JP2994720B2

JP2994720B2 - クライオポンプの再生装置

Info

Publication number: JP2994720B2
Application number: JP2271245A
Authority: JP
Inventors: 徳二西場; 茂村山; 和雄野村
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1990-10-08
Filing date: 1990-10-08
Publication date: 1999-12-27
Anticipated expiration: 2014-12-27
Also published as: JPH04148084A

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野この発明はクライオポンプの再生装置の改良に関す
る。

（ロ）従来の技術従来のクライオポンプは例えば実公昭60−42235号公
報に示されているように構成されている。ここで、この
公報を参考に従来例を説明する。第４図において、50は
被減圧体に取付けられるポンプ本体である。このポンプ
本体の中央部にはその底部から円柱状のコールドヘッド
51が立設されている。このコールドヘッドは、その下部
を形成する一段目コールドヘッド52と上部を形成する２
段目コールドヘッド53とで構成されている。コールドヘ
ッド51の内部には、液体ヘリウム等の冷却媒体が循環す
る冷媒通路（図示せず）が設けられている。一段目コー
ルドヘッド52と２段目コールドヘッド53との接続部に
は、加熱板54が鍔形に嵌合わされている。加熱板54上に
は、上部を開口した輻射シールド55が２段目コールドヘ
ッド53を収容するようにして取付けられている。２段目
コールドヘッド53の先端部には、冷却板56が取付けられ
ている。冷却板56の上方には、この冷却板に対向して輻
射シールド55の開口部を塞ぐようにバッフル57が設けら
れている。また、加熱板54はポンプ本体50の外部に設け
られた加熱温度制御回路58に電気的に接続されている。
ポンプ本体50には、バルブ59,60を介して再生ガス供給
管61及び排気管62が接続されている。

この構造のクライオポンプでは、再生時に加熱温度制
御回路58で加熱板54を所定温度に加熱してポンプ本体50
内で補捉された水蒸気、ネオン及びヘリウムなどを気化
させながら、再生ガス供給管61及び排気管62のバルブ5
9,60を開けて再生ガス供給管61からポンプ本体50内に再
生ガスとして乾燥した窒素ガスを供給し、ポンプ本体50
内のガスが再生ガスによって排気管62から速やかに外部
に排気されている。

（ハ）発明が解決しようとする課題しかしながら、従来のクライオポンプは再生時に冷却
板56に吸着したり、輻射シールド55に凝縮したりしたガ
スを加熱板54で加熱して気化させているため、この加熱
板で輻射シールド55が局部的に加熱され、コールドヘッ
ド51内部のハンダで接続されている接続部が溶けて極低
温膨張機として機能しなくなる問題があった。

（ニ）課題を解決するための手段この発明は圧縮機、オイルセパレータ及びアドゾーバ
で形成される流体供給ユニットと、この流体供給ユニッ
トに配管接続される給排気装置と、極低温膨張機及び吸
着装置で構成される負荷ユニットとで構成されたクライ
オポンプの再生装置において、給排気装置と流体供給ユ
ニットとの間に冷却運転時と再生運転時とで圧縮機から
の作動流体の流れを切り換える切換弁とを設け、且つ再
生運転時に流体供給ユニットから流出した作動流体の一
部をこの流体供給ユニットの圧縮機に戻すための減圧装
置を備えるようにしたものである。

（ホ）作用この発明は上記のように構成したことにより、負荷ユ
ニットの極低温膨張機に流体供給ユニットから供給され
る作動流体を極低温運転時と再生運転時とで供給装置に
反対に流し且つ流体供給ユニットから流出した作動流体
の一部をこの流体供給ユニットの圧縮機に戻すようにし
たので、この再生運転時に極低温膨張機を作動流体で加
熱させ（シリンダの全体を均一に加熱し）、吸着装置に
付着している液状や固体状のガスを気化させて極低温膨
張機が局部的に加熱されないようにしている。

（ヘ）実施例以下この発明を第１図及び第２図に示す実施例に基づ
いて説明する。

１は流体供給ユニットで、この流体供給ユニットは圧
縮機２、熱交換器３、オイルセパレータ４及びアドゾー
バ５を直列に接続して構成されている。６は給排気装置
で、この給排気装置は給気弁７と排気弁８とで構成され
ている。９は負荷ユニットで、この負荷ユニットは高真
空にする室10を有する枠体11に取付けられるケーシング
12と、このケーシング内に収納された極低温膨張機13
と、この膨張機に取付けられた吸着装置14とで構成され
ている。15は四方切換弁で、この四方切換弁は流体供給
ユニット１と給排気装置６との間に設け、この流体供給
ユニットのアドゾーバ５から流出した作動流体を給排気
装置６の給気弁７あるいは排気弁８に供給するようにし
ている。四方切換弁15には排気弁８にアドゾーバ５から
作動流体を供給する際に、このアドゾーバからの作動流
体を圧縮機２の吸込側に戻す減圧装置16が設けられてい
る。

極低温膨張機13はケーシング12に取付けられて内部に
ディスプレーサ（図示せず）を収納したシリンダ17で形
成されている。このシリンダは１段目の膨張を行う第１
のシリンダ18と２段目の膨張を行う第２のシリンダ19と
で形成されている。

吸着装置14は第１のシリンダ18の第１コールドヘッド
20に取付けられてケーシング12の内壁に沿って設けられ
た輻射シールド21と、第２のシリンダ19の第２コールド
ヘッド22に取付けられたクライオパネル23と、このクラ
イオパネルの上部で輻射シールド21に取付けられたバッ
フル24とで構成されている。

枠体11には高真空にする室10内とケーシング12内とを
予め10^-1トールの真空にする機械的な真空ポンプ25が取
付けられている。26は第２のコールドヘッド22の温度を
検出する温度センサである。

このように構成されたクライオポンプの再生装置にお
いて、最初に枠体11の室10内とケーシング12内とは真空
ポンプ25によって10^-1トールの圧力まで排気される。次
に、圧縮機２で圧縮されたヘリウム等の作動流体が極低
温膨張機13のシリンダ17内でディスプレーサによって膨
張して寒冷を発生し、第１コールドヘッド20は80゜Ｋ、
第２コールドヘッド22は15゜Ｋの極低温に冷却されてい
る。そして、室10内とケーシング12内との残留ガスはバ
ッフル24及びクライオパネル23で補捉され、枠体11の室
10内を10^-8トールの高真空にしている。

すなわち、圧縮機２で圧縮された作動流体は熱交換器
３で冷却され、オイルセパレータ４及びアドゾーバ５と
でオイルを取り除かれる。そして、四方切換弁15はアド
ゾーバ５を給排気装置６の給気弁７に、圧縮機２の吸込
側を排気弁８に夫々連通するように切り換えている。そ
のため、アドゾーバ５から流出した作動流体は実線矢印
のように流れて四方切換弁15、給気弁７及び第１・第２
のシリンダ18,19内に流入して寒冷を発生し、第１コー
ルドヘッド20を80゜Ｋ、第２コールドヘッド22を15゜Ｋ
に冷却させている。

また、バッフル24やクライオパネル23で補捉された残
留ガスの量が排気容量をオーバーすると、クライオポン
プは再生運転される。再生時にも同様に圧縮機２で圧縮
された作動流体が熱交換器３、オイルセパレータ４及び
アドゾーバ５と流れる。そして、四方切換弁15はアドゾ
ーバ５を排気弁８に、圧縮機２の吸込側を給気弁７に夫
々連通するように切り換えている。そのため、アドゾー
バ５から流出した作動流体は点線矢印のように流れて四
方切換弁15、排気弁８及び第１・第２のシリンダ18,19
内に流入し、第１・第２コールドヘッド20,22を加熱
し、クライオパネル23やバッフル24に補捉されている残
留ガスを気化させて大気中に放出し、このクライオパネ
ルやバッフルに残留ガスが残らないようにしている。す
なわち、再生時、排気行程のシリンダ17内に高温の作動
流体が流入し、このシリンダ内で作動流体は膨張されな
いようにすることにより、シリンダ17内での寒冷の発生
を防止できるようにしている。また、シリンダ17は全体
を圧縮された作動流体で加熱することにより、局部的に
高温になるのを抑え、極低温時に安定性のよいハンダで
接続部を接続しても熱に弱いハンダが再生時に溶けるの
を防止され、極低温膨張機13が再生時に破損しないよう
にしている。

四方切換弁15に設けた減圧装置は再生時に圧縮機２の
吸込側にアドゾーバ５から流出した作動流体の一部を圧
縮機２に直接戻すことにより、負荷ユニット９の極低温
膨張機13のシリンダ17が常温付近で急激に温度上昇しな
いようにこのシリンダに供給される作動流体量を調整す
るようにしている。

温度センサ26は第２コールドヘッド22に取付けること
により、再生時に第２コールドヘッド22が異常温度上昇
するのを防止できるようにしている。すなわち、温度セ
ンサ26は第２コールドヘッド22が所定温度になったら圧
縮機２を停止あるいは冷凍運転に入るようにしている。

尚、上記の説明においては、四方切換弁15で説明した
が、第３図に示すように４個の電磁弁27,28,29,30で四
方切換弁の代わりをさせても同様な効果を有することは
言うまでもない。

（ト）発明の効果以上のようにこの発明によれば、給排気装置と流体供
給ユニットとの間に圧縮機からの作動流体の流れを切り
換える切換弁を設けたのであるから、負荷ユニットに極
低温膨張機の再生時に作動流体の流れを反転させるだけ
で、吸着装置に付着した残留ガスを大気中に放出するこ
とができ、しかも、再生運転時には流体供給ユニットか
ら流出した作動流体の一部をこの流体供給ユニットの圧
縮機に戻すようにしたので、この再生運転時にシリンダ
の全体を均一に加熱し、局部的な加熱による破損を防止
できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す極低温ユニットの回
路図、第２図は同じく極低温膨張機の断面図、第３図は
他の実施例を示す極低温ユニットの回路図、第４図は従
来例を示す極低温膨張機の断面図である。１……流体供給ユニット、２……圧縮機、４……オイル
セパレータ、５……アドゾーバ、６……給排気装置、９
……負荷ユニット、13……極低温膨張機、14……吸着装
置、15……四方切換弁、27,28,29,30……電磁弁。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭64−33474（ＪＰ，Ａ) 特開平２−95779（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F04B 37/08

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】圧縮機、オイルセパレータ、及びアドゾー
バで形成される流体供給ユニットと、この流体供給ユニ
ットに配管接続される給排気装置と、極低温膨張機及び
吸着装置で構成される負荷ユニットとで構成されたクラ
イオポンプの再生装置において、前記給排気装置と流体
供給ユニットとの間に極低温運転時と再生運転時とで前
記圧縮機からの作動流体の流れを切り換える切換弁とを
設け、且つ前記再生運転時に流体供給ユニットから流出
した作動流体の一部をこの流体供給ユニットの圧縮機に
戻すための減圧装置を備えたことを特徴とするクライオ
ポンプの再生装置。