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JP2512129B2 - Cryopump - Google Patents
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JP2512129B2 - Cryopump - Google Patents

Cryopump

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JP2512129B2
JP2512129B2 JP1009758A JP975889A JP2512129B2 JP 2512129 B2 JP2512129 B2 JP 2512129B2 JP 1009758 A JP1009758 A JP 1009758A JP 975889 A JP975889 A JP 975889A JP 2512129 B2 JP2512129 B2 JP 2512129B2
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cryopump
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radiant heat
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    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B37/00Pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B35/00
    • F04B37/06Pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B35/00 for evacuating by thermal means
    • F04B37/08Pumps 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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Description

【発明の詳細な説明】 〔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。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of use] The present invention condenses and adsorbs gas molecules having a boiling point higher than the panel temperature on a cryopanel surface cooled to an extremely low temperature, thereby rapidly transferring a large amount of gas. Regarding a cryopump for exhausting.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

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単一平坦面の
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。
As described in JP-A-61-169682, a conventional apparatus has a single flat surface cryopanel cooled to an extremely low temperature with liquid helium or the like, at a right angle to the surface of the gas inlet and at a constant interval. Are arranged in multiple. This cryopanel is radiated from the high temperature portion on the gas inflow surface side. A front shield plate cooled with liquid nitrogen is placed at a part of the gas inlet so as not to be heated by radiant heat, and a louver blind also cooled with liquid nitrogen is provided on the side surface of the cryopanel. The gas molecules pass through the gap of the louver blind and are solidified and adsorbed by the cryopanel. A rear shield cooled by liquid nitrogen is also provided on the rear side of the cryopanel.

前面シールド板,後面シールド板、および、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。
The front shield plate, the rear shield plate, and the surface of the louver blind are black-treated to absorb radiant heat, and external light rays are reflected by these shield plates once and reach the cryopanel. Has been done.

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。
The gas molecules to be exhausted flow into the cryopump from the inlet between the adjacent front shield plates. The gas molecule is
Collisions with the louver blind or the rear shield plate are repeated once or several times, some molecules flow out from the inlet, and some molecules reach the cryopanel and are condensed / adsorbed. If the ratio of the gas molecules condensed and adsorbed is increased, the pumping speed of the cryopump can be increased.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be Solved by the Invention]

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、さらに、
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。
In the conventional cryopump, it is arranged with an inclination of an angle α with respect to the plane perpendicular to the gas molecule inflow surface.
The normal line standing on the louver blind surface (A surface) facing the inflow port was oriented toward the inflow port. Further, the reflected gas molecules have the highest probability of advancing in the normal direction of the collision surface according to the cosine law. Therefore, the number of gas molecules that collide with the A surface of the louver blind is greater than the number of molecules that go back to the cryopanel side after reflection,
In particular, the gas molecules that collide with the A surface of the louver blind near the inflow port increase in the ratio of flowing out from the inflow port after being reflected. Therefore, in the conventional cryopump, the ratio of molecules condensed and adsorbed on the cryopanel, that is,
There was a problem that the passing probability was small and the exhaust speed did not increase.

また、従来のルーバブラインド形クライオポンプで
は、クライオパネル面が一平坦面であるためパネル単面
では凝縮・吸着できないヘリウムガス等の低沸点ガスを
排気することができなかった。
Further, in the conventional louver blind cryopump, since the cryopanel surface is one flat surface, it is not possible to exhaust a low boiling point gas such as helium gas that cannot be condensed / adsorbed on the single panel surface.

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。
An object of the present invention is to provide a cryopump capable of increasing the passage probability (that is, the trapping probability) of gas molecules in the cryopump, increasing the exhaust speed, and simultaneously exhausting gas helium.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

上記目的を達成するために、本発明の熱シールド板付
クライオポンプは、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
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
ド板とを備えた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
シールド面が実質的に平行面となるように複数列配置
し、かつ該シールド板をクライポンプの奥行き方向に同
列状に実質的に同じ幅で多段に配置し、各シールド板の
分子流入口面とは反対方向に前記クライオパネルを配置
し、かつ該クライオパネルの側面側で前記シールド板が
折曲げて形成されていることを特徴とするものである。
さらに、その一部に吸着剤を一体化したものである。
In order to achieve the above object, the cryopump with a heat shield plate of the present invention is a cryopanel cooled to an extremely low temperature for condensing and adsorbing gas molecules, and a radiant heat cooled to a low temperature for protecting the cryopanel from high temperature radiant heat. In a cryopump provided with a shield plate, the radiant heat shield plate is arranged in a plurality of rows so that the shield surface is substantially parallel to the gas molecule cryopump inlet surface, and the shield plate is The cryopanels are arranged in a row in the depth direction in substantially the same width and in multiple stages, the cryopanels are arranged in the direction opposite to the molecular inlet surface of each shield plate, and the shield plates are folded on the side surface side of the cryopanels. It is characterized by being formed by bending.
Furthermore, an adsorbent is integrated in a part thereof.

本発明のクライオポンプは特許請求の範囲各項の記載
の構成を特徴とする。
The cryopump of the present invention is characterized by the configurations described in the claims.

尚、本願明細書において、「背面」,「B面」なる語
は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。
In the specification of the application, the terms "rear surface" and "B surface" are expressions corresponding to the rear surface when the side closer to the gas inlet is defined as "front surface" and "A surface". Indicates the back side.

〔作用〕[Action]

ルーバブラインドのA面が流入面に対して実質的に平
行であり、かつ、奥行き方向に積層に配置されている
と、ルーバブラインドA面に衝突したガス粒子は、流入
口方向に戻るよりも、そのルーバより前段のルーバに衝
突する確率が増し、そこで再び反射して、さらにポンプ
奥方向にガス分子は進む様になる。したがって、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。
When the A surface of the louver blind is substantially parallel to the inflow surface and arranged in a stack in the depth direction, the gas particles that collide with the louver blind A surface are more likely to collide with the louver blind than the inflow direction. The probability that the louver collides with the louver before the louver increases, and the louver is reflected again there, and gas molecules further advance in the depth direction of the pump. Therefore, the probability of exiting the gas inlet is reduced and the capture probability is increased.

また、ルーバブラインドA面の背面側にクライオパネ
ルを配置することにより、上記A面で反射したガス分子
(例えば水素ガス分子)をこのパネルで凝縮・吸着で
き、捕捉確率はさらに向上する。また、屈曲面の一部に
吸着剤を設けることにより、ヘリウムガスを選択的に吸
着,排気することができる。
Further, by disposing the cryopanel on the back side of the louver blind A surface, the gas molecules (for example, hydrogen gas molecules) reflected on the A surface can be condensed and adsorbed by this panel, and the trapping probability is further improved. Further, by providing an adsorbent on a part of the curved surface, helium gas can be selectively adsorbed and exhausted.

ふく射シールド板をガス入口面に対して平行に配置す
れば、ガス粒子がシールド板表面(オモテメン)に衝突
して法線方向に飛び出す確率が多いことから前段の(上
流側,ガス入口側)クライオパネルにガス粒子が捕捉さ
れ易くなる。
If the radiation shield plate is placed parallel to the gas inlet surface, there is a high probability that gas particles will collide with the shield plate surface (omotemen) and jump out in the normal direction. Gas particles are easily trapped in the panel.

ふく射シールド板を複数列で実質的に同じ幅に配置す
れば、ガス粒子は途中の(後段側の)シールド板のガス
入口部に対面する露出部位にさえぎられることが少なく
なるからガス粒子を奥まで導くことができる。
If the radiation shield plates are arranged in multiple rows and have substantially the same width, the gas particles are less likely to be blocked by the exposed part of the shield plate facing the gas inlet part of the shield plate (on the rear stage side), so that the gas particles can be protected from the back. Can lead up to.

ふく射シールド板群の列を複数配置しても、その群列
間に仕切壁がない為、隣接する列群から飛んできたガス
粒子も充分捕捉可能である。
Even if a plurality of rows of the radiation shield plate group are arranged, since there is no partition wall between the group rows, it is possible to sufficiently capture the gas particles blown from the adjacent row groups.

クライオパネルを波板状にすればパネル面の面積が拡
大される。
If the cryopanel is corrugated, the area of the panel surface is enlarged.

クライオパネルの背後に吸着専用パネルを設ければ吸
着剤パネルのみを単独で交換可能となる。
If an adsorption-only panel is provided behind the cryopanel, only the adsorbent panel can be replaced independently.

クライオパネルに吸着剤埋め込み用窪を設ければ吸着
剤の脱落が防止される。
If the depression for embedding the adsorbent is provided in the cryopanel, the adsorbent is prevented from falling off.

尚、吸着剤としてはモレキュラーシーブや活性炭が好
適である。
Molecular sieve and activated carbon are suitable as the adsorbent.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の一実施例を第1図,第2図により説明
する。第2図は、第1図の鳥瞰図を示す。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、クライオパネル2側に直
角に折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。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 2 shows a bird's-eye view of FIG. Gas molecules to be exhausted flow into the cryopump from between the radiant heat shield plates 1 arranged on the front surface in the direction of the broken line arrow. The group of radiant heat shield plates 1 is arranged in the depth direction of the pump and on the same row at a predetermined interval. Radiant heat shield plate 1
Is cooled to a low temperature with liquid nitrogen and the temperature is maintained at about 80K. On the back surface of the radiant heat shield plate 1, a cryopanel 2 that is cooled to an extremely low temperature with liquid helium or the like is arranged. A radiation heat shield plate 3 cooled by liquid nitrogen or the like is provided on the back, top and bottom of the cryopump, respectively.
To provide. Further, the inner surfaces of the radiant heat shield plate 1 and the radiant heat shield plate 3 in the second and subsequent stages are treated black to increase the radiative rate of the surface. Further, both ends of the radiant heat shield plate 1 are bent at a right angle to the cryopanel 2 side so that the cryopanel 2 cannot be seen directly from the gas inlet port, and a high-temperature heat ray is prevented from entering the cryopanel 2. , Thermally protected.

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第1表に
示す。
Table 1 shows an example of performance comparison between the cryopump in the present embodiment and the conventional louver blind type cryopump.

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。したがって、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32%大きくなる効果が生
じる。
In this way, by disposing the radiant heat shield plate 1 parallel to the inflow port surface and having the same width in multiple stages in the depth direction, gas molecules are drawn deeper into the pump and the heat shield is provided. The gas molecules reflected by the plate 1 have a higher probability of reaching the cryopanel 2 facing them in the preceding stage. Therefore, in the present embodiment, there is an effect that the probability that gas molecules are condensed and adsorbed on the cryopanel 2, that is, the capture probability is increased by about 32% as compared with the conventional type.

第3図に本発明になる他の実施例を示す。本実施例が
第1図のものと異なる点は、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ところにある。本
実施例によれば、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。したがって、さらに捕捉確
率が大きくなる効果が生じる。
FIG. 3 shows another embodiment according to the present invention. This embodiment is different from that shown in FIG. 1 in that the bending angle of both ends of the radiation heat shield 1 of the second and subsequent stages is bent by 90 ° or more, and the bending surface 4 is directed toward the depth direction of the cryopump. is there. According to the present embodiment, when the gas molecules that collide with the bent surface 4 are reflected, the probability that the gas molecules travel in the depth direction of the pump increases, and the probability that the gas molecules flow out from the inflow port decreases. Therefore, there is an effect that the capture probability is further increased.

本発明による他の実施例を第4図に示す。本実施例が
第1図と異なる点は、2段目以後のふく射熱シールド板
1に、低温の衝立板5を設けた点にある。この衝突板5
もふく射熱シールド板となっている。この衝立板5を設
けることにより、ポンプ奥点より流入口点に向うは
ずのガス分子が、衝立板5ので反射し、クライオパネ
ル2の点で凝縮・吸着される確率が増加し、さらに捕
捉確率が大きくなる効果を生じる。
Another embodiment according to the present invention is shown in FIG. The present embodiment differs from FIG. 1 in that a low temperature partition plate 5 is provided on the radiant heat shield plate 1 after the second stage. This collision plate 5
It also serves as a heat radiation shield plate. By providing this partition plate 5, the gas molecules that should go from the pump back point toward the inlet point are reflected by the partition plate 5 and the probability of being condensed / adsorbed at the point of the cryopanel 2 increases. Has the effect of increasing.

本発明になる他の実施例を第5図に示す。本実施例が
第2図の例と異なる点は、クライオパネルを、波形状の
熱良導パネル6で構成したもので、液体ヘリウム管7
と、その接触部で一体化されている。本実施例によれ
ば、クライオパネル6面の表面積を広くとれるので、単
位面積当りの許容ガス凝縮・吸着量を一定とすれば、よ
り多くのガス分子を凝縮できるので、ガス排気容量を大
きくすることができる。したがって、より長時間に渡っ
てクライオポンプを連続運転することができる。
Another embodiment according to the present invention is shown in FIG. The present embodiment is different from the example shown in FIG. 2 in that the cryopanel is composed of a wave-shaped heat conducting panel 6, and a liquid helium tube 7 is provided.
And the contact part is integrated. According to the present embodiment, since the surface area of the cryopanel 6 can be made large, more gas molecules can be condensed if the permissible gas condensation / adsorption amount per unit area is constant, so that the gas exhaust capacity is increased. be able to. Therefore, the cryopump can be continuously operated for a longer time.

第6図は、本発明になる他の実施例を示すもので、第
1図のものと異なる点は、クライオパネル6に、貫通す
る穴8を設け、クライオパネル6の裏面に、例えば、活
性炭等の吸着剤9を熱的に一体化したところにある。本
実施例によれば、例えばヘリウムガス等のクライオパネ
ル表面では直接、凝縮・吸着できないガス分子が、穴8
内を通過した後、ふく射シールド板で反射したこのガス
分子を吸着剤9に衝突させて吸着排気することができる
新たな効果が生じる。
FIG. 6 shows another embodiment of the present invention, which is different from that shown in FIG. 1 in that the cryopanel 6 is provided with a through hole 8 and the rear surface of the cryopanel 6 is provided with, for example, activated carbon. And the adsorbent 9 such as the above are thermally integrated. According to the present embodiment, for example, gas molecules that cannot be condensed / adsorbed directly on the surface of the cryopanel such as helium gas are generated in the holes 8
After passing through the inside, a new effect is produced in which the gas molecules reflected by the radiation shield plate collide with the adsorbent 9 and can be adsorbed and exhausted.

第7図は、本発明になる他の実施例を示すもので、第
6図と異なる点は、クライオパネル10をL字状の熱良導
セグメント群で構成し、パネル10の上向き面に吸着剤9
を熱的に一体化したところにある。すなわち本実施例に
よれば、L字状の内側面11で排気できなかったヘリウム
ガスは、そこで反射したのち、吸着剤9に到達して排気
される。第5図の実施例では、穴8を通過したヘリウム
ガスのみしか排気されないのでヘリウムガスの捕捉確率
は小さいが、本実施例では、ヘリウムガスが直接、また
は、内側面11で反射した後吸着剤9に到達する確率は大
きく、ヘリウムガスに対する捕捉確率を大きくして、ヘ
リウムガスの排気速度を大きくとることができる。は
た、吸着剤9を設ける面を狭くすることによって、ヘリ
ウムガスの排気速度を減じることも容易に行なえる。
FIG. 7 shows another embodiment of the present invention. The difference from FIG. 6 is that the cryopanel 10 is composed of a group of L-shaped heat conducting segments and is attracted to the upward surface of the panel 10. Agent 9
It is in the place where it was thermally integrated. That is, according to the present embodiment, the helium gas that could not be exhausted on the L-shaped inner surface 11 reaches the adsorbent 9 and is exhausted after being reflected there. In the embodiment of FIG. 5, since only the helium gas that has passed through the hole 8 is exhausted, the probability of trapping the helium gas is small. However, in the present embodiment, the helium gas is directly or after being reflected on the inner surface 11, the adsorbent The probability of reaching 9 is high, the probability of capturing helium gas can be increased, and the exhaust rate of helium gas can be increased. By narrowing the surface on which the adsorbent 9 is provided, it is possible to easily reduce the exhaust speed of the helium gas.

第8図は、本発明になる他の実施例を示すもので、第
7図と異なる点は、クライオパネルをシェブロン状セグ
メント12群で構成し、ふく射熱シールド板1側の奥部下
降パネル面上に吸着剤を熱的に一体化させたところにあ
る。本実施例によれば、ふく射熱シールド板1と反射側
からクライオパネル面を見た場合、吸着剤は直接見えな
い。したがって、クライオパネル12表面で直接排気でき
る例えば、ヘリウムガスよりもはるかに多い、窒素ガス
や水素ガス,トリチウムガスを吸着剤9で吸着すること
がなくこれらのガスで吸着剤9が吸着飽和に短時間で至
ることがない。よって、吸着剤では、主にヘリウムガス
のみを吸着でき、その排気効果を長時間保持できる効果
がある。
FIG. 8 shows another embodiment according to the present invention. The difference from FIG. 7 is that the cryopanel is composed of 12 groups of chevron-shaped segments and is located on the rear surface of the lower panel of the radiation heat shield plate 1 side. This is where the adsorbent is thermally integrated. According to the present embodiment, when the cryopanel surface is viewed from the radiation heat shield plate 1 and the reflection side, the adsorbent is not directly visible. Therefore, the adsorbent 9 can be directly exhausted on the surface of the cryopanel 12, for example, nitrogen gas, hydrogen gas, or tritium gas, which is much larger than helium gas, is not adsorbed by the adsorbent 9, and the adsorbent 9 is short in adsorption saturation with these gases. It will never arrive in time. Therefore, the adsorbent can adsorb mainly helium gas, and has the effect of maintaining its exhaust effect for a long time.

第9図は本発明になる他の実施例を示したもので、第
8図のものと異なる点は、クライオパネルを、液体ヘリ
ウム管7で冷却されるルーバ状セグメント13群で構成
し、その背後に、液体ヘリウム管14で冷却されるパネル
面15を設置し、その表面に吸着剤9を熱的に一体化させ
たところにある。本実施例によれば、吸着剤9を保持す
るパネル面の面積をクライオパネルとは別に設けている
ので、クライオパネルの凝縮・吸着面を減じることがな
く、水素ガス等の排気速度を低下させずに、ガスヘリウ
ムの通過確率をシェブロン形に比べ大きくとれ、ガスヘ
リウムの排気速度を大きくできる効果がある。また、こ
の場合、吸着剤を一体化させたパネル面15のみを、クラ
イオパネルとは別々に、交換することも容易に行い得
る。
FIG. 9 shows another embodiment according to the present invention, which is different from that shown in FIG. 8 in that the cryopanel is composed of 13 louver-shaped segments cooled by the liquid helium tube 7. A panel surface 15 cooled by a liquid helium pipe 14 is installed behind the adsorbent 9 and the adsorbent 9 is thermally integrated with the surface. According to the present embodiment, since the area of the panel surface holding the adsorbent 9 is provided separately from the cryopanel, the condensation / adsorption surface of the cryopanel is not reduced and the exhaust rate of hydrogen gas or the like is reduced. Instead, the passage probability of gas helium can be made larger than that of the chevron type, and there is an effect that the pumping speed of gas helium can be increased. Further, in this case, only the panel surface 15 in which the adsorbent is integrated can be easily replaced separately from the cryopanel.

第10図は、本発明になる他の実施例を示すもので、第
7図のものと異なる点は、クライオパネル10の上向き面
に凹状の窪16を加工し、ペレット状の吸着剤17を、この
内に埋め込み熱的に一体化した点にある。本実施例によ
れば、吸着剤17を窪16の内にエポキシ樹脂系の接着剤等
で深く固定できるので、クライオパネルのクールダウ
ン,ウォームアップ等の熱サイクルの繰返しを受ける場
合においても、吸着剤17がパネル10より脱落しない効果
がある。この場合、窪16の代りに凹状の連続溝でも同様
の効果がある。また、この時、クライオパネル10の下向
きの面の面積が増加し、下向き面で凝縮・吸着する水素
ガスの排気容量が増加する効果も合せて生じる。
FIG. 10 shows another embodiment according to the present invention, which is different from that shown in FIG. 7 in that a concave recess 16 is formed on the upward surface of the cryopanel 10 to form a pellet-shaped adsorbent 17. The point is that it is embedded in this and thermally integrated. According to this embodiment, since the adsorbent 17 can be deeply fixed in the recess 16 with an epoxy resin adhesive or the like, even when subjected to repeated thermal cycles such as cool down and warm up of the cryopanel, adsorption It has an effect that the agent 17 does not drop off from the panel 10. In this case, a similar effect can be obtained by using a concave continuous groove instead of the recess 16. At this time, the area of the downward surface of the cryopanel 10 is increased, and the exhaust capacity of hydrogen gas condensed / adsorbed on the downward surface is also increased.

第11図は、本発明になる他の実施例を示すもので、第
5図のものと異なる点は、クライオパネル18を各々分離
させ、冷却管の材質に電気抵抗の大きい等えばステンレ
ス等を、クライオパネル18の材質に熱伝導率の大きい銅
又はアルミニウムを選定した点にある。したがって、本
実施例によれば、クライオパネルに外部磁場変動による
渦電流が発生する場合においても、電気抵抗が小さくて
渦電流が発生しやすいクライオパネル群はそれぞれ分離
されているので、発生渦電流は小さくジュール熱の発生
も小さい。したがって、冷却管7内を流れる液体ヘリウ
ムへの熱負荷増加を防止できる。また、この場合、クラ
イオパネルを保護するふく射熱シールド板の材質を銅又
はアルミニウムにすれば、渦電流によるジュール熱損失
を、ふく射熱シールド板を冷却する液体窒素が吸収でき
るので、クライオパネルを渦電流から保護できるので、
液体ヘリウムの熱負荷分をさらに小さくでき、液体ヘリ
ウムの蒸発をさらに小さくできる。
FIG. 11 shows another embodiment according to the present invention, which is different from that shown in FIG. 5 in that the cryopanels 18 are separated from each other and the cooling pipe is made of stainless steel or the like having a large electric resistance. The point is that copper or aluminum having a high thermal conductivity is selected as the material of the cryopanel 18. Therefore, according to the present embodiment, even when an eddy current is generated in the cryopanel due to an external magnetic field variation, the cryopanel groups, which have a small electric resistance and easily generate an eddy current, are separated from each other. Is small and the generation of Joule heat is also small. Therefore, it is possible to prevent an increase in heat load on the liquid helium flowing in the cooling pipe 7. Further, in this case, if the material of the radiation heat shield plate that protects the cryopanel is copper or aluminum, Joule heat loss due to eddy current can be absorbed by the liquid nitrogen that cools the radiation heat shield plate. Because you can protect
The heat load of liquid helium can be further reduced, and the evaporation of liquid helium can be further reduced.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明は、以上説明したように構成されているので、
以下に記載されるような効果を奏する。
Since the present invention is configured as described above,
The following effects are achieved.

ふく射熱シールド板をガス分子流入口面に対してほぼ
平行に配置し、かつほぼ同じ幅でクライオポンプ奥行き
方向に多段に配置し、これらのシールド板の分子流入口
面とは反対方向にクライオパネルを設け、クライオパネ
ルの側面側で前記シールド板が折曲げて形成しているの
で、ガス分子をポンプ奥方向に引き込み、該ふく射熱シ
ールド板に衝突、反射した例えば水素ガス分子は、前面
のクライオパネルに到達する確率が高まり、捕捉確率が
増加してガスの排気速度を従来形に比べて約25%大きく
することができる。
The radiant heat shield plates are arranged almost parallel to the gas molecule inlet face, and they are arranged in multiple stages in the depth direction of the cryopump with almost the same width.The cryopanels are placed in the direction opposite to the molecular inlet face of these shield plates. Since the shield plate is provided by bending the side surface of the cryopanel, the gas molecules are drawn in the pump back direction and collide with the radiant heat shield plate, for example, hydrogen gas molecules reflected on the front cryopanel. The probability of arrival is increased, the probability of capture is increased, and the gas exhaust rate can be increased by about 25% compared to the conventional type.

また、該クライオパネルを、波形,L字形,シェブロン
形等で構成して、その一部の表面に吸着剤を設けること
により、該水素ガスの排気容量を落すことなく、クライ
オパネル裸面では排気できないヘリウムガス等をも排気
することができる。
In addition, the cryopanel is formed in a corrugated shape, an L-shape, a chevron shape, etc., and an adsorbent is provided on a part of the surface of the cryopanel, so that the exhaust capacity of the hydrogen gas is not lowered and the cryopanel bare surface is exhausted. It is possible to exhaust even helium gas that cannot be discharged.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は、本発明の一実施例になるクライオポンプのパ
ネル配置断面図、第2図は第1図の鳥瞰図、第3図,第
4図は夫々本発明の他の実施例を説明するクライオポン
プのパネル配置断面図、第5図,第6図,第7図,第8
図,第9図,第10図,第11図は夫々本発明の他の実施例
を説明する熱シールド板とクライオパネル組合せ1対の
部分断面鳥瞰図である。 1……ふく射熱シールド板、2……クライオパネル。
FIG. 1 is a sectional view of a panel arrangement of a cryopump according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a bird's eye view of FIG. 1, and FIGS. 3 and 4 are other embodiments of the present invention. Panel layout sectional view of the cryopump, FIG. 5, FIG. 6, FIG. 7, and FIG.
FIG. 9, FIG. 10, FIG. 10 and FIG. 11 are partial cross-sectional bird's-eye views of a pair of a heat shield plate and a cryopanel combination for explaining another embodiment of the present invention. 1 ...... Radiant heat shield plate, 2 ...... Cryopanel.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小野 要一 茨城県日立市国分町1丁目1番1号 株 式会社日立製作所国分工場内 (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 (56)参考文献 特開 昭60−159383(JP,A) 特開 昭59−60081(JP,A) 特開 昭60−249678(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Kaichi Ono 1-1-1, Kokubun-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Inside the Kokubun Plant of Hitachi, Ltd. Hitachi Ltd. Mechanical Research Laboratory (72) Inventor Takeo Nemoto 502 Jinrachicho, Tsuchiura City, Ibaraki Prefecture Hitachi Mechanical Research Laboratory (56) Reference JP-A-60-159383 (JP, A) JP-A-59- 60081 (JP, A) JP-A-60-249678 (JP, A)

Claims (13)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【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
を備えた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シール
ド面が実質的に平行面となるように複数列配置し、かつ
該シールド板をクライポンプの奥行き方向に同列状に実
質的に同じ幅で多段に配置し、各シールド板の分子流入
口面とは反対方向に前記クライオパネルを配置し、かつ
該クライオパネルの側面側で前記シールド板が折曲げて
形成されていることを特徴とするクライオポンプ。
1. A cryopump comprising: a cryopanel cooled to an extremely low temperature for condensing and adsorbing gas molecules; and a radiant heat shield plate cooled to a low temperature for protecting the cryopanel from a radiant heat of a high temperature. The plates are arranged in a plurality of rows so that the shield surface is substantially parallel to the gas molecule cryopump inlet surface, and the shield plates are arranged in the same row in the depth direction of the cry pump in substantially the same width in multiple stages. The cryopump is characterized in that the cryopanels are arranged in a direction opposite to the molecular inlet surface of each shield plate, and the shield plate is formed by bending on the side surface side of the cryopanel. .
【請求項2】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
を備えた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シール
ド面が実質的に平行面となるように多段に配置し、かつ
各シールド板の分子流入口面とは反対方向に前記クライ
オパネルを配置し、かつ該クライオパネルの側面側で前
記シールド板が折曲げて形成されていることを特徴とす
るクライオポンプ。
2. A cryopump provided with a cryopanel cooled to an extremely low temperature for condensing and adsorbing gas molecules, and a radiant heat shield plate cooled to a low temperature for protecting the cryopanel from radiant heat of a high temperature. Plates are arranged in multiple stages such that the shield surface is substantially parallel to the gas molecule cryopump inlet surface, and the cryopanels are arranged in the opposite direction to the molecular inlet surface of each shield plate, Further, the cryopump is formed by bending the shield plate on a side surface side of the cryopanel.
【請求項3】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
を備えた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シール
ド面が実質的に平行面となるように複数列多段に配置
し、かつこのシールド板の群列同士の間に仕切壁を設け
ることなく一室内に配置し、各シールド板の分子流入口
面とは反対方向に前記クライオパネルを配置し、かつ該
クライオパネルの側面側で前記シールド板が折曲げて形
成されていることを特徴とするクライオポンプ。
3. A cryopump provided with a cryopanel cooled to an extremely low temperature for condensing and adsorbing gas molecules, and a radiant heat shield plate cooled to a low temperature for protecting the cryopanel from radiant heat of a high temperature. The plates are arranged in multiple rows in multiple rows so that the shield surface is substantially parallel to the gas molecule cryopump inlet surface, and a single wall is provided without partition walls between the groups of shield plates. The cryopump is characterized in that the cryopanels are arranged in a direction opposite to the molecular inlet surface of each shield plate, and the shield plate is formed by bending on the side surface side of the cryopanel. .
【請求項4】前記複数枚のふく射熱シールド板のうち少
なくとも一部のものはガス流入口側に衝立板を配置し、
かつこの各衝立板は前段のクライオパネルとの間に空隙
を形成して配置されていることを特徴とする請求項1乃
至3に記載のクライオポンプ。
4. A partition plate is arranged on the gas inlet side of at least a part of the plurality of radiant heat shield plates,
The cryopump according to any one of claims 1 to 3, wherein each partition plate is arranged so as to form a gap between the partition plate and the cryopanel of the preceding stage.
【請求項5】前記各クライオパネルを波板状に形成した
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のク
ライオポンプ。
5. The cryopump according to any one of claims 1 to 4, wherein each of the cryopanels is formed in a corrugated plate shape.
【請求項6】前記各クライオパネルはパイプと複数のパ
ネル部材とから構成されることを特徴とする請求項1乃
至5のいずれかに記載のクライオポンプ。
6. The cryopump according to claim 1, wherein each cryopanel comprises a pipe and a plurality of panel members.
【請求項7】前記パイプは前記パネル部材よりも電気抵
抗の大きな部材であることを特徴とする請求項6に記載
のクライオポンプ。
7. The cryopump according to claim 6, wherein the pipe is a member having a larger electric resistance than the panel member.
【請求項8】前記クライオパネルに吸着剤を貼布するこ
とを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載のクラ
イオポンプ。
8. The cryopump according to any one of claims 1 to 7, wherein an adsorbent is applied to the cryopanel.
【請求項9】前記パネル部材に吸着剤を付設してなるこ
とを特徴とする請求項6に記載のクライオポンプ。
9. The cryopump according to claim 6, wherein an adsorbent is attached to the panel member.
【請求項10】前記各パネル部材に吸着剤埋め込み用液
を予め付設してなることを特徴とする請求項9記載のク
ライオポンプ。
10. The cryopump according to claim 9, wherein an adsorbent embedding liquid is previously attached to each panel member.
【請求項11】前記クライオパネルもしくはパネル部材
の背面に別途パネルを設けた別のパネルに吸着剤を付設
して吸着剤パネルとしたことを特徴とする請求項1乃至
7のいずれかに記載のクライオポンプ。
11. The adsorbent panel according to claim 1, wherein an adsorbent is attached to the cryopanel or another panel provided on the back surface of the panel member to provide an adsorbent. Cryo pump.
【請求項12】前記クライオパネルの屈曲面の少なくと
も一部に吸着剤を熱的に一体化せしめることを特徴とす
る請求項1乃至7のいずれかに記載のクライオポンプ。
12. The cryopump according to any one of claims 1 to 7, wherein an adsorbent is thermally integrated with at least a part of the bent surface of the cryopanel.
【請求項13】前記クライオパネルを、電気抵抗値の大
きな冷却管と、これに熱的に一体化した電気抵抗値の小
さなパネルセグメント群とから構成し、該セグメント各
々は互いに直接接触しないように配置してなることを特
徴とする請求項1乃至12のいずれかに記載のクライオポ
ンプ。
13. The cryopanel comprises a cooling pipe having a large electric resistance value and a panel segment group having a small electric resistance value which is thermally integrated with the cooling pipe so that the respective segments do not come into direct contact with each other. The cryopump according to any one of claims 1 to 12, wherein the cryopump is arranged.
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