JP2004173356A - 真空用機器およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】真空環境にさらされてもガス放出速度が小さく、容易に高真空領域に到達できる真空用機器を得る。
【解決手段】本発明の真空用機器は、真空に面し、少なくとも一部が樹脂により構成され、前記樹脂の表面の少なくとも一部が無機質の皮膜で被覆されたにおいて、前記無機質の皮膜はその表面を溶融したものである。また、無機質をアルミナとし、その表面粗さを３μｍ以下としてもよい。また、無機質の皮膜の表面をレーザを照射して溶融させてもよい。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空容器、真空用部品、リニヤモータなど真空環境で使用される真空用機器およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
真空容器および真空環境で使用される部品には、ガス放出が少ないことが要求される。真空中でのガスの放出は、材料表面に吸着された物質の離脱や、材料内部に吸蔵されるガスの拡散により生ずる。そこで、真空容器および真空用部品は、ガス放出が少ない材料で構成される。
例えば、ガラス布をエポキシ樹脂で固めて構成されたキャン構造を有するリニヤモータがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−４５７２号公報（第１―３頁）
【０００４】
この場合、ガラス繊維を充填した樹脂、もしくはカーボン繊維を充填した樹脂で構成したことにより、ヤング率を高くできると共に薄肉化が可能でありモータの重量を軽くすることが可能である。
ところが、この例のように、真空にさらされる箇所に樹脂を用いると、樹脂からのガス放出速度が多く到達圧力が高くなるため、高真空領域の用途では目標とする真空度が得られないといった問題がある。
ガス放出速度を低減するため、樹脂板を無機質の皮膜で被覆することが提案されており、その形成方法として溶射法が利用されている。図６は樹脂を無機質の皮膜で被覆した真空部品の構成を示す説明図である。１０１は筐体、１０２はキャン、１０６は樹脂板、１０７は無機質の皮膜である。樹脂を無機質の皮膜で被覆することにより、大気中において水蒸気の吸着や吸収が、未処理に比較して少なくなるため、真空におけるガス放出速度を低減できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、溶射法では皮膜の表面粗さが粗く実表面積が大きくなる。実表面積に比例して吸着水分量が多くなるため、皮膜表面の粗さは到達真空度の低下につながるという問題がある。
また、溶射皮膜は比較的空孔が多いために、樹脂内部のガスも透過してくるといった問題がある。
そこで、本発明は、これらの問題に鑑みてなされたものであり、真空環境にさらされてもガス放出速度が小さく、容易に高真空領域に到達できる真空用機器を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明はつぎの構成にしている。
（１）真空に面し、少なくとも一部が樹脂により構成され、前記樹脂の表面の少なくとも一部が無機質の皮膜で被覆された真空用機器において、前記無機質の皮膜はその表面を溶融したものである。
（２） 前記無機質はアルミナであることを特徴とする請求項１記載の真空用機器。
（３）前記無機質の表面粗さを３μｍ以下としたものである。
（４）上記の真空用機器において、前記無機質の皮膜にレーザを照射し、その表面を溶融させてなるものである。
本構成によれば、無機質の皮膜表面が平滑で、ち密になるので、ガス放出速度が小さい真空用機器が得られる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態を示すリニヤモータの斜視図、図２は図１のＡ−Ａ線における正断面図である。
図において、１００は固定子、２００は可動子である。固定子１００は、内部を中空とする口の字形の金属製の筐体１０１、筐体１０１の外形を象った板状の樹脂製のキャン１０２、キャン１０２を筐体１０１に固定するためのキャン固定用ボルト１０３、キャン固定用ボルト１０３の通し穴を持ち、キャンを均等な荷重でもって押さえるための押え板１０４、端子台１０５、筐体１０１の中空内に配置された３相の電機子巻線１０８、電機子巻線１０８を固定している巻線固定枠１０９、筐体１０１とキャン１０２の中を冷媒が通過する冷媒通路１１０、筐体１０１の縁よりも少し大きめに象られたＯリング１１１、巻線固定枠１０９と筐体１０１を固定するための巻線固定用ボルト１１２により構成されている。
可動子２００は、界磁ヨーク支持部材２０１、界磁ヨーク２０２、永久磁石２０３、冷媒供給口２０４、冷媒排出口２０５からなる。永久磁石２０３間に固定子１００の電機子が配置され、図示しないリニヤガイド、エアスライダ、滑り案内等によって支持されている。所定の電流を電機子巻線に流すと永久磁石２０３の作る磁界との作用により可動子２００に推力が発生し、可動子２００は矢印で示す進行方向に移動する。
キャン１０２は、図３に拡大断面図を示すように、樹脂板１０６と筐体１０１とからなり、樹脂板１０６の表面に無機質の皮膜１０７が設けられた構成になっている。樹脂板１０６はガラス布をエポキシ樹脂で固めたＧＦＲＰ、もしくはカーボン繊維をエポキシ樹脂で固めたＣＦＲＰを用いている。
皮膜１０７を、更に拡大した断面を図４に示す。無機質の皮膜１０７は溶射されたままの皮膜１２１と、溶射後加工された皮膜１２２との２層からなっている。溶射後加工された皮膜１２２は一旦溶融することで表面が非常に平滑になる。また、皮膜の空孔が無くなり、ち密な皮膜となる。なお、無機質の皮膜１０７全体が溶融してしまうと樹脂板１０６が熱劣化してしまうため、無機質の皮膜１０７の表面部だけを溶融するのが良い
本実施例では、無機質の皮膜１０７として溶射法によるアルミナ皮膜を被覆した。ここで、アルミナ皮膜の厚さは、薄すぎるとピンホールなど下地の樹脂と貫通した欠陥が発生する原因となり、貫通した欠陥部からのガス放出が起こるので良くない。また、厚すぎると割れや剥離を生じやすくなったりするので良くない。したがって、アルミナの皮膜厚さは０．０００５ｍｍから０．０５ｍｍの範囲が適切である。アルミナを被覆後、アルミナ皮膜表面が溶融するまでレーザを照射した。溶融したかどうかは光の反射率で監視した。表面が溶融したら直ちにレーザ照射を停止し、溶融したアルミナを再び固化させた。
なお、真空にさらされる面だけにレーザ照射をしても良いが、筐体との境界面のわずかな隙間からのガス放出が起こるので、図３に示したように皮膜全面を照射して平滑・ち密にする方が望ましい。
レーザ照射前後のアルミナ皮膜の表面粗さを測定したところ、レーザ照射前は平均粗さ（Ｒｚ）が４０μｍから６０μｍであったのに対し、レーザ照射後は１μｍから３μｍに大きく改善されていた。
図５は、アルミナ皮膜にレーザを照射した本実施例によるリニヤモータと、従来例としてレーザを照射していないリニヤモータとを組み込んだ真空装置において、室温で排気したときの排気時間と圧力との関係を示した特性図である。レーザを照射したリニヤモータを組み込んだ場合の圧力は、従来例よりも１／２桁程度減少している。
このように、本発明はガス放出速度を小さくでき、到達圧力を下げることができるので、リニヤモータの他にケミカルクリーン用途のモータ、真空容器、真空用部品などにも応用が可能である。
【０００８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、真空に面し少なくとも一部が樹脂により構成したその表面の少なくとも一部が無機質の皮膜で被覆された真空用機器において、無機質の皮膜の表面にレーザを照射して溶融し、また無機質をアルミナとし、表面の粗さを３μｍ以下としたので、皮膜表面が平滑でち密になり、ガス放出速度が小さく、到達圧力を下げることができる真空用機器を得る効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示すリニヤモータの斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線における正断面図である。
【図３】図２のキャン部の詳細を示す断面図である。
【図４】図３Ａ部の拡大図である。
【図５】本発明の効果を示す排気特性の特性図である。
【図６】従来の真空部品のキャン部を示す断面図である。
【符号の説明】
１００ 固定子
１０１ 筐体
１０２ キャン
１０３ キャン固定用ボルト
１０４ 押え板
１０５ 端子台
１０６ 樹脂板
１０７ 皮膜
１０８ 電機子巻線
１０９ 巻線固定枠
１１０ 冷媒通路
１１１ Ｏリング
１１２ 巻線固定用ボルト
１２１ 溶射されたままの皮膜
１２２ 溶射後加工された皮膜
２００ 可動子
２０１ 界磁ヨーク支持部材
２０２ 界磁ヨーク
２０３ 永久磁石
２０４ 冷媒供給口
２０５ 冷媒排出口

Claims (4)

1. 真空に面し、少なくとも一部が樹脂により構成され、前記樹脂の表面の少なくとも一部が無機質の皮膜で被覆された真空用機器において、
   前記無機質の皮膜はその表面を溶融したものであることを特徴とする真空機器。
2. 前記無機質はアルミナであることを特徴とする請求項１記載の真空用機器。
3. 前記無機質の表面粗さが３μｍ以下であることを特徴とする請求項１または２記載の真空用機器。
4. 請求項１から３記載の真空用機器において、
   前記無機質の皮膜の表面をレーザを照射して溶融させることを特徴とする真空機器の製造方法。

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