(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
油回転真空ポンプに使用される、少なくとも一部が樹脂材料で構成されたベーンの製造方法であって、
前記ベーンを最終形状に仕上げる最終加工工程の前に、
前記油回転真空ポンプに使用される油に、減圧環境で前記ベーンを浸漬する油含浸工程を有することを特徴とするベーンの製造方法。
【請求項２】
前記油含浸工程では、前記油を介して前記ベーンを所定温度に加熱することを特徴とする請求項１に記載のベーンの製造方法。
【請求項３】
油回転真空ポンプに使用される、少なくとも一部が樹脂材料で構成されたベーンの製造方法であって、
前記ベーンを最終形状に仕上げる最終加工工程の前に、
減圧環境で前記ベーンを所定温度に加熱する加熱工程と、
前記加熱工程から前記ベーンを減圧環境に保持したまま、前記油回転真空ポンプに使用される油に前記ベーンを浸漬する油含浸工程と、
を有することを特徴とするベーンの製造方法。
【請求項４】
前記所定温度は、前記油回転真空ポンプの運転時における前記ベーンの最高温度以上の温度であることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のベーンの製造方法。
【請求項５】
前記減圧環境は、前記油回転真空ポンプの運転時における前記ベーン周辺の最低圧力以下の圧力であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のベーンの製造方法。
【請求項６】
前記樹脂材料は、熱硬化性樹脂であることを特徴とする請求項２から請求項５のいずれか１項に記載のベーンの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベーンの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複数のベーンの圧縮仕事により排気を行う回転翼型の油回転真空ポンプが利用されている。油回転真空ポンプは、シリンダ内部で回転するロータと、ロータからシリンダに向かって突出するベーンとを有している。油回転真空ポンプのベーンは、圧縮する空間を仕切る機能を有し、熱硬化性樹脂等の樹脂材料で構成されている（例えば、特許文献１および２参照。）。
【０００３】
図５は、従来技術に係るベーンの製造方法の工程図である。従来技術に係るベーンの製造工程は、（ａ）母材１３１を形成する母材成形工程（図５（ａ））、（ｂ）母材１３１から粗加工品１３２を形成する粗加工工程（図５（ｂ））、（ｃ）ヒータ１４６による粗加工品１３２の乾燥または熱処理工程（図５（ｃ））、（ｄ）粗加工品１３２を最終形状品１３０に仕上げる最終加工工程（図５（ｄ））、（ｅ）乾燥剤１５２により吸湿を防止しつつ最終形状品１３０を保管する保管工程（図５（ｅ））、および（ｆ）油回転真空ポンプで使用される油１９０に最終形状品１３０を浸漬する油漬け工程（図５（ｆ））を含む。
【０００４】
油回転真空ポンプは、運転中の圧縮仕事により発熱する。これにより、ベーンを構成する熱硬化性樹脂の未硬化部分が硬化して、ベーンが収縮する場合がある。ベーンが収縮してシリンダとの隙間が大きくなると、到達圧力が高くなり、排気速度が低下し、また騒音レベルが上がる。
そこで、従来技術に係るベーンの製造方法の熱処理工程（図５（ｃ））は、運転中の油回転真空ポンプにおけるベーンの温度より高い温度で行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３２８２１５号公報
【特許文献２】特開２００５−２７２６５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
油回転真空ポンプの運転中において、ベーンの周辺圧力は真空に近くなる。しかしながら、従来技術に係るベーンの製造方法では、熱処理工程（図５（ｃ））を大気中で行っている。大気中の熱処理では、真空中の熱処理に比べて熱硬化性樹脂の硬化速度が遅くなるので、熱硬化性樹脂の未硬化部分の硬化を完了させることができない。そのため、油回転真空ポンプの運転中に樹脂材料の硬化が進行して、ベーンが収縮変形するという問題がある。
また熱処理工程（図５（ｃ））を大気中で行っているため、ベーン材料に含まれる低蒸気圧成分の離脱を完了させることが困難である。そのため、油回転真空ポンプの運転中にベーンから低蒸気圧成分が離脱して、ベーンが収縮変形するという問題がある。
また熱処理工程（図５（ｃ））を高温で行うことで低蒸気圧成分の離脱が完了しても、離脱後の空間に大気中の水分が侵入（吸湿）して、最終加工工程（図５（ｄ））の前にベーンが膨張変形する。そのため、油回転真空ポンプの運転中にベーンから水分が離脱して、ベーンが収縮変形するという問題がある。
【０００７】
そこで本発明は、油回転真空ポンプの運転中におけるベーンの変形を防止することが可能な、ベーンの製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明に係るベーンの製造方法は、油回転真空ポンプに使用される、少なくとも一部が樹脂材料で構成されたベーンの製造方法であって、前記ベーンを最終形状に仕上げる最終加工工程の前に、前記油回転真空ポンプに使用される油に減圧環境で前記ベーンを浸漬する油含浸工程を有する。
この構成によれば、ベーンを減圧環境に配置することで、ベーン内部から低蒸気圧成分を離脱させることができる。また、ベーンを油に浸漬するので、ベーン内部の空間に油を含浸させることができる。そのため、最終加工工程の前にベーンが水分を吸収して膨張変形するのを防止できる。これにより、油回転真空ポンプの運転中にベーンから水分が離脱してベーンが変形するのを防止できる。
【０００９】
前記油含浸工程では、前記油を介して前記ベーンを所定温度に加熱してもよい。
この構成によれば、減圧環境でベーンを加熱することにより、ベーン内部から低蒸気圧成分を効率的に離脱させることができる。そして、離脱後の空間に油を含浸させることができるので、油回転真空ポンプの運転中におけるベーンの変形を防止できる。
【００１０】
一方、本発明に係る他のベーンの製造方法は、油回転真空ポンプに使用される、少なくとも一部が樹脂材料で構成されたベーンの製造方法であって、前記ベーンを最終形状に仕上げる最終加工工程の前に、減圧環境にて前記ベーンを所定温度に加熱する加熱工程と、前記加熱工程から前記ベーンを減圧環境に保持したまま、前記油回転真空ポンプに使用される油に前記ベーンを浸漬する油含浸工程と、を有する。
この構成によれば、加熱工程においてベーン内部から低蒸気圧成分を効率的に離脱させることができる。また加熱工程から油含浸工程までベーンを減圧環境に保持するので、ベーンの吸湿を防止したまま、低蒸気圧成分の離脱後の空間に油を含浸させることができる。したがって、油回転真空ポンプの運転中におけるベーンの変形を防止できる。
【００１１】
前記所定温度は、前記油回転真空ポンプの運転時における前記ベーンの最高温度以上の温度であることが好ましい。
この構成によれば、ベーンを最高温度以上に加熱して予めベーン内部から低蒸気圧成分を離脱させることで、油回転真空ポンプの運転中にベーン内部から低蒸気圧成分が離脱するのを防止でき、油回転真空ポンプの運転中におけるベーンの変形を防止できる。
【００１２】
前記減圧環境は、前記油回転真空ポンプの運転時における前記ベーン周辺の最低圧力以下の圧力であることが好ましい。
この構成によれば、ベーンを最低圧力以下に保持して予めベーン内部から低蒸気圧成分を離脱させることで、油回転真空ポンプの運転中にベーン内部から低蒸気圧成分が離脱するのを防止でき、油回転真空ポンプの運転中におけるベーンの変形を防止できる。
【００１３】
前記樹脂材料は、熱硬化性樹脂であってもよい。
この構成によれば、ベーンを減圧環境で加熱することで、樹脂材料の硬化を進めることができる。これにより、油回転真空ポンプの運転中に樹脂材料の硬化が進行してベーンが変形するのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】油回転真空ポンプの概略構成を示す正面断面図である。
【図２】ロータの分解斜視図である。
【図３】本実施形態に係るベーンの製造方法の工程図である。
【図４】油含浸工程に使用する油含浸装置の概略構成図である。
【図５】従来技術に係るベーンの製造方法の工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態に係る油回転真空ポンプにつき、図面を用いて説明する。
（油回転真空ポンプ）
図１は、油回転真空ポンプの概略構成を示す正面断面図である。油回転真空ポンプ１０は、円筒状のシリンダ１２を備えている。シリンダ１２の上部には、吸気口１４および排気口１６が設けられている。シリンダ１２の内側には、円柱状のロータ２０が配置されている。ロータ２０の回転軸線は、シリンダ１２の中心軸線から上方にオフセットして配置されている。
【００１６】
図２は、ロータの分解斜視図である。ロータ２０の外周面から回転軸に向かって、回転軸と平行に複数（本実施形態では２個）のスロット２２が形成されている。スロット２２には、ベーン３０が挿入されている。
ベーン３０は、化学繊維やガラス繊維等の繊維を網状に織り込んで形成されたシートに樹脂材料をコーティングして、平板状に形成されている。樹脂材料として、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂が使用されている。なお、ベーン３０は樹脂材料のみで形成してもよい。また、ポンプの使用温度条件によっては、樹脂材料として熱可塑性樹脂を使用してもよい。
【００１７】
図１に戻り、ロータ２０が回転すると、ベーン３０は遠心力によりスロットから飛び出す方向に変位する。これにより、ベーン３０の先端をシリンダ１２の内面に当接させながらロータ２０が回転する。ロータ２０の回転軸はシリンダ１２の中心軸からオフセット配置されているので、ロータ２０、シリンダ１２およびベーン３０により囲まれた空間の容積は、ロータ２０の回転とともに変化する。この容積変化により、気体輸送が行われる。
油回転真空ポンプ１０は、シリンダや弁の部分を油タンク（不図示）内の油に浸して、外気の侵入を防ぐ構造のものが一般的である。そして、潤滑と油膜によるシールに必要な油量だけ油を吸引させる構造のものが製作されている。
【００１８】
（ベーンの製造方法）
（第１実施形態）
次に、本実施形態に係るベーンの製造方法について説明する。
図３（ａ）〜図３（ｄ）は、本実施形態に係るベーンの製造方法の工程図である。本実施形態に係るベーンの製造方法は、（ａ）素材成形工程（図３（ａ））、（ｂ）粗加工工程（図３（ｂ））、（ｃ）油含浸工程（図３（ｃ））、および（ｄ）最終加工工程（図３（ｄ））を含む。
【００１９】
（ａ）素材成形工程では、母材３１を形成する。具体的には、まず網状に編み込んだ繊維シートを、液状の熱硬化性樹脂のプールに潜らせる。液状の熱硬化性樹脂が染み込んだ繊維シートをプールから引き上げ、これをプレス装置で挟んで加熱し、熱硬化性樹脂を硬化させることで母材３１を形成する。母材３１を平面視した場合の面積（以下平面積）は、複数の最終形状品を取り出し可能な大きさに形成する。
（ｂ）粗加工工程では、母材３１の幅切りおよび厚さ加工を行って、粗加工品３２を形成する。粗加工品３２の平面積および厚さは、最終形状品の平面積および厚さより若干大きく形成する。
【００２０】
（ｃ）油含浸工程では、粗加工品３２を油９０に浸漬する。
図４は、油含浸工程に使用する油含浸装置の概略構成図である。油含浸装置４０は、チャンバ４１を備えている。チャンバ４１には、内部を減圧する真空ポンプ４２が接続されている。チャンバ４１の内部には、油槽４４が設けられている。油槽４４の内部には、油回転真空ポンプ１０に使用される油９０が貯留されている。油槽４４の底部には、油９０を加熱するヒータ４６が設けられている。
【００２１】
油含浸装置４０において、真空ポンプ４２によりチャンバ４１の内部を減圧する。具体的には、チャンバ４１の圧力が、油回転真空ポンプ１０の運転中におけるベーン周辺の最低圧力（すなわち油回転真空ポンプ１０の到達圧力）以下の所定圧力となるように減圧する。例えば、１０００Ｐａ程度に減圧すればよい。
ヒータにより油９０を加熱する。具体的には、油９０に浸漬される粗加工品３２の温度が、油回転真空ポンプ１０の運転中におけるベーンの最高温度以上の所定温度となるように加熱する。また粗加工品３２の温度が、ベーン材料に含まれる熱硬化性樹脂の硬化温度以上となるように加熱することが望ましい。また粗加工品３２の温度が、ベーン材料に含まれる低蒸気圧成分（例えば、水分や炭化水素等）が離脱する温度以上となるように加熱することが望ましい。また粗加工品３２の温度が、ベーン材料の機械強度を維持しうる温度以下であって、ベーン材料の劣化限界（例えば、ガラス転移や熱分解等）の温度以下となるように加熱することが望ましい。例えば、１５０℃〜１６０℃程度に加熱すればよい。
そして、加熱した油９０に粗加工品３２を浸漬する。なお炭化水素系の油の場合には、処理を重ねることで酸化劣化して低蒸気圧成分が増加するので、定期交換することが望ましい。
【００２２】
（ａ）素材成形工程では、プレス装置における加圧および加熱のむらにより、熱硬化性樹脂の硬化の進行にばらつきが生じることがある。この場合、油回転真空ポンプ１０の運転中にベーンが高温になると、部分的に熱硬化性樹脂の硬化が進行し、ベーンが収縮変形するという問題がある。
これに対して、本実施形態に係るベーンの製造方法では、（ｃ）油含浸工程において減圧環境で粗加工品３２を加熱するので、熱硬化性樹脂の硬化を促進させることができる。特に、油回転真空ポンプ１０の運転中より厳しい環境（圧力・温度）で（ｃ）油含浸工程を行うので、油回転真空ポンプ１０の運転中における硬化の進行を防止できる。さらに、ベーン材料に含まれる熱硬化性樹脂の硬化温度以上となるように粗加工品を加熱するので、熱硬化性樹脂の硬化を完了させることができる。これにより、油回転真空ポンプ１０の運転中におけるベーンの変形を防止できる。
【００２３】
また、従来技術に係るベーンの製造方法では、熱処理工程を大気中で行っている。そのため、油回転真空ポンプの運転中におけるベーンの最高温度以上の温度で熱処理工程を行っても、ベーン材料に含まれる低蒸気圧成分の離脱を完了させることが困難である。油回転真空ポンプの運転中にベーンから低蒸気圧成分が離脱すると、ベーンが収縮変形するという問題がある。
これに対して、本実施形態に係るベーンの製造方法では、（ｃ）油含浸工程において減圧環境で粗加工品３２を加熱するので、ベーン材料に含まれる低蒸気圧成分の離脱を促進させることができる。例えば、従来技術の熱処理工程より低温で粗加工品を加熱しても、従来技術と同レベルの低蒸気圧成分の離脱を実現できる。本実施形態では、油回転真空ポンプ１０の運転中より厳しい環境（圧力・温度）で（ｃ）油含浸工程を行うので、油回転真空ポンプ１０の運転中における低蒸気圧成分の離脱を防止できる。さらに、ベーン材料に含まれる低蒸気圧成分が離脱する温度以上の温度に粗加工品を加熱するので、ベーン材料に含まれる低蒸気圧成分の離脱を完了させることができる。これにより、油回転真空ポンプ１０の運転中におけるベーンの変形を防止できる。
【００２４】
また、従来技術に係るベーンの製造方法では、熱処理工程を高温で行うことで低蒸気圧成分の離脱を完了させることができても、離脱後の空間に大気中の水分が侵入（吸湿）して、最終加工工程の前にベーンが膨張するおそれがある。そのため、油回転真空ポンプの運転中にベーンから水分が離脱して、ベーンが収縮変形するという問題がある。
これに対して、本実施形態に係るベーンの製造方法では、（ｃ）油含浸工程において減圧環境で粗加工品３２を加熱しながら油９０に浸漬するので、低蒸気圧成分の離脱後の空間に油を含浸させることができる。これにより、離脱後の空間に水分が浸入するのを防止でき、油回転真空ポンプ１０の運転中におけるベーンの変形を防止できる。
【００２５】
なお、低蒸気圧成分の離脱後の微細空間だけでなく、編み込まれた繊維の隙間や、樹脂の熱硬化の進行に伴う体積変化によって発生した空間、硬化中に発生した不要成分ガスが封じ込まれた空間にも油が含浸され、油回転真空ポンプ１０の運転中におけるベーンの変形を防止できる。このように、ベーン材料中に隙間を生じうる全ての場合において、本発明は有効に作用する。
【００２６】
（ｄ）最終加工工程（図３（ｄ））では、粗加工品を高精度に加工して、最終形状品３０を形成する。本実施形態では最終加工工程前に、ベーンを構成する熱硬化性樹脂の硬化を完了させ、樹脂内部から低蒸気圧成分を離脱させ、離脱後の空間に油を含浸させているので、最終加工後に最終形状品が膨張および収縮することはない。したがって、油回転真空ポンプ１０の運転中におけるベーンの変形を防止できる。
【００２７】
なお、本実施形態の（ｃ）油含浸工程では、加熱した油中にベーンを浸漬した。これに対して、ベーン材料が加熱により反応しない材料（例えば光硬化性樹脂）からなり、なおかつベーン材料に低蒸気圧成分が含まれない場合には、加熱しない油中にベーンを浸漬して（ｃ）油含浸工程を行ってもよい。
【００２８】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係るベーンの製造方法について説明する。第１実施形態では、減圧環境で高温油中にベーンを浸漬する油含浸工程を有していたが、第２実施形態ではこれに代えて、減圧環境でベーンを加熱する加熱工程と、減圧環境でベーンを油中に浸漬する油含浸工程とを有する点で相違している。なお、第１実施形態と同様の構成となる部分については、その詳細な説明を省略する。
【００２９】
第２実施形態では、粗加工工程で粗加工品を形成した後に、減圧環境で粗加工品を加熱する加熱工程を行う。減圧環境では輻射による加熱が困難であるから、伝熱による加熱を行う。具体的には、チャンバ内にホットプレートを設け、ホットプレート上に粗加工品を載置して、ホットプレートからの伝熱により粗加工品の加熱を行う。なお、チャンバ内の圧力およびベーンの加熱温度は、第１実施形態と同様である。
これにより、ベーン材料である熱硬化性樹脂の硬化を完了させることができ、またベーン材料の内部から低蒸気圧成分を離脱させることができる。
【００３０】
次に、加熱工程から粗加工品を減圧環境に保持したまま、油中に粗加工品を浸漬する油含浸工程を行う。これにより、低蒸気圧成分の離脱後の空間に油を含浸させることができ、離脱後の空間に大気中の水分が侵入するのを防止できる。なお、加熱工程においてベーンを加熱しているので、油含浸工程では油を加熱する必要はないが、加熱してもよい。
その後、最終加工工程で最終形状品を形成する。第２実施形態においても、最終加工工程前に、ベーンを構成する熱硬化性樹脂の硬化を進行させ、樹脂内部から低蒸気圧成分を離脱させ、離脱後の空間に油を含浸させているので、油回転真空ポンプの運転中におけるベーンの変形を防止できる。
【００３１】
なお、本発明の技術範囲は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した各実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、各実施形態で挙げた具体的な材料や構成などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
例えば、本実施形態では２枚のベーンを備えた油回転真空ポンプ１０を例にして説明したが、１枚や３枚以上のベーンを備えた油回転真空ポンプに本発明を適用することも可能である。
また、本実施形態では遠心力によりベーンがシリンダ内面に当接する油回転真空ポンプ１０を例にして説明したが、コイルばね等によりベーンがシリンダ内面に向かって付勢されている油回転真空ポンプに本発明を適用することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は、ベーンを減圧環境に配置することで、ベーン内部から低蒸気圧成分を離脱させることができる。またベーンを油に浸漬するので、ベーン内部の空間に油を含浸させることができる。そのため、最終加工工程の後にベーンが水分を吸収して膨張変形するのを防止できる。これにより、油回転真空ポンプの運転中にベーンから水分が離脱して、ベーンが変形するのを防止できる。
【符号の説明】
【００３３】
１０…油回転真空ポンプ  ３０…最終形状品（ベーン）  ３１…母材  ３２…粗加工品  ４０…油含浸装置  ９０…油
【図１】
0004812844.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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