JPS6312890A

JPS6312890A - クライオポンプの始動及び再生方法

Info

Publication number: JPS6312890A
Application number: JP15672186A
Authority: JP
Inventors: Mutsuo Mukuda; 睦夫椋田; Toshihiko Nakase; 俊彦中瀬
Original assignee: Sumitomo Precision Products Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Precision Products Co Ltd
Priority date: 1986-07-03
Filing date: 1986-07-03
Publication date: 1988-01-20

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】利用産業分野この発明は、ヘリウム循環式冷凍機を用いて高真空化を
達成するクライオポンプの始動方法と再生方法に係り、
冷水または温水を供給するだけの簡単な操作にて、始動
及び再生に要する時間を短縮できるクライオポンプの始
動及び再生方法に関する。

背景技術高真空雰囲気を得るために、所謂吸気式の真空ポンプと
ともに、極低温を利用するクライオポンプが多用されて
いる。

このクライオポンプは、円筒状ポンプ本体内に、熱絶縁
材からなる円筒状ピストンのディスプレイサを嵌入した
構成からなり、外部のコンプレッサにて圧縮されたヘリ
ウムが冷凍機内に導入され、ディスプレイサが下降する
ことにより、ディスプレイサ内を上昇して膨張室に入り
、２段式の場合は、第１ステージ、第２ステージの各々
で、高圧ヘリウムが断熱膨脹して冷熱を発生し、各ステ
ージに熱伝導的に接続されるクライオパネルが冷却され
、また、膨張するヘリウムはディスプレイサが上昇する
ことにより、排出されて再びコンプレッサ側へ流れ、こ
の循環を繰り返すことにより、クライオパネルを所要の
極低温、すなわち、第１ステージでは７７°に以下、第
２ステージでは２０°に以下に冷却し、所要容器内の気
体分子を極低温に冷却したクライオパネルにて捕捉する
作用を有する。

従って、クライオポンプの始動は、クライオパネルを運
転可能なかかる極低温まで冷却降下させる必要があり、
所要降下温度まで奪取すべき総熱量と冷凍機の能力とに
よって、冷却効果時間が決定し、大型機で約１０〜３時
間、小型機で約１時間程度の時間を要していた。

また、クライオパネルをかかる極低温まで冷却降下させ
た後、気体分子を吸着する運転動作に移るが、該パネル
の吸着捕獲量が一定量を越えると、所謂排気能が飽和す
るため、冷凍機を停止しクライオパネルを室温まで戻し
、吸着していた分子を放出させて、容器外に排出する所
謂クライオポンプの再生操作が必要となる。

上述したクライオポンプの始動及び再生には、各々長時
間を要し、種々の工業上利用される真空雰囲気を得るた
めの作業能率を低下させ、生産能率を低下させる要因と
なるため、従来、始動時間並びに再生時間の短縮を目的
に、装置の改良あるいは始動及び再生方法が工夫されて
きた。

例えば、始動方法として、クライオポンプシリンダを移
動させて液体窒素冷却式シールドと熱的接続させて予冷
する方法（特公昭６１−１９８３２号公報）が提案され
ている。始動時の冷却降下時間を短縮する効果が得られ
るが、液体窒素冷却装置を付設する必要があり、装置的
に高価となる問題がある。

また、クライオポンプの再生方法として、ポンプ内をホ
ットな窒素ガスにてブローする方法（特開昭５７−１４
６０７２号公報）が提案されている。しかし、導入する
窒素ガスの流入出管路及び制御系を設ける必要があり、
価格的な問題とともに、ポンプ内の温度、圧力の所要の
制御が必要となるなど、副次的な問題を生じていた。

発明の目的この発明は、クライオポンプにおける始動時の冷却降下
時間及び再生時間の短縮を目的とし、極めて簡単な操作
にて、高い効果が得られる始動及び再生方法をｉ的とし
ている。

発明の構成と効果この発明は、クライオポンプにおける始動時の冷却降下
時間及び再生時間の短縮を目的として種々検討した結果
、クライオパネルとディスプレイサの低温部から奪取さ
れた熱が、冷媒として循環してヘリウムを介して、ディ
スプレイサとは反対側の冷凍機駆動部に溜り、冷却降下
時間を延長させていることに着目し、同部を冷却するこ
とにより冷却効果時間を短縮でき、また、再生時は、同
部を加熱することにより再生に要する時間を短縮できる
ことを知見し、この発明を完成したものである。

すなわち、この発明は、高圧ヘリウムを断熱膨脹させ、発生した極低温をクライ
オパネルに熱伝導させ、クライオパネルに容器内の分子
を吸着し、容器内を真空化するクライオポンプにおいて
、ディスプレイサを往復動させるモータを内蔵し、かつ
前記ヘリウムを断続的に循環させるための管路やバルブ
を内蔵およびｌまたは付設してなるヘリウム循環式冷凍
機駆動部の外周部を、ウォータージャケットにて被包し
、前記クライオパネルを所定温度まで冷却降下させる始
動時に、該ジャケットに冷水を供給して冷却することに
より、冷却降下を促進させ、あるいは、前記クライオパネルを所定温度まで昇温させ
る再生時に、該ジャケットに温水を供給して加熱するこ
とにより、昇温再生を促進させることを特徴とするクラ
イオポンプの始動及び再生方法である。

この発明において、冷凍機駆動部を冷却または加熱でき
れば、ウォタージャケットの構成等はいかなる構成でも
よく、冷凍機駆動部の構成、形状等に応じて、適宜選定
する必要がある。

発明の図面に基づく開示第１図はこの発明によるクライオポンプの断面説明図で
ある。

ポンプの中央に位置する円筒状の冷凍根本＃−（１）は
、２段構成からなり、大径の第１段冷却部（２）先端に
は、カップ状のシールド（４）が接続され、その開口部
に第１段クライオパネル（５）が設けてあり、小径の第
２段冷却部（３）先端には傘状の第２段クライオパネル
（６）が接続してあり、これらクライオパネル（５Ｘ６
）を囲繞するための、ポンプケース（７）が冷凍機本体
（１）の下部に接続しである。

冷凍機本体（１）内には、図示しないが、円筒ピストン
であるディスプレイサが内嵌され、冷凍機本体（１）は
、上記のディスプレイサを上下動させるためのモータを
内蔵した冷凍機駆動部（８）と連結しである。

冷凍機駆動部（８）には、外部のコンプレッサ（９）に
て高圧化されたヘリウムガスを導入するための管路（１
０）と断熱膨脹した低圧ヘリウムガスを排出するための
管路（１１）とが付設しである。

また、冷凍機駆動部（８）の外周部全体は、ウォーター
ジャケット（１２）にて包囲してあり、導入側の冷水用
管路（１３）及び温水用管路（１５）が接続され、さら
に、排出側管路（１７）がそれぞれ接続しである。

この発明による始動方法を説明すると、まず、冷凍機本
体（１）の運転を開始するとともに、冷水用管路（１３
）のバルブ（１４）と排出側管路（１７）のバルブ（１
８）を開き、ウォータージャケット（１２）内に冷却水
を導入する。

冷凍機本体（１）の運転に伴ない、ディスプレイサ内に
導入されたヘリウムは断熱膨脹し、第１段部（２）と第
２段部（３）及び各部に接続したクライオパネル（５Ｘ
６）の熱を奪取する。

暖められたヘリウムガスは、冷凍機駆動部（８）を通っ
て、コンプレッサ（９）側へ戻るが、その際、冷凍機駆
動部（８）に熱を残すため、回部が加熱されて、冷却機
本体（１）の冷却効率が低下する。

しかし、前記のウォータージャケット（１２）内に冷却
水を導入することにより、冷凍機駆動部（８）が冷却さ
れ、冷却機本体（１）の冷却効率を向上させ、冷却降下
時間を短縮することができる。

各クライオパネル（５Ｘ６）が所定の運転温度まで冷却
されると、通常運転時においてヘリウムガスが奪取する
前記の熱量は極微小となるため、冷水用管路（１３）の
バルブ（１４）と排出側管路（１７）のバルブ（１８）
を閉じる。

次に、再生方法を説明すると、冷凍機本体（１）の運転
を停止し、温水用管路（１５）のバルブ（１６）と排出
側管路（１７）のバルブ（１８）を開き、ウォータージ
ャケラ）　（１２）内に温水を導入する。温水の導入に
伴ない冷凍機駆動部（８）が加熱され、冷凍機駆動部（
８）に接続される冷凍機本体（１）及びクライオパネル
（５Ｘ６）が熱伝導により、すみやかに加熱され、室温
まで昇温しで、捕獲した分子が放出される。

このように、ウォータージャケット（１２）内への温水
を導入することにより、冷凍機駆動部（８）並びにこれ
に接続される冷凍機本体（１）及びクライオパネル（５
Ｘ６）がすみやかに加熱され、再生に要する時間が短縮
される利点がある。

以上、詳述した如く、冷凍機駆動部（８）を冷却水に冷
却、あるいは温水にて加熱するだけの簡単な操作にて、
始動及び再生時間を短縮でき、また、装置的にも簡単な
ウォータージャケットとその管路を付設するだけで、構
成が簡単で安価であり、また、複雑な制御等が全く不要
な利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明によるクライオポンプの断面説明図で
ある。１・・・冷却機本体、２・・・第１段冷却部、３・・・
第２段冷却部、４・・・シールド、５，６・・・クライ
オパネル、７・・・ポンプケ−ス、８・・・冷凍機駆動
部、９・・・コンプレッサ、１０，１１・・・管路、１
２・・・ウォータージャケット、１３・・・冷水用管路
、１４，１６，１８・・・バルブ、１５・・・温水用管
路、１７・・・排出用管路。

Claims

【特許請求の範囲】１高圧ヘリウムを断熱膨脹させ、発生した極低温をクライ
オパネルに熱伝導させ、クライオパネルに容器内の分子
を吸着し、容器内を真空化するクライオポンプにおいて
、ディスプレイサを往復動させるモータを内蔵してなる
冷凍機駆動部の外周部を、ウォータージャケットにて被
包し、前記クライオパネルを所定温度まで冷却降下させ
る始動時に、該ジャケットに冷水を供給して冷却するこ
とにより、冷却降下を促進させることを特徴とするクラ
イオポンプの始動方法。２高圧ヘリウムを断熱膨脹させ、発生した極低温をクライ
オパネルに熱伝導させ、クライオパネルに容器内の分子
を吸着し、容器内を真空化するクライオポンプにおいて
、ディスプレイサを往復動させるモータを内蔵してなる
冷凍機駆動部の外周部を、ウォータージャケットにて被
包し、前記クライオパネルを所定温度まで昇温させる再
生時に、該ジャケットに温水を供給して加熱することに
より、昇温再生を促進させることを特徴とするクライオ
ポンプの再生方法。