低溫泵及其再生方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種低溫泵及其再生方法，本發(fā)明的課題在于，在低溫泵的再生中促進(jìn)水的排出。本發(fā)明的低溫泵的再生方法具備：第1排出工序（S12），包括在第1壓力范圍內(nèi)交替進(jìn)行低溫泵容器的排氣和吹掃氣體的供給；第2排出工序（S18），包括使低溫泵容器排氣直至低于第1壓力范圍的低壓區(qū)域。第2排出工序包括如下步驟：在低壓區(qū)域至少判定一次是否結(jié)束第2排出工序；及在首次判定是否結(jié)束第2排出工序之前，向低溫泵容器供給吹掃氣體。
【專利說明】低溫泵及其再生方法
[0001]本申請主張基于2013年3月12日申請的日本專利申請第2013-049483號的優(yōu)先權(quán)。該申請的全部內(nèi)容通過參考援用于本說明書中。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種低溫泵及其再生方法。

【背景技術(shù)】
[0003]低溫泵是通過冷凝或吸附將氣體分子捕捉于冷卻成超低溫的低溫板上而進(jìn)行排氣的真空泵。為了實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體電路制造工藝等所要求的清潔的真空環(huán)境，通常利用低溫泵。低溫泵是所謂氣體捕集式真空泵，因此需要定期向外部排出已捕捉的氣體進(jìn)行再生。水的排出是低溫泵的再生中的問題之一。
[0004]專利文獻(xiàn)1:國際公開第2005/052369號
[0005]專利文獻(xiàn)2:日本特開平9-14133號公報(bào)
[0006]專利文獻(xiàn)3:日本特開2009-156220號公報(bào)
[0007]專利文獻(xiàn)4:日本特開2002-249876號公報(bào)


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的某一方式的例示性目的之一為在低溫泵的再生中促進(jìn)水的排出。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的某一方式，提供一種低溫泵，其中，具備:低溫板；低溫泵容器，容納所述低溫板；及控制部，構(gòu)成為為了所述低溫板的再生而控制所述低溫泵容器的排氣和向所述低溫泵容器的吹掃氣體的供給，所述控制部執(zhí)行如下工序:第I排出工序，包括在第I壓力范圍內(nèi)交替進(jìn)行所述低溫泵容器的排氣和所述吹掃氣體的供給；及第2排出工序，包括使所述低溫泵容器排氣直至低于所述第I壓力范圍的低壓區(qū)域，所述第2排出工序包括如下步驟:在所述低壓區(qū)域至少判定一次是否結(jié)束所述第2排出工序；及在首次判定是否結(jié)束所述第2排出工序之前，向所述低溫泵容器供給吹掃氣體。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的某一方式，提供一種低溫泵的再生方法，其中，具備:第I排出工序，包括在第I壓力范圍內(nèi)交替進(jìn)行低溫泵容器的排氣和吹掃氣體的供給；及第2排出工序，包括使所述低溫泵容器排氣直至低于所述第I壓力范圍的低壓區(qū)域，所述第2排出工序包括如下步驟:在所述低壓區(qū)域至少判定一次是否結(jié)束所述第2排出工序；及在首次判定是否結(jié)束所述第2排出工序之前，向所述低溫泵容器供給吹掃氣體。
[0011 ] 根據(jù)本發(fā)明，能夠在低溫泵的再生中促進(jìn)水的排出。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是示意地表示本發(fā)明的某一實(shí)施方式所涉及的低溫泵的圖。
[0013]圖2是用于說明本發(fā)明的某一實(shí)施方式所涉及的再生方法的流程圖。
[0014]圖3是例示本發(fā)明的某一實(shí)施方式所涉及的再生順序的圖。
[0015]圖中:10-低溫泵，18-低溫低溫板，19-高溫低溫板，38-殼體，72-粗抽閥，73-粗抽泵，74-放氣閥，75-吹掃氣體源，100-控制部。

【具體實(shí)施方式】
[0016]圖1是示意地表示本發(fā)明的某一實(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射裝置等的真空腔室以用于將真空腔室內(nèi)部的真空度提高至所期望的工藝所要求的水平。
[0017]低溫泵10具有用于接收氣體的吸氣口 12。吸氣口 12是朝向低溫泵10的內(nèi)部空間14的入口。應(yīng)排出的氣體從安裝有低溫泵10的真空腔室通過吸氣口 12進(jìn)入低溫泵10的內(nèi)部空間14。
[0018]另外，以下為了通俗易懂地表示低溫泵10的構(gòu)成要件的位置關(guān)系，有時(shí)使用“軸向”、“徑向”這樣的術(shù)語。軸向表不通過吸氣口 12的方向，徑向表不沿吸氣口 12的方向。為方便起見，有時(shí)將軸向上相對靠近吸氣口 12的方向稱為“上”，相對遠(yuǎn)離吸氣口 12的方向稱為“下”。即，有時(shí)將相對遠(yuǎn)離低溫泵10的底部的方向稱為“上”，相對靠近低溫泵10的底部的方向稱為“下”。關(guān)于徑向，有時(shí)將靠近吸氣口 12的中心的方向稱為“內(nèi)”，靠近吸氣口 12的周邊的方向稱為“外”。另外，這種表達(dá)與低溫泵10安裝于真空腔室時(shí)的配置沒有關(guān)系。例如，低溫泵10也可在鉛垂方向上使吸氣口 12朝下安裝于真空腔室。
[0019]低溫泵10具備低溫低溫板18及高溫低溫板19。而且,低溫泵10具備冷卻高溫低溫板19及低溫低溫板18的冷卻系統(tǒng)。該冷卻系統(tǒng)具備制冷機(jī)16及壓縮機(jī)36。
[0020]制冷機(jī)16是例如吉福德-麥克馬洪式制冷機(jī)(所謂GM制冷機(jī))等超低溫制冷機(jī)。制冷機(jī)16是具備第I冷卻臺20、第2冷卻臺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2級式制冷機(jī)。因此，制冷機(jī)16的高溫段具備第I冷卻臺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21、第2缸體23及第2置換器25。
[0021]第I缸體22與第2缸體23串聯(lián)連接。第I冷卻臺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20與第2冷卻臺21。第2冷卻臺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的各自的內(nèi)部以沿制冷機(jī)16的長邊方向(圖1中為左右方向)能夠移動(dòng)的方式配置有第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)在一起。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)。
[0022]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以使第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)部能夠往復(fù)移動(dòng)的方式連接于第I置換器24及第2置換器25。而且，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)17包括以周期性重復(fù)進(jìn)行工作氣體的吸入和吐出的方式切換工作氣體的流路的流路切換機(jī)構(gòu)。流路切換機(jī)構(gòu)例如包括閥部和驅(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)閥旋轉(zhuǎn)的馬達(dá)。馬達(dá)也可以是例如AC馬達(dá)或DC馬達(dá)。并且，流路切換機(jī)構(gòu)也可以是通過線性馬達(dá)而被驅(qū)動(dòng)的直動(dòng)式機(jī)構(gòu)。
[0023]制冷機(jī)16經(jīng)由高壓導(dǎo)管34及低壓導(dǎo)管35連接于壓縮機(jī)36。制冷機(jī)16在內(nèi)部使由壓縮機(jī)36供給的高壓工作氣體(例如氦)膨脹而在第I冷卻臺20及第2冷卻臺21產(chǎn)生寒冷。壓縮機(jī)36回收在制冷機(jī)16膨脹的工作氣體并再次進(jìn)行加壓而供給制冷機(jī)16。
[0024]具體而言，首先驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)17連通高壓導(dǎo)管34和制冷機(jī)16的內(nèi)部空間。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)部空間被高壓的工作氣體填滿，則驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)17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。由此工作氣體膨脹。膨脹的工作氣體回收到壓縮機(jī)36。與這種工作氣體的供排同步，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)。通過重復(fù)進(jìn)行這種熱循環(huán)，制冷機(jī)16在第I冷卻臺20及第2冷卻臺21產(chǎn)生寒冷。
[0025]制冷機(jī)16構(gòu)成為使第I冷卻臺20冷卻至第I溫度水平，且使第2冷卻臺21冷卻至第2溫度水平。第2溫度水平比第I溫度水平更低。例如，第I冷卻臺20冷卻至65K?120K左右、優(yōu)選冷卻至80K?100K，第2冷卻臺21冷卻至IOK?20K左右。
[0026]圖1表示包括低溫泵10的內(nèi)部空間14的中心軸及制冷機(jī)16的中心軸的截面。圖1所示的低溫泵10為所謂臥式低溫泵。臥式低溫泵一般為制冷機(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)明也同樣能夠適用于所謂立式低溫泵。立式低溫泵是制冷機(jī)沿低溫泵的軸向配設(shè)的低溫泵。
[0027]低溫低溫板18設(shè)置于低溫泵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。板部件26例如分別具有圓錐臺側(cè)面的形狀，即所謂傘狀的形狀。各板部件26中通常設(shè)置有活性炭等吸附劑27。吸附劑27例如粘結(jié)于板部件26的背面。如此，低溫低溫板18具備用于吸附氣體分子的吸附區(qū)域。
[0028]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21。如此，低溫低溫板18熱連接于第2冷卻臺21。由此，低溫低溫板18冷卻至第2溫度水平。
[0029]高溫低溫板19具備放射屏蔽件30及入口低溫板32。高溫低溫板19以包圍低溫低溫板18的方式設(shè)置于低溫低溫板18的外側(cè)。高溫低溫板19熱連接于第I冷卻臺20，高溫低溫板19冷卻至第I溫度水平。
[0030]設(shè)置放射屏蔽件30主要是為了保護(hù)低溫低溫板18不受來自低溫泵10的殼體38的輻射熱的影響。放射屏蔽件30位于殼體38與低溫低溫板18之間，且包圍低溫低溫板18。放射屏蔽件30的軸向上端朝向吸氣口 12開放。放射屏蔽件30具有軸向下端封閉的筒形(例如圓筒)形狀，形成為杯狀。放射屏蔽件30的側(cè)面具有用于安裝制冷機(jī)16的孔，第2冷卻臺21從該孔插入到放射屏蔽件30中。在該安裝孔的外周部將第I冷卻臺20固定于放射屏蔽件30的外表面。如此放射屏蔽件30熱連接于第I冷卻臺20。
[0031]入口低溫板32在吸氣口 12處沿徑向配置。入口低溫板32的外周部被固定于放射屏蔽件30的開口端，從而熱連接于放射屏蔽件30。入口低溫板32設(shè)置成從低溫低溫板18向軸向上方遠(yuǎn)離。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。
[0032]入口低溫板32是為了對進(jìn)入吸氣口 12的氣體進(jìn)行排氣而設(shè)置的。在入口低溫板32的溫度下冷凝的氣體(例如水分)捕集于其表面。并且，設(shè)置入口低溫板32是為了保護(hù)低溫低溫板18不受來自低溫泵10的外部熱源(例如，安裝有低溫泵10的真空腔室內(nèi)的熱源)的輻射熱的影響。除了輻射熱，入口低溫板32還限制氣體分子的進(jìn)入。入口低溫板32占據(jù)吸氣口 12的開口面積的一部分以便將通過吸氣口 12流入內(nèi)部空間14的氣體限制在所期望的量。
[0033]低溫泵10具備殼體38。殼體38是用于隔開低溫泵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。殼體38設(shè)置于高溫低溫板19的外偵牝且包圍高溫低溫板19。并且，殼體38容納制冷機(jī)16。SP，殼體38為容納高溫低溫板19及低溫低溫板18的低溫泵容器。
[0034]殼體38以不接觸高溫低溫板19及制冷機(jī)16的低溫部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的外表面暴露于外部環(huán)境,其溫度比被冷卻的高溫低溫板19高(例如大致室溫)。
[0035]并且，殼體38具備從其開口端朝向徑向外側(cè)延伸的吸氣口凸緣56。吸氣口凸緣56是用于在真空腔室安裝低溫泵10的凸緣。在真空腔室的開口設(shè)置有閘閥(未圖示)，吸氣口凸緣56安裝于該閘閥。由此，閘閥位于入口低溫板32的軸向上方。例如使低溫泵10再生時(shí)閘閥設(shè)為關(guān)，在低溫泵10使真空腔室進(jìn)行排氣時(shí)閘閥設(shè)為開。
[0036]在殼體38上安裝有通氣閥70、粗抽閥72及放氣閥74。
[0037]通氣閥70例如設(shè)置于用于將流體從低溫泵10的內(nèi)部向外部環(huán)境排出的排出管路80的末端。通過通氣閥70的開閥來允許排出管路80的流動(dòng)，通過通氣閥70的閉閥來切斷排出管路80的流動(dòng)。排出的流體基本上為氣體，但也可為液體或氣液的混合物。例如，被低溫泵10冷凝的氣體的液化物也可以混在排出流體中。通過通氣閥70的開閥，能夠?qū)a(chǎn)生于殼體38的內(nèi)部的正壓向外部釋放。
[0038]粗抽閥72連接于粗抽泵73。通過粗抽閥72的開閉，連通或切斷粗抽泵73與低溫泵10。通過打開粗抽閥72，粗抽泵73與殼體38連通。通過關(guān)閉粗抽閥72，粗抽泵73與殼體38切斷。通過打開粗抽閥72且使粗抽泵73工作，能夠?qū)Φ蜏乇?0的內(nèi)部進(jìn)行減壓。
[0039]粗抽泵73為用于對低溫泵10進(jìn)行真空抽氣的真空泵。粗抽泵73為用于向低溫泵10提供低溫泵10的工作壓力范圍的低真空區(qū)域，換言之，提供作為低溫泵10的工作開始壓力的基礎(chǔ)壓力水平的真空泵。粗抽泵73能夠?qū)んw38從大氣壓減壓到基礎(chǔ)壓力水平?；A(chǔ)壓力水平相當(dāng)于粗抽泵73的高真空區(qū)域，包含在粗抽泵73與低溫泵10的工作壓力范圍重疊的部分?；A(chǔ)壓力水平例如在IPa以上且50Pa以下(例如IOPa左右)的范圍內(nèi)。
[0040]典型情況下，粗抽泵73作為與低溫泵10分開的真空裝置而設(shè)置，例如構(gòu)成包括與低溫泵10連接的真空腔室的真空系統(tǒng)的一部分。低溫泵10為真空腔室的主泵，粗抽泵73為輔助泵。
[0041]放氣閥74連接于未圖示的吹掃氣體源75。吹掃氣體例如為氮?dú)?。吹掃氣體可以是干燥的氣體，也可以是加熱(例如高于室溫的溫度)的氣體。通過放氣閥74的開閉來連通或切斷吹掃氣體源75與低溫泵10，從而控制吹掃氣體向低溫泵10的供給。通過打開放氣閥74來允許吹掃氣體從吹掃氣體源75向殼體38流動(dòng)。通過關(guān)閉放氣閥74來切斷吹掃氣體從吹掃氣體源75向殼體38流動(dòng)。通過打開放氣閥74將吹掃氣體從吹掃氣體源75導(dǎo)入至殼體38，從而能夠?qū)Φ蜏乇?0的內(nèi)部進(jìn)行升壓。
[0042]低溫泵10具備用于測定第I冷卻臺20的溫度的第I溫度傳感器90、及用于測定第2冷卻臺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20。第2溫度傳感器92安裝于第2冷卻臺21。另外，第I溫度傳感器90也可以安裝于高溫低溫板19。第2溫度傳感器92也可以安裝于低溫低溫板18。
[0043]并且，在殼體38的內(nèi)部設(shè)置有壓力傳感器94。壓力傳感器94例如在高溫低溫板19的外側(cè)設(shè)置于制冷機(jī)16的近旁。壓力傳感器94周期性地測定殼體38的壓力，并將表示測定壓力的信號向控制部100輸出。壓力傳感器94以其輸出能夠進(jìn)行通信的方式連接于控制部100。
[0044]壓力傳感器94具有包括通過低溫泵10實(shí)現(xiàn)的較高的真空水平和大氣壓水平這兩者的較廣的測量范圍。優(yōu)選測量范圍內(nèi)至少包括再生處理中有可能產(chǎn)生的壓力范圍。由此，壓力傳感器94的測量范圍的下限為例如IPa (或IOPa)量級，上限為IO5Pa量級。另外，用于測定真空水平的壓力傳感器和用于測定大氣壓水平的壓力傳感器可以分別設(shè)置于低溫泵10。
[0045]壓力傳感器54也可以是例如晶體壓力計(jì)。晶體壓力計(jì)是利用晶體振子的振動(dòng)阻力通過壓力變化的現(xiàn)象來測定壓力的傳感器?；蛘邏毫鞲衅?4也可以是皮拉尼真空計(jì)等熱傳導(dǎo)真空計(jì)或熱陰極電離真空計(jì)。
[0046]并且，低溫泵10具備用于控制低溫泵10的控制部100。控制部100可一體設(shè)置于低溫泵10，也可以構(gòu)成為與低溫泵10分體設(shè)置的控制裝置。
[0047]控制部100構(gòu)成為為了低溫泵10的真空排氣運(yùn)行及再生運(yùn)行而控制制冷機(jī)16。控制部100構(gòu)成為為了低溫板的再生而控制低溫泵容器的排氣和吹掃氣體向低溫泵容器的供給。控制部100主要在再生過程中根據(jù)需要控制通氣閥70、粗抽閥72及放氣閥74的開閉。控制部100構(gòu)成為接收包括第I溫度傳感器90、第2溫度傳感器92及壓力傳感器94的各種傳感器的測定結(jié)果?？刂撇?00根據(jù)這種測定結(jié)果運(yùn)算賦予制冷機(jī)16及各種閥的控制指令。
[0048]例如，在真空排氣運(yùn)行中，控制部100以使冷卻臺溫度(例如第I冷卻臺溫度)達(dá)到目標(biāo)冷卻溫度的方式控制制冷機(jī)16。第I冷卻臺20的目標(biāo)溫度通常設(shè)定為恒定值。第I冷卻臺20的目標(biāo)溫度例如按照安裝有低溫泵10的真空腔室中進(jìn)行的工藝規(guī)定為規(guī)格參數(shù)。
[0049]以下對基于上述結(jié)構(gòu)的低溫泵10的動(dòng)作進(jìn)行說明。低溫泵10工作時(shí)，首先在其工作之前通過粗抽閥72用粗抽泵73對低溫泵10的內(nèi)部進(jìn)行粗抽使其達(dá)到工作開始壓力(例如IPa至IOPa左右)。之后使低溫泵10工作。根據(jù)控制部100的控制，第I冷卻臺20及第2冷卻臺21通過制冷機(jī)16的驅(qū)動(dòng)而被冷卻，與它們熱連接的高溫低溫板19、低溫低溫板18也被冷卻。
[0050]入口低溫板32對從真空腔室向低溫泵10內(nèi)部飛來的氣體分子進(jìn)行冷卻，使在該冷卻溫度下蒸汽壓充分變低的氣體(例如水分等)冷凝于表面而被排氣。在入口低溫板32的冷卻溫度下蒸汽壓未充分變低的氣體通過入口低溫板32進(jìn)入放射屏蔽件30內(nèi)部。進(jìn)入的氣體分子中，在低溫低溫板18的冷卻溫度下蒸汽壓充分變低的氣體冷凝于其表面而被排氣。在該冷卻溫度下蒸汽壓也未充分變低的氣體(例如氫等)通過粘結(jié)于低溫低溫板18的表面并被冷卻的吸附劑27吸附而被排氣。如此，能夠使安裝有低溫泵10的真空腔室的真空度達(dá)到所期望的水平。
[0051]通過持續(xù)進(jìn)行排氣運(yùn)行，在低溫泵10中逐漸蓄積氣體。為了將蓄積的氣體向外部排出，在滿足預(yù)定的再生開始條件時(shí)進(jìn)行低溫泵10的再生。再生開始條件例如可以包括在排氣運(yùn)行開始之后經(jīng)過了預(yù)定時(shí)間。再生處理包括升溫工序、排出工序及冷卻工序。排出工序包括第I排出工序及第2排出工序。
[0052]通過控制部100控制低溫泵10的再生處理?？刂撇?00判定是否滿足了預(yù)定的再生開始條件，當(dāng)滿足了該條件時(shí)開始進(jìn)行再生。當(dāng)未滿足該條件時(shí)，控制部100不開始進(jìn)行再生，繼續(xù)進(jìn)行真空排氣運(yùn)行。
[0053]圖2是用于說明本發(fā)明的某一實(shí)施方式所涉及的再生方法的流程圖。再生處理包括將低溫泵10升溫成比排氣運(yùn)行中的低溫板溫度更高的再生溫度的升溫工序(S10)。圖2所示的再生處理是所謂完全再生。完全再生對包括高溫低溫板19及低溫低溫板18的所有低溫板進(jìn)行再生。低溫板18、19從用于真空排氣運(yùn)行的冷卻溫度加熱至例如接近室溫的再生溫度(例如約300K)。
[0054]升溫工序包括所謂反轉(zhuǎn)升溫。制冷機(jī)16以使工作氣體中產(chǎn)生絕熱壓縮的方式進(jìn)行運(yùn)行，以如此得到的壓縮熱對低溫板18、19及吸附劑27進(jìn)行加熱。升溫工序也可以包括通過設(shè)置于低溫泵10及/或制冷機(jī)16的加熱器(未圖示)對低溫板18、19及吸附劑27進(jìn)行加熱。
[0055]升溫工序可以包括通過吹掃氣體對低溫板18、19及吸附劑27進(jìn)行加熱。由此，升溫工序也可以包括開始向低溫泵10供給吹掃氣體?？刂撇?00打開放氣閥74而將吹掃氣體導(dǎo)入低溫泵10的內(nèi)部空間14。被供給的吹掃氣體通過通氣閥70從低溫泵10排出。
[0056]在升溫工序中，控制部100判定低溫板溫度的測定值是否達(dá)到再生溫度?？刂撇?00在達(dá)到再生溫度之前持續(xù)升溫工序，在達(dá)到再生溫度時(shí)結(jié)束升溫工序。在進(jìn)行制冷機(jī)16的反轉(zhuǎn)升溫時(shí)，控制部100可以結(jié)束升溫工序且停止制冷機(jī)16的運(yùn)行?？刂撇?00也可以停止制冷機(jī)16的運(yùn)行且結(jié)束吹掃，也可以在停止制冷機(jī)16的運(yùn)行后繼續(xù)預(yù)定時(shí)間的吹掃氣體的供給(所謂延長吹掃)。
[0057]繼升溫工序結(jié)束之后，控制部100按順序執(zhí)行第I排出工序(S12)及第2排出工序(S18)。這些排出工序中，從低溫板表面重新氣化的氣體向低溫泵10的外部排出。重新氣化的氣體例如通過排出管路80或使用粗抽泵73向外部排出。重新氣化的氣體與根據(jù)需要而被導(dǎo)入的吹掃氣體一同從低溫泵10排出。在排出工序中可以繼續(xù)進(jìn)行制冷機(jī)16的升溫運(yùn)行，也可以停止制冷機(jī)16的運(yùn)行。
[0058]第I排出工序主要是用于對冷凝于低溫板18、19的水進(jìn)行氣化而排出的處理。第I排出工序包括第I粗抽及吹掃(S14)及第I壓力上升判定(S16)。換言之，第I粗抽及吹掃及第I壓力上升判定設(shè)定成將冷凝于低溫板18、19的水從低溫泵10排出。
[0059]粗抽及吹掃是交替進(jìn)行殼體38的粗抽和吹掃氣體的供給的工序。在粗抽及吹掃中，執(zhí)行I次或多次粗抽和吹掃的組合。通常，在粗抽及吹掃中控制部100選擇性地執(zhí)行粗抽和吹掃。即，進(jìn)行粗抽(或吹掃)時(shí)停止吹掃(或粗抽)。作為代替方案，在粗抽及吹掃中，可以在粗抽及吹掃中的一方連續(xù)進(jìn)行的期間，間斷地進(jìn)行粗抽及吹掃中的另一方。這也可視為交替進(jìn)行粗抽和吹掃氣體的供給。粗抽及吹掃的開始及結(jié)束可以根據(jù)如后述的殼體38的壓力進(jìn)行，或也可以根據(jù)經(jīng)過時(shí)間進(jìn)行。
[0060]若升溫工序結(jié)束，則控制部100開始第I粗抽及吹掃。此時(shí)控制部100首先開始?xì)んw38的粗抽?？刂撇?00關(guān)閉放氣閥74，打開粗抽閥72。通過粗抽，殼體38的內(nèi)部被減壓。以下，為了方便說明有時(shí)將第I粗抽及吹掃的粗抽及吹掃分別稱為第I粗抽及第I吹掃。
[0061]在第I粗抽中設(shè)定有結(jié)束壓力。第I粗抽的結(jié)束壓力是比基礎(chǔ)壓力水平更高的壓力，例如選自50Pa至500Pa，優(yōu)選選自10Pa至200Pa的范圍。以下，有時(shí)將該壓力區(qū)域稱為準(zhǔn)基礎(chǔ)壓力水平。并且，在第I粗抽中設(shè)定有開始壓力。第I粗抽的開始壓力例如為大氣壓。
[0062]當(dāng)壓力傳感器94的測定壓力達(dá)到第I粗抽的結(jié)束壓力時(shí)，控制部100關(guān)閉粗抽閥72并結(jié)束第I粗抽。接著，控制部100打開放氣閥74并開始第I吹掃。通過第I吹掃，殼體38的內(nèi)部升壓。
[0063]當(dāng)壓力傳感器94的測定壓力達(dá)到第I粗抽的開始壓力時(shí)，控制部100關(guān)閉放氣閥74并結(jié)束弟I粗抽。如此，結(jié)束首次的弟I粗抽及弟I吹掃。接著，控制部100打開粗抽閥72并開始第2次的第I粗抽。
[0064]在第I吹掃結(jié)束后、第I粗抽開始之前，控制部100判定是否滿足第I粗抽及吹掃的結(jié)束條件。第I粗抽及吹掃的結(jié)束條件包括例如執(zhí)行規(guī)定次數(shù)(I次或多次，在圖3中為4次)的弟I吹掃(或弟I粗抽)。?兩足結(jié)束條件時(shí)，控制部100結(jié)束弟I粗抽及吹掃并執(zhí)燈第I壓力上升判定(S16)。不滿足結(jié)束條件時(shí)，控制部100繼續(xù)進(jìn)行第I粗抽及吹掃(B卩，開始弟I粗抽)。
[0065]如此，第I粗抽及吹掃中，控制部100將殼體38的壓力控制在第I壓力范圍內(nèi)。第I壓力范圍是根據(jù)第I粗抽的開始壓力和結(jié)束壓力來規(guī)定的范圍。第I粗抽及吹掃中，低溫泵內(nèi)壓以振動(dòng)的方式在第I壓力范圍內(nèi)進(jìn)行往返。
[0066]若第I粗抽及吹掃結(jié)束，則控制部100開始第I壓力上升判定。在自初始壓力的壓力上升梯度不超過判定閾值時(shí)，低溫泵再生中的壓力上升判定是判定為氣體從低溫泵10充分地被排出的處理。
[0067]控制部100打開粗抽閥72對殼體38進(jìn)行粗抽直至其達(dá)到用于第I壓力上升判定的初始壓力。初始壓力選自準(zhǔn)基礎(chǔ)壓力水平的壓力，例如等于或低于第I粗抽的結(jié)束壓力?？刂撇?00在壓力傳感器94的測定壓力達(dá)到初始壓力時(shí)停止粗抽?？刂撇?00關(guān)閉包括粗抽閥72的各閥，將殼體38保持成氣密狀態(tài)。同時(shí)，控制部100開始判定時(shí)間的計(jì)時(shí)，且監(jiān)視壓力傳感器94的測定壓力?？刂撇?00將經(jīng)過了判定時(shí)間時(shí)的升壓量(自初始壓力的增量)視為殼體38的壓力上升梯度。
[0068]當(dāng)?shù)贗壓力上升判定合格時(shí)，即殼體38的壓力上升梯度不超過閾值時(shí)，控制部100結(jié)束第I排出工序并開始第2排出工序(S18)。另一方面，第I壓力上升判定不合格時(shí)，即殼體38的壓力上升梯度超過閾值時(shí)，控制部100繼續(xù)進(jìn)行第I排出工序。此時(shí)，控制部100再次粗抽至初始壓力而重新監(jiān)視壓力上升梯度，或在再次實(shí)施第I粗抽及吹掃的基礎(chǔ)上進(jìn)行第I壓力上升判定。
[0069]第I排出工序結(jié)束時(shí)，從低溫板18、19的表面充分地(優(yōu)選完全)排出冰及液態(tài)的水。殘留在低溫泵10的氣體是水蒸氣。水蒸氣吸附在吸附劑27、低溫板18、19及其他構(gòu)造物的表面。
[0070]第2排出工序主要是用于對吸附在吸附劑27的水進(jìn)行氣化而排出的處理。第2排出工序包括第2粗抽及吹掃(S20)及第2壓力上升判定(S22)。以下，為了方便說明有時(shí)將第2粗抽及吹掃的粗抽及吹掃分別稱為第2粗抽及第2吹掃。第2粗抽及吹掃除了第2粗抽的結(jié)束壓力低于第I粗抽的結(jié)束壓力之外，與第I粗抽及吹掃相同。
[0071] 若第I排出工序結(jié)束(B卩，第I壓力上升判定合格)，則控制部100開始第2粗抽及吹掃?？刂撇?00緊接著第I排出工序進(jìn)行第2粗抽及吹掃。
[0072]第2粗抽及吹掃中，控制部100首先打開粗抽閥72進(jìn)行第2粗抽。首次的第2粗抽中，殼體38被減壓到低于第I壓力上升判定結(jié)束時(shí)刻的準(zhǔn)基礎(chǔ)壓力水平的壓力的第2粗抽結(jié)束壓力。第2粗抽結(jié)束壓力選自基礎(chǔ)壓力水平，例如為約10Pa?？刂撇?00在壓力傳感器94的測定壓力達(dá)到第2粗抽結(jié)束壓力時(shí)結(jié)束該第2粗抽并開始首次的第2吹掃。第2吹掃將殼體38升壓到使吸附在吸附劑27的水不凍結(jié)的壓力。壓力傳感器94的測定壓力達(dá)到第2粗抽的開始壓力時(shí)，控制部100結(jié)束第2吹掃并開始第2粗抽。第2粗抽的開始壓力例如為大氣壓。
[0073]在第2吹掃結(jié)束后、第2粗抽開始之前，控制部100判定是否滿足第2粗抽及吹掃的結(jié)束條件。第2粗抽及吹掃的結(jié)束條件例如包括執(zhí)行規(guī)定次數(shù)(I次或多次，在圖3中為3次)的第2吹掃(或第2粗抽)。滿足結(jié)束條件時(shí)，控制部100結(jié)束第2粗抽及吹掃并執(zhí)行第2壓力上升判定(S22)。不滿足結(jié)束條件時(shí)，控制部100繼續(xù)進(jìn)行第2粗抽及吹掃(B卩，開始第2粗抽)。
[0074]如此，在第2粗抽及吹掃中，控制部100將殼體38的壓力控制在第2壓力范圍內(nèi)。粗抽及吹掃工序中的低溫泵內(nèi)壓在第2壓力范圍內(nèi)以振動(dòng)的方式進(jìn)行往返。第2壓力范圍是根據(jù)第2粗抽的開始壓力和結(jié)束壓力規(guī)定的范圍。第2壓力范圍擴(kuò)張至低于第I壓力范圍的低壓區(qū)域。即，該低壓區(qū)域低于準(zhǔn)基礎(chǔ)壓力水平。第2排出工序包括交替進(jìn)行如下步驟:使低溫泵容器排氣直至低壓區(qū)域；及向低溫泵容器供給吹掃氣體。
[0075]本實(shí)施方式中，控制部100依次執(zhí)行如下步驟:結(jié)束第I排出工序；使殼體38進(jìn)行排氣，以使其從第I壓力范圍達(dá)到該低壓區(qū)域；及向殼體38供給吹掃氣體。通過這種依次處理，能夠在第2排出工序的初期將吹掃氣體自動(dòng)地導(dǎo)入低溫泵10。
[0076]若第2粗抽及吹掃結(jié)束，則控制部100開始第2壓力上升判定。控制部100對殼體38進(jìn)行粗抽直至其達(dá)到第2壓力上升判定的初始壓力。初始壓力選自基礎(chǔ)壓力水平的壓力，例如等于或低于第2粗抽的結(jié)束壓力。由此，與第I壓力上升判定相比，第2壓力上升判定在高真空區(qū)域執(zhí)行?？刂撇?00在壓力傳感器94的測定壓力達(dá)到初始壓力時(shí)停止粗抽?？刂撇?00關(guān)閉包括粗抽閥72的各閥，將殼體38保持成氣密狀態(tài)。同時(shí)，控制部100開始判定時(shí)間的計(jì)時(shí)，且監(jiān)視壓力傳感器94的測定壓力。控制部100將經(jīng)過了判定時(shí)間時(shí)的升壓量視為殼體38的壓力上升梯度。
[0077]當(dāng)?shù)?壓力上升判定合格時(shí)，即殼體38的壓力上升梯度不超過閾值時(shí)，控制部100結(jié)束第2排出工序并開始降溫工序(S24)。因此，第2壓力上升判定為判定降溫開始與否的降溫開始判定。另一方面，當(dāng)?shù)?壓力上升判定不合格時(shí)，即殼體38的壓力上升梯度超過閾值時(shí)，控制部100繼續(xù)進(jìn)行第2排出工序。此時(shí)，控制部100再次粗抽至初始壓力并重新監(jiān)視壓力上升梯度，或在再次實(shí)施第2粗抽及吹掃的基礎(chǔ)上進(jìn)行第2壓力上升判定。
[0078]在升溫工序及排出工序中，控制部100根據(jù)壓力傳感器94的測定值判定相對于殼體38的外部在其內(nèi)部是否產(chǎn)生正壓，當(dāng)判定為產(chǎn)生正壓時(shí)可以開放通氣閥70。由此通過排出管路80能夠?qū)⒌蜏乇?0內(nèi)部的高壓向外部釋放。當(dāng)判定為未產(chǎn)生正壓時(shí)，控制部100關(guān)閉通氣閥70。如此，殼體38內(nèi)正在減壓時(shí)能夠密封向容器內(nèi)的泄漏。
[0079]若第2排出工序結(jié)束，則控制部100開始降溫工序(S24 )。降溫工序是為了重新開始真空排氣運(yùn)行而對低溫板18、19及吸附劑27進(jìn)行再冷卻的處理。開始制冷機(jī)16的冷卻運(yùn)行。在該冷卻工序的至少一部分，可以進(jìn)行粗抽，例如可以從冷卻開始直至達(dá)到粗抽結(jié)束壓力或粗抽結(jié)束溫度為止持續(xù)進(jìn)行粗抽?？刂撇?00判定低溫板溫度的測定值是否達(dá)到用于真空排氣運(yùn)行的低溫板冷卻溫度?？刂撇?00持續(xù)進(jìn)行降溫工序直至到達(dá)低溫板冷卻溫度為止，且在達(dá)到該冷卻溫度時(shí)結(jié)束降溫工序。如此完成再生處理。重新開始低溫泵10的真空排氣運(yùn)行。
[0080]圖3是表示本發(fā)明的某一實(shí)施方式所涉及的再生順序的圖。該再生順序如同上述通過控制部100來控制。圖3示意地表示低溫泵10的再生過程中的溫度及壓力隨時(shí)間變化的一例。圖3所示的溫度為第2溫度傳感器92的測定溫度，壓力為壓力傳感器94的測定壓力。
[0081]圖3所示的再生順序從其開始到結(jié)束的整個(gè)期間區(qū)分為期間a至期間f這6個(gè)期間。上述升溫工序相當(dāng)于期間a，第I排出工序相當(dāng)于期間b及期間C，第2排出工序相當(dāng)于期間d及期間e，降溫工序相當(dāng)于期間f。在期間b及期間c分別進(jìn)行第I粗抽及吹掃及第I壓力上升判定。在期間d及期間e分別進(jìn)行第2粗抽及吹掃及第2壓力上升判定。
[0082]在期間a進(jìn)行制冷機(jī)16的反轉(zhuǎn)升溫。第2冷卻臺21通過制冷機(jī)16的反轉(zhuǎn)升溫和氮?dú)獯祾咧饾u向目標(biāo)溫度(例如300K)升溫。通過氮?dú)獯祾?，低溫泵?nèi)的壓力迅速達(dá)到大氣壓。水以外的大部分氣體在升溫過程中從低溫板18、19放出。
[0083]期間b主要用于對水分進(jìn)行氣化并排出。期間b的第I粗抽及吹掃中，由粗抽引起的低溫泵內(nèi)的減壓限于水不凍結(jié)的壓力范圍。最低壓力為例如IOOPa左右。期間b的前半部分主要是用于溶解堆積在低溫板18、19的冰的期間。期間b的后半部分主要是用于使水氣化的期間。
[0084]期間c是通過粗抽排出水蒸氣的第I粗抽期間。此時(shí)氮?dú)獯祾弑煌Ｖ?。期間c中，反復(fù)進(jìn)行粗抽和壓力上升梯度的判定。判定過程中停止粗抽。壓力上升梯度變得小于閾值時(shí)(即，第I壓力上升判定合格時(shí))，期間c結(jié)束。
[0085]期間d的第2粗抽及吹掃中，低溫泵10被粗抽至基礎(chǔ)壓力水平。最低壓力低于第I粗抽及吹掃，為例如IOPa左右。蒸發(fā)速度一般與壓力成反比。因此，粗抽至低壓具有增加水從吸附劑27蒸發(fā)的速度的效果。
[0086]但是，此時(shí)殘留在吸附劑27的水有可能通過過剩的汽化熱再次結(jié)冰?；诖祾邭怏w的升壓具有抑制水的蒸發(fā)速度的效果。而且，吹掃氣體還具有加熱吸附劑27的效果。這些均有助于抑制在吸附劑27的結(jié)冰或促進(jìn)在吸附劑27的解凍。
[0087]期間e中，與期間c相比，在高真空區(qū)域重復(fù)進(jìn)行粗抽和壓力上升梯度的判定。在判定過程中停止粗抽。壓力上升梯度變得小于閾值時(shí)(即，第2壓力上升判定合格時(shí))，期間e結(jié)束。
[0088]期間f中，開始制冷機(jī)16的冷卻運(yùn)行。此時(shí)也進(jìn)行粗抽。達(dá)到目標(biāo)冷卻溫度時(shí)結(jié)束粗抽。如此完成再生,并開始真空排氣運(yùn)行。
[0089]如以上說明，根據(jù)本實(shí)施方式，在吸附劑27的再生階段中首次的降溫開始判定之前供給吹掃氣體。如此通過在吸附劑再生階段的初期供給吹掃氣體，從而促進(jìn)吸附劑27中的解凍或抑制吸附劑27中的結(jié)冰。另外通過朝向基礎(chǔ)壓力水平的低壓的粗抽來促進(jìn)水從吸附劑27的蒸發(fā)。如此，能夠從吸附劑27有效地排出水。由此，能夠縮短吸附劑再生的所需時(shí)間。
[0090]本實(shí)施方式所涉及的低溫泵10有助于大量排出水分的用途(例如，高電流離子注入裝置)。
[0091]以上，根據(jù)實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了說明。本發(fā)明不限于上述實(shí)施方式，能夠進(jìn)行各種設(shè)計(jì)變更，能夠?qū)崿F(xiàn)各種變形例，并且這樣的變形例也屬于本發(fā)明的范圍內(nèi)，這對本領(lǐng)域技術(shù)人員來講是可以理解的。
[0092]上述實(shí)施方式中，第2排出工序的粗抽壓力是恒定的。但是，第2排出工序中的多次的粗抽結(jié)束壓力可以在低于第I壓力范圍的低壓區(qū)域中逐步降低?；蛘撸?排出工序中的粗抽結(jié)束壓力也可以在低于第I壓力范圍的低壓區(qū)域中隨機(jī)設(shè)定。
【權(quán)利要求】
1.一種低溫泵，其特征在于，具備: 低溫板； 低溫泵容器，容納所述低溫板 '及 控制部，構(gòu)成為為了所述低溫板的再生而控制所述低溫泵容器的排氣和向所述低溫泵容器的吹掃氣體的供給， 所述控制部執(zhí)行如下工序:第I排出工序，包括在第I壓力范圍內(nèi)交替進(jìn)行所述低溫泵容器的排氣和所述吹掃氣體的供給；及第2排出工序，包括使所述低溫泵容器排氣直至低于所述第I壓力范圍的低壓區(qū)域， 所述第2排出工序包括如下步驟:在所述低壓區(qū)域至少判定一次是否結(jié)束所述第2排出工序；及在首次判定是否結(jié)束所述第2排出工序之前，向所述低溫泵容器供給吹掃氣體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫泵，其特征在于， 所述控制部依次執(zhí)行如下步驟:結(jié)束所述第I排出工序；使所述低溫泵容器排氣，以使其從所述第I壓力范圍達(dá)到所述低壓區(qū)域；及向所述低溫泵容器供給吹掃氣體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的低溫泵，其特征在于， 所述第2排出工序包括交替進(jìn)行如下步驟:使所述低溫泵容器排氣直至所述低壓區(qū)域；及向所述低溫泵容器供給吹掃氣體。
4.一種低溫泵的再生方法，其特征在于，具備: 第I排出工序，包括在第I壓力范圍內(nèi)交替進(jìn)行低溫泵容器的排氣和吹掃氣體的供給；及第2排出工序，包括使所述低溫泵容器排氣直至低于所述第I壓力范圍的低壓區(qū)域，所述第2排出工序包括如下步驟:在所述低壓區(qū)域至少判定一次是否結(jié)束所述第2排出工序；及在首次判定是否結(jié)束所述第2排出工序之前，向所述低溫泵容器供給吹掃氣體。
【文檔編號】F04B37/08GK104047831SQ201410075005
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年3月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月12日
【發(fā)明者】木村敏之 申請人:住友重機(jī)械工業(yè)株式會(huì)社