低溫泵、低溫泵的控制方法以及制冷機的制作方法
【專利說明】低溫泵、低溫泵的控制方法以及制冷機
[0001 ] 本申請主張基于2014年12月17日申請的日本專利申請第2014-255028號的優先權。該日本申請的全部內容通過參考援用于本說明書中。
技術領域
[0002]本發明涉及一種低溫栗、低溫栗的控制方法以及制冷機。
【背景技術】
[0003]在將新的低溫栗裝配于施工現場的情況下，低溫栗從室溫冷卻至超低溫，開始真空排氣運行。并且，眾所周知，由于低溫栗為氣體捕捉式真空栗，因此為了向外部排出所捕捉的氣體，以某一頻率進行再生。再生處理通常包括升溫工序、排出工序以及冷卻工序。若冷卻工序結束，則重新進行低溫栗的真空排氣運行。作為這種真空排氣運行的準備而進行的低溫栗的冷卻有時稱作降溫。
[0004]專利文獻1:國際公開第2005/052369號
[0005]低溫栗為超低溫制冷機的主要用途之一，但在制冷機的高溫級與低溫級之間需要比較大的溫度差，這一點與其他用途有所不同。但是，冷卻低溫栗時在較短的時間內形成這樣的溫度差并不簡單。例如，若高溫級達到目標冷卻溫度時低溫級還未達到目標溫度，則不得不將高溫級保持在目標溫度的同時繼續冷卻低溫級。并且，有時在低溫級達到目標溫度時，高溫級已經過度冷卻至低于目標溫度的溫度。這種情況下，不得不將高溫級升溫至目標溫度。這種降溫最終階段的溫度調整需要一定程度的時間。尤其，在高溫級與低溫級需要較大的溫度差的情況下，溫度調整所需的時間變長。由于降溫成為低溫栗的停機時間，因此希望在短時間內進行降溫。
【發明內容】
[0006]本發明的一種實施方式的示例性目的之一為縮短低溫栗的冷卻時間。
[0007]根據本發明的一種實施方式，提供一種低溫栗，其具備:低溫板;制冷機，冷卻所述低溫板，并且具備驅動所述制冷機的制冷機馬達以及控制所述制冷機馬達的運行頻率的制冷機變頻器；以及控制部，控制所述制冷機以執行使所述低溫板的溫度從室溫降低至標準運行溫度的降溫運行。所述控制部具備:運行頻率確定部，在具有運行頻率上限的運行頻率范圍內確定所述制冷機馬達的運行頻率，并將該運行頻率輸出給所述制冷機變頻器；以及上限調整部，在所述降溫運行中，根據所述低溫板的溫度下降，降低所述運行頻率上限。
[0008]根據本發明的一種實施方式，提供一種低溫栗的控制方法。所述低溫栗具備:低溫板;制冷機，冷卻所述低溫板，且具備驅動所述制冷機的制冷機馬達以及控制所述制冷機馬達的運行頻率的制冷機變頻器。所述方法具備如下步驟:執行將所述低溫板的溫度從室溫降低至標準運行溫度的降溫運行;在所述降溫運行中，根據所述低溫板的溫度下降，降低所述制冷機馬達的運行頻率上限;在具有所述運行頻率上限的運行頻率范圍內確定所述制冷機馬達的運行頻率;以及將已確定的運行頻率輸出給所述制冷機變頻器。
[0009]根據本發明的一種實施方式，提供一種制冷機，其具備:膨脹機，具備冷卻臺，該膨脹機還具備驅動所述膨脹機的膨脹機馬達以及控制所述膨脹機馬達的運行頻率的膨脹機變頻器;控制部，控制所述膨脹機以執行使所述冷卻臺的溫度從室溫降低至標準運行溫度的降溫運行。所述控制部具備:運行頻率確定部，在具有運行頻率上限的運行頻率范圍內確定所述膨脹機馬達的運行頻率，并將該運行頻率輸出給所述膨脹機變頻器；以及上限調整部，在所述降溫運行中，根據所述冷卻臺的溫度下降，降低所述運行頻率上限。
[0010]另外，以上構成要件的任意組合、本發明的構成要件或表現在裝置、方法、系統、計算機程序以及存儲計算機程序的存儲介質等之間的相互替換也作為本發明的方式有效。[0011 ]根據本發明，能夠縮短低溫栗的冷卻時間。
【附圖說明】
[0012]圖1是示意地表示本發明的一種實施方式所涉及的低溫栗的圖。
[0013]圖2是概略地表示本發明的一種實施方式所涉及的低溫栗的控制部的結構的圖。
[0014]圖3是用于說明低溫栗的運行方法的流程圖。
[0015]圖4是表示典型的降溫運行中的溫度曲線的一例的圖。
[0016]圖5是表示本發明的一種實施方式所涉及的低溫栗的控制方法的流程圖。
[0017]圖6是表示本發明的一種實施方式所涉及的降溫運行中的溫度曲線的一例的圖。
[0018]圖中:10_低溫栗，16-制冷機，18-低溫低溫板，19-高溫低溫板，80-制冷機馬達，82-制冷機變頻器，90-第I溫度傳感器，92-第2溫度傳感器，100-控制部，104-存儲部，110-運行頻率確定部，112-上限調整部，114-測定溫度選擇部。
【具體實施方式】
[0019]以下，參考附圖，對本發明的實施方式進行詳細說明。另外，在說明中，對相同要件標注相同符號，適當省略重復說明。并且，以下敘述的結構為示例，并不限定本發明的范圍。
[0020]圖1是示意地表示本發明的一種實施方式所涉及的低溫栗10的圖。低溫栗10例如安裝在離子注入裝置或濺射裝置等的真空腔室，用于將真空腔室內部的真空度提高至所希望的工藝所要求的水平。
[0021 ] 低溫栗1具有用于接收氣體的進氣口 12。進氣口 12為通向低溫栗10的內部空間14的入口。待排出的氣體從安裝有低溫栗10的真空腔室通過進氣口 12進入到低溫栗10的內部空間14。
[0022]另外，在以下的說明中，為了通俗易懂地表示低溫栗10的構成要件之間的位置關系，有時使用“軸向”、“徑向”等術語。軸向表示通過進氣口 12的方向，徑向表示沿進氣口 12的方向。為了方便起見，將在軸向上相對靠近進氣口 12的一側稱為“上”，相對遠離進氣口 12的一側稱為“下”。即，將相對遠離低溫栗10底部的一側稱為“上”，相對靠近低溫栗10底部的一側稱為“下”。并且，將在徑向上靠近進氣口 12中心的一側稱為“內”，靠近進氣口 12周邊的一側稱為“外”。另外，這種表現與低溫栗10安裝于真空腔室時的配置無關。例如，低溫栗10也可以以沿鉛垂方向使進氣口 12朝下的方式安裝在真空腔室內。
[0023]低溫栗10具備冷卻系統15、低溫低溫板18以及高溫低溫板19。冷卻系統15構成為冷卻高溫低溫板19及低溫低溫板18。冷卻系統15具備制冷機16和壓縮機36。
[0024]制冷機16例如為吉福德-麥克馬洪式制冷機(所謂GM制冷機)等超低溫制冷機。制冷機16為具備第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以及第2置換器25的二級式制冷機。由此，制冷機16的高溫級具備第I冷卻臺20、第I缸體22以及第I置換器24。制冷機16的低溫級具備第2冷卻臺21、第2缸體23以及第2置換器25。因此，在以下的說明中，有時將第I冷卻臺20以及第2冷卻臺21分別稱為高溫級的低溫端以及低溫級的低溫端。
[0025]第I缸體22與第2缸體23串聯連接。第I冷卻臺20設置在第I缸體22與第2缸體23的結合部上。第2缸體23連結第I冷卻臺20和第2冷卻臺21。第2冷卻臺21設置在第2缸體23的末端。在第I缸體22以及第2缸體23各自的內部以能夠沿制冷機16的長度方向(圖1中的左右方向)移動的方式配設有第I置換器24及第2置換器25。第I置換器24和第2置換器25以可一體移動的方式連結為一體。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16具備驅動機構17，該驅動機構17設置在第I缸體22的高溫端。驅動機構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分別在第I缸體22及第2缸體23內部進行往復移動。并且，驅動機構17包括流路切換機構，所述流路切換機構切換工作氣體的流路，以便周期性地重復工作氣體的吸入和吐出。流路切換機構例如包括閥部和用于驅動閥部的驅動部。閥部例如包括回轉閥，驅動部包括用于使回轉閥旋轉的馬達。馬達例如可以使用AC馬達或者DC馬達。并且，流路切換機構也可以是通過直線馬達驅動的直接傳動式機構。
[0027]制冷機16經由高圧導管34及低圧導管35連接于壓縮機36。制冷機16使從壓縮機36供給過來的高圧工作氣體(例如氦氣)在制冷機16的內部膨脹而使第I冷卻臺20及第2冷卻臺21產生寒冷。壓縮機36回收在制冷機16中膨脹的工作氣體并再次進行加壓后供給至制冷機16 ο
[0028]具體而言，首先，驅動機構17使高圧導管34和制冷機16的內部空間連通。高圧工作氣體從壓縮機36通過高圧導管34供給至制冷機16。若制冷機16的內部空間被高圧工作氣體充滿，則驅動機構17切換流路，使制冷機16的內部空間和低圧導管35連通。由此工作氣體進行膨脹。膨張的工作氣體回收至壓縮機36。與這樣的工作氣體的供排氣同步，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的內部進行往復移動。通過重復這種熱循環，制冷機16使第I冷卻臺20及第2冷卻臺21產生寒冷。
[0029]制冷機16構成為，將第I冷卻臺20冷卻至第I溫度水平，將第2冷卻臺21冷卻至第2溫度水平。第2溫度水平為低于第I溫度水平的低溫。例如，第I冷