JPS61185690A - クライオポンプ - Google Patents
クライオポンプInfo
- Publication number
- JPS61185690A JPS61185690A JP2342385A JP2342385A JPS61185690A JP S61185690 A JPS61185690 A JP S61185690A JP 2342385 A JP2342385 A JP 2342385A JP 2342385 A JP2342385 A JP 2342385A JP S61185690 A JPS61185690 A JP S61185690A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- panel
- helium
- deuterium
- tank
- 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
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- 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
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明はクライオポンプに係り、特に重水素ガスとヘリ
ウムガス及び水素ガスとを選択排気するのに好適なりラ
イオポンプに関する。
ウムガス及び水素ガスとを選択排気するのに好適なりラ
イオポンプに関する。
従来、水素ガス、重水素ガス及びヘリウムガスからなる
混合ガスを選択排気するクライオポンプについては、Ｊ
、Ｖａｃ、Ｓｃｉ、Ｔｓｃｈｎｏｌ Ｖｏｌ、 １８
＋ Ｎａ ３ 。
混合ガスを選択排気するクライオポンプについては、Ｊ
、Ｖａｃ、Ｓｃｉ、Ｔｓｃｈｎｏｌ Ｖｏｌ、 １８
＋ Ｎａ ３ 。
＾ｐｒｉｌ １９８１における“Ｐｅｒｆｏｍａｎｃａ
ｏｆ ＢＮＬ−ＴＳＴＡｃｏｍｐｏｕｎｄ ｃｒｙｏ
ｐｕｍｐ” と題する文献において論じられているよう
に、液体ヘリウム温度４．２Ｋに冷却されたパネルで水
素ガスと重水素ガスを凝縮排気し、！ａパネルの下流側
に設けられ、かつ同じく液体ヘリウム温度４．２Ｋに冷
却された活性炭が表面に固着しているパネルでヘリウム
ガスを吸着排気する構造が採用されていた。
ｏｆ ＢＮＬ−ＴＳＴＡｃｏｍｐｏｕｎｄ ｃｒｙｏ
ｐｕｍｐ” と題する文献において論じられているよう
に、液体ヘリウム温度４．２Ｋに冷却されたパネルで水
素ガスと重水素ガスを凝縮排気し、！ａパネルの下流側
に設けられ、かつ同じく液体ヘリウム温度４．２Ｋに冷
却された活性炭が表面に固着しているパネルでヘリウム
ガスを吸着排気する構造が採用されていた。
このためクライオポンプを再生する場合、重水素ガスに
水素ガスが混入し、重水素ガスのみを高純度で回収でき
ないという欠点があった。更に重水素凝縮パネルを４．
２Ｋに冷却するために、伝熱パイプをパネルに多数取付
ける必要があり、これが原因でクライオポンプの排気速
度が低下するという欠点もあった。
水素ガスが混入し、重水素ガスのみを高純度で回収でき
ないという欠点があった。更に重水素凝縮パネルを４．
２Ｋに冷却するために、伝熱パイプをパネルに多数取付
ける必要があり、これが原因でクライオポンプの排気速
度が低下するという欠点もあった。
本発明は上記欠点を改善しようとしてなされたもので、
その目的とするところは、クライオポンプの排気速度を
低下させることなく、高純度で重水素ガスを選択排気で
きるクライオポンプを提供することにある。
その目的とするところは、クライオポンプの排気速度を
低下させることなく、高純度で重水素ガスを選択排気で
きるクライオポンプを提供することにある。
即ち、本発明の特徴とするところは、少なくとも水素ガ
ス、重水素ガス及びヘリウムガスが導入されるポンプケ
ースと、このポンプケース内に設けられ、それぞれが異
なるガス成分を凝縮または吸着する複数のパネルと、こ
れらパネルを冷却する冷媒タンクとを有するクライオポ
ンプにおいて、上記パネルのうち１つのパネルは主に重
水素ガスを凝縮し、水素ガス及びヘリウムガスはこのパ
ネルを通過するように温度が設定されたパネルであるク
ライオポンプにある。
ス、重水素ガス及びヘリウムガスが導入されるポンプケ
ースと、このポンプケース内に設けられ、それぞれが異
なるガス成分を凝縮または吸着する複数のパネルと、こ
れらパネルを冷却する冷媒タンクとを有するクライオポ
ンプにおいて、上記パネルのうち１つのパネルは主に重
水素ガスを凝縮し、水素ガス及びヘリウムガスはこのパ
ネルを通過するように温度が設定されたパネルであるク
ライオポンプにある。
以下本発明に係るタライオパネルの一実施例を図面を参
照して説明する。
照して説明する。
第１図に本発明の一実施例を示す。１はタライオボンプ
ケースであり、上流側はゲートバルブ９を介して真空容
器１１に、下流側はゲートバルブ１３を介して再生及び
粗引排気系１４に接続している。
ケースであり、上流側はゲートバルブ９を介して真空容
器１１に、下流側はゲートバルブ１３を介して再生及び
粗引排気系１４に接続している。
ポンプケース１の内部には、同心円筒状の液体窒素タン
ク２０が設けられ、内部には液体窒素５が充てんされて
いる。パネル２及び８は液体窒素タンク２０に接続して
おり、約７７Ｋに冷却される。
ク２０が設けられ、内部には液体窒素５が充てんされて
いる。パネル２及び８は液体窒素タンク２０に接続して
おり、約７７Ｋに冷却される。
液体窒素タンク２０の内周側には、同心円筒上の液体ヘ
リウムタンク２１が設けられ、内部には液体ヘリウム６
が充てんされている。パネル３は液体ヘリウムタンク６
に接続している。
リウムタンク２１が設けられ、内部には液体ヘリウム６
が充てんされている。パネル３は液体ヘリウムタンク６
に接続している。
更に円筒状の液体ヘリウムタンク２２が、前記液体ヘリ
ウムタンク２１の内周側に設けられ、その表面のパネル
４には活性炭が固着されている。
ウムタンク２１の内周側に設けられ、その表面のパネル
４には活性炭が固着されている。
液体ヘリウムタンク２２にも液体ヘリウムが充てんされ
ている。
ている。
飽和蒸気圧５ Ｘ １０−’ Ｔｏｒｒに対する各ガス
毎の温度は第３図に示すごとく ヘリウムガス；約０．５ Ｋ 水素ガス ７約０．２５ Ｋ 重水素ガス ；約５に となる。従ってパネル３の温度を４．２５Ｋ と５にの
間に設定すれば、ヘリウムガスと水素ガスは凝縮しない
でパネル３を通過するが、重水素ガスはパネル３で凝縮
排気されることになる。
毎の温度は第３図に示すごとく ヘリウムガス；約０．５ Ｋ 水素ガス ７約０．２５ Ｋ 重水素ガス ；約５に となる。従ってパネル３の温度を４．２５Ｋ と５にの
間に設定すれば、ヘリウムガスと水素ガスは凝縮しない
でパネル３を通過するが、重水素ガスはパネル３で凝縮
排気されることになる。
第１図に示した本実施例ではパネル３を４゜６Ｋに冷却
しであるので、重水素ガスのみがパネル３で捕捉され、
残りのヘリウムガス及び水素ガスはパネル４に達する。
しであるので、重水素ガスのみがパネル３で捕捉され、
残りのヘリウムガス及び水素ガスはパネル４に達する。
パネル４では液体ヘリウム温度４．２Ｋに冷却された活
性炭により、ヘリウムガス及び水素ガスが吸着排気され
る。
性炭により、ヘリウムガス及び水素ガスが吸着排気され
る。
パネル３を４．６Ｋに冷却するために、本実施例では伝
熱パイプ３１を６本だけ設けである。従来は液体ヘリウ
ム温度４．２Ｋまで冷却するためにこの伝熱パイプ３１
を１ｏ〜１２本設けていたので、単にパネル３の組立や
加工が複雑であるとともに、多数の伝熱パネル２，３及
び８はシェブロン形状をしており、いずれも伝熱パイプ
によりパネル２，８は窒素タンク２ｏに、またパネル３
は液体ヘリウムタンク６に接続している。
熱パイプ３１を６本だけ設けである。従来は液体ヘリウ
ム温度４．２Ｋまで冷却するためにこの伝熱パイプ３１
を１ｏ〜１２本設けていたので、単にパネル３の組立や
加工が複雑であるとともに、多数の伝熱パネル２，３及
び８はシェブロン形状をしており、いずれも伝熱パイプ
によりパネル２，８は窒素タンク２ｏに、またパネル３
は液体ヘリウムタンク６に接続している。
第２図は第１図のＸ−ｘ矢視図であり、液体ヘリウムタ
ンク６とパネル３の取付状況を示している。パネル３は
同心円状に組立てられ６本の伝熱パイプ３１で液体ヘリ
ウムタンク６に接続している。
ンク６とパネル３の取付状況を示している。パネル３は
同心円状に組立てられ６本の伝熱パイプ３１で液体ヘリ
ウムタンク６に接続している。
次に本発明の動作について説明する。
ゲートバルブ９が開、ゲートバルブ１３は閉の状態に設
定され、真空容器１１から水、炭酸ガス、水素ガス、重
水素ガス及びヘリウムガスからなる混合ガスがクライオ
ポンプ内に導かれる。
定され、真空容器１１から水、炭酸ガス、水素ガス、重
水素ガス及びヘリウムガスからなる混合ガスがクライオ
ポンプ内に導かれる。
パネル２は７７Ｋに冷却されているので、ここで炭酸ガ
スと水が凝縮排気される。残りの水素ガス、重水素ガス
及びヘリウムガスは液体ヘリウムで冷却されたパネル３
に達する。パネル３人口のガス圧力は、真空容器１１で
発生するガスの組成と流量が解かれば予測でき、本実施
例では５Ｘ１０−５Ｔ’ｏｒｒと推定されている。
スと水が凝縮排気される。残りの水素ガス、重水素ガス
及びヘリウムガスは液体ヘリウムで冷却されたパネル３
に達する。パネル３人口のガス圧力は、真空容器１１で
発生するガスの組成と流量が解かれば予測でき、本実施
例では５Ｘ１０−５Ｔ’ｏｒｒと推定されている。
ここで第３図を用いてヘリウム・水素及び重水素の各ガ
スの飽和蒸気圧と温度の関係を説明する。
スの飽和蒸気圧と温度の関係を説明する。
パイプがガスの流路をふさぐことになるので、パネル４
のヘリウムガス排気速度が低下するという欠点を有して
いた。
のヘリウムガス排気速度が低下するという欠点を有して
いた。
更に伝熱パイプを多数設けるということは冷媒である液
体ヘリウムの消費量の増加を生ずるという欠点もあった
。
体ヘリウムの消費量の増加を生ずるという欠点もあった
。
次にクライオポンプの再生運転について説明する。
ゲートバルブ９を閉じ、ゲートバルブ１３を開けて再生
用排気系１４でガスをクライオポンプから排気すること
になる。
用排気系１４でガスをクライオポンプから排気すること
になる。
再生はまずパネル４の温度を上げ、吸着されている水素
及びヘリウムガスを離脱させ系外へ排気する。
及びヘリウムガスを離脱させ系外へ排気する。
次にパネル３の温度を上げて、凝縮していた重水素ガス
を蒸発させ回収する。最後にパネル２及び８の温度を上
げ、凝縮していた水や炭酸ガスを系外に排気する。
を蒸発させ回収する。最後にパネル２及び８の温度を上
げ、凝縮していた水や炭酸ガスを系外に排気する。
本発明では重水素ガス回収用クライオポンプを例にして
説明したが、重水素ガスとトリチウムガスを同時に回収
する場合にも本実施例はそのまま適用できる。
説明したが、重水素ガスとトリチウムガスを同時に回収
する場合にも本実施例はそのまま適用できる。
すなわち、同一温度に対するトリチウムガスの飽和蒸気
圧は、重水素ガスの上相蒸気圧より低いので、トリチウ
ムガスと重水素ガスは第１図のパネル３に同時に凝縮排
気され、水素ガスやヘリウムガスと混合することはない
。
圧は、重水素ガスの上相蒸気圧より低いので、トリチウ
ムガスと重水素ガスは第１図のパネル３に同時に凝縮排
気され、水素ガスやヘリウムガスと混合することはない
。
またパネル３人口のガス圧が５ Ｘ １０−ＩＩＴｏｒ
ｒのように高真空ではなく、１Ｏ−３Ｔｏｒｒ程度の中
真空であればパネル３の温度を約６Ｋに設定できるので
、伝熱パイプの断面積を小さくするとともに本数を削減
でき、更に効果が高まる。
ｒのように高真空ではなく、１Ｏ−３Ｔｏｒｒ程度の中
真空であればパネル３の温度を約６Ｋに設定できるので
、伝熱パイプの断面積を小さくするとともに本数を削減
でき、更に効果が高まる。
クライオパネルを熱伝導だけで冷却するのではなく、強
制対流と熱伝導を組合わせて冷却する場合には、液体ヘ
リウムの供給量を制御して所定のパネル温度を実現すれ
ばよい。更にガス圧力や組成が変動する場合には、パネ
ル３人口の圧力とパネル３の温度を検出して、パネル３
の温度が、第３図のハツチングを施した領域に入るよう
に制御すればよいのはいうまでもない。
制対流と熱伝導を組合わせて冷却する場合には、液体ヘ
リウムの供給量を制御して所定のパネル温度を実現すれ
ばよい。更にガス圧力や組成が変動する場合には、パネ
ル３人口の圧力とパネル３の温度を検出して、パネル３
の温度が、第３図のハツチングを施した領域に入るよう
に制御すればよいのはいうまでもない。
本発明によれば、重水素やトリチウムガスをクライオポ
ンプの排気速度を低下させることなく選択排気できると
いう効果がある。
ンプの排気速度を低下させることなく選択排気できると
いう効果がある。
第１図は本発明の一実施例を示す概略構造図、第２図は
第１図のｘ−ｘ矢視図、第３図は各種ガスの飽和蒸気圧
曲線図である。 １・・・ポンプケース、２，３，４，８・・・パネル、
２０．２１．２２・・・タンク、５・・・液体窒素、６
゜７・・・液体ヘリウム、３１・・・伝熱パイプ。
第１図のｘ−ｘ矢視図、第３図は各種ガスの飽和蒸気圧
曲線図である。 １・・・ポンプケース、２，３，４，８・・・パネル、
２０．２１．２２・・・タンク、５・・・液体窒素、６
゜７・・・液体ヘリウム、３１・・・伝熱パイプ。
Claims (1)
- １、少なくとも水素ガス、重水素ガス及びヘリウムガス
が導入されるポンプケースと、このポンプケース内に設
けられ、それぞれが異なるガス成分を凝縮または吸着す
る複数のパネルと、これらパネルを冷却する冷媒タンク
とを有するクライオポンプにおいて、上記パネルのうち
１つのパネルは主に重水素ガスを凝縮し、水素ガス及び
ヘリウムガスはこのパネルを通過するように温度が設定
されたパネルであることを特徴とするクライオポンプ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2342385A JPS61185690A (ja) | 1985-02-12 | 1985-02-12 | クライオポンプ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2342385A JPS61185690A (ja) | 1985-02-12 | 1985-02-12 | クライオポンプ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61185690A true JPS61185690A (ja) | 1986-08-19 |
Family
ID=12110087
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2342385A Pending JPS61185690A (ja) | 1985-02-12 | 1985-02-12 | クライオポンプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61185690A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5426949A (en) * | 1991-07-15 | 1995-06-27 | Hitachi, Ltd. | Vacuum vessel having a cooled member |
| US7182039B2 (en) | 2004-11-08 | 2007-02-27 | Tokyo Bell Seisakusho Co., Ltd. | Striker mechanism for bell unit |
-
1985
- 1985-02-12 JP JP2342385A patent/JPS61185690A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5426949A (en) * | 1991-07-15 | 1995-06-27 | Hitachi, Ltd. | Vacuum vessel having a cooled member |
| US7182039B2 (en) | 2004-11-08 | 2007-02-27 | Tokyo Bell Seisakusho Co., Ltd. | Striker mechanism for bell unit |
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