以下、図を参照して本発明を実施するため� ��最良の形態について説明する。
-第1の実施の形態-
 図1は本発明に係るターボ分子ンプの第1の� �施の形態を示す図であり、ターボ分子ポン� �本体の断面図である。ターボ分子ポンプは� �図1に示すポンプ本体1と、ポンプ本体1に電� �を供給し回転駆動を制御するコントローラ(� ��図示)とから成る。

 ポンプ本体1のケーシング2の内部には、� �数段の回転翼4Bおよび回転円筒部4Dが形成さ� ��たロータ4が設けられている。図2に示すよ� �に、ロータ4には複数のブレード40が放射状� �形成されており、ロータ外周の一周にわた� �て形成されたブレード40によって、一段分の 回転翼4Bが構成されている。ロータ4はシャフ ト3にボルト締結されている。ロータ4が固定� ��れたシャフト3は、上下一対のラジアル磁気 軸受7およびスラスト磁気軸受8によって非接� ��式に支持され、モータMにより回転駆動され る。なお、ロータ4は、高速回転に耐えられ� �ようにアルミ合金などの金属材料で製作さ� �る。

 一方、ポンプ本体1のベース9側には、複� �段の固定翼2Bおよび固定円筒部9Dが設けられ� ��いる。図3は固定翼2Bを示す斜視図である。� ��定翼2Bは、半リング状の外枠20および内枠22� ��、その間に形成された複数のブレード21を� �えている。この固定翼2Bをロータ4を囲むよ� �に一対配置することで、一段分の固定翼2Bが 形成される。そして、軸方向に交互に配置さ れた複数段の回転翼4Bと複数段の固定翼2Bと� �よりタービンブレード翼部が構成される。� �数段の固定翼2Bは、外枠20をスペーサ2Sで上� �から挟持することでケーシング2内の所定位� ��に保持されている。

 また、タービンブレード翼部の下流側に� ��置された回転円筒部4Dと固定円筒部9Dとによ りモレキュラードラッグポンプ部が構成され ている。回転円筒部4Dは固定円筒部9Dの内周� �に近接して設けられており、固定円筒部9Dの 内周面には螺旋溝が形成されている。モレキ ュラードラッグポンプ部では、固定円筒部9D� ��螺旋溝と高速回転する回転円筒部4Dとによ� �排気作用が発生する。

 図1に示すタービンブレード翼部とモレキ ュラードラッグポンプ部とを結合させたター ボ分子ポンプは、広域型ターボ分子ポンプと 称されている。吸気口5から流入したガス分� �はタービンブレード翼部によって図示下方� �と叩き飛ばされ、下流側に向かって圧縮排� �される。その圧縮されたガス分子は、さら� �モレキュラードラッグポンプ部によって圧� �され、排気ポート6から排出される。

 図1に示すターボ分子ポンプでは、吸気口 側から数えて4段目までの回転翼4Bおよび固定 翼2Bには、後述するようなねじり翼が採用さ� ��ている。なお、ねじり翼が適用される回転� ��4Bおよび固定翼2Bの段数は、排気性能との兼 ね合いにより適時決定される。まず、本実施 の形態におけるねじり翼形状を説明する前に 、図4,5を参照して従来のねじり翼の問題点に ついて説明する。

 図4は、従来のねじり翼を有する回転翼400 の一例を示したものであり、(a)は平面図、(b) は斜視図である。ロータ4の外周には、回転� �400の一段分を構成する複数のブレード401が� �ロータ4の軸Jを中心に放射状に形成されてい る。そのため、ブレード400の間隔(以下では� �レード間距離と称する)Sは、内周側ほど小さ くなっている。ターボ分子ポンプにおいては 、一般的に、周速度が比較的大きくて排気性 能を高く設定しやすい半径R1よりも外周側(Rou t≧R≧R1)の範囲A1において、排気性能が最適� �なるような翼設計が採用される。

 ねじり翼の場合、最外周(翼先端部)にお� �る翼角度αoutは、最内周(翼根元部)における� ��角度αinよりも小さく設定されている。ブレ ード400を切削加工する際の加工プログラムに おいては、翼角度αと翼間距離Sとをパラメー タとする一つの加工式が用いられる。従来は 、半径Rに対して翼間距離Sも翼角度αもそれ� �れ一定変化する加工式を用いて加工するの� �一般的であり、その場合、翼先端から翼根� �に向けて翼角度αが次第に大きくなるように 設定される。図4に示す回転翼400は、そのよ� �な条件で加工された回転翼である。

 従来の場合の半径Rtと翼角度αとの関係を 示すと、図5(a)のラインL1のようになる。この 場合、翼角度αが半径Rに対して一定の割合で 増加している。ラインL1の傾き角度は、先端� ��ら中間近辺までの範囲A1の部分において排� �性能が最適となるように設定される。しか� �ながら、範囲A2においても範囲A1の場合と同� ��割合で翼角度αを増加させているため、気� �の逆流の影響を考えた場合、翼角度αが大き くなり過ぎてしまうという問題があった。

 そこで、本実施の形態では、半径R1より内� �の範囲A2における翼角度αを、ラインL1とは� �のラインL2~L4に従って変化させるようにした 。図5(a)に示すラインL2~L4を式で表すと、次式 (1),(2)のようになる。式(2)においてαin>αbと 設定するとラインL2が得られ、αin=αbと設定� �るとラインL3が得られ、αin<αbと設定する� ��ラインL4が得られる。
 (範囲A1):α=αout+(αb-αout)・(D/Gbout)   …(1)
 (範囲A2):α=αin+(αb-αin)・(G-D)/Gbin   …(2)

 式(1)、(2)のD,G,Gbout,Gbinは、図6に示す各部� ��寸法であり、αbは半径R1における翼角度で� �る。図6は、回転翼4Bの一部を軸に垂直な方� �に切断した断面図である。この断面図は図2� ��示したブレード40の上端面の形状と同一形� �を成しており、断面の輪郭線は加工ツール� �軌跡を表していることになる。図6に示すよ� ��に、Gはブレード40の長さ、Gboutはブレード40 の最外周(先端)から半径R1までのブレード長� �、Gbinはブレード40の最内周(根元)から半径R1� ��でのブレード長さである。また、Dは最外周 からの距離を示す。

 図5(a)のラインL2はラインL1よりも傾きの� �きさ(絶対値)が小さく、ラインL3では翼角度� �=一定となっている。また、ラインL4の場合� �は、翼根元(半径Rin)に近付くほど翼角度αが� ��さくなるように設定される。このように設� ��することにより、周速度が比較的大きくて� ��気性能を高く設定しやすい半径R1よりも外� �側(Rout≧R≧R1)の範囲A1においては、従来と同 様に排気性能が最適となるような設定とする ことができるとともに、周速度が比較的小さ な範囲A2(R1≧R)では、従来よりも気体分子の� �流抑制を重視した設定とすることができる� �

 なお、図5(a)では半径Rに対して翼角度αが 直線的に変化するラインL1~L4を採用したが、� ��角度αが単調増加または単調減少するライ� �を採用するようにしても良い。また、図5(b)� ��示すように半径R1にピークを有する一つの� �インL5(放物線)のように、翼角度αを変化さ� �るようにしても良い。この場合、従来のよ� �に翼間距離Sの変化を一定に変化させるとす� ��ば、翼角度αおよびブレード間距離Sに関す� ��加工式は、従来と同様に一つで良いことに� ��る。

 特に、図5(a)のように範囲A1ではラインL1を� �用し、範囲A2においてラインL3もしくはL4に� �り替える場合や、図5(b)のようなラインL5を� �いる場合を、まとめて式で表現すると、次� �(3)、(4)のようになる。すなわち、範囲A1では 式(3)を満足するように翼角度αを設定し、範� ��A2では式(4)を満足するように翼角度αを設定 する。この条件を満たすような加工式を用い てブレード40を形成しても、上述したような� ��用効果を奏することができる。
   αout≦α≦αb   (範囲A1)…(3)
   αb≧α≧αin   (範囲A2)…(4)

 図2に示す回転翼4Bは、図5(a)のラインL4の� ��うにブレード40を加工した場合であり、(a)� �平面図、(b)は斜視図である。範囲A1では、図 2の回転翼4Bの場合も図4の回転翼400の場合も� �インL1の加工式で加工しているので、翼形状 は同一形状となっている。しかし、範囲A2で� ��、回転翼4BはラインL4で示すように翼角度α� ��回転翼400の場合よりも小さいため、開口率� ��従来の回転翼400に比べて小さくなっている� ��その結果、周速度の比較的小さな内周側に� ��ける気体分子の逆流を従来よりも抑えるこ� ��ができ、トータルとしての排気性能向上を� ��ることができる。なお、第1の実施形態では 、図2に示した固定翼2Bのブレード20の翼角度� ��関しても、回転翼4Bのブレード40の場合と同 様に設定される。

 なお、図5(a)では、半径R1の前後のみで加� ��式を切り替えているが、式(3),(4)の条件を満 たしていれば、さらに範囲A1内または範囲A2� �において複数の加工式を用いても構わない� �また、範囲A1,A2を分ける半径R1の大きさは一� ��的に決まるものではなく、圧縮比や排気速� ��などの排気性能のどの項目を重視するかに� ��って異なる。

-第2の実施の形態-
 上述した第1の実施の形態では、翼角度αの� ��化の傾向を、図5に示すように半径R1の前後� ��切り替えることにより、内周側(範囲A2)にお ける気体分子の逆流を抑えるようにしている 。ところが、図5のラインL4やL5のように翼角� ��αが減少するものにおいては、減少の度合� �が大きすぎると、ブレード40を外周側から見 たときに、加工ツールを入れるべき内周側の ブレード間の隙間が外周側のブレード部分に 隠れてしまう場合がある。そのような場合、 外径方向からの加工が不可能となるため、軸 方向から回転翼4Bの加工を行わざるを得ない� ��

 しかし、図1に示すように、2~4段目の回転 翼4Bは、その上側に回転翼4Bがあるため、上� �のブレード間隙間は固定翼一段分の寸法よ� �若干大きい程度である。そのため、回転翼4B を軸方向から加工するのは非常に難しい。そ こで、第2の実施の形態では、第1の実施の形� ��の条件を満足しつつ、回転翼を外周側から� ��工できるようなブレード形状について説明� ��る。なお、図3に示した固定翼2Bに関しては� ��段ずつ加工することができるので、軸方向� ��らの加工が回転翼4Bに比べて容易である。

(第1のブレード形状)
 第1のブレード形状では、ブレード40の翼間� ��離Sを次式(5)を満たすように設定する。図6� �示すブレード40の最外周からの距離Dに関し� �、Dx<Dyなる距離Dxにおける翼間距離をSxと� �、距離Dyにおける翼間距離をSyとする。Hはブ レード40の軸方向の高さである。
 {Sx-(H/tanαx)}/2≧{Sy-(H/tanαy)}/2   …(5)

 図7は式(5)を説明する図であり、外周側か ら見た距離DxおよびDyにおける加工ツールの� �跡Tx,Tyを示したものである。ブレード40は外� ��側から加工されるので、図7において、内周 側のツール軌跡Txは外周側のツール軌跡Tyの� �側にある必要がある。ここでは、翼角度αに 対して、式(5)のように翼間距離Sを設定する� �とにより図7に示すような関係が満たされ、� ��レード40を外周側から加工することが可能� �なる。なお、翼角度αに関しては式(1)、(2)や 、式(3)、(4)のように設定すれば良い。

(第2のブレード形状)
 第2のブレード形状では、距離Dにおけるブ� �ード40の翼間距離Sを次式(6)を満たすように� �定する。この設定の場合、外周側から内周� �にかけて一定の割合で翼間距離Sが減少して� ��るので、ブレード40を外周側から加工する� �とが可能となる。式(6)は翼間距離Sに関する� ��であり、翼角度αに関しては式(1)、(2)や、� �(3)、(4)のように設定すれば良い。
  S=Sout-(Sout-Sin)・(D/G)   …(6)

(第3のブレード形状)
 第3のブレード形状では、距離Dにおけるブ� �ード40の翼間距離Sを次式(7),(8)を満たすよう� ��設定する。Sbは半径R1における翼間距離であ り、最内周(翼根元)の翼間距離Scよりも大き� �設定される。
 (範囲A1):S=Sout-(Sout-Sb)・(D/Gbout)   …(7)
 (範囲A2):S=Sout-(Sb-Sin)・(D-Gbout)/Gbin   …(8)

 以上説明したように、第1の実施の形態に よれば、排気性能に対して支配的な翼外周か ら翼中間部分(範囲A1)において最適な翼角度� �設定しつつ、気体分子の逆流の影響が大き� �翼内周部(範囲A2)において逆流を抑制するこ� ��ができる。その結果、ターボ分子ポンプの� ��気性能向上を図ることができる。さらに、� ��2の実施の形態のように翼間距離Sを設定す� �ことにより、ねじり翼の加工が容易となる� �