KR101119032B1 - Helium compressor unit for cryopump - Google Patents

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이동주
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지브이티 주식회사
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Abstract

PURPOSE: A helium compressor unit for a cryopump is provided to increase the damage of the cryopump and operation efficiency by supplying a helium gas having high purity helium gas to a pump main body. CONSTITUTION: An inlet tube(3) receives helium gas of room temperature and low pressure from a cryopump(100). A refrigerant compressor(7) compresses the helium gas into high temperature. A first oil separator(5) separates the oil from the helium gas passed through a cooling unit in first. A second oil separator separates the oil from the helium gas passed through the first oil separator in first. An oil supply pipe(25) is connected between the first oil separator and the inlet tube.

Description

크라이오펌프의 헬륨 압축기 유닛{Helium Compressor Unit For Cryopump}Helium Compressor Unit For Cryopump

본 발명은 펌프의 압축기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고진공 내지 초고진공 환경을 조성하기 위한 크라이오펌프에 사용되는 헬륨 압축기 유닛에 관한 것이다.
The present invention relates to a compressor of a pump, and more particularly to a helium compressor unit used in a cryopump for creating a high vacuum to ultra high vacuum environment.

크라이오펌프(Cryopump)는 반도체 생산분야를 포함한 여러 산업분야에서 고진공 내지 초고진공의 환경을 조성하기 위해 사용되는 장비로서, 펌프 내부의 온도를 예를 들어 절대온도 8K(약 -265℃) 정도까지 낮추어 자유운동하는 분자의 수를 줄임으로써 진공을 조성한다. 분자는 응축(condensation) 내지 흡착(sorption)을 통해 그 개수가 줄어들게 된다. Cryopump is a equipment used to create a high vacuum to ultra high vacuum environment in various industries including semiconductor production, and the temperature inside the pump is, for example, an absolute temperature of about 8K (about -265 ° C). Create a vacuum by reducing the number of free-moving molecules. Molecules are reduced in number through condensation or adsorption.

크라이오펌프의 작동원리는 일반 냉동사이클을 이용하고 있으나 냉매로 수소(H2) 또는 헬륨(He)이 이용된다는 것이 특징이다. 크라이오펌프는 일반적인 에어컨의 냉동시스템과 같이 실내기 역할을 하는 펌프본체와 실외기 역할을 하는 압축기(compressor)를 기본적 구성요소로 한다. 그리고 온도를 확인할 수 있는 모니터가 추가적으로 사용된다. 펌프본체는 압축기에서 압축된 헬륨가스를 Gifford- Macmahon 사이클을 통해 실린더 내부로 이동시킨다. 이때 압축되었던 헬륨가스는 펌프본체 내부에 설치된 팽창밸브에 의해 팽창하면서 펌프 내부의 온도를 급격히 하강시키게 된다. The operating principle of the cryopump uses a general refrigeration cycle, but it is characterized by using hydrogen (H 2 ) or helium (He) as the refrigerant. Cryopump is basically composed of a pump body that acts as an indoor unit and a compressor that functions as an outdoor unit, like a refrigeration system of a general air conditioner. An additional monitor is available to check the temperature. The pump body moves the helium gas compressed by the compressor into the cylinder through the Gifford-Macmahon cycle. At this time, the compressed helium gas is expanded by an expansion valve installed inside the pump body, thereby rapidly lowering the temperature inside the pump.

압축기는 펌프본체로부터 회수(return)되는 저압ㅇ상온의 헬륨가스를 고압으로 승압하여 다시금 펌프 본체에 공급하는 기능을 하는 것이다. 일반 냉동시스템의 압축기와 작용면에 있어서 다를 것이 없지만 냉매로 사용되는 헬륨가스의 특성상 다음과 같은 기능을 필요로 한다.
The compressor functions to boost the low pressure and room temperature helium gas returned from the pump body to high pressure and supply it to the pump body again. The compressor and the working surface of the general refrigeration system is not different, but helium gas used as a refrigerant requires the following functions.

첫째, 헬륨의 비열비가 다른 냉매(예를 들어, 프레온 가스)에 비해 상대적으로 크기 때문에 동일한 압축비를 가진 압축기로 압축하더라도 냉매의 온도가 크게 상승한다는 특성이 있다. 토출가스의 온도가 높으면 압축기 내부의 구동부에 좋지 않은 영향을 주게 된다. 따라서 이를 방지하기 위해 적절한 냉각장치가 구비되어야 한다. First, since the specific heat ratio of helium is relatively large compared to other refrigerants (for example, freon gas), the temperature of the refrigerant increases significantly even when compressed by a compressor having the same compression ratio. The high temperature of the discharge gas adversely affects the driving unit inside the compressor. Therefore, to prevent this, a suitable cooling device should be provided.

둘째, 압축기 오일과 관련하여 헬륨냉매가 오일이 섞여 있는 상태에서 고압으로 압축된 후 펌프본체로 공급되는 경우에는 펌프본체에 치명적 손상을 줄 수 있다. 예를 들면 라체팅 소음부터 시작하여 모터의 구동축이 절단되는 사고까지 발생할 수 있다. 그러므로 냉매로부터 오일을 분리하는 유분리(oil saperation) 단계에 대하여 세심한 주의를 필요로 한다. Second, when helium refrigerant is compressed to high pressure in a state where oil is mixed with the compressor oil and then supplied to the pump body, the pump body may be fatally damaged. For example, it can start from the ratcheting noise and even the accident of cutting the drive shaft of the motor. Therefore, careful attention is required to the oil saperation step of separating oil from the refrigerant.

셋째, 압축기는 고압과 저압이 하나의 유닛 내에 공존하는 관계로 압력과 관련하여 압축기를 보호하기 위한 수단을 필요로 한다. 예를 들어 장치를 기동하다가 정지시켰을 경우 압력의 평형을 유지해 놓은 상태에서 장비를 멈추어야 한다. 그렇지 아니하면 기동중에 형성되어 있던 압력에 의해 압축기가 거꾸로 동작할 수 있기 때문이다. 압축기가 거꾸로 작동하게 되면 장치에 무리를 주어 손상을 입힐 수 있다. 또한 고압과 저압의 차이를 일정한 수준으로 유지할 필요가 있기도 하다. 예를 들어 배관 일부가 폐색되는 경우에 고압부는 계속해서 압력이 높아지고 저압부는 반대로 낮아질 수 있기 때문이다. 지나친 고압이 형성될 경우 압력에 약한 곳에 파열이 생길 수도 있다.
Third, the compressor requires a means for protecting the compressor with respect to pressure as the high pressure and low pressure coexist in one unit. For example, if the device is started and stopped, the equipment must be stopped with the pressure balanced. Otherwise, the compressor can be operated backwards by the pressure established during startup. If the compressor is operated upside down, it can strain the equipment and cause damage. It is also necessary to keep the difference between high and low pressure at a constant level. For example, when a portion of the pipe is blocked, the high pressure portion may continuously increase in pressure, and the low pressure portion may decrease in reverse. If excessive high pressures are formed, there may be a rupture where the pressure is weak.

위와 같은 문제에 대한 본 발명의 기본적인 목적은, 고진공을 형성하기 위한 장비인 크라이오펌프에 사용되는 압축기를 제공하는 것에 있다. 보다 구체적으로는 고온의 헬륨가스를 안정적이며 효과적으로 냉각시킬 수 있는 냉각수단을 구비하는 헬륨 압축기를 제공하는 것을 하나의 목적으로 한다. 또한 냉매로부터 오일을 분리하는 유분리(oil saperation)에 있어서 고순도를 가진 헬륨가스를 펌프본체에 제공할 수 있는 헬륨 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한 고압으로부터 압축기를 보호하기 위한 수단을 갖는 헬륨 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
The basic object of the present invention for the above problem is to provide a compressor for use in a cryopump, which is equipment for forming a high vacuum. More specifically, one object of the present invention is to provide a helium compressor having a cooling means capable of stably and effectively cooling high temperature helium gas. In addition, an object of the present invention is to provide a helium compressor capable of providing the pump body with helium gas having a high purity in oil saperation separating oil from a refrigerant. It is also an object to provide a helium compressor having means for protecting the compressor from high pressure.

위와 같은 목적은, 크라이오펌프(100, cryopump)로부터 회수된 상온 저압 상태의 헬륨가스가 유입되는 유입관(3); 헬륨가스를 고온 고압 상태가 되도록 압축시키기 위한 냉매압축기(7); 상기 냉매압축기(7)를 통과하여 나온 혼합가스와 하부 저유통에 모인 오일을 냉각시키기 위한 3Way로 이루어진 냉각부; 상기 냉각부를 통과한 상온 고압 상태의 헬륨가스로부터 1차적으로 오일을 분리해내기 위한 제1유분리기(5, Coalescer); 상기 제1유분리기를 통과한 헬륨가스로부터 2차적으로 오일을 분리해내기 위한 제2유분리기(23, Adsorber); 상기 제1유분리기(5)에서 분리된 오일을 상기 냉매압축기(7)로 공급되는 헬륨가스에 혼합시켜 혼합가스를 만들기 위해 상기 제1유분리기(5)와 상기 유입관(3) 사이에 연결되는 오일공급관(25); 상기 제2유분리기(23)를 통과한 상온 고압 상태의 헬륨가스를 상기 크라이오펌프(100)로 공급하기 위한 유출관(33)을 포함하는 것에 있어서,
상기 냉각부는 상기 냉매압축기(7)의 외표면에 설치되는 냉각수 자켓(13); 상기 냉각수 자켓(13)을 통과한 냉각수와 상기 냉매압축기(7)를 통과한 혼합가스와 상기 냉매압축기(7)에서 걸러지는 오일을 열교환시키는 열교환기(15); 상기 냉각된 오일을 상기 냉매압축기(7)의 흡입측으로 분사하는 액분사부(liquid injection)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본발명의 특징에 의하면, 상기 냉매압축기(7)의 외표면에는 방열을 위하여 써멀 컴파운드(thermal compound)가 도포되는 것을 특징으로 한다.
The above object is, the inlet pipe (3) into which the helium gas of the room temperature low pressure state recovered from the cryopump (100, cryopump); A refrigerant compressor (7) for compressing the helium gas to a high temperature and high pressure state; Cooling unit consisting of 3Way for cooling the mixed gas and the oil collected in the lower low flow through the refrigerant compressor (7); A first oil separator (5, Coalescer) for separating oil primarily from helium gas at room temperature and high pressure passing through the cooling unit; A second oil separator (23, Adsorber) for separating oil from the helium gas passing through the first oil separator in a second manner; The oil separated in the first oil separator (5) is mixed between the first oil separator (5) and the inlet pipe (3) to mix the helium gas supplied to the refrigerant compressor (7) to form a mixed gas. Oil supply pipe 25; In the case of including a discharge pipe 33 for supplying the helium gas of the room temperature and high pressure state passed through the second oil separator 23 to the cryopump 100,
The cooling unit coolant jacket 13 is installed on the outer surface of the refrigerant compressor (7); A heat exchanger (15) for exchanging heat exchanged between the cooling water passing through the cooling water jacket (13), the mixed gas passing through the refrigerant compressor (7), and the oil filtered by the refrigerant compressor (7); It characterized in that it comprises a liquid injection (liquid injection) for injecting the cooled oil to the suction side of the refrigerant compressor (7).

In addition, according to a feature of the present invention, a thermal compound is applied to the outer surface of the refrigerant compressor 7 for heat dissipation.

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위와 같은 구성에 의하면, 고진공을 형성하기 위한 장비인 크라이오펌프에 사용되는 압축기에 있어서; 고온의 헬륨가스를 안정적이며 효과적으로 냉각시킬 수 있는 냉각수단이 제공된다. 또한, 냉매로부터 오일을 분리하는 유분리(oil saperation)에 있어서 고순도를 가진 헬륨가스를 펌프 본체에 제공함으로써 크라이오펌프의 소손을 방지할 수 있으며 가동효율을 높일 수 있게 된다. 또한 압력에 관련된 제반 문제에 대한 보호수단이 제공됨으로써 안전성이 향상된 크라이오펌프의 헬륨 압축기가 제공된다.
According to the above configuration, in the compressor used in the cryopump, which is equipment for forming a high vacuum; There is provided a cooling means capable of cooling the hot helium gas stably and effectively. In addition, by providing helium gas having high purity in the oil saperation separating oil from the refrigerant to the pump main body, it is possible to prevent burnout of the cryopump and to increase operating efficiency. It also provides a cryopump helium compressor with improved safety by providing protection against pressure-related problems.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 크라이오펌프의 헬륨 압축기의 사시도이며, 도 2는 커버를 제거한 상태의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 크라이오펌프의 헬륨 압축기의 계통도이다.1 is a perspective view of a helium compressor of a cryopump according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a perspective view of the cover removed.
3 is a system diagram of a helium compressor of a cryopump according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 내용을 상세하게 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

크라이오펌프(cryopump)의 구성과 원리에 대한 설명은 전술한 바와 같으므로 여기서는 생략하기로 한다. 본 발명의 압축기(1)는 크라이오펌프(100, 이하, '펌프본체'라 한다)로부터 회수되는 냉매로서의 헬륨가스의 압력을 높인 다음 다시금 펌프본체(100)에 공급하는 기능을 수행한다. 헬륨가스는 결국 펌프본체(100)와 압축기(1)를 양대 기점으로 하여 폐회로 순환을 하는 것이다. Description of the configuration and principle of the cryopump is the same as described above will be omitted here. The compressor 1 of the present invention performs a function of increasing the pressure of helium gas as the refrigerant recovered from the cryopump 100 (hereinafter, referred to as a 'pump main body') and supplying it to the pump main body 100 again. The helium gas is eventually circulated in a closed loop with the pump main body 100 and the compressor 1 as two starting points.

도 1에 도시된 바와 같이 압축기(1)는 육면체 형태의 케이스 형태로 제공되며, 저면에는 이동성을 위한 캐스터가 설치되며 전면에는 디스플레이 및 콘트롤 패널(1a)이 설치될 수 있다. As shown in FIG. 1, the compressor 1 may be provided in the form of a hexahedron shape, and a caster for mobility may be installed at a bottom thereof, and a display and a control panel 1a may be installed at the front thereof.

이하, 도 2 내지 도 3을 참조하여 설명한다. Hereinafter, a description will be given with reference to FIGS. 2 to 3.

유입관(3)은 펌프본체(100)로부터 회수된 상온 저압 상태의 헬륨가스가 유입되는 관로이다. 유입되는 헬륨가스에는 후술되는 제1유분리기(5)에서 분리된 오일이 오일공급관(25)을 통해 공급된다. 헬륨가스는 오일이 혼합된 상태로 냉매압축기(7)에 공급된다. 여기서 오일은 냉매압축기(7)의 윤활유로서 작용하는 것이다. Inlet pipe (3) is a pipe in which helium gas of the room temperature low pressure state recovered from the pump body 100 is introduced. The oil separated in the first oil separator 5 described later is supplied to the helium gas introduced through the oil supply pipe 25. Helium gas is supplied to the refrigerant compressor 7 in a state where oil is mixed. The oil is to act as lubricating oil of the refrigerant compressor (7).

그리고 유입관(3)을 통해 유입된 헬륨가스는 압력쇼크를 완화시켜주기 위한 서지탱크(9, surge tank)로 유입 저장된 다음 서서히 인출되며 냉매압축기(7)로 공급되는 것이 일반적이다. 오일의 제1차 혼합은 헬륨가스가 서지탱크(9)로부터 빠져나온 다음 이루어진다. In addition, helium gas introduced through the inlet pipe (3) is generally stored in a surge tank (9, surge tank) for mitigating the pressure shock and then slowly withdrawn and is supplied to the refrigerant compressor (7). The primary mixing of the oil takes place after the helium gas leaves the surge tank 9.

냉매압축기(7)는 구동모터(7a)에 의해 본격적인 압축이 이루어지는 부분으로서 오일이 혼합된 헬륨가스(이하, '혼합가스'라 한다)를 공급받아 고온 고압 상태가 되도록 압축시킨다. 일반적으로 냉매압축기(7)는 밀폐형으로 외장 케이스로 둘러싸여 있는데, 내부는 고압이며 이 자체가 하나의 유분리기 역할을 한다. 즉, 냉매압축기(7) 내부의 압축기구부에서 토출되는 고온 고압의 혼합가스 중에서 상대적으로 입자가 큰 오일은 케이스 벽면을 따라 자중에 의해서 하단부 저유통(11,oil sump)으로 모이게 되고 대부분의 혼합가스는 토출포트를 지나 열교환기(15)로 들어간다. 저유통(11)에 모인 고온 고압의 오일은 냉매 압축기 하단부에 설치된 오일포트를 지나 열교환기(15)로 유입된다. The refrigerant compressor 7 receives a helium gas (hereinafter, referred to as a 'mixed gas') mixed with oil as a part where full-scale compression is performed by the driving motor 7a, and compresses it to a high temperature and high pressure state. In general, the refrigerant compressor (7) is hermetically enclosed in an outer case, the inside of which is high pressure and serves as one oil separator itself. That is, among the high-temperature, high-pressure mixed gas discharged from the compression mechanism inside the refrigerant compressor 7, the oil having a relatively large particle is collected into the lower end oil (11, oil sump) by its own weight along the case wall and most of the mixed gas. Enters the heat exchanger (15) through the discharge port. The high temperature and high pressure oil collected in the low flow passage 11 flows into the heat exchanger 15 through an oil port installed at the lower end of the refrigerant compressor.

본 발명의 실시예에 의하면, 헬륨가스가 냉매압축기(7)로 인입되기 직전에 오일이 한 번 더 공급되고 있는데, 이때 공급되는 오일이 저유통(11)과 열교환기(15) 및 필터와 오리피스를 지난 상온 저압상태의 오일로써, 이는 냉각부의 일부를 이루는 액분사(liquid injection)를 이용한 냉각방식이다. 이러한 오일의 2차 혼합은 윤활작용뿐만 아니라 냉각작용을 겸하는 것이다. According to an embodiment of the present invention, the oil is supplied once more immediately before the helium gas is introduced into the refrigerant compressor (7). It is oil at room temperature and low pressure, which is a cooling method using liquid injection that forms part of the cooling unit. This secondary mixing of oil is not only lubricating but also cooling.

냉각부는 냉매압축기(7)를 통과하여 나온 혼합가스를 냉각시키기 위한 필수적 구성요소이다. 언급했던 것처럼 비열비가 높은 헬륨이 다른 종류의 냉매보다 온도가 높아지는 경향이 크기 때문에 냉각부는 2가지 이상의 방식이 병용되는 것이 바람직하다. The cooling unit is an essential component for cooling the mixed gas which has passed through the refrigerant compressor 7. As mentioned, since helium, which has a high specific heat ratio, tends to have a higher temperature than other types of refrigerants, it is preferable that two or more types of cooling units be used in combination.

본 발명의 실시예에 의하면, 2가지의 냉각방식이 사용되고 있는데 그중 하나는 실제 고온이 발생하는 냉매압축기(7)의 외표면에 냉각수 자켓(13)을 설치하는 것이다. 냉각수 자켓(13)을 빠져 나온 냉각수는 아직 저온 상태를 유지하고 있으며 다시금 열교환기(15)에 공급된다. 열교환기(15)는 냉각수 자켓(13)을 통과한 냉각수와, 냉매압축기(7)를 통과한 혼합가스와, 냉매압축기(7)에서 걸러지는 오일을 열교환시키고 있다. 압축기(1)의 외부로부터 공급되는 냉각수는 냉각수배관(17)을 따라 냉매압축기(7)와 열교환기(15)를 차례로 거치면서 열교환을 한 후 압축기(1) 외부로 빠져 나간다. 이로써 오일과 헬륨가스가 각각 냉각되어 상온, 고압 상태로 된다. 이와 같이 냉각의 첫째 방식은 수냉식으로서 냉각수 자켓(13)과 열교환기(15)를 사용하는 것이다. According to the embodiment of the present invention, two cooling methods are used, one of which is to install the coolant jacket 13 on the outer surface of the refrigerant compressor 7 in which the actual high temperature occurs. The coolant exiting the coolant jacket 13 is still at a low temperature and is supplied to the heat exchanger 15 again. The heat exchanger 15 heat-exchanges the cooling water which passed the cooling water jacket 13, the mixed gas which passed through the refrigerant | coolant compressor 7, and the oil filtered by the refrigerant | coolant compressor 7. Cooling water supplied from the outside of the compressor (1) passes through the refrigerant compressor (7) and the heat exchanger (15) in sequence along the cooling water pipe (17), and then exits to the outside of the compressor (1). As a result, the oil and helium gas are cooled to be at room temperature and high pressure. Thus, the first method of cooling is to use the coolant jacket 13 and the heat exchanger 15 as water cooling.

다른 냉각 방식은 냉매압축기(7)의 흡입측으로 냉각된 오일을 분사하는 방식으로서, 액분사부(liquid injection)를 사용하는 방식이다. 냉매압축기(7)의 저유통(11)에서 나온 다음 열교환기(15)를 거치면서 온도가 낮아진 오일은 필터(19)와 오리피스(21)를 거치면서 압력이 낮아지고, 이 상태에서 냉매압축기(7)의 흡입측에 분사 공급된다. Another cooling method is a method of injecting the cooled oil to the suction side of the refrigerant compressor (7), a method using a liquid injection (liquid injection). The oil, which has been lowered from the low flow 11 of the refrigerant compressor 7 and then passed through the heat exchanger 15, has a lower pressure through the filter 19 and the orifice 21, and in this state the refrigerant compressor ( It is supplied by injection to the suction side of 7).

나아가 냉매압축기(7)의 외표면에는 방열을 위하여 써멀 컴파운드(thermal compound, 방열도료)가 도포될 수 있다. 이는 냉매압축기(7)의 열전달률을 높임으로써 열교환이 잘 이루어지도록 보조하는 것으로서 이 또한 냉각부의 일환이다. Further, a thermal compound (thermal compound) may be applied to the outer surface of the refrigerant compressor 7 for heat dissipation. This is to assist the heat exchange well by increasing the heat transfer rate of the refrigerant compressor 7, which is also part of the cooling unit.

이렇게 냉각부를 거친 혼합가스는 여전히 고압을 유지하고는 있지만 온도는 크게 낮아져 상온까지 이르게 된다. The mixed gas passed through the cooling unit still maintains high pressure, but the temperature is significantly lowered to room temperature.

냉각부를 통과한 혼합가스는 제1유분리기(5)로 공급된다. 제1유분리기(5)는 코얼레서(coalescer)로서 압축된 유리섬유(fiber glass)와 이를 지지하는 스크린 어셈블리가 장착되어 있는 구성을 가진다. 혼합가스가 이를 통과하게 되면 오일은 자중에 의해 하방향으로 모이게 된다. 이렇게 모인 오일은 언급했던 것처럼 오일공급관(25)을 통해 서지탱크(9)를 빠져 나온 헬륨가스에 공급된다. 그러나 오일공급관(25)이 냉매압축기(7)의 전후단을 연결하게 되는데 양단의 압력차가 크게 날 것은 당연하다. 이 압력차에 대응하기 위해서 오일공급관(25)에는 오리피스(21')가 설치된다. 도면부호 19'는 필터를 나타낸다. 제1유분리기(5)에는 압력게이지(27)와 저압스위치(29)가 설치되고 있으며 이상 고압시 개방하여 압력을 낮추게 되는 바이패스밸브(31)가 설치된다.
The mixed gas passing through the cooling unit is supplied to the first oil separator (5). The first oil separator 5 has a configuration in which a compressed glass fiber as a coalescer and a screen assembly for supporting the same are mounted. When the mixed gas passes through it, the oil collects downward by its own weight. The oil thus collected is supplied to the helium gas exiting the surge tank 9 through the oil supply pipe 25 as mentioned. However, the oil supply pipe 25 is connected to the front and rear ends of the refrigerant compressor 7, it is natural that the pressure difference between both ends will be large. In order to cope with this pressure difference, the oil supply pipe 25 is provided with an orifice 21 '. Reference numeral 19 'denotes a filter. The first oil separator 5 is provided with a pressure gauge 27 and a low pressure switch 29, and a bypass valve 31 for lowering the pressure by opening at an abnormal high pressure is installed.

본 발명의 실시예에 의하면 고순도의 헬륨가스를 얻기 위해 제2유분리기(23)가 더 설치되고 있다. 제2유분리기는 흡착기(adsorber)로서 제1유분리기(5)를 통과한 상온, 고압 상태의 헬륨가스로부터 오일을 재차 분리해내기 위한 것이다. 제2유분리기(23)의 내부에는 다공성인 숯과 유리섬유(fiber glass)가 흡착재로서 내장되어 있다. 흡착재는 보통 13,000시간 또는 30,000시간 등의 교환주기를 가진다.
According to an embodiment of the present invention, a second oil separator 23 is further installed to obtain helium gas of high purity. The second oil separator is to separate the oil from the helium gas at room temperature and high pressure passed through the first oil separator 5 as an adsorber. Inside the second oil separator 23, porous charcoal and fiber glass are embedded as an adsorbent. The adsorbent usually has an exchange period of 13,000 hours or 30,000 hours.

냉매의 마지막 순환 과정으로서, 제2유분리기(23)를 통과한 상온 고압 상태의 헬륨가스는 유출관(33)을 통하여 압축기(1)를 벗어나 펌프본체(100)로 공급된다. As a final circulation process of the refrigerant, helium gas at room temperature and high pressure passed through the second oil separator 23 is supplied out of the compressor 1 through the outlet pipe 33 to the pump body 100.

본 발명의 실시예에 의하면, 압축기(1)의 기동이 정지된 순간 압축기 내부에 형성되어 있던 고압과 저압을 평형화시키기 위한 압평형 솔레노이드 밸브(35)가 유입관(3)과 유출관(33) 사이를 연결하는 평형배관(37)에 설치된다. 이는 압력의 역류 현상을 방지하기 위한 것이다.
According to the embodiment of the present invention, the pressurized solenoid valve 35 for balancing the high pressure and the low pressure formed in the compressor at the moment when the start of the compressor 1 is stopped is provided with the inlet pipe 3 and the outlet pipe 33. It is installed in the balance pipe 37 to connect between. This is to prevent the back flow of pressure.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 고압과 저압의 차이, 즉 차압을 일정하게 유지시키기 위한 바이패스(by-pass)밸브(31)가 냉매의 배관을 따라 1곳 이상에 설치된다. 바이패스밸브(31)는 고압부와 저압부를 연결하는 배관에 설치되어야 한다. 도시된 바에 의하면, 서지탱크(9)와 제1유분리기(5)의 후단 사이를 연결하는 배관에 바이패스밸브(31)가 설치되고 있다. According to another embodiment of the present invention, a bypass valve 31 for maintaining the difference between the high pressure and the low pressure, that is, the differential pressure, is provided at one or more places along the piping of the refrigerant. The bypass valve 31 should be installed in the pipe connecting the high pressure part and the low pressure part. As shown, the bypass valve 31 is provided in the pipe connecting between the surge tank 9 and the rear end of the first oil separator 5.

미설명부호 39는 주입부(charge fitting)로서 냉매 또는 오일을 주입하기 위한 구성요소이다.
Reference numeral 39 is a component for injecting refrigerant or oil as a charge fitting.

1 : 헬륨 압축기 유닛 3 : 유입관
5 : 제1유분리기(Coalescer) 7 : 냉매압축기
9 : 서지탱크(Surge Tank) 11 : 저유통(Sump)
13 : 냉각수 자켓 15 : 열교환기
17 : 냉각수 배관 19,19; : (오일)필터
21,21' : 오리피스 23 : 제2유분리기(Adsorber)
25 : 오일공급관 27 : 압력게이지
29 : 저압스위치 31 : 바이패스밸브
33 : 유출관 35 : 압평형 솔레노이드밸브
37 : 평형관 39 : 주입부(charge fitting)1: helium compressor unit 3: inlet pipe
5: First oil separator (Coalescer) 7: Refrigerant compressor
9: Surge Tank 11: Sump
13: coolant jacket 15: heat exchanger
17: cooling water piping 19,19; : (Oil) filter
21,21 ': Orifice 23: Second oil separator (Adsorber)
25: oil supply pipe 27: pressure gauge
29: low pressure switch 31: bypass valve
33: outlet pipe 35: pressurized solenoid valve
37: Balanced pipe 39: Charge fitting

Claims (5)

크라이오펌프(100, cryopump)로부터 회수된 상온 저압 상태의 헬륨가스가 유입되는 유입관(3); 헬륨가스를 고온 고압 상태가 되도록 압축시키기 위한 냉매압축기(7); 상기 냉매압축기(7)를 통과하여 나온 혼합가스와 하부 저유통에 모인 오일을 냉각시키기 위한 3Way로 이루어진 냉각부; 상기 냉각부를 통과한 상온 고압 상태의 헬륨가스로부터 1차적으로 오일을 분리해내기 위한 제1유분리기(5, Coalescer); 상기 제1유분리기를 통과한 헬륨가스로부터 2차적으로 오일을 분리해내기 위한 제2유분리기(23, Adsorber); 상기 제1유분리기(5)에서 분리된 오일을 상기 냉매압축기(7)로 공급되는 헬륨가스에 혼합시켜 혼합가스를 만들기 위해 상기 제1유분리기(5)와 상기 유입관(3) 사이에 연결되는 오일공급관(25); 상기 제2유분리기(23)를 통과한 상온 고압 상태의 헬륨가스를 상기 크라이오펌프(100)로 공급하기 위한 유출관(33)을 포함하는 것에 있어서,
상기 냉각부는 상기 냉매압축기(7)의 외표면에 설치되는 냉각수 자켓(13); 상기 냉각수 자켓(13)을 통과한 냉각수와 상기 냉매압축기(7)를 통과한 혼합가스와 상기 냉매압축기(7)에서 걸러지는 오일을 열교환시키는 열교환기(15); 상기 냉각된 오일을 상기 냉매압축기(7)의 흡입측으로 분사하는 액분사부(liquid injection)를 포함하는 것을 특징으로 하는 크라이오펌프의 헬륨 압축기 유닛.
An inlet pipe 3 through which helium gas of a low temperature at room temperature recovered from the cryopump 100 is introduced; A refrigerant compressor (7) for compressing the helium gas to a high temperature and high pressure state; Cooling unit consisting of 3Way for cooling the mixed gas and the oil collected in the lower low flow through the refrigerant compressor (7); A first oil separator (5, Coalescer) for separating oil primarily from helium gas at room temperature and high pressure passing through the cooling unit; A second oil separator (23, Adsorber) for separating oil from the helium gas passing through the first oil separator in a second manner; The oil separated in the first oil separator (5) is mixed between the first oil separator (5) and the inlet pipe (3) to mix the helium gas supplied to the refrigerant compressor (7) to form a mixed gas. Oil supply pipe 25; In the case of including a discharge pipe 33 for supplying the helium gas of the room temperature and high pressure state passed through the second oil separator 23 to the cryopump 100,
The cooling unit coolant jacket 13 is installed on the outer surface of the refrigerant compressor (7); A heat exchanger (15) for exchanging heat exchanged between the cooling water passing through the cooling water jacket (13), the mixed gas passing through the refrigerant compressor (7), and the oil filtered by the refrigerant compressor (7); Helium compressor unit of the cryopump, characterized in that it comprises a liquid injection (liquid injection) for injecting the cooled oil to the suction side of the refrigerant compressor (7).
삭제delete 제1항에 있어서, 상기 냉매압축기(7)의 외표면에는 방열을 위하여 써멀 컴파운드(thermal compound)가 도포되는 것을 특징으로 하는 크라이오펌프의 헬륨 압축기 유닛.2. The helium compressor unit of the cryopump according to claim 1, wherein a thermal compound is applied to the outer surface of the refrigerant compressor (7) for heat dissipation. 삭제delete 삭제delete
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