JPS614874A - クライオポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、クライオポンプに関するものである。

〔発明の背景〕

従来、クライオポンプとしては、常温、低圧のヘリウム
ガスを吸込んで常温、高圧のヘリウムガスを吐出する圧
縮機と、この圧縮機より吐出された常温、高圧のヘリウ
ムガスを断熱膨張させて寒冷を発生させる膨張機と、こ
の膨張機のコールドステーシロンに取り付けられて周辺
のガスを凝縮又は凝固して捕集するクライオパネルとで
構成されたものが知られている（米国特許第４２８５７
１０号明細書、特公昭５８−２５８７３号公報）。

しかし、このようなりライオポンプでは、クライオパネ
ルの温度や被排気体の圧力に応じて圧縮機の吐出作動ガ
ス量を制御しようという認識を有していない。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、クライオパネルの温度や被排気体の圧
力に応じて圧縮機の吐出作動ガス量を制御することで、
圧縮機の運転動力の無駄をな曵すことができるクライオ
ポンプを提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、常温、低圧の作動ガスを吸込んで常温、高圧
の作動ガスを吐出する圧縮機を駆動するモータの電源周
波数変換手段と、圧縮機より吐出された作動ガスを断熱
膨張させて寒冷を発生させる膨張手段に取り付けられた
クライオパネルの温度若し畷は被排気体内の圧力を検知
する検知手段と、該手段の信号を受けてクライオパネル
の温度若し炙は被排気体内の圧力に応じて電源周波数変
換手段の出力周波数を制御する制御装置とを備えたこと
を特徴とするもので、クライオパネルの温度若しくは被
排気体内の圧力に応じて電源周波数変換手段の出力周波
数を制御することで、圧縮機の吐出作動ガス量をクライ
オパネルの温度若しくは被排気体内の圧力に応じて制御
するようにしたものである。

〔発明の実施例〕

本発明の一実施例を第１図、＄２図により説明する。

第１図で、クライオポンプは、常温、低圧の作動ガスを
吸込んで常温、高圧の作動ガスを吐出する圧縮機１０と
、圧縮４５！１０より吐出された常温、高圧の作動ガス
を断熱膨張させて寒冷を発生させる膨張手段、例えば、
２段の蓄冷器式膨張機（以下、膨張機と略）２０と、膨
張′Ｍ！、２０の第１段膨張戦２１と第２段膨張機ｎと
の先端部にそれぞれ取り付けられ周辺のガスを凝縮又は
凝固捕集するクライオパネル（９）、　３１とで構成さ
れ、圧縮機１０を駆動するモータの電源周波数変換手段
、例えば、インバータ菊と、この場合クライオパネル３
１に取り付けられ　−クライオパネル３１の温度を検知
する検知手段である温度センサー関と、温度センサー沁
の信号を受けてクライオパネル３１の温度に応じてイン
バータ菊の出力周波数を制御する制御装置ωとを備えて
いる。膨張ａ２ｏの第１段膨張機こと第２段膨張機４お
よびクライオパネル（９）、３１１　温度センサー（資
）は、クライオパネル阻に対応する側が開口した容器７
０に収納されている。クライオパネル３１と容器７０の
関口との間に位置するようにバッフル（資）がクライオ
パネル園に取り付けられている。圧縮機１０とインバー
タ切とは接続され、インバータ旬と制御装置ωとは接続
され、制御装！旬と温度センサと −（資）とは接続されている。圧縮機１０の吐出ロク膨
張機加の作動ガス入口とは、作動ガスの導入ライン匍で
連結され、膨張ａ２０の作動ガス出口と圧縮機１０の吸
入口とは、作動ガスの戻りライン９１で連結されている
。容器７０をその開口側が被排気体、例えば、真空チキ
ンバ１００に連通して具役することで、クライオポンプ
は、真空チキンパー００を排気可能に設け、られる。

まず、常温の状態から圧縮機ｌＯおよび膨張機（９）を
運転開始する。ここで、真空チャンバ１００内の粗引き
作業は終了している状態にあるものとする。

運転開始とともに第２段膨張機ｎの先端部の温度は低下
し始め、クライオポンプの大きさによってばらつきがあ
るものの１−２時間でほぼ一定温度になる。一方、膨張
機加側の要求する作動ガス流量Ｑは第２図の破線で示す
ように運転開始直後から第２段膨張機２の先端部の温度
Ｔの降下に呼応して増加し、運転時間１１〜２時間後に
一定温度になると同時に一定になる。

そして運転開始直後から最終時に至る要求作動ガス流量
の増加割合は２〜３倍程度である。

すなわち、定常運転状態における要求作動ガス流量を１
００チとすれば運転開始直後は３０〜５０チ程度でよい
ことになる。

そして、この増加割合はそれぞれの膨張機形状等によっ
て決まって鳴るものであるから、同一機種についてはあ
らかじめ、一度実験しておけば第２段膨張機ρの温度レ
ベルと必要作動ガス流量の関係が求められる。

また、圧縮機ｌＯの吐出ガス流量はモータの回転数に比
例するので汎用の交流モータを使用する場合は、そのま
ま電源周波数に比例する。

したがって上記から第２段膨張機乙の温度レベルと電源
周波数の関係が求まる。そこで、第２段膨張機ηの先端
部の温度を温度センサー団で検出して、制御装置ωに伝
達し、制御装置１６０はあらかじめ設定された第２段膨
張１１２２の先端部の温度と圧縮機用電源周波数の関係
から適正な電源周波数を選定してインバータ切に指令す
る。

本実施例によれば、圧縮機の回転数を膨張機先端部の温
度レベルに応じて変化させることができるので圧縮機は
膨張機が要求するだけ作動ガスを供給することになり、
圧縮機運転動力の無駄をなくすることができるという効
果がある。

次に本発明の他の実施例を第３図に示す。例えば真空チ
ャンバ１００内の圧力をクライオポンプの到達圧力より
もかなり高いところで保持したい場合、真空チャンバ１
００内圧力を圧力センサー５１で検出して制御装置ωに
伝達し、制御装置１６０においてあらかじめセットした
圧力と検出した真空チャンバ１００内圧力との差に応じ
てインバータ切の出力周波数を変えることで対応するも
のである。

この場合の圧力センサ５１は真空チャンバ１００に取り
付けたが、簡単にするにはクライオポンプのハウジング
７０に取り付けても同様な作用をなしうる。

すなわち、セット圧力よりも検出圧力の方が低い場合は
周波数を下げ、逆の場合は周波数を上げることになる。

第３図で、その他第１図と同−装置等は同一符号で示し
説明を省略する。

本実施例によれば、上記した一実施例での効果と同様の
効果を得ることができ、更に、圧縮機をＯＮ、ＯＦＦす
る場合に比して真空チャンバ内の圧力変動が小さ畷でき
るうえ、絞り弁方式よりも省エネルギになるという効果
がある。

〔発明の効果〕

本発明は、以上説明したように、常温、低圧の作動ガス
を吸込んで常温、高圧の作動ガスを吐出する圧縮機を駆
動するモータの電源周波数変換手段と、圧縮機より吐出
された作動ガスを断熱膨張させて寒冷を発生させる膨張
手段に取り付けられたクライオパネルの温度若し鳴は被
排気体内の圧力を検知する検知手段と、該手段の信号を
受けてクライオパネルの温度若しくは被排気体内の圧力
に応じて電源周波数変換手段の出力周波数を制御する制
御装置とを備えたことで、クライオパネルの温度若し鳴
は被排気体内の圧力に応じて圧縮機の吐出作動ガス量を
制御できるので、圧縮機の運転動力の無駄をなくすこと
ができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるクライオポンプの一実施例を示
す構成図、第２図は、第１図の膨張機の要求作動ガス流
量、第２段膨張機の先端部の温度と運転時間との関係を
示す模式図、第３図は、本発明によるクライオポンプの
他の実施例を示す構成図である。 １０・・・・・・圧縮機、加・・・・・・膨張機、３０
．３１・・・・・・クライオパネル、初・・・・・・イ
ンバータ、関・・・・・・温度センサー、５１・・・・
・・圧力センサー、ω・・・・・・制御装置、１００・
・・・・・真空チャンバ 代理人　弁理士　　高　橋　明　夫　（才２０

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、常温、低圧の作動ガスを吸込んで常温、高圧の作動
   ガスを吐出する圧縮機と、該圧縮機より吐出された常温
   、高圧の作動ガスを断熱膨張させて寒冷を発生させる膨
   張手段と、該膨張手段に取り付けられて周辺のガスを捕
   集するクライオパネルとでなり被排気体を排気可能に設
   けられるクライオポンプにおいて、前記圧縮機を駆動す
   るモータの電源周波数変換手段と、前記クライオパネル
   の温度若しくは被排気体内の圧力を検知する検知手段と
   、該検知手段の信号を受けてクライオパネルの温度若し
   くは被排気体内の圧力に応じて電源周波数変換手段の出
   力周波数を制御する制御装置とを備えたことを特徴とす
   るクライオポンプ。