JPS63183279A - Cryopump - Google Patents

Cryopump

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JPS63183279A
JPS63183279A JP1228687A JP1228687A JPS63183279A JP S63183279 A JPS63183279 A JP S63183279A JP 1228687 A JP1228687 A JP 1228687A JP 1228687 A JP1228687 A JP 1228687A JP S63183279 A JPS63183279 A JP S63183279A
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JP
Japan
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nitrogen
helium
condensed
cryopump
gas
Prior art date
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Application number
JP1228687A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasushi Iwasa
岩佐 康史
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)

Abstract

PURPOSE:To ensure always stable exhaust speed by forming a condensed gas layer of nitrogen in the exhaust exhausted by the cryotrapping action or adsorbing action of the adsorbing medium formed of the condensed gas layer condensed on the exhaust surface having extremely low temperature. CONSTITUTION:When an exhausted vacuum container 19 connected to an intake port flange 18 in a cryopump is evacuated, nitrogen introduced from a nitrogen introducing device 14 through a nitrogen introducing pipe 13 into a nitrogen jetting pipe 12 is sprayed from a nitrogen jet 11 to an exhaust surface 1. Since this exhaust surface 1 is cooled by liquid helium accumulated in a liquid helium reservoir 2 and circulated through a liquid helium inlet 4, gas/liquid separator 3 and liquid helium outlet 5, the sprayed nitrogen is condensed on the exhaust surface 1 to form a condensed layer. Helium in a vacuum container 19 is exhausted through a spepron type baffle 6 by a cryotrapping action of forming the condensed nitrogen layer or adsorbing action of condensed nitrogen layer.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は気体を吸着作用又はクイオドラッピング作用で
排気する極低湿に冷却した吸着媒体を有するクライオポ
ンプに係り、特に前記吸着媒体は極低温面に凝縮した窒
素凝縮層であるものに関する。
[Detailed Description of the Invention] [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a cryopump having an adsorption medium cooled to an extremely low humidity that exhausts gas by an adsorption action or a cryodrapping action. The adsorption medium is a nitrogen condensation layer condensed on a cryogenic surface.

(従来の技術) クライオポンプは真空中で極低温に冷却した面に気体を
凝縮又は吸着することにより排気する真空ポンプである
。比較的大きい排気速度を得られること、清浄な真空が
得られること等の利点により実験室規模の真空容器から
大規模な核融合試験装置の真空容器の排気に至るまで利
用されている。
(Prior Art) A cryopump is a vacuum pump that evacuates gas by condensing or adsorbing it on a surface cooled to an extremely low temperature in a vacuum. Due to its advantages of being able to obtain a relatively high pumping speed and a clean vacuum, it is used in everything from laboratory-scale vacuum vessels to vacuum vessels of large-scale nuclear fusion test equipment.

極低温に冷却した面に気体を凝縮して排気するクライオ
ポンプはクライオコンデンセーションポンプと呼ばれる
。このクライオコンデンセーションポンプは液体ヘリウ
ムを冷媒として用い、この    □沸点の4.2Kに
排気面を冷却することが一般的に行なわれている。この
場合原理的にヘリウムは排気することが不可能である。
A cryopump that condenses gas onto a surface that has been cooled to an extremely low temperature and then exhausts it is called a cryocondensation pump. This cryocondensation pump uses liquid helium as a refrigerant, and generally cools the exhaust surface to 4.2K, which is the boiling point of liquid helium. In this case, it is theoretically impossible to exhaust helium.

水素は中真空領域にまでしか排気できない。これは水素
の蒸気圧は4.2Kにおいても他の気体よりも高く、ヘ
リウムの蒸気圧は水素の蒸気圧よりもさらに高い為であ
る。
Hydrogen can only be pumped down to the medium vacuum region. This is because the vapor pressure of hydrogen is higher than other gases even at 4.2 K, and the vapor pressure of helium is even higher than that of hydrogen.

活性炭などの多孔質の物質を液体ヘリウムなどの冷媒や
ヘリウム冷凍機などの冷却装置を用いて冷却して吸着媒
体として作用させ、この吸着媒体の吸着作用で気体を吸
着して排気する方式のクライオポンプはクライオソープ
ションポンプと呼ばれる。このクライオソープションポ
ンプのような吸着作用投利用すれば同じ冷却温度では凝
縮作用を利用する場合に比較してはるかに低い圧力まで
排気できる。このためクライオソープションポンプを用
いれば、クライオコンデンセーションポンプでは排気し
にくい水素や、排気不可能なヘリウムも排気することが
できる。またクライオコンデンセーションポンプで充分
排気できる気体でも凝縮作用に必要な4却温度よりも高
い冷却温度で排気することができるので、クライオソー
プションポンプは広く利用されている。
Cryocooling is a method in which a porous material such as activated carbon is cooled using a refrigerant such as liquid helium or a cooling device such as a helium refrigerator to act as an adsorption medium, and the adsorption action of this adsorption medium adsorbs gas and exhausts it. The pump is called a cryosorption pump. By utilizing an adsorption function such as this cryosorption pump, it is possible to pump to a much lower pressure than when using a condensation function at the same cooling temperature. Therefore, by using a cryosorption pump, it is possible to evacuate hydrogen, which is difficult to exhaust with a cryocondensation pump, and helium, which cannot be evacuated. Cryosorption pumps are also widely used because even gases that can be sufficiently exhausted by cryocondensation pumps can be exhausted at a cooling temperature higher than the cooling temperature required for condensation.

極低温に冷却した物の表面に凝縮した気体が他の気体に
対して吸着作用を持つ吸着媒体として作用し、クライオ
ポンプとして働く場合のあることが報告されている。こ
の報告の例としては(Hen@evoss and E
、A、TrendelenburgContinuou
sCryotrappiB of )Iydrogen
 and l(elium byArgon  at 
 4.2Ke  Vacuum、  vol、17. 
 p495. 1967)がある。前記文献の結論とし
て明記されているのは液体ヘリウムにより4.2Kに冷
却された金属表面に連続的に凝縮するアルゴン凝縮層は
水素やヘリウムに対して排気速度を持つということであ
る。
It has been reported that gas condensed on the surface of an object cooled to an extremely low temperature acts as an adsorption medium that has an adsorption effect on other gases, and may function as a cryopump. An example of this report is (Hen@evoss and E
, A. TrendelenburgContinuou
sCryotrappiB of ) Iydrogen
and l(elium byArgon at
4.2Ke Vacuum, vol, 17.
p495. 1967). The conclusion of the above literature is that the argon condensation layer that is continuously condensed on the metal surface cooled to 4.2K by liquid helium has a pumping velocity relative to hydrogen and helium.

このように気体を連続的に極低温冷却面上に凝縮させて
凝縮層を形成することにより、さらに水素やヘリウムな
どの他の気体をトラップして排気するクライオポンプを
クライオトラッピングポンプ。
A cryo-trapping pump is a cryopump that continuously condenses gas on a cryogenic cooling surface to form a condensed layer, thereby trapping and exhausting other gases such as hydrogen and helium.

トラップ作用をクライオトラッピング作用と呼ぶ。The trapping effect is called cryotrapping effect.

特に吸着媒体として作用する気体凝縮層を連続的には形
成しない場合には、[気体凝縮層を吸着媒体として吸着
作用により排気するクライオソープションポンプ」と呼
ぶ。
In particular, when a gas condensation layer that acts as an adsorption medium is not continuously formed, it is called a cryosorption pump that uses the gas condensation layer as an adsorption medium to exhaust gas by adsorption action.

クライオトラッピング作用については文献(ジョン・F
・オハンロン著、野田保・斎藤弥へ・奥谷剛訳、真空技
術マニュアル、初版第2刷、ページ214下から4行目
〜2行目、産業図書株式会社、初版発行昭和58年7月
30日)に示すように単にある気体が他の気体の多孔質
の凝縮層の表面あるいは内部に吸着されることであると
する説がある。
Regarding the cryotrapping effect, see the literature (John F.
・Written by O'Hanlon, translated by Tamotsu Noda and Yasushi Saito, Tsuyoshi Okutani, Vacuum Technology Manual, 1st edition, 2nd printing, page 214, lines 4 to 2 from the bottom, Sangyo Tosho Co., Ltd., first edition published July 30, 1988. ), there is a theory that one gas is simply adsorbed onto the surface or inside of a porous condensation layer of another gas.

ここでは説明の都合上便宜的にクライオトラッピング作
用とは気体凝縮層を吸着媒体とする吸着作用の特別な場
合で、吸着作用を示す吸着媒体としての気体凝縮層が連
続的に形成される場合であるとし、不連続の気体凝縮層
を吸着媒体とする吸着作用とは特に排気原理に差異がな
いものとして説明してゆく6 即ちクライオトラッピングポンプおよびクライオトラッ
ピング作用とは気体凝縮層を吸着媒体として用いるクラ
イオソープションポンプにおいて気体凝縮層を連続的に
形成する場合を強調したい場合の名称および作用である
とする。
For convenience of explanation, cryotrapping is a special case of adsorption using a gas condensation layer as an adsorption medium, and is a case in which a gas condensation layer is continuously formed as an adsorption medium that exhibits adsorption. We will explain this on the assumption that there is no difference in the pumping principle from the adsorption action that uses a discontinuous gas condensation layer as the adsorption medium. The name and function are used to emphasize the continuous formation of a gas condensation layer in a cryosorption pump.

現在ヘリウムをクライオポンプで排気するために、文献
(T、11. Batzer、 R,E、 Patri
ck、 and V、R。
Currently, in order to pump out helium with a cryopump, there are several methods available in the literature (T, 11. Batzer, R, E, Patri).
ck, and V,R.

Ca11.^TSTA copound cryopu
+mp+ J、 Vac、 Sci。
Ca11. ^TSTA compound cryopu
+mp+ J, Vac, Sci.

Technol、、 VOl、189 No、3. p
H25,April、 1981)のFiglに例のあ
るようなアルゴン凝縮層を吸着媒体とするアルゴントラ
ッピングクライオポンプが製作された例がある。
Technol,, VOl, 189 No. 3. p
There is an example of an argon trapping cryopump using an argon condensation layer as an adsorption medium, as shown in Fig. H25, April 1981).

弊社でアルゴン凝縮層を吸着媒体とする吸着作用又はク
ライオトラッピング作用によりヘリウムを排気するクラ
イオポンプを製作した。この製作したクライオポンプで
ヘリウムを排気したところ第8図に示す排気速度とヘリ
ウム蓄積量の関係が得られた。第8図においては横軸は
アルゴンの凝縮層上又は凝縮層内に吸着又はトラップさ
れたヘリウムの蓄積量でヘリウムの排気を続けるととも
に増加してゆく量である。縦軸はアルゴン凝縮層を吸着
媒体とする吸着作用又はクライオトラッピング作用によ
り生じたヘリウムに対する排気速度の大きさである。
We have manufactured a cryopump that pumps out helium by adsorption or cryotrapping using an argon condensation layer as an adsorption medium. When helium was pumped out using this fabricated cryopump, the relationship between pumping speed and helium accumulation amount shown in FIG. 8 was obtained. In FIG. 8, the horizontal axis represents the accumulated amount of helium adsorbed or trapped on or within the argon condensation layer, which increases as helium continues to be pumped out. The vertical axis represents the magnitude of the pumping speed for helium produced by adsorption or cryotrapping using the argon condensation layer as an adsorption medium.

(発明が解決しようとする問題点) 弊社で実際に試験を実、施した結果上記従来技術により
製作したアルゴン凝縮層の吸着作用又はクライオトラッ
ピング作用を用いたヘリウムを排気するクライオポンプ
は第8図に示す排気速度を示す。第8図において明らか
なようにヘリウムに対する排気速度はヘリウム蓄積量の
増加とともに突発的に減少するなどの急激な変動を示し
た。このようなヘリウムに対する排気速度の急激な変動
により、排気している真空容器のヘリウムの圧力が急激
に上昇し意図した圧力を維持することが不可能になると
いう重大な欠点があることが判明した。
(Problems to be Solved by the Invention) As a result of actual tests conducted at our company, a cryopump that exhausts helium using the adsorption action or cryotrapping action of an argon condensation layer manufactured using the above-mentioned conventional technology is shown in Figure 8. The pumping speed shown in As is clear from FIG. 8, the pumping speed for helium showed rapid fluctuations, such as a sudden decrease as the amount of helium accumulated increased. It has been discovered that this sudden change in pumping speed for helium causes a serious drawback in that the pressure of helium in the vacuum vessel being pumped rises rapidly, making it impossible to maintain the intended pressure. .

本発明は上述の事情に鑑み、極低温面に凝縮した気体凝
縮層を吸着媒体として作用させ前記吸着媒体の吸着作用
又はクライオトラッピング作用で前記吸着媒体とは別の
気体を排気するクライオソープションポンプにおいて、
排気速度の急激な変動をなくし、被排気気体に対する安
定した排気速度を被排気気体の蓄積量を増大した場合に
も得ることが可能なりライオポンプを提供することを目
的とする。
In view of the above-mentioned circumstances, the present invention provides a cryosorption pump that uses a gas condensation layer condensed on a cryogenic surface to act as an adsorption medium, and exhausts a gas other than the adsorption medium through the adsorption action or cryotrapping action of the adsorption medium. In,
It is an object of the present invention to provide a lyopump capable of eliminating sudden fluctuations in pumping speed and obtaining a stable pumping speed for gas to be pumped even when the accumulated amount of gas to be pumped is increased.

〔発明の゛構成〕[Configuration of the invention]

(問題点を解決するための手段) 上記目的を達成するために成した本発明の特徴について
述べる0本発明は極低温の排気面上で吸着媒体として作
用する気体凝縮層を窒素によって形成することを特徴と
し、またこのための窒素導入装置を具備したことを特徴
とする。
(Means for Solving the Problems) Describe the features of the present invention achieved to achieve the above object. The present invention is to form a gas condensation layer using nitrogen on an extremely low temperature exhaust surface, which acts as an adsorption medium. It is also characterized by being equipped with a nitrogen introduction device for this purpose.

(作 Jll) 本発明によれば極低温面上に形成した窒素の凝縮層の吸
着作用又はクライオトラッピング作用より、ヘリウムの
ようにクライオコンデンセーションポンプでは排気不可
能な気体や、排気しにくい水素を容易に安定な排気速度
で排気することが可能なことが実験の結果判明した。
(Created by Jll) According to the present invention, gases such as helium that cannot be evacuated by cryocondensation pumps and hydrogen that is difficult to evacuate are removed by the adsorption or cryotrapping effect of the nitrogen condensation layer formed on the cryogenic surface. Experiments have shown that it is possible to easily pump the air at a stable pumping speed.

(実施例) 実施例1 以下本発明の第1の実施例を第1図、第2図により説明
する。
(Examples) Example 1 A first example of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 and 2.

第1図および第2図において、(1)は窒素が凝縮し吸
着媒体として作用する窒素凝縮層を形成する排気面、(
2)は排気面(1)を冷却するための液体ヘリウム溜、
(3)は液体ヘリウム溜の気液分離器、(4)は液体ヘ
リウム入口、(5)は蒸発した気体ヘリウムの出口であ
る。(6)は黒化処理を施し、液体窒素で冷却したシェ
ブロン形バッフル、(7)は排気面(1)など液体ヘリ
ウムで冷却される部分の熱輻射を低減するための輻射シ
ールド、(8)は液体窒素溜、(9)は液体窒素入口、
(lO)は蒸発した気体窒素の出口である。(11)は
排気面(1)の前面に配置した窒素吹出管(12)に設
けた排気面(1)上に窒素を指向性をつけて吹付けるた
めの窒素吹出孔。
In Figures 1 and 2, (1) is the exhaust surface where nitrogen condenses and forms a nitrogen condensation layer that acts as an adsorption medium;
2) is a liquid helium reservoir for cooling the exhaust surface (1);
(3) is a gas-liquid separator for a liquid helium reservoir, (4) is a liquid helium inlet, and (5) is an outlet for evaporated gaseous helium. (6) is a chevron-shaped baffle that has been blackened and cooled with liquid nitrogen; (7) is a radiation shield to reduce heat radiation from parts cooled with liquid helium, such as the exhaust surface (1); (8) is a liquid nitrogen reservoir, (9) is a liquid nitrogen inlet,
(lO) is the outlet for evaporated gaseous nitrogen. (11) is a nitrogen blow-off hole for blowing nitrogen directionally onto the exhaust surface (1), which is provided in a nitrogen blow-off pipe (12) placed in front of the exhaust surface (1).

(13)は窒素導入装置(14)から窒素吹出管(12
)まで窒素を導く窒素導入管である。(15)はクライ
オポンプ容器(16)を真空排気するための補助真空排
気装置、 (17)はクライオポンプ全体を支持してい
るクライオポンプ容器(16)の蓋、(18)はクライ
オポンプが真空排気を行なうための吸i(ロフランジ、
(19)はクライオポンプで真空排気する被排気真空容
器である。
(13) is from the nitrogen introduction device (14) to the nitrogen blowing pipe (12).
) is a nitrogen introduction pipe that introduces nitrogen to (15) is an auxiliary evacuation device for evacuating the cryopump container (16), (17) is the lid of the cryopump container (16) that supports the entire cryopump, and (18) is the cryopump that is evacuated. Suction i (low flange,
(19) is a vacuum vessel to be evacuated by a cryopump.

次にこの実施例の作用について説明する。Next, the operation of this embodiment will be explained.

窒素導入装置(14)から窒素導入管(13)を通じて
窒素吹出管(12)へ導入された窒素は窒素吹出孔(1
1)から排気面(1)にむけて吹付ける。吹付けられた
窒素は排気面(1)上で凝縮し凝縮層を形成する。窒素
凝縮層を形成するときのクライオトラッピング作用又は
窒素凝縮層の吸着作用により真空容器(19)内のヘリ
ウムをシェブロン形のバッフル(6)を通じて排気する
Nitrogen introduced from the nitrogen introduction device (14) to the nitrogen blow-off pipe (12) through the nitrogen introduction pipe (13) is passed through the nitrogen blow-off hole (1
Spray from 1) towards the exhaust surface (1). The blown nitrogen condenses on the exhaust surface (1) and forms a condensation layer. The helium in the vacuum vessel (19) is exhausted through the chevron-shaped baffle (6) due to the cryotrapping effect when forming the nitrogen condensation layer or the adsorption effect of the nitrogen condensation layer.

第1図および第2図に示す第1の実施例の窒素凝縮層の
クライオトラッピング作用又は吸着作用によりヘリウム
を排気するクライオポンプを製作し実験を行なったとこ
ろ第3図に示す実験結果が得られた。第3図において第
8図と同様に横軸は窒素凝縮層上又は窒素凝縮層内に吸
着又はクライオトラッピングしたヘリウムの蓄積量で、
ヘリウムの排気を続けるとともに増加していく量である
A cryopump that pumps out helium by the cryotrapping action or adsorption action of the nitrogen condensation layer of the first embodiment shown in Figs. 1 and 2 was fabricated and tested, and the experimental results shown in Fig. 3 were obtained. Ta. In FIG. 3, as in FIG. 8, the horizontal axis is the accumulated amount of helium adsorbed or cryotrapped on or within the nitrogen condensation layer.
This amount increases as helium continues to be pumped out.

縦軸は窒素凝縮層を吸着媒体とする吸着作用又はクライ
オトラッピング作用により生じたヘリウムに対する排気
速度の大きさである。第3図に示す実験結果によれば横
軸で示すヘリウム蓄積量が増加しても、縦軸で示す排気
速度はなだらかに変化しており、第8図に示すような従
来のアルゴン凝縮層を吸着媒体としてヘリウムを排気す
るクライオポンプに比較して、突然排気速度が減少した
りすることがなく、遥かに安定した排気速度が得られる
ことが明らかになった。
The vertical axis represents the pumping speed for helium produced by adsorption or cryotrapping using the nitrogen condensation layer as an adsorption medium. According to the experimental results shown in Figure 3, even if the helium accumulation amount shown on the horizontal axis increases, the pumping speed shown on the vertical axis changes gradually. Compared to cryopumps that pump out helium as an adsorption medium, it has become clear that the pumping speed does not suddenly decrease and a much more stable pumping speed can be obtained.

実施例2 次に第4図に示す第2の実施例について説明する。Example 2 Next, a second embodiment shown in FIG. 4 will be described.

第4図は、窒素凝縮層を吸着媒体として用いてヘリウム
を排気する排気面を具備した複合クライオポンプを構成
した例を縦断面図で示す。第4図において(21)は排
気面(1)の前面に配置したシェブロン形の補助バッフ
ル、(22)は補助バッフル(21)を液体ヘリウム温
度に冷却するための冷却管、(23)は冷却管(22)
の補助気液分離器、(24)は補助気液分離器(22)
の液体ヘリウム入口、(25)は蒸発した気体ヘリウム
の出口である。他は実施例1の通りである。
FIG. 4 is a longitudinal cross-sectional view of an example of a composite cryopump equipped with an exhaust surface for exhausting helium using a nitrogen condensation layer as an adsorption medium. In Figure 4, (21) is a chevron-shaped auxiliary baffle placed in front of the exhaust surface (1), (22) is a cooling pipe for cooling the auxiliary baffle (21) to liquid helium temperature, and (23) is a cooling pipe. pipe (22)
The auxiliary gas-liquid separator (24) is the auxiliary gas-liquid separator (22)
(25) is the outlet for the evaporated gaseous helium. The rest is as in Example 1.

第4図に示す第2の実施例によれば、実施例1の作用効
果の他、真空容器(19)内のヘリウムを含む混合気体
を排気する場合、ヘリウム以外の気体はほとんどすべて
液体ヘリウム温度に冷却されたシェブロン形の補助バッ
フル(21)で排気され、窒素凝縮層が吸着媒体として
形成される排気面(1)にはヘリウムのみが到達して排
気されるので窒素凝縮層のヘリウムに対する排気能力が
他の気体によって妨げられることがなく十分に発揮され
る利点がある。
According to the second embodiment shown in FIG. 4, in addition to the effects of the first embodiment, when a mixed gas containing helium in the vacuum container (19) is exhausted, almost all gases other than helium are at the liquid helium temperature. Only helium reaches and is exhausted from the exhaust surface (1), where a nitrogen condensation layer is formed as an adsorption medium. There is an advantage that the capacity is fully exhibited without being hindered by other gases.

実施仇3 次に第5図に示す第3の実施例について説明する。Enemy 3 Next, a third embodiment shown in FIG. 5 will be described.

第5図は窒素導入を排気面(1)の前面では真空中に放
出しない場合を縦断面図で示す。第5図で(26)は窒
素導入装置(14)からの窒素をクライオポンプ容器(
16)内に導入する窒素導入孔である。第5図に示す例
により本発明の窒素凝縮層を形成するには排気する真空
容器(19)とクライオポンプ容器(16)とをバルブ
(27)で遮断した後窒素専入孔(26)から窒素導入
装置(14)で窒素をクライオポンプ容器(16)内に
導入することにより行う。導入した窒素は排気面(1)
に凝縮し凝縮層を形成する。
FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing the case where nitrogen is not introduced into a vacuum in front of the exhaust surface (1). In Figure 5, (26) is the cryopump container (
16) This is a nitrogen introduction hole to be introduced into the inside. In order to form the nitrogen condensation layer of the present invention according to the example shown in FIG. 5, the vacuum container (19) to be evacuated and the cryopump container (16) are shut off with a valve (27), and then the nitrogen inlet (26) is opened. This is carried out by introducing nitrogen into the cryopump container (16) using a nitrogen introduction device (14). The introduced nitrogen is on the exhaust surface (1)
It condenses to form a condensation layer.

この後バルブ(27)を開き真空容器(19)内のヘリ
ウムを窒素凝縮層の吸着作用により排気する。他は実施
例1の通りである。この手段によれば窒素導入管を排気
面(1)の前面まで配管しなくてもよいので排気面前面
の構造が簡単になる利点がある。
Thereafter, the valve (27) is opened and the helium in the vacuum container (19) is exhausted by the adsorption action of the nitrogen condensation layer. The rest is as in Example 1. According to this method, there is no need to pipe the nitrogen introduction pipe to the front of the exhaust surface (1), so there is an advantage that the structure in front of the exhaust surface is simplified.

他の作用効果は実施例1の通りである。Other effects are as in Example 1.

実施例4 次に第6図に示す第4の実施例について説明する。Example 4 Next, a fourth embodiment shown in FIG. 6 will be described.

第6図に排気面の冷却手段として第1図に示すような液
化ガスを冷媒として用いる手段でなくヘリウム冷凍機な
どの冷凍機を用いる場合の例を縦断面図で示す。第6図
では(32)、 (33)および(34)は各々ヘリウ
ム冷凍機(31)の第1段冷却部、第2段冷却部および
第3段冷却部でそれぞれ約80K、約20におよび約4
Kに冷却される。第3段冷却部(34)は実施例1の液
体ヘリウム溜(2)に相当するものである。(熱交換器
、JT弁および作動流体のヘリウムの配管は図示しない
、 ) (1)は第3段冷却部(34)で冷却される熱
伝導の良好な金属などからなる冷却板(36)の気体排
気面で窒素導入装置(14)から窒素導入管(13)を
通じて窒素吹出管(12)の窒素吹出孔(11)から真
空中に放出された窒素が凝縮層を形成し吸着媒体として
作用する排気面である。(6)は排気面(1)の輻射熱
を低減するための第1段冷却部(32)により冷却され
るシェブロン形のバッフルである。
FIG. 6 is a longitudinal cross-sectional view of an example in which a refrigerator such as a helium refrigerator is used as a means for cooling the exhaust surface, instead of the means using liquefied gas as a refrigerant as shown in FIG. In Fig. 6, (32), (33) and (34) are respectively about 80K, about 20K and about 20K in the first stage cooling part, second stage cooling part and third stage cooling part of the helium refrigerator (31). Approximately 4
It is cooled to K. The third stage cooling section (34) corresponds to the liquid helium reservoir (2) of the first embodiment. (The heat exchanger, JT valve, and piping for the helium working fluid are not shown.) (1) The cooling plate (36) made of metal or the like with good heat conduction is cooled in the third stage cooling section (34). On the gas exhaust surface, nitrogen released from the nitrogen introducing device (14) through the nitrogen introducing pipe (13) into the vacuum from the nitrogen blowing hole (11) of the nitrogen blowing pipe (12) forms a condensed layer and acts as an adsorption medium. This is the exhaust side. (6) is a chevron-shaped baffle cooled by the first stage cooling section (32) for reducing radiant heat of the exhaust surface (1).

(38)は第1段冷却部で冷却される輻射シールドであ
る。
(38) is a radiation shield cooled by the first stage cooling section.

第6図に示す構成によれば液化ガスを冷媒として用いな
いのでクライオポンプの取扱が部用になる利点がある。
According to the configuration shown in FIG. 6, since liquefied gas is not used as a refrigerant, there is an advantage that the cryopump can be handled only for a limited time.

実施例5 次に第7図に示す第5の実施例について説明する。Example 5 Next, a fifth embodiment shown in FIG. 7 will be described.

第7図に排気面を冷却する手段としてヘリウム冷凍機を
用いる他の場合を縦断面で示す。第7図において(21
)は第3段冷却部(34)によって約4Kに冷却される
シェブロン形の補助バッフルである。
FIG. 7 shows, in longitudinal section, another case in which a helium refrigerator is used as means for cooling the exhaust surface. In Figure 7 (21
) is a chevron-shaped auxiliary baffle that is cooled to about 4K by the third stage cooling section (34).

(40)は第3段冷却部(34)によって冷却される輻
射シールドである。窒素導入装置(14)によって吸着
媒体としての窒素凝縮層を形成する排気面(1)はシェ
ブロン形バッフル(6) 、 (22)の内側にある。
(40) is a radiation shield cooled by the third stage cooling section (34). The exhaust surface (1), which forms a nitrogen condensation layer as adsorption medium by the nitrogen introduction device (14), is located inside the chevron-shaped baffles (6), (22).

シェブロン形のバッフル(6)と(21)の作用は、各
々実施例2の第4図のシェブロン形バッフル(6)と(
21)について説明したものと同様である。この手段に
よれば第4図に示すヘリウムとヘリウム以外の気体の混
合気体を排気する複合クライオポンプを、液化ガスを冷
媒として使用しなくても構成することができるのでクラ
イオポンプの取扱が簡単になる利点がある。
The action of the chevron-shaped baffles (6) and (21) is similar to that of the chevron-shaped baffles (6) and (21) in FIG. 4 of Example 2, respectively.
21) is the same as that explained above. According to this method, the composite cryopump that pumps out a mixture of helium and gases other than helium, as shown in Figure 4, can be constructed without using liquefied gas as a refrigerant, which simplifies the handling of the cryopump. There are some advantages.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明によれば極低温の排気面上
に凝縮した気体凝縮層を吸着媒体とし。
As explained above, according to the present invention, a gas condensation layer condensed on a cryogenic exhaust surface is used as an adsorption medium.

この吸着媒体のクライオトラッピング作用又は吸着作用
により排気するクライオポンプにおいて。
In a cryopump that exhausts air by the cryotrapping action or adsorption action of this adsorption medium.

気体凝縮層は窒素で形成するようにしたので、ヘリウム
などの被排気気体の排気を排気面上の被排気気体の蓄積
量が増加しても排気速度が急激に変動しない安定な排気
速度を有するクライオポンプを提供することが可能にな
った。
Since the gas condensation layer is made of nitrogen, the pumping speed of helium and other gases to be pumped out has a stable pumping speed that does not fluctuate rapidly even when the amount of gas to be pumped out on the exhaust surface increases. It is now possible to provide cryopumps.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明のクライオポンプの第1の実施例を示す
縦断面図。 第2図は第1図のA−A線に沿う矢視断面図、第3図は
第1の実施例のクライオポンプのヘリウムに対する排気
速度とヘリウム蓄積量の関係を示す曲線図。 第4図ないし第7図は第2ないし第5の実施例を示す縦
断面図。 第8図は従来のクライオポンプのヘリウムに対する排気
速度とヘリウム蓄積量の関係を示す曲線図である。 (符号の説明) 1・・・排気面、        2・・・液体ヘリウ
ム溜、3・・・気液分離器、      4・・・液体
ヘリウム入口、5・・・気体ヘリウム出口、   6・
・・バッフル、7・・・輻射シールド、     8・
・・液体窒素溜、9・・・液体窒素入口、     1
0・・・気体窒素出口。 11・・・窒素吹出孔、      12・・・窒素吹
出管、13・・・窒素導入管、14・・・窒素導入装置
。 15・・・補助排気装置、16・・・クライオ、ポンプ
容器、17・・・蓋、          18・・・
吸気口フランジ、19・・・真空容器、       
21・・・補助バッフル。 22・・・液体ヘリウム冷却管、23・・・補助気液分
離器、24・・・液体ヘリウム入口、25・・・液体ヘ
リウム出口、26・・・窒素導入孔、      27
・・・バルブ。 31・・・ヘリウム冷凍機、    32・・・第1段
冷却部、33・・・第2段冷却部、     34・・
・第3段冷却部、36・・・冷却板。 38・・・第1段冷却部で冷却される輻射シールド。 40・・・第3段冷却部で冷却される輻射シールド。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a first embodiment of the cryopump of the present invention. 2 is a sectional view taken along the line A-A in FIG. 1, and FIG. 3 is a curve diagram showing the relationship between the pumping speed of helium and the amount of helium accumulated in the cryopump of the first embodiment. 4 to 7 are longitudinal sectional views showing second to fifth embodiments. FIG. 8 is a curve diagram showing the relationship between the pumping speed of helium and the amount of helium accumulated in a conventional cryopump. (Explanation of symbols) 1... Exhaust surface, 2... Liquid helium reservoir, 3... Gas-liquid separator, 4... Liquid helium inlet, 5... Gaseous helium outlet, 6.
... Baffle, 7... Radiation shield, 8.
...Liquid nitrogen reservoir, 9...Liquid nitrogen inlet, 1
0... Gaseous nitrogen outlet. 11...Nitrogen blow-off hole, 12...Nitrogen blow-off pipe, 13...Nitrogen introduction pipe, 14...Nitrogen introduction device. 15... Auxiliary exhaust device, 16... Cryo, pump container, 17... Lid, 18...
Inlet flange, 19... vacuum container,
21... Auxiliary baffle. 22...Liquid helium cooling pipe, 23...Auxiliary gas-liquid separator, 24...Liquid helium inlet, 25...Liquid helium outlet, 26...Nitrogen introduction hole, 27
···valve. 31... Helium refrigerator, 32... First stage cooling section, 33... Second stage cooling section, 34...
- Third stage cooling section, 36... cooling plate. 38... Radiation shield cooled by the first stage cooling section. 40... Radiation shield cooled by the third stage cooling section.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)被排気の真空容器に連通したクライオポンプ容器
と、クライオポンプ容器内に収納されて極低温に冷却さ
れた排気面と、排気面に窒素を導入して窒素凝縮層を形
成させる窒素導入装置とを備えたことを特徴とするクラ
イオポンプ。
(1) Nitrogen introduction to form a nitrogen condensation layer by introducing nitrogen into the cryopump container connected to the vacuum container to be evacuated, the exhaust surface housed in the cryopump container and cooled to an extremely low temperature, and the exhaust surface. A cryopump characterized by being equipped with a device.
(2)被排気気体はヘリウムを主たる成分のひとつとす
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のクライ
オポンプ。
(2) The cryopump according to claim 1, wherein the gas to be exhausted contains helium as one of its main components.
(3)被排気気体は水素を主たる成分のひとつとするこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のクライオポ
ンプ。
(3) The cryopump according to claim 1, wherein the gas to be exhausted contains hydrogen as one of its main components.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011055465A1 (en) * 2009-11-09 2011-05-12 住友重機械工業株式会社 Cryo pump, and vacuum pumping method

Cited By (2)

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WO2011055465A1 (en) * 2009-11-09 2011-05-12 住友重機械工業株式会社 Cryo pump, and vacuum pumping method
US9032741B2 (en) 2009-11-09 2015-05-19 Sumitomo Heavy Industries, Ltd. Cryopump and vacuum pumping method

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