1.열원의 격리 및 차단

데스크탑 저온 순환 펌프냉동 능력은 모델에 따라 다릅니다.1단 냉각 헤드가 80K로 내려가는 데 필요한 전력은 수십 와트이고, 2단 냉각 헤드가 20K로 내려가는 데 필요한 전력은 몇 와트이다.하지만 진공 장치에는 증발원이나 히터 같은 열원이 있다.

그림 2는 지름이 254mm(10인치)인 면에서 방출되는 복사열을 나타냅니다.온도의 상승과 복사율의 증가에 따라 방출되는 열량도 따라서 증가한다.진공 장치 내에서 발생하는 열은 저온 펌프의 냉동 능력을 훨씬 초과하기 때문에 이러한 열이 저온 펌프에 들어가면 저온 펌프가 제대로 냉각되지 않고 배기 성능이 저하될 수 있다.그러므로 진공실내에 열원이 존재할 때 반드시 열원을 격리하고 가려야 한다.

그림 2: Φ254mm면에서 방출되는 복사열 복사율과 온도의 관계

그림 3은 핫소스가 있는 경우의 설치 예입니다.그림 ① 복사열은 저온펌프에 직접 들어가기 때문에 사용할 수 없다.(2), (3) 채택할 수 있지만 열원의 온도가 비교적 높으면 반사된 후 저온펌프에 들어가는 방사선량도 고려해야 한다.

2: 발열원이 있을 때의 설치 사례

<참고로 저온펌프가 복사열로 인해 감당하는 열부하는 다음과 같은 공식으로 계산할 수 있다.>

Q=εAV・σ・A・ (Tw4-T14) (W)

εAV: 평균 방사선율, σ: 볼리즈만 상수 = 5.67X10-12 (W/cm2/K4), A: 수열면적(cm2)

Tw: 실온벽의 온도(일반 300K), T1: 차폐통·베젤의 온도(일반 80K)

2. 냉각수 주의사항(수량 및 수질)

저온 펌프를 함께 사용하는 압축기는 공냉식과 수냉식 두 종류가 있다.그리고 압축기에 입력한 전력은 거의 열로 변한다.

공냉식의 경우 이 열은 공냉팬과 열교환기를 통해 냉각된다.공랭식은 냉각수를 사용하지 않기 때문에 별도의 운행 비용이 없고 파이프를 설치할 필요도 없다.그러나 발생하는 열로 인해 대기 중에 모두 배출되므로 반드시 에어컨을 사용해야 합니다.

소음과 먼지가 발생할 수 있습니다.그래서 최근 몇 년 동안 보편적으로 수냉식을 채택하고 있다.

수냉식 압축기의 냉각수의 온도가 너무 낮아 압축기 내 윤활유의 점도가 상승하면 압축기가 작동 명령을 받고도 작동하지 않거나 과부하 상태가 될 수 있다.

반대로 냉각수의 온도가 너무 높거나 유량이 적으면 압축기의 온도가 높아지거나 제대로 냉각되지 않아 열 제어 스위치 동작인 압축기가 작동을 멈춘다.

냉각수의 수온 및 유량에 관해서는 사용설명서를 참조하여 규정된 범위 내에서 사용하도록 보장하십시오.만약 수온이 10 ℃ 이하일 경우 압축기 가동을 중단하는 동시에 냉각수 공급도 중단해야 한다.

냉각수 공급을 멈추지 않으면 압축기 가동이 어려워질 수 있다.정지 시 압축기 내 냉각수가 얼었을 가능성이 있으면 배관 파열로 이어질 수 있어 매우 위험하므로 공압 배수를 해 압축기 내 냉각수를 빼도록 했다.

냉각수는 배관에 부식작용이 없고 물때 등 부착물이 없는 깨끗한 물을 사용해야 한다.

수질이 나쁘면 배관의 유경이 좁아지고 유량이 줄어들며 열전도 불량이 발생하여 정상적으로 냉각할 수 없게 된다.

또 배관에 부식 작용을 하는 냉각수를 사용하면 열교환기에 미세한 구멍이 생겨 큰 사고로 이어질 수 있다.

열교환기의 수명을 연장하고 성능을 유지하기 위하여 관련 수질표준 당사는 일본냉동에어컨공업회의 수질표준을 참조하였습니다.냉각수에는 부착 침전물 등이 있어 수질이 나빠질 수 있다.이에 따라 정기적인 수질 검사와 배관 세척이 요구된다.

표 1: 냉각수의 수질 기준 (일본 냉동 에어컨 공업회의 수질 기준 참조)

항목		普通用 표준 값	저온 펌프용 권장치	기울기
				부식	물때 가 생기다
표준 항목	pH (25℃)	6.5～8.0	6.5～8.0	○	○
	전도도(25℃)(μS/cm)	800 이하	200 이하	○	○
	염화물 이온 Cl-(mg Cl)-/ L)	200 이하	50 이하	○
	황산 이온SO2는--(mg Cl)-/ L)	200 이하	50 이하	○

3.저온 펌프의 작동 및 작동 순환

저온 펌프의 작동은 다음과 같은 3가지 과정으로 이루어져 있다.

(1) 저온펌프의 거친 진공 흡입 및 냉각 냉각 시작

(2) 일반적으로 저온 펌프를 실행하여 진공 장치에 배기

(3) 가동 중지, 재생 저온 펌프 가동 중지 및 재생

1）.작동 시작 (황삭 흡입 진공, 냉각 냉각)

4.저온펌프의 작동 단계는 다음과 같다.

(1) 주 전원을 켭니다.

(2) 압축기가 수냉식일 경우 냉각수를 공급한다.

(3) 저온펌프 내 압력이 40Pa에 도달할 때까지 굵게 추출한다.(예를 들어 13~20Pa 이하로 뽑으면 오일 회전 펌프 내의 유증기가 저온 펌프로 역류하여 저온 펌프가 유증기에 오염된다.) 굵은 추출을 한 후에는 일반적으로 압력 상승 테스트를 한다.

압력 상승 속도에 대한 권장 한계치는 델타 및 델타 또는 t≤1.3Pa/min

(4) 저온펌프를 가동한다.

(5) 저온펌프가 작업상태에 도달하기를 기다린다.다음 조건을 충족하면 저온 펌프가 작동합니다.

● 15K 콘덴서의 온도가 20K 이하로 떨어짐

● 80K 차폐통의 온도는 130K(CA 열전지의 시동 전압은 -5.5mV) 이하로 떨어지며, 이 온도까지 내려가는 데 걸리는 시간(냉각 냉방 시간)은 표 4-2와 같이 저온 펌프 모델에 따라 다르다.

(6) 저온 펌프는 일반적으로 작동하기 시작합니다.

실제 냉각 냉각 온도는 다음과 같은 경우에 더 오래 걸릴 수 있습니다.(1) 저온펌프 내 오염, (2) 열부하, (3) 재생조작 등 저온펌프 내 전변 건조, (4) 조추출 완료 후 잔류가스 중 He, H2. Ne 가스 분압이 0.1Pa를 초과한다.

저온 펌프의 운행 순환 예

2）.보통 실행

저온 펌프가 작동 상태가 되면 다음 절차에 따라 진공실에 공기를 빼냅니다.

(1) 진공 실내의 압력이 최대 허용 교차 압력 이하에 도달할 때까지 진공 실내를 조잡하게 추출한다.(일반적으로 40Pa로 낮춤)펌프의 유증기가 진공 실내로 역류하는 것을 방지하기 위해 13Pa 이하로 뽑아서는 안 된다.

(2) 주밸브를 열고 진공실을 정밀 추출한다.

(3) 진공 실내 압력이 필요한 압력에 도달하면 도금, 사출 등의 작업을 할 수 있다.

3）.실행 중지

(1) 주 밸브를 닫는다.

(2) 저온펌프를 OFF 상태로 전환한다.

(3) 수냉식 압축기는 필요에 따라 냉각수 공급을 중단해야 한다.

(4) 15K 응축판과 80K 차폐통의 온도가 실온으로 내려가면 저온펌프 내의 압력이 10~100Pa에 달할 때까지 굵게 추출한다.

만약 온도가 상승하는 과정에서 발생하는 기화기체로 저온펌프내의 압력이 대기압을 초과하는 경우에는 반드시 통기밸브를 설치하여 방기하여 펌프내의 압력이 대기압을 초과하지 않도록 해야 한다.

4）.저온 펌프의 재생

저온펌프는 저장식 진공펌프이기 때문에 펌프 안에 저장된 가스량이 도달하면 외부로 배출하여 저온펌프가 흡착 배기 기능을 회복하도록 요구한다.이를 재생성(regeneration)이라고 합니다.저온펌프가 배출하는 극한의 가스량을 배기용량이라고 한다.아래에 설명된 모든 상황이 발생하면 재생성해야 합니다.

(1) 15K 응축판 온도 20K 초과

(2) 80 차폐통의 온도가 130K 이상(-5.5mV)

(3) 주 밸브가 5분간 닫힌 후 압력이 1.3 × 10-4Pa 이하로 내려가지 않는다

(4) 배기 성능이 장치 요구를 만족시키지 못한다

일반적으로 사용과정에서 배기량이 배기용량에 도달한 경우를 제외하고는 장치보수정비시나 공휴일에 일반적으로 정기적으로 재생된다.

공휴일과 같은 작업 없이 재생성할 경우 자동으로 재생성됩니다.

4-1. 다양한 용도에 적합한 재생 방법(재생 및 재생의 효율화)

재생성 작업은 다음 3단계로 진행됩니다.

(1) 온도 상승 과정

(2) 황삭 추출 프로세스

(3) 냉각 냉각 과정

재생 시간을 단축하기 위해서는 온도 상승 시간과 거친 진공 흡입 시간을 단축해야 한다.재생이 가능하기 위해서는 실온으로 온도를 올리고 효과적인 조추첨을 통해 흡착제의 수분을 제거해야 한다.얼음은 0 ℃ 이상이어야 녹는데, 수분을 제거하려면 온도를 0 ℃ 이상으로 올려야 한다.

(1) 온도 상승 과정의 효율화

저온 펌프의 작동을 멈추고 온도를 실온으로 올리는 방법은 다음과 같다.

(1) 자연 온도 상승: 저온 펌프를 OFF 상태로 전환한 후 배치하기만 하면 된다

(2) 재생용 가열대: 가열대를 펌프 벽 겉면에 감싸 가열하기

(3) 주입 N2: 저온 펌프에 질소를 주입하여 펌프 내부를 뜨겁게 하고 온도를 빠르게 한다

(4) N2+ 가열띠 주입: (2), (3) 병용

(5) 열 주입 N2: 저온 펌프에 70 ℃ 까지 가열된 질소 가스 주입

(6) 주입 열 N2+ 가열 밴드: 병용 (2) 및 (5), 가열 시간이 가장 짧다

온도가 실온으로 올라갈 때까지의 시간은 상술한 방법을 제외하고 펌프내에 저장된 기체의 량, 종류 및 펌프모델에 따라 비교적 큰 차이가 있기에 사전에 그 온도상승시간을 쉽게 예측할수 없다.

일반적으로 N2 주입 방법은 60 ~ 90 분이 걸립니다.다양한 재생성 방법에 필요한 온도 상승 시간은 다음 표와 같습니다.

이 표의 수치는 N2법을 주입하는 데 필요한 온도 상승 시간을 1로 정해 비교한 것이다.참조 값으로만 사용할 수 있습니다.

표 3: 온도 상승 방법 및 온도 상승 시간 (참조)

온도 상승 방법	온도 상승 시간의 비율
1.자연 가열	3～6
2. 재생용 히팅 밴드	～1.2
3. N 주입2	1
4. N 주입2 + 가열대	～0.85
5. 열 N 주입2	～0.80
6. 열 주입 N2 + 가열대	～0.70

그림 5: 저온 펌프의 온도 상승 과정

오른쪽 그림은 저온 펌프가 온도를 올릴 때의 상태를 나타내며 크게 A, B, C, D4 가지 모드로 나눌 수 있습니다.

A:N2+가열대 주입(물기가 적은 경우)

차폐통과 베젤의 온도는 40도 정도로 올라갔다.펌프 내의 물기를 제거하여 좋은 재생 효과를 얻을 수 있다.

B:N2만 주입(물기가 적은 경우)

일반적으로 사용되는 재생성 방법입니다.물기가 적을 때 좋은 재생 효과를 얻을 수 있다.

C: N2+ 가열띠 주입(물기가 많이 배출되는 경우)

0 ℃ 에서 얼음이 물로 녹으면 온도 상승이 한동안 멈춘다.가열대를 사용하기 때문에 녹는 시간을 단축할 수 있다.(기판이 유리 또는 플라스틱인 경우 권장)

D:N2만 주입하거나 자연승온법으로 많은 양의 물기를 배출하는 경우

가열량이 적어 얼음이 물로 녹기 어렵다.이 상태에서 황삭 추출을 하면 재생성이 충분히 진행되지 않아 배기 성능이 저하될 수 있습니다.유리나 플라스틱에 도금할 때는 각별한 주의가 필요하다.

K 열전지의 시동 전압이 0mV로 떨어졌는지 확인하세요.반드시 전기 가열대를 병용해야 한다.

특히 많은 양의 물기를 배출할 때는 재생 과정에서 K열전쌍의 시동 전압을 기록해 어떤 패턴에 있는지 판단하고 얼음이 녹았는지 확인한다.

2) 황삭 추출 프로세스

오일 회전 펌프는 일반적으로 저온 펌프의 펌프로 사용된다.오일 회전 펌프를 사용하는 경우 고압 영역에서는 공기의 점성 흐름 플래싱 작용으로 인해 반환 유량이 극히 적다.

그러나 압력이 15Pa 미만일 경우 점성류 flashing 작용이 낮아지며, 이 압력 이하로 굵게 뽑으면 유증기 환류 위험이 높아진다.

안전면에서 애발과의 저온펌프는 굵은 추출압력 40Pa에서 정상적인 성능을 확보할수 있다.

20Pa 이하로 굵게 뽑을 경우 굵게 뽑기 필터를 사용하는 것이 좋습니다.필터를 사용할 때는 다음 사항에 유의해야 합니다.

(1) 거칠게 뽑는 시간이 길어지고, (2) 물기가 많을 때 빨리 포화상태가 되고, (3) 먼지가 생기고, (4) 정기적으로 활성화해야 한다.

저온펌프 내에 물기가 많이 존재하는 조건에서 굵게 뽑으면 수분이 증발하면서 열이 끌려가 수온이 낮아진다.

수분이 적으면 모두 증발할 수 있다.그러나 수분이 많으면 물이 얼어 남아 재생이 불완전해진다.

수분이 많은 상황에서 조추출 작업 시 가열대를 함께 사용하면 결빙을 방지할 수 있다.

또한 오일 회전 펌프를 사용하여 많은 양의 수분을 배출할 때 기름이 유화되어 40Pa를 뽑기 어렵다.

이 경우 일반적으로 기름을 자주 교체해야 합니다.그러나 다음과 같은 조치를 취할 수 있습니다.

(1) 기름 함량이 많고 수처리 능력이 강한 대형 오일 회전 펌프를 사용한다.

(2) 물과 기름을 분리할 수 있는 배수기를 장착한 오일 회전 펌프를 사용한다.

(3) 기계 증압 펌프를 사용하여 극한의 압력을 낮춘다.(단, 오일 회전 펌프의 오일은 정기적으로 교체해야 합니다.)

대량의 유리, 플라스틱을 처리할 때 대량의 물기를 배출해야 하기 때문에 사전에 조치를 취해야 한다.