JPH07301178A - クライオポンプおよびその製造方法 - Google Patents
クライオポンプおよびその製造方法Info
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- JPH07301178A JPH07301178A JP9348594A JP9348594A JPH07301178A JP H07301178 A JPH07301178 A JP H07301178A JP 9348594 A JP9348594 A JP 9348594A JP 9348594 A JP9348594 A JP 9348594A JP H07301178 A JPH07301178 A JP H07301178A
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- adsorbent layer
- layer
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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
- F04B37/06—Pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B35/00 for evacuating by thermal means
- F04B37/08—Pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B35/00 for evacuating by thermal means by condensing or freezing, e.g. cryogenic pumps
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- Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】ガス放出が少なく、耐熱性に優れ、層表面から
粘土粒子が剥離しにくい吸着剤層がクライオパネル表面
に形成されたクライオポンプクライオポンプを提供す
る。上記吸着剤層をクライオパネルに形成し保持する方
法を提供する。 【構成】合成ヘクトライトのコロイド溶液をクライオパ
ネル（１５）の表面に塗布し、塗布層を形成する。塗布
層を乾燥してゲル化し、多孔質構造を有する吸着剤層
（Ｄ）を形成する。これにより、ガス放出が少なく、耐
熱性に優れ、層表面から粘土粒子が剥離しにくい吸着剤
層（Ｄ）をクライオパネル（１５）に簡単に形成でき
る。
粘土粒子が剥離しにくい吸着剤層がクライオパネル表面
に形成されたクライオポンプクライオポンプを提供す
る。上記吸着剤層をクライオパネルに形成し保持する方
法を提供する。 【構成】合成ヘクトライトのコロイド溶液をクライオパ
ネル（１５）の表面に塗布し、塗布層を形成する。塗布
層を乾燥してゲル化し、多孔質構造を有する吸着剤層
（Ｄ）を形成する。これにより、ガス放出が少なく、耐
熱性に優れ、層表面から粘土粒子が剥離しにくい吸着剤
層（Ｄ）をクライオパネル（１５）に簡単に形成でき
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、クライオパネルに形成
された吸着剤層によりポンプケーシング内の、凝縮によ
る排気ができない気体を吸着するクライオポンプおよび
その製造方法に関するものである。
された吸着剤層によりポンプケーシング内の、凝縮によ
る排気ができない気体を吸着するクライオポンプおよび
その製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種のクライオポンプは、真空
ポンプの一つとして広く使用されており、ポンプケーシ
ング内に低温冷却面を有し、真空容器から入射した気体
分子のうち、比較的蒸気圧の高いものを低温冷却面に凝
縮させる一方、凝縮によっては排気できない蒸気圧の低
い気体分子を、低温冷却面の一つであるクライオパネル
に形成された吸着剤層に吸着して保持するようにしたも
のである。また、一般に、ポンプ使用前には、真空容器
やポンプケーシング等を加熱して予めガスを放出させて
おくベーキング処理が行われている。このベーキング処
理は、ポンプ作動中の真空容器やポンプケーシング等か
らのガス放出を低減して真空度を上げる有効な手段であ
り、加熱温度を高くするほどその効果を上げることがで
きる。そして、上記従来のクライオポンプで到達できる
真空度は１０-8Ｐａ程度の超高真空域である。
ポンプの一つとして広く使用されており、ポンプケーシ
ング内に低温冷却面を有し、真空容器から入射した気体
分子のうち、比較的蒸気圧の高いものを低温冷却面に凝
縮させる一方、凝縮によっては排気できない蒸気圧の低
い気体分子を、低温冷却面の一つであるクライオパネル
に形成された吸着剤層に吸着して保持するようにしたも
のである。また、一般に、ポンプ使用前には、真空容器
やポンプケーシング等を加熱して予めガスを放出させて
おくベーキング処理が行われている。このベーキング処
理は、ポンプ作動中の真空容器やポンプケーシング等か
らのガス放出を低減して真空度を上げる有効な手段であ
り、加熱温度を高くするほどその効果を上げることがで
きる。そして、上記従来のクライオポンプで到達できる
真空度は１０-8Ｐａ程度の超高真空域である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、新し
い機能の素子や材料の開発、あるいは表面物理学や基礎
物理学の研究の分野では、１０-10 Ｐａ程度の極高真空
および清浄真空が求められているが、上記従来のクライ
オポンプでこのような極高真空および清浄真空を達成す
ることは極めて困難であった。すなわち、上記従来のク
ライオポンプの吸着剤層は、大きな吸着量を持つ活性炭
を使用し、この活性炭をクライオパネルに接着する必要
から合成樹脂系の接着剤を使用している。この接着剤の
耐熱性は低いため、極高真空を達成可能な程度まで上記
ベーキング処理の加熱温度を上げることができなかっ
た。また、接着剤は比較的大きなガス放出源であるた
め、極高真空を達成する上で障害となっていた。しか
も、活性炭はポンプ作動中に剥離し、それ自体がダスト
発生源になるため、清浄真空達成の障害となっていた。
以上のような事情から、上記有機系の吸着剤層で極高真
空および清浄真空を達成することは困難であった。
い機能の素子や材料の開発、あるいは表面物理学や基礎
物理学の研究の分野では、１０-10 Ｐａ程度の極高真空
および清浄真空が求められているが、上記従来のクライ
オポンプでこのような極高真空および清浄真空を達成す
ることは極めて困難であった。すなわち、上記従来のク
ライオポンプの吸着剤層は、大きな吸着量を持つ活性炭
を使用し、この活性炭をクライオパネルに接着する必要
から合成樹脂系の接着剤を使用している。この接着剤の
耐熱性は低いため、極高真空を達成可能な程度まで上記
ベーキング処理の加熱温度を上げることができなかっ
た。また、接着剤は比較的大きなガス放出源であるた
め、極高真空を達成する上で障害となっていた。しか
も、活性炭はポンプ作動中に剥離し、それ自体がダスト
発生源になるため、清浄真空達成の障害となっていた。
以上のような事情から、上記有機系の吸着剤層で極高真
空および清浄真空を達成することは困難であった。
【０００４】本発明はかかる点に鑑みてなされたもので
あって、その第１の目的は、機械的強度を有し無機材料
から成る吸着剤層をクライオパネル表面に形成すること
により、ガス放出が少なく、耐熱性に優れ、層表面から
粘土粒子が剥離しにくい吸着剤層が形成されたクライオ
ポンプを提供することにある。
あって、その第１の目的は、機械的強度を有し無機材料
から成る吸着剤層をクライオパネル表面に形成すること
により、ガス放出が少なく、耐熱性に優れ、層表面から
粘土粒子が剥離しにくい吸着剤層が形成されたクライオ
ポンプを提供することにある。
【０００５】この場合、上記のような特徴を持つ無機吸
着剤層をいかにクライオパネルに形成し保持するかが問
題であり、本発明の第２の目的は、上記吸着剤層をクラ
イオパネルに形成し保持する方法を提供することにあ
る。
着剤層をいかにクライオパネルに形成し保持するかが問
題であり、本発明の第２の目的は、上記吸着剤層をクラ
イオパネルに形成し保持する方法を提供することにあ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために、請求項１に係る発明が講じた解決手段は、ク
ライオポンプとして、ポンプケーシング（１）内に極低
温に冷却されるクライオパネル（１５）を収容し、該ク
ライオパネル（１５）の表面に吸着剤層（Ｄ）を形成し
ており、冷却された上記吸着剤層（Ｄ）により上記ポン
プケーシング（１）内の、凝縮による排気ができない気
体を吸着することを前提とする。そして、上記吸着剤層
（Ｄ）を、多孔質構造を有するスメクタイト族粘土鉱物
のゲルから構成する。
るために、請求項１に係る発明が講じた解決手段は、ク
ライオポンプとして、ポンプケーシング（１）内に極低
温に冷却されるクライオパネル（１５）を収容し、該ク
ライオパネル（１５）の表面に吸着剤層（Ｄ）を形成し
ており、冷却された上記吸着剤層（Ｄ）により上記ポン
プケーシング（１）内の、凝縮による排気ができない気
体を吸着することを前提とする。そして、上記吸着剤層
（Ｄ）を、多孔質構造を有するスメクタイト族粘土鉱物
のゲルから構成する。
【０００７】請求項２に係る発明が講じた解決手段は、
請求項１記載のクライオポンプにおいて、上記スメクタ
イト族粘土鉱物を合成ヘクトライトとする。
請求項１記載のクライオポンプにおいて、上記スメクタ
イト族粘土鉱物を合成ヘクトライトとする。
【０００８】請求項３に係る発明が講じた解決手段は、
請求項１または請求項２記載のクライオポンプにおい
て、上記クライオパネル（１５）が銅から成り、その表
面をブラスト仕上げする。
請求項１または請求項２記載のクライオポンプにおい
て、上記クライオパネル（１５）が銅から成り、その表
面をブラスト仕上げする。
【０００９】請求項４に係る発明が講じた解決手段は、
上記第２の目的を達成しようとするものであって、クラ
イオポンプの製造方法は、ポンプケーシング（１）内に
極低温に冷却されるクライオパネル（１５）を収容し、
該クライオパネル（１５）の表面に吸着剤層（Ｄ）を形
成しており、冷却された上記吸着剤層（Ｄ）により上記
ポンプケーシング（１）内の、凝縮による排気ができな
い気体を吸着するクライオポンプを対象とする。そし
て、スメクタイト族粘土鉱物を水に分散させたコロイド
溶液を調製し、該コロイド溶液をクライオパネル（１
５）の表面に塗布して塗布層を形成し、該塗布層を乾燥
してゲル化し、多孔質構造を有する吸着剤層（Ｄ）を形
成する構成とする。
上記第２の目的を達成しようとするものであって、クラ
イオポンプの製造方法は、ポンプケーシング（１）内に
極低温に冷却されるクライオパネル（１５）を収容し、
該クライオパネル（１５）の表面に吸着剤層（Ｄ）を形
成しており、冷却された上記吸着剤層（Ｄ）により上記
ポンプケーシング（１）内の、凝縮による排気ができな
い気体を吸着するクライオポンプを対象とする。そし
て、スメクタイト族粘土鉱物を水に分散させたコロイド
溶液を調製し、該コロイド溶液をクライオパネル（１
５）の表面に塗布して塗布層を形成し、該塗布層を乾燥
してゲル化し、多孔質構造を有する吸着剤層（Ｄ）を形
成する構成とする。
【００１０】
【作用】上記の構成により、請求項１に係る発明では、
吸着剤層（Ｄ）のゲルは多孔質構造を有するスメクタイ
ト族粘土鉱物から成るので、クライオパネル（１５）に
無機材料から成る吸着剤層（Ｄ）が形成されることにな
り、有機材料よりもガス放出が少なくなると共に耐熱性
が向上する。また、吸着剤層（Ｄ）全体にゲルの支持構
造が形成されており、真空中で粘土粒子が吸着剤層
（Ｄ）から剥離してポンプケーシング（１）内を汚染す
ることがない。
吸着剤層（Ｄ）のゲルは多孔質構造を有するスメクタイ
ト族粘土鉱物から成るので、クライオパネル（１５）に
無機材料から成る吸着剤層（Ｄ）が形成されることにな
り、有機材料よりもガス放出が少なくなると共に耐熱性
が向上する。また、吸着剤層（Ｄ）全体にゲルの支持構
造が形成されており、真空中で粘土粒子が吸着剤層
（Ｄ）から剥離してポンプケーシング（１）内を汚染す
ることがない。
【００１１】具体的に、請求項２に係る発明では、スメ
クタイト族粘土鉱物に合成ヘクトライトを用いることに
より、大きな吸着量が得られる。
クタイト族粘土鉱物に合成ヘクトライトを用いることに
より、大きな吸着量が得られる。
【００１２】請求項３に係る発明では、クライオパネル
（１５）に銅を使用する場合、ブラスト仕上げにより、
銅表面の汚れや被膜が剥離されると共に表面積が増加す
るため、吸着剤層（Ｄ）の密着性が向上する。
（１５）に銅を使用する場合、ブラスト仕上げにより、
銅表面の汚れや被膜が剥離されると共に表面積が増加す
るため、吸着剤層（Ｄ）の密着性が向上する。
【００１３】また、請求項４に係る発明では、スメクタ
イト族粘土鉱物のコロイド溶液をクライオパネル（１
５）の表面に塗布し、塗布層を乾燥してゲル化してお
り、乾燥の進行にしたがって、塗布層全体にゲルの支持
構造が形成されて塗布層がクライオパネル（１５）に保
持され、乾燥の程度を調整することにより、内部に付着
に必要な水分を残し、吸着剤層（Ｄ）をクライオパネル
（１５）に付着させたままで、塗布層に多孔質構造を形
成でき、支持構造を有する無機材料から成る吸着剤層
（Ｄ）がクライオパネル（１５）に安定して保持される
ことになる。
イト族粘土鉱物のコロイド溶液をクライオパネル（１
５）の表面に塗布し、塗布層を乾燥してゲル化してお
り、乾燥の進行にしたがって、塗布層全体にゲルの支持
構造が形成されて塗布層がクライオパネル（１５）に保
持され、乾燥の程度を調整することにより、内部に付着
に必要な水分を残し、吸着剤層（Ｄ）をクライオパネル
（１５）に付着させたままで、塗布層に多孔質構造を形
成でき、支持構造を有する無機材料から成る吸着剤層
（Ｄ）がクライオパネル（１５）に安定して保持される
ことになる。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。
る。
【００１５】図１は本発明の一実施例に係るクライオポ
ンプ（Ａ）を示す。該クライオポンプ（Ａ）はポンプ部
（Ｂ）および冷凍部（Ｃ）から構成されている。該ポン
プ部（Ｂ）は、低熱伝導性材料であるステンレス鋼から
成るポンプケーシング（１）を有し、上方に開口部
（３）を有する側壁（５）と、底壁（７）と、該底壁
（７）に連続する円筒状の膨張機収容部（９）とを有す
る。該ポンプケーシング（１）の上部には取付用フラン
ジ（１１）が設けられ、該取付用フランジ（１１）に図
示しない真空容器が接続され、開口部（３）を介してポ
ンプケーシング（１）内と真空容器内とが連通してい
る。ポンプケーシング（１）内には、上方に開口する有
底円筒状の放射シールド（１３）と、該放射シールド
（１３）内に配置され下方に開口する有底円筒状のクラ
イオパネル（１５）とが同心状に配設されている。上記
ポンプケーシング（１）の開口部（３）には、真空容器
からポンプケーシング（１）内に入射する気体分子を拡
散するバッフル（１９）が配置され、図示しないが、該
バッフル（１９）は放射シールド（１３）に取り付けら
れている。上記バッフル（１９）、放射シールド（１
３）およびクライオパネル（１５）は、高熱伝導性材料
である銅から成る。また、クライオパネル（１５）の内
面には吸着剤層（Ｄ）が形成されている。
ンプ（Ａ）を示す。該クライオポンプ（Ａ）はポンプ部
（Ｂ）および冷凍部（Ｃ）から構成されている。該ポン
プ部（Ｂ）は、低熱伝導性材料であるステンレス鋼から
成るポンプケーシング（１）を有し、上方に開口部
（３）を有する側壁（５）と、底壁（７）と、該底壁
（７）に連続する円筒状の膨張機収容部（９）とを有す
る。該ポンプケーシング（１）の上部には取付用フラン
ジ（１１）が設けられ、該取付用フランジ（１１）に図
示しない真空容器が接続され、開口部（３）を介してポ
ンプケーシング（１）内と真空容器内とが連通してい
る。ポンプケーシング（１）内には、上方に開口する有
底円筒状の放射シールド（１３）と、該放射シールド
（１３）内に配置され下方に開口する有底円筒状のクラ
イオパネル（１５）とが同心状に配設されている。上記
ポンプケーシング（１）の開口部（３）には、真空容器
からポンプケーシング（１）内に入射する気体分子を拡
散するバッフル（１９）が配置され、図示しないが、該
バッフル（１９）は放射シールド（１３）に取り付けら
れている。上記バッフル（１９）、放射シールド（１
３）およびクライオパネル（１５）は、高熱伝導性材料
である銅から成る。また、クライオパネル（１５）の内
面には吸着剤層（Ｄ）が形成されている。
【００１６】一方、上記冷凍部（Ｃ）は、上記バッフル
（１９）、放射シールド（１３）およびクライオパネル
（１５）を極低温に冷却するギフォード・マクマホンサ
イクルの２段ＧＭ冷凍機であり、冷媒ガスであるヘリウ
ムガスを圧縮する図示しない圧縮機ユニットと、上記ポ
ンプケーシング（１）の下側に配設された膨張機（２
１）とを備え、両装置が冷媒循環可能に接続されている
ものである。
（１９）、放射シールド（１３）およびクライオパネル
（１５）を極低温に冷却するギフォード・マクマホンサ
イクルの２段ＧＭ冷凍機であり、冷媒ガスであるヘリウ
ムガスを圧縮する図示しない圧縮機ユニットと、上記ポ
ンプケーシング（１）の下側に配設された膨張機（２
１）とを備え、両装置が冷媒循環可能に接続されている
ものである。
【００１７】上記膨張機（２１）は、上記膨張機収容部
（９）の下端に連結されたケーシング（２３）と、上記
膨張機収容部（９）内に収容されてポンプケーシング
（１）の底壁開口（７ａ）を貫通してポンプケーシング
（１）内にまで進入しているシリンダ（２５）とを有す
る。上記ケーシング（２３）には、上記圧縮機ユニット
の吐出側に接続される高圧ガス入口管（２７）と、同吸
込側に接続される低圧ガス出口管（２９）とが設けられ
ている。上記シリンダ（２５）は、上記膨張機収容部
（９）内に配置された大径部（３１）と、該大径部（３
１）の上端に同心状に連続する小径部（３３）とを有
し、該大径部（３１）の上端部にフランジ状の第１コー
ルドヘッド（３５）が設けられている一方、上記小径部
（３３）の上端部に第２コールドヘッド（３７）が設け
られている。
（９）の下端に連結されたケーシング（２３）と、上記
膨張機収容部（９）内に収容されてポンプケーシング
（１）の底壁開口（７ａ）を貫通してポンプケーシング
（１）内にまで進入しているシリンダ（２５）とを有す
る。上記ケーシング（２３）には、上記圧縮機ユニット
の吐出側に接続される高圧ガス入口管（２７）と、同吸
込側に接続される低圧ガス出口管（２９）とが設けられ
ている。上記シリンダ（２５）は、上記膨張機収容部
（９）内に配置された大径部（３１）と、該大径部（３
１）の上端に同心状に連続する小径部（３３）とを有
し、該大径部（３１）の上端部にフランジ状の第１コー
ルドヘッド（３５）が設けられている一方、上記小径部
（３３）の上端部に第２コールドヘッド（３７）が設け
られている。
【００１８】上記ＧＭ冷凍機の膨張機（２１）は公知の
構造のものであり、ここでは図示しないが、その構造を
説明すると、シリンダ（２５）内には、シリンダ（２
５）内の上記各コールドヘッド（３５），（３７）に対
応する位置に膨張空間を区画形成するディスプレーサが
往復移動可能に嵌挿され、高圧ヘリウムガスを各膨張空
間でサイモン膨張させ、その膨張に伴う温度降下により
極低温に冷却している。一方、上記ケーシング（２３）
内には、回転する毎に開閉して、開操作で上記高圧ガス
入口管（２７）から流入するヘリウムガスを上記シリン
ダ（２５）内の各膨張空間に供給し、閉操作で膨張空間
内で膨張したヘリウムガスを低圧ガス出口管（２９）か
ら排出するように切り換わるロータリバルブが収容され
ている。そして、上記ＧＭ冷凍機は、上記圧縮機ユニッ
トから吐出された高圧ヘリウムガスを膨張機（２１）に
供給し、該膨張機（２１）で高圧ヘリウムガスを膨張さ
せて極低温に冷却し、これによりシリンダ（２５）の各
コールドヘッド（３５），（３７）を極低温に冷却し、
膨張後の低圧ヘリウムを圧縮機ユニットに戻して再圧縮
するようになっている。
構造のものであり、ここでは図示しないが、その構造を
説明すると、シリンダ（２５）内には、シリンダ（２
５）内の上記各コールドヘッド（３５），（３７）に対
応する位置に膨張空間を区画形成するディスプレーサが
往復移動可能に嵌挿され、高圧ヘリウムガスを各膨張空
間でサイモン膨張させ、その膨張に伴う温度降下により
極低温に冷却している。一方、上記ケーシング（２３）
内には、回転する毎に開閉して、開操作で上記高圧ガス
入口管（２７）から流入するヘリウムガスを上記シリン
ダ（２５）内の各膨張空間に供給し、閉操作で膨張空間
内で膨張したヘリウムガスを低圧ガス出口管（２９）か
ら排出するように切り換わるロータリバルブが収容され
ている。そして、上記ＧＭ冷凍機は、上記圧縮機ユニッ
トから吐出された高圧ヘリウムガスを膨張機（２１）に
供給し、該膨張機（２１）で高圧ヘリウムガスを膨張さ
せて極低温に冷却し、これによりシリンダ（２５）の各
コールドヘッド（３５），（３７）を極低温に冷却し、
膨張後の低圧ヘリウムを圧縮機ユニットに戻して再圧縮
するようになっている。
【００１９】そして、上記第１コールドヘッド（３５）
は上記放射シールド（１３）の底壁中央部に、上記第２
コールドヘッド（３７）は上記クライオパネル（１５）
の天壁中央部にそれぞれ伝熱可能に接合されており、上
記放射シールド（１３）およびバッフル（１９）は第１
コールドヘッド（３５）によりその温度と同じ温度（８
０Ｋ）に冷却され、上記クライオパネル（１５）は第２
コールドヘッド（３７）によりその温度と同じ温度（１
５Ｋ）に冷却されている。そして、上記放射シールド
（１３）は、外部から入射する放射熱からクライオパネ
ル（１５）をシールドする。（３９）は水素蒸気圧温度
計のセンサであり、（４１）はリード線、（４３）は上
記センサ（３９）とリード線（４１）で接続された水素
蒸気圧温度計の計器部であり、該水素蒸気圧温度計は第
１コールドヘッド（３５）の温度を測定するためのもの
である。また、（４５）はポンプケーシング（１）内の
温度を測定するための熱電対のリード線である。
は上記放射シールド（１３）の底壁中央部に、上記第２
コールドヘッド（３７）は上記クライオパネル（１５）
の天壁中央部にそれぞれ伝熱可能に接合されており、上
記放射シールド（１３）およびバッフル（１９）は第１
コールドヘッド（３５）によりその温度と同じ温度（８
０Ｋ）に冷却され、上記クライオパネル（１５）は第２
コールドヘッド（３７）によりその温度と同じ温度（１
５Ｋ）に冷却されている。そして、上記放射シールド
（１３）は、外部から入射する放射熱からクライオパネ
ル（１５）をシールドする。（３９）は水素蒸気圧温度
計のセンサであり、（４１）はリード線、（４３）は上
記センサ（３９）とリード線（４１）で接続された水素
蒸気圧温度計の計器部であり、該水素蒸気圧温度計は第
１コールドヘッド（３５）の温度を測定するためのもの
である。また、（４５）はポンプケーシング（１）内の
温度を測定するための熱電対のリード線である。
【００２０】そして、上記吸着剤層（Ｄ）は、多孔質構
造を有するスメクタイト族粘土鉱物のゲルにより構成さ
れている。上記スメクタイト族粘土鉱物は、２八面体型
または３八面体型のケイ酸塩の八面体層に上下１層のケ
イ酸塩の四面体層が結合した２：１型の層状ケイ酸塩で
あり、水や他の溶媒により膨潤し、粒子径が非常に小さ
いため分散し易く、ゾルまたはゲルを形成し、その多孔
質構造により強い吸着力を有する。
造を有するスメクタイト族粘土鉱物のゲルにより構成さ
れている。上記スメクタイト族粘土鉱物は、２八面体型
または３八面体型のケイ酸塩の八面体層に上下１層のケ
イ酸塩の四面体層が結合した２：１型の層状ケイ酸塩で
あり、水や他の溶媒により膨潤し、粒子径が非常に小さ
いため分散し易く、ゾルまたはゲルを形成し、その多孔
質構造により強い吸着力を有する。
【００２１】上記スメクタイト族粘土鉱物として、モン
モリロナイト、バイデライト、サポナイト、ヘクトライ
ト、スチブンサイト等の天然鉱物の他、合成ヘクトライ
ト、合成サポナイト等の合成スメクタイトのうちのいず
れか１種を用いる。上記天然スメクタイトの理想化学組
成式は次の通りである。
モリロナイト、バイデライト、サポナイト、ヘクトライ
ト、スチブンサイト等の天然鉱物の他、合成ヘクトライ
ト、合成サポナイト等の合成スメクタイトのうちのいず
れか１種を用いる。上記天然スメクタイトの理想化学組
成式は次の通りである。
【００２２】モンモリロナイト：Na0.33（Al1.67M
g0.33）Si4 O 10（OH）2 バイデライト ：Na0.33Al2 （Si3.67Al0.33）O
10（OH）2 サポナイト ：Na0.33Mg3 （Si3.67Al0.33）O
10（OH）2 ヘクトライト ：Na0.33（Mg2.67Li0.33）Si4 O
10（OH）2 スチブンサイト ：Na0.16Mg2.92Si4 O 10（OH）2 具体的に、本実施例では合成ヘクトライトを用いる。該
合成ヘクトライトは水熱合成により製造された多孔体で
あり、水熱合成の温度が低いほど吸着能が高く、２７０
〜６２０ｍ2 ｇ-1の比表面積を有する。上記合成ヘクト
ライトの製品として、例えばチキソピーＷ（協和化学
（株）製、商品名）、ラポナイト（ラポート社製、商品
名）が知られている。また、クライオパネル（１５）の
表面はブラスト仕上げされている。
g0.33）Si4 O 10（OH）2 バイデライト ：Na0.33Al2 （Si3.67Al0.33）O
10（OH）2 サポナイト ：Na0.33Mg3 （Si3.67Al0.33）O
10（OH）2 ヘクトライト ：Na0.33（Mg2.67Li0.33）Si4 O
10（OH）2 スチブンサイト ：Na0.16Mg2.92Si4 O 10（OH）2 具体的に、本実施例では合成ヘクトライトを用いる。該
合成ヘクトライトは水熱合成により製造された多孔体で
あり、水熱合成の温度が低いほど吸着能が高く、２７０
〜６２０ｍ2 ｇ-1の比表面積を有する。上記合成ヘクト
ライトの製品として、例えばチキソピーＷ（協和化学
（株）製、商品名）、ラポナイト（ラポート社製、商品
名）が知られている。また、クライオパネル（１５）の
表面はブラスト仕上げされている。
【００２３】上記クライオパネル（１５）に吸着剤層
（Ｄ）を形成する方法について説明すると、まず、合成
ヘクトライトの粉体を水に分散させ、透明のコロイド溶
液を調製する。上記クライオパネルとして銅板を用い、
この銅板表面をガラスビーズブラストによりあらしてお
く。次に、コロイド溶液を銅板表面に塗布して塗布層を
形成する。次に、該塗布層を大気中で常温で乾燥してゲ
ル化する。この状態では塗布層は比較的多くの水分を保
持している。この後、加熱しながら真空乾燥することに
より、塗布層の表面部分に多孔質構造を形成し、吸着剤
層（Ｄ）の形成は終了する。上記塗布層の表面部分が多
孔質構造になったことは、この部分が白色に変化するこ
とで確認できる。この場合、最初の常温乾燥により、塗
布層の垂れを防止し、塗布層全体を銅板に保持させるこ
とができる。後から行う加熱真空乾燥により、塗布層の
表面部分の水分を急激に取り去ってこの部分を多孔質構
造にする一方、内部にクライオパネル（１５）に対する
付着に必要な水分を保持しておくことができる。
（Ｄ）を形成する方法について説明すると、まず、合成
ヘクトライトの粉体を水に分散させ、透明のコロイド溶
液を調製する。上記クライオパネルとして銅板を用い、
この銅板表面をガラスビーズブラストによりあらしてお
く。次に、コロイド溶液を銅板表面に塗布して塗布層を
形成する。次に、該塗布層を大気中で常温で乾燥してゲ
ル化する。この状態では塗布層は比較的多くの水分を保
持している。この後、加熱しながら真空乾燥することに
より、塗布層の表面部分に多孔質構造を形成し、吸着剤
層（Ｄ）の形成は終了する。上記塗布層の表面部分が多
孔質構造になったことは、この部分が白色に変化するこ
とで確認できる。この場合、最初の常温乾燥により、塗
布層の垂れを防止し、塗布層全体を銅板に保持させるこ
とができる。後から行う加熱真空乾燥により、塗布層の
表面部分の水分を急激に取り去ってこの部分を多孔質構
造にする一方、内部にクライオパネル（１５）に対する
付着に必要な水分を保持しておくことができる。
【００２４】上記クライオポンプ（Ａ）の動作について
説明すると、ポンプケーシング（１）に入射する気体の
うち、水蒸気やそれよりも飽和蒸気圧の高い気体はバッ
フル（１９）により凝縮し、ポンプケーシング（１）内
から排気される。水蒸気等よりも飽和蒸気圧が低い窒
素、酸素等の気体はクライオパネル（１５）により凝縮
し排気される。窒素等よりも飽和蒸気圧が低い水素のよ
うな気体はクライオパネル（１５）内面の吸着剤層
（Ｄ）に吸着されて排気される。ポンプ使用後、ベーキ
ング処理を行い、真空容器やポンプケーシング（１）、
吸着剤層（Ｄ）の脱ガスを行う。これにより、吸着剤層
（Ｄ）の吸着剤は再使用可能となる。
説明すると、ポンプケーシング（１）に入射する気体の
うち、水蒸気やそれよりも飽和蒸気圧の高い気体はバッ
フル（１９）により凝縮し、ポンプケーシング（１）内
から排気される。水蒸気等よりも飽和蒸気圧が低い窒
素、酸素等の気体はクライオパネル（１５）により凝縮
し排気される。窒素等よりも飽和蒸気圧が低い水素のよ
うな気体はクライオパネル（１５）内面の吸着剤層
（Ｄ）に吸着されて排気される。ポンプ使用後、ベーキ
ング処理を行い、真空容器やポンプケーシング（１）、
吸着剤層（Ｄ）の脱ガスを行う。これにより、吸着剤層
（Ｄ）の吸着剤は再使用可能となる。
【００２５】以上のように、上記実施例では、吸着剤層
（Ｄ）が多孔質構造を有するスメクタイト族粘土鉱物の
ゲルから成るので、クライオパネル（１５）に無機材料
から成る吸着剤層（Ｄ）が形成されることになり、ガス
放出が少なくなり、耐熱性が向上すると共に、吸着剤層
（Ｄ）にゲルの支持構造が形成されて層表面から粘土粒
子が剥離しにくくなり、極高真空および清浄真空を実現
可能となる。また、上記無機吸着剤層（Ｄ）により通常
の加熱再生処理により吸着剤を再使用できると共に、合
成ヘクトライトにより大きな吸着量を得ることができ
る。
（Ｄ）が多孔質構造を有するスメクタイト族粘土鉱物の
ゲルから成るので、クライオパネル（１５）に無機材料
から成る吸着剤層（Ｄ）が形成されることになり、ガス
放出が少なくなり、耐熱性が向上すると共に、吸着剤層
（Ｄ）にゲルの支持構造が形成されて層表面から粘土粒
子が剥離しにくくなり、極高真空および清浄真空を実現
可能となる。また、上記無機吸着剤層（Ｄ）により通常
の加熱再生処理により吸着剤を再使用できると共に、合
成ヘクトライトにより大きな吸着量を得ることができ
る。
【００２６】また、ブラスト仕上げにより、クライオパ
ネル（１５）の銅板表面の汚れや被膜が剥離されると共
に表面積が増加するため、吸着剤層（Ｄ）の密着性を向
上させることができる。
ネル（１５）の銅板表面の汚れや被膜が剥離されると共
に表面積が増加するため、吸着剤層（Ｄ）の密着性を向
上させることができる。
【００２７】また、上記吸着剤層（Ｄ）の形成方法によ
り、上記塗布層の乾燥の程度を調整することにより、塗
布層をクライオパネル（１５）に付着させたままで、塗
布層に多孔質構造を形成でき、ゲルの支持構造を有する
無機材料から成る吸着剤層（Ｄ）をクライオパネル（１
５）に安定して保持させることができる。しかも、コロ
イド溶液を塗布して乾燥するだけであるので、簡単に吸
着剤層（Ｄ）を形成することができる。
り、上記塗布層の乾燥の程度を調整することにより、塗
布層をクライオパネル（１５）に付着させたままで、塗
布層に多孔質構造を形成でき、ゲルの支持構造を有する
無機材料から成る吸着剤層（Ｄ）をクライオパネル（１
５）に安定して保持させることができる。しかも、コロ
イド溶液を塗布して乾燥するだけであるので、簡単に吸
着剤層（Ｄ）を形成することができる。
【００２８】
【発明の効果】以上のように、請求項１に係る発明のク
ライオポンプによれば、クライオパネル（１５）の表面
に形成された吸着剤層（Ｄ）が多孔質構造を有するスメ
クタイト族粘土鉱物のゲルであるので、ゲルの支持構造
を有する無機材料から成る吸着剤層（Ｄ）を形成でき、
ガス放出が少なく、耐熱性に優れ、層表面から粘土粒子
が剥離しにくい吸着剤層（Ｄ）を形成でき、極高真空お
よび清浄真空を実現可能となる。また、通常の加熱再生
処理により吸着剤が再使用可能となる利点がある。
ライオポンプによれば、クライオパネル（１５）の表面
に形成された吸着剤層（Ｄ）が多孔質構造を有するスメ
クタイト族粘土鉱物のゲルであるので、ゲルの支持構造
を有する無機材料から成る吸着剤層（Ｄ）を形成でき、
ガス放出が少なく、耐熱性に優れ、層表面から粘土粒子
が剥離しにくい吸着剤層（Ｄ）を形成でき、極高真空お
よび清浄真空を実現可能となる。また、通常の加熱再生
処理により吸着剤が再使用可能となる利点がある。
【００２９】さらに、請求項２に係る発明によれば、ス
メクタイト族粘土鉱物に合成ヘクトライトを用いること
により、無機吸着剤の上記特徴に加えて大きな吸着量を
得ることができる。
メクタイト族粘土鉱物に合成ヘクトライトを用いること
により、無機吸着剤の上記特徴に加えて大きな吸着量を
得ることができる。
【００３０】さらに、請求項３に係る発明によれば、ク
ライオパネル（１５）に銅を使用する場合、ブラスト仕
上げにより、銅表面の汚れや被膜が剥離されると共に表
面積が増加するため、吸着剤層（Ｄ）の密着性を向上さ
せることができる。
ライオパネル（１５）に銅を使用する場合、ブラスト仕
上げにより、銅表面の汚れや被膜が剥離されると共に表
面積が増加するため、吸着剤層（Ｄ）の密着性を向上さ
せることができる。
【００３１】また、請求項４に係る発明のクライオポン
プの製造方法によれば、スメクタイト族粘土鉱物のコロ
イド溶液をクライオパネル（１５）の表面に塗布し、塗
布層を乾燥してゲル化し、多孔質構造を有する吸着剤層
（Ｄ）を形成しているので、乾燥の程度を調整すること
により、塗布層を吸着剤層（Ｄ）を付着させたままで、
塗布層に多孔質構造を形成でき、ゲルの支持構造を有す
る無機材料から成る吸着剤層（Ｄ）をクライオパネル
（１５）に安定して保持させることができる。しかも、
コロイド溶液を塗布して乾燥するだけであるので、簡単
に吸着剤層（Ｄ）を形成することができる。
プの製造方法によれば、スメクタイト族粘土鉱物のコロ
イド溶液をクライオパネル（１５）の表面に塗布し、塗
布層を乾燥してゲル化し、多孔質構造を有する吸着剤層
（Ｄ）を形成しているので、乾燥の程度を調整すること
により、塗布層を吸着剤層（Ｄ）を付着させたままで、
塗布層に多孔質構造を形成でき、ゲルの支持構造を有す
る無機材料から成る吸着剤層（Ｄ）をクライオパネル
（１５）に安定して保持させることができる。しかも、
コロイド溶液を塗布して乾燥するだけであるので、簡単
に吸着剤層（Ｄ）を形成することができる。
【図１】本発明の一実施例のクライオポンプの一部破断
正面図である。
正面図である。
１ ポンプケーシング １５ クライオパネル Ｄ 吸着剤層
Claims (4)
- 【請求項１】 ポンプケーシング（１）内に極低温に冷
却されるクライオパネル（１５）が収容され、該クライ
オパネル（１５）の表面に吸着剤層（Ｄ）が形成されて
おり、冷却された上記吸着剤層（Ｄ）により上記ポンプ
ケーシング（１）内の、凝縮による排気ができない気体
を吸着するクライオポンプにおいて、 上記吸着剤層（Ｄ）は、多孔質構造を有するスメクタイ
ト族粘土鉱物のゲルから成ることを特徴とするクライオ
ポンプ。 - 【請求項２】 上記スメクタイト族粘土鉱物は合成ヘク
トライトである請求項１記載のクライオポンプ。 - 【請求項３】 上記クライオパネル（１５）は銅から成
り、その表面はブラスト仕上げされている請求項１また
は請求項２記載のクライオポンプ。 - 【請求項４】 ポンプケーシング（１）内に極低温に冷
却されるクライオパネル（１５）が収容され、該クライ
オパネル（１５）の表面に吸着剤層（Ｄ）が形成されて
おり、冷却された上記吸着剤層（Ｄ）により上記ポンプ
ケーシング（１）内の、凝縮による排気ができない気体
を吸着するクライオポンプにおいて、 スメクタイト族粘土鉱物を水に分散させたコロイド溶液
を調製し、該コロイド溶液をクライオパネル（１５）の
表面に塗布して塗布層を形成し、該塗布層を乾燥してゲ
ル化し、多孔質構造を有する吸着剤層（Ｄ）を形成する
ことを特徴とするクライオポンプの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9348594A JPH07301178A (ja) | 1994-05-02 | 1994-05-02 | クライオポンプおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9348594A JPH07301178A (ja) | 1994-05-02 | 1994-05-02 | クライオポンプおよびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07301178A true JPH07301178A (ja) | 1995-11-14 |
Family
ID=14083655
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9348594A Withdrawn JPH07301178A (ja) | 1994-05-02 | 1994-05-02 | クライオポンプおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07301178A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006036257A1 (en) * | 2004-09-24 | 2006-04-06 | Brooks Automation, Inc. | High conductance cryopump for type iii gas pumping |
| CN101956690A (zh) * | 2009-07-16 | 2011-01-26 | 住友重机械工业株式会社 | 低温泵及低温泵的监控方法 |
| CN117108477A (zh) * | 2023-10-25 | 2023-11-24 | 苏州八匹马超导科技有限公司 | 一种低温泵及其制备方法 |
| US20260028975A1 (en) * | 2024-07-29 | 2026-01-29 | Applied Materials, Inc. | Protective coatings for cryogenic pump components in process chambers |
-
1994
- 1994-05-02 JP JP9348594A patent/JPH07301178A/ja not_active Withdrawn
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006036257A1 (en) * | 2004-09-24 | 2006-04-06 | Brooks Automation, Inc. | High conductance cryopump for type iii gas pumping |
| US7313922B2 (en) | 2004-09-24 | 2008-01-01 | Brooks Automation, Inc. | High conductance cryopump for type III gas pumping |
| CN101956690A (zh) * | 2009-07-16 | 2011-01-26 | 住友重机械工业株式会社 | 低温泵及低温泵的监控方法 |
| JP2011021550A (ja) * | 2009-07-16 | 2011-02-03 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | クライオポンプ、及びクライオポンプの監視方法 |
| US9068564B2 (en) | 2009-07-16 | 2015-06-30 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | Cryopump and method of monitoring cryopump |
| CN117108477A (zh) * | 2023-10-25 | 2023-11-24 | 苏州八匹马超导科技有限公司 | 一种低温泵及其制备方法 |
| CN117108477B (zh) * | 2023-10-25 | 2024-01-26 | 苏州八匹马超导科技有限公司 | 一种低温泵及其制备方法 |
| US20260028975A1 (en) * | 2024-07-29 | 2026-01-29 | Applied Materials, Inc. | Protective coatings for cryogenic pump components in process chambers |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010703 |