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    本發明的課題在於提高低溫泵製冷機的基於逆轉昇溫之昇溫能力。本發明的低溫泵系統(100)具備：低溫泵(10)，具備用於進行低溫冷凝板(60)的冷卻運行和用於低溫冷凝板(60)的再生的昇溫運行之製冷機(50)；及壓縮機(52)，用於向製冷機(50)供給工作氣體，與冷卻運行相比，在昇溫運行中更加昇高壓縮機(52)的供給工作氣體溫度。壓縮機(52)可包含用於冷卻向製冷機(50)供給之工作氣體之熱交換器和迂迴熱交換器之旁通路。控制部(20)可根據製冷機(50)的運行狀態，切換經由熱交換器之流路和經由旁通路之流路。
    公开号:TW201307682A
    申请号:TW101111058
    申请日:2012-03-29
    公开日:2013-02-16
    发明作者:Takaaki Matsui
    申请人:Sumitomo Heavy Industries；
    IPC主号:F04B37-00
    专利说明:
    低溫泵系統、壓縮機及低溫泵的再生方法
    本發明係有關一種低溫泵系統、壓縮機及低溫泵的再生方法。
    低溫泵為藉由凝縮或吸附將氣體分子捕捉於冷卻至超低溫之低溫板來排氣之真空泵。低溫泵一般為了實現半導體電路製造工藝等所要求之清潔之真空環境而利用。低溫泵為了冷卻低溫板而包含製冷機。並且，設置有低溫泵上附帶且用於向製冷機供給高壓工作氣體之壓縮機。 (先前技術文獻) (專利文獻)
    專利文獻1：日本特開2000-266416號公報
    專利文獻2：日本特開平4-148084號公報
    製冷機為了冷卻低溫板而藉由工作氣體的絕熱膨脹產生寒冷。為此供給至製冷機之工作氣體的溫度較低為較佳。因此作為工作氣體的供給源之壓縮機通常去除藉由工作氣體的壓縮產生之熱，並向製冷機送出工作氣體。
    但是，作為為了再生低溫泵而加熱低溫板之方法之一，已知有製冷機的所謂逆轉昇溫。逆轉昇溫係使工作氣體的吸排氣時刻不同於冷卻運行來使工作氣體產生絕熱壓縮並由製冷機加熱低溫板之運行方法。典型的有藉由使確定製冷機的吸排氣時刻之迴轉閥與冷卻運行相反地旋轉來產生絕熱壓縮之方法。
    本發明係鑒於這種狀況而完成者，其某一態樣的例示目的之一為提高基於逆轉昇溫之昇溫能力。
    本發明的某一態樣的低溫泵系統具備：低溫泵，具備用於進行低溫板的冷卻運行和用於該低溫板的再生的昇溫運行之製冷機；及壓縮機，用於向該製冷機供給工作氣體；該低溫泵系統，與前述冷卻運行相比，在前述昇溫運行中更加昇高前述壓縮機的供給工作氣體溫度。
    依該態樣式，由於能夠向昇溫運行中的製冷機供給比較高溫的工作氣體，因此能夠促進低溫板的昇溫。由於能夠縮短低溫板再生中的昇溫時間，因此能夠縮短再生所需之時間。
    本發明的另一態樣為用於低溫泵或製冷機的工作氣體的壓縮機，其為與該低溫泵或製冷機的冷卻運行相比，在昇溫運行中更加昇高供給工作氣體溫度之壓縮機。
    本發明的另一態樣為低溫泵的再生方法。該方法包含低溫板的昇溫製程，該昇溫製程包含比昇溫製程前相比更加昇高供給至用於冷卻低溫板的製冷機之工作氣體的溫度。
    依本發明，能夠提高基於逆轉昇溫之昇溫能力。
    第1圖係意示本發明的一實施方式之低溫泵系統100之圖。低溫泵系統100具備低溫泵10、控制部20及壓縮機52。低溫泵10安裝於例如離子注入裝置或濺射裝置等的真空腔室內，為了將真空腔室內部的真空度提高至所希望之工藝中要求之水平而使用。低溫泵10包含低溫泵容器30、放射屏蔽40及製冷機50而構成。
    製冷機50為例如吉福德-麥克馬洪式製冷機(所謂GM製冷機)等製冷機。製冷機50具備第1缸11、第2缸12、第1冷卻台13、第2冷卻台14、閥驅動馬達16。第1缸11與第2缸12串聯連接。於第1缸11的與第2缸12的結合部側設置第1冷卻台13，於第2缸12的遠離第1缸11之一側的端部設置第2冷卻台14。第1圖所示之製冷機50為二段式製冷機，藉由串聯二段組合缸來實現更低之溫度。製冷機50透過冷媒管18連接於壓縮機52。
    壓縮機52壓縮例如氦等冷媒氣體，亦即工作氣體，透過冷媒管18供給至製冷機50。關於壓縮機52的詳細內容參考第2圖進行後述。製冷機50使工作氣體藉由通過蓄冷器來進行冷卻，並且首先在第1缸11內部的膨脹室膨脹，接著在第2缸12內部的膨脹室膨脹，由此進一步進行冷卻。蓄冷器組裝於膨脹室內部。由此，設置於第1缸11之第1冷卻台13冷卻至第1冷卻溫度水平，設置於第2缸12之第2冷卻台14冷卻至低於第1冷卻溫度水平之溫度之第2冷卻溫度水平。例如，第1冷卻台13冷卻至65K~100K左右，第2冷卻台14冷卻至10K~20K左右。
    藉由在膨脹室依次膨脹來吸熱且冷卻各冷卻台之工作氣體再次通過蓄冷器，經過冷媒管18返回到壓縮機52。從壓縮機52到製冷機50及從製冷機50到壓縮機52的工作氣體的流動藉由製冷機50內的迴轉閥(未圖示)切換。閥驅動馬達16從外部電源接受電力供給，使迴轉閥旋轉。
    設置有用於控制製冷機50的控制部20。控制部20依第1冷卻台13或第2冷卻台14的冷卻溫度控制製冷機50。為此，可在第1冷卻台13或第2冷卻台14上設置溫度感測器(未圖示)。控制部20可藉由控制閥驅動馬達16的運行頻率來控制冷卻溫度。為此，控制部20亦可具備用於控制閥驅動馬達16的逆變器。控制部20可構成為控制壓縮機52及後述之各閥。
    控制部20可具備：低溫泵控制器，用於控制低溫泵10；壓縮機控制器，用於控制壓縮機52；及上位控制器，用於總括控制低溫泵控制器及壓縮機控制器。控制部20可一體地設置於低溫泵10，亦可一體地設置於壓縮機52，還可構成為與低溫泵10及壓縮機52分體的控制裝置。
    第1圖所示之低溫泵10為所謂臥式低溫泵。臥式低溫泵一般為製冷機的第2冷卻台14沿與筒狀放射屏蔽40的軸向交叉之方向(通常為正交方向)插入到放射屏蔽40的內部之低溫泵。再者，本發明同樣亦能夠應用於所謂立式低溫泵中。立式低溫泵為沿放射屏蔽的軸向插入有冷卻機之低溫泵。
    低溫泵容器30具有形成為一端具有開口且另一端堵塞之圓筒狀的形狀之部位(以下稱為“胴部”)32。該開口作為用於接受應從連接低溫泵之濺射裝置等的真空腔室排氣之氣體的泵口34設置。泵口34由低溫泵容器30的胴部32的上端部內面劃分。並且，除了作為泵口34的開口之外，胴部32上還形成有用於插通製冷機50的開口37。胴部32的開口37上安裝有圓筒狀製冷機容納部38的一端，另一端安裝於製冷機50的殼體。製冷機容納部38容納製冷機50的第1缸11。
    並且，低溫泵容器30的胴部32的上端，朝向徑向外側延伸有安裝法蘭36。低溫泵10利用安裝法蘭36安裝於安裝端的真空腔室。
    低溫泵容器30為了隔開低溫泵10的內部與外部而設置。如上所述低溫泵容器30包含胴部32和製冷機容納部38而構成，胴部32及製冷機容納部38的內部氣密地保持共通的壓力。由此，低溫泵容器30在低溫泵10的排氣運行中作為真空容器發揮作用。由於低溫泵容器30的外面在低溫泵10的動作中，亦即製冷機工作期間亦暴露於低溫泵10外部的環境中，因此維持高於放射屏蔽40之溫度。典型的有，低溫泵容器30的溫度維持環境溫度。在此，環境溫度是指設置有低溫泵10之地點的溫度或接近其溫度之溫度，例如室溫左右。
    並且，在低溫泵容器30的製冷機容納部38的內部設置有壓力感測器54。壓力感測器54週期性測定製冷機容納部38的內部壓力，亦即低溫泵容器30的壓力，並將表示測定壓力之信號輸出至控制部20。壓力感測器54將其輸出可通信地連接到控制部20。再者，壓力感測器54還可設置於低溫泵容器30的胴部32。
    壓力感測器54具有包含藉由低溫泵10實現之較高之真空水平和大氣壓水平雙方之較廣之計量範圍。將至少可在再生處理中產生之壓力範圍包含於計量範圍內為較佳。本實施方式中，例如使用晶體壓力計作為壓力感測器54為較佳。晶體壓力計係利用水晶振子的振動阻力隨壓力變化之現象測定壓力之感測器。或者，壓力感測器54亦可為皮拉尼真空計。另外，真空水平的測定用壓力感測器和大氣壓水平的測定用壓力感測器可個別設置於低溫泵10。
    低溫泵容器30上連接有通氣閥70、粗閥72及抽氣閥74。通氣閥70、粗閥72及抽氣閥74的開閉分別藉由控制部20控制。
    通氣閥70設置於排出管路80的例如末端。或者，通氣閥70可設置於排出管路80的中途，而且末端上設置有用於回收放出之流體的罐等。藉由使通氣閥70開閥來容許排出管路80的流動，並藉由使通氣閥70閉閥來阻斷排出管路80的流動。排出之流體基本上為氣體，但亦可為液體或氣液混合物。例如凝縮於低溫泵10之氣體的液化物可混在於排出流體中。藉由使通氣閥70開閥，能夠向外部釋放在低溫泵容器30的內部產生之正壓。
    排出管路80包含用於從低溫泵10的內部空間向外部環境排出流體的排出導管82。排出導管82例如與低溫泵容器30的製冷機容納部38連接。排出導管82係與流動方向正交之剖面為圓形的導管，但亦可具有其他任何剖面形狀。排出管路80可包含用於從在排出導管82排出之流體中去除異物之過濾器。該過濾器在排出管路80中可設置於通氣閥70的上游。
    通氣閥70構成為還作為所謂安全閥發揮作用。通氣閥70為設置於排出導管82之例如常閉型控制閥。通氣閥70進一步預先設定閉閥力，以便在預定差壓發揮作用時被機械式開閥。該設定差壓例如能夠考慮可作用於低溫泵容器30之內壓或低溫泵容器30的結構上的耐久性等而適當設定。由於低溫泵10的外部環境通常為大氣壓，因此設定差壓以大氣壓為基準設定成預定值。
    通氣閥70通常在例如如進行再生時等從低溫泵10放出流體時藉由控制部20開閥。不應放出時通氣閥70藉由控制部20閉閥。另一方面，在設定差壓發揮作用時，通氣閥70被機械式開閥。因此，當低溫泵內部因某種原因成為高壓時無需進行控制而通氣閥70被機械式開閥。由此能夠排放內部的高壓。這樣通氣閥70作為安全閥發揮作用。這樣，使通氣閥70兼作安全閥，由此可得到與分別設置2個閥時相比更加降低成本或節省空間之類之優點。
    粗閥72與粗抽泵73連接。藉由粗閥72的開閉，粗抽泵73與低溫泵10連通或阻斷。粗抽泵73典型地作為與低溫泵10不同的真空裝置設置，例如構成包含連接低溫泵10之真空腔室之真空系統的一部份。能夠藉由打開粗閥72且使粗抽泵73動作來對低溫泵10的內部進行減壓。
    抽氣閥74與未圖示之吹掃氣體供給裝置連接。吹掃氣體例如為氮氣。藉由由控制部20控制抽氣閥74來控制吹掃氣體向低溫泵10的供給。
    放射屏蔽40配設於低溫泵容器30的內部。放射屏蔽40形成為一端具有開口且另一端堵塞之圓筒狀形狀，亦即杯狀形狀。放射屏蔽40亦可構成為如第1圖所示之一體的筒狀，並且亦可構成為藉由複數個零件整體呈筒狀形狀。這些複數個零件可相互具有間隙而配設。
    低溫泵容器30的胴部32及放射屏蔽40均形成為大致圓筒狀，且同軸配設。低溫泵容器30的胴部32的內徑稍大於放射屏蔽40的外徑，放射屏蔽40在與低溫泵容器30的胴部32的內面之間具有若干間隔並以與低溫泵容器30非接觸的狀態配置。亦即，放射屏蔽40的外面與低溫泵容器30的內面對置。另外，低溫泵容器30的胴部32及放射屏蔽40的形狀不限於圓筒形狀，亦可為角柱形狀或橢圓柱形狀等任何剖面的筒形狀。放射屏蔽40的形狀典型的呈與低溫泵容器30的胴部32的內面形狀相似之形狀。
    放射屏蔽40作為主要從來自低溫泵容器30的輻射熱保護第2冷卻台14及與其熱連接之低溫冷凝板60之放射屏蔽而設置。第2冷卻台14在放射屏蔽40的內部配置於放射屏蔽40的大致中心軸上。放射屏蔽40以熱連接之狀態固定於第1冷卻台13，冷卻成與第1冷卻台13相同程度的溫度。
    低溫冷凝板60例如包含複數個板64。板64例如具有每個側面為圓錐台之形狀，譬如傘狀形狀。各板64安裝於在第2冷卻台14上安裝之板安裝構件66。各板64上通常設置有活性炭等吸附劑(未圖示)。吸附劑例如黏結於板64的裏面。複數個板64相互隔著間隔安裝於板安裝構件66。從泵口34觀察時，複數個板64沿朝向泵內部之方向排列。
    為了從來自真空腔室等的輻射熱保護第2冷卻台14及與其熱連接之低溫冷凝板60，放射屏蔽40的吸氣口上設置有擋板62。擋板62例如形成為百葉窗結構或人字形結構。擋板62亦可形成為以放射屏蔽40的中心軸為中心之同心圓狀，或者亦可形成為格子狀等其他形狀。擋板62安裝於放射屏蔽40的開口側的端部，冷卻成與放射屏蔽40相同程度的溫度。
    放射屏蔽40的側面形成有製冷機安裝孔42。製冷機安裝孔42在放射屏蔽40的中心軸方向上形成於放射屏蔽40側面的中央部。放射屏蔽40的製冷機安裝孔42與低溫泵容器30的開口37同軸設置。製冷機50的第2缸12及第2冷卻台14從製冷機安裝孔42沿垂直於放射屏蔽40的中心軸方向之方向插入。放射屏蔽40在製冷機安裝孔42中以熱連接之狀態固定於第1冷卻台13。
    另外，放射屏蔽40亦可藉由連接用套管安裝於第1冷卻台13，從而代替放射屏蔽40直接安裝於第1冷卻台13。該套管例如為用於包圍第2缸12的第1冷卻台13側的端部且將放射屏蔽40熱連接於第1冷卻台13之傳熱構件。
    第2圖係意示本發明的一實施方式之壓縮機52之圖。壓縮機52為了使工作氣體在包含低溫泵10之關閉之流體回路中循環而設置。壓縮機單元從低溫泵10回收工作氣體並進行壓縮，再次送出至低溫泵10。壓縮機52包含如下而構成：壓縮機主體140，使氣體昇壓；低壓配管142，用於將從外部供給之低壓氣體供給至壓縮機主體140；及高壓配管144，用於向外部送出藉由壓縮機主體140壓縮之高壓氣體。
    壓縮機52由吸入端口146接受來自低溫泵10的返回氣體，而工作氣體被送到低壓配管142。吸入端口146在低壓配管142的末端設置於壓縮機52的框體。低壓配管142連接吸入端口146和壓縮機主體140的吸入口。
    低壓配管142在中途具備作為用於去除返回氣體中所包含之脈動之容積的儲罐150。儲罐150設置於吸入端口146與向後述之旁通機構152的分支之間。在儲罐150中被去除脈動之工作氣體通過低壓配管142供給至壓縮機主體140。儲罐150的內部可設置用於從氣體中清除不需要之微粒等的過濾器。在儲罐150與吸入端口146之間可連接有用於從外部補充工作氣體的接收端口及配管。
    壓縮機主體140例如係捲動方式或旋轉式泵，且係發揮對吸入之氣體進行昇壓之功能者。壓縮機主體140向高壓配管144送出昇壓之工作氣體。壓縮機主體140呈利用油進行冷卻之結構，使油循環之油冷卻配管附帶設置於壓縮機主體140。因此，昇壓之工作氣體以混入若干該油之狀態送出至高壓配管144。
    由此，在高壓配管144的中途設置有油分離器154。藉由油分離器154從工作氣體中分離之油可返回到低壓配管142，且通過低壓配管142返回到壓縮機主體140。油分離器154上可設置用於釋放過度高壓的溢流閥。
    連接壓縮機主體140與油分離器154之高壓配管144的中途設置有用於冷卻從壓縮機主體140送出之高壓工作氣體的熱交換器145。熱交換器145例如藉由冷卻水(用虛線表示)冷卻工作氣體。並且，該冷卻水亦可為了冷卻對壓縮機主體140進行冷卻之油而利用。在高壓配管144中，可在熱交換器的上游及下游的至少一方設置有測定工作氣體溫度之溫度感測器153。
    為了連接壓縮機主體140與油分離器154而設置有2個路徑。亦即，設置有經由熱交換器145之主流路147和迂迴熱交換器145之旁通路149。旁通路149在熱交換器145的上游(壓縮機主體140的下游)從主流路147分支，在熱交換器145的下游(油分離器154的上游)與主流路147合流。
    在主流路147與旁通路149的合流位置設置有三通閥151。通過切換三通閥151，能夠將工作氣體的流路切換為主流路147與旁通路149的任意一方。關於三通閥151，可替換成其他同等的流路結構，例如可藉由在主流路147與旁通路149各自上設置二通閥來進行主流路147與旁通路149的切換。
    經由油分離器154之工作氣體通過高壓配管144送到吸附器156。吸附器156例如為了從工作氣體中除去未被儲罐150內的過濾器或油分離器154等流路上的污染物質去除手段除去之污染成份而設置。吸附器156例如藉由吸附去除氣化之油成份。
    吐出端口148在高壓配管144的末端設置於壓縮機52的框體。亦即，高壓配管144連接壓縮機主體140與吐出端口148，其中途設置有熱交換器145、油分離器154及吸附器156。經由吸附器156之工作氣體通過吐出端口148送出至低溫泵10。
    壓縮機52具備具有連結低壓配管142與高壓配管144之旁通配管158之旁通機構152。圖示的實施例中，旁通配管158在儲罐150與壓縮機主體140之間從低壓配管142分支。並且，旁通配管158在油分離器154與吸附器156之間從高壓配管144分支。
    旁通機構152具備用於控制未送出至低溫泵10而從高壓配管144向低壓配管142迂迴之工作氣體的流量的控制閥。圖示的實施例中，在旁通配管158的中途並列設置有第1控制閥160及第2控制閥162。一實施例中，第1控制閥160為常開型電磁閥，第2控制閥162為常閉型電磁閥。第1控制閥160為了運行停止時的高壓側與低壓側的均壓而設置，第2控制閥162用作旁通配管158的流量控制閥。
    壓縮機52具備：第1壓力感測器164，用於測定來自低溫泵10的返回氣體的壓力；及第2壓力感測器166，用於測定向低溫泵10的送出氣體的壓力。第1壓力感測器164例如設置於儲罐150，測定在儲罐150中被去除脈動之返回氣體的壓力。第2壓力感測器166例如設置於油分離器154與吸附器156之間。
    以下對基於上述結構的低溫泵10之動作進行說明。低溫泵10工作時，首先在其工作前藉由粗閥72用粗抽泵73將低溫泵容器30的內部粗抽至1Pa左右。壓力藉由壓力感測器54測定。之後，啟動低溫泵10。在基於控制部20的控制下，藉由製冷機50的驅動冷卻第1冷卻台13及第2冷卻台14，且冷卻與這些冷卻台熱連接之放射屏蔽40、擋板62及低溫冷凝板60。
    被冷卻之擋板62冷卻從真空腔室朝向低溫泵10內部飛來之氣體分子，使在該冷卻溫度下蒸氣壓充份變低之氣體(例如水分等)凝縮在表面上而被排氣。在擋板62的冷卻溫度下蒸氣壓不會充份變低之氣體通過擋板62進入放射屏蔽40內部。進入之氣體分子中在低溫冷凝板60的冷卻溫度下蒸氣壓充份變低之氣體凝縮在低溫冷凝板60的表面上而被排氣。在該冷卻溫度下蒸氣壓亦未充份變低之氣體(例如氫等)藉由黏結於低溫冷凝板60的表面並被冷卻之吸附劑吸附而被排氣。這樣，低溫泵10能夠使安裝端的真空腔室的真空度達到所希望之水平。
    藉由繼續進行排氣運行，低溫泵10中逐漸蓄積氣體。為了向外部排出蓄積之氣體，從開始排氣運行後經過預定時間時或滿足預定的再生開始條件時，進行低溫泵10的再生。再生處理包含昇溫製程、排出製程及冷卻製程。
    低溫泵10的再生處理例如藉由控制部20控制。控制部20判定是否滿足預定的再生開始條件，當滿足該條件時開始再生。此時，控制部20中止製冷機50的低溫板冷卻運行，開始製冷機50的昇溫運行，具體而言開始急速昇溫。不滿足該條件時，控制部20不開始再生，例如繼續進行真空排氣運行。
    第3圖係用於說明本發明的一實施方式之再生方法的流程圖。再生處理包含將低溫泵10昇溫至高於排氣運行中的低溫板溫度之溫度亦即再生溫度(S10)。第3圖所示之再生處理的一例為所謂極限再生。極限再生係對於包含低溫泵10的低溫冷凝板60及擋板62之所有低溫板進行再生。低溫板從用於真空排氣運行的冷卻溫度加熱至例如接近常溫的再生溫度(例如約300K)。
    昇溫製程包含逆轉昇溫。一實施例中逆轉昇溫運行使製冷機50內的迴轉閥與冷卻運行時相反地旋轉，從而在工作氣體的吸排氣之不同時刻，以便工作氣體產生絕熱壓縮。由這樣得到之壓縮熱加熱低溫板。
    如第3圖所示，一實施例中昇溫製程包含急速昇溫(S11)和低速昇溫(S12)。急速昇溫時，以較高速將低溫板從冷卻運行中的低溫板冷卻溫度加熱至昇溫速度切換溫度。低速昇溫時，以低於急速昇溫之速度將低溫板從該昇溫速度切換溫度加熱至再生溫度。昇溫速度切換溫度例如為選自200K到250K的溫度範圍之溫度。另外，這2個階段的昇溫並非必須過程。可以以恒定昇溫速度加熱低溫板，亦可為昇溫速度劃分成多於2個階段之多階段之昇溫製程。
    昇溫製程中控制部20在急速昇溫中以高於低速昇溫的旋轉控制閥驅動馬達16。控制部20在急速昇溫中判定低溫板溫度的測定值是否達到昇溫速度切換溫度。控制部20繼續進行急速昇溫直至達到該切換溫度，當達到該切換溫度時從急速昇溫切換成低速昇溫。控制部20在低速昇溫中，判定低溫板溫度的測定值是否達到再生溫度。控制部20繼續進行低速昇溫直至達到再生溫度，當達到再生溫度時結束昇溫製程，開始下一個排出製程。
    排出製程從低溫板表面向低溫泵10的外部排出再氣化氣體(S14)。再氣化氣體例如通過排出管路80或者使用粗抽泵73排出至外部。再氣化氣體根據需要與導入之吹掃氣體一同從低溫泵10排出。在排出製程中，可繼續進行製冷機50的昇溫運行，亦可停止製冷機50的運行。控制部20例如根據低溫泵10內部的壓力測定值判定是否完成氣體排出。例如，控制部20在低溫泵10內的壓力超過預定閾值期間繼續進行排出製程，而在壓力小於該閾值時結束排出製程並開始冷卻製程。
    冷卻製程中，為了重新開始真空排氣運行而對低溫板進行再冷卻(S16)。開始製冷機50的冷卻運行。控制部20判定低溫板溫度的測定值是否達到用於真空排氣運行的低溫板冷卻溫度。控制部20繼續進行冷卻製程直至達到低溫板冷卻溫度，當達到該冷卻溫度時結束冷卻製程。這樣完成再生處理。重新開始低溫泵10的真空排氣運行。
    本發明的一實施方式中，低溫板的昇溫製程包含使從壓縮機52向用於冷卻低溫板之製冷機50供給之工作氣體的溫度高於昇溫製程前。低溫泵系統100，在昇溫運行中使供給工作氣體溫度高於製冷機50的冷卻運行。至少在急速昇溫中使供給工作氣體溫度昇高。或者，供給工作氣體溫度亦可通過昇溫製程昇高。急速昇溫結束後或昇溫製程結束後且開始冷卻製程之前，供給工作氣體溫度恢復到原來的溫度水平。
    一實施例中，低溫泵系統100藉由壓縮機52中的流路切換控制使向製冷機50的供給工作氣體溫度昇高。控制部20根據製冷機50的運行狀態切換壓縮機52中的工作氣體的流路。控制部20以在製冷機50進行冷卻運行時使工作氣體流向經由熱交換器145至主流路147、而在進行昇溫運行時使工作氣體流向旁通路149之方式切換流路。
    第4圖係用於說明本發明的一實施方式之壓縮機52中的流路切換控制的流程圖。該處理藉由控制部20以預定週期反覆進行。首先，控制部20判別製冷機50的運行狀態(S20)。當製冷機50進行冷卻運行時，控制部20切換三通閥151，以便工作氣體在壓縮機52中經由主流路147(S22)。在上一次判定中判別當製冷機50進行冷卻運行時，持續經由主流路147之狀態。
    另一方面，當製冷機50進行昇溫運行時，控制部20切換三通閥151，以便工作氣體在壓縮機52中經由旁通路149(S24)。在上一次判定中判別製冷機50進行昇溫運行時，持續經由旁通路149之狀態。另外，當製冷機50停止運行時，可以保持三通閥151的狀態而持續該狀態。
    如上所述，控制部20只要在執行急速昇溫時就可以為了使工作氣體在壓縮機52中經由旁通路149而切換三通閥151。或者亦可在完成昇溫製程或者完成排出製程為止為了使工作氣體經由旁通路149而切換三通閥151。控制部20在開始冷卻製程之前為了使工作氣體路徑復原至主流路147而切換三通閥151。
    藉由這種三通閥151的切換動作，在冷卻運行中工作氣體經由主流路147亦即熱交換器145，另一方面，在昇溫運行中工作氣體不經由熱交換器145而是經由旁通路149。由此在冷卻運行中，工作氣體藉由熱交換器145冷卻而變成低溫並供給至製冷機50。另一方面，在昇溫運行中，由於工作氣體不經由熱交換器145，因此在壓縮機主體140中接受壓縮熱而成為高溫之工作氣體直接供給至製冷機50。
    另外，控制部20可根據低溫泵系統100的溫度感測器的測定值，使工作氣體流路從旁通路149復原至主流路147。例如，當根據溫度感測器153的測定溫度預測供給至製冷機50之工作氣體溫度超過預定溫度時，控制部20可從旁通路149切換到主流路147。該預定溫度例如可為上述再生溫度。若這樣進行，則能夠防止過度高溫的工作氣體供給至製冷機50。
    依本發明的一實施方式，由於能夠將較高溫的工作氣體供給至昇溫運行中的製冷機50，因此能夠促進低溫板的昇溫。由此，由於能夠縮短低溫板再生中的昇溫時間，因此能夠縮短再生所需之時間。由於能夠由壓縮機52中的流路切換這樣的簡單操作，且無需追加加熱工作氣體而利用向熱交換器145的排熱向製冷機50供給高溫工作氣體，因此節能性優異。
    以上，根據實施例對本發明進行了說明。本發明不限於上述實施方式，可進行各種設計變更，本領域技術人員應該可以理解可舉出各種變形例，且這樣的變形例亦屬本發明的範圍內。
    例如，為了昇高供給工作氣體溫度，可在昇溫製程中減弱熱交換器145的冷卻能力，從而代替旁通路149的設置及流路切換。例如可減少熱交換器145的冷媒(冷卻水)的流量，或者昇高冷卻水溫度。或者，可在熱交換器145的冷媒流路設置與工作氣體進行熱交換之主流路和不進行熱交換之旁通路，並與上述實施例同樣地根據製冷機50的運行狀態進行切換。
    在上述實施例中，為了使工作流體流動而選擇性地使用了主流路147和旁通路149，但不限定於此。可通過調整主流路147與旁通路149的流量比來對工作氣體溫度進行某種程度的調整。
    10‧‧‧低溫泵
    11‧‧‧第1缸
    12‧‧‧第2缸
    13‧‧‧第1冷卻台
    14‧‧‧第2冷卻台
    20‧‧‧控制部
    30‧‧‧低溫泵容器
    40‧‧‧放射屏蔽
    43‧‧‧製冷機插通孔
    50‧‧‧製冷機
    60‧‧‧低溫冷凝板
    70‧‧‧通氣閥
    72‧‧‧粗閥
    80‧‧‧排出管路
    82‧‧‧排出導管
    100‧‧‧低壓泵系統
    145‧‧‧熱交換器
    147‧‧‧主流路
    149‧‧‧旁通路
    151‧‧‧三通閥
    第1圖係意示本發明的一實施方式之低溫泵之圖。
    第2圖係意示本發明的一實施方式之壓縮機之圖。
    第3圖係用於說明本發明的一實施方式之再生方法的流程圖。
    第4圖係用於說明本發明的一實施方式之壓縮機中的流路切換控制的流程圖。
    10‧‧‧低溫泵
    11‧‧‧第1缸
    12‧‧‧第2缸
    13‧‧‧第1冷卻台
    14‧‧‧第2冷卻台
    16‧‧‧閥驅動馬達
    18‧‧‧冷媒管
    20‧‧‧控制部
    30‧‧‧低溫泵容器
    32‧‧‧胴部
    34‧‧‧泵口
    36‧‧‧安裝法蘭
    37‧‧‧開口
    38‧‧‧製冷機容納部
    40‧‧‧放射屏蔽
    42‧‧‧製冷機安裝孔
    50‧‧‧製冷機
    52‧‧‧壓縮機
    54‧‧‧壓力感測器
    60‧‧‧低溫冷凝板
    62‧‧‧擋板
    64‧‧‧板
    66‧‧‧板安裝構件
    70‧‧‧通氣閥
    72‧‧‧粗閥
    73‧‧‧粗抽泵
    74‧‧‧抽氣閥
    80‧‧‧排出管路
    82‧‧‧排出導管
    100‧‧‧低溫泵系統
    权利要求:
    Claims (5)
    [1] 一種低溫泵系統，其具備：低溫泵，具備用於進行低溫板的冷卻運行和用於該低溫板再生的昇溫運行的製冷機；及壓縮機，用於向該製冷機供給工作氣體，其特徵為，與前述冷卻運行相比，在前述昇溫運行中更加昇高前述壓縮機的供給工作氣體溫度。
    [2] 如申請專利範圍第1項所記載之低溫泵系統，其中，進一步具備用於控制前述壓縮機的控制部，前述壓縮機包含用於冷卻向前述製冷機供給之工作氣體的熱交換器和迂迴該熱交換器之旁通路，前述控制部根據前述製冷機的運行狀態，切換經由前述熱交換器之流路和經由前述旁通路之流路。
    [3] 如申請專利範圍第1或2項所記載之低溫泵系統，其中，前述昇溫運行包含從低溫板冷卻溫度高速加熱至昇溫速度切換溫度之急速昇溫及從該昇溫速度切換溫度以低於前述急速昇溫之速度加熱至用於再生的低溫板溫度之低速昇溫，至少在前述急速昇溫中昇高供給工作氣體溫度。
    [4] 一種壓縮機，其為用於低溫泵或製冷機的工作氣體的壓縮機，其特徵為，與該低溫泵或製冷機的冷卻運行相比，在昇溫運行中更加昇高供給工作氣體溫度。
    [5] 一種低溫泵的再生方法，其特徵為，包含低溫板的昇溫製程，與昇溫製程前相比，該昇溫製程更加昇高供給至用於冷卻低溫板的製冷機之工作氣體的溫度。
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    公开号 | 公开日
    KR20120115949A|2012-10-19|
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    JP5669658B2|2015-02-12|
    TWI493106B|2015-07-21|
    JP2012219730A|2012-11-12|
    US20120255314A1|2012-10-11|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    TWI697620B|2018-02-21|2020-07-01|日商住友重機械工業股份有限公司|低溫泵|DE2935147A1|1979-08-30|1981-03-26|Linde Ag, 65189 Wiesbaden|Verfahren zur entfernung von schmiermittelnebeln und schmiermitteldaempfen aus einem gasstrom|
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    US4693736A|1986-09-12|1987-09-15|Helix Technology Corporation|Oil cooled hermetic compressor used for helium service|
    US5566555A|1995-03-27|1996-10-22|Hewitt; J. Paul|Vapor recovery system with refrigeration and regeneration cycles|
    US5687574A|1996-03-14|1997-11-18|Apd Cryogenics, Inc.|Throttle cycle cryopumping system for Group I gases|
    US5819545A|1997-08-28|1998-10-13|Helix Technology Corporation|Cryopump with selective condensation and defrost|
    JP3623659B2|1998-06-12|2005-02-23|エア・ウォーター株式会社|クライオポンプ|
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