JPS61130765A - 極低温装置 - Google Patents
極低温装置Info
- Publication number
- JPS61130765A JPS61130765A JP60144863A JP14486385A JPS61130765A JP S61130765 A JPS61130765 A JP S61130765A JP 60144863 A JP60144863 A JP 60144863A JP 14486385 A JP14486385 A JP 14486385A JP S61130765 A JPS61130765 A JP S61130765A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cryogenic
- source
- helium
- valve
- jacket
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B37/00—Pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B35/00
- F04B37/06—Pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B35/00 for evacuating by thermal means
- F04B37/08—Pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B35/00 for evacuating by thermal means by condensing or freezing, e.g. cryogenic pumps
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D8/00—Cold traps; Cold baffles
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
この発明は全般的に工業的なプロセスからの廃ガスをト
ラップし並びに／又は圧送する装置、更に具体的に云え
ば、極低温トラップ又はポンプ（クライオトラップ又は
クライオポンプ）に関する。
ラップし並びに／又は圧送する装置、更に具体的に云え
ば、極低温トラップ又はポンプ（クライオトラップ又は
クライオポンプ）に関する。
極低温工学は低温の発生と低温現象の利用を取り扱う。
極低温は一般的に１２３ ’に乃至０°にの範囲と考え
られる。 極低温工学に使われるガスは、３つの基本的な方法、即
ち、液体の膨張、ジュール・トムソン膨張及び機関内の
膨張（冷却）によって、その沸点（又は液化点）まで冷
却される。製造された後、一般的に極低温液体は超断熱
を用いた特別設計のタンク又はデユア−容ＩＩ（その間
に真空の空間を設けた２重の壁を持っぴん）の中に保管
される。 液体の空気、酸素、窒素や水素も、それ以上の熱的な保
護をせずに、この様な容器内に何時間も保存することが
出来る。然し、液体ヘリウムは蒸発熱が小さいので、液
体窒素又は液体空気を入れた同じ様な一層大きなびんに
よってデユア−容器が取囲まれている場合にだけ、成る
長さの時間の間保管することが出来る。 幾つかの工業的な並びに研究層の目的にとっては、極低
温ポンプ（クライオポンプ）は機械的なポンプで到達す
ることが出来ない高い真空を達成するために使われてい
る。冷たい窓ガラスの上で水蒸気が凝縮するのと同じ様
に、温度が充分に低ければ、ガスが面の上で凝縮する。 成る装置では、（シリカ・ゲルのような）吸収剤がクラ
イオパネルの面に結合される。極低温に冷却された非常
に低い圧力の吸収剤の圧送速度は□１よ７□□ｉｔ ６
ｈｓ、□、。□１．□ １係しない。材料
の吸収容量は温度が下がると共に急速に増加する。吸収
剤を７７Ｘに冷却することにより、水素、ヘリウム及び
ネオン以外の全てのガスを有効にトラップすることが出
来る。 クライオポンプと密接な関係を持つクライオトラップは
、工業的なプロセスの副産物として生成したガスをトラ
ップするなめに使われる場合が多い。従来の典型的なり
ライオトラップは、凝縮面を極低温に冷却する液体窒素
冷却装置を用いている。工業的な廃ガスが凝縮面の上で
凝縮し、周期的に洗浄過程によって除去される。 従来の液体窒素クライオトラップ技術に伴う問題は、そ
れが消費する液体窒素が大量であって、この物質を頻繁
に送り出すことが必要になることである。更に、窒素を
収容するのに必要な配管及び設備が嵩張って高価である
。 比較的最近のヘリウム・クライオポンプ冷却方式は従来
の窒素クライオトラップ装置の幾つかの問題を解決する
が、それ自体が新しい問題を呈する。ヘリウム・クライ
オ冷却装置は低温ヘッドを持ち、気体状の高圧ヘリウム
をこのヘッドに循環させる。典型的には、圧縮機が約２
５０ＰＳＩで気体状のヘリウムを低温ヘッド供給し、流
出物を循環させる。 ヘリウム・クライオ冷却装置は、ヘリウムが絶えず再生
され、大形の保管容器や頻繁な送り出しを必要としない
点で、従来の窒素装置に比べて有利である。ヘリウム装
置の欠点は、極低温に達するのに何時間も要し、その為
、再生の為に定期的に運転停止にしなければならないク
ライオトラップに使うにはあまり適していないことであ
る。クライオ装置は、低温ヘッド及び関連した凝縮面を
構成するのに使われる材料の特性の為に、塩素の様な反
応性の強いガスとの両立性がない。 こういう問題に対する解決策は、ヘリウム低温ヘッドを
凝１ｍ直から絶縁して保護する熱スィッチを設けること
であろう。この様な１つの熱スィッチが米国特許第３．
５２５．２２９号に記載されている。 乙の米国特許では、内側容器に液体ヘリウムを充填し、
外側容器には選択的に液化ガスを充填するか、或いは真
空ポンプで真空にすることが出来る。 外側容器にガスが充填されている時、凝縮面から液化ガ
スを介して液化ヘリウムに熱が伝えられる。 外側容器が真空になった時、凝縮面は実効的に液体ヘリ
ウムから絶縁されている。 米国特許第４．４３２．２０８号には、熱絶縁ガスで充
填することが出来る容積１６を持つ２重壁構造を有する
液体ナトリウム用の低温トラップが記載されている。米
国特許第４．３５４．３５６号には、層還機構内に濃度
センサを備えた１度循環低温トラップが記載されている
。上に述べた特許は役に立つ極低温集成体を記載してい
るが、従来、完全なヘリウム・クライオトラップ装置を
記載したものはない。
られる。 極低温工学に使われるガスは、３つの基本的な方法、即
ち、液体の膨張、ジュール・トムソン膨張及び機関内の
膨張（冷却）によって、その沸点（又は液化点）まで冷
却される。製造された後、一般的に極低温液体は超断熱
を用いた特別設計のタンク又はデユア−容ＩＩ（その間
に真空の空間を設けた２重の壁を持っぴん）の中に保管
される。 液体の空気、酸素、窒素や水素も、それ以上の熱的な保
護をせずに、この様な容器内に何時間も保存することが
出来る。然し、液体ヘリウムは蒸発熱が小さいので、液
体窒素又は液体空気を入れた同じ様な一層大きなびんに
よってデユア−容器が取囲まれている場合にだけ、成る
長さの時間の間保管することが出来る。 幾つかの工業的な並びに研究層の目的にとっては、極低
温ポンプ（クライオポンプ）は機械的なポンプで到達す
ることが出来ない高い真空を達成するために使われてい
る。冷たい窓ガラスの上で水蒸気が凝縮するのと同じ様
に、温度が充分に低ければ、ガスが面の上で凝縮する。 成る装置では、（シリカ・ゲルのような）吸収剤がクラ
イオパネルの面に結合される。極低温に冷却された非常
に低い圧力の吸収剤の圧送速度は□１よ７□□ｉｔ ６
ｈｓ、□、。□１．□ １係しない。材料
の吸収容量は温度が下がると共に急速に増加する。吸収
剤を７７Ｘに冷却することにより、水素、ヘリウム及び
ネオン以外の全てのガスを有効にトラップすることが出
来る。 クライオポンプと密接な関係を持つクライオトラップは
、工業的なプロセスの副産物として生成したガスをトラ
ップするなめに使われる場合が多い。従来の典型的なり
ライオトラップは、凝縮面を極低温に冷却する液体窒素
冷却装置を用いている。工業的な廃ガスが凝縮面の上で
凝縮し、周期的に洗浄過程によって除去される。 従来の液体窒素クライオトラップ技術に伴う問題は、そ
れが消費する液体窒素が大量であって、この物質を頻繁
に送り出すことが必要になることである。更に、窒素を
収容するのに必要な配管及び設備が嵩張って高価である
。 比較的最近のヘリウム・クライオポンプ冷却方式は従来
の窒素クライオトラップ装置の幾つかの問題を解決する
が、それ自体が新しい問題を呈する。ヘリウム・クライ
オ冷却装置は低温ヘッドを持ち、気体状の高圧ヘリウム
をこのヘッドに循環させる。典型的には、圧縮機が約２
５０ＰＳＩで気体状のヘリウムを低温ヘッド供給し、流
出物を循環させる。 ヘリウム・クライオ冷却装置は、ヘリウムが絶えず再生
され、大形の保管容器や頻繁な送り出しを必要としない
点で、従来の窒素装置に比べて有利である。ヘリウム装
置の欠点は、極低温に達するのに何時間も要し、その為
、再生の為に定期的に運転停止にしなければならないク
ライオトラップに使うにはあまり適していないことであ
る。クライオ装置は、低温ヘッド及び関連した凝縮面を
構成するのに使われる材料の特性の為に、塩素の様な反
応性の強いガスとの両立性がない。 こういう問題に対する解決策は、ヘリウム低温ヘッドを
凝１ｍ直から絶縁して保護する熱スィッチを設けること
であろう。この様な１つの熱スィッチが米国特許第３．
５２５．２２９号に記載されている。 乙の米国特許では、内側容器に液体ヘリウムを充填し、
外側容器には選択的に液化ガスを充填するか、或いは真
空ポンプで真空にすることが出来る。 外側容器にガスが充填されている時、凝縮面から液化ガ
スを介して液化ヘリウムに熱が伝えられる。 外側容器が真空になった時、凝縮面は実効的に液体ヘリ
ウムから絶縁されている。 米国特許第４．４３２．２０８号には、熱絶縁ガスで充
填することが出来る容積１６を持つ２重壁構造を有する
液体ナトリウム用の低温トラップが記載されている。米
国特許第４．３５４．３５６号には、層還機構内に濃度
センサを備えた１度循環低温トラップが記載されている
。上に述べた特許は役に立つ極低温集成体を記載してい
るが、従来、完全なヘリウム・クライオトラップ装置を
記載したものはない。
この発明の目的は、従来の液体窒素トラップ技術の最も
良い特徴を比較的最近のヘリウム・クライオポンプ・冷
却装置の技術と組合せ、反応性ガスとの両立性を持つク
ライオトラップ又はクライオポンプを提供することであ
る。 この発明の別の目的は、再生の為の運転停止時間が短い
ヘリウム・クライオトラップ又はクライオポンプを適用
することである。 この発明の別の目的は、極低！１ｍの新規な熱スィッチ
を提供することである。 簡単に云うと、この発明の装置は、細長い低温フィンガ
、比較的不活性な材料で作られていて、低温フィンガの
周りに封着された内側外被及び内側外被の周りにに封着
された外側外被を持つヘリウム低温ヘッドを有する。内
側外被の外筒に銅の讃な犠牲材料を設ける。外側外被に
は廃ガスを受は入れる入口と出口とを設ける。 伝熱ガスを内側外被内に噴射して、内側外被からの熱を
低温フィンガに伝導することが出来る。 クライオトラップ又はポンプの再生の間、真空ポンプに
よって内側外被から伝熱ガスを取出すことが出来、この
為、内側外被を壁面は効果的に低温フィンガから絶縁さ
れろ。 この発明の利点は、ヘリウム低温ヘッドは、熱スィッチ
の為に、再生の同運転停止にする必要がないことである
。低温へ・ドを極低温まで再冷却
１しなくてもよいから、これによって再生又は運転停止
時間が大幅に短縮される。 この発明の別の利点ば、従来の窒素クライオトラップ及
びクライオポンプで必要とした大掛りな配管、ハウジン
グ及び原料がいらないことである。 この発明の別の利点は、このクライオトラップ及びクラ
イオポンプを塩素の様な反応性の強いガスと共に使うこ
とが出来ること、並びに咽牲部材が再生の間、並びに幾
分かは動作中も、有害な反応性ガスと反応することが出
来ることである。 この発明の上記並びにその他の目的及び利点は、以下図
面について説明するところから明らかになろう。
良い特徴を比較的最近のヘリウム・クライオポンプ・冷
却装置の技術と組合せ、反応性ガスとの両立性を持つク
ライオトラップ又はクライオポンプを提供することであ
る。 この発明の別の目的は、再生の為の運転停止時間が短い
ヘリウム・クライオトラップ又はクライオポンプを適用
することである。 この発明の別の目的は、極低！１ｍの新規な熱スィッチ
を提供することである。 簡単に云うと、この発明の装置は、細長い低温フィンガ
、比較的不活性な材料で作られていて、低温フィンガの
周りに封着された内側外被及び内側外被の周りにに封着
された外側外被を持つヘリウム低温ヘッドを有する。内
側外被の外筒に銅の讃な犠牲材料を設ける。外側外被に
は廃ガスを受は入れる入口と出口とを設ける。 伝熱ガスを内側外被内に噴射して、内側外被からの熱を
低温フィンガに伝導することが出来る。 クライオトラップ又はポンプの再生の間、真空ポンプに
よって内側外被から伝熱ガスを取出すことが出来、この
為、内側外被を壁面は効果的に低温フィンガから絶縁さ
れろ。 この発明の利点は、ヘリウム低温ヘッドは、熱スィッチ
の為に、再生の同運転停止にする必要がないことである
。低温へ・ドを極低温まで再冷却
１しなくてもよいから、これによって再生又は運転停止
時間が大幅に短縮される。 この発明の別の利点ば、従来の窒素クライオトラップ及
びクライオポンプで必要とした大掛りな配管、ハウジン
グ及び原料がいらないことである。 この発明の別の利点は、このクライオトラップ及びクラ
イオポンプを塩素の様な反応性の強いガスと共に使うこ
とが出来ること、並びに咽牲部材が再生の間、並びに幾
分かは動作中も、有害な反応性ガスと反応することが出
来ることである。 この発明の上記並びにその他の目的及び利点は、以下図
面について説明するところから明らかになろう。
第１図について説明すると、この発明のクライオトラッ
プ装置１０が、トラップ集成体１２、熱スイッチ集成体
１４、洗浄集成体１６及びドレイン集成体１８を持って
いる。入口弁２０がトラップ集成体１２を廃ガス源に結
合し、出口弁２２゜２４がトラップ集成体１２を機械的
なポンプ２６及び酸ドレイン２８に夫々結合する。 トラップ集成体１２が低温ヘッド３０に取付けた低温フ
ィンガ３２、低温フィンガ３２の周りに封着されていて
犠牲材料３５を持つ内側外被３４、及び内側外被３４の
周りに封着した外側外被３６を持っている。内側外被３
４がオリフィス３８を持ち、外側外被３６が入口ボート
４０及び出口ポート４２を持っている。 ヘリウム低温ヘッド３０は幾つかの供給元から入手し得
る市場で入手出来る製品である。例えば、エアー・プロ
ダクツ社のＤＥ−２０２型、ＣＴＩ ＣＴ−８型低温ヘ
ツド及びレイボルト・ヘラニス ＲＧ−２）０型がこの
発明に使うのにいづれも適している。勿論、この発明の
あれこれの実施例にはこの他の低温ヘッドも適している
。 低温ヘッド３０がヘリウム圧ｆａ機４４に結合される。 低温ヘリウム３００Å力が導管４８によってヘリウム圧
縮機４４の出力に結合される。ヘリウム圧縮機４４が約
２５０ＰＳ Ｉのヘリウムを低温ヘッド３０に供給する
。このヘリウムが、膨張過程を通じて、低温ヘッド３０
を極低温に冷却する。低温フィンガ３２が吸収した熱を
、低温フィンガ３２内部のヘリウムと交換させ、暖まっ
たヘリウムが低温ヘッド３０及び導管４９を介してヘリ
ウム圧縮機４４に戻される。 低温フィンガ３２が内側外被３４の高圧室５４に入り込
む。高圧室５４がオリフィス３８を介して導管５６に結
合され、そこから弁５８．６０に伸びている。ｆｐ５８
が導管６４によってヘリウム源６２に結合され、弁６０
が導管６８によって真空′Ｆ１．６６に結合されろ。弁
５８を開いて弁６０を閉じろことにより、高圧室５４に
ヘリウム・ガスを充填することが出来ろ。弁５８を閉じ
て弁６０を開くことにより、高圧室５４を真空にするこ
とが出来る。 内側外被３４と外側外被３６の間の高圧室７０が入口ポ
ート４０によって取入れマニホルド７２に結合される。 弁７４が導管７６によって取入れマニホルド７２に結合
されると共に、Ｙ型導管８２によって弁７８．８０に結
合される。弁７８が導Ｗ８６によって窒素源８４に結合
され、弁８０が導管９０によって水源８８に結合されろ
。 導管９２がターボ族［９４の出力を大口弁２０に結合す
る。入口弁２０が開く時、導管９２が取入れマニホルド
７０に、従って高圧室７０と連通する。ターボ装置９４
の入口が導管９８によって工業用装置９６の廃ガス出力
に結合される。 排出マニホルド１００が出口ボート４２を介して高圧室
７０に結合されると共に、弁２２及び弁１０２に結合さ
れろ。弁２２が導管１０４によって機械的なポンプ２６
の入力に結合される。 導管１）０の１端が弁１０２に結合され、導管１）０の
他端が出口ｆｐ２４に結合される。弁２４は導管１）２
によって酸ドレイン２８に結合される。導管１）４が導
管１）０の長さの中間部分から伸びていて、安全弁１）
６に接続される。弁１）６が導管１）８によって取入れ
マニホルド７２に結合される。 動作７°°゛１明ｔ″８・弁゛°を開パて・高
、圧室５４内のヘリウムの熱伝導により、内側
外被３４を極低温に冷却する。入口弁２ｏ及び出口弁２
２を開き、ターボ装置９４を作動して、工業的な廃ガス
を高圧室７０内に噴射し、そこで犠牲材料３４の外面及
び外被３４の外壁面に当たって凝縮する。 装置を洗浄する為、最初に弁５８を閉じ、そして弁６０
を開いて高圧室５４を真空にする。これによって外被３
４が極低温よゆも高い温度に暖ま、るが、低温ヘッド３
０の運転停止を必要としない。 弁２０１弁２２を閉じ、弁７４を開く。 乾式洗浄を行なうには、弁７８を開いて窒素が高圧室７
０に溢流するようにし、弁１０２．２４を開いて、酸蒸
気がトラップ集成体１２から放出されろようにする。装
置の湿式洗浄には、弁８０゜７４．１０２．２４を開き
、酸性流出物を酸中和設備に通ずる酸ドレイン配管に流
れることが出来る様にする。必要に応じて、犠牲面を取
り替えろ。 クライオトラップ装置を再び作動するには、弁７８又は
８０、？４，６０，１０２及び２４を閉じる。弁２０，
２２，５８を開き、その少し後、高圧室５４にヘリウム
を充填すると、熱が内側外被３４から低温フィンガ３２
に伝導によって逃がされろ。 第２図にはトラップ集成体１２の好ましい形が示されて
いる。前に述べた様に、低温ヘッド３０は普通の設計で
あって、多数の供給源から入手することが出来る。低温
ヘッド３０が入口ポート１２０を持ち、これが圧縮機に
結合される。この圧縮機が約２５０ＰＳＩのヘリウムを
供給する。低温ヘッドの出力ポート］２２がヘリウム圧
縮機への復路に結合される。低温フィンガ３２が低温ヘ
ッド３０から伸びていて、基部１２４及び先端部分１２
６を有する。典型的には、基部１２４は約７７°にの温
度に達し、先端部分１２６は１０°にという低い１度に
達する。 低温ヘクト３０がボルト１３０によってフランジ１２８
に取付けられる。低温フィンガ３２の基部１２４がフラ
ンジ１２８の孔１３２を通り抜ける。内側外被３４は中
空円筒形構造であって、閉じた端１３４とフランジ１２
８に密封される開放端１３６を有する。内側外被１３４
をフランジ１２８と組み立てた時、密封可能な高圧室５
４が出来る。 外側外被３６も中空円筒形であって、閉じた端１３８に
開放端１３７を有する。外被３６が開放端１４０を持ち
、これがフランジ１２８に密封される。廃ガスが入力ボ
ート４０に流れ込み、そこで内側外被３４の外面で凝縮
する。捕捉されなかったガスは出力ポート４２から機械
的なポンプへ流出する。洗浄サイクルの間、窒素又は水
がオリフィス３８から流れ込んで、端１３８の開口１３
７から出て行く様にする。 シリコン・ダイオードの柵な温度センサ】４２をフラン
ジ１４６の通路１４４の中に設けることが出来る。オリ
フィス３８が７ランジ１２８内の通路１４８を介して高
圧室５４と連通する。導管７６がフランジ】５２的の通
路１５０を介して高圧室７０と連通ずる。 第３図について説明すると、この発明のクライオポンプ
１５４が弁１５８により、工業的な装置１５６に結合さ
れている。クライオポンプ１５４が低温ヘッド】６０１
低温ヘツド１６０に結合された低温フィンガ１６２、低
温フィンガ１６２を取り巻く内側外被１６４、及び内側
外被１６４を収り巻く外側外被１６１）を持っている。 内側外＆ １６４の外向に複数個の情牲付民物１６８が
取付けられている。情牲付属物は、塩素の様な工業的な
反応性ガスと強く反応１ろ銅の様な材料で作ることが好
ましい。付属物１６８ば父俟呵能に設計する。 内側外波１６４と低温フィンガ１６２０間に杉成された
高仕室１７０が、導管１７６及びブｌ’ｌ’／８．１８
０（ζよりヘリウムｍ１７２又は真空源］７４に結合さ
れろつ導管１８２が外側外被Ｉ Ｉｔ ６の底又は溜１
）’ｔ’ＲＪ ８６ ｅ（？Ｌ−（：ＦｌｌＦし４ ン
Ｉ ８４カ、或い（よ弁１９Ｇを介して機械的なポツプ
【８８かに結合する。 洗浄装置１９２（好ましくは、水及び／又は＾扁の窒素
を含む）が、ブ「集成体１９６によっ（Ｉ洗浄ヘッド１
９４に結合される。弁集成体Ｍ１６が聞いている時、水
のしぶき又は高温窒素の流れが洗浄へメト１９４から投
出され゛Ｃ１付属物１６１（、内側外波１６４の外１０
ｉ及び外側外被１６６の内ｒＩＵの上を流れる。この結
果出来る流出物が導管１８２から放出される。 クライオポンプ１５４の動作は前にクライオトラップ１
）２について述べた動作と非常（こ似てｔする。高圧室
１７０に選択的にヘリウムを充填するか或いは真空にし
て、内側外被１６４と低温フィンガ１６２の間に伝熱路
を作ることが出来る。高圧室１７０にヘリウムを充填し
て弁１５８力ＳＷｔ＆’ている時、工業的な装置１５６
のガス状流出物（反応性ガスを含む）が主に付属物１６
８の上でトラップされろ。付属物１６８が凝縮した材料
で飽和した時、弁１５８を閉じ、洗浄サイクルを開始す
ることが出来る。 洗浄サイクルの間、高圧室１７０からヘリウムを空けて
、低温フィンガ１６２を内側外被１６４から絶縁する。 洗浄装［１９２を作動し、流出物を導管１８２から放出
する。洗浄サイクルが完了した役、高圧室１７０に再び
ヘリウムを充填し、弁１５８を開く。 この発明を幾つかの好ましい実施例Ｃζつ１）て説明し
たが、当業者であれば、図面並び（こ以上の説明から、
種々の変更が考えられよう。従って、特許請求の範囲は
、この発明で可能な全ての変更を包括するものであるこ
とを承知されたい。
プ装置１０が、トラップ集成体１２、熱スイッチ集成体
１４、洗浄集成体１６及びドレイン集成体１８を持って
いる。入口弁２０がトラップ集成体１２を廃ガス源に結
合し、出口弁２２゜２４がトラップ集成体１２を機械的
なポンプ２６及び酸ドレイン２８に夫々結合する。 トラップ集成体１２が低温ヘッド３０に取付けた低温フ
ィンガ３２、低温フィンガ３２の周りに封着されていて
犠牲材料３５を持つ内側外被３４、及び内側外被３４の
周りに封着した外側外被３６を持っている。内側外被３
４がオリフィス３８を持ち、外側外被３６が入口ボート
４０及び出口ポート４２を持っている。 ヘリウム低温ヘッド３０は幾つかの供給元から入手し得
る市場で入手出来る製品である。例えば、エアー・プロ
ダクツ社のＤＥ−２０２型、ＣＴＩ ＣＴ−８型低温ヘ
ツド及びレイボルト・ヘラニス ＲＧ−２）０型がこの
発明に使うのにいづれも適している。勿論、この発明の
あれこれの実施例にはこの他の低温ヘッドも適している
。 低温ヘッド３０がヘリウム圧ｆａ機４４に結合される。 低温ヘリウム３００Å力が導管４８によってヘリウム圧
縮機４４の出力に結合される。ヘリウム圧縮機４４が約
２５０ＰＳ Ｉのヘリウムを低温ヘッド３０に供給する
。このヘリウムが、膨張過程を通じて、低温ヘッド３０
を極低温に冷却する。低温フィンガ３２が吸収した熱を
、低温フィンガ３２内部のヘリウムと交換させ、暖まっ
たヘリウムが低温ヘッド３０及び導管４９を介してヘリ
ウム圧縮機４４に戻される。 低温フィンガ３２が内側外被３４の高圧室５４に入り込
む。高圧室５４がオリフィス３８を介して導管５６に結
合され、そこから弁５８．６０に伸びている。ｆｐ５８
が導管６４によってヘリウム源６２に結合され、弁６０
が導管６８によって真空′Ｆ１．６６に結合されろ。弁
５８を開いて弁６０を閉じろことにより、高圧室５４に
ヘリウム・ガスを充填することが出来ろ。弁５８を閉じ
て弁６０を開くことにより、高圧室５４を真空にするこ
とが出来る。 内側外被３４と外側外被３６の間の高圧室７０が入口ポ
ート４０によって取入れマニホルド７２に結合される。 弁７４が導管７６によって取入れマニホルド７２に結合
されると共に、Ｙ型導管８２によって弁７８．８０に結
合される。弁７８が導Ｗ８６によって窒素源８４に結合
され、弁８０が導管９０によって水源８８に結合されろ
。 導管９２がターボ族［９４の出力を大口弁２０に結合す
る。入口弁２０が開く時、導管９２が取入れマニホルド
７０に、従って高圧室７０と連通する。ターボ装置９４
の入口が導管９８によって工業用装置９６の廃ガス出力
に結合される。 排出マニホルド１００が出口ボート４２を介して高圧室
７０に結合されると共に、弁２２及び弁１０２に結合さ
れろ。弁２２が導管１０４によって機械的なポンプ２６
の入力に結合される。 導管１）０の１端が弁１０２に結合され、導管１）０の
他端が出口ｆｐ２４に結合される。弁２４は導管１）２
によって酸ドレイン２８に結合される。導管１）４が導
管１）０の長さの中間部分から伸びていて、安全弁１）
６に接続される。弁１）６が導管１）８によって取入れ
マニホルド７２に結合される。 動作７°°゛１明ｔ″８・弁゛°を開パて・高
、圧室５４内のヘリウムの熱伝導により、内側
外被３４を極低温に冷却する。入口弁２ｏ及び出口弁２
２を開き、ターボ装置９４を作動して、工業的な廃ガス
を高圧室７０内に噴射し、そこで犠牲材料３４の外面及
び外被３４の外壁面に当たって凝縮する。 装置を洗浄する為、最初に弁５８を閉じ、そして弁６０
を開いて高圧室５４を真空にする。これによって外被３
４が極低温よゆも高い温度に暖ま、るが、低温ヘッド３
０の運転停止を必要としない。 弁２０１弁２２を閉じ、弁７４を開く。 乾式洗浄を行なうには、弁７８を開いて窒素が高圧室７
０に溢流するようにし、弁１０２．２４を開いて、酸蒸
気がトラップ集成体１２から放出されろようにする。装
置の湿式洗浄には、弁８０゜７４．１０２．２４を開き
、酸性流出物を酸中和設備に通ずる酸ドレイン配管に流
れることが出来る様にする。必要に応じて、犠牲面を取
り替えろ。 クライオトラップ装置を再び作動するには、弁７８又は
８０、？４，６０，１０２及び２４を閉じる。弁２０，
２２，５８を開き、その少し後、高圧室５４にヘリウム
を充填すると、熱が内側外被３４から低温フィンガ３２
に伝導によって逃がされろ。 第２図にはトラップ集成体１２の好ましい形が示されて
いる。前に述べた様に、低温ヘッド３０は普通の設計で
あって、多数の供給源から入手することが出来る。低温
ヘッド３０が入口ポート１２０を持ち、これが圧縮機に
結合される。この圧縮機が約２５０ＰＳＩのヘリウムを
供給する。低温ヘッドの出力ポート］２２がヘリウム圧
縮機への復路に結合される。低温フィンガ３２が低温ヘ
ッド３０から伸びていて、基部１２４及び先端部分１２
６を有する。典型的には、基部１２４は約７７°にの温
度に達し、先端部分１２６は１０°にという低い１度に
達する。 低温ヘクト３０がボルト１３０によってフランジ１２８
に取付けられる。低温フィンガ３２の基部１２４がフラ
ンジ１２８の孔１３２を通り抜ける。内側外被３４は中
空円筒形構造であって、閉じた端１３４とフランジ１２
８に密封される開放端１３６を有する。内側外被１３４
をフランジ１２８と組み立てた時、密封可能な高圧室５
４が出来る。 外側外被３６も中空円筒形であって、閉じた端１３８に
開放端１３７を有する。外被３６が開放端１４０を持ち
、これがフランジ１２８に密封される。廃ガスが入力ボ
ート４０に流れ込み、そこで内側外被３４の外面で凝縮
する。捕捉されなかったガスは出力ポート４２から機械
的なポンプへ流出する。洗浄サイクルの間、窒素又は水
がオリフィス３８から流れ込んで、端１３８の開口１３
７から出て行く様にする。 シリコン・ダイオードの柵な温度センサ】４２をフラン
ジ１４６の通路１４４の中に設けることが出来る。オリ
フィス３８が７ランジ１２８内の通路１４８を介して高
圧室５４と連通する。導管７６がフランジ】５２的の通
路１５０を介して高圧室７０と連通ずる。 第３図について説明すると、この発明のクライオポンプ
１５４が弁１５８により、工業的な装置１５６に結合さ
れている。クライオポンプ１５４が低温ヘッド】６０１
低温ヘツド１６０に結合された低温フィンガ１６２、低
温フィンガ１６２を取り巻く内側外被１６４、及び内側
外被１６４を収り巻く外側外被１６１）を持っている。 内側外＆ １６４の外向に複数個の情牲付民物１６８が
取付けられている。情牲付属物は、塩素の様な工業的な
反応性ガスと強く反応１ろ銅の様な材料で作ることが好
ましい。付属物１６８ば父俟呵能に設計する。 内側外波１６４と低温フィンガ１６２０間に杉成された
高仕室１７０が、導管１７６及びブｌ’ｌ’／８．１８
０（ζよりヘリウムｍ１７２又は真空源］７４に結合さ
れろつ導管１８２が外側外被Ｉ Ｉｔ ６の底又は溜１
）’ｔ’ＲＪ ８６ ｅ（？Ｌ−（：ＦｌｌＦし４ ン
Ｉ ８４カ、或い（よ弁１９Ｇを介して機械的なポツプ
【８８かに結合する。 洗浄装置１９２（好ましくは、水及び／又は＾扁の窒素
を含む）が、ブ「集成体１９６によっ（Ｉ洗浄ヘッド１
９４に結合される。弁集成体Ｍ１６が聞いている時、水
のしぶき又は高温窒素の流れが洗浄へメト１９４から投
出され゛Ｃ１付属物１６１（、内側外波１６４の外１０
ｉ及び外側外被１６６の内ｒＩＵの上を流れる。この結
果出来る流出物が導管１８２から放出される。 クライオポンプ１５４の動作は前にクライオトラップ１
）２について述べた動作と非常（こ似てｔする。高圧室
１７０に選択的にヘリウムを充填するか或いは真空にし
て、内側外被１６４と低温フィンガ１６２の間に伝熱路
を作ることが出来る。高圧室１７０にヘリウムを充填し
て弁１５８力ＳＷｔ＆’ている時、工業的な装置１５６
のガス状流出物（反応性ガスを含む）が主に付属物１６
８の上でトラップされろ。付属物１６８が凝縮した材料
で飽和した時、弁１５８を閉じ、洗浄サイクルを開始す
ることが出来る。 洗浄サイクルの間、高圧室１７０からヘリウムを空けて
、低温フィンガ１６２を内側外被１６４から絶縁する。 洗浄装［１９２を作動し、流出物を導管１８２から放出
する。洗浄サイクルが完了した役、高圧室１７０に再び
ヘリウムを充填し、弁１５８を開く。 この発明を幾つかの好ましい実施例Ｃζつ１）て説明し
たが、当業者であれば、図面並び（こ以上の説明から、
種々の変更が考えられよう。従って、特許請求の範囲は
、この発明で可能な全ての変更を包括するものであるこ
とを承知されたい。
第１図はこの発明のヘリウム・クライオトラップの略図
、第２図は好ましいクライオトラップ集成体の断面図、
第３図好ましいクライオポンプ集成体の断面図である。 【主な符号の説明］ ３０：低温ヘッド ３２：低温フィンガ ３４：内側外被 ３６；外側外殻 ３８ニオリフイス ４０：入口ポート ４２：出口ポート ５８．６０：弁 ６２：ヘリウム源 ６６；真空源 ７４、フ８，８０：弁 ８４：窒素源 ８８；水源
、第２図は好ましいクライオトラップ集成体の断面図、
第３図好ましいクライオポンプ集成体の断面図である。 【主な符号の説明］ ３０：低温ヘッド ３２：低温フィンガ ３４：内側外被 ３６；外側外殻 ３８ニオリフイス ４０：入口ポート ４２：出口ポート ５８．６０：弁 ６２：ヘリウム源 ６６；真空源 ７４、フ８，８０：弁 ８４：窒素源 ８８；水源
Claims (8)
- （１）極低温に冷却することが出来る低温部材を持つ冷
却手段、オリフイス手段を備えていて、前記低温部材を
取囲んで、該低温部材をその中に入れた密封可能な内側
室を作る内側外被、及び該内側外被を取囲んでいて密封
可能な外側室を作り、該外側室と連通する入口及び出口
を持つ外側外被を有する極低温集成体と、伝熱流体源、
及び該伝熱流体を前記オリフイス手段を介して前記内側
室に選択的に噴射し且つ該内側室から取出す手段を持つ
熱スイッチ手段と、洗浄流体源及び該洗浄流体源を前記
外側外被の入口に結合する手段を持つ洗浄手段とを有す
る極低温装置。 - （２）特許請求の範囲（１）に記載した極低温装置に於
て、前記冷却手段に結合された温度感知手段を有する極
低温装置。 - （３）特許請求の範囲（１）に記載した極低温装置に於
て、前記外側外被の出口に選択的に結合される機械的な
ポンプ手段を有する極低温装置。 - （４）特許請求の範囲（１）に記載した極低温装置に於
て、前記伝熱流体がヘリウムを含み、該ヘリウムを前記
内側室に選択的に噴射し且つ取出す手段が、前記オリフ
イス手段をヘリウム源並びに真空源に選択的に結合する
弁手段を含んでいる極低温装置。 - （５）特許請求の範囲（１）に記載した極低温装置に於
て、前記洗浄手段が第２の洗浄流体源、及び該第２の洗
浄流体源を前記外側外被の入口に結合する手段を持って
いる極低温装置。 - （６）特許請求の範囲（５）に記載した極低温装置に於
て、第１の洗浄流体源がガスで構成され、前記第２の洗
浄流体源が液体で構成される極低温装置。 - （７）特許請求の範囲（１）に記載した極低温装置に於
て、前記内側外被の外面の少なくとも一部分に犠牲材料
が適用されている極低温装置。 - （８）特許請求の範囲（７）に記載した極低温装置に於
て、前記犠牲材料が反応性ガスと激しく反応する極低温
装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US675526 | 1984-11-28 | ||
| US06/675,526 US4541249A (en) | 1984-11-28 | 1984-11-28 | Cryogenic trap and pump system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61130765A true JPS61130765A (ja) | 1986-06-18 |
Family
ID=24710874
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60144863A Pending JPS61130765A (ja) | 1984-11-28 | 1985-07-03 | 極低温装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4541249A (ja) |
| JP (1) | JPS61130765A (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4689970A (en) * | 1985-06-29 | 1987-09-01 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Cryogenic apparatus |
| US4763483A (en) * | 1986-07-17 | 1988-08-16 | Helix Technology Corporation | Cryopump and method of starting the cryopump |
| US4679402A (en) * | 1986-08-11 | 1987-07-14 | Helix Technology Corporation | Cooling heat exchanger |
| US4722191A (en) * | 1986-09-17 | 1988-02-02 | Pennwalt Corporation | High vacuum pumping system |
| US5261244A (en) * | 1992-05-21 | 1993-11-16 | Helix Technology Corporation | Cryogenic waterpump |
| US6332925B1 (en) * | 1996-05-23 | 2001-12-25 | Ebara Corporation | Evacuation system |
| US5787713A (en) * | 1996-06-28 | 1998-08-04 | American Superconductor Corporation | Methods and apparatus for liquid cryogen gasification utilizing cryoelectronics |
| TW471031B (en) * | 1997-01-08 | 2002-01-01 | Ebara Corp | Vapor feed supply system |
| US6155059A (en) * | 1999-01-13 | 2000-12-05 | Helix Technology Corporation | High capacity cryopump |
| US6959554B1 (en) * | 2001-07-10 | 2005-11-01 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Passive gas-gap heat switch for adiabatic demagnetization refrigerator |
| CN102171454B (zh) * | 2008-09-30 | 2014-03-12 | 佳能安内华股份有限公司 | 真空抽吸系统、衬底处理设备、电子装置的制造方法和真空抽吸系统的操作方法 |
| TWI796604B (zh) * | 2019-10-29 | 2023-03-21 | 日商住友重機械工業股份有限公司 | 低溫泵、低溫泵系統及低溫泵的運轉開始方法 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3262279A (en) * | 1964-10-09 | 1966-07-26 | Little Inc A | Extreme high vacuum apparatus |
| US3430455A (en) * | 1967-04-17 | 1969-03-04 | 500 Inc | Thermal switch for cryogenic apparatus |
| FR1549434A (ja) * | 1967-10-20 | 1968-12-13 | ||
| US3525229A (en) * | 1969-02-06 | 1970-08-25 | Atomic Energy Commission | On-off thermal switch for a cryopump |
| US3719052A (en) * | 1971-05-04 | 1973-03-06 | G White | Vacuum system cold trap |
| FR2395570A1 (fr) * | 1977-06-22 | 1979-01-19 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif de purification du metal liquide de refroidissement du coeur d'un reacteur nucleaire a neutrons rapides |
| US4354356A (en) * | 1980-05-02 | 1982-10-19 | Unisearch Limited | Temperature-cycled cold trap |
| US4361418A (en) * | 1980-05-06 | 1982-11-30 | Risdon Corporation | High vacuum processing system having improved recycle draw-down capability under high humidity ambient atmospheric conditions |
| JPS5848301U (ja) * | 1981-09-25 | 1983-04-01 | 動力炉・核燃料開発事業団 | コ−ルドトラツプ |
-
1984
- 1984-11-28 US US06/675,526 patent/US4541249A/en not_active Expired - Fee Related
-
1985
- 1985-07-03 JP JP60144863A patent/JPS61130765A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4541249A (en) | 1985-09-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPS61130765A (ja) | 極低温装置 | |
| JP3888972B2 (ja) | 深冷媒体用貯蔵容器 | |
| CN112303476B (zh) | 一种冷冻液化气体罐式集装箱抽真空系统及方法 | |
| GB2389647B (en) | Cryostat confuguration with improved properties | |
| JPH02503461A (ja) | 低温収着ポンプ | |
| JP3238099B2 (ja) | 真空排気システム | |
| JPH0533911Y2 (ja) | ||
| JP3338482B2 (ja) | オゾンビーム発生装置 | |
| FR2517367A1 (fr) | Procede et dispositif pour ameliorer le rendement d'un groupe moto-compresseur | |
| JP3630522B2 (ja) | 真空排気システム | |
| EP0214277A1 (en) | METHOD AND DEVICE FOR REGENERATING CRYOPUMPS. | |
| JP2000146095A (ja) | 極低温液体用貯槽 | |
| CN209537624U (zh) | 一种提高pecvd设备抽真空效率的装置 | |
| JPH1054356A (ja) | 析出物除去用トラップ | |
| CN2346397Y (zh) | 便携式深冷治疗仪 | |
| SU1359480A1 (ru) | Высоковакуумный адсорбционный насос | |
| JPH0217297A (ja) | 導管を凍結によつて閉塞する方法及びこの方法を実施するための装置 | |
| CN220338875U (zh) | 液化气体粗提纯装置 | |
| CN2169825Y (zh) | 夹套冷却式气水分离器 | |
| CN212981098U (zh) | 一种食品安全检测用试剂保存装置 | |
| JPH0326383A (ja) | 有機溶剤を使用する洗浄装置 | |
| CN210141748U (zh) | 一种分子冻干机 | |
| JPH03260575A (ja) | スラッシュ水素用液体水素タンク | |
| JPH0429194Y2 (ja) | ||
| RU1803054C (ru) | Криоохладитель биологических тканей |