JPH021993B2 - - Google Patents
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- JPH021993B2 JPH021993B2 JP58054424A JP5442483A JPH021993B2 JP H021993 B2 JPH021993 B2 JP H021993B2 JP 58054424 A JP58054424 A JP 58054424A JP 5442483 A JP5442483 A JP 5442483A JP H021993 B2 JPH021993 B2 JP H021993B2
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- JP
- Japan
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- adsorbent
- vacuum
- vacuum pump
- pump device
- hydride
- Prior art date
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B37/00—Pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B35/00
- F04B37/02—Pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B35/00 for evacuating by absorption or adsorption
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
- Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、真空ポンプ装置の中で、特に物質の
吸着作用を用いた真空ポンプ装置に関するもので
ある。
吸着作用を用いた真空ポンプ装置に関するもので
ある。
従来例の構成とその問題点
真空ポンプ装置に関して、従来多くは、油回転
ポンプや油拡散ポンプに代表されるような油作用
の機械的ポンプが主流であつた。これに対し、近
年、半導体工業での真空装置、エネルギー関連の
真空装置、分析、研究用の真空装置などを中心と
して、油蒸気のない、清浄な真空を得る装置に対
する需要が増大している。この清浄な真空を得る
装置としては、クライオポンプ、ゲツターポン
プ、ソープシヨンポンプなどが一般的である。こ
れらの真空ポンプは気体分子の凝縮や吸着などの
表面現象を利用することによつて清浄な真空を得
るものであるが、構成や取扱いの複雑さ、排気速
度、使用圧力（真空度）、ガスの成分による排気
能力、装置価格などの点で、それぞれポンプの種
類により、独自の問題点を有している。これらの
問題点を解決するために、より有効な吸着剤とそ
の吸着剤を用いた装置の開発が望まれていた。
ポンプや油拡散ポンプに代表されるような油作用
の機械的ポンプが主流であつた。これに対し、近
年、半導体工業での真空装置、エネルギー関連の
真空装置、分析、研究用の真空装置などを中心と
して、油蒸気のない、清浄な真空を得る装置に対
する需要が増大している。この清浄な真空を得る
装置としては、クライオポンプ、ゲツターポン
プ、ソープシヨンポンプなどが一般的である。こ
れらの真空ポンプは気体分子の凝縮や吸着などの
表面現象を利用することによつて清浄な真空を得
るものであるが、構成や取扱いの複雑さ、排気速
度、使用圧力（真空度）、ガスの成分による排気
能力、装置価格などの点で、それぞれポンプの種
類により、独自の問題点を有している。これらの
問題点を解決するために、より有効な吸着剤とそ
の吸着剤を用いた装置の開発が望まれていた。
発明の目的
本発明は清浄な真空を得る真空ポンプにおい
て、従来品の問題点を大幅に解決し、非常に簡単
な構成と取扱いで、すべての気体成分を有効に真
空排気する、安価な真空ポンプ装置を提供するも
のである。
て、従来品の問題点を大幅に解決し、非常に簡単
な構成と取扱いで、すべての気体成分を有効に真
空排気する、安価な真空ポンプ装置を提供するも
のである。
発明の構成
本発明の真空ポンプ装置は、真空排気を行なう
装置において、少なくとも金属水素化物または、
金属水素化物を脱水素化物を脱水素化処理したも
のを吸着剤として容器内に介在させその物質の吸
着作用によつて真空排気を行なうものである。
装置において、少なくとも金属水素化物または、
金属水素化物を脱水素化物を脱水素化処理したも
のを吸着剤として容器内に介在させその物質の吸
着作用によつて真空排気を行なうものである。
そして、その吸着剤を使用後、再生（活性化）
処理を行なうための、吸着剤の加熱機構と、より
吸着能力を向上させるための、吸着剤の冷却機能
を具備した真空ポンプ装置である。
処理を行なうための、吸着剤の加熱機構と、より
吸着能力を向上させるための、吸着剤の冷却機能
を具備した真空ポンプ装置である。
実施例の説明
ある種の金属またはその合金は、水素ガスと特
定の圧力、温度の条件下で反応し、金属水素化物
を形成することが知られている。この金属水素化
物は近年、水素の貯蔵、輸送、および精製用材料
として、また熱や、圧力を伴なうエネルギー変換
媒体として注目されている。金属水素化物の水素
は金属中に原子状で侵入し、固溶体を形成し、水
素の吸蔵、放出に伴なつて金属の結晶格子を膨
張、収縮をさせる。この膨張、収縮によつて生ず
る応力によつて、金属は微粉化するのが一般的で
ある。
定の圧力、温度の条件下で反応し、金属水素化物
を形成することが知られている。この金属水素化
物は近年、水素の貯蔵、輸送、および精製用材料
として、また熱や、圧力を伴なうエネルギー変換
媒体として注目されている。金属水素化物の水素
は金属中に原子状で侵入し、固溶体を形成し、水
素の吸蔵、放出に伴なつて金属の結晶格子を膨
張、収縮をさせる。この膨張、収縮によつて生ず
る応力によつて、金属は微粉化するのが一般的で
ある。
この金属が一度水素ガスによつて金属水素化物
を形成した状態あるいは、さらに金属水素化物を
加熱脱ガス処理等によつて、脱水素化した状態の
いずれの場合においても、この物質は極めて各種
のガス成分に対して強い吸着能力を有することが
わかつた。この強い吸着能力を有している原因に
は、ある特定の金属又はその合金に比較し、金属
水素化物を形成したものあるいはさらにその脱水
素化処理をしたもの自体が持つ、活性度の強さ
と、水素化処理による微粉化の状態によるところ
が大きいと考えられる。
を形成した状態あるいは、さらに金属水素化物を
加熱脱ガス処理等によつて、脱水素化した状態の
いずれの場合においても、この物質は極めて各種
のガス成分に対して強い吸着能力を有することが
わかつた。この強い吸着能力を有している原因に
は、ある特定の金属又はその合金に比較し、金属
水素化物を形成したものあるいはさらにその脱水
素化処理をしたもの自体が持つ、活性度の強さ
と、水素化処理による微粉化の状態によるところ
が大きいと考えられる。
本発明の真空ポンプ装置に用いられる吸着剤と
しては、金属単体もしくは、合金のよく知られて
いる金属水素化物用材料で良いが、到達真空度を
考えれば水素解離平衡圧力が低いものが一般的に
良好であり、好ましくはZr単体もしくはTi、Hf、
Ｖ、Nb、Ta、Cr、Mo、Mn、Fe、Co、Ni、
Pd、Cu、Alおよび希土類元素よりなる群から選
んだ少なくとも１種の元素とZrとからなるZr含
有量40重量％以上の合金の水素化物またはその水
素化物を脱水素化処理したものである。本発明の
吸着剤は、殆んど全てのガス成分に対して強い吸
着能力を有するが、特に、水素ガスに対しては、
金属水素化物を容易に形成することから、極めて
水素ガスに対して高容量の吸着能力を持つという
特徴がある。従来からZrにAlやＶなどを添加し
た合金によるゲツター作用を用いた真空ポンプが
知られているが、これらの合金と比較して、本発
明の吸着剤は水素化物又はその脱水素化処理をし
たものであることから、化学的活性が強くなり、
かつ吸着比表面積が大きくなる効果で強い吸着能
力を有している。
しては、金属単体もしくは、合金のよく知られて
いる金属水素化物用材料で良いが、到達真空度を
考えれば水素解離平衡圧力が低いものが一般的に
良好であり、好ましくはZr単体もしくはTi、Hf、
Ｖ、Nb、Ta、Cr、Mo、Mn、Fe、Co、Ni、
Pd、Cu、Alおよび希土類元素よりなる群から選
んだ少なくとも１種の元素とZrとからなるZr含
有量40重量％以上の合金の水素化物またはその水
素化物を脱水素化処理したものである。本発明の
吸着剤は、殆んど全てのガス成分に対して強い吸
着能力を有するが、特に、水素ガスに対しては、
金属水素化物を容易に形成することから、極めて
水素ガスに対して高容量の吸着能力を持つという
特徴がある。従来からZrにAlやＶなどを添加し
た合金によるゲツター作用を用いた真空ポンプが
知られているが、これらの合金と比較して、本発
明の吸着剤は水素化物又はその脱水素化処理をし
たものであることから、化学的活性が強くなり、
かつ吸着比表面積が大きくなる効果で強い吸着能
力を有している。
本発明の真空ポンプは、大気圧力から超高真空
領域まで使用可能であるが、効果的な使用方法と
しては、大気圧力から低真空領域までを、本装置
とは別の真空排気装置で一次排気し、より高真空
領域で本装置を用いることが望ましい。
領域まで使用可能であるが、効果的な使用方法と
しては、大気圧力から低真空領域までを、本装置
とは別の真空排気装置で一次排気し、より高真空
領域で本装置を用いることが望ましい。
また本装置は加熱手段を具備させることによつ
て即存の吸着作用を用いた真空ポンプと同様に、
加熱脱ガス処理を行なうことによつて簡単に再生
ができる。この場合、水素化物を形成した水素ガ
スが、系内を還元性雰囲気にすることから加熱脱
ガス処理の過程で、再生に対して有効な作用を与
えていると考えられる。さらに、本装置は、吸着
剤を冷却する手段を具備することによつて、吸着
剤の吸着能力をさらに強力にすることが可能であ
る。
て即存の吸着作用を用いた真空ポンプと同様に、
加熱脱ガス処理を行なうことによつて簡単に再生
ができる。この場合、水素化物を形成した水素ガ
スが、系内を還元性雰囲気にすることから加熱脱
ガス処理の過程で、再生に対して有効な作用を与
えていると考えられる。さらに、本装置は、吸着
剤を冷却する手段を具備することによつて、吸着
剤の吸着能力をさらに強力にすることが可能であ
る。
このような本発明の吸着剤を用いた実際の真空
ポンプ装置としての構成例を図に示す。図におい
て金属水素化物又はその脱水素化処理をした吸着
剤１を密閉容器２内に収容させ、その密閉容器２
の一部に外部との気密や真空排気・脱ガス等にお
けるガスの流れが制御できる。開閉バルブ３が装
備してあり、これが基本的な構成となつている。
そして、より効果的な真空ポンプを実現するため
に、さらに焼結合金フイルター４、多孔性金属
５、加熱用ヒーター６なども備えている。
ポンプ装置としての構成例を図に示す。図におい
て金属水素化物又はその脱水素化処理をした吸着
剤１を密閉容器２内に収容させ、その密閉容器２
の一部に外部との気密や真空排気・脱ガス等にお
けるガスの流れが制御できる。開閉バルブ３が装
備してあり、これが基本的な構成となつている。
そして、より効果的な真空ポンプを実現するため
に、さらに焼結合金フイルター４、多孔性金属
５、加熱用ヒーター６なども備えている。
この中で、焼結合金フイルタ４は吸着剤１が外
部に飛散するのを防止する手段に用いており、ガ
ス成分は透過させるが、固形物はトラツプさせ
る。また、多孔性金属５は、吸着剤１の性能を最
大限に発揮させる目的に使用するもので、具体的
にはガスの通気性を有し、ガスと吸着剤の接触表
面積を増大させると共に、加熱、冷却の際の伝熱
効果を増大させる。また加熱用ヒーター６は、再
生時に、吸着剤１を加熱し、脱ガスを行なうため
のものである。
部に飛散するのを防止する手段に用いており、ガ
ス成分は透過させるが、固形物はトラツプさせ
る。また、多孔性金属５は、吸着剤１の性能を最
大限に発揮させる目的に使用するもので、具体的
にはガスの通気性を有し、ガスと吸着剤の接触表
面積を増大させると共に、加熱、冷却の際の伝熱
効果を増大させる。また加熱用ヒーター６は、再
生時に、吸着剤１を加熱し、脱ガスを行なうため
のものである。
実施例として用いた真空ポンプ装置をさらに詳
細に説明する。吸着剤１としてZrとMnの２元合
金を用いた。この場合の合金組成は、89wt％Zr
−11wt％Mnであつた。この合金を機械的に20メ
ツシユ以下に粉砕し、約40ｇを第１図の吸着剤１
部分に収納した。密閉容器２はステンレス鋼製、
焼結合金フイルター４は、ステンレス鋼製の公称
過精度５ミクロンのものを用い、多孔性金属５
は微細孔を有するニツケル製多孔性金属板を用い
た。そして、第１図に示すように、開閉バルブ
３、加熱用ヒーター６も設けた。
細に説明する。吸着剤１としてZrとMnの２元合
金を用いた。この場合の合金組成は、89wt％Zr
−11wt％Mnであつた。この合金を機械的に20メ
ツシユ以下に粉砕し、約40ｇを第１図の吸着剤１
部分に収納した。密閉容器２はステンレス鋼製、
焼結合金フイルター４は、ステンレス鋼製の公称
過精度５ミクロンのものを用い、多孔性金属５
は微細孔を有するニツケル製多孔性金属板を用い
た。そして、第１図に示すように、開閉バルブ
３、加熱用ヒーター６も設けた。
この状態では、Zr−Mn合金は水素化物を形成
していないので、吸着剤としての能力は殆んどな
いため、開閉バルブ３を通じて密閉容器２内を別
の真空ポンプ装置で真空排気した。そして、さら
に、真空排気された密閉容器内に開閉バルブ３よ
り、水素ガスを適当量導入した。この水素ガスの
導入によつて、Zr−Mn合金は容易に水素ガスと
反応し、金属水素化物を形成した。この金属水素
化物を、加熱用ヒーター６と別の真空ポンプ装置
とを用いて、加熱脱ガス処理を行なうことによつ
て、脱水素化処理を行なつた。この水素化と脱水
素化処理を数回繰り返すことによつて真空ポンプ
装置としての調整を完了した。
していないので、吸着剤としての能力は殆んどな
いため、開閉バルブ３を通じて密閉容器２内を別
の真空ポンプ装置で真空排気した。そして、さら
に、真空排気された密閉容器内に開閉バルブ３よ
り、水素ガスを適当量導入した。この水素ガスの
導入によつて、Zr−Mn合金は容易に水素ガスと
反応し、金属水素化物を形成した。この金属水素
化物を、加熱用ヒーター６と別の真空ポンプ装置
とを用いて、加熱脱ガス処理を行なうことによつ
て、脱水素化処理を行なつた。この水素化と脱水
素化処理を数回繰り返すことによつて真空ポンプ
装置としての調整を完了した。
この状態から真空ポンプとしての性能を調べる
ために開閉バルブ３の先に内容積約１の真空槽
を設け１×10-1Torrまで別に設けたモレキユラ
ーシーブ吸着剤によるソープシヨンポンプで一次
排気し、その後、本発明の真空ポンプの開閉バル
ブ３を開け、真空排気を行つた。その結果、本発
明の真空ポンプは、既存のバルクゲツターポンプ
等と比較しても非常に速い排気速度を有している
ことがわかつた。この場合の到達真空度は５×
10-7Torrであつた。なお、この場合、吸着剤の
温度は室温であり、図に示した吸着剤１を低温状
態で保持させるように、密閉容器２全体を液体窒
素が入つた魔法瓶中に入れると、さらに、真空度
の上昇が図られた。
ために開閉バルブ３の先に内容積約１の真空槽
を設け１×10-1Torrまで別に設けたモレキユラ
ーシーブ吸着剤によるソープシヨンポンプで一次
排気し、その後、本発明の真空ポンプの開閉バル
ブ３を開け、真空排気を行つた。その結果、本発
明の真空ポンプは、既存のバルクゲツターポンプ
等と比較しても非常に速い排気速度を有している
ことがわかつた。この場合の到達真空度は５×
10-7Torrであつた。なお、この場合、吸着剤の
温度は室温であり、図に示した吸着剤１を低温状
態で保持させるように、密閉容器２全体を液体窒
素が入つた魔法瓶中に入れると、さらに、真空度
の上昇が図られた。
このようにして、数10回の真空排気を行なつた
後、一次排気に用いたソープシヨンポンプで、密
閉容器内を減圧しつつ、加熱用ヒーター６で、加
熱脱ガス処理を約600℃で１時間行なつた。再生
前はわずかながら排気速度が遅くなつていたが、
この再生処理によつて、真空ポンプとしての性能
が回復し、繰り返えしの再生処理を行なうことに
よつて寿命的にも優れていることを確認した。
後、一次排気に用いたソープシヨンポンプで、密
閉容器内を減圧しつつ、加熱用ヒーター６で、加
熱脱ガス処理を約600℃で１時間行なつた。再生
前はわずかながら排気速度が遅くなつていたが、
この再生処理によつて、真空ポンプとしての性能
が回復し、繰り返えしの再生処理を行なうことに
よつて寿命的にも優れていることを確認した。
なお、本実施例では、吸着剤として、Zrに
11wt％のMnを入れた合金の場合を示したが、こ
のZr−Mn系合金でもその組成の変化により、真
空排気速度、到達真空度等に大きく影響を与える
ことがわかつた。真空ポンプ装置として有効な組
成限界は真空排気速度、到達真空度等の性能的な
面から、少なくともZr含有量が40wt％以上必要
であつた。同様にMn以外の少なくとも１種以上
の金属とZrの合金の場合にも、Mnの場合とほぼ
同様の傾向を有するために、Zr含有量は40wt％
以上が適当であつた。
11wt％のMnを入れた合金の場合を示したが、こ
のZr−Mn系合金でもその組成の変化により、真
空排気速度、到達真空度等に大きく影響を与える
ことがわかつた。真空ポンプ装置として有効な組
成限界は真空排気速度、到達真空度等の性能的な
面から、少なくともZr含有量が40wt％以上必要
であつた。同様にMn以外の少なくとも１種以上
の金属とZrの合金の場合にも、Mnの場合とほぼ
同様の傾向を有するために、Zr含有量は40wt％
以上が適当であつた。
これらの合金において、一度水素化物を形成し
たもの、又はその水素化物を脱水素化したものが
本発明の真空ポンプ装置に用いる吸着剤として、
適当であるが、吸着剤としての性能は、合金中に
存在する水素濃度にも影響することを確認した。
たもの、又はその水素化物を脱水素化したものが
本発明の真空ポンプ装置に用いる吸着剤として、
適当であるが、吸着剤としての性能は、合金中に
存在する水素濃度にも影響することを確認した。
この水素化物を形成する工程を、先の実施例で
は、真空ポンプ装置内で行なう場合を示したが、
この工程は、全く別に調整してその後、本発明の
真空ポンプ装置内に収容しても有効である。
は、真空ポンプ装置内で行なう場合を示したが、
この工程は、全く別に調整してその後、本発明の
真空ポンプ装置内に収容しても有効である。
発明の効果
以上のように本発明の真空ポンプ装置は、合金
の水素化物又は水素化物の脱水素化処理をしたも
のを吸着剤として真空排気するものであり、次の
ような効果を有する。すべてのガス成分に対
し、強い吸着能力があり、排気速度や到達真空度
などの真空排気性能に優れている。特に水素ガ
スに対しての吸着容量が非常に大きい。装置構
成が簡単でかつ、取扱いが容易である。再生が
可能で、長寿命である。機械的に動く部分がな
く、油や水銀などの作動液を使用していないの
で、無振動、無騒音の状態で清浄な真空が得られ
る。
の水素化物又は水素化物の脱水素化処理をしたも
のを吸着剤として真空排気するものであり、次の
ような効果を有する。すべてのガス成分に対
し、強い吸着能力があり、排気速度や到達真空度
などの真空排気性能に優れている。特に水素ガ
スに対しての吸着容量が非常に大きい。装置構
成が簡単でかつ、取扱いが容易である。再生が
可能で、長寿命である。機械的に動く部分がな
く、油や水銀などの作動液を使用していないの
で、無振動、無騒音の状態で清浄な真空が得られ
る。
図は、本発明の真空ポンプ装置の一構成例を示
す縦断面図である。 １……吸着剤、２……密閉容器、３……開閉バ
ルブ、４……焼結合金フイルタ、５……多孔性金
属、６……加熱用ヒータ。
す縦断面図である。 １……吸着剤、２……密閉容器、３……開閉バ
ルブ、４……焼結合金フイルタ、５……多孔性金
属、６……加熱用ヒータ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 金属水素化物、または前記金属水素化物を脱
水素化処理したものの少なくとも一方を吸着剤と
して収納する容器と、前記容器を被真空容器に着
脱自在に供給する手段を具備し、前記吸着物質の
吸着作用によつて真空排気を行なう事を特徴とす
る真空ポンプ装置。 ２ 吸着剤を加熱する手段を設けたことを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の真空ポンプ装
置。 ３ 吸着剤を冷却する手段を設けたことを特徴と
する特許請求の範囲第１項または第２項記載の真
空ポンプ装置。 ４ 吸着剤が、Zr単体もしくはTi、Hf、Ｖ、
Nb、Ta、Cr、Mo、Mn、Fe、Co、Ni、Pd、
Cu、Alおよび希土類元素よりなる群から選んだ
少なくとも１種の元素とZrとからなるZr含有量
40重量％以上の合金の水素化物またはその水素化
物を脱水素化処理したものである事を特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の真空ポンプ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58054424A JPS59180081A (ja) | 1983-03-29 | 1983-03-29 | 真空ポンプ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58054424A JPS59180081A (ja) | 1983-03-29 | 1983-03-29 | 真空ポンプ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59180081A JPS59180081A (ja) | 1984-10-12 |
| JPH021993B2 true JPH021993B2 (ja) | 1990-01-16 |
Family
ID=12970325
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58054424A Granted JPS59180081A (ja) | 1983-03-29 | 1983-03-29 | 真空ポンプ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59180081A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002065653A1 (fr) * | 2001-02-13 | 2002-08-22 | Nec Corporation | Recepteur radio |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0721389B2 (ja) * | 1986-04-01 | 1995-03-08 | 石川島播磨重工業株式会社 | 熱処理炉 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IT1110271B (it) * | 1979-02-05 | 1985-12-23 | Getters Spa | Lega ternaria getterante non evaporabile e metodo di suo impiego per l'assorbimento di acqua,vapore d'acqua,di altri gas |
| IT1198325B (it) * | 1980-06-04 | 1988-12-21 | Getters Spa | Struttura e composizione getteranti,particolarmente adatti per basse temperature |
-
1983
- 1983-03-29 JP JP58054424A patent/JPS59180081A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002065653A1 (fr) * | 2001-02-13 | 2002-08-22 | Nec Corporation | Recepteur radio |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59180081A (ja) | 1984-10-12 |
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