JPH05248351A - クライオポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】ふく射熱シールド板１をポンプ奥方向に多段に
複数列配置し、そのふく射熱シールド板の少なくとも一
部は、その端部をシールド板を基準面として鋭角に構成
する。この鋭角形成された端部４にて下段からのガス分
子が衝突し易くなる。 【効果】クライオポンプのガス分子の通過確率すなわち
補捉確率を大きくして排気速度の向上が図れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、極低温に冷却したクラ
イオパネル面に、パネル温度よりも高い沸点のガス分子
を凝縮，吸着することにより多量のガスを高速で排気す
るクライオポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の装置は、特開昭61−169682号公報
に記載のように、液体ヘリウム等で極低温に冷却された
クライオパネルは、ガス流入口の面に直角に、一定の間
隔で複数配置されている。このクライオパネルが、ガス
流入面側の高温部から放射される。ふく射熱から加熱さ
れない様にガス流入口の一部に液体窒素で冷却した前面
シールド板をおき、クライオパネルの側面には、同じく
液体窒素で冷却したルーバブラインドを設けている。気
体分子は、ルーバブラインドのすき間を通り、クライオ
パネルに凝固，吸着される。また、クライオパネルの後
側にも液体窒素で冷却した後面シールドを設けている。

【０００３】前面シールド板，後面シールド板、及びル
ーバブラインドの表面には、ふく射熱を吸収する様に黒
色に表面処理しており、外部の光線はこれらのシールド
板で一度反射してクライオパネルに達する様設計されて
いる。

【０００４】排気したいガス分子は、隣設する前面シー
ルド板間の流入口からクライオポンプ内に流入する。ガ
ス分子は、ルーバブラインドまたは後面シールド板に一
回もしくは数回衝突を繰返し、ある分子は流入口から流
出し、ある分子はクライオパネルに到達し凝縮・吸着さ
れる。この凝縮・吸着されるガス分子の割合を高めれ
ば、クライオポンプの排気速度を大きくできる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来のクライオポンプ
では、ガス分子流入面に直角な面に対しある角度αの傾
きを持って配置され、更に、流入口に対向したルーバブ
ラインド面（Ａ面）上に立てた法線が、流入口方向に向
いていた。また、反射したガス分子は、余弦法則に従い
衝突面の法線方向に進む確率が最も大きい。したがっ
て、ルーバブラインドのＡ面に衝突したガス分子は、反
射後クライオパネル側に進む分子の数より、流入口に逆
戻りする分子の数の方が多く、特に、流入口部に近いル
ーバブラインドのＡ面に衝突したガス分子は、反射後、
流入口から流出する割合が増加してしまう。このため、
従来のクライオポンプでは、クライオパネルに凝縮，吸
着する分子の割合、すなわち、通過確率が小さく、排気
速度が大きくならないという問題があった。

【０００６】本発明の目的は、クライオポンプのガス分
子の通過確率すなわち捕捉確率を大きくして、排気速度
を高め、ガスヘリウムも同時に排気できるクライオポン
プを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、本発明のクライオポンプは、ふく射熱シー
ルド板をガス分子クライオポンプ流入口面に対して複数
列にかつクライオポンプの奥行き方向に同列上に実質的
に同じ幅で多段配置し、少なくとも一部のふく射熱シー
ルド板は、そのふく射熱シールド板のポンプ流入口面に
対面する側を基準面とした場合にその基準面に対して鋭
角となるような端部(端面，折り曲げ面)を備えることを
特徴とする。この端部の形成はふく射熱シールド板を背
面側に鋭角に折り曲げることが簡便である。

【０００８】尚、本願明細書において「背面」，「Ｂ
面」なるガス流入口に近い方の側を「表面」，「Ａ面」
とした場合の裏面に相当する表現で、クライオポンプ室
内の奥側を表わす。

【０００９】

【作用】ふく射熱シールド板の端部がこのシールド板基
準面に対して鋭角に構成されていると、ポンプ奥行方向
や後段側シールド板等から反射してきたガス分子がこの
端部に衝突し易くなり、衝突したガス分子は再びポンプ
奥方向や後段側シールド板方向に反射するのでガス流入
口から流出する確率は減少し、捕捉確率は増加すること
になる。なお、ガス分子は衝突面の法線方向に反射する
性質がある（光の反射とは異なる現象）。また上記構成
とすることにより、ふく射熱シールド板の真横から来る
ガス分子をふく射熱シールド板間隙に導き易くするとい
う副次的作用があり、この点からも捕捉確率は増加する
ことになる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１，図２により
説明する。図１は、図２の鳥瞰図を示す。前面に配置し
たふく射熱シールド板１の間から破線矢印方向に排気す
べきガス分子はクライオポンプ内に流入する。ふく射熱
シールド板１群は、ポンプ奥行き方向に、かつ、同列上
に所定の間隔で配置されている。ふく射熱シールド板１
は、液体窒素等で低温に冷却され、温度は約８０Ｋ程度
に保たれている。ふく射熱シールド板１の背面には、液
体ヘリウム等で極低温に冷却するクライオパネル２を配
置している。クライオポンプの背後及び上，下面には、
それぞれ、液体窒素等で冷却されたふく射熱シールド板
３を設ける。また、２段目以降のふく射熱シールド板１
及びふく射熱シールド板３のポンプ内面側は、黒色に表
面処理して表面のふく射率を大きくしている。また、ふ
く射熱シールド板１の両端部は、クライオポンプの奥側
（ふく射熱シールド板３側）に鋭角に折り曲げてガス流
入口から直接クライオパネル２が見えない様にして、高
温の熱線がクライオパネル２に侵入することを防止し、
熱的に保護している。

【００１１】更に本実施例では、２段目以降のふく射熱
シールド板１の両端部を内側に鋭角に折り曲げ、その折
曲げ面がクライオポンプ奥方向に対向するように構成し
ている。

【００１２】本実施例におけるクライオポンプと、従来
形のルーバブラインド形クライオポンプの性能比較の例
を表１に示す。

【００１３】

【表１】

【００１４】このように、ふく射熱シールド板１を、流
入口面に平行で、なおかつ、奥行き方向に多段に同程度
の幅のものを配置することにより、ガス分子をより深く
ポンプ内に引き込み、かつ、熱シールド板１で反射した
ガス分子については、その前段で対面するクライオパネ
ル２に到達する確率が高くなる。

【００１５】更に本実施例は、２段目以降のふく射熱シ
ールド１両端部の折曲げ角度を90°以上折曲げ、折曲げ
面４が、クライオポンプ奥方向に向けたので、折曲げ面
４に衝突したガス分子が反射する際、ポンプ奥方向に進
む確率が増加し、流入口から流出する確率が小さくな
る。従って、捕捉確率が更に大きくなる。

【００１６】従って、本実施例ではガス分子がクライオ
パネル２に凝縮・吸着する確率、すなわち、捕捉確率が
従来形に比べ約３９％大きくなる効果が生じる。

【００１７】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、ク
ライオポンプのガス分子の通過確率すなわち捕捉確率を
大きくして排気速度を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るクライオポンプのパネ
ル配置を示す斜視説明図である。

【図２】同実施例のパネル配置を示す断面図である。

【符号の説明】

１…ふく射熱シールド板、２…クライオパネル、３…ふ
く融熱シールド板、４…折曲げ面。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 尾形 久直 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 根本 武夫 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ガス分子を凝縮・吸着する極低温度に冷却
   したクライオパネルと、該クライオパネルを高温からの
   ふく射熱から保護する低温に冷却したふく射熱シールド
   板とから成るクライオポンプにおいて、前記ふく射熱シ
   ールド板をガス分子クライオポンプ流入口面に対して複
   数列にかつクライオポンプの奥行き方向に同列上に実質
   的に同じ幅で多段配置し、少なくとも一部のふく射熱シ
   ールド板は、該ふく射熱シールド板のポンプ流入口面に
   対面する側を基準面とした場合にその基準面に対して鋭
   角となるような端部を備えることを特徴とするクライオ
   ポンプ。
2. 【請求項２】前記端部は前記ふく射熱シールド板を背面
   側に鋭角に折り曲げて形成することを特徴とする請求項
   １記載のクライオポンプ。