JP3251288B2

JP3251288B2 - クライオポンプ

Info

Publication number: JP3251288B2
Application number: JP50847992A
Authority: JP
Inventors: マッテルン−クロソン，モニカ; ムンディンガー，ハンス−ユルゲン; グレーガー，フェルディナント
Original assignee: ライボルトアクチエンゲゼルシヤフト
Priority date: 1991-09-10
Filing date: 1992-04-18
Publication date: 2002-01-28
Anticipated expiration: 2017-01-28
Also published as: JPH06510348A; EP0603180B1; DE59208526D1; KR100239605B1; EP0603180A1; WO1993005294A1; US5465584A; KR940702587A; DE9111236U1

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、請求項１の上位概念部に記載の形式のクラ
イオポンプに関する。

冷源もしくは冷凍機によって作動させられるクライオ
ポンプは、たとえばドイツ連邦共和国特許出願公開第26
20880号明細書に基づき公知である。このような形式の
クライオポンプは通常、３つのポンプ面範囲を有してい
る。これらのポンプ面範囲は種々異なる種類の気体を沈
着させるために使用される。第１の面範囲は冷凍機の第
１の段と良熱伝導接触していて、冷凍機の形式と出力と
に応じて60〜100Kのほぼ一定の温度を有している。前記
面範囲には、通常、放射線シールドとバッフルとが所属
している。これらの構成部分はより低い温度のポンプ面
を、入射する熱放射線から保護している。第１の段のポ
ンプ面は比較的容易に凝縮可能な気体、たとえば水素や
二酸化炭素をクライオ凝縮（クライオコンデンセーショ
ン）によって沈着させるために働くと有利である。

第２のポンプ面範囲は冷凍機の第２の段と熱伝導接触
している。この第２の段はポンプの運転時に約20Kの温
度を有している。第２の面範囲は、より低い温度でしか
凝縮可能でない気体、たとえば窒素、アルゴンまたはこ
れに類するものを同じくクライオ凝縮によって除去する
ために働くと有利である。

第３のポンプ面範囲は同じく冷凍機の第２の段の温度
にあって（３つの段を有する冷凍機においては相応して
一層低い）、吸着材料で被覆されている。このポンプ面
では、主として軽い気体、たとえば水素、ヘリウムまた
はこれに類するもののクライオ吸着（クライオソープシ
ョン）が行なわれるようになっている。

クライオポンプを再生するためには、ポンプ面を加熱
することが必要となる。このことは、放射線またはクラ
イオポンプのケーシングを貫流する、加熱された再生ガ
スを用いて行なうことができる。別の可能性（ドイツ連
邦共和国特許出願公開第3512616号明細書参照）は、ポ
ンプ面に電気式の加熱装置を装備させ、この加熱装置を
再生プロセス時に作動させることにある。前記加熱装置
を用いて、ポンプ内室に接続された前真空ポンプの運転
時にポンプ面はたとえば70℃にまで加熱され、その結
果、沈着された気体が除去された後に、再びポンプ内室
に前真空圧（約10^-2ミリバール）が得られる。前記手段
により実施されるポンプの全体再生は数時間を要する。
なぜならば、再生時間が本来の再生時間と、ポンプの再
始動、特にポンプ面の低温運転のために必要となる時間
とから成っているからである。

クライオポンプはしばしば半導体製造技術において使
用される。このような多くの使用においては、主として
第２の段のポンプ面しか負荷しないような気体が生じ
る。したがって、低温ポンプ面の再生しか実施しないこ
とが知られている（たとえばドイツ連邦共和国特許出願
公開第3512614号明細書参照）。このことは、第２の段
に設けられたポンプ面を別個に加熱することによって行
なわれる。

全ての再生過程においては、クライオポンプの入口開
口に通常前置されている入口弁が閉鎖されなければなら
ない、すなわち、ポンプ運転、ひいては製造運転が中断
されなければならない訳である。

本発明は、一層迅速に再生することのできるようなク
ライオポンプを提供することである。

本発明によれば、この課題は請求項１の特徴部に記載
の構成により解決される。

本発明によるクライオポンプでは、凝縮して一般に比
較的厚い氷層を形成する気体を、三重点の圧力よりも高
い圧力（再生圧）で除去することが可能となる。これに
より、コストのかかる、量を増大させる再生ガスが必要
となることなく高い蒸発除去率が可能となる。加熱に基
づき、再生したいポンプ面の温度も三重点の温度よりも
上となるので、氷は極めて迅速に液相および／または気
相に移行して、再生弁を介して除去され得る。これによ
って、クライオポンプの再生は、第２の段のポンプ面の
再生であろうと、全体再生であろうと、一層迅速に実施
することができるので、運転中断のために必要となる時
間は著しく短縮される。

ポンプ運転時に軽い気体の吸着と重い気体の凝縮とを
可能にする温度を有しているポンプ面を備えた、２段式
または多段式の冷凍機によって運転されるクライオポン
プでは、上記方法の変化形において、再生法の導入後
に、比較的低い圧力で軽い気体の脱着が行なわれるま
で、ポンプ内室と前真空ポンプとの間の接続が開かれる
と有利である。このようなステップは数秒しか必要とせ
ず、しかもポンプ内室における高い水素濃度を回避す
る。

２段式の冷凍機によって運転されるクライオポンプに
おいて、第２の段のポンプ面だけを再生したい場合に
は、再生が特に迅速で有利になる。このような方法、つ
まり第２の段のポンプ面だけが加熱されるような方法
は、冷凍機の運転時に実施することができる。これによ
って、再生後に必要となる、第２の段のポンプ面を再び
作動温度にまでもたらすための時間は極めて短くなる。
高められた圧力において（同じく除去したい気体の三重
点の圧力の上でも）液相および／または気相に移行する
沈着物を迅速に除去するためには再生温度が、除去した
い気体の三重点の温度よりも少しだけ上になればよいの
で、このような時間短縮は一層助成される。

クライオポンプの再生を最短時間で実施し得るように
するためには、液相および／または気相に移行する沈着
物が、このために設けられた再生弁を通っで迅速に通過
することが必要となる。再生圧が大気圧よりも下にある
と、再生弁に接続された導管はフィードポンプを備えて
いなければならない。このフィードポンプは再生弁を介
して沈着物を吸い込むことができる。

再生圧が大気圧よりも上にあるように再生圧を高く設
定し、かつ再生弁を逆止弁として構成することは極めて
有利である。このような手段では、再生弁に配属された
フィードポンプを不要にすることができる。ポンプ内室
で大気圧が越えられるやいなや、再生弁は開く。気相お
よび液相に移行する沈着物はポンプ内の正圧に基づき、
開いた弁によって押し出され、ひいては迅速に除去され
る。このような手段では、再生弁の、ポンプ内室内の圧
力に関連した制御は、大気圧が上回られるか、もしくは
下回られると自動的に行なわれる。このような手段の使
用により、ポンプ停止時間をファクタ10だけ短縮させる
ことができる。当然ながら、特に再生圧が大気圧よりも
小さい場合には、逆止弁としては構成されていない再生
弁を、制御手段を介してポンプ内室内の圧力または再生
の終了と関連した温度変化（たとえばポンプ面の範囲ま
たは再生弁の範囲において）に関連いて制御することも
可能である。

液相における沈着物の除去が特に迅速に可能となるの
で、再生弁の設けられている流出導管の入口開口は放射
線シールドの下側の範囲に位置していると望ましい。こ
の範囲では、第２の段のポンプ面から剥離する、まだ氷
状の沈着物も流入する。したがって、この範囲において
付加的に加熱装置が設けられていると有利である。流出
導管の接続されている第２の段のポンプ面の下方にホッ
パまたはトラフが、必要に応じて加熱されるように設け
られていてよい。

再生弁は加熱装置を有していると有利である。冷たい
液体および／または気体の通過後に、前記加熱装置はた
とえばエラストマシールリングを備えたシール面を加熱
するので、再生後に再生弁の真空密な閉鎖が確保されて
いる。弁の過度に強力な加熱を回避するためには、温度
センサが設けられていると有利である。この温度センサ
を用いて、加熱出力が制御される。再生が終了し、弁が
閉鎖されて周囲温度にまで加熱された後に加熱出力はも
はや不要となるので、温度センサによって提供される情
報は、再生に引き続いて必要となるステップ（前真空ポ
ンプの回路閉鎖、ポンプ面加熱の遅延された遮断、冷凍
機の作動開始またはこれに類するもの）を導入するため
に使用することができる。

２段式のクライオポンプを用いた再生実験では、冷凍
機の運転時に第２の段のポンプ面だけを再生しようとす
る場合でも、第１の段のポンプ面の温度も比較的高い値
にまで上昇することが判かった。これにより、本発明に
よる方法によって得られる、極めて短い沈着物除去時間
に、第１の段の比較的高い熱負荷に基づき相変わらず比
較的長いポンプ低温運転時間が続くことが判かった。こ
のような熱負荷の原因は、第２の段から蒸発除去される
気体である。このような気体は、放射線シールドと外側
のケーシングとの間の中間室に流入して、この場所で熱
橋を形成する。ポンプ内室内の圧力は再生時に比較的高
くなり、しかもしばしば大気圧よりも高くなるので、こ
のような熱橋が特に働く。これによって、周囲温度を有
する外側のケーシングから冷たい放射線シールドに伝播
する熱は第１の段の特に高い熱負荷となる。

したがって、本発明によるクライオポンプの有利な改
良形では、クライオポンプが、ケーシングからポンプ内
に存在する気体、ひいては第１の段のポンプ面への前記
熱伝達を十分に遮断するような手段を備えている。この
ような熱絶縁は、劣熱伝導性の材料によって形成するこ
とができる。この材料はケーシングと放射線シールドと
の間に位置する。特に有効な手段では、クライオポンプ
が真空絶縁を備えている。このためには、クライオポン
プの壁が、公知の形式で二重壁に構成されていてよい。
本発明のさらに別の有利な手段では、放射線シールド自
体が前記二重壁の内壁を形成している。このような構成
では、ポンプ内室内の高い圧力で、外側のポンプケーシ
ングから第１の段のポンプ面への決定的な熱伝達がもは
や行なわれないので、前記ポンプ面はほぼその低い温度
を維持する。再生後にクライオポンプを再び低温運転さ
せるために必要となる時間は、著しく短縮される。

第１図〜第７図に示した実施例につき、本発明の別の
利点を詳しく説明する。

第１図は、制御兼供給装置を備えた、本発明によるク
ライオポンプの概略図を示しており、第２図〜第７図は、真空絶縁を行なう実施例の断面図
を示している。

全ての実施例において、クライオポンプは符号１で、
その外側のケーシングは符号２で、冷凍機は符号３で、
その両段は符号4;5でそれぞれ示されている。第１の段
４のポンプ面には、上方に向かって開いたポット形の放
射線シールド６が所属している。この放射線シールド６
の底部７は良熱伝導性にかつ、必要に応じて真空密に第
１の段４に固定されている。さらに、前記ポンプ面に
は、バッフル８が所属している。このバッフル８はクラ
イオポンプの入口範囲に位置していて、放射線シールド
６と共にポンプ内室９を形成している。バッフル８は放
射線シールド６に固定されていて、この場合、バッフル
８は、放射線シールド６の温度をとる。

ポンプ内室９には、第２の段のポンプ面11が設けられ
ている。このポンプ面11は、たとえばほぼＵ字形の薄板
区分によって形成される。Ｕ字形の薄板区分はその結合
部分で良熱伝導性に冷凍機３の第２の段５に固定されて
いるので、外側の面範囲12と内側の面範囲13とが得られ
る。外側の面範囲12は第２の段の凝縮ポンプ面を形成す
る。内側に位置する面範囲13は吸着材料で被覆されてい
る（斜線14）。この内側の範囲には、軽いガスがクライ
オ吸着により結合される。

気体で被覆されたポンプ面６〜８および11〜14を再生
できるようにするためには、加熱装置が設けられてい
る。この加熱装置は加熱導体16,17,18によって形成され
る。第１の段４のポンプ面に用いられる加熱導体16は放
射線シールド６の底部７の範囲に位置している。第２の
段５のポンプ面に用いられる加熱導体17は外側のポンプ
面12に取り付けられている。付加的に、冷凍機３の第２
の段５に加熱導体18を装備することも可能である（第２
図、第３図、第５図および第７図）。加熱導体16,17,18
のための給電導線ならびに温度センサ19,20に通じた導
線は、第１図に示したように放射線シールド６と、ケー
シング２に設けられた接続管片21とを通って真空密に導
出されている。接続管片21には、加熱供給部22が固定さ
れている。この加熱供給部22は制御ユニット23によって
制御される。

第１図〜第３図に示した実施例は、放射線シールド６
が取り込まれているような真空絶縁を装備している。真
空絶縁を生ぜしめる、外側のケーシング２と放射線シー
ルド６との間の中間室25をポンプ内室９と隔離するため
には、放射線シールド６が冷凍機３の第１の段４に真空
密に固定されている。さらに、放射線シールド６の上縁
部は劣熱伝導性の材料（たとえば特殊鋼）から成るベロ
ーズ26を介して外側のケーシング２に結合されている。
図示の実施例では、外側のケーシング２がフランジ27を
備えている。ベローズ26はフランジ27と、放射線シール
ド６の固定部との間を延びている。ベローズ26の長さ
は、外側のケーシング２またはフランジ27からベローズ
26を介して放射線シールド６に流れる熱が無視し得る程
僅かになるように設定されている。

加熱導線を貫通案内するための接続管片21の他に、こ
の実施例は別の接続管片31,32を装備している。接続管
片31は中間室25に開口している。接続管片32はポンプ内
室９に開口している。第１図〜第３図に示した実施例で
は、前記接続管片32が中間室25を真空密に貫通して案内
されている。

第１図に示した実施例では、クライオポンプ１が入口
弁33を介して排気鐘34に接続されている。この入口弁33
と排気鐘34とは第１図にしか図示しない。排気鐘34内の
圧力を観察しかつ測定するためには、圧力測定器35が設
けられている。また、接続管片31,32にも、圧力測定器3
6;37が接続されている。

接続管片31,32はさらに導管41（第１図および第５
図）を介して互いに接続されている。この導管41は弁42
を備えている。接続管片32はさらに弁44を備えた導管43
を介して真空ポンプ45の入口に接続されている。この真
空ポンプは、有利には無油式の前真空ポンプ、たとえば
ダイヤフラム真空ポンプである。

第１図に示したようなクライオポンプを運転するため
には、まず入口弁33が閉じていて、かつ弁42が開いた状
態において、ポンプ内室９と中間室25とが真空ポンプ45
によって排気される。約10^-1〜10^-2ミリバールの圧力
で、冷凍機３が運転させられるので、ポンプ面は低温作
動させられる。それとほとんど同時に、弁44が閉じられ
る。低温運転の間、作動温度への到達後に、クライオポ
ンプのポンプ面は、まだポンプ内室９と中間室25とに
（弁42はまだ開いている）存在する気体を結合させるの
で、ポンプ室９と中間室25とには、比較的迅速に10^-5ミ
リバールよりも低い圧力が得られる。その後に、弁42が
閉じられるので、中間室25は極めて有効な真空絶縁の機
能を持つ。

弁42が制御弁として構成されていると有利である。制
御は、圧力測定器36を用いて測定される中間室25内の圧
力と、圧力測定器37を用いて測定されるポンプ内室９内
の圧力とに関連して行なわれる。この制御は、たとえば
中間室25の圧力が約10^-3ミリバールにまで上昇した場合
にのみ弁42が開き、かつ前記圧力が10^-3ミリバールより
も小さい間の時間に弁42が閉じたままとなるように行な
われる。したがって、中間室25は後排気される。これに
よって、クライオポンプ１は常時中間室25内の絶縁真空
の維持をも確実に生ぜしめるようになる。

クライオポンプの低温運転時では、排気鐘34にも前真
空ポンプ（たとえば前真空ポンプ45）を用いて約10^-1ミ
リバールの前真空圧が形成されている。ポンプの低温運
転時に、排気鐘内でこの圧力が達成された後に、入口弁
33を開いて、所望のポンプ運転を実施することができ
る。

クライオポンプにとって典型的な使用形式では、排気
鐘34が繰り返し排気されなければならない。すなわち、
入口弁33はその都度閉じられて、再び開かれなければな
らない。このポンプサイクルは、所定のポンプ容量が達
成されるまで、つまりポンプ面が再生されなければなら
なくなるまで数回繰り返すことができる。ポンプ面の再
生のためには、再生したいポンプ面が加熱され、溶解し
た沈着物が再生弁47を備えた流出導管46を介して除去さ
れる。再生弁47は加熱装置48と温度センサ49とを備えて
いる。第１図に示したように、加熱装置48は加熱供給部
22に接続されている。温度センサ49によって生ぜしめら
れる信号は制御ユニット23に供給される。第１図に示し
た実施例では、弁44と再生弁47の操作が制御ユニット23
によって行なわれる。このために制御ユニット23には、
冷凍機３の両段4,5に設けられた温度センサ19,20によっ
て生ぜしめられる信号も供給される。さらに、少なくと
もポンプ内室９内の圧力を表示する方の圧力測定器37も
制御ユニット23に接続されている。

第２図および第３図に示した実施例では、再生弁47が
逆止弁として構成されている。この再生弁47はポンプ内
室９内の規定の圧力で開く。再生弁47が直接に環境周囲
に通じているか、または引き続き大気圧を有する導管に
通じていると、再生弁47が開くためにはポンプ内室９内
の圧力が大気圧よりも高くなければならない。再生弁47
が既にポンプ内室９内の、大気圧よりも低い圧力で開か
せたい場合には、引き続き延びている導管に適当なブロ
ワ50が配置されていなければならない（第２図）。

重要となるのは、放射線シールド６に外部の熱が流入
し得ず、しかも接続管片32の壁を介しても流入し得ない
ことである。この接続管片32はポンプ内室９に開口して
いるので、第１図、第２図および第３図に示した実施例
では真空密に放射線シールド６を通って貫通案内されな
ければならない。接続管片32の有利な実施例は、第２図
に示されている。接続管片32は同心的な２つの管区分5
1,52によって形成される。内側の管区分51はポンプ内室
に開口していて、たとえば溶接によって放射線シールド
６に密に結合されている。出口範囲では、内側の管区分
51が、たとえばやはり溶接によって外側の管区分52に真
空密に結合されている。外側の管区分51は中間室25に開
口していて、外側のケーシング２に真空密に結合されて
いる。これによって、両管区分51,52の間の環状室にお
いても、中間室25の絶縁真空が維持される。内側の管区
分51は劣熱伝導性の材料、たとえば特殊鋼から成ってい
て、外部から放射線シールド６への熱伝達が無視し得る
程僅かになるような長さに設定されている。

種々異なる組込み位置において、遊離する凝縮物の流
出を常時保証するためには、放射線シールド６の底部７
と側壁とが水平線もしくは鉛直線に対して傾けられてい
る。このような傾斜はそれぞれ、ポンプの水平な位置お
よび鉛直な位置において内側の管区分51の開口が常時最
も低い個所を形成するように設定されている。したがっ
て、再生時に第２の段のポンプ面から滴下する液体は常
に内側の管区分51に流入するようになる。この管区分51
には、流出導管46と、（この流出導管とは無関係に）前
真空ポンプ45に通じた導管43とが接続されている。

第３図に示した実施例では、放射線シールド６と、外
方に案内された接続管片21,32との間の熱絶縁が、十分
な長さのばねベローズ53,54によって形成される。ばね
ベローズ53,54はポンプ内部に位置しているので、接続
管片21,32のそれぞれ外側に位置する区分を短く保持す
ることができる。

ポンプ内室９に向かって、ばねベローズ53,54に続い
て管区分55,56が設けられている。これらの管区分55,56
は部分的にポンプ内室９に突入している。これにより、
第２の段５のポンプ面の再生時に液体状態に移行する沈
着物は接続管片21,32には流入しなくなる。液体ガスの
迅速な除去を可能にするためには、流出導管46が接続管
片32を通って貫通案内されている。この流出導管46は側
方で管区分56に開口していて、しかも放射線シールド６
の底部７の真上で開口しており、さらにクライオポンプ
１の外部で接続管片32から導出されている。したがっ
て、第２の段５のポンプ面の再生時に形成されて滴下す
る液体は流出導管46を介して流出することができる。加
熱導体16が放射線シールド６の底部の範囲に位置してい
ることに基づき、まだ凍結した状態で剥離した沈着物を
迅速に液体の状態に変えることができる。

第３図に示した実施例では、さらに放射線シールド６
の底部の下面が吸着材料58で被覆されている。すなわ
ち、この吸着材料58は中間室25に位置していて、絶縁真
空を維持するために役立つ。この実施例では、さらに
（中間室25が十分密に構成されている場合に）、中間室
25とポンプ内室９とを時折接続することを不要にするこ
とが可能となる。冷凍機３の運転時に冷たくなる面範囲
に吸着材料が存在していることに基づき、ポンプ運転時
における中間室25内の絶縁真空が常時確保されている。
吸着材料の代わりに、ゲッタ材料を設けることもでき
る。

第３図および第４図に示した実施例では、流出導管46
がフランジ61に開口している。このフランジ61は、逆止
弁として構成された再生弁47を外側の管区分62と共に支
持している。フランジ61は両側に管片63,64を備えてい
る（第４図）。この管片はそれぞれねじ山65;66を備え
ている。このねじ山65を用いて、フランジ61は流出導管
46に結合されている。ねじ山66には、ほぼ円筒状の弁ケ
ーシング67が螺合されている。弁ケーシング67の自由端
面は弁座68を形成している。この弁座68には、弁頭部69
と、シールリング71とが配属されている。弁ケーシング
67の端面側の開口には、中央のスリーブ72が保持されて
おり、このスリーブ72には、弁頭部69に設けられた中央
のピン73が案内されている。スリーブ72と、ピン73に設
けられたスナップリング74との間には、圧縮ばね75が設
けられている。この圧縮ばね75は所要の閉鎖力を形成す
る。ポンプ内室９内の圧力が、弁頭部69を負荷する圧力
と、圧縮ばね75の閉鎖力とを上回ると、再生弁47はその
開放位置を取る。

弁ケーシング67の外面は加熱装置48と温度センサ49、
有利にはPT100とを支持している。給電兼信号導線76は
まとめられて、フランジ61に設けられた、シールされた
開口77を通って導出されている。弁ケーシング67の内部
には、排出したい沈着物によって貫流されるフィルタ78
が設けられている。これによって、不純物を弁座68から
遠ざけておくことができる。別の実施例では、フィルタ
78は流出導管の別の個所にも配置されていてよい。外側
の管区分62はクランプを用いてフランジ61に固定されて
いる。外側の管区分62の自由な端面79には別の導出導管
を接続することができる。

第５図〜第７図に示した実施例は真空絶縁を生ぜしめ
る中間室25を備えている。この中間室25は放射線シール
ド６とは無関係である。ポンプのケーシング２は二重壁
に構成されている。比較的安定的な外壁81には、できる
だけ薄い内壁82が向かい合って位置している。有利には
特殊鋼から成る薄い内壁82は、極めて小さな熱伝導率と
小さな熱容量という利点を有している。ポンプ面の再生
時、つまりポンプ内室９内の高い圧力においては、内壁
82が冷たいままとなるので、ケーシング２から放射線シ
ールド６への熱流は無視し得る程僅かである。所望の作
用は、内壁82がそのポンプ内室９に面した側で少なくと
も部分的に黒色に彩色されているか、または放射線シー
ルド６に局所的に熱結合されていることにより助成する
ことができる。

極めて薄い内壁82（たとえば0.5mm以下の厚さを有す
る特殊鋼薄板）では、絶縁真空内の圧力がポンプ内室９
内の圧力よりも著しく高くなってはいけない。また有利
には、この絶縁真空内の圧力がミリバール域に留まるこ
とが確保されなければならない。したがって、中間室25
が導管41を介してポンプ内室９に接続されていると有利
である。導管41に設けられた弁42が、絶縁真空内の圧力
がたとえばポンプ内室９内の圧力よりも約100ミリバー
ルだけ高く形成されると開放位置をとるような制御弁ま
たは逆止弁として構成されている場合、つまりポンプ内
室９内の圧力が中間室25の圧力よりも下に低下すると、
絶縁真空を生ぜしめる中間室25とポンプ内室９との間の
接続が形成される場合、内壁82の変形を招いてしまう絶
縁真空の過度に高い圧力は回避される。中間室25の排気
は、閉鎖弁を備えている別個のポンプ管片80を介して行
なわれる。

第５図〜第７図に示した実施例の場合でも、絶縁真空
を生ぜしめる中間室５の内部に吸着材料またはゲッタ材
料83が設けられていると有利である（第６図）。弁42に
接続された導管41が設けられていない場合でも、前記吸
着材料またはゲッタ材料83は絶縁真空を維持するために
働く。吸着材料またはゲッタ材料83の作用は冷却によっ
て増幅される。このためには、冷橋84が設けられてい
る。この冷橋は良熱伝導性の撚り線から成っていて、冷
凍機３の第１の段４を内壁82の、吸着材料83の位置する
範囲に接続している。別の可能性は、放射線シールド６
の外面を少なくとも部分的に黒色に彩色することにあ
る。

第７図に示した実施例では、ポンプ面11が回転対称的
な形状を有している。このポンプ面11の下方には、円形
のトラフ8585が設けられている。特に面範囲12から液体
または氷の形で剥離する沈着物はトラフ85に流入する。
このトラフは、氷の形で剥離する沈着物の解凍を促進す
る目的で加熱することができる。トラフ85の最も低い地
点に接続された流出導管46を介して、沈着物はさらに上
で説明したようにして除去される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者グレーガー，フェルディナントドイツ連邦共和国Ｄ−5000 ケルン 71 ハルテンフェルス 25 (56)参考文献特開平１−305173（ＪＰ，Ａ) 実開昭59−81784（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F04B 37/08

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】冷凍機（３）によって運転されるクライオ
ポンプ（１）であって、ケーシング（２）と、入口弁
（33）と、加熱可能なポンプ面（11）と、導管（43）を
介して当該クライオポンプ（１）に接続された前真空ポ
ンプ（45）とが設けられている形式のものにおいて、当
該クライオポンプ（１）に接続された別の導管（46）が
設けられており、該導管（46）に再生弁（47）が配置さ
れており、該再生弁（47）が、ポンプ面（11）を再生す
る間に沈着物を除去するために働き、かつ加熱装置（4
8）を備えていることを特徴とする、クライオポンプ。
【請求項２】前記再生弁（47）が、流出導管（46）の構
成部分として形成されており、前記流出導管（46）に、
前記再生弁（47）に後置されてフィード装置（50）が設
けられている、請求項１記載のクライオポンプ。
【請求項３】前記流出導管（46）の入口開口が、放射線
シールド（６）の下側の範囲に設けられている、請求項
１または２記載のクライオポンプ。
【請求項４】前記流出導管（46）の入口開口がそれぞれ
放射線シールド（６）の最も低い個所に接続されるよう
に放射線シールド（６）の底部（７）および／または周
壁が傾けられている、請求項３記載のクライオポンプ。
【請求項５】放射線シールド（６）の底範囲に加熱装置
（16）が設けられている、請求項３または４記載のクラ
イオポンプ。
【請求項６】第２の段（５）のポンプ面（11）の下方
に、必要に応じて加熱されるホッパまたはトラフ（85）
が設けられており、該ホッパまたはトラフ（85）の出口
が前記流出導管（46）に開口している、請求項１または
２記載のクライオポンプ。
【請求項７】前記再生弁（47）が、逆止弁として構成さ
れている、請求項１から６までのいずれか１項記載のク
ライオポンプ。
【請求項８】前記再生弁（47）が、温度センサ（49）を
備えている、請求項１から７までのいずれか１項記載の
クライオポンプ。
【請求項９】前記再生弁（47）のシール面（68,71）
に、流れ方向で見てフィルタ（78）が前置されている、
請求項１から８までのいずれか１項記載のクライオポン
プ。
【請求項１０】前記再生弁（47）が、ほぼ円筒状の弁ケ
ーシング（67）を有しており、該弁ケーシングの一方の
端面が、弁座（68）を形成しており、弁頭部（69）が設
けられており、該弁頭部が、中央のピン（73）を介し
て、前記弁ケーシング（67）の端面側の開口に中央で保
持されたスリーブ（72）に案内されている、請求項１か
ら９までのいずれか１項記載のクライオポンプ。
【請求項１１】前記弁ケーシング（67）が、管区分（6
2）と一緒にフランジ（61）に固定されており、該フラ
ンジに前記流出導管（46）が開口している、請求項10記
載のクライオポンプ。
【請求項１２】前記再生弁（47）が、センサによってア
クティブに制御される制御弁として構成されている、請
求項１から11までのいずれか１項記載のクライオポン
プ。
【請求項１３】ポンプ内室（９）内の気体を介して行な
われる、ポンプケーシング（２）からポンプ面（6,8）
への熱伝達を阻止する手段（25,81,82）が設けられてい
る、請求項１から12までのいずれか１項記載のクライオ
ポンプ。
【請求項１４】外側のポンプケーシング（２）と放射線
シールド（6,7）との間に、劣熱伝導性の材料が設けら
れている、請求項13記載のクライオポンプ。
【請求項１５】外側のポンプケーシング（２）が、少な
くとも部分的に二重壁（81,82）として構成されてい
て、閉鎖された、排気可能な中間室（25）を形成してい
る、請求項13記載のクライオポンプ。
【請求項１６】少なくとも内壁（82）が、特殊鋼から成
っている、請求項15記載のクライオポンプ。
【請求項１７】前記内壁（82）の厚さが、1mm、有利に
は0.5mmよりも小さく形成されている、請求項16記載の
クライオポンプ。
【請求項１８】外側のポンプケーシング（２）と、多段
式の冷源（３）と、該冷源（３）の第１の段（５）に熱
伝導結合された放射線シールド（６）とが設けられてお
り、該放射線シールドが、外側のポンプケーシング
（２）と共に中間室（25）を形成していて、冷源（３）
の第１の段（４）に熱伝導結合されており、かつポンプ
内室（９）を形成しており、該ポンプ内室に低温ポンプ
面（12,13）が設けられており、前記中間室（25）が、
真空密に形成された室である、請求項13記載のクライオ
ポンプ。
【請求項１９】放射線シールド（６）が、冷凍機（３）
の第１の段（４）に真空密に接続されており、放射線シ
ールド（６）の上縁部が、外側のポンプケーシング
（２）または該ポンプケーシング（２）に設けられた入
口フランジ（27）に、熱運動を補償する、劣熱伝導性の
真空密な構成部分、有利にはベローズ（26）を介して接
続されている、請求項18記載のクライオポンプ。
【請求項２０】接続管片（31,32）が設けられていて、
該接続管片のうちの一方の接続管片が、前記中間室（2
5）に開口して、他方の接続管片が、ポンプ内室（９）
に開口しており、両接続管片が、弁（42）を介して互い
に接続されている、請求項15から19までのいずれか１項
記載のクライオポンプ。
【請求項２１】前記弁（42）が再生弁または逆止弁とし
て構成されている、請求項20記載のクライオポンプ。
【請求項２２】ポンプ内室（９）と前記中間室（25）と
の間の接続が、約10^-3以下のミリバールの内室内の圧力
ｐで開いており、10^-3ミリバールよりも大きい圧力ｐで
閉じられている、請求項21記載のクライオポンプ。
【請求項２３】絶縁真空を生ぜしめる中間室（25）内の
圧力がポンプ内室（９）内よりも約100ミリバールだけ
高い場合に、前記弁（42）が開放位置を取るようになっ
ている、請求項21記載のクライオポンプ。
【請求項２４】絶縁真空を生ぜしめる中間室（25）を通
って貫通案内された接続管片（21および／または32）
が、二重管（51,52）として構成されている、請求項15
から23までのいずれか１項記載のクライオポンプ。
【請求項２５】絶縁真空を生ぜしめる中間室（25）を通
って貫通案内された接続管片（21および／または32）
が、劣熱伝導性の材料、有利には特殊鋼から成る、前記
中間室（25）に配置されたばねベローズ（53,54）を備
えている、請求項15から23までのいずれか１項記載のク
ライオポンプ。
【請求項２６】放射線シールド（６）の底範囲（７）を
通って貫通案内された接続管片（21および／または32）
が、ポンプ内室（９）に突入した縁部（55,56）を備え
ている、請求項24または25記載のクライオポンプ。
【請求項２７】前記流出導管（46）が、接続管片（21,3
2）を通って貫通案内されている、請求項24から26まで
のいずれか１項記載のクライオポンプ。
【請求項２８】中間室（25）が、真空密に構成された室
として構成されており、該室に、ゲッタまたは冷却可能
な面範囲に被着された吸着材料（58,83）が位置してい
る、請求項15から27までのいずれか１項記載のクライオ
ポンプ。
【請求項２９】二重壁に形成されたケーシング（２）
で、内壁（82）の前記中間室（25）に面した範囲が吸着
材料（83）を保持しており、前記範囲のポンプ内室
（９）に面した側が、冷橋（84）を介して冷凍機（３）
の第１の段（４）に接続されている、請求項28記載のク
ライオポンプ。
【請求項３０】放射線シールド（６）が内壁を形成して
いるような、絶縁真空を生ぜしめる中間室（25）で、放
射線シールド（６）の外面に、有利には底部（７）の範
囲に、吸着材料（58）が設けられている、請求項28記載
のクライオポンプ。
【請求項３１】放射線シールド（６）の外面が、少なく
とも部分的に黒色に彩色されている、請求項15から30ま
でのいずれか１項記載のクライオポンプ。