１及び各変形例１から３では、ターボ分子ポンプ１の内部における回転部と固定部との接触の検知方法として、固定部側に配設した振動センサ１００を用いた場合について説明した。しかしながら、回転部と固定部との接触時に発生する特有の振動の検知方法は、これらに限定されるものではない。
例えば、回転部の振動、即ち、回転部の変位の時間変化を検出することによって、回転部と固定部との接触の有無を検知するようにしてもよい。
詳しくは、シャフト１１、ロータ部２４（ロータ翼２１、円筒部材２９）などの回転部（回転体）の変位をモニタ（監視）するセンサを設け、このセンサの検出結果（検知結果）に基づいて、回転部と固定部との接触の有無を判断する。

このセンサは、回転部の振動振幅を電気信号に変換する、例えば、インダクタンス式、渦電流式、静電容量式、又は、光学式の非接触変位センサで構成する。なお、回転部と固定部との接触を検知するためのセンサ（非接触センサ）は、ラジアル磁気軸受部８、１２を制御する際に用いられる変位センサ９、１３と兼用するようにしてもよい。
そして、この回転部の変位のモニタ結果に基づいて、回転部の振動が、上述した（１）〜（５）に示す判定条件のいずれかを満たすか否かを判断する。

このように、回転部の振動を直接モニタすることによっても回転部と固定部との接触の有無を判断することができる。
なお、この場合もまた、本実施形態１と同様に、センサにおける誤検知などを考慮して、上記条件を満たす現象が所定時間内に複数回発生した場合や、所定時間連続して発生した場合などに、回転部と固定部との接触が生じたと検知するようにしてもよい。
また、回転部に上述した梁６０同様の梁部材を固定し、この梁部材の変位（振動）を検出するようにしてもよい。なお、この梁部材は、固定部との接触が予測される部位に設けることが好ましい。

このように梁部材を介して回転部の振動を検出することにより、ターボ分子ポンプ１に生じる振動（振幅）を容易に増幅させることができるため、振動の検出精度を向上させることができる。

次に、本実施形態２（請求項９から請求項１５）について、図３から図７を用いて説明する。なお、本実施形態２では、本実施形態１と重複する部位については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

本実施形態２のターボ分子ポンプ１′では、感度調整装置１０３は、略円筒形状のベース３の内周面に設けられている。なお、感度調整装置１０３の配設位置はこれに限定されるものではなく、例えば、スラスト磁気軸受部２０に固定されたポンプ内部基板１０４や、ベース３の開口部を覆う裏蓋１０５、また、外装体（ケーシング２、ベース３）の外周面など、外装体又はその内部に設けられていればよい。
このように、感度調整装置１０３をターボ分子ポンプ１′の本体側に設けることにより、制御装置４８の組み合わせが変更された場合（他の制御装置４８に接続した場合）であっても、振動センサ１０２の感度をその都度調整する必要がなくなる。そのため、ターボ分子ポンプ１′の交換作業時に感度調整のための測定器等を帯同する必要もなく、交換作業の簡素化を図ることができ、利便性が向上する。

図４は、図３に示す破線Ａ部の拡大図である。
図５は、ねじ溝スペーサ５のベース３への取り付け状態を吸気口６側から見た平面図である。
ここで、ねじ溝スペーサ５の取り付け方法の詳細について説明する。ねじ溝スペーサ５は、Ｏリング２００を介して複数のボルト３００によってベース３に取り付けられている。
図５に示すように、ねじ溝スペーサ５には、内周面にらせん溝７が形成された円筒形の部位の吸気口６側端部に、外側へ張り出した固定用のための円環状のフランジ部１０６が設けられている。このフランジ部１０６の外周縁には、フランジ部１０６より厚みの小さい環状の取付部１０７が設けられている。取付部１０７には、図４に示すように、固定用のボルト３００を挿通するためのボルト孔１０８が円周等分４箇所に形成されている。また、取付部１０７には、外周縁からケーシング２の方向に突出する、ねじ溝スペーサ５の位置決めのための爪部１０９が円周等分４箇所に形成されている。爪部１０９は、外装体（ケーシング２、ベース３）からねじ溝スペーサ５へ伝播する外来振動の影響を抑制するために、外装体との接触面積が十分に小さくなるように形成されている。
また、ねじ溝スペーサ５には、フランジ部１０６の排気口１９側の面に、Ｏリング２００を嵌め込み固定するためのリング溝１１０が円周方向に沿って形成されている。

リング溝１１０にＯリング２００を嵌め込み固定（仮固定）した状態で、ボルト３００によってフランジ部１０６をベース３の吸気口６側の端面に固定するように構成されている。
本実施形態２では、ボルト３００を介して、外装体（ケーシング２、ベース３）からねじ溝スペーサ５へ伝播する外来振動の影響を抑制するために、ボルト３００を直にねじ溝スペーサ５（取付部１０７）と接触させないための円筒状のブッシュ（ブッシング）３０１がボルト孔１０８に配設されている。即ち、ねじ溝スペーサ５は、ボルト３００をブッシュ３０１に挿通した状態でベース３に取り付けられている。
また、Ｏリング２００は、振動減衰特性を有する弾性部材、例えば、フッ素系樹脂で形成された、ねじ溝スペーサ５をベース３に固定した際にねじ溝スペーサ５とベース３が接触しない程度の十分な断面径を有する形状のものを用いる。なお、Ｏリング２００は、ＪＩＳ規格において“４種Ｄ”に区分される材質で形成されていることが好ましい。
ブッシュ３０１もまた、振動減衰特性を有する弾性部材、例えば、ナイロンで形成されている。
このように、ねじ溝スペーサ５は、外装体（ケーシング２、ベース３）との間に弾性部材が配設された状態で固定されている。

なお、ねじ溝スペーサ５の取り付け方法は、上述した方法に限定されるものではない。
図６（ａ）、（ｂ）は、本実施形態２における、ねじ溝スペーサ５の取り付け方法の変形例を示した図である。なお、図６では、図１及び図４と重複する部位については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
（本実施形態２ 変形例１）
例えば、図６（ａ）に示すように、Ｏリング２００を嵌め込み固定するためのリング溝２０１を、ねじ溝スペーサ５ではなく、ベース３の吸気口６側の端面に円周方向に沿って形成するようにしてもよい。
また、Ｏリング２００を嵌め込み固定するためのリング溝１１０（図４）、２０１（図６）を、ベース３の吸気口６側の端面とねじ溝スペーサ５の双方に設けるようにしてもよい。但し、この場合においても、Ｏリング２００は、ねじ溝スペーサ５をベース３に固定した際にねじ溝スペーサ５とベース３が接触しない程度の十分な断面径を有する形状のものを用いる。

（本実施形態２ 変形例２）
また、例えば、図６（ｂ）に示すように、ねじ溝スペーサ５とベース３の吸気口６側の端面との間に、Ｏリング２００に代えて、振動減衰特性を有する円環板状の弾性体２０２を配設するようにしてもよい。
詳しくは、ボルト３００及びブッシュ３０１を挿通するためのボルト孔２０３が円周等分４箇所のボルト孔１０８と対応する位置に形成された円環板状の弾性体２０２を、ベース３の吸気口６側の端面と取付部１０７の排気口１９側の面との間に挟み込んだ状態で、ねじ溝スペーサ５を固定するようにしてもよい。
なお、上述した本実施形態２及び本実施形態２の各変形例では、ねじ溝スペーサ５を４つのボルト３００で固定する場合について説明したが、ボルト３００の固定箇所数はこれに限定されるものではなく、固定時の安定性を考慮して、少なくとも３箇所以上あればよい。だたし、外装体（ケーシング２、ベース３）からねじ溝スペーサ５へ伝播する外来振動の影響を抑制するためにボルト３００の固定箇所数は、少ないことが望ましい。

ここで、ねじ溝スペーサ５と外装体（ケーシング２、ベース３）との間に配設される弾性部材（Ｏリング２００、弾性体２０２）の振動減衰特性（振動伝播特性）について説明する。
図７（ａ）は、弾性部材の振動伝播特性を示したグラフである。
図７（ａ）に示すように、弾性部材は、遮断周波数（カットオフ周波数）がｆｃ１［Ｈｚ］のローパスフィルタの周波数特性を有する。
つまり、弾性部材は、ｆｃ１［Ｈｚ］より小さな周波数をもった外装体に外部から加えられた衝撃（外乱）による振動（以下、外部振動とする）を減衰させることなくねじ溝スペーサ５側に伝播させ、一方、ｆｃ１［Ｈｚ］以上の周波数をもった外部振動を、２０ｄＢ／ｄｅｃａｄで減衰させ、ねじ溝スペーサ５側に伝播させにくくするという特性を有する。
なお、上述した弾性部材の遮断周波数は、ねじ溝スペーサ５と外装体との間に配設された状態の剛性などに基づいて設定される値を示す。

次に、本実施形態２における制御装置４８の有する接触検知機能について説明する。
制御装置４８には、振動センサ１０２から出力されるアナログ振動信号をデジタル（ディジタル）振動信号に変換する、図示しないＡ／Ｄ変換回路が設けられている。
また、制御装置４８にはさらに、Ａ／Ｄ変換回路からのデジタル化された振動信号を受けるＤＳＰを基にした、図示しないスーパーバイザ回路が設けられている。このスーパーバイザ回路は、ターボ分子ポンプ１′における回転部と固定部との接触を検出するようにプログラムされている。

詳しくは、スーパーバイザ回路には、デジタルフィルタが組み込まれており、デジタル振動信号をデジタルフィルタに入力することによって、所定の通過帯域周波数の振動信号が抽出されるように構成されている。
スーパーバイザ回路は、デジタルフィルタを通過した振動信号（抽出された振動信号）の振動レベルが所定の閾値を超えた場合、ターボ分子ポンプ１′において固定部と回転部との接触が生じたと検知するようにプログラムされている。

ここで、スーパーバイザ回路におけるデジタルフィルタの振動信号の減衰特性について説明する。
図７（ｂ）は、スーパーバイザ回路におけるデジタルフィルタの振動信号の減衰特性を示したグラフである。
図７（ｂ）に示すように、デジタルフィルタは、ｆｃ１〜ｆｃ２［Ｈｚ］帯域を通過帯域とするバンドパスフィルタの周波数特性を有する。
デジタルフィルタは、入力された振動信号のうちｆｃ１［Ｈｚ］より小さな周波数をもった振動信号、及びｆｃ２［Ｈｚ］より大きな周波数をもった振動信号を減衰させて出力させる特性を有する。つまり、ｆｃ１［Ｈｚ］以上ｆｃ２［Ｈｚ］以下の振動信号のみを出力させる特性を有する。

本実施形態２では、デジタルフィルタの通過帯域の下限を示すｆｃ１［Ｈｚ］は、上述したねじ溝スペーサ５と外装体（ケーシング２、ベース３）との間に配設される弾性部材（Ｏリング２００、弾性体２０２）における遮断周波数と一致するように設定されている。
このような、デジタルフィルタを用いることにより、弾性部材で減衰せずにねじ溝スペーサ５に伝播した外部振動やターボ分子ポンプ１′の加減速時に生ずる共振振動の成分を減衰させることができる。
なお、弾性部材の遮断周波数（ｆｃ１）は、ターボ分子ポンプ１′の加減速時に生ずる共振振動の帯域を考慮して、１００［Ｈｚ］程度に設定されている。

このように、本実施形態２では、デジタルフィルタを通過した振動信号を所定の閾値と比較することによって、固定部と回転部との接触の有無を判断するように構成されている。
本実施形態２では、ねじ溝スペーサ５と外装体との間に配設される弾性部材の作用により、外部振動の成分が含まれていない（少ない）帯域における振動信号、即ち、外部振動の影響を受けない（受けにくい）帯域における振動信号に基づいて固定部と回転部との接触の有無を判断するように構成されている。つまり、本実施形態では、固定部と回転部との接触による衝撃又は振動の成分が残る（抽出された）帯域の振動信号に基づいて固定部と回転部との接触の有無を判断するように構成されている。
従って、外部振動の影響による誤検知等を抑制することができるため、より精度よく固定部と回転部との接触の有無を判断することができる。
本実施形態２では、上述したような簡素な構成で固定部と回転部との接触の有無、即ち、固体生成物の堆積量が回転部と固定部とのクリアランスに達したことを検知することができる。

なお、本実施形態２では、固定部と回転部との接触による衝撃又は振動の成分が残る（抽出された）帯域を抽出する方法として、バンドパスフィルタを用いているが、バンドパスフィルタの代わりに、少なくとも、外部振動やターボ分子ポンプ１′の加減速時に生ずる共振振動の成分を排除することができる遮断周波数（カットオフ周波数）がｆｃ１［Ｈｚ］のハイパスフィルタを用いるようにしてもよい。

制御装置４８（スーパーバイザ回路）によって、ターボ分子ポンプ１′における固定部と回転部との接触が検知（検出）された場合、制御装置４８は、異常状態を示すアラーム信号を発するように構成されている。
本実施形態２に係るターボ分子ポンプ１′は、このアラーム信号が発せられた場合、部品の破損を防止するために自動的に運転を停止する。
外部から加えられた衝撃（外乱）や振動センサ１０２の受けるノイズによる誤検知の影響を避けるために、制御装置４８にタイマー機能を設け、アラーム信号が所定時間以上連続して発せられた場合に、ターボ分子ポンプ１′の運転を停止させるようにしてもよい。
なお、振動センサ１０２における誤検知などを考慮して、振動センサ１０２によって、上述した振動が検知（検出）された時間間隔（検知タイミングの間隔）が、経時的に短くなり、所定の間隔時間（周期）より短くなった場合にアラーム信号を発するように構成してもよい。
また、接触を検知した回数が所定の回数（閾値）を超えた場合や、接触を検知した時間の積算値が所定の時間（閾値）を超えた場合にのみアラーム信号を発するように構成してもよい。

なお、アラーム信号を発するタイミングは上述した条件に限定されるものではない。
例えば、アラーム信号を複数回（例えば、２段階）に分けて発することにより、メンテナンス時期が迫っていることを事前に告知し、ターボ分子ポンプ１′が突然使用不能な状況に陥るようなことのないようにしてもよい。
詳しくは、回転部と固定部との接触の初期段階である旨を知らせるアラーム信号（接触通知信号）を発した後、接触状態が進行し、ターボ分子ポンプ１′を自動停止させる（又は停止を促す）状況にある旨を知らせるアラーム信号を発するようにする。
なお、このような接触度合いのレベル差を示すアラーム信号を発するタイミングは、例えば、接触を検知した回数、接触を検知した時間の積算値、接触の検知間隔の変動値などに基づいて任意に設定することができる。

常時接触に陥る（至る）までには、例えば、次のような断続的な接触現象が生じる。
固体生成物に起因する接触→接触部の摩耗→一時的な非接触状態→固体生成物の堆積や回転部の変形（例えば、円筒部材２９の膨張）の進行→常時接触。このように、固体生成物の堆積や回転部の変形が進行すると接触箇所が増大し、上記サイクルが過渡的に短くなる。
そこで、このような接触サイクルの間隔、つまり接触検知間隔が過渡的に短くなるタイミングをモニタリングしながら接触レベルに応じたアラーム信号を発するようにしてもよい。

上述したような回転部と固定部との接触時に発生する特有の振動を振動センサ１０２で検知（検出）した場合に、アラーム信号、又は、接触通知信号を発することにより、適切な時期（タイミング）でターボ分子ポンプ１′の運転を停止させることができる。これにより、ターボ分子ポンプ１′の部品の損傷（破損）を未然に防止することができ、ターボ分子ポンプ１′のランニングコストの低減、安全性の向上を図ることができる。

上述した実施形態２では、振動センサ１０２の感度調整装置１０３をターボ分子ポンプ１′の本体側に内蔵することによって、振動センサ１０２の感度をその都度調整する必要をなくすように構成している。しかしながら、振動センサ１０２の感度をその都度調整する必要をなくす方法はこれに限定されるものではない。
感度調整装置１０３をターボ分子ポンプ１′の本体側に内蔵する代わりに、例えば、工場出荷時に設定された振動センサ１０２の検出信号レベルの調整値を、ターボ分子ポンプ１′の本体側に内蔵された記憶装置に記憶しておき、制御装置４８の組み合わせが変更された場合、制御装置４８がこの記憶装置から振動センサ１０２の検出信号レベルの調整値を読み出して補正するようにしてもよい。なお、振動センサ１０２の検出信号レベルの調整値は、例えば、ポンプ内部基板１０４に搭載したメモリに記憶させることが好ましい。
このように、振動センサ１０２の検出信号レベルの調整値をターボ分子ポンプ１′の本体側に内蔵された記憶装置に記憶させることにより、例えば、制御装置４８を交換する場合であっても、振動センサ１０２の検出信号レベルをその都度調整する必要がなくなり、利便性が向上する。

本実施形態２では、振動センサ１０２の出力信号をデジタル信号に変換しているが、振動センサ１０２の出力信号の処理方法は、これに限定されるものではない。デジタル信号に変換せずに、アナログ信号のままで、回転部と固定部との接触検知のための処理を行うようにしてもよい。但し、この場合には、上述したデジタルフィルタの代わりに、同様の特性を有するアナログフィルタを用いるようにする。

なお、上述した本実施形態２及び本実施形態２の各変形例では、回転部と固定部との接触時に発生する特有の振動を検知するための振動センサ１０２を、回転部と固定部とが接触しやすい、つまり、固体生成物が堆積しやすい気体移送路の下流側（排気口１９側）に近い部分に取り付けた場合について説明した。
しかしながら、振動センサ１０２の取り付け部位はこれに限定されるものではなく、回転部と対向する他の固定部、例えば、ステータ翼２２やスペーサ２３に振動センサ１０２を設けるようにしてもよい。この場合も、振動センサ１０２が設けられる固定部と外装体との間に、弾性部材を配設する。

Claims (14)

1. 吸気口と排気口を備えた外装体と、
   前記外装体内に設けられた固定部と、
   前記外装体内に回転自在に支持されたシャフトと、前記シャフトに配設され、前記吸気口から前記排気口へ気体を移送する気体移送機構が設けられたロータと、からなり、前記固定部との間に所定の空隙を介して配置された回転部と、
   前記シャフトを回転させるモータと、
   前記固定部に配置され、振動振幅を電気信号に変換して振動を検出する振動検出手段と、
   前記振動検出手段により検出された前記振動において、前記固定部と前記回転部との接触に起因する特定振動の周波数での振幅が所定の閾値を超えた場合、前記固定部と前記回転部との接触が発生したことを検知する接触検知手段と、
   前記接触検知手段により、前記固定部と前記回転部との接触が発生したことを検知した場合、アラームを発するアラーム出力手段とを備え、
   前記アラーム出力手段が、前記アラームを発するタイミングは、
   前記接触に起因する前記振動が検知された時間間隔が、経時的に短くなり、所定の間隔時間より短くなった場合、前記接触を検知した回数が所定の閾値を超えた場合、又は、前記接触を検知した時間の積算値が所定の閾値を超えた場合であることを特徴とする真空ポンプ。
2. 前記特定振動は、
   前記固定部を構成する部品の固有振動数を示す第１の周波数、
   前記回転部を構成する部品の固有振動数を示す第２の周波数、
   前記回転部の回転数（周波数）の逓数倍の周波数を示す第３の周波数、
   前記第１から第３の周波数での振動のうなり周波数を示す第４の周波数、
   前記回転部と前記固定部とが接触する際に発生する特定範囲の第５の周波数のうちの少なくとも１の周波数の振動であることを特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ。
3. 前記振動検出手段は、前記固定部における前記回転部と対向する部材に配設された振動センサからなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の真空ポンプ。
4. 前記振動検出手段は、前記固定部の異なる部位に設けられた複数の振動センサで構成され、前記振動センサにより検出された振動の差分に基づいて、前記固定部と前記回転部との接触が発生したことを検知することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１の請求項に記載の真空ポンプ。
5. 前記振動検出手段が設けられた前記固定部は、弾性部材を介して前記外装体に固定されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１の請求項に記載の真空ポンプ。
6. 前記振動検出手段は、前記回転部の位置変位の時間的変化を振動として検出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の真空ポンプ。
7. 前記振動検出手段は、前記回転部の変位を検出する非接触変位センサからなることを特徴とする請求項６に記載の真空ポンプ。
8. 吸気口と排気口を備えた外装体と、
   前記外装体内に設けられた固定部と、
   前記外装体内に回転自在に支持されたシャフトと、前記シャフトに配設され、前記吸気口から前記排気口へ気体を移送する気体移送機構が設けられたロータと、からなり、前記固定部との間に所定の空隙を介して配置された回転部と、
   前記シャフトを回転させるモータと、
   前記外装体と前記固定部との間に配設された弾性部材と、
   前記固定部に配設された振動検出手段と、
   前記振動検出手段から出力された振動信号が入力され、前記固定部と前記弾性部材によって構成される振動減衰特性における遮断周波数より高い周波数帯域を通過帯域とするフィルタと、
   前記フィルタから出力された振動信号が所定の閾値を超えた場合、前記固定部と前記回転部との接触が発生したことを検知する接触検知手段と、を備えたことを特徴とする真空ポンプ。
9. ターボ分子ポンプ部およびねじ溝ポンプ部を備えた複合型真空ポンプであって、
   前記振動検出手段は、前記ねじ溝ポンプ部の排気流路を形成するねじ溝スペーサに配設されていることを特徴とする請求項８に記載の真空ポンプ。
10. 前記外装体又はその内部に設けられた、前記振動検出手段の感度調整を行う感度調整手段を備えたことを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の真空ポンプ。
11. 前記外装体又はその内部に設けられた、前記振動検出手段における出力レベルの補正値を記憶する記憶手段を備えたことを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の真空ポンプ。
12. 前記弾性部材は、Ｏリング材料で形成されるか、又は、円周方向に連続するＯリングからなることを特徴とする請求項８から請求項１１の何れか１の請求項に記載の真空ポンプ。
13. 前記振動検出手段は、振動検出値を変換したデジタル信号を出力し、
    前記フィルタは、デジタルフィルタで構成されていることを特徴とする請求項８から請求項１２の何れか１の請求項に記載の真空ポンプ。
14. 前記接触検知手段により、前記固定部と前記回転部との接触が発生したことを検知した場合、メンテナンスの実施を促すアラーム、又は、接触通知信号を発するアラーム出力手段を備えたことを特徴とする請求項８から請求項１３の何れか１の請求項に記載の真空ポンプ。

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