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公開番号2024139664
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-09
出願番号2023174037
出願日2023-10-06
発明の名称真空装置、真空容器
出願人個人
代理人
主分類G21B 1/17 20060101AFI20241002BHJP(核物理;核工学)
要約【課題】高エネルギー中性子を放射する核融合反応(D-T反応等)を起そうとする熱核融合炉のうちコイルなど磁気発生手段を用いた磁気閉じ込め核融合炉に用いられる真空容器において、前記中性子による超伝導体コイルの放射化や性能低下の問題があった。またプラズマの荷電分離による変形の問題がある。
【解決手段】超伝導体コイルの放射化や性能低下の問題についてはトランジスタのキャリア導入の原理を用いたコイル(4C-EDL)を用いる。またプラズマの荷電分離による変形問題についてはプラズマに向かい合う回転可能な導体部(導体で構成された環状の真空容器の内壁部4D-IN)を備えさせ、内壁部4D-INをプラズマに対し相対的に回転させプラズマ変形を抑制しようとする。
【選択図】図7
特許請求の範囲【請求項１】
プラズマを磁気により閉じ込める真空容器において、プラズマを磁気により閉じ込めるための磁気の発生手段にコイルを用いている真空容器であって、前記コイルはトランジスタの絶縁体（１０５）と、材料部分（１０１）とゲート部分（１０６）により構成されるキャパシタ部分が充電可能な導線・電線（１ＷＩＲＥ）をコイルに用いる特徴を持つ、真空容器。
続きを表示（約 400 文字）【請求項２】
プラズマを磁気により閉じ込める真空容器において、前記プラズマに向かい合う真空容器の内壁部がプラズマに対し回転可能な請求項１に記載の真空容器。
【請求項３】
環状・ドーナツ状・トーラス型の前記内壁若しくは前記内壁の面を有する、請求項２に記載の真空容器。
【請求項４】
前記コイルが前記プラズマに対して回転可能な真空容器である、請求項３に記載の真空容器。
【請求項５】
プラズマを磁気により閉じ込める真空容器において、前記プラズマに向かい合う真空容器の内壁部がプラズマに対し回転可能な真空容器。
【請求項６】
前記回転可能な、環状・ドーナツ状・トーラス型の前記内壁を有する、請求項５に記載の真空容器。
【請求項７】
前記コイルが前記プラズマに対して回転可能な真空容器である、請求項６に記載の真空容器。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本考案・本願は真空装置、真空機器、真空ポンプ、真空容器に関する。作動液体を用いたポンプと真空容器を開示する。（本願は実証が必要である）
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
（１）＜真空ポンプ＞真空ポンプにはスプレンゲルポンプ（水銀を用いて大気を排出するポンプ）、水銀拡散ポンプ、拡散ポンプ、油回転ポンプ（作動液体に油を用いるもの、ローター・シリンダー・カム・ベーンの摺動部を油・流体にて潤滑・シーリングする物）、液封式ポンプ（液封式圧縮機、水封式ポンプ、羽根車をモータ等動力で駆動し作動液体による液体リングを形成する物）、渦巻ポンプ（渦巻ポンプを用いてスプレンゲルポンプの様に液体を循環させ真空槽内部の大気を取り込んで排出するポンプでもよい）が存在する。（図４）
【０００３】
液封ポンプ・液封真空ポンプの作動液・作動流体は前記ポンプの到達可能な真空度・圧力（Ｔｏｒｒ・Ｐａ）の上限を決定する。特許文献１に記載のように、液封真空ポンプでは回転する流体環が互いに相対する羽根室同士を密封し、ガスに必要な圧力エネルギーを伝達するために必要であって、前記環の液体の蒸気圧が、達成し得る吸引圧力レベルの最低値を制限する。例えば水や油を用いるときはその液体の蒸気圧に制限される。また同様に、スプレンゲルポンプ等においても用いる液体金属・水銀の蒸気圧により到達可能な（真空の）圧力が決定される。作動液体として水銀を用いたポンプが古くから公知であり白熱電球の製造等で用いられている。
【０００４】
真空ポンプの作動液・作動流体の蒸気圧は低いことが好ましいかもしれない。公知の方法として、特許文献１のように、（出願時点では高価であるが、）蒸気圧が低い特徴を持つイオン液体を用いた液封ポンプが公知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特表２００８－５３０４４１
【非特許文献】
【０００６】
インジウムコーポレーション社、「ガリウムの特徴と利点」各金属の温度と蒸気圧関係。インターネット、令和５年４月１２日閲覧、ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｉｎｄｉｕｍ．ｃｏｍ／ｐｒｏｄｕｃｔｓ／ｍｅｔａｌｓ／ｇａｌｌｉｕｍ／＃ｉｍａｇｅ－４
「ＶａｐｏｒＰｒｅｓｓｕｒｅＭａｐｐｉｎｇｏｆＩｏｎｉｃＬｉｑｕｉｄｓａｎｄＬｏｗ－ＶｏｌａｔｉｌｉｔｙＦｌｕｉｄｓＵｓｉｎｇＧｒａｄｅｄＩｓｏｔｈｅｒｍａｌＴｈｅｒｍｏｇｒａｖｉｍｅｔｒｉｃＡｎａｌｙｓｉｓ」２０１９，３（２），４２；ｈｔｔｐｓ：／／ｄｏｉ．ｏｒｇ／１０．３３９０／ｃｈｅｍｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ３０２００４２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本願において解決しようとする問題点は、（実用的又は安価な、）蒸気圧の低い、前記真空ポンプの作動液体を考案することである。
【０００８】
（２）本願は水・油・水銀の代わりに天然深共晶溶媒ＮＡＤＥＳやガリウム・ガリウム合金・溶融した錫・溶融金属を用いた真空ポンプ・スプレンゲルポンプ（ガイスラー・スプレンゲルポンプの水銀をガリウムやＤＥＳ・ＮＡＤＥＳ等別の物質に置き換えたもの）を開示する。
また水を含む内容物Ｎを真空引きする際にポンプ４ＲＦＰに水分が取り込まれる恐れがある。そこで水分を除去する部分や水分を取り込みにくい・取り込んだ水分を分離しやすい作動流体の提案（ＤＥＳ利用時の疎水性ＤＥＳ利用、或いは同様にイオン液体利用時の疎水性イオン液体の利用）を記載する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（３）＜解決手段としての液体金属の作動流体への利用＞本願はガリウム・ガリウム合金・溶融した錫・溶融金属を前記作動液体に用いた真空ポンプを開示する。例えば図１のスプレンゲルポンプ式の真空ポンプ４ＲＦＰに前記ガリウム・ガリウム合金・ガリウムインジウム錫ＧａＩｎＳｎ・溶融した錫・溶融金属を用いてよい。
非特許文献１においてもガリウム及びインジウムの蒸気圧は水銀より低い。水銀を用いたポンプでは水銀の蒸気圧より高い真空に到達できないが、ガリウムの場合その蒸気圧は水銀より低く、前記ガリウムをポンプに用いることでより高い真空に到達させることを意図している。前記ガリウム・ガリウム合金・ガリウムインジウム錫ＧａＩｎＳｎ・溶融した錫・溶融金属を用いた液封ポンプ・ロータリーポンプでもよい。
【００１０】
水銀と液体のガリウム・金属ガリウムを比較すると金属ガリウムは溶融時に蒸気圧が低く、ガリウムを作動流体に用いた真空ポンプは水銀を用いた場合よりも高真空に真空引きできうる。そこで本願では作動流体に液体ガリウムを用いたスプレンゲルポンプや、その他作動流体を用いる真空ポンプを含む、真空ポンプ４ＲＦＰを開示する。（＊ただし、公知のようにガリウム資源量の制約があるため、本願ではこの開示とは別にイオン液体やＤＥＳを用いたポンプ４ＲＦＰも開示している。）
（【００１１】以降は省略されています）

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