JPS6310309B2 - - Google Patents
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- JPS6310309B2 JPS6310309B2 JP58074426A JP7442683A JPS6310309B2 JP S6310309 B2 JPS6310309 B2 JP S6310309B2 JP 58074426 A JP58074426 A JP 58074426A JP 7442683 A JP7442683 A JP 7442683A JP S6310309 B2 JPS6310309 B2 JP S6310309B2
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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
- F04B37/02—Pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B35/00 for evacuating by absorption or adsorption
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/32—Hydrogen storage
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、真空ポンプ装置の中で、特に金属水
素化物が水素ガスを可逆的に吸蔵と放出をする性
質を利用した水素ガス選択吸収性を利用した真空
排気方法に関するものであり、電子管工業、半導
体工業などで容易に真空ポンプ装置として利用で
きる。
素化物が水素ガスを可逆的に吸蔵と放出をする性
質を利用した水素ガス選択吸収性を利用した真空
排気方法に関するものであり、電子管工業、半導
体工業などで容易に真空ポンプ装置として利用で
きる。
従来例の構成とその問題点
真空ポンプ装置に関して大別すれば、油回転ポ
ンプや油拡散ポンプに代表されるような機械的ポ
ンプと、クライオポンプ、ゲツターポンプ、リー
プシヨンポンプなどの気体分子の凝縮や吸着など
の表面現像を利用した真空ポンプとに分類でき
る。
ンプや油拡散ポンプに代表されるような機械的ポ
ンプと、クライオポンプ、ゲツターポンプ、リー
プシヨンポンプなどの気体分子の凝縮や吸着など
の表面現像を利用した真空ポンプとに分類でき
る。
このうち、機械的ポンプは油蒸気を有した真空
ポンプであることから清浄な真空を得る利用分野
では問題が残されていた。
ポンプであることから清浄な真空を得る利用分野
では問題が残されていた。
一方、表面現象を利用した真空ポンプは清浄な
真空を必要とする利用分野に普及しているが、そ
れぞれポンプの種類によつて、構成や取扱いの複
雑さ、排気速度、使用出来る真空度、ガス成分に
よる排気能力の差異、装置価格などの点で独自の
問題点を有している。
真空を必要とする利用分野に普及しているが、そ
れぞれポンプの種類によつて、構成や取扱いの複
雑さ、排気速度、使用出来る真空度、ガス成分に
よる排気能力の差異、装置価格などの点で独自の
問題点を有している。
発明の目的
本発明は装置を小形にし、より清浄度の高い真
空排気方法を提供するものである。
空排気方法を提供するものである。
発明の構成
本発明の真空排気方法は少なくとも、被真空排
気系内の雰囲気を水素ガスで置換し、その後、金
属水素化物をプラトー領域における水素平衡圧力
−温度特性（Ｐ−Ｔ特性）に基づいて、水素平衡
圧力における温度条件からより低温度条件に冷却
することによつて水素ガス雰囲気を金属水素化物
に吸蔵させて真空排気を行なうものである。
気系内の雰囲気を水素ガスで置換し、その後、金
属水素化物をプラトー領域における水素平衡圧力
−温度特性（Ｐ−Ｔ特性）に基づいて、水素平衡
圧力における温度条件からより低温度条件に冷却
することによつて水素ガス雰囲気を金属水素化物
に吸蔵させて真空排気を行なうものである。
実施例の説明
本発明は、金属水素化物を用いて、水素ガスを
選択的に金属水素化物に反応させ、水素ガス雰囲
気の圧力を変化させ、真空排気装置としての機能
を得ようとするものである。
選択的に金属水素化物に反応させ、水素ガス雰囲
気の圧力を変化させ、真空排気装置としての機能
を得ようとするものである。
金属水素化物は水素ガスとの反応において、可
逆的に水素ガスを吸蔵したり、放出したりするこ
とができる。金属水素化物の特性を示すために一
般的に、Ｐ−Ｃ−Ｔ（圧力−組成−等温線）線図
がよく用いられる。このＰ−Ｃ−Ｔ線図において
組成の変動があつても比較的一定の平衡圧力を有
している部分を一般にプラトー領域と呼ばれてい
る。すなわちプラトー領域では水素の吸蔵、放出
を行なつて水素化物の組成が変動しても平衡圧力
は殆んど変化を示さない。このプラトー領域での
金属水素化物の平衡圧力（PH2）と絶対温度（Ｔ）
との間ではlnPH2と１／Ｔとが良好な直線関係を
示すことが知られており、この関係から、金属水
素化物の温度を変化させればその温度に対応した
平衡圧力を得ることが出来る。
逆的に水素ガスを吸蔵したり、放出したりするこ
とができる。金属水素化物の特性を示すために一
般的に、Ｐ−Ｃ−Ｔ（圧力−組成−等温線）線図
がよく用いられる。このＰ−Ｃ−Ｔ線図において
組成の変動があつても比較的一定の平衡圧力を有
している部分を一般にプラトー領域と呼ばれてい
る。すなわちプラトー領域では水素の吸蔵、放出
を行なつて水素化物の組成が変動しても平衡圧力
は殆んど変化を示さない。このプラトー領域での
金属水素化物の平衡圧力（PH2）と絶対温度（Ｔ）
との間ではlnPH2と１／Ｔとが良好な直線関係を
示すことが知られており、この関係から、金属水
素化物の温度を変化させればその温度に対応した
平衡圧力を得ることが出来る。
ただし、これまで知られていた直線関係の成立
する範囲は、平衡圧力では主として0.1〜100atm
程度の範囲であり、本発明に関する真空度の高い
領域（大気圧〜10-4atm程度）では、その物性は
あまり知られていないので真空ポンプに応用した
例もなかつた。
する範囲は、平衡圧力では主として0.1〜100atm
程度の範囲であり、本発明に関する真空度の高い
領域（大気圧〜10-4atm程度）では、その物性は
あまり知られていないので真空ポンプに応用した
例もなかつた。
本発明者らは、各種金属水素化物について、真
空領域での金属水素化物と水素ガスとの反応につ
いて詳細に調べた。その結果、金属水素化物材料
によつてその挙動に差異はあるものの、かなり低
い圧力範囲においても、水素の吸蔵、放出の反応
が可能であり、可逆的な真空ポンプ装置としての
機能を有していることを確かめた。すなわち、ほ
とんどの金属水素化物材料が、10-4〜10atm程度
の圧力範囲で、温度を変化させることによつて、
平衡圧力（lnPH2）と絶対温度（Ｔ）との間で直
線的な関係をほぼ満足した。そして、10-4atmよ
りさらに低い圧力の領域では、いくら温度を下げ
てもそれに対応した平衡圧力は得られなく、その
直線的な関係を満足するため適当な温度領域また
は圧力の範囲が存在することを確認した。
空領域での金属水素化物と水素ガスとの反応につ
いて詳細に調べた。その結果、金属水素化物材料
によつてその挙動に差異はあるものの、かなり低
い圧力範囲においても、水素の吸蔵、放出の反応
が可能であり、可逆的な真空ポンプ装置としての
機能を有していることを確かめた。すなわち、ほ
とんどの金属水素化物材料が、10-4〜10atm程度
の圧力範囲で、温度を変化させることによつて、
平衡圧力（lnPH2）と絶対温度（Ｔ）との間で直
線的な関係をほぼ満足した。そして、10-4atmよ
りさらに低い圧力の領域では、いくら温度を下げ
てもそれに対応した平衡圧力は得られなく、その
直線的な関係を満足するため適当な温度領域また
は圧力の範囲が存在することを確認した。
この10-4atmよりさらに低圧力の領域では、も
はや水素ガスは、金属水素化物を形成する反応で
はなく、一般的なガス吸着が支配的になるものと
考えられる。
はや水素ガスは、金属水素化物を形成する反応で
はなく、一般的なガス吸着が支配的になるものと
考えられる。
このように、被真空排気系内の雰囲気ガスを、
あらかじめ水素ガスで置換しておき、金属水素化
物を1atm前後の温度から、冷却して行けば、金
属水素化物は、その冷却温度に対応する平衡圧力
を維持するために、素早く被真空排気系内の水素
ガスを吸蔵し、真空ポンプとしての機能を得るこ
とが出来る。金属水素化物は、水素ガスの貯蔵能
力が大きく、１グラムの金属水素化物を用いれ
ば、１気圧の水素ガスを約100〜200c.c.程度吸蔵す
ることから非常に小さな容量で大きな排気能力を
実現できるという特徴を有している。この装置に
使用する金属水素化物は、水素貯蔵能力が高いこ
と、ヒステリシス特性が優れていること、反応速
度が速いこと、長寿命であることなどが重要な因
子であるが、その使用条件から金属水素化物の平
衡解離圧力が−50℃〜300℃の温度において１気
圧である特性を有しているものが好ましい。この
温度範囲内の金属水素化物は、比較的良好な真空
ポンプとしての機能を有しているが、300℃以上
のものは、温度条件として高温が必要であるこ
と、反応の可逆性に乏しいなどの問題を有してお
り、逆に−50℃以下のものは、室温での平衡圧が
10atm以上にもなり、系内の圧力を高くさせない
ための温度管理を必要とする。
あらかじめ水素ガスで置換しておき、金属水素化
物を1atm前後の温度から、冷却して行けば、金
属水素化物は、その冷却温度に対応する平衡圧力
を維持するために、素早く被真空排気系内の水素
ガスを吸蔵し、真空ポンプとしての機能を得るこ
とが出来る。金属水素化物は、水素ガスの貯蔵能
力が大きく、１グラムの金属水素化物を用いれ
ば、１気圧の水素ガスを約100〜200c.c.程度吸蔵す
ることから非常に小さな容量で大きな排気能力を
実現できるという特徴を有している。この装置に
使用する金属水素化物は、水素貯蔵能力が高いこ
と、ヒステリシス特性が優れていること、反応速
度が速いこと、長寿命であることなどが重要な因
子であるが、その使用条件から金属水素化物の平
衡解離圧力が−50℃〜300℃の温度において１気
圧である特性を有しているものが好ましい。この
温度範囲内の金属水素化物は、比較的良好な真空
ポンプとしての機能を有しているが、300℃以上
のものは、温度条件として高温が必要であるこ
と、反応の可逆性に乏しいなどの問題を有してお
り、逆に−50℃以下のものは、室温での平衡圧が
10atm以上にもなり、系内の圧力を高くさせない
ための温度管理を必要とする。
なお、本発明において、被真空排気系内を真空
排気する場合、室温での平衡圧が1atmより低い
金属水素化物を用いる場合には、適当な平衡圧力
になるように、真空排気前に金属水素化物を加熱
することが有効であつた。
排気する場合、室温での平衡圧が1atmより低い
金属水素化物を用いる場合には、適当な平衡圧力
になるように、真空排気前に金属水素化物を加熱
することが有効であつた。
本発明では、水素ガス選択性吸収するので、水
素ガスで置換した後の被真空排気系内には、わず
かな不純物ガス成分が存在する。これらの不純物
ガスに対して、金属水素化物は強い吸着能力を有
しているため水素ガスと同時に吸着除去すること
が可能である。
素ガスで置換した後の被真空排気系内には、わず
かな不純物ガス成分が存在する。これらの不純物
ガスに対して、金属水素化物は強い吸着能力を有
しているため水素ガスと同時に吸着除去すること
が可能である。
なお、本発明は比較的小さな温度差での冷却に
よつて、真空排気が可能であるという特徴を持つ
と共に、一度冷却された金属水素化物の冷却を停
止するだけで、容易に再生が出来るという特徴も
有している。
よつて、真空排気が可能であるという特徴を持つ
と共に、一度冷却された金属水素化物の冷却を停
止するだけで、容易に再生が出来るという特徴も
有している。
次に具体的実施例について説明する。図面は本
発明の一実施例の真空排気方法を具体化した真空
ポンプ装置の構成を第１図に示す。第１図で金属
水素化物粉末１はアルミニウムや銅で作られた密
閉容器２に収容した。そして密閉容器２はポンプ
バルブ３を介して、被真空排気系である真空チヤ
ンバー４に接続した。真空チヤンバー４には水素
ガスを置換するためのガス入（出）口バルブ５と
真空計６を接続した。また金属水素化物を冷却す
るために密閉容器２の周辺に冷却剤容器７を設
け、その容器内に冷却剤８を入れた。
発明の一実施例の真空排気方法を具体化した真空
ポンプ装置の構成を第１図に示す。第１図で金属
水素化物粉末１はアルミニウムや銅で作られた密
閉容器２に収容した。そして密閉容器２はポンプ
バルブ３を介して、被真空排気系である真空チヤ
ンバー４に接続した。真空チヤンバー４には水素
ガスを置換するためのガス入（出）口バルブ５と
真空計６を接続した。また金属水素化物を冷却す
るために密閉容器２の周辺に冷却剤容器７を設
け、その容器内に冷却剤８を入れた。
このような構成の装置で、金属水素化物として
各種の平衡圧力の異なるLaNi5−Hx、Ti0.6Zr0.4
Mn1.2Cr0.6Cu0.2−Hx、ZrMn2−Hx、Mg2Ni−
Hxについて各100ｇずつ用いて別々に真空ポンプ
としての性能を求めた。
各種の平衡圧力の異なるLaNi5−Hx、Ti0.6Zr0.4
Mn1.2Cr0.6Cu0.2−Hx、ZrMn2−Hx、Mg2Ni−
Hxについて各100ｇずつ用いて別々に真空ポンプ
としての性能を求めた。
この場合の密閉容器２の内容積は約70c.c.、真空
チヤンバー４の内容積は約５である。そして各
金属水素化物は、あらかじめ水素と反応を数回行
なつて、充分活性化してからプラトー領域の下限
の水素量まで調整してセツトした。
チヤンバー４の内容積は約５である。そして各
金属水素化物は、あらかじめ水素と反応を数回行
なつて、充分活性化してからプラトー領域の下限
の水素量まで調整してセツトした。
真空排気の方法として、LaNi5の場合について
説明する。まずLaNi5−Hxの入つている密閉容
器２を室温の状態で保持した。このLaNi5−Hx
は、20℃で約1.2atmの平衡圧力を有していた。
この時ポンプバルブ３は閉じてある。真空チヤン
バー４内をガス入（出）口バルブ５から水素ガス
を導入して、水素ガスで置換した。そして、ガス
入（出）口バルブ５を閉じた。この状態で真空ポ
ンプを運転する前準備が完了する。まず、LaNi5
−Hxを冷却するために冷却剤容器７に、冷却剤
８として液体窒素（−196℃）を入れ、ポンプバ
ルブ３を素早く開放した。
説明する。まずLaNi5−Hxの入つている密閉容
器２を室温の状態で保持した。このLaNi5−Hx
は、20℃で約1.2atmの平衡圧力を有していた。
この時ポンプバルブ３は閉じてある。真空チヤン
バー４内をガス入（出）口バルブ５から水素ガス
を導入して、水素ガスで置換した。そして、ガス
入（出）口バルブ５を閉じた。この状態で真空ポ
ンプを運転する前準備が完了する。まず、LaNi5
−Hxを冷却するために冷却剤容器７に、冷却剤
８として液体窒素（−196℃）を入れ、ポンプバ
ルブ３を素早く開放した。
そうすると真空チヤンバー４内は1atmから非
常に早く圧力が下降し、約２分で0.8torrにまで
達した。最終的にLaNi5−Hxで到達し得た真空
度は0.6torrであつた。結果から、LaNi5−Hxの
場合は約−85℃程度の温度までは、平衡圧力と温
度とが直線関係を成立すると予測された。
常に早く圧力が下降し、約２分で0.8torrにまで
達した。最終的にLaNi5−Hxで到達し得た真空
度は0.6torrであつた。結果から、LaNi5−Hxの
場合は約−85℃程度の温度までは、平衡圧力と温
度とが直線関係を成立すると予測された。
この冷却された状態から冷却剤８を抜き取り冷
却を停止すると、金属水素化物は室温まで温度上
昇を行ない、温度上昇と共に平衡圧力も約1atm
まで復帰した。このようにして、LaNi5−Hxを
数十回、冷却と冷却停止を繰り返えしたが、殆ん
ど同様の排気速度と到達真空度を維持することが
できた。
却を停止すると、金属水素化物は室温まで温度上
昇を行ない、温度上昇と共に平衡圧力も約1atm
まで復帰した。このようにして、LaNi5−Hxを
数十回、冷却と冷却停止を繰り返えしたが、殆ん
ど同様の排気速度と到達真空度を維持することが
できた。
以上のLaNi5−Hxと同様のことを、Ti0.6Zr0.4
Mn1.2Cr0.6Cu0.2−Hx、ZrMn2−Hx、Mg2Ni−
Hxについても行なつた。その結果、平衡圧力が
低い材料ほど、真空排気を行なう前に金属水素化
物を加熱して平衡圧力を0.1〜1atm程度にしてお
いた方が有効であつた。また平衡圧力の低いもの
は、液体窒素など非常に低い温度の冷却剤など使
用しなくても、通常のドライアイス寒剤や、氷寒
剤で十分効果が得られることがわかつた。これら
の金属水素化物材料の場合も、非常に短時間に
1torr前後の真空度を得ることが可能であつた。
Mn1.2Cr0.6Cu0.2−Hx、ZrMn2−Hx、Mg2Ni−
Hxについても行なつた。その結果、平衡圧力が
低い材料ほど、真空排気を行なう前に金属水素化
物を加熱して平衡圧力を0.1〜1atm程度にしてお
いた方が有効であつた。また平衡圧力の低いもの
は、液体窒素など非常に低い温度の冷却剤など使
用しなくても、通常のドライアイス寒剤や、氷寒
剤で十分効果が得られることがわかつた。これら
の金属水素化物材料の場合も、非常に短時間に
1torr前後の真空度を得ることが可能であつた。
発明の効果
本発明の真空排気方法においては、次のような
効果を有している。
効果を有している。
(1) 水素ガスを選択的に吸蔵、放出する金属水素
化物を利用しており、真空排気の速度が早い。
化物を利用しており、真空排気の速度が早い。
(2) 金属水素化物を冷却することにより、清浄な
真空が得られ、構成が簡単であり、また取扱い
が容易である。
真空が得られ、構成が簡単であり、また取扱い
が容易である。
(3) 水素ガスに対して高い貯蔵密度があるために
小型化が容易である。
小型化が容易である。
(4) 再生に高温での加熱が不要であり再生条件が
容易で、かつ長寿命である。
容易で、かつ長寿命である。
(5) 装置を構成したとき可動部分がなく、無振
動、無騒音で作動する。
動、無騒音で作動する。
図は本発明一実施例の真空排気方法の説明図で
ある。 １……金属水素化物粉末、２……密閉容器、３
……ポンプバルブ、４……真空チヤンバー、５…
…ガス入（出）口バルブ、６……真空計、７……
冷却剤容器、８……冷却剤。
ある。 １……金属水素化物粉末、２……密閉容器、３
……ポンプバルブ、４……真空チヤンバー、５…
…ガス入（出）口バルブ、６……真空計、７……
冷却剤容器、８……冷却剤。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 少なくとも被真空排気系内の雰囲気を水素ガ
スで置換し、その後、金属水素化物を、その水素
平衡圧力における温度条件より低温度に冷却する
ことによつて、前記水素ガス雰囲気を金属水素化
物に吸蔵させて真空排気を行なうことを特徴とす
る真空排気方法。 ２ 金属水素化物の解離平衡圧力が−50℃〜300
℃の温度において１気圧（atm）である特性を有
する材料を用いることを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の真空排気方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58074426A JPS59200078A (ja) | 1983-04-27 | 1983-04-27 | 真空排気方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58074426A JPS59200078A (ja) | 1983-04-27 | 1983-04-27 | 真空排気方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59200078A JPS59200078A (ja) | 1984-11-13 |
| JPS6310309B2 true JPS6310309B2 (ja) | 1988-03-05 |
Family
ID=13546865
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58074426A Granted JPS59200078A (ja) | 1983-04-27 | 1983-04-27 | 真空排気方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59200078A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES2041033T3 (es) * | 1988-06-16 | 1993-11-01 | Hwt Gesellschaft Fur Hydrid- Und Wasserstofftechnik Mbh | Procedimiento para la produccion de un vacio. |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59180082A (ja) * | 1983-03-31 | 1984-10-12 | Suzuki Shiyoukan:Kk | クライオポンプ |
-
1983
- 1983-04-27 JP JP58074426A patent/JPS59200078A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59180082A (ja) * | 1983-03-31 | 1984-10-12 | Suzuki Shiyoukan:Kk | クライオポンプ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59200078A (ja) | 1984-11-13 |
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