低温泵、低温泵的控制方法以及制冷机的制作方法
【专利说明】低温泵、低温泵的控制方法以及制冷机
[0001 ] 本申请主张基于2014年12月17日申请的日本专利申请第2014-255028号的优先权。该日本申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。
技术领域
[0002]本发明涉及一种低温栗、低温栗的控制方法以及制冷机。
【背景技术】
[0003]在将新的低温栗装配于施工现场的情况下，低温栗从室温冷却至超低温，开始真空排气运行。并且，众所周知，由于低温栗为气体捕捉式真空栗，因此为了向外部排出所捕捉的气体，以某一频率进行再生。再生处理通常包括升温工序、排出工序以及冷却工序。若冷却工序结束，则重新进行低温栗的真空排气运行。作为这种真空排气运行的准备而进行的低温栗的冷却有时称作降温。
[0004]专利文献1:国际公开第2005/052369号
[0005]低温栗为超低温制冷机的主要用途之一，但在制冷机的高温级与低温级之间需要比较大的温度差，这一点与其他用途有所不同。但是，冷却低温栗时在较短的时间内形成这样的温度差并不简单。例如，若高温级达到目标冷却温度时低温级还未达到目标温度，则不得不将高温级保持在目标温度的同时继续冷却低温级。并且，有时在低温级达到目标温度时，高温级已经过度冷却至低于目标温度的温度。这种情况下，不得不将高温级升温至目标温度。这种降温最终阶段的温度调整需要一定程度的时间。尤其，在高温级与低温级需要较大的温度差的情况下，温度调整所需的时间变长。由于降温成为低温栗的停机时间，因此希望在短时间内进行降温。
【发明内容】
[0006]本发明的一种实施方式的示例性目的之一为缩短低温栗的冷却时间。
[0007]根据本发明的一种实施方式，提供一种低温栗，其具备:低温板;制冷机，冷却所述低温板，并且具备驱动所述制冷机的制冷机马达以及控制所述制冷机马达的运行频率的制冷机变频器；以及控制部，控制所述制冷机以执行使所述低温板的温度从室温降低至标准运行温度的降温运行。所述控制部具备:运行频率确定部，在具有运行频率上限的运行频率范围内确定所述制冷机马达的运行频率，并将该运行频率输出给所述制冷机变频器；以及上限调整部，在所述降温运行中，根据所述低温板的温度下降，降低所述运行频率上限。
[0008]根据本发明的一种实施方式，提供一种低温栗的控制方法。所述低温栗具备:低温板;制冷机，冷却所述低温板，且具备驱动所述制冷机的制冷机马达以及控制所述制冷机马达的运行频率的制冷机变频器。所述方法具备如下步骤:执行将所述低温板的温度从室温降低至标准运行温度的降温运行;在所述降温运行中，根据所述低温板的温度下降，降低所述制冷机马达的运行频率上限;在具有所述运行频率上限的运行频率范围内确定所述制冷机马达的运行频率;以及将已确定的运行频率输出给所述制冷机变频器。
[0009]根据本发明的一种实施方式，提供一种制冷机，其具备:膨胀机，具备冷却台，该膨胀机还具备驱动所述膨胀机的膨胀机马达以及控制所述膨胀机马达的运行频率的膨胀机变频器;控制部，控制所述膨胀机以执行使所述冷却台的温度从室温降低至标准运行温度的降温运行。所述控制部具备:运行频率确定部，在具有运行频率上限的运行频率范围内确定所述膨胀机马达的运行频率，并将该运行频率输出给所述膨胀机变频器；以及上限调整部，在所述降温运行中，根据所述冷却台的温度下降，降低所述运行频率上限。
[0010]另外，以上构成要件的任意组合、本发明的构成要件或表现在装置、方法、系统、计算机程序以及存储计算机程序的存储介质等之间的相互替换也作为本发明的方式有效。[0011 ]根据本发明，能够缩短低温栗的冷却时间。
【附图说明】
[0012]图1是示意地表示本发明的一种实施方式所涉及的低温栗的图。
[0013]图2是概略地表示本发明的一种实施方式所涉及的低温栗的控制部的结构的图。
[0014]图3是用于说明低温栗的运行方法的流程图。
[0015]图4是表示典型的降温运行中的温度曲线的一例的图。
[0016]图5是表示本发明的一种实施方式所涉及的低温栗的控制方法的流程图。
[0017]图6是表示本发明的一种实施方式所涉及的降温运行中的温度曲线的一例的图。
[0018]图中:10_低温栗，16-制冷机，18-低温低温板，19-高温低温板，80-制冷机马达，82-制冷机变频器，90-第I温度传感器，92-第2温度传感器，100-控制部，104-存储部，110-运行频率确定部，112-上限调整部，114-测定温度选择部。
【具体实施方式】
[0019]以下，参考附图，对本发明的实施方式进行详细说明。另外，在说明中，对相同要件标注相同符号，适当省略重复说明。并且，以下叙述的结构为示例，并不限定本发明的范围。
[0020]图1是示意地表示本发明的一种实施方式所涉及的低温栗10的图。低温栗10例如安装在离子注入装置或溅射装置等的真空腔室，用于将真空腔室内部的真空度提高至所希望的工艺所要求的水平。
[0021 ] 低温栗1具有用于接收气体的进气口 12。进气口 12为通向低温栗10的内部空间14的入口。待排出的气体从安装有低温栗10的真空腔室通过进气口 12进入到低温栗10的内部空间14。
[0022]另外，在以下的说明中，为了通俗易懂地表示低温栗10的构成要件之间的位置关系，有时使用“轴向”、“径向”等术语。轴向表示通过进气口 12的方向，径向表示沿进气口 12的方向。为了方便起见，将在轴向上相对靠近进气口 12的一侧称为“上”，相对远离进气口 12的一侧称为“下”。即，将相对远离低温栗10底部的一侧称为“上”，相对靠近低温栗10底部的一侧称为“下”。并且，将在径向上靠近进气口 12中心的一侧称为“内”，靠近进气口 12周边的一侧称为“外”。另外，这种表现与低温栗10安装于真空腔室时的配置无关。例如，低温栗10也可以以沿铅垂方向使进气口 12朝下的方式安装在真空腔室内。
[0023]低温栗10具备冷却系统15、低温低温板18以及高温低温板19。冷却系统15构成为冷却高温低温板19及低温低温板18。冷却系统15具备制冷机16和压缩机36。
[0024]制冷机16例如为吉福德-麦克马洪式制冷机(所谓GM制冷机)等超低温制冷机。制冷机16为具备第I冷却台20、第2冷却台21、第I缸体22、第2缸体23、第I置换器24以及第2置换器25的二级式制冷机。由此，制冷机16的高温级具备第I冷却台20、第I缸体22以及第I置换器24。制冷机16的低温级具备第2冷却台21、第2缸体23以及第2置换器25。因此，在以下的说明中，有时将第I冷却台20以及第2冷却台21分别称为高温级的低温端以及低温级的低温端。
[0025]第I缸体22与第2缸体23串联连接。第I冷却台20设置在第I缸体22与第2缸体23的结合部上。第2缸体23连结第I冷却台20和第2冷却台21。第2冷却台21设置在第2缸体23的末端。在第I缸体22以及第2缸体23各自的内部以能够沿制冷机16的长度方向(图1中的左右方向)移动的方式配设有第I置换器24及第2置换器25。第I置换器24和第2置换器25以可一体移动的方式连结为一体。第I置换器24及第2置换器25上分别组装有第I蓄冷器及第2蓄冷器(未图示)。
[0026]制冷机16具备驱动机构17，该驱动机构17设置在第I缸体22的高温端。驱动机构17与第I置换器24及第2置换器25连接，以使第I置换器24及第2置换器25分别在第I缸体22及第2缸体23内部进行往复移动。并且，驱动机构17包括流路切换机构，所述流路切换机构切换工作气体的流路，以便周期性地重复工作气体的吸入和吐出。流路切换机构例如包括阀部和用于驱动阀部的驱动部。阀部例如包括回转阀，驱动部包括用于使回转阀旋转的马达。马达例如可以使用AC马达或者DC马达。并且，流路切换机构也可以是通过直线马达驱动的直接传动式机构。
[0027]制冷机16经由高圧导管34及低圧导管35连接于压缩机36。制冷机16使从压缩机36供给过来的高圧工作气体(例如氦气)在制冷机16的内部膨胀而使第I冷却台20及第2冷却台21产生寒冷。压缩机36回收在制冷机16中膨胀的工作气体并再次进行加压后供给至制冷机16 ο
[0028]具体而言，首先，驱动机构17使高圧导管34和制冷机16的内部空间连通。高圧工作气体从压缩机36通过高圧导管34供给至制冷机16。若制冷机16的内部空间被高圧工作气体充满，则驱动机构17切换流路，使制冷机16的内部空间和低圧导管35连通。由此工作气体进行膨胀。膨張的工作气体回收至压缩机36。与这样的工作气体的供排气同步，第I置换器24及第2置换器25分别在第I缸体22及第2缸体23的内部进行往复移动。通过重复这种热循环，制冷机16使第I冷却台20及第2冷却台21产生寒冷。
[0029]制冷机16构成为，将第I冷却台20冷却至第I温度水平，将第2冷却台21冷却至第2温度水平。第2温度水平为低于第I温度水平的低温。例如，第I冷