(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
旋回スクロールの鏡板から立設するように第１の渦巻状スクロールラップを備え、固定スクロールの鏡板から立設するように第２の渦巻状スクロールラップを備え、前記第１の渦巻状スクロールラップと前記第２の渦巻状スクロールラップを噛合させるように向かい合わせ、前記旋回スクロールは偏心したクランクシャフトによって電動機に連結されており、該電動機が回転することにより前記クランクシャフトが回転し前記クランクシャフトと前記旋回スクロール間に設置された軸受により前記旋回スクロールに回転運動が伝達されクランクピンにより公転運動に変換されるスクロール形真空ポンプにおいて、
旋回スクロールとクランクシャフトと軸受で囲まれる空間と、旋回スクロールと固定スクロールとクランクシャフトとおよび旋回スクロールとクランクシャフト間の軸受で囲まれる空間をつなぐ穴を設けたことを特徴とするスクロール形真空ポンプ。
【請求項２】
旋回スクロールとクランクシャフトと軸受で囲まれる空間と、旋回スクロールと固定スクロールとクランクシャフトとおよび旋回スクロールとクランクシャフト間の軸受で囲まれる空間をつなぐ穴をクランクシャフトに設けたことを特徴とする請求項１記載のスクロール形真空ポンプ。
【請求項３】
旋回スクロールとクランクシャフトと軸受で囲まれる空間と、旋回スクロールと固定スクロールとクランクシャフトとおよび旋回スクロールとクランクシャフト間の軸受で囲まれる空間をつなぐ穴を旋回スクロールに設けたことを特徴とする請求項１記載のスクロール形真空ポンプ。
【請求項４】
旋回スクロールとクランクシャフト間の軸受として２個以上のシールド形またはシール形のラジアル玉軸受を使用すること特徴とする請求項１記載のスクロール形真空ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はスクロール形真空ポンプにおける、旋回スクロールとクランクシャフト間の軸受およびその軸受回りの構造に間するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のスクロール形真空ポンプにおいては、図１に示すように吸込み口９から吸引された空気を旋回スクロール２の鏡板２ｃおよび渦巻状スクロールラップ２ａと固定スクロール３，４の鏡板３ｃ，４ｃおよび渦巻状ラップ３ａ，４ａに囲まれた圧縮空間に閉じ込め、旋回スクロール２の固定スクロールに対する公転運動により、その圧縮空間の容積を連続的に小さくすることにより圧縮し、クランクシャフト５近傍に設けた送り排気口１０から排気することにより、吸込み口９の真空化を行う。この際、旋回スクロール２を公転運動させるために、モータ１１からの回転運動を伝達する偏心したクランクシャフト５と、クランクシャフト５と同じに偏心したクランクピン６が使用される。
【０００３】
モータ１１により回転されるクランクシャフト５には、偏心部５ａが設けられており、この偏心部５ａを軸受８を介して旋回スクロール２と回転可能に係合されている。一方、旋回スクロール２の周囲部にはクランクシャフト５とほぼ同じ偏心量を有する複数のクランクピン６が設けられており、このクランクピン６も軸受７を介して回転可能に係合されている。このクランクシャフト５とクランクピン６の偏心により、旋回スクロール２は固定スクロール４に対して自転しない状態で公転運動をすることになる。
【０００４】
なお、クランクピン６の設けられる位置は、旋回スクロール２を小型にし、更に排気量を大きく、圧縮比を大きくするために、一般には旋回スクロール２の外側（吸込み口９側であって、真空ポンプ内部でも高真空側）に設けられている。
【０００５】
従来、旋回スクロール２とクランクシャフト５間の軸受には図５に示すようにラジアル針状ころ軸受１６を複数個使用したりしたりしていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
スクロール形真空ポンプでは、スクロール形真空ポンプの吸込み口から吸引され旋回スクロールと固定スクロール間で圧縮されクランクシャフトに近い領域で最大圧力となった空気は本来は排気口から排出されるが、固定スクロールと旋回スクロール間のシールが完全でなく、固定スクロールの渦巻状ラップと旋回スクロールの渦巻状ラップで囲まれた空間と、固定スクロールと旋回スクロールとクランクシャフトとおよび旋回スクロールとクランクシャフト間の軸受で囲まれる空間に漏れがある場合、前記最大圧力が大気圧以上であると固定スクロールと旋回スクロールとクランクシャフトとおよび旋回スクロールとクランクシャフト間の軸受で囲まれる空間の圧力は旋回スクロールとクランクシャフトと軸受で囲まれる空間の圧力よりも高くなり、また前記最大圧力が大気圧以下であると固定スクロールと旋回スクロールとクランクシャフトとおよび旋回スクロールとクランクシャフト間の軸受で囲まれる空間の圧力は旋回スクロールとクランクシャフトと軸受で囲まれる空間の圧力よりも低くなり、これらの圧力差により軸受に封入されたグリースが軸受の外に流れ出し、軸受の潤滑不良を引き起こし、軸受は短期間（３〜６カ月程度）で寿命となり交換しなければならなくなるという欠点を有していた。これは、従来、軸受としてラジアルころ軸受を使用しているからであり、このラジアルころ軸受に塗布されているグリースは低い圧力差による空気の流れにより比較的短時間に軸受の外に流れ出してしまうことにも大きく起因している。
【０００７】
なお、軸受にラジアルころ軸受を複数個使用する場合は、旋回スクロールとクランクシャフトの間に異物混入防止も兼ねてゴム製のシールリング等を設置する場合もあるが、シールリング設置部がスクロール真空ポンプの構造上１００℃以上の高温になるとともに、この高温状態でシールリング等がクランクシャフトと摺動するため、このシールは温度により壊れやすく、圧力差によるグリースの流出を防止することは困難である。またラジアル針状ころ軸受と１個のラジアル玉軸受を使用する場合においても同様である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためには、グリースの流出を極力防ぐ、グリース封入タイプの軸受けを使用すれば良いことに着目し、軸受の内輪にＶ溝を形成し、そのＶ溝から微少な隙間を残した位置まで伸びる金属性のシールド板を外輪にプレス止めしたシールド形のラジアル玉軸受、または内輪にＶ溝を形成し鋼板に合成ゴムを固着したシール板を外輪に固定しそのシール板の先端部の両サイド面が円弧状凹面になっており内輪Ｖ溝形のシール面にそって狭−広−狭−広−狭の隙間を構成しているシール形のラジアル玉軸受を使用し、ラジアル玉軸受のシールド板またはシール板のシールによりグリースの流出を防止すればよい。
【０００９】
また、このグリースの流出は、その両側において圧力差がある一定レベル以上になると顕著になることから、常に軸受けの両端での圧力差を極力小さくするようにすれば良いことに着目し、旋回スクロールとクランクシャフトと軸受で囲まれる空間と、旋回スクロールと固定スクロールとクランクシャフトで囲まれる空間をつなぐ穴（空気通路）を設けることにより圧力差を極力減じ、グリースの流出を防止してもよい。
【００１０】
これらのいずれかの手段により旋回スクロールとクランクシャフト間の軸受の寿命を従来より２倍以上にできるスクロール形真空ポンプを容易に得ることができる。またこれらの手段を併用することにより、軸受の寿命を３から４倍にできるスクロール形真空ポンプを容易に得ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施例を図面により説明する。
【００１２】
図１は本発明を適用したスクロール形真空ポンプの全体外観図（一部断面図）で、図２〜図４は本発明の一実施例を示すクランクシャフト近傍の部分断面図を示す。
【００１３】
まず、図１において、スクロール形真空ポンプ１は、旋回スクロール２、旋回スクロール２の渦巻状ラップ２ａと、旋回スクロール２を挟む２つの固定スクロール３，４、固定スクロール３，４の渦巻状ラップ３ａ，４ａと、旋回スクロール２の渦巻状ラップ２ａおよび固定スクロール３、４の渦巻状ラップ３ａ、４ａの先端部に設置されたチップシール２ｂ、３ｂ、４ｂ、クランクシャフト５、クランクピン６、クランクピン６用シールド形ラジアル玉軸受７、クランクシャフト５用片シールド形ラジアル玉軸受８、吸込み口９、排気口１０、モータ１１から成る。
【００１４】
このように構成されたスクロール形真空ポンプは、吸込み口９を真空にしたい対象物（チャンバ等）に接続し、旋回スクロール２が固定スクロール３に対して公転運動することでできる流体ポケット１６を、順次各スクロール２，３の外側から中心側へ圧縮しながら移動させることにより、流体ポケット１２で捕獲した空気を順次排気口１０へ移動させている。
【００１５】
従って、運転当初は吸込み口９に接続される対象物は大気圧状態のため、流体ポケット１６の最終段１６ａはかなりの高圧になり、チップシール２ｂを乗り越えて、旋回スクロール２とクランクシャフト５と軸受８で囲まれる空間１３に空気が流れてしまう。
【００１６】
また、運転を開始して所定時間が経過すると、吸込み口９に接続される対象物は真空状態（例えば１Ｐａ程度の状態）になっているので、流体ポケット１２の最終段１２ａであっても、大気圧に比較して極めて低い気圧にしかならず、運転当初に流れた空気によって圧力が上がっている空間１３から、チップシール２ｂを乗り越えて流体ポケット１６の最終段１６ａに空気が流れてしまう。
【００１７】
ここで、チップシール２ｂの密閉力を大きくして、流体ポケット１６の最終段１６ａと空間１３との間を完全にシールすることができれば良いのであるが、完全にシールをするためには、チップシール２ｂをかなり強い力で固定スクロール３側に押圧しなければならず、この密閉力がモータ１１を回転する上での大きな抵抗になってしまい、消費電力の浪費につながってしまう。また、チップシール２ｂは固定スクロール３に対して摺動する部在であるため、摩耗が生じ、長期間に亘って流体ポケット１６の最終段１６ａと空間１３との間を完全に密封することは困難である。
【００１８】
そこで、まず、グリースの流出を極力防ぐ、グリース封入タイプの軸受けを使用すれば、軸受８の両端空間（旋回スクロール２とクランクシャフト５と軸受８で囲まれる空間１３と、流体ポケット１６の最終段１６ａから漏れた流体が流れる空間１２）にある程度の圧力差が生じても、グリース封入タイプの軸受けならば、グリースの漏れをある程度に低減することができる。
【００１９】
グリース封入タイプの軸受けとは、例えば、軸受の内輪にＶ溝を形成し、そのＶ溝から微少な隙間を残した位置まで伸びる金属性のシールド板を外輪にプレス止めしたシールド形のラジアル玉軸受、または内輪にＶ溝を形成し鋼板に合成ゴムを固着したシール板を外輪に固定しそのシール板の先端部の両サイド面が円弧状凹面になっており内輪Ｖ溝形のシール面にそって狭−広−狭−広−狭の隙間を構成しているシール形のラジアル玉軸受けが望ましい。
【００２０】
図２には渦巻状ラップ２ａの先端にチップシール２ｂを設置した旋回スクロール２にクランクシャフト５用片シールド形のラジアル玉軸受８が４個圧入された例を示す。図２はクランクシャフト５用片シールド形ラジアル玉軸受８にクランクシャフト５が挿入され、その両側を渦巻状ラップ３ａ、４ａの先端にチップシール３ｂ、４ｂを設置した２個の固定スクロール３、４で挟んだ状態を示す部分断面図であり、２個の片シールド形ラジアル玉軸受８をシールド側が外側に成るように組み込むことにより片シールド形でもグリースの流出を防止することができ、軸受の寿命を延ばすことができる。ラジアル玉軸受の片シール形でも同様な効果が得られ、さらに両シールド形、両シール形を使用した場合は、シールが複数個になるため圧力差の影響が弱くなるためさらに寿命を延ばすことができる。即ち、上記したような圧力差による空気の流れが軸受８の両端空間で起こったとしても、軸受内のグリースを極力漏れないようにすることができ、軸受の長寿命化（引いてはスクロール形真空ポンプの長寿命化）を図ることができる。
【００２１】
軸受８をこのようにグリース封入タイプの軸受けを使用することで、ある程度の効果（長寿命化）が期待できるが、このグリース封入タイプの軸受けのグリースの封入力は完全ではないため、軸受８の両端空間での圧力差が相当大きくなった場合には、少しづつグリースが漏れていく。（但し、従来のラジアルころ軸受に比較すると漏れは相当低い。）
このような漏れさえも押さえるべく、出願人は、軸受８の両端空間での圧力差を極力小さいものとするため、旋回スクロール２とクランクシャフト５と軸受８で囲まれる空間１３と、旋回スクロール２と固定スクロール３とクランクシャフト５で囲まれる空間１２をつなぐ穴１４，１５（空気通路）を設けることにより圧力差を極力減じる構成を案出した。当然、この穴１４，１５の流路抵抗は軸受８の流路抵抗よりもかなり低いものであり、ほとんどの空気が軸受８内を通らず、穴１４，１５を通って軸受８の両端空間での圧力差を減じている。
【００２２】
図３は、渦巻状ラップ２ａの先端にチップシール２ｂを設置した旋回スクロール２にクランクシャフト５用片シールド形ラジアル玉軸受８が４個圧入され、クランクシャフト５用片シールド形ラジアル玉軸受８にクランクシャフト５が挿入され、その両側を渦巻状ラップ３ａ、４ａの先端にチップシール３ｂ、４ｂを設置した２個の固定スクロール３、４で挟んだ状態を示す部分断面図で、固定スクロール３または４と旋回スクロール２とクランクシャフト５とクランクシャフト５用片シールド形ラジアル玉軸受８により囲まれた空間１２と旋回スクロール２とクランクシャフト５用片シールド形ラジアル玉軸受８とクランクシャフト５により囲まれた空間１３は、クランクシャフト５の偏心部に設けられた貫通穴１４によりつながっている。
【００２３】
また、図４も渦巻状ラップ２ａの先端にチップシール２ｂを設置した旋回スクロール２にクランクシャフト５用片シールド形ラジアル玉軸受８４が４個圧入され、クランクシャフト５用片シールド形ラジアル玉軸受８にクランクシャフト５が挿入され、その両側を渦巻状ラップ３ａ、４ａの先端にチップシール３ｂ、４ｂを設置した２個の固定スクロール３、４で挟んだ状態を示す部分断面図で、固定スクロール３または４と旋回スクロール２とクランクシャフト５とクランクシャフト５用片シールド形ラジアル玉軸受８により囲まれた空間１２と旋回スクロール２とクランクシャフト５用片シールド形ラジアル玉軸受８とクランクシャフト５により囲まれた空間１３は、旋回スクロール２に設けられた穴１５ａ、１５ｂ、１５ｃによりつながっている。
【００２４】
図３、図４のいずれの場合においても、固定スクロール３または４と旋回スクロール２とクランクシャフト５とクランクシャフト５用片シールド形ラジアル玉軸受８により囲まれた空間１２の圧力と旋回スクロール２とクランクシャフト５用片シールド形ラジアル玉軸受８とクランクシャフト５により囲まれた空間１２の圧力はクランクシャフト５に設けられた穴１４または旋回スクロールに設けられた穴１５ａ、１５ｂ、１５ｃにより均等化されクランクシャフト５用片シールド形ラジアル玉軸受８の両側の圧力差がなくなりラジアル玉軸受８のグリースを流出することがなくなりラジアル玉軸受８の寿命を延ばすことができるが、図３に示すクランクシャフト５に穴をあけた方が、図４に示す旋回スクロール２に穴をあける方法に比べ加工穴の深さが浅いおよび同一方向加工が可能等の穴加工の容易さの点から実用上は好ましい。
【００２５】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、旋回スクロールとクランクシャフトと軸受で囲まれる空間と、旋回スクロールと固定スクロールとクランクシャフトとおよび旋回スクロールとクランクシャフト間の軸受で囲まれる空間の密閉性を良くすることができ、または旋回スクロールとクランクシャフトと軸受で囲まれる空間と、旋回スクロールと固定スクロールとクランクシャフトで囲まれる空間をほぼ同圧にすることができるため、旋回スクロールとクランクシャフトの間の軸受を長寿命にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施例になるスクロール形真空ポンプの一部断面全体図。
【図２】  本発明の一実施例を示す部分断面図。
【図３】  本発明の他の実施例を示す部分断面図。
【図４】  本発明の更に他の実施例を示す部分断面図。
【図５】  従来の一実施例を示す部分断面図。
【符号の説明】
１はスクロール形真空ポンプ、２は旋回スクロール、２ａは旋回スクロールの渦巻状ラップ、２ｂは旋回スクロールのチップシール、２ｃは旋回スクロールの鏡板、３、４は固定スクロール、３ａ，４ａは固定スクロールの渦巻状ラップ、３ｂ、４ｂは固定スクロールのチップシール、３ｃ、４ｃは固定スクロールの鏡板、５はクランクシャフト、６はクランクピン、７ａ，７ｂ，７ｃはクランクピン用軸受、８はクランクシャフト用軸受、９は吸込み口、１０は排気口、１１はモータ、１２は固定スクロールと旋回スクロールとクランクシャフトとクランクシャフト用片シールド形ラジアル玉軸受により囲まれた空間、１３は旋回スクロールとクランクシャフト用片シールド形ラジアル玉軸受とクランクシャフトにより囲まれた空間、１４はクランクシャフトの偏心部に設けられた穴、１５ａ、１５ｂ、１５ｃは旋回スクロールに設けられた穴、１６はラジアル針状ころ軸受である。
【図１】
0003812113.tif 000002
【図２】
0003812113.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003812113.tif 000005
【図５】
0003812113.tif 000006