JPH02305383A - 排気速度可変型クライオポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野１ 本発明は真空装置の真空排気に使用される排気速度可変
型クライオポンプに関するものである。

［従来の技術及びその問題点］ クライオポンプは極度に冷却した面に気体を物理的に凝
縮又は収着させて排除する真空ポンプである。まず第１
１図を参照してクライオポンプの原理を説明すると高真
空クライオポンプ本体（２１）では、圧縮機（２２）で
圧縮されたヘリウムを冷凍機（２３）内で循環させ、１
段目のクライオパネル（２４）をＬＯＯＫ以下、例えば
５０Ｋに、又、２段目のタライオパネル（２５）をＩＯ
Ｘ〜２０Ｋに冷却する。さらに２段目のクライオパネル
（２５）の一部に活性炭などの吸着体（２６）を接着す
る。クライオポンプ本体（２１）と真空室（２７）との
間にはバッフル（２８）を設ける。

１段目のクライオパネル（２４）に水蒸気と炭酸ガスが
、２段目のクライオパネル（２５）にアルゴン、窒素、
酸素などが凝縮する。ＩＯＫ〜２０にでなお凝縮で排気
できない水素、ヘリウム、ネオンは吸着体（２６）に収
着される。

バッフル（２８）は模式的に示されるが、これにはこの
コンダクタンス、すなわちガスの流通抵抗を調節し得る
ような構成を備えているものがある。

すなわち排気速度可変型クライオポンプでも水分子がこ
れに付着するのであるが、このコンダクタンスを調節す
る機構として例えば第７図に示されるようなバッフル（
３０）がある。このバッフル（３０）は円盤（３１）に
等角度間隔で扇形の開口（３２）が形成されており、こ
れらの間は固定羽根（３３）とされている。そしてこの
固定羽根（３３）に当接してやほゞ扇形の回転羽根（３
４）が軸（３５）に固定されている。

これはカムシャフト（３６）を介して駆動レバー（３７
）に結合されており、圧室シリンダ等を用いて駆動レバ
ー（３７）が矢印Ｃ方向に移動すると、カムシャフト（
３６）を介して軸（３５）が矢印す方向に回転し、これ
により回転羽根（３４）が矢印ａ方向に回転する。これ
により開口（３２）の回転羽根（３４）による被覆面積
が変化する。このようにして真空室とクライオポンプ本
体内との間のガスコンダクタンスを調節することができ
る。すなわち開口（３２）の開口面積が大きいときには
コンダクタンスが大であり、小であるときには小である
。

又、第８図は他の可変型バッフル（４０）を示し、円盤
（４１）に扇形開口（４１ａ）が形成され、この中央部
の固定軸（４３）に等角度間隔で固定された径方向軸（
４４）及び円盤（４１）側に固定された径方向軸（４５
）により扇形の回転羽根（４２）が軸（４４）　（４５
１の軸心のまわりで矢印ｄ方向に回転するように取付け
られている。通常は図示するように回転羽根（４２）は
水平状態にあってコンダクタンスをは×°゛Ｏ”として
いるが、真空排気時には軸（４４）　（４５１の周りに
各回転羽根（４２）を所望の角度回転させることにより
コンダクタンスを調節するようになっている。

然るに第７図及び第８図の可変型バッフル（３０）（４
０）は以下のような欠点を有するものである。

バッフル（３０）においては第９図に示すように固定羽
根（３３）間に開口（３２）を形成させているが、これ
に対し回転羽根（３４）は矢印で示す方向に移動する。

すなわち固定羽根（３３）に対し摺接するのであるが、
固定羽根（３３）の上に水分子ｍが付着し、これが低温
の為に氷となる。これにより回転羽根（３４）は矢印方
向に移動せんとしても氷ｍにより固着し、円滑な動きを
妨げたり氷ｍを削り取って下方の真空室若しくはクライ
オポンプ本体内に落下させる。これにより真空室の真空
度を劣化させることになる。

又、第１０図に示すように他方のバッフル（４０）では
、回転羽根（４２）は軸（４４）　（４５）の周りに矢
印に示す方向に回動しコンダクタンスを調節するのであ
るが、この回転羽根（４２）の上に水分子が氷として付
着する。これにより回転羽根（４２）の回動を妨ばたり
、あるいは回動するときに氷ｍを破砕して下方へと落下
させ、再蒸発により真空度を劣化させる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は上記問題に鑑みてなされ、氷が付着しても羽根
のコンダクタンス調節の為の移動を妨げることなく、又
、この移動のときに氷が落下して真空室の真空度を劣化
させることのない排気速度可変型クライオポンプを提供
することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 以上の目的は、縦型の排気速度可変型クライオポンプで
は、排気されるべき室とクライオポンプ本体との間に配
設され、複数の羽根から成るバッフルのコンダクタンス
を調節可能とした排気速度可変型クライオポンプにおい
て、前記複数の羽根は水平線に対し所定角度、傾斜して
、かつ相互に部分的に重ねて横方向に並設され、はｆ鉛
直面内で回動可能に軸支されており、下端部に上方へと
延びる屈曲部を形成させていることを特徴とする排気速
度可変型クライオポンプによって達成される。又横型の
排気速度可変型クライオポンプでは、排気されるべき室
とクライオポンプ本体との間に配設され、複数の羽根か
ら成るバ・ソフルのコンダクタンスを調節可能とした排
気速度可変型クライオポンプにおいて、前記複数の羽根
は鉛直線に対し所定角度、傾斜して、かつ相互に部分的
に重ねて縦方向に並設され、ほゞ水平面内で回動可能に
軸支されており、下端部に上方へと延びる屈曲部を形成
させていることを特徴とする排気速度可変型クライオポ
ンプによって達成される。

〔作　　　用］ 各羽根を下端部及び上端部で相当接させたときにはコン
ダクタンスをほゞ０とすることができ、相互の下端部と
上端部とが相離隔すべく所定方向に回動させたときには
、この回動角に応じてコンダクタンスを大きくすること
ができる。

又回転時の振動等により氷が砕けても羽根の屈曲部で受
は止められ真空の質を悪くすることはない。又羽根が回
動するときにこれを妨げたり、氷を削りとることはない
。従ってコンダクタンスの調節作業が容易であり、真空
度を劣化させることライオポンプについて図面を参照し
て説明する。

第１図及び第２図においてクライオポンプは全体として
（５０）で示され、バッフル（５１）は駆動装置（５２
）によって回転駆動されるように配設されており、ケー
シング（７５）の上端部に固定されたフランジ部（５３
）内に設けられている。ケーシング（７５）内にはシー
ルド（５４）が配設されており、シールド（５４）に軸
受部材ｆ５５ａｌ　（５５ｂ）が固定されている。軸受
部材（５５ａ）　（５５ｂｌの径方向に相対向する位置
においては一対の軸受け（７２ａ）　（７２ｂ）が固定
されており、これに後述する駆動装置（５２）における
駆動部材（７１）が両端部において左右方向に移動可能
に軸受けされている。

羽根（５７）乃至（６５）は第２図に明示されるような
形状を呈し、軸（６６）（６６）（符号共通とする一以
下同様）により軸受けされている。又、各羽根（５７）
乃至（６５）の下面には第１図に示すように連結板ｆ６
７）　（６７）が固定されており、これからケーシング
の径方向に平行に延びる駆動軸（６８）　（６８）がそ
の下端部に固定されている。バッフル（５１）は以上の
ように構成されるが、次にこれを回転駆動する駆動装置
（５２）の詳細について以下説明する。

駆動装置（５２）においては駆動用シリンダ（６９）に
より駆動されるシャフト（７０）がケーシング（７５）
の径方向に延びており、これにシールド（５４）内にお
いて駆動部材（７１）が固定されている。この駆動部材
（７１）の両端部は上述したように、シールド（５４）
内において軸受け（７２ａ）　（７２ｂ）により往復動
自在に軸受けされている。又、駆動部材（７１）には羽
根（５７）乃至（６５）にそれぞれ対応して上方に突出
するフォーク状のガイド部（７４ａ）　（７４ｂ）が一
体的に形成されており、これに軸（６６）が摺動自在に
係合している。なお、ガイド部（７４ａ）　（７４ｂ）
には摩擦抵抗を小さくする為にテフロンなどをコーティ
ングすることが望ましい。以上のような構成において、
羽根（５７）〜（６５Ｌ駆動部（５２）、軸受け（７２
ａ）　（７２ｂ）はシールド（５４）と熱的に接続され
ており約８０Ｋまで冷却される。

本発明の実施例による排気速度可変型クライオポンプは
以上のように構成されるが、次にこの作用について説明
する。

第１図及び第２図では各羽根（５７）乃至（６５）は相
互に当接してコンダクタンスを最小、すなわちほぼ０と
しているが、今コンダクタンスを大きくする、すなわち
真空室の排気抵抗を小さくするものとする。駆動用シリ
ンダ（６９）を駆動すればシャフト（７０）は第１図に
おいて矢印Ａ方向に移動する。

これにより駆動部材（７１）に形成されるガイド部ｆ７
４ａ）　（７４ｂ）が軸（６６）を図においてＡ方向に
駆動する。これによって第３Ａ図及び第３Ｂ図に示すよ
うに軸（６８）はガイド部（７４ａ）　ｆ７４ｂ）を上
昇しながら羽根（第３Ａ図及び第３Ｂ図においては代表
的にｆ６０）　（６１）　（６２）の羽根のみを示す。

）を回動させる。すなわち軸（６８）が上方に移動し、
軸（６６）が定位置にあるので羽根（６０）　（６１）
　（６２）は、この軸（６６）の周りに時計方向に回動
し、第３Ｂ図に示すように各羽根（ｓｏ）　（６１１（
６２）間でその下端と上端との間の間隙Ｓを大きくする
。すなわち真空室からクライオポンプ本体内でのコンダ
クタンスを大きくする。駆動部材（７１）を更に六方向
に移動すればコンダクタンスが更に大きくなることは明
らかである。

以上のようにして真空室から水や窒素、酸素その他の各
ガス成分を公知のようにクライオポンプ本体内で凝縮さ
せ真空排気作用を行うのであるが、水分ｍが各羽根（５
７）乃至（６５）に付着する。これにより水分が排気さ
れるのであるがこれは氷結し氷となる（第３Ｂ図参照）
。又この状態で六方向と反対方向に駆動部材（７１）を
駆動してコンダクタンスを小とする場合には、第３Ａ図
及び第３Ｂ図から明らかなように氷ｍはこの回動を何ら
妨げることなく円滑に各羽根（６０）　（６１）　（６
２）を回転駆動する。又、従来のように回転羽根により
削り取られて下方へと落下し、これが再蒸発して真空度
を劣化するということが防止される。なお、例えばスパ
ッタ作業を行う場合、真空室側のＡｒ圧力をある一定の
値に保つため羽根の開口面積を小さくする必要があるが
、このときは駆動部（５２）により駆動部材（７１）を
六方向とは逆方向に駆動すればよい。

以上のクライオポンプでは上方に真空室、下方側にクラ
イオポンプ本体を配設し、排気ガスを上下方向に流すよ
うにした。すなわち縦型のクライオポンプであるが、こ
の全体を９０°回動させてすなわち横型として使用する
ときには、第４図に示すように羽根（６０）　（６１）
　（６２）は上下に並んだ位置をとる。すなわち鉛直線
方向に配列した形となり、従って上述の下端に形成され
た屈曲部（６０ａｌ　（６１ａ）（６２ａ）は上端に位
置し、この下端部には屈曲部が形成されているが下方に
向いていることになるので、この羽根（６０）　（６１
）　（６２）に凝結した氷ｍはこの傾斜の為に矢印で示
す如く下方へと落下する可能性がある。このときには従
来と同様に再蒸発によって真空度を劣化させることにな
る。これに対処する為に縦型のクライオポンプを第５図
に示す。この第２実施例では図において左側が真空室側
Ｖであり、右側がクライオポンプ本体側Ｃであす、他は
第１実施例と同様に構成されるのであるが、横向きであ
るので回転羽根（８０）　（８１）　（８２１・・・・
・・は鉛直方向に並んで配設されている。すなわち軸（
８０ａ）　（８１ａ）　（８２ａ）・・・・・・により
各羽根が軸支されているのであるが、この軸は鉛直線上
にあり、又、上端部及び下端部に屈曲部（８０ｂ）　（
８１ｂ）　（８２ｂ）・・・・・・及び（８０ｃ）　（
８１ｃ）　（８２ｃ）・・・・・・を形成させているの
であるが、両者とも上方に向いており下端部に形成され
る屈曲部（８０ｃ）〜　（８３ｃ）・・・・・・により
、この羽根に凝縮する水ｍは振動等により砕けても落下
しにくい構造となっている。すなわち図示の形で氷ｍが
蓄積されることになる。又、各羽根ｆ８’０）　（８１
）　（８２）・・・・・・は下方に行くにつれて長くな
っているので、これを越えて氷の落下があった場合には
下方へと落下する。これは順次、すぐ直下方の羽根（８
１）　（８２）又は（８３）の屈曲部（８１ｃ）　（８
２ｃ）又は（８３ｃ）により受られるので確実に下方へ
と落下することが防止される。

第６図は本発明の第３実施例によるバッフルを示すもの
であるが、本実施例も横型のクライオポンプに用いられ
御名羽根（９１）乃至（９３）は鉛直方向に配設されて
いる。すなわちこれら羽根を軸支する軸（ｑｔａ）乃至
（９３ａ）は鉛直線上にある。本実施例においても横型
であるので、左方側が真空室Ｖ側であり右方側をクライ
オポンプ本体Ｃ側とする。又、各羽根（９１）乃至（９
５）には下端部に屈曲部（９１ｂ）乃至（９３ｂ）が形
成されており、こ−で落下する氷を止めるように構成さ
れている。本実施例では各羽根（９１）乃至（９３）は
同一の長さであるが、屈曲部（９１ｂ）乃至（９３ｂ）
の高さを十分に大きくしておけば下方に落下する恐れは
殆どないので第１実施例と同様な効果を奏するものであ
る。

以上、本発明の実施例について説明したが、勿論、本発
明はこれらに限定されることなく本発明の技術的思想に
基づいて種々の変形が可能である。

例えば、以上の第１実施例では各羽根を回転駆動するの
に横方向に配設した駆動部材を往動させることによりコ
ンダクタンスをかえたが、これに代えて従来のように各
羽根を軸支する軸部にローラーを付け、これらローラー
にワイヤーを巻付けてこのワイヤーを引っ張ることによ
りローラーを駆動させる、すなわち各羽根を回転駆動す
るようにしてコンダクタンスを変えてもよい。

又、以上の実施例では各羽根の下端部に形成される落下
する氷を止める為の屈曲部が直線的に形成されたが、こ
れに代えて円弧状に形成してもよい。すなわちスプーン
状に形成してもよい。

又、以上の実施例では縦型及び横型について説明したが
、斜め方向のクライオポンプにも本発明は適用可能であ
る。

又、第１実施例では第２図に示す形状で各羽根を構成し
たが、これに代えて各羽根の長さを等しくし、平面的に
みて長方形状のバッフルにも本発明は適用可能である。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明の排気速度可変型クライオポン
プによれば、バッフルに水分が凝着し、これが氷となっ
ても各羽根の回転を損うことな（、又、回転時に氷を削
り取って下方へと落下させ、この再蒸発により真空度を
劣化させるという恐れは全くない。又排気可能な水の量
が多くなり例えば製品の膜質を向上させることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例による排気速度可変型クラ
イオポンプの縦断面図、第２図は同平面図、第３Ａ図及
び第３Ｂ図は同実施例の作用を説明する為の要部の拡大
側面図、第４図は第１実施例を横型にして用いた場合の
各羽根の配列を示す部分側面図、第５図は本発明の第２
実施例による排気速度可変型クライオポンプの要部の側
面図、第６図は本発明の第３実施例による同クライオポ
ンプの要部の側面図、第７図は従来例の排気速度可変型
クライオポンプのバッフルの平面図、第８図は他従来例
のバッフルの平面図、第９図及び第１Ｏ図は上記従来例
の欠点を示す為の部分拡大断面図、及び第１１図はクラ
イオポンプの作動原理を示すための模式図である。 なお図において、 （５７）〜（６５）・・・・・・・・羽　　　　　根（
６０ａｌ　ｆ６１ａ）（６２ａ）（８０ｃ）（８１ｃ）
ｆ８２ｃ）。 （９１ｂ）　（９２ｂ）　（９３ｃ）　−屈　　曲　　
部（６６）・・・・・・・・・・・・・・・軸（６８）
・・・・・・・・・・・・・・・駆　　動　　軸（７１
）・・・・・・・・・・・・・・・駆動部付代　　理　
　人 飯　　阪　　　泰　　雄

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）排気されるべき室とクライオポンプ本体との間に
   配設され、複数の羽根から成るバッフルのコンダクタン
   スを調節可能とした排気速度可変型クライオポンプにお
   いて、前記複数の羽根は水平線に対し所定角度、傾斜し
   て、かつ相互に部分的に重ねて横方向に並設され、ほゞ
   鉛直面内で回動可能に軸支されており、下端部に上方へ
   と延びる屈曲部を形成させていることを特徴とする排気
   速度可変型クライオポンプ。
2. （２）排気されるべき室とクライオポンプ本体との間に
   配設され、複数の羽根から成るバッフルのコンダクタン
   スを調節可能とした排気速度可変型クライオポンプにお
   いて、前記複数の羽根は鉛直線に対し所定角度、傾斜し
   て、かつ相互に部分的に重ねて縦方向に並設され、ほゞ
   水平面内で回動可能に軸支されており、下端部に上方へ
   と延びる屈曲部を形成させていることを特徴とする排気
   速度可変型クライオポンプ。
3. （３）前記羽根は上端部にも上方へと延びる屈曲部を形
   成させており、下方にいくにしたがって下端部に形成さ
   せている屈曲部を前記室側又は前記クライオポンプ本体
   側により大きく突出させている請求項（２）に記載の排
   気速度可変型クライオポンプ。