特許 6473280 真空ポンプ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6473280

(24)【登録日】2019年2月1日

(45)【発行日】2019年2月20日

(54)【発明の名称】真空ポンプ

(51)【国際特許分類】

   F04C 29/02 20060101AFI20190207BHJP

   F04C 25/02 20060101ALI20190207BHJP

   F16N 7/18 20060101ALI20190207BHJP

   F16C 33/66 20060101ALN20190207BHJP

【ＦＩ】

   F04C29/02 311K

   F04C25/02 D

   F16N7/18

   !F16C33/66 Z

【請求項の数】4

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2018-549288(P2018-549288)

(86)(22)【出願日】2018年5月30日

(86)【国際出願番号】JP2018020668

【審査請求日】2018年9月18日

(31)【優先権主張番号】特願2017-209715(P2017-209715)

(32)【優先日】2017年10月30日

(33)【優先権主張国】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000231464

【氏名又は名称】株式会社アルバック

(74)【代理人】

【識別番号】100104215

【弁理士】

【氏名又は名称】大森 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100196575

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 満

(74)【代理人】

【識別番号】100168181

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 哲平

(74)【代理人】

【識別番号】100144211

【弁理士】

【氏名又は名称】日比野 幸信

(72)【発明者】

【氏名】木村 康宏

(72)【発明者】

【氏名】徳平 真之介

(72)【発明者】

【氏名】井上 英晃

(72)【発明者】

【氏名】町家 賢二

【審査官】 井古田 裕昭

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−１２９９７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−００１７９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０７−０４１１２８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１４−２１４８４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−１６０２９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−１５２６３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０１−３１３６９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０９４７６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２０２５３４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０４Ｃ ２９／０２

Ｆ０４Ｃ ２５／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１ハウジングと、
前記第１ハウジングに取り付けられ、前記第１ハウジングとともに潤滑油を貯留する空間部を形成する第２ハウジングと、
前記第１ハウジングを貫通するロータ軸と、
前記空間部に収容され、前記ロータ軸に取り付けられた潤滑油掻揚プレートと、
前記第１ハウジングに固定され、前記ロータ軸を回転可能に支持する軸受部材と
を具備し、
前記第１ハウジングには、前記軸受部材に前記潤滑油を供給することが可能な供給口が設けられ、
前記第２ハウジングは、前記潤滑油掻揚プレートによって掻き揚げられた前記潤滑油が当たる内壁上部を有し、前記内壁上部には前記潤滑油を前記供給口上まで移動させることが可能な凹部が設けられ、
前記凹部は、第１凹部と、第２凹部とを有し、
前記第２凹部は、前記ロータ軸の軸方向と直交する第１方向において前記第１凹部に並び、
前記第２凹部の前記第１方向に沿った幅は、前記第１凹部の前記第１方向に沿った幅よりも小さく、
前記第１凹部の深さは、前記潤滑油掻揚プレートから前記軸受部材に向かうにつれ浅くなるように構成されている
真空ポンプ。

【請求項2】

請求項１に記載の真空ポンプであって、
前記第１凹部の内面は、前記第１凹部の深さ方向に凸の曲面、または前記深さ方向に凸の多角面となるように構成されている
真空ポンプ。

【請求項3】

請求項１または２に記載の真空ポンプであって、
前記第２凹部の内面は、前記第２凹部の深さ方向に凸の曲面、または前記深さ方向に凸の多角面となるように構成されている
真空ポンプ。

【請求項4】

請求項１〜３のいずれか１つに記載の真空ポンプであって、
前記第１凹部の前記内面は、前記第２凹部の前記内面に連設し、
前記第１凹部の前記内面と前記第２凹部の前記内面との境界において、前記第１凹部の前記内面と前記第２凹部の前記内面とがなす角が９０度以下である
真空ポンプ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、真空容器の真空排気をすることが可能な真空ポンプに関する。

【背景技術】

【0002】

ロータリポンプ、メカニカルブースタポンプ等に代表される真空ポンプは、ロータのロータ軸を支持する軸受部材に対して潤滑が必要となる。このため、軸受部材を収容するハウジングに潤滑油を貯留し、ロータ軸の運転時に潤滑油を掻き揚げる掻き揚げプレートを回転させて、ハウジング内で掻き揚げられた潤滑油を軸受部材に供給する（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２−１６２９８９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

このような真空ポンプにおいては、軸受部材に対して、いかにして簡便な機構で効率よく潤滑油を供給するかが課題となる。

【0005】

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、簡便な機構で効率よく潤滑油を軸受部材に供給する真空ポンプを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る真空ポンプは、第１ハウジングと、第２ハウジングと、ロータ軸と、潤滑油掻揚プレートと、軸受部材とを具備する。上記第２ハウジングは、上記第１ハウジングに取り付けれ、上記第１ハウジングとともに潤滑油を貯留する空間部を形成する。上記ロータ軸は、上記第１ハウジングを貫通する。上記潤滑油掻揚プレートは、上記空間部に収容され、上記ロータ軸に取り付けられる。上記軸受部材は、上記第１ハウジングに固定され、上記ロータ軸を回転可能に支持する。上記第１ハウジングには、上記軸受部材に上記潤滑油を供給することが可能な供給口が設けられている。上記第２ハウジングは、上記潤滑油掻揚プレートによって掻き揚げられた上記潤滑油が当たる内壁上部を有する。上記第２ハウジングは、上記内壁上部には上記潤滑油を上記供給口上まで移動させることが可能な凹部が設けられている。

【0007】

このような真空ポンプであれば、第２ハウジングの内壁上部に潤滑油を上記供給口上まで移動させる凹部が設けられているので、潤滑油掻揚プレートによって掻き揚げられた潤滑油が内壁上部に当たった後、凹部を介して供給口上に導かれる。これにより、潤滑油を供給口上に導くオイルガイド部材を第２ハウジングに取り付ける必要がなくなり、簡便な機構によって効率よく潤滑油を軸受部材に供給することができる。

【0008】

上記の記載の真空ポンプにおいては、上記凹部は、第１凹部と、第２凹部とを有してもよい。上記第２凹部は、上記ロータ軸の軸方向と直交する第１方向において上記第１凹部に並んでもよい。上記第２凹部の上記第１方向に沿った幅は、上記第１凹部の上記第１方向に沿った幅よりも小さくてもよい。上記第１凹部の深さは、上記潤滑油掻揚プレートから上記軸受部材に向かうにつれ浅くなるように構成されてもよい。

【0009】

このような真空ポンプであれば、第１凹部の内面に沿って流れる潤滑油の流れが第２凹部によって途切れる。途切れた潤滑油は、潤滑油掻揚プレートから軸受部材に向かうにつれ浅くなる第１凹部、または第２凹部に沿って移動し、第２ハウジングの供給口上に導かれる。

【0010】

上記の真空ポンプにおいては、上記第１凹部の内面は、上記凹部の深さ方向に凸の曲面または凸の多面となるように構成されてもよい。

【0011】

このような真空ポンプであれば、第１凹部の内面が深さ方向に凸の曲面等で構成されているので、第１凹部に当たった潤滑油が第１凹部の内面から垂下しにくくなる。

【0012】

上記の真空ポンプにおいては、上記第２凹部の内面は、前記第２凹部の深さ方向に凸の曲面または凸の多面となるように構成されてもよい。

【0013】

このような真空ポンプであれば、第１凹部の内面に沿って流れる潤滑油の流れが第２凹部によって確実に途切れる。途切れた潤滑油は、潤滑油掻揚プレートから軸受部材に向かうにつれ浅くなる第１凹部、または第２凹部に沿って移動し、第２ハウジングの供給口上に導かれる。

【0014】

上記の真空ポンプにおいては、上記第１凹部の上記内面は、上記第２凹部の上記内面に連設してもよい。上記第１凹部の上記内面と上記第２凹部の上記内面との境界において、上記第１凹部の上記内面と上記第２凹部の上記内面とがなす角が９０度以下であってもよい。

【0015】

このような真空ポンプであれば、第１凹部の内面に沿って流れる潤滑油の流れが角度９０度以下の角部によって確実に途切れる。途切れた潤滑油は、潤滑油掻揚プレートから軸受部材に向かうにつれ浅くなる第１凹部、または第２凹部に沿って移動し、第２ハウジングの供給口上に導かれる。

【発明の効果】

【0016】

以上述べたように、本発明によれば、簡便な機構で効率よく潤滑油を軸受部材に供給する真空ポンプが提供される。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本実施形態に係る真空ポンプを示す概略断面図である。

【図2】真空ポンプのハウジングを示す概略斜視図である。

【図3】真空ポンプのハウジングを示す概略断面図である。

【図4】図（ａ）は、真空ポンプの軸受部材の周辺を示す概略斜視図である。図（ｂ）は、ハウジングに設けられた凹部を透視する概略上面図である。

【図5】真空ポンプの動作を示す模式断面図である。

【図6】真空ポンプの動作を示す模式断面図である。

【図7】真空ポンプの動作を示す模式断面図である。

【図8】比較例に係る真空ポンプの動作を示す模式断面図である。

【図9】凹部の変形例を示す概略断面図である。

【図10】凹部の変形例を示す概略断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。各図面には、ＸＹＺ軸座標が導入される場合がある。例えば、Ｘ軸方向及びＹ軸方向は相互に直交する水平方向をそれぞれ示しており、Ｚ軸方向はこれらに直交する鉛直方向（重力方向）を示している。

【0019】

図１（ａ）及び図１（ｂ）は、本実施形態に係る真空ポンプを示す概略断面図である。図１（ａ）は、真空ポンプ１を上からみた断面であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ１−Ａ２線に沿った断面が示されている。

【0020】

図１（ａ）、（ｂ）に例示される真空ポンプ１としては、一例として、メカニカルブースタポンプが示されている。本実施形態に係る真空ポンプは、メカニカルブースタポンプに限らず、スクリューポンプ、ロータリポンプ等であってもよい。

【0021】

図１（ａ）に示すように、真空ポンプ１は、ポンプ本体１０と、駆動部２０と、制御ユニット３０とを備える。

【0022】

（ポンプ本体１０）

【0023】

ポンプ本体１０は、ハウジング１３１、１３２、１４１、１４２と、ポンプロータ１１、１２と、軸受部材１５１、１５２、１６１、１６２と、潤滑油掻揚プレート１７０とを有する。

【0024】

ハウジング１３１は、筒状の容器であり、ハウジング１３２、１４１は、隔壁板である。ハウジング１３２、１４１のそれぞれは、Ｘ軸方向においてハウジング１３１に固定される。ハウジング１３１、１３２、１４１によって、ポンプ室Ｐ１が形成され、ポンプ室Ｐ１の気密性が確保される。ポンプロータ１１、１２は、ポンプ室Ｐ１に収容されている。

【0025】

ポンプロータ１１、１２は、Ｙ軸方向に相互に対向して配置される。ポンプロータ１１は、Ｘ軸方向に平行なロータ軸１１０を有する。ポンプロータ１２は、Ｘ軸方向に平行なロータ軸１２０を有する。ロータ軸１１０の一端部１１１側は、ハウジング１３２に固定された軸受部材１５１に回転可能に支持される。ロータ軸１１０の他端部１１２側は、ハウジング１４１に固定された軸受部材１６１に回転可能に支持される。ロータ軸１２０の一端部１２１側は、ハウジング１３２に固定された軸受部材１５２に回転可能に支持される。ロータ軸１２０の他端部１２２側は、ハウジング１４１に固定された軸受部材１６２に回転可能に支持される。また、ポンプロータ１１とポンプロータ１２との間、及び、ポンプロータ１１、１２と、ポンプ室Ｐ１の内壁との間には所定の隙間が形成されており、それぞれに非接触で回転するように構成される。

【0026】

また、一端部１１１、１２１とハウジング１３２との間、及び他端部１１２、１２２とハウジング１４１との間は、ポンプ室Ｐ１外から液状の潤滑油がポンプ室Ｐ１に入らないように、オイル進入防止機構（不図示）が設けられている。

【0027】

軸受部材１５１、１５２は、図示しないシールリング部材を介して、ボルト締めによってカバー１５３により覆われる。また、軸受部材１６１、１６２は、図示しないシールリング部材を介して、ボルト締めによってカバー１６３により覆われる。軸受部材１６１、１６２がカバー１６３により覆われることで、供給口１６５、１６６のそれぞれは、空間部Ｓ１に通じる経路が確保される。

【0028】

真空ポンプ１においては、例えば、軸受部材１５１、１５２は、スラスト方向で固定され、軸受部材１６１、１６２は、スラスト方向で移動可能に配置されている。Ｚ軸方向において、軸受部材１６１の上方には、軸受部材１６１に潤滑油を供給することが可能な供給口１６５が設けられている。同様に、軸受部材１６２の上方には、軸受部材１６２に潤滑油を供給することが可能な供給口１６６が設けられている。供給口１６５、１６６のそれぞれは、例えば、ハウジング１４１に形成される。供給口１６５、１６６のそれぞれは、空間部Ｓ１の底部に通じている。

【0029】

ハウジング１４２は、ハウジング１３１と反対側においてハウジング１４１に取り付けられる。ハウジング１４２は、ハウジング１４１とともに、潤滑油１８０を貯留する空間部Ｓ１を形成する。潤滑油１８０は、空間部Ｓ１の底部に貯留されている。ハウジング１４１には、ロータ軸１１０の他端部１１２と、ロータ軸１２０の他端部１２２とが貫通している。これらの他端部１１２、１２２は、空間部Ｓ１にまで到達している。さらに、他端部１１２には、潤滑油掻揚プレート１７０が取り付けられる。潤滑油掻揚プレート１７０は、空間部Ｓ１に収容される。

【0030】

図１（ｂ）に示すように、潤滑油掻揚プレート１７０の下側は、潤滑油１８０に浸漬されている。潤滑油掻揚プレート１７０には、複数の切り欠き部１７１が設けられている。ロータ軸１１０の回転によって潤滑油掻揚プレート１７０が回転すると、潤滑油１８０が切り欠き部１７１によって油面１８０ｓから持ち上げられ、潤滑油１８０が油面１８０ｓより上方に掻き揚げられる。掻き揚げられた潤滑油１８０は、空間部Ｓ１の上方に向けて飛散する。

【0031】

空間部Ｓ１の上方に向けて飛散した潤滑油１８０は、ハウジング１４２の内壁に当たる。例えば、油面１８０ｓから上方に位置した内壁上部１４２ｗｕに潤滑油１８０が当たる。そして、真空ポンプ１では、内壁上部１４２ｗｕに、潤滑油１８０を供給口１６５、１６６上まで移動させることが可能な凹部１９０が設けられている。凹部１９０は、凹部１９１と、Ｙ軸方向において凹部１９１の両側に設けられた凹部１９２ａ、１９２ｂとを有する。また、内壁上部１４２ｗｕと、内壁上部１４２ｗｕより下側の内壁下部１４２ｗｄとは、曲面となって構成されている。内壁上部１４２ｗｕに設けた凹部１９０の構成、作用の詳細については後述する。

【0032】

また、潤滑油掻揚プレート１７０は、ロータ軸１２０の他端部１２２に取り付けてもよい。さらに、潤滑油掻揚プレート１７０は、他端部１１２、１２２の双方に取り付けてもよい。この場合、他端部１１２、１２２同士に取り付けた潤滑油掻揚プレート１７０が互いに接触しないように取り付けられる。例えば、２つの潤滑油掻揚プレート１７０がＸ軸方向に相互にずらして設置される。

【0033】

また、本実施形態では、ハウジング１４１を第１ハウジングとし、ハウジング１４２を第２ハウジングとする場合がある。また、凹部１９１を第１凹部とし、凹部１９２ａ、１９２ｂをまとめて第２凹部とする場合がある。

【0034】

（駆動部２０）

【0035】

駆動部２０は、モータ２１と、同期ギア２２、２３と、ハウジング２４と、カバー２５とを有する。

【0036】

ポンプロータ１１のロータ軸１１０の一端部１１１及びポンプロータ１２のロータ軸１２０の一端部１２１は、ハウジング１３２を貫通する。ロータ軸１１０の一端部１１１には、モータ２１が固定される。さらに、一端部１１１には、モータ２１と軸受部材１５１との間に同期ギア２２が固定される。ロータ軸１２０の一端部１２１には、同期ギア２２と噛み合う同期ギア２３が固定されている。

【0037】

モータ２１及び同期ギア２２、２３は、ハウジング２４、１３２に収容される。モータ２１とハウジング２４との間は、気密性が保たれている。換言すれは、真空ポンプ１は、いわゆるCanned Motor Pumpである。ギア室Ｇには、同期ギア２２、２３及び軸受部材１５１、１６１を潤滑するための潤滑油が収容されている。潤滑油の成分は、潤滑油１８０と同じであってもよく、異なってもよい。

【0038】

ハウジング２４の先端は、カバー２５で被覆されている。カバー２５には外気と連通可能な通孔が設けられており、駆動部２０に隣接して配置された、図示しない空冷式、または、水冷式よってモータ２１を冷却することができる。

【0039】

モータ２１の駆動により、ポンプロータ１１、１２は、同期ギア２２、２３を介して相互に逆方向に回転する。例えば、回転数は、５００ｒｐｍ以上５０００ｒｐｍ以下である。これにより、ポンプ本体１０の上側に設けられている吸気口Ｅ１から、ポンプ本体１０の下側に設けられている排気口Ｅ２へ気体が移送される。吸気口Ｅ１には、図示しない真空チャンバの内部と連絡する吸気管が接続され、排気口Ｅ２には、図示しない排気管あるいは補助ポンプの吸気口と接続される。

【0040】

また、駆動部２０においても、軸受部材１５１、１６１を潤滑するための供給口や、ハウジング１３２の内壁上部に供給口までに潤滑油を移動させる凹部を形成してもよい。この場合、同期ギア２２、２３が掻き揚げプレートの機能を兼ね備える。さらに、潤滑油を掻き揚げる手段としては、一端部１１１、１２１の少なくともいずれかに潤滑油掻揚プレートを取り付けてもよい。

【0041】

（制御ユニット３０）

【0042】

制御ユニット３０は、ハウジング２４に設置された金属製のケース内に収容された回路基板、その上に搭載された各種電子部品で構成される。回路基板には、例えば、インバータ回路等が配置されている。制御ユニット３０によって、例えば、ポンプロータ１１、１２の回転数が制御される。

【0043】

ハウジング１３１、１３２、１４１、２４は、例えば、鋳鉄、ステンレス鋼等の鉄系材料で構成されている。ハウジング１４２は、例えば、アルミニウム合金等の非鉄材料で構成される。これらのハウジングは、図示しないシールリング部材を介してボルト締めによって相互に結合されている。また、ポンプロータ１１、１２は、鋳鉄等の鉄系材料からなるマユ型ロータで構成される。

【0044】

また、潤滑油としては、真空ポンプ１として要求されるポンプＰ１の到達圧力を満たすために、その蒸気圧が低いことが好ましい。例えば、８０℃における潤滑油の蒸気圧は、１×１０^−２Ｐａ以下であることが好ましい。具体的な潤滑油として、フッ素オイル（動粘度：９７ｍｍ^２／ｓ（４０℃）、１３ｍｍ^２／ｓ（１００℃））、鉱物油（動粘度：５７ｍｍ^２／ｓ（４０℃）、３ｍｍ^２／ｓ（１００℃））、密度：０．８８ｇ／ｃｍ^３（１５℃）、引火点：２５０℃以上、流動点：−１２．５℃以下、全酸価：０．０５ｍｇＫＯＨ／ｇ）、合成油（ＩＳＯ粘度グレード：１００、動粘度：９４．７ｍｍ^２／ｓ（４０℃）、１２．６ｍｍ^２／ｓ（１００℃））、ＡＳＴＭ色：Ｌ１．０、密度：０．９０ｇ／ｃｍ^３（１５℃）、引火点：２５０℃以上、流動点：−１０℃以下、全酸価：０．３０ｍｇＫＯＨ／ｇ）のいずれかが適用される。なお、これら潤滑油の物性値は、一例であり、これらの値に限らない。

【0045】

（ハウジング１４２）

【0046】

図２（ａ）及び図２（ｂ）は、真空ポンプのハウジングを示す概略斜視図である。図３は、真空ポンプのハウジングを示す概略断面図である。図２（ａ）には、ハウジング１４２内の概略斜視図が示され、図２（ｂ）には、図２（ａ）のＢ１−Ｂ２線に沿ってＸ−Ｚ平面でハウジング１４２を切断した断面斜視図が示されている。また、図３には、ハウジング１４２をＹ−Ｚ軸平面で切断した切断面が示されている。例えば、図３には、図２（ｂ）のＤ１−Ｄ２線に沿った端面が示されている。

【0047】

ハウジング１４２においては、潤滑油１８０の油面１８０ｓと対向する内壁上部１４２ｗｕに、凹部１９１が設けられている。凹部１９２ａ、１９２ｂのそれぞれは、ロータ軸１１０（または、ロータ軸１２０）の軸方向（Ｘ軸方向）と直交する方向（Ｙ軸方向）において凹部１９１に並ぶ。凹部１９１は、Ｙ軸方向において、凹部１９２ａ、１９２ｂの間に設けられる。凹部１９２ａは、供給口１６５の上方に位置し、凹部１９２ｂは、供給口１６６の上方に位置している。

【0048】

例えば、凹部１９１は、ハウジング１４２の端面１４２ｅとは反対側から端面１４２ｅの側に向けて、空間部Ｓ１の天井面１４２ｃの高さよりも高い位置から天井面１４２ｃの高さまで下る傾斜面となっている。凹部１９２ａ、１９２ｂのそれぞれは、凹部１９１の両側に設けられ、さらに天井面１４２ｃの両側に設けられている。空間部Ｓ１の奥から延びる凹部１９２ａ、１９２ｂのそれぞれは、端面１４２ｅにまで到達し、端面１４２ｃの一部を切り欠いている。

【0049】

また、ハウジング１４２においては、凹部１９１と凹部１９２ａとがなす鋭角の先端を持った角部１９２ａｃが構成され、凹部１９１と凹部１９２ｂとがなす鋭角の先端を持った角部１９２ａｂが構成される。

【0050】

凹部１９１の深さｄ１は、潤滑油掻揚プレート１７０から軸受部材１６１、１６２に向かうにつれ徐々に浅くなっている。凹部１９１の内面１９１ｗと、Ｘ軸方向とがなす角θ_１（°）は、例えば、３度（°）以上２０度以下に設定されている。角度θ_１が３度よりも小さいと、潤滑油１８０が凹部１９１に沿って移動しにくく、潤滑油１８０が内面１９１ｗから垂下してしまい好ましくない。一方、角度θ_１が２０度よりも大きくなると、Ｘ−Ｚ面における凹部１９１の傾斜が急峻になり、ハウジング１４２上部の肉厚をより厚く構成する必要が生じ、ハウジング１４２のコンパクト化が実現できない。

【0051】

凹部１９１の内面１９１ｗは、凹部１９１の深さ方向に凸の曲面となるように構成されている。内面１９１ｗについては、潤滑油１８０をより多く付着させる観点から、内面１９１ｗの面積はより大きく設計されることが好ましい。例えば、内面１９１ｗは、曲面で構成される。例えば、凹部１９１の内面１９１ｗのＹ−Ｚ軸平面における曲率Ｒ（半径）は、ロータ軸１１０の中心軸とロータ軸１２０の中心軸との間の距離をＬ（ｍｍ）とした場合、Ｌ／２（ｍｍ）以上に設定される。曲率ＲがＬ／２（ｍｍ）よりも小さいと、ハウジング１４２上部の肉厚を厚く構成する必要が生じるので好ましくない。一方、内面１９１ｗが平坦状になるほど、潤滑油１８０が凹部１９１に沿って移動しにくく、潤滑油１８０が内面１９１ｗから垂下してしまい好ましくない。例えば、曲率Ｒは、３００ｍｍ以上３５０ｍｍ以下に設定されるが、この範囲に限らない。

【0052】

凹部１９２ａの内面１９２ａｗは、凹部１９２ａの深さ方向に凸の曲面となるように構成されている。また、凹部１９２ｂの内面１９２ｂｗは、凹部１９２ｂの深さ方向に凸の曲面となるように構成されている。凹部１９２ａ、１９２ｂのそれぞれのＹ軸方向に沿った幅は、凹部１９１のＹ軸方向に沿った幅よりも小さい。凹部１９２ａと凹部１９２ｂとは、例えば、Ｂ１−Ｂ２線を基準に線対称になっている。

【0053】

凹部１９２ａと凹部１９２ｂとは、Ｂ１−Ｂ２線を基準に非線対称に配置されてもよい。例えば、凹部１９２ａ及び凹部１９２ｂの断面形状が異なってもよく、凹部１９２ａ及び凹部１９２ｂのそれぞれの曲率が異なってもよく、凹部１９２ａ及び凹部１９２ｂの断面形状が同じで、それぞれの凹部１９１中心からの距離が異なってもよい。本実施形態の図では、一例として、凹部１９２ａと凹部１９２ｂとがＢ１−Ｂ２線を基準に線対称になった構成が例示されている。

【0054】

例えば、凹部１９２ａ、１９２ｂのそれぞれの内面１９２ａｗ、１９２ｂｗは、凹部１９２ａ、１９２ｂの深さ方向に凸の曲面となるように構成されている。例えば、内面１９２ａｗ、１９２ｂｗのＹ−Ｚ軸平面における曲率Ｒ（半径）は、４ｍｍ以上６ｍｍ以下である。内面１９２ａｗ、１９２ｂｗのＹ−Ｚ軸平面における曲率Ｒ（半径）は、互いに同じでもよく異なってもよい。また、内面１９１ａｗ、１９１ｂｗと、Ｘ軸方向とがなす角は、角度θ_１（°）と同じでもよく異なってもよい。内面１９１ａｗとＸ軸方向とがなす角と、１９１ｂｗとＸ軸方向とがなす角とは、同じでもよく異なってもよい。

【0055】

凹部１９１の内面１９１ｗは、凹部１９２ａの内面１９２ａｗと、凹部１９２ｂの内面とに１９２ｂｗに連設されている。ここで、Ｙ−Ｚ平面における内面１９１ｗと内壁上部１４２ｗｕとの間の幅Ｗは、６ｍｍ以上に設定されている。Ｙ−Ｚ平面における内面１９１ｗと内壁上部１４２ｗｕとの間の幅Ｗが６ｍｍより狭いと、凹部１９１の内面１９１ｗに沿って流れる潤滑油１８０が凹部１９２ａ、１９２ｂによって止められなくなり好ましくない。

【0056】

さらに、凹部１９１の内面１９１ｗと、凹部１９２ａの内面１９２ａｗとの境界において、内面１９１ｗと内面１９２ａｗとがなす角θ_２１（°）は、９０°以下に設定されている。また、凹部１９１の内面１９１ｗと、凹部１９２ｂの内面１９２ｂｗとの境界において、内面１９１ｗと内面１９２ｂｗとがなす角θ_２２（°）は、９０°以下に設定されている。角度θ_２１、θ_２２のそれぞれが９０°より大きいと、角度θ_２１、θ_２２が鈍角になり、凹部１９１の内面１９１ｗに沿って流れる潤滑油１８０が凹部１９２ａ、１９２ｂによって止められなくなり好ましくない。

【0057】

（軸受部材１６１、１６２の周辺の構成）

【0058】

図４（ａ）は、真空ポンプの軸受部材の周辺を示す概略斜視図である。図４（ａ）には、図１（ａ）のＣ１−Ｃ２線に沿った断面が示されている。図４（ｂ）は、ハウジングに設けられた凹部を透視する概略上面図である。図４（ｂ）には、ハウジング１４２に設けられた凹部１９１、１９２ａ、１９２ｂが上面から透視された状態が描かれている。

【0059】

図４（ａ）に示すように、軸受部材１６１の上方には、スリット状の供給口１６５が設けられ、軸受部材１６２の上方には、スリット状の供給口１６６が設けられる。

【0060】

例えば、潤滑油１８０が供給口１６５の上方から供給口１６５に滴下された場合は、潤滑油１８０は、自重によって供給口１６５を介して軸受部材１６１に到達する。この後、潤滑油１８０は、軸受部材１６１を浸漬し、さらに軸受部材１６１の下方に配置された戻り口１６７を介して空間部Ｓ１に戻される。

【0061】

同様に、潤滑油１８０が供給口１６６の上方から供給口１６６に滴下された場合は、潤滑油１８０は、自重によって供給口１６６を介して軸受部材１６２に到達し、軸受部材１６２を浸漬した後、軸受部材１６２の下方に配置された戻り口（図示しない）を介して空間部Ｓ１に戻される。

【0062】

また、図４（ｂ）に示すように、凹部１９１と凹部１９２ａとによって構成される角部１９２ａｃの一部は、供給口１６５の直上に位置し、凹部１９１と凹部１９２ｂとによって構成される角部１９２ｂｃの一部は、供給口１６６の直上に位置している。例えは、角部１９２ａｃ、１９２ｂｃが最も低くなる部分が供給口１６５、１６６の直上に位置する。また、Ｘ軸方向における潤滑油掻揚プレート１７０と凹部１９１の端との間の距離ｄ２は、潤滑油掻揚プレート１７０の厚みよりも長い。これにより、内面１９１に、潤滑油掻揚プレート１７０によって掻き揚げられる潤滑油１８０が効率よく当たることになる。

【0063】

（真空ポンプ１の動作）

【0064】

図５（ａ）〜図６は、真空ポンプの動作を示す模式断面図である。図５（ａ）〜図６には、潤滑油１８０が移動する方向が模式的に矢印で示されている。

【0065】

図５（ａ）に示すように、潤滑油掻揚プレート１７０が回転すると、潤滑油１８０が切り欠き部１７１によって油面１８０ｓから持ち上げられ、潤滑油１８０が所定の運動エネルギーを持ったまま、空間部Ｓ１の上方に向けて飛散する。また、潤滑油１８０は、所定の粘性を有するとともに、ハウジング１４２を構成する金属材料に対して所定の濡れ性を有する。このため、空間部Ｓ１の内壁（内壁上部１４２ｗｕ、内壁下部１４２ｗｄ）には、潤滑油１８０による油膜が形成され、油膜表面（油膜が空間部Ｓ１に対向する面）は、入射する油滴の運動エネルギー、油膜表面の表面張力、及び油膜の自重による位置エネルギーが調和された形状を保持する。そして、空間部Ｓ１の内壁に付着した潤滑油１８０は、油膜表面の表面張力を保ちつつ、油膜の位置エネルギーを駆動力として、空間部Ｓ１の内壁に沿って下方へ流れ落ちる。

【0066】

例えば、内壁上部１４２ｗｕに付着した後の潤滑油１８０の移動について、Ｙ−Ｚ軸平面と、Ｘ−Ｚ軸平面とに分けて説明する。本実施形態では、潤滑油１８０がＹ−Ｚ軸平面において移動し、さらにＸ−Ｚ軸平面においても移動する。

【0067】

まず、Ｙ−Ｚ軸平面における潤滑油１８０の移動について説明する。図５（ｂ）には、Ｙ−Ｚ軸平面における空間部Ｓ１での潤滑油１８０の移動が示されている。

【0068】

空間部Ｓ１の上方に向けて絶えず飛散する潤滑油１８０の油滴は、例えば、潤滑油掻揚プレート１７０の遠心力と、潤滑油掻揚プレート１７０の回転方向に働く力とが合成された運動エネルギーを有する。このため、空間部Ｓ１の右側の内壁に付着した油膜は、上記の油滴から空間部Ｓ１の右側に移動する力（運動エネルギー）を受け、空間部Ｓ１の左側の内壁に付着した油膜は、上記の油滴から空間部Ｓ１の左側に移動する力を受ける。そして、潤滑油１８０は、上記の運動エネルギーを受けつつ、油膜表面の表面張力に支えられながら、その位置エネルギーが減少する方向に動こうとする。

【0069】

従って、凹部１９２ａ、１９２ｂから下側の内壁上部１４２ｗｕ（空間部Ｓ１の横の部分）に当たった潤滑油１８０は、内壁上部１４２ｗｕが曲面となって構成されていることから、即座に垂下せず、油膜表面の表面張力を保ちつつ、位置エネルギーが減少することにより、内壁上部１４２ｗｕに沿って流れ落ちる。さらに、内壁上部１４２ｗｕ下の内壁上部１４２ｗｄも曲面となって構成されていることから、潤滑油１８０は、内壁下部１４２ｗｄに沿って流れ落ち、空間部Ｓ１の底部に再び戻る。

【0070】

一方、凹部１９２ａ、１９２ｂから上側の内壁上部１４２ｗｕ、すなわち凹部１９１に当たった潤滑油１８０のうち、凹部１９１の中心から右側に当たった潤滑油１８０は、油滴による運動エネルギーから空間部Ｓ１の右側に移動する力を受け、凹部１９１の中心から左側に当たった潤滑油１８０は、油滴による運動エネルギーから空間部Ｓ１の左側に移動する力を受ける。そして、凹部１９１の内面１９１ｗが上に凸の曲面で構成されていることから、潤滑油１８０は、油膜表面の表面張力を保ちつつ、自らの位置エネルギーを減少させながら、内面１９１ｗから即座に垂下せず、内面１９１ｗに沿って凹部１９２ａまたは凹部１９２ｂに向かって流れ落ちる。

【0071】

しかしながら、凹部１９１の内面１９１ｗが凹部１９２ａ、１９２ｂの存在によって途切れているため、潤滑油１８０は、続けて内壁上部１４２ｗｕに沿って流れ下ることができず、潤滑油１８０の流れが凹部１９２ａ、１９２ｂで途切れる。

【0072】

例えば、内面１９１ｗと内壁上部１４２ｗｕとは、凹部１９２ａ（または、凹部１９２ｂ）の存在により、Ｚ−Ｙ平面では６ｍｍ以上の幅Ｗを隔てて配置され、内面１９１ｗと内面１９２ａｗとがなす角θ_２１（°）及び内面１９１ｗと内面１９２ｂｗとがなす角θ_２２（°）は、９０°以下に設定されている。

【0073】

これにより、潤滑油１８０の粘度が温度上昇により極端に低くなった場合、または、潤滑油掻揚プレート１７０の回転数が速くなって内面１９１ｗに当たる潤滑油１８０の運動エネルギーが極端に高くなった場合でも、内面１９１ｗに付着した潤滑油１８０が凹部１９２ａ（または、凹部１９２ｂ）を超えて、内壁上部１４２ｗｕまで到達する現象が確実に防止される。

【0074】

例えば、内面１９１ｗと内壁上部１４２ｗｕとのＺ−Ｙ平面における幅Ｗが６ｍｍより狭い場合、または、角度θ_２１、θ_２２が９０°よりも大きい場合には、内面１９１ｗに沿って、その自重によって、凹部１９２ａ、１９２ｂに集積した潤滑油１８０は、集積に拠る油膜の厚みの増大も起因の１つと想定されるが、油滴による運動エネルギーを受けることにより、油膜が間隙（凹部１９２ａ、１９２ｂ）を超え、接続してしまい、内壁上部１４２ｗｕまで移動可能となってしまう。従って、供給口１６５、１６６に供給する潤滑油１８０の量を稼ぐことができない。

【0075】

これに対し、本実施形態では、内面１９１ｗと内壁上部１４２ｗｕとのＺ−Ｙ平面における幅Ｗが６ｍｍ以上に設定され、角度θ_２１、θ_２２を９０°以下に設定されている。これにより、内面１９１ｗに沿って流れる潤滑油１８０は、凹部１９２ａ、１９２ｂによって、その流れが止められ、角部１９２ａｃの手前、及び角部１９２ａｂの手前で停止する。換言すれば、内面１９１ｗに沿って流れ下った潤滑油１８０は、角部１９２ａｃ、１９２ｂｃ付近で捕捉される。

【0076】

特に、凹部１９２ａ、１９２ｂのそれぞれの内面１９２ａｗ、１９２ｂｗは、内面１９２ａｗ、１９２ｂｗのＹ−Ｚ軸平面における曲率Ｒ（半径）が４ｍｍ以上６ｍｍ以下に設定されている。つまり、凹部１９２ａ、１９２ｂは、潤滑油１８０の流れを停止させる適切な深さを有する。

【0077】

例えば、内面１９１ｗに沿って流れ落ちる潤滑油１８０が連続体となって、内面１９２ａｗ（または内面１９２ｂｗ）にまで流れたとき、内面１９２ａｗ（または内面１９２ｂｗ）の曲率Ｒ（半径）が４ｍｍよりも小さくなると、凹部１９２ａ（または凹部１９２ｂ）の深さが８ｍｍ以下と浅く構成されていることから、潤滑油１８０は連続体を維持したまま、内面１９２ａｗ（または内面１９２ｂｗ）にも沿って流れ、内壁上部１４２ｗｕ及び内壁下部１４２ｗｄを経由して空間部Ｓ１の底部に到達してしまう。

【0078】

これに対し、本実施形態では、内面１９２ａｗ、１９２ｂｗが曲率Ｒ（半径）４ｍｍ以上６ｍｍ以下を有し、凹部１９２ａ、１９２ｂの深さが８ｍｍ以上１２ｍｍ以下と深く構成されている。このため、潤滑油１８０が内面１９１ｗから運動エネルギーを保持したまま、内面１９２ａｗ（または内面１９２ｂｗ）に跳ね上がろうとしても、跳ね上がる運動エネルギーと、凹部１９２ａ（または凹部１９２ｂ）における潤滑油１８０の自重とが拮抗し、その跳ね上がりが止められる。すなわち、潤滑油１８０は、角部１９２ａｃ、１９２ｂｃ付近で確実に捕捉される。

【0079】

特に、図６に示すように、Ｚ軸方向に沿った法線Ｖ１と、角部１９２ａｃの凹部１９２ａ側の接線Ｔ１とがなす角θが０度より大きく構成されている。このため、内面１９１ｗに沿って流れ、凹部１９２ａの内面１９２ａｗを遡ろうとする潤滑油１８０の運動エネルギーと、自重によって凹部１９２ａの内面１９２ａｗに沿って流れ落ちる潤滑油１８０の運動エネルギーとが拮抗して、角部１９２ａｃ付近で潤滑油１８０が捕捉される。

【0080】

さらに、本実施形態では、空間部Ｓ１において、潤滑油掻揚プレート１７０によって掻き揚げられる潤滑油１８０の量が左右によって異なる場合には、凹部１９２ａ及び凹部１９２ｂをＢ１−Ｂ２線を基準に非線対称に配置して、内面１９１ｗの左右に沿って流れる潤滑油１８０の量を均等に調整することも可能である。

【0081】

次に、Ｘ−Ｚ軸平面における潤滑油１８０の移動について説明する。図７（ａ）、（ｂ）には、Ｙ−Ｚ軸平面における空間部Ｓ１での潤滑油１８０の移動が示されている。図７（ａ）、（ｂ）には、凹部１９２ａ、１９２ｂのうち、凹部１９２ｂ側が示されているが、凹部１９２ａ側でも同様の現象が起こり得る。

【0082】

図７（ａ）に示すように、凹部１９２ｂの角部１９２ｂｃ付近で捕捉された潤滑油１８０は、凹部１９１が軸受部材１６２に向かって下り斜めに構成されているため、角部１９２ｂｃの表面に沿って軸受部材１６２側に向かって流れ下る。すなわち、潤滑油１８０は、Ｘ軸方向において凹部１９１ないし凹部１９２ｂに沿って移動し、ハウジング１４２の供給口１６６上に導かれる。

【0083】

次に、供給口１６６上に到達した潤滑油１８０は、図７（ｂ）に示すように、自重によって供給口１６６に垂下し、軸受部材１６２を浸す。この後、潤滑油１８０は、軸受部材１６２下の戻り口１６８を経由して空間部Ｓ１の底部に戻される。

【0084】

真空ポンプ１では、この一連の潤滑油１８０の移動が繰り返され、軸受部材１６１、１６２に効率よく潤滑油１８０が供給される。

【0085】

ここで、図８は、比較例に係る真空ポンプの動作を示す模式断面図である。

【0086】

比較例に係る真空ポンプ５００の内壁上部１４２ｗｕには、凹部１９１、１９２ａ、１９２ｂが形成されていない。このような真空ポンプ５００では、潤滑油掻揚プレート１７０によって掻き揚げられた潤滑油１８０が内壁上部１４２ｗｕに当たると、油面１８０ｓに対向する内壁上部１４２ｗｕが平坦であるために、潤滑油１８０が内壁上部１４２ｗｕに濡れ広がるよりも、表面張力が優勢となって自重により落下しやすくなる。これにより、潤滑油１８０は、内壁上部１４２ｗｕに沿って移動せず、平坦部分１４２ｗｐから即座に空間部Ｓ１の底部に垂下する。

【0087】

従って、比較例では、供給口１６５、１６６上に到達する潤滑油１８０の量が減り、軸受部材１６１、１６２に潤滑油１８０を供給する効率が低下する。

【0088】

これに対して、本実施形態に係る真空ポンプ１では、ハウジング１４２の内壁上部１４２ｗｕに潤滑油１８０を供給口１６５、１６６上まで移動させる凹部１９０（凹部１９１、１９２ａ、１９２ｂ）が設けられている。これにより、潤滑油掻揚プレート１７０によって掻き揚げられた潤滑油１８０は、内壁上部１４２ｗｕに当たった後、凹部１９０を介して供給口１６５、１６６上に効率よく導かれる。この結果、真空ポンプ１では、軸受部材１６１、１６２に効率よく潤滑油１８０が供給される。

【0089】

特に、真空ポンプ１では、潤滑油１８０を供給口１６５、１６６上に導く部材（例えば、オイルガイド部材）を供給口１６５、１６６上に取り付ける必要がなくなり、ハウジング１４２に設けた簡便な機構（凹部１９０）によって効率よく潤滑油１８０を軸受部材１６１、１６２に供給することができる。

【0090】

また、潤滑油１８０が効率よく軸受部材１６１、１６２に供給されることから、潤滑油１８０による軸受部材１６１、１６２の冷却効果が増す。

【0091】

また、ハウジング１４２は、専用の型を用いれば、鋳込みによって一体物として形成することができる。専用の型を用いれば、凹部１９０を形成することに関し、複雑な加工を要しない。すなわち、ハウジング１４２は、簡便に形成され得る。

【0092】

（凹部１９１、１９２ａ、１９２ｂの変形例）

【0093】

図９（ａ）及び図９（ｂ）は、凹部の変形例を示す概略断面図である。

【0094】

凹部１９１の内面１９１ｗは、深さ方向に凸の多角面で構成されてもよい。例えば、図９（ａ）に示す真空ポンプ２の例では、Ｙ−Ｚ軸平面における内面１９１ｗの断面形状が三角形状になっている。このような構成でも、凹部１９１の内面１９１ｗが下り傾斜となって構成されていることから、潤滑油１８０は、内面１９１ｗから即座に垂下せず、内面１９１ｗに沿って流れ落ちる。潤滑油１８０は、この後、供給口１６５、１６６の上方に移動する。

【0095】

また、凹部１９２ａ、１９２ｂの内面１９２ａｗ、１９２ｂｗは、深さ方向に凸の多角面で構成されてもよい。例えば、図９（ｂ）に示す真空ポンプ３の例では、Ｙ−Ｚ軸平面における内面１９２ａｗ、１９２ｂｗの断面形状が矩形状になっている。このような構成でも、角度θ_２１、θ_２２が９０°以下になり、凹部１９１の内面１９１ｗに沿って流れる潤滑油１８０が角部１９２ａｃ、１９２ｂｃ付近で捕捉されることになる。

【0096】

図１０は、凹部の変形例を示す概略断面図である。

【0097】

図１０に示す凹部１９２ａは、潤滑油１８０を捕捉する捕捉部１９２ｔを有する。捕捉部１９２ｔは、凹部１９２ａと同様に供給口１６５に向かって下がるように傾斜する。これにより、凹部１９１の内面１９１ｗに沿って流れる潤滑油１８０が凹部１９２ａの内面１９２ａｗに遡り、上部内壁１４２ｗｕに流れようとしても、潤滑油１８０が捕捉部１９２ｔによって捕捉される。これにより、供給口１６５に供給できる潤滑油１８０の量がささらに増加する。このような加工は、ハウジング１４２が鋳物で構成されていることから、簡便に成し得る。凹部１９２ｂにおいても同じ機能を有する捕捉部１９２ｔが設けられてよい。

【0098】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく種々変更を加え得ることは勿論である。各実施形態は、独立の形態とは限らず、技術的に可能な限り複合させることができる。

【符号の説明】

【0099】

１、２、３、５００…真空ポンプ
１０…ポンプ本体
１１、１２…ポンプロータ
２０…駆動部
２１…モータ
２２、２３…同期ギア
２４、１３１、１３２、１４１、１４２…ハウジング
２５…カバー
３０…制御ユニット
１１０、１２０…ロータ軸
１１１、１２１…一端部
１１２、１２２…他端部
１４２ｃ…天井面
１４２ｅ…端面
１４２ｗｕ…内壁上部
１４２ｗｄ…内壁下部
１４２ｗｐ…平坦部分
１５１、１５２、１６１、１６２…軸受部材
１５３、１６３…カバー
１６５、１６６…供給口
１６７、１６８…戻り口
１７０…潤滑油掻揚プレート
１７１…切り欠き部
１８０…潤滑油
１８０ｓ…油面
１９０、１９１、１９２ａ、１９２ｂ…凹部
１９１ｗ、１９２ａｗ、１９２ｂｗ…内面
１９２ａｃ、１９２ｂｃ…角部
１９２ｔ…捕捉部
Ｓ１…空間部
Ｐ１…ポンプ室
Ｅ１…吸気口
Ｅ２…排気口

【要約】

【課題】簡便な機構で効率よく潤滑油を軸受部材に供給する。
【解決手段】真空ポンプは、第１ハウジングと、第２ハウジングと、ロータ軸と、潤滑油掻揚プレートと、軸受部材とを具備する。上記第２ハウジングは、上記第１ハウジングに取り付けれ、上記第１ハウジングとともに潤滑油を貯留する空間部を形成する。上記ロータ軸は、上記第１ハウジングを貫通する。上記潤滑油掻揚プレートは、上記空間部に収容され、上記ロータ軸に取り付けられる。上記軸受部材は、上記第１ハウジングに固定され、上記ロータ軸を回転可能に支持する。上記第１ハウジングには、上記軸受部材に上記潤滑油を供給することが可能な供給口が設けられている。上記第２ハウジングは、上記潤滑油掻揚プレートによって掻き揚げられた上記潤滑油が当たる内壁上部を有する。上記第２ハウジングは、上記内壁上部には上記潤滑油を上記供給口上まで移動させることが可能な凹部が設けられている。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】