JPH10115286A - 選択的ガス排気方法 - Google Patents
選択的ガス排気方法Info
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- JPH10115286A JPH10115286A JP8267299A JP26729996A JPH10115286A JP H10115286 A JPH10115286 A JP H10115286A JP 8267299 A JP8267299 A JP 8267299A JP 26729996 A JP26729996 A JP 26729996A JP H10115286 A JPH10115286 A JP H10115286A
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- exhaust
- gas
- pump
- cooling
- exhaust pump
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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
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/10—Nuclear fusion reactors
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【解決手段】排気ポンプ１中に内蔵されたバッフル板４
を真空装置７中のガスの中で排気する必要のあるガス成
分の蒸気圧が必要なレベルに下がる温度迄冷却して排気
を行なう選択的ガス排気方法。 【効果】核融合の実験装置のようにヘリウム、水素ガス
を作業ガスとする場合、作業ガスを排気しないで、不純
物ガスのみを排気することができるので、作業ガスの使
用量の低減を図ることができ、またバッフル板４への作
業ガスの吸着量が低減されるため、排気ポンプ１の長時
間使用が可能となり、ポンプ回生間隔の増大による作業
能率の向上が期待できる。更に排気を行うガス成分の種
類によっては極低温領域迄の冷却が不要となるため、冷
却器５の簡略化、並びに使用電力の低減が可能となり、
これに伴う製作・維持のコストの低減を図ることができ
る。
を真空装置７中のガスの中で排気する必要のあるガス成
分の蒸気圧が必要なレベルに下がる温度迄冷却して排気
を行なう選択的ガス排気方法。 【効果】核融合の実験装置のようにヘリウム、水素ガス
を作業ガスとする場合、作業ガスを排気しないで、不純
物ガスのみを排気することができるので、作業ガスの使
用量の低減を図ることができ、またバッフル板４への作
業ガスの吸着量が低減されるため、排気ポンプ１の長時
間使用が可能となり、ポンプ回生間隔の増大による作業
能率の向上が期待できる。更に排気を行うガス成分の種
類によっては極低温領域迄の冷却が不要となるため、冷
却器５の簡略化、並びに使用電力の低減が可能となり、
これに伴う製作・維持のコストの低減を図ることができ
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば作業ガス中の
不純物を選択的に排気するガス排気方法に関するもので
ある。
不純物を選択的に排気するガス排気方法に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】従来の真空排気ポンプは基本的には全て
のガス種に対して、できるだけ大きな排気速度を得るこ
とを目的として設計されている。
のガス種に対して、できるだけ大きな排気速度を得るこ
とを目的として設計されている。
【０００３】例えば、広く用いられているターボ分子ポ
ンプでは最も排気が困難である水素ガスに対して排気速
度を確保するため回転翼の先端の速度をできるだけ向上
させる等の方法が用いられている。
ンプでは最も排気が困難である水素ガスに対して排気速
度を確保するため回転翼の先端の速度をできるだけ向上
させる等の方法が用いられている。
【０００４】また、ターボ分子ポンプと同じく広く用い
られているクライオポンプでは、沸点が低く排気が困難
なヘリウムガスや水素ガスに対する排気速度を得るた
め、ヘリウムガスに対しては活性化炭素等を用いた物理
吸着作用による排気を併用している。
られているクライオポンプでは、沸点が低く排気が困難
なヘリウムガスや水素ガスに対する排気速度を得るた
め、ヘリウムガスに対しては活性化炭素等を用いた物理
吸着作用による排気を併用している。
【０００５】更に、水素ガスに対しては高性能の冷却方
法を用いて極低温領域（４度Ｋ程度）にまで冷却した内
部のバッフル板と活性化炭素やモレキュラーシーブ等を
併用した吸着作用による排気を用いている。
法を用いて極低温領域（４度Ｋ程度）にまで冷却した内
部のバッフル板と活性化炭素やモレキュラーシーブ等を
併用した吸着作用による排気を用いている。
【０００６】一方、クライオンポンプと違って液体窒素
による冷却を用いるソープションポンプでは、ヘリウム
ガスの排気はできないが、液体窒素で冷却したバッフル
板と活性化モレキュラーシーブ等による吸着作用を用い
ることにより、できるだけ多くのガス種に対して排気速
度を得るように構成されている。
による冷却を用いるソープションポンプでは、ヘリウム
ガスの排気はできないが、液体窒素で冷却したバッフル
板と活性化モレキュラーシーブ等による吸着作用を用い
ることにより、できるだけ多くのガス種に対して排気速
度を得るように構成されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、真空を
利用した機器の中には必ずしも全てのガス種に対して大
きな排気速度を必要としないものも多く見られる。例え
ば、核融合の実験装置などのように作業ガスとして水素
を用いるものでは、水素に対する排気は必要なく、不純
物として存在するその他のガスのみを排気すればよい。
利用した機器の中には必ずしも全てのガス種に対して大
きな排気速度を必要としないものも多く見られる。例え
ば、核融合の実験装置などのように作業ガスとして水素
を用いるものでは、水素に対する排気は必要なく、不純
物として存在するその他のガスのみを排気すればよい。
【０００８】しかし、従来これら不純物ガスのみを排気
対象とすれば足りるものについても、クライオポンプ等
を使用して作業ガスを含めて全てのガスを大きな排気速
度で排気することが行われていた。
対象とすれば足りるものについても、クライオポンプ等
を使用して作業ガスを含めて全てのガスを大きな排気速
度で排気することが行われていた。
【０００９】このため、核融合の実験装置などのように
高い封入圧の作業ガスが用いられる場合には、バッフル
板の吸着面が短時間のうちに飽和して、作業時のクライ
オポンプの使用が不可能となった。
高い封入圧の作業ガスが用いられる場合には、バッフル
板の吸着面が短時間のうちに飽和して、作業時のクライ
オポンプの使用が不可能となった。
【００１０】作業ガスを含めた全てのガスを排気対象と
しているため、排気ポンプを小型化することができなか
った。
しているため、排気ポンプを小型化することができなか
った。
【００１１】そこで、この発明ではガス種によって異な
る排気速度で排気できるような排気方法、上述の核融合
の実験装置についてみれば水素ガスに対する排気速度は
ゼロで、不純物として存在するその他のガスについて大
きな排気速度を持つような排気方法を開発することを目
的とするものである。
る排気速度で排気できるような排気方法、上述の核融合
の実験装置についてみれば水素ガスに対する排気速度は
ゼロで、不純物として存在するその他のガスについて大
きな排気速度を持つような排気方法を開発することを目
的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】そこで、この発明におい
てはクライオポンプ、ソープションポンプなどバッフル
板を内蔵した排気ポンプにおけるバッフル板を、排気ガ
ス成分の蒸気圧が必要なレベルに下がる温度迄冷却して
排気を行なう方法を提案するものである。
てはクライオポンプ、ソープションポンプなどバッフル
板を内蔵した排気ポンプにおけるバッフル板を、排気ガ
ス成分の蒸気圧が必要なレベルに下がる温度迄冷却して
排気を行なう方法を提案するものである。
【００１３】なお、ここで排気ガス成分の排気に必要な
蒸気圧レベルとしては、1 ×10 -8Torr以下、好ましく
は1 ×10-9Torrである。
蒸気圧レベルとしては、1 ×10 -8Torr以下、好ましく
は1 ×10-9Torrである。
【００１４】
【作用】核融合実験装置のように水素ガスに対する排気
が不必要な場合には、比較的高い温度迄の冷却で水素以
外のガスに対する十分な排気能力を得ることが可能であ
る。
が不必要な場合には、比較的高い温度迄の冷却で水素以
外のガスに対する十分な排気能力を得ることが可能であ
る。
【００１５】例えば、水素の次に低い沸点を持つガスは
ネオン（沸点27度K)であるが、ネオンは天然には殆ど存
在しないので、その次に低い沸点を持つ窒素の沸点( 77
度K)以下で、窒素、並びに窒素の沸点に近い沸点を持つ
一酸化炭素、酸素、フッ素、アルゴン、メタン等のガス
蒸気圧が必要なレベル迄低下する温度迄冷却を行えば、
水素以外のガスに対して十分な排気速度を得ることがで
きる。
ネオン（沸点27度K)であるが、ネオンは天然には殆ど存
在しないので、その次に低い沸点を持つ窒素の沸点( 77
度K)以下で、窒素、並びに窒素の沸点に近い沸点を持つ
一酸化炭素、酸素、フッ素、アルゴン、メタン等のガス
蒸気圧が必要なレベル迄低下する温度迄冷却を行えば、
水素以外のガスに対して十分な排気速度を得ることがで
きる。
【００１６】真空装置の構造上、高温度のベーキングが
できないような場合には、真空装置の放出ガス中には窒
素、一酸化炭素、酸素、フッ素、アルゴン、メタンなど
のガスに較べて比較的沸点の高い水分等が大きな割合を
占める。このような場合には水分等に対して特に大きな
排気速度を得ることが必要である。
できないような場合には、真空装置の放出ガス中には窒
素、一酸化炭素、酸素、フッ素、アルゴン、メタンなど
のガスに較べて比較的沸点の高い水分等が大きな割合を
占める。このような場合には水分等に対して特に大きな
排気速度を得ることが必要である。
【００１７】この発明では沸点の低いガスの排気に用い
る通常の排気ポンプとは別に、沸点の高い水分等のガス
の排気速度を高めるための補助排気ポンプを設け、補助
排気ポンプに内蔵されたバッフル板を適当な温度に迄冷
却することにより、水分等の比較的沸点の高いガスに対
して大きな排気速度を得ることを目的とするものであ
る。
る通常の排気ポンプとは別に、沸点の高い水分等のガス
の排気速度を高めるための補助排気ポンプを設け、補助
排気ポンプに内蔵されたバッフル板を適当な温度に迄冷
却することにより、水分等の比較的沸点の高いガスに対
して大きな排気速度を得ることを目的とするものであ
る。
【００１８】例えば、補助排気ポンプに内蔵されたバッ
フル板を水の蒸気圧が十分に低くなる(10 -9Torr以下）
135 度K 程度迄冷却して排気すれば、水に対する排気速
度を大きく向上させることができる。
フル板を水の蒸気圧が十分に低くなる(10 -9Torr以下）
135 度K 程度迄冷却して排気すれば、水に対する排気速
度を大きく向上させることができる。
【００１９】この発明ではバッフル板の冷却するには、
冷却器から配管を通して適当な冷媒を所定圧力でバッフ
ル板に循環供給してもよく、この場合はバッフル板を冷
却するための配管と冷却器が必要となる。
冷却器から配管を通して適当な冷媒を所定圧力でバッフ
ル板に循環供給してもよく、この場合はバッフル板を冷
却するための配管と冷却器が必要となる。
【００２０】また、バッフル板の冷却温度をそれ程低く
する必要がない場合には、冷媒に高価なヘリウムガスを
用いる必要がない簡便な冷却装置、或は冷却ポンプを用
いないペルチェ効果等を利用した電子的な冷却方法を用
いる冷却装置等の使用も可能である。
する必要がない場合には、冷媒に高価なヘリウムガスを
用いる必要がない簡便な冷却装置、或は冷却ポンプを用
いないペルチェ効果等を利用した電子的な冷却方法を用
いる冷却装置等の使用も可能である。
【００２１】なお、電子的な冷却方法を用いる場合には
上記の冷却器と配管の代わりに、冷却素子、高温側の放
熱装置或は除熱装置が必要となる。
上記の冷却器と配管の代わりに、冷却素子、高温側の放
熱装置或は除熱装置が必要となる。
【００２２】このように、この発明によれば高性能の冷
却能力が不必要になり、したがって消費電力の低減が可
能となる。
却能力が不必要になり、したがって消費電力の低減が可
能となる。
【００２３】
【実施例】以下、この発明を図示の実施例に基づいて詳
細に説明すると、１は大きな口径の真空排気用の吸入口
２とポンプ回生用の小さな口径のガス出し口３を有する
真空熱絶縁を施した排気ポンプである。
細に説明すると、１は大きな口径の真空排気用の吸入口
２とポンプ回生用の小さな口径のガス出し口３を有する
真空熱絶縁を施した排気ポンプである。
【００２４】排気ポンプ１内には吸着面積の大きな冷却
バッフル板４が設けられ、バッフル板４には冷却器５か
ら配管６を通して冷媒が循環供給されてその表面が冷却
されるようにしてある。
バッフル板４が設けられ、バッフル板４には冷却器５か
ら配管６を通して冷媒が循環供給されてその表面が冷却
されるようにしてある。
【００２５】一方７は、核融合実験装置等で使用される
不純物の少ないヘリウム、水素ガス等の作業ガスのみに
よる真空中の作業が要請される真空装置、８は補助排気
ポンプである。
不純物の少ないヘリウム、水素ガス等の作業ガスのみに
よる真空中の作業が要請される真空装置、８は補助排気
ポンプである。
【００２６】真空装置７はバルブ９を介して排気ポンプ
１の吸入口２に接続され、補助排気ポンプ８はバルブ10
を介して排気ポンプ１のガス出し口３に接続される。
１の吸入口２に接続され、補助排気ポンプ８はバルブ10
を介して排気ポンプ１のガス出し口３に接続される。
【００２７】この実施例では冷媒として液体窒素等が使
用され、バッフル板４は窒素の沸点(77 度K)以下で、窒
素、並びに窒素の沸点に近い沸点を持つ一酸化炭素、酸
素、フッ素、アルゴン、メタン等のガス蒸気圧が必要な
レベル迄低下する温度迄冷却される。
用され、バッフル板４は窒素の沸点(77 度K)以下で、窒
素、並びに窒素の沸点に近い沸点を持つ一酸化炭素、酸
素、フッ素、アルゴン、メタン等のガス蒸気圧が必要な
レベル迄低下する温度迄冷却される。
【００２８】次に、バルブ９を開くと、真空装置７中の
低いヘリウム、水素等の作業ガスはバッフル板４の表面
には吸着されず、これより沸点の高い窒素、一酸化炭
素、酸素、フッ素、アルゴン、メタン等の不純物ガスの
みがバッフル板４の表面に吸着されて排気される。
低いヘリウム、水素等の作業ガスはバッフル板４の表面
には吸着されず、これより沸点の高い窒素、一酸化炭
素、酸素、フッ素、アルゴン、メタン等の不純物ガスの
みがバッフル板４の表面に吸着されて排気される。
【００２９】長時間使用してバッフル板４の表面が吸着
物で飽和した時には、バルブ９を閉じ、補助排気ポンプ
８を始動した後バルブ10を開けて排気ポンプ１内を排気
しながら、バッフル板４への冷媒の供給を停止し、或は
排気ポンプ１の急速な回生が必要な場合にはバッフル板
４を加熱してバッフル板４の表面温度を上げる。
物で飽和した時には、バルブ９を閉じ、補助排気ポンプ
８を始動した後バルブ10を開けて排気ポンプ１内を排気
しながら、バッフル板４への冷媒の供給を停止し、或は
排気ポンプ１の急速な回生が必要な場合にはバッフル板
４を加熱してバッフル板４の表面温度を上げる。
【００３０】バッフル板４の表面温度の上昇と共に、吸
着物が蒸発するので、蒸発したガスを補助排気ポンプ８
側に排気する。
着物が蒸発するので、蒸発したガスを補助排気ポンプ８
側に排気する。
【００３１】吸着物が十分蒸発した後、バッフル板４へ
の冷媒の供給を再開してバッフル板４の表面を必要な温
度に冷却してバルブ10を閉じ、バルブ９を開いて次の排
気を行なう。
の冷媒の供給を再開してバッフル板４の表面を必要な温
度に冷却してバルブ10を閉じ、バルブ９を開いて次の排
気を行なう。
【００３２】
【発明の効果】以上要するに、この発明によれば極低温
領域迄の冷却が不要のため、冷却器の簡略化、並びに使
用電力の可能となり、これに伴う製作・維持のコストの
低減を図ることができる。
領域迄の冷却が不要のため、冷却器の簡略化、並びに使
用電力の可能となり、これに伴う製作・維持のコストの
低減を図ることができる。
【００３３】また、核融合の実験装置のようにヘリウ
ム、水素ガスを作業ガスとする場合、この発明において
はこれら作業ガスを排気しないで、不純物ガスのみを排
気することができるので、作業ガスの使用量の低減を図
ることができる。
ム、水素ガスを作業ガスとする場合、この発明において
はこれら作業ガスを排気しないで、不純物ガスのみを排
気することができるので、作業ガスの使用量の低減を図
ることができる。
【００３４】更にバッフル板へのガス吸着量の低減が可
能で、作業ガスの排気を避けることができるため、ポン
プの長時間使用が可能となり、ポンプ回生間隔の増大に
よる作業能率の向上が期待できる。
能で、作業ガスの排気を避けることができるため、ポン
プの長時間使用が可能となり、ポンプ回生間隔の増大に
よる作業能率の向上が期待できる。
【図１】 この発明の一実施例を示す概略図
１は排気ポンプ ２は真空排気用の吸入口 ３はガス出し口 ４はバッフル板 ５は冷却器 ６は配管 ７は真空装置 ８は補助排気ポンプ ９、１０はバルブ
Claims (2)
- 【請求項１】 排気ポンプ中に内蔵されたバッフル板
を、排気ガス成分の蒸気圧が必要なレベルに下がる温度
迄冷却して排気を行なうことを特徴とする選択的ガス排
気方法。 - 【請求項２】 沸点の低い作業ガス中に含まれる沸点の
高い不純物ガスを選択的に排気するに際して、バッフル
板を該不純物ガスの蒸気圧が必要なレベルに下がる温度
迄冷却する請求項１記載の選択的ガス排気方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26729996A JP3172767B2 (ja) | 1996-10-08 | 1996-10-08 | 選択的ガス排気方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26729996A JP3172767B2 (ja) | 1996-10-08 | 1996-10-08 | 選択的ガス排気方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10115286A true JPH10115286A (ja) | 1998-05-06 |
| JP3172767B2 JP3172767B2 (ja) | 2001-06-04 |
Family
ID=17442908
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26729996A Expired - Lifetime JP3172767B2 (ja) | 1996-10-08 | 1996-10-08 | 選択的ガス排気方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3172767B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108758325A (zh) * | 2018-04-16 | 2018-11-06 | 成都科瑞尔低温设备有限公司 | 一种抽真空除气工艺 |
-
1996
- 1996-10-08 JP JP26729996A patent/JP3172767B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108758325A (zh) * | 2018-04-16 | 2018-11-06 | 成都科瑞尔低温设备有限公司 | 一种抽真空除气工艺 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3172767B2 (ja) | 2001-06-04 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
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