JP6988586B2

JP6988586B2 - Vacuum pump

Info

Publication number: JP6988586B2
Application number: JP2018041183A
Authority: JP
Inventors: 雅嗣眞鍋
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2018-03-07
Filing date: 2018-03-07
Publication date: 2022-01-05
Anticipated expiration: 2038-03-07
Also published as: JP2019157651A

Description

本発明は、真空ポンプに関する。 The present invention relates to a vacuum pump.

ターボ分子ポンプ等の真空ポンプにおいて回転体の支持に油潤滑の軸受を用いる場合には、連続して潤滑剤（潤滑油）を供給する必要がある。連続して潤滑剤を供給する方法としては、特許文献１に記載のように潤滑剤を循環させて供給する方法が知られている。 When an oil-lubricated bearing is used to support a rotating body in a vacuum pump such as a turbo molecular pump, it is necessary to continuously supply a lubricant (lubricating oil). As a method of continuously supplying the lubricant, a method of circulating and supplying the lubricant as described in Patent Document 1 is known.

特許文献１に記載の発明においては、フェルトから構成される潤滑剤貯蔵装置を備え、フェルトの一部は回転軸に設けられた噴霧ナットの円錐表面に接触している。軸受から排出された潤滑剤は潤滑剤貯蔵装置に戻り、毛細管力により潤滑剤貯蔵装置内に浸透し、接触部から噴霧ナットの円錐表面に移動する。円錐表面上の潤滑剤は遠心力により軸受方向へ移動し、軸受に供給される。 In the invention described in Patent Document 1, a lubricant storage device composed of felt is provided, and a part of the felt is in contact with the conical surface of the spray nut provided on the rotating shaft. The lubricant discharged from the bearing returns to the lubricant storage device, penetrates into the lubricant storage device by the capillary force, and moves from the contact portion to the conical surface of the spray nut. The lubricant on the surface of the cone moves toward the bearing by centrifugal force and is supplied to the bearing.

特許第５３０３１３７号公報Japanese Patent No. 5303137

しかしながら、特許文献１に記載の潤滑剤貯蔵装置では、潤滑剤が毛細管力により浸透するという構成であり、潤滑剤戻り側から離れた潤滑剤供給側まで移動する際の移動効率が非常に悪いという問題がある。 However, the lubricant storage device described in Patent Document 1 has a configuration in which the lubricant permeates due to the capillary force, and the movement efficiency when moving from the lubricant return side to the lubricant supply side is very poor. There's a problem.

本発明の好ましい態様による真空ポンプは、ポンプロータが設けられた回転軸を支持する軸受と、前記回転軸に設けられ、遠心力により液状の潤滑剤を前記軸受に供給するためのテーパ面が形成されたテーパ部材と、前記軸受から排出された潤滑剤が戻る潤滑剤戻り面および前記テーパ面に接触する潤滑剤供給面を有し、前記潤滑剤が貯蔵される潤滑剤貯蔵部と、を備え、前記潤滑剤貯蔵部は、内部に多数の微小空隙を有する毛細管構造体で形成され、前記潤滑剤戻り面から前記潤滑剤供給面にかけて毛細管力が大きくなっていくように構成されている。
さらに好ましい態様では、前記潤滑剤戻り面は前記軸受の外輪に接触している。
さらに好ましい態様では、前記微小空隙の大きさが、前記潤滑剤戻り面から前記潤滑剤供給面にかけて小さくなっていくように構成されている。
さらに好ましい態様では、前記潤滑剤貯蔵部は、前記潤滑剤戻り面から前記潤滑剤供給面にかけて複数層の毛細管構造体を有し、前記複数層の毛細管構造体の毛細管力は、前記潤滑剤供給面に近い毛細管構造体ほど大きく設定されている。
さらに好ましい態様では、前記潤滑剤貯蔵部は、前記軸受の外輪の軸方向位置を調節する調整部材を介して配置され、前記調整部材は、前記外輪に接触する第１の面と前記潤滑剤貯蔵部に接触する第２の面とを有する多孔質焼結金属材で形成され、前記多孔質焼結金属材は、前記第１の面から前記第２の面にかけて毛細管力が大きくなっていくように構成されている。
さらに好ましい態様では、前記潤滑剤貯蔵部は、前記軸受の外輪の軸方向位置を調節する調整部材を介して配置され、前記調整部材は多孔質層を形成する表面処理が施され、前記多孔質層は、前記外輪に接触する第１の多孔質層表面から前記潤滑剤貯蔵部に接触する第２の多孔質層表面にかけて毛細管力が大きくなっていくように構成されている。 In the vacuum pump according to the preferred embodiment of the present invention, a bearing for supporting the rotating shaft provided with a pump rotor and a tapered surface provided on the rotating shaft for supplying a liquid lubricant to the bearing by centrifugal force are formed. It is provided with a tapered member, a lubricant return surface through which the lubricant discharged from the bearing returns, and a lubricant storage unit having a lubricant supply surface in contact with the tapered surface and storing the lubricant. The lubricant storage portion is formed of a capillary structure having a large number of minute voids inside, and is configured such that the capillary force increases from the lubricant return surface to the lubricant supply surface.
In a more preferred embodiment, the lubricant return surface is in contact with the outer ring of the bearing.
In a more preferred embodiment, the size of the micro voids is configured to decrease from the lubricant return surface to the lubricant supply surface.
In a more preferred embodiment, the lubricant storage unit has a plurality of layers of capillary structure from the lubricant return surface to the lubricant supply surface, and the capillary force of the plurality of layers of the capillary structure is the lubricant supply. The closer the capillary structure is to the surface, the larger it is set.
In a more preferred embodiment, the lubricant storage is arranged via an adjusting member that adjusts the axial position of the outer ring of the bearing, the adjusting member having a first surface in contact with the outer ring and the lubricant storage. The porous sintered metal material is formed of a porous sintered metal material having a second surface in contact with the portion, so that the capillary force of the porous sintered metal material increases from the first surface to the second surface. It is configured in.
In a more preferred embodiment, the lubricant reservoir is disposed via an adjusting member that adjusts the axial position of the outer ring of the bearing, which is surface treated to form a porous layer and is porous. The layer is configured such that the capillary force increases from the surface of the first porous layer in contact with the outer ring to the surface of the second porous layer in contact with the lubricant storage portion.

本発明によれば、毛細管力の差を利用することにより、潤滑剤貯蔵部における潤滑剤の循環移動をより効果的行わせることができる。 According to the present invention, by utilizing the difference in capillary force, the circulating movement of the lubricant in the lubricant storage unit can be performed more effectively.

図１は、ポンプ本体の断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of the pump body. 図２は、ベアリングホルダの詳細構造を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a detailed structure of the bearing holder. 図３は、毛細管力のｚ方向の分布を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the distribution of capillary force in the z direction. 図４は、変形例１を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a modification 1. 図５は、変形例２を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a modification 2. 図６は、変形例３を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a modified example 3. 図７は、変形例４を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a modified example 4.

以下、図を参照して本発明を実施するための形態について説明する。図１は本発明に係る真空ポンプの一実施の形態を示す図であり、ターボ分子ポンプのポンプ本体１の断面を示したものである。ターボ分子ポンプは、図１に示すポンプ本体１とは別にポンプ本体１に電力を供給する電源装置を備えるが、図１では図示を省略した。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a vacuum pump according to the present invention, and shows a cross section of a pump body 1 of a turbo molecular pump. The turbo molecular pump includes a power supply device that supplies electric power to the pump body 1 separately from the pump body 1 shown in FIG. 1, but the illustration is omitted in FIG.

図１に示すポンプ本体１は、排気機能部として、タービン翼を備えたターボポンプ部Ｐ１と、螺旋型の溝を備えたHolweckポンプ部Ｐ２とを備えている。もちろん、本発明は、排気機能部にターボポンプ部Ｐ１およびHolweckポンプ部Ｐ２を備えた真空ポンプに限らず、タービン翼のみを備えた真空ポンプや、ジーグバーンポンプやHolweckポンプなどのドラッグポンプのみを備えた真空ポンプや、それらを組み合わせた真空ポンプにも適用することができる。 The pump body 1 shown in FIG. 1 includes a turbo pump unit P1 having turbine blades and a Holweck pump unit P2 having a spiral groove as an exhaust function unit. Of course, the present invention is not limited to a vacuum pump having a turbo pump section P1 and a Holweck pump section P2 in the exhaust function section, but only a vacuum pump having only turbine blades and a drag pump such as a Ziegburn pump or a Holweck pump. It can also be applied to vacuum pumps equipped with them and vacuum pumps that combine them.

ターボポンプ部Ｐ１は、ポンプロータ３に形成された複数段の回転翼３０とベース２側に配置された複数段の固定翼２０とで構成される。一方、ターボポンプ部Ｐ１の排気下流側に設けられたHolweckポンプ部Ｐ２は、ポンプロータ３に形成された円筒部３１とベース２側に配置されたステータ２１とで構成されている。円筒状のステータ２１の内周面には螺旋溝が形成されている。複数段の回転翼３０と円筒部３１とが回転側排気機能部を構成し、複数段の固定翼２０とステータ２１とが固定側排気機能部を構成する。 The turbo pump unit P1 is composed of a plurality of stages of rotary blades 30 formed on the pump rotor 3 and a plurality of stages of fixed blades 20 arranged on the base 2 side. On the other hand, the Holweck pump section P2 provided on the exhaust downstream side of the turbo pump section P1 is composed of a cylindrical portion 31 formed on the pump rotor 3 and a stator 21 arranged on the base 2 side. A spiral groove is formed on the inner peripheral surface of the cylindrical stator 21. The multi-stage rotary blade 30 and the cylindrical portion 31 form a rotary side exhaust function unit, and the plurality of stages of the fixed blade 20 and the stator 21 form a fixed side exhaust function unit.

ポンプロータ３はシャフト１０に締結されており、そのシャフト１０はモータ４により回転駆動される。モータ４には例えばＤＣブラシレスモータが用いられ、ベース２にモータステータ４ａが設けられ、シャフト１０側にはモータロータ４ｂが設けられている。シャフト１０とポンプロータ３とから成る回転体ユニットＲは、永久磁石６ａ，６ｂを用いた永久磁石磁気軸受６と転がり軸受であるベアリング８とにより回転自在に支持されている。 The pump rotor 3 is fastened to the shaft 10, and the shaft 10 is rotationally driven by the motor 4. For example, a DC brushless motor is used for the motor 4, a motor stator 4a is provided on the base 2, and a motor rotor 4b is provided on the shaft 10 side. The rotating body unit R including the shaft 10 and the pump rotor 3 is rotatably supported by a permanent magnet magnetic bearing 6 using permanent magnets 6a and 6b and a bearing 8 which is a rolling bearing.

永久磁石６ａ，６ｂは、軸方向に磁化されたリング状の永久磁石である。ポンプロータ３に設けられた複数の永久磁石６ａは、同極同士が対向するように軸方向に複数配置されている。一方、固定側の複数の永久磁石６ｂは、ポンプケーシング１２に固定された磁石ホルダ１１に装着されている。これらの永久磁石６ｂも、同極同士が対向するように軸方向に複数配置されている。 The permanent magnets 6a and 6b are ring-shaped permanent magnets magnetized in the axial direction. A plurality of permanent magnets 6a provided on the pump rotor 3 are arranged in the axial direction so that the same poles face each other. On the other hand, the plurality of permanent magnets 6b on the fixed side are attached to the magnet holder 11 fixed to the pump casing 12. A plurality of these permanent magnets 6b are also arranged in the axial direction so that the same poles face each other.

ポンプロータ３に設けられた永久磁石６ａの軸方向位置は、その内周側に配置された永久磁石６ｂの位置よりも若干上側となるように設定されている。すなわち、回転側の永久磁石の磁極は、固定側の永久磁石の磁極に対して軸方向に所定量だけずれている。この所定量の大きさによって、永久磁石磁気軸受６の支持力が異なる。図１に示す例では、永久磁石６ａの方が図示上側に配置されているため、永久磁石６ａと永久磁石６ｂとの反発力により、ラジアル方向の支持力と軸方向上向き（ポンプ排気口側方向）の力とが回転体ユニットＲに働いている。 The axial position of the permanent magnet 6a provided on the pump rotor 3 is set to be slightly higher than the position of the permanent magnet 6b arranged on the inner peripheral side thereof. That is, the magnetic poles of the permanent magnets on the rotating side are displaced by a predetermined amount in the axial direction with respect to the magnetic poles of the permanent magnets on the fixed side. The bearing capacity of the permanent magnet magnetic bearing 6 differs depending on the size of this predetermined amount. In the example shown in FIG. 1, since the permanent magnet 6a is arranged on the upper side in the drawing, the repulsive force between the permanent magnet 6a and the permanent magnet 6b causes the bearing force in the radial direction and the upward direction in the axial direction (direction toward the pump exhaust port side). ) Is acting on the rotating body unit R.

磁石ホルダ１１の中央には、ベアリング９を保持するベアリングホルダ１３が固定されている。図１では、ベアリング８，９に深溝玉軸受を用いているが、これに限らず、例えばアンギュラコンタクトの軸受を用いても良い。ベアリング９は、シャフト上部のラジアル方向の振れを制限するタッチダウンベアリングとして機能するものである。定常回転状態ではシャフト１０とベアリング９とが接触することはなく、大外乱が加わった場合や、回転の加速時または減速時にシャフト１０の振れ回りが大きくなった場合に、シャフト１０がベアリング９に接触する。 A bearing holder 13 for holding the bearing 9 is fixed to the center of the magnet holder 11. In FIG. 1, deep groove ball bearings are used for the bearings 8 and 9, but the present invention is not limited to this, and for example, an angular contact bearing may be used. The bearing 9 functions as a touchdown bearing that limits the deflection of the upper part of the shaft in the radial direction. In the steady rotation state, the shaft 10 and the bearing 9 do not come into contact with each other, and the shaft 10 becomes the bearing 9 when a large disturbance is applied or when the rotation of the shaft 10 becomes large during acceleration or deceleration of rotation. Contact.

ベアリング８は、ベース２に設けられたベアリングホルダ５０に保持される。ベアリングホルダ５０には、ベアリング８に供給される潤滑剤を貯蔵する潤滑剤貯蔵部６０が設けられている。ベアリング８の潤滑剤には、潤滑油等の液状の潤滑剤が用いられる。 The bearing 8 is held by a bearing holder 50 provided on the base 2. The bearing holder 50 is provided with a lubricant storage unit 60 for storing the lubricant supplied to the bearing 8. As the lubricant for the bearing 8, a liquid lubricant such as lubricating oil is used.

図２は、ベアリングホルダ５０の詳細構造を示す断面図である。ベアリング８は外輪８１，内輪８２および転動体８３を備えており、内輪８２はシャフト１０に固定され、外輪８１はベアリングホルダ５０に保持される。シャフト１０の下端には、ベアリング８の内輪８２をシャフト１０に固定するための固定部品１００が装着される。外輪８１とベアリングホルダ５０との間には、外輪８１の外周側に配置されるラジアルダンパー４０と、外輪８１の軸方向端面側に配置されるスラストダンパー４１とが設けられている。ラジアルダンパー４０およびスラストダンパー４１にはゴム等の弾性部材が用いられる。外輪８１の軸方向位置、すなわちベアリング８にかかる予圧は、ネジなどで構成される位置調整部品７０によって調整される。 FIG. 2 is a cross-sectional view showing a detailed structure of the bearing holder 50. The bearing 8 includes an outer ring 81, an inner ring 82, and a rolling element 83. The inner ring 82 is fixed to the shaft 10, and the outer ring 81 is held by the bearing holder 50. A fixing component 100 for fixing the inner ring 82 of the bearing 8 to the shaft 10 is mounted on the lower end of the shaft 10. Between the outer ring 81 and the bearing holder 50, a radial damper 40 arranged on the outer peripheral side of the outer ring 81 and a thrust damper 41 arranged on the axial end surface side of the outer ring 81 are provided. An elastic member such as rubber is used for the radial damper 40 and the thrust damper 41. The axial position of the outer ring 81, that is, the preload applied to the bearing 8, is adjusted by the position adjusting component 70 composed of screws or the like.

潤滑剤貯蔵部６０は、ベアリングホルダ５０の下端に固定される貯蔵部ホルダ５１に設けられている。潤滑剤貯蔵部６０の図示上側の面６０１は位置調整部品７０に接触している。潤滑剤貯蔵部６０はリング形状をしており、その内周側には潤滑剤供給突起部６０ａが設けられている。固定部品１００の外周面はベアリング８に近づくほど径が大きくなるテーパ面１００ａになっており、潤滑剤供給突起部６０ａの先端の面６０２はテーパ面１００ａに接触している。 The lubricant storage unit 60 is provided in the storage unit holder 51 fixed to the lower end of the bearing holder 50. The upper surface 601 shown in the lubricant storage section 60 is in contact with the position adjusting component 70. The lubricant storage portion 60 has a ring shape, and a lubricant supply protrusion 60a is provided on the inner peripheral side thereof. The outer peripheral surface of the fixed component 100 is a tapered surface 100a whose diameter increases as it approaches the bearing 8, and the surface 602 at the tip of the lubricant supply protrusion 60a is in contact with the tapered surface 100a.

潤滑剤貯蔵部６０は、フェルト状やスポンジ状の多孔質材または多孔質焼結プラスチックや多孔質焼結金属などで形成されており、多孔質材に形成された多数の微小空隙に潤滑剤が貯蔵される。潤滑剤貯蔵部６０の潤滑剤供給突起部６０ａは先端の面６０２がテーパ面１００ａに接触しているので、潤滑剤供給突起部６０ａの潤滑剤が面６０２からテーパ面１００ａに付着する。 The lubricant storage unit 60 is made of a felt-like or sponge-like porous material, a porous sintered plastic, a porous sintered metal, or the like, and the lubricant is applied to a large number of minute voids formed in the porous material. It is stored. Since the surface 602 at the tip of the lubricant supply protrusion 60a of the lubricant storage unit 60 is in contact with the tapered surface 100a, the lubricant of the lubricant supply protrusion 60a adheres from the surface 602 to the tapered surface 100a.

上述のように、テーパ面１００ａは、固定部品１００の先端からベアリング８の内輪８２に近づくほど径が大きくなるテーパ面となっている。そのため、シャフト１０が高速で回転すると、テーパ面１００ａに付着した潤滑剤は、破線矢印で示すように遠心力によってテーパ面１００ａ上を内輪８２の方向に移動し、内輪８２へと移動する。内輪８２に移動した潤滑剤は転動体８３にも付着し、転動体８３の回転により外輪８１の転動面に付着する。 As described above, the tapered surface 100a is a tapered surface whose diameter increases as it approaches the inner ring 82 of the bearing 8 from the tip of the fixed component 100. Therefore, when the shaft 10 rotates at high speed, the lubricant adhering to the tapered surface 100a moves on the tapered surface 100a in the direction of the inner ring 82 by centrifugal force as shown by the broken line arrow, and moves to the inner ring 82. The lubricant that has moved to the inner ring 82 also adheres to the rolling element 83, and adheres to the rolling surface of the outer ring 81 due to the rotation of the rolling element 83.

このように、ベアリング８の内部に入った潤滑剤の一部は、転動体８３を介して外輪８１へ移動する。しかし、外輪８１まで移動する潤滑剤は微量であり、供給された潤滑剤のほとんどが高速回転する内輪８２および転動体８３により弾き飛ばされて潤滑剤貯蔵部６０の面６０１側に戻される。例えば、弾き飛ばされて位置調整部品７０の内周面に付着した潤滑剤は、重力により潤滑剤貯蔵部６０方向に移動し、面６０１から潤滑剤貯蔵部６０に流入する。 In this way, a part of the lubricant that has entered the inside of the bearing 8 moves to the outer ring 81 via the rolling element 83. However, the amount of lubricant that moves to the outer ring 81 is very small, and most of the supplied lubricant is repelled by the inner ring 82 and the rolling element 83 that rotate at high speed and returned to the surface 601 side of the lubricant storage unit 60. For example, the lubricant that has been blown off and adhered to the inner peripheral surface of the position adjusting component 70 moves in the direction of the lubricant storage unit 60 due to gravity, and flows into the lubricant storage unit 60 from the surface 601.

上述したように、潤滑剤貯蔵部６０は微小空隙が多数形成された多孔質材で形成されており、毛細管現象によって多孔質材内を潤滑剤が浸透する。本実施の形態では、潤滑剤貯蔵部６０に用いられる多孔質材、すなわち上述したフェルト状やスポンジ状の多孔質材または多孔質焼結プラスチックや多孔質焼結金属などのことを、毛細管構造体と呼ぶ場合もある。 As described above, the lubricant storage unit 60 is formed of a porous material in which a large number of microvoids are formed, and the lubricant permeates into the porous material due to the capillary phenomenon. In the present embodiment, the porous material used for the lubricant storage unit 60, that is, the above-mentioned felt-like or sponge-like porous material, porous sintered plastic, porous sintered metal, or the like is referred to as a capillary structure. Sometimes called.

ところで、従来の場合（例えば特許文献１に記載の発明の場合）も、潤滑剤貯蔵部にフェルト状の部材を用いることで毛細管力による潤滑剤の浸透を潤滑剤供給に利用している。毛細管現象における毛細管の液面の上昇高さｈは、次式（１）で与えられる。ただし、式（１）において、Ｔ＝表面張力、θ＝接触角、ρ＝液体の密度、ｇ＝重力加速度、ｒ＝毛細管の半径である。毛細管力は上昇高さｈで表され、ｈが大きいものほど毛細管力が大きい。
ｈ＝（２Ｔcosθ）／ρｇｒ …（１） By the way, also in the conventional case (for example, in the case of the invention described in Patent Document 1), the permeation of the lubricant by the capillary force is utilized for the lubricant supply by using the felt-like member for the lubricant storage portion. The rising height h of the liquid level of the capillaries in the capillarity is given by the following equation (1). However, in the formula (1), T = surface tension, θ = contact angle, ρ = liquid density, g = gravitational acceleration, r = capillary radius. The capillary force is expressed by the rising height h, and the larger h is, the larger the capillary force is.
h = (2Tcosθ) / ρgr ... (1)

式（１）から分かるように、毛細管の半径ｒが小さいほど上昇の高さｈ（すなわち毛細管力）は大きくなる。毛細管構造体（多孔質材）の場合、ｒはスポンジ状の部材であれば孔の大きさを表すパラメータであり、フェルト状の部材であれば繊維と繊維とで囲まれた隙間空間の大きさを表すパラメータである。 As can be seen from the equation (1), the smaller the radius r of the capillary tube, the larger the rising height h (that is, the capillary force). In the case of a capillary structure (porous material), r is a parameter indicating the size of the hole in the case of a sponge-like member, and the size of the gap space surrounded by the fibers in the case of a felt-like member. It is a parameter representing.

ここで、潤滑剤貯蔵部６０における毛細管力が従来のように一様で均質であると仮定した場合を考える。その場合、潤滑剤貯蔵部６０の面６０１から浸入した潤滑剤は、毛細管力により徐々に潤滑剤貯蔵部全体に浸透し、その後、潤滑剤が潤滑剤供給突起部６０ａの先端に達すると、面６０２から固定部品１００のテーパ面１００ａに潤滑剤が移動することになる。毛細管力が一様均質な場合には潤滑剤移動の効率が悪く、潤滑剤貯蔵部６０の面６０１から戻ってきた潤滑剤を離れた潤滑剤供給突起部６０ａの先端まで移動させるのに十分な力を発揮することができない。そのため、潤滑剤の戻りが少ない状況においては、テーパ面１００ａへの潤滑剤の供給が滞るというおそれがあった。 Here, consider a case where it is assumed that the capillary force in the lubricant storage unit 60 is uniform and uniform as in the conventional case. In that case, the lubricant that has penetrated from the surface 601 of the lubricant storage unit 60 gradually permeates the entire lubricant storage unit due to the capillary force, and then when the lubricant reaches the tip of the lubricant supply protrusion 60a, the surface The lubricant will move from 602 to the tapered surface 100a of the fixing component 100. When the capillary force is uniform and uniform, the efficiency of lubricant transfer is poor, and it is sufficient to move the lubricant returned from the surface 601 of the lubricant storage unit 60 to the tip of the lubricant supply protrusion 60a away. I can't exert my strength. Therefore, in a situation where the return of the lubricant is small, there is a possibility that the supply of the lubricant to the tapered surface 100a may be delayed.

そこで、本実施の形態では、潤滑剤貯蔵部６０を構成する毛細管構造体の毛細管力が、潤滑剤戻り側（すなわち面６０１）から潤滑剤供給側（すなわち面６０２）にかけて大きくなっていくように潤滑剤貯蔵部６０を構成するようにした。図２に示す例では、潤滑剤貯蔵部６０の図示上下方向に毛細管力の大きさを変えるようにした。すなわち、図２のように面６０１を原点として下向きにｚ軸を設定した場合、潤滑剤貯蔵部６０における毛細管力のｚ方向に関する変化（ｚ方向の分布）を図３のように設定する。 Therefore, in the present embodiment, the capillary force of the capillary structure constituting the lubricant storage unit 60 increases from the lubricant return side (that is, the surface 601) to the lubricant supply side (that is, the surface 602). The lubricant storage unit 60 is configured. In the example shown in FIG. 2, the magnitude of the capillary force is changed in the vertical direction shown in the lubricant storage unit 60. That is, when the z-axis is set downward with the surface 601 as the origin as shown in FIG. 2, the change (distribution in the z-direction) of the capillary force in the lubricant storage unit 60 with respect to the z-direction is set as shown in FIG.

図３において、実線Ｌ１が毛細管力のｚ方向分布を表している。原点（面６０１の位置）から潤滑剤供給突起部６０ａの上端位置（ｚ１）までは、毛細管力は一定の傾きで増加している。そして、位置ｚ１から潤滑剤貯蔵部６０の下面（ｚ２）までは毛細管力を一定とした。例えば、スポンジ状の毛細管構造体の場合には、孔径が面６０１から位置ｚ１にかけて小さくなっていくように構成されており、位置ｚ１から位置ｚ２の間は孔径がほぼ同じ大きさに設定されている。この場合、毛細管力の差による図示下向きの駆動力が潤滑剤に働くことにより、毛細管力が一様均質な場合に比べて潤滑剤の下方への移動を能動的に生じさせることができる。その結果、潤滑剤戻り側である面６０１から潤滑剤供給側である面６０２が形成された潤滑剤供給突起部６０ａへの潤滑剤の移動を効果的に行わせることができ、テーパ面１００ａを介したベアリング８への潤滑剤供給を安定して行わせることができる。 In FIG. 3, the solid line L1 represents the z-direction distribution of the capillary force. From the origin (position of the surface 601) to the upper end position (z1) of the lubricant supply protrusion 60a, the capillary force increases with a constant inclination. Then, the capillary force was kept constant from the position z1 to the lower surface (z2) of the lubricant storage unit 60. For example, in the case of a sponge-like capillary structure, the pore diameter is configured to decrease from the surface 601 to the position z1, and the pore diameter is set to be substantially the same between the position z1 and the position z2. There is. In this case, the downward driving force shown in the figure due to the difference in the capillary force acts on the lubricant, so that the lubricant can be actively moved downward as compared with the case where the capillary force is uniform and uniform. As a result, the lubricant can be effectively moved from the surface 601 on the lubricant return side to the lubricant supply protrusion 60a on which the surface 602 on the lubricant supply side is formed, and the tapered surface 100a can be formed. It is possible to stably supply the lubricant to the bearing 8 via the bearing 8.

なお、図３に示す実線Ｌ１では、位置ｚ１から位置ｚ２まで毛細管力を一定としたが、破線Ｌ２で示すように位置ｚ２から位置ｚ１にかけて大きくなるように設定しても良い。破線Ｌ２のように毛細管力を設定した場合には、この領域では潤滑剤に対して図２の図示上向きの駆動力が働くので、潤滑剤が潤滑剤貯蔵部６０の下部（図２の位置ｚ１よりも下側）に無駄に滞留するのを低減することができる。 In the solid line L1 shown in FIG. 3, the capillary force is constant from the position z1 to the position z2, but it may be set to increase from the position z2 to the position z1 as shown by the broken line L2. When the capillary force is set as shown by the broken line L2, the upward driving force shown in FIG. 2 acts on the lubricant in this region, so that the lubricant is applied to the lower part of the lubricant storage unit 60 (position z1 in FIG. 2). It is possible to reduce wasteful retention in the lower side).

（変形例１）
図４は潤滑剤貯蔵部６０の変形例１を示す図である。変形例１では、潤滑剤貯蔵部６０は潤滑剤戻り側の面６０１から潤滑剤供給側の面６０２にかけて複数層の毛細管構造体を有していて、潤滑剤供給面（面６０２）に近い毛細管構造体ほど毛細管力が大きく設定されている。図４（ａ）では潤滑剤貯蔵部６０は図示上下（軸方向）に３層構造となっており、図４（ｂ）では潤滑剤貯蔵部６０は図示上下（軸方向）に４層構造となっている。 (Modification 1)
FIG. 4 is a diagram showing a modification 1 of the lubricant storage unit 60. In the first modification, the lubricant storage unit 60 has a multi-layered capillary structure from the surface 601 on the lubricant return side to the surface 602 on the lubricant supply side, and is a capillary tube close to the lubricant supply surface (surface 602). The larger the structure, the larger the capillary force is set. In FIG. 4A, the lubricant storage unit 60 has a three-layer structure in the vertical direction (axial direction) in the drawing, and in FIG. 4B, the lubricant storage unit 60 has a four-layer structure in the vertical direction (axial direction) in the drawing. It has become.

まず、図４（ａ）から説明すると、潤滑剤貯蔵部６０は、面６０１が形成された毛細管構造体６０Ａ、潤滑剤供給突起部６０ａが形成された毛細管構造体６０Ｂおよび毛細管構造体６０Ｂよりも下側の毛細管構造体６０Ｃで構成されている。各毛細管構造体６０Ａ〜６０Ｃの毛細管力の大小関係は、図４（ａ）に文字（大）、（小）で示すように、（毛細管構造体６０Ｂ）＞（毛細管構造体６０Ａ）＝（毛細管構造体６０Ｃ）のように設定されている。一方、図４（ｂ）では、毛細管構造体６０Ａをさらに上下に分割して、２層の毛細管構造体６２０，６２１とし、それらの毛細管力の大小関係を（毛細管構造体６０Ｂ）＞（毛細管構造体６２１）＞（毛細管構造体６２０）のように設定した。なお、毛細管構造体６０Ｂよりも下側の毛細管構造体６０Ｃについても、毛細管構造体６０Ａの場合と同様に複数層としても良い。 First, with reference to FIG. 4A, the lubricant storage unit 60 is larger than the capillary structure 60A on which the surface 601 is formed, the capillary structure 60B on which the lubricant supply protrusion 60a is formed, and the capillary structure 60B. It is composed of a lower capillary structure 60C. The magnitude relation of the capillary force of each capillary structure 60A to 60C is as shown by letters (large) and (small) in FIG. 4 (a), (capillary structure 60B)> (capillary structure 60A) = (capillary). It is set as in the structure 60C). On the other hand, in FIG. 4B, the capillary structure 60A is further divided into upper and lower layers to form two-layer capillary structures 620 and 621, and the magnitude relationship of the capillary forces thereof is (capillary structure 60B)> (capillary structure). Body 621)> (capillary structure 620). The capillary structure 60C below the capillary structure 60B may also have a plurality of layers as in the case of the capillary structure 60A.

このように、潤滑剤貯蔵部６０を毛細管力の異なる毛細管構造体で層構造とすることで、図２に示す潤滑剤貯蔵部６０のように一つの毛細管構造体内で毛細管力に変化をつける場合に比べて、毛細管力に分布のある潤滑剤貯蔵部６０を容易に形成することができる。その場合、図４（ｂ）のように面６０１から面６０２までの経路において層数をより多くすることで、より効果的に毛細管力の差による潤滑剤駆動力を生じさせることができる。 In this way, by forming the lubricant storage unit 60 into a layered structure with capillary structures having different capillary forces, the capillary force can be changed within one capillary structure as in the lubricant storage section 60 shown in FIG. In comparison with the above, the lubricant storage portion 60 having a distribution in the capillary force can be easily formed. In that case, by increasing the number of layers in the path from the surface 601 to the surface 602 as shown in FIG. 4B, it is possible to more effectively generate the lubricant driving force due to the difference in the capillary force.

（変形例２）
図５は潤滑剤貯蔵部６０の変形例２を示す図である。潤滑剤貯蔵部６０は、図４（ａ）に示した毛細管構造体６０Ａ〜６０Ｃに加えて毛細管構造体６０Ｄを備えている。毛細管構造体６０Ｄの毛細管力は隣接する毛細管構造体６０Ａと同一でも良いし、毛細管構造体６０Ａよりも小さく設定しても良い。毛細管構造体６０Ｄは、位置調整部品７０の内周側に、毛細管構造体６０Ａとベアリング８の外輪８１とに挟まれるように配置されている。すなわち、毛細管構造体６０Ｄの上面６０３は外輪８１に接触し、ベアリング８からの潤滑剤戻り面として機能する。 (Modification 2)
FIG. 5 is a diagram showing a modification 2 of the lubricant storage unit 60. The lubricant storage unit 60 includes a capillary structure 60D in addition to the capillary structures 60A to 60C shown in FIG. 4A. The capillary force of the capillary structure 60D may be the same as that of the adjacent capillary structure 60A, or may be set smaller than that of the capillary structure 60A. The capillary structure 60D is arranged on the inner peripheral side of the position adjusting component 70 so as to be sandwiched between the capillary structure 60A and the outer ring 81 of the bearing 8. That is, the upper surface 603 of the capillary structure 60D comes into contact with the outer ring 81 and functions as a lubricant return surface from the bearing 8.

高速回転する内輪８２や転動体８３により弾き飛ばされた潤滑剤や、外輪８１の転動面から漏れ出た潤滑剤は、位置調整部品７０の内周側に配置された毛細管構造体６０Ｄに浸入し、毛細管力により図示下側の毛細管構造体６０Ａへと移動する。毛細管構造体６０Ａへと移動した潤滑剤は、さらに、毛細管力により毛細管構造体６０Ａ→毛細管構造体６０Ｂ→面６０２のように移動してテーパ面１００ａに供給される。 The lubricant blown off by the inner ring 82 and the rolling element 83 rotating at high speed and the lubricant leaking from the rolling surface of the outer ring 81 penetrate into the capillary structure 60D arranged on the inner peripheral side of the position adjusting component 70. Then, it moves to the lower capillary structure 60A in the figure by the capillary force. The lubricant that has moved to the capillary structure 60A further moves in the order of the capillary structure 60A → the capillary structure 60B → the surface 602 by the capillary force and is supplied to the tapered surface 100a.

図２に示す構造では、位置調整部品７０の内周面に付着した潤滑剤は、重力により内周面を下側に移動して毛細管構造体６０Ａの面６０１に戻る。しかし、粘度のある潤滑剤が内周面を下側に移動する速度は小さく、とくに付着量が少ないと移動しにくい。また、真空ポンプの取付向きによっては、重力による作用を得ることが難しい場合がある。一方、図５の毛細管構造体６０Ｄに付着した潤滑油は毛細管力によって毛細管構造体６０Ｄ内を浸透するように移動するので、より効果的に潤滑剤を毛細管構造体６０Ａへと導くことができる。 In the structure shown in FIG. 2, the lubricant adhering to the inner peripheral surface of the position adjusting component 70 moves downward on the inner peripheral surface due to gravity and returns to the surface 601 of the capillary structure 60A. However, the speed at which the viscous lubricant moves downward on the inner peripheral surface is small, and it is difficult to move, especially when the amount of adhesion is small. Further, depending on the mounting direction of the vacuum pump, it may be difficult to obtain the action of gravity. On the other hand, since the lubricating oil adhering to the capillary structure 60D of FIG. 5 moves so as to permeate the inside of the capillary structure 60D by the capillary force, the lubricant can be more effectively guided to the capillary structure 60A.

毛細管構造体６０Ｄの形状は円筒形状に限らず、棒状の部品を円筒状に複数配置したものでも良い。毛細管構造体６０Ｄを構成する多孔質材としては、毛細管構造体６０Ａ〜６０Ｃの場合と同様にフェルト状やスポンジ状の部材や、多孔質焼結プラスチックや多孔質焼結金属などが用いられる。なお、図５に示す例では別体の毛細管構造体６０Ｄを位置調整部品７０の内周側に配置したが、毛細管構造体６０Ｄと毛細管構造体６０Ａとを一体に形成しても良い。 The shape of the capillary structure 60D is not limited to the cylindrical shape, and a plurality of rod-shaped parts may be arranged in a cylindrical shape. As the porous material constituting the capillary structure 60D, a felt-like or sponge-like member, a porous sintered plastic, a porous sintered metal, or the like is used as in the case of the capillary structures 60A to 60C. In the example shown in FIG. 5, a separate capillary structure 60D is arranged on the inner peripheral side of the position adjusting component 70, but the capillary structure 60D and the capillary structure 60A may be integrally formed.

（変形例３）
図６は潤滑剤貯蔵部６０の変形例３を示す図である。変形例３では、図５に示した変形例２に、さらに毛細管構造体６０Ｅを外輪８１の内周側に配置した。毛細管構造体６０Ｅの毛細管力は隣接する毛細管構造体６０Ｄと同一でも良いし、毛細管構造体６０Ｄよりも小さく設定しても良い。なお、毛細管構造体６０Ｅは毛細管構造体６０Ｄと一体に形成しても良いし、毛細管構造体６０Ａ，６０Ｄおよび６０Ｅを一体に形成するようにしても良い。毛細管構造体６０Ｅを設けることにより、外輪８１の外輪から毛細管構造体６０Ａへの潤滑剤の戻りをより効果的に行わせることができる。 (Modification 3)
FIG. 6 is a diagram showing a modification 3 of the lubricant storage unit 60. In the modified example 3, the capillary structure 60E was further arranged on the inner peripheral side of the outer ring 81 in the modified example 2 shown in FIG. The capillary force of the capillary structure 60E may be the same as that of the adjacent capillary structure 60D, or may be set smaller than that of the capillary structure 60D. The capillary structure 60E may be integrally formed with the capillary structure 60D, or the capillary structures 60A, 60D and 60E may be integrally formed. By providing the capillary structure 60E, it is possible to more effectively return the lubricant from the outer ring of the outer ring 81 to the capillary structure 60A.

（変形例４）
図７は潤滑剤貯蔵部６０の変形例４を示す図である。変形例４では、図２に示す構成において、位置調整部品７０を毛細管構造体で構成した位置調整部品７１に置き換えたものである。毛細管構造体としては、例えば多孔質焼結金属が用いられる。このように位置調整部品７１を毛細管構造体で構成することで、図５に示すような毛細管構造体６０Ｄを設けなくても同様の効果を得ることができ、ベアリング８から潤滑剤貯蔵部６０への潤滑剤の戻りを効果的に行わせることができる。また、位置調整部品７１を毛細管構造体で構成する代わりに、位置調整部品７１の表面に多孔質電解メッキなどを施して毛細管力を有する多孔質層を形成するようにしても良い。 (Modification example 4)
FIG. 7 is a diagram showing a modified example 4 of the lubricant storage unit 60. In the modified example 4, in the configuration shown in FIG. 2, the position adjusting component 70 is replaced with the position adjusting component 71 composed of the capillary structure. As the capillary structure, for example, a porous sintered metal is used. By forming the position adjusting component 71 with the capillary structure in this way, the same effect can be obtained without providing the capillary structure 60D as shown in FIG. 5, and the bearing 8 to the lubricant storage unit 60 can be obtained. It is possible to effectively return the lubricant of. Further, instead of forming the position adjusting component 71 with a capillary structure, the surface of the position adjusting component 71 may be subjected to porous electrolytic plating or the like to form a porous layer having capillary force.

いずれの場合も、位置調整部品７１側の毛細管力は、毛細管構造体６０Ａの毛細管力よりも小さく、または、等しく設定される。また、位置調整部品７１の毛細管構造体内において毛細管力を変化させるようにする場合には、外輪８１に接触する面７１０から毛細管構造体６０Ａに接触する面７１１にかけて毛細管力が大きくなっていくように構成する。 In either case, the capillary force on the position adjusting component 71 side is set to be smaller or equal to the capillary force of the capillary structure 60A. Further, when changing the capillary force in the capillary structure of the position adjusting component 71, the capillary force increases from the surface 710 in contact with the outer ring 81 to the surface 711 in contact with the capillary structure 60A. Configure.

以上説明したように、本実施の形態では、例えば図２に示すように、潤滑剤貯蔵部６０は、ベアリング８から排出された潤滑剤が戻る面６０１およびテーパ面１００ａに接触する潤滑剤を供給する面６０２を有し、テーパ面１００ａの潤滑剤は遠心力によりベアリング８に供給される。そして、潤滑剤貯蔵部６０を構成する毛細管構造体は、毛細管力が、潤滑剤戻り側（すなわち面６０１）から潤滑剤供給側（すなわち面６０２）にかけて大きくなっていくように構成されている。 As described above, in the present embodiment, for example, as shown in FIG. 2, the lubricant storage unit 60 supplies the lubricant in contact with the return surface 601 and the tapered surface 100a from which the lubricant discharged from the bearing 8 returns. The lubricant of the tapered surface 100a is supplied to the bearing 8 by centrifugal force. The capillary structure constituting the lubricant storage unit 60 is configured such that the capillary force increases from the lubricant return side (that is, the surface 601) to the lubricant supply side (that is, the surface 602).

そのため、潤滑剤貯蔵部６０に戻った潤滑剤を毛細管力の差による駆動力を利用して移動させることができ、毛細管力が一様均質な場合に比べてより多くの潤滑剤を潤滑剤循環に利用することができる。その結果、潤滑剤の早期劣化を防ぐことができる。すなわち、潤滑剤の量が同じであっても潤滑可能な使用時間を従来よりも延ばすことができ、潤滑剤交換の周期を延長することが可能となる。これによりメンテナンス周期の延長が可能となり、ユーザのメンテナンス負担の軽減を図ることができる。 Therefore, the lubricant returned to the lubricant storage unit 60 can be moved by using the driving force due to the difference in the capillary force, and more lubricant is circulated as compared with the case where the capillary force is uniform and uniform. Can be used for. As a result, premature deterioration of the lubricant can be prevented. That is, even if the amount of the lubricant is the same, the usable time during which lubrication is possible can be extended as compared with the conventional case, and the cycle of lubricant replacement can be extended. This makes it possible to extend the maintenance cycle and reduce the maintenance burden on the user.

また、潤滑剤の循環の効率向上が可能であることから、潤滑剤貯蔵部６０の潤滑剤の使用効率を上げることができ、より少ない潤滑剤貯蔵量でベアリング８の適切な潤滑状態を維持することが可能となる。すなわち、潤滑剤使用量の低減によるコスト低減や、潤滑剤貯蔵部６０の小型化によるポンプ小型化を図ることができる。なお、潤滑剤の循環に毛細管力を利用しているので、潤滑に対する重力の影響を低減することができると共に、ポンプ取り付け姿勢の制限を無くすことができる。 Further, since the efficiency of the circulation of the lubricant can be improved, the efficiency of using the lubricant in the lubricant storage unit 60 can be improved, and the proper lubrication state of the bearing 8 can be maintained with a smaller amount of the lubricant stored. It becomes possible. That is, it is possible to reduce the cost by reducing the amount of the lubricant used and to reduce the size of the pump by reducing the size of the lubricant storage unit 60. Since the capillary force is used to circulate the lubricant, the influence of gravity on the lubrication can be reduced and the limitation of the pump mounting posture can be eliminated.

上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。 Although various embodiments and modifications have been described above, the present invention is not limited to these contents. Other aspects considered within the scope of the technical idea of the present invention are also included within the scope of the present invention.

１…ポンプ本体、３…ポンプロータ、８，９…ベアリング、１０…シャフト、６０…潤滑剤貯蔵部、６０ａ…潤滑剤供給突起部、６０Ａ〜６０Ｅ…毛細管構造体、７０，７１…位置調整部品、８１…外輪、８２…内輪、８３…転動体、１００…固定部品、１００ａ…テーパ面、６０１，６０２，７１０，７１１…面、Ｒ…回転体ユニット 1 ... Pump body, 3 ... Pump rotor, 8, 9 ... Bearing, 10 ... Shaft, 60 ... Lubricant storage, 60a ... Lubricant supply protrusion, 60A-60E ... Capillary structure, 70, 71 ... Position adjustment parts , 81 ... outer ring, 82 ... inner ring, 83 ... rolling element, 100 ... fixed part, 100a ... tapered surface, 601,602,710,711 ... surface, R ... rotating body unit

Claims

Bearings that support the rotating shaft provided with a pump rotor,
A tapered member provided on the rotating shaft and having a tapered surface for supplying a liquid lubricant to the bearing by centrifugal force.
It has a lubricant return surface on which the lubricant discharged from the bearing returns and a lubricant supply surface in contact with the tapered surface, and includes a lubricant storage unit for storing the lubricant.
The lubricant reservoir is formed by a capillary structure having a large number of fine voids inside, Ri is Na larger capillary force from the lubricant return surface toward the lubricant supply plane, and the from said lubricant supply surface the lubricant return surface are configured to capillary force toward the opposite side is gradually Tsu a small vacuum pump.

In the vacuum pump according to claim 1,
A vacuum pump in which the lubricant return surface is in contact with the outer ring of the bearing.

In the vacuum pump according to claim 1 or 2.
A vacuum pump configured such that the size of the minute voids decreases from the lubricant return surface to the lubricant supply surface.

In the vacuum pump according to claim 1 or 2.
The lubricant storage unit has a plurality of layers of capillary structure from the lubricant return surface to the lubricant supply surface.
A vacuum pump in which the capillary force of the multi-layered capillary structure is set larger as the capillary structure is closer to the lubricant supply surface.

In the vacuum pump according to claim 1,
The lubricant reservoir is arranged via an adjusting member that adjusts the axial position of the outer ring of the bearing.
The adjusting member is formed of a porous sintered metal material having a first surface in contact with the outer ring and a second surface in contact with the lubricant storage portion.
The porous sintered metal material is a vacuum pump configured so that the capillary force increases from the first surface to the second surface.

Bearings that support the rotating shaft provided with a pump rotor,
A tapered member provided on the rotating shaft and having a tapered surface for supplying a liquid lubricant to the bearing by centrifugal force.
It has a lubricant return surface on which the lubricant discharged from the bearing returns and a lubricant supply surface in contact with the tapered surface, and includes a lubricant storage unit for storing the lubricant.
The lubricant storage portion is formed of a capillary structure having a large number of minute voids inside, and is configured such that the capillary force increases from the lubricant return surface to the lubricant supply surface.
The lubricant reservoir is arranged via an adjusting member that adjusts the axial position of the outer ring of the bearing.
The adjusting member is subjected to surface treatment to form a porous layer, and is subjected to surface treatment.
The porous layer is configured such that the capillary force increases from the surface of the first porous layer in contact with the outer ring to the surface of the second porous layer in contact with the lubricant storage portion. pump.