低温泵、低温泵的控制方法以及制冷机的制作方法_2

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却台20冷却至65K?120K左右,优选冷却至80K?100K,第2冷却台21冷却至1K?20K左右。
[0030]制冷机16构成为使工作气体通过高温级流向低温级。即,从压缩机36流入的工作气体从第I缸体22流向第2缸体23。这时,工作气体被第I置换器24及其蓄冷器冷却至第I冷却台20(即高温级的低温端)的温度。如此冷却的工作气体供给至低温级。因此,可以期待从压缩机36导入至制冷机16高温级的工作气体的温度不会明显影响低温级的冷却能力。
[0031]另外,制冷机16可以为将三级缸体串联连接的三级式制冷机或者更多级的制冷机。制冷机16可以为GM制冷机以外的制冷机,可以使用脉冲管制冷机或苏尔威制冷机。
[0032]图1中示出低温栗1的包括内部空间14的中心轴和制冷机16的中心轴的剖面。图1所示的低温栗10为所谓卧式低温栗。卧式低温栗通常是指制冷机16配设成与低温栗10的内部空间14的中心轴交叉(通常垂直)的低温栗。本发明同样可以适用于所谓立式低温栗。立式低温栗是指制冷机沿低温栗的轴向配设的低温栗。
[0033]低温低温板18设置在低温栗10的内部空间14的中心部。低温低温板18例如包括多个板部件26。板部件26例如分别具有圆锥台侧面的形状,换言之伞状形状。各板部件26上通常设置有活性炭等吸附剂(未图示)。吸附剂例如粘结在板部件26的背面。由此,低温低温板18具备用于吸附气体分子的吸附区域。
[0034]板部件26安装在板安装部件28上。板安装部件28安装在第2冷却台21。如此,低温低温板18与第2冷却台21热连接。因此,低温低温板18冷却至第2温度水平。
[0035]高温低温板19具备放射屏蔽件30和入口低温板32。高温低温板19以包围低温低温板18的方式设置在低温低温板18的外侧。高温低温板19与第I冷却台20热连接,高温低温板19冷却至第I温度水平。
[0036]放射屏蔽件30主要是为了从来自低温栗10的外壳38的辐射热保护低温低温板18而设置的。放射屏蔽件30位于外壳38与低温低温板18之间,且包围低温低温板18。放射屏蔽件30的轴向上端朝向进气口 12开放。放射屏蔽件30具有轴向下端封闭的筒状(例如圆筒)形状,即形成为杯状。在放射屏蔽件30的侧面有用于安装制冷机16的孔,第2冷却台21从该安装孔插入到放射屏蔽件30中。第I冷却台20固定在该安装孔的外周部且放射屏蔽件30的外表面。由此,放射屏蔽件30与第I冷却台20热连接。
[0037]入口低温板32设置在低温低温板18的轴向上方,并在进气口 12沿径向配置。入口低温板32的外周部固定在放射屏蔽件30的开口端,从而与放射屏蔽件30热连接。入口低温板32例如形成为百叶窗结构或者锯齿结构。入口低温板32可以形成为以放射屏蔽件30的中心轴为中心的同心圆状,也可以形成为格子状等其他形状。
[0038]入口低温板32是为了对进入进气口 12的气体进行排气而设置的。在入口低温板32的温度下冷凝的气体(例如水分)捕捉在其表面。并且,入口低温板32是为了从来自低温栗10外部的热源(例如,安装有低温栗10的真空腔室内的热源)的辐射热保护低温低温板18而设置的。除了辐射热之外还限制气体分子的进入。入口低温板32占据进气口 12的开口面积的一部分,以便将通过进气口 12流入内部空間14的气体限制为所希望的量。
[0039]低温栗10具备外壳38。外壳38为用于隔开低温栗10的内部与外部的真空容器。夕卜壳38构成为气密地保持低温栗10的内部空间14的圧力。在外壳38中容纳有高温低温板19和制冷机16。外壳38设置在高温低温板19的外侧,且包围高温低温板19。并且,外壳38容纳制冷机16。即,外壳38为包围高温低温板19及低温低温板18的低温栗容器。
[0040]外壳38以不与高温低温板19及制冷机16的低温部接触的方式固定在外部环境温度的部位(例如制冷机16的高温部)。外壳38的外表面暴露于外部环境,其温度比被冷却的高温低温板19高(例如室温程度)。
[0041 ] 并且,外壳38具备从其开口端朝向径向外侧延伸的进气口凸缘56。进气口凸缘56为用于将低温栗10安装在作为安装对象的真空腔室的凸缘。在真空腔室的开口设置有闸阀(未图示),进气口凸缘56安装在该闸阀上。由此,闸阀位于入口低温板32的轴向上方。例如在对低温栗10进行再生时,关闭闸阀,而在低温栗10对真空腔室进行排気时,打开闸阀。
[0042]低温栗10具备用于测定第I冷却台20的温度的第I温度传感器90以及用于测定第2冷却台21的温度的第2温度传感器92。第I温度传感器90安装在第I冷却台20。第2温度传感器92安装在第2冷却台21。另外,第I温度传感器90也可以安装在高温低温板19上。第2温度传感器92也可以安装在低温低温板18上。
[0043]并且,低温栗10具备控制部100。控制部100可以与低温栗10—体设置,也可以构成为与低温栗10分开的控制装置。
[0044]控制部100构成为为了低温栗10的真空排气运行、再生运行以及降温运行而控制制冷机16。控制部100构成为接收包括第I温度传感器90及第2温度传感器92在内的各种传感器的测定结果。控制部100根据这些测定结果运算出对制冷机16的控制指令。
[0045]控制部100控制制冷机16,以使冷却台温度追随目标冷却温度。第I冷却台20的目标温度通常设定为恒定值。例如根据在安装有低温栗10的真空腔室中进行的工艺且作为规格而确定第I冷却台20的目标温度。另外,在低温栗的运行中,也可以根据需要改变目标温度。
[0046]例如,控制部100通过反馈控制来控制制冷机16的运行频率,以使第I冷却台20的目标温度与第I温度传感器90的测定温度的偏差最小化。即,控制部100通过控制驱动机构17的马达转速,控制制冷机16中的热循环的频率。
[0047]若低温栗10所受的热负荷增加,则第I冷却台20的温度会升高。当第I温度传感器90的测定温度为比目标温度高的高温时,控制部100使制冷机16的运行频率增加。其结果,制冷机16中的热循环频率也增加,使第I冷却台20向目标温度冷却。相反,当第I温度传感器90的测定温度为比目标温度低的低温时,减少制冷机16的运行频率,使第I冷却台20向目标温度升温。由此,能够使第I冷却台20的温度停留在目标温度附近的温度范围。由于能够根据热负荷适当调整制冷机16的运行频率,因此这样的控制有利于降低低温栗10的耗电量。
[0048]在以下的说明中,将以使第I冷却台20的温度成为目标温度的方式控制制冷机16,称为“初级温度控制”。在低温栗10进行真空排气运行时,通常执行初级温度控制。初级温度控制的结果,第2冷却台21及低温低温板18冷却至由制冷机16规格及来自外部的热负荷决定的温度。同样,控制部100也可以执行以使第2冷却台21的温度成为目标温度的方式控制制冷机16的所谓的“二级温度控制”。
[0049]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10的控制部100的结构的图。这种控制装置通过硬件、软件或者其组合得以实现。并且,在图2中,概略地示出相关制冷机16的一部分结构。
[0050]制冷机16的驱动机构17具备驱动制冷机16的制冷机马达80和控制制冷机16的运行频率的制冷机变频器82。如上述,制冷机16为工作气体的膨胀机。因此,制冷机马达80及制冷机变频器82还可以分别称为膨胀机马达及膨胀机变频器。
[0051 ]制冷机16的运行频率(也称为运行速度)表示制冷机马达80的运行频率或者转速、制冷机变频器82的运行频率、热循环频率、或者其中任意一个。热循环频率为在制冷机16中进行的热循环在每单位时间内的次数。
[0052]控制部100具备制冷机控制部102、存储部104、输入部106以及输出部108。制冷机控制部102构成为控制制冷机16以执行低温栗10的真空排气运行及再生运行。制冷机控制部102构成为控制制冷机16以执行使至少I个低温板(低温低温板18和/或高温低温板19,以下相同)的温度从室温降低至标准运行温度的降温运行。制冷机控制部102构成为控制制冷机16以在降温运行之后接着执行使至少I个低温板的温度维持标准运行温度的温度调节运行。
[0053]存储部104构成为存储与低温栗10的控制相关的信息。输入部106构成为接受来自用户或者其他装置的输入。输入部106例如包括用于接受来自用户的输入的鼠标及键盘等输入构件和/或用于与其他装置进行通信的通信构件。输出部108构成为输出与低温栗10的控制相关的信息,包括显示器或者打印机等输出构件。存储部104、输入部106及输出部108连接成可以分别与制冷机控制部102进行通信。
[0054]制冷机控制部102具备运行频率确定部110、上限调整部112、测定温度选择部114以及运行状态判定部116。如上述,运行频率确定部110构成为,(例如通过PID控制)确定作为低温板的测定温度与目标温度之间的偏差的函数的制冷机马达80的运行频率。运行频率确定部110在预先设定的运行频率范围内确定制冷机马达80的运行频率。运行频率范围是通
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