JP2006322340A - 真空ポンプにおける軸受部冷却方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、回転軸と軸受部に対して異なる温度上昇に見合う潤滑油の供給を行い、各ロータ温度の均一化を図ることのできる真空ポンプにおける軸受部冷却方法及び装置の提供にある。
【解決手段】相互に噛合し回転数の異なる雄雌ロータ２１、３１の各回転軸２５、３５の内部又は周辺部に油循環用通路としての油供給路４６、５６及び油回収路４８、５８を形成し、各回転軸２５、３５の軸端部に給油ポンプとしてのトロコイドポンプ７０、８０を取り付け、油貯留室６１に貯留されている潤滑油６２を給油ポンプにより油循環用通路にそれぞれ供給し循環させることによって、回転軸２５、３５、端部側軸受部４２、５２及び基部側軸受部４３、５３の冷却及び潤滑を行う。ここで、回転に伴う発熱量の高い雄ロータ２１の油循環量を低い雌ロータ３１よりも多くするように、給油ポンプのポンプ羽根の径又は、油循環用通路の孔径を調整する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、例えば半導体製造プロセス等において使用される真空ポンプにおける軸受部の冷却方法及び装置に関する。

半導体製造設備等に用いられる真空ポンプとして、例えば、特許文献１に記載されたスクリュー型真空ポンプが知られている。
この特許文献１のスクリュー型真空ポンプは、ハウジング３内において隣り合って相互に噛合するスクリュー状のロータ６、７を備えている。これらのロータ６、７にはそれぞれ回転軸１、２が備えられており、これらの回転軸１、２を支持する軸受部４、５がハウジング３に設けられている。回転軸１、２の下端部には冷却液１８を吸い上げるためのノズル１５、１６が設置されており、冷却液タンク１７に満たされた冷却液１８に浸っている。

ノズル１５、１６は、遠心力による冷却液１８の吸い上げ作用を行なう回転軸１、２内に設けられた管路１９、２０に繋がっており、回転軸１、２上部まで冷却液１８が上がったところで、遠心力によって径方向へ流れを変え、回転軸１、２内の孔の内壁と管路１９、２０の外壁との間の空間２１、２２を自重によって落下し、冷却液タンク１７に戻る。
このため、回転軸１、２と軸受部４、５を冷却することができ、軸受部４、５の焼付防止を図ることができるとしている。
特開平１０−２８１０８９号公報（第３−４頁、図１）

しかしながら、特許文献１記載のスクリュー式真空ポンプにおいて歯数の異なるロータを用いた場合には、各ロータの間で回転数が異なり、この回転数の影響を受けて軸受部等での発熱量に差が生じ、両ロータ間で温度上昇に違いが生じてくる。その結果ロータ間で熱変形量に差異が生じてきて、各ロータの噛合歯間及び各ロータとハウジングとのクリアランス等に微妙な調整が必要となってしまう問題点がある。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、回転軸と軸受部に対して異なる温度上昇に見合う潤滑油の供給を行い、各ロータ温度の均一化を図ることのできる真空ポンプにおける軸受部冷却方法及び装置の提供にある。

上記課題を達成するため、請求項１記載の発明は、ハウジング内に二つの回転軸を軸受部により軸支し、前記各回転軸と相互に噛合し歯数の異なる雄雌ロータを同軸に連結し、前記各回転軸内部又は周辺部に油循環用通路を形成し、油循環用通路中に油供給手段を設け、油貯留室に貯留されている潤滑油を、前記油供給手段により前記油循環用通路に供給し、循環させることによって前記回転軸及び軸受部を冷却する真空ポンプにおける軸受部冷却方法であって、前記雄雌ロータのうち発熱量の高いロータの油循環量を発熱量の低いロータよりも多くしたことを特徴とする。
請求項１記載の発明によれば、雄雌ロータ間で歯数が異なることによる回転数の差や、軸受部の軸径の差などにより、回転に伴う軸受部等の発熱量に差が生じ、両ロータ間で温度上昇に違いが生じてくる。しかし、雄雌ロータのうち発熱量の高いロータの油循環量を、発熱量の低いロータよりも多くしてあるので、油循環に伴う軸受部等の冷却作用が発熱量の高いロータの方に強く作用することによって、発熱量の高いロータの温度上昇を抑制し、両ロータ間の温度がほぼ同等となり均一化される。

請求項２記載の発明は、ハウジング内に二つの回転軸を軸受部により軸支し、前記各回転軸と相互に噛合し歯数の異なる雄雌ロータを同軸に連結し、前記各回転軸内部又は周辺部に油循環用通路を形成し、油循環用通路中に油供給手段を設け、油貯留室に貯留されている潤滑油を、前記油供給手段により前記油循環用通路に供給し、循環させることによって前記回転軸及び軸受部を冷却する真空ポンプにおける軸受部冷却装置であって、前記雄雌ロータのうち発熱量の高いロータの油循環量を発熱量の低いロータよりも多くなるように油循環量調整手段を前記雄雌ロータの少なくとも一方の油循環用通路中に配設したことを特徴とする。
請求項２記載の発明によれば、油循環用通路中に油循環量調整手段を設けることによって、請求項１と同等の効果を得ることができる。

請求項３記載の発明は、請求項２に記載の真空ポンプにおける軸受部冷却装置において、前記油循環量調整手段は、前記雄雌ロータの各油循環用通路中に個別に設けた前記油供給手段としての給油ポンプであることを特徴とする。
請求項３記載の発明によれば、各給油ポンプによって油循環量を異ならせることができ、請求項１と同等の効果を得ることができる。又、給油ポンプが各ロータに個別に設けられているので、各ロータに対して油供給を確実に、且つ簡単に行うことができる。

請求項４記載の発明は、請求項３に記載の真空ポンプにおける軸受部冷却装置において、前記各給油ポンプは、ポンプ羽根の径又は厚さのうち少なくとも1つを異ならせたことを特徴とする。
請求項４記載の発明によれば、各給油ポンプのポンプ羽根の径又は厚さのうち少なくとも1つを異ならせることにより、油循環量を異ならせることが可能となる。

請求項５記載の発明は、請求項２〜４のいずれか一項に記載の真空ポンプにおける軸受部冷却装置において、前記油循環量調整手段は、前記雄雌ロータの油供給手段としての給油ポンプの吸入孔径又は吐出孔径であり、各吸入孔径又は吐出孔径のうち少なくとも１つを異ならせたことを特徴とする。
請求項５記載の発明によれば、各給油ポンプの吸入孔径又は吐出孔径のうち少なくとも１つを異ならせることにより、油循環量を異ならせることが可能となる。

請求項６記載の発明は、請求項２〜５のいずれか一項に記載の真空ポンプにおける軸受部冷却装置において、前記油供給手段は、トロコイドポンプ又はギヤポンプからなる給油ポンプであることを特徴とする。
請求項６記載の発明によれば、トロコイドポンプ又は、ギヤポンプを使用することによって、各ロータの回転を利用した給油が確実に、かつ簡単にできる。

請求項７記載の発明は、請求項２〜６のいずれか一項に記載の真空ポンプにおける軸受部冷却装置において、前記油循環量調整手段は、通路断面積を異ならせた前記雄雌ロータの各油循環用通路であることを特徴とする。
請求項７記載の発明によれば、各油循環用通路の通路断面積を異ならせることにより油循環量を異ならせることができ、請求項１と同等の効果を得ることができる。

請求項８記載の発明は、請求項２〜７のいずれか一項に記載の真空ポンプにおける軸受部冷却装置において、前記油循環用通路は前記回転軸内部に設けたことを特徴とする。
請求項８記載の発明によれば、油循環用通路を回転軸内部に設けることにより、軸受部の冷却と潤滑を行うことができる。

請求項９記載の発明は、請求項２〜７のいずれか一項に記載の真空ポンプにおける軸受部冷却装置において、前記油循環用通路は前記回転軸の軸保持体内部に設けたことを特徴とする。
請求項９記載の発明によれば、油循環用通路を回転軸の軸保持体内部に設けることにより、軸受部の冷却と潤滑を行うことができる。

請求項１０記載の発明は、請求項３又は請求項７に記載の真空ポンプにおける軸受部冷却装置において、前記油供給手段は、前記回転軸外周面に螺旋状のネジ溝を設けたネジ式ポンプであり、前記油循環量調整手段は該ネジ溝の深さを異ならせることによって構成したことを特徴とする。
請求項１０記載の発明によれば、回転軸外周面に螺旋状のネジ溝が設けられているので、回転軸の回転により潤滑油を油貯留室より供給し循環させることができる。又、ネジ溝の深さを異ならせることによって、油循環量を異ならせることが可能である。

本発明によれば、各ロータ間で油循環量を異ならせることによって、各ロータ温度の均一化を図ることができる。

（第１の実施形態）
以下、この発明の実施形態に係る真空ポンプにおける軸受部冷却装置を図１〜図４に基づいて説明する。
この実施形態の真空ポンプは、半導体製造に用いられる縦置き式のスクリュー型真空ポンプ（以下、単に「真空ポンプ」と呼ぶ）であり、図１においてその一例を示している。
図１に示されるように、この実施形態の真空ポンプ１０は、上部ハウジング１１と、ロータハウジング１２と、下部ハウジング１３とにより構成されるハウジング１４を備え、ハウジング１４により真空ポンプ１０の外殻が形成されている。

具体的には、ロータハウジング１２の上端に上部ハウジング１１が接合され、ロータハウジング１２の下端には下部ハウジング１３が接合されている。上部ハウジング１１には圧縮性流体を吸入するための吸入口１５がハウジング１４内と連通するように形成されており、下部ハウジング１３には圧縮性流体を吐出するための吐出口１６がハウジング１４内と連通するように備えられている。
なお、下部ハウジング１３は側方へ向けて延設される延設部１３ａを備えており、延設部１３ａ上に駆動源としての駆動モータ１７が設置されている。さらに、この下部ハウジング１３の下端には、延設部１３ａを含む下部ハウジング１３を下方から覆うギヤケース１８が接合されている。

このハウジング１４内には、図２に示されるように、相互に噛合するスクリュー状の雄ロータ２１と雌ロータ３１が収容され、この両ロータ２１、３１とハウジング１４により作動室が形成されている。
雄ロータ２１には吐出口１６側から吸入口１５側へ向かう挿入孔２２が備えられ、この挿入孔２２よりも小径の連結孔２３が挿入孔２２から上方へ延長して形成されている。
雄ロータ２１の連結孔２３に対して下部ハウジング１３を貫く回転軸２５が嵌挿されており、雄ロータ２１と回転軸２５は止板２６と連結用ボルト２７により互いに連結されている。
このため、雄ロータ２１は回転軸２５と一体的に回転される関係にある。
同様に、図２に示される雌ロータ３１も挿入孔３２、連結孔３３を備え、止板３６と連結用ボルト３７を介して回転軸３５と連結されている。

下部ハウジング１３には、上方へ向かう一対の筒状の軸保持体２８、３８が突設されているが、図２のとおり軸保持体２８、３８の基部側は互いに繋がって一体化されている。
この実施形態では、軸保持体２８、３８は下部ハウジング１３に対して固定用ボルト４１により固定されている。
そして、軸保持体２８の外周面は雄ロータ２１の挿入孔２２の内径面に対して僅かな間隙を以って臨む状態にあり、軸保持体３８の外周面と挿入孔３２との関係も同様の関係にある。

一方、軸保持体２８の中心には軸方向に貫かれた貫通孔２９が形成され、この貫通孔２９には雄ロータ２１側の回転軸２５が挿通されている。
回転軸２５と軸保持体２８との間には、上下に配置されるころがり軸受が介装されているが、この実施形態では上方のころがり軸受を端部側軸受部４２とし、下方のころがり軸受を基部側軸受部４３としている。
軸保持体２８の上端側には貫通孔２９の径より大きく設定されている上部拡径孔２９ａが貫通孔２９に続いて設けられている。
そして、上部拡径孔２９ａにおいて回転軸２５と軸保持体２８との間に、前記端部側軸受部４２が介装されている。さらに端部側軸受部４２の端部側（上側）で、回転軸２５と軸保持体２８との間に、シール部材３０が介装されている。さらに、軸保持体２８の下端側には、貫通孔２９の径より大きく設定されている下部拡径孔２９ｂが貫通孔２９に続いて設けられ、下部拡径孔２９ｂにおいて前記基部側軸受部４３が回転軸２５と軸保持体２８の間に介装されている。

これらの軸受部４２、４３は軸保持体２８に対して回転軸２５が回転自在と成すために備えられている軸受部である。
この実施形態では、端部側軸受部４２は単列のころがり軸受とし、基部側軸受部４３は単列の転がり軸受を２個並設した構成となっている。
これらの軸受部４２、４３が介装されていることにより、回転軸２５の外径面と軸保持体２８の貫通孔２９の内径面との間には僅かな間隙が形成され、この間隙は後述する潤滑油の油回収路４８を形成している。

一方、回転軸２５には軸芯を通る長管路４４が形成されており、この長管路４４は回転軸２５の下端から端部側軸受部４２にほぼ対応する位置に達しており、長管路４４の上端は端部側軸受部４２に連絡する短管路４５が接続されている。
この長管路４４と短管路４５は、潤滑油を端部側軸受部４２へ供給する油供給路４６を構成している。そして、この油供給路４６と油回収路４８とで油循環用通路が形成されている。

ここまで、雄ロータ２１側の軸保持体２８、回転軸２５、軸受部４２、４３等の各要素について説明したが、雌ロータ３１側の各要素は雄ロータ２１の各要素と基本的に同じ構成となっている。
即ち、図２に示されるとおり、軸保持体３８の貫通孔３９に回転軸３５が挿通される。そして、軸保持体３８には、軸保持体２８と同様に上部拡径孔３９ａ、下部拡径孔３９ｂが設けられている。上部拡径孔３９ａ及び下部拡径孔３９ｂにおいて、回転軸３５と軸保持体３８との間には、それぞれ端部側軸受部５２及び基部側軸受部５３が介装されている。さらに、端部側軸受部５２の端部側（上側）には、シール部材４０が介装されている。また、雌ロータ３１側の回転軸３５には長管路５４及び短管路５５から構成される油供給路５６が形成され、さらに、油回収路５８を構成する間隙が回転軸３５と軸保持体３８との間に形成されている。因みに、回転軸２５、３５の軸径は同じであり、又端部側軸受部４２、５２及び基部側軸受部４３、５３は同じ仕様のものを使用している。

ここで、雄ロータ２１について詳述すると、図３に示されるように、雄ロータ２１は５本の歯２４を備えており、回転軸２５の軸芯方向から見て隣合う歯２４の間隔は夫々等間隔となっている。
また、雄ロータ２１における歯２４は、雄ロータ２１の上端側から下端側へ向けて螺旋状に形成されており、図２に示されるように、上端側から下端側へ向かうのにしたがい歯２４のリード角が減少している。他方、雌ロータ３１における歯溝３４は、図３のとおり雄ロータ２１の歯２４に対応するように形成されており、歯溝３４の数は６個となっている。
従って、雄ロータ２１が雌ロータ３１よりも歯数が小さくなっているので、同期回転した場合には、雄ロータ２１の方の回転数が雌ロータ３１の方の回転数より大きくなり、雌ロータ３１の方の回転数が雄ロータ２１の方の回転数より小さくなる。
このように、各ロータ２１、３１は徐変タイプあるいは徐変式と称されるスクリュー型ロータとなっている。

ところで、雄ロータ２１の回転軸２５は下部ハウジング１３を貫通し、回転軸２５の下端は突出端としてギヤケース１８内に突出しているが、この回転軸２５のギヤケース１８内の位置には、同期ギヤ４７が取り付けられている。
一方、雌ロータ３１の回転軸３５も同様に下部ハウジング１３を貫通し、回転軸３５の下端は突出端としてギヤケース１８内に突出しているが、この回転軸３５のギヤケース１８内の位置には、同期ギヤ５７が取り付けられており、両同期ギヤ４７、５７は互いに噛合する状態にある。

そして、雄ロータ２１側の同期ギヤ４７には噛合する中間ギヤ５０がギヤケース１８内に備えられ、この中間ギヤ５０は駆動モータ１７の駆動軸１９に備えられる駆動ギヤ２０とギヤケース１８内において噛合している。又、同期ギヤ４７、５７側と駆動ギヤ側は、隔壁１８ａによって仕切られている。
そして、両同期ギヤ４７、５７が収容されるギヤケース１８内の下端部には、油貯留室６１が形成されており、この油貯留室６１に潤滑油６２が貯留されている。

回転軸２５の下端が突出するギヤケース１８の底壁には、円筒状の突起部６３が内側に向けて形成されており、図４に示すように、この突起部６３には有底丸孔６３ａが形成されている。そして、この有底丸孔６３ａに給油ポンプとしてのトロコイドポンプ７０が取り付けられている。
トロコイドポンプ７０は内歯歯車で形成されるアウターロータ７２の内側に、外歯歯車で形成されるインナーロータ７１が取り付けられた構造をしており、アウターロータ７２の外周面は、有底丸孔６３ａに嵌合し回転可能となっており、又、インナーロータ７１の貫通孔７１ａに回転軸２５の軸端部が嵌め合い固定されている。

そして、インナーロータ７１とアウターロータ７２の中心は偏心しており、インナーロータ７１が回転駆動されると、これによりアウターロータ７２が回転し、潤滑油が両ロータ間に挟まれて搬送される。又、インナーロータ７１及びアウターロータ７２の上部を上カバー７３で覆う構造となっている。
又、トロコイドポンプ７０には、油吸入部７５と油吐出部７６が形成されており、油吸入部７５は油貯留室６１に連通し、油貯留室６１に貯留されている潤滑油６２をポンプ側に吸い込む。又、油吐出部７６は回転軸２５内に設けられている油供給路４６に案内路７７を介して連通されており、油吐出部７６より吐出された潤滑油６２を油供給路４６に供給できるようになっている。

一方、図２に示すように、回転軸３５の下端が突出するギヤケース１８の底壁には、円筒状の突起部６４が内側に向けて形成されており、この突起部６４には有底丸孔６４ａが形成されている。そして、この有底丸孔６４ａに給油ポンプ（油供給手段）としてのトロコイドポンプ８０が取り付けられている。トロコイドポンプ８０の詳細構成は図示しないが上記トロコイドポンプ７０と同等であり、インナーロータ８１とアウターロータ８２を有し、アウターロータ８２の外周面は、有底丸孔６４ａに嵌合し回転可能となっており、又、インナーロータ８１は回転軸３５と連結されている。又、インナーロータ８１及びアウターロータ８２の上部を上カバー８３が覆っている。そして、インナーロータ８３が回転駆動されると、これによりアウターロータ８２が回転し、潤滑油６２が両ロータ間に挟まれて圧送される。又、図示しないが油貯留室６１に連結された油吸入部と、案内路８７を通して油供給路５６に連結された油吐出部が形成されている。

ところで、本実施形態においては、回転に伴って軸受部等で発生する発熱量は、回転数の大きい雄ロータ２１の方が回転数の小さい雌ロータ３１よりも高くなっている。これは、軸受部で発生する発熱量は、軸受部における回転軸の周速と比例関係にあり、雄ロータ２１と雌ロータ３１は回転軸２５、３５の軸径は同じであり、回転数は雄ロータ２１の方が雌ロータ３１よりも高くなっている為に、軸受部での周速については、雄ロータ２１の周速が雌ロータ３１の周速よりも大きくなっている為である。
又、油循環量については、発熱量の高い雄ロータ２１の油循環量を多くし、発熱量の低い雌ロータ３１の油循環量を少なく設定してある。

具体的には、油循環量調整手段としての各給油ポンプにおけるポンプ羽根の径及び厚さを異ならせている。即ち、図２にも示す通り、トロコイドポンプ７０のインナーロータ７１及びアウターロータ７２の外径及び厚さを、トロコイドポンプ８０のインナーロータ８１及びアウターロータ８２の外径及び厚さよりも大きく設定している。
この為に、トロコイドポンプ内で両ロータ間に挟まれて搬送される潤滑油６２の量はトロコイドポンプ７０の方がトロコイドポンプ８０よりも多くなっている。

又、トロコイドポンプ７０、８０よりの油供給量は、トロコイドポンプ７０、８０に連結された回転軸２５、３５それぞれの回転数の影響を受ける。この実施形態では、回転軸２５の方が、回転軸３５よりも回転数が大きい。よって、回転軸２５に連結されたトロコイドポンプ７０の油供給量を増加させる効果を有する。
従って、上記給油ポンプのポンプ羽根の径及び厚さと回転数差により、トロコイドポンプ７０より吐出され、油供給路４６へと供給され、油循環用通路を循環する油循環量が、トロコイドポンプ８０より吐出され、油供給路５６へと供給、循環する油循環量よりも多くなっている。

次に、この実施形態に係る真空ポンプ１０における軸受部冷却装置について作用説明する。
まず、駆動モータ１７が回転されると、駆動モータ１７の回転力は駆動ギヤ２０、中間ギヤ５０を介して雄ロータ２１側の同期ギヤ４７に伝達される。同期ギヤ４７の回転により、同期ギヤ５７は同期ギヤ４７と同期回転し、回転軸２５、３５とともに各ロータ２１、３１が回転する。両ロータ２１、３１の回転により雄ロータ２１の歯２４と雌ロータ３１の歯溝３４が噛み合い、吸入口１５から圧縮性流体が作動室内に吸引される。
作動室に吸引された圧縮性流体は両ロータ２１、３１により圧縮されつつ吐出口１６へ向けて移送されて吐出口１６から吐出される。
部屋あるいは容器などの閉空間と吸入口１５が接続されている場合は、これらの閉空間の雰囲気を真空状態とすることができる。

一方、真空ポンプ１０が運転状態にあるときは、回転軸２５、３５は互いに反対方向へ高速回転されている。
回転軸２５、３５の軸端部に取り付けられたトロコイドポンプ７０、８０のポンプ作用により、油貯留室６１に貯留されている潤滑油６２をそれぞれの油吸入部より吸入し、それぞれの油吐出部より吐出する。吐出された潤滑油６２はそれぞれの油吐出部と連通された案内路７７、８７を通じて回転軸２５、３５の長管路４４、５４の下端からそれぞれ流れ込み、短管路４５、５５を通過して端部側軸受部４２、５２へ達する。

端部側軸受部４２、５２に達した潤滑油は端部側軸受部４２、５２を潤滑するとともに冷却する。そして、端部側軸受部４２、５２の潤滑および冷却を済ませた潤滑油６２は油回収路４８、５８である間隙を通じて下方へ向かう。
下方へ向かう潤滑油６２は回転軸２５、３５及び軸保持体２８、３８の冷却を行い、基部側軸受部４３、５３に到達し潤滑と冷却を行った後、ギヤケース１８内の油貯留室６１に回収される。そして、再び油貯留室６１よりトロコイドポンプ７０、８０へ移送され、上記と同じ動作を繰り返す。
なお、油貯留室６１に回収された潤滑油６２は、回収途中で同期ギヤ４７、５７を経由することによって、同期ギヤ４７、５７の潤滑も行う。

ところで、本実施例においては、雄ロータ２１の回転数が雌ロータ３１よりも大きく設定されているために、回転に伴う軸受部等の発熱量に差が生じ、雄ロータ２１の温度上昇が雌ロータ３１よりも大きい。
しかし、雄ロータ２１内の油循環用通路を循環する油循環量が、雌ロータ３１内を循環する油循環量より多くなるように設定されている。
よって、油循環に伴う軸受部等の冷却作用が雄ロータ２１の方に強く作用し、温度上昇が雌ロータ３１よりも大きくなることを抑制される。
その結果、両ロータ間の温度がほぼ同等となり均一化される。

この実施形態に係る真空ポンプ１０における軸受部冷却装置によれば以下の効果を奏する。
（１）発熱量の高い雄ロータ２１内を循環する油循環量を、発熱量の低い雌ロータ３１内を循環する油循環量より多くしてあるので、油循環に伴う軸受部等の冷却作用が雄ロータ２１の方に強く作用し、雄ロータ２１の温度上昇が雌ロータ３１よりも大きくなることを抑制することができる。その結果、両ロータ間の温度がほぼ同等となり均一化されるので、熱変形に伴う両ロータ間及び、両ロータとハウジング１２との間のクリアランスを小さく設定できる。
（２）雄ロータ２１及び雌ロータ３１の回転軸２５、３５に個別にトロコイドポンプ７０、８０を取り付け、回転軸２５、３５の回転を利用して強制給油を行っているので、ポンプを駆動するための駆動源を新たに設ける必要が無く、真空ポンプ１０の小型化や部品点数の削減を可能する。
（３）雄ロータ２１及び雌ロータ３１の回転軸２５、３５に個別にトロコイドポンプ７０、８０を取り付け、回転軸２５、３５の回転を利用して強制給油を行っているので、回転数差を利用することができ、回転軸にポンプを取り付けるだけで回転数の高いロータへの油供給量を増加することができる。
（４）両ロータの油循環量の調整を、トロコイドポンプ７０、８０のポンプ羽根の径及び厚さを異ならせることにより簡単に行うことができる。又、両ロータの回転軸の回転数差と組み合わせることにより、より効果的な調整が可能となる。
（５）各油循環用通路を循環し油貯留室６１に回収される潤滑油６２は、回収途中で同期ギヤ４７、５７を経由することによって、同期ギヤ４７、５７の潤滑も行うことができる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る真空ポンプにおける軸受部冷却装置を図５に基づいて説明する。
この実施形態では、各ロータの回転軸内部に設けられる油循環用通路の通路断面積を各ロータ間で異ならせたものであり、通路断面積を異ならせた各ロータの油循環用通路が油循環量調整手段を構成する。
従って、ここでは、説明の便宜上、先の説明で用いた符号を一部共通して用い、共通する構成についてはその説明を省略し、変更した個所のみ説明を行う。

図５に示すように、この実施形態の真空ポンプ１００では、雌ロータ３１側の回転軸３５には長管路１０４及び短管路１０５から構成される油供給路１０６が形成され、さらに、油回収路１０７を構成する間隙が回転軸３５と軸保持体３８との間に形成され、この油供給路１０６と油回収路１０７とで油循環用通路が形成されている。そして、長管路１０４及び短管路１０５の通路径が回転軸２５に設けられている長管路４４及び短管路４５の通路径よりも小さく設定されていることにより、通路断面積を雄雌ロータ２１、３１間で異ならせている。

一方、回転軸３５の下端部には、給油ポンプ（油供給手段）としてのトロコイドポンプ１１０が取り付けられているが、基本構成等は、第１実施例と同等であり説明を省略する。
又、本実施形態ではトロコイドポンプ１１０のインナーロータ１１１及びアウターロータ１１２の外径及び厚さを、トロコイドポンプ７０のインナーロータ７１及びアウターロータ７２の外径及び厚さと同一に設定した同一仕様のものを使用している。

ところで、本実施形態においては、回転に伴う発熱量は、回転数の大きい雄ロータ２１の方が回転数の小さい雌ロータ３１よりも高くなっており、又、発熱量の高い雄ロータ２１の通路径が、発熱量の低い雌ロータ３１の通路径より大きい。
よって、油循環用通路を循環する油循環量は、上記通路径と回転数差のために、雄ロータ２１の油循環量が雌ロータ３１の油循環量よりも多くなっている。
従って、油循環に伴う軸受部等の冷却作用が雄ロータ２１の方に強く作用し、雄ロータ２１の温度上昇が雌ロータ３１よりも大きくなることを抑制することができる。
その結果、両ロータ間の温度がほぼ同等となり均一化される

この実施形態に係る真空ポンプ１００における軸受部冷却装置によれば以下の効果を奏する。
尚、第１実施形態の（１）〜（３）及び（５）の効果は共通なので省略し、それ以外の効果を記す。
（１）両ロータの油循環量の調整を、油循環用通路の通路径に差を付けることにより簡単に行うことができる。

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態に係る真空ポンプにおける軸受部冷却装置を図６〜図８に基づいて説明する。
この実施形態では、回転軸外周面に螺旋状のネジ溝を設けたネジ式ポンプを油供給手段とし、油循環量調整手段は該ネジ溝の深さを異ならせることによって構成している。従って、ここでは、説明の便宜上、先の説明で用いた符号を一部共通して用い、共通する構成についてはその説明を省略し、変更した個所のみ説明を行う。

図６に示すように、この実施形態の真空ポンプ１２０では、雄ロータ２１側の回転軸２５と雌ロータ３１側の回転軸３５の外周面上には螺旋溝１２１、１２３がそれぞれ形成されている。螺旋溝１２１、１２３は、回転軸２５、３５の下端部より、上方の端部側軸受部４２、５２の取付位置と対応する外周面部位まで形成されている。
又、回転軸２５、３５の下端部は、油貯留室６１内に突出し潤滑油６２に浸漬しており、円筒状のカバー部材１２５、１２７によって外周面が覆われている。カバー部材１２５、１２７には、潤滑油６２を吸い込むための吸い込み口１２６、１２８が形成されている。回転軸２５、３５の回転に伴い潤滑油６２は、ポンプ作用により螺旋溝１２１、１２３に沿って上昇する。この螺旋溝１２１、１２３によって油供給路１２２、１２４が形成されている。

一方、回転軸２５、３５には軸芯を通る長管路４４、５４及びその上端の短管路４５、５５が形成されているが、第１実施形態と同等であり説明を省略する。この長管路４４と短管路４５で油回収路１２９が構成され、長管路５４と短管路５５で油回収路１３０が構成されている。そしてこの油供給路１２２と油回収路１２９及び、油供給路１２４と油回収路１３０とで油循環用通路がそれぞれ形成されている。
図７、図８は、回転軸２５、３５の外周面に形成されている螺旋溝１２１、１２３の部分を拡大して示している。螺旋溝１２１、１２３は断面がＶ字形状をした溝で、その溝の深さをそれぞれＤ１、Ｄ２とすると、Ｄ１の方がＤ２よりも大きく形成されている。
尚、螺旋溝１２１、１２３の断面形状は、Ｖ字形状に限定されるものではなく、例えば、Ｕ字型、円弧型、コの字型等であっても構わない。

以上の構成を持つ真空ポンプ１２０においては、回転軸２５、３５が回転すると、油貯留室６１から潤滑油６２が回転軸２５、３５の外周面に形成されている螺旋溝１２１、１２３を介して汲み上げられ、端部側軸受部４２、５２の取付位置まで供給される。そして、回転軸２５、３５の内部に形成されている油回収路１２９、１３０を経由して油貯留室６１へ回収される。その途中で端部側軸受部４２、５２、回転軸２５、３５、軸保持体２８、３８、基部側軸受部４３、５３等の潤滑と冷却を行う。

ところで、本実施形態においては、回転に伴う発熱量は、回転数の大きい雄ロータ２１の方が回転数の小さい雌ロータ３１よりも高くなっており、又、発熱量の高い雄ロータ２１の螺旋溝の深さＤ１が、発熱量の低い雌ロータ３１の螺旋溝の深さＤ２より大きい。よって、油循環用通路を循環する油循環量は、上記螺旋溝の深さと回転数差のために、雄ロータ２１の油循環量が雌ロータ３１の油循環量よりも多くなっている。
従って、油循環に伴う軸受部等の冷却作用が雄ロータ２１の方に強く作用し、雄ロータ２１の温度上昇が雌ロータ３１よりも大きくなることを抑制することができる。
その結果、両ロータ間の温度がほぼ同等となり均一化される。

この実施形態に係る真空ポンプ１２０における軸受部冷却装置によれば以下の効果を奏する。
尚、第１実施形態の（１）及び（５）の効果は共通なので省略し、それ以外の効果を記す。
（１）両ロータに個別に給油ポンプを取付けなくてもよいので、部品点数の削減とコストの低減を図ることが可能となる。

なお、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能であり、例えば、次のように変更してもよい。
○ 第１の実施形態では、雄雌ロータの回転軸に取り付けるトロコイドポンプのポンプ羽根の径及び厚さを異ならせることにより油循環量を異ならせるとして説明したが、ポンプ羽根の径又は厚さのどちらか一方を変更することによって油循環量を異ならせても良い。
○ 発熱量の高いロータのポンプ吸入孔径又は吐出孔径を、発熱量の低いロータのポンプ吸入孔径又は吐出孔径より大きくすることにより油循環量を異ならせても良い。第１実施形態の説明に用いた図４において、油貯留室６１に貯留されている潤滑油６２をポンプ側に吸い込む油吸入部７５の孔の大きさをポンプ吸入孔径とし、ポンプ側より油供給路４６の方へ吐出される油吐出部７６の孔の大きさを吐出孔径としている。この場合には、油循環量調整手段は、給油ポンプの吸入孔径又は吐出孔径であり、各吸入孔径又は吐出孔径のうち少なくとも１つを異ならせることによって油循環量を異ならせることが可能となっている。
○ 第１、第２の実施形態では、油循環用通路を回転軸内部に設けた通路孔として説明したが、油循環用通路を軸保持体内部に設けた通路孔としても良い。
○ 第１、第２の実施形態では、給油ポンプをトロコイドポンプとして説明したが、ギヤポンプを用いても構わない。
○ 第１、第２の実施形態では、駆動モータによって同期駆動される各ロータの回転軸の端部に給油ポンプを取り付けて、回転軸の回転作用を利用して油を供給する形態としたが、別個の駆動源を有する給油ポンプを個別に設けて、それぞれの油循環用通路に油を供給しても構わない。
○ 第１、第２の実施形態では、真空ポンプを縦置き式としたが、例えば、横置き式の真空ポンプとしてもよい。
○ 第１、第２の実施形態では、ロータの歯又は歯溝のリード角が上端側から下端側へ向かうのに従い減少する徐変タイプのロータを備える真空ポンプとしたが、ロータの歯又は歯溝のリード角が一定のロータを備える真空ポンプとしてもよい。
○ 第１、第２の実施形態では、端部側軸受部及び基部側軸受部を単列のころがり軸受とし、端部側軸受部としての１個のころがり軸受を用い、基部側軸受部として２個のころがり軸受を用いたが、端部側軸受部及び基部側軸受部は単列のころがり軸受に限らず、複列のころがり軸受を用いてよく、ころがり軸受の数も特に限定されない。
○ 第１、第２の実施形態では、雄ロータ側の軸保持体と雌ロータ側の軸保持体は基部側において一体化されているとしたが、両軸保持体を互いに完全な別部材としてもよく、この場合、両軸保持体を別部材とすることにより、軸保持体の製作及び真空ポンプの組立が容易となる。
○ 上記実施形態において、各ロータに温度センサを設け、各ロータに個別に取り付けられた給油ポンプの駆動モータと制御回路を連結し、上昇温度に応じて駆動モータのオン・オフ制御又は、回転数制御を行うことにより、油循環量の自動調整を行えるようにしても構わない。

第１の実施形態に係る真空ポンプの縦断面図である。 図１におけるＡ−Ａ線の矢視断面図である。 図１におけるＢ−Ｂ線の矢視断面図である。 図１における給油ポンプ部の拡大断面図である。 第２の実施形態に係る真空ポンプの縦断面図である。 第３の実施形態に係る真空ポンプの縦断面図である。 図６におけるＰ部の拡大断面図である。 図６におけるＱ部の拡大断面図である。

符号の説明

１０ 真空ポンプ
２１ 雄ロータ
２５、３５ 回転軸
２８、３８ 軸保持体
３１ 雌ロータ
４２、５２ 端部側軸受部
４３、５３ 基部側軸受部
４６、５６ 油供給路
４８、５８ 油回収路
６１ 油貯留室
６２ 潤滑油
７０、８０ トロコイドポンプ

Claims (10)

1. ハウジング内に二つの回転軸を軸受部により軸支し、前記各回転軸と相互に噛合し歯数の異なる雄雌ロータを同軸に連結し、前記各回転軸内部又は周辺部に油循環用通路を形成し、油循環用通路中に油供給手段を設け、油貯留室に貯留されている潤滑油を、前記油供給手段により前記油循環用通路に供給し、循環させることによって前記回転軸及び軸受部を冷却する真空ポンプにおける軸受部冷却方法であって、
   前記雄雌ロータのうち発熱量の高いロータの油循環量を発熱量の低いロータよりも多くしたことを特徴とする真空ポンプにおける軸受部冷却方法。
2. ハウジング内に二つの回転軸を軸受部により軸支し、前記各回転軸と相互に噛合し歯数の異なる雄雌ロータを同軸に連結し、前記各回転軸内部又は周辺部に油循環用通路を形成し、油循環用通路中に油供給手段を設け、油貯留室に貯留されている潤滑油を、前記油供給手段により前記油循環用通路に供給し、循環させることによって前記回転軸及び軸受部を冷却する真空ポンプにおける軸受部冷却装置であって、
   前記雄雌ロータのうち発熱量の高いロータの油循環量を発熱量の低いロータよりも多くなるように油循環量調整手段を前記雄雌ロータの少なくとも一方の油循環用通路中に配設したことを特徴とする真空ポンプにおける軸受部冷却装置。
3. 前記油循環量調整手段は、前記雄雌ロータの各油循環用通路中に個別に設けた前記油供給手段としての給油ポンプであることを特徴とする請求項２に記載の真空ポンプにおける軸受部冷却装置。
4. 前記各給油ポンプは、ポンプ羽根の径又は厚さのうち少なくとも1つを異ならせたことを特徴とする請求項３に記載の真空ポンプにおける軸受部冷却装置。
5. 前記油循環量調整手段は、前記雄雌ロータの油供給手段としての給油ポンプの吸入孔径又は吐出孔径であり、各吸入孔径又は吐出孔径のうち少なくとも１つを異ならせたことを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載の真空ポンプにおける軸受部冷却装置。
6. 前記油供給手段は、トロコイドポンプ又はギヤポンプからなる給油ポンプであることを特徴とする請求項２〜５のいずれか一項に記載の真空ポンプにおける軸受部冷却装置。
7. 前記油循環量調整手段は、通路断面積を異ならせた前記雄雌ロータの各油循環用通路であることを特徴とする請求項２〜６のいずれか1項に記載の真空ポンプにおける軸受部冷却装置。
8. 前記油循環用通路は前記回転軸内部に設けたことを特徴とする請求項２〜７のいずれか一項に記載の真空ポンプにおける軸受部冷却装置。
9. 前記油循環用通路は前記回転軸の軸保持体内部に設けたことを特徴とする請求項２〜７のいずれか一項に記載の真空ポンプにおける軸受部冷却装置。
10. 前記油供給手段は、前記回転軸外周面に螺旋状のネジ溝を設けたネジ式ポンプであり、前記油循環量調整手段は該ネジ溝の深さを異ならせることによって構成したことを特徴とする請求項３又は請求項７に記載の真空ポンプにおける軸受部冷却装置。
    

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