低溫泵系統、低溫泵控制裝置及低溫泵再生方法

低溫泵系統、低溫泵控制裝置及低溫泵再生方法
【專利摘要】本發明提供一種低溫泵系統、低溫泵控制裝置及低溫泵再生方法，其課題在于縮短低溫泵的再生時間。本發明的低溫泵控制部(100)具備再生控制部，該再生控制部根據再生順序來控制低溫泵(10)，再生順序中包括排出處理，在排出處理中從低溫泵(10)排出冷凝物，并且排出處理持續進行至滿足基于低溫泵(10)內的壓力的排出結束條件。再生控制部具備：第1判定部，反復判定是否滿足排出結束條件；第2判定部，判定排出結束條件的判定次數或排出處理的持續時間是否為第1閾值以上；及溫度控制部，當排出結束條件的判定次數或排出處理的持續時間為第1閾值以上時，執行低溫泵(10)的預冷。第1判定部在預冷中再次判定是否滿足排出結束條件。
【專利說明】低溫泵系統、低溫泵控制裝置及低溫泵再生方法
[0001 ]本申請主張基于2015年3月4日申請的日本專利申請第2015-042523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系統、低溫栗控制裝置及低溫栗再生方法。
【背景技術】
[0003]低溫栗是將氣體分子通過冷凝或吸附捕捉到冷卻至超低溫的低溫板上而進行排氣的真空栗。低溫栗通常用于實現半導體電路制造工藝等中所要求的清潔的真空環境。低溫栗是所謂的氣體捕集式真空栗，因此需要定期進行向外部排出已捕捉的氣體的再生。
[0004]專利文獻I:日本特表2001-515176號公報

【發明內容】

[0005]本發明的一種實施方式的示例性的目的之一在于縮短低溫栗的再生時間。
[0006]根據本發明的一種實施方式，提供一種低溫栗系統，其具備:低溫栗;及再生控制部，根據再生順序來控制所述低溫栗，所述再生順序中包括排出處理，在所述排出處理中從所述低溫栗排出冷凝物，并且所述排出處理持續進行至滿足基于所述低溫栗內的壓力的排出結束條件為止。所述再生控制部具備:第I判定部，反復判定是否滿足所述排出結束條件；第2判定部，判定所述排出結束條件的判定次數或所述排出處理的持續時間是否為第I閾值以上;及溫度控制部，當所述排出結束條件的判定次數或所述排出處理的持續時間為第I閾值以上時，執行所述低溫栗的預冷。所述第I判定部在所述預冷中再次判定是否滿足所述排出結束條件。
[0007]根據本發明的一種實施方式，提供一種低溫栗控制裝置，其具備再生控制部，該再生控制部根據再生順序來控制低溫栗，所述再生順序中包括排出處理，在所述排出處理中從所述低溫栗排出冷凝物，并且所述排出處理持續進行至滿足基于所述低溫栗內的壓力的排出結束條件。所述再生控制部具備:第I判定部，反復判定是否滿足所述排出結束條件;第2判定部，判定所述排出結束條件的判定次數或所述排出處理的持續時間是否為第I閾值以上;及溫度控制部，當所述排出結束條件的判定次數或所述排出處理的持續時間為第I閾值以上時，執行所述低溫栗的預冷。所述第I判定部在所述預冷中再次判定是否滿足所述排出結束條件。
[0008]根據本發明的一種實施方式，提供一種低溫栗再生方法。該方法具備根據再生順序來控制低溫栗的工序，所述再生順序中包括排出處理，在所述排出處理中從低溫栗排出冷凝物，并且所述排出處理持續進行至滿足基于所述低溫栗內的壓力的排出結束條件。所述控制工序具備:反復判定是否滿足所述排出結束條件的工序;判定所述排出結束條件的判定次數或所述排出處理的持續時間是否為第I閾值以上的工序；當所述排出結束條件的判定次數或所述排出處理的持續時間為第I閾值以上時，執行所述低溫栗的預冷的工序;及在所述預冷中再次判定是否滿足所述排出結束條件的工序。
[0009]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、存儲計算機程序的記錄介質等之間的相互進行置換也作為本發明的方式有效。
[0010]根據本發明，能夠縮短低溫栗的再生時間。
【附圖說明】
[0011]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系統的圖。
[0012]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控制部的結構的圖。
[0013]圖3是表示本發明的一種實施方式所涉及的低溫栗再生方法的主要工序的流程圖。
[0014]圖4是表示本發明的一種實施方式所涉及的低溫栗再生方法的主要工序的流程圖。
[0015]圖中:10-低溫栗，18-低溫低溫板，19-高溫低溫板，70-通氣閥，72-粗抽閥，74-排氣閥，90-第I溫度傳感器，92-第2溫度傳感器，94-壓力傳感器，100-低溫栗控制部，102-再生控制部，110-溫度控制部，112-第I判定部，114-第2判定部，116-泄漏檢測部，118-冷凝物檢測部。
【具體實施方式】
[0016]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，并適當省略重復說明。并且，以下所述的結構為示例，并非對本發明的范圍做任何限定。
[0017]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系統的圖。低溫栗系統具備低溫栗10及對低溫栗10的真空排氣運行及再生運行進行控制的低溫栗控制部100。低溫栗10例如安裝于離子注入裝置或濺射裝置等的真空腔室，并用于將真空腔室內部的真空度提高至所希望的工藝中要求的水平。低溫栗控制部100可以與低溫栗10設置成一體，也可以構成為與低溫栗10分體的控制裝置。
[0018]低溫栗10具有用于接收氣體的吸氣口 12。吸氣口 12是通向低溫栗10的內部空間14的入口。應排出的氣體從安裝有低溫栗10的真空腔室通過吸氣口 12進入到低溫栗10的內部空間14。
[0019]另外，以下為了更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。軸向表示通過吸氣口 12的方向，徑向表示沿吸氣口 12的方向。為了方便起見，有時將在軸向上相對靠近吸氣口 12的一側稱作“上”，相對遠離吸氣口 12的一側稱作“下”。即，有時將相對遠離低溫栗10底部的一側稱作“上”，相對靠近低溫栗10底部的一側稱作“下”。關于徑向，有時將靠近吸氣口 12的中心的一側稱作“內”，將靠近吸氣口 12的周邊的一側稱作“外”。另外，這種表達與低溫栗10安裝于真空腔室時的配置無關。例如，低溫栗10也可以以使吸氣口 12沿鉛垂方向朝下的方式安裝于真空腔室。
[0020]低溫栗10具備低溫低溫板18及高溫低溫板19。并且，低溫栗10具備對高溫低溫板19及低溫低溫板18進行冷卻的冷卻系統。該冷卻系統具備制冷機16及壓縮機36。
[0021]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的二級式制冷機。因此，制冷機16的高溫級具備第I冷卻臺20、第I缸體22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及第2置換器25。
[0022]第I缸體22和第2缸體23串聯連接。第I冷卻臺20設置于第I缸體22和第2缸體23的結合部。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設置于第2缸體23的末端。在第I缸體22和第2缸體23各自的內部，以沿制冷機16的長度方向(圖1中為左右方向)能夠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以能夠一體移動的方式連結在一起。在第I置換器24和第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)。
[0023]制冷機16具備驅動機構17，該驅動機構17設置于第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的內部能夠往復移動。并且，驅動機構17包括流路切換機構，該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供給和排出。流路切換機構例如包含閥部及對閥部進行驅動的驅動部。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。馬達可以是例如AC馬達或DC馬達。并且，流路切換機構也可以為通過直線馬達而被驅動的直動式的機構。
[0024]制冷機16經由高壓導管34及低壓導管35與壓縮機36連接。制冷機16使從壓縮機36供給過來的高壓工作氣體(例如氦氣)在制冷機16的內部膨脹從而使第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。
[0025]具體而言，首先，驅動機構17使高壓導管34與制冷機16的內部空間連通。高壓工作氣體從壓縮機36通過高壓導管34供給至制冷機16。若制冷機16的內部空間被高壓工作氣體充滿，則驅動機構17切換流路，使制冷機16的內部空間與低壓導管35連通。由此工作氣體進行膨脹。膨脹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。
[0026]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冷卻臺20冷卻至65K?120K左右，優選冷卻至80K?100K，第2冷卻臺21冷卻至1K?20K左右。
[0027 ]圖1中示出低溫栗1的包括內部空間14的中心軸和制冷機16的中心軸的剖面。圖1所示的低溫栗10是所謂臥式低溫栗。臥式低溫栗通常是指制冷機16配設成與低溫栗10的內部空間14的中心軸交叉(通常為正交)的低溫栗。本發明同樣可以適用于所謂立式低溫栗。立式低溫栗是指制冷機沿低溫栗的軸向配設的低溫栗。
[0028]低溫低溫板18設置于低溫栗10的內部空間14的中心部。低溫低溫板18例如包括多個板部件26。板部件26例如分別具有圓錐臺側面的形狀，換言之傘狀形狀。在各板部件26上通常設置有活性炭等吸附劑27。吸附劑27例如粘結于板部件26的背面。由此，低溫低溫板18具備用于吸附氣體分子的吸附區域。
[0029]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與第2冷卻臺21熱連接。因此，低溫低溫板18冷卻至第2溫度水平。
[0030]高溫低溫板19具備放射屏蔽件30和入口低溫板32。高溫低溫板19以包圍低溫低溫板18的方式設置于低溫低溫板18的外側。高溫低溫板19與第I冷卻臺20熱連接，因此高溫低溫板19冷卻至第I溫度水平。
[0031]放射屏蔽件30主要是為了從來自低溫栗10的殼體38的輻射熱保護低溫低溫板18而設置的。放射屏蔽件30位于殼體38和低溫低溫板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，即形成為杯狀。在放射屏蔽件30的側面開有用于安裝制冷機16的孔，第2冷卻臺21從該安裝孔插入到放射屏蔽件30中。第I冷卻臺20固定在該安裝孔的外周部且放射屏蔽件30的夕卜表面。由此，放射屏蔽件30與第I冷卻臺20熱連接。
[0032]入口低溫板32在吸氣口 12中沿徑向配置。入口低溫板32配設于屏蔽件開口端31。入口低溫板32的外周部固定于屏蔽件開口端31，從而與放射屏蔽件30熱連接。入口低溫板32設置成相對于低溫低溫板18向軸向上方分開。入口低溫板32例如形成為百葉窗結構或鋸齒結構。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，或者也可以形成為格子狀等其他形狀。
[0033]入口低溫板32是為了對進入吸氣口 12的氣體進行排氣而設置的。在入口低溫板32的溫度下能夠冷凝的氣體(例如水分)捕捉于其表面。并且，入口低溫板32是為了從來自低溫栗10外部的熱源(例如，安裝有低溫栗10的真空腔室內的熱源)的輻射熱保護低溫低溫板18而設置的。除了輻射熱之外，入口低溫板32還限制氣體分子的進入。入口低溫板32占據吸氣口 12的開口面積的一部分，以便將通過吸氣口 12流入到內部空間14的氣體限制為所希望的量。
[0034]低溫栗10具備殼體38。殼體38是用于隔開低溫栗10的內部與外部的真空容器。殼體38構成為氣密地保持低溫栗10的內部空間14。殼體38設置于高溫低溫板19的外側，且包圍高溫低溫板19。并且，殼體38容納制冷機16。即，殼體38是容納高溫低溫板19及低溫低溫板18的低溫栗容器。
[0035]殼體38以不與高溫低溫板19及制冷機16的低溫部接觸的方式固定在外部環境溫度的部位(例如制冷機16的高溫部)。殼體38的外表面暴露于外部環境中，其溫度比被冷卻的高溫低溫板19高(例如室溫程度)。
[0036]并且，殼體38具備從其開口端朝向徑向外側延伸的吸氣口凸緣56。吸氣口凸緣56是用于將低溫栗10安裝于真空腔室的凸緣。在真空腔室的開口設置有閘閥(未圖示)，吸氣口凸緣56安裝于該閘閥上。因此，閘閥位于入口低溫板32的軸向上方。例如，在對低溫栗10進行再生時關閉閘閥，而在低溫栗10對真空腔室進行排氣時打開閘閥。
[0037]在殼體38上安裝有通氣閥70、粗抽閥72及排氣閥74。
[0038]通氣閥70例如設置于用于將流體從低溫栗10的內部排出到外部環境的排出管道80的末端。通過打開通氣閥70，允許排出管道80中的流體的流動，通過關閉通氣閥70，切斷排出管道80中的流體的流動。排出的流體基本上為氣體，但也可以是液體或氣液混合物。例如，被低溫栗1冷凝的氣體的液化物也可以混在排出流體中。通過打開通氣閥70，能夠將產生于殼體38內部的正壓釋放到外部。
[0039]粗抽閥72與粗抽栗73連接。通過打開或關閉粗抽閥72，使粗抽栗73與低溫栗10連通或斷開。通過打開粗抽閥72，使粗抽栗73與殼體38連通，通過關閉粗抽閥72，使粗抽栗73與殼體38斷開。通過打開粗抽閥72且使粗抽栗73工作，能夠對低溫栗10的內部進行減壓。
[0040]粗抽栗73是用于對低溫栗10進行真空抽氣的真空栗。粗抽栗73是用于向低溫栗10提供低溫栗10的工作壓力范圍的低真空區域的真空栗，換言之，粗軸栗73是用于向低溫栗10提供低溫栗10的工作開始壓力(S卩，基礎壓力水平)的真空栗。粗抽栗73能夠使殼體38從大氣壓減壓至基礎壓力水平。基礎壓力水平相當于粗抽栗73的高真空區域，其包含于粗抽栗73與低溫栗10的工作壓力范圍重疊的部分。基礎壓力水平例如為IPa以上且50Pa以下的范圍(例如為1Pa左右)。
[0041]典型的粗抽栗73作為與低溫栗10分體的真空裝置而設置，從而構成例如包括與低溫栗10連接的真空腔室的真空系統的一部分。低溫栗10是真空腔室的主栗，粗抽栗73為輔助栗。
[0042 ]排氣閥74連接于包括吹掃氣體源75的吹掃氣體供給裝置。通過打開或關閉排氣閥74，使吹掃氣體源75與低溫栗10連通或斷開，從而控制朝向低溫栗10的吹掃氣體的供給。通過打開排氣閥74，允許吹掃氣體從吹掃氣體源75流向殼體38 ο通過關閉排氣閥74，切斷吹掃氣體從吹掃氣體源75流向殼體38。通過打開排氣閥74以將吹掃氣體從吹掃氣體源75導入到殼體38，從而能夠提升低溫栗1內部的壓力。供給過來的吹掃氣體通過通氣閥70或粗抽閥72從低溫栗1排出。
[0043]在本實施方式中，吹掃氣體的溫度被調整為室溫，但在一種實施方式中，吹掃氣體也可以為被加熱至高于室溫的氣體或稍低于室溫的氣體。在本說明書中，室溫是選自10°C?30°C的范圍或15°C?25°C的范圍的溫度，例如約為20°C。吹掃氣體例如為氮氣。吹掃氣體也可以為干燥的氣體。
[0044]低溫栗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。第I溫度傳感器90定期測定第I冷卻臺20的溫度，并向低溫栗控制部100輸出表示測定溫度的信號。第I溫度傳感器90以能夠在第I溫度傳感器90與低溫栗控制部100之間對其輸出進行通信的方式連接于低溫栗控制部100。第2溫度傳感器92也同樣地構成。在低溫栗控制部100中，作為高溫低溫板19及低溫低溫板18的溫度可以分別使用第I溫度傳感器90及第2溫度傳感器92的測定溫度。
[0045]并且，在殼體38的內部設置有壓力傳感器94。壓力傳感器94例如設置在高溫低溫板19的外側且制冷機16的附近。壓力傳感器94定期測定殼體38的壓力，并向低溫栗控制部100輸出表示測定壓力的信號。壓力傳感器94以能夠在壓力傳感器94與低溫栗控制部100之間對其輸出進行通信的方式連接于低溫栗控制部100。
[0046]低溫栗控制部100構成為為了低溫栗10的真空排氣運行及再生運行而控制制冷機16。低溫栗控制部100構成為接收包括第I溫度傳感器90、第2溫度傳感器92及壓力傳感器94在內的各種傳感器的測定結果。低溫栗控制部100根據這些測定結果運算出賦予制冷機16及各種閥的控制指令。
[0047]例如，在真空排氣運行中，低溫栗控制部100控制制冷機16以使冷卻臺溫度(例如第I冷卻臺溫度)達到目標冷卻溫度。第I冷卻臺20的目標溫度通常設定為恒定值。第I冷卻臺20的目標溫度例如按照安裝有低溫栗10的真空腔室中進行的工藝來規定為規格參數。并且，低溫栗控制部100構成為為了低溫栗10的再生而控制對殼體38的排氣和向殼體38的吹掃氣體的供給。在再生過程中，低溫栗控制部100控制通氣閥70、粗抽閥72及排氣閥74的開閉。
[0048]以下，對基于上述結構的低溫栗10的動作進行說明。在低溫栗10工作時，首先在其工作之前通過粗抽閥72并用粗抽栗73對低溫栗10的內部進行粗抽以使其達到工作開始壓力(例如IPa至1Pa左右)。之后使低溫栗10工作。在低溫栗控制部100的控制下，第I冷卻臺20及第2冷卻臺21通過制冷機16的驅動而被冷卻，與第I冷卻臺20及第2冷卻臺21熱連接的高溫低溫板19及低溫低溫板18也被冷卻。
[0049]入口低溫板32對從真空腔室向低溫栗10內部飛來的氣體分子進行冷卻，并使在該冷卻溫度下蒸氣壓充分變低的氣體(例如水分等)冷凝于入口低溫板32的表面從而進行排氣。在入口低溫板32的冷卻溫度下蒸氣壓未充分變低的氣體則通過入口低溫板32進入到放射屏蔽件30的內部。進入到放射屏蔽件30內部的氣體分子中的、在低溫低溫板18的冷卻溫度下蒸氣壓充分變低的氣體冷凝于低溫低溫板18的表面從而進行排氣。在該冷卻溫度下蒸氣壓也未充分變低的氣體(例如氫氣等)則被粘結于低溫低溫板18的表面且被冷卻的吸附劑27吸附從而進行排氣。如此，能夠使安裝有低溫栗10的真空腔室的真空度達到所希望的水平。
[0050]通過排氣運行的持續進行，氣體逐漸積蓄于低溫栗10。為了將積蓄的氣體排出到外部需要進行低溫栗10的再生。低溫栗控制部100判定是否滿足了規定的再生開始條件，并且在滿足了該條件時開始進行再生。當未滿足該條件時，低溫栗控制部100不使再生開始，而是繼續進行真空排氣運行。再生開始條件例如可以包括開始真空排氣運行并經過了規定時間。
[0051]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控制部100的結構的圖。這種控制裝置通過硬件、軟件或它們的組合得以實現。并且，在圖2中概略地表示相關低溫栗10的一部分結構。
[0052]低溫栗控制部100具備再生控制部102、存儲部104、輸入部106及輸出部108。
[0053]再生控制部102構成為按照包括升溫處理、排出處理及冷卻處理在內的再生順序控制低溫栗10。再生順序例如提供低溫栗10的完全再生。在完全再生中，包括高溫低溫板19及低溫低溫板18在內的所有低溫板得到再生。另外，再生控制部102還可以按照表示部分再生的再生順序控制低溫栗10。
[0054]存儲部104構成為存儲與低溫栗10的控制相關的信息。輸入部106構成為接受來自用戶或其他裝置的輸入。輸入部106例如包括用于接受來自用戶的輸入的鼠標或鍵盤等輸入構件和/或用于與其他裝置進行通信的通信構件。輸出部108構成為輸出與低溫栗10的控制相關的信息，其包括顯示器或打印機等輸出構件。存儲部104、輸入部106及輸出部108連接成可以分別與再生控制部102進行通信。
[0055]再生控制部102具備溫度控制部110、第I判定部112、第2判定部114、泄漏檢測部116及冷凝物檢測部118。溫度控制部110構成為控制低溫栗10以將低溫低溫板18和/或高溫低溫板19的溫度控制為在再生順序中確定的目標溫度。溫度控制部110將第I溫度傳感器90和/或第2溫度傳感器92的測定溫度用作低溫低溫板18和/或高溫低溫板19的溫度。并且，再生控制部102構成為按照再生順序打開或關閉通氣閥70、粗抽閥72和/或排氣閥74。對于第I判定部112、第2判定部114、泄漏檢測部116及冷凝物檢測部118將進行后述。
[0056]升溫處理是將低溫栗10的低溫低溫板18和/或高溫低溫板19從超低溫度Tb加熱至第I再生溫度TO的再生的第I工序。超低溫度Tb是低溫栗10的標準運行溫度，其包括高溫低溫板19的運行溫度Tbl和低溫低溫板18的運行溫度Tb2。如上所述，高溫低溫板19的運行溫度Tbl例如選自65K?120K的范圍，低溫低溫板18的運行溫度Tb2例如選自1K?20K的范圍。
[0057]第I再生溫度TO是升溫處理中的低溫板目標溫度，是第I冷凝物的融點或比該融點高的溫度。第I冷凝物是積蓄于低溫栗10的冷凝物的主要成分或某I個成分。第I冷凝物例如為水，此時第I再生溫度TO為273K以上。第I再生溫度TO可以為室溫或比室溫高的溫度。第I再生溫度TO也可以為低溫栗10的耐熱溫度或比該耐熱溫度低的溫度。低溫栗10的耐熱溫度例如可以為320K?340K左右(例如約330K)。
[0058]溫度控制部110對設置于低溫栗10的至少I個熱源進行控制，以將低溫低溫板18和/或高溫低溫板19的溫度控制為目標溫度。例如，溫度控制部110可以在升溫處理中打開排氣閥74以向殼體38供給吹掃氣體。并且，溫度控制部110也可以關閉排氣閥74以停止向殼體38供給吹掃氣體。如此，在升溫處理中可以使用吹掃氣體作為對低溫低溫板18和/或高溫低溫板19進行加熱的第I熱源。
[0059]為了對低溫低溫板18和/或高溫低溫板19進行加熱，也可以使用與吹掃氣體不同的第2熱源。例如，溫度控制部110可以控制制冷機16的升溫運行。制冷機16構成為，當驅動機構17向與冷卻運行時相反的方向工作時使工作氣體產生絕熱壓縮。制冷機16利用如此得至IJ的壓縮熱對第I冷卻臺20及第2冷卻臺21進行加熱。這種加熱還被稱作制冷機16的反轉升溫。高溫低溫板19及低溫低溫板18分別以第I冷卻臺20及第2冷卻臺21作為熱源而被加熱。或者，也可以使用設置于制冷機16的加熱器作為熱源。此時，溫度控制部110能夠與制冷機16的運行獨立地控制加熱器。
[0060]在升溫處理中，可以單獨使用第I熱源及第2熱源中的一個，或者也可以同時使用兩者。同樣，在排出工序中也可以單獨使用第I熱源及第2熱源中的一個，或者同時使用兩者。溫度控制部110可以切換第I熱源和第2熱源，或也可以并用第I熱源和第2熱源，從而將低溫低溫板18和/或高溫低溫板19的溫度控制成目標溫度。
[0061]溫度控制部110判定低溫板溫度的測定值是否達到了目標溫度。若低溫板溫度的測定值未達到目標溫度，則溫度控制部110繼續進行升溫處理，若達到目標溫度，則結束升溫處理。若升溫處理結束，則再生控制部102開始排出處理。
[0062]在升溫處理中，低溫低溫板18和/或高溫低溫板19上的冷凝物和/或吸附物(例如蒸氣壓高于第I冷凝物的蒸氣壓的其他冷凝物成分)可以從低溫栗10排出。為了從殼體38排出冷凝物和/或吸附物，再生控制部102可以打開通氣閥70和/或粗抽閥72，并在之后適時關閉通氣閥70和/或粗抽閥72。
[0063]排出處理是從低溫栗10排出冷凝物和/或吸附物的再生的第2工序。在超低溫度Tb下，冷凝物和/或吸附物存在于低溫低溫板18和/或高溫低溫板19上。在從超低溫度Tb加熱至第I再生溫度TO的過程中，冷凝物和/或吸附物再次被氣化。溫度控制部110在排出工序中繼續進行將低溫低溫板18和/或高溫低溫板19的溫度調至第I再生溫度TO或其他目標溫度的調溫。
[0064]從低溫板表面再次氣化的氣體向低溫栗10的外部排出。再次氣化的氣體例如通過排出管道80或粗抽栗73排出至外部。再次氣化的氣體和根據需要而被導入的吹掃氣體一同從低溫栗10排出。
[0065]再生控制部102使排出處理持續到滿足排出結束條件為止。排出結束條件基于低溫栗10內的壓力例如壓力傳感器94的測定壓力。例如，再生控制部102判定為在殼體38內的測定壓力超過規定閾值的期間冷凝物殘留于低溫栗10。因此，低溫栗10繼續進行排出處理。當殼體38內的測定壓力低于閾值時，再生控制部102判定冷凝物的排出結束。此時，再生控制部102結束排出處理并開始冷卻處理。
[0066]再生控制部102可以執行所謂的升壓測試。低溫栗再生中的升壓測試是在自判定開始時刻的壓力開始的壓力上升梯度未超過閾值時判定為從低溫栗10已排出冷凝物的處理。這還被稱作RoR(Rate-Of-Rise)法。因此，再生控制部102可以在基礎壓力水平下的每單位時間的壓力上升量低于閾值時結束排出處理。
[0067]再生控制部102的第I判定部112構成為反復判定是否滿足排出結束條件。在升壓測試合格時，第I判定部112可以判定為滿足排出結束條件。即，當通過壓力傳感器94測定的殼體38的壓力保持在低溫栗10的工作開始壓力或比該工作開始壓力低的低壓規定時間時，第I判定部112可以判定為滿足排出結束條件。
[0068]第2判定部114構成為判定排出結束條件的判定次數是否為第I閾值A以上。第I閾值A大于排出結束條件的標準判定次數a。標準判定次數a是在再生順序中從低溫栗10去除第I冷凝物的期間所需的標準判定次數。例如，假設一種低溫栗如果按照其規格參數則再生順序中的冷凝物的排出在判定a次排出結束條件的期間結束。此時，第I閾值A設定為大于標準次數a的值(例如，A = a+1)。可以根據經驗或實驗適當獲得標準判定次數a。
[0069]溫度控制部110構成為，當排出結束條件的判定次數為第I閾值A以上時，執行低溫栗10的預冷。低溫栗10的預冷為將低溫低溫板18和/或高溫低溫板19預冷至第2再生溫度Ta的處理。第2再生溫度Ta為預冷處理中的低溫板目標溫度，其高于低溫栗10的標準運行溫度且低于第I冷凝物的融點。第2再生溫度Ta可以高于約200K且低于約273K。
[0070]第I判定部112反復判定是否滿足排出結束條件，因此第I判定部112在低溫栗10的預冷中再次判定是否滿足排出結束條件。冷凝物檢測部118構成為，若在低溫栗10的預冷中滿足排出結束條件，則檢測為有第2冷凝物殘留。第2冷凝物為與第I冷凝物不同的物質，其具有低于第I冷凝物的蒸氣壓的蒸氣壓。第2冷凝物例如為有機冷凝物。冷凝物檢測部118可以向輸出部108輸出檢測結果。
[0071]第2判定部114判定在低溫栗10的預冷中排出結束條件的判定次數是否為第2閾值A’以上。第2閾值A’可以與第I閾值A相同，也可以不同。泄漏檢測部116構成為，當排出結束條件的判定次數為第2閾值A’以上時，檢測為低溫栗10泄漏。泄漏檢測部116可以向輸出部108輸出檢測結果。
[0072]存儲部104存儲用于定義再生順序的再生參數。再生參數是根據實驗或經驗預先確定的，并且從輸入部106輸入。再生參數包括低溫板目標溫度、排出結束條件、第I閾值及第2閾值。低溫板目標溫度包括第I再生溫度T0、第2再生溫度Ta及超低溫度Tb。第I再生溫度T0、第2再生溫度Ta及超低溫度Tb可以分別設定為某一單一溫度，也可以設定為某一溫度區域。
[0073]冷卻處理是將低溫栗10再次冷卻至超低溫度Tb的再生的最終工序。超低溫度Tb是冷卻處理中的低溫板目標溫度。當滿足排出結束條件時，結束排出處理并開始冷卻處理。即開始制冷機16的冷卻運行。溫度控制部110執行冷卻處理直至到達目標溫度，并在到達目標溫度時結束冷卻處理。由此結束再生處理。從而重新開始低溫栗10的真空排氣運行。溫度控制部110也可以構成為執行制冷機16的調溫運行，以便在真空排氣運行中將低溫低溫板18或高溫低溫板19的溫度維持在目標溫度。
[0074]圖3及圖4是表示本發明的一種實施方式所涉及的低溫栗再生方法的主要工序的流程圖。圖3及圖4中示出完全再生中的排出處理。如上所述，溫度控制部110將低溫低溫板18和/或高溫低溫板19的目標溫度設定為第I再生溫度TO(SlO)。并且，再生控制部102打開粗抽閥72并且關閉排氣閥74(S11)。如此進行殼體38的粗抽。另外，在之后的處理中通氣閥70處于關閉狀態。
[0075]第I判定部112執行基礎壓力判定(S12)。即，第I判定部112判定在規定時間內殼體38是否減壓至基礎壓力水平。例如，當開始粗抽并經過時間X[min]時的壓力傳感器94的測定壓力為Y[Pa]以下時，第I判定部112判定為基礎壓力判定合格。否則，第I判定部112判定為基礎壓力判定不合格。閾值Y[Pa]為基礎壓力水平的壓力。
[0076]通常認為，基礎壓力判定不合格的原因，即低溫栗10內的壓力無法充分下降的原因是殼體38中還殘留有大量冷凝物且其在減壓下被氣化。因此，當基礎壓力判定不合格時(S12的否)，再次進行殼體38的粗抽(Sll)及基礎壓力判定(S12)。通過粗抽，進一步排出冷凝物。另外，可以在粗抽之前和/或與粗抽同時向殼體38供給吹掃氣體。
[0077]當基礎壓力判定合格時(S12的是)，再生控制部102關閉粗抽閥72(S14)。如此，殼體38與外部的連接被切斷，殼體38的內部被真空封閉。另外，不管基礎壓力判定的結果如何，再生控制部102也可以在執行基礎壓力判定之后關閉粗抽閥72。
[0078]在殼體38的內部被保持為真空的狀態下，第I判定部112為了判定是否滿足排出結束條件而執行RoR判定(S16)。例如，當從開始判定的時刻經過時間X ’ [miη]時的壓力傳感器94的測定壓力為Z[Pa]以下時，第I判定部112判定為RoR判定合格。否則，第I判定部112判定為R0R判定不合格。閾值Z [Pa]大于基礎壓力判定的閾值Y[Pa]。但是，Z [Pa]也是基礎壓力水平的壓力。判定時間X’ [min]可以比基礎壓力判定的時間X[min]短。
[0079]當R0R判定不合格時(S16的否)，第2判定部114更新RoR判定次數(S20)。即，第2判定部114對已有的RoR判定次數加I。更新后的RoR判定次數可以保存于存儲部104中。
[0080]第2判定部114判定RoR判定次數是否為第I閾值A以上(S22)。當RoR判定次數比A次少時(S22的否)，與基礎壓力判定不合格時(S12的否)相同，再次進行殼體38的粗抽(Sll)及基礎壓力判定(S12)。
[0081 ]當RoR判定次數為A次以上時(S22的是)，溫度控制部110將低溫板目標溫度從第I再生溫度TO改為第2再生溫度Ta(S24)。如此，開始低溫低溫板18和/或高溫低溫板19的預冷處理。在改變低溫板目標溫度時，第2判定部114可以重置RoR判定次數。
[0082]并且，當R0R判定為合格時(S16的是)，溫度控制部110將低溫板目標溫度從第I再生溫度TO改為超低溫度Tb(S18)。如此，再生控制部102結束排出處理并開始冷卻處理。
[0083]圖4中示出圖3的S24之后的低溫栗10的預冷處理。預冷處理中的若干處理與參考圖3說明的處理相同，因此對其標注相同符號，并適當省略重復說明。
[0084]如上所述，溫度控制部110將低溫低溫板18和/或高溫低溫板19的目標溫度設定為第2再生溫度Ta(S10’)。并且，再生控制部102打開粗抽閥72并且關閉排氣閥74(S11)。
[0085]第I判定部112再次執行基礎壓力判定(S12)。預冷中的基礎壓力判定中所使用的閾值與預冷之前的基礎壓力判定中所使用的閾值相同。但也可以使用不同的閾值。再生控制部102在執行基礎壓力判定之后關閉粗抽閥72(S14)。當基礎壓力判定不合格時(S12的否)，再次進行殼體38的粗抽(Sll)及基礎壓力判定(S12)。
[0086]當基礎壓力判定合格時(S12的是)，第I判定部112再次執行RoR判定(S16)。預冷中的RoR判定中所使用的閾值與預冷之前的RoR判定中所使用的閾值相同。但也可以使用不同的閾值。
[0087]當R0R判定不合格時(S16的否)，第2判定部114更新RoR判定次數(S20)。第2判定部114判定RoR判定次數是否為第2閾值A ’以上(S26)。當R0R判定次數比A ’次少時(S26的否)，與基礎壓力判定不合格時(S12的否)相同，再次進行殼體38的粗抽(Sll)及基礎壓力判定(S12)。
[0088]另一方面，當R0R判定次數為A’次以上時(S26的是)，泄漏檢測部116檢測為低溫栗10中產生了微小泄漏(S28)。泄漏檢測部116可以將檢測結果保存于存儲部104和/或輸出到輸出部108。再生控制部102可以向用戶發出產生了微小泄漏的警告和/或中止再生順序。
[0089]當R0R判定合格時(S16的是)，溫度控制部110將低溫板目標溫度從第2再生溫度Ta改為超低溫度Tb(S18)。此時，冷凝物檢測部118可以檢測為殘留有微量冷凝物(S19)，并將該檢測結果保存于存儲部104和/或輸出到輸出部108。如此，再生控制部102結束排出處理并開始冷卻處理。
[0090]通常認為，圖3中的RoR判定不合格的原因，即低溫栗10內的壓力無法保持在基礎壓力水平的原因是減壓下可發生氣化的少量物質殘留于殼體38中。由于氫、氬或其他高蒸氣壓的冷凝物應該已被排出，因此殘留的物質可能是水或其他低蒸氣壓的冷凝物。殘留的物質也可能是因安裝有低溫栗10的真空腔室中的真空工藝而產生的有機物。
[0091]完全再生的再生順序設計成從低溫栗10有效地排出水。因此，水應該會在幾次RoR判定不合格期間從低溫栗10排出。其結果，下一次的RoR判定變成合格，能夠從排出處理轉移到冷卻處理。
[0092]然而，如果蒸氣壓比水的蒸氣壓低的未知的冷凝物殘留于低溫栗10，則在為了RoR判定而對殼體38進行減壓時該冷凝物均會蒸發。其結果，到RoR判定合格為止反復進行的RoR判定次數可能會大大超過未考慮這種冷凝物的標準判定次數。如此一來，再生順序可能無法在標準的所需時間內結束而被大大延長。由于再生時間為低溫栗10的待機時間，因此再生時間的延長是不理想的。
[0093]因而，在本實施方式中，在反復進行一定次數的R0R判定之后，進行低溫栗10的預冷。在反復進行RoR判定的期間，能夠完成水的排出。之后，將低溫栗10冷卻至比水的融點低的低溫，從而能夠抑制殘留冷凝物的蒸發。如此，能夠防止RoR判定的不必要的反復，從而能夠防止再生時間過度延長。
[0094]本實施方式所涉及的再生順序從預冷轉移至冷卻處理。之后，低溫栗10進行真空排氣運行。低溫栗10被冷卻直到進行下一次的再生為止。在這種超低溫環境下，殘留冷凝物穩定地保持在低溫栗10內。因此，殘留冷凝物不會給真空排氣運行帶來任何不良影響，或者至少不會帶來顯著的不良影響。
[0095]并且，僅靠監視低溫栗10內的壓力，無法或難以識別冷凝物的殘留和微小泄漏的產生。然而，根據本實施方式，如上所述能夠識別這兩個不同的現象。當存在泄漏時，使低溫栗10繼續進行運行是不可取的，因此能夠對此發出適當警告。
[0096]以上，根據實施例對本發明進行了說明。本領域技術人員應該了解本發明并不限定于上述實施方式，能夠進行各種設計上的變更，且可以有各種變形例，并且這種變形例也包含在本發明的范圍內。
[0097]排出結束條件的判定次數表示排出處理的持續時間。因而，在一種實施方式中，再生控制部102也可以使用排出處理的持續時間來代替排出結束條件的判定次數。如此，也能夠與使用排出結束條件的判定次數時相同地縮短再生時間。
[0098]第2判定部114也可以判定排出處理的持續時間是否為第I閾值以上。第I閾值可以大于在再生順序中從低溫栗10去除第I冷凝物所需的排出處理的標準持續時間。當排出處理的持續時間為第I閾值以上時，溫度控制部110可以執行低溫栗10的預冷。
[0099]第2判定部114還可以判定在低溫栗10的預冷中排出處理的持續時間是否為第2閾值以上。當排出處理的持續時間為第2閾值以上時，泄漏檢測部116可以檢測為低溫栗10泄漏。
【主權項】
1.一種低溫栗系統，其特征在于，具備: 低溫栗;及 再生控制部，根據再生順序來控制所述低溫栗，所述再生順序中包括排出處理，在所述排出處理中從所述低溫栗排出冷凝物，并且所述排出處理持續進行至滿足基于所述低溫栗內的壓力的排出結束條件為止， 所述再生控制部具備: 第I判定部，反復判定是否滿足所述排出結束條件； 第2判定部，判定所述排出結束條件的判定次數或所述排出處理的持續時間是否為第I閾值以上;及 溫度控制部，當所述排出結束條件的判定次數或所述排出處理的持續時間為第I閾值以上時，執行所述低溫栗的預冷， 其中，所述第I判定部在所述預冷中再次判定是否滿足所述排出結束條件。2.根據權利要求1所述的低溫栗系統，其特征在于， 所述第2判定部在所述預冷中判定所述排出結束條件的判定次數或所述排出處理的持續時間是否為第2閾值以上， 所述再生控制部具備泄漏檢測部，該泄漏檢測部在所述排出結束條件的判定次數或所述排出處理的持續時間為第2閾值以上時檢測為所述低溫栗泄漏。3.根據權利要求1或2所述的低溫栗系統，其特征在于， 所述再生順序包括:升溫處理，將所述低溫栗從超低溫度加熱至第I冷凝物的融點或比該融點高的第I再生溫度;及冷卻處理，當滿足所述排出結束條件時，將所述低溫栗再次冷卻至所述超低溫度， 當所述排出結束條件的判定次數或所述排出處理的持續時間為第I閾值以上時，所述溫度控制部將所述低溫栗預冷至比所述第I冷凝物的融點低且比所述超低溫度高的第2再生溫度。4.根據權利要求3所述的低溫栗系統，其特征在于， 所述第I閾值比在所述再生順序中從所述低溫栗去除所述第I冷凝物所需的所述排出結束條件的標準判定次數或所述排出處理的標準持續時間大。5.根據權利要求3或4所述的低溫栗系統，其特征在于， 所述第I冷凝物為水。6.根據權利要求3至5中任一項所述的低溫栗系統，其特征在于， 所述再生控制部具備冷凝物檢測部，該冷凝物檢測部在所述預冷中滿足所述排出結束條件時檢測為殘留有與所述第I冷凝物不同的第2冷凝物。7.根據權利要求6所述的低溫栗系統，其特征在于， 所述第2冷凝物為有機冷凝物。8.根據權利要求1至7中任一項所述的低溫栗系統，其特征在于， 所述低溫栗具備:低溫板、容納所述低溫板的低溫栗容器、測定所述低溫栗容器的壓力的壓力傳感器， 所述第I判定部反復判定所述低溫栗容器的測定壓力是否保持在所述低溫栗的工作開始壓力或比該工作開始壓力低的低壓規定時間。9.一種低溫栗控制裝置，其特征在于，具備: 再生控制部，根據再生順序來控制低溫栗，所述再生順序中包括排出處理，在所述排出處理中從所述低溫栗排出冷凝物，并且所述排出處理持續進行至滿足基于所述低溫栗內的壓力的排出結束條件為止， 所述再生控制部具備: 第I判定部，反復判定是否滿足所述排出結束條件； 第2判定部，判定所述排出結束條件的判定次數或所述排出處理的持續時間是否為第I閾值以上;及 溫度控制部，當所述排出結束條件的判定次數或所述排出處理的持續時間為第I閾值以上時，執行所述低溫栗的預冷， 其中，所述第I判定部在所述預冷中再次判定是否滿足所述排出結束條件。10.一種低溫栗再生方法，其特征在于， 所述方法具備根據再生順序來控制低溫栗的工序，所述再生順序中包括排出處理，在所述排出處理中從所述低溫栗排出冷凝物，并且所述排出處理持續進行至滿足基于所述低溫栗內的壓力的排出結束條件為止， 所述控制低溫栗的工序具備: 反復判定是否滿足所述排出結束條件的工序； 判定所述排出結束條件的判定次數或所述排出處理的持續時間是否為第I閾值以上的工序； 當所述排出結束條件的判定次數或所述排出處理的持續時間為第I閾值以上時，執行所述低溫栗的預冷的工序;及 在所述預冷中再次判定是否滿足所述排出結束條件的工序。
【文檔編號】F04B37/08GK105937486SQ201610117467
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年3月2日
【發明人】及川健
【申請人】住友重機械工業株式會社