+

JPH11182956A - Cold storage type refrigerating machine and evacuating method - Google Patents

Cold storage type refrigerating machine and evacuating method

Info

Publication number
JPH11182956A
JPH11182956A JP35164297A JP35164297A JPH11182956A JP H11182956 A JPH11182956 A JP H11182956A JP 35164297 A JP35164297 A JP 35164297A JP 35164297 A JP35164297 A JP 35164297A JP H11182956 A JPH11182956 A JP H11182956A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cooling
refrigerant gas
stage
cylinder
cooling stage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP35164297A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Asami
宏 浅見
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Heavy Industries Ltd filed Critical Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority to JP35164297A priority Critical patent/JPH11182956A/en
Publication of JPH11182956A publication Critical patent/JPH11182956A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a refrigerating machine suitable for a cryopump capable of effecting efficient condensing of gas by a method wherein the refrigerating machine is provided with a heat resistant member having a low heat conductivity and a cooling panel, arranged so as to surround the periphery of a cooling stage. SOLUTION: Cold heat transferred to a cooling panel 41 through a heat resistant member 40 and, therefore, the temperature of the cooling panel 41 becomes slightly higher than that of a cooling stage 10. The cooling stage 10 and the cooling panel 41 can be heated by adiabatic compression heat generated in the internal cavities of a first heating unit 50 and a second heating unit 52 when cooling gas is introduced. According to the temperature rise, gas, adsorbed to the cooling stage 10 and the cooling panel 4, is released. The regenerative treatment of a cryopump can be effected while operating a refrigerating machine as it is in such a manner. When the refrigerating machine is operated under an environment where H2 gas, condensed on the surface of the cooling state 10, is discharged or, especially, under an environment wherein a big among of H2 gas is condensed, a big effect can be expected.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、蓄冷器式冷凍機に
関する。蓄冷器式冷凍機は、例えば、真空容器内のガス
を凝縮し、真空度を高めるためのクライオポンプ等に用
いられる。
[0001] The present invention relates to a regenerative refrigerator. The regenerator refrigerator is used, for example, as a cryopump for condensing gas in a vacuum vessel and increasing the degree of vacuum.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のクライオポンプでは、ヘリウムガ
ス等の低沸点ガスを吸着するために、冷凍機の冷却部に
熱的に結合された金属パネルの表面上に、活性炭等の吸
着剤が接着されていた。このクライオポンプを真空容器
に連結し、真空容器内のガスを金属パネル表面の吸着剤
により吸着し、真空度を高めることができる。
2. Description of the Related Art In a conventional cryopump, an adsorbent such as activated carbon is adhered to a surface of a metal panel thermally connected to a cooling section of a refrigerator in order to adsorb a low-boiling gas such as helium gas. It had been. This cryopump is connected to a vacuum vessel, and the gas in the vacuum vessel is adsorbed by the adsorbent on the surface of the metal panel, thereby increasing the degree of vacuum.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】金属パネル表面に接着
された吸着剤が剥がれやすく、剥がれた吸着剤がクライ
オポンプ内部を汚染する場合があった。また、吸着剤
は、接着剤で金属パネル表面に固定されるため、接着剤
の有限の熱伝導度に起因して、吸着剤の温度が金属パネ
ルの温度よりも高くなる。吸着剤の温度が高くなると、
ガスの吸着能力が低下してしまう。
The adsorbent adhered to the surface of the metal panel is easily peeled off, and the peeled adsorbent sometimes contaminates the inside of the cryopump. In addition, since the adsorbent is fixed to the surface of the metal panel with the adhesive, the temperature of the adsorbent becomes higher than the temperature of the metal panel due to the finite thermal conductivity of the adhesive. As the temperature of the adsorbent rises,
The gas adsorption capacity is reduced.

【0004】また、吸着剤を用いた低温吸着による排気
容量は、ガスを凝縮させて排気する排気容量に比べて少
なく、約1/100程度である。このため、吸着剤の再
生処理を頻繁に行う必要がある。例えば、クライオポン
プを半導体製造装置に用いる場合、装置を頻繁に停止さ
せて再生処理を行う必要がある。
Further, the exhaust capacity by low-temperature adsorption using an adsorbent is smaller than the exhaust capacity of condensing and exhausting gas, and is about 1/100. Therefore, it is necessary to frequently perform the adsorbent regeneration process. For example, when a cryopump is used in a semiconductor manufacturing apparatus, it is necessary to frequently stop the apparatus and perform a regeneration process.

【0005】さらに、活性炭の再生には、加熱された窒
素ガスを活性炭の周囲に供給し、吸着された水分との置
換を促進させることが必要となる。このため、再生時間
が長くなり、再生コストが高くなる。また、再生効率を
高めるために、活性炭を接着した金属パネルを約70℃
まで昇温させて再生処理を行う。この高温処理は冷凍機
の損傷の原因になる。
[0005] Further, in order to regenerate activated carbon, it is necessary to supply heated nitrogen gas around the activated carbon to promote the replacement with the adsorbed moisture. For this reason, the reproduction time becomes longer and the reproduction cost becomes higher. In addition, in order to increase the regeneration efficiency, a metal panel to which activated carbon is bonded
The temperature is raised until the regeneration process. This high temperature treatment causes damage to the refrigerator.

【0006】本発明の目的は、効率的なガス凝縮が可能
なクライオポンプに適した蓄冷器式冷凍機を提供するこ
とである。
[0006] An object of the present invention is to provide a regenerator-type refrigerator suitable for a cryopump capable of efficiently condensing gas.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明の一観点による
と、一方の端部が開口したシリンダと、前記シリンダ内
を、その軸に沿って往復運動するディスプレーサと、前
記シリンダの前記一方の端部に気密に結合され、シリン
ダ内の空間に内面を露出させた冷却ステージであって、
該冷却ステージが、その外面から突出した薄板状部分を
含み、該冷却ステージのうち該シリンダ内の空間に露出
した部分と該薄板状部分とが一体不可分に結合している
冷却ステージと、前記シリンダ、ディスプレーサ、及び
冷却ステージにより画定される冷却空洞に連通し、該冷
却空洞に冷媒ガスを導入し、及び該冷却空洞から冷媒ガ
スを回収する冷媒ガス流路と、前記冷媒ガス流路内に配
置され、該冷媒ガス流路内を流れる冷媒ガスと熱交換を
行う蓄冷材とを有する蓄冷器式冷凍機が提供される。
According to one aspect of the present invention, a cylinder having one open end, a displacer reciprocating in the cylinder along an axis thereof, and the one end of the cylinder are provided. A cooling stage that is airtightly coupled to the part and exposes the inner surface to the space inside the cylinder,
A cooling stage including a thin plate-shaped portion projecting from an outer surface of the cooling stage, wherein a portion of the cooling stage exposed to a space in the cylinder and the thin plate-shaped portion are inseparably connected to each other; A refrigerant gas flow path communicating with the cooling cavity defined by the displacer and the cooling stage, introducing refrigerant gas into the cooling cavity, and recovering the refrigerant gas from the cooling cavity; and disposed in the refrigerant gas flow path. And a regenerator-type refrigerator having a refrigerant gas flowing in the refrigerant gas flow path and a regenerator material for performing heat exchange.

【0008】ディスプレーサを往復運動させ、この往復
運動に同期させて冷却空洞への冷媒ガスの導入と回収を
繰り返し行うと、冷却空洞内に寒冷が発生する。冷却ス
テージの底面と内周面が冷却空洞に露出し、かつ冷却ス
テージが一体不可分とされているため、その内部で発生
した寒冷が効率的に冷却ステージに伝わる。
When the displacer is reciprocated, and the introduction and recovery of the refrigerant gas into the cooling cavity are repeated in synchronism with the reciprocating movement, cold occurs in the cooling cavity. Since the bottom surface and the inner peripheral surface of the cooling stage are exposed to the cooling cavity, and the cooling stage is made integral, the cold generated inside is efficiently transmitted to the cooling stage.

【0009】本発明の他の観点によると、一方の端部が
開口したシリンダと、前記シリンダ内を、その軸に沿っ
て往復運動するディスプレーサと、前記シリンダの前記
一方の端部に気密に結合され、シリンダ内の空間に内面
を露出させた冷却ステージと、前記シリンダ、ディスプ
レーサ、及び冷却ステージにより画定される冷却空洞に
連通し、該冷却空洞に冷媒ガスを導入し、及び該冷却空
洞から冷媒ガスを回収する冷媒ガス流路と、前記冷媒ガ
ス流路内に配置され、該冷媒ガス流路内を流れる冷媒ガ
スと熱交換を行う蓄冷材と、前記冷却ステージに取り付
けられ、該冷却ステージよりも熱伝導率の低い材料から
なる熱抵抗部材と、前記熱抵抗部材に取り付けられ、前
記冷却ステージに接触せず、該冷却ステージの周囲を取
り囲むように配置された冷却パネルとを有する蓄冷器式
冷凍機が提供される。
According to another aspect of the invention, a cylinder having one open end, a displacer reciprocating within the cylinder along an axis thereof, and an airtight connection to the one end of the cylinder A cooling stage having an inner surface exposed in a space inside the cylinder, and communicating with a cooling cavity defined by the cylinder, the displacer, and the cooling stage; introducing a refrigerant gas into the cooling cavity; A refrigerant gas flow path for recovering gas, a cold storage material arranged in the refrigerant gas flow path and performing heat exchange with the refrigerant gas flowing in the refrigerant gas flow path, and attached to the cooling stage; A heat resistance member made of a material having a low thermal conductivity; and a heat resistance member attached to the heat resistance member and arranged so as not to contact the cooling stage and to surround the periphery of the cooling stage. Regenerator refrigerator is provided having a cooling panel.

【0010】本発明の他の観点によると、一方の端部が
開口したシリンダと、前記シリンダ内を、その軸に沿っ
て往復運動するディスプレーサと、前記シリンダの前記
一方の端部に気密に結合され、シリンダ内の空間に内面
を露出させた冷却ステージと、前記シリンダ、ディスプ
レーサ、及び冷却ステージにより画定される冷却空洞に
連通し、該冷却空洞に冷媒ガスを導入し、及び該冷却空
洞から冷媒ガスを回収する冷媒ガス流路と、前記冷媒ガ
ス流路内に配置され、該冷媒ガス流路内を流れる冷媒ガ
スと熱交換を行う蓄冷材と、前記シリンダの両端の中間
の位置に熱的に結合し、前記冷却ステージの周囲を取り
囲むように配置された冷却パネルとを有する蓄冷器式冷
凍機が提供される。
According to another aspect of the present invention, a cylinder having one open end, a displacer reciprocating in the cylinder along an axis thereof, and an airtight connection to the one end of the cylinder A cooling stage having an inner surface exposed in a space inside the cylinder, and communicating with a cooling cavity defined by the cylinder, the displacer, and the cooling stage; introducing a refrigerant gas into the cooling cavity; A refrigerant gas flow path for recovering a gas, a regenerator material disposed in the refrigerant gas flow path and exchanging heat with the refrigerant gas flowing in the refrigerant gas flow path, and a thermal storage material located at an intermediate position between both ends of the cylinder. And a cooling panel arranged so as to surround the periphery of the cooling stage.

【0011】冷却パネルが輻射シールドとして作用し、
効率的に冷却ステージを冷却することができる。
The cooling panel acts as a radiation shield,
The cooling stage can be cooled efficiently.

【0012】本発明の他の観点によると、蓄冷器式冷凍
機の金属製冷却ステージを、真空排気すべき真空室に連
通した空洞内に配置する工程と、前記蓄冷器式冷凍機を
起動し、前記冷却ステージをヘリウムの沸点以下の温度
まで冷却する工程と、前記冷却ステージの表面上に直
接、前記真空室内のガスを凝縮する工程とを有する真空
排気方法が提供される。
According to another aspect of the present invention, a step of disposing a metal cooling stage of a regenerator refrigerator in a cavity communicating with a vacuum chamber to be evacuated, and starting the regenerator refrigerator A vacuum evacuation method comprising: cooling the cooling stage to a temperature equal to or lower than the boiling point of helium; and condensing gas in the vacuum chamber directly on the surface of the cooling stage.

【0013】冷却ステージをヘリウムの沸点以下の温度
まで冷却することにより、活性炭等の吸着剤を用いるこ
となく、H2 ガス、Neガス等の低沸点ガスを冷却ステ
ージ表面に直接、凝縮させることができる。
By cooling the cooling stage to a temperature lower than the boiling point of helium, a low-boiling gas such as H 2 gas or Ne gas can be directly condensed on the surface of the cooling stage without using an adsorbent such as activated carbon. it can.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施例による蓄
冷器式冷凍機を用いたクライオポンプの基本構成の断面
図を示す。図の下端(低温端)が開口したシリンダ1の
内部空洞内に、ディスプレーサ2が挿入されている。デ
ィスプレーサ2は、ディスプレーサ駆動手段3により、
シリンダ1の軸に沿って往復運動する。シリンダ1は、
例えばステンレス等の熱伝導率が低く、気密性の高い剛
性材料で形成される。ディスプレーサ2は、例えば布入
りフェノール等で形成される。
FIG. 1 is a sectional view showing the basic structure of a cryopump using a regenerator according to an embodiment of the present invention. A displacer 2 is inserted into an internal cavity of a cylinder 1 whose lower end (low temperature end) is open. The displacer 2 is driven by the displacer driving means 3.
It reciprocates along the axis of the cylinder 1. Cylinder 1 is
For example, it is formed of a rigid material having low thermal conductivity and high airtightness, such as stainless steel. The displacer 2 is formed of, for example, cloth-containing phenol.

【0015】シリンダ1の低温端に冷却ステージ10が
結合し、シリンダ1とともに、ディスプレーサ2が往復
運動する空間を画定する。冷却ステージ10は、例えば
熱伝導率の高い無酸素銅(JIS規格C1020)によ
り形成される。冷却ステージ10とシリンダ1との結合
部分は、例えば銀蝋付け等により気密に保たれている。
A cooling stage 10 is connected to the cold end of the cylinder 1 and defines a space in which the displacer 2 reciprocates together with the cylinder 1. The cooling stage 10 is formed of, for example, oxygen-free copper (JIS C1020) having high thermal conductivity. The joint between the cooling stage 10 and the cylinder 1 is kept airtight by, for example, silver brazing.

【0016】冷却ステージ10は、シリンダ1の軸の回
りを取り囲む内周面10aと、シリンダ1の軸と交差す
る底面10bを有する。内周面10aと底面10bは、
ディスプレーサ2が往復運動する空間に露出している。
冷却ステージ10の内周面10aは、シリンダ1の内周
面をその軸方向に延長した面とほぼ一致する。
The cooling stage 10 has an inner peripheral surface 10 a surrounding the axis of the cylinder 1 and a bottom surface 10 b intersecting the axis of the cylinder 1. The inner peripheral surface 10a and the bottom surface 10b
The displacer 2 is exposed to a space in which the displacer reciprocates.
The inner peripheral surface 10a of the cooling stage 10 substantially coincides with a surface extending from the inner peripheral surface of the cylinder 1 in the axial direction.

【0017】ディスプレーサ2及び冷却ステージ10に
より冷却空洞15が画定される。図1は、冷却空洞15
の側面が、すべて冷却ステージ10により画定されてい
る場合を示しているが、冷却ステージ10の内周面10
aの高さを低くし、シリンダ1の内周面の一部が冷却空
洞15の側面に露出するようにしてもよい。この場合、
シリンダ1、ディスプレーサ2、及び冷却ステージ10
により、冷却空洞15が画定される。
The cooling cavity 15 is defined by the displacer 2 and the cooling stage 10. FIG. 1 shows a cooling cavity 15.
The case where all the side surfaces of the cooling stage 10 are defined by the cooling stage 10 is shown.
The height of “a” may be reduced so that a part of the inner peripheral surface of the cylinder 1 is exposed on the side surface of the cooling cavity 15. in this case,
Cylinder 1, displacer 2, and cooling stage 10
Thereby, the cooling cavity 15 is defined.

【0018】ディスプレーサ2内に冷媒ガス流路20が
形成されている。冷媒ガス流路20は、ディスプレーサ
2の冷却空洞15側の端部に設けられた連通孔21を通
して冷却空洞15に連通する。また、冷媒ガス流路20
は、ディスプレーサ2の高温側の端部に設けられた連通
孔22を通して外部ガス流路25に連通する。外部ガス
流路25は、給気弁V1 を介してガス圧縮機30のガス
排出側に接続され、排気弁V2 を介してガス圧縮機30
のガス給気側に接続されている。
A refrigerant gas flow path 20 is formed in the displacer 2. The coolant gas passage 20 communicates with the cooling cavity 15 through a communication hole 21 provided at an end of the displacer 2 on the cooling cavity 15 side. Also, the refrigerant gas flow path 20
Communicates with the external gas flow path 25 through a communication hole 22 provided at the high-temperature end of the displacer 2. The external gas passage 25 is connected to the gas discharge side of the gas compressor 30 via an air supply valve V 1, and is connected to the gas compressor 30 via an exhaust valve V 2.
Is connected to the gas supply side.

【0019】排気弁V2 を閉じ、給気弁V1 を開くと、
高圧冷媒ガスが、冷媒ガス流路20を通って冷却空洞1
5内に導入される。給気弁V1 を閉じ、排気弁V2 を開
くと冷却空洞15内の冷媒ガスが、冷媒ガス流路20を
通ってガス圧縮機30に回収される。冷媒ガスとして、
例えばヘリウムガスが用いられる。
[0019] to close the exhaust valve V 2, when you open the intake valve V 1,
The high-pressure refrigerant gas passes through the refrigerant gas flow path 20 and passes through the cooling cavity 1.
5 is introduced. Close supply valve V 1, refrigerant gas in the exhaust valve and the cooling cavity 15 opening the V 2 is recovered in the gas compressor 30 through a refrigerant gas flow path 20. As a refrigerant gas,
For example, helium gas is used.

【0020】冷媒ガス流路20内には、蓄冷材23が充
填されている。冷媒ガスが冷媒ガス流路20内を通過す
る時、冷媒ガスと蓄冷材23との間で熱交換が行われ
る。
The refrigerant gas flow path 20 is filled with a cold storage material 23. When the refrigerant gas passes through the refrigerant gas flow path 20, heat exchange is performed between the refrigerant gas and the cold storage material 23.

【0021】ディスプレーサ2の往復運動に同期させ
て、適当なタイミングで給気弁V1 と排気弁V2 との開
閉を交互に行うと、冷却空洞15内で冷媒ガスの断熱膨
張による寒冷が発生する。
When the opening and closing of the supply valve V 1 and the exhaust valve V 2 are alternately performed at appropriate timing in synchronization with the reciprocating movement of the displacer 2, cold occurs due to adiabatic expansion of the refrigerant gas in the cooling cavity 15. I do.

【0022】冷却ステージ10は、その外周面上に、例
えば無酸素銅からなる複数のフィン10cを有する。フ
ィン10cは、銀蝋付け等の溶接により外周面に取り付
けてもよいし、1つの無酸素銅の塊を削ることにより冷
却ステージ10の円筒状部分とフィン10cとを同時に
形成してもよい。冷却ステージ10のうち冷却空洞15
に露出した部分とフィン10cとが、一体不可分に形成
されていればよい。ここで、一体不可分とは、取り外し
と取り付けとを繰り返し行うことができないような構成
であることを意味する。例えばボルト締め等による結合
は、ここでいう一体不可分ではないが、溶接による結合
は一体不可分なる構成に含まれる。冷却ステージ10を
一体不可分に構成することにより、冷却ステージ10の
全体を効率的に冷却することができる。
The cooling stage 10 has a plurality of fins 10c made of, for example, oxygen-free copper on its outer peripheral surface. The fins 10c may be attached to the outer peripheral surface by welding such as silver brazing, or the cylindrical portion of the cooling stage 10 and the fins 10c may be formed simultaneously by shaving one lump of oxygen-free copper. Cooling cavity 15 of cooling stage 10
The fin 10c may be integrally formed with the exposed portion. Here, “integrally inseparable” means a configuration in which removal and attachment cannot be performed repeatedly. For example, the connection by bolting or the like is not inseparable here, but the connection by welding is included in the integral insemination. By integrally forming the cooling stage 10 as an integral unit, the entire cooling stage 10 can be efficiently cooled.

【0023】フィン10cの代わりに、フィン以外の薄
板状部分を取り付けてもよい。薄板状部分の厚さは、3
mm以下とすることが好ましく、2mm以下とすること
がより好ましい。反射率と耐蝕性を高めるために、冷却
ステージ10の外壁面及びフィン10cの表面に金メッ
キかニッケルメッキ等を施して、外部からの輻射熱を反
射するようにしてもよい。
Instead of the fin 10c, a thin plate portion other than the fin may be attached. The thickness of the thin plate is 3
mm or less, more preferably 2 mm or less. In order to enhance the reflectance and corrosion resistance, the outer wall surface of the cooling stage 10 and the surface of the fin 10c may be plated with gold or nickel to reflect radiant heat from the outside.

【0024】冷却ステージ10の、冷却空洞15から離
れた端部に熱抵抗部材40が取り付けられている。熱抵
抗部材40は、例えば冷却ステージ10よりも熱伝導率
の低いステンレス等により形成される。熱抵抗部材40
に、例えば無酸素銅等からなる冷却パネル41が取り付
けられている。冷却パネル41は、冷却ステージ10に
接触せず、冷却ステージ10の周囲を取り囲むように配
置されている。
A heat resistance member 40 is attached to an end of the cooling stage 10 remote from the cooling cavity 15. The thermal resistance member 40 is formed of, for example, stainless steel having a lower thermal conductivity than the cooling stage 10. Thermal resistance member 40
Further, a cooling panel 41 made of, for example, oxygen-free copper is attached. The cooling panel 41 is arranged so as not to contact the cooling stage 10 and to surround the periphery of the cooling stage 10.

【0025】なお、冷却パネル41を、シリンダ1の高
温端と低温端との中間の位置に、直接熱的に結合させて
もよい。
It should be noted that the cooling panel 41 may be directly and thermally coupled to an intermediate position between the high temperature end and the low temperature end of the cylinder 1.

【0026】冷却ステージ10の、冷却空洞15から離
れた端部に、中空の第1の加熱部50が熱的に結合して
いる。第1の加熱部50は、例えば無酸素銅等により形
成される。第1の加熱部50の内部空洞は、第1の再生
用ガス流路51及び開閉弁V 3 を介して、外部ガス流路
25に連通している。
The cooling stage 10 is separated from the cooling cavity 15.
The hollow first heating section 50 is thermally coupled to the
I have. The first heating unit 50 is formed of, for example, oxygen-free copper or the like.
Is done. The internal cavity of the first heating unit 50 is used for the first regeneration.
Gas flow path 51 and on-off valve V ThreeThrough the external gas flow path
25.

【0027】冷却パネル41の外周面上に、中空の管状
の第2の加熱部52が取り付けられている。第2の加熱
部52は、冷却パネル41をらせん状に取り巻き、はん
だ付けにより冷却パネル41に固着され、冷却パネル4
1と熱的に結合している。第2の加熱部52をらせん状
とすることで、大きな熱的結合を得ることができる。
A hollow tubular second heating section 52 is mounted on the outer peripheral surface of the cooling panel 41. The second heating unit 52 spirally surrounds the cooling panel 41 and is fixed to the cooling panel 41 by soldering.
1 and thermally coupled. By making the second heating section 52 helical, a large thermal coupling can be obtained.

【0028】第2の加熱部52の一端は閉じられ、他端
には、第2の再生用ガス流路53が結合している。第2
の加熱部52の内部空洞は、第2の再生用ガス流路53
及び開閉弁V4 を介して、外部ガス流路25に連通して
いる。
One end of the second heating section 52 is closed, and a second regeneration gas channel 53 is connected to the other end. Second
The internal cavity of the heating section 52 is provided with a second regeneration gas flow path 53.
And via an on-off valve V 4, communicates with the outer gas flow passage 25.

【0029】シリンダ1、冷却ステージ10、熱抵抗部
材40、冷却パネル41、第1の加熱部50、第2の加
熱部52は、真空容器60内に挿入され、シリンダ1の
高温端と真空容器60の壁面が気密にシールされてい
る。シリンダ1の外周面、冷却ステージ10の外壁面、
及び真空容器60により、真空室61が画定される。
The cylinder 1, the cooling stage 10, the heat resistance member 40, the cooling panel 41, the first heating unit 50, and the second heating unit 52 are inserted into the vacuum vessel 60, and the high temperature end of the cylinder 1 and the vacuum vessel 60 are hermetically sealed. The outer peripheral surface of the cylinder 1, the outer wall surface of the cooling stage 10,
The vacuum chamber 61 is defined by the vacuum container 60 and the vacuum chamber 61.

【0030】ディスプレーサ20を往復運動させ、その
往復運動に同期して冷却空洞15内への冷媒ガスの導入
と回収を繰り返すことにより、冷却空洞15内に寒冷が
発生する。冷却ステージ10はシリンダ1よりも熱伝導
率の高い材料で形成されており、その内周面及び底面が
冷却空洞15に露出しているため、冷却空洞15内で発
生した寒冷が冷却ステージ10を効率的に冷却すること
ができる。真空室61内のガスが、冷却ステージ10の
外壁面及びフィン10cの表面に凝縮され、真空室61
内の真空度を高めることができる。
By causing the displacer 20 to reciprocate and repeating the introduction and recovery of the refrigerant gas into the cooling cavity 15 in synchronization with the reciprocating movement, cold occurs in the cooling cavity 15. The cooling stage 10 is formed of a material having a higher thermal conductivity than the cylinder 1, and its inner peripheral surface and bottom surface are exposed to the cooling cavity 15. It can be cooled efficiently. The gas in the vacuum chamber 61 is condensed on the outer wall surface of the cooling stage 10 and the surface of the fin 10c,
The degree of vacuum inside can be increased.

【0031】冷却ステージ10に発生した寒冷は、熱抵
抗部材40を通して冷却パネル41に伝わる。冷却パネ
ル41は、冷却ステージ10を取り囲むように配置され
ている。なお、冷却パネル41には、熱抵抗部材40を
介して寒冷が伝わるため、冷却パネル41の温度は冷却
ステージ10の温度よりもやや高くなる。例えば、冷却
ステージ10を4.2K以下まで冷却したとき、冷却パ
ネル41の温度は約10〜20Kになる。このため、N
2 ガス、O2 ガス、Arガス等の比較的沸点の高いガス
が冷却パネル41の表面に凝縮される。
The cold generated in the cooling stage 10 is transmitted to the cooling panel 41 through the heat resistance member 40. The cooling panel 41 is arranged so as to surround the cooling stage 10. Since the cold is transmitted to the cooling panel 41 via the heat resistance member 40, the temperature of the cooling panel 41 is slightly higher than the temperature of the cooling stage 10. For example, when the cooling stage 10 is cooled to 4.2K or less, the temperature of the cooling panel 41 becomes about 10 to 20K. Therefore, N
Gases having a relatively high boiling point, such as 2 gas, O 2 gas, and Ar gas, are condensed on the surface of the cooling panel 41.

【0032】次に、冷却ステージ10に凝縮されたガス
を脱離させ、クライオポンプを再生する方法について説
明する。
Next, a method of desorbing the gas condensed in the cooling stage 10 and regenerating the cryopump will be described.

【0033】開閉弁V3 及びV4 を開けた状態でディス
プレーサ駆動手段3を運転し、給気弁V1 及び排気弁V
2 の開閉を行う。冷却空洞15内への冷媒ガスの導入及
び回収の周期に同期して、第1の加熱部50及び第2の
加熱部52の内部空洞内への冷媒ガスの導入及び回収が
行われる。冷媒ガスが導入される時に、第1の加熱部5
0及び第2の加熱部52の内部空洞内に発生する断熱圧
縮熱によって、冷却ステージ10及び冷却パネル41を
加熱することができる。この温度上昇により、冷却ステ
ージ10及び冷却パネル41に吸着されたガスが脱離す
る。このようにして、冷凍機を運転したまま、クライオ
ポンプの再生処理を行うことができる。
The displacer driving means 3 is operated with the on-off valves V 3 and V 4 opened, and the supply valve V 1 and the exhaust valve V
Open and close 2 . In synchronization with the cycle of introducing and collecting the refrigerant gas into the cooling cavity 15, the introduction and collection of the refrigerant gas into the internal cavities of the first heating unit 50 and the second heating unit 52 are performed. When the refrigerant gas is introduced, the first heating unit 5
The cooling stage 10 and the cooling panel 41 can be heated by the adiabatic compression heat generated in the internal cavities of the zero and second heating units 52. Due to this temperature rise, the gas adsorbed by the cooling stage 10 and the cooling panel 41 is desorbed. Thus, the cryopump can be regenerated while the refrigerator is operating.

【0034】冷却ステージ10の表面上に凝縮したH2
ガスが放出され、Arガスが放出されない範囲の温度ま
で昇温させると、より再生時間を短縮することができ
る。特に、大量のH2 ガスが凝縮される環境下で運転す
る場合に、大きな効果が期待できる。
H 2 condensed on the surface of the cooling stage 10
If the temperature is raised to a temperature at which the gas is released and the Ar gas is not released, the regeneration time can be further reduced. In particular, when operating in an environment where a large amount of H 2 gas is condensed, a great effect can be expected.

【0035】加熱部52が冷却パネル41にらせん状に
巻きついているため、両者間の接触面積が増大し、より
効率的に冷却パネル41を加熱することができる。な
お、加熱部50も、加熱部52と同様に冷却ステージ1
0の外壁面に巻き付けてもよい。
Since the heating section 52 is spirally wound around the cooling panel 41, the contact area between them increases, and the cooling panel 41 can be heated more efficiently. The heating unit 50 also has a cooling stage 1 like the heating unit 52.
0 may be wound around the outer wall.

【0036】なお、冷却ステージ10のみの再生処理を
行う場合には、開閉弁V3 を開け、開閉弁V4 を閉じて
運転すればよい。
[0036] In the case of performing playback processing of only cooling stage 10 opens the opening and closing valve V 3, can be operated to close the on-off valve V 4.

【0037】図2は、上記実施例によるクライオポンプ
の基本構成の冷凍機として、2段構成のギフォードマク
マホン(GM)冷凍機を用いた構成例を示す。図2に示
すクライオポンプは、ポンプハウジング70、真空容器
71、及び2段式GM冷凍機72を含んで構成される。
FIG. 2 shows a configuration example using a two-stage Gifford McMahon (GM) refrigerator as a refrigerator having a basic configuration of the cryopump according to the above embodiment. The cryopump shown in FIG. 2 includes a pump housing 70, a vacuum vessel 71, and a two-stage GM refrigerator 72.

【0038】ポンプハウジング70は、その内部にGM
冷凍機72を収容している。また、ポンプハウジング7
0と真空容器71とが、その開口部同士において気密に
結合され、真空室74が画定されている。ポンプハウジ
ング70には、真空室74内に大気を放出するための大
気放出弁(安全弁)73が装備されている。
The pump housing 70 has a GM inside.
A refrigerator 72 is housed. Also, the pump housing 7
0 and the vacuum container 71 are hermetically connected at their openings, and a vacuum chamber 74 is defined. The pump housing 70 is provided with an atmosphere release valve (safety valve) 73 for releasing the atmosphere into the vacuum chamber 74.

【0039】真空室74内には例えば半導体製造装置等
が収容される。アルゴンガス等の処理ガスが、開閉弁7
5、流量コントローラ76、開閉弁77、ガス導入口7
8、及びガス導入管79を介して真空室74内に導入さ
れる。真空室74内は、真空弁80を介して真空ポンプ
81により所定の真空度まで粗引きされる。真空室74
内の圧力が、真空計82により測定される。
The vacuum chamber 74 accommodates, for example, a semiconductor manufacturing apparatus. The processing gas such as argon gas is supplied to the on-off valve 7.
5. Flow controller 76, on-off valve 77, gas inlet 7
8 and into the vacuum chamber 74 via the gas introduction pipe 79. The inside of the vacuum chamber 74 is roughly evacuated to a predetermined degree of vacuum by a vacuum pump 81 via a vacuum valve 80. Vacuum chamber 74
The internal pressure is measured by a vacuum gauge 82.

【0040】GM冷凍機72は、図1に示す冷凍機のシ
リンダ1及びディスプレーサ2が2段構成とされたもの
である。すなわち、第1段シリンダ1Bと第2段シリン
ダ1Aとが直列に接続され、各シリンダ内に、それぞれ
第1段ディスプレーサ2B及び第2段ディスプレーサ2
Aが挿入されている。第1段及び第2段ディスプレーサ
2B、2Aは、共にクランク機構を有するディスプレー
サ駆動手段3により第1段及び第2段シリンダ1A、1
B内を往復運動する。第1段ディスプレーサ2Bと第1
段シリンダ1Bとの間隙部は、その高温端近傍において
シール部材13によりシールされている。
The GM refrigerator 72 has a two-stage structure including the cylinder 1 and the displacer 2 of the refrigerator shown in FIG. That is, the first-stage cylinder 1B and the second-stage cylinder 1A are connected in series, and the first-stage displacer 2B and the second-stage displacer 2
A is inserted. The first-stage and second-stage displacers 2B, 2A are first-stage and second-stage cylinders 1A, 1A by a displacer driving means 3 having a crank mechanism.
Reciprocate in B. First stage displacer 2B and first stage
The gap with the step cylinder 1B is sealed by a seal member 13 near the high temperature end.

【0041】第1段及び第2段ディスプレーサ2B、2
A内には、それぞれ第1段及び第2段冷媒ガス流路20
B、20Aが形成され、これら流路内にそれぞれ蓄冷材
23B及び23Aが装填されている。
First and second stage displacers 2B, 2B
A includes first and second stage refrigerant gas passages 20 respectively.
B and 20A are formed, and cold storage materials 23B and 23A are loaded in these channels, respectively.

【0042】図3に、第2段ディスプレーサ2Aの詳細
な部分破断正面図を示す。円筒状のステンレス管91の
表面上に、布入りフェノールで形成された耐摩耗性樹脂
部材92が固着され、筒状部材90が形成されている。
筒状部材90の内部空間が、図2に示す第2段冷媒ガス
流路20Aに相当する。機械的強度の高いステンレス管
が内側に配置されることにより、冷却時の耐磨耗性樹脂
部材92の熱収縮が抑制される。このため、ステンレス
製シリンダとディスプレーサとの熱変形特性が近似す
る。
FIG. 3 is a detailed partially cutaway front view of the second stage displacer 2A. An abrasion-resistant resin member 92 made of cloth-containing phenol is fixed on the surface of a cylindrical stainless steel tube 91 to form a cylindrical member 90.
The internal space of the tubular member 90 corresponds to the second-stage refrigerant gas flow path 20A shown in FIG. By arranging the stainless steel tube having high mechanical strength inside, heat shrinkage of the wear-resistant resin member 92 during cooling is suppressed. Therefore, the thermal deformation characteristics of the stainless steel cylinder and the displacer are similar.

【0043】筒状部材90は上下端が開放された円筒状
形状を有する。筒状部材90の下端には、布入りフェノ
ール等で形成された蓋部材94が挿入接着され、その上
に金網95が配置され、その上にフェルト栓96が配置
されている。
The cylindrical member 90 has a cylindrical shape whose upper and lower ends are open. At the lower end of the tubular member 90, a cover member 94 formed of phenol containing cloth or the like is inserted and adhered, and a wire mesh 95 is disposed thereon, and a felt plug 96 is disposed thereon.

【0044】フェルト栓96の上には、たとえば鉛球及
び磁性材で形成された蓄冷材23Aが充填される。ステ
ンレス管91内に充填された蓄冷材23Aの上にはフェ
ルト栓97が配置され、フェルト栓97の上にはパンチ
ングメタル98が配置される。パンチングメタル98
は、筒状部材90の上端開放部に挿入された円環状の蓋
部材93により固定されている。筒状部材90の上端に
は、図2に示す第1段ディスプレーサ2Bと結合するた
めの結合機構99が取り付けられている。
The felt plug 96 is filled with a regenerator material 23A made of, for example, lead balls and a magnetic material. A felt plug 97 is arranged on the cold storage material 23A filled in the stainless steel tube 91, and a punching metal 98 is arranged on the felt plug 97. Punching metal 98
Is fixed by an annular lid member 93 inserted into the open upper end portion of the tubular member 90. At the upper end of the tubular member 90, a coupling mechanism 99 for coupling to the first-stage displacer 2B shown in FIG. 2 is attached.

【0045】筒状部材90の側壁には、金網95の高さ
の位置にガス流路を形成する開口100が設けられてい
る。筒状部材90の開口100よりも上の外周面には、
開口100の位置と上端とを結ぶ1本のらせん状の溝か
らなるらせん状ガス流路101が形成されている。この
溝は、例えば、幅約2mm、深さ約0.6mm、ピッチ
約4mmである。
On the side wall of the tubular member 90, an opening 100 for forming a gas flow path is provided at a height of the wire mesh 95. On the outer peripheral surface above the opening 100 of the tubular member 90,
A helical gas flow path 101 composed of one helical groove connecting the position of the opening 100 and the upper end is formed. This groove has, for example, a width of about 2 mm, a depth of about 0.6 mm, and a pitch of about 4 mm.

【0046】なお、らせん溝101の代わりに、第1段
ディスプレーサ2Bの軸方向と交差する方向の溝を含む
溝パターンを形成してもよい。この場合も、冷媒ガスが
ディスプレーサの軸方向に平行に流れる場合に比べて、
より多くの熱交換を行うことができるであろう。
Instead of the spiral groove 101, a groove pattern including a groove in a direction intersecting the axial direction of the first stage displacer 2B may be formed. Also in this case, compared with the case where the refrigerant gas flows in parallel to the axial direction of the displacer,
More heat exchange could be performed.

【0047】開口100よりも下の筒状部材90の外径
は、それよりも上の部分の外径よりもわずかに小さくさ
れている。従って、開口100よりも下の部分では、筒
状部材90と第2段目シリンダとの間に間隙が形成され
る。この間隙と開口100とは、図2に示す連通孔21
Aに相当する。
The outer diameter of the tubular member 90 below the opening 100 is slightly smaller than the outer diameter of the portion above it. Therefore, a gap is formed between the tubular member 90 and the second-stage cylinder in a portion below the opening 100. The gap and the opening 100 are connected to the communication hole 21 shown in FIG.
A.

【0048】図2に示すように、第1段シリンダ1Bの
図の下端に、第1段冷却空洞15Bが画定され、第2段
シリンダ1Aの図の下端に第2段冷却空洞15Aが画定
されている。第1段冷媒ガス流路20Bは、第1段ディ
スプレーサ2Bの図の上端に設けられた連通孔22Bを
介して第1段シリンダ1B内の図の上端の空洞に連通
し、連通孔21Bを介して第1段冷却空洞15Bに連通
している。第1段冷却空洞15Bは、第2段ディスプレ
ーサ2Aの図の上端に設けられた連通孔22Aを介し
て、第2段冷媒ガス流路20Aに連通し、第2段冷媒ガ
ス流路20Aは、連通孔21Aを介して第2段冷却空洞
15Aに連通している。
As shown in FIG. 2, a first-stage cooling cavity 15B is defined at the lower end of the drawing of the first-stage cylinder 1B, and a second-stage cooling cavity 15A is defined at the lower end of the drawing of the second-stage cylinder 1A. ing. The first-stage refrigerant gas flow path 20B communicates with the cavity at the upper end of the first-stage cylinder 1B through a communication hole 22B provided at the upper end of the first-stage displacer 2B in the drawing, and through the communication hole 21B. To the first stage cooling cavity 15B. The first-stage cooling cavity 15B communicates with the second-stage refrigerant gas flow path 20A through a communication hole 22A provided at the upper end of the second-stage displacer 2A in the drawing, and the second-stage refrigerant gas flow path 20A It communicates with the second stage cooling cavity 15A via the communication hole 21A.

【0049】第1段冷却空洞15Bの周囲において、第
1段冷却ステージ10Bが第1段シリンダ1Bに熱的に
結合している。第2段目シリンダ1A、第2段目ディス
プレーサ2A、冷却ステージ10、熱抵抗部材40、冷
却パネル41、第1の加熱部50、第2の加熱部52
は、図1の場合と同様の構成である。また、ガス圧縮機
30、給気弁V1 、排気弁V2 及び外部ガス流路25
も、図1の場合と同様の構成である。
Around the first cooling cavity 15B, a first cooling stage 10B is thermally coupled to the first cylinder 1B. 2nd stage cylinder 1A, 2nd stage displacer 2A, cooling stage 10, heat resistance member 40, cooling panel 41, first heating unit 50, second heating unit 52
Has the same configuration as that of FIG. The gas compressor 30, the air supply valve V 1, the exhaust valves V 2 and the external gas channel 25
Has the same configuration as that of FIG.

【0050】第1段冷却ステージ10Bに冷却パネル1
1が取り付けられている。冷却パネル11は、第2段シ
リンダ1A、第2段冷却ステージ10A、及び冷却パネ
ル41の周囲を取り囲むように配置され、その先端の開
口部にバッフル板12が取り付けられている。冷却パネ
ル11は輻射シールド板として作用する。
The cooling panel 1 is mounted on the first cooling stage 10B.
1 is attached. The cooling panel 11 is arranged so as to surround the second-stage cylinder 1A, the second-stage cooling stage 10A, and the periphery of the cooling panel 41, and the baffle plate 12 is attached to an opening at a tip end thereof. The cooling panel 11 functions as a radiation shield plate.

【0051】第1段冷却ステージ10Bに、第1の加熱
部50と同様の構成の第3の加熱部54が熱的に結合し
ている。第3の加熱部54の内部空洞は、第3の再生用
ガス流路55及び開閉弁V5 を介して外部ガス流路25
に連通している。
A third heating section 54 having the same configuration as the first heating section 50 is thermally coupled to the first cooling stage 10B. Third internal cavity of the heating unit 54, the third external gas channel 25 through the regeneration gas flow path 55 and the on-off valve V 5
Is in communication with

【0052】給気弁V1 を開けると、圧縮冷媒ガスが、
外部ガス流路25、連通孔22B、第1段冷媒ガス流路
23B、連通孔21Bを通して第1段冷却空洞15B内
に導入される。さらに、連通孔22A、第2段冷媒ガス
流路23A、連通孔21Aを通して第2段冷却空洞15
A内に導入される。排気弁V2 を開けると、第2段冷却
空洞15A内の冷媒ガスは、その導入時と逆の経路を通
ってガス圧縮機30に回収される。
[0052] Opening the intake valve V 1, the compressed refrigerant gas,
The gas is introduced into the first-stage cooling cavity 15B through the external gas passage 25, the communication hole 22B, the first-stage refrigerant gas passage 23B, and the communication hole 21B. Furthermore, the second-stage cooling cavity 15 through the communication hole 22A, the second-stage refrigerant gas flow path 23A, and the communication hole 21A.
A is introduced into A. Opening the exhaust valve V 2, the refrigerant gas in the second stage cooling cavity 15A is collected in the gas compressor 30 through the introduction time and reverse path.

【0053】給気弁V1 及び排気弁V2 の開閉の繰り返
しと、第1段及び第2段ディスプレーサ2B、2Aの往
復運動とを、所定の位相関係を保って行うことにより、
第1段冷却空洞15B及び第2段冷却空洞15A内に寒
冷が生ずる。実際には、真空ポンプ81により真空室7
4内を1Pa程度まで粗引きし、真空弁80を閉じた
後、GM冷凍機72を起動する。
By repeating the opening and closing of the supply valve V 1 and the exhaust valve V 2 and the reciprocating motion of the first and second stage displacers 2 B and 2 A while maintaining a predetermined phase relationship,
Cold occurs in the first stage cooling cavity 15B and the second stage cooling cavity 15A. Actually, the vacuum chamber 7 is controlled by the vacuum pump 81.
4 is roughly evacuated to about 1 Pa, and after closing the vacuum valve 80, the GM refrigerator 72 is started.

【0054】第1段冷却空洞15Bと第2段冷却空洞1
5Aとの間において、冷媒ガスの大部分は、蓄冷材23
Aが配置された冷媒ガス流路20Aを流れる。一部の冷
媒ガスは、図3に示すらせん状の溝101に沿って第2
段ディスプレーサ2Aの外周面と第2段シリンダ1Aの
内周面との間を流れる。らせん溝101に沿って流れる
冷媒ガスは、ディスプレーサの軸方向に直線的に流れる
場合に比べて、ディスプレーサまたはシリンダとより多
くの熱交換を行う。このため、第2段冷媒ガス流路20
Aから分岐して流れる冷媒ガスによる熱損失を低減する
ことができる。
First stage cooling cavity 15B and second stage cooling cavity 1
5A, most of the refrigerant gas is stored in the cold storage material 23.
A flows through the refrigerant gas flow path 20A in which A is disposed. Some of the refrigerant gas flows along the spiral groove 101 shown in FIG.
It flows between the outer peripheral surface of the stage displacer 2A and the inner peripheral surface of the second stage cylinder 1A. The refrigerant gas flowing along the spiral groove 101 performs more heat exchange with the displacer or the cylinder than when the refrigerant gas flows linearly in the axial direction of the displacer. Therefore, the second-stage refrigerant gas flow path 20
The heat loss due to the refrigerant gas branching off from A can be reduced.

【0055】また、ディスプレーサとシリンダ間にシー
ル部材を設ける必要がないため、シールが不完全である
ことによる冷却能力の低下を防止することができる。
Further, since there is no need to provide a seal member between the displacer and the cylinder, it is possible to prevent a decrease in cooling capacity due to incomplete sealing.

【0056】第2段ディスプレーサ2Aの外周面と第2
段シリンダ1Aの内周面との間の隙間は、ディスプレー
サを安定に往復駆動するために0.01mm以上である
ことが好ましく、漏洩ガスが軸方向に直線的に流れるこ
とを防止するために、0.03mm以下であることが好
ましい。
The outer peripheral surface of the second stage displacer 2A and the second
The gap between the inner peripheral surface of the step cylinder 1A is preferably 0.01 mm or more in order to stably drive the displacer back and forth, and in order to prevent the leakage gas from flowing linearly in the axial direction, It is preferably 0.03 mm or less.

【0057】図2に示す2段構成のGM冷凍機により、
例えば第1段冷却ステージ10Bを60〜80Kまで、
第2段冷却ステージ10Aを4.2K以下まで冷却する
ことができる。なお、このとき、冷却パネル41は10
〜20K程度まで冷却される。
The two-stage GM refrigerator shown in FIG.
For example, if the first cooling stage 10B is
The second cooling stage 10A can be cooled to 4.2K or less. At this time, the cooling panel 41 is
It is cooled down to about 20K.

【0058】第1段冷却空洞15B内に発生した寒冷
が、第1段冷却ステージ10B、冷却パネル11を通し
てバッフル板12に伝わる。真空室74内の水蒸気や炭
酸ガス等の高沸点ガスが、バッフル板12の表面に凝縮
される。Ne、H2 、He等の最も沸点の低いガスが、
第2段冷却ステージ10及びフィン10cの表面に凝縮
される。N2 、O2 、Ar等の中程度の沸点を有するガ
スが、冷却パネル41の表面に凝縮される。
The cold generated in the first cooling cavity 15B is transmitted to the baffle plate 12 through the first cooling stage 10B and the cooling panel 11. High-boiling gas such as water vapor or carbon dioxide in the vacuum chamber 74 is condensed on the surface of the baffle plate 12. Gases with the lowest boiling points, such as Ne, H 2 and He,
It is condensed on the surfaces of the second cooling stage 10 and the fins 10c. Gases having a moderate boiling point, such as N 2 , O 2 , and Ar, are condensed on the surface of the cooling panel 41.

【0059】図4は、図2及び図3に示すクライオポン
プのH2 ガス排気速度の測定結果を、従来のクライオポ
ンプのH2 ガス排気速度と比較して示す。図の横軸は真
空室74内の圧力を単位Paで表し、縦軸は排気速度を
単位「リットル毎秒」で表す。図中の記号○は、図2及
び図3のクライオポンプの排気速度を示し、記号□は、
従来例のクライオポンプの排気速度を示す。なお、実施
例によるクライオポンプの第2段冷却ステージ10及び
フィン10cの外壁面の表面積は約500cm 2 であ
る。排気速度測定中における実施例のクライオポンプの
第2段冷却ステージ10Aの温度は3.5K、第1段冷
却ステージ10Bの温度は65Kであった。
FIG. 4 shows the cryopon shown in FIGS. 2 and 3.
HTwoThe measurement results of gas exhaust speed are
H of pumpTwoShown in comparison with the gas pumping speed. The horizontal axis of the figure is true
The pressure in the vacant chamber 74 is represented by the unit Pa, and the vertical axis represents the exhaust speed.
Expressed in the unit “liter per second”. The symbol ○ in the figure is
And the pumping speed of the cryopump shown in FIG.
5 shows the pumping speed of a conventional cryopump. The implementation
The second cooling stage 10 of the cryopump according to the example and
The surface area of the outer wall surface of the fin 10c is about 500 cm TwoIn
You. Of the cryopump of the embodiment during the measurement of the pumping speed
The temperature of the second cooling stage 10A is 3.5K, the first cooling stage
The temperature of the recycle stage 10B was 65K.

【0060】図5に、従来例によるクライオポンプの第
2段冷却ステージの構成を簡単に示す。第2段シリンダ
150の低温端が塞がれており、第2段冷却ステージ1
51が冷却空洞152に直接露出していない。第2段冷
却ステージ151に、一端が閉じた筒状の冷却パネル1
53が、その底面において結合している。その側壁は、
シリンダ150の低温端近傍の周囲を取り囲んでいる。
冷却パネル153の内周面上に、活性炭154が接着さ
れている。
FIG. 5 schematically shows the structure of the second cooling stage of the conventional cryopump. The low-temperature end of the second stage cylinder 150 is closed, and the second stage cooling stage 1
51 are not directly exposed to the cooling cavity 152. A cylindrical cooling panel 1 having one end closed is provided on the second cooling stage 151.
53 are connected at the bottom surface. The side wall is
It surrounds the vicinity of the cylinder 150 near the low-temperature end.
Activated carbon 154 is bonded on the inner peripheral surface of cooling panel 153.

【0061】なお、測定に用いたクライオポンプは、実
施例と従来例共に、ANSI6インチ(口径200m
m)規格のものである。
The cryopump used for the measurement was an ANSI 6 inch (bore diameter 200 m) in both the embodiment and the conventional example.
m) Standard.

【0062】図4に示すように、圧力3×10-4Paか
ら1×10-2Paまでの全範囲において、実施例による
クライオポンプの排気速度の方が、従来例によるクライ
オポンプのそれよりも大きかった。これは、図2に示す
ように、第2段冷却ステージ10Aが、シリンダを介す
ることなく直接第2段冷却空洞15Aに露出しているた
め、冷却効率が高いためと考えられる。また、第2段冷
却ステージ10Aの周囲を取り囲むように、冷却パネル
41を配置したことにより、冷却効率が高くなったため
と考えられる。
As shown in FIG. 4, in the entire pressure range from 3 × 10 −4 Pa to 1 × 10 −2 Pa, the pumping speed of the cryopump according to the embodiment is higher than that of the conventional cryopump. Was also big. It is considered that this is because the second stage cooling stage 10A is directly exposed to the second stage cooling cavity 15A without passing through a cylinder as shown in FIG. 2, so that the cooling efficiency is high. Further, it is considered that the cooling efficiency was increased by arranging the cooling panel 41 so as to surround the periphery of the second cooling stage 10A.

【0063】このように、冷却ステージ10をヘリウム
ガスの沸点(温度4.2K)以下に効率的に冷却するこ
とができるため、活性炭等の吸着剤を用いることなく、
例えばH2 ガス等の低沸点ガスを、冷却ステージ10及
びフィン10cの表面に凝縮させることができる。この
ため、吸着剤の剥離によるクライオポンプ内の汚染を防
止することができる。
As described above, since the cooling stage 10 can be efficiently cooled to a temperature lower than the boiling point of helium gas (temperature: 4.2 K), the cooling stage 10 can be used without using an adsorbent such as activated carbon.
For example, a low-boiling gas such as H 2 gas can be condensed on the surfaces of the cooling stage 10 and the fins 10c. For this reason, contamination in the cryopump due to separation of the adsorbent can be prevented.

【0064】上記実施例ではGM冷凍機を用いた場合を
例にとって説明したが、本発明は、GM冷凍機以外のシ
リンダとディスプレーサを有する冷凍機にも適用するこ
とができる。例えばスターリング冷凍機にも適用可能で
ある。
In the above embodiment, the case where the GM refrigerator is used has been described as an example. However, the present invention can be applied to a refrigerator having a cylinder and a displacer other than the GM refrigerator. For example, it can be applied to a Stirling refrigerator.

【0065】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種
々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に
自明であろう。
The present invention has been described in connection with the preferred embodiments.
The present invention is not limited to these. For example, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.

【0066】[0066]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
冷却ステージが冷却空洞に露出し、かつ冷却ステージが
一体不可分とされているため、冷却空洞で発生した寒冷
が直接冷却ステージに伝わる。このため、冷却ステージ
を効率的に冷却することができる。この冷凍機をクライ
オポンプに用いると、活性炭等の吸着材を用いることな
く、H2 ガス等の低沸点ガスを凝縮させることができ
る。
As described above, according to the present invention,
Since the cooling stage is exposed to the cooling cavity and the cooling stage is made integral, the cold generated in the cooling cavity is directly transmitted to the cooling stage. Therefore, the cooling stage can be efficiently cooled. When this refrigerator is used for a cryopump, a low-boiling gas such as H 2 gas can be condensed without using an adsorbent such as activated carbon.

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

【図1】本発明の実施例による蓄冷器式冷凍機の基本構
成を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a basic configuration of a regenerative refrigerator according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示す基本構成を、2段型GM冷凍機に適
用したクライオポンプの断面図である。
FIG. 2 is a sectional view of a cryopump in which the basic configuration shown in FIG. 1 is applied to a two-stage GM refrigerator.

【図3】図2に示すGM冷凍機の第2段ディスプレーサ
の詳細を示す断面図である。
FIG. 3 is a sectional view showing details of a second stage displacer of the GM refrigerator shown in FIG. 2;

【図4】実施例によるクライオポンプの排気速度を従来
例によるクライオポンプの排気速度と比較して示すグラ
フである。
FIG. 4 is a graph showing the pumping speed of the cryopump according to the embodiment in comparison with the pumping speed of the conventional cryopump.

【図5】従来例によるクライオポンプの冷却ステージの
概略を示す断面図である。
FIG. 5 is a sectional view schematically showing a cooling stage of a conventional cryopump.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリンダ 2 ディスプレーサ 3 ディスプレーサ駆動手段 10 冷却ステージ 11 第1段冷却パネル 12 バッフル板 13 シール部材 15 冷却空洞 20 冷媒ガス流路 21、22 連通孔 25 外部ガス流路 30 ガス圧縮機 40 熱抵抗部材 41 冷却パネル 50 第1の加熱部 51 第1の再生用ガス流路 52 第2の加熱部 53 第2の再生用ガス流路 54 第3の加熱部 55 第3の再生用ガス流路 60 真空容器 61 真空室 70 ポンプハウジング 71 真空容器 72 GM冷凍機 73 大気放出弁 74 真空室 75 開閉弁 76 流量コントローラ 77 開閉弁 78 ガス導入口 79 ガス導入管 80 真空弁 81 真空ポンプ 82 真空計 90 筒状部材 91 ステンレス管 92 耐磨耗性樹脂部材 93、94 蓋部材 95 金網 96、97 フェルト栓 98 パンチングメタル 99 結合機構 100 開口 101 らせん溝 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cylinder 2 Displacer 3 Displacer driving means 10 Cooling stage 11 First stage cooling panel 12 Baffle plate 13 Seal member 15 Cooling cavity 20 Refrigerant gas flow path 21, 22 Communication hole 25 External gas flow path 30 Gas compressor 40 Heat resistance member 41 Cooling panel 50 First heating unit 51 First regeneration gas channel 52 Second heating unit 53 Second regeneration gas channel 54 Third heating unit 55 Third regeneration gas channel 60 Vacuum container 61 Vacuum chamber 70 Pump housing 71 Vacuum container 72 GM refrigerator 73 Atmospheric discharge valve 74 Vacuum chamber 75 On-off valve 76 Flow controller 77 On-off valve 78 Gas inlet 79 Gas inlet pipe 80 Vacuum valve 81 Vacuum pump 82 Vacuum gauge 90 Cylindrical member 91 Stainless steel pipe 92 Abrasion resistant resin member 93, 94 Lid member 95 Wire mesh 96, 97 Eruto plug 98 punched metal 99 binding mechanism 100 opening 101 helical groove

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一方の端部が開口したシリンダと、 前記シリンダ内を、その軸に沿って往復運動するディス
プレーサと、 前記シリンダの前記一方の端部に気密に結合され、シリ
ンダ内の空間に内面を露出させた冷却ステージであっ
て、該冷却ステージが、その外面から突出した薄板状部
分を含み、該冷却ステージのうち該シリンダ内の空間に
露出した部分と該薄板状部分とが一体不可分に結合して
いる冷却ステージと、 前記シリンダ、ディスプレーサ、及び冷却ステージによ
り画定される冷却空洞に連通し、該冷却空洞に冷媒ガス
を導入し、及び該冷却空洞から冷媒ガスを回収する冷媒
ガス流路と、 前記冷媒ガス流路内に配置され、該冷媒ガス流路内を流
れる冷媒ガスと熱交換を行う蓄冷材とを有する蓄冷器式
冷凍機。
A cylinder having an open end; a displacer reciprocating in the cylinder along an axis thereof; an airtight connection to the one end of the cylinder; A cooling stage having an inner surface exposed, wherein the cooling stage includes a thin plate portion protruding from an outer surface thereof, and a portion of the cooling stage exposed to a space in the cylinder and the thin plate portion are integrally formed. A cooling stage coupled to a cooling cavity defined by the cylinder, displacer, and cooling stage, for introducing refrigerant gas into the cooling cavity, and for recovering the refrigerant gas from the cooling cavity. A regenerator having a path and a regenerator material that is disposed in the refrigerant gas flow path and exchanges heat with the refrigerant gas flowing in the refrigerant gas flow path.
【請求項2】 前記薄板状部分の厚さが3mm以下であ
る請求項1に記載の蓄冷器式冷凍機。
2. The regenerator according to claim 1, wherein the thickness of the thin plate portion is 3 mm or less.
【請求項3】 前記薄板状部分が、複数のフィンを含む
請求項1または2に記載の蓄冷器式冷凍機。
3. The regenerator according to claim 1, wherein the thin plate portion includes a plurality of fins.
【請求項4】 さらに、 内部空洞を有し、前記冷却ステージに熱的に結合した第
1の加熱部と、 前記冷却空洞内への冷媒ガスの導入及び回収の周期に同
期するように、前記第1の加熱部の内部空洞内への冷媒
ガスの導入及び回収を行う第1の再生用ガス流路と、 前記第1の再生用ガス流路に設けられた第1の開閉弁と
を有する請求項1〜3のいずれかに記載の蓄冷器式冷凍
機。
A first heating unit having an internal cavity and thermally coupled to the cooling stage; and a first heating unit synchronized with a cycle of introducing and recovering the refrigerant gas into the cooling cavity. A first regeneration gas passage for introducing and recovering the refrigerant gas into the internal cavity of the first heating unit; and a first on-off valve provided in the first regeneration gas passage. A regenerator according to any one of claims 1 to 3.
【請求項5】 さらに、 内部空洞を有し、前記冷却パネルに熱的に結合した第2
の加熱部と、 前記冷却空洞内への冷媒ガスの導入及び回収の周期に同
期するように、前記第2の加熱部の内部空洞内への冷媒
ガスの導入及び回収を行う第2の再生用ガス流路と、 前記第2の再生用ガス流路に設けられた第2の開閉弁と
を有する請求項1〜4のいずれかに記載の蓄冷器式冷凍
機。
5. A second panel having an internal cavity and thermally coupled to said cooling panel.
And a second regeneration unit for introducing and recovering the refrigerant gas into the internal cavity of the second heating unit in synchronization with the cycle of introducing and recovering the refrigerant gas into the cooling cavity. The regenerator according to any one of claims 1 to 4, further comprising: a gas flow path; and a second on-off valve provided in the second regeneration gas flow path.
【請求項6】 さらに、前記ディスプレーサの外周面上
に、該外周面の両端を結ぶ補助ガス流路を構成するよう
に形成され、少なくとも一部が前記ディスプレーサの軸
方向に対して交差する方向に沿う溝を含んで構成された
溝パターンを有する請求項1〜5のいずれかに記載の蓄
冷器式冷凍機。
6. An auxiliary gas flow path connecting both ends of the outer peripheral surface is formed on the outer peripheral surface of the displacer, and at least a part thereof is formed in a direction intersecting the axial direction of the displacer. The regenerator according to any one of claims 1 to 5, further comprising a groove pattern including grooves along the groove.
【請求項7】 一方の端部が開口したシリンダと、 前記シリンダ内を、その軸に沿って往復運動するディス
プレーサと、 前記シリンダの前記一方の端部に気密に結合され、シリ
ンダ内の空間に内面を露出させた冷却ステージと、 前記シリンダ、ディスプレーサ、及び冷却ステージによ
り画定される冷却空洞に連通し、該冷却空洞に冷媒ガス
を導入し、及び該冷却空洞から冷媒ガスを回収する冷媒
ガス流路と、 前記冷媒ガス流路内に配置され、該冷媒ガス流路内を流
れる冷媒ガスと熱交換を行う蓄冷材と、 前記冷却ステージに取り付けられ、該冷却ステージより
も熱伝導率の低い材料からなる熱抵抗部材と、 前記熱抵抗部材に取り付けられ、前記冷却ステージに接
触せず、該冷却ステージの周囲を取り囲むように配置さ
れた冷却パネルとを有する蓄冷器式冷凍機。
7. A cylinder having an open end, a displacer reciprocating in the cylinder along an axis thereof, and a hermetically coupled to the one end of the cylinder, and a space in the cylinder. A cooling stage having an inner surface exposed, a refrigerant gas flow communicating with a cooling cavity defined by the cylinder, the displacer, and the cooling stage, introducing a refrigerant gas into the cooling cavity, and recovering the refrigerant gas from the cooling cavity. A passage, a regenerator material disposed in the refrigerant gas flow path and performing heat exchange with the refrigerant gas flowing in the refrigerant gas flow path, a material attached to the cooling stage and having a lower thermal conductivity than the cooling stage And a cooling panel attached to the heat resistance member and arranged so as not to contact the cooling stage and to surround the periphery of the cooling stage. Regenerator refrigerator.
【請求項8】 一方の端部が開口したシリンダと、 前記シリンダ内を、その軸に沿って往復運動するディス
プレーサと、 前記シリンダの前記一方の端部に気密に結合され、シリ
ンダ内の空間に内面を露出させた冷却ステージと、 前記シリンダ、ディスプレーサ、及び冷却ステージによ
り画定される冷却空洞に連通し、該冷却空洞に冷媒ガス
を導入し、及び該冷却空洞から冷媒ガスを回収する冷媒
ガス流路と、 前記冷媒ガス流路内に配置され、該冷媒ガス流路内を流
れる冷媒ガスと熱交換を行う蓄冷材と、 前記シリンダの両端の中間の位置に熱的に結合し、前記
冷却ステージの周囲を取り囲むように配置された冷却パ
ネルとを有する蓄冷器式冷凍機。
8. A cylinder having one open end, a displacer reciprocating in the cylinder along an axis thereof, and a hermetically coupled to the one end of the cylinder, and a space in the cylinder. A cooling stage having an inner surface exposed, a refrigerant gas flow communicating with a cooling cavity defined by the cylinder, the displacer, and the cooling stage, introducing a refrigerant gas into the cooling cavity, and recovering the refrigerant gas from the cooling cavity. A path, a regenerator material disposed in the refrigerant gas flow path and performing heat exchange with refrigerant gas flowing through the refrigerant gas flow path, and thermally coupled to an intermediate position between both ends of the cylinder; And a cooling panel disposed so as to surround the periphery of the regenerator.
【請求項9】 さらに、 内部空洞を有し、前記冷却ステージに熱的に結合した第
1の加熱部と、 前記冷却空洞内への冷媒ガスの導入及び回収の周期に同
期するように、前記第1の加熱部の内部空洞内への冷媒
ガスの導入及び回収を行う第1の再生用ガス流路と、 前記第1の再生用ガス流路に設けられた第1の開閉弁と
を有する請求項7または8に記載の蓄冷器式冷凍機。
9. A first heating unit having an internal cavity and thermally coupled to the cooling stage, wherein the first heating unit is configured to synchronize with a cycle of introducing and recovering the refrigerant gas into the cooling cavity. A first regeneration gas passage for introducing and recovering the refrigerant gas into the internal cavity of the first heating unit; and a first on-off valve provided in the first regeneration gas passage. A regenerator according to claim 7.
【請求項10】 さらに、 内部空洞を有し、前記冷却パネルに熱的に結合した第2
の加熱部と、 前記冷却空洞内への冷媒ガスの導入及び回収の周期に同
期するように、前記第2の加熱部の内部空洞内への冷媒
ガスの導入及び回収を行う第2の再生用ガス流路と、 前記第2の再生用ガス流路に設けられた第2の開閉弁と
を有する請求項7〜9のいずれかに記載の蓄冷器式冷凍
機。
10. A second panel having an internal cavity and thermally coupled to said cooling panel.
And a second regeneration unit for introducing and recovering the refrigerant gas into the internal cavity of the second heating unit in synchronization with the cycle of introducing and recovering the refrigerant gas into the cooling cavity. The regenerator according to any one of claims 7 to 9, further comprising: a gas flow path; and a second on-off valve provided in the second regeneration gas flow path.
【請求項11】 さらに、前記ディスプレーサの外周面
上に、該外周面の両端を結ぶ補助ガス流路を構成するよ
うに形成され、少なくとも一部が前記ディスプレーサの
軸方向に対して交差する方向に沿う溝を含んで構成され
た溝パターンを有する請求項7〜10のいずれかに記載
の蓄冷器式冷凍機。
11. An auxiliary gas flow path is formed on an outer peripheral surface of the displacer so as to connect both ends of the outer peripheral surface, and at least a part thereof is formed in a direction intersecting an axial direction of the displacer. The regenerator-type refrigerator according to any one of claims 7 to 10, having a groove pattern including a groove along the groove.
【請求項12】 蓄冷器式冷凍機の金属製冷却ステージ
を、真空排気すべき真空室に連通した空洞内に配置する
工程と、 前記蓄冷器式冷凍機を起動し、前記冷却ステージをヘリ
ウムの沸点以下の温度まで冷却する工程と、 前記冷却ステージの表面上に直接、前記真空室内のガス
を凝縮する工程とを有する真空排気方法。
12. A step of disposing a metal cooling stage of a regenerative refrigerator in a cavity communicating with a vacuum chamber to be evacuated, activating the regenerator, and setting the cooling stage to helium. A vacuum evacuation method comprising: a step of cooling to a temperature equal to or lower than a boiling point; and a step of condensing gas in the vacuum chamber directly on the surface of the cooling stage.
【請求項13】 さらに、前記冷却ステージを、該冷却
ステージの表面上に凝縮したH2 ガスが放出され、かつ
Arガスが凝縮されたままとなる範囲の温度まで昇温さ
せ、該冷却ステージに表面上に凝縮したガスを放出する
工程を含む請求項12に記載の真空排気方法。
13. The cooling stage is further heated to a temperature at which H 2 gas condensed on the surface of the cooling stage is released and Ar gas remains condensed. 13. The vacuum evacuation method according to claim 12, further comprising the step of discharging gas condensed on the surface.
【請求項14】 前記蓄冷器式冷凍機が、請求項1〜1
0のいずれかに記載の蓄冷器式冷凍機である請求項12
または13に記載の真空排気方法。
14. The regenerator-type refrigerator according to claim 1, wherein
13. The regenerative refrigerator according to any one of claims 1 to 12.
Or the evacuation method according to item 13.
JP35164297A 1997-12-19 1997-12-19 Cold storage type refrigerating machine and evacuating method Pending JPH11182956A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP35164297A JPH11182956A (en) 1997-12-19 1997-12-19 Cold storage type refrigerating machine and evacuating method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP35164297A JPH11182956A (en) 1997-12-19 1997-12-19 Cold storage type refrigerating machine and evacuating method

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005080204A Division JP3944861B2 (en) 2005-03-18 2005-03-18 Regenerator type refrigerator and vacuum exhaust method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH11182956A true JPH11182956A (en) 1999-07-06

Family

ID=18418640

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP35164297A Pending JPH11182956A (en) 1997-12-19 1997-12-19 Cold storage type refrigerating machine and evacuating method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH11182956A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012180846A (en) * 2004-09-24 2012-09-20 Brooks Automation Inc High conductance cryopump for type iii gas pumping

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012180846A (en) * 2004-09-24 2012-09-20 Brooks Automation Inc High conductance cryopump for type iii gas pumping

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2659684B2 (en) Regenerator refrigerator
TWI477725B (en) Very low temperature refrigerators, cryopumps and displacers
JP5632241B2 (en) Cryo pump and cryogenic refrigerator
US5156007A (en) Cryopump with improved second stage passageway
US6122920A (en) High specific surface area aerogel cryoadsorber for vacuum pumping applications
US4485631A (en) Method and apparatus for rapidly regenerating a self-contained cryopump
US6216467B1 (en) Cryogenic refrigerator with a gaseous contaminant removal system
JPH08226719A (en) Gas cycle refrigerating machine
JP5127226B2 (en) Regenerator and cryopump
EP0506133B1 (en) A cryopump
JPH11182956A (en) Cold storage type refrigerating machine and evacuating method
JP3944861B2 (en) Regenerator type refrigerator and vacuum exhaust method
US5009072A (en) Refrigerator
JP3588644B2 (en) Regenerator refrigerator
JPH04306472A (en) Cryostat equipped with liquefying refrigerating machine
JP2002243294A (en) Cryo-pump
CA2064324A1 (en) Cryopump
JPH0658257A (en) Vacuum cryopump
JP3114092B2 (en) Cryopump regeneration apparatus and regeneration method
JP2721601B2 (en) Hydrogen evacuation method and apparatus using cryopump
JPH0355829Y2 (en)
JP2011137423A (en) Cryopump, substrate treatment device, method of manufacturing electronic device
JP2024077376A (en) Cryogenic adsorber and cryogenic device
JPH0699003A (en) Cold trap
JPH03241268A (en) Method for cleaning helium refrigerator such as cryopump

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Effective date: 20050118

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20050318

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20050607

A521 Written amendment

Effective date: 20050629

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

A911 Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi)

Effective date: 20050705

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

A912 Removal of reconsideration by examiner before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912

Effective date: 20050729

A521 Written amendment

Effective date: 20061109

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

点击 这是indexloc提供的php浏览器服务,不要输入任何密码和下载