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JP3019490B2 - Cryopump - Google Patents
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JP3019490B2 - Cryopump - Google Patents

Cryopump

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JP3019490B2
JP3019490B2 JP3180756A JP18075691A JP3019490B2 JP 3019490 B2 JP3019490 B2 JP 3019490B2 JP 3180756 A JP3180756 A JP 3180756A JP 18075691 A JP18075691 A JP 18075691A JP 3019490 B2 JP3019490 B2 JP 3019490B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[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、ガス分子を凝縮・吸着して高速で排気
するクライオポンプに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cryopump for exhausting gas at a high speed by condensing and adsorbing gas molecules on a cryopanel cooled at a very low temperature.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のクライオパネルは、特開昭61−16
968 号公報に記載のように、液体ヘリウム等で5.0K
以下の極低温に冷却した単一平坦面のクライオパネル
を、クライオポンプのガス流入り口面に対して直角に、
複数枚配置している。液体ヘリウムはわずかな熱で蒸発
し、かつ、高価な冷媒である。液体ヘリウムの蒸発量を
少なくするために、このクライオパネルがポンプ外の常
温、高温部からの輻射熱で直接加熱されないように、ク
ライオパネルの回りに、液体窒素で約80Kの低温に冷
却した熱シールド板を配置する。
2. Description of the Related Art A conventional cryopanel is disclosed in
As described in JP-A-968, 5.0K with liquid helium or the like
The following cryogenically cooled single flat cryopanel is perpendicular to the gas inlet face of the cryopump,
Multiple sheets are arranged. Liquid helium evaporates with little heat and is an expensive refrigerant. A heat shield cooled to about 80K with liquid nitrogen around the cryopanel so that this cryopanel is not directly heated by radiant heat from the normal temperature and high temperature area outside the pump in order to reduce the amount of liquid helium evaporated. Place the board.

【0003】クライオポンプの両側面部の熱シールド板
はルーバブラインド型をしており、排気するガス分子
は、このルーバの隙間を通り、極低温のクライオパネル
に衝突し、そこで凝縮・吸着される。
The heat shield plates on both sides of the cryopump are louver blind type, and gas molecules to be exhausted pass through the gap of the louver and collide with a cryogenic panel at a very low temperature, where they are condensed and adsorbed.

【0004】ルーバの表面は、輻射熱を吸収するように
黒色に表面処理しており、外部の光線は、これらの熱シ
ールド板に少なくとも一度衝突したの後、クライオパネ
ルに到達する。
[0004] The surface of the louver is blackened so as to absorb radiant heat, and an external light beam reaches the cryopanel after colliding with these heat shield plates at least once.

【0005】排気するガス分子は、ポンプ前方に隣接さ
れた前面熱シールド板に、一回もしくは数回衝突を繰り
返しながら、あるガス分子はポンプ入り口から流失し、
ある分子はクライオパネルに到達して凝固・吸着させ
る。
The gas molecules to be exhausted repeatedly strike the front heat shield plate adjacent to the front of the pump once or several times, while certain gas molecules flow away from the inlet of the pump,
Certain molecules reach the cryopanel and are coagulated and adsorbed.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術は、ル
ーバの下流側にある距離はなしてクライオパネルを配置
しているために、ルーバ間で衝突を繰り返す間にポンプ
入り口から流失するガス分子の数が増加する確率が大き
くなる。この確率が大きくなると、ガス分子の排気速度
が小さくなるという問題があった。
In the above prior art, since the cryopanel is arranged at a distance downstream of the louver, the gas molecules flowing away from the pump inlet during repeated collisions between the louvers are reduced. The probability of the number increasing increases. When this probability increases, there is a problem that the exhaust speed of gas molecules decreases.

【0007】しかし、最近の大型核融合装置に使用する
中性粒子入射装置では、水素,重水素の排気速度の大き
いクライオポンプが必要となっている。一方、中性粒子
入射装置は、真空容器で構成するため、内部に設置する
クライオポンプの、ビーム対向面開口面積及び体積を小
さくする。すなわち、クライオポンプの高性能,小型化
をはかることによって、真空容器を小さくして、製造コ
ストを低減することが重要となる。
However, a neutral particle injection device used in a recent large-scale fusion device requires a cryopump having a high pumping speed of hydrogen and deuterium. On the other hand, since the neutral particle injector is constituted by a vacuum vessel, the area and the volume of the beam facing surface of the cryopump installed inside are reduced. That is, it is important to reduce the manufacturing cost by reducing the size of the vacuum vessel by improving the performance and size of the cryopump.

【0008】本発明の目的は、同一体積のクライオポン
プ内に設置するクライオパネルの構造を最適化して、ク
ライオポンプの排気速度を増加すると共に極低温に冷却
するクライオパネルへの輻射熱浸入量をできるだけ小さ
して、液体ヘリウムの蒸発量を小さくすることにある。
It is an object of the present invention to optimize the structure of a cryopanel installed in a cryopump having the same volume to increase the pumping speed of the cryopump and minimize the amount of radiant heat entering the cryopanel cooled to a cryogenic temperature. The purpose of the present invention is to reduce the amount of evaporation of liquid helium by reducing the size.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の第1の特徴は、ガス分子を凝固・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
を高温からの輻射熱から保護する低温に冷却した輻射熱
シールド板とを備えたクライオポンプにおいて、ルーバ
ブラインド型輻射熱シールドのルーバの配列と平行に配
置した該クライオパネルに一体化した副クライオパネル
をルーバの裏面側に配置し、かつ、クライオポンプの入
り口近傍にZ字型の3辺が互いに直角となる断面形状を
持ったルーバを配置し、クライオポンプの奥部にL字ま
たはI字型の断面形状を持ったルーバを配置し、該L字
またはI字型の断面形状を持ったルーバは、2辺が互い
に直角となる断面形状のルーバで2辺のうちクライオパ
ネルに平行な辺の長さがクライオパネルに直角な辺の長
さよりも短く、かつ、クライオパネルに平行な辺をクラ
イオパネル側に配置し、該L字またはI字型の断面形状
を持ったルーバのクライオパネルに平行な辺の長さは、
該Z字型のルーバのクライオパネルに平行な、かつ、ク
ライオパネル側に配置した辺の長さよりも短く、該ルー
バをルーバホルダーに冶金的に一体化し、クライオポン
プの前面部の該ルーバホルダーに冷却管を冶金的に一体
化したことにある。 本発明の第2の特徴は、ガス分子を
凝固・吸着する極低温度に冷却したクライオパネル、該
クライオパネルを高温からの輻射熱から保護する低温に
冷却した輻射熱シールド板、ルーバブラインド型輻射熱
シールドのルーバ及びルーバホルダーを備えたクライオ
ポンプにおいて、クライオポンプの前面部のルーバホル
ダーに冷却管を冶金的に一体化したことにある。
[MEANS FOR SOLVING THE PROBLEMS] To achieve the above object
The first feature of the present invention is that an electrode for coagulating and adsorbing gas molecules
A cryopanel cooled to a low temperature, and the cryopanel
Radiant heat cooled to low temperature to protect the unit from radiant heat from high temperature
In a cryopump with a shield plate, a louver
Arrange the blind radiant heat shield in parallel with the louver arrangement.
Sub-cryopanel integrated with the placed cryopanel
On the back side of the louver, and turn on the cryopump.
The cross-sectional shape where the three sides of the Z-shape are perpendicular to each other
Place a louver with the L-shape in the back of the cryopump.
Or a louver having an I-shaped cross section,
Or a louver with an I-shaped cross section has two sides
Louver with a cross section perpendicular to the
The length of the side parallel to the tunnel is the length of the side perpendicular to the cryopanel.
Shorter side and parallel to the cryopanel.
Located on the IO panel side, the L-shaped or I-shaped cross section
The length of the side parallel to the cryopanel of the louver with
Parallel to the cryopanel of the Z-shaped louver and
The length of the side is shorter than the length of the side
The metal is metallurgically integrated with the louver holder and the cryopon
Cooling tube is metallurgically integrated with the louver holder at the front of the
It has become. A second feature of the present invention is that gas molecules are
A cryopanel cooled to an extremely low temperature to coagulate and adsorb,
Low temperature to protect the cryopanel from radiant heat from high temperature
Cooled radiant heat shield plate, louver blind radiant heat
Cryo with shield louver and louver holder
In the pump, the louver hole on the front of the cryopump
That the cooling pipe is metallurgically integrated with the heater.

【0010】[0010]

【作用】ポンプ入り口面より入射したガス分子は、熱シ
ールド板やルーバに当たり,反射を繰り返しながらルー
バを通過可能な入射角でクライオパネルに入射した時の
み排気される。ガス分子は、すくなくとも一度はルーバ
の表面に当たり、その後(1)クライオパネルに衝突す
るか、(2)上段のルーバの裏面に当たるか、(3)ル
ーバ外に戻されるかに分かれる。副クライオパネルをル
ーバの裏面側に配置するようにした上記第1の特徴を有
する本発明では、上記(2)項のガス分子をこの副クパ
イオパネルに衝突させ、このガスを排気することができ
る。
The gas molecules incident from the inlet face of the pump hit the heat shield plate and the louver, and are exhausted only when they enter the cryopanel at an angle of incidence that can pass through the louver while repeating reflection. The gas molecules hit the surface of the louver at least once, and then are divided into (1) hitting the cryopanel, (2) hitting the back surface of the upper louver, and (3) returning to the outside of the louver. Deputy cryopanel
Having the first feature described above, which is arranged on the back side of the server.
In the present invention the above (2) the gas molecules of claim collide with the sub Kupaiopaneru, it can <br/> Ru for exhausting the gas.

【0011】副クライオパネルの配置は、段のルーバ
の裏面に、直接光線が当たらない範囲でルーバ先端まで
伸ばしてあるので、ガス分子を捕捉する確率が大きくな
る。一方、クライオポンプの入り口の近傍ではZ字型の
3辺が互いに直角となる断面形状を持ったルーバを配置
し、クライオポンプの奥部には2辺が違いに直角となる
L字またはI字型の断面形状を持ったルーバを配置す
る。このルーバの配置によって、クライオポンプの奥部
に進入したガス分子の多くは、L字またはI字型の断面
形状を持ったルーバに衝突,反射して、Z字型の断面形
状のルーバに衝突,反射する場合よりも高い確率でクラ
イオパネルに到達し排気される。
In the arrangement of the sub cryopanel, since the rear surface of the louver of each step extends to the tip of the louver within a range where direct light does not impinge, the probability of capturing gas molecules increases. On the other hand , in the vicinity of the entrance of the cryopump, a louver having a cross-sectional shape in which three sides of the Z-shape are perpendicular to each other is arranged, and an L-shape or an I-shape in which two sides are perpendicular to each other is provided at the back of the cryopump. A louver having the cross section of the mold is placed. Due to this louver arrangement, most of the gas molecules that have entered the inner part of the cryopump collide with and reflect on the louver having the L-shaped or I-shaped cross section, and collide with the louver having the Z-shaped cross section. , It reaches the cryopanel with a higher probability than when it is reflected and is exhausted.

【0012】また、副クライオパネルは、クライオポン
プのガス入り口近傍に配置しクライオポンプの奥部には
配置しない。これは、ガス分子の飛行軌跡を数値シュミ
レーションにより求めた結果、クライオポンプの入り口
近傍に配置する副クライオパネルに大半のガス分子が凝
縮・凝固して排気され、クライオポンプの奥部に配置す
る副クライオパネルには、ガス分子がほとんど到達しな
い。したがって、クライオポンプの奥部に副クライオパ
ネルを配置しなくても排気速度はほとんど低下せず、極
低温に冷却される副クライオパネルの数を減らして副ク
ライオパネル全体の表面積を減らすことにより、極低温
への輻射浸入熱量が大幅に低減する。
Further, the sub cryopanel is arranged near the gas inlet of the cryopump and not at the back of the cryopump. This is because the flight trajectory of the gas molecules was obtained by numerical simulation, and as a result, most of the gas molecules were condensed and coagulated and exhausted to the sub cryopanel arranged near the entrance of the cryopump, and the sub cryopump arranged at the back of the cryopump Almost no gas molecules reach the cryopanel. Therefore, even if the sub cryopanel is not arranged at the back of the cryopump, the pumping speed hardly decreases, and by reducing the number of sub cryopanels cooled to extremely low temperatures and reducing the surface area of the entire sub cryopanel, The amount of radiant heat entering the cryogenic temperature is greatly reduced.

【0013】なお、上記第1、第2の特徴を有する本発
明では、ルーバを冷却する冷媒が内部を流動する冷却管
を、ルーバホルダーの前面部に半田付け等で冶金的に一
体化するように構成しているので、ルーバホルダーは冷
媒の温度近くまで冷却され、ルーバホルダーの前面部に
半田付け等で一体化されているルーバを効率よく冷却で
きる。一方、クライオポンプ前面部のルーバに室温か
らの輻射熱が多く侵入する。したがって、本発明によれ
ば、ルーバからクライオパネル(或いは副クライオパネ
ル)に輻射熱で浸入する熱量を小さく抑えることができ
る。
The present invention having the first and second features described above.
In the Ming, cooling pipes through which the refrigerant that cools the louvers flows
To the front of the louver holder in a metallurgical manner, such as by soldering.
The louver holder cools down to near the temperature of the refrigerant and is placed on the front of the louver holder.
Efficient cooling of louvers integrated by soldering etc.
Wear. On the other hand, the radiant heat from the room often entering the louver of the cryopump front portion. Therefore, according to the present invention
For example, from the louver to the cryopanel (or vice cryopanel)
) Can be suppressed to a small amount of heat entering by radiant heat.

【0014】[0014]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図1から図5によ
り説明する。図1にクライオポンプ冷却システムの構成
例を示す。クライオポンプ1は、核融合装置の中性粒子
入射装置やスペースチャンバー等の真空容器2内に配置
される。クライオポンプ1は、単一ユニット3または、
複数のユニット群3を合わせて構成する。各ユニット3
の上部は、配管6,配管7を介して液体ヘリウム上部タ
ンク4及び液体窒素上部タンク5と連通し、ユニット3
の下部は、配管10,配管11を介して液体ヘリウム下
部タンク8及び液体窒素下部タンク9と連通している。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 shows a configuration example of a cryopump cooling system. The cryopump 1 is disposed in a vacuum vessel 2 such as a neutral particle injector or a space chamber of a fusion device. The cryopump 1 is a single unit 3 or
A plurality of unit groups 3 are configured together. Each unit 3
Communicates with the liquid helium upper tank 4 and the liquid nitrogen upper tank 5 through the pipes 6 and 7 and the unit 3
Is communicated with the liquid helium lower tank 8 and the liquid nitrogen lower tank 9 via the pipes 10 and 11.

【0015】液体ヘリウム12は、ヘリウム液化装置1
3内で製造され液体ヘリウム供給管で液体ヘリウム上部
タンク4内に供給される。液体ヘリウム上部タンクと液
体ヘリウム下部タンクは、液体ヘリウムバイパス管15
を介して連通されている。クライオポンプ1で加熱され
て蒸発したヘリウムガスは、液体ヘリウム上部タンク4
及びヘリウムガス回収管16を通ってヘリウム液化装置
に戻り、再び液化される。
The liquid helium 12 is a helium liquefier 1
3 and supplied to the liquid helium upper tank 4 by a liquid helium supply pipe. The liquid helium upper tank and the liquid helium lower tank are connected to the liquid helium bypass pipe 15.
Are communicated through. The helium gas heated and evaporated by the cryopump 1 is supplied to the liquid helium upper tank 4.
And returns to the helium liquefaction apparatus through the helium gas recovery pipe 16 and is again liquefied.

【0016】いっぽう、液体窒素17は、窒素液化機ま
たは、窒素貯蔵タンク18より供給管19で液体窒素上
部タンク5内に供給される。液体窒素上部タンクと液体
窒素下部タンクは液体窒素バイパス管20を介して連通
されている。クライオポンプ内のルーバ及び熱シールド
板(図2で説明)で加熱されて蒸発した窒素ガスは、液
体窒素上部タンク5及び窒素ガス回収管21を通って窒
素液化装置に戻り、再び液化されるか、または、大気に
放出される。液体ヘリウム上部タンク及び液体窒素上部
タンク内の液体ヘリウム、液体窒素は自然循環によりそ
れぞれ液体ヘリウムバイパス管15、液体窒素バイパス
管20を介してクライオポンプ内に供給される。
On the other hand, the liquid nitrogen 17 is supplied from a nitrogen liquefier or a nitrogen storage tank 18 into the liquid nitrogen upper tank 5 through a supply pipe 19. The liquid nitrogen upper tank and the liquid nitrogen lower tank are connected via a liquid nitrogen bypass pipe 20. The nitrogen gas heated and evaporated by the louver and the heat shield plate (described in FIG. 2) in the cryopump returns to the nitrogen liquefier through the liquid nitrogen upper tank 5 and the nitrogen gas recovery pipe 21 and is liquefied again. Or released to the atmosphere. The liquid helium and liquid nitrogen in the liquid helium upper tank and the liquid nitrogen upper tank are supplied to the cryopump through the liquid helium bypass pipe 15 and the liquid nitrogen bypass pipe 20, respectively, by natural circulation.

【0017】図2は、3個のユニットを組み合わせたク
ライオポンプの上部断面であり、図3は、2個のユニッ
トの鳥観図である。
FIG. 2 is a top sectional view of a cryopump in which three units are combined, and FIG. 3 is a bird's-eye view of the two units.

【0018】被排気ガスを凝縮・凝固してトラップする
クライオパネル22は、一般にステンレス鋼、銅、或い
アルミニウ等の金属製のプレート23,24、サイ
ドプレート25,26で囲まれた流路にフィン27をろ
う付けしたもので、これらは冶金的に一体化されてい
る。プレート23,24には、押し出し成形等で作し
た凹凸状のステンレス鋼、銅、或いはアルミニウ等の金
属製の副クライオパネル28をクライオポンプの入り口
近傍にろう付け等で冶金的に一体化している。クライオ
パネル内には、液体ヘリウムが配管6,配管7を介して
自然循環で流れ、クライオパネル及び副クライオパネル
は4.5K 以下の極低温に冷却される。
The cryopanel 22 for condensing and coagulating and trapping the exhaust gas is generally made of stainless steel , copper, or copper.
The metal plates 23, 24 such as aluminum, fins 27 in a flow path surrounded by the side plates 25 and 26 which was brazed, which are integrally metallurgically. The plates 23 and 24, manufacturing operation was uneven stainless steel extrusion molding, copper, or a metal secondary cryopanel 28 such aluminum near an entrance of the cryopump integrated metallurgically by brazing or the like I have. In the cryopanel, liquid helium flows through the pipes 6 and 7 by natural circulation, and the cryopanel and the sub cryopanel are cooled to an extremely low temperature of 4.5K or less.

【0019】一方、クライオポンプの入り口近傍に配置
したステンレス鋼、銅或いはアルミニウ等の金属製で、
かつZ字型3辺が互いに直角となる断面形状を持った
ルーバ29aクライオポンプの奥部に配置したL字ま
たはI字型の断面形状を持ったルーバ29c、及びポン
プ前面部に配置した前面熱シールド板30,31は、ル
ーバホルダー32と櫛歯状に組み合わされ、組み合わせ
部は、ろう付け等で冶金的に一体化されている。L字ま
たはI字型の断面形状を持ったルーバ29cは、2辺が
互いに直角となる断面形状のルーバで2辺のうちクラ
イオパネルに平行な辺の長さがクライオパネルに直角な
辺の長さよりも短く、かつ、クライオパネルに平行な辺
をクライオパネル側に配置する。そして、このL字また
はI字型の断面形状を持ったルーバ29cのクライオパ
ネルに平行な辺の長さは、Z字型のルーバ29aのクラ
イオパネルに平行な、かつ、クライオパネル側に配置し
た辺の長さよりも短い。
On the other hand , it is made of metal such as stainless steel , copper or aluminum which is arranged near the entrance of the cryopump .
And louvers 29a having a cross-sectional shape three sides by Z-shape at right angles to each other, the louvers 29c having an L-shaped or I-shaped cross section disposed in the inner part of the cryopump, and Pong
The front heat shield plates 30, 31 arranged on the front surface of the loop are combined with the louver holder 32 in a comb shape, and the combined portion is metallurgically integrated by brazing or the like. L-or louvers 29c having an I-shaped cross section is a cross-sectional shape in which two sides at right angles to each other louver, the length of the sides parallel to the cryopanel of the two sides of the perpendicular edges to the cryopanel A side shorter than the length and parallel to the cryopanel is arranged on the cryopanel side. The length of the side parallel to the cryopanel of the louver 29c having the L-shaped or I-shaped cross-section is parallel to the cryopanel of the Z-shaped louver 29a and is disposed on the cryopanel side. Shorter than the side length.

【0020】ルーバホルダー32は、同ホルダーにろう
付け等で冶金的に一体化された配管7内を自然循環で流
動する液体窒素で温度約80Kに冷却される。ステンレ
ス鋼や、銅や、アルミニウ等の金属製の背面熱シールド
板33,側面熱シールド板34も同様にろう付け等で冶
金的に一体化された配管7内を自然循環で流動する液体
窒素で温度約80Kに冷却される。ルーバホルダー32
は、ホルダープレート35に固定され、ホルダープレー
ト35は、背面熱シールド板33の所定の位置にボルト
等で支持されている。
The louver holder 32 is cooled to a temperature of about 80 K by liquid nitrogen flowing by natural circulation in a pipe 7 metallurgically integrated with the holder by brazing or the like. Similarly, the rear heat shield plate 33 and the side heat shield plate 34 made of metal such as stainless steel, copper, or aluminum are also made of liquid nitrogen flowing in the metallurgically integrated pipe 7 by brazing or the like by natural circulation. Cooled to a temperature of about 80K. Louver holder 32
Is fixed to a holder plate 35, and the holder plate 35 is supported by a bolt or the like at a predetermined position on the rear heat shield plate 33.

【0021】クライオパネル22は、図4に示すよう
に、エポキシ樹脂等の熱伝導率の小さな材質で制作した
スペーサ36,37を介して前面熱シールド板30と背
面熱シールド板33の間に支持されている。ルーバホル
ダー32の配置箇所の副クライオパネル22は、ルーバ
ホルダー32と接触しないようにパネルの一部を切りと
って、短冊状になっている。温度4.5K 以下の極低温
のクライオパネル22及び副クライオパネル28は、温
度約80Kのルーバ29a,29c,前面熱シールド板
30,31,ルーバホルダー32,背面熱シールド板3
3,側面熱シールド板34と直接接触しないように配置
されている。
As shown in FIG. 4, the cryopanel 22 is supported between the front heat shield plate 30 and the rear heat shield plate 33 via spacers 36 and 37 made of a material having a low thermal conductivity such as epoxy resin. Have been. The sub cryopanel 22 at the position where the louver holder 32 is disposed has a strip shape in which a part of the panel is cut out so as not to contact the louver holder 32. The extremely low temperature cryopanel 22 and the sub cryopanel 28 having a temperature of 4.5K or less are composed of louvers 29a and 29c, front heat shield plates 30 and 31, louver holder 32 and rear heat shield plate 3 having a temperature of about 80K.
3, it is arranged so as not to directly contact the side heat shield plate 34.

【0022】図5は、クライオパネル22の1枚の断面
鳥観図であり、副クライオパネル28はクライオパネル
長手方向に対して所定のピッチで分断されている。分断
された間隔Rの間にルーバホルダーが配置される。この
構造により、副クライオパネル28の先端を、ルーバホ
ルダー32と接触せずにルーバ29aの端部29bの近
くまで設置できる。ポンプ入口方向に面したルーバの全
面は黒色処理され、裏面は素材面またはアルミニュウム
蒸着して輻射率を小さくしている。
FIG. 5 is a bird's-eye view of one section of the cryopanel 22. The sub cryopanel 28 is divided at a predetermined pitch in the longitudinal direction of the cryopanel. The louver holder is arranged between the divided intervals R. With this structure, the tip of the sub cryopanel 28 can be installed close to the end portion 29b of the louver 29a without contacting the louver holder 32. The entire surface of the louver facing the pump inlet is blackened, and the back surface is made of a material or aluminum to reduce the emissivity.

【0023】本実施例によれば、ポンプ入り口面より入
射したガス分子は、前面熱シールド板30,31背面
熱シールド板33ルーバ29a,29c、及びルーバ
ホルダー32に当たり、反射を繰り返しながらルーバ
29a,29cを通過可能な入射角でクライオパネルに
入射したガス分子が排気される。ガス分子は、少なくと
も一度はルーバや熱シールド板、ルーバホルダーの表面
に当たり、その後(1)クライオパネル副クライオパ
ネルに衝突するか、(2)上段のルーバの裏面に当たる
か、(3)ルーバ外に戻されるかに分かれる。しかし、
副クライオパネルをルーバ裏面側に配置することによっ
て、上記(2)項のガス分子をこの副クパイオパネルに
衝突させ、このガスを排気することができる。
According to this embodiment, gas molecules incident from the inlet face of the pump strike the front heat shield plates 30 , 31 , the rear heat shield plate 33 , the louvers 29a, 29c, the louver holder 32, etc. , and are repeatedly reflected. Meanwhile, gas molecules that have entered the cryopanel at an incident angle that allows them to pass through the louvers 29a and 29c are exhausted. The gas molecules hit the surface of the louver, the heat shield plate, and the louver holder at least once, and then (1) collide with the cryopanel or the sub cryopanel, (2) hit the back surface of the upper louver, or (3) out of the louver. Divided back to. But,
By placing the louver rear surface side sub cryopanel, (2) the gas molecules of claim collide with the sub Kupaiopaneru, Ru can be evacuated this gas.

【0024】副クライオパネル28の配置は、段のル
ーバ29a,29cの裏面に、直接光線が当たらない範
囲でルーバ先端29bまで伸ばしてあるので、ガス分子
を捕捉する確率が大きくなる。
In the arrangement of the sub cryopanel 28, the rear surface of the louvers 29a and 29c in each step is extended to the louver tip 29b within a range where direct rays do not hit, so that the probability of capturing gas molecules increases.

【0025】また、クライオポンプの奥部に配置された
L字またはI字型のルーバ29cは、Z字型のルーバ2
9aに比べてクライオパネル面に直角方向の開口面が大
きくガス分子のルーバ通過確率が高い。したがって、ク
ライオポンプ奥部までZ字型のルーバ29aを配置する
よりもクライオポンプの排気速度は大きくなる。すなわ
ち、クライオポンプ奥部までZ字型のルーバ29aを配
置する場合のガス排気速度を100とすると、クライオ
ポンプの奥部にL字またはI字型のルーバ29cを配置し
た場合のガス排気速度は140となり、排気速度は、大
幅に増加する。
The L-shaped or I-shaped louver 29c disposed at the back of the cryopump is a Z-shaped louver 2c.
9a, the opening surface in the direction perpendicular to the cryopanel surface is larger and the probability of gas molecules passing through the louver is higher. Therefore, the exhaust speed of the cryopump is higher than that of disposing the Z-shaped louver 29a to the inner part of the cryopump. That is, assuming that the gas exhaust speed in the case where the Z-shaped louver 29a is arranged to the back of the cryopump is 100, the gas exhaust speed in the case where the L- or I-shaped louver 29c is arranged in the back of the cryopump is At 140, the pumping speed is greatly increased.

【0026】また、ルーバホルダー32はルーバ29
a,29b,29cを冷却する液体窒素が内部を流動す
る冷却管7とルーバホルダー32の前面部に半田付け等
で一体化されているので、冷媒の温度の77K近くまで
冷却される。したがって、ルーバホルダー32に一体化
されているルーバ29は、効率よく冷却されルーバ29
の温度は、約80Kとなる。よって、ルーバからクライ
オパネル、副クライオパネルに輻射熱で浸入する熱量を
最小に抑えることが出来る。
The louver holder 32 holds the louver 29
Since the liquid nitrogen for cooling the cooling pipes a, 29b and 29c is integrated with the cooling pipe 7 flowing inside and the front surface of the louver holder 32 by soldering or the like, it is cooled to a temperature close to 77K of the temperature of the refrigerant. Therefore, the louver 29 integrated with the louver holder 32 is efficiently cooled and the louver 29
Is about 80K. Therefore, the amount of heat entering the cryopanel and the sub cryopanel from the louver into the cryopanel and the sub-cryopanel can be minimized.

【0027】また、本実施例によれば図2に示すよう
に、クライオパネル22とその両側に配置した2組のル
ーバブラインドと、背面熱シールド板33の組み合わせ
で1ユニットが構成できる。よって、クライオポンプの
クールダウン時に各ユニット間に温度不均一が生じて発
生するユニットの熱変形が、他のユニットに変形を及ぼ
すのを防止できるので、ルーバとクライオパネルが接触
して熱リークが生じたり、クライオポンプの1部が破壊
したりすることがない。また、各ユニットごとにクライ
オパネルとルーバの位置,配置を調整できるのでクライ
オポンプ全体の組立が容易になる。
Further, according to this embodiment, as shown in FIG. 2, one unit can be constituted by combining the cryopanel 22, two sets of louver blinds arranged on both sides thereof, and the rear heat shield plate 33. Therefore, when the cryopump cools down, it is possible to prevent the thermal deformation of one unit that occurs due to the temperature non-uniformity between the units from deforming other units. It does not occur, nor does part of the cryopump break. Further, since the positions and arrangements of the cryopanel and the louver can be adjusted for each unit, assembly of the entire cryopump becomes easy.

【0028】また、この実施例では、背面熱シールド板
33のあるクライオポンプの奥行き方向に対し、冷却管
7をクライオポンプ前面部のルーバホルダー32に冶金
的に一体化している。冷却管7がクライオポンプ内部に
配置されている場合には、冷却管7衝突した排気ガス
分子は、反射してクライオポンプ外に流出する確率が多
くなる。却管がない場合には、クライオパネル、副ク
ライオパネルにガス分子が衝突する確率が高まる。した
がって、クライオポンプ内部に冷却管がない場合の方が
クライオポンプの排気速度は増加する。一方、常温部か
らルーバに輻射熱で侵入する侵入熱量は、常温部に対面
面積が広いクライオポンプ前面部に配置した前面熱シ
ールド板30,31、及びその付近に配置したルーバ群
の部分で大きい。前面熱シールド板及びルーバは、ルー
バホルダーに一体化した冷却管でより均一に冷却される
必要があるため、ルーバホルダーの長手方向の前面部
冷却管を配置する方がよいこととなる。したがって、本
実施例のように冷却管を前記前面部に配置することによ
りクライオポンプの排気速度を増加させる効果がある。
In this embodiment, the cooling pipe 7 is metallurgically integrated with the louver holder 32 at the front of the cryopump in the depth direction of the cryopump having the rear heat shield plate 33. When the cooling pipe 7 is disposed inside the cryopump, the probability that the exhaust gas molecules that have collided with the cooling pipe 7 are reflected and flow out of the cryopump is increased. If there is no cold却管is cryopanel, the probability that gas molecules colliding Ru heightened the sub cryopanel. Therefore, the pump speed of the cryopump increases when there is no cooling pipe inside the cryopump. On the other hand , the amount of heat that enters the louver from the room temperature part by radiant heat is
Front heat shielding plate 30, 31 area arranged in a wide cryopump front face and, and louver group arranged near the
Great in part . Since the front heat shield plate and the louver need to be more uniformly cooled by the cooling pipe integrated with the louver holder, it is better to arrange the cooling pipe on the front face in the longitudinal direction of the louver holder. Therefore, by disposing the cooling pipe in the front part as in the present embodiment, there is an effect of increasing the pumping speed of the cryopump.

【0029】[0029]

【発明の効果】第1の特徴を有する本発明によれば、副
クライオパネルを有するクライオポンプの入り口の近傍
ではZ字型の3辺が互いに直角となる断面形状を持った
ルーバを配置し、副クライオパネルを設置しないクライ
オポンプの奥部には2辺が互いに直角となるL字または
I字型の断面形状を持ったルーバを配置しているので、
このルーバの配置によって、クライオポンプの奥部に進
入したガス分子の多くは、L字またはI字型の断面形状
を持ったルーバに衝突,反射して、Z字型の断面形状の
ルーバに衝突,反射する場合よりも高い確率でクライオ
パネルに到達し排気される。この結果、排気速度を高速
化でき、クライオポンプを小型化できる。
According to the present invention having the first feature, a louver having a sectional shape in which three sides of a Z-shape are perpendicular to each other is arranged near the entrance of the cryopump having the sub cryopanel, since two sides in the back part of the cryopump not including the sub cryopanel is disposed louvers having an L-shaped or I-shaped cross-sectional shape at right angles to each other,
Due to this louver arrangement, most of the gas molecules that have entered the inner part of the cryopump collide with and reflect on the louver having the L-shaped or I-shaped cross section, and collide with the louver having the Z-shaped cross section. , It reaches the cryopanel with a higher probability than when it is reflected and is exhausted . As a result, the pumping speed can be increased, and the cryopump can be downsized.

【0030】また、副クライオパネルは、クライオポン
プのガス入り口近傍に配置しクライオポンプの奥部には
配置しないので、排気速度をほとんど低下させずに極低
温への輻射浸入熱量を大幅に低減できるのでクライオパ
ネルを冷却する液体ヘリウムの蒸発量を大幅に低減でき
る。
Further, since the sub cryopanel is disposed near the gas inlet of the cryopump and is not disposed at the back of the cryopump, the amount of radiant heat entering the cryogenic temperature can be greatly reduced without substantially lowering the exhaust speed. Therefore, the amount of evaporation of liquid helium for cooling the cryopanel can be greatly reduced.

【0031】第1、第2の特徴を有する本発明によれ
ば、熱シールド板及びルーバを冷却する冷媒が内部を流
動する冷却管を、クライオポンプ前面部に位置するルー
バホルダーに半田付け等で冶金的に一体化して構成して
いるので、熱シールド板及びルーバを冷媒の温度近くま
で効率よく冷却できる。よって、ルーバからクライオパ
ネル(或いは副クライオパネル)に輻射熱で浸入する熱
量を小さく抑えることができるので、クライオパネルを
冷却する液体ヘリウムの蒸発量を大幅に低減できる。ま
た、冷却管をクライオポンプの前面部に配置することに
よりクライオポンプの排気速度を増加できる効果があ
る。
According to the present invention having the first and second features,
For example, a cooling pipe through which the heat shield plate and the refrigerant for cooling the louver flow inside is connected to a loop located at the front of the cryopump.
Metallurgically integrated with the holder by soldering etc.
The heat shield plate and louver close to the refrigerant temperature.
And can be cooled efficiently. Therefore, from the louver to the cryopa
Heat entering the flannel (or sub-cryopanel) by radiant heat
Since the amount can be kept small, the amount of evaporation of liquid helium for cooling the cryopanel can be greatly reduced. Further, there is an effect that can increase the pumping speed of the cryopump by arranging the cooling pipe to the front part of the cryopump.

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

【図1】本発明の一実施例のクライオポンプ冷却システ
ムの構成を説明する図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a cryopump cooling system according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施例の3個のクライオポンプユニ
ットを組み合わせたクライオポンプの上部断面図であ
る。
FIG. 2 is a top sectional view of a cryopump in which three cryopump units according to one embodiment of the present invention are combined.

【図3】本発明に用いる2個のクライオポンプユニット
の鳥観図である。
FIG. 3 is a bird's-eye view of two cryopump units used in the present invention.

【図4】本発明に用いるスペーサ取り付け構造を説明す
るための断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining a spacer mounting structure used in the present invention.

【図5】本発明に用いる1個のクライオパネルの鳥瞰図
である。
FIG. 5 is a bird's eye view of one cryopanel used in the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…クライオポンプ、3…クライオポンプユニット、7
…冷却管、22…クライオパネル、28…副クライオパ
ネル、29a,29c…ルーバ、32…ルーバホルダ
ー。
1: Cryopump, 3: Cryopump unit, 7
... Cooling pipe, 22 ... Cryo panel, 28 ... Sub cryopanel, 29a, 29c ... Louver, 32 ... Louver holder.

フロントページの続き (72)発明者 山下 泰郎 茨城県日立市国分町一丁目1番1号 株 式会社 日立製作所 国分工場内 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F04B 37/08 Continuing from the front page (72) Inventor Yasuo Yamashita 1-1-1, Kokubuncho, Hitachi City, Ibaraki Pref. Hitachi, Ltd. Kokubu Plant (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) F04B 37 / 08

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】ガス分子を凝固・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
輻射熱から保護する低温に冷却した輻射熱シールド板
を備えたクライオポンプにおいて、ルーバブラインド型
輻射熱シールドのルーバの配列と平行に配置した該クラ
イオパネルに一体化した副クライオパネルをルーバの裏
面側に配置し、かつ、クライオポンプの入り口近傍にZ
字型の3辺が互いに直角となる断面形状を持ったルーバ
を配置し、クライオポンプの奥部にL字またはI字型の
断面形状を持ったルーバを配置し、該L字またはI字型
の断面形状を持ったルーバは、2辺が互いに直角となる
断面形状のルーバで2辺のうちクライオパネルに平行な
辺の長さがクライオパネルに直角な辺の長さよりも短
く、かつ、クライオパネルに平行な辺をクライオパネル
側に配置し、該L字またはI字型の断面形状を持ったル
ーバのクライオパネルに平行な辺の長さは、該Z字型の
ルーバのクライオパネルに平行な、かつ、クライオパネ
ル側に配置した辺の長さよりも短く、該ルーバをルーバ
ホルダーに冶金的に一体化し、クライオポンプの前面部
の該ルーバホルダーに冷却管を冶金的に一体化したこと
を特徴するクライオポンプ。
And 1. A cryopanel cooled to cryogenic temperature to solidify and adsorption of gas molecules, and the radiant heat shield plate cooled to a low temperature to protect the cryopanel from radiant heat from the hot
In the cryopump provided with, the sub cryopanel integrated with the cryopanel arranged in parallel with the louver arrangement of the louver blind type radiant heat shield is arranged on the back side of the louver, and Z near the entrance of the cryopump.
A louver having a cross-sectional shape in which three sides of the character shape are perpendicular to each other is disposed, and a louver having an L-shaped or I-shaped cross-sectional shape is disposed at the back of the cryopump. A louver having a cross-sectional shape of is a louver having a cross-sectional shape in which two sides are perpendicular to each other. The length of a side parallel to the cryopanel is shorter than the length of a side perpendicular to the cryopanel. The side parallel to the panel is arranged on the cryopanel side, and the length of the side parallel to the cryopanel of the louver having the L-shaped or I-shaped cross-section is parallel to the cryopanel of the Z-shaped louver. The louver is shorter than the length of the side arranged on the cryopanel side, and the louver is metallurgically integrated with the louver holder, and the cooling pipe is metallurgically integrated with the louver holder on the front portion of the cryopump. Class that is characterized by Oponpu.
【請求項2】ガス分子を凝固・吸着する極低温度に冷却
したクライオパネル該クライオパネルを高温からの輻
射熱から保護する低温に冷却した輻射熱シールド板、ル
ーバブラインド型輻射熱シールドのルーバ及びルーバホ
ルダーを備えたクライオポンプにおいて、クライオポン
プの前面部のルーバホルダーに冷却管を冶金的に一体化
したことを特徴するクライオポンプ。
2. A cryopanel cooled to cryogenic temperature to solidify and adsorption of gas molecules, the radiant heat shield plate cooled to a low temperature to protect against radiation heat of the cryopanel from the hot, louvers and louver holder louver blind radiation heat shield A cryopump comprising: a cryopump, wherein a cooling pipe is metallurgically integrated with a louver holder at a front portion of the cryopump.
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