特開 2025-10769 クライオポンプの再生方法、および、クライオシステム

(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】P2025010769

(43)【公開日】2025-01-23

(54)【発明の名称】クライオポンプの再生方法、および、クライオシステム

(51)【国際特許分類】

   F04B 37/08 20060101AFI20250116BHJP

【ＦＩ】

F04B37/08

【審査請求】有

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023112967

(22)【出願日】2023-07-10

(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】中田 亮澄

(72)【発明者】

【氏名】日高 康祐

【テーマコード（参考）】

3H076

【Ｆターム（参考）】

3H076AA25

3H076BB03

3H076BB41

3H076CC46

3H076CC81

3H076CC91

3H076CC99

(57)【要約】

【課題】露点に対するポンプケースの表面における温度の乖離を抑えることを可能としたクライオポンプの再生方法、および、クライオシステムに関する。
【解決手段】クライオポンプ１０の再生方法は、クライオポンプ１０が備えるポンプケース１２内を加熱することが可能に構成された加熱部１３によってポンプケース１２内を加熱すること、および、加熱部１３によるポンプケース１２内の加熱を開始した後に、ポンプケース１２内にパージガスを導入することを含む。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

クライオポンプが備えるポンプケース内を加熱することが可能に構成された加熱部によって前記ポンプケース内を加熱すること、および、
前記加熱部による前記ポンプケース内の加熱を開始した後に、前記ポンプケース内にパージガスを導入すること、を含む
クライオポンプの再生方法。

【請求項2】

前記ポンプケース内を加熱することは、前記ポンプケース内への前記パージガスの導入を開始した後に、前記加熱部による前記ポンプケース内の加熱を停止することを含む
請求項１に記載のクライオポンプの再生方法。

【請求項3】

前記ポンプケース内を加熱することは、前記クライオポンプの冷凍機が備える第１ステージと第２ステージとを加熱することによって、前記ポンプケース内を加熱することを含む
請求項１または２に記載のクライオポンプの再生方法。

【請求項4】

前記ポンプケース内を加熱することは、前記冷凍機が備えるモーターを用いて前記ポンプケース内を加熱することを含む
請求項３に記載のクライオポンプの再生方法。

【請求項5】

前記ポンプケース内を加熱することは、前記パージガスを導入する前に前記加熱部によって前記ポンプケース内を加熱する第１期間が、前記パージガスを導入する第２期間よりも長いことを含む
請求項１または２に記載のクライオポンプの再生方法。

【請求項6】

冷凍機と、前記冷凍機を収容するポンプケースと、前記ポンプケース内を加熱することが可能に構成された加熱部と、前記ポンプケースに接続されたパージガス導入部と、を備えるクライオポンプと、
前記加熱部の駆動および前記パージガス導入部の駆動を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記加熱部による前記ポンプケース内の加熱を開始した後に、前記ポンプケース内にパージガスを導入するように、前記加熱部の駆動および前記パージガス導入部の駆動を制御することが可能に構成される
クライオシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、クライオポンプの再生方法、および、クライオシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

クライオポンプは、ポンプケース、冷凍機、熱シールド、および、クライオパネルを備えている。冷凍機は、第１温度に冷却される第１ステージと、第１温度よりも低い第２温度に冷却される第２ステージとを備えている。熱シールドは第１ステージに接続されることによって、第１温度まで冷却される。クライオパネルは、熱シールド内に位置し、かつ、第２ステージに接続されることによって、第２温度まで冷却される。ポンプケースは、冷凍機の第１ステージおよび第２ステージ、熱シールド、および、クライオパネルを収容している。クライオポンプでは、極低温に冷却されたクライオパネルが真空槽内の気体を凝縮させることによって、真空槽内の気体が排気される（例えば、特許文献１を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２２－０９２３３１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

クライオポンプは、凝縮した気体をクライオパネルに貯め込む。そのため、クライオポンプには、クライオパネルに貯め込んだ気体を放出する処理である再生処理が必要である。再生処理では、クライオポンプの昇温と同時に、昇温速度を高める観点から、ポンプケース内へのパージガスの導入が開始される。パージガスの導入は、ポンプケース内の温度における昇温速度を高める一方で、ポンプケースの表面における温度の低下を生じさせる。これにより、ポンプケースの表面における温度が、クライオポンプが設置された環境の露点を下回ることによって、ポンプケースの表面において結露が生じる。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記課題を解決するためのクライオポンプの再生方法は、クライオポンプが備えるポンプケース内を加熱することが可能に構成された加熱部によって前記ポンプケース内を加熱すること、および、前記加熱部による前記ポンプケース内の加熱を開始した後に、前記ポンプケース内にパージガスを導入すること、を含む。

【0006】

上記課題を解決するためのクライオシステムは、冷凍機と、前記冷凍機を収容するポンプケースと、前記ポンプケース内を加熱することが可能に構成された加熱部と、前記ポンプケースに接続されたパージガス導入部と、を備えるクライオポンプと、前記加熱部の駆動および前記パージガス導入部の駆動を制御する制御部と、を備える。前記制御部は、前記加熱部による前記ポンプケース内の加熱を開始した後に、前記ポンプケース内にパージガスを導入するように、前記加熱部の駆動および前記パージガス導入部の駆動を制御することが可能に構成される。

【0007】

上記クライオポンプの再生方法、および、クライオシステムによれば、加熱部によって加熱されたポンプケース内にパージガスが導入されるから、パージガスの導入によってポンプケースの表面における温度が下がりにくくなる。そのため、露点に対するポンプケースの表面における温度の乖離が抑えられるから、ポンプケースの表面における結露が抑えられる。

【0008】

上記クライオポンプの再生方法において、前記ポンプケース内を加熱することは、前記ポンプケース内への前記パージガスの導入を開始した後に、前記加熱部による前記ポンプケース内の加熱を停止することを含んでもよい。

【0009】

上記クライオポンプの再生方法によれば、ポンプケース内へのパージガスの導入と、加熱部によるポンプケース内の加熱との両方が行われる期間を含むから、ポンプケース内の温度が高まりやすくなる。

【0010】

上記クライオポンプの再生方法において、前記ポンプケース内を加熱することは、前記クライオポンプの冷凍機が備える第１ステージと第２ステージとを加熱することによって、前記ポンプケース内を加熱することを含んでもよい。

【0011】

上記クライオポンプの再生方法によれば、第１ステージと第２ステージとの両方が加熱されるから、２つのステージの一方のみが加熱される場合に比べて、ポンプケース内の温度が高まりやすくなる。

【0012】

上記クライオポンプの再生方法において、前記ポンプケース内を加熱することは、前記冷凍機が備えるモーターを用いて前記ポンプケース内を加熱することを含んでもよい。
上記クライオポンプの再生方法によれば、クライオポンプを加熱するための加熱部を冷凍機のモーターが兼ねるため、クライオポンプが別途加熱部を備える必要がない分だけ、クライオポンプの構造を簡素化することが可能である。

【0013】

上記クライオポンプの再生方法において、前記ポンプケース内を加熱することは、前記パージガスを導入する前に前記加熱部によって前記ポンプケース内を加熱する第１期間が、前記パージガスを導入する第２期間よりも長いことを含んでもよい。

【0014】

上記クライオポンプの再生方法によれば、第１期間が第２期間よりも長いことによって、加熱部によって十分に加熱されたポンプケース内にパージガスが導入されるから、パージガスの導入によってポンプケースの表面における温度がさらに下がりにくくなる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】図１は、クライオシステムの構成を示すシステム構成図である。

【図2】図２は、一実施形態における加熱部におけるオンとオフとを切り替えるタイミングと、パージガス導入部におけるオンとオフとを切り替えるタイミングとを示すタイミングチャートである。

【図3】図３は、同実施形態における第１ステージの温度、第２ステージの温度、および、ポンプケースの表面における温度の推移を示すタイミングチャートである。

【図4】図４は、参考例における加熱部におけるオンとオフとを切り替えるタイミングと、パージガス導入部におけるオンとオフとを切り替えるタイミングとを示すタイミングチャートである。

【図5】図５は、同参考例における第１ステージの温度、第２ステージの温度、および、ポンプケースの表面における温度の推移を示すタイミングチャートである。

【図6】図６は、試験例におけるクライオポンプの各部での温度の推移を示すグラフである。

【図7】図７は、試験例におけるクライオポンプの各部での最低温度を示す表である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

図１から図７を参照して、クライオポンプの再生方法およびクライオポンプの一実施形態を説明する。
［クライオシステム］
図１を参照してクライオシステムを説明する。

【0017】

図１が示すように、クライオシステム１は、クライオポンプ１０と制御部２０とを備えている。クライオポンプ１０は、冷凍機１１、ポンプケース１２、加熱部１３、および、パージガス導入部１４を備えている。ポンプケース１２は、冷凍機１１を収容している。加熱部１３は、ポンプケース１２内を加熱することが可能に構成されている。パージガス導入部１４は、ポンプケース１２に接続されている。

【0018】

制御部２０は、加熱部１３の駆動およびパージガス導入部１４の駆動を制御する。制御部２０は、加熱部１３によるポンプケース１２内の加熱を開始した後に、ポンプケース１２内にパージガスを導入するように、加熱部１３の駆動およびパージガス導入部１４の駆動を制御することが可能に構成される。

【0019】

本開示のクライオシステム１によれば、加熱部１３によって加熱されたポンプケース１２内にパージガスが導入されるから、パージガスの導入によってポンプケース１２の表面における温度が下がりにくくなる。そのため、露点に対するポンプケース１２の表面における温度の乖離が抑えられるから、ポンプケース１２の表面における結露が抑えられる。

【0020】

クライオポンプ１０の冷凍機１１は、例えばギフォード・マクマホン（ＧＭ）式冷凍機である。冷凍機１１は、第１ステージ１１Ａおよび第２ステージ１１Ｂを備えている。冷凍機１１の駆動期間中において、第２ステージ１１Ｂの温度は第１ステージ１１Ａの温度よりも低い。第１ステージ１１Ａの温度は、例えば５０Ｋ以上１１０Ｋ以下であってよい。第２ステージ１１Ｂの温度は、例えば１０Ｋ以上２０Ｋ以下であってよい。冷凍機１１は、第１シリンダー１１Ｃおよび第２シリンダー１１Ｄを備えている。第１シリンダー１１Ｃは、第１ステージ１１Ａに接続されている。第２シリンダー１１Ｄは、第１ステージ１１Ａおよび第２ステージ１１Ｂに接続されている。

【0021】

冷凍機１１は、モーター１１Ｍを備えている。モーター１１Ｍが回転することにより、冷凍機１１の膨張室内で断熱膨張が行われ、これによって冷凍機１１の第１ステージ１１Ａおよび第２ステージ１１Ｂが冷却される。また、本実施形態の拡張応用として、冷凍機１１は、モーターがステージ１１Ａ，１１Ｂを冷却する際の回転方向と逆方向で回転することによって、第１ステージ１１Ａおよび第２ステージ１１Ｂを加熱することが可能な構成であってもよい。

【0022】

ポンプケース１２は、第１筒部１２Ａ、および、第１筒部１２Ａに接続された第２筒部１２Ｂを備えている。第１筒部１２Ａは、第１シリンダー１１Ｃおよび第１ステージ１１Ａを収容している。第２筒部１２Ｂは、第２シリンダー１１Ｄおよび第２ステージ１１Ｂを収容している。

【0023】

ポンプケース１２は、第１ポート１２Ｐ１および第２ポート１２Ｐ２を備えている。第１ポート１２Ｐ１は、第１筒部１２Ａに位置している。第２ポート１２Ｐ２は、第２筒部１２Ｂに位置している。第１ポート１２Ｐ１には、パージガス排出部１７が接続されている。第２ポート１２Ｐ２には、パージガス導入部１４が接続されている。

【0024】

パージガス導入部１４は、パージガスをポンプケース１２内に導入するためのバルブである。パージガス導入部１４は、例えば電磁バルブである。パージガス導入部１４がオンの状態であることによって、パージガス導入部１４が開状態を有するから、第２ポート１２Ｐ２を介してパージガスがポンプケース１２内に導入される。パージガス導入部１４がオフの状態であることによって、パージガス導入部１４が閉状態を有するから、第２ポート１２Ｐ２を介したパージガスの導入が停止される。パージガス導入部１４には、パージガスを貯留するガスボンベＧＣが接続されている。ガスボンベＧＣには、パージガスの一例である窒素ガスが貯留されている。

【0025】

クライオポンプ１０は、ポンプケース１２の第２筒部１２Ｂ内に位置する熱シールド１５を備えている。熱シールド１５は、第１ステージ１１Ａに接続されている。冷凍機１１の駆動期間中において、熱シールド１５の温度は第１ステージ１１Ａの温度に略等しい。冷凍機１１は、熱シールド１５内に位置するクライオパネル１６を複数備えている。各クライオパネル１６は、第２ステージ１１Ｂに接続されている。冷凍機１１の駆動期間中において、各クライオパネル１６の温度は第２ステージ１１Ｂの温度に略等しい。

【0026】

パージガス排出部１７は、パージガスをポンプケース１２外に排出するためのバルブである。パージガス排出部１７は、例えば電磁バルブである。パージガス排出部１７がオンの状態であることによって、パージガス排出部１７が開状態を有するから、第１ポート１２Ｐ１を介してパージガスがポンプケース１２外に排出される。パージガス排出部１７がオフの状態であることによって、パージガス排出部１７が閉状態を有するから、第１ポート１２Ｐ１を介したパージガスの排気が停止される。パージガス排出部１７は、排気ダクトＥＤに接続されている。

【0027】

加熱部１３は、第１ステージ１１Ａと第２ステージ１１Ｂとの両方を加熱することが可能に構成されてよい。加熱部１３は、第１ステージ１１Ａのみを加熱可能に構成されてもよいし、第２ステージ１１Ｂのみを加熱可能に構成されてもよい。加熱部１３は、ポンプケース１２が画定する空間内に位置し、かつ、ポンプケース１２には接していない。加熱部１３は、例えばヒーターであってよい。

【0028】

クライオシステム１は、第１温度センサー２１および第２温度センサー２２を備えている。第１温度センサー２１は、第１ステージ１１Ａの温度を検出する。第２温度センサー２２は、第２ステージ１１Ｂの温度を検出する。各温度センサー２１，２２は、例えば熱電対であってよい。

【0029】

制御部２０は、加熱部１３、パージガス導入部１４、パージガス排出部１７、第１温度センサー２１、および、第２温度センサー２２に電気的に接続されている。制御部２０は、クライオポンプ１０の再生処理に関わる条件を記憶している。制御部２０は、加熱部１３、パージガス導入部１４、および、パージガス排出部１７の駆動を制御する。制御部２０は、例えば制御部２０が記憶する再生処理の条件に基づいて、加熱部１３、パージガス導入部１４、および、パージガス排出部１７の駆動を制御する。

【0030】

制御部２０は、第１温度センサー２１が検出した第１ステージ１１Ａの温度を第１温度センサー２１から入力する。制御部２０は、第２温度センサー２２が検出した第２ステージ１１Ｂの温度を第２温度センサー２２から入力する。

【0031】

制御部２０は、加熱部１３によるポンプケース１２内の加熱を開始した時点から、予め定められた加熱期間が経過した後に、パージガス導入部１４の状態をオフからオンに変更してもよい。この場合には、制御部２０は、再生処理の条件の１つとして加熱期間を記憶している。

【0032】

あるいは、制御部２０は、第１温度センサー２１が検出した第１ステージ１１Ａの第１温度、および、第２温度センサー２２が検出した第２ステージ１１Ｂの第２温度の少なくとも一方に基づいて、パージガス導入部１４の状態をオフからオンに変更してもよい。

【0033】

例えば、制御部２０が第１温度のみに基づいてパージガス導入部１４の状態を変更する場合には、制御部２０は、第１温度が第１設定温度以上であることを条件に、パージガス導入部１４の状態をオフからオンに変更してもよい。この場合には、制御部２０は、再生処理の条件の１つとして第１設定温度を記憶している。あるいは、制御部２０が第２温度のみに基づいてパージガス導入部１４の状態を変更する場合には、制御部２０は、第２温度が第２設定温度以上であることを条件に、パージガス導入部１４の状態をオフからオンに変更してもよい。この場合には、制御部２０は、再生処理の条件の１つとして第２設定温度を記憶している。

【0034】

またあるいは、制御部２０は、第１温度および第２温度の両方に基づいてパージガス導入部１４の状態を変更してもよい。この場合には、制御部２０は、第１温度が第１設定温度以上であること、および、第２温度が第２設定温度以上であることを条件に、パージガス導入部１４の状態をオフからオンに変更する。制御部２０は、再生処理の条件として第１設定温度および第２設定温度を記憶している。

【0035】

制御部２０は、パージガス導入部１４によるパージガスの導入を開始した時点から、予め定められたパージガス導入期間が経過した後に、パージガス導入部１４の状態をオンからオフに変更してもよい。この場合には、制御部２０は、再生処理の条件の１つとしてパージガス導入期間を記憶している。

【0036】

あるいは、制御部２０は、第１温度および第２温度の少なくとも一方に基づいて、パージガス導入部１４の状態をオンからオフに変更してもよい。例えば、制御部２０が第１温度のみに基づいてパージガス導入部１４の状態を変更する場合には、制御部２０は、第１温度が第３設定温度以上であることを条件に、パージガス導入部１４の状態をオンからオフに変更してもよい。この場合には、制御部２０は、再生処理の条件の１つとして第３設定温度を記憶している。あるいは、制御部２０が第２温度のみに基づいてパージガス導入部１４の状態を変更する場合には、制御部２０は、第２温度が第４設定温度以上であることを条件に、パージガス導入部１４の状態をオンからオフに変更してもよい。この場合には、制御部２０は、再生処理の条件の１つとして第４設定温度を記憶している。

【0037】

またあるいは、制御部２０は、第１温度および第２温度の両方に基づいてパージガス導入部１４の状態を変更してもよい。この場合には、制御部２０は、第１温度が第３設定温度以上であること、および、第２温度が第４設定温度以上であることを条件に、パージガス導入部１４の状態をオンからオフに変更する。制御部２０は、再生処理の条件として第３設定温度および第４設定温度を記憶している。

【0038】

第１設定温度は、例えば１００℃以上３２０℃以下であってよい。第２設定温度は、例えば９０℃以上３２０℃以下であってよい。第３設定温度は、例えば２９０℃以上３２０℃以下であってよい。第４設定温度は、例えば２９０℃以上３２０℃以下であってよい。

【0039】

［クライオポンプの再生方法］
図２から図５を参照して、クライオポンプの再生方法を説明する。
本開示のクライオポンプ１０の再生方法は、ポンプケース１２内を加熱すること、および、ポンプケース１２内にパージガスを導入することを含んでいる。ポンプケース１２内を加熱することは、クライオポンプ１０が備えるポンプケース１２内を加熱することが可能に構成された加熱部１３によってポンプケース１２内を加熱する。ポンプケース１２内を加熱することは、ポンプケース１２内にパージガスが導入されていないことを含む。ポンプケース１２内にパージガスを導入することは、加熱部１３によるポンプケース１２内の加熱を開始した後に、ポンプケース１２内にパージガスを導入する。

【0040】

本開示のクライオポンプ１０の再生方法によれば、加熱部１３によって加熱されたポンプケース１２内にパージガスが導入されるから、パージガスの導入によってポンプケース１２の表面における温度が下がりにくくなる。そのため、露点に対するポンプケース１２の表面における温度の乖離が抑えられる、すなわちポンプケース１２の表面における温度が露点を下回る度合いが小さく抑えられるから、ポンプケース１２の表面における結露が抑えられる。以下、図面を参照して、クライオポンプ１０の再生方法をより詳しく説明する。

【0041】

図２は、本実施形態における加熱部１３のオンとオフとを切り替えるタイミング、および、パージガス導入部１４のオンとオフとを切り替えるタイミングを示すタイミングチャートである。

【0042】

図２が示すように、タイミングＴ１において、加熱部１３の状態がオフからオンに変更される。これにより、加熱部１３によるポンプケース１２内の加熱が開始される。タイミングＴ１では、パージガス導入部１４はオフの状態であるから、すなわち閉状態であるから、ポンプケース１２内にはパージガスが導入されていない。

【0043】

上述したように、加熱部１３は第１ステージ１１Ａと第２ステージ１１Ｂとの両方を加熱することが可能である。そのため、ポンプケース１２内を加熱することでは、冷凍機１１が備える第１ステージ１１Ａと第２ステージ１１Ｂとが加熱されることによって、ポンプケース１２内が加熱される。このように、第１ステージ１１Ａと第２ステージ１１Ｂとの両方が加熱されるから、２つのステージ１１Ａ，１１Ｂの一方のみが加熱される場合に比べて、ポンプケース１２内の温度が高まりやすくなる。

【0044】

次いで、タイミングＴ２において、パージガス導入部１４の状態がオフからオンに変更される。これにより、ポンプケース１２内へのパージガスの導入が開始される。なお、タイミングＴ１からタイミングＴ２までの期間において、パージガス導入部１４はオフの状態に維持されている。また、タイミングＴ２において、加熱部１３は、タイミングＴ１から引き続きオンの状態に維持されている。パージガスの流量は、例えば５ｓｌｍ以上３００ｓｌｍ以下であってよい。また、パージガスの導入側圧力が、例えば０．１ＭＰａＧ以上０．６ＭＰａＧであってよい。

【0045】

タイミングＴ１からタイミングＴ２までの加熱期間は、上述したように、予め定められた期間に設定されてもよい。あるいは、タイミングＴ２は、第１温度および第２温度の少なくとも一方に基づいて決定されてもよい。

【0046】

続いて、タイミングＴ３において、パージガス導入部１４の状態がオンからオフに変更される。これにより、ポンプケース１２内へのパージガスの導入が停止される。また、タイミングＴ３において、加熱部１３の状態がオンからオフに変更される。これにより、加熱部１３によるポンプケース１２内の加熱が停止される。

【0047】

タイミングＴ２からタイミングＴ３までのパージガス導入期間は、予め定められた期間に設定されてもよい。あるいは、タイミングＴ３は、第１温度および第２温度の少なくとも一方に基づいて決定されてもよい。

【0048】

このように、本実施形態の再生方法では、ポンプケース１２内へのパージガスの導入を開始した後に、加熱部１３によるポンプケース１２内の加熱を停止する。そのため、再生方法が、ポンプケース１２内へのパージガスの導入と、加熱部１３によるポンプケース１２内の加熱との両方が行われる期間を含むから、ポンプケース１２内の温度が高まりやすくなる。

【0049】

ポンプケース１２内を加熱することは、パージガスを導入する前に加熱部１３によってポンプケース１２内を加熱する加熱期間が、パージガスを導入するパージガス導入期間よりも長いことを含んでよい。加熱期間は第１期間の一例であり、かつ、パージガス導入期間は第２期間の一例である。すなわち、タイミングＴ１からタイミングＴ２までの期間が、タイミングＴ２からタイミングＴ３までの期間よりも長くてもよい。加熱期間がパージガス導入期間よりも長いことによって、加熱部１３によって十分に加熱されたポンプケース１２内にパージガスが導入される。これにより、パージガスの導入によってポンプケース１２の表面における温度がさらに下がりにくくなる。

【0050】

図３は、本実施形態における第１温度、第２温度、および、ポンプケース１２の表面における温度の推移を示すタイミングチャートである。なお、ポンプケース１２の表面における温度は、ポンプケース１２の表面のうち、第２筒部１２Ｂの表面において測定した温度である。また、図３において、第１ステージ１１Ａの温度が一点鎖線で示され、第２ステージ１１Ｂの温度が二点鎖線で示され、かつ、ポンプケース１２の表面における温度が実線で示されている。

【0051】

図３が示すように、タイミングＴ１において加熱部１３による加熱が開始され、これによって第１温度および第２温度の両方が上昇する。ただし、タイミングＴ１ではパージガスの導入は開始されないから、加熱部１３によって加熱される部位がポンプケース１２内における局所に抑えられる。結果として、パージガスの導入が開始される前において、ポンプケース１２の表面における温度はほぼ変化しない。タイミングＴ１からタイミングＴ２までの間において、第１温度の昇温速度、および、第２温度の昇温速度は、ポンプケース１２の表面における温度の昇温速度よりも高い。

【0052】

タイミングＴ２においてパージガスの導入が開始され、これによって第１温度および第２温度がさらに上昇する。パージガスが導入されることによって、各ステージ１１Ａ，１１Ｂは加熱部１３による加熱に加えて、パージガスによっても加熱される。そのため、タイミングＴ２からタイミングＴ３までにおける各温度の昇温速度は、タイミングＴ１からタイミングＴ２までにおける各温度の昇温速度よりも高い。

【0053】

タイミングＴ２において、ポンプケース１２内が加熱部１３によって加熱された後に、パージガスがポンプケース１２内に導入される。そのため、ポンプケース１２内の部材によってポンプケース１２の温度よりも低い温度に冷却されたパージガスがポンプケース１２に接しても、ポンプケース１２の表面における温度が低下しにくい。そのため、ポンプケース１２の表面における温度が露点を下回りにくい。

【0054】

図４は、参考例における加熱部１３のオンとオフとを切り替えるタイミング、および、パージガス導入部１４のオンとオフとを切り替えるタイミングを示すタイミングチャートである。

【0055】

図４が示すように、タイミングｔ１において、加熱部１３の状態がオフからオンに変更され、かつ、パージガス導入部１４の状態がオフからオンに変更される。これにより、加熱部１３によるポンプケース１２内の加熱が開始されると同時に、パージガス導入部１４によるポンプケース１２内へのパージガスの導入が開始される。次いで、タイミングｔ２において、加熱部１３の状態がオンからオフに変更され、かつ、パージガス導入部１４の状態がオンからオフに変更される。

【0056】

図５は、参考例における第１温度、第２温度、および、ポンプケース１２の表面における温度の推移を示すタイミングチャートである。なお、ポンプケース１２の表面における温度は、ポンプケース１２の表面のうち、第２筒部１２Ｂの表面において測定した温度である。また、図５において、第１ステージ１１Ａの温度が一点鎖線で示され、第２ステージ１１Ｂの温度が二点鎖線で示され、かつ、ポンプケース１２の表面における温度が実線で示されている。

【0057】

図５が示すように、タイミングｔ１において加熱部１３による加熱とパージガスの導入とが同時に行われる。そのため、加熱部１３によって加熱されたパージガスが各ステージ１１Ａ，１１Ｂに供給されやすく、これによって各ステージ１１Ａ，１１Ｂの温度が急峻に上昇する。同時に、ポンプケース１２内の部材によって冷却されたパージガスがポンプケース１２を冷却するから、ポンプケース１２の表面における温度が低下する。これによって、ポンプケース１２の表面における温度が露点を下回り、ポンプケース１２の表面において結露が生じる。

【0058】

［試験例］
図６および図７を参照して、試験例を説明する。
［試験例１］
第１ステージ１１Ａの温度を１００Ｋに設定し、かつ、第２ステージ１１Ｂの温度を１５Ｋに設定した状態で、クライオポンプを駆動した。次いで、クライオポンプの駆動を停止した後に、加熱部１３の状態をオフからオンに変更した。加熱部１３の状態をオンに変更した時点から１２分後であって、第１ステージ１１Ａの温度が１９７Ｋであり、かつ、第２ステージ１１Ｂの温度が２２３Ｋである時点において、パージガス導入部１４の状態をオフからオンに変更した。この際に、パージガスとして窒素ガスを用い、かつ、パージガスの導入側圧力を０．６ＭＰａＧに設定した。パージガス導入部１４の状態をオフからオンに変更すると同時に、パージガス排出部１７の状態をオフからオンに変更した。

【0059】

［試験例２］
試験例１において、加熱部１３の状態をオフからオンに変更すると同時に、パージガス導入部１４の状態をオフからオンに変更した以外は、試験例１と同様の方法によって、クライオポンプの再生を行った。

【0060】

［評価結果］
各試験例について、ポンプケース１２の各部位において測定した温度は、図６および図７が示す通りであった。各試験例について、第１ステージ１１Ａ、第２ステージ１１Ｂ、第１筒部１２Ａ、第２筒部１２Ｂ、第１ポート１２Ｐ１、および、パージガス排出部１７の温度を測定した。なお、各試験例において、第１ステージ１１Ａおよび第２ステージ１１Ｂの両方の温度が３００Ｋに達するまで、ポンプケース１２の各部位における温度を測定し続けた。

【0061】

図６において、試験例１における各部位の温度が実線で示され、かつ、試験例２における各部位の温度が破線で示されている。図６において、各ステージ１１Ａ，１１Ｂの温度における単位が「Ｋ」であり、かつ、第１筒部１２Ａ、第２筒部１２Ｂ、第２ポート１２Ｐ２、および、パージガス排出部１７の温度における単位が「℃」である。

【0062】

図６が示すように、試験例１では、各ステージ１１Ａ，１１Ｂの昇温速度が試験例２よりも低いものの、ポンプケース１２の各部位における温度が０℃を下回らないことが認められた。これに対して、試験例２では、各ステージ１１Ａ，１１Ｂの昇温速度が試験例１よりも高いものの、ポンプケース１２のうち、第１筒部１２Ａ以外の温度が０℃を下回る期間が存在することが認められた。

【0063】

図７が示すように、試験例１において、第２筒部１２Ｂの最低温度が５．４℃であり、第１筒部１２Ａの最低温度が１１．８℃であり、第１ポート１２Ｐ１の最低温度が６．４℃であり、パージガス排出部１７の最低温度が１．４℃であることが認められた。試験例２において、第２筒部１２Ｂの最低温度が－０．９℃であり、第１筒部１２Ａの最低温度が８．７℃であり、第１ポート１２Ｐ１の最低温度が－８．４℃であり、パージガス排出部１７の最低温度が－１７．１℃であることが認められた。

【0064】

２３℃の環境において、湿度が５０％であるときの露点が１２．０℃であり、湿度が５５％であるときの露点が１３．５℃であり、湿度が６０％であるときの露点が１４．８℃である。そのため、試験例１によれば、ポンプケース１２の各部位における温度と露点との乖離を試験例２よりも小さくすることが可能であることが認められた。

【0065】

また、ポンプケース１２の表面を目視で観察したところ、試験例２では表面における各部位において水滴が生じていることが認められた。これに対して、試験例１では、ポンプケース１２の表面における各部位において水滴が生じていないことが認められた。

【0066】

以上説明したように、クライオポンプの再生方法および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）加熱部１３によって加熱されたポンプケース１２内にパージガスが導入されるから、パージガスの導入によってポンプケース１２の表面における温度が下がりにくくなる。そのため、露点に対するポンプケース１２の表面における温度の乖離が抑えられるから、ポンプケース１２の表面における結露が抑えられる。

【0067】

（２）ポンプケース１２内へのパージガスの導入と、加熱部１３によるポンプケース１２内の加熱との両方が行われる期間を含むから、ポンプケース１２内の温度が高まりやすくなる。

【0068】

（３）第１ステージ１１Ａと第２ステージ１１Ｂとの両方が加熱されるから、２つのステージ１１Ａ，１１Ｂの一方のみが加熱される場合に比べて、ポンプケース１２内の温度が高まりやすくなる。

【0069】

（４）加熱期間がパージガス導入期間よりも長いことによって、加熱部１３によって十分に加熱されたポンプケース１２内にパージガスが導入されるから、パージガスの導入によってポンプケース１２の表面における温度がさらに下がりにくくなる。

【0070】

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。
［加熱部］
・冷凍機１１が備えるモーター１１Ｍが、加熱部を兼ねてもよい。この場合には、クライオポンプ１０の再生方法において、冷凍機１１が備えるモーター１１Ｍを用いてポンプケース１２内を加熱することが可能である。これにより、以下の効果を得ることが可能である。

【0071】

（５）クライオポンプ１０を加熱するための加熱部を冷凍機１１のモーター１１Ｍが兼ねるため、クライオポンプ１０が別途加熱部を備える必要がない分だけ、クライオポンプ１０の構造を簡素化することが可能である。

【0072】

なお、クライオポンプ１０が上述した加熱部１３を備える場合に、加熱部１３と冷凍機１１のモーター１１Ｍとの両方によって、ポンプケース１２内を加熱してもよい。この場合には、加熱部１３のみあるいはモーター１１Ｍのみによってポンプケース１２内を加熱する場合に比べて、ポンプケース１２内の温度における昇温速度を高めることが可能である。

【0073】

［再生方法］
・パージガス導入期間は、加熱期間以上の長さであってもよい。この場合であっても、ポンプケース１２内へのパージガスの導入を開始する前に、加熱部１３によってポンプケース１２内を加熱することによって、上述した（１）に準じた効果を得ることは可能である。

【符号の説明】

【0074】

１…クライオシステム
１０…クライオポンプ
１１…冷凍機
１２…ポンプケース
１３…加熱部
１４…パージガス導入部
２０…制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】