【手続補正書】
【提出日】平成17年2月17日(2005.2.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端の側に吸気口が形成され、他端の側に排気口が形成されたケーシングと、
前記ケーシングの前記他端の側の基底をなすベース部材と、
前記ベース部材に固着され、軸受とモータを収納した円筒部材と、
前記軸受により前記円筒部材に回転自在に収納され、前記モータにより回転するロータ軸と、
前記ロータ軸に配設されたロータと、
前記ロータと所定の間隙を隔てて、前記ケーシングの内周面に配設されたステータと、
前記ロータと前記ステータとの間隙に形成された気体移送手段と、
前記円筒部材で発生する発熱量を制御する発熱制御手段と、
を備えたことを特徴とするポンプ装置。
【請求項２】
前記軸受は磁気軸受であり、
前記発熱制御手段は、前記磁気軸受の制御電流に重畳されたバイアス電流を制御することを特徴とする請求項１に記載のポンプ装置。
【請求項３】
前記軸受は磁気軸受であり、
前記発熱制御手段は、前記磁気軸受の制御電流に重畳された高周波電流を制御することを特徴とする請求項１に記載のポンプ装置。
【請求項４】
前記発熱制御手段は、前記モータの回転数を変動させることにより、前記モータの発熱量を制御することを特徴とする請求項１、請求項２、又は請求項３に記載のポンプ装置。
【請求項５】
前記円筒部材、前記ベース部材、前記ロータ、及び前記ステータがアルミニウム、又はアルミニウム合金で構成されていることを特徴とする請求項１から請求項４までのうちの何れか１の請求項に記載のポンプ装置。
【請求項６】
前記モータの周囲に配設された補強部材、又は前記軸受の外装部材が、アルミニウム、又はアルミニウム合金で構成されていることを特徴とする請求項５に記載のポンプ装置。
【請求項７】
前記ステータと前記ロータの対向する面の少なくとも一部に、熱の輻射効率を高めるためのコーティングがなされていることを特徴とする請求項１から請求項６までのうちの何れか１の請求項に記載のポンプ装置。
【請求項８】
前記円筒部材の外周面の少なくとも一部は、前記ロータの内周面に所定の間隙を隔てて対向しており、
前記円筒部材と前記ロータの対向する面の少なくとも一部に、熱の輻射効率を高めるためのコーティングがなされていることを特徴とする請求項１から請求項７までのうちの何れか１の請求項に記載のポンプ装置。
【請求項９】
前記ポンプ装置に形成された冷却手段と、
前記ポンプ装置の所定の個所に設置した温度検出手段によって検出した温度に関連して前記冷却手段を制御する冷却制御手段と、
を更に具備したことを特徴とする請求項１から請求項８までのうちの何れか１の請求項に記載のポンプ装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ヒータを用いてターボ分子ポンプの温度コントロールをする場合、ヒータ、ヒータを制御するコントローラ、電源ケーブルなどの付加的部品が必要となり、コストアップの要因となっていた。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、一端の側に吸気口が形成され、他端の側に排気口が形成されたケーシングと、前記ケーシングの前記他端の側の基底をなすベース部材と、前記ベース部材に固着され、軸受とモータを収納した円筒部材と、前記軸受により前記円筒部材に回転自在に収納され、前記モータにより回転するロータ軸と、前記ロータ軸に配設されたロータと、前記ロータと所定の間隙を隔てて、前記ケーシングの内周面に配設されたステータと、前記ロータと前記ステータとの間隙に形成された気体移送手段と、前記円筒部材で発生する発熱量を制御する発熱制御手段と、を備えたことを特徴とするポンプ装置を提供する。
請求項２に記載の発明では、前記軸受は磁気軸受であり、前記発熱制御手段は、前記磁気軸受の制御電流に重畳されたバイアス電流を制御することを特徴とする請求項１に記載のポンプ装置を提供する。
請求項３に記載の発明では、前記軸受は磁気軸受であり、前記発熱制御手段は、前記磁気軸受の制御電流に重畳された高周波電流を制御することを特徴とする請求項１に記載のポンプ装置を提供する。
請求項４に記載の発明では、前記発熱制御手段は、前記モータの回転数を変動させることにより、前記モータの発熱量を制御することを特徴とする請求項１、請求項２、又は請求項３に記載のポンプ装置を提供する。
請求項５に記載の発明では、前記円筒部材、前記ベース部材、前記ロータ、及び前記ステータがアルミニウム、又はアルミニウム合金で構成されていることを特徴とする請求項１から請求項４までのうちの何れか１の請求項に記載のポンプ装置を提供する。
請求項６に記載の発明では、前記モータの周囲に配設された補強部材、又は前記軸受の外装部材が、アルミニウム、又はアルミニウム合金で構成されていることを特徴とする請求項５に記載のポンプ装置を提供する。
請求項７に記載の発明では、前記ステータと前記ロータの対向する面の少なくとも一部に、熱の輻射効率を高めるためのコーティングがなされていることを特徴とする請求項１から請求項６までのうちの何れか１の請求項に記載のポンプ装置を提供する。
請求項８に記載の発明では、前記円筒部材の外周面の少なくとも一部は、前記ロータの内周面に所定の間隙を隔てて対向しており、前記円筒部材と前記ロータの対向する面の少なくとも一部に、熱の輻射効率を高めるためのコーティングがなされていることを特徴とする請求項１から請求項７までのうちの何れか１の請求項に記載のポンプ装置を提供する。
請求項９に記載の発明では、前記ポンプ装置に形成された冷却手段と、前記ポンプ装置の所定の個所に設置した温度検出手段によって検出した温度に関連して前記冷却手段を制御する冷却制御手段と、を更に具備したことを特徴とする請求項１から請求項８までのうちの何れか１の請求項に記載のポンプ装置を提供する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
磁気軸受部８、１２は、それぞれロータ軸１１の軸線方向の上部と下部に設けられている。また、ロータ軸１１の底部には、磁気軸受部２０が設けられている。
ロータ軸１１は、磁気軸受部８、１２によってラジアル方向（ロータ軸１１の径方向）に非接触で支持され、磁気軸受部２０によってスラスト方向（ロータ軸１１の軸方向）に非接触で支持されている。これらの磁気軸受部は、いわゆる５軸制御型の磁気軸受を構成しており、ロータ軸１１は軸線周りに回転するようになっている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
ねじ溝７のらせんの方向は、ロータ２４の回転方向に排気ガスの分子が移動したときに、該分子が排気口１９へ移送される方向である。
ロータ２４がモータ部１０により駆動されて回転すると、ターボ分子ポンプ部から送られてきた排気ガスは、ねじ溝７にガイドされながら、排気口１９の方へ移送される。
ターボ分子ポンプ１の内部のガスの圧力は、吸気口６から排気口１９にかけて増大するが、このように、ターボ分子ポンプ１の吸気口６側をターボ分子ポンプ部で構成し、排気口１９側をねじ溝式ポンプ部で構成することにより、高い圧縮比を実現することができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
なお、本実施の形態では、ステータ側にねじ溝７が形成されたねじ付スペーサが配置され、ロータ下部２９の外周面は円筒状としたが、逆に、ロータ下部２９の外周面にねじ溝が形成してあるターボ分子ポンプとすることもできる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
軸受制御系４０は、温度コントローラ５２、磁気軸受制御回路４３、変位検出回路４４、パワーアンプ４１、パワーアンプ４２、軸受電磁石３６、３７、ラジアルセンサ９、温度センサ３１、及びロータ軸１１などから構成されている。これらの構成要素のうち、磁気軸受制御回路４３、変位検出回路４４、パワーアンプ４１、パワーアンプ４２は、制御装置５１に含まれている。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５６】
以上の手順を、指定の時間間隔（例えば１秒おき）で繰り返すことにより、軸受電磁石３６、３７の温度を一定範囲に維持することができる。
以上の手順は、軸受電磁石３６、３７にバイアス電流を供給する場合について説明したが、制御装置５１、温度コントローラ５２は、磁気軸受部８、１２、２０を構成する他の軸受電磁石に関しても同様にバイアス電流を供給して温度コントロールを行う。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６０】
（２）一定範囲でロータ部の回転数を増減させる。
一般に、ロータ部を加減速する際には、ステータコイルに大きな電流が流れる。一方、定常運転時には、ステータコイルに流れる電流量は小さい。
このため、ガスの排気に影響がない範囲で、ロータ部の加速と減速を交互に繰り返すことにより、モータ部１０が発熱し、ポンプ内の管路の温度を上昇させることができる。
この方法で温度制御する場合は、モータ部１０に温度センサを取り付けて、その温度をモニタリングしながら、モータ部１０の温度を上昇させたい場合はロータ部の加減速を繰り返し、モータ部１０の温度を低下させたい場合はロータ部の回転数を一定に保つようにする。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６１】
図６は、（２）の方法により、モータ部１０を温度制御する場合の、モータ回転数の変化の１例を示した図である。
縦軸がロータ軸１１の回転数を表し、横軸が時間を表している。モータ部１０を発熱させる場合は、区間６１、６３に示したように、モータ回転数の加減速を繰り返す。
一方、モータ部１０の温度を冷却したい場合は、区間６２に示したように、モータ部１０の回転を一定に保ったまま通常の運転を行う。
モータ部１０の単位時間当たりの発熱量は、例えば、モータ回転数の加減速の頻度を大きくしたり、あるいは、回転数の上限と下限の値の差を広げたりすることにより制御することが可能である。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６２】
このように、ターボ分子ポンプ１を運転するためのシステム構成を図１を援用して説明する。
図１において、温度コントローラ５２は、モータ部１０に取り付けた温度センサを用いてモータ部１０の温度をモニタリングする。そして、モニタリングした温度が所定の範囲の上限より大きいか、あるいは下限より小さいかを判断し、その判断結果を制御装置５１に送る。
制御装置５１は、モータ回転数の増減（変動）を繰り返す加熱モードと、モータ回転数を一定とする冷却モードでモータ部１０を運転できるようになっている。
制御装置５１は、温度コントローラ５２の判断結果により、モータ部１０の温度が所定の範囲の上限より大きい場合は、冷却モードで運転し、下限より小さい場合は加熱モードで運転する。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６４】
また、磁気軸受部８、１２、２０での発熱量を制御するほか、水冷管１８に供給する冷却水の流量や温度を制御すると、より効果的にターボ分子ポンプ１の温度制御を行うことができる。
この場合は、例えば熱電対などで構成した温度検出手段を、ステータコラム４６、スペーサ５、ベース２７などに設置し、これらの温度をモニタリングする。一方、検出された温度に応じて冷却水の流量を制御する冷却制御手段を設け、検出温度が所定の設定温度を超えた場合は、冷却水の流量を増やし、所定の温度範囲を下回った場合は、冷却水の流量を絞るか又は停止する。
このように、ターボ分子ポンプ１の温度上昇を行いたい場合に、冷却水の流量を絞るか、停止することにより、加熱に要する消費エネルギーを節約することができる。
なお、水冷管１８の設置位置はベース２７の底部に限らず、ベース２７の外周や、ケーシング１６などに設けても良い。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６６】
本変形例では、磁気軸受部８、１２、２０などで発生した熱が効率よく管路に伝達するように以下の３つの方法を採用した。
（１）ターボ分子ポンプ１内の管路に当たる部分の部材を、熱伝導度の大きい材質によって構成する。
より具体的には、磁気軸受部８、１２、２０を収納するケースやカラー４９などを、例えばアルミニウムやアルミニウム合金又はアルミニウム合金と同程度かそれ以上の熱伝導性を有するもの（銅や銀など）で形成する。
なお、ケースは磁気軸受部８、１２、２０の外装体を構成する外装部材であり、ステータコラム４６の内周側に磁気軸受本体と共に収納される。
また、ロータ２４も熱伝導度の大きい部材で形成し、磁気軸受部８、１２、２０で発生した熱が、速やかに管路に伝達するようにする。
また、同時にステータコラム４６、スペーサ５、ベース２７、ロータ２４をアルミニウムやアルミニウム合金で構成すると、より熱の伝達を良くすることができる。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
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