以下、本発明の好適な実施の形態について� ��図1~図5を参照して詳細に説明する。本実施� ��形態では、真空容器(真空チャンバ)の排気� �行う真空ポンプの一例として、ターボ分子� �ンプ部Tとねじ溝ポンプ部Sを有する複合型タ ーボ分子ポンプを用いて説明する。
 図1は、本実施形態に係る防振ダンパ40を介� ��て真空容器50に取り付けられたターボ分子� �ンプ1を示した図である。なお、図1は、ター ボ分子ポンプ1における軸線方向の断面を示� �。

 ターボ分子ポンプ1の外装体を構成するケー シング2は略円筒状の形状をしており、ケー� �ング2の下部(排気口6側)に設けられたねじ溝� ��ペーサ3、ベース24と共にターボ分子ポンプ1 の筐体を構成している。そして、この筐体の 内部には、ターボ分子ポンプ1に排気機能を� �揮させる構造物、即ち気体移送機構が配置� �れている。
 この気体移送機構は、大きく分けて回転自� ��に軸支された回転部と、筐体に対して固定� ��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、ターボ分子ポンプ 1へ気体を導入するための吸気口4が形成され� ��いる。また、ケーシング2の吸気口4側の端� �には、外周側へ張り出したフランジ5が形成� ��れている。
 また、ねじ溝スペーサ3の端部には、ターボ 分子ポンプ1から気体を排気するための、即� �半導体製造装置からのプロセスガス等を排� �する排気口6が形成されている。

 回転部は、回転軸であるシャフト7、このシ ャフト7に配置された断面略逆U字状のロータ� ��体8、ロータ本体8に設けられた回転翼9、排� ��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。ロータ本体8は 、シャフト7の上部にボルト23で固定されてい る。また、円筒部材10は、ロータ本体8の延長 上に形成され、ロータ本体8の回転軸線と同� �の円筒形状をした部材からなる。
 ロータ本体8の外周には、回転翼9が配置さ� �、この回転翼9は、シャフト7の軸線に垂直な 平面から所定の角度だけ傾斜してシャフト7� �ら放射状に伸びたブレード(羽根)からなる。

 シャフト7の軸線方向中程には、シャフト7� �高速回転させるためのモータ部11が設けられ ている。ここでは、モータ部11は以下のよう� ��構成されたDCブラシレスモータであるとす� �。
 モータ部11は、シャフト7の周囲に固着され� ��永久磁石を備えている。この永久磁石は、� ��えば、シャフト7の周りにN極とS極が180°ご� �に配置されるように固定されている。また� �モータ部11は、この永久磁石の周囲にシャフ ト7から所定のクリアランスを経て配置され� �電磁石を備えている。ここでは、6個の電磁� ��が60°ごとにシャフト7の軸線に対して対称� �に対向するように配置されている。

 ターボ分子ポンプ1は、コネクタ及びケー ブルを介して図示しない制御装置に接続され ている。そして、この制御装置によってシャ フト7の回転が持続するように電磁石の電流� �次々に切り替える。即ち、制御装置は、6個� ��電磁石の励磁電流を切り替えることにより� ��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� �

 シャフト7のモータ部11に対して吸気口4側、 及び排気口6側には、シャフト7をラジアル方� ��(径方向)に軸支するための磁気軸受部12、13� ��設けられている。また、シャフト7の下端(� �気口側端)には、シャフト7をスラスト方向(� �線方向)に軸支するための磁気軸受部14が設� �られている。
 これらの磁気軸受部12~14は、いわゆる5軸制� ��型の磁気軸受を構成している。
 シャフト7は、磁気軸受部12、13によってラ� �アル方向(シャフト7の径方向)に非接触で支� �され、磁気軸受部14によってスラスト方向(� �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� �シャフト7の変位を検出する変位センサ15~17� �設けられている。

 磁気軸受部12には、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� �いる。シャフト7は、高透磁率材(鉄など)に� �り形成され、これらの電磁石の磁力により� �引されるようになっている。
 変位センサ15は、シャフト7のラジアル方向� ��変位を所定の時間間隔でサンプリングして� ��出する。

 そして図示しない制御装置は、変位センサ1 5からの変位信号によってシャフト7がラジア� ��方向に所定の位置から変位したことを検出� ��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 。
 制御装置は、変位センサ15の信号に基づい� �磁気軸受部12をフィードバック制御し、これ によってシャフト7は、磁気軸受部12において 電磁石から所定のクリア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。

 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。制御装置は、変位センサ16の� ��号に基づいて磁気軸受部13をフィードバッ� �制御し、これによってシャフト7は、磁気軸� ��部13でラジアル方向に磁気浮上し、空間中� �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、1 3の作用により、ラジアル方向に所定の位置� �保持される。

 また、磁気軸受部14は、円板状の金属ディ� �ク18、電磁石19、20を備え、シャフト7をスラ� ��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� �成されており、その中心においてシャフト7� ��垂直に固定されている。この金属ディスク1 8を挟み、かつ対向するように電磁石19、20が� ��置されている。電磁石19は、磁力により金� �ディスク18を上方に吸引し、電磁石20は、金� ��ディスク18を下方に吸引する。
 制御装置は、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いる。

 さらにシャフト7の下端部に対向して変位セ ンサ17が配置されている。この変位センサ17� �、シャフト7のスラスト方向の変位をサンプ� ��ングして検出し、これを制御装置に送信す� ��。制御装置は、変位センサ17から受信した� �位検出信号によりシャフト7のスラスト方向� ��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 して所定の位置から変位した場合、制御装置 は、この変位を修正するように電磁石19、20� �励磁電流をフィードバック制御して磁力を� �節し、シャフト7を所定の位置に戻すように� ��作する。制御装置は、このフィードバック� ��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� �になっている。

 また、シャフト7の上部及び下部側には、補 助ベアリング21、22が配置されている。通常� �シャフト7及びこれに取り付けられている回� ��部は、モータ部11により回転している間、� �気軸受部12、13により非接触状態で軸支され� ��。補助ベアリング21、22は、磁気軸受12、13� �19、20が非励磁時(励磁電流が供給されない場 合や、制御系箇所の破損に伴い異常な励磁電 流が供給された場合など)に磁気軸受部12、13� ��代わって回転部を軸支することで装置全体� ��保護するための保護用ベアリング(タッチダ ウンベアリング)である。従って、補助ベア� �ング21、22は、内輪がシャフト7に対して非接 触状態となるように配置されている。
 筐体の内周側には、固定部が形成されてい� ��。この固定部は、吸気口4側(ターボ分子ポ� �プ部T)に設けられた固定翼30、また、ねじ溝� ��ペーサ3などから構成されている。ねじ溝ス ペーサ3の内壁面には、ねじ溝部39が形成され ている。

 固定翼30は、シャフト7の軸線に垂直な平面� ��ら所定の角度だけ傾斜して筐体の内周面か� ��シャフト7に向かって伸びたブレードを有し ている。
 ターボ分子ポンプ部Tでは、固定翼30が軸線� ��向に、回転翼9と互い違いに複数段形成され ている。
 各段の固定翼30は、円筒形状をしたスペー� �リング31により互いに隔てられ、所定の位置 に保持されている。
 スペーサリング31は段部を有するリング状� �部材であり、例えばアルミニウム、鉄又は� �テンレスなどの金属によって構成されてい� �。
 なお、スペーサリング31の内側に位置する� �部の軸方向の長さは回転翼9における各段の� ��隔に応じた長さとなっている。

 ねじ溝部39は、円筒部材10との対向面に沿っ て形成されたらせん溝により構成されている 。ねじ溝部39は、所定のクリアランス(隙間)� �隔てて円筒部材10の外周面と対面するように 設けられている。ねじ溝部39に形成されたら� ��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(気体)が輸送された場合、排気� ��6の方向である。
 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に近づくにつ� �て圧縮されるように構成されている。

 真空容器50は、例えば、電子顕微鏡の観察� �料を設置するチャンバなど高真空を要し、� �たターボ分子ポンプ1で発生した振動の伝播� ��好まれない。
 真空容器50には、その排気口部に外部装置� �取り付けるためのフランジ51が設けられてい る。
 ターボ分子ポンプ1は、防振ダンパ40を介し� ��真空容器50に取り付けられ、この状態で真� �容器50の気体の排出(排気)を行う。
 防振ダンパ40は、ターボ分子ポンプ1で発生� ��た振動を吸収する目的だけでなく、真空容� ��50で発生した振動によるターボ分子ポンプ1� ��の影響を低減させる目的で設けられている� ��

 防振ダンパ40は、フランジ41、42、弾性部材4 3、ベローズ44、金属カラー45を備えている。
 フランジ41、42は、鉄やステンレス鋼などの 金属で形成された環状(鍔状)の部材である。
 防振ダンパ40は、フランジ41とフランジ51と� ��接合することによって真空容器50に固定さ� �、フランジ42とフランジ5とを接合すること� �よってターボ分子ポンプ1に取り付けられる� ��
 なお、各フランジは、ボルトとナットで締� ��付けることにより接合されている。また、� ��フランジは、気密性を確保するためにOリン グなどのシール部材を介して接合されている 。

 弾性部材43は、フランジ41とフランジ42間に� ��置されたゴム製の円筒部材であり、振動を� ��衰させる機能を有すると共に、ターボ分子� ��ンプ1による真空引きの力に耐え得る十分な 強度を備えている。弾性部材43の内径は、ベ� ��ーズ44の外形よりも大きく形成されている� �
 なお、ターボ分子ポンプ1による真空容器50� ��真空引きが行われている間、フランジ41、42 には、弾性部材43を押し潰す方向の力が作用� ��るため、弾性部材43の両端はフランジ41、42� ��確実に接触するように構成されている。

 ベローズ44は、ステンレス鋼などによって� �成された、ひだ状の連続断面を有する肉薄� �管であり、真空と大気の境界を形成する。� �ローズ44は、弾性部材43と同心状に弾性部材4 3の内側に挿入されている。
 またベローズ44は、山形に形成された側面� �伸び縮みすることにより弾性力を発揮し振� �を吸収して減衰させる機能を有する。
 ベローズ44は、ろう付けや溶接などによっ� �その開口端部がそれぞれフランジ41、42に接� ��されており、これらの接合部(連接部)から� �気が進入しないように構成されている。
 防振ダンパ40のばね定数は、弾性部材43とベ ローズ44のばね定数を合成したものである。� ��常、弾性部材43のばね定数は、ベローズ44の ばね定数より大きく設定されている。防振ダ ンパ40の気密性はベローズ44によって保持さ� �、振動の吸収は主に弾性部材43により行われ る。

 金属カラー45は、例えば厚さ0.5mm程度のステ ンレス鋼で形成された円筒状(中空円柱状)の� ��材であり、ベローズ44と弾性部材43との間に 挿入されている。
 金属カラー45は、ベローズ44や弾性部材43の� ��ジアル方向(径方向)への変形を抑制するた� �の変形抑制手段として機能する。
 図2(a)は、図1に示すA部の拡大図である。
 図2(a)に示すように、金属カラー45は、その� ��キシャル方向(軸方向)の長さが、弾性部材43 の軸方向の長さより短くなるように構成され ている。
 そして、金属カラー45は、フランジ41、42と� ��間にそれぞれ数mm程度の隙間αが設けられる ように配置されている。つまり、金属カラー 45は、ターボ分子ポンプ1による真空引き時に フランジ41、42と接触しない。
 従って、ターボ分子ポンプ1で発生した振動 が、金属カラー45を介して真空容器50へ伝播� �ることを防止することができるため、金属� �ラー45を設けることによって、防振ダンパ40� ��防振性能(振動を減衰させる機能)が著しく� �下することはない。

 図2(b)、(c)は、金属カラー45の他の配置例を� ��した図である。
 金属カラー45がフランジ41、42の両方に接触� ��ない限り、ターボ分子ポンプ1で生じた振動 が真空容器50へ伝播することはない。従って� ��金属カラー45の配置位置は、図2(a)に示す位� ��に限定されるものではない。
 例えば、図2(b)に示すように、金属カラー45� ��、一端がフランジ42に固定され、他端とフ� �ンジ41との間に数mm程度の隙間βが設けられ� �ように配置するようにしてもよい。また同� �に、図2(c)に示すように、一端がフランジ41� �固定され、他端とフランジ42との間に数mm程� ��の隙間βが設けられるように配置するよう� �してもよい。
 なお、最も効果的に防振ダンパ40の変形(曲� ��り)を抑制させるために、金属カラー45は、� ��ローズ44全ての山に接触するように配置す� �ことが好ましい。

 本実施形態では、防振ダンパ40に上述した� �属カラー45を設けることにより防振ダンパ40� ��身のラジアル方向の変形(曲り)を抑制する� �とができる。
 従って、例えば、真空容器50に設けられたX- Yテーブル等の稼動機構により生じた振動が� �振力となるような状況であっても、金属カ� �ー45の作用によりターボ分子ポンプ1の揺れ� �低減(抑制)することができる。
 これにより、定常運転時にターボ分子ポン� ��1のシャフト7が補助ベアリング21、22と接触� ��る頻度を低減することができるため、補助� ��アリング21、22の摩耗速度の低減を図ること ができる。

 次に、金属カラー45を設けた防振ダンパ40を 用いた場合の効果を具体的に説明する。
 図3は、加振機を用いて擬似的に真空容器50� ��ラジアル方向に振動させた場合における、� ��位加振入力振幅(縦軸)と、変位加振入力周� �数(横軸)との関係の一例を示したグラフであ る。
 なお、変位加振入力振幅とは、ターボ分子� ��ンプ1においてシャフト7と補助ベアリング21 、22とが接触する加振動の最小振幅を示し、� ��れ以上の振幅の振動を加えるとシャフト7と 補助ベアリング21、22とが接触することを示� �。
 また、「カラー挿入ダンパ」とは、金属カ� ��ー45を設けた防振ダンパ40を介してターボ分 子ポンプ1を真空容器50に取り付けた場合を示 し、「従来ダンパ」とは、金属カラー45が設� ��られていない防振ダンパを介してターボ分� ��ポンプ1を真空容器50に取り付けた場合を示� ��。

 X-Yテーブルの稼動時には概ね2Hz近傍の振動� ��生じる。そこで、変位加振入力周波数が2Hz� ��おける変位加振入力振幅を比較してみると� ��図3に示すように、「従来ダンパ」では、変 位加振入力振幅が0.62mmであったのに対して、 「カラー挿入ダンパ」では、変位加振入力振 幅が2.56mmとなる。
 つまり、金属カラー45が設けられていない� �来の防振ダンパを用いた場合には、真空容� �50においてラジアル方向の周波数2Hzの振動の 振幅が0.62mmに達すると、ターボ分子ポンプ1� �揺れが許容値を超えて振動(振子運動)し、シ ャフト7と補助ベアリング21、22が接触してし� ��う。

 一方、金属カラー45が設けられている本実� �形態に係る防振ダンパ40を用いた場合には、 振動の振幅が2.56mmに達するまで、シャフト7� �補助ベアリング21、22は接触しない。
 つまり、変位加振入力周波数が2Hzの場合に� ��、金属カラー45を設けることによって、振� �の許容範囲が4倍程度まで拡大されることが� ��かる。
 図3に示す試験結果からも、金属カラー45を� ��振ダンパ40に設けることにより、ベローズ44 や弾性部材43のラジアル方向(径方向)の変形� �抑制され、ターボ分子ポンプ1の揺れの度合� ��が低減されることがわかる。
 このように、本実施形態によれば、金属カ� ��ー45を設けるという比較的安価な方法で、� �ャフト7と補助ベアリング21、22の接触が生じ る頻度を低下させることができる。

 次に、防振ダンパ40における金属カラー45の 位置決め方法について説明する。
 図4は、金属カラー45の位置決め方法の一例� ��示した図である。
 図4(a)に示すように、ベローズ44を軸線方向� ��中心から2等分し、第1ベローズ44aと第2ベロ� ��ズ44bに分割する。そして、第1ベローズ44aと 第2ベローズ44bを中継部材46に接合する。なお 、中継部材46は、鉄やステンレス鋼などの金� ��で形成された環状(鍔状)の部材からなる。� �1ベローズ44a及び第2ベローズ44bと、中継部材 46との接合は、気密性を確保できるように、� ��えば溶接やろう付けにより行う。
 金属カラー45の軸線方向の中心と、中継部� �46の外周部とを接合することによって金属カ ラー45を位置決めすることができる。

 金属カラー45の位置決め(固定)は、中継部材 46介して行う方法に限定されるものではない� ��
 例えば、図4(b)に示すように、金属カラー45� ��嵌め込むための固定溝47を弾性部材43の内周 壁に形成する。そして、固定溝47に金属カラ� ��45を嵌め込むことによって金属カラー45の位 置決めを行うようにしてもよい。

 図5は、摩擦低減構造の一例を示した図であ る。
 上述した本実施形態では、弾性部材43とベ� �ーズ44との間に金属カラー45が挿入されてい� ��。つまり、金属製のベローズ44と金属カラ� �45とが隣接するように配置されている。
 そこで、ベローズ44と金属カラー45との間の 摩擦を低減するために、図5に示すように、� �ローズ44と金属カラー45との間に摩擦低減部� ��48を配置するようにしてもよい。
 摩擦低減部材48としては、例えば、テフロ� �(登録商標)コーティングシートや、摩擦係数 の低いアクリル樹脂製のシートなどがある。
 このような摩擦低減部材48を設けることに� �り、ベローズ44と金属カラー45との間の摩擦� ��よるベローズ44の摩耗を抑制することがで� �る。
 また、摩擦低減部材48を設ける代わりに、� �接、金属カラー45の内周面に、例えば、テフ ロン(登録商標)コーティングなど、摩擦抵抗� ��低減する摩擦低減材を塗布するようにして� ��よい。