JP2994075B2 - Cryopump - Google Patents

Cryopump

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JP2994075B2
JP2994075B2 JP3112765A JP11276591A JP2994075B2 JP 2994075 B2 JP2994075 B2 JP 2994075B2 JP 3112765 A JP3112765 A JP 3112765A JP 11276591 A JP11276591 A JP 11276591A JP 2994075 B2 JP2994075 B2 JP 2994075B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[発明の目的][Object of the Invention]

【0002】[0002]

【産業上の利用分野】本発明は真空ポンプとして使用さ
れるクライオポンプに係り、特に、吸着媒形成気体の凝
縮層の吸着作用で排気対象気体を排気するときの排気作
用の不安定性を抑制するようにしたクライオポンプに関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cryopump used as a vacuum pump, and more particularly, to suppressing the instability of the evacuation function when exhausting a gas to be exhausted by the adsorption of a condensed layer of an adsorbent forming gas. Cryopump.

【0003】[0003]

【従来の技術】従来の極低温に冷却した吸着媒として作
用する凝縮層の形成を制御するようにしたクライオポン
プとしては、特開平1−178781号公報において開
示されているクライオポンプがある。
2. Description of the Related Art As a conventional cryopump for controlling the formation of a condensed layer acting as an adsorbent cooled to an extremely low temperature, there is a cryopump disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-178781.

【0004】この従来例においては、クライオポンプの
排気容量の低下を防止するために、凝縮層が吸着媒とし
て作用する吸着媒形成気体である第1の気体の凝縮量の
制御は、クライオポンプ吸気口付近の排気対象気体であ
る第2の気体の圧力に応動して変化させる手段が取られ
ている。
In this conventional example, in order to prevent a decrease in the exhaust capacity of the cryopump, the amount of condensation of the first gas, which is an adsorbent forming gas in which the condensed layer acts as an adsorbent, is controlled by the cryopump intake air. Means for changing the pressure in response to the pressure of the second gas which is the gas to be exhausted near the mouth is taken.

【0005】ここで吸着媒形成気体である第1の気体は
アルゴン(Ar)などの希ガス類、窒素(N2 )および
六弗化硫黄(SF6 )などが知られており、排気対象気
体の第2の気体としては、通常のクライオポンプでは排
気困難なヘリウム(He)や到達圧力の高い水素
(H2 )、及び水素同位体(D2 ,HD,T2 など)と
するのが一般的である。以下、第1の気体としてアルゴ
ン、第2の気体としてヘリウムに例を取って説明する。
[0005] Here, as the first gas which is the adsorbent forming gas, a rare gas such as argon (Ar), nitrogen (N 2 ), sulfur hexafluoride (SF 6 ) and the like are known. As the second gas, it is common to use helium (He), hydrogen (H 2 ) having a high ultimate pressure, and hydrogen isotopes (D 2 , HD, T 2, etc.), which are difficult to evacuate with a normal cryopump. is there. Hereinafter, an example will be described in which argon is used as the first gas and helium is used as the second gas.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】クライオポンプにおい
ては、排気対象気体のヘリウム負荷の急激な増大や、ア
ルゴン凝縮層に吸着しているヘリウムの脱離によって、
排気対象気体の急激な圧力上昇を生じた場合には、吸着
媒として作用するアルゴン凝縮層のヘリウムに対する相
対的必要量が不足するため、一時的に吸着能力が減少
し、排気速度が低下する現象が生じる。一旦、吸着媒と
して作用するアルゴン凝縮層のヘリウムに対する相対的
量の不足している状態が生じると、排気速度の減少のた
めにヘリウムなどの排気対象気体の圧力がさらに上昇
し、このため吸着媒のアルゴン凝縮層のヘリウムなどの
被排気気体に対する相対的量がさらに不足し、さらに一
層ヘリウムなどの排気対象気体の圧力上昇を招く、とい
う悪循環に陥いる重大な欠点があった。
In a cryopump, the helium load of the gas to be exhausted is rapidly increased, and helium adsorbed on the argon condensed layer is desorbed.
If the pressure of the gas to be exhausted rises sharply, the relative capacity of the argon condensed layer, which acts as an adsorbent, with respect to helium is insufficient, so that the adsorption capacity temporarily decreases and the exhaust speed decreases. Occurs. Once the relative amount of helium in the argon condensed layer acting as an adsorbent becomes insufficient, the pressure of the gas to be exhausted such as helium further increases due to a decrease in the pumping speed. However, the relative amount of the argon condensed layer with respect to the gas to be exhausted such as helium is further insufficient, and the pressure of the gas to be exhausted such as helium is further increased.

【0007】このような吸着媒の相対的不足と圧力上昇
の悪循環が生じると、クライオポンプに対する熱負荷が
急激に増大することによって、吸着されているヘリウム
などの排気対象気体の脱離が起こり、クライオポンプで
排気されている真空容器内の圧力の急激な圧力上昇や、
クライオポンプの液体ヘリウムなどの冷媒溜内圧の急激
な上昇などの暴走状態が発生し、正常なクライオポンプ
の動作が困難になるという極めて重大な欠点が在った。
[0007] When such a relative shortage of the adsorbent and a vicious cycle of pressure rise occur, the heat load on the cryopump rapidly increases, so that the adsorbed gas such as helium is desorbed. Sudden pressure rise of the pressure inside the vacuum vessel exhausted by the cryopump,
A runaway condition such as a sudden rise in the internal pressure of a refrigerant reservoir such as liquid helium of a cryopump has occurred, which has a very serious drawback that normal operation of the cryopump is difficult.

【0008】本発明は上記従来の問題点に鑑みなされた
もので、被排気気体の急激な圧力上昇に起因するクライ
オポンプの排気作用の不安定性を防止するため、多孔質
固体吸着媒の排気能力を付加的に利用するようにしたク
ライオポンプを提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems. In order to prevent instability of the evacuation operation of a cryopump due to a sudden increase in pressure of an exhaust gas, the evacuation capacity of a porous solid adsorbent is reduced. It is an object of the present invention to provide a cryopump that additionally uses a cryopump.

【0009】[発明の構成][Structure of the Invention]

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のクライオポンプは、真空中で極低温に冷却し
た面に凝縮層が吸着媒として作用する第1の気体を凝縮
させ、この第1の気体の凝縮層中又は凝縮層上に排気対
象とする第2の気体を吸着作用又はクライオトラッピン
グ作用で真空中の気相から排気するようにしたクライオ
ポンプにおいて、多孔質吸着媒を極低温に冷却可能に内
部に固定し且つ前記第1の気体の凝縮層の露出空間に前
記多孔質固体吸着媒を露出可能にする開口部を有する隔
室と、前記隔室を前記第1の気体の凝縮層の露出空間か
ら密閉可能な隔室閉止弁とを備え、前記第2の気体の圧
力測定装置て、前記圧力測定装置の出力する圧力測定値
の時間微分値を演算すると共に、前記圧力測定値と圧力
測定値の時間微分値に応じて、前記隔室閉止弁を開くよ
うに隔室閉止弁の駆動制御装置に開閉信号を出力する隔
室閉止弁開閉調節装置とを備えたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a cryopump of the present invention condenses a first gas in which a condensed layer acts as an adsorbent on a surface cooled to a very low temperature in a vacuum. In a cryopump in which a second gas to be evacuated is exhausted from a gaseous phase in a vacuum by an adsorption action or a cryotrapping action in a condensed layer of a first gas or on a condensed layer, A compartment having an opening fixed to the inside so that it can be cooled to a low temperature and allowing the porous solid adsorbent to be exposed in an exposed space of the condensed layer of the first gas; and the compartment having the first gas. A closing valve that can be closed from the exposed space of the condensed layer, wherein the second gas pressure measuring device calculates a time differential value of a pressure measurement value output from the pressure measuring device, and Time derivative of measured value and pressure measured value Depending on, characterized in that a said compartment closure valve compartment closed valve closing adjustment device for outputting a switching signal to the drive control device of the compartment closed valve to open.

【0011】[0011]

【作用】本発明によれば、排気対象の第2の気体の吸着
口付近の圧力及び圧力の時間微分値に応じて、第2の気
体の圧力上昇が急激な場合は、第1の気体の凝縮層が露
出している空間に対して開口部を有し且つ内部に極低温
に冷却される多孔質固体吸着媒を固定している隔室の、
前記開口部を密閉可能に閉止している隔室閉止弁が開か
れる。多孔質固体吸着媒は密閉された隔室内に保持され
ていたので吸着能力が保たれている。排気対象の第2の
気体の急激な圧力上昇は、この開口部が開かれて第1の
気体の凝縮層が露出している空間に対して露出される極
低温に冷却された多孔質固体吸着媒によって付与される
付加的な排気能力によって吸収される。これにより第2
の気体の急激な圧力上昇は抑制され、クライオポンプの
暴走が防止され、安定した排気動作が保たれる。
According to the present invention, when the pressure of the second gas rises sharply in accordance with the pressure near the adsorption port of the second gas to be evacuated and the time derivative of the pressure, the first gas is discharged. A compartment having an opening to the space where the condensed layer is exposed and fixing a porous solid adsorbent which is cooled to an extremely low temperature inside;
The compartment shut-off valve, which sealably closes the opening, is opened. Since the porous solid adsorbent is held in the closed compartment, the adsorption capacity is maintained. The sudden increase in pressure of the second gas to be evacuated can be caused by the porous solid adsorption cooled to a very low temperature exposed to the space where the opening is opened and the condensed layer of the first gas is exposed. It is absorbed by the additional pumping capacity provided by the medium. This allows the second
The rapid rise in pressure of the gas is suppressed, runaway of the cryopump is prevented, and a stable exhaust operation is maintained.

【0012】[0012]

【実施例】【Example】

(実施例1)以下、本発明によるクライオポンプの第1
の実施例について図1および図2を参照して説明する。
なお、吸着媒形成気体の第1の気体としては、アルゴン
などの希ガス類、窒素、六弗化硫黄の各々の気体の単一
成分気体、又は混合成分気体又は単一成分気体の交互使
用などがあり、排気対象の第2の気体としてはヘリウ
ム、水素等がある。多孔質固体吸着媒としては、活性
炭、モレキュラーシーブ5Aなどがある。以下、第1の
気体としてアルゴンを、第2の気体としてヘリウムを、
多孔質固体吸着媒としては活性炭を例にして説明する
が、上記の他の物質でも同様である。
(Embodiment 1) Hereinafter, a first cryopump according to the present invention will be described.
Will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG.
In addition, as the first gas of the adsorbent forming gas, there is a rare gas such as argon, a single component gas of each of nitrogen and sulfur hexafluoride, or a mixed component gas or a single component gas alternately used. The second gas to be exhausted includes helium, hydrogen and the like. Examples of the porous solid adsorbent include activated carbon, molecular sieve 5A and the like. Hereinafter, argon as the first gas, helium as the second gas,
Activated carbon will be described as an example of the porous solid adsorbent, but the same applies to the other substances described above.

【0013】図1は第1の実施例のクライオポンプを示
し、図2はその要部を拡大して示したものである。符号
(1)は真空容器を示し、この真空容器(1)は吸気口
(2)を有し、排気対象とする真空容器と吸気口弁
(3)を介して排気可能に接続されると共に内部に輻射
シールドが収納されている。この輻射シールド(4)の
上部には液体窒素溜(5)が設置され、一方、下方に
は、上記吸気口(2)に対向させるようにして第1のシ
ェブロンバッフル(6)が設けられている。吸気口弁
(3)は排気時には開かれる。
FIG. 1 shows a cryopump according to a first embodiment, and FIG. 2 is an enlarged view of a main part thereof. Reference numeral (1) denotes a vacuum vessel, which has an air inlet (2), is connected to a vacuum vessel to be evacuated via an air inlet valve (3) so as to be evacuable, and has an internal space. The radiation shield is housed in. A liquid nitrogen reservoir (5) is provided above the radiation shield (4), and a first chevron baffle (6) is provided below the radiation shield so as to face the intake port (2). I have. The intake valve (3) is opened during exhaust.

【0014】上記輻射シールド(3)の内部の上方位置
には液体ヘリウムの気液分離器(7)が配置され、この
気液分離器(7)からは、上記第1のシェブロン形バッ
フル(6)と対向するように第2のシェブロン形バッフ
ル(8)が気液分離器(7)に垂設されている液体ヘリ
ウム溜(9)で冷却可能に取付けられて垂設されてい
る。符号(10)は外面が極低温となってヘリウムを吸
着する凝縮層が形成される第2液体ヘリウム溜を示し、
この第2液体ヘリウム溜(10)の上部は気液分離器
(11)と接続されている。このような第2液体ヘリウ
ム溜(10)は、上記第2のシェブロン形バッフル
(8)と所定間隔をとって対向位置に配置されていると
共に、これらの間には、アルゴンを第2液体ヘリウム溜
(10)の外表面に噴出する吹出し管(12)が配置さ
れている。この吹出し管(12)の第2液体ヘリウム溜
(10)側にはアルゴンの吹出し孔(13)が多数形成
されている。従って、吹出し管(12)の吹出し孔(1
3)から第2液体ヘリウム溜(10)に向けて吹出され
たアルゴンは第2液体ヘリウム溜(10)の内部の液体
ヘリウムによって冷却されてその表面で凝縮し、排気対
象気体であるヘリウムを吸着するアルゴン凝縮層(1
4)が形成されるようになっている。
A liquid-helium gas-liquid separator (7) is disposed above the radiation shield (3). The gas-liquid separator (7) outputs the first chevron-shaped baffle (6). ), A second chevron-shaped baffle (8) is attached so as to be cooled by a liquid helium reservoir (9) suspended from the gas-liquid separator (7) and vertically suspended. Reference numeral (10) denotes a second liquid helium reservoir in which a condensed layer for adsorbing helium is formed when the outer surface becomes extremely low temperature,
The upper part of the second liquid helium reservoir (10) is connected to the gas-liquid separator (11). Such a second liquid helium reservoir (10) is arranged at a position facing the second chevron-shaped baffle (8) at a predetermined interval, and argon is filled between the second liquid helium reservoir (8) and the second liquid helium. An outlet pipe (12) for ejecting to the outer surface of the reservoir (10) is arranged. On the second liquid helium reservoir (10) side of the outlet pipe (12), a number of argon outlet holes (13) are formed. Therefore, the outlet hole (1) of the outlet pipe (12)
Argon blown out from 3) toward the second liquid helium reservoir (10) is cooled by the liquid helium inside the second liquid helium reservoir (10) and condensed on the surface thereof, and adsorbs helium as a gas to be exhausted. Argon condensing layer (1
4) is formed.

【0015】上記吹出し管(12)はマニホールド(1
5)を介して導入管(16)に接続され、この導入管
(16)は、図示しないアルゴンの供給装置に接続され
ている。真空容器(1)から出た導入管(16)の途中
には流量調節弁(17)が配設される。この流量調節弁
(17)に付設される弁の駆動機構(18)は、駆動機
構の制御装置(19)の出力する信号に基づいて弁の開
度を調節する。一方、真空容器(1)の吸気口(2)に
臨むように圧力検出管(20)が設置され、この圧力検
出管(20)の検知した圧力は、圧力計(21)を介し
て検出圧力信号に変換されて圧力開度対応装置(22)
に導入される。この圧力開度対応装置(22)において
は、圧力計(21)の検出信号値に対応して駆動機構制
御装置(19)に流量調節弁(17)の開度を調節する
信号を出し、導入管(16)と流れるアルゴンの流量を
調節する。
The outlet pipe (12) is connected to the manifold (1).
5) is connected to an introduction pipe (16), and this introduction pipe (16) is connected to an argon supply device (not shown). A flow control valve (17) is provided in the middle of the introduction pipe (16) coming out of the vacuum vessel (1). A valve drive mechanism (18) attached to the flow control valve (17) adjusts the opening of the valve based on a signal output from a drive mechanism control device (19). On the other hand, a pressure detection pipe (20) is provided so as to face the suction port (2) of the vacuum vessel (1), and the pressure detected by the pressure detection pipe (20) is detected via a pressure gauge (21). The signal is converted into a signal, and the pressure opening corresponding device (22)
Will be introduced. The pressure opening corresponding device (22) sends a signal for adjusting the opening of the flow control valve (17) to the drive mechanism control device (19) in response to the detection signal value of the pressure gauge (21), and introduces the signal. The flow rate of argon flowing through the tube (16) is adjusted.

【0016】第2液体ヘリウム溜(10)の前面には、
活性炭(23)を固着した活性炭パネル(24)と、こ
の活性炭パネル(24)を極低温に冷却可能に内部に固
定し且つアルゴン凝縮層(14)の露出空間に前記活性
炭(23)を露出可能にする開口部(25)を有する隔
室(26)が取付けられている。この隔室(26)の開
口部(25)には、隔室(26)内部を密閉可能な隔室
閉止弁(27)が取付けられている。
On the front surface of the second liquid helium reservoir (10),
Activated carbon panel (24) to which activated carbon (23) is fixed, and this activated carbon panel (24) is fixed to the inside so that it can be cooled to a very low temperature, and the activated carbon (23) can be exposed to the exposed space of the argon condensed layer (14). A compartment (26) having an opening (25) is provided. A compartment closing valve (27) capable of sealing the inside of the compartment (26) is attached to the opening (25) of the compartment (26).

【0017】前記隔室閉止弁(27)には駆動機構延長
部(28)が設けられ、真空容器(1)の外に配置され
た駆動機構(29)で開閉動作させられる。駆動機構
(29)の動力源の電気回路、気体圧力配管等は図示し
ない。駆動機構(29)は駆動機構制御装置(30)が
出力される開閉動作信号に基づいて、図示しない動力源
によって、駆動機構延長部(28)を介して隔室閉止弁
(27)を駆動する。
The compartment closing valve (27) is provided with a drive mechanism extension (28), which is opened and closed by a drive mechanism (29) disposed outside the vacuum vessel (1). The electric circuit of the power source of the drive mechanism (29), the gas pressure piping, and the like are not shown. The drive mechanism (29) drives the compartment closing valve (27) via a drive mechanism extension (28) by a power source (not shown) based on an opening / closing operation signal output from the drive mechanism control device (30). .

【0018】一方、圧力検出管(20)の検知した圧力
は、圧力計(21)を介して検出圧力信号に変換されて
圧力開度対応装置(22)と共に隔室閉止弁開閉調節装
置(31)に導入される。この隔室閉止弁開閉調節装置
(31)では、入力された検出信号の時間微分値を演算
し、この演算に基づいて隔室閉止弁開閉調節装置(3
1)は、駆動機構制御装置(30)に、駆動機構(3
1)を駆動して隔室閉止弁(27)を開閉するよう、開
閉信号を出力する。
On the other hand, the pressure detected by the pressure detecting pipe (20) is converted into a detected pressure signal via a pressure gauge (21), and together with the pressure opening corresponding device (22), the compartment closing valve opening / closing adjusting device (31). ). The compartment closing valve opening / closing adjusting device (31) calculates a time differential value of the input detection signal, and based on this calculation, the compartment closing valve opening / closing adjusting device (3).
1) The drive mechanism control device (30) controls the drive mechanism (3).
An open / close signal is output so as to drive 1) to open / close the compartment close valve (27).

【0019】(実施例1の作用)次に以上のように構成
されるクライオポンプの作用について説明する。
(Operation of Embodiment 1) Next, the operation of the cryopump configured as described above will be described.

【0020】上記流量調節弁(17)の開度に応じて、
アルゴンが図示しない供給装置から導入管(16)を流
れ、マニホールド(15)を介して吹出し管(12)の
吹出し孔(13)から第2液体ヘリウム溜(10)に向
けて噴出される。アルゴンは液体ヘリウムの冷却作用下
に凝縮され、この結果、この第2液体ヘリウム溜(1
0)の外表面に吸着媒として作用するアルゴン凝縮層
(14)が形成されることになる。
In accordance with the opening of the flow control valve (17),
Argon flows from a supply device (not shown) through the introduction pipe (16), and is ejected from the outlet (13) of the outlet pipe (12) through the manifold (15) toward the second liquid helium reservoir (10). The argon is condensed under the cooling action of the liquid helium, so that this second liquid helium reservoir (1
An argon condensed layer (14) acting as an adsorbent is formed on the outer surface of (0).

【0021】一方、真空容器(1)の吸気口(2)から
内部に導かれたヘリウムは、先ず、液体窒素溜(5)に
貯溜されている液体窒素によって冷却されている第1シ
ェブロン形バッフル(6)を通り抜けて第2液体ヘリウ
ム溜(10)の付近にまで到達する。ヘリウムは上記し
たように第2液体ヘリウム溜(10)の表面に形成され
ているアルゴン凝縮層(14)による吸着作用又はクラ
イオトラッピング作用によって排気される。なお以上の
排気過程で排気対象気体中の水素等の成分は、第2シェ
ブロン形バッフル(8)の表面で凝縮し排気される。
On the other hand, the helium introduced from the suction port (2) of the vacuum vessel (1) is firstly cooled by the liquid nitrogen stored in the liquid nitrogen reservoir (5) by a first chevron-type baffle. It passes through (6) and reaches near the second liquid helium reservoir (10). Helium is exhausted by the adsorption or cryotrapping action of the argon condensed layer (14) formed on the surface of the second liquid helium reservoir (10) as described above. In the above exhaust process, components such as hydrogen in the exhaust target gas are condensed and exhausted on the surface of the second chevron baffle (8).

【0022】このような排気過程において、通常の状態
においては設定条件により各部材は作動している。即
ち、吸気口(2)から内部に導かれた排気対象気体中の
ヘリウム成分の圧力が上昇すると、この圧力上昇は圧力
検出管(20)に設けた圧力計(21)により検出さ
れ、その検出信号は圧力開度対応装置(22)に送られ
る。この圧力開度対応装置(22)においては、圧力計
(21)の検出信号値に対応して駆動機構制御装置(1
9)に流量調節弁(17)の開度を調節する信号を出
し、導入管(16)を流れるアルゴンの流量を排気対象
気体の圧力上昇に比例するように制御する。
In such an evacuation process, each member operates under a set condition in a normal state. That is, when the pressure of the helium component in the gas to be exhausted introduced from the intake port (2) rises, this pressure rise is detected by the pressure gauge (21) provided in the pressure detection pipe (20), and the detection is performed. The signal is sent to the pressure opening corresponding device (22). In the pressure opening degree correspondence device (22), the drive mechanism control device (1) corresponds to the detection signal value of the pressure gauge (21).
A signal for adjusting the opening of the flow control valve (17) is output to 9), and the flow rate of argon flowing through the introduction pipe (16) is controlled so as to be proportional to the pressure rise of the gas to be exhausted.

【0023】また吸気口(2)から内部に導かれた排気
対象気体の圧力が減少すると、この圧力減少を検出した
圧力計(21)から出る検出信号に応じた開度調節信号
を駆動機構制御装置(19)が出し、導入管(16)を
流れるアルゴン流量と排気対象気体の圧力の下降に比例
して減少するように制御する。
When the pressure of the gas to be exhausted introduced from the intake port (2) decreases, an opening adjustment signal corresponding to a detection signal output from the pressure gauge (21) which detects the pressure decrease is transmitted to the drive mechanism control. The device (19) is controlled to control the flow rate so as to decrease in proportion to the flow rate of argon flowing through the inlet pipe (16) and the pressure of the gas to be evacuated.

【0024】排気対象気体中のヘリウム成分の負荷量の
変動が比較的に緩やかな場合には上述のように吸着媒形
成気体の導入流量の制御が行なわれる。しかし排気対象
気体のヘリウム負荷の急激な増大や、アルゴン凝縮層に
吸着しているヘリウムの脱離によって排気対象気体の急
激な圧力上昇を生じた場合には、次に述べるように隔室
閉止弁(27)が開き、隔室内で冷却されている活性炭
(23)が、アルゴン凝縮層が露出している空間に露出
される。
When the variation in the load of the helium component in the gas to be exhausted is relatively gentle, the flow rate of the adsorbent forming gas is controlled as described above. However, if the helium load of the gas to be exhausted suddenly increases or the pressure of the gas to be exhausted suddenly rises due to the desorption of helium adsorbed on the argon condensed layer, the compartment shutoff valve will be described as follows. (27) is opened, and the activated carbon (23) cooled in the compartment is exposed to the space where the argon condensed layer is exposed.

【0025】排気対象気体中のヘリウム成分の圧力上昇
が急激な場合は、隔室閉止弁開閉調節装置(31)によ
って圧力の時間微分値が所定の値を越えた場合として検
出される。この場合には、アルゴン凝縮層に対するヘリ
ウム負荷量が相対的に一時的に増加してクライオポンプ
の排気作用が不安定になるのを防止するため、隔室閉止
弁開閉調節装置(31)によって駆動機構制御装置(3
0)に駆動機構(29)を駆動機構延長部(28)を介
して隔室閉止弁(27)を開くよう、信号が出力され
る。この結果、隔室閉止弁(27)が開き隔室(26)
内の極低温に冷却されている活性炭(23)が露出され
る。排気対象気体のヘリウムは、この露出した活性炭
(23)の吸着排気能力によって排気され、アルゴン凝
縮層の相対的不足が補なわれる。活性炭(23)が露出
された後、ヘリウムの圧力値及びヘリウムの圧力値の時
間微分値が所定の値に収まると、隔室閉止弁(27)は
隔室閉止弁開閉調節装置(31)によって、閉めるよう
に調節される。活性炭(23)はアルゴン凝縮層(1
4)の露出している空間から密閉され、隔室閉止弁開閉
調節装置(31)によって次に隔室閉止弁(27)が開
くよう調節されるまで、隔室(26)内で待機する。
If the pressure of the helium component in the gas to be exhausted rises sharply, it is detected by the compartment closing valve opening / closing adjusting device (31) as a case where the time differential value of the pressure exceeds a predetermined value. In this case, in order to prevent the helium load on the argon condensed layer from being relatively temporarily increased and the evacuation action of the cryopump being unstable, the helium is driven by the compartment closing valve opening / closing adjusting device (31). Mechanism control device (3
At 0), a signal is output so that the drive mechanism (29) is opened via the drive mechanism extension (28) to open the compartment closing valve (27). As a result, the compartment closing valve (27) opens and the compartment (26) opens.
Activated carbon (23) that has been cooled to a very low temperature is exposed. Helium, which is a gas to be exhausted, is exhausted by the adsorption and exhaust capability of the exposed activated carbon (23), and the relative shortage of the argon condensed layer is compensated. After the activated carbon (23) is exposed, when the pressure value of helium and the time derivative of the pressure value of helium fall within predetermined values, the compartment closing valve (27) is opened and closed by the compartment closing valve opening / closing adjusting device (31). Adjusted to close. Activated carbon (23) is an argon condensed layer (1
It is sealed from the exposed space of 4), and waits in the compartment (26) until the compartment close valve (27) is adjusted to open by the compartment close valve opening / closing adjusting device (31).

【0026】(実施例1の効果)以上説明したように、
排気対象のヘリウムの圧力値の時間微分値が所定の値を
越える場合には、密閉された隔室内に隔離されて吸着排
気能力の飽和を防止されて待機している多孔質固体吸着
媒の活性炭が、吸着媒形成気体凝縮層のアルゴン凝縮層
が露出している空間に対して露出されるので、クライオ
ポンプの一時的な排気速度の低下を防止することができ
る。このため一時的な排気速度の低下によって引き起こ
される、吸着媒形成気体凝縮層の急激な圧力上昇などの
クライオポンプの排気動作の暴走的状態を防止すること
が可能である。
(Effect of Embodiment 1) As described above,
When the time derivative of the pressure value of the helium to be evacuated exceeds a predetermined value, the activated carbon of the porous solid adsorbent which is isolated in a closed compartment to prevent saturation of the adsorption / exhaust capacity and is on standby. However, since it is exposed to the space where the argon condensed layer of the adsorbent-forming gas condensed layer is exposed, it is possible to prevent a temporary decrease in the pumping speed of the cryopump. For this reason, it is possible to prevent a runaway state of the cryopump exhaust operation such as a sudden increase in pressure of the adsorbent-forming gas condensed layer caused by a temporary decrease in the exhaust speed.

【0027】以上の説明で、隔室閉止弁を開く圧力値と
圧力値の時間微分値は、個々のクライオポンプの排気動
作が不安定となる値をあらかじめ実験的に求めておくも
のとする。
In the above description, the pressure value for opening the compartment closing valve and the time differential value of the pressure value are experimentally determined in advance so that the exhaust operation of each cryopump becomes unstable.

【0028】次に、図3および図4を参照して本発明を
これまで説明したクライオポンプとは異なる形式のポン
プに適用した実施例につき説明する。図3および図4に
示す実施例では図1および図2に示した実施例と同一の
部材には、同一の符号を付けて説明を省略する。
Next, an embodiment in which the present invention is applied to a pump of a type different from the cryopump described above will be described with reference to FIGS. In the embodiment shown in FIG. 3 and FIG. 4, the same members as those in the embodiment shown in FIG. 1 and FIG.

【0029】(実施例2)図3に示すクライオポンプで
は、図1および図2のクライオポンプとは、液体ヘリウ
ムで冷却されるシェブロン形バッフル(8)が設けられ
ていない点において相違する。この形式のクライオポン
プでは、液体ヘリウム溜(10)の排気面にヘリウム、
水素その他の排気対象気体が同時に吸着されるため、ヘ
リウムの排気面とこれ以外の排気面を区別する必要がな
い場合に有利である。
(Embodiment 2) The cryopump shown in FIG. 3 is different from the cryopumps shown in FIGS. 1 and 2 in that a chevron-type baffle (8) cooled by liquid helium is not provided. In this type of cryopump, helium is added to the exhaust surface of the liquid helium reservoir (10).
Since hydrogen and other gases to be evacuated are simultaneously adsorbed, it is advantageous when it is not necessary to distinguish between the helium exhaust surface and the other exhaust surfaces.

【0030】(実施例3)図4に示す実施例は、本発明
を気体排気面(32)の冷却にヘリウム冷凍機(33)
を用いたクライオポンプに適用した例である。この場
合、ヘリウム冷凍機(33)は、概略液体窒素の沸点温
度に冷却される第1段冷却部(34)と約20Kに冷却
される第2段冷却部(35)と、概略液体ヘリウムの沸
点温度に冷却される第3段冷却部(36)とを備え、第
3段冷却部(36)に固着された冷却板(37)に気体
排気面(32)が形成されている。また第1段冷却部
(34)から先を覆うように設けた輻射シールド(3
8)にはシェブロン形バッフル(39)が、第3段冷却
部(36)に設けた輻射シールド(40)にはシェブロ
ン形バッフル(41)が配設される。
(Embodiment 3) In the embodiment shown in FIG. 4, a helium refrigerator (33) is used to cool the gas exhaust surface (32).
This is an example in which the present invention is applied to a cryopump using a cryopump. In this case, the helium refrigerator (33) includes a first-stage cooling unit (34) cooled to approximately the boiling point of liquid nitrogen, a second-stage cooling unit (35) cooled to approximately 20K, A third-stage cooling unit (36) for cooling to a boiling point temperature, and a gas exhaust surface (32) is formed on a cooling plate (37) fixed to the third-stage cooling unit (36). Further, a radiation shield (3) provided so as to cover the first stage cooling portion (34).
8), a chevron-type baffle (39) is provided on the radiation shield (40) provided in the third-stage cooling unit (36), and a chevron-type baffle (41) is provided.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、多孔質固体吸着媒を、吸着媒形成気体凝縮層
の露出している空間に露出するについて、排出対象であ
る第2の気体の吸気口の圧力を検出して、露出時刻を当
該気体圧力値と圧力値の時間微分値とに対応させて設定
するようにしているので、多孔質固体吸着媒の吸着能力
の飽和が防止されると共に、排気対象の第2の気体の急
激な圧力変動に関わらず、クライオポンプの安定した排
気能力を発揮させることが可能である。
As is apparent from the above description, according to the present invention, the porous solid adsorbent is exposed to the space where the adsorbent-forming gas condensed layer is exposed. Since the pressure at the gas inlet is detected and the exposure time is set in accordance with the gas pressure value and the time derivative of the pressure value, the saturation of the adsorption capacity of the porous solid adsorbent is reduced. While being prevented, the cryopump can exhibit a stable pumping ability irrespective of a sudden pressure change of the second gas to be pumped.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明によるクライオポンプの第1の実施例を
示す断面および一部系統図。
FIG. 1 is a sectional view and a partial system diagram showing a first embodiment of a cryopump according to the present invention.

【図2】図1の符号(23)ないし(27)の部分の拡
大図。
FIG. 2 is an enlarged view of portions (23) to (27) in FIG.

【図3】第2の実施例を示す断面および一部系統図。FIG. 3 is a sectional view and a partial system diagram showing a second embodiment.

【図4】第3の実施例を示す断面および一部系統図。FIG. 4 is a sectional view and a partial system diagram showing a third embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…真空空器 2…吸気口 3…吸気口弁 4…輻射シールド 5…液体窒素溜 6…第1シェブロン形バッフル 7…気液分離器 8…第2シェブロン形バッフル 9…第1液体ヘリウム溜 10…第2液体ヘリウム溜 11…気液分離器 12…吹出し管 13…吹出し孔 14…アルゴン凝縮層 15…マニホールド 16…導入管 17…流量調節弁 18…駆動機構 19…駆動機構制御装置 20…圧力検出管 21…圧力計 22…圧力開度対応装置 23…活性炭(多孔質固体吸着媒) 24…活性炭パネル 25…開口部 26…隔室 27…隔室閉止弁 28…駆動機構延長部 29…駆動機構 30…駆動機構制御装置 31…隔室閉止弁開閉調節装置 32…気体排気面 33…ヘリウム冷凍機 34…第1段冷却部 35…第2段冷却部 36…第3段冷却部 37…冷却板 38…輻射シールド 39…シェブロン形バッフル 40…輻射シールド 41…シェブロン形バッフル DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Vacuum cavity 2 ... Inlet 3 ... Inlet valve 4 ... Radiation shield 5 ... Liquid nitrogen reservoir 6 ... 1st chevron type baffle 7 ... Gas-liquid separator 8 ... 2nd chevron type baffle 9 ... 1st liquid helium reservoir DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... 2nd liquid helium reservoir 11 ... Gas-liquid separator 12 ... Blow-out tube 13 ... Blow-out hole 14 ... Argon condensing layer 15 ... Manifold 16 ... Introduction tube 17 ... Flow control valve 18 ... Drive mechanism 19 ... Drive mechanism control device 20 ... Pressure detecting tube 21 ... Pressure gauge 22 ... Pressure opening corresponding device 23 ... Activated carbon (porous solid adsorbent) 24 ... Activated carbon panel 25 ... Opening 26 ... Separator 27 ... Separator closing valve 28 ... Drive mechanism extension 29 ... Drive mechanism 30 Drive mechanism control device 31 Compartment shutoff valve opening / closing adjustment device 32 Gas exhaust surface 33 Helium refrigerator 34 First stage cooling unit 35 Second stage cooling unit 36 Third stage cooling unit 37 Cooling plate 38 ... radiation shield 39 ... chevron baffle 40 ... radiation shield 41 ... chevron baffle

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 真空中で極低温に冷却した面に凝縮層が
吸着媒として作用する第1の気体を凝縮させ、この第1
の気体の凝縮層中又は凝着層上に排気対象とする第2の
気体を吸着作用又はクライオトラッピング作用で真空中
の気相から排気するようにしたクライオポンプにおい
て、多孔質固体吸着媒を極低温に冷却可能に内部に固定
し且つ前記第1の気体の凝縮層の露出空間に前記多孔質
固体吸着媒を露出可能にする開口部を有する隔室と、前
記隔室を前記気体の凝縮層の露出空間から密閉可能な隔
室閉止弁と、前記第2の気体の圧力測定装置と、前記圧
力測定装置の出力する圧力測定値の時間微分値を演算す
ると共に、前記圧力測定値と圧力測定値の時間微分値に
応じて、前記隔室閉止弁を開くように隔室閉止弁の駆動
制御装置に開閉信号を出力する隔室閉止弁開閉調節装置
とを備えたことを特徴とするクライオポンプ。
A condensed layer condenses a first gas acting as an adsorbent on a surface cooled to a very low temperature in a vacuum,
In a cryopump in which a second gas to be evacuated is condensed or condensed on a second gas to be evacuated from a gaseous phase in a vacuum by an adsorption action or a cryotrapping action, A compartment having an opening fixed inside so as to be able to cool to a low temperature and allowing the porous solid adsorbent to be exposed in an exposed space of the first gas condensing layer; and the compartment having the gas condensing layer. A second chamber closing valve that can be sealed from the exposed space, a second gas pressure measuring device, and a time differential value of a pressure measurement value output from the pressure measuring device, and the pressure measurement value and the pressure measurement are calculated. A cryopump comprising a compartment closing valve opening / closing control device that outputs an opening / closing signal to a compartment closing valve drive control device so as to open the compartment closing valve in accordance with a time differential value of the value. .
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