中古 住友重機械工業 Sumitomo Heavy Industries クライオ用コンプレッサー CRC-874

クライオコンプレッサーは、クライオポンプや極低温冷凍機のコールドヘッドへヘリウムガスを送るための圧縮機ユニットです。クライオポンプは、冷やしたパネルに気体を凝縮・吸着させて排気する溜め込み式の真空ポンプで、その冷却を担うギフォード・マクマホン(GM)サイクルの冷凍機は、圧縮機から送られる高圧のヘリウムガスを蓄冷器で予冷し、膨張室で膨張させて寒冷を作ります。膨張して低圧になったガスは再び蓄冷器を通って圧縮機へ戻ります。コンプレッサーとコールドヘッドは高圧側と低圧側のフレキシブル配管でつながり、ヘリウムはこの閉じた回路の中を循環します。
ユニットの中心には密閉形の圧縮機があり、圧縮の際に潤滑と冷却のための油がヘリウムに混ざります。油がコールドヘッドへ流れ込むと蓄冷材や弁に付着して冷凍能力が落ちるため、ユニットの内部には油分離器と、細かな油ミストや不純物を取り除くアドソーバ(吸着器)が組み込まれています。アドソーバは消耗品で、運転時間に応じて定期的に交換します。交換の目安は機種ごとにメーカーが示しています。
圧縮で発生する熱は、ユニットの冷却方式によって冷却水か空気で外へ逃がします。水冷式は冷却水の温度や流量が足りないと保護回路が働いて停止するため、設置先の冷却水設備の条件が重要です。空冷式は冷却水が要らない代わりに、設置場所の室温や排熱の取り回しに気を配る必要があります。容量の大きな機種では、複数のコールドヘッドを駆動できるものもあります。停電や冷却水の断水で止まった後はコールドヘッドが温まるため、クライオポンプの再生を経てから運転を再開するのが一般的です。
運転中の状態は、ヘリウムの供給圧力と戻り圧力を示す圧力計で確かめます。ヘリウムがわずかずつ漏れて圧力が下がると冷凍能力が落ちるため、純度の高いヘリウムを補充して所定の圧力に保ちます。純度の低いガスや空気が混ざると、コールドヘッドの中で水分などが凍って動きが悪くなります。
用途は、スパッタ装置やイオン注入装置、蒸着装置など、油の逆流がなく清浄な高真空が必要な半導体製造装置や研究装置のクライオポンプの駆動が中心です。そのほか、超電導磁石や検出器、低温物性測定の冷凍機の駆動にも使われます。GM冷凍機を含む蓄冷式の冷凍機は、100K程度から4Kの極低温までの寒冷を作ることができます。中古品を選ぶ際は、組み合わせるコールドヘッドとの適合(メーカーと型式の組合せ)、電源と冷却方式、アドソーバの交換時期、ヘリウムの封入圧力の状態を確認することが大切です。