JPH0432957B2 - - Google Patents
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- JPH0432957B2 JPH0432957B2 JP3192384A JP3192384A JPH0432957B2 JP H0432957 B2 JPH0432957 B2 JP H0432957B2 JP 3192384 A JP3192384 A JP 3192384A JP 3192384 A JP3192384 A JP 3192384A JP H0432957 B2 JPH0432957 B2 JP H0432957B2
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- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 15
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 8
- 239000001307 helium Substances 0.000 claims description 4
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 28
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 13
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 7
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- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
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- Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、真空ポンプとして使用される大容量
のクライオポンプに関する。
のクライオポンプに関する。
この種のクライオポンプは、第１図に示すよう
に、真空容器１内に設けたクライオパネル２を前
面に開口部３を有する輻射シールド４で囲むとと
もにこの開口部３にシエブロンバツフル５を配置
して構成されていて、シエブロンバツフル５には
輻射率をほゞ１にするように黒化処理が施されて
いる。
に、真空容器１内に設けたクライオパネル２を前
面に開口部３を有する輻射シールド４で囲むとと
もにこの開口部３にシエブロンバツフル５を配置
して構成されていて、シエブロンバツフル５には
輻射率をほゞ１にするように黒化処理が施されて
いる。
一般にクライオポンプのバツフルを除いたクラ
イオパネルの単位面積当りの排気速度は、分子流
領域では次式に示す気体の入射量Ｖにほゞ等しい
値になる。
イオパネルの単位面積当りの排気速度は、分子流
領域では次式に示す気体の入射量Ｖにほゞ等しい
値になる。
Ｖ＝１／４…… (1)
ここで、
Ｖ：単位面積当り入射する気体体積〔cm3／
sec・cm2〕 ：真空中の気体の算術平均速度〔cm／sec〕 Ｍ：気体の分子量 Ｒ：気体定数8.314×107〔erg／Kmol〕 Ｔ：気体の温度〔Ｋ〕 π：円周率 上記関係式によれば、温度293°Kの水素ガスに
対する裸のクライオパネルの排気速度は 44.0〔ｌ／sec・cm2〕となる。（以下室温の水素ガ
スを例にして説明する） しかし実際にクライオポンプを応用する場合に
は、クライオパネルに対する熱負荷を低減するた
めに、液体窒素で冷却される輻射シールドおよび
バツフルを設けることが必要不可欠であり、その
結果排気速度は、上記裸のクライオパネルの排気
速度より相当減少する。
sec・cm2〕 ：真空中の気体の算術平均速度〔cm／sec〕 Ｍ：気体の分子量 Ｒ：気体定数8.314×107〔erg／Kmol〕 Ｔ：気体の温度〔Ｋ〕 π：円周率 上記関係式によれば、温度293°Kの水素ガスに
対する裸のクライオパネルの排気速度は 44.0〔ｌ／sec・cm2〕となる。（以下室温の水素ガ
スを例にして説明する） しかし実際にクライオポンプを応用する場合に
は、クライオパネルに対する熱負荷を低減するた
めに、液体窒素で冷却される輻射シールドおよび
バツフルを設けることが必要不可欠であり、その
結果排気速度は、上記裸のクライオパネルの排気
速度より相当減少する。
すなわち第１図に示すクライオポンプでは、シ
エブロンバツフル５の気体粒子の通過確率ηが約
0.23であるから、クライオポンプの単位面積当り
の排気速度は、Ｖ＝１／４η＝10.1〔ｌ／sec・cm2〕 になる。これはクライオポンプ全体の排気効率が
シエブロンバツフルの通過確率に等しいからであ
る。
エブロンバツフル５の気体粒子の通過確率ηが約
0.23であるから、クライオポンプの単位面積当り
の排気速度は、Ｖ＝１／４η＝10.1〔ｌ／sec・cm2〕 になる。これはクライオポンプ全体の排気効率が
シエブロンバツフルの通過確率に等しいからであ
る。
しかして第１図に示すクライオポンプでは、ク
ライオポンプ全体としての排気効率はシエブロン
バツフルの通過確率0.23によつて0.23に低下す
る。
ライオポンプ全体としての排気効率はシエブロン
バツフルの通過確率0.23によつて0.23に低下す
る。
上述したようにクライオポンプで大きい排気速
度を有する構造にするには、クライオパネル、輻
射シールドおよびバツフルをクライオポンプ全体
の排気効率を減少させないように構成する必要が
ある。
度を有する構造にするには、クライオパネル、輻
射シールドおよびバツフルをクライオポンプ全体
の排気効率を減少させないように構成する必要が
ある。
そこで第２図に示すように、ルーバーブライン
ドバツフルを使用したモジユール方式のクライオ
ポンプが開発された。
ドバツフルを使用したモジユール方式のクライオ
ポンプが開発された。
上記モジユール方式のクライオポンプは、前面
に開口部６を有するシールド板７内に、冷却管８
と一体のクライオパネル９を、シールド側板７
ａ，７ｂと平行に位置するように複数列配置して
構成されるものであつて、各クライオパネル９の
両側にはルーバーブラインド型のバツフル板１
０，１０がまた前面側には隣接してモジユールの
前面シールド板１１がそれぞれ設けられている。
そして隣接するモジユール間の空間の前面開口部
６から入射した気体は内部で反射を繰り返えしク
ライオパネル９または冷却管８に到達して排気さ
れることになる。
に開口部６を有するシールド板７内に、冷却管８
と一体のクライオパネル９を、シールド側板７
ａ，７ｂと平行に位置するように複数列配置して
構成されるものであつて、各クライオパネル９の
両側にはルーバーブラインド型のバツフル板１
０，１０がまた前面側には隣接してモジユールの
前面シールド板１１がそれぞれ設けられている。
そして隣接するモジユール間の空間の前面開口部
６から入射した気体は内部で反射を繰り返えしク
ライオパネル９または冷却管８に到達して排気さ
れることになる。
上記モジユール方式のクライオポンプにおい
て、第４図に示すように前面開口部６の幅をａ、
１つのモジユールの幅のうちａに算入する部分以
外の幅をｂ、クライオポンプ全体を構成するモジ
ユールの数をｎ、前面開口部６に入射した気体粒
子がクライオパネル９または冷却管８に到達して
排気される通過確率をηaとすると、クライオポ
ンプ全体の単位面積当りの排気効率ηは η＝（ｎ−１）ａ・ηa／｛（ｎ−１）ａ＋nb｝
……(3) となる。
て、第４図に示すように前面開口部６の幅をａ、
１つのモジユールの幅のうちａに算入する部分以
外の幅をｂ、クライオポンプ全体を構成するモジ
ユールの数をｎ、前面開口部６に入射した気体粒
子がクライオパネル９または冷却管８に到達して
排気される通過確率をηaとすると、クライオポ
ンプ全体の単位面積当りの排気効率ηは η＝（ｎ−１）ａ・ηa／｛（ｎ−１）ａ＋nb｝
……(3) となる。
上記通過確率ηaはルーバーブラインドバツフ
ルの形状や前面開口部の幅等の形状寸法により異
なるが、実用的形状として排気効率ηを最大にす
ることを考慮してａ＝15cm、ｂ＝５cmにすると、
通過確率ηaが0.40程度になることが判つた。
ルの形状や前面開口部の幅等の形状寸法により異
なるが、実用的形状として排気効率ηを最大にす
ることを考慮してａ＝15cm、ｂ＝５cmにすると、
通過確率ηaが0.40程度になることが判つた。
しかしてクライオポンプ全体を４個のモジユー
ルで構成する場合には(3)式よりη＝0.277となり、
前面開口部においてのみ排気効率を考えれば、入
射気体粒子の40％が排気され、この部分における
単位面積当りの排気速度は17.6〔ｌ／sec・cm2〕に
達するが、クライオポンプ全体として排気効率を
考えれば入射気体粒子の27.7％が排気されるにす
ぎず、単位面積当りの排気速度は 12.2〔ｌ／sec・cm2〕程度である。
ルで構成する場合には(3)式よりη＝0.277となり、
前面開口部においてのみ排気効率を考えれば、入
射気体粒子の40％が排気され、この部分における
単位面積当りの排気速度は17.6〔ｌ／sec・cm2〕に
達するが、クライオポンプ全体として排気効率を
考えれば入射気体粒子の27.7％が排気されるにす
ぎず、単位面積当りの排気速度は 12.2〔ｌ／sec・cm2〕程度である。
すなわち第２図で示すルーバーブラインド型バ
ツフルを装備したクライオポンプは前面開口部に
おける排気効率が0.40であり、第１図で示すクラ
イオポンプの排気効率0.23よりも相当大きい値と
なるが、クライオポンプ全体の実効的面積におい
て考えれば、排気効率0.4から0.277に大きく減少
し、第１図のクライオポンプと比較して、構造を
複雑にしたにもかかわらず、大差のない排気速度
しか得られない。
ツフルを装備したクライオポンプは前面開口部に
おける排気効率が0.40であり、第１図で示すクラ
イオポンプの排気効率0.23よりも相当大きい値と
なるが、クライオポンプ全体の実効的面積におい
て考えれば、排気効率0.4から0.277に大きく減少
し、第１図のクライオポンプと比較して、構造を
複雑にしたにもかかわらず、大差のない排気速度
しか得られない。
一方クライオポンプ全体の排気効率を上げるた
めに、クライオポンプ全体の面積のうち、排気速
度に寄与しない部分を減少させるべく幅ｂを減少
させる技術手段も提案されたが、この場合には液
体窒素冷却部分と液体ヘリウム冷却部分が直接接
触するのを防ぐために、液体ヘリウムの冷却管８
の径を細くしなければならず、冷却管８の径を細
くすると、内部の液体ヘリウムにベーパーロツク
現象が生じやすく、かかる場合にはクライオパネ
ルおよび冷却管の冷却効果が減少し、排気速度が
著しく減少してしまうという難点がある。
めに、クライオポンプ全体の面積のうち、排気速
度に寄与しない部分を減少させるべく幅ｂを減少
させる技術手段も提案されたが、この場合には液
体窒素冷却部分と液体ヘリウム冷却部分が直接接
触するのを防ぐために、液体ヘリウムの冷却管８
の径を細くしなければならず、冷却管８の径を細
くすると、内部の液体ヘリウムにベーパーロツク
現象が生じやすく、かかる場合にはクライオパネ
ルおよび冷却管の冷却効果が減少し、排気速度が
著しく減少してしまうという難点がある。
本発明は上記した点に鑑みてなされたもので、
実効的単位面積当りの排気効率および排気速度を
著しく増大するようにしたクライオポンプを提供
することを目的とする。
実効的単位面積当りの排気効率および排気速度を
著しく増大するようにしたクライオポンプを提供
することを目的とする。
本発明は、クライオパネルの両側にルーバーブ
ラインド型バツフルを設けたモジユールの前面
に、シエブロン型バツフルを設け、クライオポン
プ全体としての排気効率を高めるようにしたもの
である。
ラインド型バツフルを設けたモジユールの前面
に、シエブロン型バツフルを設け、クライオポン
プ全体としての排気効率を高めるようにしたもの
である。
以下本発明の実施例を図面につき説明する。
なお第５図において第４図と同一部材について
は同一符号を付す。
は同一符号を付す。
第５図において符号２０はシエブロン型バツフ
ルであつて、このシエブロン型バツフル２０は表
面が黒化処理され、輻射率が１に近くなるように
されている。上記シエブロン型バツフル２０は上
記幅ｂに対応した幅寸法をなし、前面開口部６の
幅ａを保つように、クライオパネル９と一線上に
配置されている。すなわち山形のフインの長手方
向がモジユールの縦方向に位置している。上記シ
エブロン型バツフル２０は図示しない冷却管から
導かれる液体窒素により冷却される構造となつて
いる。
ルであつて、このシエブロン型バツフル２０は表
面が黒化処理され、輻射率が１に近くなるように
されている。上記シエブロン型バツフル２０は上
記幅ｂに対応した幅寸法をなし、前面開口部６の
幅ａを保つように、クライオパネル９と一線上に
配置されている。すなわち山形のフインの長手方
向がモジユールの縦方向に位置している。上記シ
エブロン型バツフル２０は図示しない冷却管から
導かれる液体窒素により冷却される構造となつて
いる。
しかしてシエブロン型バツフル２０の通過確率
をηbとすれば、クライオポンプの排気効率ηは η＝｛（ｎ−１）aηa＋nbηb｝／｛（ｎ−１）ａ＋nb
｝……(4) となる。
をηbとすれば、クライオポンプの排気効率ηは η＝｛（ｎ−１）aηa＋nbηb｝／｛（ｎ−１）ａ＋nb
｝……(4) となる。
ここでａ＝15cm，ｂ＝５cmとして計算すると前
面開口部６における通過確率ηa＝0.40となる。
面開口部６における通過確率ηa＝0.40となる。
なおシエブロン型バツフルの通過確率として
ηb＝0.23であるから、モジユール４個でクライオ
ポンプ全体を構成すれば、クライオポンプ全体の
排気効率ηは0.348になる。
ηb＝0.23であるから、モジユール４個でクライオ
ポンプ全体を構成すれば、クライオポンプ全体の
排気効率ηは0.348になる。
すなわちクライオポンプ全体の単位面積当りの
排気速度は約15.3〔ｌ／sec・cm2〕となる。これは
従来のものに比較して約26％高効率化している。
排気速度は約15.3〔ｌ／sec・cm2〕となる。これは
従来のものに比較して約26％高効率化している。
次に作用を説明する。
モジユール前面のシエブロン型バツフル２０に
入射した気体粒子は、シエブロン型バツフルの通
過確率によりモジユール内部に入射し、クライオ
パネル９および冷却管８に到達し排気される。ま
たモジユール間の間隙の前面開口部６からクライ
オポンプに入射した気体粒子は、内部において、
背面の輻射シールド板７およびルーバーブライン
ドバツフル１０によつて反射され、ある割合でク
ライオパネル９および冷却管８に到達し排気され
る。 第６図は本発明によるクライオポンプの排
気効率を示すものであつて、横軸にクライオポン
プ全体を構成するクライオポンプのモジユールの
個数を、縦軸にクライオポンプ全体の排気効率を
とり、符号Ａが本発明、符号Ｂが従来例である。
入射した気体粒子は、シエブロン型バツフルの通
過確率によりモジユール内部に入射し、クライオ
パネル９および冷却管８に到達し排気される。ま
たモジユール間の間隙の前面開口部６からクライ
オポンプに入射した気体粒子は、内部において、
背面の輻射シールド板７およびルーバーブライン
ドバツフル１０によつて反射され、ある割合でク
ライオパネル９および冷却管８に到達し排気され
る。 第６図は本発明によるクライオポンプの排
気効率を示すものであつて、横軸にクライオポン
プ全体を構成するクライオポンプのモジユールの
個数を、縦軸にクライオポンプ全体の排気効率を
とり、符号Ａが本発明、符号Ｂが従来例である。
第７図ないし第１０図は本発明の他の実施例を
示すものであつて、第７図に示す実施例ではシエ
ブロン型バツフル３０がフインの長手方向がモジ
ユールの横方向に位置するように配置されてい
る。モジユール前面に設けるシエブロン型バツフ
ルは、気体粒子に対し一定の値以上の通過確率を
有しかつクライオパネルに対する室温部の熱輻射
を防止するものであれば、その構成は、シエブロ
ン型バツフル自身の冷却方法や全体のクライオポ
ンプの構成を配慮して決定される。
示すものであつて、第７図に示す実施例ではシエ
ブロン型バツフル３０がフインの長手方向がモジ
ユールの横方向に位置するように配置されてい
る。モジユール前面に設けるシエブロン型バツフ
ルは、気体粒子に対し一定の値以上の通過確率を
有しかつクライオパネルに対する室温部の熱輻射
を防止するものであれば、その構成は、シエブロ
ン型バツフル自身の冷却方法や全体のクライオポ
ンプの構成を配慮して決定される。
第８図に示す実施例では、クライオパネル４０
がキルテイング型構造をなしていて、この場合ク
ライオパネルが大形で、クライオパネル上の温度
分布が無視できないほど大になつたときに有効で
ある。
がキルテイング型構造をなしていて、この場合ク
ライオパネルが大形で、クライオパネル上の温度
分布が無視できないほど大になつたときに有効で
ある。
第９図に示す実施例では、クライオパネル５０
の前端面にモジユール前面に対応するようにフイ
ン５１を設け、シエブロン型バツフル２０を通過
してきた気体粒子に対する排気効率を増大せしめ
るようにしている。
の前端面にモジユール前面に対応するようにフイ
ン５１を設け、シエブロン型バツフル２０を通過
してきた気体粒子に対する排気効率を増大せしめ
るようにしている。
第１０図に示す実施例では、ルーバーブライン
ドバツフル１０の最前部のフイン１０ａを、モジ
ユール前部に設けたシエブロン型バツフル２０の
フイン２０ａ，２０ｂに一体に連接し、シエブロ
ン型バツフル２０とルーバーブラインドバツフル
１０の間隙からモジユール内部のクライオパネル
９に対して直接室温部からの熱輻射が入射しない
ようにしている。
ドバツフル１０の最前部のフイン１０ａを、モジ
ユール前部に設けたシエブロン型バツフル２０の
フイン２０ａ，２０ｂに一体に連接し、シエブロ
ン型バツフル２０とルーバーブラインドバツフル
１０の間隙からモジユール内部のクライオパネル
９に対して直接室温部からの熱輻射が入射しない
ようにしている。
以上述べたように本発明によれば、実効的単位
面積当りの排気効率および排気速度が従来のもの
に比較して大幅に増大され、したがつて大容量で
大排気速度のクライオポンプの製造が可能になる
という効果を奏する。
面積当りの排気効率および排気速度が従来のもの
に比較して大幅に増大され、したがつて大容量で
大排気速度のクライオポンプの製造が可能になる
という効果を奏する。
第１図はクライオポンプの概略図、第２図はル
ーバーブラインドバツフルを用いたモジユール方
式のクライオポンプの模式図、第３図は第２図の
−線に沿つた断面図、第４図は第２図のクラ
イオポンプの要部拡大図、第５図は本発明による
クライオポンプのモジユール構成を示す説明図、
第６図はクライオポンプの排気効率を示す図、第
７図ないし第１０図は本発明の他の実施例を示す
図である。 ６……開口部、７……シールド板、８……冷却
管、９……クライオパネル、１０……ルーバーブ
ラインド型バツフル板、２０……シエブロン型バ
ツフル。
ーバーブラインドバツフルを用いたモジユール方
式のクライオポンプの模式図、第３図は第２図の
−線に沿つた断面図、第４図は第２図のクラ
イオポンプの要部拡大図、第５図は本発明による
クライオポンプのモジユール構成を示す説明図、
第６図はクライオポンプの排気効率を示す図、第
７図ないし第１０図は本発明の他の実施例を示す
図である。 ６……開口部、７……シールド板、８……冷却
管、９……クライオパネル、１０……ルーバーブ
ラインド型バツフル板、２０……シエブロン型バ
ツフル。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 液体ヘリウムで冷却されるクライオパネルの
両側に液体窒素で冷却されるルーバーブラインド
型バツフルを設けてなるモジユールを、真空容器
内に所定間隔を置いて配列し、前面開口部からモ
ジユール間の間隙に入射した気体を排気するよう
にしたクライオポンプにおいて、上記モジユール
の前面にシエブロン型バツフルを配設したことを
特徴とするクライオポンプ。 ２ シエブロン型バツフルのフインの長手方向が
モジユールの縦方向に位置していることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載のクライオポン
プ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3192384A JPS60175784A (ja) | 1984-02-22 | 1984-02-22 | クライオポンプ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3192384A JPS60175784A (ja) | 1984-02-22 | 1984-02-22 | クライオポンプ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60175784A JPS60175784A (ja) | 1985-09-09 |
| JPH0432957B2 true JPH0432957B2 (ja) | 1992-06-01 |
Family
ID=12344488
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3192384A Granted JPS60175784A (ja) | 1984-02-22 | 1984-02-22 | クライオポンプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60175784A (ja) |
-
1984
- 1984-02-22 JP JP3192384A patent/JPS60175784A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60175784A (ja) | 1985-09-09 |
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