JPH05154301A - Cold trap device - Google Patents

Cold trap device

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JPH05154301A
JPH05154301A JP34788191A JP34788191A JPH05154301A JP H05154301 A JPH05154301 A JP H05154301A JP 34788191 A JP34788191 A JP 34788191A JP 34788191 A JP34788191 A JP 34788191A JP H05154301 A JPH05154301 A JP H05154301A
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JP
Japan
Prior art keywords
cold trap
trap device
cooling plate
exhaust
gas
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP34788191A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Haruhito Okago
治仁 尾篭
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
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Publication of JPH05154301A publication Critical patent/JPH05154301A/en
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  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide a cold trap device capable of performing the efficient cold trapping of condensible gas in a high vacuum exhaust device for highly evacuating an objective container and capable of reducing the pipeline resistance to non-condensible gas. CONSTITUTION:Condensible gas can efficiently be discharged by condensation without bringing the lowering of the discharge speed of non-condensible gas only by arranging an L-shaped pipeline body 1 provided with a cooling plate 2 cooled over the entire inner wall surface thereof by a cooling medium between an objective container and a vacuum pump. Therefore, a vacuum pump small- sized as compared with a conventional one can be used.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、管路を流れる水蒸気や
油蒸気を凝縮させて捕獲するためのコールドトラップ装
置に関し、特に対象容器を高真空化するための高真空排
気装置に用いるのに好適なコールドトラップ装置に関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cold trap device for condensing and capturing water vapor or oil vapor flowing in a pipeline, and particularly for use in a high vacuum exhaust device for raising a target container to a high vacuum. The present invention relates to a suitable cold trap device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、対象容器を高真空化するべく
例えば油拡散ポンプからなる真空ポンプを接続し、容器
中の空気などのガスを排気することが行われている。ま
た、この対象容器と真空ポンプとの間の管路中に設置す
る対象容器中の、大気圧からの排気時に特に多い水蒸気
を凝縮してその排気速度を高めたり、油拡散ポンプ側か
ら逆流する油蒸気を凝縮してこれを抑制するコールドト
ラップ装置がある。その構造としては、例えば実開昭5
5−141503号公報や実開昭61−139701号
公報に開示されているように、排気管路中に冷媒をもっ
て冷却される冷却板を配設し、この冷却板に排気が接触
することにより水蒸気を凝縮し、またポンプ側からの油
蒸気をも凝縮して排気するものが一般的である。
2. Description of the Related Art Conventionally, a vacuum pump such as an oil diffusion pump is connected to exhaust a gas such as air in the container in order to make a target container highly vacuum. Also, in the target container installed in the conduit between the target container and the vacuum pump, particularly large amount of water vapor is condensed during the exhaust from the atmospheric pressure to increase the exhaust speed or flow backward from the oil diffusion pump side. There is a cold trap device that condenses oil vapor and suppresses it. The structure is, for example, Shokai Kai5.
As disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-141503 and Japanese Utility Model Laid-Open No. 61-139701, a cooling plate that is cooled with a refrigerant is provided in the exhaust pipe line, and the exhaust gas comes into contact with the cooling plate to generate water vapor. Is generally condensed and oil vapor from the pump side is also condensed and exhausted.

【0003】ここで、上記した冷媒には例えば液体窒素
が用いられている。従って、水蒸気などの比較的沸点の
高い凝縮性ガスについてはコールドトラップ装置にて排
気でき排気速度を高めることができるが、酸素ガスや窒
素ガスなどの比較的沸点の低い非凝縮性ガスについて
は、凝縮作用が期待できないためコールドトラップ装置
では排気できず、更に管路を遮るように配置した冷却板
によりガスが強制的に迂回させられて管路抵抗となるこ
とから、逆に排気速度が低下し、全体としての排気速度
を顕著に高めることが困難であった。これに伴いプロセ
スガスとして例えば窒素ガスなどの非凝縮性ガスを使用
する装置では、排気速度を確保するため大型の真空ポン
プを設置する必要があり、そのコストが高騰化する問題
があった。
Liquid nitrogen, for example, is used as the above-mentioned refrigerant. Therefore, the condensable gas having a relatively high boiling point such as water vapor can be exhausted by the cold trap device and the exhaust speed can be increased, but the non-condensable gas having a relatively low boiling point such as oxygen gas and nitrogen gas can be Condensation cannot be expected, so the cold trap device cannot exhaust the gas.Furthermore, the cooling plate placed so as to block the pipe forcibly bypasses the gas and creates pipe resistance, which in turn reduces the exhaust speed. It was difficult to significantly increase the exhaust speed as a whole. Along with this, in a device that uses a non-condensable gas such as nitrogen gas as a process gas, it is necessary to install a large vacuum pump in order to secure an exhaust speed, and there is a problem that the cost thereof rises.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述したよ
うな従来技術の問題点に鑑みなされたものであり、その
主な目的は、凝縮性ガスに対する効率的なコールドトラ
ップを行い得ると共に非凝縮性ガスに対する管路抵抗を
低減し得るコールドトラップ装置を提供することにあ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the problems of the prior art as described above, and its main purpose is to perform an efficient cold trap for a condensable gas and to It is an object of the present invention to provide a cold trap device capable of reducing the conduit resistance to a condensable gas.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上述した目的は本発明に
よれば、対象容器を高真空化するための高真空排気装置
にて前記対象容器と真空ポンプとを連通する管路に、凝
縮性ガスを凝縮により排気するべく配設されたコールド
トラップ装置であって、中間部にて曲折するL字状管路
体と、前記L字状管路体の曲折部分及びその近傍に配設
された冷却板と、前記冷却板を冷媒をもって冷却する手
段とを有することを特徴とするコールドトラップ装置を
提供することにより達成される。
According to the present invention, the above-mentioned object is condensable in the conduit connecting the target container and the vacuum pump with a high-vacuum exhaust device for high-vacuating the target container. A cold trap device arranged to exhaust gas by condensation, comprising an L-shaped pipe body bent at an intermediate portion, a bent portion of the L-shaped pipe body, and the vicinity thereof. It is achieved by providing a cold trap device comprising a cooling plate and means for cooling the cooling plate with a refrigerant.

【0006】[0006]

【作用】上述の構成によれば、排気中の凝縮性ガス分子
がL字状管路体の曲折部分にて排気の流れる方向が変わ
る際に比較的大きな確率で管路壁面に設けられた冷却板
に衝突し、凝縮して排気される。また、ポンプ側から逆
流する油蒸気等も主に曲折部にて冷却板に衝突し、凝縮
して排気される。
According to the above-described structure, when the condensable gas molecules in the exhaust gas change in the direction in which the exhaust gas flows at the bent portion of the L-shaped pipe body, the cooling provided on the wall surface of the pipe line has a relatively large probability. It collides with the plate, condenses and is exhausted. Further, oil vapor or the like flowing back from the pump side also collides with the cooling plate mainly at the bent portion and is condensed and exhausted.

【0007】[0007]

【実施例】以下に添付の図面を参照して本発明による好
適実施例を詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT A preferred embodiment of the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.

【0008】図1は本発明が適用された第1の実施例を
示すコールドトラップ装置の要部平面断面図である。こ
のコールドトラップ装置は、L字状管路体1と、このL
字状管路体1の内面の全面に配設された中空の冷却板2
と、この冷却板2内の冷媒通路2aに液体窒素を補給す
るパイプ3とを有している。L字状管路体1の図1に於
ける下側即ち下流側開口1aには図示されない油拡散ポ
ンプが接続されると共に図に於ける左側即ち上流側開口
1bには同じく図示されない真空化するべき対象容器に
連結されるべき真空弁が接続される。また、このL字状
管路体1は、管路中央に於ける曲折部分1cから開口1
bまでの上流側の管路突き出し長Aと、曲折部1cから
開口1aまでの下流側の管路突き出し長Bと、この管路
の開口寸法Eとが図3に示すように、A:E=E:Bの
比の関係、即ちA×B=E2の寸法になっており、ガス
が冷却板に接することなく通過できないようになってい
る。
FIG. 1 is a plan sectional view of the essential parts of a cold trap device showing a first embodiment to which the present invention is applied. This cold trap device includes an L-shaped conduit body 1 and an L-shaped conduit body 1.
Hollow cooling plate 2 arranged on the entire inner surface of the V-shaped conduit body 1.
And a pipe 3 for supplying liquid nitrogen to the coolant passage 2a in the cooling plate 2. An oil diffusion pump (not shown) is connected to the lower side or downstream side opening 1a of the L-shaped conduit body 1 in FIG. 1, and a vacuum is also not shown to the left side or upstream side opening 1b in the figure. A vacuum valve to be connected to the target container to be connected is connected. The L-shaped conduit body 1 has an opening 1 from the bent portion 1c at the center of the conduit.
As shown in FIG. 3, the upstream pipe length A up to b, the downstream pipe length B from the bent portion 1c to the opening 1a, and the opening size E of this pipe are A: E = E: ratio relationship B, that has become a size of a × B = E 2, so that the can not pass without gas is in contact with the cooling plate.

【0009】実際に、対象容器を真空化するべく油拡散
ポンプを駆動すると共にコールドトラップ装置を作動さ
せると、対象容器側からの排気はL字状管路体1内の曲
折部1cにてその方向を図に於ける下側に変更してポン
プ側に排出される。このとき、排気中の水蒸気などの凝
縮性ガスは、L字状管路体1の開口1bとの対向面1d
の部分を中心とした冷却板2に接触し、凝縮して排気さ
れる。その際、上記したようにL字状管路体1は曲折部
1cの上流側の管路突き出し長Aと下流側の管路突き出
し長Bと管路の開口寸法EとがA:E=E:Bの比の関
係になっていることから、例えば想像線に示す最短の経
路sをガスが通過しても冷却板に必ず接触するようにな
ることから水蒸気等を確実に凝縮して排気することがで
きるようになっている。一方、油拡散ポンプ側から逆流
する油蒸気はL字状管路体1の開口1aと対向する面1
eの部分を中心とした冷却板2に接触し、凝縮されて排
気される。尚、排気全体としては管路の方向が変わるの
みであることから通常の管路に於ける曲折部分と同等の
管路抵抗を生じるのみであり、従来の管路を遮るように
冷却板を配置したコールドトラップ装置に比較するとそ
の管路抵抗は著しく低減している。
Actually, when the oil diffusion pump is driven and the cold trap device is operated to evacuate the target container, the exhaust from the target container side is generated at the bent portion 1c in the L-shaped conduit body 1. The direction is changed to the lower side in the figure and it is discharged to the pump side. At this time, the condensable gas such as water vapor in the exhaust gas is opposed to the opening 1b of the L-shaped conduit body 1 by a face 1d.
Is contacted with the cooling plate 2 centered around the part, condensed and exhausted. At that time, as described above, in the L-shaped conduit body 1, the conduit projection length A on the upstream side of the bent portion 1c, the conduit projection length B on the downstream side, and the opening size E of the conduit are A: E = E. Since the ratio of B is: B, for example, even if the gas passes through the shortest path s indicated by the imaginary line, the gas always comes into contact with the cooling plate, so that water vapor and the like are surely condensed and exhausted. Is able to. On the other hand, the oil vapor flowing back from the oil diffusion pump side is the surface 1 facing the opening 1a of the L-shaped conduit body 1.
It contacts the cooling plate 2 centered on the portion e, is condensed and exhausted. Since the direction of the pipeline changes only for the exhaust as a whole, it produces a pipeline resistance equivalent to that of a bent portion in a normal pipeline, and a cooling plate is placed to block the conventional pipeline. The duct resistance is significantly reduced compared to the cold trap device.

【0010】以下に実際に本発明が適用されたコールド
トラップ装置を用いた場合の水蒸気、窒素、酸素のそれ
ぞれの排気速度と、コールドトラップの代わりにパイプ
を設置した場合の排気速度と、従来の管路を遮るように
配置した冷却板によるコールドトラップ装置を用いた場
合の排気速度とを同一の寸法条件下において表1に比較
して示す。
The following are the exhaust rates of water vapor, nitrogen, and oxygen when using the cold trap device to which the present invention is actually applied, the exhaust rate when a pipe is installed instead of the cold trap, and Table 1 shows the evacuation speed in the case of using a cold trap device with a cooling plate arranged so as to block the pipeline under the same size conditions.

【0011】[0011]

【表1】 [Table 1]

【0012】このように本発明が適用されたコールドト
ラップ装置を用いた場合には水蒸気、即ち凝縮性ガスの
排気速度が著しく向上すると共に窒素及び酸素ガスの排
気速度についてもコールドトラップ装置がない場合と同
等な能力を有していることが分かる。従って、本発明が
適用されたコールドトラップ装置は、特にプロセスガス
として、例えば窒素ガスを使用する装置では極めて有効
である。
As described above, when the cold trap device to which the present invention is applied is used, the evacuation rate of water vapor, that is, the condensable gas is remarkably improved, and the evacuation rates of nitrogen and oxygen gases are not provided. It can be seen that it has the same ability as. Therefore, the cold trap device to which the present invention is applied is extremely effective particularly in a device using nitrogen gas as the process gas.

【0013】図2は本発明が適用された第2の実施例を
示す図1と同様な図であり、図1と同様の部分には同一
の符号を付し、その詳細な説明を省略する。本実施例に
よれば、L字状管路体11の内面の全面に設けられた冷
却板12が中空となっておらず、熱伝導性の高い金属板
から構成されている。また、曲折部11cの近傍に於け
る冷却板12の一部には液体窒素が受容された冷媒タン
ク14が接触しており、冷却板12が液体窒素に接触す
ることにより冷却されるようになっている。冷媒タンク
14には、冷媒供給用のパイプ15と気化した冷媒の排
出用のパイプ16が設けられ、冷媒を補充、排出するよ
うになっている。それ以外の構造は第1の実施例の構造
と同様である。
FIG. 2 is a view similar to FIG. 1 showing a second embodiment to which the present invention is applied. The same parts as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals and their detailed description will be omitted. . According to this embodiment, the cooling plate 12 provided on the entire inner surface of the L-shaped conduit body 11 is not hollow and is made of a metal plate having high thermal conductivity. Further, a refrigerant tank 14 in which liquid nitrogen is received is in contact with a part of the cooling plate 12 near the bent portion 11c, and the cooling plate 12 is cooled by coming into contact with the liquid nitrogen. ing. The refrigerant tank 14 is provided with a pipe 15 for supplying a refrigerant and a pipe 16 for discharging a vaporized refrigerant, so that the refrigerant is replenished and discharged. The other structure is the same as that of the first embodiment.

【0014】[0014]

【発明の効果】上述の説明により明らかなように、内壁
面の全面に亘り冷媒にて冷却される冷却板を設けたL字
状の管路体を対象容器と真空ポンプとの間に配設するの
みで非凝縮性ガスの排気速度の低下を伴うことなく凝縮
性ガスの排気速度が著しく向上するため、大気圧からの
排気時に特に多く存在する対象容器中の水蒸気やポンプ
側からの逆流蒸気の排気に特に有効であり、更に窒素な
どのプロセスガスに対する排気速度の低下を防げるた
め、従来に比べ小型の真空ポンプを使用することができ
る。以上のことから本発明の効果は大である。
As is apparent from the above description, an L-shaped conduit body provided with a cooling plate that is cooled by the refrigerant over the entire inner wall surface is provided between the target container and the vacuum pump. However, since the exhaust speed of the non-condensable gas is significantly improved without lowering the exhaust speed of the non-condensable gas, the water vapor in the target container and the reverse flow steam from the pump side, which are often present when exhausting from atmospheric pressure, are significantly increased. It is particularly effective for exhausting the gas, and since it is possible to prevent a decrease in the exhaust speed for the process gas such as nitrogen, it is possible to use a vacuum pump smaller than the conventional one. From the above, the effect of the present invention is great.

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

【図1】本発明が適用された第1の実施例を示すコール
ドトラップ装置の平面断面図である。
FIG. 1 is a plan sectional view of a cold trap device showing a first embodiment to which the present invention is applied.

【図2】本発明が適用された第2の実施例を示す図1と
同様なコールドトラップ装置の平面断面図である。
FIG. 2 is a plan sectional view of a cold trap device similar to FIG. 1 showing a second embodiment to which the present invention is applied.

【符号の説明】 1 L字状管路体 1a 下流側開口 1b 上流側開口 1c 曲折部分 1d、1e 面 2 冷却板 2a 冷媒通路 3 パイプ 11 L字状管路体 11c 曲折部 12 冷却板 14 冷媒タンク 15、16 パイプ[Explanation of reference numerals] 1 L-shaped conduit body 1a Downstream opening 1b Upstream opening 1c Bent portion 1d, 1e surface 2 Cooling plate 2a Refrigerant passage 3 Pipe 11 L-shaped conduit body 11c Bent portion 12 Cooling plate 14 Refrigerant Tanks 15 and 16 pipes

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 対象容器を高真空化するための高真空
排気装置にて前記対象容器と真空ポンプとを連通する管
路に、凝縮性ガスを凝縮により排気するべく配設された
コールドトラップ装置であって、 中間部にて曲折するL字状管路体と、 前記L字状管路体の曲折部分及びその近傍に配設された
冷却板と、 前記冷却板を冷媒をもって冷却する手段とを有すること
を特徴とするコールドトラップ装置。
1. A cold trap device arranged to exhaust a condensable gas by condensing in a pipe line connecting the target container and a vacuum pump with a high-vacuum exhaust device for making the target container a high vacuum. And an L-shaped conduit body that bends at an intermediate portion, a bent portion of the L-shaped conduit body and a cooling plate disposed in the vicinity thereof, and means for cooling the cooling plate with a refrigerant. A cold trap device comprising:
【請求項2】 前記冷却板の冷却手段が、該冷却板全
体に郭成された冷媒通路と、該通路に外部から冷媒を供
給する管路とを有することを特徴とする請求項1に記載
のコールドトラップ装置。
2. The cooling means for the cooling plate has a refrigerant passage formed in the entire cooling plate, and a pipeline for supplying a refrigerant to the passage from the outside. Cold trap device.
【請求項3】 前記L字状管路体は、前記曲折部分の
上流側突き出し長さと該曲折部分の下流側突き出し長さ
との積が該管路体の開口寸法の二乗と等しい寸法をなす
ことを特徴とする請求項1若しくは請求項2に記載のコ
ールドトラップ装置。
3. The L-shaped conduit body is such that the product of the protruding length on the upstream side of the bent portion and the protruding length on the downstream side of the bent portion is equal to the square of the opening size of the conduit body. The cold trap device according to claim 1 or 2.
JP34788191A 1991-12-03 1991-12-03 Cold trap device Withdrawn JPH05154301A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120192793A1 (en) * 2011-02-01 2012-08-02 Tokyo Electron Limited Film forming apparatus

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Effective date: 19990311