低温泵和低温泵用绝热构造体的制作方法

1.本发明涉及低温泵和低温泵用绝热构造体。


背景技术：

2.低温泵的一例具备位于低温泵壳体的外侧的吸水绝热板。吸水绝热板具备吸水层和绝热层。吸水绝热板以绝热层位于低温泵壳体与吸水层之间的方式装配在低温泵壳体。
3.当低温泵再生时，为了将冷凝或吸附在低温板的气体排出到外部，低温泵被升温。由此，冷凝或吸附在低温板的气体被排放到低温泵壳体内。在刚开始低温泵的再生之后，由于低温板维持在极低温，因此低温泵壳体通过排放到低温泵壳体内的气体被冷却。由此，低温泵壳体外表面处的温度下的饱和水蒸气压低于低温泵壳体外的水蒸气压，从而在低温泵壳体的外表面产生结露。
4.在具备吸水绝热板的低温泵中，由于通过绝热层抑制来自低温泵壳体的热传导，因此很难在低温泵的外表面产生结露。另外，由于在绝热层的外侧设置有吸水层，因此即使绝热层外表面处的温度下的饱和水蒸气压低于吸水层外的水蒸气压，在绝热层的外表面等处产生的水滴也通过吸收层被吸收(例如，参照专利文献1)。现有技术文献专利文献
5.专利文献1：日本特开2019-143537号公报


技术实现要素：

发明所要解决的课题
6.但是，在吸水绝热板中，绝热层具有抑制热传导的功能，而另一方面，吸水层不具有抑制热传导的功能，因此就抑制低温泵外表面处的结露的观点而言，要求能够进一步抑制热传导的构造。
7.另外，对于位于绝热层外侧的吸水层的形成材料，选择多孔质材料和通过水分的吸附而鹏润的材料。因此，吸水层具有刚性比绝热层小的倾向，而且具有容易通过与其他构件等的碰撞而损坏的倾向。因此，要求包含绝热层的绝热构造体的机械强度更高的低温泵。
8.本发明的目的在于，提供能够抑制低温泵外表面处的结露的产生且提高绝热构造体的机械强度的低温泵和低温泵用绝热构造体。用于解决课题的手段
9.一实施方式的低温泵，具备：泵壳，其具备筒状部以及封闭所述筒状部的一个端部的底部；第1绝热构件，其具有第一导热率和第一刚性，并且位于所述泵壳的外部；以及第2绝热构件，其具有第二导热率和第二刚性，并且位于所述泵壳的外部，所述第2绝热构件包含比所述第1绝热构件靠所述泵壳设置的部分。所述第一导热率比所述第二导热率低，所述第一刚性比所述第二刚性高。
10.一实施方式的低温泵用绝热构造体，具备：第1绝热构件，其具有第一导热率和第
一刚性，并且位于所述低温泵的泵壳外部；以及第2绝热构件，其具有第二导热率和第二刚性，并且位于所述泵壳的外部，所述第2绝热构件包含比所述第1绝热构件靠所述泵壳设置的部分。所述第一导热率比所述第二导热率低，所述第一刚性比所述第二刚性高。
11.根据上述低温泵和低温泵用绝热构造体，由于具有第2绝热构件以及导热率比第2绝热构件更低的第1绝热构件，因此与仅具备第2绝热构件的情况相比，能够进一步抑制从低温泵内部向外部的热传导，并且抑制低温泵外表面处的结露。另外，由于第1绝热构件的刚性比第2绝热构件的刚性高，而且第2绝热构件包含比第1绝热构件靠泵壳设置的部分，因此与第2绝热构件整体形成绝热构造体的外表面(即，低温泵的外表面)的情况相比，能够提高绝热构造体的机械强度。
附图说明
19.图1是示出一实施方式的低温泵的构造的剖视图。图2是示出沿着图1所示的ii-ii线的绝热构造体的剖视图。图3是示出沿着图1所示的iii-iii线的绝热构造体的剖视图。
具体实施方式
20.参照图1至图3，对低温泵的一实施方式进行说明。如图1所示，低温泵10具备泵壳11、第1绝热构件21以及第2绝热构件22。泵壳11具备第1筒状部11a以及封闭第1筒状部11a中的一个端部的底部11b。第1绝热构件21具有第一导热率和第一刚性。第1绝热构件21位于泵壳11的外部。第2绝热构件22具有第二导热率和第二刚性。第2绝热构件22位于泵壳11的外部。第2绝热构件22包含比第1绝热构件21靠泵壳11设置的部分。第一导热率比第二导热率低。第一刚性比第二刚性高。
21.低温泵10具有第2绝热构件22以及导热率比第2绝热构件22还低的第1绝热构件21，因此与仅具备第2绝热构件22的情况相比，能够进一步抑制从低温泵10的内部向外部的热传导，并且抑制低温泵10的外表面处的结露。另外，由于第1绝热构件21的刚性比第2绝热构件22的刚性高，因此与第2绝热构件22整体比第1绝热构件21位于外侧的情况相比，能够提高由第1绝热构件21和第2绝热构件22构成的绝热构造体的机械强度。
22.第1绝热构件21可以为真空绝热构件，第2绝热构件22可以为发泡树脂。此时，使第1绝热构件21的刚性比第2绝热构件22的刚性高，且第2绝热构件22对于泵壳11的热变形能够起到作为第1绝热构件21的缓冲材料的功能。由此，能够抑制由泵壳11的热变形引起的第1绝热构件21的损伤。
23.真空绝热构件例如具备绝热材料和覆盖绝热材料的膜。绝热材料位于通过膜划定的密闭空间内。真空绝热构件能够在密闭空间内具备干燥剂。密闭空间被减压为比大气压低。即，密闭空间内为真空。绝热材料例如可以为玻璃棉。膜例如能够具备树脂膜和金属薄膜中的至少一个。膜例如可以为铝薄膜。干燥剂例如可以是氧化钙、硅胶、氯化钙、粘土干燥剂或合成沸石等。
24.真空绝热构件能够具有例如包含在0.002w/m
·
k以上0.010w/m
·
k以下范围内的导热率。因此，根据真空绝热构件，与通过发泡性合成树脂等形成的绝热构件相比，能够使为了发挥预定的绝热效果而所需的厚度变得非常薄。另外，根据真空绝热构件，与通过发泡
树脂等形成的绝热构件相比，能够具有高刚性。
25.第2绝热构件22例如可以是高硬度发泡聚苯乙烯(eps)。第2绝热构件22能够具有例如包含在0.020w/m
·
k以上0.050w/m
·
k以下范围内的导热率。
26.低温泵10在再生时被加热，在排气时被冷却。因此，泵壳11也通过加热与冷却的反复，反复进行热收缩和热膨胀。如上所述，由于第2绝热构件22的刚性比第1绝热构件21的刚性低，因此即使泵壳11反复进行热收缩和热膨胀，也能够追随该热收缩和热膨胀而变形。相对于此，由于第1绝热构件21的刚性比第2绝热构件22的刚性高，因此在反复进行了伴随泵壳11的热收缩和热膨胀的变形时，有时会损坏。基于该点，第2绝热构件22位于第1绝热构件21与泵壳11之间，由此，第2绝热构件22在第1绝热构件21的热变形中作为缓冲构件来发挥功能，因此能够抑制由热变形引起的第1绝热构件21的损伤。
27.在低温泵10的制造时和维护时等中，绝热构造体有时与覆盖绝热构造体的盖接触或者与泵壳11接触。此时，绝热构造体有时会缺损或破损。基于该点，本公开的绝热构造体通过具备第2绝热构件22以及刚性比第2绝热构件22高的第1绝热构件21，从而机械强度被提高，因此能够抑制绝热构造体的缺损和破损等。
28.在第1筒状部11a的径向上，第1绝热构件21的厚度比第2绝热构件22的厚度薄。由此，与第1绝热构件21具有第2绝热构件22以上的厚度的情况相比，能够缩小位于泵壳11的外侧的第1绝热构件21与第2绝热构件22的总厚。另外，第2绝热构件22也可以具备具有第一厚度的部分和比第一厚度厚的部分。此时，第1绝热构件21的厚度可以比第2绝热构件22中的最小厚度薄。
29.低温泵10还具备冷冻机31、低温板12、隔热板13以及挡板14。低温板12连接在冷冻机31。隔热板13收纳低温板12。隔热板13具有气体导入口13a。挡板14位于隔热板13的气体导入口13a。
30.泵壳11除了上述的第1筒状部11a和底部11b以外还具备第2筒状部11c。第1筒状部11a收纳隔热板13。第2筒状部11c收纳冷冻机31。在第1筒状部11a中，在与底部11b所在的端部相反的一侧的端部设置有凸缘11f。凸缘11f具有遍及第1筒状部11a的整个周向的环状。
31.隔热板13从来自泵壳11的辐射热保护低温板12。隔热板13位于泵壳11与低温板12之间。隔热板13具有筒状。在隔热板13中，一个端部被底部封闭，而且在另一个端部设置有气体导入口13a。
32.上述的第1绝热构件21包含在第1筒状部11a的径向上与低温板12相对的第1部分21a。导热率比第2绝热构件22低的第1绝热构件21设置为与作为再生对象的低温板12相对，因此与第1绝热构件21不与低温板12相对的情况相比，抑制在泵壳11的筒状部11a中产生的结露。
33.如上所述，在刚开始低温板12的再生之后，低温板12维持在极低温的状态，因此通过排放到低温板12周围的气体产生从低温板12向泵壳11的热传导。由于第1筒状部11a中的、在第1筒状部11a的径向上与低温板12相对的部分为离低温板12的距离最短的部分，因此是最容易产生来自低温板12的热传导的部分。因此，第1筒状部11a中的、在第1筒状部11a的径向上与低温板12相对的部分，是在刚开始低温板12的再生之后最容易被冷却的部分。基于该点，由于第1绝热构件21的第1部分21a与低温板12相对，因此在刚开始低温板12的再生之后，抑制在低温泵10的外表面产生结露。
34.第1绝热构件21包含与泵壳11的底部11b相对的第2部分21b。由于导热率比第2绝热构件22低的第1绝热构件21包含与泵壳11的底部11b相对的第2部分21b，因此在泵壳11的底部11b周围的低温泵10的外表面上也抑制结露。
35.当开始低温板12的再生时，堆积在低温板12的冷凝气体进行液化。被液化的冷凝气体，在隔热板13内，沿着从低温板12朝向泵壳11的底部11b的方向流动。因此，泵壳11的底部11b附近通过液化的冷凝气体被冷却。基于该点，由于第1绝热构件21包含与泵壳11的底部11b相对的第2部分21b，因此由基于液化的冷凝气体的冷却引起的结露，通过第2部分21b被抑制。
36.第2绝热构件22具有覆盖第1筒状部11a和底部11b的形状。第2绝热构件22包含与第1筒状部11a相对的内表面22s1以及与该内表面22s1相反的一侧的外表面22s2。在外表面22s2设置有凹部。第1绝热构件21嵌入在第2绝热构件22的凹部。由于第1绝热构件21嵌入在凹部，因此第1绝热构件21中的、与相对于第2绝热构件22的面相反的一侧的面以外的表面被第2绝热构件22覆盖。因此，与第1绝热构件21以阶梯状或凸状设置在第2绝热构件22上的情况相比，通过嵌入到第2绝热构件22的凹部，从而第1绝热构件21难以损伤。
37.在本实施方式中，第2绝热构件22具备第1凹部22d1和第2凹部22d2。在第1凹部22d1嵌入有第1绝热构件21的第1部分21a。在第2凹部22d2嵌入有第1绝热构件21的第2部分21b。第1凹部22d1在第1筒状部11a的周向上在第2绝热构件22的整体上连续。即，在本实施方式中，第1绝热构件21的表面以及除去被第1绝热构件21覆盖的部分的第2绝热构件22的外表面22s2形成绝热构造体的外表面。
38.第2绝热构件22由筒状部22a和底部22b构成。第2绝热构件22的筒状部22a具有覆盖泵壳11的第1筒状部11a的形状。筒状部22a与第1筒状部11a接触。第2绝热构件22的底部22b具有覆盖泵壳11的底部11b的形状。底部22b与泵壳11的底部11b接触。
39.在第1绝热构件21为真空绝热构件时，也可以使具有带状的真空绝热构件变形为具有沿着第2绝热构件22的第1凹部22d1的筒状。或者，在制造真空绝热构件时，也可以对真空绝热构件进行成型，以使具有沿着第2绝热构件22的第1凹部22d1的筒状。在使用具有带状的真空绝热构件时，通过使真空绝热构件变形为筒状，从而在真空绝热构件的内表面产生折皱。在第2绝热构件22为发泡树脂时，发泡树脂能够追随真空绝热构件的内表面的形状，以在真空绝热构件嵌入到第1凹部22d1时，埋入位于真空绝热构件的内表面的折皱。由此，抑制在内表面产生由位于真空绝热构件的内表面的折皱引起的结露。
40.低温泵10还具备盖23。盖23具有覆盖第2绝热构件22的形状。盖23由筒状部23a和底部23b构成。盖23的筒状部23a具有覆盖第2绝热构件22的筒状部22a的形状。盖23的底部23b具有覆盖第2绝热构件22的底部22b的形状。盖23能够具有第1绝热构件21以上的刚性。盖23例如通过金属板形成。金属板例如可以通过不锈钢形成。通过盖23，绝热构造体不露出到外部，因此能够抑制绝热构造体的外表面上的损伤。
41.在第1筒状部11a的径向上，将第2绝热构件22、第1绝热构件21以及盖23的各个厚度加算的总厚，可以为凸缘11f的突出量以下。由此，在第1筒状部11a的径向上，能够将第2绝热构件22、第1绝热构件21以及盖23搭载于泵壳11，而不用扩大低温泵10的大小。
42.冷冻机31例如为吉福德-麦克马洪式冷冻机。冷冻机31具备第1缸31a1、第1台部31a2、第2缸31b1以及第2台部31b2。第1缸31a1与第2缸31b1串联连接。在第1缸31a1内设置
有未图示的第1显示器，而且在第2缸31b1内设置有未图示的第2显示器。
43.第1缸31a1位于泵壳11的第2筒状部11c内。第1台部31a2为第1缸31a1的端部，并且固定在与第2缸31b1连接的端部。第1台部31a2与隔热板13接触，由此，第1台部31a2与隔热板13热连接。
44.第2缸31b1位于通过隔热板13划定的空间内。在第2缸31b1中的、与连接于第1缸31a1的端部相反的一侧的端部固定有第2台部31b2。在第2台部31b2连接有用于对冷冻机31连接低温板12的安装构件31c。
45.在通过隔热板13划定的空间内设置有多个低温板12。各低温板12安装在安装构件31c。由此，各低温板12与第2台部31b2热连接。各低温板12通过板构件形成。各低温板12被成型为圆锥台状。在从与挡板14扩展的平面相对的位置观察的俯视中，各低温板12以各低温板12的中心位于同一中心轴上的方式安装在安装构件31c。
46.冷冻机31将第1台部31a2冷却至例如包含在80k以上100k以下的范围内的预定的第1温度，而且将第2台部31b2冷却至例如包含在10k以上20k以下的范围内的预定的第2温度。如上所述，由于隔热板13与第1台部31a2热连接，因此隔热板13被冷却至与第1台部31a2相同的温度。由于低温板12经由安装构件31c与第2台部31b2热连接，因此低温板12被冷却至与第2台部31b2相同的温度。
47.在低温泵10中，在第1温度下冷凝的气体且蒸气压相对较低的气体，通过挡板14和隔热板13被捕捉，由此，该气体从连接有低温泵10的真空槽内被排气。另外，在低温泵10中，在第2温度下冷凝的气体且蒸气压相对较高的气体，通过低温板12被捕捉，由此，该气体从连接有低温泵10的真空槽内被排气。
48.图2示出沿着图1所示的ii-ii线的截面构造。如图2所示，从与第1绝热构件21的第2部分21b扩展的平面相对的位置观察时，第2部分21b具有四角形状。在图2所示的例子中，第2部分21b具有正方形状。另外，第2部分21b也可以具有正方形状以外的多角形状。例如，第2部分21b也可以是六角形状和八角形状等。或者，第2部分21b也可以具有圆形状。优选的是，在减少从泵壳11划定的空间向泵壳11外的热传导的基础上，缩小第1绝热构件21的第2部分21b的大小(外形尺寸)与第2绝热构件22的底部22b的大小(外形尺寸)之间的差。第1绝热构件21的第2部分21b的外形尺寸越接近第2绝热构件22的底部22b的外形尺寸，越能够减少通过第1绝热构件21的第2部分21b和第2绝热构件22的底部22b形成的绝热构造的热传导。第1绝热构件21的第2部分21b的外形尺寸，例如在俯视时可比各低温板12的尺寸大。
49.图3示出沿着图1所示的iii-iii线的截面构造。如图3所示，在沿着iii-iii线的截面中，在第2绝热构件22的筒状部22a与盖23的筒状部23a之间，设置有第1绝热构件21的第1部分21a。在该截面中，第2绝热构件22的筒状部22a、第1绝热构件21的第1部分21a以及盖23的筒状部23a分别具有优弧状。第2绝热构件22的筒状部22a由第1构件22a1和第2构件22a2构成。筒状部22a在筒状部22a的周向上被分割为第1构件22a1和第2构件22a2。筒状部22a由两个构件构成，从而与筒状部22a由一个构件构成的情况相比，能够将第2绝热构件22的筒状部22a容易地安装到泵壳11的第1筒状部11a。
50.另外，第2绝热构件22的筒状部22a可以由三个以上的构件构成，也可以仅由一个
构件构成。另外，第1绝热构件21的第1部分21a和盖23也可以分别由在第1筒状部11a的周向上分割的两个以上的构件构成。
51.如以上说明，根据一实施方式的低温泵10，能够得到以下记载的效果。(1)由于低温泵10具有第2绝热构件22以及导热率比第2绝热构件22还低的第1绝热构件21，因此进一步抑制从低温泵10的内部朝向外部的热传导，抑制低温泵10的外表面处的结露。另外，由于第1绝热构件21的刚性比第2绝热构件22的刚性高，而且第2绝热构件22包含比第1绝热构件21靠泵壳11设置的部分，因此与第2绝热构件22的整体形成绝热构造体的外表面(即低温泵10的外表面)的情况相比，能够提高绝热构造体的机械强度。
52.(2)能够使第1绝热构件21的刚性比第2绝热构件22的刚性高，而且第2绝热构件22能够对于泵壳11的热变形作为第1绝热构件21的缓冲材料来发挥功能。由此，能够抑制由泵壳11的热变形引起的第1绝热构件21的损伤。
53.(3)与第1绝热构件21具有第2绝热构件22以上的厚度的情况相比，能够缩小位于泵壳11的外侧的第1绝热构件21与第2绝热构件22的总厚。
54.(4)由于导热率比第2绝热构件22低的第1绝热构件21设置为与作为再生对象的低温板12相对，因此与第1绝热构件21不与低温板12相对的情况相比，能够抑制在泵壳11的筒状部11a中产生的结露。
55.(5)由于导热率比第2绝热构件22低的第1绝热构件21包含与泵壳11的底部11b相对的第2部分21b，因此在泵壳11的底部11b的周围上也能够抑制结露。
56.(6)由于第1绝热构件21嵌入在凹部，因此第1绝热构件21中的、与相对于第2绝热构件22的面相反的一侧的面以外的表面被第2绝热构件22覆盖。因此，与第1绝热构件21位于第2绝热构件22上的情况相比，第1绝热构件21难以损伤。
57.另外，能够如下所述变更实施上述的实施方式。[第2绝热构件]
·
第2绝热构件22也可以不具有用于设置第1绝热构件21的凹部。此时，第2绝热构件22(图1的例子中为筒状部22a)的整体，可以比第1绝热构件21(图1的例子中为第1部分21a)靠泵壳11设置。即使在该情况下，由于在第1筒状部11a的径向上，第2绝热构件22比第1绝热构件21靠泵壳11设置，因此能够得到与上述的(1)相同的效果。
[0058]
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第2绝热构件22只要满足第一导热率比第二导热率低且第一刚性比第二刚性高，则也可以不是发泡树脂。即使在该情况下，低温泵10具备第1绝热构件21和第2绝热构件22，从而能够得到与上述的(1)相同的效果。
[0059]
[第1绝热构件]
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第1绝热构件21也可以具备第2部分21b而不具备第1部分21a。即使在该情况下，由于第1绝热构件21具备第2部分21b，因此能够得到与上述的(5)相同的效果。
[0060]
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第1绝热构件21也可以具备第1部分21a而不具备第2部分21b。即使在该情况下，由于第1绝热构件21具备第1部分21a，因此能够得到与上述的(4)相同的效果。
[0061]
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第1绝热构件21的第1部分21a也可以在第1筒状部11a的径向上不与低温板12相对。例如，在第1筒状部11a的轴方向上，第1绝热构件21的第1部分21a也可以比低温板12靠挡板14设置。或者，在第1筒状部11a的轴方向上，第1绝热构件21的第1部分21a也可以比低温板12靠泵壳11的底部11b设置。即使在任意一个情况下，也由于低温泵10具备第1绝热构
件21和第2绝热构件22，从而能够得到依照上述的(1)的效果。
[0062]
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第1绝热构件21的厚度也可以比第2绝热构件22的厚度厚。即使在该情况下，也由于低温泵10具备第1绝热构件21和第2绝热构件22，从而能够得到依照上述的(1)的效果。
[0063]
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只要满足第一导热率比第二导热率低且第一刚性比第二刚性高，则第1绝热构件21也可以不是真空绝热构件。即使在该情况下，也由于低温泵10具备第1绝热构件21和第2绝热构件22，从而能够得到依照上述的(1)的效果。
[0064]
[盖]
·
低温泵10也可以不具备盖23。即使在该情况下，也由于具有比第2绝热构件22高的刚性的第1绝热构件21部分地形成绝热构造体的外表面，从而与仅第2绝热构件22形成绝热构造体的外表面的情况相比，能够提高绝热构造体的外表面处的机械强度。即，在该情况下，也由于第1绝热构件21和第2绝热构件22位于低温泵10的外表面，因此能够提高低温泵10的外表面处的机械强度。附图标记说明
[0065]
10
…
低温泵11
…
泵壳12
…
低温板13
…
隔热板14
…
隔板21
…
第1绝热构件22
…
第2绝热构件22d1
…
第1凹部22d2
…
第2凹部