KR102342228B1

KR102342228B1 - 크라이오펌프

Info

Publication number: KR102342228B1
Application number: KR1020197021062A
Authority: KR
Inventors: 카케루 타카하시
Original assignee: 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤
Priority date: 2017-02-07
Filing date: 2018-02-02
Publication date: 2021-12-21
Also published as: TWI666383B; JP6871751B2; WO2018147180A1; KR20190110096A; US11644024B2; JP2018127927A; US20190360477A1; CN110291291A; TW201829914A; CN110291291B

Abstract

크라이오펌프(10)는, 고온냉각스테이지 및 저온냉각스테이지를 구비하는 냉동기(16)와, 고온냉각스테이지에 열적으로 결합되어, 크라이오펌프흡기구로부터 축방향으로 통상으로 뻗어 있는 방사실드(30)와, 저온냉각스테이지에 열적으로 결합되어 방사실드(30)에 둘러싸인 저온크라이오패널부로서, 복수의 크라이오패널(60)과, 축방향으로 기둥상으로 배열된 복수의 전열체(62)를 구비하고, 복수의 크라이오패널(60) 및 복수의 전열체(62)가 축방향으로 적층된 저온크라이오패널부를 구비한다.

Description

크라이오펌프

본 발명은, 크라이오펌프에 관한 것이다.

크라이오펌프는, 극저온으로 냉각된 크라이오패널에 기체분자를 응축 또는 흡착에 의하여 포착하여 배기하는 진공펌프이다. 크라이오펌프는 반도체회로 제조프로세스 등에 요구되는 청정한 진공환경을 실현하기 위하여 일반적으로 이용된다. 크라이오펌프의 애플리케이션의 하나에, 예를 들면 이온주입공정과 같이, 배기해야 하는 기체의 대부분을 예를 들면 수소 등의 비응축성 기체가 차지하는 경우가 있다. 비응축성 기체는 극저온으로 냉각된 흡착영역에 흡착시킴으로써 비로소 배기할 수 있다.

특허문헌 1: 일본 공개특허공보 2012-237262호 특허문헌 2: 일본 공개특허공보 2009-62890호

본 발명의 일 양태의 예시적인 목적의 하나는, 크라이오펌프의 배기성능을 향상시키는 것에 있다.

본 발명의 일 양태에 의하면, 크라이오펌프는, 고온냉각스테이지 및 저온냉각스테이지를 구비하는 냉동기와, 상기 고온냉각스테이지에 열적으로 결합되어, 크라이오펌프흡기구로부터 축방향으로 통상으로 뻗어 있는 방사실드와, 상기 저온냉각스테이지에 열적으로 결합되어 상기 방사실드에 둘러싸인 저온크라이오패널부로서, 복수의 크라이오패널과, 축방향으로 기둥상으로 배열된 복수의 전열체를 구비하고, 상기 복수의 크라이오패널 및 상기 복수의 전열체가 축방향으로 적층된 저온크라이오패널부를 구비한다.

다만, 이상의 구성요소의 임의의 조합이나 본 발명의 구성요소나 표현을, 방법, 장치, 시스템 등의 사이에서 상호 치환한 것도 또한, 본 발명의 양태로서 유효하다.

본 발명에 의하면, 크라이오펌프의 배기성능을 향상시킬 수 있다.

도 1은 실시형태에 관한 크라이오펌프를 개략적으로 나타낸다.
도 2는 실시형태에 관한 제2단 크라이오패널어셈블리의 상부크라이오패널을 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 3은 실시형태에 관한 제2단 크라이오패널어셈블리의 하부크라이오패널을 모식적으로 나타내는 상면도이다.
도 4는 실시형태에 관한 제2단 크라이오패널어셈블리의 상부구조를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 5는 실시형태에 관한 제2단 크라이오패널어셈블리의 상부구조를 모식적으로 나타내는 분해사시도이다.
도 6은 실시형태에 관한 제2단 크라이오패널어셈블리의 상부크라이오패널의 다른 예를 모식적으로 나타내는 상면도이다.

이하, 도면을 참조하면서, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대하여 상세하게 설명한다. 설명 및 도면에 있어서 동일 또는 동등한 구성요소, 부재, 처리에는 동일한 부호를 붙여, 중복되는 설명은 적절히 생략한다. 도시되는 각부의 축척이나 형상은, 설명을 용이하게 하기 위하여 편의적으로 설정되어 있으며, 특별히 언급이 없는 한 한정적으로 해석되는 것은 아니다. 실시형태는 예시이며, 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 실시형태에 기술되는 모든 특징이나 그 조합은, 반드시 발명의 본질적인 것이라고는 할 수 없다.

크라이오펌프는 통상, 냉동기의 고온냉각스테이지에 의하여 냉각되는 고온크라이오패널부와, 냉동기의 저온냉각스테이지에 의하여 냉각되는 저온크라이오패널부를 구비한다. 고온크라이오패널부는 복사열로부터 저온크라이오패널부를 보호하기 위하여 마련되어 있다. 저온크라이오패널부는 복수의 크라이오패널을 포함하며, 이들 크라이오패널은 장착구조를 통하여 저온냉각스테이지에 장착된다.

본 발명자들은, 크라이오펌프에 대하여 예의연구를 거듭한 결과, 이하의 과제를 인식하기에 이르렀다. 대부분의 크라이오펌프에 있어서는 고온크라이오패널부 및 저온크라이오패널부가 원반이나 원통, 원뿔 등 축대칭의 형상에 근거하여 설계되어 있다. 그럼에도 불구하고, 크라이오패널 장착구조는 직사각형이나 직육면체 등의 비축대칭형상을 기조(基調)로 한다. 이것이, 장착구조의 간소화나 소형화의 제약이 되고 있다. 장착구조가 복잡한 형상을 가져 사이즈가 늘어나면, 그만큼, 크라이오패널을 배치하는 스페이스가 줄어든다. 그 결과 크라이오패널면적이 줄어들어 크라이오펌프의 배기성능(예를 들면, 비응축성 기체의 흡장량, 배기속도)은 낮아진다. 따라서, 기존의 크라이오패널 장착구조의 설계에는, 배기성능의 향상을 목표로 하는 데 더하여, 개선의 여지가 있었다.

도 1은, 실시형태에 관한 크라이오펌프(10)를 개략적으로 나타낸다. 도 2는, 실시형태에 관한 제2단 크라이오패널어셈블리의 상부크라이오패널을 모식적으로 나타내는 사시도이다. 도 3은, 실시형태에 관한 제2단 크라이오패널어셈블리의 하부크라이오패널을 모식적으로 나타내는 상면도이다.

크라이오펌프(10)는, 예를 들면 이온주입장치, 스퍼터링장치, 증착장치, 또는 그 외의 진공프로세스장치의 진공챔버에 장착되어, 진공챔버 내부의 진공도를 원하는 진공프로세스에 요구되는 레벨까지 높이기 위하여 사용된다. 크라이오펌프(10)는, 배기되어야 하는 기체를 진공챔버로부터 수용하기 위한 크라이오펌프흡기구(이하에서는 간단히 "흡기구"라고도 함)(12)를 갖는다. 흡기구(12)를 통하여 기체가 크라이오펌프(10)의 내부공간(14)으로 진입한다.

다만 이하에서는, 크라이오펌프(10)의 구성요소의 위치관계를 알기 쉽게 나타내기 위하여, "축방향", "직경방향"이라는 용어를 사용하는 경우가 있다. 크라이오펌프(10)의 축방향은 흡기구(12)를 통과하는 방향(즉, 도면에 있어서 중심축(C)을 따르는 방향)을 나타내고, 직경방향은 흡기구(12)를 따르는 방향(중심축(C)에 수직인 방향)을 나타낸다. 편의상, 축방향에 관하여 흡기구(12)에 상대적으로 가까운 것을 "상", 상대적으로 먼 것을 "하"라고 부르는 경우가 있다. 즉, 크라이오펌프(10)의 바닥부로부터 상대적으로 먼 것을 "상", 상대적으로 가까운 것을 "하"라고 부르는 경우가 있다. 직경방향에 관해서는, 흡기구(12)의 중심(도면에 있어서 중심축(C))에 가까운 것을 "내", 흡기구(12)의 둘레가장자리에 가까운 것을 "외"라고 부르는 경우가 있다. 다만, 이러한 표현은 크라이오펌프(10)가 진공챔버에 장착되었을 때의 배치와는 관계되지 않는다. 예를 들면, 크라이오펌프(10)는 연직방향으로 흡기구(12)를 하향으로 하여 진공챔버에 장착되어도 된다.

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

크라이오펌프(10)는, 냉동기(16), 제1단 크라이오패널(18), 제2단 크라이오패널어셈블리(20), 및 크라이오펌프하우징(70)을 구비한다. 제1단 크라이오패널(18)은, 고온크라이오패널부 또는 100K부라고도 칭해질 수 있다. 제2단 크라이오패널어셈블리(20)는, 저온크라이오패널부 또는 10K부라고도 칭해질 수 있다.

냉동기(16)는, 예를 들면 기포드·맥마흔식 냉동기(이른바 GM냉동기) 등의 극저온냉동기이다. 냉동기(16)는, 2단식의 냉동기이다. 이로 인하여, 냉동기(16)는, 제1 냉각스테이지(22) 및 제2 냉각스테이지(24)를 구비한다. 냉동기(16)는, 제1 냉각스테이지(22)를 제1 냉각온도로 냉각하고, 제2 냉각스테이지(24)를 제2 냉각온도로 냉각하도록 구성되어 있다. 제2 냉각온도는 제1 냉각온도보다 저온이다. 예를 들면, 제1 냉각스테이지(22)는 65K~120K 정도, 바람직하게는 80K~100K로 냉각되고, 제2 냉각스테이지(24)는 10K~20K 정도로 냉각된다.

또, 냉동기(16)는, 제2 냉각스테이지(24)를 제1 냉각스테이지(22)에 구조적으로 지지함과 함께 제1 냉각스테이지(22)를 냉동기(16)의 실온부(26)에 구조적으로 지지하는 냉동기구조부(21)를 구비한다. 이로 인하여 냉동기구조부(21)는, 직경방향을 따라 동축으로 뻗어 있는 제1 실린더(23) 및 제2 실린더(25)를 구비한다. 제1 실린더(23)는, 냉동기(16)의 실온부(26)를 제1 냉각스테이지(22)에 접속한다. 제2 실린더(25)는, 제1 냉각스테이지(22)를 제2 냉각스테이지(24)에 접속한다. 실온부(26), 제1 실린더(23), 제1 냉각스테이지(22), 제2 실린더(25), 및 제2 냉각스테이지(24)는, 이 순서로 직선상으로 일렬로 나열된다.

제1 실린더(23) 및 제2 실린더(25) 각각의 내부에는 제1 디스플레이서 및 제2 디스플레이서(도시하지 않음)가 왕복이동 가능하게 배치되어 있다. 제1 디스플레이서 및 제2 디스플레이서에는 각각 제1 축랭기 및 제2 축랭기(도시하지 않음)가 장착되어 있다. 또, 실온부(26)는, 제1 디스플레이서 및 제2 디스플레이서를 왕복이동시키기 위한 구동기구(도시하지 않음)를 갖는다. 구동기구는, 냉동기(16)의 내부로의 작동기체(예를 들면 헬륨)의 공급과 배출을 주기적으로 반복하도록 작동기체의 유로를 전환하는 유로전환기구를 포함한다.

냉동기(16)는, 작동기체의 압축기(도시하지 않음)에 접속되어 있다. 냉동기(16)는, 압축기에 의하여 가압된 작동기체를 내부에서 팽창시켜 제1 냉각스테이지(22) 및 제2 냉각스테이지(24)를 냉각한다. 팽창한 작동기체는 압축기에 회수되고 다시 가압된다. 냉동기(16)는, 작동기체의 급배(給排)와 이에 동기(同期)한 제1 디스플레이서 및 제2 디스플레이서의 왕복이동을 포함하는 열사이클을 반복함으로써 한랭을 발생시킨다.

도시되는 크라이오펌프(10)는, 이른바 가로형의 크라이오펌프이다. 가로형의 크라이오펌프는 일반적으로, 냉동기(16)가 크라이오펌프(10)의 중심축(C)에 교차하도록(통상은 직교하도록) 배치되어 있는 크라이오펌프이다.

제1단 크라이오패널(18)은, 방사실드(30)와 입구크라이오패널(32)을 구비하고, 제2단 크라이오패널어셈블리(20)를 포위한다. 제1단 크라이오패널(18)은, 크라이오펌프(10)의 외부 또는 크라이오펌프하우징(70)으로부터의 복사열로부터 제2단 크라이오패널어셈블리(20)를 보호하기 위한 극저온표면을 제공한다. 제1단 크라이오패널(18)은 제1 냉각스테이지(22)에 열적으로 결합되어 있다. 따라서 제1단 크라이오패널(18)은 제1 냉각온도로 냉각된다. 제1단 크라이오패널(18)은 제2단 크라이오패널어셈블리(20)와의 사이에 간극을 갖고 있으며, 제1단 크라이오패널(18)은 제2단 크라이오패널어셈블리(20)와 접촉하고 있지 않다. 제1단 크라이오패널(18)은 크라이오펌프하우징(70)과도 접촉하고 있지 않다.

방사실드(30)는, 크라이오펌프하우징(70)의 복사열로부터 제2단 크라이오패널어셈블리(20)를 보호하기 위하여 마련되어 있다. 방사실드(30)는, 흡기구(12)로부터 축방향으로 통상(예를 들면 원통상)으로 뻗어 있다. 방사실드(30)는, 크라이오펌프하우징(70)과 제2단 크라이오패널어셈블리(20)의 사이에 있으며, 제2단 크라이오패널어셈블리(20)를 둘러싼다. 방사실드(30)는, 크라이오펌프(10)의 외부로부터 내부공간(14)으로 기체를 수용하기 위한 실드 주개구(34)를 갖는다. 실드 주개구(34)는, 흡기구(12)에 위치한다.

방사실드(30)는, 실드 주개구(34)를 결정하는 실드전단(36)과, 실드 주개구(34)와 반대측에 위치하는 실드바닥부(38)와, 실드전단(36)을 실드바닥부(38)에 접속하는 실드측부(40)를 구비한다. 실드측부(40)는, 축방향으로 실드전단(36)으로부터 실드 주개구(34)와 반대측으로 뻗어 있고, 둘레방향으로 제2 냉각스테이지(24)를 포위하도록 뻗어 있다.

실드측부(40)는, 냉동기구조부(21)가 삽입되는 실드측부 개구(44)를 갖는다. 실드측부 개구(44)를 통하여 방사실드(30)의 밖으로부터 제2 냉각스테이지(24) 및 제2 실린더(25)가 방사실드(30) 안으로 삽입된다. 실드측부 개구(44)는, 실드측부(40)에 형성된 장착구멍이며, 예를 들면 원형이다. 제1 냉각스테이지(22)는 방사실드(30)의 밖에 배치되어 있다.

실드측부(40)는, 냉동기(16)의 장착시트(46)를 구비한다. 장착시트(46)는, 제1 냉각스테이지(22)를 방사실드(30)에 장착하기 위한 평탄부분이며, 방사실드(30)의 밖으로부터 보아 약간 파여 있다. 장착시트(46)는, 실드측부 개구(44)의 외주를 형성한다. 제1 냉각스테이지(22)가 장착시트(46)에 장착됨으로써, 방사실드(30)가 제1 냉각스테이지(22)에 열적으로 결합되어 있다.

이와 같이 방사실드(30)를 제1 냉각스테이지(22)에 직접 장착하는 대신에, 일 실시형태에 있어서는, 방사실드(30)는, 추가의 전열부재를 통하여 제1 냉각스테이지(22)에 열적으로 결합되어 있어도 된다. 전열부재는, 예를 들면 양단에 플랜지를 갖는 중공(中空)의 단통(短筒)이어도 된다. 전열부재는, 그 일단의 플랜지에 의하여 장착시트(46)에 고정되고, 타단의 플랜지에 의하여 제1 냉각스테이지(22)에 고정되어도 된다. 전열부재는, 냉동기구조부(21)를 둘러싸고 제1 냉각스테이지(22)로부터 방사실드(30)에 뻗어 있어도 된다. 실드측부(40)는, 이러한 전열부재를 포함해도 된다.

도시되는 실시형태에 있어서는, 방사실드(30)는 일체의 통상으로 구성되어 있다. 이 대신에, 방사실드(30)는, 복수의 파츠에 의하여 전체적으로 통상의 형상을 이루도록 구성되어 있어도 된다. 이들 복수의 파츠는 서로 간극을 갖고 배치되어 있어도 된다. 예를 들면, 방사실드(30)는 축방향으로 2개의 부분으로 분할되어 있어도 된다. 이 경우, 방사실드(30)의 상부는, 양단이 개방된 통이며, 실드전단(36)과 실드측부(40)의 제1 부분을 구비한다. 방사실드(30)의 하부도 양단이 개방된 통이며, 실드측부(40)의 제2 부분과 실드바닥부(38)를 구비한다. 실드측부(40)의 제1 부분과 제2 부분의 사이에는 둘레방향으로 뻗는 슬릿이 형성되어 있다. 이 슬릿이, 실드측부 개구(44)의 적어도 일부를 형성해도 된다. 혹은, 실드측부 개구(44)는, 그 상측 절반이 실드측부(40)의 제1 부분에 형성되고, 하측 절반이 실드측부(40)의 제2 부분에 형성되어도 된다.

방사실드(30)는, 제2단 크라이오패널어셈블리(20)를 둘러싸는 가스수용공간(50)을, 흡기구(12)와 실드바닥부(38)의 사이에 형성한다. 가스수용공간(50)은, 크라이오펌프(10)의 내부공간(14)의 일부이며, 제2단 크라이오패널어셈블리(20)에 직경방향으로 인접하는 영역이다.

입구크라이오패널(32)은, 크라이오펌프(10)의 외부의 열원(예를 들면, 크라이오펌프(10)가 장착되는 진공챔버 내의 열원)으로부터의 복사열로부터 제2단 크라이오패널어셈블리(20)를 보호하기 위하여, 흡기구(12)(또는 실드 주개구(34), 이하 동일)에 마련되어 있다. 또, 입구크라이오패널(32)의 냉각온도로 응축되는 기체(예를 들면 수분)가 그 표면에 포착된다.

입구크라이오패널(32)은, 흡기구(12)에 있어서 제2단 크라이오패널어셈블리(20)에 대응하는 장소에 배치되어 있다. 입구크라이오패널(32)은, 흡기구(12)의 개구면적의 중심부분을 점유하고, 방사실드(30)와의 사이에 환상의 개방영역(51)을 형성한다. 축방향에서 보았을 때의 입구크라이오패널(32)의 형상은, 예를 들면 원반상이다. 입구크라이오패널(32)은, 흡기구(12)의 개구면적의 많아도 1/3, 또는 많아도 1/4을 차지해도 된다. 이와 같이 하여, 개방영역(51)은, 흡기구(12)의 개구면적의 적어도 2/3, 또는 적어도 3/4을 차지해도 된다. 개방영역(51)은, 흡기구(12)에 있어서 가스수용공간(50)에 대응하는 장소에 있다. 개방영역(51)은 가스수용공간(50)의 입구이며, 크라이오펌프(10)는, 개방영역(51)을 통하여 가스수용공간(50)에 가스를 수용한다.

입구크라이오패널(32)은, 입구크라이오패널 장착부재(33)를 통하여 실드전단(36)에 장착된다. 입구크라이오패널 장착부재(33)는, 실드 주개구(34)의 직경을 따라 실드전단(36)에 걸쳐진 직선상(또는 십자상)의 부재이다. 이렇게 하여 입구크라이오패널(32)은 방사실드(30)에 고정되고, 방사실드(30)에 열적으로 결합되어 있다. 입구크라이오패널(32)은 제2단 크라이오패널어셈블리(20)에 근접하고 있지만, 접촉은 하고 있지 않다.

제2단 크라이오패널어셈블리(20)는, 크라이오펌프(10)의 내부공간(14)의 중심부에 마련되어 있다. 제2단 크라이오패널어셈블리(20)는, 상부구조(20a)와 하부구조(20b)를 구비한다. 제2단 크라이오패널어셈블리(20)는, 축방향으로 배열된 복수의 크라이오패널(60)을 구비한다. 복수의 크라이오패널(60)은 축방향으로 서로 간격을 두고 배열되어 있다.

제2단 크라이오패널어셈블리(20)의 상부구조(20a)는, 복수의 상부크라이오패널(60a)과, 복수의 전열체(전열스페이서라고도 함)(62)를 구비한다. 복수의 전열체(62)는, 축방향으로 기둥상으로 배열되어 있다. 복수의 상부크라이오패널(60a) 및 복수의 전열체(62)는, 흡기구(12)와 제2 냉각스테이지(24)의 사이에서 축방향으로 적층되어 있다. 이렇게 하여 상부구조(20a)는, 제2 냉각스테이지(24)에 대하여 축방향 상방에 배치되어 있다. 상부구조(20a)는, 전열블록(63)을 통하여 제2 냉각스테이지(24)에 고정되고, 제2 냉각스테이지(24)에 열적으로 결합되어 있다. 따라서, 상부구조(20a)는 제2 냉각온도로 냉각된다.

제2단 크라이오패널어셈블리(20)의 하부구조(20b)는, 복수의 하부크라이오패널(60b)과, 제2단 패널장착부재(64)를 구비한다. 제2단 패널장착부재(64)는, 제2 냉각스테이지(24)로부터 축방향으로 하방을 향하여 뻗어 있다. 복수의 하부크라이오패널(60b)은, 제2단 패널장착부재(64)를 통하여 제2 냉각스테이지(24)에 장착되어 있다. 이렇게 하여, 하부구조(20b)는, 제2 냉각스테이지(24)에 열적으로 결합되어, 제2 냉각온도로 냉각된다.

제2단 크라이오패널어셈블리(20)에 있어서는, 적어도 일부의 표면에 흡착영역(66)이 형성되어 있다. 흡착영역(66)은 비응축성 기체(예를 들면 수소)를 흡착에 의하여 포착하기 위하여 마련되어 있다. 흡착영역(66)은 예를 들면 흡착재(예를 들면 활성탄)를 크라이오패널표면에 접착함으로써 형성된다. 흡착영역(66)은, 흡기구(12)로부터 보이지 않도록, 상방에 인접하는 크라이오패널(60)이 가려지는 장소에 형성되어 있어도 된다. 예를 들면, 흡착영역(66)은 크라이오패널(60)의 하면(배면)의 전역에 형성되어 있다. 흡착영역(66)은, 상부크라이오패널(60a)의 상면 및/또는 하면에 형성되어 있어도 된다. 흡착영역(66)은, 하부크라이오패널(60b)의 상면 및/또는 하면에 형성되어 있어도 된다.

또, 제2단 크라이오패널어셈블리(20)의 적어도 일부의 표면에는 응축성 기체를 응축에 의하여 포착하기 위한 응축영역이 형성되어 있다. 응축영역은 예를 들면, 크라이오패널표면 상에서 흡착재가 떨어져 나간 구역이며, 크라이오패널 기재표면 예를 들면 금속면이 노출되어 있다. 크라이오패널(60)(예를 들면, 상부크라이오패널(60a))의 상면 외주부는 응축영역이어도 된다.

도 1 및 도 2에 나타나는 바와 같이, 상부크라이오패널(60a)은, 역원뿔대상이며, 축방향에서 보았을 때 원형상이 되도록 배치되어 있다. 상부크라이오패널(60a)의 중심은 중심축(C) 상에 위치한다. 상부크라이오패널(60a)은, 절구상, 깊은 접시상, 또는 볼상의 형상을 갖는다고 할 수도 있다. 상부크라이오패널(60a)은, 상단부(74)에 있어서 큰 치수를 갖고(즉 대경이며), 하단부(76)에 있어서 그것보다 작은 치수를 갖는다(즉 소경이다). 상부크라이오패널(60a)은, 상단부(74)와 하단부(76)를 연결하는 경사영역(78)을 구비한다. 경사영역(78)은, 역원뿔대의 측면에 해당한다. 따라서, 상부크라이오패널(60a)은, 상부크라이오패널(60a)의 상면의 법선이 중심축(C)에 교차하도록 경사져 있다. 상부크라이오패널(60a)은, 복수의 관통구멍(80)을 하단부(76)에 갖는다. 관통구멍(80)은, 상부크라이오패널(60a)을 전열체(62)(또는 전열블록(63))에 장착하기 위하여 마련되어 있다.

1매째의 상부크라이오패널(60a)이 가장 소경이다. 1매째의 상부크라이오패널(60a)은 축방향으로 가장 상방에 위치하고, 입구크라이오패널(32)에 가장 가깝다. 2매째의 상부크라이오패널(60a)은, 1매째의 상부크라이오패널(60a)보다 약간 대경이다. 3매째, 4매째, 5매째의 상부크라이오패널(60a)에 대해서도 동일하다. 보다 하방의 상부크라이오패널(60a)은, 그 상방에 인접하는 상부크라이오패널(60a)과 비교하여 약간 대경이다.

1매째 및 2매째의 상부크라이오패널(60a)의 경사영역(78)은 평행이다. 또, 3매째부터 5매째의 상부크라이오패널(60a)의 경사영역(78)은 평행이다. 1매째의 상부크라이오패널(60a)의 경사각도는, 3매째의 상부크라이오패널(60a)의 경사각도에 비하여 작다. 3매째, 4매째, 5매째의 상부크라이오패널(60a)은, 네스트상으로 배치되어 있다. 보다 상방의 상부크라이오패널(60a)의 하부가, 그 하방에 인접하는 상부크라이오패널(60a)로 들어가 있다.

상부구조(20a)의 추가적인 상세는 후술한다. 다만, 상부구조(20a)의 구체적 구성은 상술의 것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 상부구조(20a)는, 임의의 매수의 상부크라이오패널(60a)을 가져도 된다. 상부크라이오패널(60a)은, 평판, 원뿔상, 또는 그 외의 형상을 가져도 된다. 예를 들면, 1매째의 상부크라이오패널(60a)은, 평판, 예를 들면 원반이어도 된다.

도 3에 나타나는 바와 같이, 하부크라이오패널(60b)은, 평판이고, 예를 들면 원반상이다. 하부크라이오패널(60b)은, 상부크라이오패널(60a)보다 대경이다. 단, 하부크라이오패널(60b)에는 제2단 패널장착부재(64)로의 장착을 위하여, 외주의 일부분으로부터 중심부로 노치부(82)가 형성되어 있다. 다만, 하부크라이오패널(60b)은, 상부크라이오패널(60a)과 마찬가지로 역원뿔대상이어도 되고, 원뿔상 또는 그 외의 형상이어도 된다.

상부크라이오패널(60a)은, 하부크라이오패널(60b)과는 달리, 노치부(82)를 갖지 않는다. 따라서, 상부크라이오패널(60a)은, 유효한 크라이오패널면적(즉 흡착영역(66) 및/또는 응축영역)을 보다 넓게 취할 수 있다.

흡착영역(66)에 있어서는, 다수의 활성탄의 입자가 크라이오패널(60)의 표면에 조밀하게 나열된 상태에서 불규칙한 배열로 접착되어 있다. 활성탄의 입자는 예를 들면 원주형상으로 성형되어 있다. 다만 흡착재의 형상은 원주형상이 아니어도 되고, 예를 들면 구상이나 그 외의 성형된 형상, 혹은 부정형상이어도 된다. 흡착재의 패널 상에서의 배열은 규칙적 배열이어도 되고 불규칙한 배열이어도 된다.

크라이오펌프하우징(70)은, 제1단 크라이오패널(18), 제2단 크라이오패널어셈블리(20), 및 냉동기(16)를 수용하는 크라이오펌프(10)의 케이스이며, 내부공간(14)의 진공기밀을 유지하도록 구성되어 있는 진공용기이다. 크라이오펌프하우징(70)은, 제1단 크라이오패널(18) 및 냉동기구조부(21)를 비접촉으로 포함한다. 크라이오펌프하우징(70)은, 냉동기(16)의 실온부(26)에 장착되어 있다.

크라이오펌프하우징(70)의 전단에 의하여, 흡기구(12)가 획정(劃定)되어 있다. 크라이오펌프하우징(70)은, 그 전단으로부터 직경방향 외측을 향하여 뻗어 있는 흡기구플랜지(72)를 구비한다. 흡기구플랜지(72)는, 크라이오펌프하우징(70)의 전체둘레에 걸쳐 마련되어 있다. 크라이오펌프(10)는, 흡기구플랜지(72)를 이용하여 진공배기대상의 진공챔버에 장착된다.

상기의 구성의 크라이오펌프(10)의 동작을 이하에 설명한다. 크라이오펌프(10)의 작동 시에는, 먼저 그 작동 전에 다른 적당한 러핑펌프로 진공챔버 내부를 1Pa 정도로까지 러핑펌핑한다. 그 후, 크라이오펌프(10)를 작동시킨다. 냉동기(16)의 구동에 의하여 제1 냉각스테이지(22) 및 제2 냉각스테이지(24)가 각각 제1 냉각온도 및 제2 냉각온도로 냉각된다. 따라서, 이들에 열적으로 결합되어 있는 제1단 크라이오패널(18), 제2단 크라이오패널어셈블리(20)도 각각 제1 냉각온도 및 제2 냉각온도로 냉각된다.

입구크라이오패널(32)은, 진공챔버로부터 크라이오펌프(10)를 향하여 비래(飛來)하는 기체를 냉각한다. 입구크라이오패널(32)의 표면에는, 제1 냉각온도에서 증기압이 충분히 낮은(예를 들면 10^-8Pa 이하의) 기체가 응축된다. 이 기체는, 제1종 기체라고 칭해져도 된다. 제1종 기체는 예를 들면 수증기이다. 이렇게 하여, 입구크라이오패널(32)은, 제1종 기체를 배기할 수 있다. 제1 냉각온도에서 증기압이 충분히 낮지 않은 기체의 일부는, 흡기구(12)로부터 내부공간(14)으로 진입한다. 혹은, 기체의 다른 일부는, 입구크라이오패널(32)에서 반사되어, 내부공간(14)으로 진입하지 않는다.

내부공간(14)으로 진입한 기체는, 제2단 크라이오패널어셈블리(20)에 의하여 냉각된다. 제2단 크라이오패널어셈블리(20)의 표면에는, 제2 냉각온도에서 증기압이 충분히 낮은(예를 들면 10^-8Pa 이하의) 기체가 응축된다. 이 기체는, 제2종 기체라고 칭해져도 된다. 제2종 기체는 예를 들면 아르곤이다. 이렇게 하여, 제2단 크라이오패널어셈블리(20)는, 제2종 기체를 배기할 수 있다.

제2 냉각온도에서 증기압이 충분히 낮지 않은 기체는, 제2단 크라이오패널어셈블리(20)의 흡착재에 흡착된다. 이 기체는, 제3종 기체라고 칭해져도 된다. 제3종 기체는 예를 들면 수소이다. 이렇게 하여, 제2단 크라이오패널어셈블리(20)는, 제3종 기체를 배기할 수 있다. 따라서, 크라이오펌프(10)는, 다양한 기체를 응축 또는 흡착에 의하여 배기하여, 진공챔버의 진공도를 원하는 레벨에 도달시킬 수 있다.

다음으로, 실시형태에 관한 제2단 크라이오패널어셈블리(20)의 상부구조(20a)에 대하여 보다 상세하게 설명한다. 도 4는, 실시형태에 관한 제2단 크라이오패널어셈블리(20)의 상부구조(20a)를 모식적으로 나타내는 단면도이다. 도 5는, 실시형태에 관한 제2단 크라이오패널어셈블리(20)의 상부구조(20a)를 모식적으로 나타내는 분해사시도이다.

상술과 같이, 제2단 크라이오패널어셈블리(20)의 상부구조(20a)는, 복수의 상부크라이오패널(60a)과, 복수의 전열체(62)를 구비한다. 복수의 전열체(62)는, 축방향으로 기둥상으로 배열되어 있다. 실시형태에 관한 제2단 크라이오패널 지지구조는, 복수의 전열체(62)를 구비하고, 복수의 상부크라이오패널(60a)을 지지하는 크라이오패널 지지기둥을 구비한다. 상부구조(20a)는, 중심축(C)에 관하여 축대칭으로 구성되어 있다.

복수의 상부크라이오패널(60a) 및 복수의 전열체(62)는, 축방향으로 적층되어 있다. 복수의 상부크라이오패널(60a) 및 복수의 전열체(62)는, 인접하는 2개의 상부크라이오패널(60a)의 사이에 적어도 하나의 전열체(62)가 위치하도록, 축방향으로 적층되어 있다. 복수의 상부크라이오패널(60a) 및 복수의 전열체(62)는, 축방향으로 교대로 적층되어 있다. 이와 같은 적층구성은, 조립작업을 용이하게 하는 이점이 있다. 또, 크라이오펌프(10)에 탑재되는 상부크라이오패널(60a)의 매수를 조정하는 것도 용이하다(적층하는 크라이오패널의 수를 바꾸기만 해도 된다).

개개의 전열체(62)는, 원주형상을 갖는다. 전열체(62)는, 비교적 짧은 원주형상으로 이루어지고, 전열체(62)의 직경보다 축방향 높이가 작아도 된다.

복수의 전열체(62)는, 축방향으로 원주상으로 배열되고, 복수의 전열체(62)의 각각이 원형상 단면을 갖는다. 이와 같이 하면, 전열체(62)의 치수(예를 들면 반경)를 비교적 작게 하면서, 전열체(62)의 단면적(축방향으로 수직인 단면)을 비교적 크게 할 수 있다. 전열체(62)의 치수가 작으면, 흡착영역(66)(및/또는 응축영역)의 면적을 크게 할 수 있고, 크라이오펌프(10)의 배기성능의 향상으로 이어진다. 단면적이 크면, 축방향의 전열량을 크게 할 수 있다. 이것은, 복수의 전열체(62) 나아가서는 제2단 크라이오패널어셈블리(20)의 상부구조(20a)의 냉각시간의 단축에 기여한다.

전열체(62)의 축방향 높이가, 인접하는 2개의 상부크라이오패널(60a)의 축방향 거리를 규정한다. 전열체(62)의 축방향 높이를 작게 함으로써, 상부크라이오패널(60a)을 조밀하게 배열할 수 있다. 이와 같이 전열체(62)가 축방향으로 얇아졌다고 해도, 전열체(62)의 단면적(축방향으로 수직인 단면)은 유지되므로, 전열체(62)의 전열량에 현저한 영향은 없다.

상부크라이오패널(60a)은, 전열체(62)의 원형상 단면에 상당하는 크기의 중심원반(즉, 하단부(76))과, 중심원반으로부터 흡기구(12)를 향하여 경사진 원뿔상 크라이오패널면(즉, 경사영역(78))을 구비한다. 상부크라이오패널(60a)의 중심원반은, 전열체(62)로의 장착면이 된다. 원뿔상 크라이오패널면은, 전열체(62)의 원형상 단면의 윤곽선으로부터 비스듬한 상방을 향하여 뻗어 있다. 전열체(62)와 마찬가지로 중심원반의 직경은 비교적 작기 때문에, 원뿔상 크라이오패널면을 비교적 크게 취할 수 있다. 또, 원뿔상 크라이오패널면은 동일한 외경의 원형에 비하여, 크라이오패널면적을 크게 할 수 있다. 이렇게 하여, 상부크라이오패널(60a)의 흡착영역(66)(및/또는 응축영역)의 면적을 크게 할 수 있다.

전열체(62)의(원형상 단면의) 외경은, 상부크라이오패널(60a)의(상단부(74)의) 외경의 1/2보다 작고, 1/3보다 작거나, 또는 1/4보다 작아도 된다. 전열체(62)의 외경은, 상부크라이오패널(60a)의 외경의 1/10보다 크거나, 또는 1/5보다 커도 된다.

제2단 크라이오패널어셈블리(20)의 상부구조(20a)는, 상부크라이오패널(60a)과 전열체(62)의 사이에 개재층(84)을 구비한다. 개재층(84)은, 양호한 열접촉을 확실히 하기 위하여, 축방향으로 인접하는 상부크라이오패널(60a)과 전열체(62)의 사이에 끼워진다. 보다 정확하게는, 개재층(84)은, 상부크라이오패널(60a)의 중심원반과 전열체(62)의 원형상 단면의 사이에 끼워진다. 개재층(84)은, 상부크라이오패널(60a) 및 전열체(62)보다 유연한 재료로 형성되어 있다. 개재층(84)은, 예를 들면 인듐시트(인듐으로 형성되어 있는 시트상의 부재)이다. 개재층(84)의 직경은, 전열체(62)의 직경보다 약간 크고, 상부크라이오패널(60a)의 중심원반의 직경보다 약간 작아도 된다.

제2단 크라이오패널어셈블리(20)의 상부구조(20a)는, 복수의 상부크라이오패널(60a) 및 복수의 전열체(62)를 축방향으로 관통하는 복수의 체결부재(86)를 구비한다. 상부크라이오패널(60a), 전열체(62), 및 개재층(84)이, 체결부재(86)에 의하여 전열블록(63)에 고정된다. 상부구조(20a)는, 체결부재(86)에 의하여 제2 냉각스테이지(24)에 고정되어도 된다. 이와 같이 하면, 복수의 상부크라이오패널(60a) 및 복수의 전열체(62)를 일률적으로 한 번에 체결고정할 수 있으므로, 제조(조립작업)가 용이하다.

도시의 예에 있어서는, 3개의 체결부재(86)가 사용된다. 상부크라이오패널(60a)의 중심원반에는 중심을 둘러싸고 둘레방향으로 6개의 관통구멍(80)이 형성되어 있다. 이들 관통구멍(80)은 동일한 직경방향 위치에서 등각도간격(60도 간격)으로 배치되어 있다. 전열체(62) 및 개재층(84)에도 동일하게 관통구멍이 형성되어 있다. 이들 관통구멍(80)에 체결부재(86)가 삽입된다. 체결부재(86)은 예를 들면 장나사이며, 관통구멍(80)은 나사구멍이다. 체결부재(86)은 예를 들면 스테인리스강으로 형성되어 있다. 6개의 관통구멍(80)은 1개 간격으로 사용되며, 3개의 체결부재(86)은 120도 간격으로 배치된다. 사용되지 않는 관통구멍(80)은, 전열체(62)의 경량화에 기여한다.

전열체(62)의 중심부는 고형물로 이루어지며, 관통구멍(즉 공극)이 마련되어 있지 않다. 이로 인하여, 전열체(62)의 중심부는 전열경로로서 기능한다. 이것도, 전열체(62)의 전열량을 크게 하는 것에 기여할 수 있다.

복수의 상부크라이오패널(60a)은, 제1 열전도율을 갖는 제1 재료로 형성되어 있다. 복수의 전열체(62)는, 제2 열전도율을 갖는 제2 재료로 형성되어 있다. 제2 열전도율은, 제1 열전도율보다 작다. 제1 재료 및/또는 제2 재료는, 금속재료여도 된다. 제1 재료는, 구리(순 구리, 예를 들면 터프피치 구리)이다. 제2 재료는, 알루미늄(예를 들면, 순 알루미늄)이다.

제1 재료는, 제1 밀도를 갖고, 제2 재료는, 제2 밀도를 가지며, 제2 밀도는, 제1 밀도보다 작아도 된다.

상부크라이오패널(60a)은, 제1 재료로 형성된 크라이오패널기판과, 제1 재료와 다른 재료로 형성되고 크라이오패널기판을 피복하는 피복층(예를 들면 니켈층)을 구비해도 된다. 마찬가지로 전열체(62)는, 제2 재료로 형성된 본체와, 제2 재료와 다른 재료로 형성되고 본체를 피복하는 피복층(예를 들면 니켈층)을 구비해도 된다.

크라이오패널은 전형적으로 구리로 만들어진다. 구리는 일반적으로 이용 가능한 가장 높은 열전도율을 갖는 재료 중 하나이다. 단 구리는 비교적 밀도가 크기 때문에, 크라이오패널은 무거워지기 쉬우며, 그 결과, 크라이오패널의 열용량도 커지기 쉽다.

크라이오패널과 함께 전열체(62)도 구리로 만들어진 경우, 높은 열전도율을 위하여, 보다 낮은 온도까지 상부크라이오패널(60a)을 냉각시킬 수 있다는 이점이 있다. 한편, 제2단 크라이오패널어셈블리(20)의 상부구조(20a)는 무거워지고, 열용량이 커져, 그 결과, 냉각시키는 데 비교적 긴 시간을 필요로 하게 된다. 그런데, 본 실시형태에 있어서는, 전열체(62)의 재료로서 구리만큼 높은 열전도율을 갖지 않지만, 비교적 높은 열전도율을 갖고 또한 비교적 작은 밀도를 갖는 금속재료(예를 들면 알루미늄)를 채용할 수 있다. 열전도성과 경량화에 의하여, 전열체(62)는 냉각시간이 단축된다. 다만, 전열체(62)는, 구리로 만들어져도 된다.

복수의 상부크라이오패널(60a)은, 제1 열용량을 갖고, 복수의 전열체(62)는, 제2 열용량을 가지며, 제2 열용량은, 상기 제1 열용량보다 작다. 여기에서, 제1 열용량은, 복수의 상부크라이오패널(60a)의 합계의 열용량이며, 제2 열용량은, 복수의 전열체(62)의 합계의 열용량이다. 이와 같이 하면, 전열체(62)는 열용량이 비교적 작기 때문에, 비교적 짧은 시간으로 냉각시킬 수 있다.

복수의 전열체(62)의 모두가 동일한 재료(예를 들면, 제2 재료)로 형성되어 있다. 단, 이것은 필수는 아니다. 복수의 전열체(62)의 적어도 일부(예를 들면, 적어도 하나의 전열체(62))가 제2 재료로 형성되고, 복수의 전열체(62)의 다른 일부(예를 들면, 나머지의 전열체(62))가 제2 재료와 다른 재료(예를 들면, 제1 재료)로 형성되어 있어도 된다. 이와 같이 하여, 복수의 전열체(62)의 적어도 일부의 열전도율이, 복수의 전열체(62)의 다른 일부의 열전도율보다 크거나, 또는 작아도 된다. 복수의 전열체(62)의 적어도 일부의 밀도가, 복수의 전열체(62)의 다른 일부의 밀도보다 크거나, 또는 작아도 된다. 복수의 전열체(62)의 적어도 일부의 열용량이, 복수의 전열체(62)의 다른 일부의 열용량보다 크거나, 또는 작아도 된다.

전열체(62)의 재료가, 전열체(62)의 장소(예를 들면, 축방향 높이)에 따라 선택되어도 된다. 예를 들면, 복수의 전열체(62) 중 저온냉각스테이지에 비교적 가까운 위치에 배치되는 1 이상의 전열체(62)가 제1 재료로 형성되고, 비교적 먼 위치에 배치되는 다른 1 이상의 전열체(62)가 제2 재료로 형성되어도 된다. 바꾸어 말하면, 복수의 전열체(62) 중 제1 전열체(62)가 제1 재료로 형성되고, 제2 전열체(62)가 제2 재료로 형성되어도 된다. 제1 전열체(62)는 제1 축방향 높이에 배치되고, 제2 전열체(62)는 제2 축방향 높이에 배치되며, 제1 축방향 높이가 제2 축방향 높이보다 저온냉각스테이지에 가까워도 된다. 제1 및 제2 전열체(62)는, 축방향에 있어서 크라이오펌프흡기구와 저온냉각스테이지의 사이에 배치되어 있어도 된다.

다만, 전열블록(63)은, 제1 재료로 형성되어 있어도 된다. 또는, 전열블록(63)은, 제2 재료로 형성되어 있어도 된다.

실시형태에 관한 크라이오펌프(10)에 있어서는, 상부크라이오패널(60a)과 전열체(62)의 축방향의 적층구성이 채용되고 있다. 이로써, 제2단 크라이오패널어셈블리(20)의 상부구조(20a)가 크라이오패널 장착구조도 포함하여 축대칭으로 구성되어 있다. 비대칭인 장착구조를 갖는 전형적인 크라이오펌프와는 달리, 상부크라이오패널(60a)의 유효한 크라이오패널면적(즉 흡착영역(66) 및/또는 응축영역)을 보다 넓게 할 수 있다. 이러한 설계를 적용한 소정 크라이오펌프에 있어서는, 제2단 크라이오패널어셈블리(20)의 흡착영역(66)을 대략 15% 늘릴 수 있다. 이로써, 비응축성 기체의 흡장량이 대략 15% 증가된다. 또, 비응축성 기체의 배기속도는, 대략 2% 증가한다고 추측된다. 이와 같이, 크라이오펌프(10)의 배기성능이 향상된다.

이상, 본 발명을 실시예에 근거하여 설명했다. 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.

상술의 실시형태에 있어서는, 적어도 하나의 상부크라이오패널(60a)이 역원뿔대상이다. 그러나, 도 6에 나타나는 바와 같이, 적어도 하나의 상부크라이오패널(60a)은, 전열체(62)의 원형상 단면보다 대경의 평탄원반이어도 된다. 이와 같이, 상부크라이오패널(60a)은, 평판이고, 예를 들면 원반상이어도 된다. 상부크라이오패널(60a)은, 복수의 관통구멍(80)을 구비해도 된다.

상술의 실시형태에 있어서는, 상부구조(20a)를 예로서 설명했지만, 상술의 구성은, 하부구조(20b)에 적용할 수도 있다. 그 경우, 문맥이 허락하는 한, 상부구조(20a)를 "하부구조(20b)", 상부크라이오패널(60a)을 "하부크라이오패널(60b)"이라고 바꿔 읽으면 된다.

본 발명의 실시형태는 이하와 같이 표현할 수도 있다.

1. 고온냉각스테이지 및 저온냉각스테이지를 구비하는 냉동기와,

상기 고온냉각스테이지에 열적으로 결합되어, 크라이오펌프흡기구로부터 축방향으로 통상으로 뻗어 있는 방사실드와,

상기 저온냉각스테이지에 열적으로 결합되어 상기 방사실드에 둘러싸인 저온크라이오패널부로서, 복수의 크라이오패널과, 축방향으로 기둥상으로 배열된 복수의 전열체를 구비하고, 상기 복수의 크라이오패널 및 상기 복수의 전열체가 축방향으로 적층된 저온크라이오패널부를 구비하는 것을 특징으로 하는 크라이오펌프.

2. 상기 복수의 크라이오패널은, 제1 열전도율을 갖는 제1 재료로 형성되고, 상기 복수의 전열체의 적어도 일부는, 제2 열전도율을 갖는 제2 재료로 형성되며, 상기 제2 열전도율은, 상기 제1 열전도율보다 작은 것을 특징으로 하는 실시형태 1에 기재된 크라이오펌프.

3. 상기 복수의 크라이오패널은, 제1 열용량을 갖고, 상기 복수의 전열체는, 제2 열용량을 가지며, 상기 제2 열용량은, 상기 제1 열용량보다 작은 것을 특징으로 하는 실시형태 1 또는 2에 기재된 크라이오펌프.

4. 상기 복수의 전열체는, 축방향으로 원주상으로 배열되고, 상기 복수의 전열체의 각각이 원형상 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 실시형태 1 내지 3 중 어느 하나에 기재된 크라이오펌프.

5. 적어도 하나의 크라이오패널은, 전열체의 원형상 단면에 상당하는 크기의 중심원반과, 상기 중심원반으로부터 상기 크라이오펌프흡기구를 향하여 경사진 원뿔상 크라이오패널면을 구비하는 것을 특징으로 하는 실시형태 4에 기재된 크라이오펌프.

6. 적어도 하나의 크라이오패널은, 전열체의 원형상 단면보다 대경의 평탄원반인 것을 특징으로 하는 실시형태 4 또는 5에 기재된 크라이오펌프.

7. 상기 저온크라이오패널부는, 상기 복수의 크라이오패널 및 상기 복수의 전열체를 축방향으로 관통하는 체결부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 실시형태 1 내지 6 중 어느 하나에 기재된 크라이오펌프.

8. 상기 복수의 크라이오패널 및 상기 복수의 전열체는, 상기 크라이오펌프흡기구와 상기 저온냉각스테이지의 사이에서 축방향으로 적층된 것을 특징으로 하는 실시형태 1 내지 7 중 어느 하나에 기재된 크라이오펌프.

9. 상기 저온크라이오패널부는, 크라이오패널과 전열체의 사이에 개재층을 구비하는 것을 특징으로 하는 실시형태 1 내지 8 중 어느 하나에 기재된 크라이오펌프.

10 크라이오펌프
12 흡기구
16 냉동기
20 제2단 크라이오패널어셈블리
20a 상부구조
22 제1 냉각스테이지
24 제2 냉각스테이지
30 방사실드
60 크라이오패널
62 전열체
84 개재층
86 체결부재
산업상 이용가능성
본 발명은, 크라이오펌프의 분야에 있어서의 이용이 가능하다.

Claims

고온냉각스테이지 및 저온냉각스테이지를 구비하는 냉동기와,
상기 고온냉각스테이지에 열적으로 결합되어, 크라이오펌프흡기구로부터 축방향으로 통상으로 뻗어 있는 방사실드와,
상기 저온냉각스테이지에 열적으로 결합되어 상기 방사실드에 둘러싸인 저온크라이오패널부로서, 복수의 크라이오패널과, 금속재료로 형성되어 있고 축방향으로 기둥상으로 배열된 복수의 전열체를 구비하고, 상기 복수의 크라이오패널 및 상기 복수의 전열체가 중심부에서 축방향으로 적층된 저온크라이오패널부를 구비하는 것을 특징으로 하는 크라이오펌프.
제1항에 있어서,
상기 복수의 크라이오패널은, 제1 열전도율을 갖는 제1 재료로 형성되고, 상기 복수의 전열체의 적어도 일부는, 제2 열전도율을 갖는 제2 재료로 형성되며, 상기 제2 열전도율은, 상기 제1 열전도율보다 작은 것을 특징으로 하는 크라이오펌프.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 복수의 크라이오패널은, 제1 열용량을 갖고, 상기 복수의 전열체는, 제2 열용량을 가지며, 상기 제2 열용량은, 상기 제1 열용량보다 작은 것을 특징으로 하는 크라이오펌프.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 복수의 전열체는, 축방향으로 원주상으로 배열되고, 상기 복수의 전열체의 각각이 원형상 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 크라이오펌프.
제4항에 있어서,
적어도 하나의 크라이오패널은, 전열체의 원형상 단면에 상당하는 크기의 중심원반과, 상기 중심원반으로부터 상기 크라이오펌프흡기구를 향하여 경사진 원뿔상 크라이오패널면을 구비하는 것을 특징으로 하는 크라이오펌프.
제4항에 있어서,
적어도 하나의 크라이오패널은, 전열체의 원형상 단면보다 대경의 평탄원반인 것을 특징으로 하는 크라이오펌프.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 저온크라이오패널부는, 상기 복수의 크라이오패널 및 상기 복수의 전열체를 축방향으로 관통하는 체결부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 크라이오펌프.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 복수의 크라이오패널 및 상기 복수의 전열체는, 상기 크라이오펌프흡기구와 상기 저온냉각스테이지의 사이에서 축방향으로 적층된 것을 특징으로 하는 크라이오펌프.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 저온크라이오패널부는, 크라이오패널과 전열체의 사이에 개재층을 구비하는 것을 특징으로 하는 크라이오펌프.