JPH07269479A - Pump blade for vacuum pump - Google Patents
Pump blade for vacuum pumpInfo
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- JPH07269479A JPH07269479A JP36183992A JP36183992A JPH07269479A JP H07269479 A JPH07269479 A JP H07269479A JP 36183992 A JP36183992 A JP 36183992A JP 36183992 A JP36183992 A JP 36183992A JP H07269479 A JPH07269479 A JP H07269479A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 腐食雰囲気下においても耐久性の高いベーン
を提供する。
【構成】 炭素/炭素複合材料から成ることを特徴とす
る真空ポンプ用ポンプ翼。
【効果】 欠損、腐食、吸水がなく、充分な強度を有す
る、真空ポンプに適したポンプ翼が得られ、より耐久性
の高い真空ポンプを製造することができる。また、こと
さら排気性能および気密性を向上させることを目的とし
てポンプ油を用いる油回転型真空ポンプに適し、かつ上
記耐久性、耐腐食性を有し、かつケーシングに傷を生じ
させないポンプ翼が得られるため、より高い諸性能を有
する油回転型真空ポンプを製造することができる。
(57) [Summary] [Purpose] To provide a vane with high durability even in a corrosive atmosphere. [Constitution] A pump blade for a vacuum pump, which is made of carbon / carbon composite material. [Effect] A pump blade suitable for a vacuum pump, which is free from defects, corrosion, and water absorption and has sufficient strength, can be obtained, and a vacuum pump with higher durability can be manufactured. Further, it is possible to obtain a pump blade that is suitable for an oil rotary vacuum pump that uses pump oil for the purpose of improving exhaust performance and airtightness, has the above-mentioned durability and corrosion resistance, and does not damage the casing. Therefore, it is possible to manufacture an oil rotary vacuum pump having higher performance.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は耐久性の高い真空ポンプ
用ポンプ翼(以下、「ベーン」という)に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a highly durable pump blade for a vacuum pump (hereinafter referred to as "vane").
【0002】[0002]
【従来の技術】真空ポンプは各種の用途に広く用いられ
ている。半導体製造装置等の腐食性ガスの発生を伴う環
境下で用いられる真空ポンプは、吸気ガスと接触する部
分が腐食性環境に暴露されるため、構成部品の耐久性が
発揮されにくい。特に真空ポンプのベーンは、従来金属
製のものが広く用いられていたものの、耐久性が充分で
なく、部品の交換を頻繁に行う必要があり、問題となっ
ていた。2. Description of the Related Art Vacuum pumps are widely used for various purposes. A vacuum pump used in an environment where corrosive gas is generated, such as a semiconductor manufacturing apparatus, is exposed to a corrosive environment at a portion that comes into contact with intake gas, so that durability of component parts is difficult to be exhibited. In particular, as a vane of a vacuum pump, although a metal vane has been widely used in the related art, its durability is insufficient and it is necessary to replace parts frequently, which has been a problem.
【0003】真空ポンプのベーンに非金属材料を用いる
ことは、例えば特公昭50−11090号公報および特
開昭62−276291号公報に開示されている。特公
昭50−11090号公報は比重が0.8ないし5の材
料よりなるベーンを有することを特徴とするゲーテ型油
回転型真空ポンプを開示している。この目的は焼き付き
を起こすことなく所望の到達圧力を得る高速回転の真空
ポンプ、例えば回転数500rpm以上の真空ポンプを
得ることである。同公報における比重が0.8ないし5
の材料としては、ベークライト、テフロン、デルリン、
ナイロン(以上商標名)等のプラスチック材料、カーボ
ン、アルミニウム、チタンなどが例示されている。同公
報によれば真空ポンプの場合、圧縮機と異なり、回転数
を上げることによる摩耗と焼付けを防止する目的で給油
量を増加させることは殆どできず、また真空中の摩耗は
空気中での摩耗より大きいとされている。The use of a non-metallic material for the vane of a vacuum pump is disclosed in, for example, Japanese Patent Publication No. 50-11090 and Japanese Patent Laid-Open No. 62-276291. Japanese Patent Publication No. 50-11090 discloses a Goethe type oil rotary vacuum pump having a vane made of a material having a specific gravity of 0.8 to 5. The purpose is to obtain a high-speed rotating vacuum pump that obtains a desired ultimate pressure without causing seizure, for example, a vacuum pump having a rotation speed of 500 rpm or more. The specific gravity in the publication is 0.8 to 5
Bakelite, Teflon, Delrin,
Examples include plastic materials such as nylon (these are trade names), carbon, aluminum, and titanium. According to the publication, unlike a compressor, in the case of a vacuum pump, it is almost impossible to increase the amount of oil supply for the purpose of preventing wear and seizure by increasing the number of revolutions, and wear in a vacuum causes wear in the air. It is said to be larger than wear.
【0004】特開昭62−276291号公報は無潤滑
中での運転を行う回転ベーン式ポンプを開示している。
ベーン材としては曲げ強度4kg/mm2以上の黒鉛ま
たはPbおよびSb含浸黒鉛またはピッチ、タール、炭
素繊維、セラミックス繊維で強化された黒鉛が開示され
ており、実施例にはベーン材として黒鉛(HCB−3
0)が使用されている。この理由として、黒鉛は自己潤
滑性があり、油を供給せずとも凝着によるかじり発生が
ないからとされている。しかしながらこれらの技術から
は、腐食性ガスの発生を伴う環境下で充分な排気性能を
維持しつつ、高い耐久性と耐腐食性を発揮し、かつケー
シングに傷を生じさせないベーンは未だに開発されてい
なかった。特に排気性能および気密性を向上させること
を目的としてポンプ油を用いる油回転型真空ポンプに適
し、上記耐久性、耐腐食性を有し、かつケーシングに傷
を生じさせないベーンは全く開発されていないのが現状
である。Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 62-276291 discloses a rotary vane type pump which operates without lubrication.
As the vane material, graphite having a bending strength of 4 kg / mm 2 or more or graphite impregnated with Pb and Sb or graphite reinforced with pitch, tar, carbon fiber, and ceramic fiber is disclosed. In the examples, graphite (HCB) is used as the vane material. -3
0) is used. The reason for this is that graphite has self-lubricating properties and does not cause galling due to adhesion even if oil is not supplied. However, from these technologies, vanes that exhibit high durability and corrosion resistance while maintaining sufficient exhaust performance in an environment with the generation of corrosive gas and that do not cause damage to the casing are still being developed. There wasn't. Especially suitable for oil rotary vacuum pumps that use pump oil for the purpose of improving exhaust performance and airtightness, no vane has been developed that has the above durability and corrosion resistance and does not cause damage to the casing. is the current situation.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、耐久
性の高い真空ポンプ用ポンプ翼を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a highly durable pump blade for a vacuum pump.
【0006】本発明は、炭素/炭素複合材料から成るこ
とを特徴とする真空ポンプ用ポンプ翼(以下、「ベー
ン」という)にある。以下、本発明における炭素/炭素
複合材料について詳述する。本発明において、炭素/炭
素複合材料とは、炭素繊維と炭素質マトリックスを主な
構成要素とする複合材料であって、その繊維体積含有率
が通常10〜80%、マトリックス体積含有率が通常2
0〜90%、空隙体積率が通常1〜30%、好ましくは
2〜10%程度であるものをいう。本発明に用いられる
炭素/炭素複合材料は、繊維体積含有率が通常10〜8
0%、好ましくは20〜70%、より好ましくは30〜
65%である。ここで繊維体積含有率が前記範囲に満た
ない場合は繊維強化の効果が充分でなく、例えば特公昭
50−11090号公報が開示しているカーボン材のよ
うな脆性材料となり、衝撃強度および破壊靱性値の低い
ベーン材となり、腐食性ガスの発生を伴う環境下で用い
るような油回転型真空ポンプとしては充分な性能、耐久
性を発揮することができない。The present invention resides in a pump vane for a vacuum pump (hereinafter referred to as "vane"), which is characterized by comprising a carbon / carbon composite material. Hereinafter, the carbon / carbon composite material in the present invention will be described in detail. In the present invention, the carbon / carbon composite material is a composite material mainly composed of carbon fiber and a carbonaceous matrix, and the fiber volume content thereof is usually 10 to 80% and the matrix volume content thereof is usually 2
0 to 90%, and the void volume ratio is usually 1 to 30%, preferably about 2 to 10%. The carbon / carbon composite material used in the present invention usually has a fiber volume content of 10-8.
0%, preferably 20-70%, more preferably 30-
65%. If the fiber volume content is less than the above range, the effect of fiber reinforcement is not sufficient, and a brittle material such as a carbon material disclosed in, for example, Japanese Patent Publication No. 50-11090 is used, and impact strength and fracture toughness are obtained. It becomes a vane material having a low value, and it cannot exhibit sufficient performance and durability as an oil rotary vacuum pump used in an environment where corrosive gas is generated.
【0007】また本発明に用いられる炭素/炭素複合材
料の空隙体積率は通常1〜30%、好ましくは2〜25
%、より好ましくは5〜25%である。ここで空隙体積
率が前記範囲に満たない場合には、真空ポンプ油を充分
に保持することが出来なくなり、油回転型真空ポンプと
しては充分な性能、耐久性を発揮することができない。
一方空隙体積率が前記範囲を超える場合には、ベーン材
としての強度が不足する。本発明に用いられる炭素/炭
素複合材料のマトリックス体積含有率は、前記繊維体積
含有率および空隙体積率により決定されるものであっ
て、通常は20〜90%、好ましくは5〜30%程度で
ある。本発明に用いられる炭素/炭素複合材料の曲げ強
度は、通常4.5kg/mm2以上、好ましくは8kg
/mm2以上である。また、該炭素/炭素複合材料のア
イゾット衝撃値は、通常4kg・cm/cm2以上、好
ましくは8kg・cm/cm2以上である。さらにまた
該炭素/炭素複合材料のシャルピー衝撃値は、通常7k
g・cm/cm2以上、好ましくは10kg・cm/c
m2以上である。さらに本発明に用いられる炭素/炭素
複合材料は、少なくとも一方向の熱膨張係数が室温にお
いて1.5×10−6(℃−1)より小さいことが好ま
しい。より具体的には、炭素/炭素複合材料の室温にお
ける熱膨張係数が1.0×10−6(℃−1)より小さ
いことが好ましい。さらには、炭素/炭素複合材料の室
温における熱膨張係数が0.5×10−6(℃−1)よ
り小さいことが望ましい。The void volume ratio of the carbon / carbon composite material used in the present invention is usually 1 to 30%, preferably 2 to 25.
%, More preferably 5 to 25%. Here, if the void volume ratio is less than the above range, the vacuum pump oil cannot be sufficiently held, and sufficient performance and durability cannot be exhibited as an oil rotary vacuum pump.
On the other hand, when the void volume ratio exceeds the above range, the strength of the vane material is insufficient. The matrix volume content of the carbon / carbon composite material used in the present invention is determined by the fiber volume content and the void volume, and is usually 20 to 90%, preferably about 5 to 30%. is there. The bending strength of the carbon / carbon composite material used in the present invention is usually 4.5 kg / mm 2 or more, preferably 8 kg.
/ Mm 2 or more. The Izod impact value of the carbon / carbon composite material is usually 4 kg · cm / cm 2 or more, preferably 8 kg · cm / cm 2 or more. Furthermore, the Charpy impact value of the carbon / carbon composite material is usually 7 k.
g · cm / cm 2 or more, preferably 10 kg · cm / c
m 2 or more. Further, the carbon / carbon composite material used in the present invention preferably has a thermal expansion coefficient in at least one direction of less than 1.5 × 10 −6 (° C. −1 ) at room temperature. More specifically, the coefficient of thermal expansion of the carbon / carbon composite material at room temperature is preferably smaller than 1.0 × 10 −6 (° C. −1 ). Further, the coefficient of thermal expansion of the carbon / carbon composite material at room temperature is preferably smaller than 0.5 × 10 −6 (° C. −1 ).
【0008】本発明によるベーンは、無潤滑の真空ポン
プにも充分使用できるが、特に油回転型真空ポンプにお
いてその性能を顕著に発揮する。本発明における真空ポ
ンプの、ベーンを除く部材の材質は特に限定されず、従
来より公知のものが使用できる。例えばベーンと接触す
るシリンダおよびロータとしては炭素鋼あるいは鋳鉄等
が使用できる。さらに真空ポンプ油としては、通常の真
空ポンプ油として使用可能なものであれば特に限定され
ず、一般的な鉱油系、合成油系等のポンプ油が使用でき
る。Although the vane according to the present invention can be sufficiently used for a non-lubricated vacuum pump, its performance is remarkably exhibited especially in an oil rotary type vacuum pump. The material of the member other than the vane of the vacuum pump of the present invention is not particularly limited, and a conventionally known material can be used. For example, carbon steel or cast iron can be used for the cylinder and rotor that come into contact with the vanes. Furthermore, the vacuum pump oil is not particularly limited as long as it can be used as a normal vacuum pump oil, and general mineral oil-based, synthetic oil-based pump oil, etc. can be used.
【0009】本発明によるベーンを使用するに適する真
空ポンプの一種としてEC型と称する真空ポンプがある
が、この真空ポンプに適するベーンとその周辺部材の一
例を図によって説明する。図1はベーンの形状を示す斜
視図であり、炭素/炭素複合材料によって形成される。
図2はベーンのアセンブリを示す断面図であり、複数の
ベーン1がばね2を介してロータ3に装着される。図3
は図2に示したベーンのアセンブリをケーシング(シリ
ンダ)内に装着した状態を示す断面図であり、ベーンの
アセンブリは偏心回転する。回転中図の上部にあるベー
ンはロータ内に押し込まれ、下部にあるベーンは押し出
され常時ケーシングの内壁に密着した状態にある。There is a vacuum pump called EC type as one kind of vacuum pump suitable for using the vane according to the present invention. An example of the vane suitable for this vacuum pump and its peripheral members will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing the shape of a vane, which is made of a carbon / carbon composite material.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an assembly of vanes, in which a plurality of vanes 1 are mounted on a rotor 3 via springs 2. Figure 3
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state where the vane assembly shown in FIG. 2 is mounted in a casing (cylinder), and the vane assembly rotates eccentrically. The vane in the upper part of the rotating diagram is pushed into the rotor, and the vane in the lower part is pushed out and is always in close contact with the inner wall of the casing.
【0010】以下、本発明に用いられる炭素/炭素複合
材料の製造法の例について詳述する。本発明において炭
素/炭素複合材料とは、炭素繊維と炭素質マトリックス
を主な構成要素とする複合材料をいう。該炭素繊維とし
ては、例えばピッチ系、ポリアクリロニトリル系あるい
はレーヨン系あるいはこれらの前駆体等の種々の繊維を
用いることができ、特にピッチ系炭素繊維が、耐摩耗性
を高め易く、好適である。Hereinafter, an example of the method for producing the carbon / carbon composite material used in the present invention will be described in detail. In the present invention, the carbon / carbon composite material means a composite material containing carbon fibers and a carbonaceous matrix as main constituent elements. As the carbon fiber, various fibers such as pitch-based, polyacrylonitrile-based, rayon-based or precursors thereof can be used. Particularly, pitch-based carbon fiber is preferable because it is easy to enhance abrasion resistance.
【0011】上記ピッチ系炭素繊維の原料となる炭素質
ピッチとしては、軟化点が通常100〜400℃、好ま
しくは150〜350℃の範囲内にある石炭系あるいは
石油系のピッチが用いられる。該炭素質ピッチは、光学
的に等方性のピッチあるいは異方性のピッチのいずれも
使用できるが、特に光学的異方性相の含量が60〜10
0%の範囲内である光学的異方性ピッチが好ましく用い
られる。該炭素質ピッチを公知の方法で溶融紡糸するこ
とにより平均直径が通常5〜100μm、好ましくは7
〜30μmのピッチ繊維を得る。ついでピッチ繊維を酸
化性ガス雰囲気下、通常50〜400℃、好ましくは1
00〜350℃の温度範囲内で不融化処理し、不融化繊
維とする。上記酸化性ガスとしては、例えば空気、酸
素、窒素化合物、硫黄化合物、ハロゲン、あるいはこれ
らの混合物が挙げられる。不融化処理時間は通常10分
〜20時間である。得られた不融化繊維をさらに不活性
ガス雰囲気下、通常350〜3000℃、好ましくは4
00〜2800℃の温度範囲内で1秒〜5時間処理して
炭化繊維あるいは黒鉛化繊維などのいわゆる炭素繊維と
することができる。As the carbonaceous pitch which is a raw material of the pitch-based carbon fiber, coal-based or petroleum-based pitch having a softening point of usually 100 to 400 ° C., preferably 150 to 350 ° C. is used. As the carbonaceous pitch, either an optically isotropic pitch or an anisotropic pitch can be used, but particularly the content of the optically anisotropic phase is 60 to 10.
An optically anisotropic pitch within the range of 0% is preferably used. By melt-spinning the carbonaceous pitch by a known method, the average diameter is usually 5 to 100 μm, preferably 7
Obtain pitch fibers of ~ 30 μm. Next, the pitch fiber is placed in an oxidizing gas atmosphere, usually at 50 to 400 ° C., preferably 1
Infusibilizing treatment is performed within a temperature range of 00 to 350 ° C. to obtain infusibilized fiber. Examples of the oxidizing gas include air, oxygen, nitrogen compounds, sulfur compounds, halogens, and mixtures thereof. The infusibilizing treatment time is usually 10 minutes to 20 hours. The obtained infusibilized fiber is further subjected to an inert gas atmosphere, usually 350 to 3000 ° C., preferably 4
A so-called carbon fiber such as carbonized fiber or graphitized fiber can be obtained by treating within a temperature range of 00 to 2800 ° C. for 1 second to 5 hours.
【0012】上記炭素繊維は、通常連続した炭素繊維の
500〜25000本の繊維束として用いる。さらに一
方向積層物、2次元織物あるいはその積層物、3次元織
物、マット状成形物、フェルト状成形物など、炭素繊維
をベーンに近い形状の成形体にしたものを用いることが
できる。成形法としては従来より公知の方法を用いるこ
とができる。The above-mentioned carbon fibers are usually used as a continuous fiber bundle of 500 to 25,000. Further, a one-way laminate, a two-dimensional woven fabric or a laminate thereof, a three-dimensional woven fabric, a mat-like molded product, a felt-shaped molded product, or the like, in which carbon fibers are molded into a shape close to a vane can be used. As a molding method, a conventionally known method can be used.
【0013】本発明において炭素質マトリックスとして
は、有機前駆体の熱処理により得られるものおよび炭化
水素等の気相熱分解により得られるものがある。上記有
機前駆体としては熱可塑性のものおよび熱硬化性のもの
がある。熱可塑性有機前駆体のなかで代表的なものは炭
素質ピッチである。炭素質ピッチとしては、軟化点が通
常100〜400℃、好ましくは200〜350℃の温
度範囲内にある石炭系あるいは石油系のピッチがある。
マトリックス用ピッチとしては光学的に等方性のピッチ
あるいは異方性のピッチのいずれも使用できるが、光学
的異方性相の含量が60〜100%の範囲内である光学
的異方性ピッチが特に好ましく用いられる。上記熱可塑
性有機前駆体を炭素繊維、特に炭素繊維の成形体に含浸
させた後、炭化処理を行い、一次成形体を製造する。炭
化処理は、常圧下で行うこともできるが、通常は加圧下
もしくはプレス下で行われる。加圧下での炭化は、熱間
静水圧加圧装置等を用い、不活性ガスで50〜1000
0kg/cm2、好ましくは100〜2000kg/c
m2程度の範囲内の圧力に加圧し、通常400〜200
0℃、好ましくは500〜1500℃程度の温度範囲内
で行われる。プレス下での炭化は、ホットプレス等の装
置により空気中で通常10〜500kg/cm2、好ま
しくは20〜200kg/cm2程度の範囲内の一軸加
圧下で、400〜2000℃、好ましくは500〜15
00℃程度の範囲内の温度で行われる。In the present invention, the carbonaceous matrix includes those obtained by heat treatment of organic precursors and those obtained by vapor phase pyrolysis of hydrocarbons and the like. The organic precursors include thermoplastic ones and thermosetting ones. A typical example of the thermoplastic organic precursor is carbonaceous pitch. The carbonaceous pitch includes coal-based or petroleum-based pitch having a softening point of usually 100 to 400 ° C, preferably 200 to 350 ° C.
As the pitch for the matrix, either an optically isotropic pitch or an anisotropic pitch can be used, but the optically anisotropic pitch has a content of the optically anisotropic phase in the range of 60 to 100%. Are particularly preferably used. After the above-mentioned thermoplastic organic precursor is impregnated into a carbon fiber, in particular, a molded body of carbon fiber, carbonization treatment is performed to produce a primary molded body. The carbonization treatment can be carried out under normal pressure, but is usually carried out under pressure or under press. The carbonization under pressure is performed by using a hot isostatic press, etc., with an inert gas of 50 to 1000.
0 kg / cm 2 , preferably 100 to 2000 kg / c
Pressurized to a pressure within the range of about m 2 , usually 400 to 200
It is carried out in a temperature range of 0 ° C., preferably about 500 to 1500 ° C. Carbonization under the press, usually 10~500kg / cm 2 in air by the device, such as a hot press, preferably under a uniaxial pressure in a range of about 20 to 200 kg / cm 2, 400 to 2,000 ° C., preferably 500 ~ 15
The temperature is within the range of about 00 ° C.
【0014】熱硬化性有機前駆体としては、通常炭化性
樹脂、具体的には例えばフェノール樹脂、フラン樹脂な
どの炭化可能な熱可塑性樹脂が挙げられる。これらの熱
硬化性樹脂の硬化温度は、通常80〜200℃、好まし
くは110〜150℃である。該熱硬化性有機前駆体を
炭素繊維、好ましくは炭素繊維成形体に含浸させ、上記
硬化温度範囲内で硬化させ、必要に応じて適宜140〜
180℃の温度範囲内で後熱処理した後、炭化処理を行
うことにより、一次成形体を製造することができる。該
炭化処理は、通常200〜3000℃、好ましくは50
0〜2500℃の温度範囲内で、真空下、減圧下、不活
性ガス雰囲気中あるいは還元性雰囲気中で行うことがで
きる。ここで、不活性ガスとしては、具体的には例えば
窒素、アルゴン、ヘリウム等の一般に不活性ガスとして
用いられているものが挙げられ、還元性ガスとしては水
素、一酸化炭素等が挙げられる。かくして得られた一次
成形体が、目的とする炭素/炭素複合材料の物性、例え
ば密度、マトリックス体積含有率もしくは空隙体積率等
を有している場合、該一次成形体をそのままもしくは研
磨等の加工をして、ベーンとすることができる。また一
次成形体が目的とする炭素/炭素複合材料の物性、例え
ば密度、マトリックス体積含有率もしくは空隙体積率等
を有していない場合、該一次成形体に対し、さらに前述
の有機前駆体を含浸させて炭化処理をしたり、もしくは
熱分解炭素を沈積する処理を、1回もしくはそれ以上行
うことにより、目的とする物性を有する炭素/炭素複合
材料を得ることもできる。Examples of the thermosetting organic precursor include carbonizable resins, specifically, carbonizable thermoplastic resins such as phenol resins and furan resins. The curing temperature of these thermosetting resins is usually 80 to 200 ° C, preferably 110 to 150 ° C. The thermosetting organic precursor is impregnated into a carbon fiber, preferably a carbon fiber molded body, and cured within the above curing temperature range, and optionally 140 to 140
After the post-heat treatment within the temperature range of 180 ° C., the carbonization treatment is performed, whereby the primary molded body can be manufactured. The carbonization treatment is usually 200 to 3000 ° C., preferably 50.
It can be carried out in a temperature range of 0 to 2500 ° C. under vacuum, reduced pressure, an inert gas atmosphere or a reducing atmosphere. Specific examples of the inert gas include those commonly used as inert gases such as nitrogen, argon, and helium, and examples of the reducing gas include hydrogen and carbon monoxide. When the thus obtained primary molded article has the desired physical properties of the carbon / carbon composite material, such as density, matrix volume content or void volume, etc., the primary molded article is processed as it is or after polishing. You can use it as a vane. When the primary molded body does not have the desired physical properties of the carbon / carbon composite material, such as density, matrix volume content or void volume ratio, the primary molded body is further impregnated with the above-mentioned organic precursor. It is also possible to obtain a carbon / carbon composite material having desired physical properties by carrying out carbonization treatment once or performing treatment for depositing pyrolytic carbon one or more times.
【0015】ここでいう熱分解炭素を沈積する処理と
は、炭化水素等を気相熱分解して炭素を形成させる方法
であって、一般に化学気相蒸着法(CVD)と呼ばれて
いるものである。具体的には例えばメタン、エタン、ア
セチレン、プロパン、ベンゼンあるいは天然ガスなどの
炭化水素あるいはこれらの少なくとも1種類以上を不活
性ガスあるいは水素で希釈したものを原料として、一次
成形体に熱分解炭素を沈積させる。この際、熱分解温度
は通常700〜3000℃、好ましくは800〜250
0℃の範囲内である。また熱分解時の圧力は常圧でも行
うことはできるが、減圧であることが好ましく、具体的
には0.5〜100Torr、好ましくは0.5〜50
Torr程度の範囲内であることが望ましい。The treatment of depositing pyrolytic carbon as used herein is a method of vapor-decomposing hydrocarbons or the like in the vapor phase to form carbon, which is generally called chemical vapor deposition (CVD). Is. Specifically, for example, hydrocarbons such as methane, ethane, acetylene, propane, benzene, natural gas, etc., or at least one of these hydrocarbons diluted with an inert gas or hydrogen is used as a raw material, and pyrolytic carbon is added to the primary compact. Let it deposit. At this time, the thermal decomposition temperature is usually 700 to 3000 ° C., preferably 800 to 250.
It is within the range of 0 ° C. The thermal decomposition may be carried out at normal pressure, but it is preferably reduced pressure, specifically 0.5 to 100 Torr, preferably 0.5 to 50.
It is desirable to be in the range of about Torr.
【0016】[0016]
【発明の効果】本発明により、腐食性ガスの発生を伴う
環境下で充分な排気性能を維持しつつ、高い耐久性と耐
腐食性を発揮し、かつケーシングに傷を生じさせないベ
ーンが得られ、より耐久性の高い真空ポンプを製造する
ことができる。また本発明により、ことさら排気性能お
よび気密性を向上させることを目的としてポンプ油を用
いる油回転型真空ポンプに適し、かつ上記耐久性、耐腐
食性を有し、かつケーシングに傷を生じさせないベーン
が得られため、より高い諸性能を有する油回転型真空ポ
ンプを製造することができる。According to the present invention, it is possible to obtain a vane that exhibits high durability and corrosion resistance while maintaining sufficient exhaust performance in an environment in which corrosive gas is generated, and that does not damage the casing. , A more durable vacuum pump can be manufactured. Further, according to the present invention, a vane suitable for an oil rotary vacuum pump using pump oil for the purpose of improving exhaust performance and airtightness, and having the above-mentioned durability and corrosion resistance and not causing damage to the casing. As a result, the oil rotary vacuum pump having higher performance can be manufactured.
【0017】[0017]
【実施例】以下に実施例をあげ、本発明を具体的に説明
するが、本発明はこれに限定されるものではない。 (実施例1)弾性率25ton/mm2、平均繊維長5
0mmを有する石油ピッチ系炭素繊維の不織布およびフ
ェノール樹脂を混合成形し、硬化して板状のCFRPと
した。次にこれを1000℃において1時間炭化し、一
次成形体とした。ついで該一次成形体に対し、石油ピッ
チの含浸および炭化処理に緻密化処理を3回行い、下記
表1に示した諸物性を有する板状の、不織布強化型炭素
/炭素複合材料を得た。The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited thereto. (Example 1) Modulus of elasticity 25 ton / mm 2 , average fiber length 5
A non-woven fabric of petroleum pitch-based carbon fiber having 0 mm and a phenol resin were mixed and molded, and cured to obtain a plate-shaped CFRP. Next, this was carbonized at 1000 ° C. for 1 hour to obtain a primary molded body. Then, the primary compact was subjected to densification treatment for impregnation with petroleum pitch and carbonization treatment three times to obtain a plate-like, non-woven fabric-reinforced carbon / carbon composite material having various physical properties shown in Table 1 below.
【0018】[0018]
【表1】 [Table 1]
【0019】上記の炭素/炭素複合材料を油回転型真空
ポンプ用の翼(ベーン)に機械加工し、油回転型真空ポ
ンプに組み込んだ。上記炭素/炭素複合材料のベーンを
有する油回転真空ポンプを用い、シラン系ガスを含んだ
腐食ガス雰囲気下、真空度10−3Torrにおける定
常運転を行い、1000時間後にベーンを取り出して状
態を調べたところ、欠損、腐食、異常摩耗等は認められ
なかった。The above-mentioned carbon / carbon composite material was machined into blades (vanes) for an oil rotary vacuum pump and incorporated into the oil rotary vacuum pump. Using the oil rotary vacuum pump having the vane of the above carbon / carbon composite material, a steady operation was performed at a vacuum degree of 10 −3 Torr in a corrosive gas atmosphere containing a silane-based gas, and after 1000 hours, the vane was taken out to examine the state. As a result, no defects, corrosion, abnormal wear, etc. were observed.
【0020】(比較例1)鋳鉄製のベーンを使用した以
外は実施例1と同様にして、油回転真空ポンプの運転試
験を行い、ベーンを取り出して状態を調べたところ、腐
食を生じており、またベーンにかじりが生じているのが
発見され、これ以上の使用は不可能であった。(Comparative Example 1) An operation test of an oil rotary vacuum pump was conducted in the same manner as in Example 1 except that a cast iron vane was used, and the vane was taken out and examined for its condition. It was also found that the vane had a bite, and further use was impossible.
【0021】(実施例2〜4および比較例2〜4)弾性
率40ton/mm2を有する石油ピッチ系炭素繊維の
平織および軟化点280℃の光学的異方性ピッチを交互
に積層し、これを700℃で一軸加圧成形して板状の一
次成形体を作製した。ついでこの一次成形体に対し、石
油ピッチの含浸および炭化処理による緻密化処理を3回
行い、下記表2に示した諸物性を有する炭素/炭素複合
材を得た。(Examples 2 to 4 and Comparative Examples 2 to 4) A plain weave of petroleum pitch-based carbon fibers having an elastic modulus of 40 ton / mm 2 and an optically anisotropic pitch having a softening point of 280 ° C. were alternately laminated. Was uniaxially pressure-molded at 700 ° C. to prepare a plate-shaped primary molded body. Next, this primary compact was subjected to densification treatment by impregnation with petroleum pitch and carbonization treatment three times to obtain a carbon / carbon composite material having the physical properties shown in Table 2 below.
【0022】[0022]
【表2】 [Table 2]
【0023】上記炭素/炭素複合材を油回転型真空ポン
プ用の翼(ベーン)に機械加工し、鋳鉄もしくはアルミ
ニウムのケーシングを有する油回転型真空ポンプに組み
込み、また比較例として摺動用炭素材からなるベーンを
用い、下記表3に示した要領で試験を行った。The above carbon / carbon composite material was machined into vanes for an oil rotary vacuum pump and incorporated into an oil rotary vacuum pump having a cast iron or aluminum casing. As a comparative example, a sliding carbon material was used. The test was conducted using the following vanes as shown in Table 3 below.
【0024】[0024]
【表3】 [Table 3]
【0025】以上の結果、本発明によるベーン(実施例
2〜4)を用いた油回転型真空ポンプは、異常なく運転
することができた。これに対し摺動用炭素材(比較例2
〜4)をベーンに使用した油回転型真空ポンプはベーン
に傷を生じたり、もしくはケーシングをかじって傷つ
け、使用不能となった。As a result, the oil rotary vacuum pump using the vanes according to the present invention (Examples 2 to 4) could be operated without any abnormality. On the other hand, sliding carbon material (Comparative Example 2
The oil rotary type vacuum pump using ~ 4) as a vane was unusable because the vane was scratched or the casing was scratched and scratched.
【0026】(実施例5および比較例5)実施例1で得
られた一次成形体に対し、メタンを原料として1300
℃、50Torrにおいて熱分解炭素を沈積させて緻密
化処理を行い、以下の物性を有する板状の不織布強化型
炭素/炭素複合材料を得た。(Example 5 and Comparative Example 5) Methane was used as a raw material for the primary molded body obtained in Example 1 to obtain 1300.
Densification treatment was performed by depositing pyrolytic carbon at 50 ° C. and 50 Torr to obtain a plate-like nonwoven fabric-reinforced carbon / carbon composite material having the following physical properties.
【0027】[0027]
【表4】 [Table 4]
【0028】上記不織布強化型炭素/炭素複合材料を油
回転型真空ポンプ用翼に機械加工し、油回転型真空ポン
プに組み込んだ。上記炭素/炭素複合材料のベーンを有
する油回転真空ポンプを用い、シラン系ガスを含んだ腐
食ガス雰囲気下、真空度10−3Torrにおける定常
運転を行い、1000時間後にベーンを取り出して状態
を調べたところ、欠損、腐食、異常摩耗等は認められな
かった。これに対し、アスベスト系FRP材料からなる
ベーンを用いて同様の試験を行ったところ、ベーン自体
が吸水により寸法変化を生じており、これ以上の使用は
不可能であった。The non-woven fabric reinforced carbon / carbon composite material was machined into an oil rotary vacuum pump blade and incorporated into an oil rotary vacuum pump. Using the oil rotary vacuum pump having the vane of the above carbon / carbon composite material, a steady operation was performed at a vacuum degree of 10 −3 Torr in a corrosive gas atmosphere containing a silane-based gas, and after 1000 hours, the vane was taken out to examine the state. As a result, no defects, corrosion, abnormal wear, etc. were observed. On the other hand, when a similar test was conducted using a vane made of an asbestos-based FRP material, the vane itself had a dimensional change due to water absorption, and further use was impossible.
【図1】ベーンの形状の一例を示す斜視図。FIG. 1 is a perspective view showing an example of the shape of a vane.
【図2】ベーンのアセンブリの一例を示す断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of a vane assembly.
【図3】図2のアセンブリをケーシング内に装置した状
態を示す断面図。3 is a cross-sectional view showing a state where the assembly of FIG. 2 is installed in a casing.
1 ベーン 2 ばね 3 ロータ 4 ケーシング 1 vane 2 spring 3 rotor 4 casing
フロントページの続き (72)発明者 矢作 充 神奈川県茅ヶ崎市萩園2500 アルバック精 機株式会社茅ヶ崎事業所内 (72)発明者 中 克徳 鹿児島県姶良郡横川町上ノ3313 アルバッ ク精機株式会社鹿児島工場内 (72)発明者 立野 俊一 鹿児島県姶良郡横川町上ノ3313 アルバッ ク精機株式会社鹿児島工場内 (72)発明者 早田 喜穂 神奈川県横浜市中区千鳥町8番地 日本石 油株式会社中央技術研究所内 (72)発明者 河野 岳史 神奈川県横浜市中区千鳥町8番地 日本石 油株式会社中央技術研究所内Front page continued (72) Inventor Mitsuru Yahagi 2500 Hagien, Chigasaki-shi, Kanagawa ULVAC Seiki Co., Ltd., Chigasaki Plant (72) Inventor Katsunori Naka, 3313 Ueno, Yokogawa-cho, Aira-gun, Kagoshima Aruba Seiki Co., Ltd. Kagoshima Plant ( 72) Inventor Shunichi Tateno 3313 Uenogawa-cho, Aira-gun, Kagoshima Inside the Kagoshima factory of Arbac Seiki Co., Ltd. (72) Kiho Hayada 8 Chidori-cho, Naka-ku, Yokohama, Kanagawa Nippon Oil & Oil Co., Ltd. (72) Inventor Takeshi Kono 8 Chidori-cho, Naka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Nihon Sekiyu Co., Ltd. Central Technology Research Institute
Claims (1)
とする真空ポンプ用ポンプ翼。1. A pump blade for a vacuum pump, comprising a carbon / carbon composite material.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36183992A JPH07269479A (en) | 1992-12-22 | 1992-12-22 | Pump blade for vacuum pump |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36183992A JPH07269479A (en) | 1992-12-22 | 1992-12-22 | Pump blade for vacuum pump |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07269479A true JPH07269479A (en) | 1995-10-17 |
Family
ID=18475032
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP36183992A Pending JPH07269479A (en) | 1992-12-22 | 1992-12-22 | Pump blade for vacuum pump |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07269479A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016025676A1 (en) * | 2014-08-14 | 2016-02-18 | Pyrotek, Inc. | Advanced material for molten metal processing equipment |
-
1992
- 1992-12-22 JP JP36183992A patent/JPH07269479A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016025676A1 (en) * | 2014-08-14 | 2016-02-18 | Pyrotek, Inc. | Advanced material for molten metal processing equipment |
| US10809005B2 (en) | 2014-08-14 | 2020-10-20 | Pyrotek, Inc. | Advanced material for molten metal processing equipment |
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