低溫泵系統(tǒng)及其控制方法

專利名稱：低溫泵系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請主張基于2010年9月21日申請的日本專利申請第2010-211282號的優(yōu)先權(quán)。其申請的所有內(nèi)容通過參考援用于本說明書中。本發(fā)明涉及一種具備多個低溫泵的低溫泵系統(tǒng)及其控制方法。
背景技術(shù)：
為了對較大容積進行真空排氣，有時對1個容積應用多個低溫泵。并且，為了對具有多個真空腔的真空處理裝置的各真空腔進行真空排氣，有時在真空處理裝置搭載多個低溫泵。如果臺數(shù)較少，則為了使工作氣體在多個低溫泵中循環(huán)而設(shè)置1個共同的壓縮機。 若是具有更多低溫泵的大型真空排氣系統(tǒng)，則有時還設(shè)置多個壓縮機。相同地，具有多個超低溫設(shè)備，例如超低溫制冷機的超低溫系統(tǒng)也能夠包含多個壓縮機(例如參考專利文獻1、 2)。專利文獻1 日本特開2004-3792號公報專利文獻2 日本特開2009-275579號公報在具有多個壓縮機的系統(tǒng)中，有任一個壓縮機以比其他壓縮機更高的頻度或者以更高的負載運行的傾向時，與其他壓縮機相比，該壓縮機的磨損更快，其結(jié)果，有可能增加該系統(tǒng)的維護工作的頻度。隨此，有可能發(fā)生系統(tǒng)的停機時間也變大之類的不良情況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一在于，當對多個超低溫設(shè)備，例如低溫泵應用多個壓縮機時，能夠在多個壓縮機之間更加均等地分擔負載。本發(fā)明的一種形態(tài)的低溫泵系統(tǒng)具備多個低溫泵；多個壓縮機單元，為了向所述多個低溫泵供給工作氣體，分別按照控制輸出而并列運行；及控制部，決定相對于所述多個壓縮機單元各自的控制輸出。所述控制部也可調(diào)整為了對至少1個壓縮機單元決定所述控制輸出而使用的設(shè)定值，以使各壓縮機單元的運行狀態(tài)均衡化。本發(fā)明的另一形態(tài)是，為了向多個低溫泵供給工作氣體而并列運行的多個壓縮機的控制方法。該方法具備決定相對于所述多個壓縮機各自的控制輸出的步驟、及通過調(diào)整為了對至少1個壓縮機決定所述控制輸出而使用的設(shè)定值來使各壓縮機的運行狀態(tài)均衡化的步驟。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，能夠在多個壓縮機之間更加均等地分擔負載。


圖1是示意地表示本發(fā)明的一實施方式所涉及的低溫泵系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的圖。圖2是示意地表示本發(fā)明的一實施方式所涉及的低溫泵的截面圖。圖3是示意地表示本發(fā)明的一實施方式所涉及的壓縮機單元的圖。
圖4是有關(guān)本實施方式所涉及的低溫泵系統(tǒng)的控制塊圖。圖5是用于說明本發(fā)明的一實施方式所涉及的差壓恒定控制的控制流程的圖。圖6是用于說明本發(fā)明的一實施方式所涉及的設(shè)定值調(diào)整處理的流程圖。圖7是表示在本發(fā)明的一實施方式所涉及的調(diào)整處理中所使用的調(diào)整表的圖。圖8是用于說明本發(fā)明的一實施方式所涉及的調(diào)整處理結(jié)果的一例的圖。圖中10-低溫泵，12-制冷機，14-板結(jié)構(gòu)體，16-熱護罩，22-第1冷卻臺，23-第 1溫度傳感器，24-第2冷卻臺，25-第2溫度傳感器，26-制冷機馬達，28-閉塞部，31-開口部，32-擋板，100-CP控制器，102-第1壓縮機單元，104-第2壓縮機單元，140-壓縮機主體，164-第1壓力傳感器，166-第2壓力傳感器，168-壓縮機控制器，172-壓縮機馬達， 1000-低溫泵系統(tǒng)。
具體實施例方式首先，對在以下說明的本發(fā)明所涉及的實施方式的概要進行說明。根據(jù)本發(fā)明所涉及的一實施方式，提供一種并列設(shè)置有多個壓縮機的低溫泵系統(tǒng)。在一實施例中，至少有 2臺壓縮機被獨立地控制并同時運行。以某種頻度調(diào)整對各個壓縮機設(shè)定的設(shè)定值，以使各壓縮機的運行狀態(tài)均衡化。由此，能夠抑制有可能隨著時間的經(jīng)過而擴大的各壓縮機的運行狀態(tài)的背離，且均等地分擔負載。運行狀態(tài)的背離例如起因于各壓縮機的個體差。例如可以認為起因在于，壓縮機主體或附帶設(shè)置于此的傳感器或其他設(shè)備類的個體差、或者連接各壓縮機與低溫泵的配管系統(tǒng)的長度或處理的差異。在一實施方式中，提供用于從共同的負載回收工作氣體并供給的工作氣體循環(huán)裝置。共同的負載為工作氣體的供給目標端，可包含多個超低溫設(shè)備。超低溫設(shè)備可以是通過制冷循環(huán)產(chǎn)生寒冷的超低溫制冷機。超低溫設(shè)備還可以是具備通過超低溫制冷機冷卻的低溫板的低溫泵。工作氣體循環(huán)裝置可具備，各自并列連接于共同的負載且各自按照控制輸出運行的多個壓縮機單元、及決定相對于多個壓縮機單元各自的控制輸出的控制部?？刂撇靠赏ㄟ^調(diào)整為了對至少1個壓縮機單元決定控制輸出而使用的設(shè)定值來使各壓縮機單元的運行狀態(tài)均衡化?？刂撇靠梢杂蓡我坏目刂破鳂?gòu)成，也可包含各自發(fā)揮相同或不同功能的多個控制器。例如，控制部可具備，設(shè)置于各壓縮機單元并決定各壓縮機單元的控制輸出的壓縮機控制器、及統(tǒng)括控制低溫泵系統(tǒng)的低溫泵控制器。此時，設(shè)定值的調(diào)整可以由壓縮機控制器執(zhí)行，也可由低溫泵控制器執(zhí)行。當運行狀態(tài)的背離在容許范圍內(nèi)時，可以不用調(diào)整設(shè)定值。即，設(shè)定值可保持為恒定。例如當壓縮機的臺數(shù)或能力相對于負載有富余時，無需調(diào)整設(shè)定值，即，還可以期待通過壓縮機的并列配置本身來實現(xiàn)運行狀態(tài)的均衡化。因此，還可以說多個壓縮機相對各個設(shè)備成為并列的工作氣體供給源或排出目標端的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)本身具有優(yōu)點。隨此，一實施方式所涉及的超低溫系統(tǒng)可具備，多個超低溫設(shè)備、為了向多個超低溫設(shè)備給排(供給排出)工作氣體而相互并列配置的多個壓縮機單元、及為了向多個超低溫設(shè)備給排工作氣體而連接多個超低溫設(shè)備和多個壓縮機單元的配管系統(tǒng)。該配管系統(tǒng)可包含匯集多個超低溫設(shè)備與多個壓縮機單元之間的工作氣體的流通的共同管路。共同管路可具備用于匯集分別從多個壓縮機單元的每個送出的工作氣體并供給至多個超低溫設(shè)備的供給管路。共同管路也可具備用于匯集從多個超低溫設(shè)備排出的工作氣體并返回至多個壓縮機單元的返回管路。配管系統(tǒng)可包含多個壓縮機單元各自附帶的供給用的個別配管及返回用的個別配管。多個壓縮機單元可分別通過各自的個別配管連接于共同管路上。其連接部可以是歧管。相同地，配管系統(tǒng)可包含多個超低溫設(shè)備各自附帶的個別配管，也可以是多個超低溫設(shè)備分別通過各自的個別配管連接于共同管路上。在一實施例中，控制部可以對該壓縮機單元及其他壓縮機單元中至少一方調(diào)整設(shè)定值，以便縮小多個壓縮機單元中任一壓縮機單元的控制輸出與除該壓縮機單元以外的其他壓縮機單元的控制輸出之差?？赏ㄟ^如此縮小控制輸出之差來實現(xiàn)運行狀態(tài)的均衡化。 控制部可以決定各壓縮機單元的控制輸出，以使與各壓縮機單元相關(guān)聯(lián)的測定值接近對各壓縮機單元設(shè)定的目標值?？刂戚敵隼缈梢允怯糜谑箟嚎s機單元的壓縮機主體動作的壓縮機馬達的運行頻率。在優(yōu)選的一實施例中，可執(zhí)行決定向各壓縮機單元的控制輸出的差壓恒定控制， 以使各壓縮機單元中的吸入側(cè)與吐出側(cè)的差壓與目標差壓一致。差壓恒定控制例如可以將使壓縮機主體動作的壓縮機馬達的運行頻率作為控制輸出來執(zhí)行。另外，在優(yōu)選的一實施例中，可以與差壓恒定控制一同執(zhí)行調(diào)溫控制，該調(diào)溫控制對各低溫泵的制冷機的運行頻率進行控制，以便將各低溫泵的低溫板冷卻至目標溫度。如后述，差壓恒定控制及調(diào)溫控制有助于節(jié)能性。在一實施例中，可至少在差壓恒定控制的執(zhí)行期間調(diào)整至少1個壓縮機單元的目標差壓。能夠?qū)崿F(xiàn)差壓恒定控制中的運行狀態(tài)的均衡化。圖1是示意地表示本發(fā)明的一實施方式所涉及的低溫泵系統(tǒng)1000的整體結(jié)構(gòu)的圖。低溫泵系統(tǒng)1000為了進行真空裝置300的真空排氣而使用。真空裝置300是在真空環(huán)境下對物體進行處理的真空處理裝置，例如是在離子注入裝置或濺射裝置等的半導體制造工序中使用的裝置。低溫泵系統(tǒng)1000包含多臺低溫泵10。這些低溫泵10安裝于真空裝置300的1個或多個真空腔內(nèi)(未圖示)，為了將真空腔內(nèi)部的真空度提高至所希望的工藝所需的水平而使用。低溫泵10按照低溫泵控制器(以下還稱CP控制器)100所決定的控制輸出運行。 例如可以在真空腔實現(xiàn)105 10-8 左右的高真空度。在圖示的例子中，低溫泵系統(tǒng) 1000中包含11臺低溫泵10。多個低溫泵10可以是均具有相同的排氣性能的低溫泵，也可以是具有不同排氣性能的低溫泵。低溫泵系統(tǒng)1000具備CP控制器100。CP控制器100控制低溫泵10及壓縮機單元102、104。CP控制器100具備執(zhí)行各種運算處理的CPU、儲存各種控制程序的ROM、作為用于儲存數(shù)據(jù)或執(zhí)行程序的作業(yè)區(qū)而利用的RAM、輸入輸出界面、儲存器等。另外，CP控制器100構(gòu)成為還能夠與用于控制真空裝置300的主控制器(未圖示)通信。真空裝置300 的主控制器也可以說是統(tǒng)括控制包含低溫泵系統(tǒng)1000的真空裝置300的各構(gòu)成要件的高級控制器。CP控制器100與低溫泵10及壓縮機單元102、104分體地構(gòu)成。CP控制器100連接成能夠與低溫泵10及壓縮機單元102、104相互通信。低溫泵10分別具備用于對與CP 控制器100通信的輸入輸出進行處理的IO模塊50 (參考圖4)。CP控制器100和各IO模塊50通過控制通信線連接。圖1中，用虛線表示低溫泵10與CP控制器100的控制通信線及壓縮機單元102、104與CP控制器100的控制通信線。另外，CP控制器100可與任一低溫泵10或壓縮機單元102、104構(gòu)成為一體。低溫泵系統(tǒng)1000具備至少包含第1壓縮機單元102及第2壓縮機單元104的多個壓縮機單元。壓縮機單元為了使工作氣體在包含低溫泵10的封閉的流體回路上循環(huán)而設(shè)置。壓縮機單元從低溫泵10回收工作氣體并進行壓縮并再次向低溫泵10送出。壓縮機單元遠離真空裝置300而設(shè)置，或者設(shè)置于真空裝置300的附近。壓縮機單元按照壓縮機控制器168(參考圖4)所決定的控制輸出運行?；蛘甙凑誄P控制器100所決定的控制輸出運行。以下，作為代表例，對具有2臺壓縮機單元102、104的低溫泵系統(tǒng)1000進行說明， 但本發(fā)明并不限定于此。可以以與這些壓縮機單元102、104相同的方式構(gòu)成3臺以上的壓縮機單元并列連接于多個低溫泵10的低溫泵系統(tǒng)1000。另外，圖1所示的低溫泵系統(tǒng)1000 分別具備有多個低溫泵10及壓縮機單元102、104，但是可將低溫泵10或壓縮機單元102、 104設(shè)為1臺。本實施例中，多個壓縮機單元均為相同的壓縮機單元。簡言之，多個壓縮機單元屬于相同制品。即，可以認為多個壓縮機單元除了裝置所具有的個體差之外，實際上具有相同性能。另一實施例中，多個壓縮機單元可包含不同的壓縮機單元。多個低溫泵10和多個壓縮機單元102、104通過工作氣體配管系統(tǒng)106連接。配管系統(tǒng)106如下構(gòu)成，即相互并列連接多個低溫泵10和多個壓縮機單元102、104，并使工作氣體在多個低溫泵10與多個壓縮機單元102、104之間流通。通過配管系統(tǒng)106，1臺低溫泵10上分別并列連接有多個壓縮機單元，1臺壓縮機單元上分別并列連接有多個低溫泵 10。配管系統(tǒng)106包含內(nèi)部配管108及外部配管110而構(gòu)成。內(nèi)部配管108形成于真空裝置300的內(nèi)部，且包括內(nèi)部供給管路112及內(nèi)部返回管路114。外部配管110設(shè)置于真空裝置300的外部，且包括外部供給管路120及外部返回管路122。外部配管110連接真空裝置300與多個壓縮機單元102、104。內(nèi)部供給管路112連接于各低溫泵10的氣體供給口 42 (參考圖2)，內(nèi)部返回管路 114連接于各低溫泵10的氣體排出口 44(參考圖2)。并且，內(nèi)部供給管路112通過真空裝置300的氣體供給端口 116連接于外部配管110的外部供給管路120的一端，內(nèi)部返回管路114通過真空裝置300的氣體排出端口 118連接于外部配管110的外部返回管路122的一端。外部供給管路120的另一端連接于第1歧管124，外部返回管路122的另一端連接于第2歧管126。第1歧管IM上連接有第1壓縮機單元102的第1吐出配管1 及第 2壓縮機單元104的第2吐出配管130的一端。第1吐出配管1 及第2吐出配管130的另一端分別連接于所對應的各壓縮機單元102、104的吐出端口 148(參考圖3)。第2歧管 126上連接有第1壓縮機單元102的第1吸入配管132及第2壓縮機單元104的第2吸入配管134的一端。第1吸入配管132及第2吸入配管134的另一端分別連接于所對應的各壓縮機單元102、104的吸入端口 146(參考圖3)。如此，用于匯集分別從多個壓縮機單元102、104送出的工作氣體并供給至多個低溫泵10的共同的供給管路，由內(nèi)部供給管路112及外部供給管路120構(gòu)成。另外，用于匯
6集從多個低溫泵10排出的工作氣體并返回至多個壓縮機單元102、104的共同的返回管路， 由內(nèi)部返回管路114及外部返回管路122構(gòu)成。并且，多個壓縮機單元分別經(jīng)各壓縮機單元附帶的個別配管而連接于共同管路上。個別配管與共同管路的連接部上設(shè)有用于使個別配管合流的歧管。第1歧管1 在供給側(cè)合流個別配管，第2歧管1 在回收側(cè)合流個別配管。在圖示的例子中，真空裝置300具備有1個氣體供給端口 116及1個氣體排出端口 118，但并不限于此。真空裝置300可具備多個氣體供給端口 116及多個氣體排出端口 118。 此時，多個壓縮機單元的個別配管可連接于各自對應的氣體供給端口及氣體排出端口。另外，配管系統(tǒng)106可構(gòu)成為外部配管110直接連接于各低溫泵10的氣體供給口 42及氣體排出口 44。此時，可在外部供給管路120及外部返回管路122各自的低溫泵10 側(cè)的末端上也設(shè)置歧管，由此共同管路向各低溫泵10分支。另外，各壓縮機單元102、104的吐出配管128、130及吸入配管132、134上可分別設(shè)置用于限制與規(guī)定的氣體流動方向(圖中為箭頭方向)相反方向的流動的止回閥(未圖示)。相同地，在供給管路112、120及返回管路114、122上也可設(shè)置止回閥。根據(jù)使用低溫泵系統(tǒng)1000的場所(例如半導體制造工廠)中的各種裝置的布局設(shè)計，上述共同管路(與圖示不同)有時還成為較長的長度。通過將工作氣體匯集至共同管路中，比將多個壓縮機的每一個分別連接于真空裝置時更能夠縮短總體配管長度。并且， 由于采取按每個工作氣體的供給對象(例如，在低溫泵系統(tǒng)1000中為各個低溫泵10)連接多個壓縮機的配管結(jié)構(gòu)，因此也有冗余性。通過將多個壓縮機并列配置于各自的對象(例如低溫泵)來運行，由此分擔向多個壓縮機的負載。圖2是示意地表示本發(fā)明的一實施方式所涉及的低溫泵10的截面圖。低溫泵10 具備被冷卻至第1冷卻溫度水平的第1低溫板、及被冷卻至比第1冷卻溫度水平更低溫的第2冷卻溫度水平的第2低溫板。在第1低溫板上，在第1冷卻溫度水平下蒸汽壓較低的氣體通過凝結(jié)被捕捉并被排氣。例如，蒸汽壓低于基準蒸汽壓(例如I(T8Pa)的氣體被排氣。 在第2低溫板上，在第2冷卻溫度水平下蒸汽壓較低的氣體通過凝結(jié)被捕捉并被排氣。在第2低溫板上，為了捕捉由于蒸汽壓較高而在第2冷卻溫度水平下也不凝結(jié)的非凝結(jié)性氣體，而在其表面上形成吸附區(qū)域。吸附區(qū)域例如通過在板表面上設(shè)置吸附劑來形成。非凝結(jié)性氣體被吸附于冷卻至第2冷卻溫度水平的吸附區(qū)域而被排氣。圖2所示的低溫泵10具備制冷機12、板結(jié)構(gòu)體14及熱護罩16。制冷機12通過吸入工作氣體并使其在內(nèi)部膨脹而吐出的熱循環(huán)產(chǎn)生寒冷。板結(jié)構(gòu)體14包括多個低溫板， 這些板通過制冷機12冷卻。在板表面形成用于通過凝結(jié)或吸附來捕捉氣體并排氣的超低溫面。在低溫板的表面(例如背面)通常設(shè)置用于吸附氣體的活性碳等吸附劑。熱護罩16 為了從周圍的輻射熱保護板結(jié)構(gòu)體14而設(shè)置。低溫泵10為所謂立式低溫泵。立式低溫泵是指，沿熱護罩16的軸向插入配置有制冷機12的低溫泵。另外，本發(fā)明也可以同樣地適用于所謂臥式低溫泵。臥式低溫泵是指， 在與熱護罩16的軸向交叉的方向(通常為正交方向)上插入配置有制冷機的第2級冷卻臺的低溫泵。另外，圖1中示意地示出有臥式低溫泵10。制冷機12是吉福德-麥克馬洪式制冷機(所謂GM制冷機)。另外，制冷機12是 2級式制冷機，且具有第1級缸18、第2級缸20、第1冷卻臺22、第2冷卻臺M及制冷機馬達沈。第1級缸18與第2級缸20串聯(lián)連接，分別內(nèi)置有相互連結(jié)的第1級置換器及第2 級置換器(未圖示)。第1級置換器及第2級置換器的內(nèi)部組裝有蓄冷材。另外，制冷機 12也可以是2級GM制冷機以外的制冷機，例如可以利用單級GM制冷機，也可以利用脈沖管制冷機或蘇爾威制冷機。制冷機12包括流道切換機構(gòu)，所述流道切換機構(gòu)為了周期性地反復進行工作氣體的吸入和吐出而周期性地切換工作氣體的流道。流道切換機構(gòu)例如包括閥部及驅(qū)動閥部的驅(qū)動部。閥部例如為回轉(zhuǎn)閥，驅(qū)動部為用于使回轉(zhuǎn)閥旋轉(zhuǎn)的馬達。馬達例如可以是AC馬達或DC馬達。并且，流道切換機構(gòu)可以是通過直線馬達驅(qū)動的直動式機構(gòu)。第1級缸18的一端設(shè)置有制冷機馬達26。制冷機馬達沈被設(shè)置在形成于第1級缸18的端部的馬達用殼體27的內(nèi)部。制冷機馬達沈被連接于第1級置換器及第2級置換器，以便第1級置換器及第2級置換器分別能夠在第1級缸18及第2級缸20的內(nèi)部往復移動。另外，制冷機馬達沈以使設(shè)置于馬達用殼體27內(nèi)部的可動閥(未圖示)能夠正反旋轉(zhuǎn)的方式連接于該閥。第1冷卻臺22設(shè)置于第1級缸18的靠第2級缸20側(cè)的端部即第1級缸18與第 2級缸20的連結(jié)部。另外，第2冷卻臺M設(shè)置于第2級缸20的末端。第1冷卻臺22及第 2冷卻臺M例如通過釬焊被分別固定于第1級缸18及第2級缸20。制冷機12經(jīng)設(shè)置于馬達用殼體27的外側(cè)的氣體供給口 42及氣體排出口 44而連接于壓縮機單元102或104。對于低溫泵10與壓縮機單元102、104的連接關(guān)系，為參考圖 1而進行說明的那樣。制冷機12使從壓縮機單元102、104供給的高壓工作氣體(例如氦等)在內(nèi)部膨脹而在第1冷卻臺22及第2冷卻臺24產(chǎn)生寒冷。壓縮機單元102、104回收在制冷機12 中膨脹的工作氣體并再次加壓而供給至制冷機12。具體而言，首先從壓縮機單元102、104向制冷機12供給高壓工作氣體。此時，制冷機馬達26將馬達用殼體27內(nèi)部的可動閥驅(qū)動為連通氣體供氣口 42和制冷機12的內(nèi)部空間的狀態(tài)。若制冷機12的內(nèi)部空間被高壓工作氣體填滿，則通過制冷機馬達沈切換可動閥而制冷機12的內(nèi)部空間與氣體排出口 44連通。由此，工作氣體膨脹而被回收至壓縮機單元102、104。第1級置換器及第2級置換器分別與可動閥的動作同步而在第1級缸18 及第2級缸20內(nèi)部往復移動。通過反復這種熱循環(huán)，制冷機12在第1冷卻臺22及第2冷卻臺M上產(chǎn)生寒冷。第2冷卻臺M被冷卻成低于第1冷卻臺22的溫度。第2冷卻臺M例如被冷卻至IOK 20K左右，第1冷卻臺22例如被冷卻至80K 100K左右。第1冷卻臺22上安裝有用于測定第1冷卻臺22的溫度的第1溫度傳感器23，第2冷卻臺M上安裝有用于測定第2冷卻臺M的溫度的第2溫度傳感器25。在制冷機12的第1冷卻臺22上以熱連接的狀態(tài)固定有熱護罩16，在制冷機12的第2冷卻臺M上以熱連接的狀態(tài)固定有板結(jié)構(gòu)體14。因此，熱護罩16被冷卻成與第1冷卻臺22相同程度的溫度，板結(jié)構(gòu)體14被冷卻成與第2冷卻臺M相同程度的溫度。熱護罩 16形成為在一端具有開口部31的圓筒狀形狀。開口部31被熱護罩16的筒狀側(cè)面的端部內(nèi)面劃分。另一方面，在與熱護罩16的開口部31的相反側(cè)，即泵底部側(cè)的另一端上形成有閉塞部觀。閉塞部觀由在熱護罩16的圓筒狀側(cè)面的泵底部側(cè)端部朝向徑向內(nèi)側(cè)延伸的法蘭部形成。由于圖2所示的低溫泵10是立式低溫泵，因此該法蘭部安裝于制冷機12的第 1冷卻臺22上。由此，在熱護罩16的內(nèi)部形成圓柱狀的內(nèi)部空間30。制冷機12沿熱護罩 16的中心軸向內(nèi)部空間30突出，第2冷卻臺M呈插入于內(nèi)部空間30的狀態(tài)。另外，當為臥式低溫泵時，閉塞部28通常完全閉塞。制冷機12從形成于熱護罩16 的側(cè)面的制冷機安裝用開口部沿與熱護罩16的中心軸正交的方向，向內(nèi)部空間30突出地配置。制冷機12的第1冷卻臺22安裝于熱護罩16的制冷機安裝用開口部，制冷機12的第2冷卻臺24被配置于內(nèi)部空間30。第2冷卻臺M上安裝有板結(jié)構(gòu)體14。由此，板結(jié)構(gòu)體14配置于熱護罩16的內(nèi)部空間30內(nèi)。板結(jié)構(gòu)體14可通過適當形狀的板安裝部件安裝于第2冷卻臺24。另外，熱護罩16的開口部31上設(shè)置有擋板32。擋板32在熱護罩16的中心軸方向上與板結(jié)構(gòu)體14隔開間隔而設(shè)置。擋板32安裝于熱護罩16的開口部31側(cè)的端部，被冷卻成與熱護罩16相同程度的溫度。從真空腔80側(cè)觀察時，擋板32例如可形成為同心圓狀，或者也可形成為格子狀等其他形狀。另外，擋板32與真空腔80之間設(shè)置有閘閥(未圖示)。該閘閥例如在再生低溫泵10時被關(guān)閉，在通過低溫泵10對真空腔80進行排氣時被打開。真空腔80例如設(shè)置于圖1所示的真空裝置300內(nèi)。熱護罩16、擋板32、板結(jié)構(gòu)體14及制冷機12的第1冷卻臺22和第2冷卻臺M被容納于泵殼34的內(nèi)部。泵殼34串聯(lián)連接不同直徑的2個圓筒而形成。泵殼34的大徑圓筒側(cè)端部被開放，并且向徑向外側(cè)延伸而形成與真空腔80的連接用法蘭部36。另外，泵殼 34的小徑圓筒側(cè)端部固定于制冷機12的馬達用殼體27。低溫泵10通過泵殼34的法蘭部 36被氣密地固定于真空腔80的排氣用開口，且形成與真空腔80的內(nèi)部空間一體的氣密空間。泵殼34及熱護罩16均形成為圓筒狀，并配設(shè)于同軸上。由于泵殼34的內(nèi)徑稍微大于熱護罩16的外徑，因此熱護罩16在與泵殼34的內(nèi)面之間保持若干間隔而配置。當?shù)蜏乇?0工作時，首先在其工作前利用其他適當?shù)拇殖楸脤⒄婵涨?0內(nèi)部粗抽至1 10 左右。之后使低溫泵10工作。通過制冷機12的驅(qū)動來冷卻第1冷卻臺 22及第2冷卻臺24，與它們熱連接的熱護罩16、擋板32及板結(jié)構(gòu)體14也被冷卻。被冷卻的擋板32冷卻從真空腔80朝向低溫泵10內(nèi)部飛來的氣體分子，使在該冷卻溫度下蒸汽壓充分變低的氣體(例如水分等)凝結(jié)在表面上而被排氣。在擋板32的冷卻溫度下蒸汽壓不會充分變低的氣體通過擋板32進入熱護罩16的內(nèi)部。進入的氣體分子中，在板結(jié)構(gòu)體14的冷卻溫度下蒸汽壓充分變低的氣體(例如氬等)凝結(jié)在板結(jié)構(gòu)體14 的表面上而被排氣。在該冷卻溫度下蒸汽壓也不會充分變低的氣體(例如氫等)通過粘結(jié)于板結(jié)構(gòu)體14的表面上并被已冷卻的吸附劑吸附而被排氣。這樣，低溫泵10能夠使真空腔80內(nèi)部的真空度到達所希望的水平。圖3是示意地表示本發(fā)明的一實施方式所涉及的第1壓縮機單元102的圖。在本實施例中，第2壓縮機單元104也具有與第1壓縮機單元102相同的結(jié)構(gòu)。壓縮機單元102 包含使氣體升壓的壓縮機主體140、用于向壓縮機主體140供給從外部供給的低壓氣體的低壓配管142、及用于向外部送出通過壓縮機主體140壓縮的高壓氣體的高壓配管144而構(gòu)成。如圖1所示，低壓氣體通過第1吸入配管132而供給至第1壓縮機單元102。第1壓縮機單元102在吸入端口 146接受來自低溫泵10的返回氣體，工作氣體被送至低壓配管 142。吸入端口 146在低壓配管142的末端被設(shè)置于第1壓縮機單元102的筐體。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在中途具備作為用于去除返回氣體中所包含的脈動的容積的儲罐 150。儲罐150設(shè)置于吸入端口 146與向后述的旁通機構(gòu)152的分支之間。在儲罐150中被去除脈動的工作氣體通過低壓配管142被供給至壓縮機主體140。儲罐150的內(nèi)部可設(shè)置用于從氣體消除不需要的微粒等的過濾器。在儲罐150與吸入端口 146之間可連接用于從外部補充工作氣體的接收端口及配管。壓縮機主體140例如為渦漩方式或回轉(zhuǎn)式的泵，發(fā)揮使被吸入的氣體升壓的功能。壓縮機主體140向高壓配管144送出已升壓的工作氣體。壓縮機主體140為利用油進行冷卻的結(jié)構(gòu)，壓縮機主體140上附帶設(shè)置有使油循環(huán)的油冷卻配管。因此，已升壓的工作氣體以稍微混入了該油的狀態(tài)被送出至高壓配管144。因此，高壓配管144在其中途設(shè)置有油分離器154。通過油分離器IM從工作氣體分離的油可返回至低壓配管142，也可通過低壓配管142返回至壓縮機主體140。油分離器 154中可設(shè)置用于釋放過度高壓的安全閥。在連接壓縮機主體140和油分離器154的高壓配管144的中途，可設(shè)置用于冷卻從壓縮機主體140送出的高壓工作氣體的熱交換器(未圖示)。熱交換器例如通過冷卻水冷卻工作氣體。另外，該冷卻水還可以為了對冷卻壓縮機主體140的油進行冷卻而利用。在高壓配管144中，可以在熱交換器的上游及下游的至少一方設(shè)置測定工作氣體溫度的溫度傳感器。經(jīng)由油分離器154的工作氣體通過高壓配管144送至吸附器156。吸附器156為了例如通過儲罐150內(nèi)的過濾器或油分離器巧4等的流道上的污染物質(zhì)去除構(gòu)件，從工作氣體除去未被除去的污染成分而設(shè)置。吸附器156例如通過吸附去除氣化的油成分。吐出端口 148在高壓配管144的末端被設(shè)置于第1壓縮機單元102的筐體。艮口， 高壓配管144連接壓縮機主體140和吐出端口 148，在其中途設(shè)置有油分離器巧4及吸附器 156。經(jīng)由吸附器156的工作氣體通過吐出端口 148被送出至低溫泵10。第1壓縮機單元102具備旁通機構(gòu)152，所述旁通機構(gòu)152具有連結(jié)低壓配管142 和高壓配管144的旁通配管158。在圖示的實施例中，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。另外，旁通配管158在油分離器巧4與吸附器156之間從高壓配管144分支。旁通機構(gòu)152具備用于控制未送出至低溫泵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。在圖示的實施例中，在旁通配管158的中途并列設(shè)置有第 1控制閥160及第2控制閥162。第1控制閥160及第2控制閥162例如為常閉型或常開型電磁閥。在本實施例中，使用第2控制閥162作為旁通配管158的流量控制閥。以下，還將第2控制閥162稱作安全閥162。第1壓縮機單元102具備用于測定來自低溫泵10的返回氣體的壓力的第1壓力傳感器164及用于測定向低溫泵10的送出氣體的壓力的第2壓力傳感器166。由于在第1 壓縮機單元102動作期間，送出氣體的壓力高于返回氣體的壓力，因此以下有時還將第1壓力傳感器164及第2壓力傳感器166分別稱作低壓傳感器及高壓傳感器。
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第1壓力傳感器164設(shè)定為測定低壓配管142的壓力，第2壓力傳感器166設(shè)定為測定高壓配管144的壓力。第1壓力傳感器164例如設(shè)置于儲罐150中，測定在儲罐150 中被去除脈動的返回氣體的壓力。第1壓力傳感器164可設(shè)置于低壓配管142的任意位置。 第2壓力傳感器166設(shè)置于油分離器IM與吸附器156之間。第2壓力傳感器166可設(shè)置于高壓配管144的任意位置。另外，第1壓力傳感器164及第2壓力傳感器166可設(shè)置于第1壓縮機單元102的外部，例如可設(shè)置于第1吸入配管132及第1吐出配管128。另外，旁通機構(gòu)152也可設(shè)置于第1壓縮機單元102的外部，例如也可由旁通配管158連接第1吸入配管132和第1吐出配管U8。圖4是有關(guān)本實施方式所涉及的低溫泵系統(tǒng)1000的控制塊圖。圖4表示與本發(fā)明的一實施方式相關(guān)聯(lián)的低溫泵系統(tǒng)1000的主要部分。在多個低溫泵10中，對其中1個示出內(nèi)部的詳細內(nèi)容，對于其他低溫泵10，由于相同所以省略圖示。相同地，對第1壓縮機單元102示出詳細內(nèi)容，由于第2壓縮機單元104與其相同，因此省略內(nèi)部的圖示。如上所述，CP控制器100可通信地連接于各低溫泵10的IO模塊50。IO模塊50 包括制冷機逆變器52及信號處理部M。制冷機逆變器52調(diào)整從外部電源，例如商用電源供給的規(guī)定電壓及頻率的電力并供給至制冷機馬達26。通過CP控制器100控制應供給至制冷機馬達沈的電壓及頻率。CP控制器100根據(jù)傳感器輸出信號決定控制輸出。信號處理部M將從CP控制器 100發(fā)送的控制輸出中繼至制冷機逆變器52。例如，信號處理部M將來自CP控制器100 的控制信號轉(zhuǎn)換成可在制冷機逆變器52處理的信號并發(fā)送至制冷機逆變器52?？刂菩盘柊ū硎局评錂C馬達26的運行頻率的信號。另外，信號處理部M將低溫泵10的各種傳感器的輸出中繼至CP控制器100。例如，信號處理部M將傳感器輸出信號轉(zhuǎn)換為可在CP控制器100處理的信號并發(fā)送至CP控制器100。IO模塊50的信號處理部M上連接有包括第1溫度傳感器23及第2溫度傳感器 25在內(nèi)的各種傳感器。如上所述，第1溫度傳感器23測定制冷機12的第1冷卻臺22的溫度，第2溫度傳感器25測定制冷機12的第2冷卻臺M的溫度。第1溫度傳感器23及第 2溫度傳感器25分別周期性地測定第1冷卻臺22及第2冷卻臺M的溫度，并輸出表示測定溫度的信號。第1溫度傳感器23及第2溫度傳感器25的測定值隔開預定時間被輸入至 CP控制器100，并被儲存保持在CP控制器100的預定存儲區(qū)域。CP控制器100根據(jù)低溫板的溫度控制制冷機12。CP控制器100以低溫板的實際溫度追隨目標溫度的方式，將運行指令提供給制冷機12。例如，CP控制器100通過反饋控制對制冷機馬達沈的運行頻率進行控制，以便最小化第1級低溫板的目標溫度與第1溫度傳感器23的測定溫度的偏差。制冷機12的熱循環(huán)頻率按照制冷機馬達沈的運行頻率規(guī)定。第1級低溫板的目標溫度例如按照在真空腔80中進行的工藝作為標準來規(guī)定。此時， 制冷機12的第2冷卻臺M及板結(jié)構(gòu)體14通過制冷機12的規(guī)格及來自外部的熱負載而被冷卻成規(guī)定溫度。當?shù)?溫度傳感器23的測定溫度高于目標溫度時，CP控制器100對IO模塊50輸出指令值，以便增加制冷機馬達26的運行頻率。與馬達運行頻率的增加連動，制冷機12中的熱循環(huán)的頻率也增加，制冷機12的第1冷卻臺22向目標溫度被冷卻。相反地，當?shù)?溫
11度傳感器23的測定溫度低于目標溫度時，制冷機馬達沈的運行頻率被減少，制冷機12的第1冷卻臺22朝向目標溫度升溫。通常，第1冷卻臺22的目標溫度被設(shè)定為恒定值。因此，在向低溫泵10的熱負載增加時，CP控制器100以增加制冷機馬達沈的運行頻率的方式輸出指令值，在向低溫泵10 的熱負載減少時，以減少制冷機馬達26的運行頻率的方式輸出指令值。另外，可適當?shù)刈儎幽繕藴囟?，例如依次設(shè)定低溫板的目標溫度，以便在排氣對象容積內(nèi)實現(xiàn)作為目標的環(huán)境壓力。另外，CP控制器100也可控制制冷機馬達沈的運行頻率，以使第2級低溫板的實際溫度與目標溫度一致。在典型的低溫泵中，熱循環(huán)的頻率始終恒定。并設(shè)定為以較大頻率運行，以便可從常溫快速冷卻至泵工作溫度，當來自外部的熱負載較小時，通過由加熱器加熱來調(diào)整低溫板的溫度。因此，消耗電力變大。相反，在本實施方式中，由于按照向低溫泵10的熱負載控制熱循環(huán)頻率，因此能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能性優(yōu)異的低溫泵。并且，無需一定要設(shè)置加熱器也有助于消耗電力的降低。CP控制器100可通信地連接于壓縮機控制器168。本發(fā)明的一實施方式所涉及的低溫泵系統(tǒng)1000的控制部由包含CP控制器100及壓縮機控制器168的多個控制器構(gòu)成。 在另一實施例中，低溫泵系統(tǒng)1000的控制部可由單一的CP控制器100構(gòu)成，也可在壓縮機單元102、104設(shè)置10模塊來代替壓縮機控制器168。此時，IO模塊在CP控制器100與壓縮機單元102、104的各構(gòu)成要件之間中繼控制信號。壓縮機控制器168根據(jù)來自CP控制器100的控制信號或者從CP控制器100獨立地控制第1壓縮機單元102。在一實施例中，壓縮機控制器168從CP控制器100接收表示各種設(shè)定值的信號，并使用該設(shè)定值來控制第1壓縮機單元102。壓縮機控制器168根據(jù)傳感器輸出信號決定控制輸出。壓縮機控制器168與CP控制器100相同地具備執(zhí)行各種運算處理的CPU、儲存各種控制程序的ROM、作為用于儲存數(shù)據(jù)或執(zhí)行程序的作業(yè)區(qū)來利用的 RAM、輸入輸出界面及儲存器等。另外，壓縮機控制器168將表示第1壓縮機單元102的運行狀態(tài)的信號發(fā)送至CP 控制器100。表示運行狀態(tài)的信號例如包括第1壓力傳感器164及第2壓力傳感器166的測定壓力、安全閥162的開度或控制電流、壓縮機馬達172的運行頻率等。第1壓縮機單元102包括壓縮機逆變器170及壓縮機馬達172。壓縮機馬達172 為使壓縮機主體140動作且可改變運行頻率的馬達，被設(shè)置于壓縮機主體140上。能夠與制冷機馬達沈相同地采用各種馬達作為壓縮機馬達172。壓縮機控制器168控制壓縮機逆變器170。壓縮機逆變器170調(diào)整從外部電源例如商用電源供給的規(guī)定電壓及頻率的電力并供給至壓縮機馬達172。通過壓縮機控制器168決定應供給至壓縮機馬達172的電壓及頻率。壓縮機控制器168上連接有包括第1壓力傳感器164及第2壓力傳感器166的各種傳感器。如上所述，第1壓力傳感器164周期性地測定壓縮機主體140吸入側(cè)的壓力，第 2壓力傳感器166周期性地測定壓縮機主體140的吐出側(cè)的壓力。第1壓力傳感器164及第2壓力傳感器166的測定值每隔預定時間輸入至壓縮機控制器168，并被儲存保持于壓縮機控制器168的預定存儲區(qū)域中。壓縮機控制器168上連接有上述安全閥162。在安全閥162附帶設(shè)置有用于驅(qū)動安全閥162的安全閥驅(qū)動器174，安全閥驅(qū)動器174連接于壓縮機控制器168。壓縮機控制器168決定安全閥162的開度，對安全閥驅(qū)動器174提供表示其開度的控制信號。安全閥驅(qū)動器174將安全閥162控制在該開度。如此，控制旁通機構(gòu)152的工作氣體流量。安全閥驅(qū)動器174也可組裝于壓縮機控制器168。壓縮機控制器168控制壓縮機主體140，以便將壓縮機單元102的出入口之間的差壓(以下，有時也稱作壓縮機差壓)維持在目標差壓。例如，壓縮機控制器168以將壓縮機單元102的出入口之間的差壓設(shè)為恒定值的方式執(zhí)行反饋控制。在一實施例中，壓縮機控制器168由第1壓力傳感器164及第2壓力傳感器166的測定值求出壓縮機差壓。壓縮機控制器168決定壓縮機馬達172的運行頻率，以使壓縮機差壓與目標值一致。壓縮機控制器168控制壓縮機逆變器170，以便實現(xiàn)其運行頻率。通過這種差壓恒定控制，可實現(xiàn)消耗電力的進一步降低。當向低溫泵10及制冷機 12的熱負載較小時，制冷機12中的熱循環(huán)頻率通過上述低溫板調(diào)溫控制變小。若那樣，則由于制冷機12所需的工作氣體流量變小，因此壓縮機單元102的出入口之間的差壓欲擴大。然而，在本實施方式中，以將壓縮機差壓設(shè)為恒定的方式控制壓縮機馬達172的運行頻率。此時，壓縮機馬達172的運行頻率變小，以便將差壓縮小至目標值。因此，與如典型的低溫泵那樣始終以恒定的運行頻率運行壓縮機的情況相比，能夠降低消耗電力。另一方面，當向低溫泵10的熱負載變大時，增加壓縮機馬達172的運行頻率，以使壓縮機差壓恒定。因此，由于能夠充分確保向制冷機12的工作氣體流量，所以能夠?qū)⑵鹨蛴跓嶝撦d的增加的低溫板溫度從目標溫度的背離抑制在最小限度。圖5是用于說明本發(fā)明的一實施方式所涉及的差壓恒定控制的控制流程的圖。圖 5中示出有一實施例所涉及的控制流程的概要。組合壓縮機馬達172的運行頻率和安全閥 162的開度作為控制輸出來執(zhí)行差壓恒定控制。在另一實施例中，可將壓縮機馬達172的運行頻率及安全閥162的開度中的一方作為控制輸出來執(zhí)行差壓恒定控制。圖5所示的控制處理在低溫泵10的運行期間以預定周期通過壓縮機控制器168 反復執(zhí)行。該處理在各壓縮機單元102、104各自的壓縮機控制器168中，與其他壓縮機單元102、104相獨立地執(zhí)行。圖5中用虛線劃分表示壓縮機控制器168中的運算處理的部分， 用單點劃線劃分表示壓縮機單元102、104的硬件的動作的部分。如圖5所示，壓縮機控制器168中預先設(shè)定并輸入有目標差壓。目標差壓例如在 CP控制器100中設(shè)定，并提供給壓縮機控制器168。通過第1壓力傳感器164測定吸入側(cè)的測定壓PL，通過第2壓力傳感器166測定吐出側(cè)的測定壓PH，并從各傳感器提供給壓縮機控制器168。在通常動作時，第1壓力傳感器164的測定壓PL低于第2壓力傳感器166 的測定壓PH。壓縮機控制器168從吐出側(cè)測定壓PH減去吸入側(cè)測定壓PL來求出測定差壓ΔΡ， 進而從設(shè)定差壓△ P0減去測定差壓△ P來求出差壓偏差e。壓縮機控制器168例如通過包括PID運算在內(nèi)的預定的控制輸出運算處理，由差壓偏差e計算出控制輸出D。壓縮機控制器168進行輸出分配處理，所述輸出分配處理對提供給壓縮機逆變器 170的控制輸出Dl和提供給安全閥162的控制輸出D2分配控制輸出D。在一實施例中，當控制輸出D小于預定閾值時，壓縮機控制器168可將控制輸出D的一大半分配給安全閥控制輸出D2。例如，在控制輸出D中，可將壓縮機運行所需的最小限度的控制輸出分配給逆變器控制輸出D1，其余的所有控制輸出分配給安全閥控制輸出D2。另外，當控制輸出D在該閾值以上時，可將控制輸出D全部分配給逆變器控制輸出Dl (即D = Dl)。若如此，當所需的控制輸出比較小時，通過安全閥的控制從高壓側(cè)向低壓側(cè)放出壓力，從而壓縮機差壓被調(diào)整為所希望的值。相反地，當所需的控制輸出比較大時，通過逆變器控制調(diào)整壓縮機的運行，實現(xiàn)所需的運行狀態(tài)。另外，當控制輸出D在包含閾值的中間范圍內(nèi)時，或者可以在控制輸出D的整個范圍內(nèi)，可以將控制輸出D分配給逆變器控制輸出 Dl和安全閥控制輸出D2來代替用閾值切換逆變器控制和安全閥控制。壓縮機控制器168由逆變器控制輸出Dl運算提供給壓縮機逆變器170的指令值 E，并由安全閥控制輸出D2運算提供給安全閥驅(qū)動器174的指令值R。逆變器指令值E被提供給壓縮機逆變器170，根據(jù)其指令控制壓縮機主體140，即壓縮機馬達172的運行頻率。 另外，安全閥指令值R被提供給安全閥驅(qū)動器174，根據(jù)其指令控制安全閥162的開度。根據(jù)壓縮機主體140及安全閥162的動作狀態(tài)及相關(guān)聯(lián)的配管或罐等的特性決定作為工作氣體的氦氣的壓力。通過第1壓力傳感器164及第2壓力傳感器166測定如此決定的氦氣壓力。如此，在各壓縮機單元102、104中通過各個壓縮機控制器168獨立地執(zhí)行差壓恒定控制。壓縮機控制器168執(zhí)行反饋控制，以使差壓偏差e最小化(優(yōu)選設(shè)為零)。壓縮機控制器168切換或共同使用以壓縮機的運行頻率為操作量的逆變器控制模式和以安全閥開度為操作量的安全閥控制模式來進行反饋控制。在一實施例中，設(shè)定目標差壓除了后述的設(shè)定值調(diào)整之外，保持為恒定。另外，可調(diào)整除目標差壓以外的設(shè)定值。例如可調(diào)整在運算控制輸出的PID運算中使用的增益或控制輸出分配處理中的分配比率或上述閾值等為了決定控制輸出而使用的任意設(shè)定值。另外，可在任一控制模式下對設(shè)定值進行調(diào)整，但是優(yōu)選至少在逆變器控制模式下對設(shè)定值進行調(diào)整。圖5所示的偏差e并不限于差壓的偏差。在一實施例中，壓縮機控制器168可執(zhí)行由吐出側(cè)測定壓PH與設(shè)定壓之偏差運算控制輸出的吐出壓控制。此時，設(shè)定壓可以是壓縮機的吐出側(cè)壓力的上限值。當吐出側(cè)測定壓PH超過該上限值時，壓縮機控制器168可由與吐出側(cè)測定壓PH的偏差運算出控制輸出。上限值例如可根據(jù)保證低溫泵10的排氣能力的壓縮機的最高吐出壓來適當?shù)亟?jīng)驗性或?qū)嶒炐缘卦O(shè)定。若如此，可抑制吐出壓的過度上升，并進一步提高安全性。另外，在一實施例中，壓縮機控制器168也可執(zhí)行由吸入側(cè)測定壓PL與設(shè)定壓之偏差運算控制輸出的吸入壓控制。此時，設(shè)定壓可以是壓縮機的吸入側(cè)壓力的下限值。當吸入側(cè)測定壓PL低于該下限值時，壓縮機控制器168也可由與吸入側(cè)測定壓PL的偏差運算出控制輸出。下限值例如可根據(jù)保證低溫泵10的排氣能力的壓縮機的最低吸入壓適當?shù)亟?jīng)驗性或?qū)嶒炐缘卦O(shè)定。若如此，可抑制由伴隨吸入壓的下降的工作氣體流量的下降引起的壓縮機主體的溫度過度上升。壓縮機控制器168可根據(jù)測定壓選擇上述差壓恒定控制、 吐出壓控制及吸入壓控制來執(zhí)行。后述的設(shè)定值調(diào)整可在選擇任一控制時執(zhí)行。但是，如圖1所示，將多臺壓縮機單元并列應用于低溫泵系統(tǒng)1000時，各壓縮機單元均等地分擔共同的負載(即多個低溫泵10)。因此，可以期待各壓縮機單元的運行狀態(tài)大致相同。
然而，實際上，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生各壓縮機單元的運行頻率隨時間背離的現(xiàn)象。并觀察到具有在低溫泵系統(tǒng)1000中持續(xù)并列運行一定時間2臺壓縮機時，其中一方的壓縮機的運行頻率始終比另一方的壓縮機變高的傾向。盡管運行開始的最初例如均為50Hz的運行頻率，之后其中一方諧調(diào)為30Hz的運行，而另一方變成70Hz的高負荷運行。其中一方的壓縮機繼續(xù)成為高負載，會不利于系統(tǒng)整體的長壽命化。可以認為該背離起因于壓縮機的個體差。個體差包括壓縮機主體或附帶設(shè)置于壓縮機主體的傳感器或其他設(shè)備類的個體差?；蛘?，可以考慮起因于連接各壓縮機和低溫泵的個別配管的物理性差異，例如長度或處理的差異。所以，在本發(fā)明的一實施方式中變更控制上的設(shè)定，以便補償壓縮機單元的個體差。由此，能夠使多個壓縮機單元的運行狀態(tài)均衡化，并能夠避免特定的壓縮機集中運行并由各個壓縮機適當?shù)胤謸撦d。實驗性地確認到下述情況，通過微調(diào)實際上不會對作為壓縮機單元的連接目標端的裝置的性能帶來任何影響的程度的設(shè)定，能夠充分抑制起因于個體差的運行狀態(tài)的背離。圖6是用于說明本發(fā)明的一實施方式所涉及的設(shè)定值調(diào)整處理的流程圖。在同時運行多臺壓縮機單元時以預定周期通過CP控制器100反復執(zhí)行圖6所示的處理。CP控制器100作為監(jiān)控各壓縮機單元的壓縮機控制器168的控制輸出的高級控制器而發(fā)揮作用。 當存在控制輸出相對大的壓縮機單元時，CP控制器100對與任一壓縮機單元相關(guān)聯(lián)的設(shè)定值進行微調(diào)，使各壓縮機單元的控制輸出作為結(jié)果變得相等。另外，當運行的壓縮機單元僅為1臺時停止調(diào)整處理，當再一次開始多臺運行時， 再重新開始調(diào)整處理。另外，優(yōu)選在執(zhí)行差壓恒定控制時進行調(diào)整處理。該調(diào)整處理可與壓縮機單元的連接目標端的裝置的狀態(tài)無關(guān)地執(zhí)行。例如，不管在通常的排氣運行中還是在再生運行中均可執(zhí)行低溫泵10。如圖6所示，CP控制器100對判定時間是否經(jīng)過進行判定(SlO)。該判定時間能夠作為在多個壓縮機單元之間運行狀態(tài)背離某種程度所需的時間來實驗性或經(jīng)驗性地適當設(shè)定。例如為1小時。在距上次處理的經(jīng)過時間未超過判定時間時(S10的否)，CP控制器100結(jié)束處理。在距上次處理的經(jīng)過時間達到判定時間時(S10的是)，CP控制器100判定在多個壓縮機單元之間控制輸出的背離是否變大(S12)。例如，在同時運行2臺壓縮機單元的狀態(tài)下，CP控制器100判定那些2臺壓縮機單元的控制輸出之差是否超過閾值。該閾值能夠作為2臺壓縮機單元能夠容許的控制輸出差來適當?shù)卦O(shè)定?？刂戚敵隼缈梢允窍驂嚎s機逆變器170的控制輸出或壓縮機馬達172的運行頻率?？刂戚敵鲞€可以是向安全閥驅(qū)動器 174的控制輸出或安全閥162的控制電流。在同時運行3臺以上壓縮機單元的狀態(tài)下，例如可判定控制輸出最大的壓縮機單元與控制輸出最小的壓縮機單元的控制輸出之差是否超過閾值?；蛘?，可判定控制輸出最大的壓縮機單元的控制輸出與各壓縮機單元的控制輸出的平均值之差是否超過閾值。艮口， CP控制器100可采用用于判定是否存在處于相對較高負載的運行狀態(tài)的壓縮機單元的任
一判定基準。當判定在多個壓縮機單元之間控制輸出的背離較小時(S12的否)，CP控制器100 結(jié)束本調(diào)整處理。另一方面，當判定在多個壓縮機單元之間控制輸出的背離較大時(S12的是)，CP控制器100執(zhí)行設(shè)定值的調(diào)整處理(S14)。在一實施例中，調(diào)整差壓恒定控制的目標差壓ΔΡο(參考圖幻。若通過調(diào)整處理變更了設(shè)定值，則CP控制器100結(jié)束本調(diào)整處理。在一實施例中，CP控制器100按照圖7所示的調(diào)整表執(zhí)行調(diào)整處理。CP控制器 100按照調(diào)整表更新保持在壓縮機控制器168的例如儲存器中的設(shè)定值。圖7是表示在本發(fā)明的一實施方式所涉及的調(diào)整處理中使用的調(diào)整表的圖。圖7所示的表是在同時運行2 臺壓縮機單元的狀態(tài)下使用的調(diào)整表的一例。記載于圖7所示的表中的記號A表示第1臺壓縮機單元，記號B表示第2臺壓縮機單元。圖7所示的表的左欄表示⑴2臺壓縮機單元的設(shè)定目標差壓相等時的調(diào)整法。表的中央欄表示(ii) 一方的壓縮機單元A的設(shè)定目標差壓較大的情況，表的右欄表示(iii)另一方的壓縮機單元B的設(shè)定目標差壓較大的情況。當作為2臺壓縮機單元A、B的控制輸出的一例的運行頻率之差無論在任何情況下都小于預定值(圖7中為IOHz)時，不變更目標差壓ΔΡο而維持恒定。這是因為，若運行頻率之差較小，則能夠評價沒有運行狀態(tài)的背離，所以無需進行調(diào)整。對運行頻率之差為預定值(圖7中為IOHz)以上的情況進行說明。(i)當2臺壓縮機單元的設(shè)定目標差壓相等的情況下，當一方的壓縮機單元A的運行頻率較小時，將另一方的壓縮機單元B的目標差壓ΔΡο縮小0. OlMPa0目標差壓ΔΡο例如為約1. 5MPa。相反地，當一方的壓縮機單元A的運行頻率較大時，將該壓縮機單元A的目標差壓△ Po縮小 0.OlMPa。S卩，當2臺壓縮機單元的設(shè)定目標差壓相等時，稍微縮小運行頻率較大一方的目標差壓。通過縮小目標差壓，結(jié)果能夠縮小壓縮機馬達的運行頻率。因此，能夠使2臺壓縮機單元的運行狀態(tài)接近。另外，通過稍微增大運行頻率較小一方的目標差壓，還能夠使2臺壓縮機單元的運行狀態(tài)接近。(ii)當壓縮機單元A的設(shè)定目標差壓較大時，維持該壓縮機單元A的目標差壓， 并調(diào)整另一方的壓縮機單元B的目標差壓。具體而言，當壓縮機單元A的運行頻率較小時， 將壓縮機單元B的目標差壓ΔΡο縮小O.OlMPa。相反地，當壓縮機單元A的運行頻率較大時，將壓縮機單元B的目標差壓Δ P0增大O.OlMPa。(iii)當壓縮機單元B的設(shè)定目標差壓較大時，也與(ii)相同地維持該壓縮機單元B的目標差壓，并調(diào)整壓縮機單元A的目標差壓。具體而言，當壓縮機單元A的運行頻率較小時，將壓縮機單元A的目標差壓ΔΡο增大O.OlMPa。相反地，當壓縮機單元A的運行頻率較大時，將壓縮機單元A的目標差壓ΔΡο縮小0. OlMPa0如此，在多個壓縮機單元中，調(diào)整設(shè)定有相對較小的目標差壓的壓縮機單元的目標差壓。CP控制器100以縮小設(shè)定有相對較小的目標差壓的壓縮機單元與其他壓縮機單元的運行頻率之差的方式調(diào)整該壓縮機單元的目標差壓。另外，還可調(diào)整設(shè)定有相對較大的目標差壓的壓縮機單元的目標差壓來縮小與其他壓縮機單元的運行頻率之差。在同時運行3臺以上壓縮機單元的狀態(tài)下，例如還可對控制輸出最大的壓縮機單元和控制輸出最小的壓縮機單元應用圖7所示的調(diào)整表。優(yōu)選1次調(diào)整處理中的設(shè)定值的調(diào)整量為可以保證作為壓縮機的連接目標端的低溫泵10的排氣性能的變化在容許范圍內(nèi)的調(diào)整量。即，優(yōu)選1次的調(diào)整量小于最大調(diào)整量，所述最大調(diào)整量可以保證制冷機12的制冷能力的變化在容許范圍內(nèi)。優(yōu)選設(shè)為能夠保
16證不影響向制冷機12或低溫泵10的性能的調(diào)整量。若如此，能夠?qū)嶋H上不影響向制冷機 12或低溫泵10的性能而進行壓縮機的調(diào)整。在一實施例中，設(shè)定值的調(diào)整量為最大在其設(shè)定值的10 %以內(nèi)，優(yōu)選在5 %以內(nèi)，更優(yōu)選在1 %以內(nèi)的大小。相對于上述約1. 5MPa的目標差壓的0. OlMPa的調(diào)整量是不影響低溫泵性能的調(diào)整量的一例。另外，可對基于多次調(diào)整處理的合計調(diào)整量設(shè)置限制。例如，可通過對合計調(diào)整量設(shè)置上限值或下限值，或者通過對設(shè)定值設(shè)定調(diào)整容許范圍來限制調(diào)整范圍。在一實施例中，設(shè)定值的調(diào)整容許范圍以設(shè)定值的最初值為基準，最大在10 %以內(nèi)，優(yōu)選在5 %以內(nèi)， 更優(yōu)選在2%以內(nèi)的范圍。圖8是用于說明本發(fā)明的一實施方式所涉及的調(diào)整處理的結(jié)果的一例的圖。如圖示，從開始本發(fā)明的一實施方式所涉及的控制到經(jīng)過1小時的判定時間時，一方的壓縮機A 以60Hz的運行頻率運行，另一方的壓縮機B以40Hz運行?？梢耘卸ㄟ\行狀態(tài)中存在背離， 根據(jù)圖7所示的調(diào)整表將壓縮機B的目標差壓僅增大0. OlMPa0作為其結(jié)果，在下一個調(diào)整時刻，2臺壓縮機的運行頻率均收斂為50Hz，運行狀態(tài)被均衡化。如以上說明，根據(jù)本發(fā)明的一實施方式，在差壓恒定控制下并列運行多臺壓縮機單元時，監(jiān)控它們的控制輸出，并在最大調(diào)整量的范圍內(nèi)微調(diào)目標差壓，結(jié)果各壓縮機單元的控制輸出變得相等。最大調(diào)整量是可以看作實際上不影響作為壓縮機的工作氣體供給對象的裝置的性能或?qū)π阅苡绊懛浅Ｐ〉恼{(diào)整量。如此，能夠抑制因多臺壓縮機單元的個體差引起的運行狀態(tài)的背離，并實現(xiàn)作為整個系統(tǒng)的長壽命化。
權(quán)利要求
1.一種低溫泵系統(tǒng)，其特征在于，具備 多個低溫泵；多個壓縮機單元，為了向所述多個低溫泵供給工作氣體，分別按照控制輸出并列運行；及控制部，決定相對于所述多個壓縮機單元各自的控制輸出，其中，所述控制部調(diào)整為了對至少1個壓縮機單元決定所述控制輸出而使用的設(shè)定值，以使各壓縮機單元的運行狀態(tài)均衡化。
2.如權(quán)利要求1所述的低溫泵系統(tǒng)，其特征在于，所述多個壓縮機單元分別具備壓縮機主體及使該壓縮機主體動作并能夠改變運行頻率的壓縮機馬達，所述運行頻率由所述控制部決定，所述控制部對所述多個壓縮機單元中任一壓縮機單元及除該壓縮機單元以外的其他壓縮機單元的至少一方調(diào)整所述設(shè)定值，以便縮小該壓縮機單元的運行頻率與所述其他壓縮機單元的運行頻率之差。
3.如權(quán)利要求1或2所述的低溫泵系統(tǒng)，其特征在于，所述控制部決定所述控制輸出，以使與各壓縮機單元相關(guān)聯(lián)的測定值接近對各壓縮機單元設(shè)定的目標值，所述設(shè)定值為所述目標值。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項所述的低溫泵系統(tǒng)，其特征在于，所述控制部能夠執(zhí)行決定向各壓縮機單元的控制輸出的差壓恒定控制，以使各壓縮機單元中的吸入側(cè)與吐出側(cè)的差壓與目標差壓一致，當執(zhí)行該差壓恒定控制時，調(diào)整所述至少1個壓縮機單元的目標差壓。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的低溫泵系統(tǒng)，其特征在于，所述控制部根據(jù)保證基于調(diào)整的所述多個低溫泵的排氣性能的變化在容許范圍內(nèi)的調(diào)整量，調(diào)整所述至少1個壓縮機單元的設(shè)定值。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項所述的低溫泵系統(tǒng)，其特征在于，進一步具備共同管路，連接所述多個低溫泵和所述多個壓縮機單元，且匯集所述多個低溫泵與所述多個壓縮機單元之間的工作氣體的給排；及多個個別配管，將所述多個壓縮機單元分別連接于所述共同管路上。
7.一種為了向多個低溫泵供給工作氣體而并列運行的多個壓縮機的控制方法，其特征在于，具備決定相對于所述多個壓縮機各自的控制輸出的步驟，及通過調(diào)整為了對至少1個壓縮機決定所述控制輸出而使用的設(shè)定值來使各壓縮機的運行狀態(tài)均衡化的步驟。
8.—種低溫泵系統(tǒng)，其特征在于，具備 多個低溫泵；多個壓縮機單元，為了向所述多個低溫泵供給工作氣體，分別按照控制輸出并列運行；及控制部，決定相對于所述多個壓縮機單元各自的控制輸出。
全文摘要
本發(fā)明提供一種低溫泵系統(tǒng)及其控制方法，其在低溫泵系統(tǒng)的多個壓縮機之間更加均等地分擔負載。本發(fā)明的低溫泵系統(tǒng)(1000)具備多個低溫泵(10)；多個壓縮機單元(102、104)，為了向多個低溫泵(10)供給工作氣體，分別按照控制輸出而并列運行；及低溫泵控制器(100)，決定相對于多個壓縮機單元(102、104)各自的控制輸出，其中，低溫泵控制器(100)調(diào)整為了對至少1個壓縮機單元(102、104)決定控制輸出而使用的設(shè)定值，以使各壓縮機單元(102、104)的運行狀態(tài)均衡化。
文檔編號F04B37/08GK102410173SQ20111027552
公開日2012年4月11日 申請日期2011年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月21日
發(fā)明者安東正道 申請人:住友重機械工業(yè)株式會社