(57)【要約】【課題】真空ポンプをより低負荷で駆動させる。【解決手段】真空ポンプにおいて、ハウジングは、吸気口と、排気口と、給油口とを有する。ロータ機構は、ロータ本体と、ロータ本体の回転によって上記ロータ本体の外周面から上記ハウジングの内周面に向かって突出し、内周面に摺接しながら軸心周りに回転する複数のベーン部材とを有する。排気口は、内周面からハウジング内に掘り下げられ、中心軸の方向に列状に並んだ複数の第１凹部と、内周面において中心軸の方向で第１凹部と並び、隣接する第１凹部に連通する少なくとも１つの第２凹部と、複数の第１凹部のそれぞれからハウジング外にまで貫通した孔部とを有する。ロータ本体及び複数のベーン部材の回転により、吸気口を介してハウジング内に気体が吸引され、給油口を介してハウジング内に給油された潤滑油とともに気体が排気口を介して上記ハウジング外に排気される。【選択図】図１
2020112134.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気口と、排気口と、給油口とを有する筒状のハウジングと、
前記ハウジング内に収容され、前記ハウジングの中心軸に対し偏心した軸心周りに回転するロータ本体と、前記ロータ本体の回転によって前記ロータ本体の外周面から前記ハウジングの内周面に向かって突出し、前記内周面に摺接しながら前記軸心周りに回転する複数のベーン部材とを有するロータ機構と
を具備し、
前記排気口は、
前記内周面から前記ハウジング内に掘り下げられ、前記中心軸の方向に列状に並んだ複数の第１凹部と、
前記内周面において前記中心軸の方向で前記第１凹部と並び、隣接する前記第１凹部に連通する少なくとも１つの第２凹部と、
前記複数の第１凹部のそれぞれから前記ハウジング外にまで貫通した孔部と
を有し、
前記ロータ本体及び前記複数のベーン部材の回転により、前記吸気口を介して前記ハウジング内に気体が吸引され、前記給油口を介して前記ハウジング内に給油された潤滑油とともに前記気体が前記排気口を介して前記ハウジング外に排気される
真空ポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載された真空ポンプであって、
前記第２凹部は、前記ハウジング内に設けられた連通路と、前記連通路に連通する前記孔部を介して前記第１凹部と連通している
真空ポンプ。
【請求項３】
請求項１に記載された真空ポンプであって、
前記第２凹部は、前記内周面に設けられた溝を介して前記第１凹部と連通している
真空ポンプ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載された真空ポンプであって、
前記孔部の開放端を閉塞する逆止弁をさらに具備し、
前記逆止弁が前記ハウジングから上方に延在した壁部により囲まれた
真空ポンプ。
【請求項５】
請求項４に記載された真空ポンプであって、
前記開放端が配置された領域の前記ハウジングの外面と、前記壁部とにより、前記逆止弁を収容する槽が構成され、
前記逆止弁が前記槽に充填された油層によって覆われている
真空ポンプ。
【請求項６】
請求項５に記載された真空ポンプであって、
前記槽は、蓋部によって閉塞され、
前記壁部には、前記槽と前記蓋部によって囲まれた空間に存在する気体を排気する貫通孔が設けられ、
前記空間の圧力が大気圧以下に維持される
真空ポンプ。
【請求項７】
吸気口と、排気口と、給油口とを有する筒状のハウジングと、
前記ハウジング内に収容され、前記ハウジングの中心軸に対し偏心した軸心周りに回転するロータ本体と、前記ロータ本体の回転によって前記ロータ本体の外周面から前記ハウジングの内周面に向かって突出し、前記内周面に摺接しながら前記軸心周りに回転する複数のベーン部材とを有するロータ機構と
を具備し、
前記排気口は、
前記内周面から前記ハウジング内に掘り下げられ、前記中心軸の方向に列状に並んだ複数の第１凹部と、
前記複数の第１凹部のそれぞれから前記ハウジング外にまで貫通した孔部と、
を有し、
前記内周面には、前記中心軸の方向で前記第１凹部と並ぶ少なくとも１つの第２凹部がさらに設けられ、
前記ロータ本体及び前記複数のベーン部材の回転により、前記吸気口を介して前記ハウジング内に気体が吸引され、前記気体が前記給油口を介して前記ハウジング内に給油された潤滑油とともに前記排気口を介して前記ハウジング外に排気される
真空ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油回転式の真空ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
真空ポンプの代表的なものにベーン型真空ポンプがある。この真空ポンプは、ロータと、ロータを収容するハウジングと、ロータを回転させるシャフトと、ハウジングの内周面に摺接する複数のベーン部材とを具備する。このようなベーン部材がロータの回転によってハウジングの内周面に摺動することにより、気体（例えば、空気、水蒸気等）がハウジングに形成された吸引口を介してハウジング内に吸引され、吸引された気体が排出口を介してハウジング外に排気される。
【０００３】
ここで、ベーン部材は、ハウジング内で潤滑油により潤滑されている。このため、ハウジング内に吸引された気体は、ハウジング内に供給された潤滑油とともに排気口から排気される。但し、排気部近傍において介在する潤滑油の移動に阻害要因が存在すると、ベーン部材は、排気口付近で潤滑油を圧縮する負荷を受ける。このため、内周面においては排出口の手前にベーン部材が潤滑油から受ける負荷を軽減するための凹部（浅溝）が形成される場合がある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−０７３９７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、該凹部は、排気口と一体となって形成されるため、排気口が配置されていないロータの前頭部または後頭部では潤滑油の逃げ場がないことになる。このため、該真空ポンプにおいては、気体の排気時にベーン部材が潤滑油から負荷を受ける場合がある。
【０００６】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、より低負荷で駆動させることができ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】
【０００７】
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、ハウジングと、ロータ機構とを具備する。
上記ハウジングは、吸気口と、排気口と、給油口とを有し、筒状である。
上記ロータ機構は、上記ハウジング内に収容される。上記ロータ機構は、上記ハウジングの中心軸に対し偏心した軸心周りに回転するロータ本体と、上記ロータ本体の回転によって上記ロータ本体の外周面から上記ハウジングの内周面に向かって突出し、上記内周面に摺接しながら上記軸心周りに回転する複数のベーン部材とを有する。
上記排気口は、上記内周面から上記ハウジング内に掘り下げられ、上記中心軸の方向に列状に並んだ複数の第１凹部と、上記内周面において上記中心軸の方向で上記第１凹部と並び、隣接する上記第１凹部に連通する少なくとも１つの第２凹部と、上記複数の第１凹部のそれぞれから上記ハウジング外にまで貫通した孔部とを有する。
上記ロータ本体及び上記複数のベーン部材の回転により、上記吸気口を介して上記ハウジング内に気体が吸引され、上記給油口を介して上記ハウジング内に給油された潤滑油とともに上記気体が上記排気口を介して上記ハウジング外に排気される。
【０００８】
このような真空ポンプによれば、排気口が中心軸の方向に列状に並んだ複数の第１凹部と、内周面において中心軸の方向で第１凹部と並び、隣接する第１凹部に連通する少なくとも１つの第２凹部と、複数の第１凹部のそれぞれからハウジング外にまで貫通した孔部とを有する。これにより、ハウジング内の潤滑油が効率よく排気口を介して真空ポンプ外に排出され、より低負荷で真空ポンプを駆動させることができる。
【０００９】
上記真空ポンプにおいては、上記第２凹部は、上記ハウジング内に設けられた連通路と、上記連通路に連通する上記孔部を介して上記第１凹部と連通してもよい。
【００１０】
このような真空ポンプによれば、第２凹部がハウジング内に設けられた連通路と、連通路に連通する孔部を介して第１凹部と連通しているので、ハウジング内の潤滑油が効率よく真空ポンプ外に排出され、より低負荷で真空ポンプを駆動させることができる。
【００１１】
上記真空ポンプにおいては、第２凹部が内周面に設けられた溝を介して第１凹部と連通しているので、
【００１２】
このような真空ポンプによれば、ハウジング内の潤滑油が効率よく真空ポンプ外に排出され、より低負荷で真空ポンプを駆動させることができる。
【００１３】
上記真空ポンプにおいては、上記孔部の開放端を閉塞する逆止弁をさらに具備してもよい。上記逆止弁は、上記ハウジングから上方に延在した壁部により囲まれてもよい。
【００１４】
このような真空ポンプによれば、壁部の上端面に別のハウジング、蓋等を付設することができる。
【００１５】
上記真空ポンプにおいては、上記開放端が配置された領域の上記ハウジングの外面と、上記壁部とにより、上記逆止弁を収容する槽が構成され、上記逆止弁が上記槽に充填された油層によって覆われてもよい。
【００１６】
このような真空ポンプによれば、逆止弁から排気口への気体の逆流が抑制され、確実に気体を排気できる。
【００１７】
上記真空ポンプにおいては、上記槽は、蓋部によって閉塞され、上記壁部には、上記槽と上記蓋部によって囲まれた空間に存在する気体を排気する貫通孔が設けられ、上記空間の圧力が大気圧以下に維持されてもよい。
【００１８】
このような真空ポンプによれば、排気口から排出される気体の排気効率が増して、吸気口の圧力をさらに下げることができる。
【００１９】
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、ハウジングと、ロータ機構とを具備する。
上記ハウジングは、吸気口と、排気口と、給油口とを有し、筒状である。
上記ロータ機構は、上記ハウジング内に収容される。上記ロータ機構は、上記ハウジングの中心軸に対し偏心した軸心周りに回転するロータ本体と、上記ロータ本体の回転によって上記ロータ本体の外周面から上記ハウジングの内周面に向かって突出し、上記内周面に摺接しながら上記軸心周りに回転する複数のベーン部材とを有する。
上記排気口は、上記内周面から上記ハウジング内に掘り下げられ、上記中心軸の方向に列状に並んだ複数の第１凹部と、上記複数の第１凹部のそれぞれから上記ハウジング外にまで貫通した孔部と、を有する。
上記内周面には、上記中心軸の方向で上記第１凹部と並ぶ少なくとも１つの第２凹部がさらに設けられる。
上記ロータ本体及び上記複数のベーン部材の回転により、上記吸気口を介して上記ハウジング内に気体が吸引され、上記気体が上記給油口を介して上記ハウジング内に給油された潤滑油とともに上記排気口を介して上記ハウジング外に排気される。
【００２０】
このような真空ポンプによれば、排気口が中心軸の方向に列状に並んだ複数の第１凹部と、複数の第１凹部のそれぞれからハウジング外にまで貫通した孔部と、内周面において中心軸の方向で第１凹部と並ぶ少なくとも１つの第２凹部とを有する。これにより、ハウジング内の潤滑油が排気口を介して効率よく真空ポンプ外に排出されるとともに、潤滑油が第２凹部に逃げることができ、より低負荷で真空ポンプを駆動させることができる。
【発明の効果】
【００２１】
以上述べたように、本発明によれば、より低負荷で駆動させることができる真空ポンプが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本実施形態に係る真空ポンプの模式的断面図である。
【図２】本実施形態に係る真空ポンプの模式的上面図である。
【図３】図１、２のＡ１−Ａ２線に沿った断面を示す模式図である。
【図４】比較例に係る真空ポンプの動作を説明する模式的断面図である。
【図５】本実施形態に係る真空ポンプの動作を説明する模式的断面図である。
【図６】本実施形態の変形例１に係る真空ポンプの模式的断面図である。
【図７】図（ａ）は、本実施形態の変形例２に係る真空ポンプの模式的上面図である。図（ｂ）は、本実施形態の変形例２に係る真空ポンプの模式的断面図である。
【図８】本実施形態の変形例２に係る真空ポンプの排気口をハウジングの内周面から見た模式図である。
【図９】本実施形態の変形例３に係る真空ポンプの排気口をハウジングの内周面から見た模式図である。
【図１０】本実施形態の変形例４に係る真空ポンプの模式的側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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。また、同一の部材または同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その部材を説明した後には適宜説明を省略する場合がある。
【００２４】
図１は、本実施形態に係る真空ポンプの模式的断面図である。図２は、本実施形態に係る真空ポンプの模式的上面図である。図３は、図１、２のＡ１−Ａ２線に沿った断面を示す模式図である。図１、２では、図３に示されたベーン部材２３が示されていない。また、図３には、真空ポンプ１を収容する収容ケース９０の下側の一部と潤滑油９１とが示されているが、図１には、収容ケース９０及び潤滑油９１が示されていない。また、図１のハウジング１０のＺ軸上方断面は、図２の中心部断面ではなく、Ｘ軸方向における排気口１３０Ａの断面を示している。
【００２５】
図１、２に例示される真空ポンプ１は、ベーン型真空ポンプである。真空ポンプ１は、ハウジング１０と、ロータ機構２０と、逆止弁３０と、モータ機構４０と、軸受部材５０と、フロント側のフランジ６０と、リア側のフランジ６１とを具備する。
【００２６】
ハウジング１０は、内部の空洞１０１が一軸方向に延出した筒体である。図では、この一軸方向をＸ軸方向としている。ハウジング１０を空洞１０１の中心軸１０２に対して直交する方向に切断した場合、ハウジング１０の内周面１１０は、例えば、円形状の曲面を描いている。
【００２７】
また、ハウジング１０には、ハウジング１０の上部に、吸気口１２０と、排気口１３０とが設けられ、ハウジング１０の下部に、給油口１４０が設けられている。真空ポンプ１を作動中、吸気口１２０の圧力は、排気口１３０の圧力よりも低い。例えば、ハウジング１０内部側の吸気口１２０の圧力は、例えば、１０Ｐａ以下に到達し、排気口１３０の圧力は、例えば、大気圧以上になる。
【００２８】
例えば、吸気口１２０は、中心軸１０２より上側のハウジング１０の上部に設けられている。吸気口１２０は、Ｘ軸方向において、ハウジング１０の中心部に位置する。吸気口１２０には、例えば、真空配管、継ぎ手を通じて真空容器が接続される。
【００２９】
吸気口１２０は、ハウジング１０の内周面１１０からハウジング１０内に掘り下げられた凹部１２１と、凹部１２１に連通する孔部１２５とを有する。孔部１２５の内径は、排気口１３０Ａの孔部１３５の内径よりも大きい。
【００３０】
内周面１１０における凹部１２１の平面形状は、例えば、ロータ本体２１の回転方向Ｒを長径とする楕円に近い形状をしている。凹部１２１は、内周面１１０から浅く陥没している。凹部１２１からは、孔部１２５がハウジング１０外にまで延在している。孔部１２５は、両端が開放された貫通孔であり、Ｚ軸方向に延在する。
【００３１】
排気口１３０は、中心軸１０２より上側のハウジング１０の上部に設けられている。排気口１３０は、Ｙ軸方向において吸気口１２０と所定の距離を隔てて配置されている。排気口１３０は、ハウジング１０とロータ本体２１との最小隙間を始点としたときに、ロータ本体２１の回転方向Ｒにおいて、吸気口１２０の後方に位置する。排気口１３０は、中心軸１０２の方向に並ぶ複数の排気口１３０Ａと、複数の排気口１３０Ｂとを有する。本実施形態では、これら複数の排気口１３０Ａ、１３０Ｂを含む排気口を総じて排気部と称する場合がある。
【００３２】
複数の排気口１３０Ａのそれぞれは、ハウジング１０の内周面１１０からハウジング１０内に掘り下げられた凹部１３１（第１凹部）と、凹部１３１に連通する孔部１３５とを有する。
【００３３】
凹部１３１は、中心軸１０２の方向に複数となって列状に並ぶように配置されている。内周面１１０における凹部１３１の平面形状は、ロータ本体２１の回転方向Ｒを長径とする楕円、長円等に近い形状をしている。複数の凹部１３１のそれぞれからは、孔部１３５がハウジング１０外にまで延在している。孔部１３５は、両端が開放された貫通孔であり、Ｚ軸方向に延在する。
【００３４】
複数の排気口１３０Ｂのそれぞれは、凹部１３１と、孔部１３５と、凹部１３２（第２凹部）と、連通路１３６とを有する。内周面１１０における凹部１３２の平面形状は、凹部１３１と同じ形状をしている。この凹部１３２は、ハウジング１０内に設けられた連通路１３６と、孔部１３５を介して隣接する凹部１３１と連通している。連通路１３６は、ハウジング１０内で、斜めに傾斜し、凹部１３２及び孔部１３５に連通している。
【００３５】
図１、２の例では、中心軸１０２の方向において並ぶ複数の凹部１３１の群の両側に凹部１３２が配置された例が示されている。凹部１３２は、複数の凹部１３１に少なくとも１つ並んでいればよい。
【００３６】
また、連通路１３６は、必要に応じて、略すことも可能である。この場合、排気口１３０は、複数の凹部１３１と、複数の凹部１３１のそれぞれに連通する孔部１３５とを有することになる。そして、ハウジング１０の内周面１１０には、中心軸１０２の方向で凹部１３１と並ぶ少なくとも１つの凹部１３２が設けられる。
【００３７】
ロータ機構２０は、ロータ本体２１と、シャフト２２と、複数のベーン部材２３とを有する。
【００３８】
ロータ本体２１は、ハウジング１０内に収容されている。ロータ本体２１は、Ｘ軸方向に延在する円柱形状の棒体である。ロータ本体２１の外径は、空洞１０１の内径よりも小径に構成されている。これにより、ロータ本体２１の外周面２１０は、空洞１０１を隔ててハウジング１０の内周面１１０と対向する。
【００３９】
ロータ本体２１は、シャフト２２に軸支される。シャフト２２は、Ｘ軸方向に延在する。シャフト２２の中心軸２０２は、ハウジング１０の中心軸１０２に対し偏心している。中心軸２０２は、中心軸１０２に対して、平行になっている。これにより、ロータ本体２１は、ハウジング１０の中心軸１０２に対し偏心した中心軸２０２の軸心周りに回転する。
【００４０】
複数のベーン部材２３は、ロータ本体２１に設けられたベーン溝２４に収納されている。複数のベーン溝２４は、ロータ本体２１の回転方向Ｒに周期的に配置され、それぞれの深さが同じに構成されている。また、複数のベーン部材２３のそれぞれは、中心軸２０２の方向に延在している。複数のベーン溝２４のそれぞれに収容されたベーン部材２３は、ロータ本体２１から受ける遠心力によって自在にベーン溝２４から出ることができる。
【００４１】
例えば、ロータ本体２１が回転方向Ｒの方向に回転すると、ベーン溝２４に収納された複数のベーン部材２３のそれぞれがロータ本体２１の遠心力によって外周面２１０からハウジングの内周面に向かって突出する。そして、複数のベーン部材２３のそれぞれの先端がロータ本体２１の回転によって内周面１１０に接し、該先端が内周面１１０に摺接しながら中心軸２０２の軸心周りに回転する。これにより、真空ポンプ１による吸気、圧縮、及び排気が繰り返される。
【００４２】
また、ハウジング１０の一端は、フランジ６０によって閉塞されている。ハウジング１０の他端は、フランジ６１によって閉塞されている。フランジ６０及びフランジ６１のそれぞれには、軸受部材５０が内設されている。これらの軸受部材５０によってシャフト２２の両端が軸支されている。また、フランジ６０には、モータ機構４０が付設されている。モータ機構４０は、シャフト２２に回転方向Ｒに回転する駆動力を伝動する。フランジ６０、６１と、ロータ本体２１及びベーン部材２３とは、摺接しながら回転が可能である。各摺接箇所には、回転中に油層が形成されるため、仕切り空間は気密が保たれる。
【００４３】
また、複数の孔部１３５のそれぞれは、ロータ機構２０から上側のハウジング１０上部でハウジング１０から開放されている。そして、ロータ機構２０より上側では、凹部１３２が配置されたハウジング１０の部分の肉厚は、孔部１３５が配置されたハウジング１０の部分の肉厚よりも厚く構成されている。なお、図示された構成は、一例であり、複数の孔部１３５のそれぞれがハウジング１０の横部から開放されてもよい。
【００４４】
例えば、ハウジング１０から開放された複数の孔部１３５のそれぞれの開放端１３７をＺ軸方向から上面視した場合、それぞれの開放端１３７は、ハウジング１０から上方に延在した壁部１５０により囲まれている。壁部１５０は、例えば、環状の塀である。
【００４５】
換言すれば、凹部１３２の上方に肉厚の壁部１５０が設けられたことにより、凹部１３２をＺ軸方向に延びる孔部１３５を介してハウジング１０外に開放することができない。このため、凹部１３２には壁部１５０を迂回して傾斜した連通路１３６を連通させて、凹部１３２を連通路１３６及び孔部１３５を介してハウジング１０外に開放している。
【００４６】
また、孔部１３５の開放端１３７は、ハウジング１０外から逆止弁３０により閉塞されている。逆止弁３０がハウジング１０から上方に延在した壁部１５０により囲まれている。例えば、開放端１３７が配置された領域のハウジング１０の外面を底面とした場合、この底面と壁部１５０とにより、逆止弁３０を収容する槽１６０が構成される。また、この壁部１５０の上端面１５１は、例えば、別のハウジング、蓋等が付設される取り付け面とすることもできる。
【００４７】
真空ポンプ１は、収容ケース９０に収容される。真空ポンプ１と収容ケース９０との間の空間は、例えば、大気圧になっている。収容ケース９０の底部には、鉱油等の潤滑油９１が貯留している。潤滑油９１は、給油口１４０を介して空洞１０１に流入する。例えば、ロータ機構２０の回転中に、給油口１４０と吸気口１２０とが空洞１０１を通じて連通すると、吸気口１２０内の圧力と大気圧との圧力差によって給油口１４０を介して潤滑油９１が空洞１０１に流れこむ。これにより、ハウジング１０の内周面１１０に接するベーン部材２３の先端は、潤滑油９１で潤滑されている。ここで、ベーン部材２３は、例えば、樹脂複合材料を含む。
【００４８】
また、ハウジング１０の内周面１１０とベーン部材２３の先端との間に存在する潤滑油９１は、各接触面に油層として介在し、ベーン部材２３によって回転方向Ｒに区切られた空洞間に圧力差を生じさせるシール材としても機能する。
【００４９】
真空ポンプ１の動作を説明する前に、比較例に係る真空ポンプの動作について説明する。真空ポンプの動作を説明する図では、ロータ機構２０周辺が示され、モータ機構４０等が示されていない。
【００５０】
図４（ａ）、（ｂ）は、比較例に係る真空ポンプの動作を説明する模式的断面図である。図４（ａ）、（ｂ）では、ロータ機構２０が回転しているときの潤滑油９１の流れ動作が模式的に示されている。ここで、図４（ｂ）に示す動作は、図４（ａ）の動作よりも後の状態が示されている。
【００５１】
図４（ａ）、（ｂ）に示す比較例では、複数の排気口１３０ＡがＸ軸方向に並び、凹部１３２と、連通路１３６とが設けられていない。
【００５２】
ベーン型真空ポンプでは、複数のベーン部材２３と、ロータ本体２１の外周面２１０とによって空洞１０１が仕切られ、仕切られたそれぞれの空間をロータ機構２０によって回転方向Ｒに移送することにより、気体の吸気、気体の圧縮、及び気体と潤滑油との排出が繰り返される。
【００５３】
例えば、ロータ本体２１及び複数のベーン部材２３の回転により、吸気口１２０を介してハウジング１０内に気体が吸引され、給油口１４０を介してハウジング１０内に給油された潤滑油９１とともに気体が圧縮され、気体及び潤滑油９１が排気口１３０Ａを介してハウジング１０外に排気される。
【００５４】
ここで、排気口１３０Ａは、逆止弁３０で塞がれているために、ハウジング１０外に排出された気体及び潤滑油９１の排気口１３０Ａでの逆流が抑制されている。ハウジング１０外に排出された潤滑油９１は、図示しない経路により収容ケース９０内に戻ることができる。
【００５５】
ハウジング１０内での潤滑油９１の流れを図４（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。
【００５６】
例えば、図４（ａ）に示すように、ベーン部材２３がロータ本体２１の下に位置しているときは、ハウジング１０の内周面１１０とベーン部材２３の先端との間に潤滑油９１が介在しつつ、ベーン部材２３が潤滑油９１を内周面１１０に沿って掻きあげながら回転方向Ｒに回転する。
【００５７】
一方、ロータ本体２１の下に位置するベーン部材２３よりも先行したベーン部材２３では、ロータ本体２１の下に位置するベーン部材２３よりも回転パスが長い分、内周面１１０の内壁１１０ｗから潤滑油９１の跳ね返りを受けやすくなる。
【００５８】
このため、ベーン部材２３がロータ本体２１よりも上に位置したときは、ベーン部材２３がロータ本体２１の下に位置しているときに比べて、ベーン部材２３の両端部での潤滑油９１の嵩が増す現象がおきる。
【００５９】
次に、図４（ｂ）に示すように、ベーン部材２３が排気口１３０Ａに近づくと、ベーン部材２３の中央部の上には、凹部１３１が設けられているため、ベーン部材２３の中央部付近で掻きあげられた潤滑油９１は、この直上に設けられた凹部１３１にスムーズに逃げていくことができる。この後、中央部付近の潤滑油９１は、気体とともに孔部１３５を介してハウジング１０外に排出されたり、凹部１３１を介して、回転方向Ｒにおいて手前の次の仕切られた空間に流入する。
【００６０】
ここで、「仕切られた空間」とは、空洞１０１において、内周面１１０と、外周面２１０と、回転方向Ｒに隣り合うベーン部材２３とによって仕切られた空間、または、内周面１１０と、外周面２１０と、最近接部と、回転方向Ｒにおいて最近接部に隣り合うベーン部材２３とによって仕切られた空間を意味する。なお、ベーン部材２３とハウジング１０との間の隙間、またはロータ本体２１と最小隙間部との間の隙間は、ポンプ動作中には、潤滑油９１が介在することによって仕切り空間の密閉が保たれている。
【００６１】
一方、ベーン部材２３の両端部において嵩が増した潤滑油９１は、仕切り空間が容積を減少していくに伴い、中央部と比較して、嵩増し分だけ圧縮力が強く発生させる原因となる。さらに両端部においては、仕切り空間の内周面１１０に凹部１３１が形成されていないため、潤滑油９１の余剰分は、内周面１１０と、外周面２１０と、最近接部と、ベーン部材２３とによって仕切られた空間から、蓄積した圧縮力が開放されるように両端部から間近の凹部１３１へ移動する。
【００６２】
ここで、潤滑油９１は、所定の粘度を有している。このため、狭い間隙には潤滑油９１が流れにくくなり、潤滑油９１がベーン部材２３の両端部で溜りやすくなる。この結果、ベーン部材２３の両端部が潤滑油９１によって負荷を受けることになる。
【００６３】
この状態でベーン部材２３を回転させると、ベーン部材２３は、潤滑油９１から負荷を受けつつ回転することになる。これにより、真空ポンプは過剰な電力を必要とする。また、ベーン部材２３の両端部に局所的に潤滑油９１が溜ると、潤滑油９１がハウジング１０の内周面１１０、ベーン部材２３等に衝突することになり、その衝突音、圧力開放等に伴う音が騒音となる場合もある。
【００６４】
これに対し、図５（ａ）、（ｂ）は、本実施形態に係る真空ポンプの動作を説明する模式的断面図である。ここで、図５（ｂ）の動作は、図５（ａ）の動作よりも後の状態が示されている。
【００６５】
本実施形態の真空ポンプ１においても、図５（ａ）に示すように、ベーン部材２３がロータ本体２１の上に位置するときは、ベーン部材２３がロータ本体２１の下に位置しているときに比べて、ベーン部材２３の両端部での潤滑油９１の嵩が増す現象がおきる。
【００６６】
ここで、図５（ｂ）に示すように、ベーン部材２３が排気口１３０Ａに近づいたときには、ベーン部材２３の中央部付近で掻きあげられた潤滑油９１は、直上に設けられた凹部１３１にスムーズに逃げていく。この後、潤滑油９１は、気体とともに孔部１３５を介してハウジング１０外に排出されたり、凹部１３１を介して、次の仕切られた空間に流入する。
【００６７】
一方、ベーン部材２３の両端部で嵩が増した潤滑油９１は、直上に凹部１３２が形成されていることから、この凹部１３２にスムーズに逃げていくことができる。さらに、凹部１３２と孔部１３５とを繋ぐ連通路１３６を設けた場合には、閉空間になっていないために圧力上昇を起こすことがないと同時に、潤滑油９１が凹部１３２に逃げた後、潤滑油９１が気体とともに連通路１３６、孔部１３５を介してハウジング１０外に排出されたり、凹部１３１を介して、次の仕切られた空間に流入する。
【００６８】
これにより、真空ポンプ１では、ベーン部材２３の両端部が潤滑油９１から負荷を受けにくくなり、ベーン部材２３が円滑に回転する。すなわち、真空ポンプ１は、比較例に比べて過剰な電力を要しないことになる。また、ベーン部材２３の両端部に局所的に溜った潤滑油９１は、内周面１１０、ベーン部材２３等に衝突しにくくなり、比較例に比べて騒音が発生しにくくなる。
【００６９】
（変形例１）
【００７０】
図６は、本実施形態の変形例１に係る真空ポンプの模式的断面図である。図６では、ベーン部材２３、収容ケース９０等が示されていない。
【００７１】
真空ポンプ２においては、槽１６０に油層９２が収容され、逆止弁３０が槽１６０に充填された油層９２によって覆われている。油層９２の成分は、潤滑油９１の成分と同じである。このような構成であれば、孔部１３５を介してハウジング１０内から排出された気体及び潤滑油９１が逆止弁３０を介して孔部１３５により逆流しにくくなり、ハウジング１０内から気体及び潤滑油９１がより確実にハウジング１０外に排出される。
【００７２】
（変形例２）
【００７３】
図７（ａ）は、本実施形態の変形例２に係る真空ポンプの模式的上面図である。図７（ｂ）は、本実施形態の変形例２に係る真空ポンプの模式的断面図である。図８は、本実施形態の変形例２に係る真空ポンプの排気口をハウジングの内周面から見た模式図である。図８には、ベーン部材２３が内周面１１０を滑る方向が回転方向Ｒとして示されている。
【００７４】
真空ポンプ３においては、凹部１３２がハウジング１０の内周面１１０に設けられた溝１３８を介して凹部１３２が隣接する凹部１３１と連通している。真空ポンプ３においては、凹部１３２と、溝１３８と、溝１３８に連通した凹部１３１と、溝１３８に連通した凹部１３１に連通する孔部１３５とを排気口１３０Ｃとしている。
【００７５】
溝１３８は、凹部１３２の下部と、凹部１３１の上部とを連通するように配置される。このような構成であれば、溝１３８は、ベーン部材２３（ロータ機構２０）の回転方向Ｒ及び中心軸２０２の方向に交差する。これにより、ベーン部材２３の両端部で嵩が増した潤滑油９１は、ベーン部材２３が凹部１３２の下に位置すると、凹部１３２に逃げ、その後は、溝１３８、凹部１３１、孔部１３５の順に流れていくことになる。つまり、ベーン部材２３の両端部で嵩が増した潤滑油９１は、排気口１３０Ｃを介してハウジング１０外に効率よく排出される。
【００７６】
仮に、凹部１３２と凹部１３１とを繋ぐ溝１３８が中心軸２０２に対して平行に配置されている場合は、内周面１１０と溝１３８とにより、回転方向Ｒにおいて内周面１１０に段差が形成される。このような構成では、ベーン部材２３が段差を跨ぐ毎に、ベーン部材２３が段差から負荷（例えば、衝撃）を受けることになり、ベーン部材２３の消耗が早まる可能性がある。
【００７７】
これに対して、溝１３８は、中心軸２０２に対して非平行（斜め）に配置されているので、ベーン部材２３が溝１３８を通過しても、ベーン部材２３は段差からの負荷を受けにくく、ベーン部材２３は、溝１３８上を円滑に摺動することができる。
【００７８】
（変形例３）
【００７９】
図９は、本実施形態の変形例３に係る真空ポンプの排気口をハウジングの内周面から見た模式図である。
【００８０】
真空ポンプ３では、溝１３８が隣接する凹部１３１間を連通させている。このような構成であっても潤滑油９１が効率よく排気口から排出される。
【００８１】
（変形例４）
【００８２】
図１０は、本実施形態の変形例４に係る真空ポンプの模式的側面図である。
【００８３】
真空ポンプ４においては、槽１６０の内部が蓋部１５５によって閉塞されている。蓋部１５５と壁部１５０との間には、槽１６０の内部が大気圧以下の減圧状態（後述する後段側の真空ポンプ１５の能力に依存する圧力、例えば、１０Ｐａ程度の減圧状態）を維持できるように、Ｏリング等のシール部材１５６が設けられている。ハウジング１０には、モータ機構４０とは反対側に後段側の真空ポンプ１５が連結されている。壁部１５０には、真空ポンプ１５の吸気口に連通する貫通孔１５２が形成されている。真空ポンプ１５は、真空ポンプ１等と同様にモータ機構４０により駆動することができる。
【００８４】
真空ポンプ４においては、真空ポンプ１５を作動することにより、槽１６０と蓋部１５５によって囲まれた空間に存在する気体を貫通孔１５２を介して槽１６０外に排気することができる。これにより、槽１６０と蓋部１５５によって囲まれた空間は、例えば、大気圧よりも圧力が低い減圧状態を維持する。また、真空ポンプ４においては、該空間が減圧状態を維持することから、該空間よりも上流の排気口１３０の圧力は、蓋部１５５によって閉塞された槽１６０の内部の圧力よりもさらに低くなる。
【００８５】
なお、逆止弁３０と槽１６０との接触部分に潤滑油９１が膜として介在し、この介在した潤滑油９１によって油層９２と同様の作用をする場合、槽１６０の内部表面は、潤滑油９１により濡れる程度に保たれればよい。潤滑油９１により濡れる程度を超える量の潤滑油９１の余剰分は、速やかに槽１６０外に排出される構成であることが望ましい。
【００８６】
また、槽１６０の内部が１０Ｐａ程度の真空度である際は、潤滑油９１に気体分子が取り込まれる物理現象も無視できないことからも、油層９２の余剰分は真空ポンプ１５側へと導かれることがより好ましい。例えば、油層９２の余剰分がその自重により真空ポンプ１５側へ重力搬送される。
【００８７】
また、別の変形例として、図１０の貫通孔１５２の底面を層１６０の底面と同等あるいはそれ以下とし、かつ真空ポンプ１５側へ向けて傾斜する構成でもよい。
【００８８】
これにより、真空ポンプ４では排気口１３０から排出される気体の排気効率が真空ポンプ１〜３よりも増して、吸気口１２０の圧力を真空ポンプ１〜３よりも下げることができる。例えば、吸気口１２０の圧力は、１Ｐａ以下に到達する。
【００８９】
この結果、排気運転中における空洞１０１内の潤滑油９１の気体分子量が減少し、吸気口１２０を介して真空容器側へガスが拡散しにくくなる。すなわち、真空ポンプ４を用いれば、よりクリーンな環境下で真空処理をすることができる。
【００９０】
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することができる。
【符号の説明】
【００９１】
１、２、３、４、１５…真空ポンプ
１０…ハウジング
１５…真空ポンプ
２０…ロータ機構
２１…ロータ本体
２２…シャフト
２３…ベーン部材
２４…ベーン溝
３０…逆止弁
４０…モータ機構
５０…軸受部材
６０、６１…フランジ
９０…収容ケース
９１…潤滑油
９２…油層
１０１…空洞
１０２…中心軸
１１０…内周面
１１０ｗ…内壁
１２０…吸気口（吸気部）
１２１、１３１、１３２…凹部
１２５、１３５…孔部
１３０…排気口（排気部）
１３０Ａ、１３０Ｂ、１３０Ｃ…排気口
１３６…連通路
１３７…開放端
１３８…溝
１４０…給油口
１５０…壁部
１５１…上端面
１５２…貫通孔
１５５…蓋部
１５６…シール部材
１６０…槽
２０２…中心軸
２１０…外周面
【図１】
2020112134.tif 000003
【図２】
2020112134.tif 000004
【図３】
2020112134.tif 000005
【図４】
2020112134.tif 000006
【図５】
2020112134.tif 000007
【図６】
2020112134.tif 000008
【図７】
2020112134.tif 000009
【図８】
2020112134.tif 000010
【図９】
2020112134.tif 000011
【図１０】
2020112134.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】令和1年11月28日(2019.11.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気口と、排気口と、給油口とを有する筒状のハウジングと、
前記ハウジング内に収容され、前記ハウジングの中心軸に対し偏心した軸心周りに回転するロータ本体と、前記ロータ本体の回転によって前記ロータ本体の外周面から前記ハウジングの内周面に向かって突出し、前記内周面に摺接しながら前記軸心周りに回転する複数のベーン部材とを有するロータ機構と
を具備し、
前記排気口は、
前記内周面から前記ハウジング内に掘り下げられ、前記中心軸の方向に列状に並んだ複数の第１凹部と、
前記内周面において前記中心軸の方向で前記第１凹部と並び、隣接する前記第１凹部に連通する少なくとも１つの第２凹部と、
前記複数の第１凹部のそれぞれから前記ハウジング外にまで貫通した孔部と
を有し、
前記ロータ本体及び前記複数のベーン部材の回転により、前記吸気口を介して前記ハウジング内に気体が吸引され、前記給油口を介して前記ハウジング内に給油された潤滑油とともに前記気体が前記排気口を介して前記ハウジング外に排気される
真空ポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載された真空ポンプであって、
前記第２凹部は、前記ハウジング内に設けられた連通路と、前記連通路に連通する前記孔部を介して前記第１凹部と連通している
真空ポンプ。
【請求項３】
請求項１に記載された真空ポンプであって、
前記第２凹部は、前記内周面に設けられた溝を介して前記第１凹部と連通している
真空ポンプ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載された真空ポンプであって、
前記孔部の開放端を閉塞する逆止弁をさらに具備し、
前記逆止弁が前記ハウジングから上方に延在した壁部により囲まれた
真空ポンプ。
【請求項５】
請求項４に記載された真空ポンプであって、
前記開放端が配置された領域の前記ハウジングの外面と、前記壁部とにより、前記逆止弁を収容する槽が構成され、
前記逆止弁が前記槽に充填された油層によって覆われている
真空ポンプ。
【請求項６】
請求項５に記載された真空ポンプであって、
前記槽は、蓋部によって閉塞され、
前記壁部には、前記槽と前記蓋部によって囲まれた空間に存在する気体を排気する貫通孔が設けられ、
前記空間の圧力が大気圧以下に維持される
真空ポンプ。