KR101595435B1 - 크라이오펌프 및 진공배기방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 크라이오펌프의 가스흡장량을 향상시키는 것을 과제로 한다.
크라이오펌프(10)는, 방사실드(30)와, 실드개구(26)를 횡단하는 플레이트부재(32)를 구비하는 제1 크라이오패널(18)과, 제1 크라이오패널(18)에 둘러싸여 있으며, 제1 크라이오패널(18)보다 저온으로 냉각되는 제2 크라이오패널(20)을 구비한다. 플레이트부재(32)는, 플레이트 본체부(50)와, 플레이트 본체부(50)를 방사실드(30)에 장착하기 위한 플레이트 외측 가장자리부를 구비한다. 플레이트 본체부(50)는, 제2 크라이오패널(20)에 응축되는 가스를 통과시키기 위한 다수의 작은 구멍을 가지는 가스통과영역(56)과, 플레이트 본체부(50)에 있어서 가스통과영역(56)과 상이한 장소에 형성되어 있는 가스차폐영역(58)을 구비한다.

Description

크라이오펌프 및 진공배기방법{Cryopump and method for evacuation}

본 출원은 2013년 3월 25일에 출원된 일본 특허출원 제2013-062560호에 근거하여 우선권을 주장한다. 그 출원의 전체 내용은 이 명세서 중에 참고로 원용되어 있다.

본 발명은, 크라이오펌프 및 진공배기방법에 관한 것이다.

크라이오펌프는 일반적으로, 온도가 상이한 2종류의 크라이오패널을 구비한다. 저온의 크라이오패널에는 가스가 응축된다. 크라이오펌프의 사용에 따라 저온 크라이오패널 상에 응축층이 성장하여, 결국 고온의 크라이오패널에 접촉할 수 있다. 그렇게 되면, 고온 크라이오패널과 응축층의 접촉 부위에서 가스는 다시 기화되어 주위로 방출되어 버린다. 그 이후 크라이오펌프는 본래의 역할을 충분히 할 수 없다. 따라서, 이 때의 가스의 흡장량이 크라이오펌프의 최대 흡장량을 부여한다.

선행기술문헌

(특허문헌)

특허문헌 1: 일본 특허공개공보 2009-275672호

본 발명의 일 양태의 예시적인 목적 중 하나는, 크라이오펌프의 가스흡장량을 향상시키는 것에 있다.

본 발명의 일 양태에 의하면, 제1 스테이지와, 상기 제1 스테이지보다 저온으로 냉각되는 제2 스테이지를 구비하는 냉동기와, 메인개구를 가지는 방사실드와, 상기 메인개구를 횡단하는 플레이트부재를 구비하고, 상기 제1 스테이지에 열적으로 접속되어 있는 제1 크라이오패널과, 상기 제1 크라이오패널에 둘러싸여 있으며, 상기 제2 스테이지에 열적으로 접속되어 있는 제2 크라이오패널을 구비하고, 상기 플레이트부재는, 플레이트 본체부와, 상기 플레이트 본체부를 상기 방사실드에 장착하기 위한 외측 가장자리부를 구비하며, 상기 플레이트 본체부는, 상기 제2 크라이오패널에 응축되는 가스를 통과시키기 위한 다수의 작은 구멍을 가지는 가스통과영역과, 상기 본체부에 있어서 상기 가스통과영역과 상이한 장소에 형성되어 있는 가스차폐영역을 구비하는 것을 특징으로 하는 크라이오펌프가 제공된다.

본 발명의 일 양태에 의하면, 크라이오펌프를 이용하는 진공배기방법으로서, 상기 크라이오펌프는, 메인개구를 횡단하는 플레이트부재와, 상기 플레이트부재에 대향하는 제2 크라이오패널을 구비하고, 상기 방법은, 상기 플레이트부재 및 상기 제2 크라이오패널을 각각, 제1 온도 및 그보다 낮은 제2 온도로 냉각하는 것 과, 상기 플레이트부재의 표면의 일부에 형성되어 있는 다수의 작은 구멍을 통하여, 상기 플레이트부재와 상기 제2 크라이오패널과의 사이에 가스를 받아들이는 것과, 상기 가스를 상기 제2 크라이오패널에 응축하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법이 제공된다.

본 발명의 일 양태에 의하면, 메인개구를 가지는 방사실드와, 상기 메인개구를 횡단하는 플레이트부재를 구비하는 제1 크라이오패널과, 상기 플레이트부재에 대향하는 전면을 구비하고, 상기 제1 크라이오패널보다 저온으로 냉각되는 제2 크라이오패널을 구비하며, 상기 전면은, 중심영역과, 상기 중심영역을 둘러싸는 외측영역을 구비하고, 상기 플레이트부재는, 상기 제2 크라이오패널에 응축되는 가스를 통과시키기 위한 다수의 작은 구멍을 가지며 상기 외측영역에 대향하는 가스통과영역과, 상기 중심영역에 대향하는 가스차폐영역을 구비하는 것을 특징으로 하는 크라이오펌프가 제공된다.

본 발명의 일 양태에 의하면, 메인개구를 가지는 방사실드와, 상기 메인개구에 배치되어 있는 입구 크라이오패널을 구비하는 제1 크라이오패널과, 상기 제1 크라이오패널에 둘러싸여 있으며, 상기 제1 크라이오패널보다 저온으로 냉각되는 제2 크라이오패널을 구비하고, 상기 방사실드는, 상기 제2 크라이오패널을 둘러싸는 측부를 구비하며, 상기 측부와 상기 제2 크라이오패널과의 사이에는, 협착부를 가지는 간극이 형성되어 있고, 상기 입구 크라이오패널은, 상기 협착부에 대응하는 장소에 가스차폐영역을 구비하는 것을 특징으로 하는 크라이오펌프가 제공된다.

다만, 본 발명의 구성요소나 표현을, 방법, 장치, 시스템 등의 사이에서 서로 치환한 것도 또한, 본 발명의 양태로서 유효하다.

본 발명에 의하면, 크라이오펌프의 가스흡장량을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 관한 크라이오펌프의 주요부를 모식적으로 나타내는 측단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시형태에 관한 크라이오펌프의 주요부를 모식적으로 나타내는 상면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시형태에 관한 크라이오펌프의 주요부를 모식적으로 나타내는 측단면도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시형태에 관한 크라이오펌프의 주요부를 모식적으로 나타내는 상면도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시형태에 관한 크라이오펌프의 주요부를 모식적으로 나타내는 상면도이다.
도 6은 본 발명의 제4 실시형태에 관한 크라이오펌프의 주요부를 모식적으로 나타내는 측단면도이다.
도 7은 본 발명의 제5 실시형태에 관한 크라이오펌프의 주요부를 모식적으로 나타내는 측단면도이다.
도 8은 본 발명의 어느 실시형태에 관한 플레이트 장착부를 모식적으로 나타내는 단면도이다.

도 1은, 본 발명의 제1 실시형태에 관한 크라이오펌프(10)의 주요부를 모식적으로 나타내는 측단면도이다. 크라이오펌프(10)는, 예를 들면 이온주입장치나 스퍼터링장치 등의 진공챔버에 장착되어, 진공챔버 내부의 진공도를 원하는 프로세스에 요구되는 레벨까지 높이기 위하여 사용된다. 크라이오펌프(10)는, 기체를 받아들이기 위한 흡기구(12)를 가진다. 크라이오펌프(10)가 장착된 진공챔버로부터 흡기구(12)를 통하여, 배기되어야 하는 기체가 크라이오펌프(10)의 내부공간(14)에 진입한다. 도 1은, 크라이오펌프(10)의 내부공간(14)의 중심축(A)을 포함하는 단면을 나타내고 있다.

다만 이하에서는, 크라이오펌프(10)의 구성요소의 위치관계를 알기 쉽게 나타내기 위하여, “축방향”, “방사방향”이라는 용어를 사용하는 경우가 있다. 축방향은 흡기구(12)를 통과하는 방향(도 1에 있어서 일점 쇄선(A)을 따르는 방향)을 나타내고, 방사방향은 흡기구(12)를 따르는 방향(일점 쇄선(A)에 수직인 방향)을 나타낸다. 편의상, 축방향에 관하여 흡기구(12)에 상대적으로 가까운 것을 “상”, 상대적으로 먼 것을 “하”라고 일컫는 경우가 있다. 즉, 크라이오펌프(10)의 바닥부로부터 상대적으로 먼 것을 “상”, 상대적으로 가까운 것을 “하”라고 일컫는 경우가 있다. 방사방향에 관해서는, 흡기구(12)의 중심(도 1에 있어서 중심축(A))에 가까운 것을 “내”, 흡기구(12)의 둘레가장자리에 가까운 것을 “외”라고 일컫는 경우가 있다. 방사방향은 직경방향이라고도 할 수 있다. 다만, 이러한 표현은 크라이오펌프(10)가 진공챔버에 장착되었을 때의 배치와는 관계가 없다. 예를 들면, 크라이오펌프(10)는 연직방향으로 흡기구(12)를 하향으로 하여 진공챔버에 장착되어도 된다.

또, 축방향을 둘러싸는 방향을 “둘레방향”이라고 일컫는 경우가 있다. 둘레방향은, 흡기구(12)를 따르는 제2 방향이며, 직경방향에 직교하는 접선방향이다.

크라이오펌프(10)는, 냉동기(16)를 구비한다. 냉동기(16)는, 예를 들면 기포드·맥마흔식 냉동기(이른바 GM냉동기) 등의 극저온 냉동기이다. 냉동기(16)는, 제1 스테이지(22) 및 제2 스테이지(24)를 구비하는 2단식의 냉동기이다. 냉동기(16)는, 제1 스테이지(22)를 제1 온도레벨로 냉각하고, 제2 스테이지(24)를 제2 온도레벨로 냉각하도록 구성되어 있다. 제2 온도레벨은 제1 온도레벨보다 저온이다. 예를 들면, 제1 스테이지(22)는 65K~120K 정도, 바람직하게는 80K~100K로 냉각되고, 제2 스테이지(24)는 10K~20K 정도로 냉각된다.

또, 냉동기(16)는, 제1 실린더(23) 및 제2 실린더(25)를 구비한다. 제1 실린더(23)는, 냉동기(16)의 실온부를 제1 스테이지(22)에 접속한다. 제2 실린더(25)는, 제1 스테이지(22)를 제2 스테이지(24)에 접속하는 접속 부분이다.

도시되는 크라이오펌프(10)는, 이른바 가로형의 크라이오펌프이다. 가로형의 크라이오펌프란 일반적으로, 냉동기(16)가 크라이오펌프(10)의 내부공간(14)의 중심축(A)에 교차하도록(통상은 직교하도록) 배치되어 있는 크라이오펌프이다. 본 발명은 이른바 세로형의 크라이오펌프에도 동일하게 적용할 수 있다. 세로형의 크라이오펌프란, 냉동기가 크라이오펌프의 축방향을 따라 배치되어 있는 크라이오펌프이다.

크라이오펌프(10)는, 제1 크라이오패널(18)과, 제1 크라이오패널(18)보다 저온으로 냉각되는 제2 크라이오패널(20)을 구비한다. 제1 크라이오패널(18)은, 방사실드(30)와 플레이트부재(32)를 구비하고, 제2 크라이오패널(20)을 포위한다. 제1 크라이오패널(18)의 상세에 대해서는 후술한다. 플레이트부재(32)와 제2 크라이오패널(20)과의 사이에 응축층의 메인수용공간(21)이 형성된다.

제2 크라이오패널(20)은, 크라이오펌프(10)의 내부공간(14)의 중심부에 설치되어 있다. 제2 크라이오패널(20)은, 제2 스테이지(24)를 둘러싸도록 하여 제2 스테이지(24)에 장착되어 있다. 따라서, 제2 크라이오패널(20)은, 제2 스테이지(24)에 열적으로 접속되어 있으며, 제2 크라이오패널(20)은 제2 온도레벨로 냉각된다.

제2 크라이오패널(20)은, 탑패널(60)을 구비한다. 탑패널(60)은, 가스를 그 표면에 응축하기 위하여 설치되어 있다. 탑패널(60)은, 제2 크라이오패널(20) 중 플레이트부재(32)에 가장 근접하는 부분이며, 플레이트부재(32)에 대향하는 탑패널 전면(61)을 구비한다. 탑패널 전면(61)은, 중심영역(62)과, 중심영역(62)을 둘러싸는 외측영역(63)을 구비한다.

탑패널(60)은, 축방향에 수직으로 배치된 대략 평판의 크라이오패널이다. 탑패널(60)은, 중심영역(62)에 있어서 제2 스테이지(24)에 고정되어 있다. 중심영역(62)은 오목부를 가지고, 이 오목부에 있어서 탑패널(60)은 적절한 고정 부재(64)(예를 들면 볼트)를 이용하여 제2 스테이지(24)에 고정된다(도 2 및 도 5 참조). 오목부의 주위에는 상방을 향하는 단부(65)가 형성되어 있다. 단부(65)의 높이는 고정 부재(64)를 오목부에 수용하도록 정해져 있다. 단부(65)로부터 직경방향 외향으로 외측영역(63)이 뻗어 있다. 외측영역(63)의 직경방향 말단은 하방으로 굴곡되어 있으며, 탑패널(60)의 외주 단부(66)가 형성되어 있다. 탑패널(60)은, 도 2에 나타나는 바와 같이 원판형상 패널이다.

다만 탑패널(60)은, 고정 부재(64)를 수용하는 중심영역(62)의 오목부를 가지지 않아도 된다. 이 경우, 탑패널 전면(61)은, 단부(65)를 가지지 않는 평탄면이어도 된다. 또, 본 실시형태에서는 탑패널(60)은 흡착제를 구비하고 있지 않지만, 예를 들면 그 이면에 흡착제가 설치되어 있어도 된다.

냉동기(16)의 제2 스테이지(24)는 크라이오펌프(10)의 내부공간(14)의 중심부에 위치하고, 제2 스테이지(24)의 상면에 탑패널(60)이 바로 장착되어 있다. 이렇게 하여, 응축층의 메인수용공간(21)은, 내부공간(14)의 상반부를 차지하고 있다.

제2 크라이오패널(20)은, 1개 또는 복수의 통상 패널(67)을 포함한다. 통상 패널(67)은, 가스를 그 표면에 응축 또는 흡착하기 위하여 설치되어 있다. 통상 패널(67)은, 탑패널(60)의 하방에 배열되어 있다. 통상 패널(67)은 탑패널(60)과 형상이 상이하다. 통상 패널(67)은 예를 들면, 각각이 원뿔대의 측면의 형상, 말하자면 우산모양의 형상을 가진다. 각 통상 패널(67)에는 활성탄 등의 흡착제(68)가 설치되어 있다. 흡착제는 예를 들면 통상 패널(67)의 이면에 접착되어 있다. 통상 패널(67)의 전면은 응축면, 이면은 흡착면으로서 기능하는 것이 의도되고 있다.

또, 크라이오펌프(10)는, 크라이오펌프 용기(38)를 구비한다. 크라이오펌프 용기(38)는, 제1 크라이오패널(18), 제2 크라이오패널(20), 및 냉동기(16)를 수용하는 크라이오펌프(10)의 케이싱이며, 내부공간(14)의 진공 기밀을 유지하도록 구성되어 있는 진공 용기이다. 크라이오펌프 용기(38)의 전단(39)에 의하여, 흡기구(12)가 획정되어 있다. 크라이오펌프 용기(38)는, 전단(39)으로부터 직경방향 외측을 향하여 뻗어 있는 흡기구 플랜지(40)를 구비한다. 흡기구 플랜지(40)는, 크라이오펌프 용기(38)의 전체둘레에 걸쳐서 설치되어 있다. 흡기구 플랜지(40)를 이용하여 크라이오펌프(10)가 진공챔버에 장착된다.

실드전단(28) 및 플레이트부재(32)는, 크라이오펌프 용기(38)의 흡기구 플랜지(40)를 넘어 축방향 상방에 배치되어 있다. 이와 같이, 방사실드(30)는, 크라이오펌프(10)가 장착되는 진공챔버를 향하여 연장되어 있다. 방사실드(30)를 상방으로 뻗게 함으로써, 응축층의 메인수용공간(21)을 축방향으로 넓게 할 수 있다. 단, 이 연장 부분의 축방향 길이는, 진공챔버(또는 진공챔버와 크라이오펌프(10)와의 사이의 게이트 밸브)에 간섭하지 않도록 정해져 있다.

제1 크라이오패널(18)은, 크라이오펌프(10)의 외부 또는 크라이오펌프 용기(38)로부터의 복사열로부터 제2 크라이오패널(20)을 보호하기 위하여 설치되어 있는 크라이오패널이다. 제1 크라이오패널(18)은 제1 스테이지(22)에 열적으로 접속되어 있다. 따라서 제1 크라이오패널(18)은 제1 온도레벨로 냉각된다. 제1 크라이오패널(18)은 제2 크라이오패널(20)과의 사이에 간극을 가지고 있으며, 제1 크라이오패널(18)은 제2 크라이오패널(20)과 접촉하고 있지 않다.

방사실드(30)는, 크라이오펌프 용기(38)의 복사열로부터 제2 크라이오패널(20)을 보호하기 위하여 설치되어 있다. 방사실드(30)는, 크라이오펌프 용기(38)와 제2 크라이오패널(20)과의 사이에 있으며, 제2 크라이오패널(20)을 둘러싼다. 방사실드(30)는, 메인개구인 실드개구(26)를 획정하는 실드전단(28)과, 실드개구(26)에 대향하는 실드바닥부(34)와, 실드전단(28)으로부터 실드바닥부(34)로 뻗어 있는 실드측부(36)를 구비한다. 실드개구(26)는 흡기구(12)에 위치한다. 방사실드(30)는, 실드바닥부(34)가 폐색된 통형(예를 들면 원통)의 형상을 가지고, 컵형상으로 형성되어 있다.

방사실드(30)는, 냉동기(16)의 장착시트(37)를 구비한다. 장착시트(37)는, 방사실드(30)의 밖에서부터 보아 오목하며, 냉동기(16)를 방사실드(30)에 장착하기 위한 평탄 부분을 실드측부(36)에 형성한다. 장착시트(37)는, 제2 크라이오패널(20)의 측방에 위치한다. 상술과 같이 냉동기(16)의 제2 스테이지(24)의 상면에 탑패널(60)이 바로 장착되고, 이로 인하여 탑패널(60)은 제2 스테이지(24)와 동일한 높이에 있으므로, 장착시트(37)는 탑패널(60)의 측방에 위치한다.

실드측부(36)는, 전체적으로 폐쇄된 환형상 부분을 형성한다. 실드측부(36)는, 장착시트(37)와 개방환형상 부분(41)을 구비한다(도 2 참조). 개방환형상 부분(41)은, 둘레방향으로 뻗은 C자 형상의 부분이며, 장착시트(37)에 둘레방향으로 인접한다. 개방환형상 부분(41)은, 장착시트(37)와 함께 제2 크라이오패널(20)을 둘러싸고, 폐쇄환형상 부분을 형성한다. 제2 크라이오패널(20)과 장착시트(37)와의 사이에는 측방 간극(43)이 형성되고, 제2 크라이오패널(20)과 개방환형상 부분(41)과의 사이에는 C자 형상의 개방환형상 간극(44)이 형성되어 있다. 도 2에 나타나는 바와 같이, 측방 간극(43)은, 제2 크라이오패널(20)의 윤곽에 따라, 도중에 협착부를 가진다. 개방환형상 간극(44)은, 측방 간극(43)에 연속하여 폐쇄환형상 간극을 형성한다. 개방환형상 간극(44)은, 둘레방향으로 일정한 폭을 가진다. 측방 간극(43)의 협착부의 폭(W1)은, 개방환형상 간극(44)의 폭(W2)보다 좁다(도 2 참조).

도 1에 나타나는 바와 같이, 장착시트(37)에는 냉동기(16)의 장착 구멍(42)이 있고, 그 장착 구멍(42)으로부터 냉동기(16)의 제2 스테이지(24) 및 제2 실린더(25)가 방사실드(30) 내에 삽입되어 있다. 냉동기(16)의 제1 스테이지(22)는 방사실드(30)의 밖에 배치되어 있다. 방사실드(30)는, 전열부재(45)를 통하여 제1 스테이지(22)에 접속되어 있다. 전열부재(45)는, 그 일단의 플랜지에 의하여 장착 구멍(42)의 외주부에 고정되고, 타단의 플랜지에 의하여 제1 스테이지(22)에 고정되어 있다. 전열부재(45)는, 예를 들면 중공의 짧은 통이며, 냉동기(16)의 중심축을 따라 방사실드(30)와 제1 스테이지(22)와의 사이에 뻗어 있다. 이렇게 하여 방사실드(30)는 제1 스테이지(22)에 열적으로 접속되어 있다. 다만 방사실드(30)는 제1 스테이지(22)에 직접 장착되어도 된다.

제2 실린더(25)와 장착 구멍(42)과의 사이에는, 실드개구(26)에 가까운 측에 상방 간극(46)이 형성되고, 실드개구(26)로부터 먼 측에 하방 간극(48)이 형성되어 있다. 냉동기(16)는 장착 구멍(42)의 중심에 삽입되어 있으므로, 상방 간극(46)의 폭은 하방 간극(48)의 폭과 동일하다.

본 실시형태에 있어서는, 방사실드(30)는 도시되는 일체의 통형상으로 구성되어 있다. 이 대신에, 방사실드(30)는, 복수의 파츠에 의하여 전체적으로 통형상의 형상을 이루도록 구성되어 있어도 된다. 이들 복수의 파츠는 서로 간극을 가지고 배치되어 있어도 된다. 예를 들면, 방사실드(30)는 축방향으로 2개의 부분으로 분할되어 있어도 된다. 이 경우, 방사실드(30)의 상부는, 양단이 개방된 통이며, 실드전단(28)과 실드측부(36)의 제1 부분을 구비한다. 방사실드(30)의 하부는, 상단이 개방되고 하단이 폐쇄되어 있으며, 실드측부(36)의 제2 부분과 실드바닥부(34)를 구비한다. 실드측부(36)의 제1 부분과 제2 부분과의 사이에는 둘레방향으로 뻗는 간극이 형성되어 있다. 냉동기(16)의 장착 구멍(42)은 그 상반부가 실드측부(36)의 제1 부분에 형성되고, 하반부가 실드측부(36)의 제2 부분에 형성된다.

크라이오펌프(10)에는, 냉동기(16)의 제2 실린더(25)를 포위하는 냉동기 커버(70)가 설치되어 있다. 냉동기 커버(70)는 제2 실린더(25)보다 약간 큰 직경의 원통형상으로 형성되어 있으며, 일단이 제2 스테이지(24)에 장착되고, 방사실드(30)의 장착 구멍(42)을 통과하여 제1 스테이지(22)를 향하여 뻗어 있다. 냉동기 커버(70)와 방사실드(30)와의 사이에는 간극이 형성되어 있으며, 냉동기 커버(70)와 방사실드(30)는 접촉하고 있지 않다. 냉동기 커버(70)는 제2 스테이지(24)에 열적으로 접속되어 있으며, 제2 스테이지(24)와 동일한 온도로 냉각된다. 따라서, 냉동기 커버(70)는 제2 크라이오패널(20)의 일부라고 간주된다.

플레이트부재(32)는, 크라이오펌프(10)의 외부의 열원으로부터의 복사열로부터 제2 크라이오패널(20)을 보호하기 위하여, 흡기구(12)(또는 실드개구(26), 이하 동일)에 설치되어 있는 입구 크라이오패널이다. 크라이오펌프(10)의 외부의 열원은, 예를 들면, 크라이오펌프(10)가 장착되는 진공챔버 내의 열원이다. 복사열뿐만 아니라 기체 분자의 진입도 제한된다. 플레이트부재(32)는, 흡기구(12)를 통한 내부공간(14)으로의 기체유입을 원하는 양으로 제한하도록 흡기구(12)의 개구면적의 일부를 점유한다. 플레이트부재(32)는, 흡기구(12)의 대부분을 덮고 있다. 또, 플레이트부재(32)의 냉각 온도에서 응축하는 기체(예를 들면 수분)가 그 표면에 포착된다.

실드전단(28)과 플레이트부재(32)와의 사이에는 축방향으로 약간의 간극이 있다. 이 간극을 덮어 기체흐름을 규제하기 위하여, 플레이트부재(32)는 스커트부(33)를 구비한다. 스커트부(33)는 플레이트부재(32)를 둘러싸는 짧은 통이다. 스커트부(33)는 플레이트부재(32)와 함께, 플레이트부재(32)를 저면으로 하는 원형 트레이형상의 일체 구조를 이룬다. 이 원형 트레이 구조는 방사실드(30)에 덮이도록 배치되어 있다. 따라서, 스커트부(33)는, 플레이트부재(32)로부터 축방향 하방으로 돌출하여, 실드전단(28)에 직경방향으로 인접하여 뻗어 있다. 스커트부(33)와 실드전단(28)과의 직경방향 거리는 예를 들면, 방사실드(30)의 치수 공차 정도이다.

실드전단(28)과 플레이트부재(32)와의 간극은 제조상의 오차에 의하여 변동될 수 있다. 이러한 오차는 정밀한 부재의 가공 및 조립에 의하여 저감될 수 있지만, 그에 따른 제조 비용의 상승을 고려하면 반드시 현실적이지 않을지도 모른다. 오차는 크라이오펌프(10)의 개체차로 이어진다. 가령 스커트부(33)가 없는 경우에는, 간극의 크기에 따라, 방사실드(30)의 내측으로의 기체의 유입량이 바뀐다. 기체의 유입량은 크라이오펌프(10)의 배기속도에 직접 관련한다. 간극이 너무 커도, 혹은 너무 작아도, 실제의 배기속도가 설계상의 성능으로부터 벗어나 버린다. 실드전단(28)과 플레이트부재(32)와의 간극을 스커트부(33)가 덮음으로써, 간극을 통과한 기체흐름이 규제되어, 개체차가 저감된다. 그 결과, 설계 성능에 대한 크라이오펌프 배기속도의 개체차도 작게 할 수 있다.

도 2는, 플레이트부재(32)를 모식적으로 나타내는 상면도이다. 도 2에 있어서는 플레이트부재(32)의 하방에 있는 대표적인 구성요소를 파선으로 나타낸다.

플레이트부재(32)는, 실드개구(26)를 횡단하는 1매의 평판(예를 들면 원판)을 구비한다. 플레이트부재(32)의 치수(예를 들면 직경)는, 실드개구(26)의 치수에 일치한다. 플레이트부재(32)는, 플레이트 본체부(50)와 플레이트 외측 가장자리부(52)로 구분된다. 플레이트 외측 가장자리부(52)는, 플레이트 본체부(50)를 방사실드(30)에 장착하기 위한 림부이다.

플레이트부재(32)는, 실드전단(28)의 플레이트 장착부(29)에 장착되어 있다. 플레이트 장착부(29)는, 실드전단(28)으로부터 직경방향 내측으로 돌출하는 볼록부이며, 둘레방향에 등간격(예를 들면 90˚ 마다)으로 형성되어 있다. 플레이트부재(32)는 적절한 수법으로 플레이트 장착부(29)에 고정된다. 예를 들면, 플레이트 장착부(29) 및 플레이트 외측 가장자리부(52)는 볼트 구멍(도시하지 않음)을 가지고, 플레이트 외측 가장자리부(52)가 플레이트 장착부(29)에 볼트고정된다.

플레이트부재(32)에는 기체의 흐름을 허용하는 다수의 작은 구멍(54)이 형성되어 있다. 작은 구멍(54)은 플레이트 본체부(50) 및 플레이트 외측 가장자리부(52)에 형성된 관통공이다. 따라서, 제2 크라이오패널(20)(주로 탑패널(60))에 응축되어야 하는 가스를, 작은 구멍(54)을 통하여 플레이트부재(32)와 제2 크라이오패널(20)과의 사이의 메인수용공간(21)에 받아들일 수 있다. 다만 작은 구멍(54)은, 플레이트 외측 가장자리부(52) 중 플레이트 장착부(29)의 근방에는 형성되어 있지 않다.

작은 구멍(54)은 규칙적으로 배열되어 있다. 본 실시형태에 있어서는, 작은 구멍(54)은, 직교하는 2개의 직선방향 각각에 있어서 등간격으로 형성되어, 작은 구멍(54)의 격자를 형성한다. 대안으로서, 작은 구멍(54)은, 직경방향 및 둘레방향 각각에 있어서 등간격으로 형성되어 있어도 된다.

작은 구멍(54)의 형상은 예를 들면 원형이지만, 이것에 한정되지 않고, 작은 구멍(54)은, 직사각형 그 외의 형상을 가지는 개구, 직선형상 또는 곡선형상으로 뻗는 슬릿, 또는, 플레이트부재(32)의 외주에 형성된 절결이어도 된다. 작은 구멍(54)의 크기는 명백하게 실드개구(26)보다 작다.

플레이트 본체부(50)는, 다수의 작은 구멍(54)을 가지는 가스통과영역(56)과, 플레이트 본체부(50)에 있어서 가스통과영역(56)과 상이한 장소에 형성되어 있는 가스차폐영역(58)을 구비한다. 따라서 플레이트 본체부(50)는, 가스통과영역(56)과 가스차폐영역(58)으로 구분된다. 가스통과영역(56)과 가스차폐영역(58)은 서로 인접한다. 따라서, 플레이트부재(32)는 그 표면의 일부분에 다수의 작은 구멍(54)을 가지고, 이로써 가스통과영역(56)이 형성되어 있다. 또, 플레이트부재(32)에는 가스차폐영역(58)이 국소적으로 형성되어 있다.

도 2에 있어서는, 가스통과영역(56)과 가스차폐영역(58)과의 경계를 일점 쇄선으로 나타낸다. 본 실시형태에 있어서는, 가스통과영역(56)과 가스차폐영역(58)과의 경계는, 탑패널(60)의 외측영역(63)과 중심영역(62)과의 경계(즉 단부(65))의 내측에 있다. 이와 같이 하여, 가스통과영역(56)은 탑패널(60)의 외측영역(63)에 대향하고, 가스차폐영역(58)은 탑패널(60)의 중심영역(62)에 대향한다.

가스통과영역(56)과 가스차폐영역(58)과의 경계는, 후술하는 바와 같이, 탑패널 전면(61)에 성장하는 응축층(72)의 형상 제어를 위하여 설정된다. 따라서, 응축층(72)을 원하는 형상으로 성장시키기 위하여, 가스통과영역(56)과 가스차폐영역(58)과의 경계는 도시와 상이해도 된다. 이 경계는, 탑패널(60)의 외측영역(63)과 중심영역(62)과의 경계에 일치하고 있어도 되고, 그 외측에 있어도 되며, 혹은 교차하고 있어도 된다. 또, 가스통과영역(56)과 가스차폐영역(58)과의 경계의 형상은 원형에 한정되지 않고, 그 외의 임의의 형상이어도 된다.

가스차폐영역(58)은, 작은 구멍(54)의 규칙적 배열로부터 적어도 1개의 작은 구멍을 결락시킴으로써 형성된다. 도 2에 나타나는 바와 같이, 가스차폐영역(58)은, 가스통과영역(56)에 있어서의 작은 구멍(54)의 규칙적 배열에 만약 따랐다면 형성될 4개의 작은 구멍(플레이트 본체부(50)의 중심부에 이중 파선으로 나타냄)을 포함하는 영역이다. 가스차폐영역(58)에는 작은 구멍이 형성되어 있지 않으므로, 가스차폐영역(58)은 가스를 통과하지 않는다.

가스차폐영역(58)에 적어도 1개의 작은 구멍이 형성되어 있어도 된다. 예를 들면, 파선으로 도시하는 가상적 작은 구멍의 장소의 전체 개수에는 작은 구멍을 형성하지 않음으로써(즉, 가스통과영역(56)에 있어서의 규칙적 배열에 비해 작은 구멍(54)의 개수를 줄임으로써), 가스차폐영역(58)이 형성되어 있어도 된다. 혹은, 가상적 작은 구멍의 장소에, 가스통과영역(56)의 작은 구멍(54)보다 작은 구멍이 형성되어도 된다. 이러한 미소한 개구는, 가상적 작은 구멍의 장소와 동수 또는 그것보다 소수 형성되어 있어도 된다. 이와 같이 하여도, 가스차폐영역(58)에 있어서의 가스 흐름을, 가스통과영역(56)에 비해 제한할 수 있다.

따라서, 가스통과영역(56)에 있어서는 제1 분포에서 작은 구멍이 형성되고, 가스차폐영역(58)에 있어서는 작은 구멍이 형성되어 있지 않거나 또는 제1 분포와 상이한 제2 분포에서 작은 구멍이 형성되어 있어도 된다. 제2 분포는 예를 들면, 가스차폐영역(58)에 있어서의 단위면적당 개구면적이 가스통과영역(56)에 있어서의 단위면적당 개구면적보다 작게 정해진다. 여기에서 개구면적이란 작은 구멍의 면적의 합계이다. 또, 제1 분포는 규칙성을 가지지 않아도 된다. 따라서, 가스통과영역(56)의 작은 구멍(54)은 불규칙하게 나열되어 있어도 된다.

다만, 플레이트부재(32)가 가지는 개구면적의 합계는, 예를 들면 배기속도 등의 요구 성능에 따라 설계상 결정된다. 따라서, 가스차폐영역(58)을 설정하기 위하여 작은 구멍을 결락 또는 축소하는 데에 있어서는, 그에 따른 개구면적의 감소를 보충하는 것이 바람직하다. 이로 인하여, 가스통과영역(56)에 새로운 작은 구멍(54)이 추가되어도 되고, 기존의 작은 구멍(54)이 확대되어도 된다. 기존의 작은 구멍(54)의 장소가 변경되어도 된다.

상기의 구성의 크라이오펌프(10)에 의한 동작을 이하에 설명한다. 크라이오펌프(10)의 작동에 있어서는, 먼저 그 작동 전에 다른 적당한 러핑펌프로 진공챔버 내부를 1Pa 정도로까지 러핑한다. 그 후 크라이오펌프(10)를 작동시킨다. 냉동기(16)의 구동에 의하여 제1 스테이지(22) 및 제2 스테이지(24)가 냉각되고, 이들에 열적으로 접속되어 있는 제1 크라이오패널(18), 제2 크라이오패널(20)도 냉각된다. 제1 크라이오패널(18) 및 제2 크라이오패널(20)은 각각, 제1 온도 및 그보다 낮은 제2 온도로 냉각된다.

플레이트부재(32)는, 진공챔버로부터 크라이오펌프(10) 내부를 향하여 비래하는 기체 분자를 냉각하고, 그 냉각 온도에서 증기압이 충분히 낮아지는 기체(예를 들면 수분 등)를 표면에 응축시켜 배기한다. 플레이트부재(32)의 냉각 온도에서는 증기압이 충분히 낮아지지 않는 기체는, 다수의 작은 구멍(54)을 통과하여 메인수용공간(21)으로 진입한다. 혹은, 기체의 일부는, 플레이트부재(32)의 가스차폐영역(58)에서 반사되어, 메인수용공간(21)에 진입하지 않는다.

진입한 기체 분자 중 제2 크라이오패널(20)의 냉각 온도에서 증기압이 충분히 낮아지는 기체(예를 들면 아르곤 등)는, 제2 크라이오패널(20)의 표면(주로, 탑패널 전면(61))에 응축되어 배기된다. 그 냉각 온도에서도 증기압이 충분히 낮아지지 않는 기체(예를 들면 수소 등)는, 제2 크라이오패널(20)의 표면에 접착되어 냉각되어 있는 흡착제(68)에 의하여 흡착되어 배기된다. 이와 같이 하여 크라이오펌프(10)는 진공챔버의 진공도를 원하는 레벨에 도달시킬 수 있다.

도 3은, 배기 운전 중의 크라이오펌프(10)를 모식적으로 나타내는 도이다. 도 3에 나타나는 바와 같이, 크라이오펌프(10)의 탑패널(60)에는 응축된 기체로 이루어지는 얼음 또는 서리가 퇴적되어 있다. 이 응축층(72)의 주성분은 예를 들면 아르곤이다. 이 얼음층은 배기 운전 시간과 함께 성장하여 두께가 증가된다. 다만 도 3에 있어서는, 간단화하기 위하여, 통상 패널(67) 및 냉동기 커버(70)에 퇴적되는 응축층은 도시를 생략하고 있다.

플레이트부재(32)가 가스차폐영역(58)을 가지지 않는 경우(즉, 플레이트부재(32)가 도 2에 나타내는 이중 파선의 작은 구멍을 가지는 경우)에는, 도 3에 파선으로 나타내는 바와 같이, 돔형 또는 머시룸형의 응축층이 탑패널(60)에 성장한다. 다수의 작은 구멍(54)을 플레이트부재(32) 상에 균일하게 분포시킨 경우에는, 가스가 메인수용공간(21)의 중심부에 유입되기 쉽다. 이로 인하여, 도시되는 바와 같이 중심부로의 응축의 집중이 일어나기 쉽다. 또, 플레이트부재(32)의 장착을 위하여 플레이트 외측 가장자리부(52)의 작은 구멍(54)의 개수가 적은 것도 중심부로의 응축 집중의 한 원인일 수 있다.

돔형의 응축층이 더욱 성장하면, 중심축(A) 부근의 응축층 정상부가 플레이트부재(32)의 하면에 접촉할 수 있다. 접촉 부위에서 가스는 다시 기화되어, 메인수용공간(21) 및 크라이오펌프(10)의 외부로 방출되어 버린다. 따라서, 그 이후 크라이오펌프(10)는 설계상의 배기 성능을 제공할 수 없다. 따라서, 이 때의 가스의 흡장량이 크라이오펌프(10)의 최대 흡장량을 부여한다. 응축층의 국소 부분(이 경우, 중심축(A) 부근의 응축층 정상부)이 크라이오펌프(10)의 가스흡장한계를 결정하고 있다.

플레이트부재(32)가 가스차폐영역(58)을 가지는 경우(즉, 플레이트부재(32)가 도 2에 나타내는 이중 파선의 작은 구멍을 가지지 않는 경우)에는, 도 3에 실선으로 나타내는 바와 같이, 원기둥형의 응축층(72)이 탑패널(60)에 성장한다. 가스차폐영역(58)에 의하여 메인수용공간(21)의 중심부로의 가스 유입이 제한되고 있으므로, 중심부로의 응축의 집중이 완화된다. 그 결과, 원기둥형의 응축층(72)은, 화살표(D)로 도시하는 바와 같이, 중심축(A) 부근의 응축층의 높이가 돔형의 응축층에 비해 작아진다. 한편, 화살표(E)로 도시하는 바와 같이, 외주부의 응축층 높이는 돔형의 응축층에 비해 커진다.

이와 같이 하여, 본 실시형태에 의하면, 탑패널 전면(61)에 성장하는 응축층 상면의 높이 분포를 균일화할 수 있다. 응축층(72)의 형상을 메인수용공간(21)에 맞춤으로써, 메인수용공간(21)에 있어서의 응축층(72)의 수용 효율이 높아진다. 이렇게 하여, 크라이오펌프(10)의 가스흡장량을 향상시킬 수 있다.

도 4는, 본 발명의 제2 실시형태에 관한 플레이트부재(32)를 모식적으로 나타내는 상면도이다. 제2 실시형태에 관한 플레이트부재(32)는, 제1 실시형태에 관한 플레이트부재(32)와는 상이한 장소에 가스차폐영역(58)을 가진다. 그 나머지에 대해서는, 제2 실시형태는 제1 실시형태와 동일하다. 이하의 설명에서는 동일한 개소에 대해서는 중복설명을 피하기 위하여 설명을 적절히 생략한다.

도 4에 나타나는 바와 같이, 가스차폐영역(58)은, 실드측부(36)와 제2 크라이오패널(20)과의 사이에 형성되는 간극의 협착부에 대응하는 장소에 형성되어 있다. 구체적으로는, 가스차폐영역(58)은, 탑패널(60)과 장착시트(37)와의 사이에 형성되는 측방 간극(43)의 협착부에 대향한다.

제1 실시형태와 같이 협착부의 상방에 가스통과영역(56)이 형성되어 있는 경우에는, 협착부 근방의 응축층이 크라이오펌프(10)의 가스흡장한계를 결정할 수도 있다. 그런데, 제2 실시형태에 의하면, 가스차폐영역(58)에 의하여 협착부에서의 응축층의 성장을 억제할 수 있다. 그 결과, 탑패널(60)에 성장하는 응축층에 직경방향으로 인접하는 간극의 폭을 균일화할 수 있다. 따라서, 제1 실시형태와 마찬가지로, 응축층(72)의 형상을 메인수용공간(21)에 적합하게 하여, 크라이오펌프(10)의 가스흡장량을 향상시킬 수 있다.

다만, 도 4에 나타내는 플레이트부재(32)는 중심부에 작은 구멍(54)을 가진다. 그러나, 도 2에 나타내는 플레이트부재(32)와 마찬가지로 이들의 작은 구멍(54)을 결락시켜, 도 4에 나타내는 플레이트부재(32)의 중심부에 제2 가스차폐영역(58)이 추가되어도 된다.

도 5는, 본 발명의 제3 실시형태에 관한 탑패널(60)을 모식적으로 나타내는 상면도이다. 제3 실시형태에 관한 탑패널(60)은, 제1 실시형태 및 제2 실시형태에 관한 탑패널(60)과는 상이한 형상을 가진다. 그 나머지에 대해서는, 제3 실시형태는 상기 서술한 실시형태와 동일하다. 이하의 설명에서는 동일한 개소에 대해서는 중복설명을 피하기 위하여 설명을 적절히 생략한다.

도 5에 나타나는 바와 같이, 제2 크라이오패널(20)은, 측방 간극(43)의 폭(W1)과 개방환형상 간극(44)의 폭(W2)을 맞추도록 형상이 조정되고 있다. 즉 측방 간극(43)의 폭(W1)과 개방환형상 간극(44)의 폭(W2)은 동일하다. 이로 인하여, 탑패널(60)은, 측방 간극(43)의 폭을 넓히는 절결부(74)를 가진다. 이 절결부(74)는, 원호의 형상을 가진다. 다만 하방의 통상 패널(67)(도 1 참조)에 대해서도 마찬가지로 절결부를 가져도 된다.

크라이오펌프는 일반적으로 축대칭으로 설계되어 있다. 그러나 가로형의 크라이오펌프(10)는 냉동기(16)가 가로방향으로 배치되므로, 필연적으로 비대칭 부분을 가진다. 제3 실시형태에 있어서는, 이러한 비대칭 부분에 탑패널(60)의 형상을 맞추어, 탑패널(60)과 방사실드(30)와의 간극의 폭을 일치시키고 있다. 그 결과, 제2 실시형태와 마찬가지로, 탑패널(60)에 성장하는 응축층 측면을 둘러싸는 간극의 폭을 균일화할 수 있다.

도 6은, 본 발명의 제4 실시형태에 관한 크라이오펌프(10)의 주요부를 모식적으로 나타내는 측단면도이다. 제4 실시형태에 관한 크라이오펌프(10)는, 제2 크라이오패널(20)에 관하여 상기 서술한 실시형태와 상이한 배치를 가진다. 그 나머지에 대해서는, 제4 실시형태는 상기 서술한 실시형태와 동일하다. 이하의 설명에서는 동일한 개소에 대해서는 중복설명을 피하기 위하여 설명을 적절히 생략한다.

도 6에 나타나는 바와 같이, 제2 크라이오패널(20)은, 측방 간극(43)의 폭과 개방환형상 간극(44)의 폭을 맞추도록 배치가 조정되고 있다. 화살표(F)로 도시하는 바와 같이, 제2 크라이오패널(20)은, 장착시트(37)로부터 제2 크라이오패널(20)을 떨어뜨리도록, 중심축(A)으로부터 제2 크라이오패널(20)의 중심을 벗어나 배치되어 있다. 제2 크라이오패널(20)은, 냉동기(16)의 고온측으로부터 멀어지도록 중심선(A)으로부터 편심하고 있다. 이렇게 하여, 측방 간극(43)의 협착부는 넓혀지고, 중심축(A)을 사이에 두고 반대측에서는 개방환형상 간극(44)이 좁혀지고 있다. 제3 실시형태와 마찬가지로, 탑패널(60)에 성장하는 응축층 측면을 둘러싸는 간극의 폭을 균일화할 수 있다.

도 7은, 본 발명의 제5 실시형태에 관한 크라이오펌프(10)의 주요부를 모식적으로 나타내는 측단면도이다. 제5 실시형태에 관한 크라이오펌프(10)는, 냉동기(16)에 관하여 상기 서술한 실시형태와 상이한 배치를 가진다. 그 나머지에 대해서는, 제5 실시형태는 상기 서술한 실시형태와 동일하다. 이하의 설명에서는 동일한 개소에 대해서는 중복설명을 피하기 위하여 설명을 적절히 생략한다.

도 7에 나타나는 바와 같이, 냉동기(16)는, 상방 간극(46)의 폭(G1)은 하방 간극(48)의 폭(G2)보다 넓어지도록 배치되어 있다. 이로써, 냉동기 커버(70)와 방사실드(30)와의 사이의 공간을 넓게 할 수 있다. 메인수용공간(21)에 근접하는 상방 간극(46)을 넓힘으로써, 보다 많은 응축층을 수용할 수 있다. 또, 제2 크라이오패널(20)이 전체적으로 하방으로 이동되어 있으므로, 상기 서술한 실시형태에 비해 메인수용공간(21)을 축방향으로 넓힐 수도 있다. 이렇게 하여, 크라이오펌프(10)의 가스흡장량을 향상시킬 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시형태에 의하면, 플레이트부재(32)를 가스통과영역(56)과 가스차폐영역(58)으로 적절히 구분함으로써, 탑패널(60)에 퇴적되는 응축층에 있어서 특정 부분으로의 응축 집중을 억제할 수 있다. 이로써, 메인수용공간(21)에 있어서의 응축층의 수용 효율을 개선하여, 크라이오펌프(10)의 가스흡장량을 향상시킬 수 있다.

이상, 본 발명을 실시예에 근거하여 설명하였다. 본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않고, 다양한 설계 변경이 가능하며, 다양한 변형예가 가능한 것, 또 그러한 변형예도 본 발명의 범위에 있는 것은, 당업자에게 이해되는 바이다.

예를 들면, 제1 실시형태 내지 제5 실시형태 중 어느 것에 관련하여 설명한 구성과, 제1 실시형태 내지 제5 실시형태 중 다른 어느 것에 관련하여 설명한 구성과 조합하여, 크라이오펌프(10)를 구성하는 것도 가능하다.

또, 크라이오펌프(10)는, 플레이트부재(32) 대신에, 실드개구(26)에 배치되어 있는 입구 크라이오패널을 구비해도 된다. 입구 크라이오패널은, 예를 들면, 1개 또는 복수 개의 평판(예를 들면 원판)의 플레이트를 구비해도 되고, 동심원형상 또는 격자형상으로 형성된 루버 또는 셰브론을 구비하여도 된다. 루버 또는 셰브론의 날개판의 형상, 배치, 또는 간격을 조정함으로써, 가스통과영역(56) 및 가스차폐영역(58)이 실드개구(26)에 형성되어도 된다.

상술의 실시형태에 있어서는, 플레이트부재(32)는 2종류의 영역, 즉 가스통과영역(56) 및 가스차폐영역(58)으로 구분되어 있다. 플레이트부재(32)는 3종 이상의 영역을 가져도 된다. 플레이트부재(32)에는 제3 영역으로서, 가스통과영역(56)보다 가스를 통과시키기 쉬운 영역이 형성되어 있어도 되고, 가스차폐영역(58)보다 가스를 통과시키기 어려운 영역이 형성되어 있어도 된다.

상술의 실시형태에 있어서는, 플레이트 장착부(29)(조인트 블록이라고도 함)는, 축방향으로 가늘고 긴 뿔기둥 또는 직사각형체의 단일 블록이다. 하지만, 어느 실시형태에 있어서는, 도 8에 나타나는 바와 같이, 플레이트 장착부(29)는 단차부(76)를 구비하여도 좋다.

도 8은 본 발명의 어느 실시형태에 관한 플레이트 장착부(29)를 모식적으로 나타내는 단면도이다. 플레이트 장착부(29)는, 실드 전단(28)의 내면에 고정된 블록 외측부분(77)과, 블록 외측부분(77)으로부터 직경방향 내측으로 돌출되는 블록 내측부분(78)을 구비한다. 블록 외측부분(77)은, 축방향으로 가늘고 긴 뿔기둥의 형상을 가진다. 블록 내측부분(78)은, 축방향으로 가늘고 긴 뿔기둥의 형상을 가지며, 그 축방향 길이는 블록 외측부분(77)보다 짧다. 블록 외측부분(77)의 상면은 블록 내측부분(78)의 상면과 면일치하고, 따라서, 단차부(76)가 플레이트 장착부(29)의 하부내측에 형성되어 있다. 플레이트 장착부(29)는, 블록 내측부분(78)을 축방향으로 관통하는 볼트구멍(79)을 가지고, 볼트(80)에 의하여 플레이트부재(32)가 플레이트 장착부(29)에 고정된다.

플레이트 장착부(29)의 하부내측에 단차부(76)를 설치함으로써, 응축층(72)을 받아들이는 크라이오펌프 내부공간을 넓게 할 수 있다. 따라서, 클라이오펌프(10)의 가스 흡장량을 향상시킬 수 있다.

플레이트 장착부(29)는, 그 상부의 내측 표면에 대하여 하부의 내측 표면이 직경방향으로 외측에 위치하도록 형성되어 있다. 상부의 내측 표면과 하부의 내측 표면이 평행하고, 그에 따라 단차부(76)가 형성되어 있다. 하지만, 크라이오펌프 내부공간을 넓히는 이상, '단'은 필수가 아니다. 그래서, 플레이트 장착부(29)는, 단차부(76)와 함께 또는 단차부(76) 대신에, 하부 내측에 경사표면을 가져도 좋다. 이러한 경사표면은 그 법선이 응축층(72)을 향하도록 형성되어 있다. 이렇게 하여도, 플레이트 장착부(29)는, 응축층(72)을 수용하는 크라이오펌프 내부공간을 넓힐 수 있다.

또한, 플레이트 장착부(29)는, 실드 전단(28)과 플레이트 부재(32)의 전열경로를 형성한다. 플레이트 장착부(29)의 직경방향 외측표면이 실드 전단(28)에 접촉하고, 플레이트 장착부(29)의 상면이 플레이트 부재(32)에 접촉한다. 플레이트 장착부(29)의 상부가 플레이트 장착부(29)의 하부에 비하여 직경방향으로 두꺼워져 있다. 따라서, 도 8에 나타나는 플레이트 장착부(29)는 방사실드(30)와 플레이트부재(32)의 전열경로의 확보에 도움이 된다.

본 발명의 실시형태는 이하와 같이 표현할 수도 있다.

1. 제1 스테이지와, 상기 제1 스테이지보다 저온으로 냉각되는 제2 스테이지를 구비하는 냉동기와,

메인개구를 가지는 방사실드와, 상기 메인개구를 횡단하는 플레이트부재를 구비하고, 상기 제1 스테이지에 열적으로 접속되어 있는 제1 크라이오패널과,

상기 제1 크라이오패널에 둘러싸여 있으며, 상기 제2 스테이지에 열적으로 접속되어 있는 제2 크라이오패널을 구비하고,

상기 플레이트부재는, 플레이트 본체부와, 상기 플레이트 본체부를 상기 방사실드에 장착하기 위한 외측 가장자리부를 구비하며,

상기 플레이트 본체부는, 상기 제2 크라이오패널에 응축되는 가스를 통과시키기 위한 다수의 작은 구멍을 가지는 가스통과영역과, 상기 본체부에 있어서 상기 가스통과영역과 상이한 장소에 형성되어 있는 가스차폐영역을 구비하는 것을 특징으로 하는 크라이오펌프.

2. 상기 제2 크라이오패널은, 상기 플레이트 본체부에 대향하는 전면을 구비하고, 상기 전면은, 중심영역과, 상기 중심영역을 둘러싸는 외측영역을 구비하며,

상기 가스통과영역은, 상기 외측영역에 대향하고, 상기 가스차폐영역은, 상기 중심영역에 대향하는 것을 특징으로 하는 실시형태 1에 기재된 크라이오펌프.

3. 상기 방사실드는, 상기 제2 크라이오패널을 둘러싸는 측부를 구비하고, 상기 측부와 상기 제2 크라이오패널과의 사이에는, 협착부를 가지는 간극이 형성되어 있으며,

상기 가스차폐영역은, 상기 협착부에 대응하는 장소에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 실시형태 1 또는 2에 기재된 크라이오펌프.

4. 상기 방사실드는, 상기 제2 크라이오패널의 측방에 위치하며 상기 냉동기를 상기 방사실드에 장착하기 위한 장착시트와, 상기 장착시트에 인접하여 상기 제2 크라이오패널을 둘러싸는 환형상 부분을 구비하고,

상기 제2 크라이오패널과 상기 장착시트와의 사이에는 측방 간극이 형성되며, 상기 제2 크라이오패널과 상기 환형상 부분과의 사이에는 상기 측방 간극에 연속하는 환형상 간극이 형성되어 있고,

상기 측방 간극의 폭과 상기 환형상 간극의 폭을 맞추도록 상기 제2 크라이오패널의 형상 또는 배치가 조정되고 있는 것을 특징으로 하는 실시형태 1내지 3 중 어느 것에 기재된 크라이오펌프.

5. 상기 제2 크라이오패널은, 상기 측방 간극의 폭을 넓히는 절결부를 가지는 것을 특징으로 하는 실시형태 4에 기재된 크라이오펌프.

6. 상기 제2 크라이오패널은, 상기 장착시트로부터 상기 제2 크라이오패널을 떨어뜨리도록, 상기 메인개구를 통과하는 축선으로부터 상기 제2 크라이오패널의 중심을 벗어나 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 실시형태 4 또는 5에 기재된 크라이오펌프.

7. 상기 방사실드에는, 상기 냉동기를 위한 장착 구멍이 형성되어 있으며,

상기 냉동기는, 상기 제1 스테이지와 상기 제2 스테이지를 접속하는 접속 부분을 구비하고, 상기 접속 부분은, 상기 장착 구멍에 삽입되어 있으며,

상기 접속 부분과 상기 장착 구멍과의 사이에는, 상기 메인개구에 가까운 측에 상방 간극이 형성되고, 상기 메인개구로부터 먼 측에 하방 간극이 형성되며, 상기 상방 간극의 폭은 상기 하방 간극의 폭보다 넓은 것을 특징으로 하는 실시형태 1내지 6 중 어느 것에 기재된 크라이오펌프.

10: 크라이오펌프
16: 냉동기
18: 제1 크라이오패널
20: 제2 크라이오패널
22: 제1 스테이지
24: 제2 스테이지
26: 실드개구
30: 방사실드
32: 플레이트부재
36: 실드측부
37: 장착시트
41: 개방환형상 부분
42: 장착 구멍
43: 측방 간극
44: 개방환형상 간극
46: 상방 간극
48: 하방 간극
50: 플레이트 본체부
52: 플레이트 외측 가장자리부
54: 작은 구멍
56: 가스통과영역
58: 가스차폐영역
61: 탑패널 전면
62: 중심영역
63: 외측영역
74: 절결부

Claims (10)

1. 제1 스테이지와, 상기 제1 스테이지보다 저온으로 냉각되는 제2 스테이지를 구비하는 냉동기와,
   메인개구를 가지는 방사실드와, 상기 메인개구를 횡단하는 플레이트부재를 구비하고, 상기 제1 스테이지에 열적으로 접속되어 있는 제1 크라이오패널과,
   상기 제1 크라이오패널에 둘러싸여 있으며, 상기 제2 스테이지에 열적으로 접속되어 있는 제2 크라이오패널을 구비하고,
   상기 플레이트부재는, 플레이트 본체부와, 상기 플레이트 본체부를 상기 방사실드에 장착하기 위한 외측 가장자리부를 구비하며,
   상기 플레이트 본체부는, 상기 제2 크라이오패널에 응축되는 가스를 통과시키기 위한 다수의 작은 구멍을 가지는 가스통과영역과, 상기 본체부에 있어서 상기 가스통과영역과 상이한 장소에 형성되어 있는 가스차폐영역을 구비하며,
   상기 방사실드는, 상기 제2 크라이오패널을 둘러싸는 측부를 구비하고, 상기 측부와 상기 제2 크라이오패널과의 사이에는, 협착부를 가지는 간극이 형성되어 있으며,
   상기 가스차폐영역은, 상기 협착부에 대응하는 장소에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 크라이오펌프.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제2 크라이오패널은, 상기 플레이트 본체부에 대향하는 전면을 구비하고, 상기 전면은, 중심영역과, 상기 중심영역을 둘러싸는 외측영역을 구비하며,
   상기 가스통과영역은, 상기 외측영역에 대향하고, 상기 가스차폐영역은, 상기 중심영역에 대향하는 것을 특징으로 하는 크라이오펌프.
3. 제1 스테이지와, 상기 제1 스테이지보다 저온으로 냉각되는 제2 스테이지를 구비하는 냉동기와,
   메인개구를 가지는 방사실드와, 상기 메인개구를 횡단하는 플레이트부재를 구비하고, 상기 제1 스테이지에 열적으로 접속되어 있는 제1 크라이오패널과,
   상기 제1 크라이오패널에 둘러싸여 있으며, 상기 제2 스테이지에 열적으로 접속되어 있는 제2 크라이오패널을 구비하고,
   상기 플레이트부재는, 플레이트 본체부와, 상기 플레이트 본체부를 상기 방사실드에 장착하기 위한 외측 가장자리부를 구비하며,
   상기 플레이트 본체부는, 상기 제2 크라이오패널에 응축되는 가스를 통과시키기 위한 다수의 작은 구멍을 가지는 가스통과영역과, 상기 본체부에 있어서 상기 가스통과영역과 상이한 장소에 형성되어 있는 가스차폐영역을 구비하며,
   상기 방사실드는, 상기 제2 크라이오패널의 측방에 위치하여 상기 냉동기를 상기 방사실드에 장착하기 위한 장착시트와, 상기 장착시트에 인접하여 상기 제2 크라이오패널을 둘러싸는 환형상 부분을 구비하고,
   상기 제2 크라이오패널과 상기 장착시트와의 사이에는 측방 간극이 형성되며, 상기 제2 크라이오패널과 상기 환형상 부분과의 사이에는 상기 측방 간극에 연속하는 환형상 간극이 형성되어 있고,
   상기 측방 간극의 폭과 상기 환형상 간극의 폭을 맞추도록 상기 제2 크라이오패널의 형상 또는 배치가 조정되어 있는 것을 특징으로 하는 크라이오펌프.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 제2 크라이오패널은, 상기 측방 간극의 폭을 넓히는 절결부를 가지는 것을 특징으로 하는 크라이오펌프.
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 제2 크라이오패널은, 상기 장착시트로부터 상기 제2 크라이오패널을 떨어뜨리도록, 상기 메인개구를 통과하는 축선으로부터 상기 제2 크라이오패널의 중심이 벗어나 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 크라이오펌프.
6. 제1 스테이지와, 상기 제1 스테이지보다 저온으로 냉각되는 제2 스테이지를 구비하는 냉동기와,
   메인개구를 가지는 방사실드와, 상기 메인개구를 횡단하는 플레이트부재를 구비하고, 상기 제1 스테이지에 열적으로 접속되어 있는 제1 크라이오패널과,
   상기 제1 크라이오패널에 둘러싸여 있으며, 상기 제2 스테이지에 열적으로 접속되어 있는 제2 크라이오패널을 구비하고,
   상기 플레이트부재는, 플레이트 본체부와, 상기 플레이트 본체부를 상기 방사실드에 장착하기 위한 외측 가장자리부를 구비하며,
   상기 플레이트 본체부는, 상기 제2 크라이오패널에 응축되는 가스를 통과시키기 위한 다수의 작은 구멍을 가지는 가스통과영역과, 상기 본체부에 있어서 상기 가스통과영역과 상이한 장소에 형성되어 있는 가스차폐영역을 구비하며,
   상기 방사실드에는, 상기 냉동기를 위한 장착 구멍이 형성되어 있으며,
   상기 냉동기는, 상기 제1 스테이지와 상기 제2 스테이지를 접속하는 접속 부분을 구비하고, 상기 접속 부분은, 상기 장착 구멍에 삽입되어 있으며,
   상기 접속 부분과 상기 장착 구멍과의 사이에는, 상기 메인개구에 가까운 측에 상방 간극이 형성되고, 상기 메인개구로부터 먼 측에 하방 간극이 형성되며, 상기 상방 간극의 폭은 상기 하방 간극의 폭보다 넓은 것을 특징으로 하는 크라이오펌프.
7. 메인개구를 가지는 방사실드와, 상기 메인개구에 배치되어 있는 입구 크라이오패널을 구비하는 제1 크라이오패널과,
   상기 제1 크라이오패널에 둘러싸여 있으며, 상기 제1 크라이오패널보다 저온으로 냉각되는 제2 크라이오패널을 구비하고,
   상기 방사실드는, 상기 제2 크라이오패널을 둘러싸는 측부를 구비하며, 상기 측부와 상기 제2 크라이오패널과의 사이에는, 협착부를 가지는 간극이 형성되어 있고,
   상기 입구 크라이오패널은, 상기 협착부에 대응하는 장소에 가스차폐영역을 구비하는 것을 특징으로 하는 크라이오펌프.
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