專利名稱：超低溫冷凍裝置及真空裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明，關于一種為產生超低溫冷量的超低溫冷凍裝置、冷凍系統(tǒng)及真空裝置。
背景技術：
迄今為止，作為為產生-100°C以下的超低溫冷量的冷凍系統(tǒng)，如專利文獻1、2、3 所示，混合沸點溫度不同的復數種冷媒形成的非共沸點混合冷媒封入冷媒回路的混合冷媒 方式超低溫冷凍裝置已為所知。該種超低溫冷凍裝置，如設置于襯底(晶片)等制造用真 空成膜裝置真空罐內的水分由冷凍去除從而提高真空水準。該冷凍系統(tǒng)的冷媒回路，其基本構成為包括如壓縮機、冷凝器、復數級氣液分離 器、復數級的氣液分離器、復數級的分級熱交換器、復數個減壓器及冷卻器(蒸發(fā)器)。從 上述壓縮機噴出的混合冷媒中，主要是把高沸點冷媒由冷凝器冷凝后，在第一氣液分離器 分離液體冷媒和氣體冷媒，將該氣體冷媒在第一級分級熱交換器的一次一側，與上述分離 后并減壓后的液體冷媒熱交換并冷卻。還有，第二級以后的分級熱交換器亦進行同樣的熱 交換。也就是，各級的氣液分離器中，分離由上一級分級熱交換器冷凝的冷媒的氣體冷媒和 液體冷媒。該分離后的冷媒由減壓器減壓后，于對應的上述各級熱交換器蒸發(fā)，由該蒸發(fā)熱 冷凝來自上述氣液分離器的氣體冷媒。并且，在復數級的分級熱交換器上按照混合冷媒從 高沸點到低沸點的順序各自冷凝上述冷媒。再將從最后一級分級熱交換器一次一側流出的 冷媒由毛細管等減壓器減壓后，將該冷媒在冷卻器蒸發(fā)。由此，產生-100°c以下的超低溫冷 量，由此冷卻部的冷量冷卻欲冷卻的物體，如捕捉真空罐中的水分。再有，將在此冷卻器進 行了冷卻作用蒸發(fā)后的氣體冷媒返回到最終一級的分級熱交換器，然后在使其經過各級的 分級熱交換器二次一側回到壓縮機。再有，上述減壓器及冷卻器設置了的主冷媒回路并列連接著副冷媒回路，在該副 冷媒回路上設置了過冷卻器用減壓器。在上述冷凝器和冷卻器之間，具有流淌從上述冷凝 器噴出的冷媒的一次一側，與該一次一側的冷媒能夠進行熱交換的二次一側的由熱交換器 形成的過冷卻器，將一次一側的冷媒與二次一側的冷媒進行熱交換使的冷卻。另一方面，過 冷卻器用減壓器，是為減壓上述過冷卻器與二次一側熱交換所提供的液體冷媒的器具。還有，上述混合冷媒中，為防止壓縮機內軸承等磨損混入冷凍機油，在壓縮機噴出 一側到冷凝器之間，設置了從混合冷媒除去冷凍機油的分油器，防止由于冷凍機油提供給 冷卻器而凝固降低冷卻效率。再有，這種混合冷媒式超低溫冷凍裝置中，在其開始啟動等時，因為低溫沸點成份 冷媒沒有充分凝結，出現(xiàn)噴出壓力上升超過冷凍裝置的耐壓情況。為此，另外設置緩沖罐， 通過使這個緩沖罐與冷媒回路由包括當冷媒回路中的壓力超過所規(guī)定的壓力(如比設計 耐壓稍稍低一些的壓力)時而動作的閥門的管線連接，使高壓冷媒暫時進入緩沖罐，可以
3使降低了噴出壓力的運行繼續(xù)。再有，專利文獻4所示中，緩沖罐與壓縮機吸入一側由回流管連接，使緩沖罐內的 冷媒循環(huán)。還有，上述真空成膜裝置中，是由冷卻器(主冷卻器)捕捉水分，在不成膜時停止 冷凍裝置的平常運轉，冷卻器的除霜就成為必要了。為此，對上述冷凍裝置，將壓縮機噴出 口與冷卻器用防凍回路連接，通過將壓縮機噴出氣體進行供給冷卻器的防凍運轉，進行冷 卻器的除霜。(專利文獻1)實用新型登錄第2559220號公報(專利文獻2)特開平2-67855號公報(專利文獻3)特開平6-347112號公報(專利文獻4)特開平6-159831號公報(發(fā)明所要解決的課題)但是，上述以前的冷凍系統(tǒng)中，存在下述的問題。(1)首先，如上所述在連接了過冷卻器的冷凍系統(tǒng)中，通常設定為主冷卻器和過冷 卻器二次一側所流過冷媒的流量相互相同。
但是，通過主冷媒回路及副冷媒回路的分支部分流向主冷卻器和過冷卻器 的二次一側的冷媒并不全由液體冷媒構成，提供的是包含著一部分氣體冷媒的氣液混合狀 態(tài)冷媒。為此，如上所述流向主冷卻器及過冷卻器的冷媒流量設定為相互相等，盡管如此， 流向過冷卻器二次一側的液體冷媒少的情況下，出現(xiàn)對其一次一側氣體冷媒的冷卻不足， 這就招致由過冷卻器液化了的液體冷媒流量減少使主冷卻器的冷卻效率降低。其結果，就 產生了由主冷卻器冷卻的冷卻對象負荷變動，或者是無法安定地冷卻該負荷變動的冷卻對 象，再或者是由主冷卻器將冷卻對象從常溫冷卻至超低溫狀態(tài)所需要的冷卻時間加長的問 題。(2)其次，停止冷凍裝置的通常運轉，使壓縮機噴出氣體通過除霜回路提供給冷卻 器進行冷卻器的除霜的除霜運轉時，如果在該除霜運轉開始時沒有由上述分油器除去冷凍 機油的話，就會產生冷凍機油流入除霜回路，提供給超低溫狀態(tài)的冷卻器，在冷凍器中凝固 的問題。(3)再次，如此若冷凍機油等提供給冷卻器在冷卻器中凝固的話，其后，即便是于 冷卻器升溫時冷凍機油通過冷卻器，由自該冷卻器流出的冷凍機油等于同等超低溫狀態(tài)下 提供給熱交換器，于熱交換器內冷凍機油也會凝固，為消除該冷凍機油等凝固需要時間，產 生除霜運轉時間加長的問題。因此，為了解決這個冷凍機油等在冷卻器中凝固的問題，從壓縮機的噴出一側到 冷凝器為止的之間考慮串聯(lián)設置復數個油分離器。但是，這個方法中，由于混合冷媒的流動 阻抗產生了壓力損失，又產生了冷卻效率降低的另外的問題。(4)還有，近年，為了提高冷凍裝置的冷卻能力，較多地使用于運轉中及停止中保 持為氣相狀態(tài)的低沸點冷媒，為此，產生了緩沖罐容量不足的問題。為解決如此的緩沖罐容量不足的問題，可以使用大容量的緩沖罐。但是，只是簡單 地加大緩沖罐容積，確保緩沖罐設置空間就又很困難。還有，沸點不同的冷媒各自的比重不 同，由緩沖罐將冷媒回流至冷媒回路的冷媒回流管的連接位置要達到完全循環(huán)的位置是困難的。為此，冷凍裝置內各部分支混合冷媒的成份比率與冷媒封入當初相比發(fā)生變動，就有 降低冷卻性能的擔憂。(5)再有，上述超低溫冷凍裝置中，最好的是能夠使冷卻器在短時間內從常溫狀態(tài) 冷卻至超低溫狀態(tài)，就可以提高真空裝置的工作效率。在此，作為上述減壓器使用毛細管的 情況下，縮短毛細管的整體長度減小管道的阻力，如此，就可以于短時間內冷卻冷卻器至低 溫狀態(tài)滿足上述要求就成為可能。與此相反，加長毛細管的整體長度，可以將低沸點冷媒的蒸發(fā)溫度冷卻到使冷媒 降壓至可充分達到的低壓使冷卻對象達到超低溫水準。如此，于以前減壓器回路構成中，將冷卻器于短時間內冷卻至超低溫水準是困難 的。

發(fā)明內容
本發(fā)明是鑒于上述諸點而發(fā)明的。其第一目的是由對上述主冷卻器和過冷卻器二 次一側適當地調整各冷媒的流量，安定且充分確保過冷卻器的液體冷媒流量，增大主冷卻 器冷卻效率，針對負荷變動安定地冷卻冷卻對象，縮短冷卻對象從常溫冷卻至低溫水平的 冷卻時間。本發(fā)明的第二目的是，如上述的設置了除霜回路超低溫冷凍裝置中，于不損失冷 卻效率情況下確實進行冷凍機油的除去，使冷凍機油不提供給冷卻器。本發(fā)明的第三目的是，如上述的設置了除霜回路超低溫冷凍裝置中，特別是熱交 換器控制了冷凍機油等的凝固可得到除霜運轉的效果。本發(fā)明的第四目的是，伴隨著冷媒的低沸點化可實現(xiàn)緩沖罐的大容量化，且可使 緩沖罐內的氣體冷媒有效地循環(huán)。本發(fā)明的第五目的是，于超低溫冷凍裝置中，不損失其冷卻能力而短時間地使冷 卻器冷卻到超低溫水準。(為解決課題的方法)為達成上述的目的，第一發(fā)明中，使流向主冷卻器及過冷卻器的液體冷媒流量具 有差異，讓于過冷卻器二次一側流動的液體冷媒流量多于主冷卻器。具體而言，該第一發(fā)明的冷凍系統(tǒng)，以包括壓縮冷媒的壓縮機、冷卻該壓縮機噴 出冷媒至冷凝的冷凝器、具有自該冷凝器噴出冷媒的一次一側，及自該一次一側噴出且由 過冷卻器用減壓器減壓的冷媒流淌的二次一側，由一次一側的冷媒與二次一側的冷媒之間 熱交換冷卻的過冷卻器、蒸發(fā)自該過冷卻器一次一側噴出且由主冷卻器用減壓器減壓的冷 媒冷卻冷卻對象的主冷卻器、使自上述過冷卻器一次一側噴出的冷媒中，流過過冷卻器二 次一側液體冷媒流量多于流向主冷卻器液體冷媒流量的過冷卻器冷媒流量增加器為特征。還有，第二發(fā)明的冷凍系統(tǒng)，以包括壓縮混合沸點相互各異的復數種類冷媒的混 合冷媒的壓縮機、冷卻該壓縮機噴出的混合冷媒中高沸點冷媒至冷凝的冷凝器、按照自高 沸點至低沸點的順序分離自該壓縮機噴出的混合冷媒中的液體冷媒及氣體冷媒的復數級 氣液分離器、將該各氣液分離器分離了的冷媒，與由該各氣液分離器分離后再由減壓器減 壓了的液體冷媒的熱交換進行冷卻的分級熱交換器、具有自最后一級該分級熱交換器噴出 低沸點冷媒流淌的一次一側，及自該一次一側噴出且由過冷卻器用減壓器減壓的低沸點冷媒流淌的二次一側，由一次一側的低沸點冷媒與二次一側的低沸點冷媒之間熱交換冷卻的 過冷卻器、蒸發(fā)自該過冷卻器一次一側噴出且由主冷卻器用減壓器減壓的低沸點冷媒冷卻 冷卻對象至超低溫水準的主冷卻器、使自上述過冷卻器一次一側噴出的冷媒中，流過過冷 卻器二次一側液體冷媒流量多于流向主冷卻器液體冷媒流量的過冷卻器冷媒流量增加器 為特征。由該各發(fā)明的構成，因為流過過冷卻器二次一側的液體冷媒流量比流向主冷卻器 的液體冷媒流量多，對該過冷卻器一次一側的氣體冷媒保持有充分的冷卻，增加由該過冷 卻器液化了的液體冷媒流量提高主冷卻器的冷卻效果。由此，即便是主冷卻器冷卻的冷卻 對象負荷變動的話，于可以安定地冷卻該冷卻對象的同時，可以縮短將冷卻對象從常溫迅 速冷卻至超低溫水準的降溫時間。第三發(fā)明中，上述過冷卻器冷媒流量增加器，是以在包括設置了主冷卻器及主冷 卻器用減壓器的主冷媒回路和、上流端分支連接在該主冷媒回路上端，設置了過冷卻器用 減壓器的副冷媒回路基礎上，還具有上述副冷媒回路的最小斷面面積比主冷媒回路的最大 斷面面積還大的構造為特征。如此，于過冷卻器一次一側噴出的冷媒分別流入主冷媒回路及副冷媒回路的時 候，因為副冷媒回路的最小斷面面積比主冷媒回路的最大斷面面積還大，從整體來看氣液 混合狀態(tài)冷媒流入副冷媒回路的流量就比流入主冷媒回路的冷媒增加，與其成正比流入副 冷媒回路的液體冷媒就比流入主冷媒回路的液體冷媒流量多。因此，對于過冷卻器一次一 側的氣體冷媒而言能夠得到充分的冷卻，增加該過冷卻器液化了的液體冷媒流量提高主冷 卻器的冷卻效率。第四發(fā)明中，上述過冷卻器冷媒流量增加器，是以在包括設置了主冷卻器及主冷 卻器用減壓器的主冷媒回路和、上流端分支連接在該主冷媒回路上端，設置了過冷卻器用 減壓器的副冷媒回路基礎上，還具有上述主冷媒回路和副冷媒回路分支部分的上述副冷媒 回路最高高度位置比主冷媒回路最低高度位置低的構造為特征。如此做，當過冷卻器一次一側噴出的冷媒分別流入主冷媒回路及副冷媒回路的時 候，因為于其分支部分的上述副冷媒回路最高高度位置比主冷媒回路最低高度位置低，所 以，氣液混合狀態(tài)冷媒中的液體冷媒，流入相對高度低的副冷媒回路就多，流向副冷媒回路 液體冷媒流量就比流向主冷媒回路的流量增加。因此，對于過冷卻器一次一側的氣體冷媒 而言能夠得到充分的冷卻，增加該過冷卻器液化了的液體冷媒流量提高主冷卻器的冷卻效 率。還有，只要使主冷媒回路及副冷媒回路高度具有差異既可，不形成斷面面積的不 同亦可，所以能夠用簡單的構造得到上述的效果。第五發(fā)明中，上述第三發(fā)明的過冷卻器流量增加器，具有主冷媒回路和副冷媒回 路分支部分的副冷媒回路最高高度位置比主冷媒回路最低高度位置低的構造。由此，就可 以起到疊加上述第三及第四發(fā)明作用的效果，更進一步提高主冷卻器的冷卻效率。第六發(fā)明，是以由上述第一至第五的發(fā)明的任何一個冷凍系統(tǒng)的主冷卻器冷卻真 空容器內水分使其冷凍的真空裝置為特征。由此，凍結真空裝置中真空容器內的水分，可 得到安定的真空狀態(tài)的同時，因冷卻時間的縮短可在短時間內排空真空容器而提高生產效 率。
第七發(fā)明中，將防凍時使用的分油器，不是設置在壓縮機噴出一側至冷凝器之間， 而是設置在防凍回路中，從流入防凍回路的混合冷媒中除去冷凍機油。具體而言，該第七發(fā)明，以包括壓縮混合沸點相互各異的復數種類冷媒的混合冷 媒的壓縮機、冷卻該壓縮機噴出的混合冷媒中高沸點冷媒至液化的冷凝器、從上述壓縮機 噴出一側至冷凝器的混合冷媒中除去混入的冷凍機油的第一分油器、按照混合冷媒中自高 沸點冷媒至低沸點冷媒的順序分離由上述冷凝器液化了的液體冷媒及氣體冷媒的復數級 氣液分離器、將該各氣液分離器分離了的冷媒，與由該各氣液分離器分離后再由減壓器減 壓了的液體冷媒的熱交換進行冷卻的分級熱交換器、具有蒸發(fā)自這些復數級中最后一級該 分級熱交換器噴出且減壓了的低沸點冷媒冷卻冷卻對象至超低溫水準的冷卻器、該冷卻器 除霜時，將上述壓縮機噴出的混合冷媒提供給冷卻器的除霜回路，且，該除霜回路上，設置 了從上述混合冷媒除去冷凍機油的第二分油器為特征。由該發(fā)明，因為除霜回路上，設置了從上述混合冷媒除去冷凍機油的第二分油器， 所以，就可以防止除霜時上述混合冷媒中的冷凍機油從除霜回路提供給冷卻器于該冷卻器 內凝固。并且，還能夠防止將復數個分油器串聯(lián)于壓縮機噴出一側到冷凝器之間排設情況 那樣的壓力損失的增加。由此，可以得到在使混合冷媒良好循環(huán)的同時，防止上述那樣的冷 卻效率下降。再有，因為除霜回路上設置了第二分油器，所以，可以謀求與不在除霜回路設置除 霜回路的冷凍裝置之間的零件共用化，于降低設備成本方面有利。還有，也可以容易地進行 交換等維修作業(yè)。第八發(fā)明中，是以上述除霜回路中，設置了除霜時打開的開閉閥，上述第二分油 器，設置于上述除霜回路上流端到上述開閉閥之間為特征。由該發(fā)明，因為第二分油器，設置于上述除霜回路上流端到上述開閉閥之間，所 以，由關閉上述開閉閥，可以防止壓縮機吸入一側和第二分油器之間前者比后者高的壓力 差的發(fā)生。亦即，于第二分油器與壓縮機之間，采用了使分離的冷凍機油返回壓縮機吸入一 側的連接方式，若壓縮機吸入一側與第二分油器之間前者比后者高的壓力差的話，擔心自 壓縮機流向第二分油器的冷凍機油逆流。但是，關閉配置于第二分油器下游一側的開閉閥， 就可以防止由上述壓力差所發(fā)生的冷凍機油的逆流，可使冷凍機油順利地流回。第九發(fā)明中，是以上述第二分油器，設置于到上述除霜回路上流端為止的距離比 到上述除霜回路下流端為止的距離短的位置為特征。由本發(fā)明，因為第二分油器設置于到上述除霜回路上流端為止的距離比到上述除 霜回路下流端為止的距離短的位置，可以分離溫度高粘度低的狀態(tài)下的冷凍機油，可以更 確實地進行冷凍機油的除去。第十發(fā)明中，復數個設置了緩沖罐，由該緩沖罐之間的配管連接，氣體冷媒于緩沖 罐內順利循環(huán)，還能夠有效地防止氣體冷媒于緩沖罐內滯留使氣體冷媒有效地循環(huán)。具體而言，該第十發(fā)明中，壓縮混合沸點相互各異的復數種類冷媒的混合冷媒的 壓縮機、冷卻該壓縮機噴出的混合冷媒中高沸點冷媒至液化的冷凝器、按照混合冷媒中自 高沸點冷媒至低沸點冷媒的順序分離由該冷凝器液化了的液體冷媒及氣體冷媒的復數級氣液分離器、將該各氣液分離器分離了的冷媒，與由該各氣液分離器分離后再由減壓器減 壓了的液體冷媒的熱交換進行冷卻的分級熱交換器、具有蒸發(fā)自這些復數級中最后一級該 分級熱交換器噴出且減壓了的低沸點冷媒冷卻冷卻對象至超低溫水準的冷卻器是由冷媒 回路連接。并且，是以上述冷媒回路上，連接了防止上述壓縮機噴出壓力異常上升的復數個 緩沖罐為特征。由該發(fā)明，因為于冷媒回路上連接了復數個緩沖罐，與為解決罐容量不足采用一 個大容量罐的情況相比，確保工廠內等放置罐的空間變得容易。再有，由復數個罐增加了罐 的容量，可以防止壓縮機噴出壓力異常上升，對冷凍裝置安定地運轉有利。第十一發(fā)明，于上述第十發(fā)明的超低溫冷凍裝置中，是以上述復數個緩沖罐，是由 至少包括一個第一緩沖罐，位于比該第一緩沖罐更低位置的至少一個第二緩沖罐組成。該 第一及第二緩沖罐，由使氣體冷媒于第一及第二緩沖罐之間流通的連通管相互連接。并且， 上述第二緩沖罐上連接著壓縮機噴出一側及吸入一側的冷媒回路為特征。由該發(fā)明，因為第一及第二緩沖罐由連通管相互連接，所以于兩緩沖罐之間流通 著冷媒。由此，可以防止罐內氣體冷媒的滯留使比重不同的冷媒成份完全循環(huán)，防止裝置內 的混合冷媒成份比率與冷媒封入時相比發(fā)生變動而導致冷卻性能的降低。第十二發(fā)明，于上述第十發(fā)明的超低溫冷凍裝置中，是以上述復數個緩沖罐，是由 至少包括一個第一緩沖罐，至少一個第二緩沖罐組成。該第一及第二緩沖罐，由使氣體冷媒 于第一及第二緩沖罐之間流通的連通管相互連接，上述第一緩沖罐連接于壓縮機噴出一側 的冷媒回路上。并且，上述連通管中間與壓縮機吸入一側冷媒回路連接為特征。由該發(fā)明，因為第一及第二緩沖罐由連通管相互連接，所以于兩緩沖罐之間流通 著冷媒。由此，可以防止罐內氣體冷媒的滯留使比重不同的冷媒成份完全循環(huán)，防止裝置內 的混合冷媒成份比率與冷媒封入時相比發(fā)生變動而導致冷卻性能的降低。還有，因為上述連通管于中間與壓縮機吸入一側的冷媒回路連接，自冷媒回路流 入緩沖罐返回壓縮機吸入一側的氣體冷媒順利地于罐內循環(huán)。由此，能夠更確實地防止罐 內氣體冷媒的滯留。第十三發(fā)明，于上述第十發(fā)明的超低溫冷凍裝置中，是以上述復數個緩沖罐，是由 至少包括一個第一緩沖罐，至少一個第二緩沖罐組成。該第一及第二緩沖罐，由使氣體冷媒 于第一及第二緩沖罐之間流通的連通管相互連接。并且，上述第一緩沖罐與壓縮機噴出一 側的冷媒回路連接，第二緩沖罐與壓縮機吸入一側冷媒回路連接為特征。由該發(fā)明，因為第一及第二緩沖罐由連通管相互連接，所以于兩緩沖罐之間流通 著冷媒。由此，可以防止罐內氣體冷媒的滯留使比重不同的冷媒成份完全循環(huán)，防止裝置內 的混合冷媒成份比率與冷媒封入時相比發(fā)生變動而導致冷卻性能的降低。還有，因為形成了上述那樣的回路構成，能夠更確實地防止罐內氣體冷媒的滯留。第十四發(fā)明中，將除霜回路下流端部分支為二，使冷卻器和熱交換器同時升溫。具體而言，該第十四發(fā)明中，以包括壓縮混合沸點相互各異的復數種類冷媒的混 合冷媒的壓縮機、冷卻該壓縮機噴出的混合冷媒中高沸點冷媒至液化的冷凝器、按照混合 冷媒中自高沸點冷媒至低沸點冷媒的順序分離由該冷凝器液化了的液體冷媒及氣體冷媒 的復數級氣液分離器、將該各氣液分離器分離了的冷媒，與由該各氣液分離器分離后再由
8減壓器減壓了的液體冷媒的熱交換進行冷卻的分級熱交換器、具有蒸發(fā)自這些復數級中最 后一級該分級熱交換器噴出且減壓了的低沸點冷媒冷卻冷卻對象至超低溫水準的冷卻器 是由冷媒回路連接的同時，上述冷卻器除霜時，將自上述壓縮機噴出的混合冷媒提供給冷 卻器的除霜回路的超低溫冷凍裝置為前提。并且，是以將除霜回路下流端部分支為主分支回路和副分支回路。還有，上述主分 支回路下流端連接冷卻器入口一側冷媒回路的同時，副分支回路下流端連接冷卻器出口一 側冷媒回路為特征。由該發(fā)明，除霜回路下流端部分支為主、副分支回路中，因為主分支回路下流端連 接冷卻器入口一側冷媒回路，副分支回路下流端連接冷卻器出口一側冷媒回路，因此，將流 過主分支回路的冷媒提供給冷卻器使該冷卻器與將流過副分支回路的冷媒提供給連接于 冷卻器出口一側冷媒回路的熱交換器的該熱交換器能夠同時升溫。由此，可以防止通過上 述冷卻器的冷凍機油等再次于熱交換器內凝固。如此防止了由冷凍機油等凝固導致的冷媒 回路堵塞，確保冷媒回路內混合冷媒的良好循環(huán)，縮短了除霜運轉時間。第十五發(fā)明中，于第十四發(fā)明的超低溫冷凍裝置中上述副分支回路上設置了開閉 閥為特征。由該發(fā)明，用開閉閥的開閥如上所述使冷卻器及熱交換器同時升溫，熱交換器中 將冷凍機油等升溫到能夠順暢地流動的流動點以上的溫度后由關閉開閉閥，使到此時為止 分流到主分支回路及副分支回路的混合冷媒只流入主分支回路升溫冷卻器，使除霜運轉更 加縮短。第十六發(fā)明中，將至冷卻器的相互并列連接冷媒回路作為復數個分支回路與各個 分支減壓器連接，使冷媒有選擇地流過這些復數分支減壓器。具體而言，該第十六發(fā)明中，以包括壓縮混合沸點相互各異的復數種類冷媒的混 合冷媒的壓縮機、冷卻該壓縮機噴出的混合冷媒中高沸點冷媒至液化的冷凝器、按照混合 冷媒中自高沸點冷媒至低沸點冷媒的順序分離由該冷凝器液化了的液體冷媒及氣體冷媒 的復數級氣液分離器、將該各氣液分離器分離了的冷媒，與由該各氣液分離器分離后再由 減壓器減壓了的液體冷媒的熱交換進行冷卻的分級熱交換器、減壓自該復數級中最后一級 該分級熱交換器噴出的低沸點冷媒的減壓器、蒸發(fā)由該減壓器減壓了的低沸點冷媒至超低 溫水準冷卻冷卻對象的冷卻器由冷媒回路連接的超低溫冷凍裝置為前提。并且，是以將自上述最終級分級熱交換器至上述冷卻器提供給冷媒的冷媒回路， 由相互并列連接的復數分支回路構成。還有，上述減壓器，由上述復數分支回路各個串聯(lián)連 接的復數分支減壓器構成。再有，上述復數分支回路中設置了至少一個使分支回路流過冷 媒的切換器為特征。由該發(fā)明，于相互并列連接的復數分支回路上各自連接了分支減壓器，并且設置 了切換為上述復數分支回路中至少一個分支回路流過冷媒的切換器，所以，由該切換器的 切換能夠使冷媒于復數分支回路中分支流量增加。因此，由冷媒的管路阻力變化于確保使 冷卻對象冷卻至所規(guī)定冷卻溫度為止的減壓能力，同時亦可縮短到達冷卻溫度為止的冷卻 時間。第十七發(fā)明中，于第十六的超低溫冷凍裝置，是以上述切換器，為設置于上述復數 分支回路中至少一個中的開閉閥為特征。
由該發(fā)明，由有選擇地打開開閉閥，可以調整復數分支回路分流的冷媒流量。由 此，在冷卻器中既可任意調整冷卻溫度及冷卻時間。第十八發(fā)明中，于第十六或者是第十七發(fā)明的超低溫冷凍裝置，是以上述復數分 支減壓器，具有各自不同的減壓能力為特征。由該發(fā)明，因為復數分支減壓器各自具有不同的減壓能力，所以與復數分支減壓 器各自具有相同減壓能力的情況相比，可于冷卻器中增大冷卻溫度及冷卻時間的調整幅度。第十九發(fā)明中，于上述第十六至第十八的發(fā)明中任何一個超低溫冷凍裝置，是以 上述分支減壓器，為毛細管為特征。由該發(fā)明，因為作為減壓器使用了毛細管，于超低溫區(qū)域確實能夠進行低沸點冷 媒的減壓。由此，與使用膨脹閥作為減壓器的情況相比信賴性高，于使裝置安定運轉上有 利。還有，毛細管與膨脹閥相比價格低，所以，大幅度地削減設備費成為可能。再有，第二十發(fā)明中，是以于上述第六至第十九發(fā)明的任何一項中由超低溫冷凍 裝置的冷卻器冷卻真空容器內水分使其凍結構成的真空裝置為特征。由此，可以求得真空 裝置的生產效率及動作安定性的提高。(發(fā)明的效果)如以上的說明，第一或第二發(fā)明中，對于包含冷卻冷卻對象的主冷卻器、將一次一 側的冷媒由二次一側的冷媒冷卻的過冷卻器的冷凍系統(tǒng)，由流過過冷卻器二次一側的液體 冷媒流量比流向主冷卻器的液體冷媒流量多，確保對過冷卻器一次一側的氣體冷媒保持有 充分的冷卻，可提高主冷卻器的冷卻效果，可以求得冷卻對象冷卻的安定化及縮短將冷卻 對象冷卻至超低溫水準的降溫時間。由第三發(fā)明，對于包括設置了主冷卻器及主冷卻器用減壓器的主冷媒回路、分支 連接于該主冷媒回路，設置了過冷卻器用減壓器的副冷媒回路，由副冷媒回路的最小斷面 面積比主冷媒回路的最大斷面面積還大，于過冷卻器一次一側噴出的冷媒分別流入主冷媒 回路及副冷媒回路的時候，由使流入副冷媒回路的流量多于流入主冷媒回路的冷媒，可以 比主冷媒回路增加流入副冷媒回路的液體冷媒的流量，亦就具體化了上述過冷卻器冷媒流 量增加器。由第四發(fā)明，對于設置了主冷卻器及主冷卻器用減壓器的主冷媒回路、分支連接 于該主冷媒回路，設置了過冷卻器用減壓器的副冷媒回路，由使主冷媒回路及副冷媒回路 分支部分的副冷媒回路最高高度位置比主冷媒回路最低高度位置低，當過冷卻器一次一側 噴出的冷媒分別流入主冷媒回路及副冷媒回路的時候，使氣液混合狀態(tài)冷媒中的液體冷 媒，流入相對高度低的副冷媒回路，就可以使流向副冷媒回路液體冷媒流量比流向主冷媒 回路的流量增加，所以用簡單的構造，得到具體化了上述過冷卻器冷媒流量增加器。由第五發(fā)明，于第三發(fā)明的冷凍系統(tǒng)，由主冷媒回路和副冷媒回路分支部分的副 冷媒回路最高高度位置比主冷媒回路最低高度位置低的構造，就可以起到疊加上述第三及 第四發(fā)明作用的效果，更進一步提高主冷卻器的冷卻效率。由第六發(fā)明，由上述冷凍系統(tǒng)的主冷卻器冷卻真空容器內水分使其冷凍，求得安 定的真空狀態(tài)，及縮短冷卻排空、時間，提高生產效率。由第七發(fā)明，于超低溫冷凍裝置的除霜回路上，設置了自混合冷媒除去冷凍機油
10的分油器，就可以防止除霜時上述混合冷媒中的冷凍機油從除霜回路提供給冷卻器于該冷 卻器內凝固的同時，還能夠防止將復數個分油器串聯(lián)于壓縮機噴出一側到冷凝器之間排設 情況那樣的壓力損失的增加。由此，可以得到在使混合冷媒良好循環(huán)的同時，防止上述那樣 的冷卻效率下降。由第八的發(fā)明，于除霜回路到開閉閥之間設置了分油器，關閉開閉閥防止發(fā)生壓 縮機的吸入一側與分油器之間前者后者高的壓力差，防止了由上述壓力差所發(fā)生的自壓縮 機的吸入一側向分油器的冷凍機油倒流，可使得冷凍機油順利地流回壓縮機。由第九發(fā)明，由將分油器設置于除霜回路的上流，可以回收溫度高粘度低的冷凍 機油，更確實地進行冷凍機油的除去。由第十發(fā)明，于冷媒回路的上連接了復數個緩沖罐，求得緩沖罐設置空間的確保， 還由緩沖罐的大容量化防止壓縮機噴出壓力異常上升使冷凍裝置安定地運轉。由第十一發(fā)明，第一及第二緩沖罐由連通管相互連接，使冷媒于兩緩沖罐之間流 通，防止罐內氣體冷媒的滯留，可防止裝置內的混合冷媒成份比率與冷媒封入時相比發(fā)生 變動而導致冷卻性能的降低。由第十二發(fā)明，連通管中間與壓縮機吸入一側的冷媒回路連接，自冷媒回路流入 緩沖罐返回壓縮機吸入一側的氣體冷媒順利地于罐內循環(huán)，能夠更確實地防止罐內氣體冷 媒的滯留。由第十三發(fā)明，使氣體冷媒自壓縮機噴出一側流入，再由壓縮機吸入一側返回的 回路構成，能夠確實地防止罐內氣體冷媒的滯留。由第十四發(fā)明，將超低溫冷凍裝置中除霜回路下流端部分支為主分支回路和副分 支回路并各自連接到冷卻器入口一側及出口一側，使冷卻器和熱交換器能夠同時升溫，可 以防止通過上述冷卻器的冷凍機油等于熱交換器內凝固，確保冷媒回路內混合冷媒的良好 循環(huán)縮短了除霜運轉時間。由第十五發(fā)明，于上述副分支回路中設置了開閉閥，熱交換器中將冷凍機油等升 溫到能夠順暢地流動的流動點以上的溫度后由關閉開閉閥使到此時為止分流到主分支回 路及副分支回路的混合冷媒只流入主分支回路升溫冷卻器，使除霜運轉更加縮短。由第十六發(fā)明，使自超低溫冷凍裝置的最終級分級熱交換器一次一側至冷卻器提 供給冷媒的冷媒回路分支為復數分支回路，將該復數分支回路連接減壓器，再由切換器的 切換，能夠增加冷媒的流量，既可確保使冷卻對象冷卻至所規(guī)定冷卻溫度為止的減壓能力， 亦可求得縮短到達冷卻溫度為止的冷卻時間。由第十七發(fā)明，將切換器，于分支回路中設置至少一個開閉閥，于冷卻器中可任意 調整冷卻溫度及冷卻時間。由第十八發(fā)明，使復數分支減壓器各自具有不同的減壓能力，可于冷卻器中增大 冷卻溫度及冷卻時間的調整幅度。由第十九發(fā)明，上述減壓器，為毛細管，于超低溫區(qū)域確實能夠進行低沸點冷媒的 減壓，于使裝置安定運轉上有利，可求得信賴性的提高和大幅度地削減設備費。由第二十發(fā)明，上述超低溫冷凍裝置的冷卻器冷卻真空裝置的真空容器內水分使 其凍結，可以求得真空裝置的生產效率及動作安定性的提高。



圖。
圖。
圖。圖。圖。圖。統(tǒng)圖。統(tǒng)圖。統(tǒng)圖。統(tǒng)圖。
圖1，是概略表示本發(fā)明實施方式所關于的真空成膜裝置的布置平面圖。 圖2，是概略表示真空成膜裝置的其他布置平面圖。
圖3，是表示本發(fā)明實施方式1所關于的低溫冷凍裝置整體構成的冷媒系統(tǒng)圖。 圖4，是擴大表示超低溫冷凍裝置主要部位的平面圖。 圖5，是圖4的V方向視圖。 圖6，是表示實施方式2與圖4相當的圖。 圖7，是表示實施方式3與圖4相當的圖。 圖8，是圖7VIII方向視圖。
圖9，是表示本發(fā)明實施方式4所關于的超低溫冷凍裝置的全體構成的冷媒系統(tǒng) 圖10，是表示本發(fā)明實施方式5所關于的超低溫冷凍裝置的全體構成的冷媒系統(tǒng) 圖11，是表示本發(fā)明實施方式6所關于的超低溫冷凍裝置的全體構成的冷媒系統(tǒng) 圖12，是表示本發(fā)明實施方式7所關于的超低溫冷凍裝置的全體構成的冷媒系統(tǒng) 圖13，是表示本發(fā)明實施方式8所關于的超低溫冷凍裝置的全體構成的冷媒系統(tǒng) 圖14，是表示本發(fā)明實施方式9所關于的超低溫冷凍裝置的全體構成的冷媒系統(tǒng) 圖15，是表示本發(fā)明實施方式10所關于的超低溫冷凍裝置的全體構成的冷媒系 圖16，是表示本發(fā)明實施方式11所關于的超低溫冷凍裝置的全體構成的冷媒系 圖17，是表示本發(fā)明實施方式12所關于的超低溫冷凍裝置的全體構成的冷媒系 圖18，是表示本發(fā)明實施方式13所關于的超低溫冷凍裝置的全體構成的冷媒系 (符號說明)A真空成膜裝置
R超低溫冷凍裝置
1冷媒回路
2冷媒配管
2a主冷媒配管
2b副冷媒配管
4縮機
5分油器
6回油管0130]8水冷凝器
0131]9干燥機
0132]10輔助冷凝器
0133]12第一氣液分離器
0134]13第二氣液分離器
0135]14第三氣液分離器
0136]15第四氣液分離器
0137]18第一熱交換器
0138]19第二熱交換器
0139]20第三熱交換器
0140]21第四熱交換器
0141]24第一毛細管(減壓器)
0142]25第二毛細管(減壓器)
0143]26第三毛細管(減壓器)
0144]27第四毛細管(減壓器)
0145]28第五毛細管(過冷卻器用減壓器)
0146]29第六毛細管30 (主冷卻器用減壓器)
0147]31過冷卻器
0148]31a一次一側
0149]31b二次一側
0150]32低溫盤管(主冷卻器)
0151]35分支管
0152]35b主側分支管
0153]35c副側分支管
0154]h高度
0155]38主冷媒回路
0156]39副冷媒回路
0157]44電磁開關閥
0158]45防凍回路
0159]45a主分支回路
0160]45b副分支回路
0161]46電磁開關閥
0162]50第二分油器
0163]59壓力計
0164]60緩沖罐
0165]61冷媒流入管
0166]62冷媒回流管
0167]63第一緩沖罐
0168]64第二緩沖罐
6566688080a80b8181a81b8282a82b8383a83b100
具體實施例方式以下，基于附圖詳細說明本發(fā)明的實施方式。以下最好的實施方式，從本質上不超 過示例，然而，本發(fā)明亦不為該適用物或該用途所限制。(實施方式1)圖1，是概略表示本發(fā)明實施方式所關于的真空成膜裝置的真空成膜裝置A的布 置平面圖一例。100是內部保持真空狀態(tài)未圖示襯底(亦稱晶片)成膜了的真空容器。該 真空容器100上，開設了由開閉門101開關的出入口(圖中未示)，于開閉門101打開的狀 態(tài)，將要成膜的襯底送入真空容器100，或者是將成膜后的襯底從真空容器100內取出。于 該連通管102與真空容器100的連接部分，設置了由開閉使兩者處于連通或者是截斷狀態(tài) 的切換滑門閥104，關閉開閉門101且打開滑門閥104的狀態(tài)下由真空泵103的工作使真空 容器100內成為真空狀態(tài)。于上述真空成膜裝置A中設置了構成本發(fā)明的實施方式1所關于的冷凍系統(tǒng)的超 低溫冷凍裝置R。由該超低溫冷凍裝置R的后述的低溫盤管32，于真空泵103抽真空的狀 態(tài)直接將真空容器100內的冷卻對象的水分冷卻至超低溫水準，由此，捕捉該凍結水分提 高真空容器100內的真空度。另一方面，圖2，表示真空成膜裝置A的其他例的布置平面圖，超低溫冷凍裝置R的 低溫盤管32不是配置于真空容器100內而是配置于連通管102的中途。于真空泵103抽 真空的狀態(tài)下由超低溫冷凍裝置R捕捉連通管102內的水分，亦就是間接地冷卻真空容器 100內的水分支冷凍，提高真空容器100內的真空度。其他的構造與圖1所示真空成膜裝置 A相同。上述超低溫冷凍裝置R，是使用混合沸點相互不同的數種冷媒形成的非共沸點冷 媒為冷媒產生-100°C以下的超低溫水準冷量的裝置。
連通管 電磁開關閥 電磁開關閥 第一分支回路 第一分支毛細管 電磁開關閥 第二分支回路 第二分支毛細管 電磁開關閥 第三分支回路 第三分支毛細管 電磁開關閥 第四分支回路 第四分支毛細管 電磁開關閥 真空容器
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也就是，如圖3所示超低溫冷凍裝置R的全體構成，1是封入上述混合冷媒的封閉 循環(huán)冷媒回路，該冷媒回路1連接于以下說明的連接各種機器的冷媒配管2。4是壓縮氣體 冷媒的壓縮機，該壓縮機4的噴出部分連接著分油器5。該分油器5，是自氣體冷媒分離壓 縮機4噴出的氣體冷媒中混入的壓縮機用潤滑油等冷凍機油的分油器，該分離的冷凍機油 經過回油管6返回到壓縮機4的吸入一側。于上述分油器5的冷媒噴出部分，連接著將自 壓縮機4的噴出氣體冷媒與冷卻水管7的冷卻水的熱交換進行冷卻至冷凝的水冷凝器8。 于水冷凝器8的噴出部分，介于除去冷媒中的水分雜質的干燥機9連接著輔助冷凝器10的 一次一側，于該輔助冷凝器10，將來自水冷凝器8的氣體冷媒，與壓縮機4吸入的低溫二次 一側回流冷媒熱交換使的冷卻凝聚。該實施方式中，由水冷凝器8和輔助冷凝器10構成冷 凝器，由這兩個冷凝器8和10凝聚混合冷媒中沸點較高的高溫氣體冷媒使的液化。上述輔助冷凝器10的一次一側噴出部分連接著第一氣液分離器12，由該第一氣 液分離器12將來自上述輔助冷凝器10的氣液混合冷媒分離為液體冷媒和氣體冷媒。該第 一氣液分離器12的氣體冷媒噴出部分連接著分級式第一熱交換器18的一次一側，還有于 液體冷媒噴出部分介于作為減壓器的第一毛細管24與相同的第一熱交換器18的二次一側 相連。并且，將第一氣液分離器12分離的液體冷媒由第一毛細管24減壓后提供給第一熱 交換器18的二次一側進行蒸發(fā)，由該蒸發(fā)冷卻一次一側氣體冷媒，冷凝混合冷媒中沸點溫 度下一個高的氣體冷媒至液化。再有，上述第一熱交換器18中一次一側噴出部分連接著第二氣液分離器13，于該 第二氣液分離器13，將來自第一熱交換器18的氣液混合狀態(tài)冷媒分離為液體冷媒和氣體 冷媒。于該第二氣液分離器13的氣體冷媒噴出部分連接著分級式第二熱交換器19的一次 一側，于液體冷媒噴出部分介于作為減壓器的第二毛細管25連接著同一個第二熱交換器 19的二次一側。并且，將第二氣液分離器13分離的液體冷媒由第二毛細管25減壓后提供 給第二熱交換器19的二次一側進行蒸發(fā)，由該蒸發(fā)冷卻一次一側氣體冷媒，冷凝混合冷媒 中沸點溫度下一個高的氣體冷媒至液化。再有，與上述連接構造同樣的做法，上述第二熱交換器19中一次一側噴出部分連 接著第三氣液分離器14、第三熱交換器20及第三毛細管26，還有，于該第三熱交換器20 — 次一側噴出部分，連接著第四氣液分離器15、第四熱交換器21及第四毛細管27(這些連接 構造與上述第一氣液分離器12、第一熱交換器18及第一毛細管24的連接構造相同，省略 其詳細說明)。并且，將第三氣液分離器14分離的液體冷媒由第三毛細管26減壓后提供 給第三熱交換器20的二次一側進行蒸發(fā)，由該蒸發(fā)冷卻來自第三氣液分離器14的一次一 側氣體冷媒，冷凝混合冷媒中沸點溫度下一個高的氣體冷媒至液化。還有，將第四氣液分離 器15分離的液體冷媒由第四毛細管27減壓后提供給第四熱交換器21的二次一側進行蒸 發(fā)，由該蒸發(fā)冷卻來自第四氣液分離器15的一次一側氣體冷媒，冷凝混合冷媒中沸點溫度 下一個高的氣體冷媒至液化。并且，于上述第四熱交換器21的一次一側噴出部分連接著由熱交換器形成的過 冷卻器31 (第二空調)一次一側31a，連接于該過冷卻器31的一次一側31a的噴出部分的 冷媒配管2，由中途的分支管35分支為主冷媒配管2a和副冷媒配管2b。于上述副冷媒配管2b的中途連接著第五毛細管28 (過冷卻器用減壓器)。還有， 副冷媒配管2b的下流端連接著同一個過冷卻器31的二次一側31b，該過冷卻器31的二次一側31b介于冷媒配管2連接于上述第四熱交換器21的二次一側。并且，將自第四熱交換 器21噴出的冷媒通過過冷卻器31的一次一側31a后，使其一部分于副冷媒配管2b的第五 毛細管28減壓，并將該冷媒提供給過冷卻器31的二次一側31b蒸發(fā)，由該蒸發(fā)冷卻一次一 側31a的氣體冷媒。另一方面，于上述主冷媒配管2a中途，作為主冷卻器用減壓器的第六毛細管29和 低溫盤管32從各自的上流一側串聯(lián)連接。上述低溫盤管32是構成主冷卻器的，如圖1及 圖2所示，冷卻作為上述真空容器100內的冷卻對象的水分。主冷媒配管2a的下流端，連 接于上述第四熱交換器21的二次一側和過冷卻器31的二次一側之間的冷媒配管2，將過冷 卻器31的一次一側31a噴出的冷媒剩余部分由主冷媒配管2a的第六毛細管29減壓后提 供給低溫盤管32蒸發(fā)，由該蒸發(fā)使真空容器100內的水分(冷卻對象)冷卻至-100°C以下 的超低溫水準的溫度，由凍結和捕捉該水分提高真空度。還有，上述過冷卻器31的二次一側(及低溫盤管32)和第四熱交換器21、第三熱 交換器20、第二熱交換器19、第一熱交換器18及輔助冷凝器10的各二次一側按照記載的 順序由冷媒配管2串聯(lián)連接，輔助冷凝器10的二次一側連接于壓縮機4的吸入一側，混合 冷媒由于蒸發(fā)氣化了的各冷媒吸入壓縮機4。本發(fā)明的特征在于上述分支管35的配置構造。也就是如圖4及圖5的擴大表示， 分支管35是由集合部分35a和自該集合部分35a分支成兩股狀的主側和副側的一對分支 部分35b、35c組成。于集合部分35，由連接于過冷卻器31的一次一側31a噴出部分的冷媒 配管2下流端由密封連接結合為氣密狀態(tài)。還有，于主側分支管35b上述主冷媒配管2a的 上流端，還有于副側分支管35c副冷媒配管2b的上流端各自由密封連接為氣密狀態(tài)。這些 主冷媒配管2a及副冷媒配管2b基本都是沿水平延伸，各自形成了主側分支管35b內部及 主冷媒配管2a內部的主冷媒回路38，還有副側分支管35c內部及副冷媒配管2b的副冷媒 回路39。上述分支管35主側分支管35b和副側分支管35c具有同樣的直徑(內外徑均相 同)，與主側分支管35b連接的主冷媒配管2a和與副側分支管35c連接的副冷媒配管2b亦 為具有相同內經的配管形成。并且，主側分支管35b及副側分支管35c，配置為副側分支管 35c位于主側分支管35b的下側沿近似垂直的面上下并列配置，副側分支管35c及其連接的 副冷媒配管2b，位于比主側分支管35b及其連接的主冷媒配管2a低的所規(guī)定高度h的位 置。因此，上述副冷媒回路39整體高度設定為比主冷媒回路38的整體位置低的位置。再有，圖3中，44為上述第六毛細管29和低溫盤管32之間連接于主冷媒配管2a 的電磁開關閥，45為該電磁開關閥44及低溫盤管32間主冷媒配管2a和分油器5及水冷 凝器8間冷媒配管2之間的除霜回路，46為連接于該除霜回路45中途的電磁開關閥。并 且，于使真空成膜裝置A的真空容器100處于真空狀態(tài)成膜襯底的通常運轉時，由關閉電磁 開關閥46關閉除霜回路45且打開電磁開關閥44開通主冷媒配管2a，由此，由低溫盤管32 蒸發(fā)低沸點冷媒，冷卻真空容器100內的水分捕捉凍結。另一方面，打開開閉門101使真空 容器100向大氣開放于不進行襯底成膜狀態(tài)的除霜運轉時，由打開電磁開關閥46開通除霜 回路45且由關閉電磁開關閥44關閉主冷媒配管2a，自壓縮機4噴出的高溫氣體冷媒(熱 氣)徑直通過除霜回路45提供給低溫盤管32，于低溫盤管32進行水分的冷凍捕捉使其回 覆。
還有，60為緩沖罐，該緩沖罐60和第一氣液分離器12的氣體冷媒噴出部分及第一 熱交換器18的一次一側間的冷媒配管2由冷媒流入管61連接。還有，緩沖罐60和壓縮機 4吸入一側的冷媒配管2，由使緩沖罐60內的氣體冷媒返回壓縮機4吸入一側的冷媒回流 管62連接，緩沖罐60中，防止因超低溫冷凍裝置R開始啟動時冷凝不充分的氣體冷媒導致 壓縮機4噴出壓力的異常升高。還有，于上述除霜回路45的電磁開關閥46附近，第六毛細管29及低溫盤管32間 的電磁開關閥44附近，低溫盤管32出口一側及第四熱交換器21 二次一側間冷媒配管2上， 分別設置了第一至第三手動開關閥71至73。這些手動開關閥71至73，于更換低溫盤管32 或者是維修的時候，分別關閉這些關閉閥不使配管中的殘存混合冷媒外泄。再有，低溫盤管32出口 一側和第四熱交換器21 二次一側間冷媒配管2上，連接著 為向冷媒回路1內提供給冷媒的冷媒供給管路70。還有，該冷媒供給管路70，兼有自冷媒 回路1內向外排除混合冷媒的排出管的作用。并且，于冷媒供給管路70，設置有冷媒的提供 及排出時打開的供給開閉閥75。且，圖4中，42為分支管35副側分支管35c和第五毛細管28間串聯(lián)連接過濾器 (圖3未示)。因此，該實施方式中，于真空成膜裝置A的真空容器100內成膜襯底時，使超低溫 冷凍裝置R運轉，真空容器100內部(或連通路102內部)的水分冷卻到-100°C以下的超 低溫水準由冷凍捕捉，使真空容器100內達到真空狀態(tài)。具體而言，該超低溫冷凍裝置R運轉時，由關閉電磁開關閥46關閉除霜回路45且 由打開電磁開關閥44開通主冷媒配管2a。由此，自壓縮機4噴出的混合冷媒由水冷凝器8 冷卻后再于輔助冷凝器10由返回壓縮機4 二次一側的冷媒冷卻，以混合冷媒中沸點溫度最 高的冷媒為中心冷凝液化氣體冷媒。該冷媒于第一氣液分離器12分離為氣體冷媒和液體 冷媒，液體冷媒于第一毛細管24減壓后再于第一熱交換器18 —次一側蒸發(fā)，由該蒸發(fā)熱冷 卻第一氣液分離器12的氣體冷媒，以混合冷媒中沸點溫度最高的冷媒為中心冷凝液化氣 體冷媒。以后，同樣的做法，第二至第四熱交換器19至21中按照混合冷媒中沸點溫度自高 起的順序冷凝液化氣體冷媒。自上述第四熱交換器21 —次一側噴出的冷媒成為氣液混合狀態(tài)冷媒，該氣液混 合狀態(tài)冷媒，通過過冷卻器31 —次一側31a后于分支管35分離為主冷媒回路38 (主冷媒 配管2a)和副冷媒回路39 (副冷媒配管2b)兩路。并且，于副冷媒回路39流動的冷媒于第 五毛細管28減壓后提供給過冷卻器31的二次一側31b蒸發(fā)，由該蒸發(fā)熱自上述第四熱交 換器21提供給過冷卻器31的一次一側31a的氣液混合狀態(tài)冷媒進一步冷卻增加液體冷媒 的量。還有，自過冷卻器31的一次一側31a噴出后于主冷媒配管2a流動，氣液混合狀態(tài) 冷媒的殘留部分于第六毛細管29減壓，減壓后于低溫盤管32蒸發(fā)給真空容器100內的水 分提供-100°C以下的冷量。由該-100°C以下的冷量凍結真空容器100內的水分而捕捉提 高真空容器100內的真空度。并且，自上述第四熱交換器21經過過冷卻器31的一次一側31a的氣液混合狀態(tài) 冷媒分流于分支管35的主冷媒回路38 (主冷媒配管2a)及副冷媒回路39 (副冷媒配管2b) 時，由上述副冷媒回路39的高度位置低于主冷媒回路38的高度位置，氣液混合狀態(tài)冷媒的液體冷媒較多地流入高度較低的副冷媒回路39，流向該副冷媒回路39的液體冷媒流量比 流向主冷媒回路38的流量增加。因此，對于過冷卻器31的一次一側31a的氣體冷媒能夠 進行充分地冷卻，增加該過冷卻器31液化了的液體冷媒流量可以提高低溫盤管32的冷卻 效率。并且，即便是于成膜狀態(tài)時真空容器100內的熱負荷發(fā)生變動，可安定地保持真空容 器100內的冷卻，可求得襯底成膜品質的提高。另一方面，將成膜裝置A的真空容器100向大氣開放而不進行成膜的除霜運行時， 由打開電磁開關閥46開通除霜回路45且由關閉電磁開關閥44關閉主冷媒配管2a。由此， 自壓縮機4噴出的高溫氣體冷媒經過除霜回路45提供給低溫盤管32，于低溫盤管32解除 水分的凍結。并且，于該除霜運轉后，再度使真空容器100進入真空狀態(tài)，與上述同樣做法， 由關閉電磁開關閥46關閉除霜回路45且由打開電磁開關閥44開通主冷媒配管2a，過冷卻 器31的一次一側31a流出的低沸點冷媒于分支管35分流為主冷媒回路38及副冷媒回路 39。這種情況也是，因為主冷媒回路38與副冷媒回路39的高度差h，流入過冷卻器31的二 次一側31b液體冷媒流量多于流入低溫盤管32的流量，使真空容器100內從常溫迅速冷卻 到超低溫水準，就可以縮短降溫時間，也就可以求得真空容器100內排空時間或成膜處理 時間的工序時間的縮短及提高效率。再有，如此地提高低溫盤管32的冷卻效率，因為只是設定了主冷媒回路38及副冷 媒回路39的高差，所以簡單地構造就能夠得到上述效果。且，該實施方式中，由主冷媒配管2a及副冷媒配管2b均為沿水平面延伸，副冷媒 回路39的整體高度位置低于主冷媒回路38的整體高度，但是并沒有必要設定副冷媒回路 39及主冷媒回路38的整體高差。至少于主冷媒回路38及副冷媒回路39的分支部分，副冷 媒回路39的最高位置低于主冷媒回路38的最低位置既可。(實施方式2)圖6表示本發(fā)明實施方式2(且，以下各實施方式中，與圖1至圖5相同的部分標 注相同的符號并省略其詳細說明)。上述實施方式1中以副冷媒回路39的高度位置低于主 冷媒回路38，使流入過冷卻器31的二次一側31b的液體冷媒比流入低溫盤管32的液體冷 媒多。對此，本實施方式，在副冷媒回路39及主冷媒回路38的高度位置同高時，使副冷媒 回路39的斷面面積大于主冷媒回路38。也就是，該實施方式中，與實施方式1不同，分支管35的集合部分35a、主側分支管 35b及連接與它的主冷媒配管2a、分支管35的副側分支管35c及連接與它的副冷媒配管2b 位于同一水平面上，配置于同高位置。并且，分支管35的主側分支管35b及副側分支管35c，與實施方式1相同具有同樣 的直徑，但是，連接于該主側分支管35b的主冷媒配管2a，使用的是比連接于該副側分支管 35c的副冷媒配管2b直徑小的管線。由此，副側分支管35c的內部及形成于副冷媒配管2b 內部的副冷媒回路39的斷面面積，大于主側分支管35b的內部及形成于主冷媒配管2a內 部的主冷媒回路38的斷面面積。其他的構成與實施方式1相同。且，圖6中沒有表示過濾器42及第五毛細管28， 但是與實施方式1具有相同的構造(參照圖4)。該實施方式的情況，作為主冷媒配管2a，使用的是管徑小于副冷媒配管2b的管 線，副冷媒回路39的斷面面積比主冷媒回路38的斷面面積大。由此，過冷卻器31的一次一側31a噴出的冷媒分流于主冷媒回路38及副冷媒回路39的時候，從整體來講，氣液混合 狀態(tài)冷媒流入副冷媒回路39的流量比流入主冷媒回路38的流量多，與此成正比流入副冷 媒回路39的冷媒流量比流入主冷媒回路38的流量增加。為此，對于過冷卻器31的一次一 側31a的氣體冷媒保持充分的冷卻，增加該過冷卻器31液化了的液體冷媒流量就可以提高 主冷卻器的冷卻效率，所以，能夠得到與上述實施方式1同樣的效果。且，該實施方式2中，副冷媒配管2b使用的是與實施方式1同樣的通常管徑的物， 由使用比它小直徑的管線做主冷媒配管2a，使副冷媒配管2b的直徑大于主冷媒配管2a的 直徑，相反，主冷媒配管2a使用通常的管徑，使用比它直徑大的管線做副冷媒配管2b，達成 同樣的目的亦可。還有，于該實施方式2中，也是將副冷媒回路39整體斷面面積大于主冷媒回路38 整體斷面面積，但是并不需要設置副冷媒回路39及主冷媒回路38整體的斷面面積差，只要 副冷媒回路39的最小斷面面積大于主冷媒回路38的最大斷面面積既可。(實施方式3)圖7及圖8表示實施方式3，是組合了實施方式1及實施方式2的技術事項的產 物。也就是，該實施方式中，與上述實施方式1 一樣，分支管35的主側分支管35b及副側分 支管35c，副側分支管35c配置為位于主側分支管35b下側位置沿近似垂直面上下延伸并列 配置，副側分支管35c及連接于它的副冷媒配管2b，配置于低于主側分支管35b及連接于它 的主冷媒配管2a的高度位置。與此同時，實施方式2中，連接于分支管35主側分支管35b 的主冷媒配管2a，使用比連接于副側分支管35c的副冷媒配管2b直徑小的管線，副冷媒回 路39的斷面面積大于形成于主側分支管35b及形成于主冷媒配管2a內的主冷媒回路38 的斷面面積。其他與實施方式1及實施方式2具有同樣構成。因此，該實施方式中，可以奏效實施方式1及實施方式2作用效果的疊加，可以進 一步提高低溫盤管32的冷卻效果。且，該情況下，也同實施方式1 一樣，至少于主冷媒回路38和副冷媒回路39的分 支部分，副冷媒回路39的最高位置低于主冷媒回路38的最低位置既可。且，上述實施方式1至3，是適用于用混合復數中冷媒的非共沸點混合冷媒的冷凍 系統(tǒng)，對于不使用混合冷媒的冷凍系統(tǒng)亦可適用本發(fā)明，主要是具有主冷卻器和其他過冷 卻器既可。(實施方式4)圖9，表示本發(fā)明實施方式4所關于超低溫冷凍裝置R的整體構成。且，以下所述 實施方式4至13中，上述實施方式1至3所說明的分支管35的構造并非必須要件。該實施方式4中，是以除霜回路45的回路構成為特征。也就是，如圖9所示，于除 霜回路45的上流端與電磁開關閥46之間，配置了將壓縮機用潤滑油等冷凍機油自氣體冷 媒分離的第二分油器50 (連接于壓縮機4的噴出部分的分油器5作為第一分油器)。由該 第二分油器50分離的冷凍機油，與上述第一分油器5 —樣經過回油管6返回到壓縮機4的 吸入一側。在此，第二分油器50，由分離溫度高粘度低的冷凍機油，確實可以除去冷凍機油， 配置于自分油器50至除霜回路45上流端為止的距離短于至除霜回路45下流端為止的位 置(除霜回路45上流一側一半的處)。其他構成與實施方式1相同。因此，該實施方式中，除霜回路45上，設置了從混合冷媒除去冷凍機油的第二分油器50，于成膜裝置A的真空容器100不進行襯底成膜狀態(tài)的除霜運轉時，關閉電磁開關 閥44且打開電磁開關閥46，自壓縮機4噴出的混合冷媒由除霜回路45提供給低溫盤管32 時，即便是第一分油器5未除去冷凍機油，還可以由第二分油器50除去。由此，可以抑制冷 凍機油自除霜回路45提供給低溫盤管32。特別是除霜運轉開始時，還沒有達到超低溫水準 的低溫盤管32內冷卻冷凍機油至凝固，可以確?；旌侠涿降牧己醚h(huán)。還可以求得真空容 器100內排空時間或成膜處理工序時間的縮短及高效化。還有，上述第二分油器50，配置于到除霜回路45上流端為止的距離比到除霜回路 45下流端為止的距離短的位置。由此，對分離溫度高粘度低的冷凍機油有利，也就可以更確 切低除去冷凍機油。并且，于該除霜運轉后，再度使真空容器100處于真空狀態(tài)時，打開電磁開關閥44 關閉電磁開關閥46，由第二分油器50分離的冷凍機油自壓縮機4吸入一側回收。這時，因 為除霜回路45的上流端和電磁開關閥46之間配置了上述第二分油器50，所以，就可以抑 制壓縮機4吸入一側和第二分油器50之間前者比后者高的壓力差的發(fā)生。由此，可以防止 自壓縮機4吸入一側向第二分油器50的冷凍機油倒流，可求得順利地冷凍機油返回壓縮機 4。(實施方式5)圖10，表示本發(fā)明實施方式5的超低溫冷凍裝置R整體構成，該實施方式中，以緩 沖罐的構成為特征。也就是，圖10中，壓縮機4噴出部分連接了檢測氣體冷媒的噴出壓力 的壓力計59。63為第一緩沖罐，64為位于第一緩沖罐63下側的第二緩沖罐，由該第一及第 二緩沖罐63、64，于超低溫冷凍裝置R啟動時暫時放過冷凝不充分的高壓氣體冷媒，控制壓 縮機4噴出壓力異常上升。上述第一及第二緩沖罐63、64，由為使氣體冷媒于兩罐63、64之間流通的連通路 65(連通管)相互連接。還有，第二緩沖罐64和第一氣液分離器12的氣體冷媒噴出部分及 第一熱交換器18的一次一側之間的冷媒配管2由冷媒流入管61連接。該冷媒流入管61 的中途，連接著控制流向第一及第二緩沖罐63、64的電磁開關閥66。還有，上述冷媒流入 管61的中途(電磁開關閥66與第二緩沖罐64之間的部分)，連接著使第一及第二緩沖罐 63,64內的氣體冷媒返回壓縮機4吸入一側的冷媒配管2的冷媒回流管62。還有，第一緩沖罐63下側連接著可熔拴67。該可熔拴67，是由火災等熱量自熔開 放第一緩沖罐63降低罐內壓力的保險拴。其他構成與上述實施方式4相同。因此，該實施方式中，于超低溫冷凍裝置R開始運轉時，由冷凝不充分氣體冷媒使 壓縮機4噴出壓力異常上升，這由壓力計59檢測。伴隨著該檢測打開電磁開關閥66，由上 述第一氣液分離器12分離的氣體冷媒的一部分通過冷媒流入管61流入第二緩沖罐64。還 有，當氣體冷媒流入多的時候，再由連通管65流入第一緩沖罐63。并且，解除了上述噴出 一側的異常上升，同樣由壓力計59檢測到，關閉電磁開關閥66，自第一及第二緩沖罐63、64 通過冷媒回流管62將氣體冷媒返回壓縮機4吸入一側冷媒配管2。該情況，如上所述，因為于冷媒回路1上連接了第一及第二兩個緩沖罐63、64，與 為消除緩沖容量不足設置一個大的罐相比，確保罐的設置空間變得容易。再有，第一及第二緩沖罐63、64由連通管65相互連接，兩罐63、64間氣體冷媒流 通防止了各緩沖罐63、64內氣體冷媒的滯留。由此，可以使比重不同的冷媒完全循環(huán)，可以防止由冷凍裝置R內混合冷媒成份變化導致冷卻效果降低。且，不只是上述冷媒流入管61，冷媒回流管62也連接電磁開關閥，由對應壓縮機 4噴出壓力異常上升開閉各電磁開關閥，控制流入第一及第二緩沖罐63、64的氣體冷媒量， 以及自第一及第二緩沖罐63、64返回冷媒回路1的氣體冷媒量均可。這與以下的實施方式 6、7亦同。(實施方式6)圖11，表示本發(fā)明的實施方式6所關于的超低溫冷凍裝置R冷媒回路。與上述實 施方式5不同的，因為只有第一及第二緩沖罐63、64的回路構成，所以與實施方式5相同的 部分標注同樣符號，只說明不同的處(實施方式7也一樣)。第一及第二緩沖罐63、64，與實施方式5相同，由為使氣體冷媒于兩罐63、64間流 通的連通管65相互連接。另一方面，與實施方式5不同的是，第一緩沖罐63和第一氣液分 離器12的氣體冷媒噴出部分及第一熱交換器18的一次一側間的冷媒配管2由冷媒流入管 61連接。還有，上述連通管65的中途，連接著將第一及第二緩沖罐63、64內的氣體冷媒返 回壓縮機4吸入一側冷媒配管2的冷媒回流管62。還有，可熔拴67連接于第二緩沖罐64。 其他的構成與實施方式5相同。該實施方式的情況，于超低溫冷凍裝置R開始運轉時，由冷凝不充分氣體冷媒使 壓縮機4噴出壓力異常上升，壓力計59檢測到該情況，打開電磁開關閥66，由第一氣液分離 器12分離的氣體冷媒的一部分通過冷媒流入管61流入第一緩沖罐63。并且，流入該第一 緩沖罐63的氣體冷媒的一部分通過連通管65流入第二緩沖罐64，剩余部分通過冷媒回流 管62返回壓縮機4吸入一側的冷媒配管2。還有，上述噴出一側的異常上升情況解除的信息由壓力計59檢測到后，關閉電磁 開關閥66，第一及第二緩沖罐63、64內的冷媒通過冷媒回流管62返回壓縮機4吸入一側冷 媒配管2。如此，因為上述連通管65中途連接了壓縮機4吸入一側冷媒配管2 (冷媒回路1)， 自冷媒回路1流入第一緩沖罐63后返回壓縮機4吸入一側的冷媒于第一及第二緩沖罐63、 64內順暢地流動。由此，防止了第一及第二緩沖罐63、64內氣體冷媒的滯留，還可以使比重 不同的冷媒完全循環(huán)，防止由冷凍裝置R內混合冷媒成份變化導致冷卻效果降低。且，該實施方式6的第一及第二緩沖罐63、64的位置關于，如上述實施方式5那 樣，并不限制于第一緩沖罐63的下側配置第二緩沖罐64的方式，例如變換一下它們的上下 位置，橫向并列配置亦可。這一點與以下的實施方式7相同。(實施方式7)圖12，表示本發(fā)明的實施方式7所關于的超低溫冷凍裝置R冷媒回路。與上述實 施方式5或者6不同的，只有第一及第二緩沖罐63、64的回路構成。也就是，第一及第二緩沖罐63、64，與實施方式5或者6相同，由為使氣體冷媒于兩 罐63、64間流通的連通管65相互連接。并且，與實施方式6相同，第一緩沖罐63和第一氣 液分離器12的氣體冷媒噴出部分及第一熱交換器18的一次一側間的冷媒配管2由冷媒流 入管61連接。還有，與實施方式6不同的，第二緩沖罐64與壓縮機4吸入一側冷媒配管2 由冷媒回流管62連接。且，可熔拴67連接于第二緩沖罐64。其他的構成與實施方式6相 同。
該實施方式的情況，于超低溫冷凍裝置R開始運轉時，由冷凝不充分氣體冷媒使 壓縮機4噴出壓力異常上升，壓力計59檢測到該情況，打開電磁開關閥66，由第一氣液分離 器12分離的氣體冷媒的一部分通過冷媒流入管61流入第一緩沖罐63。并且，該氣體冷媒 通過連通管65流入第二緩沖罐64，通過冷媒回流管62返回壓縮機4吸入一側的冷媒配管 2。還有，上述噴出一側的異常上升情況解除的信息由壓力計59檢測到后，關閉電磁 開關閥66，第一及第二緩沖罐63、64內的冷媒通過冷媒回流管62返回壓縮機4吸入一側冷 媒配管2。如此，該氣體冷媒，通過冷媒回路1流入第一緩沖罐63，通過連通管65流入第二緩 沖罐64，通過冷媒回流管62返回壓縮機4吸入一側冷媒配管，如此，兩罐63、64內氣體冷媒 能夠更順暢地流動。由此，可以使第一及第二緩沖罐63、64內比重不同的冷媒完全循環(huán)，防 止由冷凍裝置R內混合冷媒成份變化導致冷卻效果降低。(實施方式8)圖13，表示本發(fā)明的實施方式8所關于的超低溫冷凍裝置R冷媒回路。該實施方 式中，除霜回路45，將自壓縮機4噴出的高溫氣體冷媒提供給包括低溫盤管32的第四熱交 換器21。也就是，該除霜回路45上流端連接于第一分油器5及水冷凝器8之間的冷媒配 管2。另一方面，除霜回路45下流端分支為主分支回路45a和副分支回路45b。主分支回 路45a下流端，連接于低溫盤管32入口一側與第六毛細管29之間的主冷媒配管2a上，副 分支回路45b下流端，連接于低溫盤管32出口一側與第四熱交換器21的二次一側之間的 冷媒配管2上。且，電磁開關閥46，連接于主分支回路45a及副分支回路45b上流一側的除霜回路 45上，電磁開關閥44，連接于第六毛細管29和低溫盤管32之間主冷媒配管2a的上述主分 支回路45a下流端的連接位置上流一側(第六毛細管29 —側)。其他的構成與實施方式4 相同。該實施方式中，成膜裝置A真空容器100中不進行襯底(晶片)成膜狀態(tài)的除霜 運行時，由打開電磁開關閥46開通除霜回路45且關閉電磁開關閥44關閉主冷媒配管2a。 由此，自壓縮機4噴出的高溫氣體冷媒自除霜回路45的主分支回路45a經過該入口側提供 給低溫盤管32的同時，亦經過副分支回路45b提供給第四熱交換器21，同時進行低溫盤管 32及第四至第二熱交換器21至19中的水分捕捉的解除。也就是，除霜回路45下流端分支為主分支回路45a和副分支回路45b，主分支回路 45a下流端與低溫盤管32入口側的冷媒配管2連接，副分支回路45b下流端與低溫盤管32 出口側冷媒配管2連接，所以，流過主分支回路45a的冷媒提供給低溫盤管32，并將該低溫 盤管32、流過副分支回路45b的冷媒，提供給連接于低溫盤管32出口一側冷媒配管2的第 四至第二熱交換器21至19可使該第四至第二熱交換器21至19同時升溫。由此，抑制了 特別是除霜運轉開始時還有超低溫水準時通過低溫盤管32的冷凍機油于第四至第二熱交 換器21至19內再次凝固，可確?；旌侠涿搅己玫难h(huán)的同時，亦可縮短除霜運轉時間。而 且，可求得真空容器100內的排空時間或成膜處理工序時間的縮短和高效率。(實施方式9)圖14，表示本發(fā)明的實施方式9所關于的超低溫冷凍裝置R冷媒回路。與上述實施方式8不同的，除霜回路45副分支回路45b中途連接了電磁開關閥68。其他構成與實施 方式8相同。該實施方式中，真空成膜裝置A真空容器100中不進行襯底(晶片)成膜狀態(tài)的 除霜運行時，由打開電磁開關閥68開通副分支回路45b，與上述實施方式8 —樣打開電磁開 關閥46開通除霜回路45且關閉電磁開關閥44關閉主冷媒配管2a，自壓縮機4噴出的高溫 氣體冷媒自除霜回路45的主分支回路45a經過該入口側提供給低溫盤管32的同時，亦經 過副分支回路45b提供給第四熱交換器21，同時進行低溫盤管32及第四至第二熱交換器 21至19中的水分捕捉的解除。并且，當第四熱交換器21升溫到冷凍機油流動點(如-50°C)以上時，關閉上述 電磁開關閥68關閉副分支回路45b。由此，除霜回路45內高溫氣體冷媒，從至此為止的主 分支回路45a和副分支回路45b分流的狀態(tài)變?yōu)橹挥谥鞣种Щ芈?5a流動提供給低溫盤管 32，可進行其升溫，進一步縮短除霜運轉時間。且，該實施方式9中，副分支回路45b下流端不連接第四熱交換器21，而是連接更 高溫一側熱交換器的二次一側亦無關。也就是，連接為向冷媒配管2中冷凍機油等可順利 流動的流動點(如_50°C )以下溫度的部位提供高溫氣體冷媒(熱氣)亦可。(實施方式10)圖15表示本發(fā)明實施方式10，改變了主冷媒配管2a內主冷媒回路38構成的圖。 也就是，該實施方式中，主冷媒回路38中途，分支為相互并列連接的第一及第二分支回路 80,81,比該兩分支回路80、81下流端合流部分更靠下流一側與主冷媒回路38上串聯(lián)著低 溫盤管32。上述第一分支回路80上，串聯(lián)著第一分支毛細管80a。還有，上述第二分支回路 81上，電磁開關閥81b和第二分支毛細管81a各自從上流一側串聯(lián)連接。上述電磁開關閥 81b，構成為切換向第二分支回路81提供冷媒的切換器。還有，第一及第二分支毛細管80a、 81a上，使用了具有相互不同減壓能力的毛細管。還有，未圖示，超低溫冷凍裝置R上，設置 了檢測低溫盤管32溫度的溫度檢測器。其他構造與實施方式4相同。因此，該實施方式中，超低溫冷凍裝置R通常運轉時，關閉電磁開關閥46關閉除霜 回路45且打開電磁開關閥44開通主冷媒回路38。再有，打開電磁開關閥81b開通第二分 支回路81。由此，自第四熱交換器21的一次一側噴出的通過過冷卻器31的一次一側后的 氣液混合狀態(tài)冷媒中，流過主冷媒回路38的冷媒，分支到第一及第二分支毛細管80a、81a 各自減壓，減壓后于低溫盤管32中蒸發(fā)向真空容器100內的水分提供冷量。這時，由打開電磁開關閥81b使冷媒于第一及第二分支回路80、81分支的第一及 第二分支毛細管80a、81a中減壓，可增加冷媒的流量。并且，由超低溫冷凍裝置R的上述溫度檢測器檢測的檢測值，達到預先設定的溫 度(如-100°c)時，關閉電磁開關閥81b，冷媒只于第一分支毛細管80a中流過。因此，該實施方式中，由增大冷媒的管路阻力，于確保對冷卻對象冷卻到超低溫水 準的冷卻能力，還可求得縮短到達超低溫水準的冷卻時間。再有，作為減壓器使用了第一及第二分支毛細管80a、81a，于超低溫區(qū)域確實能夠 進行冷媒的減壓，與使用作為減壓器的膨脹閥的情況相比可信度高，在使裝置安定工作上 有利。還有，由毛細管比膨脹閥廉價，所以大幅度削減設備費用成為可能。
且，本實施方式中，第一及第二分支毛細管80a、81a中，使用了具有不同減壓能力 的毛細管，但使用具有同樣減壓能力的亦可。(實施方式11)圖16，表示本發(fā)明的實施方式11所關于的超低溫冷凍裝置R冷媒回路。與上述實 施方式10不同的，只于過冷卻器31的一次一側至低溫盤管32入口一側之間連接了毛細管 的回路構成。也就是，該實施方式中，主冷媒回路38中途，形成相互并列連接的第一至第四分 支回路80至83，比該分支回路80至83下流端合流部分更靠下流一側與主冷媒回路38上 串聯(lián)著低溫盤管32。再有，上述第一分支回路80上，串聯(lián)著第一分支毛細管80a。還有，第二分支回路 81上，電磁開關閥81b和第二分支毛細管81a、第三分支回路82上，電磁開關閥81b和第三 分支毛細管82a、再有第四分支回路83上，電磁開關閥83b和第四分支毛細管83a各自從上 流一側串聯(lián)連接。在此，第一至第四分支毛細管80a至83a上，使用了相互具有不同減壓能 力的毛細管。其他構造與實施方式10相同。該實施方式中，超低溫冷凍裝置R的真空容器100內成膜襯底時的超低溫冷凍裝 置R通常運轉時，自過冷卻器31的一次一側噴出后于主冷媒回路38流動的氣液混合狀態(tài) 冷媒，于第一分支回路80的第一分支毛細管80a減壓。還有，為了短時間冷卻冷卻對象，有 選擇地打開第二至第四分支回路81至83的各開關閥81b至83b。由此，于第二至第四分支 毛細管81a至83a上有選擇地分支減壓，其減壓后于低溫盤管32蒸發(fā)給真空容器100內的 水分冷量。并且，溫度檢測器檢測的檢測值達到設定的溫度(如-100°C )時，關閉電磁開關閥 81b至83b，冷媒只于第一分支毛細管80a中流過。由本實施方式，有選擇地打開第二至第四分支回路81至83的各開關閥81b至 83b，可將冷媒選擇地分支到第二至第四分支毛細管81a至83a上，就可以于真空容器100 內任意調整冷卻溫度或者是到達冷卻溫度的時間。且，本實施方式中，形成了將主冷媒回路38分支成為第一至第四分支毛細管80a 至83a的四條回路構成，但是并不只限于此，例如分支成三條回路，或者五條回路均可(參 照圖16的設想線)。這點上，以下的實施方式13亦相同。(實施方式12)圖17表示本發(fā)明實施方式12所關于的超低溫冷凍裝置R冷媒回路。與上述實施 方式10不同的，只于過冷卻器31的一次一側至低溫盤管32入口一側之間連接了毛細管的 回路構成。也就是，該實施方式中，主冷媒回路38中途，形成相互并列連接的第一及第二分 支回路80、81，比該分支回路80、81下流端合流部分更靠下流一側與主冷媒回路38上串聯(lián) 著低溫盤管32。上述第一分支回路80上，串聯(lián)著第一分支毛細管80a和電磁開關閥80b，還有第二 分支回路81上，串聯(lián)著第二分支毛細管81a和電磁開關閥81b，各自從上流一側串聯(lián)連接。 第一及第二分支毛細管80a、81a上，使用了具有相互不同減壓能力的毛細管。還有，因為第 一分支毛細管80a的電磁開關閥80b，第二分支毛細管81a的電磁開關閥81b同時關閉主冷媒回路38就被關閉，省略了實施方式10中的電磁開關閥44(參照圖15)。其他構造與實施 方式10相同。該實施方式中，真空成膜裝置A的真空容器100內成膜襯底時超低溫冷凍裝置R 通常運轉時，過冷卻器31的一次一側噴出后于主冷媒回路38流動的氣液混合狀態(tài)冷媒中 的殘留部分，由打開第一及第二分支回路80、81的電磁開關閥80b、81b分支到第一及第二 分支毛細管80a、81a中減壓，其減壓后于低溫盤管32蒸發(fā)給真空容器100內的水分冷量。并且，由溫度檢測器或者壓力檢測器檢測的檢測值達到設定溫度(如-100°C以 下)或者達到設定壓力時，關閉第一及第二分支回路80、81的電磁開關閥80b、81b，使冷媒 只于第一或者第二分支毛細管80a、81a其中之一流過。該實施方式中，由選擇開關第一及第二分支回路80、81的電磁開關閥80b、81b，可 以有選擇地分支第一或者第二分支毛細管80a、81a，就可以于真空容器100內任意調整冷 卻溫度或者是到達冷卻溫度的時間。且，不同時打開兩個電磁開關閥80b、81b，只打開其中之一電磁開關閥80b、81b亦可。(實施方式13)圖18表示本發(fā)明實施方式13所關于的超低溫冷凍裝置R冷媒回路。與上述實施 方式12不同的，只于過冷卻器31至低溫盤管32之間連接了毛細管的回路構成。也就是，該實施方式中，主冷媒回路38中途，形成相互并列連接的第一至第四分 支回路80至83，比該分支回路80至83合流部分更靠下流一側與主冷媒回路38上串聯(lián)著 低溫盤管32。再有，上述第一分支回路80上串聯(lián)著第一分支毛細管80a和電磁開關閥80b，還 有第二分支回路81上串聯(lián)著第二分支毛細管81a和電磁開關閥81b，再有第三分支回路82 上串聯(lián)著第二分支毛細管82a和電磁開關閥82b，再有第四分支回路83上串聯(lián)著第四分支 毛細管83a和電磁開關閥83b，各自均從上流一側串聯(lián)連接。第一至第四分支毛細管80a至 83a上，使用了具有相互不同減壓能力的毛細管。其他構造與實施方式12相同。該實施方式中，真空成膜裝置A的真空容器100內成膜襯底時超低溫冷凍裝置R 通常運轉時，為短時間內冷卻冷卻對象有選擇地打開第一至第四分支回路80至83的電磁 開關閥80b至83b，過冷卻器31的一次一側噴出后于主冷媒回路38流動的氣液混合狀態(tài)冷 媒中的殘留部分，于選擇分支的第一至第四分支毛細管80a至83a中流動減壓，其減壓后于 低溫盤管32蒸發(fā)給真空容器100內的水分冷量。并且，由溫度檢測器的檢測值達到設定溫度(如-100°C以下)時，適當地關閉第 一至第四分支回路80至83的電磁開關閥80b至83b，使冷媒于第一至第四分支毛細管80a 至83a中選擇流過。該實施方式中，由選擇開關第一至第四分支回路80至83的電磁開關閥80b至 83b，可以有選擇地分支第一至第四分支毛細管80a至83a，于真空容器100內任意調整冷卻 溫度或者是到達冷卻溫度的時間。(其他實施方式)上述各實施方式中，是將低溫盤管32配置于真空容器100內，由該低溫盤管32直 接冷卻真空容器100內的水分，但是，代替低溫盤管32設置鹽水空調，使該鹽水空調連接于位于真空容器100內的吸熱部分和鹽水回路，于該鹽水空調冷卻鹽水回路中的鹽水至超低 溫水準，由該鹽水向真空容器100內的吸熱部分提供同溫度水準的冷量。還有，上述水冷凝器8、10，熱交換器18至21及過冷卻器31，是兩重管構造、板式 構造、毛細管構造中的任何一種均可。還有，代替毛細管24至29的其他減壓器，可采用如 膨脹閥等。還有，上述各實施方式中，使用了 5種或是6種冷媒混合的混合冷媒，但是，使用與 5種或是6種不同種類數的冷媒混合的混合冷媒于冷凍系統(tǒng)當然也是可以的。還有，上述各 實施方式中，為冷卻其他冷卻對象的冷凍系統(tǒng)亦可。還有，上述實施方式中，表示了四階層進行氣液分離的系統(tǒng)，而本發(fā)明適用于三階 層以下、五階層以上進行氣液分離的系統(tǒng)亦為可能。還有，本實施方式中表示了使用水冷凝器21的水冷系統(tǒng)，但是，使用空氣冷凝器 系統(tǒng)的構成亦可。(產業(yè)上利用可能性)本發(fā)明，即便是負荷發(fā)生變化也可以安定地冷卻冷卻對象的同時，可對冷卻對象 從常溫降低至超低溫水準迅速冷卻縮短冷卻時間，包括除霜回路超低溫冷凍裝置除霜運轉 時，良好地確?；旌侠涿降难h(huán)且提高冷卻效率，使超低溫冷凍裝置的緩沖罐內氣體冷媒 順利地循環(huán)抑制罐內氣體冷媒的滯留，良好地保持冷媒成份比例，縮短除霜運轉時間，確保 為將冷卻對象冷卻至所規(guī)定的冷卻溫度的冷卻能力，縮短到達該冷卻溫度的冷卻時間，得 到實用性高的各種各樣效果，于產業(yè)上的利用性極高。
權利要求
一種超低溫冷凍裝置，其特征為包括由冷媒回路連接的以下部分壓縮機，壓縮混合沸點相互各異的復數種類冷媒的混合冷媒；冷凝器，冷卻自上述壓縮機噴出的混合冷媒中高沸點冷媒至液化；復數級氣液分離器，按照混合冷媒中自高沸點冷媒至低沸點冷媒的順序分離由該冷凝器液化了的混合冷媒為液體冷媒及氣體冷媒；復數級分級熱交換器，將上述各氣液分離器分離了的氣體冷媒，與由該各氣液分離器分離后再由減壓器減壓了的液體冷媒的熱交換進行冷卻；減壓器，減壓自上述復數級中最后一級分級熱交換器噴出的低沸點冷媒；冷卻器，蒸發(fā)由該減壓器減壓了的低沸點冷媒將冷卻對象冷卻至超低溫水準；另外將自上述最終級分級熱交換器的冷媒提供給上述冷卻器的冷媒回路，由相互并列連接的復數分支回路構成；上述減壓器，由上述復數分支回路各個串聯(lián)連接的復數分支減壓器構成；上述復數分支回路中設置了至少一個使分支回路流過冷媒的切換器。
2.根據權利要求1所述的超低溫冷凍裝置，其特征為 切換器，為設置于復數分支回路中至少一個中的開閉閥。
3.根據權利要求1或2所述的超低溫冷凍裝置，其特征為 復數分支減壓器，具有各自不同的減壓能力。
4.根據權利要求1至3任何一項所述的超低溫冷凍裝置，其特征為 分支減壓器，為毛細管。
5.一種真空裝置，其特征為是由權利要求1至4任何一項的超低溫冷凍裝置的冷卻 器冷卻真空容器內的水分至凍結的構成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超低溫冷凍裝置，于使用混合沸點相互各異復數種冷媒的混合冷媒的超低溫冷凍裝置(R)中，為確保對于過冷卻器(31)的液體冷媒流量，增大低溫盤管(32)的冷卻效率，對于設置了低溫盤管(32)及毛細管(29)的主冷媒回路(38)、上流端連接于上述主冷媒回路(38)的上流端，設置了毛細管(28)的副冷媒回路(39)，使副冷媒回路(39)的高度位置低于主冷媒回路(38)的高度位置。使自過冷卻器(31)一次一側(31a)噴出的氣液混合狀態(tài)冷媒流入副冷媒回路(39)的流量比流入主冷媒回路(38)的流量多，流向副冷媒回路(39)的液體冷媒流量比流入主冷媒回路(38)的流量增加。
文檔編號F25B9/00GK101943498SQ20101050334
公開日2011年1月12日 申請日期2005年1月5日 優(yōu)先權日2004年1月7日
發(fā)明者八木昌文, 友澤章, 池田昌彥, 清水寬正, 鹽野真士, 高橋正幸 申請人:新明和工業(yè)株式會社