(57)【要約】【課題】  高温環境下や真空雰囲気下で使用しても、長期にわたって性能を維持することができるグリース組成物、転がり軸受、真空ポンプを提供することを目的とする。【解決手段】  真空ポンプ１を、外周面に多数の動翼２ａが設けられたローター２と、内周面に多数の静翼３ａが設けられて内部にローター２が収納される円筒状のケーシング３とを有する構成とする。ローター２を、転がり軸受４を介して、ケーシング３に支持する。転がり軸受４を、内部にグリース組成物が封入された構成とする。グリース組成物を、増ちょう剤と基油とを含み、かつ、基油として、高分子量エステル基油を用いた構成とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
増ちょう剤と基油とを含むグリース組成物であって、
前記基油として、高分子量エステル基油を用いたことを特徴とするグリース組成物。
【請求項２】
前記高分子量エステル基油として、トリメリト酸エステル基油を用いたことを特徴とする請求項１記載のグリース組成物。
【請求項３】
前記トリメリト酸エステル基油の分子量が、５５５〜７５０であることを特徴とする請求項２記載のグリース組成物。
【請求項４】
前記高分子量エステル基油として、ジペンタエリスリトールエステル基油を用いたことを特徴とする請求項１記載のグリース組成物。
【請求項５】
前記ジペンタエリスリトールエステル基油の分子量が、７５０〜１２００であることを特徴とする請求項４記載のグリース組成物。
【請求項６】
前記高分子量エステル基油として、トリペンタエリスリトールエステル基油を用いたことを特徴とする請求項１記載のグリース組成物。
【請求項７】
前記トリペンタエリスリトールエステル基油の分子量が、１１００〜１７００であることを特徴とする請求項６記載のグリース組成物。
【請求項８】
前記高分子量エステル基油として、請求項２から７のいずれかに記載の高分子量エステル基油のうちの少なくとも二種以上を用いたことを特徴とするグリース組成物。
【請求項９】
前記増ちょう剤として、高級脂肪酸をけん化してなるリチウム石鹸、ウレア化合物、ベントナイト、ポリテトラフルオロエチレンのうちのいずれか一種を用いたことを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載のグリース組成物。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれかに記載のグリース組成物を封入したことを特徴とする転がり軸受。
【請求項１１】
回転体を真空中で軸支する構成を有する真空ポンプであって、
前記回転体を、請求項１０に記載の転がり軸受を用いて支持したことを特徴とする真空ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、グリース組成物、転がり軸受、真空ポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、真空ポンプとして、ターボ分子ポンプが知られている。ターボ分子ポンプは、ローターと、これを収納するケーシングとを有しており、ローターは、軸受を介してケーシングに支持されている。
ターボ分子ポンプは、ロータリーポンプ等によって予め減圧された雰囲気をさらに高真空状態にするために用いられるものであって、ローターの外周面に設けられた動翼の速度を気体分子の運動速度よりも早くすることで気体分子を掻き出す方式の真空ポンプである。一般に、ターボ分子ポンプのローターは毎分１万回転以上と、非常に高速で回転駆動される。
【０００３】
ここで、工業機械に用いられる軸受としては、転がり軸受が一般的である。転がり軸受は、内部にグリース組成物が封入されており、このグリース組成物によって各部材間の潤滑が行われている。このようなグリース潤滑方式の転がり軸受は、軸受構造の簡略化、運転経費の削減等大きなメリットを有している。
転がり軸受に用いられるグリース組成物としては、例えば、次の特許文献１に記載のグリース組成物がある。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−４６１８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、ターボ分子ポンプでは、軸受は、１．３３［Ｐａ］程度の高真空雰囲気下に置かれる上、高速回転するローターから熱を受けて、１００°Ｃ前後の高温に曝される。このため、軸受として転がり軸受を用いると、封入されているグリース組成物の性状が変化し、グリース組成物中の基油が蒸発してしまい、早期に潤滑不良が生じてしまう。
また、近年は、ターボ分子ポンプには、ロータリーポンプによる予備減圧を行わずに、より大気圧に近い雰囲気を真空引きできることが求められている。この場合には、ローターは、希薄気体内で高速回転することとなるため、希薄気体の粘性に由来する発熱が生じ、従来よりもローターが高温になる。
このように、従来のグリース組成物を用いた転がり軸受では、ターボ分子ポンプのローターの支持を長期にわたって良好に行うことは困難であった。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、高温環境下や真空雰囲気下で使用しても、長期にわたって性能を維持することができるグリース組成物、転がり軸受、真空ポンプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のグリース組成物、転がり軸受、真空ポンプは以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかるグリース組成物は、増ちょう剤と基油とを含むグリース組成物であって、前記基油として、高分子量エステル基油を用いたことを特徴とする。
【０００８】
高分子量エステル基油は、分子量が大きいために、低分子の基油に比べて性状の変化が生じにくく、蒸気圧が低いために、高温環境下や真空雰囲気下でも蒸発しにくい。また、エステル基油は、カルボキシル基を有しているので、金属への吸着が少なく、潤滑性に優れている。
本発明にかかるグリース組成物は、基油として、高分子量エステル基油を用いているので、基油の蒸発による消耗が生じにくく、高温環境下や真空雰囲気下で使用しても、長期にわたって優れた潤滑性能を維持することができる。
【０００９】
このグリース組成物において、前記高分子量エステル基油として、トリメリト酸エステル基油を用いてもよい。
この場合には、基油が蒸発し難い。
【００１０】
また、基油の蒸発を少なくするため、このグリース組成物に用いるトリメリト酸エステル基油としては、分子量が５５５〜７５０であるものを用いることが好ましい。
【００１１】
このグリース組成物において、前記高分子量エステル基油として、ジペンタエリスリトールエステル基油を用いてもよい。
この場合には、トリメリト酸エステルに比べて、より基油が蒸発し難い。
【００１２】
また、基油の蒸発を少なくするため、このグリース組成物に用いるジペンタエリスリトールエステル基油としては、分子量が７５０〜１２００であるものを用いることが好ましい。
【００１３】
このグリース組成物において、前記高分子量エステル基油として、トリペンタエリスリトールエステル基油を用いてもよい。
この場合には、ジペンタエリスリトールエステルに比べて、より基油が蒸発し難い。
【００１４】
また、基油の蒸発を少なくするため、このグリース組成物に用いるトリペンタエリスリトールエステル基油としては、分子量が１１００〜１７００であるものを用いることが好ましい。
【００１５】
また、このグリース組成物において、前記高分子量エステル基油として、上記の各基油のうちの少なくとも二種以上を用いてもよい。
【００１６】
また、このグリース組成物において、前記増ちょう剤として、高級脂肪酸をけん化してなるリチウム石鹸、ウレア化合物、ベントナイト、ポリテトラフルオロエチレンのうちのいずれか一種を用いてもよい。
【００１７】
本発明にかかる転がり軸受は、請求項１から９のいずれかに記載のグリース組成物を封入したことを特徴とする。
【００１８】
このように構成される転がり軸受は、請求項１から９に記載のグリース組成物を用いて潤滑が行われる。
すなわち、この転がり軸受では、高温環境下や真空雰囲気下で使用しても、長期にわたって潤滑が維持されるので、軸受寿命が長い。
【００１９】
本発明にかかる真空ポンプは、回転体を真空中で軸支する構成を有する真空ポンプであって、前記回転体を、請求項１０に記載の転がり軸受を用いて支持したことを特徴とする。
【００２０】
このように構成される真空ポンプは、請求項１０に記載の転がり軸受によってローターが支持されているので、転がり軸受によってローターを長期にわたって良好に支持することができ、メンテナンス頻度を低減することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明にかかるグリース組成物は、高温環境下や真空雰囲気下で使用しても、長期にわたって優れた潤滑性能を維持することができる。
また、本発明にかかる転がり軸受は、高温環境下や真空雰囲気下で使用しても、長期にわたって潤滑が維持されるので、軸受寿命が長いので、真空用途、特にターボ分子ポンプのローター支持用の軸受として好適である。
また、本発明にかかる真空ポンプは、本発明にかかる転がり軸受によってローターを長期にわたって良好に支持されるので、メンテナンス頻度を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
以下、本発明の一実施形態について、図１から図３を用いて説明する。
本実施形態にかかる真空ポンプ１は、ターボ分子ポンプであって、図１の縦断面図に示すように、外周面に多数の動翼２ａが設けられたローター２と、内周面に多数の静翼３ａが設けられて内部にローター２が収納される円筒状のケーシング３とを有している。
ローター２は、転がり軸受４を介して、ケーシング３に支持されている。
【００２３】
転がり軸受４は、アンギュラ玉軸受であって、ローター２から受けるラジアル荷重とスラスト荷重の両方を受けるものである。
転がり軸受４は、図２の縦断面図に示すように、外周面に内輪軌道面１１を有する内輪１２と、内周面に外輪軌道面１３を有する外輪１４との間に、複数の転動体である玉１５が保持器１７により略等間隔で保持され、更に内輪１２、外輪１４及び玉１５で形成される空所に、後述されるグリース組成物（図示せず）を充填し、シール１６により封止した構成とされている。
【００２４】
本実施形態で用いられるグリース組成物は、増ちょう剤と基油とを含むものであって、基油として、高分子量エステル基油を用いている。
この高分子量エステル基油としては、例えば、次の一般式で表されるトリメリト酸エステル基油（分子量５５５〜７５０（好ましくは５８９〜７１５）、側鎖Ｃ９〜Ｃ１２）が用いられる。
なお、Ｒはアルキル基であり、中でも炭素数９〜１２のアルキル基が好ましい。
【００２５】
【化１】
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【００２６】
ここで、高分子量エステル基油としては、次の一般式で表されるジペンタエリスリトールエステル基油（分子量７５０〜１２００（好ましくは８４３〜１１８０）、側鎖Ｃ５〜Ｃ９）を用いてもよい。
なお、Ｒはアルキル基であり、中でも炭素数５〜９のアルキル基が好ましい。
【００２７】
【化２】
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【００２８】
また、高分子量エステル基油としては、次の一般式で表されるトリペンタエリスリトールエステル基油（分子量１１００〜１７００（好ましくは１１５８〜１６０６）、側鎖Ｃ５〜Ｃ９）を用いてもよい。
なお、Ｒはアルキル基であり、中でも炭素数５〜９のアルキル基が好ましい。
【００２９】
【化３】
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【００３０】
また、高分子量エステル基油としては、上記のトリメリト酸エステル基油、ジペンタエリスリトールエステル基油、及びトリペンタエリスリトールエステル基油のうちの二種以上を混合したものを用いてもよい。
【００３１】
このグリース組成物に用いる増ちょう剤は特に限定されないが、例えば、リチウム石鹸（特に炭素数１２から２４の高級脂肪酸をけん化したもの）やウレア化合物を使用することができる。また、これ以外にも、増ちょう剤として、リチウムコンプレックス石鹸、バリウム石鹸、バリウムコンプレックス石鹸、アルミニウム石鹸、アルミニウムコンプレックス石鹸、ナトリウム石鹸、カルシウムスルフォネート、また混合石鹸であるナトリウム−カルシウム石鹸、リチウム−カルシウム石鹸、ナトリウム−アルミニウム石鹸等を使用することができる。
これら増ちょう剤の配合量は上記基油との間でグリースを形成し得る量であり、グリース全量の５〜３０重量％が適当である。また、このグリース組成物のちょう度は、ＮＬＧＩ表記で１〜３の範囲に設定される。
【００３２】
上記のグリース組成物には、従来よりグリース組成物に添加される各種添加剤を適量添加してもよい。例えば、酸化防止剤として、フェニル−α−ナフチルアミンなどのアミン系化合物、ジ−ｔ−ブチル−ｐ−クレゾールなどのフェノール類、フェノチアジンなどのチオアミン類、ジアルキルジチオリン酸塩類、ジアルキルジチオカルバミン酸塩類等を添加することができる。その他、公知の油性剤、極圧剤、防錆剤等を添加してもよい。
【００３３】
また、グリース組成物の製造方法は特に制限されるものではなく、基油に増ちょう剤並びに各種添加剤を所定量配合し、ロールミルやニーダ等の公知の混練機を用いて混練することにより容易に得られる。
【００３４】
上記グリース組成物に用いられる高分子量エステル基油は、分子量が大きいために、低分子の基油に比べて性状の変化が生じにくく、蒸気圧が低いために、高温環境下や真空雰囲気下でも蒸発しにくい。また、エステル基油は、カルボキシル基を有しているので、転がり軸受４を構成する金属への吸着が少なく、潤滑性に優れている。
すなわち、上記のグリース組成物によって潤滑が行われる転がり軸受４では、基油の蒸発によるグリース組成物の消耗が生じにくく、高温環境下や真空雰囲気下で使用しても、長期にわたって潤滑が維持されることとなり、軸受寿命が長い。
本実施形態にかかる真空ポンプ１は、このように軸受寿命の長い転がり軸受４によってローター２が支持されているので、転がり軸受４によってローター２を長期にわたって良好に支持することができ、メンテナンス頻度を低減することができる。
【実施例】
【００３５】
本発明にかかるグリース組成物を用いた転がり軸受（以下「実施例」とする）と、従来の組成のグリース組成物を用いた転がり軸受（以下「従来例」とする）とのそれぞれについて、軸受寿命の比較試験を行った。
ここで、実施例と従来例とは、グリース組成物以外の構成は全て同一のものであり、また、グリース組成物の仕込み量も同一とした。
【００３６】
実施例としては、基油としてトリメリト酸エステル基油（分子量５８９〜７１５、側鎖Ｃ９〜Ｃ１２）を用いた実施例１と、基油としてジペンタエリスリトールエステル基油（ｄｉ−ＰＥエステル、分子量８４３〜１１８０、側鎖Ｃ５〜Ｃ９）を用いた実施例２と、基油としてトリペンタエリスリトールエステル基油（ｔｒｉ−ＰＥエステル、分子量１１５８〜１６０６、側鎖Ｃ５〜Ｃ９）を用いた実施例３との三種類を用意した。
【００３７】
また、従来例としては、基油として、次の一般式で表される、ジフェニルエーテル（分子量４７９〜５３５、側鎖Ｃ１１〜Ｃ１３）を用いた従来例１を用意した。
【００３８】
【化４】
2005263833.tif 000006
【００３９】
また、従来例としては、基油として、次の一般式で表される、ペンタエリスリトールエステル（ＰＥエステル、分子量４７３〜５８５、側鎖Ｃ４〜Ｃ６）を用いた従来例２も用意した。
なお、実施例１〜３、及び従来例１，２では、グリース組成物のちょう度は、いずれもＮＬＧＩ表記で２または３とした。
【００４０】
【化５】
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【００４１】
一般的に、転がり軸受は、グリース組成物の油分離率が４０％以下になった時点が寿命とされているので、本試験においても、この判定基準を用いて転がり軸受の寿命を判定した。
ここで、油分離率は、次式（１）によって求められる。なお、Ｓ０は試験前の増ちょう剤含有率、Ｓは試験後の増ちょう剤含有率である。
油分離率（％）＝（１−Ｓ０／Ｓ）×１００                （１）
【００４２】
以下、試験の詳細について説明する。
本試験では、各実施例及び各比較例を、それぞれターボ分子ポンプのローターの支持に用いて、ローターを連続回転駆動し、所定時間経過後にターボ分子ポンプから取り外し、その重量の減少量から、蒸発した基油の量を算出した。
ここで、試験中の各ターボ分子ポンプの内圧は、２．０［Ｐａ］とした。また、実施例及び従来例を、それぞれ内径１０ｍｍの同一形状のポールベアリングとした。
各実施例及び各従来例において、グリース組成物の仕込み量は７５ｍｇとしており、また、それぞれのグリース組成物中の増ちょう剤濃度は１０ｗｔ％としている。すなわち、各実施例及び各従来例のいずれも、グリース組成物中の油量は、６７．５ｍｇである。
そして、前記の寿命判定基準に基づいて、各実施例及び各従来例について、基油の蒸発量が３０ｍｇに達した時点で潤滑寿命に到達したものと判定する。
【００４３】
なお、この試験では、各実施例及び従来例は、測定の度にターボ分子ポンプに着脱をおこなったわけではない。
具体的には、各実施例、各従来例について同一構成の複数のサンプルを用意し、これらをそれぞれ同一構成のターボ分子ポンプに装着してこれらターボ分子ポンプを駆動した。そして、所定時間経過後に各実施例及び各従来例のサンプルをそれぞれ一つずつ抜き出してその重量を測定し、その測定値に基づいて得られた基油の蒸発量を、その時点での基油の蒸発量とした。
この結果を、図３のグラフに示す。
【００４４】
図３のグラフからわかるように、従来例１，２は、いずれも運転開始直後からわずかずつ基油の蒸発が始まっている。そして、運転時間が約１００時間に達すると、蒸発量が一段と増加し、以降は蒸発量が明確に増加してゆく。そして、約１，２００時間経過後には、基油の蒸発量は３０ｍｇに達し、潤滑寿命に到達した。
【００４５】
これに対して、実施例１，２，３は、いずれも、運転開始直後から約１４０時間経過するまでの間は、ほとんど基油の蒸発はみられない。そして、約１４０時間経過後も、基油の蒸発は緩やかであって、従来例１、２が潤滑寿命に達した時点でも、基油の蒸発量は５％以下であった。
さらに時間が経過しても、基油の蒸発は緩やかなままであり、実施例１では５，５００時間経過後にようやく潤滑寿命に達し、実施例２では８，０００時間経過後に潤滑寿命に達した。
そして、実施例３にいたっては，４５，０００時間経過後にようやく潤滑寿命に達した。
【００４６】
以上の試験結果から、本発明にかかるグリース組成物を用いた転がり軸受は、従来のグリース組成物を用いた転がり軸受に比べて、はるかに長い潤滑寿命を有していることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一実施形態にかかる真空ポンプの構成を示す縦断面図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる真空ポンプの構成を示す縦断面図である。
【図３】本発明にかかるグリース組成物の耐久性試験の結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４８】
１  真空ポンプ
２  ローター（回転体）
４  転がり軸受
【図１】
2005263833.tif 000008
【図２】
2005263833.tif 000009
【図３】
2005263833.tif 000010