JPH0113821Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 《考案の分野》 この考案は、クライオポンプに係り、特に冷凍
機のエキスパンシヨンヘツドとポンプ内のパネル
類との接合部を改良したクライオポンプに関す
る。

《考案の背景》 クライオ排気とは、冷却された表面上に弱いフ
アン・デル・ワールス力あるいは分散力によつ
て、分子を凝縮させ溜め込むことである。表面温
度が充分低くて表面に貼着した分子が運動エネル
ギーを充分失つて表面上にとどまつているなら
ば、原理的には如何なる気体をも排気することが
できる。

この原理をポンプに適用したものがクライオポ
ンプであり、このクライオポンプは高真空の環境
を作るため、例えば薄膜を作成するために材料を
蒸発させたり凝縮させる場合に多く用いられてい
る。

第２図に基づきクライオポンプの構成と作用に
ついて簡単に説明する。

すなわち、クライオポンプは、一面を真空チヤ
ンバ１側へ開口した有底状のポンプケース２と、
このポンプケース２の底面を貫通してケース内に
配置される冷凍機のエキスパンシヨンヘツド３
と、エキスパンシヨンヘツド３に接合され、ポン
プケース２内を超低音に保つシールドパネル４、
クライオポンプ５、バツフルパネル６等のパネル
類から構成されている。そして上記冷凍機のエキ
スパンシヨンヘツド３の超低音（図示したものは
20K，70Kのそれぞれの冷却ステージをもつ２段
式冷凍機である）に応じてシールドパネル４、バ
ツフルパネル６が70K（−203℃）に、クライオパ
ネル５が20K（−253℃）の超低温状態に冷却され
ている。

この超低温のため、空気中の水蒸気はバツフル
パネル６並びにシールドパネル４面に凍結し、か
つチツ素、酸素及びアルゴンは、クライオパネル
５の外面に凍結する（これら凍結現象をクライオ
コンゼンセーシヨンと称する）。

そして、水素、ヘリウム、ネオン等、20Kにお
いても凍結しないガスは、クライオパネル５の内
面に設けられた活性炭等の吸着剤７に吸着させる
（この吸着現象をクライオソープシヨンと称す
る）。

従つて、空気中のガスは、クライオコンゼンセ
ーシヨン並びにクライオソープシヨンにより凍
結、吸着され、真空チヤンバ１側からポンプ内に
吸気され、結果的に真空チヤンバ１内は高真空状
態を呈する。これがクライオポンプの構成と作用
である。

ところで、係るクライオポンプにおては、冷凍
機のエキスパンシヨンヘツドの冷凍温度を、ポン
プ内の各種パネルに忠実に伝えることが必要であ
り、例えば第３図を用いて、エキスパンシヨンヘ
ツド３とシールドパネル４との接合構造について
説明すると、 まず金属パネル同士を接合する際、金属の接合
面は徴視的に見れば微細な凹凸形状であり、両者
の接合面には微細な間隙が生じる。そのため両パ
ネルの間に熱伝導性が高くかつ塑性変形の大きな
インジウム、アルミニウム等の金属シート８を介
在させて、両パネルを密に接合させネジ９により
締結するようにしているのが実情である。

しかしながら、これらの金属シートは非常に柔
かいため、ネジ締結後長時間放置しておくと、塑
性流動によりシール性が低下し両者の接触面積が
減少し、そのためポンプ内の各種パネルに所望の
超低温が得られず、ポンプ能力が低下するという
難があつた。

そのため、所望強度のネジ締結を得るため定期
的に増し締めを行なつているが、これらシールド
パネル、クライオパネル等は約１mmとその厚みが
薄いため、締結作業によりこれらパネル類が変形
し、変形による接触面積の減少を招くため、接触
面積の減少を予め想定して、前もつて各メーカー
ではエキスパンシヨンヘツドとパネル類との接触
面積を大きく設定することにより、ポンプ能力の
低下を未然に防止していたが、この方法では装置
の大型化を招く虞れがある。

《考案の目的》 この考案は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、ポンプ内の各種パ
ネル類と冷凍機のエキスパンシヨンヘツドとの接
合部に介在させる金属シートの塑性流動による外
部への流出を防止し、かつこの接合締結部の増し
締めを行なつても、パネル類が変形せず、よつて
長期に亘り冷凍機のエキスパンシヨンヘツドとポ
ンプ内のパネル類との接触面積を常に一定に保
ち、パネル類を所望の超低温状態に維持すること
により、ポンプ能力を長期に亘り保証するように
したクライオポンプを提供することにある。

《考案の構成》 前記目的を達成するために、本考案は、ポンプ
ケース内に配設された冷凍機のエキスパンシヨン
ヘツドと、このヘツドに金属ガスケツトを介して
接合され、ポンプケース内を超低温状態に保つシ
ールドパネル、クライオパネル等のパネル類とを
備え、 上記超低温に冷却されたパネル表面上に空気中
のガスを凍結、吸着させることにより、真空チヤ
ンバ側からポンプケース側へ吸気を行なうクライ
オポンプにおいて、 前記パネル類とエキスパンシヨンヘツドとの接
合面は、その一方側面に溝部が、他方側面に補強
用突条がそれぞれ形成され、上記溝部内に補強用
突条部が嵌合された状態で締結されていることを
特徴とする。

《実施例の説明》 以下、本考案の一実施例について添付図面を参
照しながら詳細に説明する。

第１図は本考案に係るクライオポンプの縦断面
図である。図中クライオポンプ１０は、一面に開
口部１１ａを有した有底状のポンプケース１１
と、このポンプケース１１の底面１１ｂの中央部
を貫通してポンプケース１１内に突出させた冷凍
機１２のエキスパンシヨンヘツド１３，１４と、
上記エキスパンシヨンヘツド１３に接合され、ポ
ンプケース１１よりもやや小型で、開口部１５ａ
を備えた有底状のシールドパネル１５と、エキス
パンシヨンヘツド１４の先端に取付けられたクラ
イオパネル１６と、上記シールドパネル１５の開
口部１５ａに取付けられたバツフルパネル１７と
から構成されている。上記クライオパネル１６内
面には活性炭やゼオライト等の吸着剤１８が全面
に亘つて接着されている。そして上記ポンプケー
ス１１の開口部１１ａは、高真空バルブ１９を介
して真空チヤンバ２０につながつている。なお、
上記冷凍機１２は、ヘリウムガスを用いた２段式
冷凍機であり、一方のエキスパンシヨンヘツド１
３は70K（−203℃）、他方のエキスパンシヨンヘ
ツド１４は20K（−253℃）にそれぞれ冷却されて
いる。

ところで、エキスパンシヨンヘツド１３，１４
と上記パネル１５，１６とは熱伝導よく接合され
ているので、一方のエキスパンシヨンヘツド１３
に接合されるシールドパネル１５並びにこのシー
ルドパネル１５に取付けられたバツフルパネル１
７はそれぞれ70Kの超低温状態に維持され、かつ
他方のエキスパンシヨンヘツド１４に接合された
クライオパネル１６は20Kの超低温状態を呈す
る。

本考案の特徴とするところは、上記エキスパン
シヨンヘツド１３，１４とシールドパネル１５、
クライオパネル１６、バツフルパネル１７との接
合構造にトラツプ構造を適用した点にある。すな
わち第１図にてその要部を拡大して示すように、
エキスパンシヨンヘツド１３の外周には取付用の
フランジ１３ａが鍔出されており、この取付用フ
ランジ１３ａの上面に環状の溝部２１が形成され
ている。一方シールドパネル１５には、上記溝部
２１に対応して補強用突条部２２が突設され、溝
部２１の底面にインジウムシート２３をセツトし
た後この溝部２１内に補強用突条部２２を嵌合さ
せ、その後ネジ２４により締結させることによ
り、エキスパンシヨンヘツド１３にシールドパネ
ル１５を強固に接合させるようにしている。

同様に、エキスパンシヨンヘツド１４とクライ
オパネル１６との接合についても同様のトラツプ
構造とし、かつバツフルパネル１７とシールドパ
ネル１５との接合についても同様とする。

なお本実施例においては溝部２１と補強用突条
部２２との間にインジウムシート２３を介在させ
たが、熱伝導性が高く、かつ可塑性の大きい金属
箔であれば特に材料は限定するものではない。な
お、このクライオポンプ１０の排気作用について
は、考案の背景の項で説明したので、その説明は
省略する。

《考案の効果》 以上説明したように、本考案に係るクライオポ
ンプにあつては、ポンプ内に配置されるシールド
パネル、クライオパネルと、冷凍機のエキスパン
シヨンヘツドとの接合部、並びにシールドパネル
とバツフルパネルとの接合部との双方において、
トラツプ構造を採用し、接合面の一方側に溝部を
設け、かつ他方側に上記溝部に対応して補強用突
条部を設けたものであるから、両者の間に介在さ
れるガスケツトとしての金属シートは、溝部内に
保持され、長期の使用によつても外部に流出する
ことはなく、各パネル類とエキスパンシヨンヘツ
ドとの接触面積を常に一定のものとすることがで
きるとともに、また締結力を強めるためにこれら
接合部を増し締めしたとしても、補強用突条部の
ためにパネル類の剛性が強化されているので、パ
ネル類が変形することにより両者間の接触面積が
減少するという従来の不具合も解消される。

このように、ポンプケース内の各種パネル類と
冷凍機のエキスパンシヨンヘツドとの接触面積を
常に一定に保つことができることによつて、各種
パネル類を所望の超低温状態に維持することがで
き、常に有効なポンプ圧を得ることができる等の
利点を有する。

更に、従来の如くエキスパンシヨンヘツドとパ
ネル類との間の接触面積が減少することを見越し
て、接触面積を予め大きく設定するために装置が
大型化するようなこともなく、装置の小型化にも
貢献できる等実用的価値の大きいものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係るクライオポンプの縦断面
図、第２図は従来のクライオポンプの縦断面図、
第３図は従来の接合構造を示す断面図である。 １０……クライオポンプ、１１……ポンプケー
ス、１２……冷凍機、１３，１４……エキスパン
シヨンヘツド、１５……シールドパネル、１６…
…クライオパネル、１７……バツフルパネル、１
８……吸着剤、１９……高圧真空バルブ、２０…
…真空チヤンバ、２１……溝部、２２……補強用
突条部、２３……インジウムシート、２４……ネ
ジ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 ポンプケース内に配設された冷凍機のエキスパ
   ンシヨンヘツドと、このヘツドに金属ガスケツト
   を介して接合され、ポンプケース内を超低温状態
   に保つシールドパネル、クライオパネル等のパネ
   ル類とを備え、 上記超低温に冷却されたパネル表面上に空気中
   のガスを凍結、吸着させることにより、真空チヤ
   ンバ側からポンプケース側へ吸気を行なうクライ
   オポンプにおいて、 前記パネル類とエキスパンシヨンヘツドとの接
   合面は、その一方側面に溝部が、他方側面に補強
   用突条部がそれぞれ形成され、上記溝部内に補強
   用突条部が嵌合された状態で締結されていること
   を特徴とするクライオポンプ。