JPH11125181A - Temperature control device for cryo-panel - Google Patents

Temperature control device for cryo-panel

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JPH11125181A
JPH11125181A JP29079897A JP29079897A JPH11125181A JP H11125181 A JPH11125181 A JP H11125181A JP 29079897 A JP29079897 A JP 29079897A JP 29079897 A JP29079897 A JP 29079897A JP H11125181 A JPH11125181 A JP H11125181A
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JP
Japan
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cryopanel
temperature
stage expansion
hydrogen
attached
Prior art date
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Application number
JP29079897A
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Japanese (ja)
Inventor
Yuichi Kita
雄一 喜多
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Daikin Industries Ltd
Original Assignee
Daikin Industries Ltd
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Publication date
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  • Control Of Temperature (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To adjust the temperature of a cryo-panel to prevent hydrogen gas emitted at the time of treatment for regeneration from being exploded. SOLUTION: Peltier elements 21 and 22 are used as heating means when a first and a second cryo-panel 15 and 16 are treated for regeneration. A temperature control means 29 controls the temperature of the second cryo-panel 16 to be 25K to 80K as specified so as to emit and exhaust hydrogen when the aforesaid panel is treated. After hydrogen has been completely exhausted, the temperature of the second cryopanel 16 is controlled to be equal to or greater than 80K so as to allow oxygen to be emitted and exhausted. Thus as mentioned above, the occurrence of explosion can be prevented by selectively and individually exhausting hydrogen gas and oxygen gas.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、クライオポンプ
のクライオパネルの温度を調節するクライオパネルの温
度調節装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cryopanel temperature controller for controlling the temperature of a cryopanel of a cryopump.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、半導体製造装置等における真
空チャンバ内の真空引きに、図4に示すようなクライオ
ポンプが用いられている。このクライオポンプ1は、2
段の膨張シリンダを備えた2段膨張式冷凍機2の1段目
の膨張シリンダ3に第1クライオパネル5を取り付け、
さらに2段目の膨張シリンダ4に第2クライオパネル6
を取り付け、この第2クライオパネル6の内側に活性炭
7を張り付け、第1,第2クライオパネル5,6全体をケ
ーシング8を覆って形成されている。このような構成を
有するクライオポンプ1は、ケーシング8先端の開口部
をバルブ(図示せず)を介して真空チャンバ9の排気口に
取り付けられる。そして、50K〜80Kに冷却された
第1クライオパネル5で真空チャンバ9内の水蒸気を凝
縮して排気し、10K〜20Kに冷却された第2クライ
オパネル6で真空チャンバ9内の窒素ガスや酸素ガスや
アルゴンガスを凝縮して排気し、活性炭7で真空チャン
バ9内の水素ガスを吸着して排気する。
2. Description of the Related Art Conventionally, a cryopump as shown in FIG. 4 has been used for evacuation in a vacuum chamber of a semiconductor manufacturing apparatus or the like. This cryopump 1
A first cryopanel 5 is attached to a first-stage expansion cylinder 3 of a two-stage expansion refrigerator 2 having a two-stage expansion cylinder,
Further, the second cryopanel 6 is attached to the second-stage expansion cylinder 4.
Activated carbon 7 is attached to the inside of the second cryopanel 6, and the entire first and second cryopanels 5 and 6 are formed so as to cover the casing 8. In the cryopump 1 having such a configuration, the opening at the tip of the casing 8 is attached to the exhaust port of the vacuum chamber 9 via a valve (not shown). The water vapor in the vacuum chamber 9 is condensed and exhausted by the first cryopanel 5 cooled to 50K to 80K, and the nitrogen gas and oxygen in the vacuum chamber 9 are condensed by the second cryopanel 6 cooled to 10K to 20K. Gas and argon gas are condensed and exhausted, and activated carbon 7 adsorbs and exhausts hydrogen gas in the vacuum chamber 9.

【0003】こうして、上記第1,第2クライオパネル
5,6が溜め込まれた酸素等の物質で一杯になると、第
1,第2クライオパネル5,6を昇温して凝縮/吸着して
いる物質を排出し、再度両クライオパネル5,6を20
Kの低温まで冷却する再生処理が行われる。その場合の
第1,第2クライオパネル5,6の昇温は、フィラメント
や抵抗素子等を発熱体とするヒータによって行われる。
[0003] When the first and second cryopanels 5 and 6 are filled with the accumulated substances such as oxygen, the first and second cryopanels 5 and 6 are heated and condensed / adsorbed. After discharging the substance, the two cryopanel 5 and 6 are again
A regeneration process for cooling to a low temperature of K is performed. In this case, the temperature of the first and second cryopanels 5 and 6 is increased by a heater having a heating element such as a filament or a resistance element.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のクライオポンプにおいては、再生処理時における第
1,第2クライオパネル5,6の昇温は、フィラメントや
抵抗素子等を発熱体とするヒータによって行われるため
に、以下のような問題がある。すなわち、フィラメント
や抵抗素子等の発熱体は、周囲の温度に拘わらず100
℃〜200℃に直ぐに上昇する。したがって、上記ヒー
タのシースが破れている場合には、100℃〜200℃
の温度に上昇している上記発熱体に第2クライオパネル
6の活性炭7から放出された水素ガスが直接触れること
になり、水素ガスの圧力や濃度等の条件によっては爆発
する危険性がある。
However, in the above-described conventional cryopump, the temperature of the first and second cryopanels 5 and 6 during the regeneration process is increased by a heater having a heating element such as a filament or a resistance element. There are the following problems to be performed. That is, a heating element such as a filament or a resistance element has a temperature of 100% regardless of the surrounding temperature.
Immediately rises from 200C to 200C. Therefore, when the sheath of the heater is torn, 100 ° C. to 200 ° C.
The hydrogen gas released from the activated carbon 7 of the second cryopanel 6 comes into direct contact with the heating element whose temperature has risen to a certain temperature, and there is a risk of explosion depending on conditions such as the pressure and concentration of the hydrogen gas.

【0005】そこで、この発明の目的は、再生処理時に
放出された水素ガスが爆発しないようにクライオパネル
の温度を調節できるクライオパネルの温度調節装置を提
供することにある。
It is an object of the present invention to provide a cryopanel temperature controller capable of controlling the temperature of a cryopanel so that hydrogen gas released during regeneration processing does not explode.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1に係る発明は、クライオポンプにおける2
段膨張式冷凍機の2段目の膨張シリンダに取り付けられ
た第2クライオパネルの温度を調節するクライオパネル
の温度調節装置であって、上記第2クライオパネルに取
り付けられて、再生処理時に上記第2クライオパネルを
加熱するペルチェ素子を備えたことを特徴としている。
Means for Solving the Problems To achieve the above object, the invention according to claim 1 is directed to a cryopump according to the present invention.
A cryopanel temperature controller for adjusting the temperature of a second cryopanel attached to a second-stage expansion cylinder of a step-expansion refrigerator, wherein the cryopanel is attached to the second cryopanel and used for regeneration processing. A peltier element for heating the two cryopanels is provided.

【0007】上記構成によれば、第2クライオパネルに
凝縮/吸着されている酸素等の物質を放出して排気する
再生処理時に、上記第2クライオパネルはペルチェ素子
によって加熱される。その場合に、上記ペルチェ素子
は、熱エネルギーを移動させる構造であるために、外側
の温度は上記第2クライオパネルに取り付けられている
内側の温度と所定の温度差を保つような温度になってい
る。したがって、フィラメントや抵抗素子等の発熱体の
如く周囲の温度に拘わらず100℃〜200℃になるこ
とはない。そのために、上記第2クライオパネルの温度
が水素の沸点を越えて凝縮している水素がガスとなって
放出された際に、加熱源としての上記ペルチェ素子に直
接触れたとしても爆発することはない。
[0007] According to the above configuration, the second cryopanel is heated by the Peltier element during the regeneration process of releasing and exhausting substances such as oxygen condensed / adsorbed on the second cryopanel. In that case, since the Peltier element has a structure for transferring thermal energy, the outside temperature is a temperature that maintains a predetermined temperature difference from the inside temperature attached to the second cryopanel. I have. Therefore, the temperature does not reach 100 ° C. to 200 ° C. irrespective of the ambient temperature, such as a heating element such as a filament or a resistance element. For this reason, when the temperature of the second cryopanel exceeds the boiling point of hydrogen and condensed hydrogen is released as a gas, it does not explode even if it directly touches the Peltier element as a heating source. Absent.

【0008】また、請求項2に係る発明は、単段膨張式
冷凍機を有するクライオポンプにおけるクライオパネル
の温度を調整するクライオパネルの温度調節装置であっ
て、上記単段膨張式冷凍機の膨張シリンダに取り付けら
れた第1クライオパネル内に設置された第2クライオパ
ネルと、上記第2クライオパネルに取り付けられて,こ
の第2クライオパネルを冷却加熱するペルチェ素子を備
えたことを特徴としている。
The invention according to claim 2 is a cryopanel temperature controller for adjusting the temperature of a cryopanel in a cryopump having a single-stage expansion refrigerator, wherein the expansion of the single-stage expansion refrigerator is performed. A second cryopanel installed in a first cryopanel mounted on a cylinder, and a Peltier element mounted on the second cryopanel to cool and heat the second cryopanel are provided.

【0009】上記構成によれば、単段膨張式冷凍機で第
1クライオパネルが50K〜80Kに冷却されて水蒸気
が凝縮されて排気される。また、ペルチェ素子で第2ク
ライオパネルが10K〜20Kに冷却されて窒素ガスや
酸素ガスやアルゴンガスが凝縮されて排気される。ま
た、第2クライオパネルに張り付けられた活性炭で水素
ガスが吸着されて排気される。その場合に、単段膨張式
冷凍機の膨張シリンダにおける熱シール材の耐熱温度は
40K程度でよく、耐久時間が2段膨張式冷凍機を使用
した場合の2倍程度になる。
According to the above configuration, the first cryopanel is cooled to 50K to 80K in the single-stage expansion refrigerator, and the steam is condensed and exhausted. Further, the second cryopanel is cooled to 10K to 20K by the Peltier device, and nitrogen gas, oxygen gas and argon gas are condensed and exhausted. In addition, hydrogen gas is adsorbed and exhausted by the activated carbon attached to the second cryopanel. In this case, the heat-resistant temperature of the heat sealing material in the expansion cylinder of the single-stage expansion refrigerator may be about 40K, and the durability time is about twice that in the case of using the two-stage expansion refrigerator.

【0010】そして、上記再生処理時には、上記第2ク
ライオパネルはペルチェ素子によって加熱される。その
場合に、表面温度が上記第2クライオパネル側の温度よ
りも所定温度だけ高くなっている上記ペルチェ素子に放
出された水素ガスが直接触れたとしても爆発することは
ない。
At the time of the reproduction process, the second cryopanel is heated by the Peltier device. In this case, even if the hydrogen gas discharged to the Peltier element whose surface temperature is higher than the temperature of the second cryopanel by a predetermined temperature does not explode, it does not explode.

【0011】また、請求項3に係る発明は、請求項2に
係る発明のクライオパネルの温度調節装置において、上
記第2クライオパネルは2つ在り、夫々の第2クライオ
パネルに上記ペルチェ素子が取り付けられていることを
特徴としている。
According to a third aspect of the present invention, in the cryopanel temperature controller according to the second aspect of the present invention, there are two second cryopanels, and the Peltier element is attached to each of the second cryopanels. It is characterized by being.

【0012】上記構成によれば、上記第2クライオパネ
ルが2つのクライオパネルで構成されているために、第
1クライオパネルと併せて3つのクライオパネルに複数
のガスを分離して凝縮/吸着させることによって、上記
再生処理時に、凝縮/吸着物質の分離排気(特に、水素と
酸素との分離排気)が容易になる。
According to the above configuration, since the second cryopanel is composed of two cryopanels, a plurality of gases are separated and condensed / adsorbed by the three cryopanels together with the first cryopanel. This facilitates the separation and exhaustion of the condensed / adsorbed substances (particularly, the separation and exhaustion of hydrogen and oxygen) during the above-mentioned regeneration treatment.

【0013】また、請求項4に係る発明は、請求項2に
係る発明のクライオパネルの温度調節装置において、上
記ペルチェ素子は、上記第2クライオパネルの外周に巻
き付けて取り付けられていることを特徴としている。
According to a fourth aspect of the present invention, in the cryopanel temperature controller according to the second aspect of the present invention, the Peltier element is wound around and attached to the outer periphery of the second cryopanel. And

【0014】上記構成によれば、上記ペルチェ素子が上
記第2クライオパネルの外周に巻き付けて取り付けられ
ているために、第2クライオパネルの冷却および加熱が
短時間に行われる。
According to the above configuration, since the Peltier element is wound around the outer periphery of the second cryopanel, cooling and heating of the second cryopanel are performed in a short time.

【0015】また、請求項5に係る発明は、請求項1あ
るいは請求項2に係る発明のクライオパネルの温度調節
装置において、上記ペルチェ素子の温度を制御する温度
制御手段を備えたことを特徴としている。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the temperature control device for a cryopanel according to the first or second aspect, further comprising a temperature control means for controlling the temperature of the Peltier element. I have.

【0016】上記構成によれば、温度制御手段によって
上記ペルチェ素子の温度を制御できるために、上記第2
クライオパネルの温度を窒素,酸素,アルゴン,水素等の
各物質の沸点を下側から通過するように順次制御するこ
とによって上記各物質が選択的に排気される。
According to the above configuration, the temperature of the Peltier element can be controlled by the temperature control means.
By sequentially controlling the temperature of the cryopanel so that the boiling point of each substance such as nitrogen, oxygen, argon, and hydrogen passes from below, each of the substances is selectively exhausted.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、この発明を図示の実施の形
態により詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments.

【0018】<第1実施の形態>図1は、本実施の形態
のクライオパネルの温度調節装置が搭載されたクライオ
ポンプの断面図(模式図)である。このクライオポンプ1
1を構成する2段膨張式冷凍機12,1段目の膨張シリ
ンダ13,2段目の膨張シリンダ14,第1クライオパネ
ル15,第2クライオパネル16,活性炭17およびケー
シング18は、図4に示す2段膨張式冷凍機2,1段目
の膨張シリンダ3,2段目の膨張シリンダ4,第1クライ
オパネル5,第2クライオパネル6,活性炭7およびケー
シング8と同じ構成を有して同様に動作する。そして、
50K〜80Kに冷却される第1クライオパネル15で
真空チャンバ19内の水蒸気を凝縮して排気し、10K
〜20Kに冷却される第2クライオパネル16で真空チ
ャンバ19内の窒素ガスや酸素ガスやアルゴンガスを凝
縮して排気し、活性炭17で真空チャンバ19内の水素
ガスを吸着して排気する。
<First Embodiment> FIG. 1 is a cross-sectional view (schematic diagram) of a cryopump equipped with a cryopanel temperature controller according to the present embodiment. This cryopump 1
The two-stage expansion refrigerator 12, the first-stage expansion cylinder 13, the second-stage expansion cylinder 14, the first cryopanel 15, the second cryopanel 16, the activated carbon 17 and the casing 18 constituting the first embodiment are shown in FIG. It has the same configuration as the two-stage expansion refrigerator 2, the first-stage expansion cylinder 3, the second-stage expansion cylinder 4, the first cryopanel 5, the second cryopanel 6, the activated carbon 7, and the casing 8 as shown. Works. And
The water vapor in the vacuum chamber 19 is condensed and exhausted by the first cryopanel 15 cooled to 50K to 80K, and
Nitrogen gas, oxygen gas and argon gas in the vacuum chamber 19 are condensed and evacuated by the second cryopanel 16 cooled to 2020 K, and hydrogen gas in the vacuum chamber 19 is adsorbed and evacuated by the activated carbon 17.

【0019】上記第1クライオパネル15および第2ク
ライオパネル16の外面には、加熱手段としてのペルチ
ェ素子21,22を取り付けている。ペルチェ素子21,
22は、図2に示すように、所定の間隔をあけて平行に
配列された2枚の吸放熱板23,24の間にP型半導体
25およびN型半導体26を介設した構造を有してい
る。そして、半導体25,26内の電子の移動を電流に
よって制御することによって、両吸放熱板23,24間
の温度差を制御する。したがって、例えば第2クライオ
パネル16に取り付けられているペルチェ素子22の場
合には、第2クライオパネル16の温度が20℃であれ
ば、温度差が65℃の場合には、第2クライオパネル1
6に取り付けていない側の温度が85℃となる。
On the outer surfaces of the first cryopanel 15 and the second cryopanel 16, Peltier elements 21 and 22 as heating means are attached. Peltier element 21,
2, has a structure in which a P-type semiconductor 25 and an N-type semiconductor 26 are interposed between two heat absorbing / radiating plates 23 and 24 arranged in parallel at a predetermined interval, as shown in FIG. ing. Then, by controlling the movement of the electrons in the semiconductors 25 and 26 by the electric current, the temperature difference between the heat absorbing and dissipating plates 23 and 24 is controlled. Therefore, for example, in the case of the Peltier element 22 attached to the second cryopanel 16, if the temperature of the second cryopanel 16 is 20 ° C., and if the temperature difference is 65 ° C., the second cryopanel 1
The temperature of the side not attached to 6 becomes 85 ° C.

【0020】つまり、上記ペルチェ素子21,22は流
れる電流値に応じた温度差になるように作動するので、
一方の吸放熱板23(24)の温度は他方の吸放熱板24
(23)の温度に影響されることなり、フィラメントや抵
抗素子等のように周囲の温度が水素ガスの排気が完了し
ていない100K以下の低温であるにも拘わらず表面温
度が100℃〜200℃になることはない。したがっ
て、再生処理時における第1クライオパネル15および
第2クライオパネル16の加熱手段としてペルチェ素子
21,22を用いることによって、例えペルチェ素子2
1,22のシース(図示せず)が破れたとしても、放出さ
れた水素ガスは発火源が無いために爆発しないのであ
る。
That is, the Peltier elements 21 and 22 operate so as to have a temperature difference corresponding to the value of the flowing current.
The temperature of one heat absorbing and dissipating plate 23 (24) is
(23), the surface temperature is 100 ° C. to 200 ° C. despite the fact that the ambient temperature is as low as 100 K or less, such as a filament or a resistance element, where the exhaust of hydrogen gas is not completed. It does not reach ℃. Therefore, by using the Peltier devices 21 and 22 as heating means for the first cryopanel 15 and the second cryopanel 16 during the reproduction process, for example, the Peltier device 2 can be used.
Even if the sheaths (not shown) of 1,22 are torn, the released hydrogen gas does not explode because there is no ignition source.

【0021】ところが、水素ガスと酸素ガスとがある比
率で混合すると、発火源が無くとも静電気等による火花
によって爆発が起こる。そこで、水素ガスと酸素ガスと
を同時に放出しないことが望ましい。ここで、水素の放
出温度は25K以上である。一方、酸素の放出温度は8
0K以上である。そこで、本実施の形態においては、第
1クライオパネル15および第2クライオパネル16の
外面に温度センサ27,28を取り付けると共に、両温
度センサ27,28によって検出された第1,第2クライ
オパネル15,16の外面温度に基づいてペルチェ素子
21,22の温度を制御する温度制御手段29を設け
る。
However, if hydrogen gas and oxygen gas are mixed at a certain ratio, an explosion occurs due to sparks due to static electricity or the like even if there is no ignition source. Therefore, it is desirable not to release hydrogen gas and oxygen gas at the same time. Here, the release temperature of hydrogen is 25K or more. On the other hand, the release temperature of oxygen is 8
0K or more. Therefore, in the present embodiment, the temperature sensors 27 and 28 are attached to the outer surfaces of the first cryopanel 15 and the second cryopanel 16 and the first and second cryopanels 15 detected by the two temperature sensors 27 and 28 are provided. , 16 based on the outer surface temperature of the Peltier elements 21, 22.

【0022】そして、上記クライオポンプ停止時には上
記第2クライオパネル16の外面温度が80K以下にな
るようにして、第2クライオパネル16の外面に酸素を
凝縮させておく。そして、再生処理開始後は、第2クラ
イオパネル16の外面温度が25K〜80Kの所定温度
になるように温度制御手段29によって制御するのであ
る。こうすることによって、第2クライオパネル16の
内側に張り付けられた活性炭17に吸着された水素は放
出されて排気されるが、第2クライオパネル16の外面
に凝縮されている酸素は放出されない。その結果、水素
ガスと酸素ガスとが混合されることがなく、爆発の危険
性は皆無となる。
When the cryopump is stopped, oxygen is condensed on the outer surface of the second cryopanel 16 so that the outer surface temperature of the second cryopanel 16 becomes 80 K or less. After the start of the regenerating process, the temperature control unit 29 controls the outer surface temperature of the second cryopanel 16 to a predetermined temperature of 25K to 80K. By doing so, the hydrogen adsorbed on the activated carbon 17 attached to the inside of the second cryopanel 16 is released and exhausted, but the oxygen condensed on the outer surface of the second cryopanel 16 is not released. As a result, hydrogen gas and oxygen gas are not mixed, and there is no danger of explosion.

【0023】こうして、上記第2クライオパネル16内
面の活性炭17に吸着された水素が完全に放出排気され
たころを見計らって、温度制御手段29によって第2ク
ライオパネル16の温度を80K以上に上げる。そうす
ることによって、今度は第2クライオパネル16の外面
に凝縮されている酸素が放出されて排気されるのであ
る。
The temperature of the second cryopanel 16 is raised to 80 K or more by the temperature control means 29 when the hydrogen adsorbed on the activated carbon 17 on the inner surface of the second cryopanel 16 is completely discharged and exhausted. By doing so, oxygen condensed on the outer surface of the second cryopanel 16 is released and exhausted.

【0024】このように、本実施の形態においては、第
1,第2クライオパネル15,16の再生処理時の加熱手
段としてペルチェ素子21,22を用い、温度センサ2
7,28による第1,第2クライオパネル15,16の検
出温度に基づいて、温度制御手段29によってペルチェ
素子21,22の温度を制御可能にする。そして、再生
処理時には、第2クライオパネル16の温度が25K〜
80Kの所定温度になるように温度制御手段29によっ
て制御して、水素を放出排気させる。こうして、水素が
完全に排気された後に、第2クライオパネル16の温度
を80K以上に制御して、酸素を放出排気させるのであ
る。こうして、水素と酸素とを選択的に個別に放出排気
することによって、水素ガスと酸素ガスとが混合されて
爆発することを防止するのである。
As described above, in the present embodiment, the Peltier elements 21 and 22 are used as the heating means during the regeneration processing of the first and second cryopanels 15 and 16, and the temperature sensor 2 is used.
The temperature of the Peltier devices 21 and 22 can be controlled by the temperature control means 29 based on the detected temperatures of the first and second cryopanels 15 and 16 by the devices 7 and 28. At the time of the regenerating process, the temperature of the second cryopanel 16 is 25K-
The temperature is controlled by the temperature control means 29 so as to reach a predetermined temperature of 80 K, and hydrogen is released and exhausted. In this way, after the hydrogen is completely exhausted, the temperature of the second cryopanel 16 is controlled to 80 K or more to release and exhaust oxygen. Thus, by selectively releasing hydrogen and oxygen separately and exhausting, it is possible to prevent the hydrogen gas and the oxygen gas from being mixed and exploding.

【0025】上記説明においては、上記温度制御手段2
9によって第2クライオパネル16の温度を制御して、
水素と酸素とを個別に放出する場合を説明しているが、
第1クライオパネル15と第2クライオパネル16の温
度を水,窒素,酸素,アルゴン,水素等の各物質の沸点を下
側から通過するように順次制御することによって、上記
各気体を選択的に排気できることは言うまでもない。
In the above description, the temperature control means 2
9 to control the temperature of the second cryopanel 16;
It describes the case of releasing hydrogen and oxygen separately,
By sequentially controlling the temperatures of the first cryopanel 15 and the second cryopanel 16 so that the boiling points of the respective substances such as water, nitrogen, oxygen, argon, and hydrogen pass from the lower side, the above-mentioned gases can be selectively removed. Needless to say, it can be exhausted.

【0026】<第2実施の形態>図3は、本実施の形態
のクライオパネルの温度調節装置が搭載されたクライオ
ポンプの断面図(模式図)である。このクライオポンプ3
1は、単段膨張式冷凍機32を有し、この単段膨張式冷
凍機32の膨張シリンダ33に第1クライオパネル34
を取り付けている。さらに、第1クライオパネル34の
内に、有底の円筒形を有する2つの第2クライオパネル
35,36をその一方が他方の内側になるように設け、
内側の第2クライオパネル35の両面には活性炭37を
張り付けている。以下、内側の第2クライオパネル35
を第2内側クライオパネルと言い、外側の第2クライオ
パネル36を第2外側クライオパネルと言う。尚、第1
クライオパネル34と第2内側クライオパネル35と第
2外側クライオパネル36とは互いに熱伝導が遮断され
ている。また、両第2クライオパネル35,36の取り
付け構造については特に限定するものではない。
<Second Embodiment> FIG. 3 is a cross-sectional view (schematic diagram) of a cryopump equipped with a cryopanel temperature controller according to the present embodiment. This cryopump 3
1 has a single-stage expansion refrigerator 32, and a first cryopanel 34 is attached to an expansion cylinder 33 of the single-stage expansion refrigerator 32.
Is installed. Further, in the first cryopanel 34, two second cryopanels 35 and 36 having a bottomed cylindrical shape are provided such that one is inside the other,
Activated carbon 37 is attached to both surfaces of the inner second cryopanel 35. Hereinafter, the inner second cryopanel 35
Is referred to as a second inner cryopanel, and the outer second cryopanel 36 is referred to as a second outer cryopanel. The first
The cryopanel 34, the second inner cryopanel 35, and the second outer cryopanel 36 are insulated from each other. The mounting structure of the second cryopanels 35 and 36 is not particularly limited.

【0027】上記第2内側クライオパネル35には、温
度調節手段としてのペルチェ素子38および温度センサ
39を取り付けている。同様に、第2外側クライオパネ
ル36には、温度調節手段としてのペルチェ素子40お
よび温度センサ41を取り付けている。そして、両温度
センサ39,41によって検出された両第2クライオパ
ネル35,36の温度に基づいて、ペルチェ素子38,4
0の温度を制御する温度制御手段42を設ける。その場
合に、ペルチェ素子38,40は、両第2クライオパネ
ル35,36の外周に帯状に巻き付けるようにすれば、
両第2クライオパネル35,36の冷却および加熱を短
時間に行うことができる。
The second inner cryopanel 35 is provided with a Peltier element 38 and a temperature sensor 39 as temperature adjusting means. Similarly, a Peltier element 40 and a temperature sensor 41 as temperature adjusting means are attached to the second outer cryopanel 36. Then, based on the temperatures of the two second cryopanels 35, 36 detected by the two temperature sensors 39, 41, the Peltier elements 38, 4
Temperature control means 42 for controlling the temperature of 0 is provided. In that case, if the Peltier elements 38 and 40 are wound around the outer periphery of both the second cryopanels 35 and 36 in a belt shape,
Cooling and heating of both the second cryopanels 35 and 36 can be performed in a short time.

【0028】上記構成を有するクライオポンプ31は、
上記単段膨張式冷凍機32で第1クライオパネル34を
50K〜80Kに冷却し、真空チャンバ43内の水蒸気
を凝縮して排気する。また、温度制御手段42とペルチ
ェ素子38,40で、両第2クライオパネル35,36を
10K〜20Kに冷却し、第2外側クライオパネル36
で真空チャンバ43内の窒素ガスや酸素ガスやアルゴン
ガスを凝縮して排気する。また、第2内側クライオパネ
ル35に張り付けられた活性炭37で真空チャンバ43
内の水素ガスを吸着して排気するのである。
The cryopump 31 having the above configuration is
The first cryopanel 34 is cooled to 50K to 80K by the single-stage expansion refrigerator 32, and the water vapor in the vacuum chamber 43 is condensed and exhausted. Further, the temperature control means 42 and the Peltier elements 38, 40 cool both the second cryopanels 35, 36 to 10K to 20K, and the second outer cryopanel 36,
To condense and exhaust nitrogen gas, oxygen gas and argon gas in the vacuum chamber 43. In addition, the activated carbon 37 attached to the second inner cryopanel 35 uses a vacuum chamber 43.
It absorbs hydrogen gas inside and exhausts it.

【0029】ところで、図1に示すように、クライオポ
ンプ11に2段膨張式冷凍機12を使用した場合には、
10K〜20Kまで冷却される2段目の膨張シリンダ1
4の熱シール材があまりの低温の為に変質して耐久時間
が制限される。ところが、本実施の形態のごとく、クラ
イオポンプ31に単段膨張式冷凍機32を使用すること
によって、熱シール材の耐熱温度が40K程度でよく、
耐久時間を2段膨張式冷凍機を使用した場合の2倍程度
にできる。
As shown in FIG. 1, when a two-stage expansion refrigerator 12 is used for the cryopump 11,
Second-stage expansion cylinder 1 cooled to 10K to 20K
The heat sealing material of No. 4 is deteriorated due to too low temperature, and the durability time is limited. However, as in the present embodiment, by using a single-stage expansion refrigerator 32 for the cryopump 31, the heat-resistant temperature of the heat sealing material may be about 40K,
The endurance time can be made about twice as long as when a two-stage expansion refrigerator is used.

【0030】また、本実施の形態においては、上記第2
クライオパネルを内,外2つのクライオパネル35,36
で構成すると共に、上記第1クライオパネル34と第2
内側クライオパネル35と第2外側クライオパネル36
とを互いに独立した加熱冷却手段で加熱冷却を行うよう
にしている。したがって、再生処理時に第1クライオパ
ネル34と第2内側クライオパネル35と第2外側クラ
イオパネル36との温度を個別に制御することによっ
て、水,窒素,酸素,アルゴン,水素等の各物質を選択的に
排気することが容易になる。
In the present embodiment, the second
Two cryopanels 35 and 36 inside and outside
And the first cryopanel 34 and the second
Inner cryopanel 35 and second outer cryopanel 36
Are heated and cooled by independent heating and cooling means. Therefore, by individually controlling the temperatures of the first cryopanel 34, the second inner cryopanel 35, and the second outer cryopanel 36 during the regenerating process, each substance such as water, nitrogen, oxygen, argon, and hydrogen can be selected. It becomes easy to exhaust air.

【0031】例えば、クライオポンプ停止時には上記第
2外側クライオパネル36の温度が80K以下になるよ
うにして、第2外側クライオパネル36に酸素を凝縮さ
せておく。そして、再生処理開始後は、第2内側クライ
オパネル35の温度が25K〜80Kの所定温度になる
ように温度制御手段42によって制御するのである。こ
うすることによって、第2内側クライオパネル35に張
り付けられた活性炭37に吸着された水素は放出されて
排気されるが、第2外側クライオパネル36に凝縮され
ている酸素は放出されない。その結果、水素ガスと酸素
ガスとが混合されることがなく、爆発の危険性は皆無と
なる。
For example, when the cryopump is stopped, oxygen is condensed on the second outer cryopanel 36 so that the temperature of the second outer cryopanel 36 becomes 80 K or less. After the start of the regeneration process, the temperature of the second inner cryopanel 35 is controlled by the temperature control means 42 so as to be a predetermined temperature of 25K to 80K. By doing so, the hydrogen adsorbed on the activated carbon 37 attached to the second inner cryopanel 35 is released and exhausted, but the oxygen condensed in the second outer cryopanel 36 is not released. As a result, hydrogen gas and oxygen gas are not mixed, and there is no danger of explosion.

【0032】そして、上記水素が完全に放出排気された
後に、温度制御手段42によって第2外側クライオパネ
ル36の温度を80K以上に上げる。こうして、第2外
側クライオパネル36に凝縮されている酸素を放出して
排気するのである。
After the hydrogen is completely released and exhausted, the temperature of the second outer cryopanel 36 is raised to 80 K or more by the temperature control means 42. Thus, oxygen condensed in the second outer cryopanel 36 is released and exhausted.

【0033】尚、本実施の形態においては、第2クライ
オパネルを第2内側クライオパネル35,第2外側クラ
イオパネル36の2つのクライオパネルで構成し、第2
内側クライオパネル35の両面に活性炭37を張り付け
ている。しかしながら、第1実施の形態と同様に、第2
クライオパネルを1つのクライオパネルで構成し、その
内側に活性炭を張り付けても差し支えない。
In the present embodiment, the second cryopanel is composed of two cryopanels, a second inner cryopanel 35 and a second outer cryopanel 36,
Activated carbon 37 is attached to both surfaces of the inner cryopanel 35. However, as in the first embodiment, the second
The cryopanel may be composed of one cryopanel, and activated carbon may be stuck inside the cryopanel.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上より明らかなように、請求項1に係
る発明のクライオパネルの温度調節装置は、再生処理時
に、2段膨張式冷凍機の2段目の膨張シリンダに取り付
けられた第2クライオパネルをペルチェ素子で加熱する
ので、このペルチェ素子の表面温度は上記第2クライオ
パネル側の温度よりも所定温度だけしか高くならず、上
記第2クライオパネルから放出された水素ガスが上記ペ
ルチェ素子に直接触れたとしても爆発することはない。
すなわち、この発明によれば、再生処理時に放出された
水素ガスが爆発しないようにクライオパネルを加熱でき
る。
As is clear from the above, the temperature control device for a cryopanel according to the first aspect of the present invention is a device for controlling the temperature of a second expansion cylinder attached to a second expansion cylinder of a two-stage expansion refrigerator during regeneration processing. Since the cryopanel is heated by the Peltier device, the surface temperature of the Peltier device is higher than the temperature of the second cryopanel only by a predetermined temperature, and the hydrogen gas released from the second cryopanel is dissipated by the Peltier device. It does not explode if you touch it directly.
That is, according to the present invention, the cryopanel can be heated so that the hydrogen gas released during the regeneration processing does not explode.

【0035】また、請求項2に係る発明のクライオパネ
ルの温度調節装置は、冷凍機として単段膨張式冷凍機を
用いているので、膨張シリンダの熱シール材の耐熱温度
は40K程度でよい。したがって、耐久時間を2段膨張
式冷凍機を用いた場合の2倍程度にできる。さらに、上
記膨張シリンダに取り付けられた第1クライオパネル内
に第2クライオパネルを設置し、この第2クライオパネ
ルをペルチェ素子で冷却加熱するようにしたので、再生
処理時に放出された水素ガスが上記ペルチェ素子に直接
触れたとしても爆発することはない。
Further, the temperature control device for a cryopanel according to the second aspect of the present invention uses a single-stage expansion refrigerator as a refrigerator, so that the heat-resistant temperature of the heat sealing material of the expansion cylinder may be about 40K. Therefore, the endurance time can be about twice as long as the case of using the two-stage expansion refrigerator. Further, the second cryopanel is installed in the first cryopanel attached to the expansion cylinder, and the second cryopanel is cooled and heated by the Peltier element. It does not explode if you touch the Peltier device directly.

【0036】また、請求項3に係る発明のクライオパネ
ルの温度調節装置における上記第2クライオパネルは2
つ在り、夫々の第2クライオパネルに上記ペルチェ素子
を取り付けているので、第1クライオパネルと併せて3
つのクライオパネルに複数の気体を分離して凝縮/吸着
させることができる。したがって、再生処理時に、凝縮
/吸着物質の分離排気(特に、水素と酸素との分離排気)
を容易にできる。
The second cryopanel in the cryopanel temperature control device according to the third aspect of the present invention may be configured as follows.
Since the Peltier device is attached to each of the second cryopanels, a total of 3
A single cryopanel can separate and condense / adsorb multiple gases. Therefore, during the regeneration process,
/ Separate exhaust of adsorbed substances (especially, separate exhaust of hydrogen and oxygen)
Can be easily done.

【0037】また、請求項4に係る発明のクライオパネ
ルの温度調節装置における上記ペルチェ素子は、上記第
2クライオパネルの外周に巻き付けて取り付けられてい
るので、上記第2クライオパネルの冷却及び加熱を短時
間に行うことができる。
The Peltier element in the cryopanel temperature control device according to the fourth aspect of the present invention is mounted by being wound around the outer periphery of the second cryopanel, thereby cooling and heating the second cryopanel. Can be done in a short time.

【0038】また、請求項5に係る発明のクライオパネ
ルの温度調節装置は、温度制御手段によって上記ペルチ
ェ素子の温度を制御するので、上記第2クライオパネル
の温度を窒素,酸素,アルゴン,水素等の各物質の沸点を
下側から通過するように順次制御することによって、上
記第2クライオパネルに凝縮/吸着された上記各物質を
選択的に排気できる。
In the cryopanel temperature controller according to the fifth aspect of the present invention, the temperature of the Peltier element is controlled by a temperature control means, so that the temperature of the second cryopanel is controlled by nitrogen, oxygen, argon, hydrogen or the like. By sequentially controlling the boiling points of the respective substances to pass from below, the respective substances condensed / adsorbed on the second cryopanel can be selectively exhausted.

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

【図1】この発明のクライオパネルの温度調節装置が搭
載されたクライオポンプの断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a cryopump equipped with a cryopanel temperature controller according to the present invention.

【図2】ペルチェ素子の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of a Peltier element.

【図3】図1とは異なるクライオパネルの温度調節装置
が搭載されたクライオポンプの断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a cryopump equipped with a cryopanel temperature controller different from that of FIG. 1;

【図4】従来のクライオポンプの断面図である。FIG. 4 is a sectional view of a conventional cryopump.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11,31…クライオポンプ、 12…2段膨張
式冷凍機、13…1段目の膨張シリンダ、 14
…2段目の膨張シリンダ、15,34…第1クライオパ
ネル、 16…第2クライオパネル、17,37…活
性炭、 21,22,38,40…ペルチ
ェ素子、27,28,39,41…温度センサ、 29,
42…温度制御手段、32…単段膨張式冷凍機、
33…膨張シリンダ、35…第2内側クライオパ
ネル、 36…第2外側クライオパネル。
11, 31 ... cryopump, 12 ... two-stage expansion refrigerator, 13 ... first-stage expansion cylinder, 14
... second stage expansion cylinder, 15, 34 ... first cryopanel, 16 ... second cryopanel, 17, 37 ... activated carbon, 21, 22, 38, 40 ... Peltier element, 27, 28, 39, 41 ... temperature Sensor, 29,
42: temperature control means, 32: single-stage expansion refrigerator,
33 ... Expansion cylinder, 35 ... Second inner cryopanel, 36 ... Second outer cryopanel.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 クライオポンプ(11)における2段膨張
式冷凍機(12)の2段目の膨張シリンダ(14)に取り付
けられた第2クライオパネル(16)の温度を調節するク
ライオパネルの温度調節装置であって、 上記第2クライオパネル(16)に取り付けられて、再生
処理時に上記第2クライオパネル(16)を加熱するペル
チェ素子(22)を備えたことを特徴とするクライオパネ
ルの温度調節装置。
The temperature of a cryopanel for adjusting the temperature of a second cryopanel (16) attached to a second-stage expansion cylinder (14) of a two-stage expansion refrigerator (12) in a cryopump (11). An adjusting device, comprising: a peltier element (22) attached to the second cryopanel (16) and heating the second cryopanel (16) during a regeneration process. Adjustment device.
【請求項2】 単段膨張式冷凍機(32)を有するクライ
オポンプ(31)におけるクライオパネルの温度を調整す
るクライオパネルの温度調節装置であって、 上記単段膨張式冷凍機(32)の膨張シリンダ(33)に取
り付けられた第1クライオパネル(34)内に設置された
第2クライオパネル(35,36)と、 上記第2クライオパネル(35,36)に取り付けられ
て、この第2クライオパネル(35,36)を冷却加熱す
るペルチェ素子(38,40)を備えたことを特徴とする
クライオパネルの温度調節装置。
2. A cryopanel temperature controller for adjusting a cryopanel temperature in a cryopump (31) having a single-stage expansion refrigerator (32), wherein the temperature of the single-stage expansion refrigerator (32) is adjusted. A second cryopanel (35, 36) installed in a first cryopanel (34) mounted on the expansion cylinder (33); and a second cryopanel (35, 36) mounted on the second cryopanel (35, 36). A cryopanel temperature controller comprising a Peltier element (38, 40) for cooling and heating the cryopanel (35, 36).
【請求項3】 請求項2に記載のクライオパネルの温度
調節装置において、 上記第2クライオパネル(35,36)は2つ在り、夫々
の第2クライオパネル(35,36)に上記ペルチェ素子
(38,40)が取り付けられていることを特徴とするク
ライオパネルの温度調節装置。
3. The cryopanel temperature adjusting device according to claim 2, wherein there are two second cryopanels (35, 36), and each of the second cryopanel (35, 36) has the Peltier element.
A temperature controller for a cryopanel, wherein (38, 40) is attached.
【請求項4】 請求項2に記載のクライオパネルの温度
調節装置において、 上記ペルチェ素子(38,40)は、上記第2クライオパ
ネル(35,36)の外周に巻き付けて取り付けられてい
ることを特徴とするクライオパネルの温度調節装置。
4. The cryopanel temperature controller according to claim 2, wherein the Peltier element (38, 40) is attached by being wound around the outer periphery of the second cryopanel (35, 36). Characteristic cryopanel temperature controller.
【請求項5】 請求項1あるいは請求項2に記載のクラ
イオパネルの温度調節装置において、 上記ペルチェ素子(22,38,40)の温度を制御する
温度制御手段(29,42)を備えたことを特徴とするク
ライオパネルの温度調節装置。
5. The temperature control device for a cryopanel according to claim 1, further comprising temperature control means (29, 42) for controlling the temperature of the Peltier element (22, 38, 40). A cryopanel temperature controller.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001123951A (en) * 1999-10-21 2001-05-08 Anelva Corp Method for regenerating cryopump

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2001123951A (en) * 1999-10-21 2001-05-08 Anelva Corp Method for regenerating cryopump

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