低溫泵及低溫泵的運(yùn)行方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種低溫泵及低溫泵的運(yùn)行方法，其目的在于縮短低溫泵的冷卻時(shí)間。本發(fā)明的低溫泵（10）具備高溫低溫板（19）、低溫低溫板（18）及冷卻系統(tǒng)（15）。冷卻系統(tǒng)（15）具備：制冷機(jī)（16）及控制部（100），所述制冷機(jī)（16）具備用于冷卻高溫低溫板（19）的第1冷卻臺(tái)（20）、及用于冷卻低溫低溫板（18）的第2冷卻臺(tái)（21），所述控制部（100）用于控制為了開始進(jìn)行低溫泵（10）的真空排氣運(yùn)行而對(duì)第1冷卻臺(tái)（20）及第2冷卻臺(tái)（21）進(jìn)行冷卻的降溫運(yùn)行。冷卻系統(tǒng)（15）構(gòu)成為在降溫運(yùn)行中至少暫時(shí)對(duì)第1冷卻臺(tái)（20）選擇性地賦予冷卻緩和作用。
【專利說明】低溫泵及低溫泵的運(yùn)行方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)主張基于2013年2月18日申請(qǐng)的日本專利申請(qǐng)第2013-028723號(hào)的優(yōu)先權(quán)。其申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過參考援用于本說明書中。
[0002]本發(fā)明涉及一種低溫泵及低溫泵的運(yùn)行方法。
【背景技術(shù)】
[0003]現(xiàn)場(chǎng)安裝有新型低溫泵時(shí)，低溫泵從室溫冷卻至超低溫并開始進(jìn)行真空排氣運(yùn)行。并且，眾所周知，由于低溫泵為氣體捕集式真空泵，因此為了將捕集到的氣體排出到外部而以一定頻率進(jìn)行再生。再生處理通常包括升溫工序、排出工序及冷卻工序。冷卻工序一結(jié)束，重新開始進(jìn)行低溫泵的真空排氣運(yùn)行。有時(shí)，作為這種真空排氣運(yùn)行的準(zhǔn)備的低溫泵的冷卻還被稱為降溫。
[0004]專利文獻(xiàn)1:日本特開2012-219730號(hào)公報(bào)
[0005]低溫泵為超低溫制冷機(jī)的主要用途之一，而從制冷機(jī)的高溫段與低溫段之間需要比較大的溫差這一點(diǎn)來看，不同于其他用途。然而，在冷卻低溫泵時(shí)在短時(shí)間內(nèi)生成這種溫差并不容易。例如，若高溫段達(dá)到目標(biāo)冷卻溫度時(shí)低溫段還未達(dá)到目標(biāo)溫度，則需要在將高溫段保持在目標(biāo)溫度的同時(shí)繼續(xù)對(duì)低溫段進(jìn)行進(jìn)一步冷卻。并且，有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)在低溫段達(dá)到目標(biāo)溫度時(shí)高溫段已經(jīng)冷卻至低于目標(biāo)溫度的溫度的情況。此時(shí)，需要將高溫段的溫度提高至目標(biāo)溫度。在這種降溫的最后階段的調(diào)溫需要一段時(shí)間。尤其，要求高溫段與低溫段具有較大的溫差時(shí)，調(diào)溫所需的時(shí)間會(huì)延長。降溫成為低溫泵的停機(jī)時(shí)間，因此要求在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行降溫。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的一方式的例示性目的之一在于縮短低溫泵的冷卻時(shí)間及提供這種低溫泵的運(yùn)行方法。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一方式提供一種低溫泵，該低溫泵具備高溫低溫板、低溫低溫板及冷卻系統(tǒng)，其中，所述冷卻系統(tǒng)具備:制冷機(jī)，具備用于冷卻所述高溫低溫板的高溫段及用于冷卻所述低溫低溫板的低溫段；及控制部，用于控制降溫運(yùn)行，該降溫運(yùn)行為了開始進(jìn)行所述低溫泵的真空排氣運(yùn)行而對(duì)所述高溫段及所述低溫段進(jìn)行冷卻，所述冷卻系統(tǒng)構(gòu)成為在所述降溫運(yùn)行中至少暫時(shí)對(duì)所述高溫段選擇性地賦予冷卻緩和作用。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一方式提供一種低溫泵的運(yùn)行方法，其中，該方法包括如下工序:利用制冷機(jī)將低溫板從溫度比真空排氣運(yùn)行所需的超低溫高的初期溫度冷卻至該超低溫的工序；及在進(jìn)行所述冷卻工序之后開始進(jìn)行真空排氣運(yùn)行的工序，所述冷卻工序包括對(duì)所述制冷機(jī)的高溫段選擇性地賦予冷卻緩和作用的工序。
[0009]另外，任意組合以上構(gòu)成要件或在方法、裝置、系統(tǒng)等之間相互置換本發(fā)明的構(gòu)成要件或表現(xiàn)形式，作為本發(fā)明的方式同樣有效。
[0010]根據(jù)本發(fā)明，能夠縮短低溫泵的冷卻時(shí)間及提供一種這種低溫泵的運(yùn)行方法?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0011]圖1為示意表示本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的低溫泵的圖。
[0012]圖2為示意表示本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的壓縮機(jī)的圖。
[0013]圖3為用于說明一實(shí)施方式所涉及的低溫泵的運(yùn)行方法的流程圖。
[0014]圖4為表示典型的降溫運(yùn)行中的溫度特性曲線的一例的圖。
[0015]圖5為用于說明本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的壓縮機(jī)中的流路切換控制的流程圖。
[0016]圖6為表示本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的降溫運(yùn)行中的溫度特性曲線的一例的圖。
[0017]圖7為示意表示本發(fā)明的另一實(shí)施方式所涉及的低溫泵的圖。
[0018]圖中:10_低溫泵，15-冷卻系統(tǒng)，16-制冷機(jī)，18-低溫低溫板，19-高溫低溫板，20-第I冷卻臺(tái)，21-第2冷卻臺(tái)，40-第I加熱器，42-第2加熱器，100-控制部。
【具體實(shí)施方式】
[0019]根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，在降溫運(yùn)行中對(duì)高溫段選擇性地賦予冷卻緩和作用。此時(shí)，通過降溫運(yùn)行低溫段被繼續(xù)冷卻，因此能夠擴(kuò)大高溫段與低溫段的溫差。即，能夠加大高溫段與低溫段的溫差的增加速度。如此一來，能夠縮短高溫段(或低溫段)冷卻至目標(biāo)溫度時(shí)的低溫段(或高溫段)距目標(biāo)溫度之間的差距。因此，能夠縮短在降溫的最終階段進(jìn)行調(diào)溫所需的時(shí)間。其結(jié)果，能夠縮短低溫泵的降溫時(shí)間。
[0020]圖1為示意表示本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的低溫泵10的圖。低溫泵10例如安裝于離子注入裝置或?yàn)R射裝置等真空腔室，用于將真空腔室內(nèi)部的真空度提高至所需工藝所要求的級(jí)別。
[0021]低溫泵10具有用于接收氣體的進(jìn)氣口 12。進(jìn)氣口 12為通往低溫泵10的內(nèi)部空間14的入口。應(yīng)被排出的氣體從安裝有低溫泵10的真空腔室通過進(jìn)氣口 12進(jìn)入低溫泵10的內(nèi)部空間14。
[0022]另外，以下為了明確表示低溫泵10的構(gòu)成要件之間的位置關(guān)系，有時(shí)使用“軸向”、“徑向”之類的術(shù)語。軸向表示通過進(jìn)氣口 12的方向，徑向表示沿進(jìn)氣口 12的方向。軸向上，為方便起見有時(shí)將離進(jìn)氣口 12相對(duì)較近的稱為“上”，相對(duì)較遠(yuǎn)的稱為“下”。S卩，有時(shí)將離低溫泵10的底部相對(duì)較遠(yuǎn)的稱為“上”，相對(duì)較近的稱為“下”。徑向上，將離進(jìn)氣口12的中心較近的稱為“內(nèi)”，離進(jìn)氣口 12的周緣較近的稱為“外”。另外，這種表現(xiàn)形式與低溫泵10安裝在真空腔室時(shí)的配置無關(guān)。例如，低溫泵10可以以進(jìn)氣口 12沿鉛垂方向朝下的方式安裝到真空腔室。
[0023]低溫泵10具備冷卻系統(tǒng)15、低溫低溫板18及高溫低溫板19。冷卻系統(tǒng)15構(gòu)成為對(duì)高溫低溫板19及低溫低溫板18進(jìn)行冷卻。冷卻系統(tǒng)15具備制冷機(jī)16及壓縮機(jī)36。
[0024]制冷機(jī)16例如為吉福德-麥克馬洪式制冷機(jī)(所謂的GM制冷機(jī))等超低溫制冷機(jī)。制冷機(jī)16為具備第I冷卻臺(tái)20、第2冷卻臺(tái)21、第I缸體22、第2缸體23、第I置換器24及第2置換器25的二級(jí)式制冷機(jī)。因此，制冷機(jī)16的高溫段具備第I冷卻臺(tái)20、第I缸體22及第I置換器24。制冷機(jī)16的低溫段具備第2冷卻臺(tái)21、第2缸體23及第2置換器25。因此，以下能夠?qū)⒌贗冷卻臺(tái)20及第2冷卻臺(tái)21分別稱為高溫段的低溫端及低溫段的低溫端。
[0025]第I缸體22與第2缸體23串聯(lián)連接。第I冷卻臺(tái)20設(shè)置于第I缸體22與第2缸體23的結(jié)合部。第2缸體23連結(jié)第I冷卻臺(tái)20及第2冷卻臺(tái)21。第2冷卻臺(tái)21設(shè)置于第2缸體23的末端。在第I缸體22及第2缸體23各自的內(nèi)部以能夠沿制冷機(jī)16的長邊方向(圖1中為左右方向)移動(dòng)的方式配設(shè)有第I置換器24及第2置換器25。第I置換器24與第2置換器25以能夠一體移動(dòng)的方式連結(jié)。在第I置換器24及第2置換器25上分別組裝有第I蓄冷器及第2蓄冷器(未圖示)。
[0026]制冷機(jī)16具備設(shè)置于第I缸體22的高溫端的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)17。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)17與第I置換器24及第2置換器25連接，以使第I置換器24及第2置換器25分別能夠在第I缸體22及第2缸體23的內(nèi)部往復(fù)移動(dòng)。并且，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)17包括切換工作氣體的流路的流路切換機(jī)構(gòu)，以便周期性反復(fù)進(jìn)行工作氣體的吸入或吐出。流路切換機(jī)構(gòu)例如包括閥部與驅(qū)動(dòng)閥部的驅(qū)動(dòng)部。閥部例如包括旋轉(zhuǎn)閥，驅(qū)動(dòng)部包括用于使旋轉(zhuǎn)閥回轉(zhuǎn)的馬達(dá)。馬達(dá)例如可以是AC馬達(dá)或DC馬達(dá)。并且，流路切換機(jī)構(gòu)可以是被線性馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的直動(dòng)式機(jī)構(gòu)。
[0027]制冷機(jī)16經(jīng)由高壓導(dǎo)管34及低壓導(dǎo)管35與壓縮機(jī)36連接。制冷機(jī)16在內(nèi)部使從壓縮機(jī)36供給的高壓的工作氣體(例如氦)膨脹以在第I冷卻臺(tái)20及第2冷卻臺(tái)21生成寒冷。壓縮機(jī)36回收在制冷機(jī)16中膨脹后的工作氣體并再次對(duì)其加壓以供給到制冷機(jī)16。
[0028]具體而言，首先驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)17使高壓導(dǎo)管34和制冷機(jī)16的內(nèi)部空間連通。高壓的工作氣體從壓縮機(jī)36通過高壓導(dǎo)管34供給到制冷機(jī)16。若制冷機(jī)16的內(nèi)部空間充滿高壓的工作氣體，則驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)17將切換流路，以使制冷機(jī)16的內(nèi)部空間與低壓導(dǎo)管35連通。藉此，工作氣體膨脹。膨脹的工作氣體被回收到壓縮機(jī)36。與這種工作氣體的供給/排出同步，第I置換器24及第2置換器25分別在第I缸體22及第2缸體23的內(nèi)部往復(fù)移動(dòng)。通過反復(fù)這種熱循環(huán)，制冷機(jī)16在第I冷卻臺(tái)20及第2冷卻臺(tái)21生成寒冷。
[0029]制冷機(jī)16構(gòu)成為將第I冷卻臺(tái)20冷卻至第I溫度級(jí)別，并將第2冷卻臺(tái)21冷卻至第2溫度級(jí)別。第2溫度級(jí)別的溫度低于第I溫度級(jí)別的溫度。例如，第I冷卻臺(tái)20被冷卻至65K?120K左右，優(yōu)選被冷卻至80K?100K，第2冷卻臺(tái)21被冷卻至IOK?20K左右。
[0030]制冷機(jī)16構(gòu)成為使工作氣體通過高溫段流向低溫段。即，從壓縮機(jī)36流入的工作氣體從第I缸體22向第2缸體23流動(dòng)。此時(shí)，工作氣體通過第I置換器24及其蓄冷器被冷卻至第I冷卻臺(tái)20 (即高溫段的低溫端)的溫度。如此被冷卻的工作氣體供給到低溫段。因此預(yù)計(jì)從壓縮機(jī)36導(dǎo)入到制冷機(jī)16的高溫段的工作氣體溫度不會(huì)對(duì)低溫段的冷卻能力產(chǎn)生顯著影響。
[0031]另外，制冷機(jī)16可以是三級(jí)缸體串聯(lián)連接的三級(jí)式制冷機(jī)或比三級(jí)更多級(jí)的多級(jí)制冷機(jī)。制冷機(jī)16可以是GM制冷機(jī)以外的制冷機(jī)，也可使用脈沖管制冷機(jī)或蘇爾威制冷機(jī)。
[0032]圖1表示包括低溫泵10的內(nèi)部空間14的中心軸和制冷機(jī)16的中心軸的截面。圖1所示低溫泵10是所謂臥式低溫泵。臥式低溫泵通常是指制冷機(jī)16以與低溫泵10的內(nèi)部空間14的中心軸交叉(通常為正交)的方式配設(shè)的低溫泵。本發(fā)明同樣能夠應(yīng)用于所謂的立式低溫泵。所謂立式低溫泵是指制冷機(jī)沿低溫泵的軸向配設(shè)的低溫泵。
[0033]低溫低溫板18設(shè)于低溫泵10的內(nèi)部空間14的中心部。低溫低溫板18例如包括多個(gè)板部件26。各個(gè)板部件26例如具有圓錐臺(tái)的側(cè)面形狀的所謂傘狀形狀。各板部件26上通常設(shè)有活性碳等吸附劑(未圖示)。吸附劑例如粘結(jié)在板部件26的背面。如此一來，低溫低溫板18具備用于吸附氣體分子的吸附區(qū)域。
[0034]板部件26安裝于板安裝部件28。板安裝部件28安裝于第2冷卻臺(tái)21。如此一來，低溫低溫板18與第2冷卻臺(tái)21熱連接。因此，低溫低溫板18被冷卻至第2溫度級(jí)別。
[0035]高溫低溫板19具備放射屏蔽件30與入口低溫板32。高溫低溫板19以包圍低溫低溫板18的方式設(shè)于低溫低溫板18的外側(cè)。高溫低溫板19與第I冷卻臺(tái)20熱連接，高溫低溫板19被冷卻至第I溫度級(jí)別。
[0036]放射屏蔽件30主要為保護(hù)低溫低溫板18免受來自低溫泵10的殼體38的輻射熱而設(shè)。放射屏蔽件30位于殼體38與低溫低溫板18之間，并包圍低溫低溫板18。放射屏蔽件30的軸向上端朝進(jìn)氣口 12開放。放射屏蔽件30具有軸向下端被封閉的筒形(例如圓筒)形狀，并形成為杯狀。在放射屏蔽件30的側(cè)面有用于安裝制冷機(jī)16的孔，第2冷卻臺(tái)21從此處插入放射屏蔽件30中。在該安裝孔的外周部，第I冷卻臺(tái)20固定于放射屏蔽件30的外表面。以此，放射屏蔽件30與第I冷卻臺(tái)20熱連接。
[0037]入口低溫板32設(shè)于低溫低溫板18的軸向上方，在進(jìn)氣口 12沿徑向配置。入口低溫板32的外周部固定于放射屏蔽件30的開口端，并與放射屏蔽件30熱連接。入口低溫板32例如形成為百葉窗結(jié)構(gòu)或人字形結(jié)構(gòu)。入口低溫板32可以形成為以放射屏蔽件30的中心軸為中心的同心圓狀，或者也可形成為格子狀等其他形狀。
[0038]入口低溫板32為排出進(jìn)入到進(jìn)氣口 12的氣體而設(shè)。通過入口低溫板32的溫度冷凝的氣體(例如水分)被捕捉在其表面。并且，入口低溫板32為保護(hù)低溫低溫板18免受來自低溫泵10的外部的熱源(例如安裝有低溫泵10的真空腔室內(nèi)的熱源)的輻射熱而設(shè)。不僅限制輻射熱也限制氣體分子的進(jìn)入。入口低溫板32占據(jù)進(jìn)氣口 12的開口面積的一部分，以將通過進(jìn)氣口 12進(jìn)入內(nèi)部空間14的氣體量限制在所期望的量上。
[0039]低溫泵10具備殼體38。殼體38為用于分隔低溫泵10的內(nèi)部與外部的真空容器。殼體38構(gòu)成為氣密地保持低溫泵10的內(nèi)部空間14的壓力。高溫低溫板19與制冷機(jī)16容納于殼體38之中。殼體38設(shè)于高溫低溫板19的外側(cè)，并包圍高溫低溫板19。并且，殼體38容納制冷機(jī)16。S卩，殼體38為包圍高溫低溫板19及低溫低溫板18的低溫泵容器。
[0040]殼體38以與高溫低溫板19及制冷機(jī)16的低溫部非接觸的方式固定于外部環(huán)境溫度的部位(例如制冷機(jī)16的高溫部)。殼體38的外表面暴露在外部環(huán)境，其溫度高于被冷卻的高溫低溫板19的溫度(例如相當(dāng)于室溫)。
[0041]并且，殼體38具備從其開口端向徑向外側(cè)延伸的進(jìn)氣口凸緣56。進(jìn)氣口凸緣56為用于將低溫泵10安裝于安裝目標(biāo)的真空腔室的凸緣。在真空腔室的開口設(shè)有閘閥(未圖示)，進(jìn)氣口凸緣56安裝于該閘閥。以此，閘閥位于入口低溫板32的軸向上方。例如，在再生低溫泵10時(shí)閘閥被關(guān)閉，當(dāng)?shù)蜏乇?0對(duì)真空腔室進(jìn)行排氣時(shí)被開啟。
[0042]低溫泵10具備用于測(cè)定第I冷卻臺(tái)20的溫度的第I溫度傳感器90及用于測(cè)定第2冷卻臺(tái)21的溫度的第2溫度傳感器92。第I溫度傳感器90安裝于第I冷卻臺(tái)20。第2溫度傳感器92安裝于第2冷卻臺(tái)21。另外，第I溫度傳感器90可以安裝于高溫低溫板19。第2溫度傳感器92也可安裝于低溫低溫板18。
[0043]并且，低溫泵10具備控制部100?？刂撇?00可以與低溫泵10 —體設(shè)置，也可構(gòu)成為獨(dú)立于低溫泵10的控制裝置。
[0044]控制部100構(gòu)成為為進(jìn)行低溫泵10的真空排氣運(yùn)行、再生運(yùn)行及降溫運(yùn)行而控制制冷機(jī)16?？刂撇?00構(gòu)成為接收包括第I溫度傳感器90及第2溫度傳感器92在內(nèi)的各種傳感器的測(cè)定結(jié)果?？刂撇?00根據(jù)這種測(cè)定結(jié)果運(yùn)算向制冷機(jī)16發(fā)出的控制指令。
[0045]控制部100控制制冷機(jī)16，以使冷卻臺(tái)溫度追蹤目標(biāo)冷卻溫度。第I冷卻臺(tái)20的目標(biāo)溫度通常被設(shè)定為恒定值。第I冷卻臺(tái)20的目標(biāo)溫度例如根據(jù)在安裝有低溫泵10的真空腔室所進(jìn)行的工藝作為規(guī)格而確定。另外，在低溫泵的運(yùn)行過程中可以根據(jù)需要改變目標(biāo)溫度。
[0046]例如，控制部100通過反饋控制來控制制冷機(jī)16的運(yùn)行頻率，以便將第I冷卻臺(tái)20的目標(biāo)溫度與第I溫度傳感器90的測(cè)定溫度之間的偏差最小化。即，控制部100通過控制驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)17的馬達(dá)轉(zhuǎn)速來控制制冷機(jī)16中的熱循環(huán)頻率。
[0047]當(dāng)施加于低溫泵10的熱負(fù)荷增加時(shí)第I冷卻臺(tái)20的溫度會(huì)變高。當(dāng)?shù)贗溫度傳感器90的測(cè)定溫度為高于目標(biāo)溫度的溫度時(shí)，控制部100會(huì)增加制冷機(jī)16的運(yùn)行頻率。其結(jié)果，制冷機(jī)16中的熱循環(huán)頻率也增加，第I冷卻臺(tái)20朝目標(biāo)溫度冷卻。相反，當(dāng)?shù)贗溫度傳感器90的測(cè)定溫度為低于目標(biāo)溫度的溫度時(shí)，制冷機(jī)16的運(yùn)行頻率會(huì)減少，第I冷卻臺(tái)20會(huì)朝目標(biāo)溫度進(jìn)行升溫。以此，能夠?qū)⒌贗冷卻臺(tái)20的溫度保持在接近目標(biāo)溫度的溫度范圍。根據(jù)熱負(fù)荷能夠適當(dāng)調(diào)整制冷機(jī)16的運(yùn)行頻率，因此這種控制有利于減少低溫泵10的耗電。
[0048]以下，控制制冷機(jī)16以將第I冷卻臺(tái)20的溫度設(shè)成目標(biāo)溫度的工序稱為“一級(jí)溫度控制”。當(dāng)?shù)蜏乇?0進(jìn)行真空排氣運(yùn)行時(shí)，通常執(zhí)行一級(jí)溫度控制。通過進(jìn)行一級(jí)溫度控制，使得第2冷卻臺(tái)21及低溫低溫板18被冷卻至由制冷機(jī)16的規(guī)格及來自外部的熱負(fù)荷而定的溫度。同樣，控制部100也能夠執(zhí)行以將第2冷卻臺(tái)21的溫度設(shè)成目標(biāo)溫度的方式控制制冷機(jī)16的所謂“二級(jí)溫度控制”。
[0049]圖2為示意表示本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的壓縮機(jī)36的圖。壓縮機(jī)36為使工作氣體在包括低溫泵10的封閉的流體回路中循環(huán)而設(shè)。壓縮機(jī)36從低溫泵10回收并壓縮工作氣體，并再次送到低溫泵10。壓縮機(jī)36具備對(duì)氣體進(jìn)行升壓的壓縮機(jī)主體140、用于將從外部供給來的低壓氣體供給到壓縮機(jī)主體140的低壓配管142、及用于將被壓縮機(jī)主體140壓縮的高壓氣體送到外部的高壓配管144。
[0050]壓縮機(jī)36通過吸入端口 146接收來自低溫泵10的回流氣體。工作氣體從吸入端口 146被送到低壓配管142。吸入端口 146在低壓配管142的末端中設(shè)于壓縮機(jī)36的框體。低壓配管142連接吸入端口 146與壓縮機(jī)主體140的吸入口。
[0051]低壓配管142的中間部分具備用于去除包含在回流氣體中的脈動(dòng)的作為容積的儲(chǔ)罐150。儲(chǔ)罐150設(shè)于吸入端口 146與朝向后述旁通機(jī)構(gòu)152的分支之間。儲(chǔ)罐150中被去除脈動(dòng)的工作氣體通過低壓配管142供給到壓縮機(jī)主體140。也可在儲(chǔ)罐150的內(nèi)部設(shè)有用于清除氣體中不需要的微粒等的過濾器。儲(chǔ)罐150與吸入端口 146之間可以連接用于從外部補(bǔ)充工作氣體的接收端口及配管。
[0052]壓縮機(jī)主體140例如為渦旋方式或旋轉(zhuǎn)式的泵，發(fā)揮對(duì)所吸入的氣體進(jìn)行升壓的作用。壓縮機(jī)主體140將升壓后的工作氣體送到高壓配管144。壓縮機(jī)主體140為利用油來進(jìn)行冷卻的結(jié)構(gòu)，使油循環(huán)的油冷卻配管附隨壓縮機(jī)主體140而設(shè)。因此，升壓的工作氣體以混入少許該油的狀態(tài)被送到高壓配管144。
[0053]因此，在高壓配管144的中間部分設(shè)有油分離器154。在油分離器154從工作氣體分離的油返回到低壓配管142，并可以通過低壓配管142返回到壓縮機(jī)主體140。在油分離器154上可以設(shè)有用于釋放過于高壓的安全閥。
[0054]在連接壓縮機(jī)主體140與油分離器154的高壓配管144的中間部分設(shè)有用于對(duì)從壓縮機(jī)主體140送出的高壓工作氣體進(jìn)行冷卻的熱交換器145。熱交換器145例如通過冷卻水(以虛線表示)冷卻工作氣體。并且，該冷卻水也可用于冷卻對(duì)壓縮機(jī)主體140進(jìn)行冷卻的油。高壓配管144中在熱交換器的上游或及下游中的至少一方可以設(shè)有測(cè)定工作氣體的溫度的溫度傳感器153。
[0055]為連接壓縮機(jī)主體140與油分離器154而設(shè)有2個(gè)路徑。即，設(shè)有經(jīng)由熱交換器145的主流路147和迂回?zé)峤粨Q器145的旁通路149。旁通路149在熱交換器145的上游(壓縮機(jī)主體140的下游)從主流路147分岔，并在熱交換器145的下游(油分離器154的上游)與主流路147匯合。
[0056]在主流路147與旁通路149的匯合位置設(shè)有三通閥151。通過切換三通閥151，能夠?qū)⒐ぷ鳉怏w的流路切換成主流路147與旁通路149中的任一流路。三通閥151可以替換成其他相同流路結(jié)構(gòu)，例如可以通過在主流路147與旁通路149分別設(shè)置二通閥，也能夠?qū)χ髁髀?47與旁通路149進(jìn)行切換。
[0057]經(jīng)由油分離器154的工作氣體通過高壓配管144被送到吸附器156。吸附器156例如為從工作氣體中去除未被儲(chǔ)罐150內(nèi)的過濾器或油分離器154等的流路上的去污部件取凈的污染成分而設(shè)。吸附器156例如通過吸附來去除氣化的油成份。
[0058]吐出端口 148在高壓配管144的末端中設(shè)于壓縮機(jī)36的框體。即，高壓配管144連接壓縮機(jī)主體140與吐出端口 148，在其中間部分設(shè)有熱交換器145、油分離器154及吸附器156。經(jīng)由吸附器156的工作氣體通過吐出端口 148被送到低溫泵10。
[0059]壓縮機(jī)36具備旁通機(jī)構(gòu)152，該旁通機(jī)構(gòu)具有連接低壓配管142與高壓配管144的旁通配管158。在圖示實(shí)施例中，旁通配管158在儲(chǔ)罐150與壓縮機(jī)主體140之間從低壓配管142分岔。并且，旁通配管158在油分離器154與吸附器156之間從高壓配管144分岔。
[0060]旁通機(jī)構(gòu)152具備用于控制不送到低溫泵10而從高壓配管144向低壓配管142迂回的工作氣體流量的控制閥。在圖示實(shí)施例中，在旁通配管158的中間部分并列設(shè)有第I控制閥160及第2控制閥162。一實(shí)施例中，第I控制閥160為常開型電磁閥，而第2控制閥162為常閉型電磁閥。第I控制閥160為使運(yùn)行停止時(shí)的高壓側(cè)和低壓側(cè)的壓力均勻而設(shè)，而第2控制閥162用作旁通配管158的流量控制閥。
[0061]壓縮機(jī)36具備用于測(cè)定來自低溫泵10的回流氣體的壓力的第I壓力傳感器164及用于測(cè)定送往低溫泵10的氣體的壓力的第2壓力傳感器166。第I壓力傳感器164例如設(shè)置于儲(chǔ)罐150中，測(cè)定在儲(chǔ)罐150中被去除脈動(dòng)的回流氣體的壓力。第2壓力傳感器166例如設(shè)于油分離器154與吸附器156之間。
[0062]圖3為用于說明本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的低溫泵10的運(yùn)行方法的流程圖。該運(yùn)行方法包括準(zhǔn)備運(yùn)行(S10)、真空排氣運(yùn)行(S12)。真空排氣運(yùn)行為低溫泵10的常規(guī)運(yùn)行。準(zhǔn)備運(yùn)行包括在常規(guī)運(yùn)行之前執(zhí)行的任意運(yùn)行狀態(tài)?？刂撇?00適時(shí)反復(fù)執(zhí)行該運(yùn)行方法。當(dāng)真空排氣運(yùn)行結(jié)束并開始準(zhǔn)備運(yùn)行時(shí)，位于低溫泵10與真空腔室之間的閘閥通常被關(guān)閉。
[0063]準(zhǔn)備運(yùn)行(SlO)例如為起動(dòng)低溫泵10。低溫泵10的起動(dòng)包括將低溫板18、19從設(shè)置有低溫泵10的環(huán)境溫度(例如室溫)冷卻至超低溫的降溫。降溫過程中的目標(biāo)冷卻溫度是為真空排氣運(yùn)行而設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行溫度。如上所述，該標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行溫度就高溫低溫板19而言可從例如80K至100K左右的范圍選擇,而就低溫低溫板18而言,可從例如IOK至20K左右的范圍中選擇。準(zhǔn)備運(yùn)行(SlO)可以包括利用粗抽閥(未圖示)等將低溫泵10的內(nèi)部粗抽至動(dòng)作開始?jí)毫?例如IPa左右)的粗抽。
[0064]準(zhǔn)備運(yùn)行(SlO)也可以是低溫泵10的再生。再生為在本次真空排氣運(yùn)行結(jié)束之后準(zhǔn)備下一次的真空排氣運(yùn)行而執(zhí)行。再生為再生低溫低溫板18及高溫低溫板19的所謂完全再生或僅再生低溫低溫板18的部分再生。
[0065]再生包括升溫工序、排出工序及冷卻工序。升溫工序包括將低溫泵10的溫度提高到高于上述標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行溫度的高溫即再生溫度的工序。在完全再生時(shí)，再生溫度例如為室溫或稍高于室溫的溫度(例如約290K至約300K)。用于升溫工序的熱源例如為制冷機(jī)16的逆轉(zhuǎn)升溫和/或附設(shè)于制冷機(jī)16的加熱器40、42 (參考圖7)。
[0066]排出工序包括將從低溫板表面再氣化的氣體排到低溫泵10的外部的工序。再氣化的氣體與根據(jù)需要而被導(dǎo)入的吹掃(purge)氣體一同從低溫泵10排出。排出工序中，制冷機(jī)16處于停止運(yùn)行狀態(tài)。冷卻工序包括為重新開始真空排氣運(yùn)行而再次對(duì)低溫低溫板18及高溫低溫板19進(jìn)行冷卻的工序。冷卻工序中的制冷機(jī)16的運(yùn)行狀態(tài)與用于起動(dòng)的降溫相同。但是，完全再生時(shí)，冷卻工序中的低溫板的初始溫度相當(dāng)于室溫水平，而部分再生時(shí)介于室溫與上述標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行溫度之間(例如100K?200K)。
[0067]如圖3所示，繼準(zhǔn)備運(yùn)行(SlO)之后進(jìn)行真空排氣運(yùn)行(S12)。準(zhǔn)備運(yùn)行結(jié)束并開始真空排氣運(yùn)行時(shí)，位于低溫泵10與真空腔室之間的閘閥被開啟。
[0068]真空排氣運(yùn)行(S12)為將從真空腔室朝低溫泵10飛來的氣體分子通過冷凝或吸附而捕捉于冷卻成超低溫的低溫板表面的運(yùn)行狀態(tài)。在高溫低溫板19(例如入口低溫板32)上冷凝通過其冷卻溫度使蒸汽壓充份變低的氣體(例如水分等)。通過入口低溫板32的冷卻溫度而未使蒸汽壓充份變低的氣體通過入口低溫板32進(jìn)入到放射屏蔽件30。在低溫低溫板18上冷凝通過其冷卻溫度使蒸汽壓充份變低的氣體(例如氬等)。通過低溫低溫板18的冷卻溫度也未使蒸汽壓充份變低的氣體(例如氫等)吸附于低溫低溫板18的吸附劑上。以此，低溫泵10能夠使真空腔室的真空度達(dá)到所希望的級(jí)別。
[0069]真空排氣運(yùn)行為保持標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行溫度的穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。另一方面，準(zhǔn)備運(yùn)行期間相當(dāng)于低溫泵10的停機(jī)時(shí)間(即停止真空排氣運(yùn)行期間)，因此盡量短為佳。因此，在準(zhǔn)備運(yùn)行中要求制冷機(jī)16具有高于常規(guī)運(yùn)行的制冷能力。通常情況下，在準(zhǔn)備運(yùn)行中制冷機(jī)16以相當(dāng)高的運(yùn)行頻率(例如所允許的最高的運(yùn)行頻率或接近其的頻率)運(yùn)行。
[0070]圖4為表示典型的降溫運(yùn)行中的溫度特性曲線的一例的圖。圖4中的縱軸及橫軸分別表示溫度及時(shí)間。圖4中概略示出第I冷卻臺(tái)20的溫度Tl及第2冷卻臺(tái)21的溫度T2隨時(shí)間的變化。開始降溫時(shí)的第I冷卻臺(tái)20的溫度Tl及第2冷卻臺(tái)21的溫度T2的初始值均為例如300K，第I冷卻臺(tái)20及第2冷卻臺(tái)21的目標(biāo)冷卻溫度分別為例如100K、15K。并且，在圖4的下方示出制冷機(jī)16的運(yùn)行頻率特性曲線的一例。
[0071]在圖4所示的降溫運(yùn)行中，制冷機(jī)16以全功率運(yùn)行，直到第I冷卻臺(tái)20的溫度Tl達(dá)到目標(biāo)溫度100K。此時(shí)，制冷機(jī)16的運(yùn)行頻率固定在所允許的最大值(例如運(yùn)行頻率95Hz)。藉此第I冷卻臺(tái)20迅速冷卻至目標(biāo)溫度100K。從降溫運(yùn)行開始起經(jīng)過時(shí)間Ta時(shí)，第I冷卻臺(tái)20的溫度Tl達(dá)到目標(biāo)溫度100K。此時(shí)，制冷機(jī)16從全功率運(yùn)行切換成上述一級(jí)溫度控制。之后，第I冷卻臺(tái)20的溫度Tl維持在目標(biāo)溫度100K。由于被切換成一級(jí)溫度控制，制冷機(jī)16的運(yùn)行頻率例如大幅降至40Hz左右。
[0072]第2冷卻臺(tái)21與第I冷卻臺(tái)20相同，通過制冷機(jī)16的全功率運(yùn)行被冷卻。由于第2冷卻臺(tái)21的冷卻速度稍快于第I冷卻臺(tái)20的冷卻速度，因此當(dāng)?shù)贗冷卻臺(tái)20的溫度Tl達(dá)到目標(biāo)溫度100K時(shí)，第2冷卻臺(tái)21被冷卻至稍低于此的溫度(例如80K)。然而，此時(shí)還遠(yuǎn)不及第2冷卻臺(tái)21的目標(biāo)溫度15K。制冷機(jī)16從全功率運(yùn)行切換成一級(jí)溫度控制之后，第2冷卻臺(tái)21緩慢地冷卻至目標(biāo)溫度15K。從降溫運(yùn)行開始起經(jīng)過時(shí)間Tb時(shí)，第2冷卻臺(tái)21的溫度T2達(dá)到目標(biāo)溫度15K。此時(shí)第I冷卻臺(tái)20及第2冷卻臺(tái)21均達(dá)到各自的目標(biāo)冷卻溫度，并結(jié)束降溫。
[0073]如此，降溫運(yùn)行可以包括將制冷機(jī)16的高溫段及低溫段的朝向各自的目標(biāo)溫度降溫的初期冷卻階段及繼初期冷卻階段之后將制冷機(jī)16的高溫段及低溫段調(diào)整到各自的目標(biāo)溫度的調(diào)溫階段。在初期冷卻階段制冷機(jī)16可以以相對(duì)較高的運(yùn)行頻率運(yùn)行，在調(diào)溫階段，制冷機(jī)16則可以以相對(duì)較低的運(yùn)行頻率運(yùn)行。因此，初期冷卻階段可以是高輸出降溫(驟冷階段)，調(diào)溫階段可以是低輸出降溫(或者緩冷階段)。
[0074]如上所述，降溫運(yùn)行的控制由控制部100根據(jù)第I溫度傳感器90及第2溫度傳感器92的測(cè)定溫度而執(zhí)行。控制部100可以從降溫初期到高溫段的低溫端溫度達(dá)到目標(biāo)溫度或接近目標(biāo)溫度的判定閾值溫度為止執(zhí)行初期冷卻階段。初期冷卻階段結(jié)束時(shí)，低溫段的低溫端溫度可以為高于其目標(biāo)溫度的溫度?？刂撇?00可在結(jié)束初期冷卻階段之后開始調(diào)溫階段?？刂撇?00可以以將高溫段的低溫端溫度維持在目標(biāo)溫度，并且將低溫段的低溫端溫度降至目標(biāo)溫度的方式執(zhí)行調(diào)溫階段。控制部100可以將調(diào)溫階段執(zhí)行至低溫段的低溫端溫度達(dá)到目標(biāo)溫度或接近該溫度的判定閾值溫度為止。
[0075]如此，例如在低溫低溫板18的質(zhì)量較大時(shí)，低溫段的冷卻遲于高溫段結(jié)束。板越重越難以冷卻。被設(shè)計(jì)成主要排出非冷凝性氣體(例如氫)的低溫泵具有低溫低溫板18的質(zhì)量變大的趨勢(shì)。因此，本實(shí)施方式所涉及的低溫泵10尤其適合主要用于排出氫氣的低溫栗。
[0076]在另一實(shí)施方式中，控制部100也可以從降溫初期開始執(zhí)行初期冷卻階段直至低溫段的低溫端溫度達(dá)到目標(biāo)溫度或接近目標(biāo)溫度的判定閾值溫度為止。初期冷卻階段結(jié)束時(shí)，高溫段的低溫端溫度可以為低于其目標(biāo)溫度的溫度?？刂撇?00可以從初期冷卻階段結(jié)束起開始調(diào)溫階段?？刂撇?00可以以將低溫段的低溫端溫度維持在目標(biāo)溫度，并將高溫段的低溫端溫度提高到目標(biāo)溫度的方式執(zhí)行調(diào)溫階段?？刂撇?00可以將調(diào)溫階段執(zhí)行至高溫段的低溫端溫度達(dá)到目標(biāo)溫度或接近目標(biāo)溫度的判定閾值溫度為止。
[0077]本實(shí)施方式中，冷卻系統(tǒng)15構(gòu)成為在降溫運(yùn)行中至少暫時(shí)對(duì)制冷機(jī)16的高溫段選擇性地賦予冷卻緩和作用。例如，冷卻系統(tǒng)15獨(dú)立于制冷機(jī)16的熱循環(huán)頻率的控制，而僅降低高溫段的冷卻能力。因此，冷卻系統(tǒng)15構(gòu)成為在降溫運(yùn)行中至少暫時(shí)對(duì)制冷機(jī)16的高溫段供給與真空排氣運(yùn)行相比溫度更高的工作氣體。
[0078]冷卻系統(tǒng)15通過壓縮機(jī)36中的流路切換控制提高供給到制冷機(jī)16的工作氣體溫度?？刂撇?00根據(jù)制冷機(jī)16的運(yùn)行狀態(tài)切換壓縮機(jī)36中的工作氣體的流路。當(dāng)制冷機(jī)16不處于降溫運(yùn)行狀態(tài)時(shí)(例如為常規(guī)真空排氣運(yùn)行時(shí))，控制部100使工作氣體流向經(jīng)由熱交換器145的主流路147，當(dāng)處于降溫運(yùn)行狀態(tài)時(shí)切換流路，以使工作氣體流向旁通路149。
[0079]圖5為用于說明本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的壓縮機(jī)36中的流路切換控制的流程圖。該處理通過控制部100以規(guī)定周期反復(fù)進(jìn)行。首先，控制部100判定制冷機(jī)16的運(yùn)行狀態(tài)(S20)。當(dāng)制冷機(jī)16不進(jìn)行降溫運(yùn)行時(shí)(S20為“否”)，控制部100切換三通閥151，以使工作氣體在壓縮機(jī)36中經(jīng)由主流路147(S22)。在上一次的主判定中為不進(jìn)行降溫運(yùn)行時(shí)，繼續(xù)保持經(jīng)由主流路147的狀態(tài)。
[0080]另一方面，制冷機(jī)16進(jìn)行降溫運(yùn)行時(shí)(S20為是)，控制部100切換三通閥151，以使工作氣體在壓縮機(jī)36中經(jīng)由旁通路149 (S24)。在上一次的判定中進(jìn)行降溫運(yùn)行時(shí)，持續(xù)保持經(jīng)由旁通路149的狀態(tài)。
[0081]控制部100可以使工作氣體例如僅限在降溫運(yùn)行的初期冷卻階段在壓縮機(jī)36中經(jīng)由旁通路149?；蛘?，控制部100可以使工作氣體經(jīng)由旁通路149直至降溫運(yùn)行結(jié)束為止。控制部100切換三通閥151，以使工作氣體在開始進(jìn)行真空排氣運(yùn)行之前返回到主流路147。
[0082]通過這種三通閥151的切換動(dòng)作，工作氣體在真空排氣運(yùn)行中經(jīng)由主流路147即熱交換器145，另一方面，工作氣體在降溫運(yùn)行中不經(jīng)由熱交換器145而經(jīng)由旁通路149。因此，在真空排氣運(yùn)行中被熱交換器145冷卻的低溫的工作氣體被供給到制冷機(jī)16。另一方面，在降溫運(yùn)行中工作氣體不經(jīng)由熱交換器145，因此在壓縮機(jī)主體140獲得壓縮熱而成為高溫的工作氣體直接被供給到制冷機(jī)16。
[0083]圖6為表示本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的降溫運(yùn)行中的溫度特性曲線的一例的圖。在該降溫運(yùn)行中，通過壓縮機(jī)36的流路切換控制，高溫的工作氣體從開始降溫運(yùn)行到結(jié)束降溫運(yùn)行期間持續(xù)供給到制冷機(jī)16。如同圖4，圖6的縱軸及橫軸分別表示溫度及時(shí)間。開始降溫時(shí)的第I冷卻臺(tái)20的溫度Tl及第2冷卻臺(tái)21的溫度T2的初始值例如均為300K，第I冷卻臺(tái)20及第2冷卻臺(tái)21的目標(biāo)冷卻溫度例如分別為100K、15K。圖6中為進(jìn)行比較，以虛線表示圖4所示的溫度特性曲線。并且，在圖6的下方示出制冷機(jī)16的運(yùn)行頻率特性曲線的一例。同樣為進(jìn)行比較，以虛線表示圖4所示的運(yùn)行頻率特性曲線。
[0084]在圖6所示的降溫運(yùn)行中，制冷機(jī)16以全功率運(yùn)行，直至第I冷卻臺(tái)20的溫度Tl達(dá)到目標(biāo)溫度100Κ。此時(shí)制冷機(jī)16的運(yùn)行頻率固定在所允許的最大值(例如運(yùn)行頻率95Hz)。藉此，第I冷卻臺(tái)20迅速冷卻至目標(biāo)溫度100K。
[0085]然而，由于高溫的工作氣體供給到制冷機(jī)16而使得高溫段的冷卻能力下降。因此，第I冷卻臺(tái)20的降溫速度也隨之下降(如圖所示溫度梯度變緩)。因此，從開始降溫運(yùn)行起經(jīng)過時(shí)間Ta + Λ Ta時(shí)，第I冷卻臺(tái)20的溫度Tl達(dá)到目標(biāo)溫度100Κ。此時(shí)，制冷機(jī)16從全功率運(yùn)行切換成上述一級(jí)溫度控制。之后，第I冷卻臺(tái)20的溫度Tl維持在目標(biāo)溫度100Κ。通過被切換成一級(jí)溫度控制，制冷機(jī)16的運(yùn)行頻率例如大幅降至40Hz左右。如此，通過將高溫的工作氣體供給到制冷機(jī)16，從而初期冷卻階段僅延長了時(shí)間Λ Ta。
[0086]另一方面，如圖6所示，初期冷卻階段中的第2冷卻臺(tái)21的降溫速度不下降。如上所述，這是因?yàn)槟軌蚩醋霰緦?shí)施方式中的冷卻緩和作用不對(duì)制冷機(jī)16的低溫段的冷卻能力造成影響。換言之，降溫運(yùn)行與真空排氣運(yùn)行的工作氣體的溫差被設(shè)定成不對(duì)制冷機(jī)16的低溫段冷卻能力造成影響。
[0087]因此，第I冷卻臺(tái)20與第2冷卻臺(tái)21的溫差急劇擴(kuò)大。因此，如圖6所示，從開始降溫運(yùn)行起經(jīng)過時(shí)間Ta時(shí)的溫差與圖4所例示的典型的降溫相比變大。并且，通過對(duì)高溫段的冷卻緩和作用切換成一級(jí)溫度控制僅推遲了 ATa，藉此該時(shí)間ATa中的第2冷卻臺(tái)21的降溫速度變大。如此一來，能夠進(jìn)一步降低第I冷卻臺(tái)20的溫度Tl達(dá)到目標(biāo)溫度100K時(shí)的第2冷卻臺(tái)21的溫度T2。
[0088]圖6所例示的溫度特性曲線中，從開始降溫運(yùn)行起經(jīng)過時(shí)間Tb-ATb時(shí)第2冷卻臺(tái)21的溫度T2達(dá)到目標(biāo)溫度15K。該例子中，降溫運(yùn)行被調(diào)整成在第I冷卻臺(tái)20的溫度Tl達(dá)到目標(biāo)溫度100K時(shí)，使第2冷卻臺(tái)21的溫度T2也達(dá)到目標(biāo)溫度15K。第I冷卻臺(tái)20及第2冷卻臺(tái)21同時(shí)達(dá)到各自的目標(biāo)冷卻溫度，并結(jié)束降溫。在圖6所示的例子中，與圖4所示的典型情況相比，降溫運(yùn)行時(shí)間縮短了時(shí)間Λ Tb。
[0089]根據(jù)本實(shí)施方式，通過將溫度比較高的工作氣體供給到降溫運(yùn)行中的制冷機(jī)16能夠縮短降溫時(shí)間。因此，能夠縮短低溫泵的停機(jī)時(shí)間(例如再生時(shí)間)。
[0090]作為為縮短降溫時(shí)間而提高制冷機(jī)的冷卻能力的直接性方法可以考慮加大制冷機(jī)的容積和/或加大壓縮機(jī)的回收側(cè)與供給側(cè)的差壓。然而，這種方法需要對(duì)制冷機(jī)和/或壓縮機(jī)中加以大規(guī)模的設(shè)計(jì)變更，因此會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品價(jià)格上漲。本實(shí)施方式還具有無需加以這種大的設(shè)計(jì)變更就能夠縮短降溫時(shí)間的優(yōu)點(diǎn)。
[0091]上述實(shí)施方式中，高溫的工作氣體在降溫運(yùn)行期間繼續(xù)供給到制冷機(jī)16。然而，冷卻系統(tǒng)15可以構(gòu)成為在降溫運(yùn)行中暫時(shí)或斷續(xù)地對(duì)制冷機(jī)16的高溫段選擇性地賦予冷卻緩和作用。顯然，即便如此也能夠獲得相同的縮短降溫時(shí)間的效果。
[0092]因此，冷卻系統(tǒng)15例如可以構(gòu)成為至少在初期冷卻階段期間對(duì)制冷機(jī)16的高溫段賦予冷卻緩和作用。此時(shí)，通過延長初期冷卻階段能夠使得制冷機(jī)16維持或延長高運(yùn)行頻率的狀態(tài)。或者可以構(gòu)成為至少在調(diào)溫階段期間對(duì)制冷機(jī)16的高溫段賦予冷卻緩和作用。此時(shí)，制冷機(jī)16的運(yùn)行頻率變高，以使對(duì)于高溫段的冷卻緩和作用相抵消。其結(jié)果，能夠提高低溫段的冷卻能力。
[0093]上述實(shí)施方式中，降溫運(yùn)行被調(diào)整為，在第I冷卻臺(tái)20的溫度Tl達(dá)到目標(biāo)溫度時(shí)第2冷卻臺(tái)21的溫度Τ2也達(dá)到目標(biāo)溫度。然而，如同圖4所示的典型情況，降溫運(yùn)行可以被調(diào)整為，在第I冷卻臺(tái)20的溫度Tl達(dá)到目標(biāo)溫度時(shí)第2冷卻臺(tái)21的溫度Τ2變成高于目標(biāo)溫度的溫度?；蛘呓禍剡\(yùn)行可以被調(diào)整為，在第I冷卻臺(tái)20的溫度Tl達(dá)到目標(biāo)溫度時(shí)第2冷卻臺(tái)21的溫度Τ2變成低于目標(biāo)溫度的溫度。
[0094]并且，在上述實(shí)施方式中，在降溫運(yùn)行的初期，制冷機(jī)16以全功率運(yùn)行，之后被切換成一級(jí)溫度控制。然而，控制部100可以在降溫運(yùn)行中從一開始就執(zhí)行一級(jí)溫度控制。此時(shí)，隨著第I冷卻臺(tái)20的降溫，從高輸出的降溫逐漸過渡到低輸出的降溫?；蛘?，控制部100也可在降溫運(yùn)行中執(zhí)行二級(jí)溫度控制。例如，控制部100還可以在降溫運(yùn)行的初期冷卻階段執(zhí)行二級(jí)溫度控制，并在第2冷卻臺(tái)21被冷卻至接近目標(biāo)溫度時(shí)切換成一級(jí)溫度控制。
[0095]圖7為示意表示本發(fā)明的另一實(shí)施方式所涉及的低溫泵10的圖。低溫泵10具備構(gòu)成為對(duì)制冷機(jī)16的高溫段賦予熱負(fù)荷的熱負(fù)荷生成要件?？刂撇?00使熱負(fù)荷生成要件工作，以在降溫運(yùn)行中至少暫時(shí)對(duì)制冷機(jī)16的高溫段選擇性地賦予熱負(fù)荷。通過熱負(fù)荷生成要件制冷機(jī)16的高溫段選擇性地獲得冷卻緩和作用。該熱負(fù)荷生成要件可以是用于通過輻射或傳導(dǎo)來對(duì)高溫段的低溫端或其冷卻對(duì)象進(jìn)行加熱的加熱裝置。
[0096]低溫泵10可以具備用于加熱殼體38的第I加熱器40。第I加熱器40通過加熱殼體38從殼體38對(duì)放射屏蔽件30賦予輻射熱。以此，能夠暫時(shí)增加對(duì)放射屏蔽件30的熱負(fù)荷。第I加熱器40例如可以是覆蓋殼體38的表面(例如側(cè)面)的帶式加熱器?；蛘?，第I加熱器40可以構(gòu)成為向殼體38的外表面噴吹高溫氣體。
[0097]低溫泵10可以具備用于加熱第I冷卻臺(tái)20和/或放射屏蔽件30的第2加熱器42。第2加熱器42可以直接安裝于第I冷卻臺(tái)20和/或放射屏蔽件30。第2加熱器42例如可以在放射屏蔽件30的外側(cè)安裝于第I冷卻臺(tái)20。
[0098]以上，根據(jù)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說明。本發(fā)明不限于上述實(shí)施方式，可以有各種設(shè)計(jì)變更、各種變形例，并且這種變形例也屬于本發(fā)明范圍，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解這一點(diǎn)。
[0099]例如，為了提高供給工作氣體溫度，也可在升溫工序中減弱熱交換器145的冷卻能力來代替設(shè)置旁通路149及切換流路。例如可以減少熱交換器145的制冷劑(冷卻水)的流量，或可以提高冷卻水溫度?；蛘?，可以在熱交換器145的制冷劑流路上設(shè)置與工作氣體進(jìn)行熱交換的主流路和不與其進(jìn)行熱交換的旁通路，并如同上述實(shí)施例根據(jù)制冷機(jī)16的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行切換。
[0100]上述實(shí)施方式中，為了使工作氣體流動(dòng)而選擇性地使用主流路147與旁通路149，但并不限于此。通過調(diào)整主流路147與旁通路149的流量比可以稍微調(diào)整工作氣體溫度。
[0101]冷卻系統(tǒng)15可以在工作氣體循環(huán)回路(例如制冷機(jī)16、低壓導(dǎo)管35、壓縮機(jī)36或高壓導(dǎo)管34)上具備用于控制工作氣體溫度的加熱要件和/或冷卻要件。
【權(quán)利要求】
1.一種低溫泵，具備高溫低溫板、低溫低溫板及冷卻系統(tǒng)，該低溫泵的特征在于，所述冷卻系統(tǒng)具備: 制冷機(jī)，具備用于冷卻所述高溫低溫板的高溫段及用于冷卻所述低溫低溫板的低溫段；及 控制部，用于控制降溫運(yùn)行，該降溫運(yùn)行為了開始進(jìn)行所述低溫泵的真空排氣運(yùn)行而對(duì)所述高溫段及所述低溫段進(jìn)行冷卻， 所述冷卻系統(tǒng)構(gòu)成為在所述降溫運(yùn)行中至少暫時(shí)對(duì)所述高溫段選擇性地賦予冷卻緩和作用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫泵，其特征在于， 所述冷卻系統(tǒng)構(gòu)成為在所述降溫運(yùn)行中至少暫時(shí)對(duì)所述高溫段供給與所述真空排氣運(yùn)行相比更高溫的工作氣體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的低溫泵，其特征在于， 所述低溫泵還具備熱負(fù)荷生成要件，該熱負(fù)荷生成要件構(gòu)成為對(duì)所述高溫段賦予熱負(fù)荷。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的低溫泵，其特征在于， 所述降溫運(yùn)行包括將所述高溫段及所述低溫段的溫度向各自的目標(biāo)溫度降溫的初期冷卻階段， 所述冷卻系統(tǒng)構(gòu)成為在所述初期冷卻階段至少暫時(shí)對(duì)所述高溫段選擇性地賦予冷卻緩和作用。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的低溫泵，其特征在于， 所述降溫運(yùn)行包括繼初期冷卻階段之后將所述高溫段及所述低溫段的溫度調(diào)整到各自的目標(biāo)溫度的調(diào)溫階段，所述初期冷卻階段結(jié)束時(shí)所述低溫段的冷卻溫度高于目標(biāo)溫度， 所述控制部以在所述調(diào)溫階段將所述高溫段冷卻到目標(biāo)溫度的方式控制所述制冷機(jī)的熱循環(huán)頻率， 所述冷卻系統(tǒng)構(gòu)成為在所述調(diào)溫階段至少暫時(shí)對(duì)所述高溫段選擇性地賦予冷卻緩和作用。
6.一種低溫泵的運(yùn)行方法，其特征在于，包括如下工序: 利用制冷機(jī)將低溫板從溫度比真空排氣運(yùn)行所需的超低溫高的初期溫度冷卻至該超低溫的工序；及 在進(jìn)行所述冷卻工序之后開始進(jìn)行真空排氣運(yùn)行的工序， 所述冷卻工序包括對(duì)所述制冷機(jī)的高溫段選擇性地賦予冷卻緩和作用的工序。
【文檔編號(hào)】F04B37/08GK103994050SQ201410047981
【公開日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2014年2月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月18日
【發(fā)明者】高橋走 申請(qǐng)人:住友重機(jī)械工業(yè)株式會(huì)社