JPS5933911Y2 - クライオポンプ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、凝縮によって捕捉をするための冷却壁と活
性炭素またはゼオライトのような吸着剤物質の少くとも
１つの層で被覆された吸着によって捕捉をするための壁
とを有する捕捉装置を熱絶縁された包囲体の中に設けた
種類のクライオポンプに関する。

これら２つの捕捉壁の組合せによれば、極めて低い捕捉
圧力でも凝縮の困難な水素またはネオンのような気体が
吸着によって捕捉をするための壁によって捕捉されると
いう事実によって理論的には１０”）−ルの程度の極め
て高い真空が達成できる。

しかしながら吸着によって捕捉するための壁の効率は、
これがちっ素、酸素、アルゴンのような凝縮し易い気体
によって汚染されるという事実によってかなり低減する
。

立証されたところによれば、この欠点の軽減は、吸着に
よって捕捉をするための壁を気体の流れについて凝縮に
よって捕捉をするための壁の下流に配置し、凝縮によっ
て捕捉をするための壁に、吸着によって捕捉をするため
の壁を気体の直接衝突から遮蔽するためのバッフルを形
成する壁を包含させるようにすれば達成できる。

この種のバッフルは少くとも３つの欠点を有する。

第１にこれの製造には費用が掛り、第２に、これが分子
流状態で有効であるとしてもこれは光学的に見て密閉さ
れる必要がありその結果として吸着剤被覆表面の排気速
度がかなり低減し、最後に、これはどのように設計され
たとしてもクライオポンプの成る利用面で起るような包
囲体の中の気体流れが粘性流または中間流である状態の
場合には吸着剤のための保護作用を行なわない。

吸着による排気の別の方法として、当該温度で凝縮して
凝縮不能である気体に対して吸着剤の特性を有する気体
をクライオ表面に沈積させること（例えば、２００Ｋに
おいて水素に対して吸着剤の特性を有するＣＯ２の沈積
）からなる方法も提案されている。

第１に、この吸着剤気体の沈積は前述したような固体吸
着剤と同様の欠点を有し、第２に、注入気体が過剰であ
る結果として或いはすでに存するクライオ沈積物が表面
加熱される結果として包囲体内の圧力上昇が常に起りこ
の圧力上昇は一般に望捷しくない。

この考案の第１目的は、高い排気効率すなわち分子流状
態における最高の排気速度と粘性流状態昔たは中間流状
態に３ける吸着剤の良好な保護とを備えたソープション
クライオポンプを提供することにある。

この考案の第２目的は、吸着剤気体が注入されるが吸着
剤気体を注入する際の包囲体の中の圧力上昇が阻止され
るようなりライオポンプを提供することにある。

上述釦よびその他の目的を達成するため、この考案によ
るクライオポンプは、局限区域を決定し少くとも１つの
仕切りを有する仕切り装置を備え、これにネ・いて、前
記仕切りが、局限区域を包囲体の残部から隔離する閉位
置から局限区域を包囲体の前記残部に連通させる開位置
まで、包囲体の外側から接近できる制御装置の作動によ
って運動でき、仕切り装置が閉位置のときに吸着剤物質
の層が前記局限区域の中に位置するようになっている。

これによれば、吸着によって捕捉をするための壁は、最
終的に凝縮の極めて困難な気体の最終残留分を捕捉する
ように作用するようになる準備としてすべての相で完全
に再生された状態に保持できる。

この壁は凝縮壁によって捕捉される極めて凝縮し易い気
体にさらされることがないから、壁の吸着捕捉効率は完
全に維持され減少することなく保たれる。

この考案の特色および利点は、図面を参照しつつ例示の
ために以下に記載する実施例の説明から明らかになるで
あろう。

最初に第１，２図を参照しつつ説明すれば、排気包囲体
１（そのうちの壁２０１部分だけを図示）の中には、多
くの縦仕切り（８個）４からなる仕切り装置３によって
形成されたクライオポンプ本体が配置され、縦仕切り４
は多角形輪郭の配置で端部仕切り５と６の間を延長する
。

仕切り４は端部仕切り５．ｆ、−よび６に設けられる旋
回軸受内に係合する突起７，８によって決捷る縦軸線を
軸線とするように取付けられる。

端部仕切り５の下方にはリング９が周方向に回転するよ
うに取付けられ、このリングは密閉連結部１１によって
包囲体壁２を貫通するリンク機構１０によって回転でき
る。

リング９は周方向旋回部分１２に固定され、この部分１
２は蝶番リンク１３によって各仕切り４に連結される。

これによれば、第１図に示される全閉位置から出発する
リンク機構１０の矢印ｆエ の方向の牽引によって矢印
ｆ２の方向の周方向回転運動が生じ、さらに前記牽引に
よってリンク１３を介して回転開き運動が生じて閉位置
のときに仕切り４，５．６によって包囲されていた局限
区域と包囲体１の残りの部分との間の広範な連通が起る
。

仕切り４は金属性の特別の特性を有し望普しくは熱伝導
性の金属からなる。

これは１面だけで吸着剤物質の層１４で被覆され、これ
は一般に金属面に接着され或いは金属の中に埋め込捷れ
た活性炭素昔たはゼオライトの粒子で形成される。

溶接された管などの冷却部材が仕切り４を冷却できるよ
うにするため２０°にのヘリウムを輸送する。

この実施例にむいて、仕切りの内側面（第１図）鮫よび
これの吸着剤物質被覆１４は吸着によって捕捉をするた
めの壁を形成し、被覆を有しない同じ仕切り４の外側面
は凝縮によって捕捉をするための壁を形成する。

上述したクライオポンプは次のようにして作動する。

排気すべき室（図示なし）訃よびクライオポンプが最初
に機械的ポンプによって１次真空（５・１０ ”
トール以下の圧力）まで排気される。

この作動の間に仕切→装置３によって形成されるクライ
オ表面は開位置（第２図）にある。

次いでクライオポンプが冷却され仕切り装置３が閉位置
（第１図）へ動かされる。

次いで室がクライオポンプ作用によって排気され、吸着
をしない仕切り４の外面１６によって凝縮可能気体が捕
捉される。

かくして得られる限界真空はクライオポンプ作用によっ
て得られる真空に等しく、排気すべき室の中の凝縮不能
気体の量に依存する。

次いで凝縮不能気体の残留水準を低減させるために或い
は室の中で行なわれる実験によって凝縮不能気体が解放
されるので、リンク機構１０を作動させて仕切り４を旋
回させることができる。

かくして、はじめに仕切り４の内面１４であった面に着
けられていた吸着剤が包囲体１に連通できポンプ作用の
主要因になる。

仕切り４の開き角度は調節でき、かくして吸着すべき気
体に対する排気速度と他の気体による汚染の水準とが同
時に変化できる。

第３図耘よび第４図に示される変型実施例では仕切り装
置３の幾何学的配置は同じであるが、この場合には仕切
り４の内面は永久的に付着される吸着剤物質を有せず閉
位置（第３図）のときの仕切り４のおのトのは中空軸３
１の周に形成される多くの溝孔３０に対面する。

中空軸３１の内部はクライオポンプの外側に配置される
加圧気体源（図示なし）に連結されたダクト３２に連通
ずる。

変型実施例の作動は次の点を除けば上述したものに等し
い。

すなわちこの変型実施例では、吸着によって捕捉をする
ための壁が作用するようになるけれども仕切り４が開か
れる以前の最終段階にひいて、吸着剤気体が溝孔３１を
通して送られて吸着によって捕捉をするための壁４の内
側面上で３３で示すように直ちに凝縮する。

気体の沈積が行なわれると、上述したようにリンク機構
１０が作動されて壁４が回転する。

第５図および第６図の変型実施例においても仕切り５０
（８個）が設けられ、これは多角形輪郭に配置されこれ
の内面５１は吸着剤物質で被覆され外面５２は被覆なし
である。

仕切り５０は軸５３上に蝶番式に取付けられリンク機構
１０によって９０°の角度の開旋回できる。

リンク機構１０は包囲体２の密閉連結部１１を貫通し、
かつスプロケット５７に係合するチェノ５６を介して軸
５３に連結される。

この場合には吸着によって捕捉をするための表面が等し
い個数の半径方向仕切り５４を設けることによってかな
り増太し、この半径方向仕切り５４は中実軸５５から仕
切り５０のすぐ近くまで広がる。

これら半径方向仕切り５４は両面を吸着剤物質で被覆さ
れる。

この考案の利用面は、高い排気速度できれいな高真空を
必要とする場所に用いることであり、特に凝縮不能気体
が多量に解放される（例えば薄膜製造、制御型中性子融
合などの場合の水素）場所に用いることにある。

このような利用面のうちで最も良く知られている例は薄
膜蒸着装置であり、ここでは大気圧への復帰がしばしば
行なわれよって粘性状態（５・１０”−１０−４）−ル
）での運転時間が多い。

この考案は大気圧への復帰に伴うすべての欠点を実質上
克服できる。

この場合に吸着剤の飽和（固体吸着剤の場合）は蒸着中
に解放される凝縮不能気体の量だけによる。

【図面の簡単な説明】

第１図は初期排気段階にｐけるこの考案によるクライオ
ポンプの１部分除去して示す線図的部分斜視図、第２図
は最終排気段階における第１図に示されたクライオポン
プを表わす図、第３図および第４図は変型実施例の第１
図および第２図に対応する図、第５固転よび第６図はク
ライオポンプの別の変型実施例に適する制御装置の詳細
立面固転よび詳細平面図である。 図面において、１は包囲体、３は仕切り装置、４は縦仕
切り、５と６は端部仕切り、１０′はリンク機構、１４
は吸着剤物質の層、３０は溝孔、３Ｆは中空軸、５０は
仕切り、５４は半径方向仕切りを示す。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １）凝縮によって捕捉をするための壁と吸着剤物質の少
   くとも１つの層で被覆された吸着によって捕捉をするた
   めの壁とを有する冷却捕捉装置を熱絶縁された包囲体の
   中に設けたクライオポンプにおいて、局限区域を決定し
   少くとも１つの仕切りを有する仕切り装置を備え、前記
   仕切りが、局限区域を包囲体の残部から隔離する閉位置
   から局限区域を包囲体の前記残部に連通させる開位置捷
   で、包囲体の外側から接近できる制御装置の作動によっ
   て運動でき、仕切り装置が閉位置のときに吸着剤物質の
   層が前記局限区域の中に位置することを特徴とするクラ
   イオポンプ。 ２）吸着によって捕捉をするための壁の少くとも成るも
   のが仕切り装置によって形成され、仕切り装置における
   局限区域の近くの側部に位置する面が吸着剤物質の層で
   被覆される実用新案登録請求の範囲第１項に記載のクラ
   イオポンプ。 ３）吸着剤物質の層が凝縮した吸着剤気体によって形成
   され、この気体を導入するための装置がクライオポンプ
   包囲体の外部から局限された吸着区域の内部１で延長す
   る実用新案登録請求の範囲第１項に記載のクライオポン
   プ。 ４）仕切り装置が広く言えば円筒形でありかつ２つの定
   置端部仕切りの間で多角形に配置された多くの縦仕切り
   によって形成され、縦仕切りがこれの中央の縦旋回軸線
   を中心として運動できる実用新案登録請求の範囲第１項
   に記載のクライオポンプ。 ５）可動仕切りを制御するための制御装置がリンク機構
   であり、これがクライオポンプ包囲体の壁を通る密封通
   路内で縦に滑動する実用新案登録請求の範囲第１項に記
   載のクライオポンプ。 ６）吸着剤気体を導入するための装置が局限区域の端部
   から離部普で延長し、かつ局限区域内で吸着によって捕
   捉をするための仕切りに面するように分布された開口を
   有する実用新案登録請求の範囲第３項に記載のクライオ
   ポンプ。 ７）吸着によって捕捉をするための壁が広く言って円筒
   形の形状の局限区域の中にかける半径方向の壁の列を包
   含する実用新案登録請求の範囲第１項に記載のクライオ
   ポンプ。