JP6638444B2

JP6638444B2 - 真空ポンプ

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Publication number: JP6638444B2
Application number: JP2016022933A
Authority: JP
Inventors: 雅嗣眞鍋
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2016-02-09
Filing date: 2016-02-09
Publication date: 2020-01-29
Anticipated expiration: 2036-02-09
Also published as: US10006492B2; CN107044439A; JP2017141720A; US20170227055A1; CN107044439B

Description

本発明は、真空ポンプに関する。

高速回転の転がり軸受においては、微量の潤滑油を供給し続けることによって転動面の潤滑が維持され、かつ、転動面には必要以上の潤滑油の付着を防止することが要求される。潤滑に必要となる以上の潤滑油が転動面に付着すると、潤滑油の撹拌抵抗が発生し、発熱の原因となる。

真空ポンプにおける軸受装置として、特許文献１に記載の構造が提案されている。特許文献１に記載の軸受装置では、潤滑油は、潤滑油貯蔵部からウイックを介して、円錐表面を有する噴霧ナットの外周傾斜面に供給される。噴霧ナットの外周傾斜面に供給された潤滑油は、噴霧ナットの回転に伴って傾斜面を上昇し、軸受ホルダに保持された転がり軸受に供給される。転がり軸受に供給された潤滑油のうち余剰の潤滑油は、軸受ホルダと転がり軸受の外輪との間に設けられた隙間に案内されて潤滑油貯蔵部内に戻る。転がり軸受の外輪は、アキシャル遊動リングおよびラジアル遊動リングにより保持される。

特許第５３０３１３７号公報

上記のような潤滑油供給型の軸受装置では、軸受内において潤滑油の攪拌による無駄な発熱が発生するのを防ぐため、軸受に供給される潤滑油の量は、必要最小限の量にすることが好ましい。特許文献１に記載された軸受装置では、転がり軸受に供給される潤滑油の量が余剰となることを前提とした構造となっている。このため、転がり軸受への潤滑油の供給量を必要最小限の量とすると、軸受内に発生した転動体と転動面との摩擦熱を軸受の熱伝導により外部に逃がす効果が小さくなり、十分な放熱効果が得られない可能性がある。

本発明の第１の態様による真空ポンプは、軸受装置と、前記軸受装置で支持される回転体を有し、気体を排気する排気機能部とを備え、前記軸受装置は、外輪、内輪および転動体を有する軸受と、潤滑油を貯蔵する潤滑油貯蔵部と、前記潤滑油貯蔵部に貯蔵された潤滑油を前記軸受に供給する潤滑油供給構造と、前記軸受を保持する保持部材と、
前記軸受の前記外輪の外側に配置され、前記潤滑油供給構造から前記軸受に供給された潤滑油が充填される多孔質体とを有し、前記潤滑油が充填された多孔質体は、前記軸受の内部で発生する熱を前記軸受の外部に熱伝導させるものであり、前記潤滑油貯蔵部とは直接的には接触しない。
さらに好ましい実施形態では、前記多孔質体は、前記軸受の前記外輪の軸方向外側に配置された第１部分と、前記外輪の径方向外側に配置された第２部分との少なくとも一方を有する。
さらに好ましい実施形態では、前記多孔質体は連続気泡体を含み、前記連続気泡体内に充填された前記潤滑油により前記多孔質体の内面から外面に連続する伝熱経路が形成される。
さらに好ましい実施形態では、前記多孔質体はポリウレタンで形成され、前記連続気泡体が網目構造を形成し、前記潤滑油が前記網目構造の内部を移動する。
さらに好ましい実施形態では、前記多孔質体は、前記軸受の前記外輪よりも熱伝導率が大きい材料で形成されている。
さらに好ましい実施形態では、前記軸受の前記外輪が鉄又はステンレスで形成され、前記多孔質体はアルミニウム又は銅の焼結金属で形成されている。
さらに好ましい実施形態では、前記軸受の前記外輪と前記保持部材との間に設けられた一つ以上のダンパをさらに備え、前記多孔質体と、前記軸受と、前記ダンパとにより構成される構造部の剛性は、軸方向に１００〜１０００Ｎ／ｍｍ，径方向に５０〜５００Ｎ／ｍｍである。
本発明の第２の態様による真空ポンプは、軸受装置と、前記軸受装置で支持される回転体を有し、気体を排気する排気機能部とを備え、前記軸受装置は、外輪、内輪および転動体を有する軸受と、潤滑油を貯蔵する潤滑油貯蔵部と、前記潤滑油貯蔵部に貯蔵された潤滑油を前記軸受に供給する潤滑油供給構造と、前記軸受を保持する保持部材と、前記軸受の前記外輪の外側に配置され、前記潤滑油供給構造から前記軸受に供給された潤滑油が充填される多孔質体とを有し、前記多孔質体は、前記軸受の前記外輪の外表面の少なくとも一部と前記保持部材の前記軸受の前記外輪に対向する面の少なくとも一部との少なくとも一方に設けられた多孔質皮膜を含む。

本発明によれば、軸受に発生した熱を効果的に軸受の外部に熱伝導することができる。

図１は、本発明に係る真空ポンプの第１の実施の形態を示す図である。図２は、図１に図示された真空ポンプ用軸受装置の拡大図である。図３は、図２とは異なる真空ポンプ用軸受装置を備える真空ポンプの第２の実施形態を示す図である。図４は、図２とは異なる真空ポンプ用軸受装置を備える真空ポンプの第３の実施形態を示す図である。図５は、図２とは異なる真空ポンプ用軸受装置を備える真空ポンプの第４の実施形態を示す図である。図６は、図２とは異なる真空ポンプ用軸受装置を備える真空ポンプの第５の実施形態を示す図である。図７は、図２とは異なる真空ポンプ用軸受装置を備える真空ポンプの第６の実施形態を示す図である。図８は、図２とは異なる真空ポンプ用軸受装置を備える真空ポンプの第７の実施形態を示す図である。図９は、図２とは異なる真空ポンプ用軸受装置を備える真空ポンプの第８の実施形態を示す図である。図１０は、図２とは異なる真空ポンプ用軸受装置を備える真空ポンプの第９の実施形態を示す図である。

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。
−第１の実施形態−
図１は本発明に係る真空ポンプの第１の実施形態を示す図であり、ターボ分子ポンプ１の断面図である。なお、ターボ分子ポンプ１には電力を供給する電源ユニットが接続されるが、図１では図示を省略した。

図１に示すターボ分子ポンプ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。以下では、ターボ分子ポンプ１を例として説明するが、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。

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１７とベース２およびポンプケーシング１２側に配置された複数段の固定翼１５とで構成される。回転翼１７と固定翼１５とは、軸方向に交互に配置されている。各固定翼１５は、その外周側の周縁が該固定翼１５間に配置されたスペーサ５で挟持されることにより固定されている。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１８とベース２側に配置されたステータ１６とで構成されている。円筒状のステータ１６の内周面には螺旋溝が形成されている。複数段の回転翼１７と円筒部１８とが回転側排気機能部を構成し、複数段の固定翼１５とステータ１６とが固定側排気機能部を構成する。

ポンプロータ３は回転軸であるシャフト１０に締結されており、シャフト１０はモータ４により回転駆動される。モータ４としては、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にモータロータ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軸受３０とにより回転自在に支持されている。軸受３０は、図２で詳細に説明する軸受装置１００の構成部品である。

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。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。

磁石ホルダ１１の中央には、軸受９を保持する軸受ホルダ１３が固定されている。図１では、軸受９、３０に深溝玉軸受等の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。軸受９は、シャフト１０上部のラジアル方向の振れを制限するタッチダウン軸受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と軸受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が軸受９に接触する。

軸受３０は、ベース２に固定される軸受ハウジング４０に収納されている。軸受３０は油潤滑式の転がり軸受である。軸受ハウジング４０は、ほぼ円柱状の内部空間を有し、該内部空間内に軸受３０に潤滑油を供給するための潤滑油貯蔵部７０が収容されている。軸受ハウジング４０の下部には、ボルト等の締結部材を用いて下部カバー１９が固定されている。下部カバー１９は、該下部カバー１９の外周面に雄ねじを設け、ベース２の内周面に雌ねじを設け、雄ねじを雌ねじに螺合してベース２に固定するようにしてもよい。

図２は、本発明による真空ポンプ用軸受装置１００の要部、換言すれば、図１における破線で囲まれた領域ＩＩの拡大断面図である。なお、以下では、真空ポンプ用軸受装置１００を、単に、軸受装置１００という。
軸受装置１００は、軸受３０と、潤滑油貯蔵部７０と、給油用の回転体６０と、スラストダンパ２１ａ、２１ｂと、ラジアルダンパ２２と、多孔質体部材８１、８２と、送液ウイック７１と、軸受３０を保持する保持部材である軸受ハウジング４０および潤滑油貯蔵部ケース５１とを備えている。

軸受３０は、外輪３１と、内輪３２と、転動体３３とを備えている。内輪３２にはシャフト１０の下端が嵌合されている。内輪３２から下方に突出するシャフト１０の下端に回転体６０を取り付けることによりシャフト１０の下端は軸受３０に固定される。軸受３０の外輪３１は、潤滑油貯蔵部ケース５１上に配置され、ベース２に固定される下部カバー１９より軸受ハウジング４０内に固定されている。

回転体６０は、シャフト１０の下端に、シャフト１０と同軸に着脱可能に取付けられている。回転体６０は、潤滑油貯蔵部７０側に向けて径小となる傾斜面６１を有する円錐台形状の部材である。図示はしないが、回転体６０は、その内周面に設けられた雌ねじ部をシャフト１０の先端部に設けられた径小の軸部の外周面に設けられた雄ねじ部に螺合してシャフト１０に固定される。

スラストダンパ２１ａ、２１ｂは、それぞれ、中心側に軸受３０の内輪３２よりも径大の貫通孔が形成された円盤状部材であり、軸受３０の外輪３１の軸方向外側の上下両側に配置されている。すなわち、スラストダンパ２１ａは、軸受３０の外輪３１の軸方向の上面、換言すれば、潤滑油貯蔵部７０側の反対側の面に配置され、スラストダンパ２１ｂは、軸受３０の外輪３１の軸方向の下面、換言すれば、潤滑油貯蔵部７０側の面に配置されている。スラストダンパ２１ａ、２１ｂの内周面は、軸受３０の外輪３１の内周面と内輪３２の外周面との間に位置している。
ラジアルダンパ２２は、中心側に軸受３０の外周面とほぼ同径の貫通孔を有する筒状部材であり、軸受３０の外輪３１と軸受ハウジング４０の内部空間の外周面との間に配置されている。ラジアルダンパ２２は、軸受３０の軸方向において、軸受３０の厚さのほぼ中央に配置され、ラジアルダンパ２２の貫通孔の内周面は、軸受３０の外輪３１の外周面に接するように設けられている
スラストダンパ２１ａ、２１ｂ、およびラジアルダンパ２２は、金属またはゴム等のエラストマーにより形成される。

潤滑油貯蔵部７０は、潤滑油を保持可能なフェルト状やスポンジ状の潤滑油保持部材で構成され、潤滑油を保持している。潤滑油貯蔵部７０は円筒状に形成されており、その内周面には、送液ウイック７１が設けられている。送液ウイック７１は、潤滑油貯蔵部７０から回転体６０の外周面に向けてほぼ水平に延在されている。送液ウイック７１は、潤滑油貯蔵部７０と一体化して形成してもよいし、潤滑油貯蔵部７０とは別部材として形成して潤滑油貯蔵部７０に連結するようにしてもよい。送液ウイック７１は、潤滑油貯蔵部７０に保持された潤滑油を回転体６０の傾斜面６１に供給する。すなわち、送液ウイック７１の先端は、回転体６０の傾斜面６１に転がり接触している。円錐台形状の回転体６０と送液ウイック７１は、潤滑油供給構造５０を構成する。

モータ４が駆動され、シャフト１０と共に回転体６０が高速に回転すると、送液ウイック７１により回転体６０の傾斜面６１に塗布されている潤滑油は、遠心力作用により、回転体６０の径大方向である軸方向の上方、すなわち軸受３０側に向けて移動する。回転体６０の傾斜面６１に塗布されている潤滑油のこの移動に伴い、潤滑油貯蔵部７０に保持されている潤滑油は、毛管作用により送液ウイック７１を介して継続的に回転体６０の傾斜面６１に供給される。回転体６０の傾斜面６１を軸方向の上方に移動した潤滑油は、軸受３０の内輪３２→転動体３３→外輪３１の順に移動し、軸受３０の内部全体に供給される。このように、潤滑油貯蔵部７０に保持された潤滑油は、潤滑油供給構造５０を介して軸受３０の内部に供給される。

多孔質体部材８１、８２は、軸受３０の外輪３１の外側に配置されている。
多孔質体部材８１、８２は、それぞれ、ほぼ断面Ｌ字状の周縁部を有する。Ｌ字形状は、第１部分と第２部分とを含む。第１部分は、軸受３０の軸方向に対してほぼ垂直に延在する円盤形状を有し、外輪３１の軸方向外側に配置されている。第２部分は、軸受３０の径方向に対してほぼ垂直に延在する円筒形状を有し、外輪３１の径方向外側に配置されている。上下に配置された多孔質体部材８１と多孔質体部材８２とは、ほぼ同一形状を有し、それぞれ、ほぼお盆トレー形状を有する。但し、軸受３０の径方向に対してほぼ垂直に延在する円筒形状の第２部分が、多孔質体部材８１では、潤滑油貯蔵部７０側に向けて延在され、多孔質体部材８２では、多孔質体部材８１とは逆方向に延在されている。多孔質体部材８１の第１部分は、軸受ハウジング４０の内部空間の上面とスラストダンパ２１ａとの間に配置され、多孔質体部材８１の第２部分は、軸受ハウジング４０の内部空間の内周面とスラストダンパ２１ａの外周面との間に配置されている。つまり、多孔質体部材８１は、スラストダンパ２１ａを、スラストダンパ２１ａの上面と外周面とに跨って覆っている。
多孔質体部材８２の第１部分は、潤滑油貯蔵部ケース５１とスラストダンパ２１ｂとの間に配置され、多孔質体部材８２の第２部分は、軸受ハウジング４０の内部空間の内周面とスラストダンパ２１ｂの外周面との間に配置されている。つまり、多孔質体部材８２は、スラストダンパ２１ｂを、スラストダンパ２１ｂの下面と外周面とに跨って覆っている。多孔質体部材８１、８２の内周面は、それぞれ、スラストダンパ２１ａ、２１ｂの内周面とほぼ同じ位置に配置されている。

このように、軸受３０の外輪３１の外側に多孔質体部材８１、８２が設けられているので、軸受３０の内部に供給された潤滑油は、毛管作用により、スラストダンパ２１ａ、２１ｂを介して多孔質体部材８１、８２の気泡体内に浸潤し、充填される。そして、各気泡体に浸潤し、充填された潤滑油により熱伝導経路が形成される。このため、軸受３０の内部で発生した熱は、多孔質体部材８１、８２を介して軸受ハウジング４０および潤滑油貯蔵部ケース５１に効率的に熱伝導される。これにより、軸受３０の温度上昇を抑制することができる。

多孔質体部材８１、８２と、軸受３０と、スラストダンパ２１ａ、２１ｂとにより構成される構造部の剛性は、軸方向に１００〜１０００Ｎ／ｍｍ、径方向に５０〜５００Ｎ／ｍｍとすることが好ましい。このようにすることにより、回転体ユニットＲの異常な振動を抑え、また、振れ周りを低減することができる。

多孔質体部材８１、８２は、青銅等の金属により形成された焼結金属またはポリウレタン、ポリオレフィン等の樹脂により形成することができる。多孔質体部材８１、８２は、独立気泡体および連続気泡体のいずれでもよいが、連続気泡体の場合には、多孔質体部材８１、８２の気泡体内に浸潤した潤滑油により多孔質体部材８１、８２の内面側から外面側に連続する伝熱経路が形成されるので、より好ましい。特に、多孔質体部材８１、８２をポリウレタン等の樹脂により形成する場合には、連続気泡体とすることが推奨される。

多孔質体部材８１、８２をポリウレタンにより形成する場合、気泡体が５０〜１００個／ｉｎ形成された連続気泡体型のウレタンフォームを、さらに、熱プレスにより密度を数倍に高めたうえで、所定形状になるように加工するとよい。密度を高めることで、含油力を向上する効果が得られる。ウレタン材は、金属面に凝着する性質があるため、ウレタンに形成された連続する気泡体により形成される網目構造が軸受ハウジング４０と軸受３０の外輪とを繋ぐように固定され、潤滑油は、網目構造の内部を移動可能である。

好ましくは、多孔質体部材８１、８２の熱伝導率は、外輪３１の熱伝導率よりも大きい。多孔質体部材８１、８２が、効率的に、外輪３１の熱を奪い、軸受ハウジング４０および潤滑油貯蔵部ケース５１に伝達させるためである。外輪３１は、軸受として高い強度を必要とすることから、鉄またはステンレス等の強度の高い材料で形成され、熱伝導率が非常に高いが強度に劣るアルミニウムや銅で形成することができない。そこで、外輪３１ほどの強度が要求されない多孔質体部材８１、８２を熱伝導率の非常に高いアルミニウムや銅の焼結金属で形成することにより、効率的に熱を逃がすことができる。

上記第１の実施形態によれば、下記の効果を奏する。
（１）高速回転するポンプロータ６を、油潤滑型の軸受３０を用いて保持するターボ分子ポンプ１において、軸受３０の外輪３１の外側に多孔質体部材８１、８２を配置する構造とした。多孔質体部材８１、８２は、それぞれ、軸受３０と軸受ハウジング４０の内周との間、または軸受３０と潤滑油貯蔵部ケース５１との間にそれぞれ熱結合するように配置される。多孔質体部材８１、８２には、気泡体に浸潤または充填された潤滑油により熱伝導経路が形成される。このため、軸受３０の内部で発生した熱を軸受ハウジング４０および潤滑油貯蔵部ケース５１に効率的に熱伝導することができる。これにより、軸受３０の温度上昇を抑制することができる。

（２）多孔質体部材８１、８２の気泡体に浸潤した潤滑油には、気泡体により構成される網目構造内で粘性抵抗が作用する。このため、軸受３０の振動を減衰する効果を奏する。

−第２の実施形態−
図３は、図２とは異なる構造を有する真空ポンプ用軸受装置１００を備える真空ポンプの第２の実施形態を示す図である。
第２の実施形態では、軸受３０の外輪３１に対するスラストダンパ２１ａ、２１ｂと多孔質体部材８１、８２との積層順序が第１の実施形態とは逆の構造となっている。
すなわち、多孔質体部材８１は、軸受３０の外輪３１の上面上に配置され、スラストダンパ２１ａは、多孔質体部材８１と軸受ハウジング４０の内部空間の上面との間に配置されている。また、多孔質体部材８２は、軸受３０の外輪３１の下面下に配置され、スラストダンパ２１ｂは、多孔質体部材８２と潤滑油貯蔵部ケース５１との間に配置されている。多孔質体部材８１、８２は、それぞれ、周縁部のＬ字状断面の第１および第２部分により、軸受３０の外輪３１の上面または下面と外周面との間に跨がるように軸受３０を覆っている。
第２の実施形態における他の構造は第１の実施形態と同様であり、対応する部材に同一の符号を付して説明を省略する。

第２の実施形態においても、潤滑油貯蔵部７０に保持された潤滑油は、送液ウイック７１および回転体６０とからなる潤滑油供給構造５０を移動して軸受３０の内部に供給され、さらに軸受３０から多孔質体部材８１、８２に供給されて多孔質体部材８１、８２に浸潤し、充填される。従って、第２の実施形態においても第１の実施形態と同様な効果を奏する。

−第３の実施形態−
図４は、図２とは異なる構造を有する真空ポンプ用軸受装置１００を備える真空ポンプの第３の実施形態を示す図である。
第３の実施形態は、第１の実施形態における上下一対の多孔質体部材８１と多孔質体部材８２とが一体化された多孔質体部材８３を備える構造を有する。
すなわち、第３の実施形態における多孔質体部材８３は、第１の実施形態における多孔質体部材８１と多孔質体部材８２との第２部分が接続された構造を有する。換言すれば、周側部の断面が角括弧の形状とされ、中心部に円形の貫通孔が形成されたほぼ樽型形状を有する。多孔質体部材８３の内周面は、軸受３０の外輪３１の外周面に接するように配置されている。ラジアルダンパ２２は、その内周面が多孔質体部材８３の外周面に接するように設けられている。
第３の実施形態における他の構造は第１の実施形態と同様であり、対応する部材に同一の符号を付して説明を省略する。

第３の実施形態においても、潤滑油貯蔵部７０に保持された潤滑油は、送液ウイック７１および回転体６０とからなる潤滑油供給構造５０を移動して軸受３０の内部に供給される。軸受３０の内部に供給された潤滑油は、さらに軸受３０からスラストダンパ２１ａ、２１を介して多孔質体部材８３に供給され、多孔質体部材８３に浸潤し、充填される。従って、第３の実施形態においても第１の実施形態と同様な効果を奏する。

−第４の実施形態−
図５は、図２とは異なる構造を有する真空ポンプ用軸受装置１００を備える真空ポンプの第４の実施形態を示す図である。
第４の実施形態は、軸受３０の外輪３１に対するスラストダンパ２１ａ、２１ｂと多孔質体部材８３との積層順序が第３の実施形態とは逆の構造となっている。
すなわち、多孔質体部材８３は、軸受３０の外輪３１の外周面、上面および下面を覆って設けられ、スラストダンパ２１ａ、２１ｂは、それぞれ、多孔質体部材８３の上面と軸受ハウジング４０の内部空間の上面との間、多孔質体部材８３の下面と潤滑油貯蔵部ケース５１との間に設けられている。
第４の実施形態における他の構造は第３の実施形態と同様であり、対応する部材に同一の符号を付して説明を省略する。

第４の実施形態においても、潤滑油貯蔵部７０に保持された潤滑油は、送液ウイック７１および回転体６０とからなる潤滑油供給構造５０を移動して軸受３０の内部に供給される。軸受３０の内部に供給された潤滑油は、さらに軸受３０から多孔質体部材８３に供給されて多孔質体部材８３に浸潤し、充填される。従って、第４の実施形態においても第１の実施形態と同様な効果を奏する。

なお、図３〜図５を参照して説明すると、第２の実施の形態〜第４の実施の形態の軸受装置１００においては、軸受３０のラジアル方向の振動が多孔質体部材８３で阻害されているように描かれている。しかしながら、外輪３１の外周面と多孔質体部材８３の内周面との間、および多孔質体部材８３の外周面と軸受ハウジング４０の内部空間の内周面との間には所定の隙間、すなわち軸受３０のラジアル方向の振動を許容するだけの隙間が設けられている。

−第５の実施形態−
図６は、図２とは異なる構造を有する真空ポンプ用軸受装置１００を備える真空ポンプの第５の実施形態を示す図である。
第５の実施形態は、第１の実施形態における多孔質体部材８１、８２が、軸方向にほぼ垂直に延在する円盤形状の第１部分のみを有する多孔質体部材８４、８５とされた構造を有する。
すなわち、第５の実施形態における多孔質体部材８４、８５は、それぞれ、径方向に対して垂直に延在される第２部分を有しておらず、中心部に円形の貫通孔が形成された薄いリング形状を有する。
第５の実施形態における他の構造は第１の実施形態と同様であり、対応する部材に同一の符号を付して説明を省略する。

第５の実施形態においても、潤滑油貯蔵部７０に保持された潤滑油は、送液ウイック７１および回転体６０とからなる潤滑油供給構造５０を移動して軸受３０の内部に供給される。軸受３０の内部に供給された潤滑油は、さらに軸受３０からスラストダンパ２１ａ、２１ｂを介して多孔質体部材８４、８５に供給されて多孔質体部材８４、８５内に浸潤し、充填される。従って、第６の実施形態においても第１の実施形態と同様な効果を奏する。

−第６の実施形態−
図７は、図２とは異なる構造を有する真空ポンプ用軸受装置１００を備える真空ポンプの第６の実施形態を示す図である。
第６の実施形態では、軸受３０の外輪３１に対するスラストダンパ２１ａ、２１ｂと多孔質体部材８４、８５との積層順序が第５の実施形態とは逆の構造となっている。
すなわち、多孔質体部材８４は、軸受３０の外輪３１の上面上に配置され、スラストダンパ２１ａは、多孔質体部材８４と軸受ハウジング４０の内部空間の上面との間に配置されている。また、多孔質体部材８５は、軸受３０の外輪３１の下面下に配置され、スラストダンパ２１ｂは、多孔質体部材８５と潤滑油貯蔵部ケース５１との間に配置されている。
第６の実施形態における他の構造は第５の実施形態と同様であり、対応する部材に同一の符号を付して説明を省略する。

第６の実施形態においても、潤滑油貯蔵部７０に保持された潤滑油は、送液ウイック７１および回転体６０とからなる潤滑油供給構造５０を移動して軸受３０の内部に供給される。軸受３０の内部に供給された潤滑油は、さらに軸受３０から多孔質体部材８４、８５に供給されて多孔質体部材８４、８５内に浸潤し、充填される。従って、第６の実施形態においても第１の実施形態と同様な効果を奏する。

−第７の実施形態−
図８は、図２とは異なる構造を有する真空ポンプ用軸受装置１００を備える真空ポンプの第７の実施形態を示す図である。
第７の実施形態は、軸受３０の径方向の外側のみに多孔質体部材８６、８７が配置された構造を有する。
すなわち、多孔質体部材８６、８７は、それぞれ、軸受３０の外輪３１の外周面に接する内周面を有する貫通孔が形成されたリング状部材として形成されている。多孔質体部材８６、８７は、それぞれ、軸方向における軸受３０の上面側および下面側における、軸受３０の外輪３１の外周面と軸受ハウジング４０の内部空間の外周面との間に配置されている。第７の実施形態の真空ポンプ用軸受装置１００においては、軸方向に配置された多孔質体部材を備えていない。また、スラストダンパ２１は、軸受３０の外輪３１と軸受ハウジング４０の内部空間の上面との間にのみ設けられており、軸受３０の外輪３１と潤滑油貯蔵部ケース５１との間にスラストダンパは設けられていない。本実施形態のターボ分子ポンプ１では、永久磁石６ａと永久磁石６ｂとの反発力により、ポンプロータ３と共にシャフト１０が軸方向上向きに浮上されるため、このような構造とすることも可能となる。なお、第１〜第６の実施形態においても、第７の実施形態のように、軸受３０の外輪３１と潤滑油貯蔵部ケース５１との間にスラストダンパを設けない構造とすることができる。
第７の実施形態における他の構造は第１の実施形態と同様であり、対応する部材に同一の符号を付して説明を省略する。

第７の実施形態においても、潤滑油貯蔵部７０に保持された潤滑油は、送液ウイック７１および回転体６０とからなる潤滑油供給構造５０を移動して軸受３０の内部に供給される。軸受３０の内部に供給された潤滑油は、さらに軸受３０から多孔質体部材８６、８７に供給されて多孔質体部材８６、８７内に浸潤し、充填される。従って、第７の実施形態においても第１の実施形態と同様な効果を奏する。

−第８の実施形態−
図９は、図２とは異なる構造を有する真空ポンプ用軸受装置１００を備える真空ポンプの第８の実施形態を示す図である。
第８の実施形態は、軸受３０の外輪３１に複数の排油路９１が形成された構造を有する。
第８の実施形態は、第７の実施形態と同様、軸受３０の円形方向の外側のみに多孔質体部材８８が配置された構造を有する。但し、第７の実施形態とは異なり、第８の実施形態では、多孔質体部材８８は、第７の実施形態における多孔質体部材８６、８７が一体化された構造を有する。すなわち、多孔質体部材８８は、軸受３０の外輪３１の外周面と軸受ハウジング４０の内部空間の外周面との間に配置され、軸方向に延在された円筒形状を有する。また、第８の実施形態では、軸受３０の外輪３１の上・下面側にスラストダンパ２１ａ、２１ｂが設けられている。なお、ラジアルダンパ２２は設けられていないが、多孔質体部材８８により、軸受３０のラジアル方向の振動抑制効果を奏するようにすることもできる。
第８の実施形態における他の構造は第７の実施形態と同様であり、対応する部材に同一の符号を付して説明を省略する。

第８の実施形態の軸受３０には、外輪３１の内周面から外周面に貫通する複数の排油路９１が設けられている。この構造では、潤滑油貯蔵部７０から送液ウイック７１および回転体６０を移動して軸受３０の内部に供給された潤滑油のうち過剰な潤滑油は、排油路９１から多孔質体部材８８に供給され、多孔質体部材８８内に浸潤される。従って、第８の実施形態においても第１の実施形態と同様な効果を奏する。特に、第８の実施形態においては、軸受３０の外輪３１に形成された排油路９１を介して多孔質体部材８７への潤滑油の移動が容易であるので、軸受３０に供給される潤滑油の量を、最小限とすることがより容易となる。軸受３０に供給される潤滑油の量が多くなると、潤滑油攪拌による無駄な発熱が生じるが、潤滑油の量を最小限とすることによりこのような無駄な発熱を抑制して、良好な潤滑を維持することが可能となる。
なお、第１〜第７の実施形態においても、軸受３０の外輪３１に排油路９１を設ける構造としてもよい。

−第９の実施形態−
図１０は、図２とは異なる構造を有する真空ポンプ用軸受装置１００を備える真空ポンプの第９の実施形態を示す図である。
第９の実施形態は、多孔質体を多孔質皮膜８９として形成した点に特徴を有する。
多孔質皮膜８９は、例えば、めっき膜として形成される。多孔質体をめっきにより形成するには、例えば、めっき液に多孔質電解めっき用添加剤を添加し電解めっきを行う。
図１０に図示されるように、多孔質皮膜８９は軸受３０の外輪３１の外表面、すなわち外周面および上下面に形成されている。軸受３０の上面に形成された多孔質皮膜８９と軸受ハウジング４０の内部空間の上面との間には、スラストダンパ２１が配置されている。軸受３０の外輪３１の外周面に形成された多孔質皮膜８９と軸受ハウジング４０の内部空間の外周面との間には、ラジアルダンパ２２が配置されている。
第９の実施形態における他の実施形態に対応する部材には、同一の符号が付されている。

第９の実施形態においても、潤滑油貯蔵部７０に保持された潤滑油は、送液ウイック７１および回転体６０とからなる潤滑油供給構造５０を移動して軸受３０の内部に供給される。軸受３０の内部に供給された潤滑油は、さらに軸受３０から多孔質皮膜８９に供給されて多孔質皮膜８９に浸潤し、充填される。このため、軸受３０の内部で発生した熱は、多孔質皮膜８９およびスラストダンパ２１を介して軸受ハウジング４０に熱伝導し、また、多孔質皮膜８９を介して潤滑油貯蔵部ケース５１に効率的に熱伝導される。従って、第９の実施形態においても第１の実施形態と同様な効果を奏する。また、第９の実施形態によれば、多孔質皮膜８９をめっきにより形成するので、部品点数が低減し、ターボ分子ポンプ１の組付けを能率的に行うことが可能となる。

なお、第９の実施形態では、多孔質皮膜８９を軸受３０の外輪３１に設けた構成として例示した。しかし、多孔質皮膜８９は、軸受ハウジング４０の内部空間を形成する内周面や上面に形成してもよい。その場合、多孔質体皮膜８９は、軸受３０の外輪３１の外表面の全体に設ける必要は無く、軸受３０の外輪３１の一部、例えば、外周面、上面または下面等に設けるようにしてもよい。多孔質体皮膜８９を軸受ハウジング４０に設ける場合も、軸受３０の外輪３１に対面するすべての面に設ける必要は無く、軸受３０の外輪３１に対面する面の一部設けるようにしてもよい。

上記第１〜第８の実施形態における多孔質体部材８１〜８８は、第９の実施形態に示した多孔質皮膜８９に代替することが可能である。なお、本明細書において、多孔質体は、多孔質体部材８１〜８８および多孔質皮膜８９を含む用語として解釈される。

上記各実施形態で例示した軸方向上下一対の各多孔質体部材８１と８２、８４と８５、８６と８７とは、それぞれ、ほぼ同じ部材として例示した。しかし、厚さ、大きさ等が異なる部材としてもよい。また、多孔質体部材８１と８５等のように、全く異なる形状のものを組み合わせた上下一対としてもよい。

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。例えば、上述した実施の形態ではターボ分子ポンプを例に説明したが、ターボ分子ポンプに限らず種々の真空ポンプにも適用することができる。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。

１ターボ分子ポンプ
２１、２１ａ、２１ｂスラストダンパ（ダンパ）
２２ラジアルダンパ（ダンパ）
３０軸受
３１外輪
３２内輪
３３転動体
４０軸受ハウジング
５０潤滑油供給構造
５１潤滑油貯蔵部ケース
６０回転体
６１傾斜面
７０潤滑油貯蔵部
７１送液ウイック
８１〜８８多孔質体部材（多孔質体）
８９多孔質皮膜（多孔質体）
９１排油路
１００真空ポンプ用軸受装置

Claims

軸受装置と、
前記軸受装置で支持される回転体を有し、気体を排気する排気機能部とを備え、
前記軸受装置は、
外輪、内輪および転動体を有する軸受と、
潤滑油を貯蔵する潤滑油貯蔵部と、
前記潤滑油貯蔵部に貯蔵された潤滑油を前記軸受に供給する潤滑油供給構造と、
前記軸受を保持する保持部材と、
前記軸受の前記外輪の外側に配置され、前記潤滑油供給構造から前記軸受に供給された潤滑油が充填される多孔質体とを有し、
前記潤滑油が充填された多孔質体は、前記軸受の内部で発生する熱を前記軸受の外部に熱伝導させるものであり、前記潤滑油貯蔵部とは直接的には接触しない、真空ポンプ。
請求項１に記載の真空ポンプにおいて、
前記多孔質体は、前記軸受の前記外輪の軸方向外側に配置された第１部分と、前記外輪の径方向外側に配置された第２部分との少なくとも一方を有する、真空ポンプ。
請求項１または２に記載の真空ポンプにおいて、
前記多孔質体は連続気泡体を含み、前記連続気泡体内に充填された前記潤滑油により前記多孔質体の内面から外面に連続する伝熱経路が形成される、真空ポンプ。
請求項３に記載の真空ポンプにおいて、
前記多孔質体はポリウレタンで形成され、前記連続気泡体が網目構造を形成し、前記潤滑油が前記網目構造の内部を移動する、真空ポンプ。
請求項１から３のいずれか一項に記載の真空ポンプにおいて、
前記多孔質体は、前記軸受の前記外輪よりも熱伝導率が大きい材料で形成されている、真空ポンプ。
請求項５に記載の真空ポンプにおいて、
前記軸受の前記外輪が鉄又はステンレスで形成され、前記多孔質体はアルミニウム又は銅の焼結金属で形成されている、真空ポンプ。
請求項１から６のいずれか一項に記載の真空ポンプにおいて、
前記軸受の前記外輪と前記保持部材との間に設けられた一つ以上のダンパをさらに備え、
前記多孔質体と、前記軸受と、前記ダンパとにより構成される構造部の剛性は、軸方向
に１００〜１０００Ｎ／ｍｍ，径方向に５０〜５００Ｎ／ｍｍである、真空ポンプ。
軸受装置と、
前記軸受装置で支持される回転体を有し、気体を排気する排気機能部とを備え、
前記軸受装置は、
外輪、内輪および転動体を有する軸受と、
潤滑油を貯蔵する潤滑油貯蔵部と、
前記潤滑油貯蔵部に貯蔵された潤滑油を前記軸受に供給する潤滑油供給構造と、
前記軸受を保持する保持部材と、
前記軸受の前記外輪の外側に配置され、前記潤滑油供給構造から前記軸受に供給された潤滑油が充填される多孔質体とを有し、
前記多孔質体は、前記軸受の前記外輪の外表面の少なくとも一部と前記保持部材の前記軸受の前記外輪に対向する面の少なくとも一部との少なくとも一方に設けられた多孔質皮膜を含む、真空ポンプ。