低温泵系统、低温泵控制装置及低温泵再生方法
【专利摘要】本发明提供一种低温泵系统、低温泵控制装置及低温泵再生方法，其课题在于缩短低温泵的再生时间。本发明的低温泵控制部(100)具备再生控制部，该再生控制部根据再生顺序来控制低温泵(10)，再生顺序中包括排出处理，在排出处理中从低温泵(10)排出冷凝物，并且排出处理持续进行至满足基于低温泵(10)内的压力的排出结束条件。再生控制部具备：第1判定部，反复判定是否满足排出结束条件；第2判定部，判定排出结束条件的判定次数或排出处理的持续时间是否为第1阈值以上；及温度控制部，当排出结束条件的判定次数或排出处理的持续时间为第1阈值以上时，执行低温泵(10)的预冷。第1判定部在预冷中再次判定是否满足排出结束条件。
【专利说明】低温泵系统、低温泵控制装置及低温泵再生方法
[0001 ]本申请主张基于2015年3月4日申请的日本专利申请第2015-042523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系统、低温栗控制装置及低温栗再生方法。
【背景技术】
[0003]低温栗是将气体分子通过冷凝或吸附捕捉到冷却至超低温的低温板上而进行排气的真空栗。低温栗通常用于实现半导体电路制造工艺等中所要求的清洁的真空环境。低温栗是所谓的气体捕集式真空栗，因此需要定期进行向外部排出已捕捉的气体的再生。
[0004]专利文献I:日本特表2001-515176号公报
【发明内容】
[0005]本发明的一种实施方式的示例性的目的之一在于缩短低温栗的再生时间。
[0006]根据本发明的一种实施方式，提供一种低温栗系统，其具备:低温栗;及再生控制部，根据再生顺序来控制所述低温栗，所述再生顺序中包括排出处理，在所述排出处理中从所述低温栗排出冷凝物，并且所述排出处理持续进行至满足基于所述低温栗内的压力的排出结束条件为止。所述再生控制部具备:第I判定部，反复判定是否满足所述排出结束条件；第2判定部，判定所述排出结束条件的判定次数或所述排出处理的持续时间是否为第I阈值以上;及温度控制部，当所述排出结束条件的判定次数或所述排出处理的持续时间为第I阈值以上时，执行所述低温栗的预冷。所述第I判定部在所述预冷中再次判定是否满足所述排出结束条件。
[0007]根据本发明的一种实施方式，提供一种低温栗控制装置，其具备再生控制部，该再生控制部根据再生顺序来控制低温栗，所述再生顺序中包括排出处理，在所述排出处理中从所述低温栗排出冷凝物，并且所述排出处理持续进行至满足基于所述低温栗内的压力的排出结束条件。所述再生控制部具备:第I判定部，反复判定是否满足所述排出结束条件;第2判定部，判定所述排出结束条件的判定次数或所述排出处理的持续时间是否为第I阈值以上;及温度控制部，当所述排出结束条件的判定次数或所述排出处理的持续时间为第I阈值以上时，执行所述低温栗的预冷。所述第I判定部在所述预冷中再次判定是否满足所述排出结束条件。
[0008]根据本发明的一种实施方式，提供一种低温栗再生方法。该方法具备根据再生顺序来控制低温栗的工序，所述再生顺序中包括排出处理，在所述排出处理中从低温栗排出冷凝物，并且所述排出处理持续进行至满足基于所述低温栗内的压力的排出结束条件。所述控制工序具备:反复判定是否满足所述排出结束条件的工序;判定所述排出结束条件的判定次数或所述排出处理的持续时间是否为第I阈值以上的工序；当所述排出结束条件的判定次数或所述排出处理的持续时间为第I阈值以上时，执行所述低温栗的预冷的工序;及在所述预冷中再次判定是否满足所述排出结束条件的工序。
[0009]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、存储计算机程序的记录介质等之间的相互进行置换也作为本发明的方式有效。
[0010]根据本发明，能够缩短低温栗的再生时间。
【附图说明】
[0011]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系统的图。
[0012]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控制部的结构的图。
[0013]图3是表示本发明的一种实施方式所涉及的低温栗再生方法的主要工序的流程图。
[0014]图4是表示本发明的一种实施方式所涉及的低温栗再生方法的主要工序的流程图。
[0015]图中:10-低温栗，18-低温低温板，19-高温低温板，70-通气阀，72-粗抽阀，74-排气阀，90-第I温度传感器，92-第2温度传感器，94-压力传感器，100-低温栗控制部，102-再生控制部，110-温度控制部，112-第I判定部，114-第2判定部，116-泄漏检测部，118-冷凝物检测部。
【具体实施方式】
[0016]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，并适当省略重复说明。并且，以下所述的结构为示例，并非对本发明的范围做任何限定。
[0017]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系统的图。低温栗系统具备低温栗10及对低温栗10的真空排气运行及再生运行进行控制的低温栗控制部100。低温栗10例如安装于离子注入装置或溅射装置等的真空腔室，并用于将真空腔室内部的真空度提高至所希望的工艺中要求的水平。低温栗控制部100可以与低温栗10设置成一体，也可以构成为与低温栗10分体的控制装置。
[0018]低温栗10具有用于接收气体的吸气口 12。吸气口 12是通向低温栗10的内部空间14的入口。应排出的气体从安装有低温栗10的真空腔室通过吸气口 12进入到低温栗10的内部空间14。
[0019]另外，以下为了更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。轴向表示通过吸气口 12的方向，径向表示沿吸气口 12的方向。为了方便起见，有时将在轴向上相对靠近吸气口 12的一侧称作“上”，相对远离吸气口 12的一侧称作“下”。即，有时将相对远离低温栗10底部的一侧称作“上”，相对靠近低温栗10底部的一侧称作“下”。关于径向，有时将靠近吸气口 12的中心的一侧称作“内”，将靠近吸气口 12的周边的一侧称作“外”。另外，这种表达与低温栗10安装于真空腔室时的配置无关。例如，低温栗10也可以以使吸气口 12沿铅垂方向朝下的方式安装于真空腔室。
[0020]低温栗10具备低温低温板18及高温低温板19。并且，低温栗10具备对高温低温板19及低温低温板18进行冷却的冷却系统。该冷却系统具备制冷机16及压缩机36。
[0021]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是具备第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及第2置换器25的二级式制冷机。因此，制冷机16的高温级具备第I冷却台20、第I缸体22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及第2置换器25。
[0022]第I缸体22和第2缸体23串联连接。第I冷却台20设置于第I缸体22和第2缸体23的结合部。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设置于第2缸体23的末端。在第I缸体22和第2缸体23各自的内部，以沿制冷机16的长度方向(图1中为左右方向)能够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以能够一体移动的方式连结在一起。在第I置换器24和第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)。
[0023]制冷机16具备驱动机构17，该驱动机构17设置于第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的内部能够往复移动。并且，驱动机构17包括流路切换机构，该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供给和排出。流路切换机构例如包含阀部及对阀部进行驱动的驱动部。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。马达可以是例如AC马达或DC马达。并且，流路切换机构也可以为通过直线马达而被驱动的直动式的机构。
[0024]制冷机16经由高压导管34及低压导管35与压缩机36连接。制冷机16使从压缩机36供给过来的高压工作气体(例如氦气)在制冷机16的内部膨胀从而使第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。
[0025]具体而言，首先，驱动机构17使高压导管34与制冷机16的内部空间连通。高压工作气体从压缩机36通过高压导管34供给至制冷机16。若制冷机16的内部空间被高压工作气体充满，则驱动机构17切换流路，使制冷机16的内部空间与低压导管35连通。由此工作气体进行膨胀。膨胀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。
[0026]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。
[0027 ]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是所谓卧式低温栗。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(通常为正交)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。
[0028]低温低温板18设置于低温栗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。在各板部件26上通常设置有活性炭等吸附剂27。吸附剂27例如粘结于板部件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。
[0029]板部件26安装于板安装部件28。板安装部件28安装于第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。
[0030]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的方式设置于低温低温板18的外侧。高温低温板19与第I冷却台20热连接，因此高温低温板19冷却至第I温度水平。
[0031]放射屏蔽件30主要是为了从来自低温栗10的壳体38的辐射热保护低温低温板18而设置的。放射屏蔽件30位于壳体38和低温低温板18之间，且包围低温低温板18。放射屏蔽件30的轴向上端朝向吸气口 12开放。放射屏蔽件30具有轴向下端封闭的筒形(例如圆筒)形状，即形成为杯状。在放射屏蔽件30的侧面开有用于安装制冷机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的夕卜表面。由此，放射屏蔽件30与第I冷却台20热连接。
[0032]入口低温板32在吸气口 12中沿径向配置。入口低温板32配设于屏蔽件开口端31。入口低温板32的外周部固定于屏蔽件开口端31，从而与放射屏蔽件30热连接。入口低温板32设置成相对于低温低温板18向轴向上方分开。入口低温板32例如形成为百叶窗结构或锯齿结构。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，或者也可以形成为格子状等其他形状。
[0033]入口低温板32是为了对进入吸气口 12的气体进行排气而设置的。在入口低温板32的温度下能够冷凝的气体(例如水分)捕捉于其表面。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，入口低温板32还限制气体分子的进入。入口低温板32占据吸气口 12的开口面积的一部分，以便将通过吸气口 12流入到内部空间14的气体限制为所希望的量。
[0034]低温栗10具备壳体38。壳体38是用于隔开低温栗10的内部与外部的真空容器。壳体38构成为气密地保持低温栗10的内部空间14。壳体38设置于高温低温板19的外侧，且包围高温低温板19。并且，壳体38容纳制冷机16。即，壳体38是容纳高温低温板19及低温低温板18的低温栗容器。
[0035]壳体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)。壳体38的外表面暴露于外部环境中，其温度比被冷却的高温低温板19高(例如室温程度)。
[0036]并且，壳体38具备从其开口端朝向径向外侧延伸的吸气口凸缘56。吸气口凸缘56是用于将低温栗10安装于真空腔室的凸缘。在真空腔室的开口设置有闸阀(未图示)，吸气口凸缘56安装于该闸阀上。因此，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对真空腔室进行排气时打开闸阀。
[0037]在壳体38上安装有通气阀70、粗抽阀72及排气阀74。
[0038]通气阀70例如设置于用于将流体从低温栗10的内部排出到外部环境的排出管道80的末端。通过打开通气阀70，允许排出管道80中的流体的流动，通过关闭通气阀70，切断排出管道80中的流体的流动。排出的流体基本上为气体，但也可以是液体或气液混合物。例如，被低温栗1冷凝的气体的液化物也可以混在排出流体中。通过打开通气阀70，能够将产生于壳体38内部的正压释放到外部。
[0039]粗抽阀72与粗抽栗73连接。通过打开或关闭粗抽阀72，使粗抽栗73与低温栗10连通或断开。通过打开粗抽阀72，使粗抽栗73与壳体38连通，通过关闭粗抽阀72，使粗抽栗73与壳体38断开。通过打开粗抽阀72且使粗抽栗73工作，能够对低温栗10的内部进行减压。
[0040]粗抽栗73是用于对低温栗10进行真空抽气的真空栗。粗抽栗73是用于向低温栗10提供低温栗10的工作压力范围的低真空区域的真空栗，换言之，粗轴栗73是用于向低温栗10提供低温栗10的工作开始压力(S卩，基础压力水平)的真空栗。粗抽栗73能够使壳体38从大气压减压至基础压力水平。基础压力水平相当于粗抽栗73的高真空区域，其包含于粗抽栗73与低温栗10的工作压力范围重叠的部分。基础压力水平例如为IPa以上且50Pa以下的范围(例如为1Pa左右)。
[0041]典型的粗抽栗73作为与低温栗10分体的真空装置而设置，从而构成例如包括与低温栗10连接的真空腔室的真空系统的一部分。低温栗10是真空腔室的主栗，粗抽栗73为辅助栗。
[0042 ]排气阀74连接于包括吹扫气体源75的吹扫气体供给装置。通过打开或关闭排气阀74，使吹扫气体源75与低温栗10连通或断开，从而控制朝向低温栗10的吹扫气体的供给。通过打开排气阀74，允许吹扫气体从吹扫气体源75流向壳体38 ο通过关闭排气阀74，切断吹扫气体从吹扫气体源75流向壳体38。通过打开排气阀74以将吹扫气体从吹扫气体源75导入到壳体38，从而能够提升低温栗1内部的压力。供给过来的吹扫气体通过通气阀70或粗抽阀72从低温栗1排出。
[0043]在本实施方式中，吹扫气体的温度被调整为室温，但在一种实施方式中，吹扫气体也可以为被加热至高于室温的气体或稍低于室温的气体。在本说明书中，室温是选自10°C?30°C的范围或15°C?25°C的范围的温度，例如约为20°C。吹扫气体例如为氮气。吹扫气体也可以为干燥的气体。
[0044]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安装于第I冷却台20。第2温度传感器92安装于第2冷却台21。第I温度传感器90定期测定第I冷却台20的温度，并向低温栗控制部100输出表示测定温度的信号。第I温度传感器90以能够在第I温度传感器90与低温栗控制部100之间对其输出进行通信的方式连接于低温栗控制部100。第2温度传感器92也同样地构成。在低温栗控制部100中，作为高温低温板19及低温低温板18的温度可以分别使用第I温度传感器90及第2温度传感器92的测定温度。
[0045]并且，在壳体38的内部设置有压力传感器94。压力传感器94例如设置在高温低温板19的外侧且制冷机16的附近。压力传感器94定期测定壳体38的压力，并向低温栗控制部100输出表示测定压力的信号。压力传感器94以能够在压力传感器94与低温栗控制部100之间对其输出进行通信的方式连接于低温栗控制部100。
[0046]低温栗控制部100构成为为了低温栗10的真空排气运行及再生运行而控制制冷机16。低温栗控制部100构成为接收包括第I温度传感器90、第2温度传感器92及压力传感器94在内的各种传感器的测定结果。低温栗控制部100根据这些测定结果运算出赋予制冷机16及各种阀的控制指令。
[0047]例如，在真空排气运行中，低温栗控制部100控制制冷机16以使冷却台温度(例如第I冷却台温度)达到目标冷却温度。第I冷却台20的目标温度通常设定为恒定值。第I冷却台20的目标温度例如按照安装有低温栗10的真空腔室中进行的工艺来规定为规格参数。并且，低温栗控制部100构成为为了低温栗10的再生而控制对壳体38的排气和向壳体38的吹扫气体的供给。在再生过程中，低温栗控制部100控制通气阀70、粗抽阀72及排气阀74的开闭。
[0048]以下，对基于上述结构的低温栗10的动作进行说明。在低温栗10工作时，首先在其工作之前通过粗抽阀72并用粗抽栗73对低温栗10的内部进行粗抽以使其达到工作开始压力(例如IPa至1Pa左右)。之后使低温栗10工作。在低温栗控制部100的控制下，第I冷却台20及第2冷却台21通过制冷机16的驱动而被冷却，与第I冷却台20及第2冷却台21热连接的高温低温板19及低温低温板18也被冷却。
[0049]入口低温板32对从真空腔室向低温栗10内部飞来的气体分子进行冷却，并使在该冷却温度下蒸气压充分变低的气体(例如水分等)冷凝于入口低温板32的表面从而进行排气。在入口低温板32的冷却温度下蒸气压未充分变低的气体则通过入口低温板32进入到放射屏蔽件30的内部。进入到放射屏蔽件30内部的气体分子中的、在低温低温板18的冷却温度下蒸气压充分变低的气体冷凝于低温低温板18的表面从而进行排气。在该冷却温度下蒸气压也未充分变低的气体(例如氢气等)则被粘结于低温低温板18的表面且被冷却的吸附剂27吸附从而进行排气。如此，能够使安装有低温栗10的真空腔室的真空度达到所希望的水平。
[0050]通过排气运行的持续进行，气体逐渐积蓄于低温栗10。为了将积蓄的气体排出到外部需要进行低温栗10的再生。低温栗控制部100判定是否满足了规定的再生开始条件，并且在满足了该条件时开始进行再生。当未满足该条件时，低温栗控制部100不使再生开始，而是继续进行真空排气运行。再生开始条件例如可以包括开始真空排气运行并经过了规定时间。
[0051]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控制部100的结构的图。这种控制装置通过硬件、软件或它们的组合得以实现。并且，在图2中概略地表示相关低温栗10的一部分结构。
[0052]低温栗控制部100具备再生控制部102、存储部104、输入部106及输出部108。
[0053]再生控制部102构成为按照包括升温处理、排出处理及冷却处理在内的再生顺序控制低温栗10。再生顺序例如提供低温栗10的完全再生。在完全再生中，包括高温低温板19及低温低温板18在内的所有低温板得到再生。另外，再生控制部102还可以按照表示部分再生的再生顺序控制低温栗10。
[0054]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或键盘等输入构件和/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，其包括显示器或打印机等输出构件。存储部104、输入部106及输出部108连接成可以分别与再生控制部102进行通信。
[0055]再生控制部102具备温度控制部110、第I判定部112、第2判定部114、泄漏检测部116及冷凝物检测部118。温度控制部110构成为控制低温栗10以将低温低温板18和/或高温低温板19的温度控制为在再生顺序中确定的目标温度。温度控制部110将第I温度传感器90和/或第2温度传感器92的测定温度用作低温低温板18和/或高温低温板19的温度。并且，再生控制部102构成为按照再生顺序打开或关闭通气阀70、粗抽阀72和/或排气阀74。对于第I判定部112、第2判定部114、泄漏检测部116及冷凝物检测部118将进行后述。
[0056]升温处理是将低温栗10的低温低温板18和/或高温低温板19从超低温度Tb加热至第I再生温度TO的再生的第I工序。超低温度Tb是低温栗10的标准运行温度，其包括高温低温板19的运行温度Tbl和低温低温板18的运行温度Tb2。如上所述，高温低温板19的运行温度Tbl例如选自65K?120K的范围，低温低温板18的运行温度Tb2例如选自1K?20K的范围。
[0057]第I再生温度TO是升温处理中的低温板目标温度，是第I冷凝物的融点或比该融点高的温度。第I冷凝物是积蓄于低温栗10的冷凝物的主要成分或某I个成分。第I冷凝物例如为水，此时第I再生温度TO为273K以上。第I再生温度TO可以为室温或比室温高的温度。第I再生温度TO也可以为低温栗10的耐热温度或比该耐热温度低的温度。低温栗10的耐热温度例如可以为320K?340K左右(例如约330K)。
[0058]温度控制部110对设置于低温栗10的至少I个热源进行控制，以将低温低温板18和/或高温低温板19的温度控制为目标温度。例如，温度控制部110可以在升温处理中打开排气阀74以向壳体38供给吹扫气体。并且，温度控制部110也可以关闭排气阀74以停止向壳体38供给吹扫气体。如此，在升温处理中可以使用吹扫气体作为对低温低温板18和/或高温低温板19进行加热的第I热源。
[0059]为了对低温低温板18和/或高温低温板19进行加热，也可以使用与吹扫气体不同的第2热源。例如，温度控制部110可以控制制冷机16的升温运行。制冷机16构成为，当驱动机构17向与冷却运行时相反的方向工作时使工作气体产生绝热压缩。制冷机16利用如此得至IJ的压缩热对第I冷却台20及第2冷却台21进行加热。这种加热还被称作制冷机16的反转升温。高温低温板19及低温低温板18分别以第I冷却台20及第2冷却台21作为热源而被加热。或者，也可以使用设置于制冷机16的加热器作为热源。此时，温度控制部110能够与制冷机16的运行独立地控制加热器。
[0060]在升温处理中，可以单独使用第I热源及第2热源中的一个，或者也可以同时使用两者。同样，在排出工序中也可以单独使用第I热源及第2热源中的一个，或者同时使用两者。温度控制部110可以切换第I热源和第2热源，或也可以并用第I热源和第2热源，从而将低温低温板18和/或高温低温板19的温度控制成目标温度。
[0061]温度控制部110判定低温板温度的测定值是否达到了目标温度。若低温板温度的测定值未达到目标温度，则温度控制部110继续进行升温处理，若达到目标温度，则结束升温处理。若升温处理结束，则再生控制部102开始排出处理。
[0062]在升温处理中，低温低温板18和/或高温低温板19上的冷凝物和/或吸附物(例如蒸气压高于第I冷凝物的蒸气压的其他冷凝物成分)可以从低温栗10排出。为了从壳体38排出冷凝物和/或吸附物，再生控制部102可以打开通气阀70和/或粗抽阀72，并在之后适时关闭通气阀70和/或粗抽阀72。
[0063]排出处理是从低温栗10排出冷凝物和/或吸附物的再生的第2工序。在超低温度Tb下，冷凝物和/或吸附物存在于低温低温板18和/或高温低温板19上。在从超低温度Tb加热至第I再生温度TO的过程中，冷凝物和/或吸附物再次被气化。温度控制部110在排出工序中继续进行将低温低温板18和/或高温低温板19的温度调至第I再生温度TO或其他目标温度的调温。
[0064]从低温板表面再次气化的气体向低温栗10的外部排出。再次气化的气体例如通过排出管道80或粗抽栗73排出至外部。再次气化的气体和根据需要而被导入的吹扫气体一同从低温栗10排出。
[0065]再生控制部102使排出处理持续到满足排出结束条件为止。排出结束条件基于低温栗10内的压力例如压力传感器94的测定压力。例如，再生控制部102判定为在壳体38内的测定压力超过规定阈值的期间冷凝物残留于低温栗10。因此，低温栗10继续进行排出处理。当壳体38内的测定压力低于阈值时，再生控制部102判定冷凝物的排出结束。此时，再生控制部102结束排出处理并开始冷却处理。
[0066]再生控制部102可以执行所谓的升压测试。低温栗再生中的升压测试是在自判定开始时刻的压力开始的压力上升梯度未超过阈值时判定为从低温栗10已排出冷凝物的处理。这还被称作RoR(Rate-Of-Rise)法。因此，再生控制部102可以在基础压力水平下的每单位时间的压力上升量低于阈值时结束排出处理。
[0067]再生控制部102的第I判定部112构成为反复判定是否满足排出结束条件。在升压测试合格时，第I判定部112可以判定为满足排出结束条件。即，当通过压力传感器94测定的壳体38的压力保持在低温栗10的工作开始压力或比该工作开始压力低的低压规定时间时，第I判定部112可以判定为满足排出结束条件。
[0068]第2判定部114构成为判定排出结束条件的判定次数是否为第I阈值A以上。第I阈值A大于排出结束条件的标准判定次数a。标准判定次数a是在再生顺序中从低温栗10去除第I冷凝物的期间所需的标准判定次数。例如，假设一种低温栗如果按照其规格参数则再生顺序中的冷凝物的排出在判定a次排出结束条件的期间结束。此时，第I阈值A设定为大于标准次数a的值(例如，A = a+1)。可以根据经验或实验适当获得标准判定次数a。
[0069]温度控制部110构成为，当排出结束条件的判定次数为第I阈值A以上时，执行低温栗10的预冷。低温栗10的预冷为将低温低温板18和/或高温低温板19预冷至第2再生温度Ta的处理。第2再生温度Ta为预冷处理中的低温板目标温度，其高于低温栗10的标准运行温度且低于第I冷凝物的融点。第2再生温度Ta可以高于约200K且低于约273K。
[0070]第I判定部112反复判定是否满足排出结束条件，因此第I判定部112在低温栗10的预冷中再次判定是否满足排出结束条件。冷凝物检测部118构成为，若在低温栗10的预冷中满足排出结束条件，则检测为有第2冷凝物残留。第2冷凝物为与第I冷凝物不同的物质，其具有低于第I冷凝物的蒸气压的蒸气压。第2冷凝物例如为有机冷凝物。冷凝物检测部118可以向输出部108输出检测结果。
[0071]第2判定部114判定在低温栗10的预冷中排出结束条件的判定次数是否为第2阈值A’以上。第2阈值A’可以与第I阈值A相同，也可以不同。泄漏检测部116构成为，当排出结束条件的判定次数为第2阈值A’以上时，检测为低温栗10泄漏。泄漏检测部116可以向输出部108输出检测结果。
[0072]存储部104存储用于定义再生顺序的再生参数。再生参数是根据实验或经验预先确定的，并且从输入部106输入。再生参数包括低温板目标温度、排出结束条件、第I阈值及第2阈值。低温板目标温度包括第I再生温度T0、第2再生温度Ta及超低温度Tb。第I再生温度T0、第2再生温度Ta及超低温度Tb可以分别设定为某一单一温度，也可以设定为某一温度区域。
[0073]冷却处理是将低温栗10再次冷却至超低温度Tb的再生的最终工序。超低温度Tb是冷却处理中的低温板目标温度。当满足排出结束条件时，结束排出处理并开始冷却处理。即开始制冷机16的冷却运行。温度控制部110执行冷却处理直至到达目标温度，并在到达目标温度时结束冷却处理。由此结束再生处理。从而重新开始低温栗10的真空排气运行。温度控制部110也可以构成为执行制冷机16的调温运行，以便在真空排气运行中将低温低温板18或高温低温板19的温度维持在目标温度。
[0074]图3及图4是表示本发明的一种实施方式所涉及的低温栗再生方法的主要工序的流程图。图3及图4中示出完全再生中的排出处理。如上所述，温度控制部110将低温低温板18和/或高温低温板19的目标温度设定为第I再生温度TO(SlO)。并且，再生控制部102打开粗抽阀72并且关闭排气阀74(S11)。如此进行壳体38的粗抽。另外，在之后的处理中通气阀70处于关闭状态。
[0075]第I判定部112执行基础压力判定(S12)。即，第I判定部112判定在规定时间内壳体38是否减压至基础压力水平。例如，当开始粗抽并经过时间X[min]时的压力传感器94的测定压力为Y[Pa]以下时，第I判定部112判定为基础压力判定合格。否则，第I判定部112判定为基础压力判定不合格。阈值Y[Pa]为基础压力水平的压力。
[0076]通常认为，基础压力判定不合格的原因，即低温栗10内的压力无法充分下降的原因是壳体38中还残留有大量冷凝物且其在减压下被气化。因此，当基础压力判定不合格时(S12的否)，再次进行壳体38的粗抽(Sll)及基础压力判定(S12)。通过粗抽，进一步排出冷凝物。另外，可以在粗抽之前和/或与粗抽同时向壳体38供给吹扫气体。
[0077]当基础压力判定合格时(S12的是)，再生控制部102关闭粗抽阀72(S14)。如此，壳体38与外部的连接被切断，壳体38的内部被真空封闭。另外，不管基础压力判定的结果如何，再生控制部102也可以在执行基础压力判定之后关闭粗抽阀72。
[0078]在壳体38的内部被保持为真空的状态下，第I判定部112为了判定是否满足排出结束条件而执行RoR判定(S16)。例如，当从开始判定的时刻经过时间X ’ [miη]时的压力传感器94的测定压力为Z[Pa]以下时，第I判定部112判定为RoR判定合格。否则，第I判定部112判定为R0R判定不合格。阈值Z [Pa]大于基础压力判定的阈值Y[Pa]。但是，Z [Pa]也是基础压力水平的压力。判定时间X’ [min]可以比基础压力判定的时间X[min]短。
[0079]当R0R判定不合格时(S16的否)，第2判定部114更新RoR判定次数(S20)。即，第2判定部114对已有的RoR判定次数加I。更新后的RoR判定次数可以保存于存储部104中。
[0080]第2判定部114判定RoR判定次数是否为第I阈值A以上(S22)。当RoR判定次数比A次少时(S22的否)，与基础压力判定不合格时(S12的否)相同，再次进行壳体38的粗抽(Sll)及基础压力判定(S12)。
[0081 ]当RoR判定次数为A次以上时(S22的是)，温度控制部110将低温板目标温度从第I再生温度TO改为第2再生温度Ta(S24)。如此，开始低温低温板18和/或高温低温板19的预冷处理。在改变低温板目标温度时，第2判定部114可以重置RoR判定次数。
[0082]并且，当R0R判定为合格时(S16的是)，温度控制部110将低温板目标温度从第I再生温度TO改为超低温度Tb(S18)。如此，再生控制部102结束排出处理并开始冷却处理。
[0083]图4中示出图3的S24之后的低温栗10的预冷处理。预冷处理中的若干处理与参考图3说明的处理相同，因此对其标注相同符号，并适当省略重复说明。
[0084]如上所述，温度控制部110将低温低温板18和/或高温低温板19的目标温度设定为第2再生温度Ta(S10’)。并且，再生控制部102打开粗抽阀72并且关闭排气阀74(S11)。
[0085]第I判定部112再次执行基础压力判定(S12)。预冷中的基础压力判定中所使用的阈值与预冷之前的基础压力判定中所使用的阈值相同。但也可以使用不同的阈值。再生控制部102在执行基础压力判定之后关闭粗抽阀72(S14)。当基础压力判定不合格时(S12的否)，再次进行壳体38的粗抽(Sll)及基础压力判定(S12)。
[0086]当基础压力判定合格时(S12的是)，第I判定部112再次执行RoR判定(S16)。预冷中的RoR判定中所使用的阈值与预冷之前的RoR判定中所使用的阈值相同。但也可以使用不同的阈值。
[0087]当R0R判定不合格时(S16的否)，第2判定部114更新RoR判定次数(S20)。第2判定部114判定RoR判定次数是否为第2阈值A ’以上(S26)。当R0R判定次数比A ’次少时(S26的否)，与基础压力判定不合格时(S12的否)相同，再次进行壳体38的粗抽(Sll)及基础压力判定(S12)。
[0088]另一方面，当R0R判定次数为A’次以上时(S26的是)，泄漏检测部116检测为低温栗10中产生了微小泄漏(S28)。泄漏检测部116可以将检测结果保存于存储部104和/或输出到输出部108。再生控制部102可以向用户发出产生了微小泄漏的警告和/或中止再生顺序。
[0089]当R0R判定合格时(S16的是)，温度控制部110将低温板目标温度从第2再生温度Ta改为超低温度Tb(S18)。此时，冷凝物检测部118可以检测为残留有微量冷凝物(S19)，并将该检测结果保存于存储部104和/或输出到输出部108。如此，再生控制部102结束排出处理并开始冷却处理。
[0090]通常认为，图3中的RoR判定不合格的原因，即低温栗10内的压力无法保持在基础压力水平的原因是减压下可发生气化的少量物质残留于壳体38中。由于氢、氩或其他高蒸气压的冷凝物应该已被排出，因此残留的物质可能是水或其他低蒸气压的冷凝物。残留的物质也可能是因安装有低温栗10的真空腔室中的真空工艺而产生的有机物。
[0091]完全再生的再生顺序设计成从低温栗10有效地排出水。因此，水应该会在几次RoR判定不合格期间从低温栗10排出。其结果，下一次的RoR判定变成合格，能够从排出处理转移到冷却处理。
[0092]然而，如果蒸气压比水的蒸气压低的未知的冷凝物残留于低温栗10，则在为了RoR判定而对壳体38进行减压时该冷凝物均会蒸发。其结果，到RoR判定合格为止反复进行的RoR判定次数可能会大大超过未考虑这种冷凝物的标准判定次数。如此一来，再生顺序可能无法在标准的所需时间内结束而被大大延长。由于再生时间为低温栗10的待机时间，因此再生时间的延长是不理想的。
[0093]因而，在本实施方式中，在反复进行一定次数的R0R判定之后，进行低温栗10的预冷。在反复进行RoR判定的期间，能够完成水的排出。之后，将低温栗10冷却至比水的融点低的低温，从而能够抑制残留冷凝物的蒸发。如此，能够防止RoR判定的不必要的反复，从而能够防止再生时间过度延长。
[0094]本实施方式所涉及的再生顺序从预冷转移至冷却处理。之后，低温栗10进行真空排气运行。低温栗10被冷却直到进行下一次的再生为止。在这种超低温环境下，残留冷凝物稳定地保持在低温栗10内。因此，残留冷凝物不会给真空排气运行带来任何不良影响，或者至少不会带来显著的不良影响。
[0095]并且，仅靠监视低温栗10内的压力，无法或难以识别冷凝物的残留和微小泄漏的产生。然而，根据本实施方式，如上所述能够识别这两个不同的现象。当存在泄漏时，使低温栗10继续进行运行是不可取的，因此能够对此发出适当警告。
[0096]以上，根据实施例对本发明进行了说明。本领域技术人员应该了解本发明并不限定于上述实施方式，能够进行各种设计上的变更，且可以有各种变形例，并且这种变形例也包含在本发明的范围内。
[0097]排出结束条件的判定次数表示排出处理的持续时间。因而，在一种实施方式中，再生控制部102也可以使用排出处理的持续时间来代替排出结束条件的判定次数。如此，也能够与使用排出结束条件的判定次数时相同地缩短再生时间。
[0098]第2判定部114也可以判定排出处理的持续时间是否为第I阈值以上。第I阈值可以大于在再生顺序中从低温栗10去除第I冷凝物所需的排出处理的标准持续时间。当排出处理的持续时间为第I阈值以上时，温度控制部110可以执行低温栗10的预冷。
[0099]第2判定部114还可以判定在低温栗10的预冷中排出处理的持续时间是否为第2阈值以上。当排出处理的持续时间为第2阈值以上时，泄漏检测部116可以检测为低温栗10泄漏。
【主权项】
1.一种低温栗系统，其特征在于，具备: 低温栗;及 再生控制部，根据再生顺序来控制所述低温栗，所述再生顺序中包括排出处理，在所述排出处理中从所述低温栗排出冷凝物，并且所述排出处理持续进行至满足基于所述低温栗内的压力的排出结束条件为止， 所述再生控制部具备: 第I判定部，反复判定是否满足所述排出结束条件； 第2判定部，判定所述排出结束条件的判定次数或所述排出处理的持续时间是否为第I阈值以上;及 温度控制部，当所述排出结束条件的判定次数或所述排出处理的持续时间为第I阈值以上时，执行所述低温栗的预冷， 其中，所述第I判定部在所述预冷中再次判定是否满足所述排出结束条件。2.根据权利要求1所述的低温栗系统，其特征在于， 所述第2判定部在所述预冷中判定所述排出结束条件的判定次数或所述排出处理的持续时间是否为第2阈值以上， 所述再生控制部具备泄漏检测部，该泄漏检测部在所述排出结束条件的判定次数或所述排出处理的持续时间为第2阈值以上时检测为所述低温栗泄漏。3.根据权利要求1或2所述的低温栗系统，其特征在于， 所述再生顺序包括:升温处理，将所述低温栗从超低温度加热至第I冷凝物的融点或比该融点高的第I再生温度;及冷却处理，当满足所述排出结束条件时，将所述低温栗再次冷却至所述超低温度， 当所述排出结束条件的判定次数或所述排出处理的持续时间为第I阈值以上时，所述温度控制部将所述低温栗预冷至比所述第I冷凝物的融点低且比所述超低温度高的第2再生温度。4.根据权利要求3所述的低温栗系统，其特征在于， 所述第I阈值比在所述再生顺序中从所述低温栗去除所述第I冷凝物所需的所述排出结束条件的标准判定次数或所述排出处理的标准持续时间大。5.根据权利要求3或4所述的低温栗系统，其特征在于， 所述第I冷凝物为水。6.根据权利要求3至5中任一项所述的低温栗系统，其特征在于， 所述再生控制部具备冷凝物检测部，该冷凝物检测部在所述预冷中满足所述排出结束条件时检测为残留有与所述第I冷凝物不同的第2冷凝物。7.根据权利要求6所述的低温栗系统，其特征在于， 所述第2冷凝物为有机冷凝物。8.根据权利要求1至7中任一项所述的低温栗系统，其特征在于， 所述低温栗具备:低温板、容纳所述低温板的低温栗容器、测定所述低温栗容器的压力的压力传感器， 所述第I判定部反复判定所述低温栗容器的测定压力是否保持在所述低温栗的工作开始压力或比该工作开始压力低的低压规定时间。9.一种低温栗控制装置，其特征在于，具备: 再生控制部，根据再生顺序来控制低温栗，所述再生顺序中包括排出处理，在所述排出处理中从所述低温栗排出冷凝物，并且所述排出处理持续进行至满足基于所述低温栗内的压力的排出结束条件为止， 所述再生控制部具备: 第I判定部，反复判定是否满足所述排出结束条件； 第2判定部，判定所述排出结束条件的判定次数或所述排出处理的持续时间是否为第I阈值以上;及 温度控制部，当所述排出结束条件的判定次数或所述排出处理的持续时间为第I阈值以上时，执行所述低温栗的预冷， 其中，所述第I判定部在所述预冷中再次判定是否满足所述排出结束条件。10.一种低温栗再生方法，其特征在于， 所述方法具备根据再生顺序来控制低温栗的工序，所述再生顺序中包括排出处理，在所述排出处理中从所述低温栗排出冷凝物，并且所述排出处理持续进行至满足基于所述低温栗内的压力的排出结束条件为止， 所述控制低温栗的工序具备: 反复判定是否满足所述排出结束条件的工序； 判定所述排出结束条件的判定次数或所述排出处理的持续时间是否为第I阈值以上的工序； 当所述排出结束条件的判定次数或所述排出处理的持续时间为第I阈值以上时，执行所述低温栗的预冷的工序;及 在所述预冷中再次判定是否满足所述排出结束条件的工序。
【文档编号】F04B37/08GK105937486SQ201610117467
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年3月2日
【发明人】及川健
【申请人】住友重机械工业株式会社