JPH07507964A - 極低温ウォーターポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 多数の応用において、極低温的に冷却されるバ・ツフルは、ガス、とくに水蒸気 を捕捉し、こうしてガスを流れる流体から除去するための流体導管内に位置する 。例えば、拡散ポンプは多数のガスを環境から除去して真空をつくるために非常 に効率的であるが、水蒸気をボンピングするとき効率的ではない。したがって、 流体中のガスの残部は拡散ポンプにより抜き出されるので、コールド・トラップ （ｃｏｌｄ　ｔｒａｐ）を拡散ポンプの前にインラインで配置して水蒸気を除去 することは普通に実施されている。同様に、コールド・トラップは他の真空ポン プ、例えば、ターボモレキュラー・ポンプ（ｔｕｒｂｏｍｏｌｅｃｕｌａｒ−ｐ ｕｍｐ）の前にインラインで使用される。

発明の要約 極低温的に冷却されるコールド・トラップは捕捉装置であるので、周期的に再生 して、バッフル上に結露として集まる水を除去しなくてはならない。この目的で 、冷凍を中断し、そしてバッフルを加温させるか、あるいは加熱して捕捉された 水を解放する。解放の１つの機構は、ラフイ困難である遅いプロセスである。水 は溶融して液体となり、この液体をシステムから除去することが困難であること よくかある。

本発明によれば、コールド・トラップは流体流路の中に連結するための流体導管 からなる。流体導管内の１組のバッフルを極低温に冷却するための手段、例えば 、閉じたサイクルの極低温クーラーが設けられている。１組のバッフルは流体導 管内に懸垂されていて、流体導管を通して流れる流体に曲がり（ねった流路を付 与する。バッフルは、再生プロセスの間に、液体をバッフルから流体導管上のト ラフに向ける。排出口は液体をトラフから流体導管の中から外に排出する。

ウォーターポンプ（ｗａ　ｔ　ｅ　ｒ　ｐ　ｕｍｐ）として働くために、バッフ ルは９０〜１３０にの範囲内の温度に、好ましくは約１１０Ｋに保持すべきであ る。

好ましくは、バッフルは流体導管の側壁を通して延びる極低温冷凍機のコールド ・フィンガー（ｃｏｌｄ　ｆｉｎｇｅｒ）により冷却される。

１組のバッフルは導管内に垂直に配置されており、そしてコールド・フィンガー に取り付けられている。上の円錐台形バッフルは流体導管の中央に向かって下方 に傾斜する。円錐形バッフルは上の円錐台形バッフルより下に位置し、そして流 体導管の中央から離れる方向に下方に傾斜する。

円錐形バッフルは上の円錐台形バッフルから流れ出る液体を受け取り、そして液 体を外方に向ける。下の円錐台形バッフルは円錐形バッフルより下に位置し、流 体導管のコントロールから離れる方向に下方に傾斜する。バッフルは円錐形バッ フルから流れ出る液体を受け取り、そして液本発明の方法によると、バッフルを 加温して捕捉された水蒸気を溶融し、そして生ずる液体をバッフルからトラフに 流れさせる。排出口はトラフを圧力解放弁に連結する。液体がトラフの中に集め られた後、パージガスを流体流路に適用して、液体を圧力解放弁を通して吹き出 す。

図面の簡単な説明 本発明の上のおよび他の目的、特徴および利点は、添付図面示されている本発明 の好ましい態様から明らかであり、図面において同様な参照数字は異なる図面を 通じて同一部分を意味する。図面は必ずしも一定の割合ではなく、その代わり本 発明の原理を示すとき強調されている。

第１図は、冷凍機のコールド・フィンガーおよび冷却されたバッフルを露出する ために破壌した本発明を使用するコールド・トラップの斜視図である。

第２図は、流体導管内のバッフルの断面図である。

第３図は、コールド・トラップのバッフルの斜視図である。

第４図は、流体導管のフランジおよびその中に形成された液体トラフの切片の斜 視図である。

好ましい態様の詳細な説明 第１図および第２図に示すように、本発明のウォーターポンプはそれらの対向す る端に接続するフランジ１４および１６を有するシリンダー状流体導管１２を含 む。例えば、フランジ１４はウォーターポンプをプロセス°チャンバー中の口に 連結し、そしてフランジ１６はコールド・トラップを拡散ポンプに連結し、そし て拡散ポンプはプロセス・チャン流体導管１２を横切って１組のバッフル２０が 懸垂されており、そしてこれらのバッフル２０は加熱ステーション２２に１段階 の極低温冷凍機２４の端に取り付けられている。バッフル２０は導管１２との接 触を回避するために懸垂されており、こうして冷凍機から周囲温度である導管へ の熱的ショートを回避する。コールド・フィンガーは周囲温度である側面の容器 ２５内の中央に存在する。

極低温冷凍機は普通のギッフォードーマクハホン（Ｇｉｆｆｏｒｄ−Ｍａ　ｃＭ ａ　ｈ　ｏ　ｎ）冷凍機である。コールド・フィンガー２４内にディスプレイサ ーが存在し、このディスプレイサーはスコッチ−ヨーク（Ｓｃａｔｃｈ−ｙｏｋ ｅ）アセンブリー２６を通してモーター２８により駆動される。好ましくは、冷 凍機は温度センサーを有し、このセンサーはヒートシンク２２およびヒーター３ ０の温度を感知して、ヒートシンクの温度をコントロールする。１１０にの好ま しい温度への作動の間および冷凍プロセスの間のヒートシンクの温度は、米国特 許第４．　９１８゜９３０号に記載されているように、ハウジング３２内のエレ クトロニクスによりコントロールされる。

バッフル２０は、下に詳細に説明するが、流体導管１２を通して流れる任意のガ スに対して曲がりくねった通路を提供するために配置されている。その通路を使 用すると、水蒸気はバッフルの１つと接触し、そして捕捉されるように思われ、 しかもバッフルは他のガスに対して実質的な流れの抵抗を与えない。ある期間後 、捕捉された水のフロストはウォーターポンプを再生しなくてはならない種度に 集まる。冷凍プロセスはることができる。いずれの場合においても、冷凍機の作 動を中断してバッフルの加温を可能とする。好ましくは、急速冷凍のために、バ ッフルを加熱ステーション２２を通してヒーター３０により加熱する。バッフル は、すべての生ずる液状の水を流体導管の下端の収集トラフ３４に向けるように 形成されている。製作が容易であるように、トラフは示すようにフランジ１６の 下表面に形成される。トラフ３４はドレイン・パイプ３９を通して圧力解放弁４ ０に連結する。好ましい圧力解放弁４０は、米国特許出願第０７／８００，７５ ９号（出願日：１９９２年１２月２日出願、発明者：Ｃ１ａｒｋｅら、出願人二 本発明の譲受人）に記載されている。

いったんバッフルが３１０Ｋに加熱されると、好ましくはすべてのフロストが溶 融するごとを保証するために約３分後、窒素のパージガスを弁３６および口３８ を通して流体導管１２の中に導入する。いったん流体導管１２内の圧力が約ＩＰ ＳＩゲージのレベルに到達すると、解放弁４０は開き、そしてトラフ３４中の液 体は排出口３９を通して吹き出される。好ましくは、パージは約５分間維持され 、この時バッフルはヒーター３０により加熱される。次いで、バッフルおよびト ラフは十分に乾燥しているべきである。ヒーターをオフにしそして冷凍機を再び オンにして、バッフルを連続した作動の間に冷却する。

第２図および第３図はバッフル２０の詳細を示す。それらは上および下の円錐台 形のバッフル４２および４４および中央の円錐形バッフル４６を含み、すべては 半径方向の支柱４８および加熱ステージジン２２にンのために、すべてのバッフ ルは水平から１０°より大きい、好ましくは少なくとも１５°の角度をなしてい る。上の円錐台形バッフル４２は流体導管の中央に向かって傾斜していて、水を 中央の円錐形バッフル４６に下に向ける。こうして、バッフル４６は、バッフル ４２および４１の中央のアパーチャの直径より大きい外径を有する。円錐形バッ フル４６は液体を下方に向け、こうして液体は下方に下のバッフル４４上に流れ る。バッフル４４は傾斜していて液体を外方にトラフ３４に向は続ける。この立 体配置では、すべての液体は共通のトラフに向かって急速に流れるので、液体は その除去が困難である拡散ポンプまたは他のポンプの中に流れない。

上のバッフル４２からの水は、導管１２の壁に外方に向けられるよりむしろ、中 央のバッフル４６に内方に向けられる。導管の壁土の水はトラフ３４に流れない が、その表面をぬらす。引き続いて、バッフルが冷却しそして真空が形成された とき、水は周囲温度の導管壁から蒸発し、こうして非常に低い圧力の発生を遅く らせる。他方において、バッフルの１つ上に残る水は直ちに凍結し、こうして真 空の発生を妨害しないであろう。

第４図示すように、トラフはそれをフランジ４６の中に機械加工し、これに流体 導管１２を階段５０に沿って溶接することによって、容易に設けることができる 。排出口５２をフランジを通して孔あけして、トラフをドレイン・バイブ３９お よび解放弁４０に連結する。

本発明をとくに好ましい態様を参照して示しかつ説明したが、当業者ば、本発明 の主要な応用はウォーターポンプであるが、適切な温度を選択すると、コールド ・トラップを使用して他の蒸気を捕捉することができる。また、閉じたサイクル のギッフォードーマクハホン（Ｇｉｆｆ。

ｒｄ−ＭａｃＭａｈｏｎ）ヘリウム冷凍機は好ましい極低温源であるが、他の冷 凍源をまた使用することができる。

○ ２゜ 補正書の写しく翻訳文）提出書　（特許法第１８４条の８）平成６年１１月１６ 日

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．流体流路の中に連結するための接続フランジをその対向する端に有する流体 導管； 下のフランジの上表面の中に形成されたトラフ；極低温に冷却すべき流体導管内 の低温ポンピング表面、前記低温ポンピング表面は液体をそれから流体導管の中 のトラフに排出する形状をしている：および 波体をトラフから流体導管の中から外に排出する排出口：からなるコールド・ト ラップ。
2. ２．排出口の出口に連結された圧力解放弁をさらにを含む請求の範囲１のコール ド・トラップ。
3. ３．パージガスを流体導管の中に導入するパージガス源をさらにを含む請求の範 囲１または２のコールド・トラップ。
4. ４．低温ポンピング表面が垂直に配置された円錐台形バッフルおよび円錐形バッ フルからなる請求の範囲１、２または３のコールド・トラップ。
5. ５．低温ポンピング表面が９０〜１３０Ｋの範囲内の温度に維持される、水蒸気 を捕捉するための請求の範囲１、２、３または４のコールド・トラップ。
6. ６．流体導管の側壁を通して延びる極低温冷凍機のコールド・フィンガー；およ び 極低温に冷却すべきコールド・フィンガーに取り付けられそして流体導管内の流 体流路を横切って懸垂された１組のバッフル；からなり、前記１組のバッフルは 、 流体導管の中央に向かって下方に傾斜する上の円錐台形バッフル；上の円錐台形 バッフルより下に位置し、流体導管の中央から離れる方向に下方に傾斜し、上の 円錐台形バッフルから流れ出る液体を受け取り、そして前記液体を外方に向ける 円錐形バッフル；および円錐形バッフルより下に位置し、流体導管の中央から離 れる方向に下方に傾斜し、円錐形バッフルから流れ出る液体を受け取り、そして 前記液体を外方に向ける下の円錐台形バッフル；からなる、 請求の範囲１〜５のいずれかのコールド・トラップ。
7. ７．流体流路の中に低温ポンピング表面を懸垂し；低温ポンピング表面を極低温 に冷却して水蒸気を流体流路から捕捉し；低温ポンピング表面を加温して捕捉さ れた水蒸気を溶融し、そして液状の水を低温ポンピング表面から排出口を通して 連結されたトラフから圧力解放弁に排出し；そして パージガスを流体流路に適用して前記液体を圧力解放弁を通して吹き出す； ことからなる流体流路中の水を捕捉する方法。
8. ８．低温ポンピング表面が、 流体導管の中央に向かって下方に傾斜する上の円錐台形バッフル；上の円錐台形 バッフルより下に位置し、流体導管の中央から離れる方向に下方に傾斜し　上の 円錐台形バッフルから流れ出る液体を受け取り、そして前記液体を外方に向ける 円錐形バッフル：および円錐形バッフルより下に位置し、流体導管の中央から離 れる方向に下方に傾斜し、円錐形バッフルから流れ出る液体を受け取り、そして 前記液体を外方に向ける下の円錐台形バッフル：からなる、請求の範囲７の方法 。
9. ９．流体導管が接続フランジをその対向する端に有し、そしてトラフが下のフラ ンジの上表面の中に形成されている請求の範囲７または８の方法。
10. １０．バッフルが冷凍機のコールド・フィンガーにより９０〜１３０Ｋの範囲の コントロールされた温度に冷却される請求の範囲７、８または９の方法。