JPS6312891A - クライオポンプの再生方法 - 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】 （イ）産業上の利用分野 この発明は真空排気装置として利用されるクライオポン
プの再生方法に関する。

（ロ）従来の技術 クライオポンプはコールドヘッドやクライオパネルを１
０〜２０にの極低温に冷やすことにより、これらにガス
を凝縮−吸着させ、高真空を得るためのものである。し
かし、その吸着量には限界があるため、吸着したガスを
一定周期で離脱させ、別の真空ポンプを用いてそのガス
を取除いてやる必要がある。これをクライオポンプの再
生処理と呼んでいる。

クライオポンプを再生するには、コールドヘッド及びク
ライオパネルを一度常温に戻す必要がある。このため、
従来はクライオポンプを停止（圧縮装置及びディスプレ
ーサを停止）し放置することが一般に行なわれている。

しかしながら、この方法では、常温まで温度上昇させる
のに２〜４時間もの長い時間を要し、しかも、ガスの離
脱が十分に行なわれない欠点があった。

そこで、例えば特開昭５７−１４６０７２号公報に開示
されているように、クライオポンプの停止後、クライオ
ポンプの真空チャンバーに高温の不活性ガス（Ｎ＊　、
　Ａｒなと）を導入してコールドヘッドやクライオパネ
ルを急速に常温まで温度上昇させ、然る後、真空ポンプ
を用いて不活性ガスと不要なガスとを取除くようにした
急速再生方法が提案されている。

（ハ）　発明が解決しようとする問題点上述した急速再
生方法では不活性ガスのボンベや不活性ガスを導入、排
出させるための配管、さらには複雑な制御機器などが必
要となり、装置が大炎りになる問題があった。

この発明は上述したｌ！災に鑑み【なされたものであり
、大炎りな再生処理装菫な必要とせずに簡単にクライオ
ポンプの急速再生が行なえるようにすることを目的とす
る。

に）問題点を解決するための手段 この発明はシリンダと、このシリンダ内を往復動するデ
ィスプレーサと、このディスプレーサによってシリンダ
内部に区画形成されたバクファー空間及び膨張空間と、
バッファー空間及び膨張空間の連絡路に配設された蓄冷
器とを備え、シリンダ内部を圧縮装置の高圧ラインと低
圧ラインとにさ 開閉手段を介して交互に連通せるクライオポンプへ の再生方法を改良するものである。

この発明ではクライオポンプの再生時に圧縮装置を運転
させるとともに、ディスプレーサを往復動させ、バッフ
ァー空間の容積が最小のとき圧縮装置の高圧ラプンの作
動ガスをシリンダ内部に供給し、バッファー空間の容積
が最大のときシリンダ内部の作動ガスを圧縮装置の低圧
ラインに排出させる構成である。

（ホ）作用 ディスプレーサが下死点に到達し、バッファー空間の容
積が最小になると、シリンダ内部が圧縮装置の高圧ライ
ンと連通され、常温高圧の作動ガスがシリンダ内に流入
する。このとき、膨張空間に残存していた作動ガスが圧
縮され、膨張室が臨められる。次に、ディスプレーサが
上死点に到達し、バクファ空間の容積が最大になると、
シリンダ内部が低圧ラインと連通され、バクファー空間
で作動ガスが膨張する。このとき、バッファー空間の温
度は僅かに低下するが、作動ガスは蓄冷器を通ることな
く低圧ラインに排出されるため、バッファー空間は外部
から熱の供給を受け、はぼ常温に維持される。このよう
な繰返しにより、膨張空間の温度を急速に常温まで温度
上昇させることカテキ、コールドヘッドやクライオパネ
ルに吸着されたガスを取除くことが可能である。

（へ）実施例 以下、この発明を図面に示す実施例について説明する。

図はクライオポンプの膨張機を示すものである。

図において、シリンダ１内には上下に往復動するディス
プレーサ２が収納され、このディスプレーサ２によって
シリンダ１の内部がバッファー空間３と、第１膨張空間
４と、第２膨張空間５とに区画されている。また、ディ
スプレーサ２には蓄冷器６．７が収容されている。バッ
ファー空間３には圧縮装＃（図示せず）からの常温高圧
の作動ガス（ヘリウムガス）をバルブ８を介してシリン
ダ１内に供給する高圧ライン９と、シリンダ１内の作動
ガスをバルブ１０を介して圧縮装置に戻す低圧ライン１
１とが接続されている。また、バッファー空間３と蓄冷
器６とは連絡路１２．１３を介して連通され、蓄冷器６
と第１膨張空間４とは連絡路１４を介して連通され、第
１膨張空間４と蓄冷器７とは連絡路１５を介して連通さ
れ、蓄冷器７と第２膨張空間５とは連絡路１６を介して
連通されている。

クライオポンプに通常の冷凍運転を行なわせる場合、第
３図に示すように、ディスプレーサ２が上死点にあると
き（バッファー空間３の容積が最大のとき）、バルブ８
を開、バルブ１０を閉にし、常温高圧の作動ガスをシリ
ンダ１内に流入させる。

バッファー空間３の作動ガスは蓄冷器６．７で冷却され
ながら膨張空間４．５へ移動する。その後、ディスプレ
ーサ２が上方へ移動して下死点（バッファー空間３の容
積が最小）に到達すると、バルブ８を閉、バルブ１０を
開にし、ディスプレーサ２が下死点から上死点へ移動す
る過程ではシリンダ１内部を低圧ライン１１に連通させ
る。このため、第１膨張空間４及び第２膨張空間５では
作動ガスが膨張して寒冷が発生する。一方、バッファー
空間３では膨張吸熱分の仕事が作動ガス自身釦なされる
ことから、僅かに温度が上昇する。

以上の繰返しにより、蓄冷器６．７には蓄冷が行なわれ
、シリンダ１の中間壁１７が７０〜８０Ｋに冷却される
とともＫ、コールドヘッド１８が１０〜２０Ｋ　に冷却
される。また、コールドヘッド１８の冷熱はクライオパ
ネル（図示せず）にも伝達され、これらによってガスを
凝縮・吸着させ、真空排気を行なう。

クライオポンプの再生運転モードでは圧縮装置を運転さ
せ、ディスプレーサ２を往復動させつつ、パルプ８．１
０を冷凍運転モードとは異なるタイミングで開閉させる
。すなわち、第１図に示すように、ディスプレーサ２ゆ
ｔ下死点にあるとき（バッファー空間３の容積が最小の
とき）、パルプ８を開（バルブ１０を閉）にする。そし
て、常温高圧の作動ガスをシリンダ１内に流入させ、第
１膨張空間４及び第２膨張空間５に残存する作動ガスを
圧縮する。このため、第１膨張空間４及び第２膨張空間
５が温められる。次Ｋ、ディスプレーサ２が上死点（バ
ッファー空間３の容積が最大）にあるとき、バルブ８を
閉にするとともに、パルプ１０を開にし、作動ガスをバ
ッファー空間３で膨張させる。このとき、バッファー空
間３の温度は僅かに低下するが、作動ガスが蓄冷器６．
７を通ることなく、そのまま低圧ライン１１へ排出され
るため、バッファー空間３は外部から熱の供給を受け、
はぼ常温に維持される。

以上の繰返しにより、第１膨張空間４及び第２膨張空間
５は相乗的に温められる。このため、中間＠１７及びコ
ールドヘッド１８の温度を急速に常温まで上昇させるこ
とができ、コールドヘッド１８やクライオパネルに吸着
したガスを取除くことができる。

なお、上述した実施例では開閉手段として２個のバルブ
８．１０を使用したが、これらを１個のロータリーパル
プ、スライド弁、スプール弁などに置換えることもでき
る。

（ト）　　発明の効果 この発明は以上説明したように、冷凍運転時と異なるタ
イミングで開閉手段を開閉させながらクライオポンプを
運転させ、クライオポンプの再生を行なうようにしたの
で、従来の高温の不活性ガスを利用するもののように大
炎りな再生処理装置を用いることなく、急速再生を行な
うことができ、経済性に優れている。しかも、冷凍運転
から再生運転への切換えを、例えば釦操作で簡単に行な
うことができるなどの顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

図はこの発明の一実施例を示すもので、第１図及び第２
図はクライオポンプの再生運転モードにおける異なる行
程を示す膨張機の断面図、第３図及び第４図はクライオ
ポンプの冷凍運転モードにおける異なる行程を示す膨張
機の断面図である。 １・・・シリンダ、　２・・・ディスプレーサ、　３・
・・バッファー空間、　４・・・第１膨張空間、　５・
・・第２膨張空間、　６．７・・・蓄冷器、　８．１０
・・・バルブ（開閉手段）、　９・・・高圧ライン、　
１１・・・低圧ライン、　１２〜１６・・・連絡路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）シリンダと、このシリンダ内を往復動するディス
   プレーサと、このディスプレーサによつてシリンダ内部
   に区画形成されたバッファー空間及び膨張空間と、バッ
   ファー空間及び膨張空間の連絡路に配設された蓄冷器と
   を備え、シリンダ内部を圧縮装置の高圧ラインと低圧ラ
   インとに開閉手段を介して交互に連通させるクライオポ
   ンプにおいて、クライオポンプの再生時に圧縮装置を運
   転させるとともに、ディスプレーサを往復動させ、バッ
   ファー空間の容積が最小のとき圧縮装置の高圧ラインの
   作動ガスをシリンダ内部に供給し、バッファー空間の容
   積が最大のときシリンダ内部の作動ガスを圧縮装置の低
   圧ラインに排出させることを特徴とするクライオポンプ
   の再生方法。