特開 2022-92331 クライオポンプ、および、クライオポンプ用断熱構造体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022092331

(43)【公開日】2022-06-22

(54)【発明の名称】クライオポンプ、および、クライオポンプ用断熱構造体

(51)【国際特許分類】

   F04B 37/08 20060101AFI20220615BHJP

【ＦＩ】

F04B37/08

【審査請求】有

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020205093

(22)【出願日】2020-12-10

(71)【出願人】

【識別番号】591176306

【氏名又は名称】アルバック・クライオ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】朴 文官

(72)【発明者】

【氏名】日高 康祐

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 直人

(72)【発明者】

【氏名】村山 吉信

【テーマコード（参考）】

3H076

【Ｆターム（参考）】

3H076AA25

3H076BB03

3H076BB28

3H076CC46

(57)【要約】

【課題】クライオポンプの外表面における結露の発生を抑制し、断熱構造体の機械的な強度を向上可能にしたクライオポンプ、および、クライオポンプ用断熱構造体を提供する。
【解決手段】第１筒状部１１Ａと、第１筒状部１１Ａにおける一方の端部を塞ぐ底部１１Ｂとを備えるポンプケース１１と、第１の熱伝導率および第１の剛性を有し、第１筒状部１１Ａの径方向において、ポンプケース１１の外部に位置する第１断熱部材２１と、第２の熱伝導率および第２の剛性を有し、第１筒状部１１Ａの径方向において、ポンプケース１１の外部に位置する第２断熱部材２２であって、第１断熱部材２１よりも内側に位置する部分を含む第２断熱部材２２とを備える。第１の熱伝導率は、第２の熱伝導率よりも低く、第１の剛性は、第２の剛性よりも高い。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

筒状部と、前記筒状部における一方の端部を塞ぐ底部とを備えるポンプケースと、
第１の熱伝導率および第１の剛性を有し、前記筒状部の径方向において、前記ポンプケースの外部に位置する第１断熱部材と、
第２の熱伝導率および第２の剛性を有し、前記筒状部の前記径方向において、前記ポンプケースの外部に位置する第２断熱部材であって、前記第１断熱部材よりも内側に位置する部分を含む前記第２断熱部材と、を備え、
前記第１の熱伝導率は、前記第２の熱伝導率よりも低く、
前記第１の剛性は、前記第２の剛性よりも高い
クライオポンプ。

【請求項2】

前記第１断熱部材は、真空断熱部材であり、
前記第２断熱部材は、発泡樹脂である
請求項１に記載のクライオポンプ。

【請求項3】

前記筒状部の前記径方向において、前記第１断熱部材の厚さが、前記第２断熱部材の厚さよりも薄い
請求項１または２に記載のクライオポンプ。

【請求項4】

前記ポンプケース内に収容されたクライオパネルをさらに備え、
前記第１断熱部材は、前記筒状部の径方向において前記クライオパネルに対向する第１部分を含む
請求項１から３のいずれか一項に記載のクライオポンプ。

【請求項5】

前記第１断熱部材は、前記ポンプケースの前記底部と対向する第２部分を含む
請求項１から４のいずれか一項に記載のクライオポンプ。

【請求項6】

前記第２断熱部材は、前記筒状部を覆う形状を有し、前記筒状部の外表面と対向する内表面と、当該内表面とは反対側の外表面とを含み、前記外表面には窪みが位置し、
前記第１断熱部材は、前記第２断熱部材の前記窪みに嵌め込まれている
請求項１から５のいずれか一項に記載のクライオポンプ。

【請求項7】

筒状部と、前記筒状部における一方の端部を塞ぐ底部とを備えるクライオポンプ用のポンプケースに搭載されるクライオポンプ用断熱構造体であって、
第１の熱伝導率および第１の剛性を有し、前記筒状部の径方向において、前記ポンプケースの外部に位置する第１断熱部材と、
第２の熱伝導率および第２の剛性を有し、前記筒状部の前記径方向において、前記ポンプケースの外部に位置する第２断熱部材であって、前記第１断熱部材よりも内側に位置する部分を含む前記第２断熱部材と、を備え、
前記第１の熱伝導率は、前記第２の熱伝導率よりも低く、
前記第１の剛性は、前記第２の剛性よりも高い
クライオポンプ用断熱構造体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、クライオポンプ、および、クライオポンプ用断熱構造体に関する。

【背景技術】

【0002】

クライオポンプの一例は、クライオポンプハウジングの外側に位置する吸水断熱シートを備えている。吸水断熱シートは、吸水層と断熱層とを備えている。吸水断熱シートは、クライオポンプハウジングと吸水層との間に断熱層が位置するように、クライオポンプハウジングに装着されている。

【0003】

クライオポンプの再生時には、クライオパネルに凝縮または吸着した気体を外部に排出するために、クライオポンプが昇温される。これにより、クライオパネルに凝縮または吸着した気体がクライポンプハウジング内に放出される。クライオポンプの再生が開始された直後において、クライオパネルは極低温に維持されているから、クライオポンプハウジング内に放出された気体を介してクライオポンプハウジングが冷却される。これにより、クライオポンプハウジングの外表面における温度での飽和水蒸気圧が、クライオポンプハウジング外の水蒸気圧を下回ることによって、クライオポンプハウジングの外表面において結露が生じる。

【0004】

吸水断熱シートを備えるクライオポンプでは、断熱層によってクライオポンプハウジングからの熱伝導を抑えるから、クライオポンプの外表面において結露が生じにくくなる。また、断熱層の外側に吸水層が位置するから、断熱層の外表面における温度での飽和水蒸気圧が、吸水層外の水蒸気圧を下回ったとしても、断熱層の外表面などにおいて生じた水滴が吸収層によって吸収される（例えば、特許文献１を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１９－１４３５３７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、吸水断熱シートでは、断熱層が熱伝導を抑える機能を有する一方で、吸水層は熱伝導を抑える機能を有しないから、クライオポンプの外表面での結露を抑える観点において、より熱伝導を抑えることが可能な構造が求められている。

【0007】

また、断熱層の外側に位置する吸水層の形成材料には、多孔質材料、および、水分の吸着によって膨潤する材料が選択される。そのため、吸水層は、断熱層よりも剛性が小さい傾向を有し、かつ、他の部材などの衝突によって損傷しやすい傾向を有する。そのため、断熱層を含む断熱構造体の機械的な強度がより高いクライオポンプが求められている。

【0008】

本発明は、クライオポンプの外表面における結露の発生を抑制し、断熱構造体の機械的な強度を向上可能にしたクライオポンプ、および、クライオポンプ用断熱構造体を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決するためのクライオポンプは、筒状部と、前記筒状部における一方の端部を塞ぐ底部とを備えるポンプケースと、第１の熱伝導率および第１の剛性を有し、前記筒状部の径方向において、前記ポンプケースの外部に位置する第１断熱部材と、第２の熱伝導率および第２の剛性を有し、前記筒状部の前記径方向において、前記ポンプケースの外部に位置する第２断熱部材であって、前記第１断熱部材よりも内側に位置する部分を含む前記第２断熱部材と、を備える。前記第１の熱伝導率は、前記第２の熱伝導率よりも低く、前記第１の剛性は、前記第２の剛性よりも高い。

【0010】

上記課題を解決するためのクライオポンプ用断熱構造体は、筒状部と、前記筒状部における一方の端部を塞ぐ底部とを備えるクライオポンプ用のポンプケースに搭載されるクライオポンプ用断熱構造体である。第１の熱伝導率および第１の剛性を有し、前記筒状部の径方向において、前記ポンプケースの外部に位置する第１断熱部材と、第２の熱伝導率および第２の剛性を有し、前記筒状部の前記径方向において、前記ポンプケースの外部に位置する第２断熱部材であって、前記第１断熱部材よりも内側に位置する部分を含む前記第２断熱部材と、を備える。前記第１の熱伝導率は、前記第２の熱伝導率よりも低く、前記第１の剛性は、前記第２の剛性よりも高い。

【0011】

上記クライオポンプ、および、クライオポンプ用断熱構造体によれば、第２断熱部材と、第２断熱部材よりもさらに熱伝導率が低い第１断熱部材とを有するから、第２断熱部材のみを備える場合に比べて、クライオポンプの内部から外部に向けた熱伝導がより抑えられ、クライオポンプの外表面での結露が抑えられる。また、第１断熱部材の剛性が第２断熱部材の剛性よりも高いから、第２断熱部材の全体が第１断熱部材よりも外側に位置する場合に比べて、断熱構造体の機械的な強度を高めることが可能である。

【0012】

上記クライオポンプにおいて、前記第１断熱部材は、真空断熱部材であり、前記第２断熱部材は、発泡樹脂であってよい。このクライオポンプによれば、第１断熱部材の剛性を第２断熱部材の剛性よりも高くし、かつ、第２断熱部材が、ポンプケースの熱変形に対して第１断熱部材の緩衝材として機能することが可能である。これにより、ポンプケースの熱変形に起因した第１断熱部材の損傷が抑えられる。

【0013】

上記クライオポンプにおいて、前記筒状部の前記径方向において、前記第１断熱部材の厚さが、前記第２断熱部材の厚さよりも薄くてもよい。このクライオポンプによれば、第１断熱部材が第２断熱部材以上の厚さを有する場合に比べて、ポンプケースの外側に位置する第１断熱部材と第２断熱部材との総厚を小さくすることが可能である。

【0014】

上記クライオポンプにおいて、前記ポンプケース内に収容されたクライオパネルをさらに備え、前記第１断熱部材は、前記筒状部の径方向において前記クライオパネルに対向する第１部分を含んでもよい。

【0015】

上記クライオポンプによれば、熱伝導率が低い第１断熱部材が、再生対象であるクライオパネルと対向するように位置するから、第１断熱部材がクライオパネルと対向しない場合に比べて、ポンプケースの筒状部において生じる結露が抑えられる。

【0016】

上記クライオポンプにおいて、前記第１断熱部材は、前記ポンプケースの前記底部と対向する第２部分を含んでもよい。このクラインポンプによれば、熱伝導率が低い第１断熱部材がポンプケースの底部と対向する第２部分を含むから、ポンプケースの底部の周囲においても結露が抑えられる。

【0017】

上記クライオポンプにおいて、前記第２断熱部材は、前記ポンプケースを覆う形状を有し、前記ポンプケースの外表面と対向する内表面と、当該内表面とは反対側の外表面とを含み、前記外表面には窪みが位置し、前記第１断熱部材は、前記第２断熱部材の前記窪みに嵌め込まれていてもよい。

【0018】

上記クライオポンプによれば、第１断熱部材が窪みに嵌め込まれるため、第１断熱部材のうち、第２断熱部材に対向する面とは反対側の面以外の表面は、第２断熱部材によって覆われる。そのため、第１断熱部材が第２断熱部材上に位置する場合に比べて、第１断熱部材が損傷しにくい。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】一実施形態のクライオポンプの構造を示す断面図。

【図2】図１が示すＩＩ‐ＩＩ線に沿う構造を示す断面図。

【図3】図１が示すＩＩＩ‐ＩＩＩ線に沿う構造を示す断面図。

【発明を実施するための形態】

【0020】

図１から図３を参照して、クライオポンプの一実施形態を説明する。
図１が示すように、クライオポンプ１０は、ポンプケース１１、第１断熱部材２１、および、第２断熱部材２２を備えている。ポンプケース１１は、第１筒状部１１Ａと、第１筒状部１１Ａにおける一方の端部を塞ぐ底部１１Ｂとを備えている。第１断熱部材２１は、第１の熱伝導率および第１の剛性を有している。第１断熱部材２１は、第１筒状部１１Ａの径方向において、ポンプケース１１の外部に位置している。第２断熱部材２２は、第２の熱伝導率および第２の剛性を有している。第２断熱部材２２は、第１筒状部１１Ａの径方向において、ポンプケース１１の外部に位置する。第２断熱部材２２は、第１断熱部材２１よりも内側に位置する部分を含んでいる。第１の熱伝導率は、第２の熱伝導率よりも低い。第１の剛性は、第２の剛性よりも高い。

【0021】

クライオポンプ１０が、第２断熱部材２２と、第２断熱部材２２よりもさらに熱伝導率が低い第１断熱部材２１とを有するから、第２断熱部材２２のみを備える場合に比べて、クライオポンプ１０の内部から外部に向けた熱伝導がより抑えられ、クライオポンプ１０の外表面での結露が抑えられる。また、第１断熱部材２１の剛性が第２断熱部材２２の剛性よりも高いから、第２断熱部材２２の全体が第１断熱部材２１よりも外側に位置する場合に比べて、第１断熱部材２１と第２断熱部材２２とが構成される断熱構造体の機械的な強度が高められる。

【0022】

第１断熱部材２１は真空断熱部材であり、第２断熱部材２２は発泡樹脂であってよい。第１断熱部材２１の剛性を第２断熱部材２２の剛性よりも高くし、かつ、第２断熱部材２２が、ポンプケース１１の熱変形に対して第１断熱部材２１の緩衝材として機能することが可能である。これにより、ポンプケース１１の熱変形に起因した第１断熱部材２１の損傷が抑えられる。

【0023】

真空断熱部材は、例えば、断熱材と断熱材を覆うフィルムとを備えている。断熱材は、フィルムによって画定された密閉空間内に位置している。真空断熱部材は、密閉空間内に乾燥剤を備えることが可能である。密閉空間は、大気圧よりも減圧されている。すなわち、密閉空間内は真空である。断熱材は、例えばグラスウールであってよい。フィルムは、例えば、樹脂フィルムおよび金属薄膜の少なくとも一方を備えることができる。フィルムは、例えばアルミニウム薄膜であってよい。乾燥剤は、例えば、酸化カルシウム、シリカゲル、塩化カルシウム、クレイ系乾燥剤、および、合成ゼオライトなどであってよい。

【0024】

真空断熱材は、例えば、０．００２Ｗ／ｍ・Ｋ以上０．０１０Ｗ／ｍ・Ｋ以下の範囲に含まれる熱伝導率を有することが可能である。そのため、真空断熱部材によれば、発泡性の合成樹脂などによって形成された断熱部材に比べて、所定の断熱効果を発現するために必要な厚さを非常に薄くすることが可能である。また、真空断熱部材によれば、発泡樹脂などによって形成された断熱部材に比べて、高い剛性を有することが可能である。

【0025】

第２断熱部材２２は、例えば高硬度発泡ポリスチレン（ＥＰＳ）であってよい。第２断熱部材２２は、例えば、０．０２０Ｗ／ｍ・Ｋ以上０．０５０Ｗ／ｍ・Ｋ以下の範囲に含まれる熱伝導率を有することが可能である。

【0026】

クライオポンプ１０は再生時に加熱され、排気時には冷却される。そのため、ポンプケース１１も加熱と冷却との繰り返しによって、熱収縮と熱膨張とを繰り返す。上述したように、第２断熱部材２２は第１断熱部材２１に比べて剛性が低いから、ポンプケース１１が熱収縮と熱膨張とを繰り返しても、当該熱収縮と熱膨張とに追従して変形することが可能である。これに対して、第１断熱部材２１は第２断熱部材２２に比べて剛性が高いから、ポンプケース１１の熱収縮と熱膨張とに伴う変形を繰り返した場合に、損傷する場合がある。この点で、第１断熱部材２１とポンプケース１１との間に第２断熱部材２２が位置し、これによって、第２断熱部材２２が第１断熱部材２１の熱変形において緩衝部材として機能するから、熱変形に起因した第１断熱部材２１の損傷が抑えられる。

【0027】

クライオポンプ１０の製造時およびメンテナンス時などにおいて、断熱構造体は、断熱構造体を覆うカバーと接触したり、ポンプケース１１と接触したりすることがある。この場合には、断熱構造体が欠けたり破れたりすることがある。この点で、本開示の断熱構造体は、第２断熱部材２２と、第２断熱部材２２よりも剛性が高い第１断熱部材２１を備えることによって機械的な強度が高められるから、断熱構造体の欠けおよび破れなどが抑えられる。

【0028】

第１筒状部１１Ａの径方向において、第１断熱部材２１の厚さが、第２断熱部材２２の厚さよりも薄い。これにより、第１断熱部材２１が第２断熱部材２２以上の厚さを有する場合に比べて、ポンプケース１１の外側に位置する第１断熱部材２１と第２断熱部材２２との総厚を小さくすることが可能である。なお、第２断熱部材２２が第１の厚さを有する部分と、第１の厚さよりも厚い部分とを有してもよい。この場合には、第１断熱部材２１の厚さは、第２断熱部材２２における最小の厚さよりも薄くてよい。

【0029】

クライオポンプ１０は、冷凍機３１、クライオパネル１２、熱シールド１３、および、バッフルプレート１４をさらに備えている。クライオパネル１２は、冷凍機３１に接続されている。熱シールド１３は、クライオパネル１２を収容している。熱シールド１３は、気体導入口１３Ａを有している。バッフルプレート１４は、熱シールド１３の気体導入口１３Ａに位置している。

【0030】

ポンプケース１１は、上述した第１筒状部１１Ａおよび底部１１Ｂに加えて、第２筒状部１１Ｃを備えている。第１筒状部１１Ａは、熱シールド１３を収容している。第２筒状部１１Ｃは、冷凍機３１を収容している。第１筒状部１１Ａにおいて、底部１１Ｂが位置する端部とは反対側の端部には、フランジ１１Ｆが位置している。フランジ１１Ｆは、第１筒状部１１Ａの周方向における全体にわたる環状を有している。

【0031】

熱シールド１３は、ポンプケース１１からの輻射熱からクライオパネル１２を保護する。熱シールド１３は、ポンプケース１１とクライオパネル１２との間に位置している。熱シールド１３は、筒状を有している。熱シールド１３において、一方の端部が底部によって塞がれ、かつ、他方の端部には気体導入口１３Ａが位置している。

【0032】

上述した第１断熱部材２１は、第１筒状部１１Ａの径方向においてクライオパネル１２に対向する第１部分２１Ａを含んでいる。熱伝導率が低い第１断熱部材２１が、再生対象であるクライオパネル１２と対向するように位置するから、第１断熱部材２１がクライオパネル１２と対向しない場合に比べて、ポンプケース１１の筒状部１１Ａにおいて生じる結露が抑えられる。

【0033】

上述したように、クライオパネル１２の再生が開始された直後では、クライオパネル１２が極低温の状態に維持されているから、クライオパネル１２の周囲に放出されたガスを介してクライオパネル１２からポンプケース１１への熱伝導が生じる。第１筒状部１１Ａのうち、第１筒状部１１Ａの径方向においてクライオパネル１２と対向する部分は、クライオパネル１２からの距離が最短の部分であるから、クライオパネル１２からの熱伝導が最も生じやすい部分である。そのため、第１筒状部１１Ａのうち、第１筒状部１１Ａの径方向においてクライオパネル１２と対向する部分は、クライオパネル１２の再生が開始された直後において、最も冷却されやすい部分である。この点で、第１断熱部材２１の第１部分２１Ａがクライオパネル１２と対向するから、クライオパネル１２の再生が開始された直後において、クライオポンプ１０の外表面に結露が生じることが抑えられる。

【0034】

第１断熱部材２１は、ポンプケース１１の底部１１Ｂと対向する第２部分２１Ｂを含んでいる。熱伝導率が低い第１断熱部材２１がポンプケース１１の底部１１Ｂと対向する第２部分２１Ｂを含むから、ポンプケース１１の底部１１Ｂの周囲においても結露が抑えられる。

【0035】

クライオパネル１２の再生が開始されると、クライオパネル１２に堆積された凝縮気体が液化する。液化した凝縮気体は、熱シールド１３内において、クライオパネル１２からポンプケース１１の底部１１Ｂに向かう方向に沿って流れる。そのため、ポンプケース１１の底部１１Ｂ近傍は、液化した凝縮気体によって冷却される。この点で、第１断熱部材２１がポンプケース１１の底部１１Ｂと対向する第２部分２１Ｂを含むから、液化した凝縮気体による冷却に起因した結露が、第２部分２１Ｂによって抑えられる。

【0036】

第２断熱部材２２は、第１筒状部１１Ａを覆う形状を有している。第２断熱部材２２は、第１筒状部１１Ａと対向する内表面２２Ｓ１と、当該内表面２２Ｓ１とは反対側の外表面２２Ｓ２とを含む。外表面２２Ｓ２には、窪みが位置している。第１断熱部材２１は、第２断熱部材２２の窪みに嵌め込まれている。第１断熱部材２１が窪みに嵌め込まれるため、第１断熱部材２１のうち、第２断熱部材２２に対向する面とは反対側の面以外の表面は、第２断熱部材２２によって覆われる。そのため、第１断熱部材２１が第２断熱部材２２上に位置する場合に比べて、第１断熱部材２１が損傷しにくい。

【0037】

本実施形態では、第２断熱部材２２は、第１窪み２２Ｄ１と第２窪み２２Ｄ２とを備えている。第１窪み２２Ｄ１には、第１断熱部材２１の第１部分２１Ａが嵌め込まれる。第２窪み２２Ｄ２には、第１断熱部材２１の第２部分２１Ｂが嵌め込まれる。第１窪み２２Ｄ１は、第１筒状部１１Ａの周方向において、第２断熱部材２２の全体にわたっている。すなわち、本実施形態では、第１断熱部材２１が有する表面と、第２断熱部材２２の外表面２２Ｓ２のうちで、第１断熱部材２１によって覆われていない部分が、断熱構造体の外表面を形成する。

【0038】

第２断熱部材２２は、筒状部２２Ａと底部２２Ｂとから構成されている。筒状部２２Ａは、ポンプケース１１の第１筒状部１１Ａを覆う形状を有している。筒状部２２Ａは、第１筒状部１１Ａに接している。底部２２Ｂは、ポンプケース１１の底部１１Ｂを覆う形状を有している。底部２２Ｂは、ポンプケース１１の底部１１Ｂに接している。

【0039】

第１断熱部材２１が真空断熱部材である場合には、帯状を有する真空断熱部材を第２断熱部材２２の第１窪み２２Ｄ１に沿うような筒状を有するように変形させてもよい。あるいは、真空断熱部材の製造時において、第２断熱部材２２の第１窪み２２Ｄ１に沿うような筒状を有するように、真空断熱部材を成型してもよい。帯状を有する真空断熱部材を用いる場合には、真空断熱部材を筒状に変形させることによって、真空断熱部材の内表面にしわが生じる。第２断熱部材２２が発泡樹脂である場合には、第１窪み２２Ｄ１に真空断熱部材が嵌め込まれた際に、真空断熱部材の内表面に位置するしわを埋めるように、発泡樹脂が真空断熱部材に追従することが可能である。これにより、真空断熱部材の内表面に位置するしわに起因する結露が内表面に生じることが抑えられる。

【0040】

クライオポンプ１０は、カバー２３をさらに備えている。カバー２３は、第２断熱部材２２を覆う形状を有している。第２断熱部材２２は、筒状部２３Ａと底部２３Ｂとから構成されている。筒状部２３Ａは、第２断熱部材２２の筒状部２２Ａを覆う形状を有している。底部２３Ｂは、第２断熱部材２２の底部２２Ｂを覆う形状を有している。カバー２３は、第１断熱部材２１以上の剛性を有することが可能である。カバー２３は、例えば金属板によって形成されている。金属板は、例えばステンレス鋼によって形成されてよい。カバー２３により、断熱構造体が外部に露出しないから、断熱構造体の外表面における損傷が抑えられる。

【0041】

第１筒状部１１Ａの径方向において、第２断熱部材２２、第１断熱部材２１、および、カバー２３のそれぞれの厚さを加算した総厚は、フランジ１１Ｆの突出量以下であることが好ましい。これにより、第１筒状部１１Ａの径方向において、クライオポンプ１０の大きさを拡大することなく、第２断熱部材２２、第１断熱部材２１、および、カバー２３をポンプケース１１に搭載することが可能である。

【0042】

冷凍機３１は、例えばギフォード・マクマホン式冷凍機である。冷凍機３１は、第１シリンダー３１Ａ１、第１ステージ３１Ａ２、第２シリンダー３１Ｂ１、および、第２ステージ３１Ｂ２を備えている。第１シリンダー３１Ａ１は、第２シリンダー３１Ｂ１に直列に接続されている。第１シリンダー３１Ａ１内には図示されない第１ディスプレーサーが位置し、かつ、第２シリンダー３１Ｂ１内には図示されない第２ディスプレーサーが位置している。

【0043】

第１シリンダー３１Ａ１は、ポンプケース１１の第２筒状部１１Ｃ内に位置している。第１ステージ３１Ａ２は、第１シリンダー３１Ａ１の端部であって、第２シリンダー３１Ｂ１に接続される端部に固定されている。第１ステージ３１Ａ２は、熱シールド１３に接触し、これによって、第１ステージ３１Ａ２は、熱シールド１３に熱的に接続されている。

【0044】

第２シリンダー３１Ｂ１は、熱シールド１３によって画定される空間内に位置している。第２シリンダー３１Ｂ１のうち、第１シリンダー３１Ａ１に接続される端部とは反対側の端部に第２ステージ３１Ｂ２が固定されている。第２ステージ３１Ｂ２には、冷凍機３１に対してクライオパネル１２を接続するための取付部材３１Ｃが接続されている。

【0045】

熱シールド１３によって画定される空間内には、複数のクライオパネル１２が位置している。各クライオパネル１２は、取付部材３１Ｃに取り付けられている。これにより、各クライオパネル１２は、第２ステージ３１Ｂ２に熱的に接続されている。各クライオパネル１２は、板部材によって形成されている。各クライオパネル１２は、円錐台状に成型されている。各クライオパネル１２は、バッフルプレート１４が広がる平面と対向する平面視において、各クライオパネル１２の中心が同一の中心軸上に位置するように取付部材３１Ｃに取り付けられている。

【0046】

冷凍機３１は、第１ステージ３１Ａ２を例えば８０Ｋ以上１００Ｋ以下の範囲に含まれる所定の第１温度に冷却し、かつ、第２ステージ３１Ｂ２を例えば１０Ｋ以上２０Ｋ以下の範囲に含まれる所定の第２温度に冷却する。上述したように、熱シールド１３は第１ステージ３１Ａ２に熱的に接続されるから、熱シールド１３は第１ステージ３１Ａ２と同等の温度に冷却される。クライオパネル１２は取付部材３１Ｃを介して第２ステージ３１Ｂ２に接続されるから、クライオパネル１２は第２ステージ３１Ｂ２と同等の温度に冷却される。

【0047】

クライオポンプ１０では、第１温度において凝縮する気体であって、蒸気圧が相対的に低い気体が、バッフルプレート１４および熱シールド１３によって捕捉され、これによって、当該気体は、クライオポンプ１０が接続された真空槽内から排気される。また、クライオポンプ１０では、第２温度において凝縮する気体であって、蒸気圧が相対的に高い気体が、クライオパネル１２によって捕捉され、これによって、当該気体は、クライオポンプ１０が接続された真空槽内から排気される。

【0048】

図２は、図１に示されるＩＩ‐ＩＩ線に沿う断面構造を示している。
図２が示すように、第１断熱部材２１の第２部分２１Ｂが広がる平面と対向する視点から見て、第２部分２１Ｂは四角形状を有している。図２が示す例では、第２部分２１Ｂは、正方形状を有している。なお、第２部分２１Ｂは、正方形状以外の多角形状を有してもよい。例えば、第２部分２１Ｂは、六角形状および八角形状などであってもよい。あるいは、第２部分２１Ｂは円形状を有してもよい。ポンプケース１１が確定する空間からポンプケース１１外への熱伝導を低くする上では、第１断熱部材２１の第２部分２１Ｂの大きさと、第２断熱部材２２の底部２２Ｂの大きさとの差が小さいことが好ましい。

【0049】

図３は、図１に示されるＩＩＩ‐ＩＩＩ線に沿う断面構造を示している。
図３が示すように、ＩＩＩ‐ＩＩＩ線に沿う断面において、第２断熱部材２２の筒状部２２Ａとカバー２３の筒状部２３Ａとの間に、第１断熱部材２１の第１部分２１Ａが位置している。当該断面において、第２断熱部材２２の筒状部２２Ａ、第１断熱部材２１の第１部分２１Ａ、および、カバー２３の筒状部２３Ａの各々は、優弧状を有している。第２断熱部材２２の筒状部２２Ａは、第１部材２２Ａ１と第２部材２２Ａ２とから構成されている。筒状部２２Ａは、筒状部２２Ａの周方向において第１部材２２Ａ１と第２部材２２Ａ２とに分割されている。筒状部２２Ａが２つの部材から構成されることによって、筒状部２２Ａが１つの部材から構成される場合に比べてポンプケース１１の第１筒状部１１Ａに対して第２断熱部材２２の筒状部２２Ａを取り付けることが容易である。

【0050】

なお、第２断熱部材２２の筒状部２２Ａは、３つ以上の部材から構成されてもよいし、１つの部材のみから構成されてもよい。また、第１断熱部材２１の第１部分２１Ａ、および、カバー２３はそれぞれ、第１筒状部１１Ａの周方向において分割された２つ以上の部材から構成されてもよい。

【0051】

以上説明したように、クライオポンプの一実施形態によれば、以下に記載の効果を得ることができる。
（１）クライオポンプ１０が、第２断熱部材２２と、第２断熱部材２２よりもさらに熱伝導率が低い第１断熱部材２１とを有するから、クライオポンプ１０の内部から外部に向けた熱伝導がより抑えられ、クライオポンプ１０の外表面での結露が抑えられる。また、第１断熱部材２１の剛性が第２断熱部材２２の剛性よりも高いから、第２断熱部材２２の全体が第１断熱部材２１よりも外側に位置する場合に比べて、断熱構造体の機械的な強度が高められる。

【0052】

（２）第１断熱部材２１の剛性を第２断熱部材２２の剛性よりも高くし、かつ、第２断熱部材２２が、ポンプケース１１の熱変形に対して第１断熱部材２１の緩衝材として機能することが可能である。これにより、ポンプケース１１の熱変形に起因した第１断熱部材２１の損傷が抑えられる。

【0053】

（３）第１断熱部材２１が第２断熱部材２２以上の厚さを有する場合に比べて、ポンプケース１１の外側に位置する第１断熱部材２１と第２断熱部材２２との総厚を小さくすることが可能である。

【0054】

（４）熱伝導率が低い第１断熱部材２１が、再生対象であるクライオパネル１２と対向するように位置するから、第１断熱部材２１がクライオパネル１２と対向しない場合に比べて、ポンプケース１１の筒状部１１Ａにおいて生じる結露が抑えられる。

【0055】

（５）熱伝導率が低い第１断熱部材２１がポンプケース１１の底部１１Ｂと対向する第２部分２１Ｂを含むから、ポンプケース１１の底部１１Ｂの周囲においても結露が抑えられる。

【0056】

（６）第１断熱部材２１が窪みに嵌め込まれるため、第１断熱部材２１のうち、第２断熱部材２２に対向する面とは反対側の面以外の表面は、第２断熱部材２２によって覆われる。そのため、第１断熱部材２１が第２断熱部材２２上に位置する場合に比べて、第１断熱部材２１が損傷しにくい。

【0057】

なお、上述した実施形態は、以下のように変更して実施することができる。
［第２断熱部材］
・第２断熱部材２２は、第１断熱部材２１が位置するための窪みを有しなくてもよい。この場合には、第１筒状部１１Ａの径方向において、第２断熱部材２２の全体が、第１断熱部材２１よりもポンプケース１１寄りに位置してよい。この場合であっても、第１筒状部１１Ａの径方向において、第２断熱部材２２が第１断熱部材２１よりも内側に位置するから、上述した（１）と同等の効果を得ることはできる。

【0058】

・第２断熱部材２２は、第１の熱伝導率が第２の熱伝導率よりも低く、かつ、第１の剛性が第２の剛性よりも高いことを満たしていれば、発泡樹脂でなくてもよい。この場合であっても、クライオポンプ１０が第１断熱部材２１および第２断熱部材２２を備えることによって、上述した（１）と同等の効果を得ることはできる。

【0059】

［第１断熱部材］
・第１断熱部材２１は、第２部分２１Ｂを備える一方で、第１部分２１Ａを備えなくてもよい。この場合であっても、第１断熱部材２１が第２部分２１Ｂを備えるから、上述した（５）と同等の効果を得ることはできる。

【0060】

・第１断熱部材２１は、第１部分２１Ａを備える一方で、第２部分２１Ｂを備えなくてもよい。この場合であっても、第１断熱部材２１が第１部分２１Ａを備えるから、上述した（４）と同等の効果を得ることはできる。

【0061】

・第１断熱部材２１の第１部分２１Ａは、第１筒状部１１Ａの径方向において、クライオパネル１２と対向していなくてもよい。例えば、第１筒状部１１Ａの軸方向において、第１断熱部材２１の第１部分２１Ａは、クライオパネル１２よりもバッフルプレート１４寄りに位置してもよい。あるいは、第１筒状部１１Ａの軸方向において、第１断熱部材２１の第１部分２１Ａは、クライオパネル１２よりもポンプケース１１の底部１１Ｂ寄りに位置してもよい。いずれの場合であっても、クライオポンプ１０が第１断熱部材２１および第２断熱部材２２を備えることによって、上述した（１）に準じた効果を得ることはできる。

【0062】

・第１断熱部材２１の厚さは、第２断熱部材２２の厚さよりも厚くてもよい。この場合であっても、クライオポンプ１０が第１断熱部材２１および第２断熱部材２２を備えることによって、上述した（１）に準じた効果を得ることはできる。

【0063】

・第１断熱部材２１は、第１の熱伝導率が第２の熱伝導率よりも低く、かつ、第１の剛性が第２の剛性よりも高いことを満たしていれば、第１断熱部材２１は真空断熱部材でなくてもよい。この場合であっても、クライオポンプ１０が第１断熱部材２１および第２断熱部材２２を備えることによって、上述した（１）に準じた効果を得ることができる。

【0064】

［カバー］
・クライオポンプ１０は、第１断熱部材２１および第２断熱部材２２の一部を覆うカバー２３を備えていなくてもよい。この場合であっても、第２断熱部材２２よりも高い剛性を有する第１断熱部材２１が断熱構造体の外表面を形成することによって、第２断熱部材２２のみが断熱構造体の外表面を形成する場合に比べて、断熱構造体の外表面での機械的な強度を高めることは可能である。なお、この場合には、第１断熱部材２１および第２断熱部材２２がクライオポンプ１０の外表面に位置するから、クライオポンプ１０の外表面での機械的な強度を高めることが可能である。

【符号の説明】

【0065】

１０…クライオポンプ
１１…ポンプケース
１２…クライオパネル
１３…熱シールド
１４…バッフルプレート
２１…第１断熱部材
２２…第２断熱部材
２２Ｄ１…第１窪み
２２Ｄ２…第２窪み

【図1】

【図2】

【図3】