JPS61215470A - クライオ吸着ポンプの排気面構造 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、超高真空装置や核融合装置などに使用される
クライオポンプに係り、特に、極低温に冷却された吸着
材により気体を吸着排気するクライオ吸着ポンプの排気
面構造に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

第７図は従来のクライオ吸着ポンプを用いた真空排気装
置を示すもので、例えば核融合装置の真空容器などの排
気対象物１は、排気管２を介してクライオポンプ室３に
接続されている。このクライオポンプ室３に収容された
クライオ吸着ポンプ４は、液体ヘリウムなどの冷媒液で
極低温に冷却される金属面５（以下この金属面をクライ
オ面と称する。）と、このクライオ面５にエポキシ樹脂
などの接着剤により付着された活性炭やモレキュラシー
ブ等の吸着材６と、このクライオ面５の前方に配置され
、液体窒素などの冷却液で冷却されるシェブロンバッフ
ル７と、クライオ面５と吸着材６とを取り囲み、上記冷
却液で冷却される輻射シールド板８とから構成されてい
る。クライオポンプ室３は別の排気管９を介して補助真
空ポンプ１０に接続される。この補助真空ポンプ１０と
しては一般にターボ分子ポンプや油回転ポンプなどの機
械式ポンプが使用される。

予め、冥空断熱のためにクライオポンプ室３内を補助真
空ポンプ１０により高真空状態とした後、クライオ吸着
ポンプ４に冷媒液を供給し、排気対象物１の被排気ガス
分子を吸着材６で吸着し排気する。排気対象物１の運転
停止時にクライオ吸着ポンプの再生を行う。即ち、冷媒
液の供給をたちクライオ面５と吸着材６の温度を上昇さ
せ、吸着されたガス分子を吸着材６から離脱させて、こ
れを補助真空ポンプ１０により外部へ排気する。

第８図は、第７図のクライオ面５と吸着材６との接合部
分を拡大して示したもので、冷媒液１１の入った冷媒液
溜め１２の底部外面がクライオ面５となり、このクライ
オ面５にエポキシ樹脂などの有機接着剤１３によって、
吸着材６が接着されている。

ところが、クライオ吸着ポンプは、核融合装置に使用さ
れた場合、核融合反応により生成した高エネルギーの中
性子を受けるとともに、吸着排気する燃料ガスには放射
性物質である三重水素が含まれているため、放射線照射
で性能が劣化するエポキシ樹脂などの有機物材料の接着
剤は吸着材の接着剤としては不適当である。

そこで、上記有機接着剤の代りに、低融点金属である銀
と錫との合金を用い、この合金に溶着によって吸着材を
付着させる方式が、Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆＶａＣＬＩＬ
ＩＩＩ　５ｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　ｒｅｃｈｎｏｔｏａ
ｙ　Ｖｏｌ　　１８　、　ｔ４ｎ３　　Ａｐｒｉｌ　１
９８１の１１３３頁左−頁中−落に提案されている。し
かしながらこの方式は、付着のために合金を加熱溶融す
るので作業性が悪いという欠点に加えて、付着力が弱く
多少の振動や衝撃によって吸着材が剥離し易いという欠
点があった。特に、この吸着材の剥離はクライオ面の吸
着材の表面積の減少によりポンプの排気速度を低下させ
ると共に、更に剥離した吸着材の吸引によって補助真空
ポンプが破損する恐れもある。

さらに、上述の有機接着剤または低融点金属を用いる場
合とも、吸着材はクライオ面からそれらを介して冷却さ
れるので冷却に長時間を要するといった問題もあった。

〔発明の目的〕

そこで、本発明の目的は、放射線照射を受けても性能が
劣化することなく、また吸着材を急速に冷却しかつ強固
に保持することができるクライオ吸着ポンプの排気面構
造を提供することにある。

〔発明の概要〕

この目的を達成するために、本願の第１の発明は、冷媒
液によって極低温に冷却される金属面と、多数の開口を
有する平面状保持部材と、この保持部材を上記金属面に
対して間隙をもつように取り付けるスペーサ部材と、上
記金属面上に散在するように上記金属面と上記保持部材
とによって挟持された多数の小粒状吸着材とを具備し、
上記保持部材の各開口は上記吸着材の大きさよりも小さ
いことを特徴とするものである。また、第２の発明は冷
媒液によって極低温に冷却される金属面と、この金属面
に密着して取り付られる金属底板と、多数の開口を肴す
る平面状保持部材と、この保持部材を上記金属底板に対
して間隙をもつように取り付けるスペーサ部材と、上記
金属底板上に散在するように上記金属底板と上記保持部
材とによって挟持された多数の小粒状吸着材とを具備し
、上記保持部材の各開口は上記吸着材の大きさよりも小
さいことを特徴とするものである。

〔発明の実施例〕

以下本発明によるクライオ吸着ポンプの排気面構造の一
実施例を第７図と第８図と同一部分には同符号を付して
示した第１図乃至第６図を参照して説明する。

第１図と第２図において、冷媒液１１を貯溜する金属性
冷媒液溜め１２のクライオ面５には、枠体状の金属性ス
ペーサ部材１４が固着されている。

この固着はスペーサ部材１４のボルト穴１４ａを貫通し
たボルト１５によって行われている。スペーサ部材１４
には金網１６が張設固定され、この金網１６とクライオ
面５との間の間隙には小粒状吸着材６が介在している。

なお、第２図では、吸着材６の一部のみが示されている
。金網１６の網目は吸着材６の大きさく例えば粒径）よ
りも小さく定められ、かつ第３図に示されたスペーサ部
材１４の高さＨは吸着材６の大きさと同一かそれよりも
わずかに小さく定められているので、吸着材６はクライ
オ面５に密着するようにクライオ面５と金網１６によっ
て挟持される。

この挟持は、第３図に示されたようにスペーサ部材１４
に張設された金網１６上に多数の吸着材６をほぼ一層と
なるように並べた後に、このスペーサ部材１４をボルト
１５によってクライオ面５に固着して行われる。このよ
うに吸着材は金網１６によって保持されるため、多少の
振動や衡撃を受けても金網１６から脱落することはない
。

このような排気面構造を第３図と同様にシェブロンバッ
フルと輻射シールド板とによって取り囲んで、クライオ
吸着ポンプを構成する。このクライオ吸着ポンプは真空
断熱した後に、シェブロンバッフルと輻射シールド板と
を液体窒素で冷却し、次いで冷媒液溜め１２に冷媒液１
１を満たしクライオ面５を極低温に冷却する。これによ
って吸着材６は、密着するクライオ面５によって直接冷
却されると同時にクライオ面５とスペーサ部材１４を介
して冷却された金網１６によっても冷却され、被排気ガ
ス分子を吸着し排気する。

第４図は別の実施例を示したもので、クライオ面５には
金属製底板１７がボルト１８によって密着固定されてい
る。この金属底板１７に突設された枠体状スペーサ部材
１９には、金属底板１７との間に１５１隙が生ずるよう
に金網２０がボルト２１によって張設固定されている。

この間隙には吸着材６が散在し、吸着剤６は金網２０と
金属底板１７とによって挟持されている。吸着材６の大
きさとこの金網２０の目の荒さとの関係および吸着材６
の大きさとスペーサ部材１９の高さとの関係は、前記の
実施例と同一である。

金属底板１７の構成を第５図により詳細に説明する。金
属底板１７には外周縁の近傍にクライオ面への取付用ボ
ルト孔１７ａが穿孔されており、このボルト孔１７ａよ
りも内周側にスペーサ部材１９が一体に突設されている
。

金属底板１７はこのような構成であるため、吸着材のク
ライオ面への取り付けは次のようにして行なわれる。す
なわち金属底板１７上に多数の小粒状吸着材６をほぼ一
層となるように散在させた後、金網２０をボルト２１に
よってスペーサ部材１９に固着する。これによって吸着
材６は、金属底板１７に保持されるので、この金属底板
を冷媒溜め１２の所定の箇所に固着することによって吸
着材６が冷媒溜め１２に取り付けられる。この例は、吸
着材６が金属底板１７に予め固定されるので、吸着材６
を冷媒溜め１２の任意の箇所に極めて容易に取り付ける
ことができる利点がある。

上述の実施例はいずれも吸着材を保持するのに金網を使
用したが、金網の代りに金属平板を用いることもできる
。

第６図はこのような金属平板２２を示したもので、この
金属平板２２には多数の開口２３が穿孔されている。各
開口２３の大きさは、吸着材６の大きさよりも小さく定
められている。金属平板２２は枠体上スペーサ部材２４
に固着され、このスペーサ部材２４にはクライオ面への
取付用ボルト穴２４ａが穿孔されている。このスペーサ
部材２４の高さは、吸着材の大きさに等しいかそれより
わずかに小さく定められている。

本発明による金網や金層平板は、低融点金属を用いて吸
着材をクライオ面に付着させた排気面にも吸着材の脱落
防止のために使用することができる。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明によれば吸着材
は吸着材の大きさよりも小さい開口を多数有する平面状
保持部材によって保持されるため、吸着材の脱落は確実
に防止され吸着材脱落に起因する排気速度の低下や補助
真空ポンプの損傷を避けることができる。また放射線照
射により性能劣化する有機接着剤を使用することなく吸
着材を保持できるので、このような接着剤使用による問
題も生じない。さらに吸着材はクライオ面と平面状保持
部材との両方から冷却されるため吸着材の冷却時間を大
幅に短縮できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるクライオ吸着ポンプの排気面構造
の一実施例を示した縦断面図、第２図は第１図の底面図
、第３図は第１図の金網に吸着材を保持した状態を示し
た′断面図、第４図は本発明によるクライオ吸着ポンプ
の排気面構造の別の実施例を示した縦断面図、第５図は
第４図の金属底板に吸着材を保持した状態を示した断面
図、第６図は金属平板を示した平面図、第７図は従来の
クライオポンプを用いた真空排気＠置を示した概略図、
第８図は第７図のクライオ吸着ポンプの排気面構造を示
した拡大断面図である。 ５・・・金属面、６・・・吸着材、１１・・・冷媒液、
１４・・・スペーサ部材、１６・・・金網、１７・・・
金属底板、１９・・・スペーサ部材、２０・・・金網、
２２・・・金属平板、２３・・・開口。 出願人代理人　　猪　　股　　　　　清＃５１目 ＋６ 第４目

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、冷媒液によつて極低温に冷却される金属面と、多数
   の開口を有する平面状保持部材と、この保持部材を上記
   金属面に対して間隙をもつように取り付けるスペーサ部
   材と、上記金属面上に散在するように上記金属面と上記
   保持部材とによつて挟持された多数の小粒状吸着材とを
   具備し、上記保持部材の各開口は上記吸着材の大きさよ
   りも小さいことを特徴とするクライオ吸着ポンプの排気
   面構造。 ２、上記スペーサ部材は枠体であり、この枠体の一端面
   は上記金属面に固着し、他端面には上記保持部材が取り
   付けられ、この枠体の高さは上記吸着材の大きさと同一
   かそれよりわずかに小さいことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項に記載のクライオ吸着ポンプの排気面構造。 ３、上記保持部材は金網であることを特徴とする特許請
   求の範囲第２項に記載のクライオ吸着ポンプの排気面構
   造。 ４、上記保持部材は上記開口が穿孔された金属平板であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載のクラ
   イオ吸着ポンプの排気面構造。 ５、冷媒液によって極低温に冷却される金属面と、この
   金属面に密着して取り付けられる金属底板と、多数の開
   口を有する平面状保持部材と、この保持部材を上記金属
   底板に対して間隙をもつように取り付けるスペーサ部材
   と、上記金属底板上に散在するように上記金属底板と上
   記保持部材とによって挟持された多数の小粒状吸着材と
   を具備し、上記保持部材の各開口は上記吸着材の大きさ
   よりも小さいことを特徴とするクライオ吸着ポンプの排
   気面構造。 ６、上記スペーサ部材は枠体であり、この枠体の一端面
   は上記金属底板に固着し、他端面には上記保持部材が取
   り付けられ、この枠体の高さは上記吸着材の大きさと同
   一かそれよりわずかに小さいことを特徴とする特許請求
   の範囲第５項に記載のクライオ吸着ポンプの排気面構造
   。 ７、上記保持部材は金網であることを特徴とする特許請
   求の範囲第６項に記載のクライオ吸着ポンプの排気面構
   造。 ８、上記保持部材は上記開口が穿孔された金属平板であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第６項に記載のクラ
   イオ吸着ポンプの排気面構造。 ９、上記スペーサ部材は上記金属底板の外周縁より内側
   に突設された枠体であり、上記金属底板には上記外周縁
   に上記金属面への取付用のボルト穴が穿設されているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第５項に記載のクライオ
   吸着ポンプの排気面構造。