JP2019039395A - 多段ルーツポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】多段ポンプ室への気体、グリースの流入を効果的に抑制できる、軸長が短い廉価な構成の多段ルーツポンプを提供すること。【解決手段】多段ルーツポンプ１は、ポンプ軸部１７Ａとモータ軸部１７Ｂを備えた１本の駆動軸１７を用いているので、カップリングが不要であり、軸長が短く、廉価に製造できる。多段ポンプ室２における大気側との圧力差が小さい最小容量の大気側のポンプ室１４の側にモータ３を隣接配置してある。駆動軸１７における駆動軸モータ側軸受２５にはグリース潤滑式軸受が使用される。この軸受の両側の大気側のポンプ室１４と大気圧側のモータ３側との間の差圧が小さいので、差圧に起因するグリース漏れが抑制される。軸シールが経年劣化した場合でも、大気側のポンプ室１４への大気流入量が少なく、真空側のポンプ室１１に大気が流入する場合に比べて、ポンプ到達圧力に対する影響も少ない。【選択図】図１

Description

本発明は多段ルーツポンプに関し、更に詳しくは、多段ポンプ室を挟み、軸線方向の一方の側にモータが配置され、他方の側にギヤ室が配置された構成の多段ルーツポンプに関する。

多段ルーツポンプは、例えば、特許文献１に記載されているように、ポンプケーシング内において吸気側（真空側）から排気側（大気側）に向けて、容積を徐々に小さくした複数段のポンプ室が形成されている。各段のポンプ室を貫通して駆動軸、従動軸が配置されており、これらの軸には、各段のポンプ室内にそれぞれ配置されている一対のルーツロータが取り付けられている。容積の最も大きな真空側ポンプ室の側には、ポンプ駆動用のモータが配置され、そのモータ軸はカップリングを介してポンプの駆動軸の軸端部に連結されている。ポンプケーシングの反対側には、駆動軸の回転を従動軸に伝達するためのギヤ室が配置されている。また、駆動軸におけるカップリングの側の軸端部には、ポンプ冷却用のターボファンが取り付けられている。

多段ルーツポンプでは、ポンプケーシングの両側の端壁に形成した軸孔を貫通して駆動軸および従動軸が延びている。軸孔と各軸の間は軸シールによって気密状態となるようにシールされ、外部から大気がポンプ室内に流入しないようにしている。また、各軸の両側の軸端部を支持している軸受の側から、ポンプ室に潤滑用のオイルが流入しないようにしている。

国際公開第２００８／１５２７１３号パンフレット

多段ルーツポンプでは、ルーツロータが取り付けられている駆動軸と、モータ軸とを、軸線方向に同軸に連結するためにカップリングが必要である。カップリングを取り付けるために、その分、ポンプ全体の軸長、ポンプ重量が増加し、製造コストも増加している。また、ポンプ冷却用のターボファンが、駆動軸におけるカップリング側の軸端部に取付けられる場合には、ターボファンの設置スペースを確保するために、駆動軸の軸長が一層長くなり、ポンプ全体の軸長も増加する。

ポンプ軸長を短くし、製造コストを低減するために、駆動軸の軸端部にモータ軸が一体形成された共通の回転軸を使用し、当該回転軸の軸端部にモータロータを取り付けたモータ一体型構造とし、カップリングを省略することが考えられる。

この場合には、カップリングを介さずにポンプ室とモータとが隣接配置され、これらの間の仕切り壁を貫通して延びる回転軸の軸孔を介して、空気漏れ、オイル漏れが生じやすくなる。例えば、摩耗などによる経年劣化により軸シールのシール性が低下すると、大気がポンプ室に流入してしまう。特に、モータに隣接配置されるポンプ室が、吸気側（真空側）のポンプ室の場合には、大気側とポンプ室側との間に大きな圧力差が生じる。この圧力差によって、大気がポンプ室内に流入しやすい。ポンプ室に大気が流入すると到達圧力が上昇し、ポンプ性能が低下する。また、圧力差によって、回転軸を支持している軸受の側から潤滑剤がポンプ室側に流出するおそれも高まる。

本発明の目的は、このような点に鑑みて、ポンプ室への大気の流入を効果的に防止あるいは抑制でき、かつ、軸長が短く、廉価に製造可能な多段ルーツポンプを提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明の多段ルーツポンプは、
ポンプ軸線方向に配列された複数段のポンプ室を備えた多段ポンプ室と、
前記多段ポンプ室を前記ポンプ軸線方向に貫通して延びる駆動軸および従動軸と、
前記ポンプ室のそれぞれの内部に位置するように、前記駆動軸および前記従動軸のそれぞれに取り付けた複数対のポンプロータと、
駆動軸を回転駆動するモータと、
駆動軸の回転を従動軸に伝達するギヤ列を備えたギヤ室と、
を有しており、
多段ポンプ室を挟み、ポンプ軸線方向の一方の側にモータが配置され、他方の側にギヤ室が配置され、
複数のポンプ室には、ポンプ吸気口に連通する最大容積の真空側ポンプ室、およびポンプ排気口に連通する最小容積の大気側ポンプ室が含まれ、
真空側ポンプ室はギヤ室に隣接配置され、大気側ポンプ室はモータに隣接配置され、
駆動軸は、ポンプロータが取り付けられているポンプ軸部、およびモータロータが取り付けられているモータ軸部を備えた１本の軸であることを特徴としている。

本発明の多段ルーツポンプでは、ポンプ軸部とモータ軸部を備えた１本の駆動軸を用いており、ポンプ軸とモータ軸との間のカップリングを省略でき、ポンプ軸長を短くでき、ポンプ重量も低減でき、廉価に製造できる。

また、多段ポンプ室における大気側との圧力差が小さい最小容量の大気側ポンプ室の側の端に、モータを隣接配置してある。駆動軸におけるモータ側の軸受は固定側軸受となり、グリース潤滑式軸受が使用される。この軸受の両側の大気側ポンプ室と大気圧側のモータ側との間の差圧は、真空側ポンプ室と大気側との間の差圧に比べて小さく、差圧に起因してグリースが漏れ出すおそれが少ない。

更に、大気側ポンプ室とモータとの間をシールしている軸シールが摩耗等により経年劣化して、モータ側から大気側ポンプ室に大気が流入する場合がある。モータ側には、大気との圧力差が小さく、容積が小さな大気側ポンプ室が配置されている。軸シールが経年劣化した場合でも、圧力差の大きな真空側ポンプ室に大気が流入する場合に比べて、大気側ポンプ室への大気流入量が少ない。また、真空側ポンプ室に大気が流入する場合に比べて、大気側ポンプ室に大気が流入した場合におけるポンプ到達圧力に対する影響も少なくて済む。

ここで、製造コストの低減のためには、モータとして、廉価なビルトイン・タイプのインダクションモータを用いることができる。

また、モータ冷却用のファンとして、ターボファン等に比べて、冷却風量の大きなシロッコファンを使用することができる。シロッコファンは、モータから多段ポンプ室とは反対側に突出している駆動軸モータ側軸端部に取り付けることができる。

この場合、ポンプ軸長の増加を抑制するためには、シロッコファンの羽根部分が、モータの一部を取り囲む状態に配置することが望ましい。シロッコファンの一部がモータに対して径方向に重なった状態に配置されるので、その分、ポンプ軸長の増加を抑制できる。

次に、本発明の多段ルーツポンプにおいて、多段ポンプ室におけるモータ側端壁を貫通して延びる駆動軸モータ側軸孔と、当該駆動軸モータ側軸孔を貫通して延びる軸部分との間が、駆動軸モータ側軸シールによってシールされる。駆動軸モータ側軸孔内において、駆動軸モータ側軸シールは大気側ポンプ室の側に配置され、グリース封入型の駆動軸モータ側軸受はモータの側に配置される。この場合、駆動軸モータ側軸孔内において、駆動軸モータ側軸受と駆動軸モータ側軸シールとの間の隙間を、大気側に連通する大気連通室としておくことが望ましい。

到達運転時に、駆動軸モータ側軸受におけるモータの側は大気のままであり、その大気圧ポンプ室の側は真空側に移行するので、所定の差圧、例えば、最大で０．１ＭＰａの差圧が、駆動軸モータ側軸受に作用する。この差圧に起因して、封入されているグリースが大気側ポンプ室の側に流出するおそれがある。本発明では、駆動軸モータ側軸受における大気側ポンプ室の側に、大気連通室を設けて、差圧を解消している。よって、差圧に起因する封入グリースの流出を防止あるいは抑制できる。

また、この差圧に起因して、駆動軸モータ側軸受を介して、気体が低圧側の大気側ポンプ室に流入することを防止あるいは抑制するために、駆動軸モータ側軸シールとして、軸線方向に所定の間隔で配置した第１、第２リップシールを備えた２段の接触式軸シールを用いることが望ましい。

また、接触式軸シールの摩耗による経年劣化に起因して、気体が大気側ポンプ室に流入する弊害を防止あるいは抑制するためには、駆動軸モータ側軸シールとして、ラビリンスシールからなる非接触式軸シールを用いることが望ましい。

これらの接触式軸シールと、非接触式軸シールとを併用することも可能である。この場合には、２段の接触式軸シールにおける第１、第２リップシールの間に、ラビリンスシールからなる非接触式軸シールを配置することができる。

従動軸の側においても、その従動軸モータ側軸端部は多段ポンプ室のモータ側端壁に形成した従動軸モータ側軸孔を貫通して延び、従動軸モータ側軸受によって支持される。従動軸モータ側軸端部と従動軸モータ側軸孔との間は、従動軸モータ側軸シールによってシールされる。この場合、従動軸モータ側軸シールを介して、気体が大気側ポンプ室に流入するおそれがあり、従動軸モータ側軸受の封入グリースが漏れ出るおそれがある。

従動軸モータ側軸端部の側から大気側ポンプ室に大気が流入することを防止あるいは抑制するために、従動軸モータ側軸孔および従動軸モータ側軸端部を覆い隠すためのエンドカバーを、Ｏリングなどを挟み、モータ側端壁に対してシール状態に取り付けることが望ましい。また、封入グリースの流出を防止するために、駆動軸モータ側軸受の場合と同様に、従動軸モータ側軸受に対しても、従動軸モータ側軸孔内において、従動軸モータ側軸受と従動軸モータ側軸シールとの間の隙間を、大気側に連通させておくことが望ましい。

一方、多段ルーツポンプ運転時には、ギヤ室に隣接配置されている多段ポンプ室の真空側ポンプ室に、急激な圧力変化が生じることがある。急激な圧力変化に起因して、ギヤ室に貯留されている潤滑用のオイルが真空側ポンプ室の側に移動するおそれがある。

急激な圧力変化に起因して、ギヤ室内のオイルが多段ポンプ室の側に向けて移動することを防止するために、潤滑剤流出防止構造を設けることが望ましい。本発明の潤滑剤流出防止構造は、ギヤ室に連通する圧力緩衝用の第１ダンパー室と、第１ダンパーに、オイル捕捉用のフィルタおよびオリフィスを経由する連通路を介して連通している圧力緩衝用の第２ダンパー室とを備えている。第２ダンパー室と真空側ポンプ室の間に、駆動軸ギヤ室側軸シール、従動軸ギヤ室側軸シールが配置される。

本発明の潤滑剤流出防止構造では、駆動軸ギヤ室側軸シールおよび従動軸ギヤ室側軸シールと、ギヤ室の間に、オリフィスを介して連通する第１ダンパー室と第２ダンパー室が配置されている。これらを介して、真空側ポンプ室の側に生じる急激な圧力変化が軽減される。また、２段のダンパー室を設けることで、圧力変化のダンパー効果を向上させているので、効果的に圧力変化を軽減できる。更に、ギヤ室の側から低圧側の第１ダンパー室に移動するオイルはミスト状になる可能性がある。本発明では、オリフィスの手前にオイルフィルタを配置してあるので、このオイルフィルタによってミスト状のオイルが捕捉され、ポンプ側の第２ダンパー室の側にオイルミストが侵入することを防止できる。

（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、本発明の実施の形態に係る多段ルーツポンプを、その中心軸線を含む水平面で切断した場合の概略断面図、および、中心軸線を含む垂直面で切断した場合の概略断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、それぞれ、図１（ａ）および（ｂ）における駆動軸および従動軸のモータ側の軸端部分の構造を示す概略部分断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、それぞれ、図１（ａ）および（ｂ）における潤滑剤流出防止構造が組み込まれているギヤ室側の部分を示す概略部分断面図である。 図１の多段ルーツポンプの改変例を示す説明図である。

以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態に係る多段ルーツポンプを説明する。図１（ａ）は、本実施の形態に係る多段ルーツポンプを、そのポンプ中心軸線を含む水平面で切断した場合の概略断面図であり、図１（ｂ）は、ポンプ中心軸線を含む垂直面で切断した場合の概略断面図である。

（全体構成）
多段ルーツポンプ１は、多段ポンプ室２、モータ３およびギヤ室４を備えている。多段ポンプ室２を挟み、ポンプ中心軸線１ａの方向の一方の側にモータ３が配置され、他方の側にギヤ室４が配置されている。多段ポンプ室２は、筒状のポンプハウジング５と、その両端を封鎖する状態に取り付けたモータ側軸受ハウジング６（モータ側端壁）およびギヤ室側軸受ハウジング７（ギヤ室側端壁）とによって区画形成されている。ギヤ室４は、ギヤ室側軸受ハウジング７に取り付けたカップ形状のギヤ室ハウジング８の内部に形成されている。多段ルーツポンプ１は、想像線で示すように、ケーシング９によって全体が覆い隠されている。また、ポンプ中心軸線１ａが水平となる横置き状態で使用される。

多段ポンプ室２は、ポンプ中心軸線１ａの方向に複数のポンプ室に区画されている。本例では４段のポンプ室を備えており、ギヤ室４の側からモータ３の側に向けて、真空側のポンプ室１１、中段のポンプ室１２、１３および大気側のポンプ室１４が、この順序に配列されている。真空側のポンプ室１１が最大容積のポンプ室であり、大気側のポンプ室１４が最小容積のポンプ室であり、上流側の中段のポンプ室１２は大気側のポンプ室１１よりも小さな容積のポンプ室であり、下流側の中段のポンプ室１３は、それよりも更に小さな容積のポンプ室である。

真空側のポンプ室１１は中段のポンプ室１２に連通し、ポンプ室１２はポンプ室１３に連通し、ポンプ室１３は大気側のポンプ室１４に連通している。また、真空側のポンプ室１１はポンプ吸気口１５に連通し、大気側のポンプ室１４はポンプ排気口１６に連通している。ポンプ吸気口１５は、ポンプハウジング５におけるギヤ室側軸受ハウジング７の側の端部の上側部分に形成されている。ポンプ排気口１６は、ポンプハウジング５におけるモータ側軸受ハウジング６の側の端部の上側部分に形成されている。

多段ポンプ室２の内部を、駆動軸１７および従動軸１８が貫通して延びている。駆動軸１７および従動軸１８は、水平方向に一定の間隔を開けて、平行に延びている。駆動軸１７の中心軸線がポンプ中心軸線１ａである。駆動軸１７は、多段ポンプ室２を貫通して延びるポンプ軸部１７Ａおよびモータ３を貫通して延びるモータ軸部１７Ｂを備えた１本の軸である。駆動軸１７のポンプ軸部１７Ａ、および従動軸１８には、各ポンプ室１１〜１４内に位置するように複数対のまゆ型ロータ２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂ、２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂが取り付けられている。

モータ３は例えばインダクションモータであり、筒状のモータハウジング３１と、この内周面に組み付けたモータステータ３２と、モータステータ３２の内側に同軸に配置したモータロータ３３とを備えている。モータロータ３３は、その中心を貫通して延びている駆動軸１７のモータ軸部１７Ｂに同軸に固定されている。このように、本例では、モータ３として、ビルトイン・タイプのインダクションモータを用いている。

駆動軸１７におけるモータ軸部１７Ｂの先端側の軸端部１７ｂは、モータステータ３２から突出している。この軸端部１７ｂの先端部には、モータ冷却用のシロッコファン３４が取り付けられている。

駆動軸１７は、駆動軸モータ側軸受２５および駆動軸ギヤ室側軸受２６によって、回転自在の状態で支持されている。駆動軸モータ側軸受２５は、モータ側軸受ハウジング６に形成した一方の駆動軸モータ側軸孔６ａに装着されており、駆動軸１７におけるポンプ軸部１７Ａとモータ軸部１７Ｂとの間の軸部分１７ａを支持している。駆動軸ギヤ室側軸受２６は、ギヤ室側軸受ハウジング７に形成した駆動軸ギヤ室側軸孔７ａに装着されており、駆動軸１７のポンプ軸部１７Ａにおける駆動軸ギヤ室側軸端部１７ｃを支持している。

同様に、従動軸１８は、従動軸モータ側軸受２７および従動軸ギヤ室側軸受２８によって回転自在の状態で支持されている。従動軸モータ側軸受２７は、モータ側軸受ハウジング６に形成した他方の従動軸モータ側軸孔６ｂに装着されており、従動軸１８の従動軸モータ側軸端部１８ａを支持している。従動軸ギヤ室側軸受２８は、ギヤ室側軸受ハウジング７に形成した従動軸ギヤ室側軸孔７ｂに装着されており、従動軸１８の従動軸ギヤ室側軸端部１８ｂを支持している。

本例では、固定側軸受である駆動軸モータ側軸受２５および従動軸モータ側軸受２７として、グリース封入式の軸受を用いている。反対側の可動側軸受である駆動軸ギヤ室側軸受２６および従動軸ギヤ室側軸受２８は、オイル潤滑式の軸受であり、ギヤ室４に貯留された潤滑用のオイル４１によって潤滑される。

駆動軸１７の駆動軸ギヤ室側軸端部１７ｃおよび従動軸１８の従動軸ギヤ室側軸端部１８ｂの先端部は、それぞれ、ギヤ室４内に突出している。駆動軸ギヤ室側軸端部１７ｃには駆動側タイミングギヤ４２が取り付けられ、従動軸ギヤ室側軸端部１８ｂには従動側タイミングギヤ４３が取り付けられている。駆動側タイミングギヤ４２および従動側タイミングギヤ４３は相互にかみ合っており、駆動軸１７の回転に同期して、従動軸１８が反対方向に同期回転するようになっている。

（等圧構造）
図２（ａ）は、図１（ａ）における駆動軸１７のモータ側の軸端部分の構造を示す概略部分断面図であり、図２（ｂ）は図１（ｂ）における駆動軸１７、従動軸１８のモータ側の軸端部分の構造を示す概略部分断面図である。

これらの図を参照して説明すると、モータ側軸受ハウジング６における駆動軸モータ側軸孔６ａの先端側に、駆動軸モータ側軸受２５が装着されている。駆動軸モータ側軸孔６ａの内周面と、駆動軸１７の軸部分１７ａ（本例では、この軸部分に取り付けた円筒状カラーの外周面）との間は、駆動軸モータ側軸シール５１によってシールされている。駆動軸モータ側軸シール５１はポンプ室１４の側に配置されており、駆動軸モータ側軸受２５はモータ３の側に配置されている。また、駆動軸モータ側軸受２５と駆動軸モータ側軸シール５１との間の隙間は大気連通室５２となっている。大気連通室５２は、モータ側軸受ハウジング６を貫通してその外周面に開口する大気連通路５３に連通している。

このように、駆動軸モータ側軸受２５における多段ポンプ室２の側が大気連通室５２となっている。駆動軸モータ側軸受２５における多段ポンプ室２の側が反対側のモータ３の側と同様に大気圧状態になる。多段ルーツポンプ１の運転時に、多段ポンプ室２の側が真空状態になっても、大気連通室５２による等圧構造によって、駆動軸モータ側軸受２５は両側が実質的に等圧状態（大気圧状態）に保持され、封入グリースが多段ポンプ室２の側に真空吸引されて漏れ出ることがない。

（２段の接触式軸シールと非接触式軸シールを併用した軸シール構造）
次に、本例の駆動軸モータ側軸シール５１は、ポンプ中心軸線１ａの方向に所定の間隔で配置した１段シール部５４および２段シール部５５を備えた２段の接触式軸シールを備えている。１段シール部５４は例えば１連のリップシールからなり、２段シール部５５は例えば２連のリップシールからなる。また、１段シール部５４と２段シール部５５の間には、ラビリンスシールからなる非接触式軸シール５６が配置されている。

多段ルーツポンプ１の運転時には、多段ポンプ室２の側は真空になる。モータ３の側は大気圧状態のままであり、多段ポンプ室２の側は真空になり、駆動軸モータ側軸シール５１の両側に圧力差が発生する。圧力差によって、気体が真空側である多段ポンプ室２の側に流入すると、ポンプ到達圧力が上昇してしまう。本例では、２段の接触式軸シール構造を採用しているので、圧力差に起因して、多段ポンプ室２の側に流入する気体の量を低減でき、到達圧力の上昇を抑制できる。

また、リップシールからなる接触式軸シール構造では、回転する駆動軸１７に押圧されているリップ先端が摩耗する。経年劣化によりリップ先端の摩耗が進むと、シール性能が低下し、多段ポンプ室２の側に流入する気体の量が増加し、到達圧力が上昇する。本例では、接触式軸シール構造に、ラビリンスシールからなる非接触式軸シール構造を併用している。これにより、接触式軸シール構造の経年劣化に起因して多段ポンプ室２の側に流入する気体の増加を抑制できる。非接触式軸シール構造を追加しても駆動軸１７のイナーシャは増加しないので、ポンプ起動時の負荷が増加することがない。

なお、駆動軸モータ側軸シール５１として、非接触式軸シール構造を単独で使用可能な場合もある。この場合には、接触式軸シール構造を採用する場合に比べて駆動軸１７のイナーシャが小さくなり、ポンプ起動時の負荷を低減できる。

（従動軸のモータ側軸端部の気密シール構造）
次に、図２（ａ）を参照して、従動軸モータ側軸端部１８ａのシール構造を説明する。モータ側軸受ハウジング６を貫通して延びる従動軸モータ側軸孔６ｂに装着した従動軸モータ側軸受２７によって、従動軸モータ側軸端部１８ａが回転自在の状態で支持されている。従動軸モータ側軸孔６ｂの内周面と従動軸モータ側軸端部１８ａの外周面（本例では、この軸端部に取り付けた円筒状カラーの外周面）との間は、例えば、リップシールなどの軸シール５７によってシールされる。軸シール５７はポンプ室１４の側に配置されており、従動軸モータ側軸受２７はモータ３の側に配置されている。

多段ルーツポンプ１の運転時には、軸シール５７の多段ポンプ室２の側には真空が作用し、従動軸モータ側軸受２７の側は大気圧状態のままである。この圧力差によって、気体が大気側から軸シール５７を介して多段ポンプ室２の側に流入する可能性がある。また、従動軸モータ側軸受２７の封入グリースが多段ポンプ室２の側に漏れ出る可能性がある。

本例では、モータ側軸受ハウジング６における従動軸モータ側軸孔６ｂの先端開口を、エンドカバー５８によって封鎖している。エンドカバー５８は、Ｏリングなどのシール材５９を挟み、気密状態で、モータ側軸受ハウジング６に取り付けられている。このように、従動軸１８の軸端部分を気密シール構造とすることで、軸シール５７の経年劣化などに起因する多段ポンプ室２への流体漏れ量の増加を防止あるいは抑制できる。

また、従動軸モータ側軸受２７にも、駆動軸モータ側軸受２５の場合と同様に、等圧構造が付設されている。図２（ａ）に示すように、従動軸モータ側軸受２７と軸シール５７との間の隙間５９ａは、従動軸モータ側軸端部１８ａに形成した連通穴５９ｂを介して、大気側に連通している。従動軸モータ側軸受２７における多段ポンプ室２の側が反対側と同様な圧力状態に維持される。多段ルーツポンプ１の運転時に、多段ポンプ室２の側が真空状態になっても、連通穴５９ｂによる等圧構造によって、従動軸モータ側軸受２７の両側は、実質的に等圧状態に保持され、封入グリースが多段ポンプ室２の側に吸引されて漏れ出ることがない。

（潤滑剤流出防止構造）
図３（ａ）および（ｂ）、はそれぞれ、図１（ａ）および（ｂ）における潤滑剤流出防止構造が組み込まれているギヤ室側の部分を示す概略部分断面図である。これらの図を参照して説明すると、ギヤ室側軸受ハウジング７に形成した一対の軸孔７ａ、７ｂを貫通して、駆動軸ギヤ室側軸端部１７ｃおよび従動軸ギヤ室側軸端部１８ｂがギヤ室４内に延びている。駆動軸ギヤ室側軸端部１７ｃは駆動軸ギヤ室側軸受２６によって支持され、従動軸ギヤ室側軸端部１８ｂは従動軸ギヤ室側軸受２８によって支持されている。

駆動軸１７の側において、軸孔７ａと駆動軸ギヤ室側軸端部１７ｃとの間は、一定の間隔で配置したリップシール６１ａ（第１軸シール）およびリップシール６１ｂ（第２軸シール）からなる２段の軸シール６１によって、シールされている。同様に、従動軸１８の側において、軸孔７ｂと従動軸ギヤ室側軸端部１８ｂとの間は、一定の間隔で配置したリップシール６２ａ（第１軸シール）およびリップシール６２ｂ（第２軸シール）からなる２段の軸シール６２によって、シールされている。

ここで、多段ルーツポンプ１の運転時において、多段ポンプ室２の側に、大気から真空側に、急激な圧力変化が生じた場合等に、多段ポンプ室２と大気圧側のギヤ室４との間に大きな圧力差が生じる。この圧力差によって、軸シール６１、６２を介して、ギヤ室４の側のオイルが多段ポンプ室２の側に移動するおそれがある。本例では、以下に述べるように、ギヤ室側軸受ハウジング７に潤滑剤流出防止構造を設けて、ギヤ室４から多段ポンプ室２へのオイルの移動を防止している。

詳細に説明すると、本例のギヤ室側軸受ハウジング７は、第１軸受ハウジング７１（第１壁板）および第２軸受ハウジング７２（第２壁板）からなる２分割構造のハウジングである。第２軸受ハウジング７２は板状のハウジングであり、多段ポンプ室２のポンプハウジング５に取り付けられ、多段ポンプ室２の端壁部分を形成している。第１軸受ハウジング７１は第２軸受ハウジング７２にギヤ室側から取り付けられている。第１軸受ハウジング７１の反対側の端面に、ギヤ室ハウジング８が取り付けられている。

第１、第２軸受ハウジング７１、７２を貫通して、一対の軸孔７ａ、７ｂが形成されている。第１軸受ハウジング７１の各軸孔内周面部分における第２軸受ハウジング７２の側の端に、軸シール６１、６２の一方のリップシール６１ａ、６２ａが取り付けられている。第２軸受ハウジング７２の各軸孔内周面部分における第１軸受ハウジング７１の側の端に、軸シール６１、６２の他方のリップシール６１ｂ、６２ｂが取り付けられている。また、第１軸受ハウジング７１の各軸孔内周面部分におけるギヤ室側の端に、駆動軸ギヤ室側軸端部１７ｃを支持する駆動軸ギヤ室側軸受２６、従動軸ギヤ室側軸端部１８ｂを支持する従動軸ギヤ室側軸受２８が取り付けられている。なお、駆動軸ギヤ室側軸端部１７ｃ、従動軸ギヤ室側軸端部１８ｂには、それぞれ、円筒状カラーが装着されており、これらの外周面と、軸孔７ａ、７ｂとの間が、軸シール６１、６２によってシールされている。

第１軸受ハウジング７１には、各軸孔７ａ、７ｂをそれぞれ取り囲む状態に、圧力緩衝用の環状の第１ダンパー室７３が形成されている。第１ダンパー室７３は、内周側が軸孔７ａ、７ｂの内周面に開口する開口端７３ａ（第１開口端）となっている。図３（ｂ）には、軸孔７ａの側のみを示してある。

多段ルーツポンプ１を横置きに設置した状態において、第１ダンパー室７３における下端に位置する部分は、第１軸受ハウジング７１に形成した横方向に延びる下部連通路７４を介して、ギヤ室４における下側に形成されるオイル溜め部分４ａに連通している。下部連通路７４を省略して、第１ダンパー室７３をギヤ室４とは別個の室とすることもできる。

多段ルーツポンプ１を横置きに設置した状態において、第１ダンパー室７３における上端に位置する部分は、第１軸受ハウジング７１に形成した上方に延びる上部連通路７５の下端に連通している。上部連通路７５の上端部には所定サイズの網目のオイルフィルタ７６が取り付けられている。上部連通路７５におけるオイルフィルタ７６の上側部分は、オリフィス７７が配置された下方に延びる連通路７８を介して、第１軸受ハウジング７１の側の圧力緩衝用の第２ダンパー室７９に連通している。第１軸受ハウジング７１におけるオイルフィルタ７６が取り付けられている部分の上方には、カバー７１ａが取り付けられている。カバー７１ａを外して、オイルフィルタ７６の部分に外部からアクセス可能である。

次に、第２ダンパー室７９は、第１、第２軸受ハウジング７１、７２における合わせ面の部分において、軸孔７ａ、７ｂを取り囲む状態に形成されている。第２ダンパー室７９には、軸孔７ａ、７ｂに直交する方向に延びる連通路８０の外周端が連通している。連通路８０は第２ダンパー室７９よりも狭い幅の通路であり、その内周端は、リップシール６１ａ、６１ｂの間、および、リップシール６２ａ、６２ｂの間を通って、軸孔７ａ、７ｂの内周面に開口した開口端８０ａ（第２開口端）となっている。

本例では、ギヤ室側軸受ハウジング７に、潤滑剤流出防止構造を備えた通気路が形成されている。通気路は、軸孔７ａ、７ｂにおけるギヤ室側の部分に連通する開口端７３ａから、第１ダンパー室７３、オイルフィルタ７６が配置された上部連通路７５、オリフィス７７が配置された連通路７８、第２ダンパー室７９および第２ダンパー室７９を介して、軸孔７ａ、７ｂの軸シール６１、６２の側の部分に連通する開口端８０ａに至る。

オリフィス７７を介して連通する第１、第２ダンパー室７３、７９が配置されている。これらによる２段階の圧力緩衝効果によって、多段ポンプ室２に生じる急激な圧力変化に起因するギヤ室４の側の圧力変化が大幅に緩和される。急激な圧力変化に起因して、オイルが、ギヤ室４から軸シール６１、６２を介して多段ポンプ室２の側に移動することを確実に防止あるいは抑制できる。

ギヤ室４から第１ダンパー室７３に移動し、圧力低下によってミスト状になったオイルは、上部連通路７５に配置されているオイルフィルタ７６に付着して捕捉される。オイルフィルタ７６に付着したオイルは、ここから下方に落下する。ミスト状のオイルが、第２ダンパー室７９の側に移動し、ここを介して、多段ポンプ室２の側に移動することを確実に防止できる。

（改変例）
上記の例では、モータ冷却用のファンとして、ターボファン等に比べて、冷却風量の大きなシロッコファン３４を使用している。シロッコファン３４は、モータから多段ポンプ室とは反対側に突出している駆動軸モータ側軸端部１７ｂの先端に取り付けられている。ここで、ポンプ軸長の増加を抑制するためには、シロッコファンの羽根部分が、モータのモータステータ３２の一部を取り囲む状態に配置すればよい。例えば、図４に示す多段ルーツポンプ１Ａでは、駆動軸モータ側軸端部１７ｂの先端に取り付けたシロッコファン３４Ａにおいて、その円筒状の羽根部分の一部が、モータ３の外周を取り囲む状態に配置されている。これにより、シロッコファン３４Ａの一部が、モータ３に対して径方向に重なった状態に配置され、その分、ポンプ軸長の増加を抑制できる。

１、１Ａ 多段ルーツポンプ
１ａ ポンプ中心軸線
２ 多段ポンプ室
３ モータ
４ ギヤ室
４ａ オイル溜め部分
５ ポンプハウジング
６ モータ側軸受ハウジング
６ａ 駆動軸モータ側軸孔
６ｂ 従動軸モータ側軸孔
７ ギヤ室側軸受ハウジング
７ａ 駆動軸ギヤ室側軸孔
７ｂ 従動軸ギヤ室側軸孔
８ ギヤ室ハウジング
１１、１２、１３、１４ ポンプ室
１５ ポンプ吸気口
１６ ポンプ排気口
１７ 駆動軸
１７Ａ ポンプ軸部
１７Ｂ モータ軸部
１７ａ 軸部分
１７ｂ 駆動軸モータ側軸端部
１７ｃ 駆動軸ギヤ室側軸端部
１８ 従動軸
１８ａ 従動軸モータ側軸端部
１８ｂ 従動軸ギヤ室側軸端部
２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂ、２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂ まゆ型ロータ
２５ 駆動軸モータ側軸受
２６ 駆動軸ギヤ室側軸受
２７ 従動軸モータ側軸受
２８ 従動軸ギヤ室側軸受
３１ モータハウジング
３２ モータステータ
３３ モータロータ
３４、３４Ａ シロッコファン
４１ オイル
４２ 駆動側タイミングギヤ
４３ 従動側タイミングギヤ
５１ 駆動軸モータ側軸シール
５２ 大気連通室
５３ 大気連通路
５６ 非接触式軸シール
５７ 軸シール
５８ エンドカバー
５９ａ 隙間
５９ｂ 連通穴
６１ 軸シール
６１ａ、６１ｂ リップシール
６２ 軸シール
６２ａ、６２ｂ リップシール
７１ 第１軸受ハウジング
７１ａ カバー
７２ 第２軸受ハウジング
７３ 第１ダンパー室
７３ａ 開口端
７４ 下部連通路
７５ 上部連通路
７６ オイルフィルタ
７７ オリフィス
７８ 連通路
７９ 第２ダンパー室
８０ 連通路
８０ａ 開口端

Claims (10)

1. ポンプ軸線方向に配列された複数のポンプ室を備えた多段ポンプ室と、
   前記多段ポンプ室を前記ポンプ軸線方向に貫通して延びる駆動軸および従動軸と、
   前記ポンプ室のそれぞれの内部に位置するように、前記駆動軸および前記従動軸のそれぞれに取り付けた複数対のポンプロータと、
   前記駆動軸を回転駆動するモータと、
   前記駆動軸の回転を前記従動軸に伝達するギヤ列を備えたギヤ室と
   を有しており、
   前記多段ポンプ室を挟み、前記ポンプ軸線方向の一方の側に前記モータが配置され、他方の側に前記ギヤ室が配置され、
   複数の前記ポンプ室には、ポンプ吸気口に連通する最大容積の真空側ポンプ室、およびポンプ排気口に連通する最小容積の大気側ポンプ室が含まれ、
   前記真空側ポンプ室は前記ギヤ室に隣接配置され、前記大気側ポンプ室は前記モータに隣接配置され、
   前記駆動軸は、前記ポンプロータが取り付けられているポンプ軸部、および前記モータのモータロータが取り付けられているモータ軸部を備えた１本の軸である多段ルーツポンプ。
2. 請求項１において、
   前記駆動軸における前記ポンプ軸部と前記モータ軸部との間の軸部分を回転自在の状態で支持する駆動軸モータ側軸受と、
   前記駆動軸における前記ギヤ室内に延びるギヤ室側軸端部を回転自在の状態で支持している駆動軸ギヤ室側軸受と
   を有しており、
   前記駆動軸モータ側軸受はグリース封入式の軸受であり、
   前記駆動軸ギヤ室側軸受はオイル潤滑式の軸受である多段ルーツポンプ。
3. 請求項１において、
   前記モータを冷却するためのシロッコファンを有しており、
   前記シロッコファンは、前記モータから前記多段ポンプ室とは反対側に突出している前記駆動軸のモータ側軸端部に取り付けられている多段ルーツポンプ。
4. 請求項３において、
   前記シロッコファンの羽根部分は、前記モータのモータステータの一部を取り囲む状態に配置されている多段ルーツポンプ。
5. 請求項２において、
   前記多段ポンプ室におけるモータ側端壁を貫通して延びる駆動軸モータ側軸孔と、当該駆動軸モータ側軸孔を貫通して延びる前記軸部分との間をシールしている駆動軸モータ側軸シールを有しており、
   前記駆動軸モータ側軸孔内において、前記駆動軸モータ側軸シールは前記大気側ポンプ室の側に配置され、前記駆動軸モータ側軸受は前記モータの側に配置され、
   前記駆動軸モータ側軸孔内における前記駆動軸モータ側軸受と前記駆動軸モータ側軸シールとの間の隙間は、大気側に連通する大気連通室である多段ルーツポンプ。
6. 請求項５において、
   前記駆動軸モータ側軸シールは、
   前記ポンプ軸線方向に所定の間隔で配置した第１、第２リップシールを備えた２段の接触式軸シール、および、
   ラビリンスシールからなる非接触式軸シール
   のうちの少なくとも一方である多段ルーツポンプ。
7. 請求項５において、
   前記駆動軸モータ側軸シールは、
   前記ポンプ軸線方向に所定の間隔で配置した第１、第２リップシールを備えた２段の接触式軸シールと、
   前記第１、第２リップシールの間に配置したラビリンスシールからなる非接触式軸シールと
   を備えている多段ルーツポンプ。
8. 請求項５において、
   前記多段ポンプ室の前記モータ側端壁に形成した従動軸モータ側軸孔と、
   前記従動軸モータ側軸孔を貫通する前記従動軸の従動軸モータ側軸端部と、
   前記従動軸モータ側軸孔内において、前記従動軸モータ側軸端部を回転自在の状態で支持する従動軸モータ側軸受と、
   前記従動軸モータ側軸受に対して前記大気側ポンプ室の側に位置し、前記従動軸モータ側軸孔と前記従動軸モータ側軸端部との間をシールしている従動軸モータ側軸シールと、
   前記従動軸モータ側軸孔内における前記従動軸モータ側軸受と前記従動軸モータ側軸シールとの間の隙間を大気側に連通している連通穴と
   を備えている多段ルーツポンプ。
9. 請求項５において、
   前記多段ポンプ室の前記モータ側端壁に形成した従動軸モータ側軸孔と、
   前記従動軸モータ側軸孔を貫通する前記従動軸の従動軸モータ側軸端部と、
   前記従動軸モータ側軸孔および前記従動軸モータ側軸端部を覆い隠すエンドカバーと
   を有しており、
   前記エンドカバーは、前記モータ側端壁に対して気密状態に取り付けられている多段ルーツポンプ。
10. 請求項４において、
    前記多段ポンプ室におけるギヤ室側端壁に貫通する状態に形成した駆動軸ギヤ室側軸孔および従動軸ギヤ室側軸孔と、
    前記駆動軸ギヤ室側軸孔を貫通して延びる前記駆動軸の駆動軸ギヤ室側軸端部と、
    前記従動軸ギヤ室側軸孔を貫通して延びる前記従動軸の従動軸ギヤ室側軸端部と、
    前記駆動軸ギヤ室側軸孔と前記駆動軸ギヤ室側軸端部との間をシールしている駆動軸ギヤ室側軸シールと、
    前記従動軸ギヤ室側軸孔と前記従動軸ギヤ室側軸端部との間をシールしている従動軸ギヤ室側軸シールと、
    前記駆動軸ギヤ室側軸シールおよび前記従動軸ギヤ室側軸シールと、前記ギヤ室との間に位置するように、前記ギヤ室側端壁に設けた潤滑剤流出防止構造と
    を有しており、
    前記潤滑剤流出防止構造は、
    前記ギヤ室に連通する圧力緩衝用の第１ダンパー室と、
    前記第１ダンパー室に、オイル捕捉用のフィルタおよびオリフィスを経由して連通している圧力緩衝用の第２ダンパー室と
    を備えている多段ルーツポンプ。

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