JP6228839B2 - 真空排気機構、複合型真空ポンプ、および回転体部品 - Google Patents

Description

本発明は、真空排気機構、複合型真空ポンプ、および回転体部品に関する。詳しくは、配設される真空ポンプにおいて排気作用のある管路と管路を効果的に繋ぐ真空排気機構、複合型真空ポンプ、および回転体部品に関する。

本発明に関する真空ポンプは、吸気口および排気口を備えた外装体を形成するケーシングを備え、このケーシングの内部に、当該真空ポンプに排気機能を発揮させる構造物が収納されている。この排気機能を発揮させる構造物は、大きく分けて、回転自在に軸支された回転部（ロータ部）とケーシングに対して固定された固定部（ステータ部）から構成されている。
また、回転軸を高速回転させるためのモータが設けられており、このモータの働きにより回転軸が高速回転すると、ロータ翼（回転円板）とステータ翼（固定円板）との相互作用により気体が吸気口から吸引され、排気口から排出されるようになっている。
真空ポンプのうち、シーグバーン型の構成を有するシーグバーン型分子ポンプは、回転円板（回転円盤）と、当該回転円板と軸方向に隙間（クリアランス）をもって設置された固定円板と、を備え、当該回転円板もしくは固定円板の少なくともいずれか一方の隙間対向表面にスパイラル状溝（らせん溝または渦巻状溝ともいう）流路が刻設されている。そして、スパイラル状溝流路内に拡散して入ってきた気体分子に、回転円板によって回転円板接線方向（即ち、回転円板の回転方向の接線方向）の運動量を与えることで、スパイラル状溝により吸気口から排気口に向けて優位な方向性を与えて排気を行う真空ポンプである。
このようなシーグバーン型分子ポンプあるいはシーグバーン型分子ポンプ部を有する真空ポンプを工業的に利用するためには、回転円板と固定円板の段が単段では圧縮比が不足するため、多段化がなされている。
ここで、シーグバーン型分子ポンプは半径流ポンプ要素であるので、多段化するためには、例えば、外周部から内周部へ排気した後、内周部から外周部へ排気し、また外周部から内周部へ排気する、というように、吸気口から排気口（即ち、真空ポンプの軸線方向）に向かって、回転円板および固定円板の外周端部および内周端部で流路を折り返して排気する構成が必要である。

特開昭６０−２０４９９７号 実用新案登録公報第２５０１２７５号

特許文献１には、真空ポンプにおいて、ポンプ筐体内に、ターボ分子ポンプ部と、らせん溝ポンプ部と、遠心式ポンプ部とを備える技術が記載されている。
特許文献２には、シーグバーン型分子ポンプにおいて、各回転円板および静止円板の対向面に方向の異なるスパイラル状溝を設ける技術が記載されている。
上述した従来技術の構成における気体分子（ガス）の流れは以下のようになる。
上流シーグバーン型分子ポンプ部で内径部に移送された気体分子は、回転円筒と固定円板との間に形成された空間に排出される。次に、当該空間に開口された下流シーグバーン型分子ポンプ部の内径部によって吸引され、そして、当該下流シーグバーン型分子ポンプ部の外径部に移送される。多段化されている場合は、この流れが段毎に繰り返される。
しかしながら、上述した空間（即ち、回転円筒と固定円板の間に形成された空間）には排気作用はないため、上流シーグバーン型分子ポンプ部で気体分子に与えた排気方向への運動量は、当該空間に到達した際に失われてしまっていた。

図７は、従来のシーグバーン型分子ポンプ１０００を説明するための図であり、従来のシーグバーン型分子ポンプ１０００の概略構成例を示した図である。矢印は、気体分子の流れを示している。
なお、以下、１つ（１段）の固定円板５０００の、吸気口４側をシーグバーン型分子ポンプ上流領域、排気口６側をシーグバーン型分子ポンプ下流領域と称して説明する。
図８は、従来のシーグバーン型分子ポンプ１０００に配設される固定円板５０００を説明するための図であり、従来のシーグバーン型分子ポンプ１０００の吸気口４（図７）側から見た場合の固定円板５０００の断面図である。固定円板５０００内の矢印は気体分子の流れを示し、固定円板５０００外の矢印は、回転円板９０００（図７）の回転方向を示している。
上述したように、シーグバーン型分子ポンプ１０００において、気体分子に排気口６に向けて優位な運動量を付与しても、当該気体分子の流路である外側折り返し流路ｂは排気作用のない「つなぎ」の空間であるため、付与した運動量が失われてしまう。そのため、当該外側折り返し流路ｂで排気作用が途切れるため、圧縮した気体分子は当該外側折り返し流路ｂを通るたびに開放されてしまい、その結果、従来のシーグバーン型分子ポンプ１０００では良好な排気効率が得られないという課題があった。

外側折り返し流路ｂの流路断面積を小さくする（即ち、回転円板９０００の外径部分とスペーサ６０の内径部分とで形成される隙間が狭くなる）と、外側折り返し流路ｂに気体分子が滞留し、シーグバーン型分子ポンプ下流領域の出口（上段の固定円板５０００の下流領域から、下段の固定円板５０００の上流領域へ向かう折り返し部）である外側折り返し流路ｂの流路圧力が上昇する。その結果、圧力損失が発生して真空ポンプ（シーグバーン型分子ポンプ１０００）全体の排気効率が低下する。
こうした排気効率の低下を防ぐために、従来、外側折り返し流路ｂの流路断面積および管路幅は、シーグバーン型分子ポンプ部における管路（回転円板９０００と固定円板５０００との（軸方向の）各対向部間に形成される管路および隙間であり、気体分子が通る管状の流路）の断面積および管路幅よりも、充分大きくとる必要があった。
しかし、外側折り返し流路ｂの流路の寸法を大きく設定しようとすると、ケーシング２およびスペーサ６０の直径寸法を大きくすることによるポンプサイズの大型化や材料コストが増大してしまう。
また、回転円板９０００や固定円板５０００の外径を縮小して外側折り返し流路ｂの流路断面積を確保すると、半径方向の流路長が短くなり１段あたりの圧縮性能が低下するため、シーグバーン型分子ポンプ部の段数を増やす必要がある。
しかし、段数を増やすと、回転円板９０００や固定円板５０００の材料費用・加工費用が増大してしまう。
更に、高速回転する回転円板９０００の質量・慣性モーメントが増大するために、それを支持する磁気軸受装置の容量がその分余計に必要になるなど、真空ポンプを構成する構成品のコストが増大してしまうという課題があった。

また、外側折り返し流路ｂの流路の寸法を大きく設定しようとして外径側の固定円板５０００の直径を小さくすると、シーグバーン型分子ポンプ部の半径方向寸法が減少して、１段あたりの圧縮性能が充分に得られなくなるという課題があった。

そこで、本発明は、配設される真空ポンプにおいて排気作用のある管路と管路を効果的に繋ぐ真空排気機構、複合型真空ポンプ、および回転体部品を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の本願発明では、吸気口と排気口が形成された外装体と、前記外装体に内包され、回転自在に支持された回転軸と、前記回転軸または前記回転軸に配設された円筒体の外周面に配設された回転円板状部を有する回転体部品と、前記回転円板状部と同心配置され、かつ前記回転円板状部と隙間を介して軸方向において対向する固定円板状部と、前記固定円板状部と別体、または前記固定円板状部と一体で形成された、当該固定円板状部を固定するスペーサ部と、を備え、前記回転円板状部と前記固定円板状部との相互作用により前記吸気口側から吸気した気体を前記排気口側へ移送する真空排気機構であって、前記回転円板状部または前記固定円板状部は、少なくとも一方の前記軸方向における対向面の少なくとも一部に、谷部と山部を有するスパイラル状溝が配設され、前記回転円板状部は、外周部の少なくとも一部に、当該回転円板状部における前記吸気口側の面と前記排気口側の面とを連通する溝部が配設されていることを特徴とする真空排気機構を提供する。
請求項２記載の本願発明では、前記溝部は、前記回転円板状部の中心軸に対して、前記真空排気機構における排気方向へ傾斜する傾斜角度を有して配設されていることを特徴とする請求項１に記載の真空排気機構を提供する。
請求項３記載の本願発明では、前記固定円板状部または前記スペーサ部の少なくとも一方に、前記溝部の前記吸気口側開口端または前記排気口側開口端のうち少なくともいずれか一方に対向する斜板が配設され、前記斜板は、前記回転円板状部の中心軸に対して、前記溝部の前記傾斜角度と逆方向に傾斜する傾斜角度をもって配設されることを特徴とする請求項２に記載の真空排気機構を提供する。
請求項４記載の本願発明では、請求項１、請求項２、または請求項３に記載の真空排気機構を含むシーグバーン型排気機構部と、前記外装体の内側に配設される固定部と、前記回転軸に配設される円筒体の外周面とが対向する対向面の少なくとも一部にねじ溝を有し、前記吸気口側から吸気した気体を前記排気口側へ移送する真空排気機構であるねじ溝型分子ポンプ機構部と、を複合して構成されることを特徴とする複合型真空ポンプを提供する。
請求項５記載の本願発明では、請求項１、請求項２、または請求項３に記載の真空排気機構を含むシーグバーン型排気機構部と、前記回転軸または前記回転軸に配設された円筒体の外周面から放射状に配設された回転翼と、前記回転翼と所定の間隔をもって配置された固定翼と、を備え、前記回転翼と前記固定翼との相互作用により前記吸気口側から吸気した気体を前記排気口側へ移送する真空排気機構であるターボ分子ポンプ機構部と、を複合して構成されることを特徴とする複合型真空ポンプを提供する。
請求項６記載の本願発明では、請求項１、請求項２、または請求項３に記載の真空排気機構を含むシーグバーン型排気機構部と、前記外装体の内側に配設される固定部と、前記回転軸に配設される円筒体の外周面とが対向する対向面の少なくとも一部にねじ溝を有し、前記吸気口側から吸気した気体を前記排気口側へ移送するねじ溝型分子ポンプ機構部と、前記回転軸または前記回転軸に配設された円筒体の外周面から放射状に配設された回転翼と、前記回転翼と所定の間隔をもって配置された固定翼と、を備え、前記回転翼と前記固定翼との相互作用により前記吸気口側から吸気した気体を前記排気口側へ移送する真空排気機構であるターボ分子ポンプ機構部と、を複合して構成されることを特徴とする複合型真空ポンプを提供する。
請求項７記載の本願発明では、前記回転軸と、前記回転軸に配設される回転円板状部と、を有し、真空ポンプに用いられる回転体部品であって、前記回転円板状部は、外周部の少なくとも一部に、当該回転円板状部における前記真空ポンプの吸気口側の面と排気口側の面とを連通する溝部が配設されていることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３に記載の回転体部品を提供する。
請求項８記載の本願発明では、前記回転円板状部は、当該回転円板状部における前記真空ポンプの吸気口側の面と排気口側の面の少なくとも一方の面の少なくとも一部に、谷部と山部を有するスパイラル状溝が配設されていることを特徴とする請求項７に記載の回転体部品を提供する。
請求項９記載の本願発明では、前記溝部は、前記回転円板状部の中心軸に対して所定の角度を有して配設されていることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の回転体部品を提供する。
請求項１０記載の本願発明では、吸気口と排気口を備えた真空ポンプに用いられ、回転円板状部を有する回転体部品であって、前記回転円板状部または前記回転円板状部と隙間を介して軸方向において対向する固定円板状部は、少なくとも一方の前記軸方向における対向面の少なくとも一部に、谷部と山部を有するスパイラル状溝を備え、前記回転円板状部は、外周部の少なくとも一部に、当該回転円板状部における前記吸気口側の面と前記排気口側の面とを連通する溝部を備えていることを特徴とする回転体部品を提供する。
請求項１１記載の本願発明では、請求項１から請求項３に記載の真空排気機構に用いられる回転体部品を提供する。

本発明によれば、配設される真空ポンプにおいて排気作用のある管路と管路を効果的に繋ぐ真空排気機構および回転体部品、並びに、排気作用のある管路と管路を効果的に繋ぐ複合型真空ポンプを提供することができる。

本発明の実施形態に係るシーグバーン型分子ポンプの概略構成例を示した図である。 本発明の実施形態に係る回転円板を説明するための図である。 本発明の実施形態に係る溝部を説明するための拡大図である。 本発明の実施形態に係るシーグバーン型分子ポンプの概略構成例を示した図である。 本発明の実施形態に係る回転円板を説明するための図である。 本発明の実施形態を説明するための拡大図である。 従来技術を説明するための図であり、シーグバーン型分子ポンプの概略構成を示した図である。 従来技術を説明するための図であり、吸気口側から見た場合の固定円板の断面図である。

（ｉ）実施形態の概要
本発明の実施形態の真空ポンプは、配設される固定円板（固定円板状部）または配設される回転円板（回転円板状部）の少なくともいずれか一方に、山部と谷部を有するスパイラル状溝が刻設（配設）されるシーグバーン型分子ポンプ部を有し、シーグバーン型分子ポンプ部内の外周（外側）の折り返し流路においてコンダクタンスを大きくとるための構造を備える。
このコンダクタンスを大きくとるための構造は、本発明の実施形態では、回転円板に形成される連通部（溝部、スリット）、あるいは、固定円板に配設される斜板と回転円板に形成される連通部によって、真空ポンプ内部に形成される。
なお、本発明の実施形態では、「連通部」や「溝部」、「スリット」は、「凹」状の形態を表現するために用いている。この凹状の部分（凹部）は、回転円板（または固定円板）に刻設された溝であり、より詳しくは、回転円板（または固定円板）における外径部から内径方向へ（真空ポンプにおいてシャフトが配設されている側へ）向かって刻設された溝である。なお、本実施形態では、上述のように形成された凹状の部分を、以後「溝部」に統一して表現する。

（ｉｉ）実施形態の詳細
以下、本発明の好適な実施形態について、図１から図６を参照して詳細に説明する。
なお、本実施形態では、真空ポンプの一例として、シーグバーン型分子ポンプを用いて説明し、回転円板の直径方向と垂直な方向を軸線方向とする。
まず、シーグバーン型分子ポンプ上流領域の気体を外径側から内径側へ排気し、そして、シーグバーン型分子ポンプ下流領域の気体を内径側から外径側へ排気する、という折り返し排気の真空排気機構を有するシーグバーン型分子ポンプの構成例について説明する。

（ｉｉ−１）構成
図１は、本発明の第１実施形態に係るシーグバーン型分子ポンプ１の概略構成例を示した図であり、シーグバーン型分子ポンプ１の軸線方向の断面図を示している。なお、図内の矢印は気体の流れを示す。なお、同図では、説明のために気体の流れを示す矢印は図面の一部に表示されている。
シーグバーン型分子ポンプ１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と共にシーグバーン型分子ポンプ１の筐体を構成している。そして、この筐体の内部には、シーグバーン型分子ポンプ１に排気機能を発揮させる構造物である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、回転自在に支持（軸支）された回転部と筐体に対して固定された固定部から構成されている。

ケーシング２の端部には、当該シーグバーン型分子ポンプ１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が形成されている。
また、ベース３には、当該シーグバーン型分子ポンプ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。

回転部（ロータ部）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に設けられた複数枚の回転円板９、並びに回転円筒（回転体円筒部）１０などから構成されている。なお、シャフト７およびロータ８によってロータ部が構成されている。
各回転円板９は、シャフト７の軸線に対し垂直に放射状に伸びた円板形状をした円板部材からなる。
また、回転円筒１０は、ロータ８の回転軸線と同心の円筒形状をした円筒部材からなる。

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２０が設けられている。
更に、シャフト７のモータ部２０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）に非接触で支持（軸支）するための径方向磁気軸受装置３０、３１、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）に非接触で支持（軸支）するための軸方向磁気軸受装置４０が設けられている。

筐体の内周側には、固定部（ステータ部）が形成されている。この固定部は、吸気口４側に設けられた複数枚のスパイラル状溝付き固定円板５０などから構成され、当該スパイラル状溝付き固定円板５０には谷部および山部で構成されるスパイラル状溝が刻設されている。
なお、本実施形態では、固定円板の方にスパイラル状溝を刻設する構成（スパイラル状溝付き固定円板５０）としたが、これに限られることはなく、上述した回転円板９もしくは固定円板の少なくともいずれか一方の隙間対向表面にスパイラル状溝流路が刻設されていればよい。
各スパイラル状溝付き固定円板５０は、シャフト７の軸線に対し垂直に放射状に伸びた円板形状をした円板部材から構成されている。
各段のスパイラル状溝付き固定円板５０は、円筒形状をしたスペーサ６０（ステータ部）により互いに隔てられて固定されている。図１の矢印は、気体の流れを示している。
シーグバーン型分子ポンプ１では、回転円板９とスパイラル状溝付き固定円板５０とが互い違いに配置され、軸線方向に複数段形成されているが、真空ポンプに要求される排出性能を満たすために、必要に応じて任意の数のロータ部品およびステータ部品を設けることができる。
このように構成されたシーグバーン型分子ポンプ１により、シーグバーン型分子ポンプ１に配設される真空室（図示しない）内の真空排気処理を行うようになっている。
そして、上述した本発明の各実施形態に係るシーグバーン型分子ポンプ１は、図１に示したように、溝部９００を有する。

（ｉｉ−２−ｉ）第１実施形態
本発明の第１実施形態に係るシーグバーン型分子ポンプ１のシーグバーン型分子ポンプ部は、一例として、固定部（ステータ部）にスパイラル状溝が形成され、回転部（ロータ部）にはスパイラル状溝が形成されていない構成にしている。
本発明の第１実施形態では、回転部（ロータ部）である回転円板９の外径部に溝部９００が設けられる。
図２は、本発明の第１実施形態に係る回転円板９を説明するための図である。同図に示したように、本発明の第１実施形態では、回転円板９の外径は、スパイラル状溝付き固定円板５０におけるスパイラル状溝が刻設されている面の外径とほぼ同等に設計される。
図２（ａ）は、図１におけるＡ−Ａ’方向を吸気口４側から見た回転円板９の断面図であり、同図には、当該回転円板９の下段に配設されるスパイラル状溝付き固定円板５０の一部も描かれている。
そして、同図には、当該スパイラル状溝付き固定円板５０に刻設されるスパイラル状溝を破線で示している。また、図中の実線の矢印は回転円板９の回転方向を示し、破線の矢印は流路内の気体分子（ガス）の流れを示している。
図２（ｂ）は、図２（ａ）におけるＢ方向からの矢視図であり、スパイラル状溝付き固定円板５０と、当該スパイラル状溝付き固定円板５０の上流側（吸気口４側）面と下流側（排気口６側）面に挟まれる形で示され、且つ、溝部９００が形成された回転円板９が示されている。なお、図中の実線の矢印は気体分子の流れを示す。
図２（ｃ）は、溝部９００に傾斜を持たせた構成である溝部９０１を説明するための図であり、詳しくは本第１実施形態の変形例として後述する。
図３は、本発明の第１実施形態に係る溝部９００を説明するための、シーグバーン型排気機構（シーグバーン型分子ポンプ部）の一部拡大図である。

本発明の第１実施形態に係る回転円板９は、図２（ａ）、図２（ｂ）および図３（ａ）に示したように、回転円板９の外周部（外径部）に溝部９００が形成される。より詳しくは、シーグバーン型分子ポンプ１の気体移送機構（シーグバーン型分子ポンプ部）における流路の上流側と下流側を連通させるために、回転円板９におけるシーグバーン型分子ポンプ上流領域の面（即ち吸気口側の面）とシーグバーン型分子ポンプ下流領域の面（即ち排気口側の面）とを軸方向に連通する溝部９００を、回転円板９の外径部に刻設する。
この溝部９００が形成される回転円板９を有する構成により、スペーサ６０と回転円板９で形成される外側折り返し流路ａ（図１）の寸法を狭くした場合であっても、シーグバーン型分子ポンプ部における流路の上流側から下流側に向かって、流路が閉塞しないように開口面積を確保する構成が形成される。
より詳しくは、気体分子は、溝部９００が形成された空間を、外側折り返し流路ａの一部（即ち、折り返し流路として追加された流路）として通過することができる。
一方、回転円板９の外周部のうち、溝部９００が形成されていない部分の面と、スパイラル状溝付き固定円板５０との相互作用によって、排気作用が誘起される。
つまり、シーグバーン型分子ポンプ１の上流領域出口から下流領域出口への折り返し流路において、仮に溝部９００が形成されていない構成の場合よりも、溝部９００の断面積分だけ流路面積を大きくすることが可能になる。そして、その増面積分に応じて、外側折り返し流路ａの断面積を減じることが可能になる。
この構成により、本実施形態では、スペーサ６０およびケーシング２の外径を縮小する事が可能となり、部品のサイズ縮小によるコストダウンおよびシーグバーン型分子ポンプ１の小型化を図れる。

なお、溝部９００の幅やピッチ、開口率等は、外側折り返し流路ａとして必要な断面積と、排気作用を起こすために必要な、回転円板９における溝部９００が形成されない部分（面）との比率で適宜設定することが望ましい。
また、圧力が高くなるとシーグバーン型分子ポンプ１の排気作用に逆らって逆流する気体分子が増加するため、排気口６側に配設する溝部９００は、吸気口４側に配設する溝部９００よりも、溝部９００の円周方向の幅を狭く、奥行き（半径方向）を浅く、且つピッチを細かく、そして開口率を小さく設定する必要がある。

本発明の第１実施形態では、回転円板９により気体分子に運動量を与えるドラッグ効果が減少したり、下流部から上流部への逆流が発生する可能性を低減させるために、溝部９００を内側（即ち、回転円板９の内径側）に向かって深く設置したり（切り込みを深くしたり）、回転円板９の円周に対する溝部９００の開口率を高く設定しすぎたり、という構成にはしないことが好ましい。
本発明の第１実施形態に係る溝部９００の幅および奥行き（半径方向）は、溝部９００を設置する箇所の圧力条件および主に排気するガスの特性に応じて適宜決定することが望ましいが、少なくともドラッグ効果を確保するために、溝部９００の奥行きは、図３に示したように、スパイラル状溝付き固定円板５０に刻設されるスパイラル状溝部の半径方向寸法幅に対して３０％未満、好適には１０％未満が好ましい。

また、図３（ｂ）に示すように、本発明の第１実施形態では、スパイラル状溝がない部分に延設してもよい。

（ｉｉ−２−ｉｉ）第１実施形態の変形例
上述した第１実施形態は、以下のように変形させることができる。
図２（ｃ）は、図２（ａ）におけるＢ方向からの矢視図であり、実線の矢印は気体分子の流れを示している。
本発明の第１実施形態の変形例に係る構造では、図２（ｃ）に示したように、回転円板９の外周部に、シーグバーン型分子ポンプ１の気体移送機構（シーグバーン型分子ポンプ部）における流路の上流側と下流側に連通し、更に、当該回転円板９の回転方向に向かって排気口６側への傾斜を有する（即ち、シーグバーン型分子ポンプ１の軸線方向と所定の角度を有する）溝部９０１が設けられる。つまり、本変形例では、溝部が傾斜を有する（即ち、回転円板９の外径部に、軸方向斜めに溝部を配設する）点が、第１実施形態と異なる。
本発明の第１実施形態の変形例では、回転円板９に形成する溝部（溝部９００）を、斜面を有する溝部９０１の構成にすることにより、当該斜面に入射する気体分子に排気方向（下流の方向）へ優位になる運動量を付与して反射・拡散させることができる。
その結果、シーグバーン型分子ポンプ１は、より効率よく排気作用を発生することができる。
このように、第１実施形態および変形例の構成により、従来は排気作用のない接続管路として設置されていた外側折り返し流路に排気作用を持たせることが可能になるので、シーグバーン型分子ポンプ１のポンプ性能がさらに向上する。

（ｉｉ−３−ｉ）第２実施形態

図４は、本発明の第２実施形態に係るシーグバーン型分子ポンプ１００の概略構成例を示した図であり、シーグバーン型分子ポンプ１００の軸線方向の断面図を示している。
なお、図１と同じ構成については同じ符号を付し説明を省略する。
図４に示したように、本発明の第２実施形態に係るシーグバーン型分子ポンプ１００には、シーグバーン型分子ポンプ１００の軸線方向と所定の角度を有する溝部９０１と斜板７０が形成される。
図５は、本発明の第２実施形態に係る回転円板９を説明するための図である。
図５（ａ）は、図４におけるＡ−Ａ’方向を吸気口４側から見た回転円板９の断面図であり、同図には、当該回転円板９の下段に配設されるスパイラル状溝付き固定円板５０の一部も描かれている。そして、当該スパイラル状溝付き固定円板５０に刻設されるスパイラル状溝が破線で示されている。また、同図内で実線の矢印は回転円板９の回転方向を示し、破線の矢印は流路内の気体分子（ガス）の流れを示している。
図５（ｂ）は、図５（ａ）におけるＢ方向からの矢視図であり、実線の矢印は気体分子の流れを示し、破線はスパイラル状溝付き固定円板５０を示している。
図６（ａ）は、本発明の第２実施形態を説明するための拡大図である。
本発明の第２実施形態に係るシーグバーン型分子ポンプ１００のシーグバーン型分子ポンプ部は、一例として、固定部（ステータ部）にスパイラル状溝が形成され、回転部（ロータ部）にはスパイラル状溝が形成されていない構成にしている。

本発明の第２実施形態に係るシーグバーン型分子ポンプ１００では、図５（ｂ）および図６（ａ）に示すように、スパイラル状溝が形成されていない回転円板９の外径部に、シーグバーン型分子ポンプ１００の軸線方向と所定の角度を有する溝部９０１が設けられる。そして更に、スパイラル状溝が形成されたスパイラル状溝付き固定円板５０には、スパイラル状溝付き固定円板５０においてスパイラル状溝が形成されていない外径端部５０ａに、上述した溝部９０１の傾斜と逆方向（シーグバーン型分子ポンプ１００の軸線方向に対して）の所定の角度を有する斜板７０が配設される。
より詳しくは、本発明の第２実施形態に係る斜板７０は、スペーサ６０側から回転円筒１０側へ突き出した薄い板状の部材であり、回転円板９に配設された溝部９０１による流路の上下（吸気口４側と排気口６側）に、当該回転円板９と間隙を介して配設されるように（即ち、溝部９０１に対して、シーグバーン型分子ポンプ１００の軸方向に所定の隙間をもって配設されるように）、スパイラル状溝付き固定円板５０に固定される。
なお、本発明の第２実施形態では、斜板７０を、上流（吸気口４）側と下流（排気口６）側の間に配設する構成にしたが、上流側か下流側のどちらか一方に配設される構成であってもよい。

つまり、本発明の第２実施形態では、気体移送機構（シーグバーン型分子ポンプ部）領域を流れる気体分子は、回転円板９に形成された溝部９０１内の空間（隙間）と、この溝部９０１の傾斜と軸方向に反対の傾斜を有して配設された斜板７０との相互作用によって排気方向に優位な運動量を付与されながら、外径側で折り返す際の流路（外側折り返し流路ａ）を通過する。
この構成により、本発明の第２実施形態に係るシーグバーン型分子ポンプ１００では、外側折り返し流路ａ（図１と同位置。シーグバーン型分子ポンプ１の軸線方向の流路）において、シーグバーン型分子ポンプ１００の気体移送機構で、溝部９０１により排気方向に優位な運動量が付与された気体分子に対し、更に、斜板７０によって排気方向に優位になる方向へ反射・拡散させることができる。
このように、本発明の第２実施形態では、溝部９０１と斜板７０による相乗効果をもたらすことができるので、運動量が散逸してしまうことをより積極的に防止することができ、外側折り返し流路ａ（図１と同位置）においても途切れることなく連続して排気作用を生じさせることができる。

（ｉｉ−３−ｉｉ）第２実施形態の変形例
上述した第２実施形態では、固定部（ステータ部）である固定円板にスパイラル状溝が形成される構成にしたが、回転部（ロータ部）にスパイラル状溝が形成される構成にしてもよい。
図６（ｂ）に示すように、本発明の第２実施形態の変形例に係るシーグバーン型分子ポンプ１００では、スパイラル状溝が形成されたスパイラル状溝付き回転円板９０に、シーグバーン型分子ポンプ１００の軸線方向と所定の角度を有する溝部９０２が設けられる。そして更に、更に、スパイラル状溝が形成されていない固定円板５１の外径端部５１ａに、上述した溝部９０２の傾斜と逆方向（シーグバーン型分子ポンプ１００の軸線方向に対して）の所定の角度を有する斜板７１が配設される。
斜板７１は、上述した第２実施形態と同様、薄い板状の部材であり、スパイラル状溝付き回転円板９０の溝部９０２による流路の上下（吸気口４側と排気口６側）に、スパイラル状溝付き回転円板９０と間隙を介して配設されるように（即ち、溝部９０２に対して、シーグバーン型分子ポンプ１００の軸方向に所定の隙間をもって配設されるように）、固定円板５１に固定される。
なお、本発明の第２実施形態の変形例では、図６（ｂ）に示したように、斜板７１を、上流（吸気口４）側のスペーサ６０と溝部９０２（スパイラル状溝付き回転円板９０）、および溝部９０２（スパイラル状溝付き回転円板９０）と下流（排気口６）側スペーサ６０との間に設置する構成にしたが、上流側か下流側のどちらか一方に配置される構成であってもよい。

本発明の第２実施形態の変形例では、気体分子は、スパイラル状溝付き回転円板９０に形成された溝部９０２内の空間と、溝部９０２が有する傾斜と軸方向反対に傾斜を有する斜板７１との相互作用により排気方向に優位な運動量を付加されながら、外径側で折り返す際の流路（外側折り返し流路ａ）を通過する。この相互作用による相乗効果により、運動量が散逸してしまうことをより積極的に防止することができ、当該外側折り返し流路ａにおいても途切れることなく連続して排気作用を生じさせることができる。

このように、第２実施形態および変形例の構成により、従来は排気作用のない接続管路として設置されていた外側折り返し流路に排気作用を持たせることが可能になるので、シーグバーン型分子ポンプ１００のポンプ性能がさらに向上する。

本発明の各実施形態および各変形例に係る溝部９００（９０１、９０２）は、シーグバーン型分子ポンプ（１、１００）内において、それより上側にシーグバーン型排気機構のみで構成される分子ポンプ部のポンプ要素がない最上流となる折り返し流路や、それより下側にシーグバーン型分子ポンプ部のポンプ要素がない最下流となる折り返り流路に配設される円板（回転部であれば回転円板９やスパイラル状溝付き回転円板９０、また、固定部であれば固定円板５１やスパイラル状溝付き固定円板５０）についても適用でき、当該いずれかの円板に形成される溝部に対応する斜板７０（７１）についても、最上流および最下流にも適用することができる。

本発明の各実施形態の各変形例で説明した溝部の傾斜（所定の角度）は、シーグバーン型分子ポンプ（１、１００）の軸線と垂直な方向を水平基準として、下向きに、５度から８５度の角度（俯角・伏角）で構成することが望ましい。

なお、それぞれの実施形態は、各々組み合わせても良い。
また、上述した本発明の各実施形態は、シーグバーン型分子ポンプに限られることはない。シーグバーン型分子ポンプ部とターボ分子ポンプ部を備える複合型ターボ分子ポンプや、シーグバーン型分子ポンプ部とねじ溝式ポンプ部を備えた複合型ターボ分子ポンプ、或いは、シーグバーン型分子ポンプ部とターボ分子ポンプ部とねじ溝式ポンプ部とを備えた複合型ターボ分子ポンプ（真空ポンプ）にも適用することができる。
ターボ分子ポンプ部を備える複合型真空ポンプの場合は、図示しないが、回転軸およびこの回転軸に固定されている回転体からなる回転部が更に備えられ、回転体には、放射状に設けられたロータ翼（動翼）が多段に配設されている。また、ロータ翼に対して互い違いにステータ翼（静翼）が多段に配設されている固定部を備えている。
ねじ溝式ポンプ部を備える複合型真空ポンプの場合は、図示しないが、回転円筒との対向面にスパイラル状溝が形成され、所定のクリアランスを隔てて回転円筒の外周面に対面するねじ溝スペーサが更に備えられ、回転円筒が高速回転すると、ガスが回転円筒の回転に伴ってねじ溝（らせん溝）にガイドされながら排気口側へ送出される気体移送機構を備えている。なお、ガスが吸気口側へ逆流する力を低減させるために、このクリアランスは小さければ小さいほど良い。
ターボ分子ポンプ部とねじ溝式ポンプ部とを備えた複合型ターボ分子ポンプの場合は、図示しないが、上述したターボ分子ポンプ部と上述したねじ溝式ポンプ部とが更に備えられ、ターボ分子ポンプ部（第１気体移送機構）で圧縮された後、ねじ溝式ポンプ部（第２気体移送機構）で更に圧縮される気体移送機構を備える構成となる。

この構成により、本発明の各実施形態に係るシーグバーン型分子ポンプ（１、１００）は、以下の効果を奏することができる。
（１）外径側に形成される、気体分子が折り返す際の流路（外側折り返し流路）での損失を最小限にすることができるので、効率のよいシーグバーン型分子ポンプを構築することができる。
（２）溝部（９００、９０１、９０２）と斜板（７０、７１）によって排気作用に相乗効果をもたらすことができるので、外側折り返し流路において気体分子の運動量が散逸してしまうことをより積極的に防止することができ、当該外側折り返し流路における排気作用の連続性を保つことができる。

１ シーグバーン型分子ポンプ
２ ケーシング
３ ベース
４ 吸気口
５ フランジ部
６ 排気口
７ シャフト
８ ロータ
９ 回転円板
１０ 回転円筒
２０ モータ部
３０ 径方向磁気軸受装置
３１ 径方向磁気軸受装置
４０ 軸方向磁気軸受装置
５０ スパイラル状溝付き固定円板
５０ａ 外径端部
５１ 固定円板
５１ａ 外径端部
６０ スペーサ
７０ 斜板
７１ 斜板
９０ スパイラル状溝付き回転円板
１００ シーグバーン型分子ポンプ
９００ 溝部
９０１ 溝部
９０２ 溝部
１０００ シーグバーン型分子ポンプ（従来）
５０００ 固定円板（従来）
９０００ 回転円板（従来）

Claims (11)

1. 吸気口と排気口が形成された外装体と、
   前記外装体に内包され、回転自在に支持された回転軸と、
   前記回転軸または前記回転軸に配設された円筒体の外周面に配設された回転円板状部を有する回転体部品と、
   前記回転円板状部と同心配置され、かつ前記回転円板状部と隙間を介して軸方向において対向する固定円板状部と、
   前記固定円板状部と別体、または前記固定円板状部と一体で形成された、当該固定円板状部を固定するスペーサ部と、
   を備え、前記回転円板状部と前記固定円板状部との相互作用により前記吸気口側から吸気した気体を前記排気口側へ移送する真空排気機構であって、
   前記回転円板状部または前記固定円板状部は、少なくとも一方の前記軸方向における対向面の少なくとも一部に、谷部と山部を有するスパイラル状溝が配設され、
   前記回転円板状部は、外周部の少なくとも一部に、当該回転円板状部における前記吸気口側の面と前記排気口側の面とを連通する溝部が配設されている
   ことを特徴とする真空排気機構。
2. 前記溝部は、前記回転円板状部の中心軸に対して、前記真空排気機構における排気方向へ傾斜する傾斜角度を有して配設されていることを特徴とする請求項１に記載の真空排気機構。
3. 前記固定円板状部または前記スペーサ部の少なくとも一方に、前記溝部の前記吸気口側開口端または前記排気口側開口端のうち少なくともいずれか一方に対向する斜板が配設され、
   前記斜板は、前記回転円板状部の中心軸に対して、前記溝部の前記傾斜角度と逆方向に傾斜する傾斜角度をもって配設されることを特徴とする請求項２に記載の真空排気機構。
4. 請求項１、請求項２、または請求項３に記載の真空排気機構を含むシーグバーン型排気機構部と、
   前記外装体の内側に配設される固定部と、前記回転軸に配設される円筒体の外周面とが対向する対向面の少なくとも一部にねじ溝を有し、前記吸気口側から吸気した気体を前記排気口側へ移送する真空排気機構であるねじ溝型分子ポンプ機構部と、
   を複合して構成されることを特徴とする複合型真空ポンプ。
5. 請求項１、請求項２、または請求項３に記載の真空排気機構を含むシーグバーン型排気機構部と、
   前記回転軸または前記回転軸に配設された円筒体の外周面から放射状に配設された回転翼と、前記回転翼と所定の間隔をもって配置された固定翼と、を備え、前記回転翼と前記固定翼との相互作用により前記吸気口側から吸気した気体を前記排気口側へ移送する真空排気機構であるターボ分子ポンプ機構部と、
   を複合して構成されることを特徴とする複合型真空ポンプ。
6. 請求項１、請求項２、または請求項３に記載の真空排気機構を含むシーグバーン型排気機構部と、
   前記外装体の内側に配設される固定部と、前記回転軸に配設される円筒体の外周面とが対向する対向面の少なくとも一部にねじ溝を有し、前記吸気口側から吸気した気体を前記排気口側へ移送するねじ溝型分子ポンプ機構部と、
   前記回転軸または前記回転軸に配設された円筒体の外周面から放射状に配設された回転翼と、前記回転翼と所定の間隔をもって配置された固定翼と、を備え、前記回転翼と前記固定翼との相互作用により前記吸気口側から吸気した気体を前記排気口側へ移送する真空排気機構であるターボ分子ポンプ機構部と、
   を複合して構成されることを特徴とする複合型真空ポンプ。
7. 前記回転軸と、前記回転軸に配設される回転円板状部と、を有し、真空ポンプに用いられる回転体部品であって、
   前記回転円板状部は、外周部の少なくとも一部に、当該回転円板状部における前記真空ポンプの吸気口側の面と排気口側の面とを連通する溝部が配設されていることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３に記載の回転体部品。
8. 前記回転円板状部は、当該回転円板状部における前記真空ポンプの吸気口側の面と排気口側の面の少なくとも一方の面の少なくとも一部に、谷部と山部を有するスパイラル状溝が配設されていることを特徴とする請求項７に記載の回転体部品。
9. 前記溝部は、前記回転円板状部の中心軸に対して所定の角度を有して配設されていることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の回転体部品。
10. 吸気口と排気口を備えた真空ポンプに用いられ、回転円板状部を有する回転体部品であって、
    前記回転円板状部または前記回転円板状部と隙間を介して軸方向において対向する固定円板状部は、少なくとも一方の前記軸方向における対向面の少なくとも一部に、谷部と山部を有するスパイラル状溝を備え、
    前記回転円板状部は、外周部の少なくとも一部に、当該回転円板状部における前記吸気口側の面と前記排気口側の面とを連通する溝部を備えている
    ことを特徴とする回転体部品。
11. 請求項１から請求項３に記載の真空排気機構に用いられる回転体部品。

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