(57)【要約】  低速回転域から高速回転域まで長期間メインテナンスフリーで運転可能なスクリュー排気ポンプの実現を可能とするスクリュー排気ポンプ用オイル供給部品及びその部品を備えたスクリュー排気ポンプを提供する。ポンプの回転シャフト内に配置した、揚液機能の発揮が可能な螺旋状構造体を有し、該構造体は、該回転シャフトの下方に位置した駆動可能な螺旋状構造体とその上方に位置した固定螺旋状構造体とで構成される。
2015128906.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つのスクリュー溝を外側に有するとともに回転軸線方向の下端面で開口する中空部を有するロータと、気体の吸気口及び排気口を備えるとともに該ロータを収納するステータと、前記ロータに連結もしくはその一部として形成されているとともに前記中空部に少なくともその一部が収容されている回転シャフトと、前記中空部内に収容され、前記回転シャフトを回転自在に支持する軸受と、を有し、前記回転シャフトは、長手方向に延びるとともに下端部および中空部内で開口する第一のオイル供給路を有し、該オイル供給路は前記回転シャフトの外表面でその終端が開口する第二のオイル供給路に連通する、スクリュー排気ポンプ用のオイル供給部品であって、
前記回転シャフトと、該回転シャフト内に揚液機能の発揮が可能な螺旋状構造体とを有し、
該構造体は、前記回転シャフトの下方に位置した駆動可能な螺旋状構造体とその上方に位置した固定螺旋状構造体とで構成されていることを特徴とするスクリュー排気ポンプ用のオイル供給部品。
【請求項２】
互いに噛み合うスクリュー歯を有する雄ロータおよび雌ロータを有し、
気体の吸気口及び排気口を備えるとともに前記雌雄のロータを収納するステータを有し、
前記雄ロータおよび雌ロータの少なくとも一方のロータは、回転軸線方向の下端面で開口する中空部を有し、
前記少なくとも一方のロータに連結されるとともに前記中空部に少なくとも一部が収容された回転シャフトを有し、
前記中空部内に収容され、前記回転シャフトを回転自在に支持する軸受を有し、
前記回転シャフトは、長手方向に延びるとともに下端部および中空部内で開口するオイル供給路を有し、
前記ステータの下方に配置され、前記回転シャフトのオイル供給路に供給するためのオイルを貯留するとともに、前記オイル供給路を通じて前記中空部内に供給されるオイルを回収するためのオイルリザーバを有し、
前記回転シャフトと前記中空部を画定する前記少なくとも一方のロータの内壁面との間に少なくとも一部が配置されるとともに前記ステータに対して固定され、前記オイル供給路を通じて前記中空部に供給されたオイルを、前記中空部内で複数の流通経路に分配して流すための複数のオイル流路を画定する流路部材を有する、スクリュー排気ポンプ用のオイル供給部品であって、
前記回転シャフトと、該回転シャフト内に揚液機能の発揮が可能な螺旋状構造体を有し、
該構造体は、前記回転シャフトの下方に位置した駆動可能な螺旋状構造体とその上方に位置した固定螺旋状構造体で構成されていることを特徴とするスクリュー排気ポンプ用のオイル供給部品。
【請求項３】
互いに噛み合うスクリュー歯を有する雄ロータおよび雌ロータを有し、
気体の吸気口及び排気口を備えるとともに前記雌雄のロータを収納するステータを有し、
前記雄ロータおよび雌ロータの少なくとも一方のロータは、回転軸線方向の下端面で開口する中空部を有し、
前記少なくとも一方のロータに連結されるとともに前記中空部に少なくとも一部が収容された回転シャフトを有し、
前記中空部内に収容され、前記回転シャフトを回転自在に支持する軸受を有し、
前記回転シャフトは、長手方向に延びるとともに下端部および中空部内で開口するオイル供給路を有し、
前記軸受に対して設けられ、前記オイル供給路を通じて前記軸受に供給されるオイルの供給量を調整するオイル量調整機構を有する、スクリュー排気ポンプ用のオイル供給部品であって、
前記回転シャフトと、該回転シャフト内に揚液機能の発揮が可能な螺旋状構造体とを有し、
該構造体は、前記回転シャフトの下方に位置した駆動可能な螺旋状構造体とその上方に位置した固定螺旋状構造体で構成されていることを特徴とするスクリュー排気ポンプ用のオイル供給部品。
【請求項４】
所定の空隙を設けて互いに噛み合うスクリュー歯を有する雄ロータおよび雌ロータを有し、
気体の吸気口及び排気口を備えるとともに前記雌雄のロータを収納するステータを有し、
前記雄ロータおよび雌ロータの少なくとも一方のロータは、回転軸線方向の下端面で開口する中空部を有し、
前記少なくとも一方のロータに連結されるとともに前記中空部に少なくとも一部が収容された回転シャフトを有し、
前記回転シャフトは、長手方向に延びるとともに下端部および中空部内で開口するオイル供給路を有し、
前記回転シャフトに固定されたモータロータと、前記モータロータの周囲に配置されたモータステータを含み、前記中空部に少なくとも一部が配置されるとともに前記回転シャフトに一体的に設けられた駆動モータを有し、
回転する前記回転シャフトのオイル供給路を通じて供給されるオイルを、前記駆動モータのモータロータとモータステータとの間の空隙および前記モータステータの外周面上に導くためのガイド部材を有する、スクリュー排気ポンプ用のオイル供給部品であって、
前記回転シャフトと、該回転シャフト内に揚液機能の発揮が可能な螺旋状構造体とを有し、
該構造体は、前記回転シャフトの下方に位置した駆動可能な螺旋状構造体とその上方に位置した固定螺旋状構造体で構成されていることを特徴とするスクリュー排気ポンプ用のオイル供給部品。
【請求項５】
互いに噛み合うスクリュー歯を有する雄ロータおよび雌ロータを有し、
気体の吸気口及び排気口を備えるとともに前記雌雄のロータを収納するステータを有し、
前記雄ロータおよび雌ロータの少なくとも一方のロータは、回転軸線方向の下端面で開口する中空部を有し、
前記少なくとも一方のロータに連結されるとともに前記中空部に少なくとも一部が収容され、回転自在に支持された回転シャフトを有し、
前記回転シャフトは、長手方向に延びるとともに下端面および中空部内で開口するオイル供給路を有し、
前記ステータの下方に配置され、前記回転シャフトのオイル供給路を通じて供給するためのオイルを貯留するとともに、前記回転シャフトのオイル供給路を通じて前記中空部内に供給されたオイルを回収するためのオイルリザーバであって、
オイルを満たすための閉空間を画定する隔壁と、
前記閉空間の一部を画定するとともに当該閉空間の容積を変更可能な変更要素と、
前記回転シャフトのオイル供給路と連通するオイル流出口と、
前記回転シャフトの排気口を通じて前記中空部内に供給された後に回収されたオイルが流入するオイル流入口と、
前記閉空間に満たされたオイルを、前記オイル流出口を通じて前記回転シャフトのオイル供給路に向けて押し上げるために、前記変更要素を作動させて前記閉空間のオイルを加圧する加圧機構と、を有するオイルリザーバと、
を有するスクリュー排気ポンプ用のオイル供給部品であって、
前記回転シャフトと、
該回転シャフト内に揚液機能の発揮が可能な螺旋状構造体と、を有し、  
該構造体は、前記回転シャフトの下方に位置した駆動可能な螺旋状構造体とその上方に位置した固定螺旋状構造体で構成されていることを特徴とするスクリュー排気ポンプ用のオイル供給部品。
【請求項６】
請求項１乃至５に記載のスクリュー排気ポンプ用のオイル供給部品の何れかを備えているスクリュー排気ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクリュー排気ポンプ用のオイル供給部品及びその部品を備えたスクリュー排気ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的には、半導体デバイス、液晶や有機ＥＬ等を使用する表示デバイス、太陽電池デバイス等の機能デバイスを製造する製造装置や生産システムにおいては、ポンプ性能による適用範囲の限度から多種多様のポンプが数多く使用される。
これに対して、例えば、特許文献１〜３に開示されたようなタイプのスクリュー排気ポンプは、分子流域から粘性流域まで広範囲での排気が可能で、しかも排気性能が排気ガス種に依存しない。このため、ガス種毎にポンプを替える、圧力条件の変化に対応してポンプを据え代る、複数の排出箇所を有する生産システムにおける排出箇所毎に適したポンプを用意する、といった煩雑さを招くこともない。
排気速度に依存しなければ同種のポンプを使用すればよく、いちいち排気箇所毎にポンプを選定する煩わしさは生じない。
仮に、上記タイプのポンプにおいて一段と低コスト化が図れて商業化されれば、その普及度は著しいものになり、産業の発展に大いに貢献することが容易に予想される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開WO２０１１／１４８７９７
【特許文献２】国際公開WO２０１２／００４１８１
【特許文献３】特開２００４−２６３６２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記タイプのポンプでは、スクリューロータをできるだけ高速に回転させることができれば、ポンプを小型化しつつ高排気速度化を実現できる。
しかしながら、例えば、数千ｒｐｍ〜一万ｒｐｍを超えるような高い回転数でスクリューロータを回転させると、回転速度に従事してポンプに内蔵された駆動モータや軸受で発生する熱が増大しポンプ内の温度上昇を招くが、この熱をポンプ外に効率的に放出することは容易ではない。従って、この熱を効率よく速やかにポンプ外に放出する工夫がないと、ポンプ内の温度が上昇での熱膨張による寸法狂いが精密構成部品に生じその狂いの程度によっては、ポンプの排気性能を低下させ、強いては、スクリューロータの破損を招くこともある。加えて、スクリューロータの軸受へ供給される潤滑オイルやその蒸気の作動室側への侵入を防ぐための軸封装置としてのリップシールが駆動モータ、軸受等で発した熱で早期に劣化してしまこともある。【０００５】
この課題解決の一つが、例えば、特許文献１に記載されてある例がある。図１Ａは、特許文献１に記載されてあるスクリュー真空（排気）ポンプの潤滑オイルの循環経路を概念的に示す説明図である（特許文献１の図２に相当）。図１のポンプには、オイル供給手段１１８０が設けられている。オイル供給手段１１８０は、潤滑オイルを貯留するオイル貯留部１１８１と、該オイル貯留部１１８１から潤滑オイルを遠心力及びドラッグ効果により上方へ押し上げる押し上げヘッド１１８２と、押し上げヘッド１１８２により押し上げた潤滑オイルを各ポンプ構成部材に供給するオイル流通路１１８３とから構成されている。オイル貯留部１１８１は、ステータ１１３０の下部に形成され、潤滑オイルを貯留する空間であり、このオイル貯留部１１８１内には、冷却装置１１９０の冷却パイプ１１９１が配置されている。押し上げヘッド１１８２は、図１Ａに示すように、上下方向に貫通する貫通孔を有し、この貫通孔の内周面は、下方から上方に向けて拡径するテーパ状に形成されている。押し上げヘッド１１８２は、回転シャフト１１５０Ａ、１１５０Ｂの下端に固定され、スクリュー真空ポンプ１１００の駆動時には、回転シャフト１１５０Ａ、１１５０Ｂと共に回転する構成が取られている。潤滑オイルは、回転シャフト１１５０Ａ、１１５０Ｂの回転を利用した遠心力とドラッグ効果とにより、オイル貯留部１１８１から前述したテーパ状の内周面、回転シャフト１１５０Ａ、１１５０Ｂの内壁面に沿って押し上げられる。オイル流通路１１８３は、前述した気体作動室から物理的に隔てられた位置に形成され、押し上げヘッド１１８２により押し上げた潤滑オイルを各構成部材に供給するとともに、各構成部材に供給された潤滑オイルを再びオイル貯留部１１８１に戻す循環路である。潤滑オイルは、オイル流通通路１１８３を規定する内壁を伝って流動するとともに、中空のオイル流通通路１１８３内を霧状に流動する。具体的には、図１Ａに示すように、潤滑オイルが、押し上げヘッド１１８２によりオイル貯留部１１８１から押し上げられ、回転シャフト１１５０Ａ、１１５０Ｂ内に形成された中空部を通して遠心力により上方に向けて移動し、軸受ベアリング１１６０Ａａ、１１６０Ｂａの上部付近で回転シャフト１１５０Ａ、１１５０Ｂの外部へ放出される。【０００６】
次に、放出された潤滑オイルは、軸受ベアリング１１６０Ａａ、１１６０Ｂａの内部に供給され、軸受ベアリング１１６０Ａａ、１１６０Ｂａと駆動モータ１１４０Ａ、１１４０Ｂとの間に形成された中空部内を霧状に流動するとともに、当該中空部を規定する内壁を伝って流動し、駆動モータ１１４０Ａ、１１４０Ｂ内に供給される。次に、駆動モータ１１４０Ａ、１１４０Ｂから出た潤滑オイルは、駆動モータ１１４０Ａ、１１４０Ｂと軸受ベアリング１１６０Ａｂ、１１１６０Ｂｂとの間に形成された中空部内を霧状に流動するとともに、当該中空部を規定する内壁を伝って流動し、軸受ベアリング１６０Ａｂ、１１６０Ｂｂ内に供給される。次に、軸受ベアリング１１６０Ａｂ、１１６０Ｂｂから出た潤滑オイルは、軸受ベアリング１１６０Ａｂ、１１６０Ｂｂと同期ギア１１７０Ａ、１１７０Ｂとの間に形成された中空部内を霧状に流動するとともに、当該中空部を規定する内壁を伝って流動し、同期ギア１１７０Ａ、１１７０Ｂ側に供給される。次に、同期ギア１１７０Ａ、１１７０Ｂ側に供給された潤滑オイルは、同期ギア１１７０Ａ、１１７０Ｂ間の噛合部を含む同期ギア１１７０Ａ、１１７０Ｂの表面に供給される。次に、潤滑オイルは、軸受ベアリング１１６０Ａｃ、１１６０Ｂｃ内に供給され、再びオイル貯留部１１８１に戻される。冷却装置１１９０は、オイル貯留部１１８１に貯留された潤滑オイルを水冷式で冷却するものであり、図１Ａに示すように、オイル貯留部１１８１内に配置され冷却水を循環させる冷却パイプ１１９１と、冷却パイプ１１９１に冷却水を供給する冷却ポンプ１１９２とから構成されている。上記の様な構成のオイル供給手段１１８０の場合、高速回転時には、潤滑オイルは十分供給される。しかし、潤滑オイルが回転シャフト１１５０Ａ、１１５０Ｂの外部へ放出される位置（放出位置）にもよるが、数千回転程度以下の低回転数領域になると、潤滑オイルの放出量は、極端に減少し十分に冷却できない場合が生ずることがある。この現象は、放出位置が高い程顕著である。
従って、この現象を解決して、高速回転域での円滑・安定運転は勿論、低速から高速までの回転域でアイドリングを安定して行うことが出来、排気量の調整で回転数を落としての使用やエコモード（省エネモード）での使用が出来るようにすることは、この種のポンプの商業的価値を高めることになる。【０００７】
本発明は、上記の点に鑑みて総合的視点に立脚して鋭意創意工夫することにより成されたものである。
本発明の目的の一つは、ポンプ内の回転シャフトの回転やモータの回転等に伴って発生する熱に起因するよるポンプ内温度の上昇を所望に応じて適宜阻止でき、低速域から高速域まで安定してポンプ駆動が出来るスクリュー排気ポンプ用のオイル供給部品及びその部品を備えたスクリュー排気ポンプを提供することである。
本発明のもう一つの目的は、回転シャフトの潤滑オイル放出位置に依存することなく、低速域から高速域までの全回転速度範囲で冷却に必要な所望量のオイル供給を適宜安定して行うことが出来るスクリュー排気ポンプ用のオイル供給部品及びその部品を備えたスクリュー排気ポンプを提供することである。
本発明の更に別の目的は、低速から高速までのポンプ運転に伴ってポンプ内で発生する熱をポンプ外に効率よく放出することが可能なスクリュー排気ポンプ用オイル供給部品及びその部品を備えたスクリュー排気ポンプを提供することにある。
本発明の更にもう一つ別の目的は、超高速運転を実現しながら、比較的長い回転シャフトでもその高位置に潤滑オイル放出口を設けた場合でも比較的低速運転で長時間の連続運転が可能なスクリュー排気ポンプ用オイル供給部品及びその部品を備えたスクリュー排気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】
【０００８】
本発明の第一の観点は、少なくとも一つのスクリュー溝を外側に有するとともに回転軸線方向の下端面で開口する中空部を有するロータと、気体の吸気口及び排気口を備えるとともに該ロータを収納するステータと、前記ロータに連結もしくはその一部として形成されているとともに前記中空部に少なくともその一部が収容されている回転シャフトと、前記中空部内に収容され、前記回転シャフトを回転自在に支持する軸受と、を有し、
前記回転シャフトは、長手方向に延びるとともに下端部および中空部内で開口する第一のオイル供給路を有し、該オイル供給路は前記回転シャフトの外表面でその終端が開口する第二のオイル供給路に連通する、スクリュー排気ポンプ用のオイル供給部品であって、
前記回転シャフトと、該回転シャフト内に揚液機能の発揮が可能な螺旋状構造体を有し、
該構造体は、前記回転シャフトの下方に位置した駆動可能な螺旋状構造体とその上方に位置した固定螺旋状構造体で構成されていることを特徴とするスクリュー排気ポンプ用のオイル供給部品およびその部品を有するスクリュー排気ポンプにある。【０００９】
本発明の第二の観点は、互いに噛み合うスクリュー歯を有する雄ロータおよび雌ロータを有し、
気体の吸気口及び排気口を備えるとともに前記雌雄のロータを収納するステータを有し、
前記雄ロータおよび雌ロータの少なくとも一方のロータは、回転軸線方向の下端面で開口する中空部を有し、
前記少なくとも一方のロータに連結されるとともに前記中空部に少なくとも一部が収容された回転シャフトを有し、
前記中空部内に収容され、前記回転シャフトを回転自在に支持する軸受を有し、
前記回転シャフトは、長手方向に延びるとともに下端部および中空部内で開口するオイル供給路を有し、
前記ステータの下方に配置され、前記回転シャフトのオイル供給路に供給するためのオイルを貯留するとともに、前記オイル供給路を通じて前記中空部内に供給されるオイルを回収するためのオイルリザーバを有し、
前記回転シャフトと前記中空部を画定する前記少なくとも一方のロータの内壁面との間に少なくとも一部が配置されるとともに前記ステータに対して固定され、前記オイル供給路を通じて前記中空部に供給されたオイルを、前記中空部内で複数の流通経路に分配して流すための複数のオイル流路を画定する流路部材を有する、スクリュー排気ポンプ用のオイル供給部品であって、
前記回転シャフトと、該回転シャフト内に揚液機能の発揮が可能な螺旋状構造体を有し、該構造体は、前記回転シャフトの下方に位置した駆動可能な螺旋状構造体とその上方に位置した固定螺旋状構造体で構成されていることを特徴とするスクリュー排気ポンプ用のオイル供給部品およびその部品を有するスクリュー排気ポンプにある。【００１０】
本発明の第三の観点は、互いに噛み合うスクリュー歯を有する雄ロータおよび雌ロータを有し、
気体の吸気口及び排気口を備えるとともに前記雌雄のロータを収納するステータを有し、
前記雄ロータおよび雌ロータの少なくとも一方のロータは、回転軸線方向の下端面で開口する中空部を有し、
前記少なくとも一方のロータに連結されるとともに前記中空部に少なくとも一部が収容された回転シャフトを有し、
前記中空部内に収容され、前記回転シャフトを回転自在に支持する軸受を有し、
前記回転シャフトは、長手方向に延びるとともに下端部および中空部内で開口するオイル供給路を有し、
前記軸受に対して設けられ、前記オイル供給路を通じて前記軸受に供給されるオイルの供給量を調整するオイル量調整機構を有する、スクリュー排気ポンプ用のオイル供給部品であって、
前記回転シャフトと、該回転シャフト内に揚液機能の発揮が可能な螺旋状構造体を有し、該構造体は、前記回転シャフトの下方に位置した駆動可能な螺旋状構造体とその上方に位置した固定螺旋状構造体で構成されていることを特徴とするスクリュー排気ポンプ用のオイル供給部品およびその部品を有するスクリュー排気ポンプにある。【００１１】
本発明の第四の観点は、所定の空隙を設けて互いに噛み合うスクリュー歯を有する雄ロータおよび雌ロータを有し、
気体の吸気口及び排気口を備えるとともに前記雌雄のロータを収納するステータを有し、
前記雄ロータおよび雌ロータの少なくとも一方のロータは、回転軸線方向の下端面で開口する中空部を有し、
前記少なくとも一方のロータに連結されるとともに前記中空部に少なくとも一部が収容された回転シャフトを有し、
前記回転シャフトは、長手方向に延びるとともに下端部および中空部内で開口するオイル供給路を有し、
前記回転シャフトに固定されたモータロータと、前記モータロータの周囲に配置されたモータステータを含み、前記中空部に少なくとも一部が配置されるとともに前記回転シャフトに一体的に設けられた駆動モータを有し、
回転する前記回転シャフトのオイル供給路を通じて供給されるオイルを、前記駆動モータのモータロータとモータステータとの間の空隙および前記モータステータの外周面上に導くためのガイド部材を有する、スクリュー排気ポンプ用のオイル供給部品であって、
前記回転シャフトと、該回転シャフト内に揚液機能の発揮が可能な螺旋状構造体を有し、該構造体は、前記回転シャフトの下方に位置した駆動可能な螺旋状構造体とその上方に位置した固定螺旋状構造体で構成されていることを特徴とするスクリュー排気ポンプ用のオイル供給部品およびその部品を有するスクリュー排気ポンプにある。【００１２】
本発明の第五の観点は、互いに噛み合うスクリュー歯を有する雄ロータおよび雌ロータを有し、
気体の吸気口及び排気口を備えるとともに前記雌雄のロータを収納するステータを有し、
前記雄ロータおよび雌ロータの少なくとも一方のロータは、回転軸線方向の下端面で開口する中空部を有し、
前記少なくとも一方のロータに連結されるとともに前記中空部に少なくとも一部が収容され、回転自在に支持された回転シャフトを有し、
前記回転シャフトは、長手方向に延びるとともに下端面および中空部内で開口するオイル供給路を有し、
前記ステータの下方に配置され、前記回転シャフトのオイル供給路を通じて供給するためのオイルを貯留するとともに、前記回転シャフトのオイル供給路を通じて前記中空部内に供給されたオイルを回収するためのものであって、
オイルを満たすための閉空間を画定する隔壁と、
前記閉空間の一部を画定するとともに当該閉空間の容積を変更可能な変更要素と、
前記回転シャフトのオイル供給路と連通するオイル流出口と、
前記回転シャフトの排気口を通じて前記中空部内に供給された後に回収されたオイルが流入するオイル流入口と、
前記閉空間に満たされたオイルを、前記オイル流出口を通じて前記回転シャフトのオイル供給路に向けて押し上げるために、前記変更要素を作動させて前記閉空間のオイルを加圧する加圧機構と、を有するオイルリザーバ、と、を有するスクリュー排気ポンプ用のオイル供給部品であって、
前記回転シャフトと、該回転シャフト内に揚液機能の発揮が可能な螺旋状構造体を有し、該構造体は、前記回転シャフトの下方に位置した駆動可能な螺旋状構造体とその上方に位置した固定螺旋状構造体で構成されていることを特徴とするスクリュー排気ポンプ用のオイル供給部品およびその部品を有するスクリュー排気ポンプにある。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ポンプ内の回転シャフトの回転やモータの回転等に伴って発生する熱に起因するポンプ内温度の上昇を所望に応じて適宜阻止でき、低速域から高速域まで安定してポンプ駆動が出来るスクリュー排気ポンプ用のオイル供給部品及びその部品を備えたスクリュー排気ポンプを提供することが出来る。
更に、本発明によれば、回転シャフトの潤滑オイル放出位置に依存することなく、低速域から高速域までの全回転速度範囲で冷却に必要な所望量のオイル供給を適宜安定して行うことが出来るスクリュー排気ポンプ用のオイル供給部品及びその部品を備えたスクリュー排気ポンプを提供することが出来る。
更にもう一つ、本発明によれば、低速から高速までのポンプ運転に伴ってポンプ内で発生する熱をポンプ外に効率よく放出することが可能なスクリュー排気ポンプ用オイル供給部品及びその部品を備えたスクリュー排気ポンプを提供することが出来る。
又、別には、本発明によれば、超高速運転を実現しながら、比較的長い回転シャフトでもその高位置に潤滑オイル放出口を設けた場合でも比較的低速運転で長時間の連続運転が可能なスクリュー排気ポンプ用オイル供給部品及びその部品を備えたスクリュー排気ポンプを提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１Ａ】従来例のスクリュー排気ポンプを説明するための模式的断面図。
【図１Ｂ】押し上げヘッドの一具体例を説明するための模式的断面図。
【図２】本発明に係る第一の実験装置の主要部を説明するための模式的説明図。
【図３】本発明に係る第二の実験装置の主要部を説明するための模式的説明図。
【図４】実験結果の一例を示すグラフ。
【図５】オイル供給部品５０００の内部構造を説明するための模式的一部断面斜視図。
【図６】図５の駆動スクリュー５００５と固定スクリュー５００６a付近の模式的拡大図。
【図７】本発明の部品に使用される固定スクリューの好適な例の一つを示めす模式的斜視図。
【図８Ａ】本発明の部品に使用される駆動スクリューの好適な一例を示す模式的斜視図。
【図８Ｂ】本発明の部品に使用される駆動スクリューの好適な他の例を示す模式的斜視図。
【図９】本発明の一実施形態に係るガス排気ポンプの模式的断面図。
【図１０】本発明の一実施形態に係る雄ロータと回転シャフトとの連結位置の好適な一例を示す模式図。
【図１１】本発明の一実施形態に係るロータと回転シャフトとの連結位置の別な例を示す模式図。
【図１２】図１１のロータにおいて発生する一次共振を示す模式図。
【図１３Ａ】図９のガス排気ポンプの雄ロータの上端側から見た模式的外観斜視図。
【図１３Ｂ】図９のガス排気ポンプの雄ロータの下端側から見た模式的外観斜視図。
【図１４】マス取付け部へのアクセス方法を説明するための模式的断面図。
【図１５】軸封装置および軸受周辺の構造を示す模式的断面図。
【図１６】オイル量調整リングの構造を示す模式的斜視図。
【図１７Ａ】サポート部材の模式的上面図。
【図１７Ｂ】サポート部材の模式的断面図。
【図１８】モータステータの模式的外観斜視図。
【図１９】オイル循環システムのオイル流通経路を示す模式的断面図。
【図２０】オイル循環システムの他の実施形態を示す模式的断面図。
【図２１】図２０のオイルタンクにおけるオイルの冷却経路の一例を示す模式図。
【図２２】オイル循環システムのさらに他の実施形態を示す模式的断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する場合がある。
【００１６】
「実験」
（１）実験装置の概要
図２は、本発明に係る第一の実験装置（比較例装置）の主要部を説明するための模式的説明図である。
オイル供給装置２０００は、透明なガラス管２００１、オイルリザーバ２００２、ガラス管２００１を回転させるための回転駆動装置（不図示）を主要構成部として備えている。
ガラス管２００１の中空部は、オイル流通路２００１aを構成する。
ガラス管２００１は、ポンプの回転シャフトの相当し、内部のオイルの挙動を観察し易くするために透明なものが選択される（実験では、商品名：パイレックス（登録商標）を使用）。ガラス管２００１の下端部には、テーパ状の内面を有する中空の押し上げヘッド２００３が内設されている。押し上げヘッド２００３の下端には、オイルの流入口２００７が設けられている。
ガラス管２００１の上部には流出部２００４が設けられ、その内部には流路２００４aが形成されている。
流路２００４aのガラス管２００１側には、ガラス管２００１内のオイルがガラス管２００１外に流出するための流出口２００５が設けてある。その反対側には、オイルが外部に吐出されるための吐出口（開放端）２００６が設けられている。
実験に於いては、オイルリザーバ２００２にオイル２００８を所定量投入する。
実験に使用されたガラス管２００１の内径は１５mm、オイル液面２００９から流出部２００４の吐出方向に沿う中心軸までの高低差は、３７cmとした。流路２００４aの径は、９mmとした。ガラス管２００１の回転数は、８０００rpmまで回転できるようにした。
図３は、本発明の主要構成を備えた、本発明に係る第二の実験装置（本発明例装置）の主要部を説明するための模式的説明図である。
オイル供給装置３０００は、図２の場合と同様の透明なガラス管２００１、オイルリザーバ２００２、ガラス管２００１を回転させるための回転駆動装置（不図示）を主要構成部として備えている。
ガラス管２００１の内部には、ガラス管２００１の中心軸位置に軸棒３００１が配設されている。軸棒３００１は、その上端部を軸受３００２に固設され、下端部に軸棒回転止め３００３を備えている。
軸受３００２は、軸棒２００１を固設すると同時にカラス管２００１の回転ブレを防止する機能を有する。そのために、軸受３００２の外形面は、カラス管２００１の内壁面の沿って円滑に摺動若しくは実質的に摺動できるように円滑化処理が施され、その外径も円滑性を保つように決められている。
軸棒３００１の所定位置には、下方から順に、固定スクリューA３００４ａ、固定スクリューA３００４ｂ、固定スクリューA３００４ｃ、固定スクリューA３００４ｄの４つの固定スクリューが固設されている。
各固定スクリューは、ガラス管２００１が回転する際には、ガラス管２００１の内壁面を摺動若しくは実質的に摺動できるようにその外径が決められている。
固定スクリューA３００４ａの下端には、その下端位置がガラス管２００１の下端位置に一致若しくは略一致するように、駆動スクリュー３００５が設けてある。
駆動スクリュー３００５は、ガラス管２００１の回転に伴って回転できるようにガラス管２００１に図示のごとく嵌合され、ガラス管２００１の回転力が直接伝達される構成とされていると同時に、軸棒３００１には、ガラス管２００１の回転力の伝達が阻害されないように回転自在に取り付けられている。
実験に於いては、ガラス管２００１、流出部２００４は、図２の場合と同じにした。オイル液面２００９は、固定スクリューA３００４ａの下端と駆動スクリュー３００５の上端の境界位置とした。
各固定スクリューには、図１９に示すのと同じ構造のものを採用し、駆動スクリュー３００５には、図２０Aに示すのと同じ構造のものを採用した。
実験に使用した各固定スクリューの中心軸方向の幅（厚み）は、１０mmとし、ねじれの方向は、駆動スクリュー３００５とは逆向きの等傾斜とした。
駆動スクリュー３００５も等傾斜のものを使用した。駆動スクリュー３００５の中心軸方向の幅（厚み）は、２５mmとした。
各固定スクリュー及び駆動スクリュー３００５のスクリューの傾斜ピッチは同じにした。
固定スクリューA３００４ａ、固定スクリューA３００４ｂ、固定スクリューA３００４ｃは、図３に示す様に、駆動スクリュー３００５の上端位置から順に積層するように軸棒３００１に固設した。
固定スクリューA３００４ｄは、その下端位置が、オイル液面２０９から２０cmの高さになるように軸棒３００１に固設した。
【００１７】
（２）実験の手順・条件と実験系
図２，３に示す装置を使用して、以下の手順と条件で実験をした。
＊：外付け使用ポンプのポンプ能力・・・・１４００cc／min
＊：オイル移動のガラス管内観察は目視と動画撮影。
＊：オイル吐出量測定・・・・ガラス管の吐出口前方付近の全周囲にオイルキャッチ用の受け皿を設け、一定回転数で一定時間内に受け皿で受けたオイルをメスシリンダーに導いて測定。
＊：ガラス管の回転数・・・・１０００，２０００，３０００，４０００，６０００，７２００rpmの６点
【００１８】
「実験系」
(1)図２の構造のガラス管単独
(2)図２の構造のガラス管と外付けポンプの組み合わせ
(3)外付けポンプ単独
(4)図３の構造のガラス管単独
【００１９】
実験結果を図４に示す。
本実験で以下の点が判明した。
（a）実験系(2)の場合は、実験系(1)では、これまで超高速回転（６５００rpm以上）でのオイル供給不足が発生するために外付けポンプを付加し協働作用でそのオイル供給不足を補っていた（４０００rpm以上でその効果が観られ、回転数の上昇とともに効果は大二になっていることが分かる）が、低速回転域（４０００rpm以下）では、図２の構造のガラス管単独の実験系(1)と大差なく、外付けポンプ単独の実験系(3)とは、極端にオイル供給不足になることが今回初めて分かった。
（b）外付けポンプ単独の実験系(3)の場合、ガラス管を回転させないでガラス管内にオイル供給をすると、吐出口からオイルは殆ど吐出しなかった。そこで、実験系(1)の影響を避けるために、流入口２００７の位置をオイル液面２００９の上方にセッテングして実験を行った。
この場合は、低速回転域辺り（２０００rpm）からオイル供給は十分されるが、回転数が４０００rpm辺りを超えると吐出量に飽和傾向がみられることが分かった。
（c）本発明である図３の構造のガラス管単独の実験系(4)では、グラフからも一目瞭然であるように、２０００〜３０００rpmでも実験系(3)の略１／２のオイル供給力があり、４０００rpm以上では、図２の構造のガラス管単独の実験系(1)と比べ４倍以上のオイル供給力のあることが判明した。
５０００rpm辺りで、外付けポンプ単独の実験系(3)とオイル供給力は逆転し、それ以上の回転数域では、回転数の増加に従って、その差は格段に広がることも分かった。
【００２０】
第１実施形態
図５に、本発明のスクリュー排気ポンプ用のオイル供給部品の好適な実施形態の代表例の一つが示される。
図５は、オイル供給部品５０００の内部構造を説明するための模式的一部断面斜視図である。
オイル供給部品５０００は、ポンプのロータの中に配される回転シャフト５００１の内部（オイル流通路５００８）に中心軸にその軸を一致させて配設した軸棒５００２を有する。軸棒５００２は、上端を、回転シャフト５００１の内壁面と摺動自在に配される軸受５２００３に支持され、他端には、軸棒５００２の回転を止めるのに使用される  軸棒回転止め５００４が設けられてある。
軸棒５００２には、駆動スクリュー５００５が摺動回転自在に取り付けられ、その上方には、設計に従った所定の間隔で、４つの固定スクリュー５００６ａ、５００６ｂ，５００６ｃ，５００６ｄが固設されている。
回転シャフト５００１の上端部、軸受５００３の下端部付近には、供給されるオイルを外部に吐出させるための流出路５００７ａ、５００７ｂ、５００７ｃ、５００７ｄが設けてある。
図５に於いては、流出路５００７は、回転シャフト５００１の上方に２つ、固定スクリュー５００６ｃの上端近くに２つ、計４つ設けた例が示されるが、本発明の場合、この例に限定されることはなく、所望のオイル供給が出来るようにその流路内径と数、位置は設計に従って決められる。
駆動スクリュー５００５の螺旋方向と、４つの固定スクリュー５００６a、５００６ｂ、５００６ｃ、５００６ｄの螺旋方向は、正反対である。図５の場合、駆動スクリュー５００５の螺旋方向は、上方から見て反時計まわりである。
また、図５では、４つの固定スクリュー５００６a、５００６ｂ，５００６ｃ，５００６ｄは略等間隔に設けた例が示されるが、本発明では、固定スクリューの数、配置間隔は、この例に限定されることはなく、所望のオイル供給能力が得られるように、ポンプの設計に従って決められる。
例えば、下から配置間隔を順次所定の間隔で狭めて複数の固定スクリューを配したり、複数の固定スクリュー間で螺旋の巻具合を異ならせたりしても良い。或いは駆動スクリュー５００５の上端から回転シャフト５００１の流出部５００７a、５００７bの下端付近まで一つの長い固定スクリューとしても良い。
図５の駆動スクリュー５００５と固定スクリュー５００６a付近の模式的拡大図が図６に示される。
【００２１】
駆動スクリュー５００５の外形面（螺旋部の外端面）は、回転シャフト５００１の内壁面６００１の回転の際に内壁面６００１に沿って摺動しないで確実に従動するように、しっかりした嵌合などによって固設されている。
駆動スクリュー５００５は、軸棒５００２には、回転自在とされている。
固定スクリュー５００６aは、駆動スクリュー５００５とは異なり、軸棒５００２に固設される一方、内壁面６００１の回転には応じない様に、内壁面６００１との間に僅かな隙間を設けて配設されている。
図６に於いて、回転シャフト５００１が上方から見て時計方向に回転すると、駆動スクリューは、回転シャフト５００１と一体に回転しオイルを吸い込んで固定スクリュー５００6ａ方向に送り込む。固定スクリュー５００6ａ方向に送り込まれたオイルは、固定スクリュー５００6ａの下端から上端に向かって回転シャフト５００１の内壁６００１に沿って旋回しながら上昇する。
固定スクリュー５００6ａの上端を過ぎたオイルは、内壁６００１に沿って旋回しながら上昇を続け、固定スクリュー５０００ｂの下端に達する。
固定スクリュー５００6ａと固定スクリュー５０００ｂの配置間隔は、固定スクリュー５００6ａと固定スクリュー５０００ｂの間で、壁面６００１に沿って上昇するオイルの層厚が薄くなって供給量が所望以下にならない様に考慮されて適宜決められる。
この点は、固定スクリュー５００６ｂと固定スクリュー５０００ｃとの間、固定スクリュー５０００ｃと固定スクリュー５０００ｄとの間も同様である。
【００２２】
図７は、本発明の部品に使用される固定スクリューの好適な例の一つを示めす模式的斜視図である。
図７に示す固定スクリュー７０００は、その螺旋方向が上方から見て時計の針の回転方向になっている。螺旋は、より緩やかな上昇螺旋形状とすることでオイルの上昇移送をより確実に行うことが出来る。
図８Ａ、８Ｂは、夫々本発明の部品に使用される駆動スクリューの好適な例の一つを示めす模式的斜視図である。
図８Ａ、８Ｂに示す駆動スクリュー８０００Ａ，Ｂは、夫々その螺旋方向が上方から見て時計の針の回転方向とは反対になっている。
図８Ａに示す駆動スクリュー８０００Ａは、螺旋が等傾斜であり、図８Ｂに示す駆動スクリュー８０００Ｂは、螺旋が不等傾斜である場合が示される。
【００２３】
次に、図９〜図１９を参照して、本発明に係るスクリュー排気（真空）ポンプの第１の実施形態に係る説明をする。
先ず、スクリュー真空ポンプの基本構成について説明する。スクリュー真空ポンプ１００は、図９に示すように、噛み合い隙間を保ちつつ相互に噛み合った状態で配置されて逆方向に同期して回転する一対の雄ロータ１１０及び雌ロータ１２０と、雄ロータ１１０及び雌ロータ１２０を収納するステータ１３０と、雌雄のロータ１１０，１２０にそれぞれ連結された回転シャフト１５０Ａ，１５０Ｂと、回転シャフト１５０Ａに一体的に設けられた駆動モータ１４０と、回転シャフト１５０Ａを回転自在に支持する軸受ベアリング１６０，１６１，１６２と、回転シャフト１５０Ａ、１５０Ｂの下端部に取り付けられた一対の同期ギア１７０Ａ，１７０Ｂと、ステータ１３０の下方に設けられてオイルＯＬを収容するオイルリザーバ３００と、上記したオイル供給部品５０００と、オイルリザーバ３００に収容されたオイルＯＬを水冷式で冷却する冷却装置１９０と、軸受１６０の上方に配置された軸封装置２３０と、軸封装置２３０を支持するサポート部材２００と、を備える。
図９において、雌ロータ１２０内の構造の詳細が省略されているが、雌ロータ１２０側にも、雄ロータ１１０と同様に軸受が設けられており、回転シャフト１５０Ｂは回転自在に支持されており、雄ロータ１１０側と同様の軸封装置、サポート部材等を備えているが、駆動モータは設けられていない。なお、本発明はこれに限定されるわけではなく、雌ロータ側の回転シャフト１５０Ｂに駆動モータを一体的に設けてもよいし（この場合には、例えば、インバータを用いて同期するように回転制御される。）、また、雌ロータ側の軸封装置、サポート部材等の構成を雄ロータ１１０側と異ならせることも可能である。
【００２４】
ステータ１３０は、ステンレス鋼等の金属で形成され、図９に示すように、雄ロータ１１０及び雌ロータ１２０を収納する本体部１３１と、本体部１３１の下端部に固定されるとともに排気口１３６が形成されたベース部１３２と、本体部１３１の上端側を覆うエンドプレート１３３と、エンドプレート１３３に固定されて吸気口１３５を画定する吸気口部１３４とを有する。
【００２５】
ステータ１３０と雄ロータ１１０と雌ロータ１２０とは、協働して、ガスを移送圧縮する気体作動室を形成する。雄ロータ１１０及び雌ロータ１２０は、噛み合い隙間を保ちつつ相互に噛み合うスクリュー歯１１１、１２１を外周側にそれぞれ有している。これら雄ロータ１１０及び雌ロータ１２０のスクリュー歯１１１、１２１は、吸気口１３５側に配置されて、ガスを移送圧縮する不等リード不等傾斜角スクリュー部（以下、不等リードスクリュー部という）１１１ａ、１２１ａと、不等リードスクリュー部１１１ａ、１２１ａに連続し、ガスを移送する等リードスクリュー部１１１ｂ、１２１ｂとを有している。等リードスクリュー部１１１ｂ、１２１ｂは、等リード等傾斜角で形成されて、直線の歯筋を有している。不等リードスクリュー部１１１ａ、１２１ａは、吸気口１３５側から排気口１３６側に向けてリードおよび傾斜角(リード角）が徐々に小さくなるように形成されて、曲線の歯筋を有している。この不等リードスクリュー部１１１ａ、１２１ａでは、リード角が雄ロータ１１０及び雌ロータ１２０の回転角にしたがって変化し、雄ロータ１１０及び雌ロータ１２０とステータ１３０により形成される気体作動室の１リード間の容積が吸気口１３５側から排気口１３６側に向けて連続的に減少することで、ガスの移送圧縮が行われる。
【００２６】
回転シャフト１５０Ａは、ステンレス鋼等の金属で形成され、上端部側を、軸受１６０を介してサポート部材２００により回転自在に支持され、雄ロータ１１０と同軸状に連結されている。サポート部材２００の構造については後述する。回転シャフト１５０Ａの下端部側には、軸受１６１および１６２が設けられており、軸受１６１は第１軸受ホルダ１３７、軸受１６２は第２軸受ホルダ１３８により保持されている。第１軸受ホルダ１３７は、サポート部材２００の下端部に固定され、第２軸受ホルダ１３８は、ベース部１３２に固定されている。
【００２７】
軸受１６０は、アンギュラー玉軸受であり、雄ロータ１１０および回転シャフト１５０Ａの荷重の大部分を支持している。軸受１６１，１６２もアンギュラー玉軸受であるが、これらは、主に、雄ロータ１１０の高速回転中に発生する可能性のある回転シャフト１５０Ａの振れを抑制するために設けられている。なお、軸受１６０〜１６２の潤滑については後述する。
【００２８】
駆動モータ１４０は、回転シャフト１５０Ａの軸受１６０と１６１の間に固定されたモータロータ１４１と、所定のギャップ１４３が形成されるようにモータロータ１４１の周囲に配置されかつサポート部材２２０に固定されたステータ１４２を有し、ポンプの外部から交流電力を受けることにより駆動される。
【００２９】
振動抑制構造
ここで、雌雄のロータの高速回転時に発生する振動の抑制のための構造について説明する。図１１は、従来の雄ロータと回転シャフトの関係を示す模式図である。図１１に示すロータ５１０は、外周側のスクリュー歯については雄ロータ１１０と同じであるが、上端部５１０ｔに回転シャフト５５０との連結部５１２が形成され、回転軸線方向の下端面で開口する中空部５１１を有し、回転シャフト５５０の一部および回転シャフト５５０を回転自在に支持する軸受５６０が中空部５１１に収容されている。
【００３０】
このロータ５１０を高速回転させると、７０００ｒｐｍ近辺に１次の共振点が存在し、図４に示すような振動が発生することが判明した。この振動の変形モードは、拘束部である軸受５６０を基点とする軸曲げ変形である。
【００３１】
本発明では、ロータの共振周波数を高めるために、図１０に示す構造を採用している。図２に示すように、雄ロータ１１０は、回転軸線ＡＸ方向の下端面１１０ｂで開口する下側中空部１１３Ａと上端面１１０ｔで開口する上側中空部１１３Ｂを有し、下側中空部１１３Ａと上側中空部１１３Ｂとは、連結部１１２に形成された貫通孔１１２ｈを介して連通している。連結部１１２は、回転シャフトの上端部に形成されたフランジ部１５１に連結される。この連結部１１２は、雄ロータ１１０の上端面１１０ｔおよび下端面１１０ｂから離れた位置に配置されており、連結部１１２の回転軸線ＡＸ方向は、雄ロータ１１０の重心ＧＣの付近に位置する。このように、回転シャフト１５０と雄ロータ１１０との連結位置を雄ロータ１１０の重心ＧＣの位置に移動させ、拘束部である軸受１６０と回転シャフト１５０および雄ロータ１１０との連結部との距離を従来と比べて短縮化することで、雄ロータ１１０の共振周波数を高めることができることがわかった。具体的には、雄ロータ１１０の１次の共振点を１００００ｒｐｍ超に高めることができた。また、回転シャフト１５０と雄ロータ１１０との連結位置を雄ロータ１１０の内部とすることで、回転シャフト１５０の全長を従来と比較して短縮化することができ、軽量化、振動抑制等の点でも有利となる。なお、雄ロータ１１０についてのみ説明したが、雌ロータ１２０についても同様の構造が採用される。
【００３２】
バランス調整機構
次に、本実施形態に係るスクリュー真空ポンプのバランス調整機構について説明する。図１３Ａに示すように、雄ロータ１１０の上端側にある、不等リードスクリュー部１１１ａの終端に形成された複数の端面部１１４には、雄ロータ１１０の回転バランスを調整するための質量としてのねじＭを取り付けるための複数のマス取付け部１１４ｈが配置されている。マス取付け部１１４ｈは、例えば、ねじ穴で構成される。端面部１１４は、回転軸線ＡＸを中心とする円周方向に等間隔に配置され、回転軸線ＡＸに対して直交している。複数のマス取付け部１１４ｈは、周方向に沿って配列されているとともに、半径方向にも等間隔に配列されている。雄ロータ１１０の下端には、図１３Ｂに示すように、円盤状プレート１１５が雄ロータ１１０に一体的に形成されている。円盤状プレート１１５の中心は、回転軸線ＡＸに一致しており、円盤状プレート１１５の外周面１１５ｆは、回転軸線ＡＸに平行である。この外周面１１５ｆに、複数のマス取付け部１１５ｈが周方向に沿って等間隔に形成されている。マス取付け部１１５ｈは、例えば、円盤状プレート１１５の中心に向けて形成されたねじ穴で構成される。マス取付け部１１５ｈには、雄ロータ１１０の回転バランスを調整するための質量としてのねじＭが取り付け可能である。
【００３３】
マス取付け部１１４ｈおよびマス取付け部１１５ｈに選択的にねじＭを取り付けることで、雄ロータ１１０単体の回転バランスを調整することはもちろん可能であるが、ここで重要なことは、スクリュー真空ポンプ１００を組み立てた後に、これらマス取付け部１１４ｈおよびマス取付け部１１５ｈにアクセス可能となっていることである。回転に関与する各構成部品のバランスをとったとしても、スクリュー真空ポンプ１００を組み立てた後に、回転系が確実にバランスしているとは限らず、回転バランスの調整がさらに必要な場合がある。このため、本発明では、図１４に示すように、ステータ１３０のベース部１３２に、ステータ１３０の外部からマス取付け部１１５ｈへのアクセスを可能にする通路１３２ａが形成されている。通路１３２ａは、通常は密封され、必要な場合にのみ開放される。雄ロータ１１０の上端側のマス取付け部１１４ｈは、図９に示したように、吸気口１３５を通じてステータ１３０の外部からアクセス可能である。なお、本実施形態では、マス取付け部を雄ロータ１１０の上下端に設けたが、これに限定されるわけではなく、例えば、雄ロータ１１０の回転軸線方向の中間部にマス取付け部を形成することも可能である。なお、雄ロータ１１０についてのみ説明したが、雌ロータ１２０についても同様の構造が採用される。
【００３４】
オイル循環システム
次に、オイル循環システムについて説明する。なお、雄ロータ１１０側のオイル循環システムについてのみ説明するが、雌ロータ１２０側についても同様の構造が採用可能である。図９に示したように、回転シャフト１５０Ａは、その中心部を長手方向に延在する貫通孔により形成されたオイル供給路１５２を有する。回転シャフト１５０Ａに形成された貫通孔の下端面の開口が、オイルＯＬが流入する流入口１５３となっており、貫通孔の上端面の開口は、雄ロータ１１０の連結部１１２に固定された栓部材１５６で密閉されている。ここで、図１５に拡大して示すように、オイル供給路１５２は、軸受１６０の上方に形成された回転シャフト１５０Ａの半径方向に延びるオイル供給路１５２ａと連通しており、回転シャフト１５０Ａの外周面で開口するオイル供給路１５２ａの終端が、オイルＯＬが流出する流出口１５４となっている。オイル供給路１５２ａは、回転軸線ＡＸに関して対称な位置の２箇所に形成され、各オイル供給路１５２ａには、オイルＯＬの流量を所定量に調整するように規定された流路面積の流路１５５ｈが形成された流量調整部材１５５がねじ込まれている。
【００３５】
図９に戻って、回転シャフト１５０Ａ内には、オイルリザーバ３００からオイルＯＬを上方へ押し上げるオイル供給部品５０００が設けられている。流入口１５３を通じて押し上げられたオイルＯＬは、オイル供給路１５２の内壁を伝って上方に向けて移動し、オイル供給路１５２ａおよび流量調整部材１５５を通じて流出口１５４から回転シャフト１５０Ａの外部へ吐出される。
【００３６】
オイル量調整機構
図１５に戻ると、回転シャフト１５０Ａの軸受１６０と流出口１５４との間に、環状のオイル量調整リング２２０が設けられている。オイル量調整リング２２０は、回転シャフト１５０Ａに固定されている。オイル量調整リング２２０は、図１６に示すように、環状の下板部２２１、下板部２２１に対向する環状の上板部２２２、下板部２２１と上板部２２２とを内周側で連結する連結壁部２２３とを有する。連結壁部２２３には、回転シャフト１５０Ａの半径方向に延びるオイル供給路１５２ａの流出口１５４と対応する位置に形成された流通孔２２５が形成されている。下板部２２１には、軸受１６０に潤滑するためのオイルＯＬを供給する複数のオイル供給孔２２６が周方向に沿って等間隔に配列されている。下板部２２１の外周の上部には、鍔部２４が形成されている。鍔部２４は、下板部２２１の外周面２２８に嵌め込まれる後述する受止め板２１０と下板部２２１との間からオイルＯＬが下方へ落下するのを防ぐ役割を果たす。
【００３７】
ここで、オイル量調整リング２２０を設けた理由について説明する。雄ロータ１１０および回転シャフト１５０Ａの荷重を回転自在に支持する軸受１６０には、高速回転中に潤滑のためのオイルＯＬを供給する必要があるが、この供給量が過剰であると、軸受１６０から発生する熱が増大してしまうことが判明した。このため、本発明では、軸受１６０の上方にオイル量調整リング２２０を設けて、オイルＯＬの供給量を最適化している。オイル量調整リング２２０のオイル供給孔２２６は、オイルＯＬの供給量が最適になるように、その数および寸法があらかじめ調整されている。なお、オイルＯＬの供給量の微調整が必要な場合には、例えば、必要な数のオイル供給孔２２６だけを残して、不要なオイル供給孔２２６を金属板等で塞ぐことで対応できる。なお、オイル量調整リング２２０は、本発明のオイル量調整機構はこれに限定されるわけではない。また、オイル量調整リング２２０は、回転シャフト１５０Ａに固定されているが、回転シャフト１５０Ａに固定せずにオイル量調整機構を実現することも可能である。
【００３８】
図１５において、受止め板２１０は、環状に形成され、軸受１６０の上部をオイル量調整リング２２０とともに覆うとともに、サポート部材２００に固定されている。受止め板２１０は、回転シャフト１５０Ａの流出口１５４から吐出されたオイルＯＬを、後述するサポート部材２００に形成された複数の流入口２０１ａ，２０２ａに導くために設けられており、複数の流入口２０１ａ，２０２ａに対応する位置に流通孔２１０ｈが形成されている。
【００３９】
サポート部材２００は、ステンレス鋼等の金属で形成され、図９Ａ，９Ｂに示すように、円筒状に形成されており、図１に示したように、雄ロータ１１０の円筒状の中空部１１３Ａ内に配置され、サポート部材２００の外周面２０６と中空部１１３Ａの内壁面との間には、僅かな隙間が形成されるようになっている。また、サポート部材２００は、下端部がステータ１３０のベース部１３２に固定され、ベース部１３２から、中空部１１３Ａの開口を通じて、不等リードスクリュー部１１１ａの途中まで達するように回転軸線ＡＸの方向に延在している。このような配置により、サポート部材２００は、気体の圧縮熱により高温になる雄ロータ１１０からの熱が伝達される。特に、雄ロータ１１０は、不等リードスクリュー部１１１ａの等リードスクリュー部１１１ｂ側の終端部で最も高温になると予想されるが、この近くにサポート部材２００を配置することで、雄ロータ１１０の熱を効果的に受けることができる。また、サポート部材２００は、軸受保持部２０３に軸受１６０を保持しているので、軸受１６０で発生する熱も効果的に受けることができる。軸受保持部２０３の外周側には、上下方向に延びるオイルＯＬが流通する、複数の第１流路２０１および複数の第２流路２０２が形成されている。第１流路２０１は、流入口２０１ａから流入するオイルＯＬを駆動モータ１４０のモータロータ１４１とモータステータ１４２との間に形成される空隙１４３へ分配するように形成されている。第２流路２０２は、流入口２０２ａから流入するオイルＯＬをモータステータ１４２の外周面１４２ａ上に分配するように形成されている。すなわち、サポート部材２００は、本発明の流路部材およびガイド部材を兼ねている。なお、本発明は、これに限定されるわけではなく、流路部材およびガイド部材を別部材とすることも可能である。
【００４０】
モータステータ１４２は、図１８に示すように、外周面１４２ａに形成された、回転軸線方向に延びる複数の溝部１４２ｂを有する。この溝部１４２ｂは、サポート部材２００の内壁面２０５と協働して、第２流路２０２から供給されるオイルＯＬを流通させるための流路を形成する。
【００４１】
オイルリザーバ３００は、図９に示すように、ステータ１３０の下部に形成され、オイルＯＬを貯留するために設けられ、オイルリザーバ３００内には、冷却装置１９０の冷却パイプ１９１が配置されている。冷却装置１９０は、オイルリザーバ３００に貯留されたオイルＯＬを水冷式で冷却するものであり、オイルリザーバ３００内に配置され冷却水を循環させる冷却パイプ１９１と、冷却パイプ１９１に冷却水を供給する冷却ポンプ１９２を有する。
【００４２】
軸封装置２３０は、回転シャフト１５０Ａの流出口１５４から供給されるオイルＯＬおよびその蒸気が、ステータ１３０と雄ロータ１１０と雌ロータ１２０とが協働して形成する気体作動室に侵入しないように回転シャフト１５０Ａをシールしている。軸封装置２３０は、図７に示すように、環状に形成されてサポート部材２００の上端部に固定された保持部材２３１と、第１リップシール２３３ａおよび第２リップシール２３３ｂを保持する第１シールアセンブリ２３２と、第１シールアセンブリ２３２に隣接して配置されかつリップシール２３４ａを保持する第２シールアセンブリ２３４と、第２シールアセンブリ２３４に隣接して設けられたラビリンスシール２３５とを有する。回転シャフト１５０Ａの表面に接触する第１および第２リップシール２３３ａ，２３３ｂと、リップシール２３４ａは、耐熱性，化学的安定性，低摩擦性、適度な弾性を有することを特徴とし、好ましくは、フッ素化樹脂で構成されるのが望ましい。
その様なフッ素化樹脂の例としては、（1）完全フッ素化樹脂、例えば、ポリテトラフルオロエチレン （ＰＴＦＥ）等、（2）部分フッ素化樹脂、例えば、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ，ＣＴＦＥ）、 ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）等、（3）フッ素化樹脂共重合体、例えば、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂（ＰＦＡ）、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）、エチレン・四フッ化エチレン共重合体（ＥＴＦＥ），エチレン・クロロトリフルオロエチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）、等々のフッ素化樹脂が挙げられる。これらの中で、ＰＦＡ，ＰＴＦＥが特に好ましい。
これらの樹脂は、ニッケル（Ｎｉ）、フッ化ニッケル（ＮｉＦ２）等の金属上に設けることで耐熱性を飛躍的に向上させることが出来るので、本発明に於いてはこのような態様は特に好ましいものである。
【００４３】
保持部材２３１には、シールガス供給路２３１ａが形成され、このシールガス供給路２３１ａには窒素ガス等のシールガスが供給され、第１シールアセンブリ２３２の本体に形成されたガス通路２３２ａから上端側および下端側に向けて流れ、第１シールアセンブリ２３２の本体に形成されたガス通路２３２ｂを通じて排出される。なお、シールガスの供給経路および排出経路(図示せず)は、サポート部材２００およびステータ１３０に形成され、この供給経路を通じてポンプ外部からシールガスが供給され、ガス通路２３２ｂを通過したからのシールガスは、図示しない排出経路を通じて、ポンプの外部に排出され図示しない回収装置により回収される。ここで回転シャフト１５０Ａがステンレス鋼で形成されていると、温度が１８０℃程度以上に上昇すると、ＰＴＦＥはステンレス鋼の触媒効果により熱分解する可能性がある。このため、本実施形態では、オイル循環システムによりポンプ内の熱を効率よく外部に放出してリップシールの温度上昇を抑制するが、リップシールの劣化を防いで安定したシール性能を長期間得るために、Ｎｉが最も熱分解抑制効果が高いので、回転シャフト１５０Ａの、第１および第２リップシール２３３ａ，２３３ｂと、リップシール２３４ａとの接触部分にニッケルメッキ膜或いはフッ化ニッケル膜を施すことが好ましい。
【００４４】
減圧機構
ここで、本実施形態のオイル循環システムにより循環するオイルが空気中にあると、オイルに気泡が発生し、オイルの冷却効率が低下してしまう。また、リップシールのＰＴＦＥは、温度が上昇した状態で酸素ガスに触れると、酸化分解されて劣化し易い。これを防ぐためには、循環するオイル中の溶存酸素を除去することが極めて重要である。このため、本実施形態では、オイルが循環する空間を密閉空間とするとともに、この密閉空間を減圧することが好ましい。オイルが循環する空間を減圧するには、例えば、スクリュー真空ポンプ１００により形成される真空を利用することができる。別のポンプを設けて減圧することも可能である。減圧は、例えば、空気の飽和溶解度が大気圧における飽和溶解度の半分程度になる圧力まですればよい。
【００４５】
次に、上記したオイル循環システムのオイル循環について図１９を参照して説明する。スクリュー真空ポンプ１００を駆動すると、図１１に示すように、オイルリザーバ３００内で冷却されたオイルＯＬは、回転シャフト１５０Ａのオイル供給路１５２、オイル供給路１５２ａおよび流出口１５４を通じてオイル量調整リング２２０の下板部２２１および受止め板２１０の上に供給され、一部のオイルＯＬは、軸受１６０の潤滑のために、下板部２２１のオイル供給孔２２６を通じて軸受１６０に供給され、このオイルＯＬは軸受１６０から落下して駆動モータ１４０のギャップ１４３に供給される。受止め板２１０の上に供給されたオイルＯＬは、第１および第２の流路２０１、２０２に分配される。軸受１６０で発生する熱は、軸受１６０に直接供給されたオイルＯＬによって吸収されるとともに、軸受１６０の周囲を通過する第１および第２の流路２０１、２０２を流通するオイルＯＬによって吸収される。第１および第２の流路２０１、２０２を流通するオイルＯＬは、回転シャフト１５０Ａ側および雄ロータ１１０側から受ける熱を吸収したのち、駆動モータ１４０のギャップ１４３とモータステータ１４２の外周面に溝１４２ｂにより形成された流路を流通する。これにより、駆動モータ１４０から発生する熱は効率良く吸収される。駆動モータ１４０を通過したオイルＯＬは、オイルリザーバＯＬ内に落下するが、一部は、潤滑のために、軸受１６１，１６２と同期ギア１７０Ａ，１７０Ｂの噛み合い部分に供給された後にオイルリザーバＯＬ内に落下する。オイルリザーバＯＬ内に落下するオイルＯＬは温度が上昇しているが、オイルリザーバＯＬ内で冷却装置１９０により所定の温度まで冷却される。なお、雄ロータ１１０についてのみ説明したが、雌ロータ１２０についても同様のオイル循環システムを採用できる。
【００４６】
オイル供給部品５０００により潤滑および冷却のために供給できるオイルＯＬの量は、回転速度に依存するのである程度限られている。サポート部材２００やオイル量調整リング２２０を設けることにより、限られた量のオイルＯＬを効率よく潤滑および冷却に使用し、スクリュー真空ポンプ１００の温度上昇を防ぐことができる。この結果、スクリュー真空ポンプ１００の高速運転化が可能となる。
【００４７】
第２実施形態（オイル循環システム）
次に、さらに冷却効率の高いオイル循環システムを図２０および図２１を参照して説明する。なお、第１実施形態と同様の構成部分には、同一の符号を使用している。図２０に示すオイルリザーバ３００Ａは、断熱材で形成されたタンク３０１と、タンク３０１の内部に設けられタンク３０１とともに閉空間ＣＳを形成するための底板３０４と、閉空間ＣＳに同心状に配置されてオイルＯＬの流路を形成するための複数の第１の仕切り部材３０５と、オイルＯＬの流路を形成するためにタンク３０１の半径方向に配置された第２の仕切り部材３０６とを有している。タンク３０１の上部には、回転シャフト１５０の下端部が挿入されるとともに回転シャフト１５０Ａのオイル供給路と連通するオイル流出口３０２と、回収されたオイルが流入する流入口３０３とを有する。流入口３０３は、タンク３０１の最外周領域Ｒ１に配置され、オイル流出口３０２は、タンク３０１の中心領域Ｒ２に配置されている。タンク３０１内の底部には、冷却液３２０が流れるようになっており、冷却器の冷却液３２０は底板３０４に全面的に接触している。
【００４８】
閉空間ＣＳを図２１に示すように流れるオイルＯＬの熱交換効率を上げるためには、オイルの循環によるオイルＯＬの流れは、レイノズル数２０００〜３０００程度の乱流となるように設計することが好ましい。また、タンク３０１内でレイノズル数が一定になるように、オイルＯＬの流路断面積は一定にすることが好ましい。
【００４９】
ここで、オイルＯＬを回転シャフト１５０Ａ内に向けて押し上げてやると、オイル供給部品５０００によるオイル押上げ量が増加することが分かっている。たとえば、タンク３０１の一部をフレキシブルな材料で形成し、このフレキシブルな部分をタンク３０１の外部から押圧して弾性変形させ、閉空間ＣＳの容積を減少させることで、オイルＯＬを回転シャフト１５０内に向けて押し上げることができる。
【００５０】
代替的には、図２２に示すように、タンク３００Ａにプランジャ装置３４０を設けるとともに、流入口３０３に逆流防止機構３４０を介して補助タンク３３０を接続する。プランジャ装置３４０のプランジャチップ３４１が先端に接続されたプランジャロッド３４２の後端部は、シリンダ装置３６０のピストンロッド３６１に接続され、プランジャチップ３４１は往復運動可能になっている。プランジャチップ３４１を前進させていくと、閉空間ＣＳの容積が減少し、回転シャフト１５０内に向けてオイルＯＬが押し上げられる。このとき逆流防止機構３４０により、タンク３０１内のオイルＯＬは流入口３０３を逆流しない。また、プランジャチップ３４１を後退させる際には、補助タンク３３０に回収されたオイルＯＬが存在するため、回転シャフト１５０内のオイルＯＬがオイルタンク３０１内に戻るのを防ぐことができる。
【００５１】
また、本発明の関わるオイル供給部品の下端部には、図１Ｂに示すテーパ状の押し上げヘッド１１８２と同様の押上げヘッド１８０を設けている。駆動スクリューは、押し上げヘッド１８０に対して固定されているが、駆動スクリューを押上げヘッド１８０よりも上方に設けて回転シャフト１５０Ａに対して固定することも可能である。押し上げヘッド１８０とオイル供給部品５０００とを組み合わせることにより、オイル供給量をさらに増加させることができる。
図１Ｂにおいて、１００１は回転シャフト、１００２はオイル、１００３はオイル供給規制部材、１００４はオイル供給路、１００５はテーパ内壁面、１００６はテーパ下端開口、１００７はオイル供給路上端開口を示す。
外付けポンプを併設して使用する際には、オイル供給路１００４を通じてテーパ下端開口１００６に向けてオイルを供給する。
供給を受けたオイルは、供給推進力に回転シャフト１００１の回転力も加わってテーパ内壁面１００５上を上昇する。
【００５２】
以上、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００５３】
１１００・・・  スクリュー真空ポンプ
１１１０・・・  雄ロータ
１１１１・・・  ねじ歯車部
１１１１ａ・・・  不等リード不等傾斜角スクリュー部
１１１１ｂ・・・  等リードスクリュー部
１１１２・・・  ロータ中空部
１１２０・・・  雌ロータ
１１２１・・・  ねじ歯車部
１１２１ａ・・・不等リード不等傾斜角スクリュー部
１１２１ｂ・・・  等リードスクリュー部
１１２２・・・  ロータ中空部
１１３０・・・  ステータ
１１３１・・・  ステータ本体部
１１３２・・・  第１支持部
１１３３・・・  第２支持部
１１３４・・・  吸気口
１１３５・・・  排気口
１１４０Ａ・・・  駆動モータ
１１４０Ｂ・・・  駆動モータ
１１５０Ａ・・・  回転シャフト
１１５０Ｂ・・・  回転シャフト
１１５１Ａ・・・  フランジ部
１１５１Ｂ・・・  フランジ部
１１６０Ａａ・・・  軸受ベアリング
１１６０Ａｂ・・・  軸受ベアリング
１１６０Ａｃ・・・  軸受ベアリング
１１６０Ｂａ・・・  軸受ベアリング
１１６０Ｂｂ・・・  軸受ベアリング
１１６０Ｂｃ・・・  軸受ベアリング
１１７０Ａ  ・・・  歯車
１１８０・・・  オイル供給手段
１１８１・・・  オイル貯留部
１１８２・・・  押し上げヘッド
１１８３・・・  オイル流通路
１１９０・・・  冷却装置
１１９１・・・  冷却パイプ
１１９２・・・  冷却ポンプ
１００１・・・回転シャフト
１００２・・・オイル
１００３・・・オイル供給規制部材
１００４・・・オイル供給路
１００５・・・テーパない壁面
１００６・・・テーパ下端開口
１００７・・・オイル供給路上端開口
２０００、３０００・・・オイル供給装置
２００１・・・回転シャフト
２００１a・・・オイル流通路
２００２・・・オイルリザーバ
２００３・・・押し上げヘッド
２００４・・・流出部
２００５・・・流出口
２００６・・・吐出口
２００７・・・流入口
２００８・・・オイル
２００９・・・オイル液面
３００１・・・軸棒
３００２・・・軸受
３００３・・・軸棒回転止め
３００４a、３００４ｂ，３００４ｃ，３００４ｄ・・・固定スクリュー
３００５・・・駆動スクリュー
５０００・・・オイル供給部品
５００１・・・回転シャフト
５００２・・・軸棒
５００３・・・軸受
５００４・・・軸棒回転止め
５００５・・・駆動スクリュー
５００６ａ、５００６ｂ、５００６ｃ、５００６ｄ・・・固定スクリュー
５００７ａ、５００７ｂ、５００７ｃ、５００７ｄ・・・流出路
５００８・・・オイル流通路
６００１・・・回転シャフト無い壁面
７０００・・・・・・固定スクリュー
８０００Ａ，８０００Ｂ・・・駆動スクリュー
１００・・・  スクリュー真空ポンプ
１１０・・・  雄ロータ
１１１・・・  スクリュー歯
１１１ａ・・・  不等リード不等傾斜角スクリュー部
１１１ｂ・・・  等リードスクリュー部  
１１１ｃ・・・  接続部
１１３ａ・・・  中空部
１１３ｂ・・・  中空部
１１４・・・  平板部
１１４ｈ・・・  取付け穴
１１５・・・  円盤部
１１５ｈ・・・  取付け穴
１２０・・・  雌ロータ
１２１・・・  スクリュー歯
１２１ａ・・・  不等リード不等傾斜角スクリュー部
１２１ｂ・・・  等リードスクリュー部  
１３０・・・  ステータ
１３５・・・  吸気口
１３６・・・  排気口
１４０・・・  駆動モータ
１４１・・・  モータロータ
１４２・・・  モータステータ
１４２ａ・・・  外周面
１４２ｂ・・・  流路用溝
１４３・・・  ギャップ
１５０，１５０Ａ・・・  回転シャフト
１５２，１５２ａ・・・  オイル供給路
１５６・・・  閉塞部材
１６０，１６１，１６２・・・  軸受
１８０・・・  押上げヘッド
１９０・・・  冷却装置
２００・・・  サポート部材（流路部材、ガイド部材）
２０１・・・  第１流路
２０１ａ・・・  流入口
２０２・・・  第２流路
２０２ａ・・・  流入口
２１０・・・  受止め板
２２０・・・  オイル量調整リング
２３０・・・  軸封装置
２３１・・・  保持部材
２３２・・・  第１シールアセンブリ
２３３ａ・・・  第１リップシール
２３３ｂ・・・  第２リップシール
２３４・・・  第２シールアセンブリ
２３４ａ・・・  リップシール
２３５・・・  ラビリンスシール  
ＯＬ・・・  オイル
Ｍ・・・  ネジ
【図１Ａ】
2015128906.tif 000003
【図１Ｂ】
2015128906.tif 000004
【図２】
2015128906.tif 000005
【図３】
2015128906.tif 000006
【図４】
2015128906.tif 000007
【図５】
2015128906.tif 000008
【図６】
2015128906.tif 000009
【図７】
2015128906.tif 000010
【図８Ａ】
2015128906.tif 000011
【図８Ｂ】
2015128906.tif 000012
【図９】
2015128906.tif 000013
【図１０】
2015128906.tif 000014
【図１１】
2015128906.tif 000015
【図１２】
2015128906.tif 000016
【図１３Ａ】
2015128906.tif 000017
【図１３Ｂ】
2015128906.tif 000018
【図１４】
2015128906.tif 000019
【図１５】
2015128906.tif 000020
【図１６】
2015128906.tif 000021
【図１７Ａ】
2015128906.tif 000022
【図１７Ｂ】
2015128906.tif 000023
【図１８】
2015128906.tif 000024
【図１９】
2015128906.tif 000025
【図２０】
2015128906.tif 000026
【図２１】
2015128906.tif 000027
【図２２】
2015128906.tif 000028
【国際調査報告】
2015128906.tif 000029
2015128906.tif 000030
2015128906.tif 000031
2015128906.tif 000032