(57)【要約】【課題】タッチダウン軸受が、回転する軸を支持していない状態で、連れ回りするのを防止する。【解決手段】タッチダウン軸受（１７）は、内輪２１と、外輪２２と、内輪２１と外輪２２との間に介在する複数の玉２３とを備える。内輪２１と外輪２２とのうちの少なくとも一方の軌道輪と玉２３との間に形成される隙間に固体潤滑剤５０が設けられ、当該固体潤滑剤５０によって当該軌道輪と玉２３とが繋がっている。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪と、外輪と、前記内輪と前記外輪との間に介在する複数の玉と、を備え、
前記内輪と前記外輪とのうちの少なくとも一方の軌道輪と前記玉との間に形成される隙間に固体潤滑剤が設けられ、当該固体潤滑剤によって当該軌道輪と当該玉とが繋がっている、タッチダウン軸受。
【請求項２】
総玉形式の転がり軸受であって、
前記複数の玉のうちの少なくとも一部において、周方向で隣り合う玉の間に形成される隙間に固体潤滑剤が設けられ、当該固体潤滑剤によって当該隣り合う玉同士が繋がっている、請求項１に記載のタッチダウン軸受。
【請求項３】
前記固体潤滑剤は、メタクリル酸３−（トリメトキシシリル）プロピル、ヘキサフルオロプロペン、及びメタクリル酸メチルを成分として有するフッ素化合物を含む、請求項１又は２に記載のタッチダウン軸受。
【請求項４】
前記内輪、前記外輪、前記玉のすべてが前記固体潤滑剤により被覆されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載のタッチダウン軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タッチダウン軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ターボ分子ポンプでは、ロータ翼と一体回転するロータ軸を磁気軸受により非接触で支持する構成が用いられる。故障や停電等で磁気軸受が機能停止した場合、磁気軸受に代わってロータ軸を支持するために、ターボ分子ポンプには転がり軸受からなるタッチダウン軸受が設けられる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このようなタッチダウン軸受の場合、使用環境の都合、潤滑剤としてグリースやオイルを用いることができない。このため、内輪と外輪とのうちの一方（又は双方）の軌道輪に固体潤滑剤が設けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２４０７９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ターボ分子ポンプでは磁気軸受を構成するために、ロータ軸に永久磁石が取り付けられる。ターボ分子ポンプの組み立てにおいて、ハウジングにタッチダウン軸受が取り付けられた状態で、前記ロータ軸を組み付ける際、タッチダウン軸受の内輪が前記永久磁石の影響を受けて磁化されることがある。また、組み立て完了後において、タッチダウン軸受の内輪が磁気軸受の影響を受けて磁化される場合もある。このような場合、ターボ分子ポンプの運転中、タッチダウン軸受の内輪が、ロータ軸と非接触であるにもかかわらず、磁気軸受が作る磁場によって連れ回りする（空転する）ことがある。すると、軌道輪に設けられた固体潤滑剤が無駄に消費される。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、タッチダウン軸受が、回転する軸を支持していない状態で、連れ回りするのを防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のタッチダウン軸受は、内輪と、外輪と、前記内輪と前記外輪との間に介在する複数の玉と、を備え、前記内輪と前記外輪とのうちの少なくとも一方の軌道輪と前記玉との間に形成される隙間に固体潤滑剤が設けられ、当該固体潤滑剤によって当該軌道輪と当該玉とが繋がっている。
【０００８】
このタッチダウン軸受によれば、回転する軸を支持していない状態で、固体潤滑剤によって軌道輪と玉とが固定され、軌道輪の連れ回りが防止される。タッチダウン軸受が、回転する軸を支持すると、軌道輪と玉との間に設けられていた固体潤滑剤の塊が壊され、固体潤滑剤による軌道輪と玉との固定が解除され、回転することができる。なお、固体潤滑剤が剥がれても、その固体潤滑剤はタッチダウン軸受の潤滑に寄与することができる。
【０００９】
また、前記タッチダウン軸受は、総玉形式の転がり軸受であって、前記複数の玉のうちの少なくとも一部において、周方向で隣り合う玉の間に形成される隙間に固体潤滑剤が設けられ、当該固体潤滑剤によって当該隣り合う玉同士が繋がっているのが好ましい。この場合、タッチダウン軸受が、回転する軸を支持していない状態で、固体潤滑剤によって隣り合う玉同士が固定され、より強固な回り止めが実現される。タッチダウン軸受が、回転する軸を支持すると、周方向で隣り合う玉の間に設けられていた固体潤滑剤の塊が壊され、固体潤滑剤による玉同士の固定が解除され、回転することができる。
【００１０】
また、前記固体潤滑剤は、メタクリル酸３−（トリメトキシシリル）プロピル、ヘキサフルオロプロペン、及びメタクリル酸メチルを成分として有するフッ素化合物を含むのが好ましい。この場合、タッチダウン軸受が、回転する軸を支持していない状態で、連れ回りするのを防止する機能を有することができ、また、回転する軸を支持する際に、高い潤滑性を有することができる。
【００１１】
また、前記内輪、前記外輪、前記玉のすべてが前記固体潤滑剤により被覆されているのが好ましい。この場合、前記タッチダウン軸受の製造が容易となる。すなわち、内輪、外輪、及び複数の玉を組み立てた軸受を、前記固体潤滑剤を含む溶液に浸し、硬化させればよい。このようにして製造されたタッチダウン軸受は、軌道輪と玉との間に形成される隙間に固体潤滑剤の塊が設けられ、当該固体潤滑剤によって当該軌道輪と当該玉とが繋がる構成となる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、タッチダウン軸受が、回転する軸を支持していない状態で、固体潤滑剤によって軌道輪と玉とが固定され、軌道輪の連れ回りが防止される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】タッチダウン軸受を備えたターボ分子ポンプの一例を示す断面図である。
【図２】第一転がり軸受の中心軸を含む面における断面図である。
【図３】第一転がり軸受の中心軸に直交する面における断面図である。
【図４】玉、内輪、及び外輪を拡大して示す説明図である。
【図５】メタクリル酸３−（トリメトキシシリル）プロピルの一般式（化学式）を示す図である。
【図６】ヘキサフルオロプロペンの一般式（化学式）を示す図である。
【図７】メタクリル酸メチルの一般式（化学式）を示す図である。
【図８】固体潤滑剤の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
〔全体構成について〕
図１は、タッチダウン軸受を備えたターボ分子ポンプの一例を示す断面図である。ターボ分子ポンプ１０は、ハウジング１１と、このハウジング１１内に設けられているロータ翼１２と、このロータ翼１２と一体回転する回転軸（ロータ軸）１３と、アキシャル磁気軸受１４と、第一及び第二のラジアル磁気軸受１５，１６と、第一転がり軸受１７と、第二転がり軸受１８とを備えている。第一転がり軸受１７及び第二転がり軸受１８それぞれが、タッチダウン軸受となる。
【００１５】
第一及び第二のラジアル磁気軸受１５，１６それぞれは、通常運転の状態で、回転軸１３を非接触の状態で径方向から支持することができる。なお、前記通常運転の状態とは、通電が行われ、磁気軸受として機能している状態である。
【００１６】
回転軸１３の端部（図１では下端）にはフランジ１９が設けられている。アキシャル磁気軸受１４は、一対の電磁石１４ａ，１４ｂを有し、これら電磁石１４ａ，１４ｂがフランジ１９を軸方向から挟む配置にある。これにより、アキシャル磁気軸受１４は、通常運転の状態で、フランジ１９（回転軸１３）と非接触の状態で回転軸１３を軸方向について支持することができる。
【００１７】
第一転がり軸受１７は、回転軸１３の軸方向一方側（図１では上側）に設けられる。第一転がり軸受１７は、内輪２１、外輪２２、複数の玉（転動体）２３を備えた深溝玉軸受である。外輪２２は、ポンプハウジング１１の一部に取り付けられる。ラジアル磁気軸受１５，１６が通常運転にある状態で、内輪２１と回転軸１３との間には、半径方向の隙間が設けられる。この隙間は、通常運転の状態で、ラジアル磁気軸受１５（１６）と回転軸１３との間に形成される半径方向の隙間よりも小さい。故障や停電等でラジアル磁気軸受１５（１６）が機能停止した場合、つまり、異常運転の状態になると、第一転がり軸受１７は、回転軸１３と接触し回転する。
【００１８】
第二転がり軸受１８は、回転軸１３の軸方向他方側（図１では下側）に設けられる。第二転がり軸受１８は、内輪３１、外輪３２、複数の玉（転動体）３３を備えた組み合わせアンギュラ玉軸受である。外輪３２は、ハウジング１１の一部に取り付けられる。ラジアル磁気軸受１５，１６が通常運転にある状態で、内輪３１と回転軸１３との間には、半径方向の隙間が設けられる。この隙間は、通常運転の状態で、ラジアル磁気軸受１５（１６）と回転軸１３との間に形成される半径方向の隙間よりも小さい。故障や停電等でラジアル磁気軸受１５（１６）が機能停止した場合、つまり、異常運転の状態になると、第二転がり軸受１８は、回転軸１３と接触し回転する。第二転がり軸受１８は（組み合わせ）アンギュラ玉軸受であることから、回転軸１３からのラジアル荷重の他に、回転軸１３からのアキシャル荷重についても支持することができる。
【００１９】
以上のように、通常運転の状態では（つまり、ターボ分子ポンプ１０の正常運転時）、回転軸１３は、アキシャル磁気軸受１４とラジアル磁気軸受１５，１６とによって回転自在に支持される。故障等により、これら磁気軸受１４，１５，１６が制御不能になると、回転軸１３が第一及び第二転がり軸受１７，１８の内輪２１，３１に接触し（タッチダウンし）、回転する回転軸１３は第一及び第二転がり軸受１７，１８によって支持される。このように、第一及び第二転がり軸受１７，１８が、ターボ分子ポンプ１０のタッチダウン軸受として機能する。
【００２０】
〔第一転がり軸受１７について〕
図２は、第一転がり軸受１７の中心軸Ｃを含む面における断面図である。図３は、第一転がり軸受１７の中心軸Ｃに直交する面における断面図である。第一転がり軸受１７は、内輪２１と、外輪２２と、これら内輪２１と外輪２２との間に介在する複数の玉２３（転動体）とを備える。本実施形態の第一転がり軸受１７は、総玉形式の転がり軸受である。総玉形式とすることで、負荷容量を高めることができ、また、慣性重量を低減することができる。なお、図示しないが、第一転がり軸受１７は、総玉形式の転がり軸受以外であってもよい。
【００２１】
内輪２１の外周面には内輪軌道面２４が形成されており、外輪２２の内周面には外輪軌道面２５が形成されている。第一転がり軸受１７（本実施形態では内輪２１）が回転すると、玉２３が内輪軌道面２４及び外輪軌道面２５を転がり接触する。内輪２１及び外輪２２は鋼製であり、例えばＳＵＳ４４０Ｃ等のステンレス鋼製、ＳＵＪ２等の軸受鋼製、又はＳＫＨ４等の高速度工具鋼が採用される。内輪軌道面２４及び外輪軌道面２５は、超仕上げ加工面である。玉２３は球体であり、ステンレス鋼等の金属製であってもよいが、本実施形態では、セラミック製（窒化ケイ素製）である。
【００２２】
図４は、玉２３、内輪２１、及び外輪２２を拡大して示す説明図である。本実施形態では、玉２３、内輪２１、及び外輪２２（これらを「軸受構成部材」ともいう。）のすべてが、固体潤滑剤５０により被覆されている。つまり、軸受構成部材それぞれの表面に、固体潤滑剤５０が固体膜（コーティング層）４９となって設けられている。この固体潤滑剤５０（固体膜４９）は、後に説明するが、固体潤滑剤５０となる成分を含む溶液を軸受構成部材に付着させ、硬化させることで得られる。なお、以下に説明する固体潤滑剤５０の形成方法では、内輪２１と外輪２２との間に複数の玉２３（全ての玉２３）が介在した組み立て状態にある軸受（以下、この軸受を「組み立て済み軸受」という。）を、前記溶液に浸すことで、軸受構成部材に前記溶液を付着させる。前記溶液を軸受構成部材に付着させた後、内輪２１と外輪２２とを相対回転させないで硬化させる。硬化させた後、更には、第一転がり軸受１７をターボ分子ポンプ１０に取り付ける際にも、硬化させた固体潤滑剤５０を壊さないように、内輪２１と外輪２２とを相対回転させない。
【００２３】
前記のように、固体潤滑剤５０となる成分を含む溶液を軸受構成部材に付着させ、硬化させることで、図４に示すように、内輪２１と各玉２３との間に形成される隙間ｅ１に固体潤滑剤５０の一部５１（第一の塊５１）が介在し、その固体潤滑剤５０の一部５１によって内輪２１と各玉２３とは構造的に繋がる。更に、外輪２２と各玉２３との間に形成される隙間ｅ２に固体潤滑剤５０の一部５２（第二の塊５２）が介在し、その固体潤滑剤５０の一部５２によって外輪２２と各玉２３とは構造的に繋がる。更に、周方向で隣り合う玉２３，２３の間に形成される隙間ｅ３に固体潤滑剤５０の一部５３（第三の塊５３）が介在し、その固体潤滑剤５０の一部５３によって隣り合う玉２３，２３は構造的に繋がる。
【００２４】
固体潤滑剤５０の前記第一の塊５１によって、内輪２１と各玉２３とは固定された状態にあり、内輪２１と外輪２２との間に小さい回転力（小さいトルク）が作用しても、玉２３は内輪軌道面２４を転がることができない。固体潤滑剤５０の前記第二の塊５２によって、外輪２２と各玉２３とは固定された状態にあり、内輪２１と外輪２２との間に小さい回転力（小さいトルク）が作用しても、玉２３は外輪軌道面２５を転がることができない。固体潤滑剤５０の前記第三の塊５３によって、隣り合う玉２３，２３同士は固定された状態にあり、内輪２１と外輪２２との間に小さい回転力（小さいトルク）が作用しても、玉２３は外輪軌道面２５及び内輪軌道２４を転がることができない。なお、内輪２１と外輪２２との間に大きな回転力が作用すると、固体潤滑剤５０の前記塊５１，５２，５３は壊され、その回転力によって第一転がり軸受１７は回転する。
【００２５】
〔本実施形態の第一転がり軸受１７（タッチダウン軸受）について〕
以上の構成を備える第一転がり軸受１７では、図４により説明したように、内輪２１と玉２３との間に形成される隙間ｅ１に固体潤滑剤５０が設けられており、この固体潤滑剤５０によって内輪２１と玉２３とが繋がっている。また、外輪２２と玉２３との間に形成される隙間ｅ２に固体潤滑剤５０が設けられており、この固体潤滑剤５０によって外輪２２と玉２３とが繋がっている。この第一転がり軸受１７（タッチダウン軸受）によれば、ラジアル磁気軸受１５，１６（図１参照）が通常運転にある状態で、ラジアル磁気軸受１５，１６が回転軸１３を支持し、第一転がり軸受１７が回転軸１３を支持していない状態で、固体潤滑剤５０によって内輪２１及び外輪２２と玉２３とが固定され、第一転がり軸受１７は回転しない。
【００２６】
例えば、図１に示すターボ分子ポンプ１０において、組み立ての際、又は、組み立て完了後などにおいて、内輪２１が磁化されていても、内輪２１がラジアル磁気軸受１５の影響を受ける等して連れ回りするのを防ぐことができる。この結果、通常運転の状態で、内輪２１、外輪２２、及び玉２３に設けられた固体潤滑剤５０が無駄に消費されない。このため、回転軸１３がタッチダウンした場合に、第一転がり軸受１７は固体潤滑剤５０を活用して回転軸１３をスムーズに、しかも必要期間について継続して回転させることが可能となる。
【００２７】
第一転がり軸受１７が、回転軸１３を支持すると、つまり、内輪２１に回転軸１３が接触すると（タッチダウンすると）、内輪２１と外輪２２との間に大きな回転力が作用する。このため、内輪２１及び外輪２２と玉２３との間に設けられていた固体潤滑剤５０の塊５１，５２（図４参照）が壊され、固体潤滑剤５０による内輪２１及び外輪２２と玉２３との固定が解除され、内輪２１は回転軸１３と一体回転することができる。この際、固体潤滑剤５０が剥がれても、その固体潤滑剤５０は第一転がり軸受１７の潤滑に寄与することができる。
【００２８】
なお、内輪２１側の前記隙間ｅ１と外輪２２側の前記隙間ｅ２とのうちの一方の隙間にのみ、固体潤滑剤５０が設けられていてもよい。例えば、図示しないが、ディスペンサー等を用いて、固体潤滑剤５０となる成分を含む溶液を、前記隙間ｅ１と前記隙間ｅ２とのうちの一方に付着させ、前記隙間ｅ１と前記隙間ｅ２とのうちの他方に付着させないようにしてもよい。この場合であっても、内輪２１の連れ回りを防止することができる。つまり、内輪２１と外輪２２とのうちの少なくとも一方の軌道輪と玉２３との間に形成される隙間に固体潤滑剤５０が設けられ、この固体潤滑剤５０によって当該軌道輪と玉２３とが繋がっていればよい。また、前記のようにディスペンサーを用いる場合、少なくとも一方の軌道輪と全ての玉２３との間に対して前記溶液を付着させなくてもよく、少なくとも一方の軌道輪と一部の玉２３との間に前記溶液を付着させてもよい。
【００２９】
本実施形態の第一転がり軸受１７は、総玉形式の転がり軸受である。そして、複数の玉２３のうちの少なくとも一部において、周方向で隣り合う玉２３，２３の間に形成される隙間ｅ３に固体潤滑剤５０が設けられており、この固体潤滑剤５０によって隣り合う玉２３，２３同士が繋がっている。すなわち、固体潤滑剤５０によって隣り合う玉２３，２３同士が固定される。このため、より強固な回り止めが実現される。そして、第一転がり軸受１７が、回転軸１３を支持すると、つまり、内輪２１に回転軸１３が接触すると（タッチダウンすると）、周方向で隣り合う玉２３，２３の間に設けられていた固体潤滑剤５０の塊５３が壊され、固体潤滑剤５０による玉２３，２３同士の固定が解除され、回転することができる。
【００３０】
〔固体潤滑剤５０（その１）について〕
本実施形態の場合、固体潤滑剤５０は、内輪２１、外輪２２、及び玉２３それぞれの全表面に形成されている。固体潤滑剤５０は、メタクリル酸３−（トリメトキシシリル）プロピル、ヘキサフルオロプロペン、及びメタクリル酸メチルをモノマー成分として有するフッ素化合物を含む。メタクリル酸３−（トリメトキシシリル）プロピルの構造を示す一般式（化学式）を図５に示す。ヘキサフルオロプロペンの構造を示す一般式（化学式）を図６に示す。メタクリル酸メチルの構造を示す一般式（化学式）を図７に示す。固体潤滑剤５０には、官能基を有していない潤滑剤（潤滑剤成分）が分散して添加されており、この潤滑剤が固体潤滑剤５０から流動可能となる。前記潤滑剤はフッ素重合体からなり、本実施形態では、パーフルオロポリエーテル（以下、ＰＦＰＥ油とも言う）が用いられる。このようなフッ素系潤滑剤（フッ素系潤滑油）からなる官能基を有していない潤滑剤（フッ素重合体）が、固体潤滑剤５０に分散して添加されている。
【００３１】
固体潤滑剤５０（その１）の形成方法について説明する。
内輪２１、外輪２２、及び玉２３は脱脂されており、これらが組み立てられた状態とする。このために、本実施形態では、組み立て済み軸受とした状態で脱脂を行っている。
【００３２】
以下に説明する溶液を用意し、この溶液中に、組み立て済み軸受を浸漬し、内輪２１と外輪２２とを相対的に数回、回転させる。これにより、内輪２１、外輪２２、及び玉２３それぞれの表面全体に前記溶液を付着させることができる（付着処理）。更に、この際、内輪２１と玉２３との間に形成される隙間ｅ１、外輪２２と玉２３との間に形成される隙間ｅ２、及び、隣り合う玉２３，２３の間に形成される隙間ｅ３に、前記溶液が浸入する。
【００３３】
前記溶液は、メタクリル酸３−（トリメトキシシリル）プロピル、ヘキサフルオロプロペン、及びメタクリル酸メチルをモノマー成分として含むフッ素化合物を有しており、更に、フッ素重合体である潤滑剤（パーフルオロポリエーテル）を添加した溶液である。前記フッ素化合物は官能基を有しているのに対して、前記潤滑剤（潤滑剤成分）は官能基を有していない。この溶液について更に説明する。メタクリル酸３−（トリメトキシシリル）プロピル、ヘキサフルオロプロペン、及びメタクリル酸メチルをモノマー成分としたフッ素化合物を第一の溶質とし、官能基を有しないパーフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ油）を第二の溶質とし、前記第一の溶質を溶媒により希釈した溶液に、前記第二の溶質が加えられている。前記溶媒としては、フッ素溶媒であり、具体的には、エチルノナフルオロイソブチルエーテル及びエチルノナフルオロブチルエーテルの混合液である。この溶液において、第一の溶質を０．５〜５重量％とするのに対して、第二の溶質を０．１〜２重量％とするのが好ましい。
【００３４】
溶液に含まれる第一の溶質（前記フッ素化合物）と第二の溶質（パーフルオロポリエーテル）との配合は、固体潤滑剤５０の密着性を確保するために、第一の溶質の方が第二の溶質よりも多くなるようにするのが好ましい。すなわち、第一の溶質と第二の溶質との配合割合は、第一の溶質を第二の溶質よりも高く設定するのが好ましく、例えば、（第一の溶質：第二の溶質）＝（４：１）の配合割合にするのが好ましい。このような配合の溶液を、軸受構成要素に付着させる（付着工程）。
【００３５】
そして、軸受構成要素に付着させた溶液を硬化させる。具体的な方法としては、溶液が付着する組み立て済み軸受を加熱し（恒温槽で１００℃、６０分保持し）、溶液を硬化反応させる。前記溶液を硬化させるために設定する温度として５０〜１５０℃とすればよい。ただし、この温度は、軸受構成要素の焼戻し温度以下とするのが好ましい。これにより、軸受構成要素の表面に固体潤滑剤５０が形成される（成膜工程）。更に、前記隙間ｅ１，ｅ２，ｅ３に浸入した前記溶液が硬化し、固体潤滑剤５０の塊５１，５２，５３が形成される（図４参照）。このように、固体潤滑剤５０による固体膜４９の形成と共に、内輪２１と玉２３との間に形成される隙間ｅ１、及び、外輪２２と玉２３との間に形成される隙間ｅ２に、固体潤滑剤５０の塊５１，５２が設けられる。この固体潤滑剤５０（塊５１，塊５２）によって、内輪２１と玉２３とが繋がると共に、外輪２２と玉２３とが繋がった構成が得られる。更に、隣り合う玉２３，２３の間に形成される隙間ｅ３に、固体潤滑剤５０の塊５３が形成される。この固体潤滑剤５０（塊５３）によって、隣り合う玉２３，２３同士が繋がる。
【００３６】
この方法によって製造される第一転がり軸受１７は、内輪２１、外輪２２、これら内輪２１と外輪２２との間に介在する複数の玉２３を、軸受構成要素として備えており、これら軸受構成要素に、メタクリル酸３−（トリメトキシシリル）プロピル、ヘキサフルオロプロペン、及びメタクリル酸メチルをモノマー成分として含むフッ素化合物の固体潤滑剤５０が形成される。そして、この固体潤滑剤５０には、流動可能な官能基を有していないフッ素重合体の潤滑剤（潤滑剤成分）が分散して添加されている。
【００３７】
上記のようにして得られる固体潤滑剤５０は、硬化反応により分子間が結合された構造を有する。特に、図８に示すように、固体潤滑剤５０が有しているＳｉ基と、軸受構成要素（基材Ｍ）の水酸基（ＯＨ基）とが結合することで、軸受構成要素に対する固体潤滑剤５０の密着性が高くなり、固体潤滑剤５０による発塵を低減することが可能となる。なお、軸受構成要素は一般的に水酸基（ＯＨ基）を有している。また、固体潤滑剤５０においてもシロキサン結合により強く結合して、軸受構成要素の表面を覆うため、剥がれにくく、発塵を低減することが可能となる。また、軸受構成部材同士を繋いで固定する固体潤滑剤５０の塊５１，５２，５３は、内輪２１がラジアル磁気軸受１５の影響を受ける等して連れ回りするのを防ぐだけの硬さを有する。なお、図８の左側は硬化反応前であり、右側が硬化反応後を示している。
また、官能基を有していないフッ素重合体の潤滑剤（潤滑剤成分）が固体潤滑剤５０に流動可能な状態で分散して添加されているので、つまり、フッ素重合体の潤滑剤（潤滑剤成分）は官能基を有していないので、流動可能となる。よって、第一転がり軸受１７が回転する場合には、固体潤滑剤５０からこの潤滑剤（潤滑剤成分）が滲み出て第一転がり軸受１７の潤滑に寄与することができ、潤滑性を向上させることが可能となる。
【００３８】
〔固体潤滑剤５０（その２）について〕
固体潤滑剤５０は別の構成を有していてもよい。別の固体潤滑剤５０（その２）について説明する。前記の固体潤滑剤５０（その１）と比較すると、固体潤滑剤５０（その２）では、その表面がフッ素重合体の潤滑剤で覆われている点で、相違する。
【００３９】
固体潤滑剤５０（その２）は、内輪２１、外輪２２、及び玉２３それぞれの全表面に形成されている。固体潤滑剤５０は、メタクリル酸３−（トリメトキシシリル）プロピル、ヘキサフルオロプロペン、及びメタクリル酸メチルをモノマー成分として有するフッ素化合物を含む。メタクリル酸３−（トリメトキシシリル）プロピルの構造を示す一般式（化学式）を図５に示す。ヘキサフルオロプロペンの構造を示す一般式（化学式）を図６に示す。メタクリル酸メチルの構造を示す一般式（化学式）を図７に示す。固体潤滑剤５０には、官能基を有していない潤滑剤（潤滑剤成分）が分散して添加されており、この潤滑剤が固体潤滑剤５０から流動可能となる。前記潤滑剤はフッ素重合体からなり、本実施形態では、パーフルオロポリエーテル（以下、ＰＦＰＥ油とも言う）が用いられる。このようなフッ素系潤滑剤（フッ素系潤滑油）からなる官能基を有していない潤滑剤（フッ素重合体）が、固体潤滑剤５０に分散して添加されている。以上の構成は、固体潤滑剤５０（その１）と同じである。固体潤滑剤５０（その２）では、更に、固体潤滑剤５０の表面がフッ素重合体の潤滑剤で覆われている。
【００４０】
固体潤滑剤５０（その２）の形成方法について説明する。
内輪２１、外輪２２、及び玉２３は脱脂されており、これらが組み立てられた状態とする。このために、本実施形態では、組み立て済み軸受とした状態で脱脂を行っている。
【００４１】
以下に説明する溶液を用意し、この溶液中に、組み立て済み軸受を浸漬し、内輪２１と外輪２２とを相対的に数回、回転させる。これにより、内輪２１、外輪２２、及び玉２３それぞれの表面全体に前記溶液を付着させることができる（付着処理）。更に、この際、内輪２１と玉２３との間に形成される隙間ｅ１、外輪２２と玉２３との間に形成される隙間ｅ２、及び、隣り合う玉２３，２３の間に形成される隙間ｅ３に、前記溶液が浸入する。
【００４２】
前記溶液は、メタクリル酸３−（トリメトキシシリル）プロピル、ヘキサフルオロプロペン、及びメタクリル酸メチルをモノマー成分として含むフッ素化合物を有しており、更に、フッ素重合体である潤滑剤（パーフルオロポリエーテル）を添加した溶液である。前記フッ素化合物は官能基を有しているのに対して、前記潤滑剤（潤滑剤成分）は官能基を有していない。この溶液について更に説明する。メタクリル酸３−（トリメトキシシリル）プロピル、ヘキサフルオロプロペン、及びメタクリル酸メチルをモノマー成分としたフッ素化合物を第一の溶質とし、官能基を有しないパーフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ油）を第二の溶質とし、前記第一の溶質を溶媒により希釈した溶液に、前記第二の溶質が加えられている。前記溶媒としては、フッ素溶媒であり、具体的には、エチルノナフルオロイソブチルエーテル及びエチルノナフルオロブチルエーテルの混合液である。この溶液において、第一の溶質を０．５〜５重量％とするのに対して、第二の溶質を０．１〜２重量％とするのが好ましい。
【００４３】
溶液に含まれる第一の溶質（前記フッ素化合物）と第二の溶質（パーフルオロポリエーテル）との配合は、固体潤滑剤５０の密着性を確保するために、第一の溶質の方が第二の溶質よりも多くなるようにするのが好ましい。すなわち、第一の溶質と第二の溶質との配合割合は、第一の溶質を第二の溶質よりも高く設定するのが好ましく、例えば、（第一の溶質：第二の溶質）＝（４：１）の配合割合にするのが好ましい。このような配合の溶液を、軸受構成要素に付着させる（付着工程）。
【００４４】
そして、軸受構成要素に付着させた溶液を硬化させる。具体的な方法としては、溶液が付着する組み立て済み軸受を加熱し（恒温槽で１００℃、６０分保持し）、溶液を硬化反応させる。前記溶液を硬化させるために設定する温度として５０〜１５０℃とすればよい。ただし、この温度は、軸受構成要素の焼戻し温度以下とするのが好ましい。これにより、軸受構成要素の表面に固体潤滑剤５０が形成される（成膜工程）。更に、前記隙間ｅ１，ｅ２，ｅ３に浸入した前記溶液が硬化し、固体潤滑剤５０の塊５１，５２，５３が形成される（図４参照）。このように、固体潤滑剤５０による固体膜４９の形成と共に、内輪２１と玉２３との間に形成される隙間ｅ１、及び、外輪２２と玉２３との間に形成される隙間ｅ２に、固体潤滑剤５０の塊５１，５２が設けられる。この固体潤滑剤５０（塊５１，塊５２）によって、内輪２１と玉２３とが繋がると共に、外輪２２と玉２３とが繋がった構成が得られる。更に、隣り合う玉２３，２３の間に形成される隙間ｅ３に、固体潤滑剤５０の塊５３が形成される。この固体潤滑剤５０（塊５３）によって、隣り合う玉２３，２３同士が繋がる。
【００４５】
前記溶液を硬化反応させた後、組み立て済み軸受を洗浄液により洗浄する（洗浄工程）。ここで用いられる洗浄液は、前記付着工程で用いた潤滑剤と同じ、フッ素重合体である官能基を有していない潤滑剤（パーフルオロポリエーテル：ＰＦＰＥ油）を含んでおり、この潤滑剤を揮発しやすい溶媒に添加している。洗浄液に用いられる溶媒も、前記付着工程で用いた溶媒と同じ、エチルノナフルオロイソブチルエーテル及びエチルノナフルオロブチルエーテルの混合液である。つまり、溶質である官能基を有していないパーフルオロポリエーテルを、エチルノナフルオロイソブチルエーテル及びエチルノナフルオロブチルエーテルの混合液からなる溶媒で希釈した洗浄液によって、組み立て済み軸受の洗浄を行う。
【００４６】
このような洗浄液に組み立て済み軸受を浸漬し、超音波洗浄機により洗浄を行う。これにより、軸受内部に残存している剥がれた皮膜等を除去することができると共に、軸受構成要素それぞれの固体潤滑剤５０の表面に洗浄液を液状膜として均一に薄く付着させることができる。洗浄時間としては、約１〜３分程度である。
【００４７】
そして、組み立て済み軸受を洗浄液から取り出し、固体潤滑剤５０に均一に薄く付着させた液状膜を乾燥させる（乾燥工程）。具体的な方法としては、転がり軸受を加熱し（恒温槽で８０℃、５分保持し）、皮膜（液状膜）を乾燥させる。これにより、固体潤滑剤５０は、その表面全体がフッ素重合体の潤滑剤により覆われた構成となる。つまり、フッ素重合体が分散して添加されていると共に同じフッ素重合体で表面が覆われた固体潤滑剤５０が形成される。このため、固体潤滑剤５０において、その表面におけるフッ素重合体の占める割合は、膜内においてフッ素重合体が占める割合よりも高くなる。
【００４８】
前記洗浄液に用いられる潤滑剤の濃度は、前記付着工程で溶液として用いた潤滑剤の濃度と同程度としている。つまり、洗浄液に用いられる潤滑剤の濃度を、０．１〜３重量％とする。洗浄液に用いられる潤滑剤の濃度は、固体潤滑剤５０に含まれる潤滑剤の濃度以上とするのが好ましく、０．１重量％以上である。洗浄液に用いられる潤滑剤の濃度が低い場合、成膜工程において固体潤滑剤５０に分散して添加させたフッ素重合体の潤滑剤が、洗浄工程において固体潤滑剤５０外に出されてしまう可能性がある。
【００４９】
この方法によって製造された第一転がり軸受１７は、内輪２１、外輪２２、これら内輪２１と外輪２２との間に介在する複数の玉２３を、軸受構成要素として備えており、これら軸受構成要素に、メタクリル酸３−（トリメトキシシリル）プロピル、ヘキサフルオロプロペン、及びメタクリル酸メチルをモノマー成分として含むフッ素化合物の固体潤滑剤５０が形成される。そして、この固体潤滑剤５０には、流動可能な官能基を有していないフッ素重合体の潤滑剤（潤滑剤成分）が分散して添加されていると共に、この固体潤滑剤５０の表面における当該フッ素重合体の潤滑剤が占める割合は、膜中（固体潤滑剤５０中）における割合よりも高いものとなる。
【００５０】
上記のようにして得られる固体潤滑剤５０は、硬化反応により分子間が結合された構造を有する。特に、図８に示すように、固体潤滑剤５０が有しているＳｉ基と、軸受構成要素（基材Ｍ）の水酸基（ＯＨ基）とが結合することで、軸受構成要素に対する固体潤滑剤５０の密着性が高くなり、固体潤滑剤５０による発塵を低減することが可能となる。なお、軸受構成要素は一般的に水酸基（ＯＨ基）を有している。また、固体潤滑剤５０においてもシロキサン結合により強く結合して、軸受構成要素の表面を覆うため、剥がれにくく、発塵を低減することが可能となる。また、軸受構成部材同士を繋いで固定する固体潤滑剤５０の塊５１，５２，５３は、内輪２１がラジアル磁気軸受１５の影響を受ける等して連れ回りするのを防ぐだけの硬さを有する。なお、図８の左側は硬化反応前であり、右側が硬化反応後を示している。
【００５１】
また、前記付着工程及び前記成膜工程により、官能基を有していないフッ素重合体の潤滑剤を流動性を有した状態で分散させた、フッ素化合物による固体潤滑剤５０を形成することができる。更に、前記洗浄工程及び前記乾燥工程により、転がり軸受が洗浄されると共に、固体潤滑剤５０がフッ素重合体の潤滑剤で覆われる。すなわち、官能基を有していないフッ素重合体の潤滑剤が、固体潤滑剤５０に流動可能な状態で分散して添加されていると共に、固体潤滑剤５０を覆っている構成が得られる。このように、官能基を有していないフッ素重合体の潤滑剤（潤滑剤成分）が固体潤滑剤５０に流動可能な状態で分散して添加されているので、つまり、フッ素重合体の潤滑剤（潤滑剤成分）は官能基を有していないので、流動可能となる。よって、第一転がり軸受１７が回転する場合には、固体潤滑剤５０からこの潤滑剤（潤滑剤成分）が滲み出て第一転がり軸受１７の潤滑に寄与することができ、潤滑性を向上させることが可能となる。
【００５２】
〔固体潤滑剤５０について（その１及びその２）〕
以上のように、本実施形態の固体潤滑剤５０は、固体潤滑剤５０（その１）又は固体潤滑剤５０（その２）により構成される。この固体潤滑剤５０は、メタクリル酸３−（トリメトキシシリル）プロピル、ヘキサフルオロプロペン、及びメタクリル酸メチルを成分として有するフッ素化合物を含む。この構成によれば、第一転がり軸受１７が、回転軸１３を支持していない状態で、連れ回りするのを防止する機能を有することができ、また、回転軸１３を支持する際に、高い潤滑性を有することができる。
【００５３】
また、前記のような固体潤滑剤５０の各形成方法では、内輪２１、外輪２２、及び複数の玉２３を組み立てた軸受を、固体潤滑剤５０を含む溶液に浸し、硬化させればよい。これにより、内輪２１、外輪２２、玉２３のすべてが固体潤滑剤５０により被覆される。この形成方法によれば、内輪２１及び外輪２２と玉２３との間に形成される隙間（ｅ１、ｅ２）に固体潤滑剤５０を容易に設けることができ、また、周方向で隣り合う玉２３，２３の間に形成される隙間ｅ３に固体潤滑剤５０を容易に設けることができる。つまり、第一転がり軸受１７（タッチダウン軸受）の製造が容易となる。このようにして製造された第一転がり軸受１７は、各隙間（ｅ１、ｅ２、ｅ３）に固体潤滑剤５０が設けられ、この固体潤滑剤５０によって内輪２１及び外輪２２と玉２３とが繋がる構成となる。また、固体潤滑剤５０によって隣り合う玉２３，２３同士が繋がる構成となる。
【００５４】
なお、固体潤滑剤５０は、前記の各実施形態以外であってもよい。例えば、固体潤滑剤５０は、二硫化モリブデン皮膜、又は二硫化タングステン皮膜等であってもよい。
【００５５】
〔第二転がり軸受１８について〕
図１において、第二転がり軸受１８は、前記のとおり、組み合わせアンギュラ玉軸受であり、二つのアンギュラ玉軸受が組み合わされて構成されている。一方のアンギュラ玉軸受と他方のアンギュラ玉軸受とは同じ構成である。各アンギュラ玉軸受では、玉３３が内輪３１及び外輪３２に対して接触角を有して接触する。この点で、アンギュラ玉軸受は、図２に示す第一転がり軸受１７と異なるが、それ以外の構成は、第一転がり軸受１７と同様である。
【００５６】
すなわち、第二転がり軸受１８においても、内輪３１と外輪３２とのうちの少なくとも一方の軌道輪と玉３３との間に形成される隙間に固体潤滑剤が設けられ、この固体潤滑剤によって当該軌道輪と玉２３とが繋がっている。また、第二転がり軸受１８（各アンギュラ玉軸受）は、総玉形式の転がり軸受である。そして、複数の玉３３のうちの少なくとも一部において、周方向で隣り合う玉３３，３３の間に形成される隙間に固体潤滑剤が設けられており、この固体潤滑剤によって隣り合う玉３３，３３同士が繋がっている。固体潤滑剤５０は、第一転がり軸受１７と同じ成分である。
【００５７】
この第二転がり軸受１８によれば、ラジアル磁気軸受１５，１６（図１参照）が通常運転にある状態で、ラジアル磁気軸受１５，１６が回転軸１３を支持し、第二転がり軸受１８が回転軸１３を支持していない状態で、固体潤滑剤５０によって内輪３１及び外輪３２と玉３３とが固定され、第二転がり軸受１８は回転しない。このため、内輪３１、外輪３２、及び玉３３に設けられた固体潤滑剤５０が無駄に消費されず、回転軸１３がタッチダウンした場合に、第二転がり軸受１８は固体潤滑剤を活用して回転軸１３をスムーズに、しかも必要期間について継続して回転させることが可能となる。
〔その他について〕
今回開示した実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の権利範囲は、上述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲に記載された構成と均等の範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００５８】
前記実施形態の転がり軸受１７，１８は、ターボ分子ポンプ１０（図１参照）に用いられるタッチダウン軸受であるが、このようなタッチダウン軸受（転がり軸受１７，１８）をターボ分子ポンプ１０以外にも用いることができる。例えば、前記実施形態の転がり軸受１７，１８は、エア（ガス）が存在する雰囲気中で用いられるタッチダウン軸受であってもよい。この場合、回転する軸がエア（ガス）を引き連れることで、タッチダウン軸受の内輪が連れ回りする場合があるが、本実施形態のタッチダウン軸受（転がり軸受１７，１８）によれば、このような連れ回りについても抑制することが可能となる。
【符号の説明】
【００５９】
１７：第一転がり軸受（タッチダウン軸受）
１８：第二転がり軸受（タッチダウン軸受）
２１，３１：内輪    ２２，３２：外輪    ２３，３３：玉    ５０：固体潤滑剤
ｅ１：隙間          ｅ２：隙間          ｅ３：隙間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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