JPH04342884A - Cryopump - Google Patents

Cryopump

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JPH04342884A
JPH04342884A JP3112765A JP11276591A JPH04342884A JP H04342884 A JPH04342884 A JP H04342884A JP 3112765 A JP3112765 A JP 3112765A JP 11276591 A JP11276591 A JP 11276591A JP H04342884 A JPH04342884 A JP H04342884A
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cryopump
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Yasushi Iwasa
岩佐 康史
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Abstract

PURPOSE:To prevent the lowering of exhaust speed in a cryopump by exposing the activated carbon of a porous solid absorbent in a closed cell into the exposed space of an absorbent forming gas condensing layer in the case where the time differential value of exhaust object gas pressure is above set value. CONSTITUTION:Argon functioning as the first gas is jetted through a leading pipe 16 from a blow off pipe 12 into the second liquid helium reservoir 10, on whose surface an argon condensing layer 14 acting as an absorbent is forned. The helium serving as the second gas of an exhaust object is therefore absorbed. In this case, a cell 25 which has a porous solid absorbent 23 fixed to its inside and an opening part 25 to expose the absorbent 23 into the exposed space of the argon condensing layer 14 is provided. In addition to that, a cell closing valve 27 to seal up the cell 26 from the above exposed space is provided. A closing motion adjusting device 31 gives a closing signal to a drive control device 29 so as to open the valve 27 according to the measured value of helium pressure detected by a pressure gauge 21 and the time differential value of the above measured value.

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。
[Industrial Application Field] The present invention relates to a cryopump used as a vacuum pump, and particularly to a cryopump that suppresses the instability of the exhaust action when exhausting a target gas by the adsorption action of a condensed layer of adsorbent-forming gas. Regarding the 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 A conventional cryopump that controls the formation of a condensed layer that acts as an adsorbent cooled to an extremely low temperature is disclosed in Japanese Patent 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 condensation layer acts as an adsorbent, is controlled by the cryopump intake. Means is taken to change the pressure in response to the pressure of the second gas, which is the gas to be exhausted near the opening.

【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。
Here, the first gas which is the adsorbent forming gas is known to include rare gases such as argon (Ar), nitrogen (N2), sulfur hexafluoride (SF6), etc., and the second gas which is the gas to be exhausted is Examples of gases include helium (He), which is difficult to pump out with ordinary cryopumps, and hydrogen (which has a high ultimate pressure).
H2), and hydrogen isotopes (D2, HD, T2, etc.). Hereinafter, explanation will be given using argon as the first gas and helium 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。
[Problems to be Solved by the Invention] In cryopumps, due to a sudden increase in the helium load of the gas to be pumped and the desorption of helium adsorbed in the argon condensation layer,
When a sudden pressure rise occurs in the gas to be pumped out, the relative amount of helium required by the argon condensation layer, which acts as an adsorbent, is insufficient, resulting in a temporary decrease in adsorption capacity and a decrease in pumping speed. occurs. Once the relative amount of helium in the argon condensation layer acting as an adsorbent is insufficient, the pressure of the gas to be pumped, such as helium, will further increase due to the reduction in pumping speed.
As a result, the relative amount of the argon condensation layer of the adsorbent relative to the gas to be exhausted such as helium is further insufficient, which leads to a further increase in the pressure of the gas to be exhausted such as helium, which is a serious drawback of falling into a vicious cycle.

【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 vicious cycle of a relative shortage of adsorbent and a rise in pressure occurs, the thermal load on the cryopump increases rapidly, causing desorption of the adsorbed gas to be evacuated, such as helium. A sudden increase in the pressure inside the vacuum chamber being evacuated by a cryopump,
There was an extremely serious drawback in that a runaway condition such as a sudden increase in the internal pressure of the cryopump's refrigerant reservoir such as liquid helium occurred, making it difficult for the cryopump to operate normally.

【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。
The present invention was developed in view of the above-mentioned conventional problems, and in order to prevent the instability of the pumping action of the cryopump caused by the sudden pressure increase of the gas to be pumped, the pumping capacity of the porous solid adsorbent is improved. The purpose of the present invention is to provide a cryopump that additionally utilizes.

【0009】[発明の構成][Configuration 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。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the cryopump of the present invention has a condensation layer condensing a first gas acting as an adsorbent on a surface cooled to an extremely low temperature in a vacuum. In a cryopump that exhausts a second gas to be evacuated into or onto a condensation layer of a first gas from a gas phase in a vacuum by adsorption or cryotrapping, a porous adsorbent is used in a cryopump. a compartment fixed therein so as to be coolable to a low temperature and having an opening that allows the porous solid adsorbent to be exposed to the exposed space of the condensed layer of the first gas; and a compartment stop valve that can be sealed from the exposed space of the condensation layer, the second gas pressure measuring device calculates a time differential value of the pressure measurement value output from the pressure measuring device, and and a compartment shutoff valve opening/closing control device that outputs an opening/closing signal to a drive control device for the compartment shutoff valve to open the compartment shutoff valve according to the measured value and the time differential value of the pressure measured value. Features.

【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。
[Operation] According to the present invention, when the pressure of the second gas to be exhausted is rapidly increased depending on the pressure near the adsorption port of the second gas to be exhausted and the time differential value of the pressure, the pressure of the second gas is increased. a compartment having an opening to the space in which the condensation layer is exposed and in which a porous solid adsorbent cooled to a cryogenic temperature is fixed;
A compartment shutoff valve hermetically closing said opening is opened. The porous solid adsorbent was kept in a sealed compartment so that its adsorption capacity was maintained. The rapid pressure increase of the second gas to be evacuated is caused by the cryogenically cooled porous solid adsorbent being exposed to the space in which this opening is opened and a condensed layer of the first gas is exposed. absorbed by the additional evacuation capacity provided by the medium. This allows the second
This suppresses the rapid pressure rise of the gas, prevents the cryopump from running out of control, and maintains stable pumping operation.

【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。
(Example 1) Hereinafter, the first cryopump according to the present invention will be described.
An example will be described with reference to FIGS. 1 and 2. In addition, as the first gas of the adsorption medium forming gas, there are single component gases such as rare gases such as argon, nitrogen, and sulfur hexafluoride, or alternate use of mixed component gases or single component gases. The second gas to be exhausted includes helium, hydrogen, and the like. Porous solid adsorbents include activated carbon,
Examples include molecular sieve 5A. Hereinafter, argon will be used as an example of the first gas, helium will be used as the second gas, and activated carbon will be used as the porous solid adsorbent, but the same applies to the other substances mentioned 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 shows an enlarged view of the main parts thereof. Reference numeral (1) indicates a vacuum container, and this vacuum container (1) has an inlet port (2), and the vacuum container to be evacuated and the inlet valve (3)
), and a radiation shield is housed inside. A liquid nitrogen reservoir (5) is installed at the top of the radiation shield (4), while a first chevron baffle (6) is installed at the bottom to face the air intake port (2). There is. 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(1
1)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(13)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(14)が形成
されるようになっている。
A liquid helium gas-liquid separator (7) is disposed at an upper position inside the radiation shield (3), and the gas-liquid separator (7) supplies the first chevron-shaped baffle (6). ) A second chevron-shaped baffle (8) is vertically installed and cooled by a liquid helium reservoir (9) vertically installed in the gas-liquid separator (7). Reference numeral (10) indicates a second liquid helium reservoir whose outer surface is at an extremely low temperature to form a condensed layer that adsorbs helium.
1) is connected. The second liquid helium reservoir (10) is arranged opposite the second chevron-shaped baffle (8) at a predetermined distance, and between them, argon is introduced into the second liquid helium reservoir. Tame (10)
A blowout pipe (12) is arranged to blow out the air on the outer surface of the tube. The second liquid helium reservoir (10) of this blow-off pipe (12)
A large number of argon blow-off holes (13) are formed on the side. Therefore, the argon blown out from the blow-off hole (13) of the blow-off pipe (12) toward the second liquid helium reservoir (10) is cooled by the liquid helium inside the second liquid helium reservoir (10), and is heated to the surface of the second liquid helium reservoir (10). An argon condensation layer (14) is formed which condenses and adsorbs helium, which is a gas to be exhausted.

【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。
[0015] The above-mentioned blowout pipe (12) is connected to the manifold (1
5) to the introduction pipe (16), and this introduction pipe (
16) is connected to an argon supply device (not shown). A flow control valve (17) is disposed in the middle of the introduction pipe (16) coming out of the vacuum container (1). This flow control valve (
A valve drive mechanism (18) attached to 17) adjusts the opening degree of the valve based on a signal output from a drive mechanism control device (19). On the other hand, a pressure detection tube (20) is installed so as to face the intake port (2) of the vacuum container (1), and the pressure detected by this pressure detection tube (20) is transmitted to the detected pressure via a pressure gauge (21). The signal is converted into a signal and introduced into the pressure opening response device (22). This pressure opening adjustment device (22) outputs a signal for adjusting the opening of the flow rate regulating valve (17) to the drive mechanism control device (19) in response to the detected signal value of the pressure gauge (21). Adjust the flow rate of argon through the tube (16).

【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。
[0016] At the front of the second liquid helium reservoir (10),
An activated carbon panel (24) to which activated carbon (23) is fixed; this activated carbon panel (24) is fixed inside so that it can be cooled to an extremely low temperature, and the activated carbon (23) can be exposed in the exposed space of the argon condensation layer (14). A compartment (26) is fitted with an opening (25) for opening. A compartment closing valve (27) capable of sealing the interior 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。
[0017] The compartment shutoff valve (27) is provided with a drive mechanism extension (28), and is opened and closed by a drive mechanism (29) disposed outside the vacuum vessel (1). Drive mechanism (
29) The electric circuit, gas pressure piping, etc. of the power source are not shown. The drive mechanism (29) uses a power source (not shown) to operate the compartment shutoff valve (
27).

【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(31
)は、駆動機構制御装置(30)に、駆動機構(31)
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 detection tube (20) is converted into a detected pressure signal via the pressure gauge (21), and is sent to the compartment shutoff valve opening/closing adjustment device (31) together with the pressure opening adjustment device (22). ) will be introduced. This compartment shutoff valve opening/closing adjustment device (31) calculates the time differential value of the input detection signal, and based on this calculation, the compartment shutoff valve opening/closing adjustment device (31) calculates the time differential value of the input detection signal.
), the drive mechanism control device (30) is connected to the drive mechanism (31).
An opening/closing signal is output to drive the compartment shutoff valve (27) to open and close it.

【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 constructed as described above will be explained.

【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(10
)の外表面に吸着媒として作用するアルゴン凝縮層(1
4)が形成されることになる。
Depending on the opening degree of the flow control valve (17),
Argon flows through the introduction pipe (16) from a supply device (not shown), and is ejected from the blow-off hole (13) of the blow-off pipe (12) through the manifold (15) toward the second liquid helium reservoir (10). The argon is condensed under the cooling effect of liquid helium, so that this second liquid helium reservoir (10
) on the outer surface of the argon condensation layer (1
4) will be formed.

【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 into the interior from the inlet (2) of the vacuum container (1) first passes through the first chevron-shaped baffle, which is cooled by the liquid nitrogen stored in the liquid nitrogen reservoir (5). (6) and reaches the vicinity of the second liquid helium reservoir (10). As described above, helium is exhausted by adsorption or cryotrapping by the argon condensation layer (14) formed on the surface of the second liquid helium reservoir (10). In the above exhaust process, components such as hydrogen in the gas to be exhausted are condensed on the surface of the second chevron baffle (8) and exhausted.

【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(2
1)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)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。
[0022] In such an exhaust process, under normal conditions, each member operates according to set conditions. That is, when the pressure of the helium component in the gas to be exhausted that is guided inside from the intake port (2) increases, this pressure increase is detected by the pressure gauge (21) provided in the pressure detection tube (20).
The detection signal is sent to the pressure opening correspondence device (22). In this pressure opening corresponding device (22), a pressure gauge (2
The drive mechanism control device (19) corresponds to the detection signal value of 1).
A signal is issued to adjust the opening degree of the flow control valve (17), and the flow rate of argon flowing through the introduction pipe (16) is controlled in proportion 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。
Furthermore, when the pressure of the gas to be exhausted led inside from the intake port (2) decreases, the drive mechanism controls the opening adjustment signal in response to the detection signal output from the pressure gauge (21) that detects this pressure decrease. The argon flow rate outputted by the device (19) and flowing through the introduction pipe (16) is controlled to decrease in proportion to the decrease in the pressure of the gas to be exhausted.

【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 amount of the helium component in the gas to be exhausted is relatively gentle, the flow rate of the adsorbent forming gas introduced is controlled as described above. However, if a sudden increase in the helium load of the gas to be exhausted or a sudden increase in the pressure of the gas to be exhausted occurs due to desorption of helium adsorbed in the argon condensation layer, the compartment shutoff valve should be used as described below. (27) is opened and the activated carbon (23), which has been cooled in the compartment, is exposed to the space where the argon condensation 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(2
3)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(14)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。
When the pressure of the helium component in the gas to be exhausted increases rapidly, the compartment shutoff valve opening/closing control device (31) detects that the time differential value of the pressure exceeds a predetermined value. In this case, in order to prevent the helium load on the argon condensation layer from increasing relatively temporarily and making the pumping action of the cryopump unstable, the compartment shutoff valve is driven by the compartment shutoff valve opening/closing control device (31). Mechanism control device (3
At 0), a signal is output to cause the drive mechanism (29) to open the compartment shutoff valve (27) via the drive mechanism extension (28). As a result, the compartment stop valve (27) opens and the activated carbon (23) cooled to an extremely low temperature in the compartment (26) is exposed. Helium, the gas to be exhausted, is removed from this exposed activated carbon (2
The adsorption/evacuation capacity of 3) compensates for the relative shortage of the argon condensation layer. After the activated carbon (23) is exposed, when the helium pressure value and the time differential value of the helium pressure value fall within predetermined values, the compartment shutoff valve (27) is opened and closed by the compartment shutoff valve opening/closing adjustment device (31). , adjusted to close. The activated carbon (23) is sealed from the exposed space of the argon condensation layer (14) and remains in the compartment until the compartment shutoff valve (27) is next adjusted to open by the compartment shutoff valve opening/closing adjustment device (31). Wait in the room (26).

【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。
(Effects of Example 1) As explained above,
If the time differential value of the pressure value of the helium to be evacuated exceeds a predetermined value, activated carbon, which is a porous solid adsorbent, is isolated in a sealed compartment to prevent saturation of the adsorption and exhaust capacity. Since the argon condensation layer of the adsorbent forming gas condensation layer is exposed to the exposed space, it is possible to prevent a temporary decrease in the pumping speed of the cryopump. Therefore, it is possible to prevent a runaway state of the pumping operation of the cryopump, such as a sudden pressure increase in the adsorbent-forming gas condensation layer caused by a temporary decrease in the pumping 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 explanation, it is assumed that 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 pumping 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 type of pump different from the cryopump described above will be described with reference to FIGS. 3 and 4. In the embodiment shown in FIGS. 3 and 4, the same members as those in the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 are given the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

【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 differs from the cryopumps shown in FIGS. 1 and 2 in that a chevron-shaped baffle (8) cooled by liquid helium is not provided. In this type of cryopump, helium is placed on the exhaust surface of the liquid helium reservoir (10).
Since hydrogen and other gases to be exhausted are adsorbed at the same time, this is advantageous when there is no need to distinguish between the helium exhaust surface and 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(3
4)から先を覆うように設けた輻射シールド(38)に
はシェブロン形バッフル(39)が、第3段冷却部(3
6)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) The embodiment shown in FIG. 4 uses a helium refrigerator (33) to cool the gas exhaust surface (32).
This is an example of application to a cryopump using In this case, the helium refrigerator (33) includes a first-stage cooling section (34) that is cooled to about the boiling point temperature of liquid nitrogen, a second-stage cooling section (35) that is cooled to about 20K, and a second-stage cooling section (35) that is cooled to about the boiling point temperature of liquid nitrogen. A third stage cooling section (36) cooled to the boiling point temperature.
A gas exhaust surface (32) is formed on a cooling plate (37) fixed to the stage cooling section (36). In addition, the first stage cooling section (3
A chevron-shaped baffle (39) is installed on the radiation shield (38) provided to cover the third stage cooling section (3).
A chevron-shaped baffle (41) is arranged on the radiation shield (40) provided in 6).

【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 clear from the above description, according to the present invention, when the porous solid adsorbent is exposed to the exposed space of the adsorbent-forming gas condensation layer, the second The pressure of the gas inlet is detected and the exposure time is set in correspondence with the gas pressure value and the time differential value of the pressure value, so that the adsorption capacity of the porous solid adsorbent is not saturated. This can be prevented and the stable evacuation ability of the cryopump can be demonstrated regardless of rapid pressure fluctuations of the second gas to be evacuated.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of 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 cross-sectional and 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 the portions (23) to (27) in FIG. 1;

【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 cross-sectional and 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 cross-sectional and 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 1...Vacuum container 2...Intake port 3...Intake valve 4...Radiation shield 5...Liquid nitrogen reservoir 6...First chevron-shaped baffle 7... Gas-liquid separator 8...Second chevron baffle 9...First liquid helium reservoir 10...Second liquid helium reservoir 11... Gas-liquid separator 12...Blowout pipe 13...Blowout hole 14...Argon condensation layer 15...Manifold 16...Introduction pipe 17...Flow control valve 18... Drive mechanism 19...Drive mechanism control device 20...Pressure detection tube 21...Pressure gauge 22...Pressure opening corresponding device 23...Activated carbon (porous solid adsorbent) 24...Activated carbon panel 25...Opening part 26…Separate room 27... Compartment shutoff valve 28...Drive mechanism extension part 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 section 35...Second stage cooling section 36...Third stage cooling section 37...Cooling plate 38...Radiation shield 39...Chevron-shaped baffle 40...Radiation shield 41...Chevron-shaped baffle

Claims (1)

【特許請求の範囲】[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。
Claim 1: A condensation layer condenses a first gas acting as an adsorbent on a surface cooled to an extremely low temperature in a vacuum, and the first gas is evacuated into or onto the condensation layer. Second
A cryopump is configured to exhaust gas from a vacuum gas phase by adsorption or cryotrapping, in which a porous solid adsorbent is fixed inside so as to be coolable to an extremely low temperature, and a condensation layer of the first gas is provided. a compartment having an opening that allows the porous solid adsorbent to be exposed to an exposed space of the second gas; a compartment shutoff valve that can seal the compartment from the exposed space of the condensed layer of the gas; a pressure measurement device, and calculates a time differential value of a pressure measurement value outputted from the pressure measurement device, and opens the compartment shutoff valve in accordance with the pressure measurement value and the time differential value of the pressure measurement value. A cryopump comprising a compartment shutoff valve opening/closing adjustment device that outputs an opening/closing signal to a drive control device for the compartment shutoff valve.
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