JPH0355829Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、ポンプ容器内に流入した各ガス成分
を寒冷により凍結排気させて真空状態を得るよう
にしたクライオポンプに関し、特に、極低温域で
も凍結しない水素等のガスを活性炭等の吸着媒に
より吸着して排気するものにおいて、吸着媒のク
ライオパネルへの固着構造の改良に関する。

（従来の技術） 従来より、この種のクライオポンプはよく知ら
れており、得られる真空状態がクリーンであるこ
と、ガスの排気速度が速いこと等の特長を有する
ことから、各種の真空システムに幅広く採用され
ている。

ところで、このクライオポンプにおいては、例
えば50〜70Kの温度ステージで主に水蒸気を凍結
排気し、10〜20K温度ステージで酸素、窒素、ア
ルゴン等のガスを凍結排気し、さらに10〜20Kで
も凍結されない水素、ヘリウム、ネオン等をクラ
イオパネルに固着した活性炭等の吸着媒により吸
着して排気することが行われている。そして、通
常、例えば第４図および第５図に示すように、上
記吸着媒ａとして粒状活性炭等の粒状のものを用
い、この粒状の吸着媒ａをエポキシ系等の接着剤
ｂによりクライオパネルｃに固着するようになさ
れている。

ところが、このような粒状の吸着媒ａはクライ
オパネルｃに対し小さな面積で接着され、そのた
め、使用工程における高低温の繰返しに伴つて接
着剤ｂや吸着媒ａに歪みや劣化が生じたときに
は、吸着媒ａがクライオパネルｃから剥がれ落ち
てしまい、その剥がれ落ちた吸着媒ａの温度上昇
によりそれまで吸着されていたガスが放出され、
その結果、安定した真空度が得られなくなるとい
う問題があつた。

しかも、クライオパネルｃから剥がれ落ちた吸
着媒ａ自身が粉塵の要因となるので、クライオポ
ンプの特徴である清浄な真空状態が保たれたくな
るという問題も生じる。

そこで、こうしたクライオパネルからの吸着媒
の剥離を解決するために、従来、実開昭59−
144174号公報に開示されている技術では、クライ
オパネルと熱接触する補強クライオパネルを設
け、この補強クライオパネルに吸着媒を接着し、
かつそれを金網や多孔板等からなる押え具によつ
て保持するようにすることが提案されている。

（考案が解決しようとする問題点） しかし、この提案のものでは、新たな補強パネ
ルや押え具を必要とし、吸着媒の接着作業性が低
下するとともに、部品数が増加してコストアツプ
を招くのは避けられ得ない。

本考案は斯かる諸点に鑑みてなされたもので、
その目的は、クライオパネルに固着される吸着媒
自体の形状を粒状以外の適切な態様にすることに
より、低コストでもつてかつ接着作業性を犠牲に
することなく、吸着媒のクライオパネルへの接着
性を高めて、吸着媒を長期間に亘つて安定して固
着保持できるようにすることにある。

（問題点を解決するための手段） この目的を達成するため、本考案では、第１図
および第３図に示すように、一端が開放されたポ
ンプ容器１内に配置され、冷凍機２のヒートステ
ーシヨン８に熱接触して約20K以下に冷却される
クライオパネル１０が固着されて、水素やヘリウ
ム等のガスを吸着して排気する活性炭等からなる
吸着媒１１を、ハニカム形状や凹凸形状の板状に
成形してクライオパネル１０に接着する構成とす
る。

（作用） この構成により、本考案の場合、ガスを吸着す
る活性炭等の吸着媒１１が粒状ではなくて板状に
成形されているので、クライオパネル１０に対し
て大きな面積で接着され、接着剤１２や吸着媒１
１の劣化等が進んでも、その吸着媒１１がクライ
オパネル１０から剥がれ落ちることはなく、よつ
てクライオポンプの性能を長期間に亘つて安定し
て良好に維持することができる。

また、板状の吸着媒１１は粒状のものに比べて
取扱いが容易であり、しかも吸着媒１１の形状を
変えるだけの変更で済むので、余分の部品が不必
要であり、よつて吸着媒１１をクライオパネル１
０に容易に接着してその作業性を向上できるとと
もに、コストアツプを招くことはない。

（実施例） 以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明す
る。

第３図は本考案の実施例に係わるクライオポン
プＡを示し、１は上面が開放された有底円筒状の
ポンプ容器であつて、該ポンプ容器１の底壁１ａ
にはヘリウムガスを膨張させて寒冷状態を発生さ
せるヘリウム冷凍機２が取り付けられている。こ
のヘリウム冷凍機２は、ポンプ容器１の底壁１ａ
外面に固定されたケーシング３と、基端部が該ケ
ーシング３に一体結合され、先端部がポンプ容器
１内に臨むようにポンプ容器１の底壁１ａに貫通
支持されたシリンダ４とを有し、このシリンダ４
は基端側（下側）の大径部４ａと先端側（上側）
の小径部４ｂとからなる段付き形状に形成されて
いる。上記ケーシング３には、ヘリウムガスを圧
縮する圧縮機（図示せず）の吐出側に接続される
ヘリウムガス入口５と、同圧縮機の吸込側に接続
されるヘリウムガス出口６とが開口されている。
また、ケーシング３内には、図示しない上記ヘリ
ウムガス入口５およびヘリウムガス出口６をシリ
ンダ４内に対し交互に連通させる回転バルブと、
該回転バルブを電動する伝動モータとが嵌装され
ている。一方、上記シリンダ４にはその大径部４
ａの先端部（小径部４ｂとの接続部）に第１ヒー
トステーシヨン７が、小径部４ｂの先端部に第２
ヒートステーシヨン８がそれぞれ形成されてい
る。また、シリンダ４内には、図示しないが上記
回転バルブの開閉に伴つてシリンダ４内に対し給
排されるヘリウムガスの圧力により往復動するス
ラツクピストンと、該スラツクピストンに係止さ
れてそれに追従してシリンダ４内を往復動する大
小２段のデイスプレーサ（置換器）とが嵌装さ
れ、上記デイスプレーサには蓄冷器が内蔵されて
おり、このデイスプレーサのシリンダ４内での往
復動よりヘリウムガスを膨張させて寒冷を発生さ
せるとともに、その寒冷をデイスプレーサ内の蓄
冷器で保持してシリンダ４の第１ヒートステーシ
ヨン７を50〜75Kの温度に、第２ヒートステーシ
ヨン８を10〜20Kの温度にそれぞれ冷却するよう
に構成されている。

一方、上記ポンプ容器１内には、上面のルーバ
９ａ，９ａ，……間にガス導入口９ｂ，９ｂ，…
…が開口された密閉円筒缶状の輻射熱シールド用
の第１のクライオパネル９がポンプ容器１から隔
離されて配設され、該クライオパネル９はその底
壁９ｃの中央部にて上記ヘリウム冷凍機２におけ
るシリンダ４の第１ヒートステーシヨン７部分に
結合支持されており、この結合により第１のクラ
イオパネル９を第１ヒートステーシヨン７に熱接
触せしめて該ヒートステーシヨン７と同じ50〜
75Kの温度に冷却するように構成されている。

また、上記第１のクライオパネル９内には下側
が開放された略ハツト状の第２のクライオパネル
１０が第１のクライオパネル９から離れた状態で
嵌装されている。この第２のクライオパネル１０
はその上壁１０ａの中央部にてヘリウム冷凍機２
におけるシリンダ４の第２ヒートステーシヨン８
部分に結合支持されており、この結合支持により
第２のクライオパネル１０を第２ヒートステーシ
ヨン８と熱接触せしめて該ヒートステーシヨン８
と同じ10〜20Kの温度に冷却するように構成され
ている。

さらに、上記ヘリウム冷凍機２の第２ヒートス
テーシヨン８との熱接触によつて10〜20K（約
20K以下）の温度に冷却される第２のクライオパ
ネル１０の内面（裏面）には、10〜20Kの極低温
領域でも凍結しない水素、ヘリウム、ネオン等の
ガスを吸着する活性炭よりなる低温吸着媒１１が
接着されている。そして、この吸着媒１１は、第
１図および第２図に拡大詳示するように、焼結等
の成形によつてハニカム板状に形成され、エポキ
シ系の接着剤１２によりクライオパネル１０内面
に接着されている。

尚、上記ハニカム板状の吸着媒１１をクライオ
パネル１０に接着する場合、予め、クライオパネ
ル１０と同じ略ハツト形状に加工されたハニカム
板状の吸着媒１１をクライオパネル１０の内面全
体に接着するか、あるいはハニカム板状の吸着媒
１１を幾つかの小片に別けてそれらをタイル張り
するようにクライオパネル１０の内面全体に並べ
て固着するとよい。また、接着剤１２は、約10K
の極低温状態で使用できかつ低温と常温との間の
熱サイクルの繰返しに耐え得るものであれば、エ
ポキシ系のものに限定されない。

したがつて、上記実施例においては、ポンプ容
器１を図示しない冷却対象装置に連結して密閉
し、その状態でヘリウム冷凍機２を作動させる
と、このヘリウム冷凍機２の作動に伴うヘリウム
ガスの膨張により、シリンダ４の第１ヒートステ
ーシヨン７に50〜75Kの温度の寒冷状態が、また
第２ヒートステーシヨン８に10〜20Kの温度の寒
冷状態がそれぞれ発生して、この各ヒートステー
シヨン７，８と同程度の温度まで冷却される。

この状態で、ポンプ容器１内に導入されたガス
は上記所定の温度に冷却されているクライオパネ
ル９，１０に接触して凍結排気される。すなわ
ち、50〜75Kに冷却されている第１のクライオパ
ネル９のルーバ９ａ，９ａ，……においてガス中
の水蒸気や二酸化炭素等が凍結排気され、10〜
20Kに冷却されている第２のクライオパネル１０
において窒素、酸素、アルゴン等のガスが凍結排
気される。さらに、10〜20Kの極低温域でも凍結
しない水素、ヘリウム、ネオン等のガスは上記第
２のクライオパネル１０内面に接着されている吸
着媒１１に吸着されて排気される。以上の如きガ
スの凍結ないし吸着による排気によりポンプ容器
１内に真空状態が得られる。

そして、この実施例の場合、水素等のガスを吸
着する上記吸着媒１１がハニカム板状に形成され
ているため、このハニカム板状の吸着媒１１は粒
状のものに比べてクライオパネル１０に対し極め
て大きな面積で接着されることになり、クライオ
ポンプＡの作動に応じた常温と極低温との間での
熱サイクルの繰返しによつて接着剤１２および吸
着媒１１が劣化しても該吸着媒１１がクライオパ
ネル１０から剥離することはなく、よつてクライ
オポンプＡのクリーンな超高真空状態を長期間に
亘つて安定して維持することができる。

また、ハニカム板状の吸着媒１１により、クラ
イオパネル１０の単位面積当りに接着された吸着
媒１１の表面積が増大するので、吸着媒１１にお
けるガスを吸着可能な量が大巾に増加し、ポンプ
容器１内の真空度をより一層高めることができ
る。

さらに、ハニカム板状の吸着媒１１は粒状のも
のに比較して取扱いが容易であり、しかも従来例
の如き押え具等を要することなくそのままクライ
オパネル１０内面に接着できるので、クライオパ
ネル１０に対する吸着媒１１の接着作業性を向上
させることができる。

また、押え具等が不要であるので、部品数が増
加することなく、低コストでもつて実施すること
ができる。

尚、本考案は上記実施例に限定されるものでは
なく、種々の変形例をも包含するものであり、例
えば上記実施例では、吸着媒１１の形状をハニカ
ム板状としたが、表面に凹凸を有する板状ないし
は単なる板状としてもよく、さらに両者を組み合
わせてもよい。しかし、クライオパネル１０の単
位面積当りの吸着媒１１の表面積はこれら板状よ
りもハニカム板状の方が極めて大きいので、この
点を考慮すると上記実施例のものが好ましい。

また、吸着媒１１を板状に形成する場合、焼結
等によつて成形するほかに紙、樹脂、金属等の表
面に粉末状の吸着媒１１を接着して形成するよう
にしてもよく、上記実施例と同様の作用効果を奏
することができる。

さらに、吸着媒１１は、上記実施例のように必
ずしもクライオパネル１０の内面全体に接着する
必要はなく、水素等のガスの吸着に最低必要な部
分に限定して接着するようにすることもできる。
さらには、クライオポンプの使用方法の違いに応
じ、クライオパネルの内面でなくてその外表面に
接着するようにしてもよい。

また、吸着媒１１を接着するクライオパネル１
０は上記実施例のように１枚とする必要はなく、
２枚以上のクライオパネルを重ね合わせた構造と
してもよく、その場合でも板状の吸着媒１１を使
用することができる。

（考案の効果） 以上説明したように、本考案によれば、クライ
オポンプのクライオパネルに接着される活性炭等
の吸着媒を板状に成形したことにより、吸着媒を
クライオパネルに対し大きな面積でもつて安定し
て接着保持でき、よつてクライオポンプの性能を
長期間に亘つて良好に支持することができるもの
である。

さらに、吸着媒の形状をハニカム板状とすれ
ば、クライオパネル単位面積当りの吸着媒の表面
積が著しく増大するので、そのガスに対する吸着
可能な量を飛躍的に増大させることができて有利
である。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本考案の実施例を示し、
第１図はクライオパネルを裏面から見た部分斜視
図、第２図は第１図の−線断面図、第３図は
クライオポンプの全体構成を示す断面図である。
第４図は従来例における第１図相当図、第５図は
第４図の−線断面図である。 Ａ……クライオポンプ、２……ヘリウム冷凍
機、７，８……ヒートステーシヨン、９，１０…
…クライオパネル、１１……吸着媒、１２……接
着剤。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 一端が開放されたポンプ容器１内に、冷凍機２
   のヒートステーシヨン８に熱接触して約20K以下
   の温度に冷却されるクライオパネル１０が配置さ
   れ、このクライオパネル１０に活性炭等の低温吸
   着媒１１が接着され、この低温吸着媒１１により
   ガスを吸着させて排気するようにしたクライオポ
   ンプにおいて、上記吸着媒１１は板状に成形され
   てクライオパネル１０に接着されていることを特
   徴とするクライオポンプ。