低溫泵系統(tǒng)、低溫泵系統(tǒng)的運(yùn)行方法以及壓縮機(jī)單元的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種具有被擴(kuò)大的工作氣體的流量控制范圍的低溫泵系統(tǒng)、該種低溫泵系統(tǒng)的運(yùn)行方法、以及適用于這些系統(tǒng)及方法的壓縮機(jī)單元。本發(fā)明的低溫泵系統(tǒng)（100）具備：低溫泵（10）；用于低溫泵（10）的工作氣體的壓縮機(jī)（52）；控制裝置（110），構(gòu)成為控制壓縮機(jī)（52）的運(yùn)行頻率；氣體管路（72），連接低溫泵（10）和壓縮機(jī)（52）；及氣體量調(diào)整部（74），構(gòu)成為將氣體管路的工作氣體量至少切換為第1氣體量和第2氣體量。氣體管路（72）具有第1氣體量時(shí)，運(yùn)行頻率的可控制范圍賦予工作氣體的第1流量范圍。氣體管路（72）具有第2氣體量時(shí)，可控制范圍賦予工作氣體的第2流量范圍。第2流量范圍具有不與第1流量范圍重疊的非重疊部分。
【專利說明】低溫泵系統(tǒng)、低溫泵系統(tǒng)的運(yùn)行方法以及壓縮機(jī)單元
[0001]本申請(qǐng)主張基于2013年3月12日申請(qǐng)的日本專利申請(qǐng)第2013-049490號(hào)的優(yōu)先權(quán)。該日本申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過參考援用于本說明書中。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種低溫泵系統(tǒng)及其運(yùn)行方法以及適用于低溫泵系統(tǒng)的壓縮機(jī)單元。

【背景技術(shù)】
[0003]已知用變頻器控制氦壓縮機(jī)的可變速馬達(dá)的轉(zhuǎn)速而改變氦壓縮機(jī)的容量。該壓縮機(jī)向膨脹式制冷機(jī)供給高壓氦氣。
[0004]專利文獻(xiàn)1:日本特開2005-83214號(hào)公報(bào)
[0005]馬達(dá)轉(zhuǎn)速的控制范圍受馬達(dá)的規(guī)格的限制。因此，壓縮機(jī)的容量只能在被限制的范圍內(nèi)變化。
[0006]超低溫制冷機(jī)的主要用途之一為低溫泵。近年來，隨著晶圓的大口徑化，有時(shí)使用大型的低溫泵。并且，為了節(jié)能和降低成本，有時(shí)在I臺(tái)壓縮機(jī)上設(shè)置有多臺(tái)低溫泵。多臺(tái)低溫泵通常安裝于某一大型裝置的多個(gè)部位，并同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)。工作氣體的最大流量需要足夠大，以使大型低溫泵或多臺(tái)低溫泵均能夠高功率運(yùn)行。另一方面，工作氣體的最小流量?jī)?yōu)選足夠小，以使I臺(tái)低溫泵能夠低功率運(yùn)行。如此，低溫泵系統(tǒng)中要求較大的工作氣體流量范圍。低溫泵系統(tǒng)所要求的工作氣體的流量控制范圍有可能會(huì)超過壓縮機(jī)的容量控制范圍。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的一種實(shí)施方式的示例性目的之一在于，提供一種具有被擴(kuò)大的工作氣體的流量控制范圍的低溫泵系統(tǒng)、該種低溫泵系統(tǒng)的運(yùn)行方法、以及適用于這些系統(tǒng)及方法的壓縮機(jī)單元。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，提供一種低溫泵系統(tǒng)，其特征在于，具備:低溫泵；用于所述低溫泵的工作氣體的壓縮機(jī)；控制裝置，構(gòu)成為控制所述壓縮機(jī)的運(yùn)行頻率；氣體管路，連接所述低溫泵和所述壓縮機(jī)；及氣體量調(diào)整部，構(gòu)成為將所述氣體管路的工作氣體量至少在第I氣體量和第2氣體量之間進(jìn)行切換，所述氣體管路具有第I氣體量時(shí)，所述運(yùn)行頻率的可控制范圍賦予工作氣體的第I流量范圍，所述氣體管路具有第2氣體量時(shí)，所述可控制范圍賦予工作氣體的第2流量范圍，所述第2流量范圍具有不與所述第I流量范圍重疊的非重疊部分。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，提供一種低溫泵系統(tǒng)的運(yùn)行方法，其特征在于，包括:低溫泵的運(yùn)行中控制用于所述低溫泵的壓縮機(jī)的運(yùn)行頻率的步驟；及進(jìn)行所述控制期間，將循環(huán)于所述低溫泵和所述壓縮機(jī)的工作氣體量從第I氣體量調(diào)整為第2氣體量的步驟，所述第I氣體量的工作氣體進(jìn)行循環(huán)時(shí)，所述運(yùn)行頻率的可控制范圍賦予工作氣體的第I流量范圍，所述第2氣體量的工作氣體進(jìn)行循環(huán)時(shí)，所述可控制范圍賦予工作氣體的第2流量范圍，所述第2流量范圍具有不與所述第I流量范圍重疊的非重疊部分。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，提供一種壓縮機(jī)單元，其為用于超低溫裝置的工作氣體的壓縮機(jī)單元，其特征在于，具備:壓縮機(jī)；壓縮機(jī)控制器，構(gòu)成為控制所述壓縮機(jī)的運(yùn)行頻率；及氣體量調(diào)整部，構(gòu)成為將循環(huán)于所述壓縮機(jī)和所述超低溫裝置的工作氣體量至少在第I氣體量和第2氣體量之間進(jìn)行切換，第I氣體量的工作氣體進(jìn)行循環(huán)時(shí)，所述運(yùn)行頻率的可控制范圍賦予工作氣體的第I流量范圍，第2氣體量的工作氣體進(jìn)行循環(huán)時(shí)，所述可控制范圍賦予工作氣體的第2流量范圍，所述第2流量范圍具有不與所述第I流量范圍重疊的非重疊部分。
[0011]另外，將以上構(gòu)成要件的任意組合、本發(fā)明的構(gòu)成要件及表現(xiàn)在方法、裝置、系統(tǒng)等之間相互置換也作為本發(fā)明的方式仍然有效。
[0012]根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種具有被擴(kuò)大的工作氣體的流量控制范圍的低溫泵系統(tǒng)、該種低溫泵系統(tǒng)的運(yùn)行方法、以及適用于這些系統(tǒng)及方法的壓縮機(jī)單元。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是示意地表示本發(fā)明的一種實(shí)施方式所涉及的低溫泵系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的圖。
[0014]圖2是表示用于本發(fā)明的一種實(shí)施方式所涉及的低溫泵系統(tǒng)的控制裝置的結(jié)構(gòu)的概略框圖。
[0015]圖3是用于說明與本發(fā)明的一種實(shí)施方式相關(guān)的低溫泵系統(tǒng)的運(yùn)行方法的流程圖。
[0016]圖4是用于說明本發(fā)明的一種實(shí)施方式所涉及的低溫泵系統(tǒng)的運(yùn)行方法的流程圖。
[0017]圖5是用于示意說明本發(fā)明的一種實(shí)施方式所涉及的運(yùn)行壓力調(diào)整的圖。
[0018]圖6是用于說明本發(fā)明的一種實(shí)施方式所涉及的運(yùn)行壓力調(diào)整處理的流程圖。
[0019]圖7是示意地表示本發(fā)明的另一種實(shí)施方式所涉及的低溫泵系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的圖。
[0020]圖8是用于示意說明本發(fā)明的另一實(shí)施方式所涉及的運(yùn)行壓力調(diào)整的圖。
[0021]圖9是示意地表示本發(fā)明的另一實(shí)施方式所涉及的低溫泵系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的圖。
[0022]圖10是示意地表示本發(fā)明的另一實(shí)施方式所涉及的低溫泵系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的圖。
[0023]圖中:10_低溫泵，12-制冷機(jī)，50-壓縮機(jī)單元，52-壓縮機(jī)，72-氣體管路，74-氣體量調(diào)整部，76-高壓管路，80-儲(chǔ)罐，82-流路選擇部，100-低溫泵系統(tǒng)，110-控制裝置，114-壓縮機(jī)控制器。

【具體實(shí)施方式】
[0024]圖1是示意地表示本發(fā)明的一種實(shí)施方式所涉及的低溫泵系統(tǒng)100的整體結(jié)構(gòu)的圖。低溫泵系統(tǒng)100用于真空腔室102的真空排氣。真空腔室102為了對(duì)真空處理裝置(例如在離子注入裝置或?yàn)R射裝置等半導(dǎo)體制造工序中使用的裝置)提供真空環(huán)境而設(shè)置。
[0025]低溫泵系統(tǒng)100具備I臺(tái)或多臺(tái)低溫泵10。低溫泵10安裝于真空腔室102，并用作將其內(nèi)部的真空度提高至所希望的水平。
[0026]低溫泵10具備制冷機(jī)12。制冷機(jī)12例如為吉福德_麥克馬洪式制冷機(jī)(所謂GM制冷機(jī))等超低溫制冷機(jī)。制冷機(jī)12為具備第I冷卻臺(tái)14及第2冷卻臺(tái)16的二級(jí)式制冷機(jī)。
[0027]制冷機(jī)12具備:在內(nèi)部劃定I級(jí)膨脹室的第I缸體18、在內(nèi)部劃定與I級(jí)膨脹室連通的2級(jí)膨脹室的第2缸體20。第I缸體18與第2缸體20串聯(lián)連接。第I缸體18連接馬達(dá)殼體21和第I冷卻臺(tái)14，第2缸體20連接第I冷卻臺(tái)14和第2冷卻臺(tái)16。第I缸體18及第2缸體20中分別內(nèi)置有相互連結(jié)的第I置換器及第2置換器(未圖示)。第I置換器及第2置換器的內(nèi)部組裝有蓄冷材料。
[0028]制冷機(jī)12的馬達(dá)殼體21中容納有制冷機(jī)馬達(dá)22和氣體流路切換機(jī)構(gòu)23。制冷機(jī)馬達(dá)22是用于第I置換器及第2置換器、以及氣體流路切換機(jī)構(gòu)23的驅(qū)動(dòng)源。制冷機(jī)馬達(dá)22以使第I置換器及第2置換器分別在第I缸體18及第2缸體20的內(nèi)部可往復(fù)移動(dòng)的方式連接于第I置換器及第2置換器。
[0029]氣體流路切換機(jī)構(gòu)23構(gòu)成為，為了周期性地反復(fù)進(jìn)行I級(jí)膨脹室及2級(jí)膨脹室中的工作氣體的膨脹而周期性地切換工作氣體的流路。制冷機(jī)馬達(dá)22以使氣體流路切換機(jī)構(gòu)23的可動(dòng)閥(未圖示)能夠正反運(yùn)行的方式連接于該閥?？蓜?dòng)閥例如為回轉(zhuǎn)閥。
[0030]馬達(dá)殼體21上設(shè)置有高壓氣體入口 24及低壓氣體出口 26。高壓氣體入口 24形成于氣體流路切換機(jī)構(gòu)23的高壓流路的末端，低壓氣體出口 26形成于氣體流路切換機(jī)構(gòu)23的低壓流路的末端。
[0031]制冷機(jī)12使高壓工作氣體(例如氦氣)在內(nèi)部膨脹而在第I冷卻臺(tái)14及第2冷卻臺(tái)16產(chǎn)生寒冷。高壓工作氣體從壓縮機(jī)單元50通過高壓氣體入口 24供給至制冷機(jī)12。此時(shí)，制冷機(jī)馬達(dá)22切換氣體流路切換機(jī)構(gòu)23，以使高壓氣體入口 24與膨脹室連通。若制冷機(jī)12的膨脹室被高壓工作氣體填滿，則制冷機(jī)馬達(dá)22切換氣體流路切換機(jī)構(gòu)23，以使膨脹室與低壓氣體出口 26連通。工作氣體絕熱膨脹，通過低壓氣體出口 26向壓縮機(jī)單元50排出。第I置換器及第2置換器與氣體流路切換機(jī)構(gòu)23的動(dòng)作同步地在膨脹室中往復(fù)移動(dòng)。通過反復(fù)進(jìn)行這種熱循環(huán)來冷卻第I冷卻臺(tái)14及第2冷卻臺(tái)16。
[0032]第2冷卻臺(tái)16被冷卻至低于第I冷卻臺(tái)14的溫度。第2冷卻臺(tái)16例如被冷卻至1K?20K左右，第I冷卻臺(tái)14例如被冷卻至80K?100K左右。第I冷卻臺(tái)14上安裝有用于測(cè)定第I冷卻臺(tái)14的溫度的第I溫度傳感器28，第2冷卻臺(tái)16上安裝有用于測(cè)定第2冷卻臺(tái)16的溫度的第2溫度傳感器30。
[0033]制冷機(jī)12構(gòu)成為，通過制冷機(jī)馬達(dá)22的反轉(zhuǎn)運(yùn)行而提供所謂反轉(zhuǎn)升溫。制冷機(jī)12構(gòu)成為，通過使氣體流路切換機(jī)構(gòu)23的可動(dòng)閥向上述冷卻運(yùn)行的反方向工作，從而使工作氣體產(chǎn)生絕熱壓縮。制冷機(jī)12能夠由這樣得到的壓縮熱來加熱第I冷卻臺(tái)14及第2冷卻臺(tái)16。
[0034]低溫泵10具備第I低溫板32和第2低溫板34。第I低溫板32以熱連接于第I冷卻臺(tái)14的方式固定，第2低溫板34以熱連接于第2冷卻臺(tái)16的方式固定。第I低溫板32具備熱屏蔽件36和擋板38，并包圍第2低溫板34。第2低溫板34在表面具備吸附劑。第I低溫板32容納于低溫泵殼體40中，低溫泵殼體40的一端安裝于馬達(dá)殼體21。低溫泵殼體40的另一端的凸緣部安裝于真空腔室102的閘閥(未圖示)。低溫泵10本身可以為任意的眾所周知的低溫泵。
[0035]低溫泵系統(tǒng)100具備壓縮機(jī)單元50和工作氣體回路70。壓縮機(jī)單元50為了使工作氣體在工作氣體回路70中循環(huán)而設(shè)置。工作氣體回路70具備連接低溫泵10與壓縮機(jī)單元50的氣體管路72。氣體管路72是包括低溫泵10及壓縮機(jī)單元50的封閉的氣體管路。
[0036]壓縮機(jī)單元50具備:用于壓縮工作氣體的壓縮機(jī)52、及用于使壓縮機(jī)52工作的壓縮機(jī)馬達(dá)53。并且，壓縮機(jī)單元50具備:用于接收低壓工作氣體的低壓氣體入口 54、及用于放出高壓工作氣體的高壓氣體出口 56。低壓氣體入口 54經(jīng)由低壓流路58連接于壓縮機(jī)52的吸入口，高壓氣體出口 56經(jīng)由高壓流路60連接于壓縮機(jī)52的吐出口。
[0037]壓縮機(jī)單元50具備第I壓力傳感器62和第2壓力傳感器64。第I壓力傳感器62為了測(cè)定低壓工作氣體的壓力而設(shè)置于低壓流路58，第2壓力傳感器64為了測(cè)定高壓工作氣體的壓力而設(shè)置于高壓流路60。此外，第I壓力傳感器62及第2壓力傳感器64也可以在壓縮機(jī)單元50的外部設(shè)置于工作氣體回路70的適當(dāng)部位。
[0038]氣體管路72具備:高壓管路76，用于從壓縮機(jī)單元50向低溫泵10供給工作氣體；及低壓管路78，用于使工作氣體從低溫泵10返回到壓縮機(jī)單元50。高壓管路76是連接低溫泵10的高壓氣體入口 24與壓縮機(jī)單元50的高壓氣體出口 56的配管。低壓管路78是連接低溫泵10的低壓氣體出口 26與壓縮機(jī)單元50的低壓氣體入口 54的配管。
[0039]壓縮機(jī)單元50通過低壓管路78回收從低溫泵10排出的低壓工作氣體。壓縮機(jī)52壓縮低壓工作氣體，生成高壓工作氣體。壓縮機(jī)單元50通過高壓管路76向低溫泵10供給高壓工作氣體。
[0040]工作氣體回路70具備用于調(diào)整氣體管路72的工作氣體量的氣體量調(diào)整部74。以下，有時(shí)將容納于氣體管路72中的工作氣體的物質(zhì)的量(摩爾)或質(zhì)量稱作“氣體量”。
[0041]氣體量調(diào)整部74具備緩沖容積例如至少一個(gè)儲(chǔ)罐80。氣體量調(diào)整部74具備用于選擇儲(chǔ)罐80與氣體管路72的連接流路的流路選擇部82。流路選擇部82至少具備一個(gè)控制閥。氣體量調(diào)整部74具備用于將儲(chǔ)罐80連接于流路選擇部82的罐流路84。
[0042]并且，氣體量調(diào)整部74具備:用于使工作氣體從儲(chǔ)罐80向低壓管路78流出的氣體補(bǔ)充路86、及用于使工作氣體從高壓管路76向儲(chǔ)罐80流入的氣體回收路88。氣體補(bǔ)充路86將流路選擇部82連接于低壓管路78的第I分支部90，氣體回收路88將流路選擇部82連接于高壓管路76的第2分支部92。
[0043]流路選擇部82構(gòu)成為能夠選擇補(bǔ)充狀態(tài)和回收狀態(tài)。補(bǔ)充狀態(tài)下，流體能夠在低壓管路78與儲(chǔ)罐80之間通過氣體補(bǔ)充路86流通，另一方面流體無法在高壓管路76與儲(chǔ)罐80之間流通?；厥諣顟B(tài)下,相反,流體能夠在高壓管路76與儲(chǔ)罐80之間通過氣體回收路88流通，另一方面流體無法在低壓管路78與儲(chǔ)罐80之間流通。
[0044]如圖示，流路選擇部82例如具備三通閥。三通閥的3個(gè)端口分別與罐流路84、氣體補(bǔ)充路86及氣體回收路88連接。這樣，流路選擇部82能夠?qū)⒐蘖髀?4連接于氣體補(bǔ)充路86來構(gòu)成補(bǔ)充狀態(tài)，將罐流路84連接于氣體回收路88來構(gòu)成回收狀態(tài)。
[0045]氣體量調(diào)整部74附設(shè)于壓縮機(jī)單元50，可視為構(gòu)成壓縮機(jī)單元50的一部分。氣體量調(diào)整部74也可以內(nèi)置于壓縮機(jī)單元50。作為代替方案，氣體量調(diào)整部74可以與壓縮機(jī)單元50分體設(shè)置，并設(shè)置于氣體管路72的任意部位。
[0046]低溫泵系統(tǒng)100具備用于管理其運(yùn)行的控制裝置110?？刂蒲b置110與低溫泵10(或者壓縮機(jī)單元50) —體或分體地設(shè)置。控制裝置110例如具備:執(zhí)行各種運(yùn)算處理的CPU、儲(chǔ)存各種控制程序的ROM、作為用于儲(chǔ)存數(shù)據(jù)或執(zhí)行程序的作業(yè)區(qū)域來利用的RAM、輸入輸出界面、存儲(chǔ)器等?？刂蒲b置110能夠使用具備這種結(jié)構(gòu)的眾所周知的控制器?？刂蒲b置110可以由單一的控制器構(gòu)成，也可以包含各自發(fā)揮相同或不同功能的多個(gè)控制器。
[0047]圖2是表示用于本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的低溫泵系統(tǒng)100的控制裝置110的結(jié)構(gòu)的概略框圖。圖2表示與本發(fā)明的一種實(shí)施方式相關(guān)的低溫泵系統(tǒng)100的主要部分。
[0048]控制裝置110為了控制低溫泵10 (即制冷機(jī)12)、壓縮機(jī)單元50及氣體量調(diào)整部74而設(shè)置?？刂蒲b置110具備:低溫泵控制器(以下，還稱作CP控制器)112，用于控制低溫泵10的運(yùn)行；及壓縮機(jī)控制器114，用于控制壓縮機(jī)單元50的運(yùn)行。
[0049]CP控制器112構(gòu)成為接收表示低溫泵10的第I溫度傳感器28及第2溫度傳感器30的測(cè)定溫度的信號(hào)。CP控制器112例如根據(jù)所接收到的測(cè)定溫度控制低溫泵10。這時(shí)，例如CP控制器112控制制冷機(jī)12的運(yùn)行頻率，以使第I (或第2)溫度傳感器28 (30)的測(cè)定溫度與第I (或第2)低溫板32 (34)的目標(biāo)溫度一致。根據(jù)運(yùn)行頻率控制制冷機(jī)馬達(dá)22的轉(zhuǎn)速。
[0050]壓縮機(jī)控制器114構(gòu)成為對(duì)氣體管路72提供壓力控制。為了提供壓力控制，壓縮機(jī)控制器114構(gòu)成為接收表示第I壓力傳感器62及第2壓力傳感器64的測(cè)定壓力的信號(hào)。壓縮機(jī)控制器114控制壓縮機(jī)52的運(yùn)行頻率，以使壓力測(cè)定值與壓力目標(biāo)值一致。根據(jù)運(yùn)行頻率控制壓縮機(jī)馬達(dá)53的轉(zhuǎn)速。
[0051 ] 并且，壓縮機(jī)控制器114構(gòu)成為對(duì)氣體量調(diào)整部74的流路選擇部82進(jìn)行控制。壓縮機(jī)控制器114例如根據(jù)壓縮機(jī)52的運(yùn)行頻率等的輸入，選擇上述補(bǔ)充狀態(tài)或回收狀態(tài)，根據(jù)選擇結(jié)果控制流路選擇部82。參考圖4至圖6，對(duì)控制壓縮機(jī)單元50及氣體量調(diào)整部74的詳細(xì)內(nèi)容進(jìn)行后述。
[0052]圖3是用于說明與本發(fā)明的一種實(shí)施方式相關(guān)的低溫泵系統(tǒng)100的運(yùn)行方法的流程圖。該運(yùn)行方法包括低溫泵10的準(zhǔn)備運(yùn)行(SlO)和真空排氣運(yùn)行(S12)。真空排氣運(yùn)行為低溫泵10的通常運(yùn)行。準(zhǔn)備運(yùn)行包括通常運(yùn)行之前執(zhí)行的任意的運(yùn)行狀態(tài)。CP控制器112適時(shí)反復(fù)執(zhí)行該運(yùn)行方法。
[0053]準(zhǔn)備運(yùn)行(SlO)例如為低溫泵10的啟動(dòng)。低溫泵10的啟動(dòng)包括將低溫板32、34從設(shè)置有低溫泵10的環(huán)境溫度(例如為室溫)冷卻至超低溫的降溫。降溫的目標(biāo)冷卻溫度是為了進(jìn)行真空排氣運(yùn)行而設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行溫度。如上所述，關(guān)于第I低溫板32，該標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行溫度例如選自80K?100K左右的范圍，關(guān)于第2低溫板34，例如選自1K?20K左右的范圍。
[0054]準(zhǔn)備運(yùn)行(SlO)還可以為低溫泵10的再生。在這次的真空排氣運(yùn)行結(jié)束后，為了準(zhǔn)備下次的真空排氣運(yùn)行而執(zhí)行再生。再生是對(duì)第I低溫板32及第2低溫板34進(jìn)行再生的所謂完全再生，或者是對(duì)第2低溫板34進(jìn)行再生的部分再生。
[0055]再生包括升溫工序、排出工序及冷卻工序。升溫工序包括將低溫泵10升溫至高于上述標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行溫度的再生溫度的步驟。當(dāng)完全再生時(shí)，再生溫度例如為室溫或稍高于室溫的溫度(例如為約290K?約300K)。用于升溫工序的熱源例如為制冷機(jī)12的反轉(zhuǎn)升溫和/或附設(shè)于制冷機(jī)12的加熱器(未圖示)。
[0056]排出工序包括向低溫泵10的外部排出從低溫板表面再氣化后的氣體的步驟。再氣化后的氣體與根據(jù)需要被導(dǎo)入的吹掃氣體一同從低溫泵10排出。在排出工序中,停止制冷機(jī)12的運(yùn)行。冷卻工序中包括為了重新開始真空排氣運(yùn)行而再冷卻低溫板32、34的步驟。冷卻工序中的制冷機(jī)12的運(yùn)行狀態(tài)與用于啟動(dòng)的降溫相同。
[0057]準(zhǔn)備運(yùn)行期間相當(dāng)于低溫泵10的停歇時(shí)間(即，真空排氣運(yùn)行的停止期間)，因此優(yōu)選盡量較短。另一方面，通常的真空排氣運(yùn)行是用于保持標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行溫度的穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。因此，與通常運(yùn)行相比，準(zhǔn)備運(yùn)行對(duì)低溫泵10 (即制冷機(jī)12)的負(fù)荷變大。例如，與通常運(yùn)行相比，降溫運(yùn)行要求制冷機(jī)12具備更高的制冷能力。同樣，反轉(zhuǎn)升溫運(yùn)行要求制冷機(jī)12具備較高的升溫能力。由此，在大部分情況下，在準(zhǔn)備運(yùn)行時(shí)制冷機(jī)馬達(dá)22以相當(dāng)高的轉(zhuǎn)速(例如，接近所容許的最高轉(zhuǎn)速)運(yùn)行。
[0058]壓縮機(jī)單元50的準(zhǔn)備運(yùn)行可以與低溫泵10的準(zhǔn)備運(yùn)行并行進(jìn)行。壓縮機(jī)單元50的準(zhǔn)備運(yùn)行也可以包括用于本發(fā)明的一種實(shí)施方式所涉及的氣體量調(diào)整的準(zhǔn)備動(dòng)作。該準(zhǔn)備動(dòng)作可包括用于使儲(chǔ)罐80的壓力復(fù)原至初始?jí)毫Φ膹?fù)位動(dòng)作。該初始?jí)毫ο喈?dāng)于對(duì)工作氣體回路70的工作氣體的封入壓力。
[0059]為了進(jìn)行復(fù)位動(dòng)作，在壓縮機(jī)單元50停止運(yùn)行且氣體管路72的高壓和低壓大致均勻時(shí)，壓縮機(jī)控制器114向氣體管路72開放儲(chǔ)罐80。這樣，能夠使儲(chǔ)罐80復(fù)原至壓縮機(jī)單元50的高壓與低壓之間的中間壓力。在制冷機(jī)12的運(yùn)行停止期間(例如，再生的排出工序)進(jìn)行準(zhǔn)備動(dòng)作。
[0060]真空排氣運(yùn)行(S12)是通過將從真空腔室102朝向低溫泵10飛來的氣體分子冷凝或吸附在被冷卻至超低溫的低溫板32、34的表面來進(jìn)行捕捉的運(yùn)行狀態(tài)。在第I低溫板32 (例如擋板38)的冷卻溫度下蒸汽壓充分降低的氣體(例如水分等)被冷凝于第I低溫板32 (例如擋板38)上。在擋板38的冷卻溫度下蒸汽壓不會(huì)充分降低的氣體通過擋板38進(jìn)入到熱屏蔽件36。在第2低溫板34的冷卻溫度下蒸汽壓充分降低的氣體(例如氬等)被冷凝于第2低溫板34上。在第2低溫板34的冷卻溫度下蒸汽壓也不會(huì)充分變低的氣體(例如氫等)被第2低溫板34的吸附劑吸附。這樣，低溫泵10能夠使真空腔室102的真空度達(dá)到所希望的水平。
[0061]圖4是用于說明本發(fā)明的一種實(shí)施方式所涉及的低溫泵系統(tǒng)100的運(yùn)行方法的流程圖。圖4所示的方法與壓縮機(jī)單元50的運(yùn)行有關(guān)。該運(yùn)行方法包括壓力控制(S20)、運(yùn)行壓力調(diào)整(S22)。壓縮機(jī)控制器114適時(shí)反復(fù)執(zhí)行該運(yùn)行方法。
[0062]氣體控制(S20)是在已調(diào)整的氣體量的基礎(chǔ)上控制壓縮機(jī)52的運(yùn)行頻率而使壓力測(cè)定值與壓力目標(biāo)值一致的處理。與低溫泵10的準(zhǔn)備運(yùn)行或真空排氣運(yùn)行并行地持續(xù)執(zhí)行該壓力控制。
[0063]壓力目標(biāo)值例如為壓縮機(jī)52的高壓與低壓之間的差壓的目標(biāo)值。此時(shí)，壓縮機(jī)控制器114執(zhí)行差壓恒定控制，該差壓恒定控制對(duì)壓縮機(jī)52的運(yùn)行頻率進(jìn)行控制，以使第I壓力傳感器62的測(cè)定壓和第2壓力傳感器64的測(cè)定壓之間的差壓與差壓目標(biāo)值一致。此外，可以在壓力控制的執(zhí)行中改變壓力目標(biāo)值。
[0064]根據(jù)壓力控制，能夠根據(jù)制冷機(jī)12的所需氣體量而適當(dāng)?shù)卣{(diào)整壓縮機(jī)馬達(dá)53的轉(zhuǎn)速，因此有助于減少低溫泵系統(tǒng)100的消耗電力。并且，制冷機(jī)12的制冷能力取決于差壓，因此根據(jù)差壓恒定控制，能夠使制冷機(jī)12維持目標(biāo)的制冷能力。因此，從能夠兼顧維持制冷機(jī)12的制冷能力和降低系統(tǒng)的消耗電力的觀點(diǎn)考慮，差壓恒定控制尤其適合于低溫泵系統(tǒng)100。
[0065]作為代替方案，壓力目標(biāo)值也可以為高壓目標(biāo)值(或低壓目標(biāo)值)。此時(shí)，壓縮機(jī)控制器114執(zhí)行高壓恒定控制(或低壓恒定控制)，該高壓恒定控制(或低壓恒定控制)控制壓縮機(jī)馬達(dá)53的轉(zhuǎn)速，以使第2壓力傳感器64 (或第I壓力傳感器62)的測(cè)定壓與高壓目標(biāo)值(或低壓目標(biāo)值)一致。
[0066]運(yùn)行壓力調(diào)整(S22)是調(diào)整壓縮機(jī)單元50的運(yùn)行壓力的處理。參考圖5及圖6對(duì)運(yùn)行壓力調(diào)整(S22)的一個(gè)例子進(jìn)行后述。
[0067]運(yùn)行壓力調(diào)整是為了控制壓縮機(jī)單元50的吐出流量而進(jìn)行的。壓縮機(jī)單元50的吐出流量取決于壓縮機(jī)52的行程容積、壓縮機(jī)馬達(dá)53的轉(zhuǎn)速、壓縮機(jī)單元50的吸入壓力(大致成比例)。運(yùn)行壓力調(diào)整相當(dāng)于改變影響到這些吐出流量的因素中的壓縮機(jī)52的吸入壓力。
[0068]運(yùn)行壓力通過改變氣體管路72的工作氣體量(即，循環(huán)低溫泵10和壓縮機(jī)單元50的氣體量)而被調(diào)整。氣體管路72的容積實(shí)質(zhì)上是恒定的。因此，若減少氣體管路72的氣體量，則運(yùn)行壓力下降。相反，若增加氣體管路72的氣體量，則運(yùn)行壓力增加。
[0069]首先，參考圖5，示意說明本實(shí)施方式所涉及的運(yùn)行壓力調(diào)整。圖5的縱軸表示運(yùn)行壓力(壓縮機(jī)單元50的吸入壓力)。運(yùn)行壓力取決于氣體管路72的氣體量，因此圖5的縱軸還表示氣體量。橫軸表示流量(壓縮機(jī)單元50的吐出流量)。
[0070]圖5中，代表性地示出2個(gè)運(yùn)行模式，即高壓模式及低壓模式。一實(shí)施方式中，高壓模式在低溫泵系統(tǒng)100的標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)行狀態(tài)下使用，低壓模式在負(fù)荷低于標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行狀態(tài)的運(yùn)行狀態(tài)下使用。
[0071]高壓模式中，氣體管路72的工作氣體量被調(diào)整為第I氣體量Gl。將此時(shí)的壓縮機(jī)單元50的吸入壓力表示為第I壓力Pl。并且，氣體管路72具有第I氣體量Gl時(shí)，壓縮機(jī)單元50的吐出流量取第I流量范圍Q1。第I流量范圍Ql取決于壓縮機(jī)單元50的運(yùn)行頻率的可控制范圍。
[0072]低壓模式中，氣體管路72的工作氣體量被調(diào)整為第2氣體量G2。將此時(shí)的壓縮機(jī)單元50的吸入壓力表示為第2壓力P2。第2氣體量G2小于第I氣體量G1，由此第2壓力P2小于第I壓力Pl。并且，氣體管路72具有第2氣體量G2時(shí)，壓縮機(jī)單元50的吐出流量取第2流量范圍Q2。第2流量范圍Q2取決于壓縮機(jī)單元50的運(yùn)行頻率的可控制范圍。
[0073]運(yùn)行頻率的可控制范圍例如根據(jù)壓縮機(jī)單元50的產(chǎn)品規(guī)格來預(yù)先確定。該可控制范圍例如與壓縮機(jī)馬達(dá)53可取的轉(zhuǎn)速范圍對(duì)應(yīng)。將可控制范圍的上限表示為ZH，將下限表示為ZL時(shí)，由運(yùn)行頻率上限ZH賦予第I流量范圍Ql的上限流量H1，由運(yùn)行頻率下限ZL賦予下限流量LI。同樣分別由運(yùn)行頻率上限ZH及運(yùn)行頻率下限ZL來賦予第2流量范圍Q2的上限流量H2及下限流量L2。第I流量范圍Ql的上限流量Hl大于第2流量范圍Q2的上限流量H2，第I流量范圍Ql的下限流量LI大于第2流量范圍Q2的下限流量L2。
[0074]在此，可控制范圍是指產(chǎn)品規(guī)格上可取的最大的范圍。因此，也可以在窄于該范圍的運(yùn)行頻率范圍內(nèi)控制壓縮機(jī)單元50。此時(shí)，高壓模式的流量范圍包含在第I流量范圍Ql，成為窄于第I流量范圍Ql的范圍。低壓模式的情形也相同。由此，高壓模式中的運(yùn)行頻率的控制范圍可以與低壓模式中的運(yùn)行頻率的控制范圍不同。
[0075]本實(shí)施方式中，第I流量范圍Ql與第2流量范圍Q2部分重疊。由此，第I流量范圍Ql區(qū)分為第I流量范圍Ql與第2流量范圍Q2不重疊的第I非重疊部分W1、及第I流量范圍Ql與第2流量范圍Q2重疊的重疊部分W2。第I非重疊部分Wl為從流量H2到流量Hl的流量范圍，重疊部分W2為從流量LI到流量H2的流量范圍。由運(yùn)行頻率A賦予第I流量范圍Ql中與第2流量范圍Q2的上限流量H2相等的流量。
[0076]同樣，第2流量范圍Q2區(qū)分為重疊部分W2、及第2流量范圍Q2與第I流量范圍Ql不重疊的第2非重疊部分W3。第2非重疊部分W3為從流量L2到流量LI的流量范圍。由運(yùn)行頻率B賦予第2流量范圍Q2中與第I流量范圍Ql的下限流量LI相等的流量。
[0077]本實(shí)施方式中，根據(jù)壓縮機(jī)單元50的運(yùn)行頻率切換運(yùn)行模式。對(duì)制冷機(jī)12(參考圖1)的熱負(fù)荷下降時(shí)或低溫泵10再生時(shí)，制冷機(jī)12的運(yùn)行頻率下降或制冷機(jī)12停止運(yùn)行。由于制冷機(jī)12所需的氣體量變少，因此氣體管路72的差壓擴(kuò)大。為了使差壓接近目標(biāo)值，壓縮機(jī)單元50的運(yùn)行頻率下降。由此，在高壓模式中運(yùn)行頻率下降時(shí)，如圖5中用單點(diǎn)劃線的箭頭E所示，運(yùn)行模式從高壓模式切換為低壓模式。具體而言，高壓模式中，壓縮機(jī)單元50的運(yùn)行頻率在可控制范圍中與重疊部分W2對(duì)應(yīng)的區(qū)域(即從運(yùn)行頻率下限ZL到運(yùn)行頻率A的區(qū)域)時(shí)，運(yùn)行模式切換為低壓模式。
[0078]并且，對(duì)制冷機(jī)12的熱負(fù)荷變大時(shí)或要求制冷機(jī)12高功率運(yùn)行時(shí)，制冷機(jī)12的運(yùn)行頻率上升，與此對(duì)應(yīng)，壓縮機(jī)單元50的運(yùn)行頻率也上升。由此，低壓模式中，運(yùn)行頻率上升時(shí)，如圖5中用雙點(diǎn)劃線的箭頭F所示，運(yùn)行模式從低壓模式切換為高壓模式。具體而言，低壓模式中，壓縮機(jī)單元50的運(yùn)行頻率在可控制范圍中與重疊部分W2對(duì)應(yīng)的區(qū)域(SP從運(yùn)行頻率B到運(yùn)行頻率上限ZH的區(qū)域)時(shí)，運(yùn)行模式切換為高壓模式。
[0079]圖6是用于說明本發(fā)明的一種實(shí)施方式所涉及的運(yùn)行壓力調(diào)整處理的流程圖。如上述，為了進(jìn)行運(yùn)行壓力調(diào)整(圖4的S22)，壓縮機(jī)控制器114根據(jù)壓縮機(jī)單元50的運(yùn)行頻率控制流路選擇部82。因此，氣體管路72的工作氣體量被調(diào)整，壓縮機(jī)單元50的運(yùn)行壓力受控制。
[0080]圖6所示的處理中，壓縮機(jī)控制器114參考?jí)嚎s機(jī)單元50的運(yùn)行頻率(S30)。壓力控制(圖4的S20)中按控制周期計(jì)算運(yùn)行頻率，當(dāng)前及上一次以前的運(yùn)行頻率存儲(chǔ)于壓縮機(jī)控制器114或附設(shè)于壓縮機(jī)控制器114的存儲(chǔ)部。
[0081]壓縮機(jī)控制器114根據(jù)運(yùn)行頻率判定是否需要運(yùn)行壓力調(diào)整(S32)。壓縮機(jī)控制器114判定當(dāng)前的運(yùn)行頻率是否在模式過渡區(qū)域。運(yùn)行頻率在模式過渡區(qū)域時(shí)，壓縮機(jī)控制器114判定為需要壓力調(diào)整。運(yùn)行頻率不在模式過渡區(qū)域時(shí)，壓縮機(jī)控制器114判定為不需要壓力調(diào)整。壓縮機(jī)控制器114也可以判定到現(xiàn)在為止的預(yù)定時(shí)間內(nèi)運(yùn)行頻率是否停留在模式過渡區(qū)域，以此來代替僅參考當(dāng)前的運(yùn)行頻率。
[0082]模式過渡區(qū)域從運(yùn)行頻率的控制范圍中與重疊部分W2 (參考圖5)對(duì)應(yīng)的頻率區(qū)域選擇。模式過渡區(qū)域也可以根據(jù)運(yùn)行模式而不同。高壓模式的過渡區(qū)域(即用于判定從高壓模式切換為低壓模式的模式過渡區(qū)域)是包括運(yùn)行頻率下限ZL的區(qū)域，例如也可以是運(yùn)行頻率下限ZL。低壓模式的過渡區(qū)域是包括運(yùn)行頻率上限ZH的區(qū)域，例如也可以是運(yùn)行頻率上限ZH。由此，高壓模式的過渡區(qū)域與低壓模式的過渡區(qū)域設(shè)定為彼此不重疊。
[0083]繼運(yùn)行壓力調(diào)整與否判定(S32)，壓縮機(jī)控制器114執(zhí)行罐連接流路選擇(S34)。判定為需要壓力調(diào)整時(shí)，壓縮機(jī)控制器114切換儲(chǔ)罐80對(duì)氣體管路72的連接流路。另一方面，判定為不需要壓力調(diào)整時(shí)，壓縮機(jī)控制器114繼續(xù)保持儲(chǔ)罐80與氣體管路72的連接流路。
[0084]從高壓模式切換為低壓模式時(shí)，壓縮機(jī)控制器114控制流路選擇部82切斷氣體補(bǔ)充路86，打開氣體回收路88 (參考圖1)。由此，流路選擇部82將儲(chǔ)罐80連接于高壓管路76。儲(chǔ)罐80相對(duì)于高壓管路76起低壓氣體源的作用。工作氣體從高壓管路76向氣體回收路88排出，并回收至儲(chǔ)罐80。由此，氣體管路72的工作氣體量從第I氣體量Gl減少至第2氣體量G2。隨著氣體量的減少，壓縮機(jī)單元50的運(yùn)行壓力下降。另一方面，工作氣體從高壓管路76填充到儲(chǔ)罐80，儲(chǔ)罐80升壓。
[0085]從低壓模式切換為高壓模式時(shí)，壓縮機(jī)控制器114控制流路選擇部82切斷氣體回收路88打開氣體補(bǔ)充路86。由此，流路選擇部82將儲(chǔ)罐80連接于低壓管路78。儲(chǔ)罐80低壓管路78起高壓氣體源的作用。積存在儲(chǔ)罐80中的工作氣體通過氣體補(bǔ)充路86之后補(bǔ)充到低壓管路78。氣體管路72的工作氣體量從第2氣體量G2增加至第I氣體量Gl。隨著氣體量的增加，壓縮機(jī)單元50的運(yùn)行壓力上升。從儲(chǔ)罐80向低壓管路78放出工作氣體，儲(chǔ)罐80降壓。
[0086]由此，結(jié)束運(yùn)行壓力調(diào)整(圖4的S22)。之后，在被調(diào)整的運(yùn)行壓力下，執(zhí)行壓力控制(圖4的S20)。另外，為了運(yùn)行壓力調(diào)整而開放的氣體補(bǔ)充路86或氣體回收路88也可以繼續(xù)開放到下一次的調(diào)整為止，也可以在下一次調(diào)整之前適時(shí)關(guān)閉。
[0087]另外，壓縮機(jī)控制器114也可以由工作氣體回路70的測(cè)定壓力來代替運(yùn)行頻率而判定是否需要運(yùn)行壓力調(diào)整。運(yùn)行頻率達(dá)到上限或下限的狀態(tài)持續(xù)時(shí)，可認(rèn)為使用于壓力控制的測(cè)定值背離其目標(biāo)值。由此，壓縮機(jī)控制器114根據(jù)工作氣體回路70的測(cè)定壓力也同樣能夠準(zhǔn)確地判定是否需要運(yùn)行壓力的調(diào)整。
[0088]如上說明，根據(jù)本實(shí)施方式，第2流量范圍Q2具有不與第I流量范圍Ql重疊的第2非重疊部分W3。因此，通過使第2流量范圍Q2組合于第I流量范圍Q1，能夠得到比每個(gè)流量范圍大的流量范圍。通過使用氣體流量調(diào)整部74來切換高壓模式與低壓模式，能夠在從第2流量范圍Q2的下限流量L2到第I流量范圍Ql的上限流量Hl為止的較大的范圍內(nèi)控制壓縮機(jī)單元50的吐出流量。能夠給低溫泵系統(tǒng)100提供超越壓縮機(jī)單元50的產(chǎn)品規(guī)格上的限制而擴(kuò)大的工作氣體流量控制范圍。
[0089]作為代替方案，為了擴(kuò)大流量控制范圍，可以考慮擴(kuò)大運(yùn)行頻率的可控制范圍。但是，實(shí)際上，降低可控制范圍的下限ZL并不容易。壓縮機(jī)單元50在壓縮機(jī)52及/或壓縮機(jī)馬達(dá)53上具有需要潤滑的滑動(dòng)部分。壓縮機(jī)單元50以比運(yùn)行頻率下限ZL低的速度運(yùn)行時(shí)，可能導(dǎo)致潤滑不充分。例如，潤滑油膜可能難以形成于滑動(dòng)部分。因此，在比運(yùn)行頻率下限ZL低的速度下有可能難以保證充分的可靠性。由此，本實(shí)施方式中，具有如下優(yōu)點(diǎn):不擴(kuò)大運(yùn)行頻率的可控制范圍，便能夠通過切換為低壓模式確保低流量范圍。
[0090]根據(jù)本實(shí)施方式，在與重疊部分W2對(duì)應(yīng)的運(yùn)行頻率區(qū)域切換運(yùn)行模式。重疊部分W2中，切換前后的運(yùn)行模式這兩者均可實(shí)現(xiàn)相同的流量。這有助于順暢地切換運(yùn)行模式。例如，從高壓模式切換為低壓模式時(shí)，通過將壓縮機(jī)單元50的運(yùn)行頻率從下限ZL改變?yōu)橹礏，能夠持續(xù)相同的吐出流量。因此，對(duì)低溫泵系統(tǒng)100的運(yùn)行狀態(tài)不會(huì)帶來較大影響就可以切換運(yùn)行模式。
[0091]為了順暢地切換，氣體量調(diào)整部74還可以具備節(jié)流孔等節(jié)流器。該節(jié)流器串聯(lián)配置于控制閥。例如，分別在氣體補(bǔ)充路86及氣體回收路88設(shè)置節(jié)流器。如此一來，能夠緩和工作氣體在氣體管路72與儲(chǔ)罐80之間流通時(shí)的壓力變化。即，能夠慢慢改變壓縮機(jī)單元50的運(yùn)行壓力。
[0092]或者，為了順暢地切換，壓縮機(jī)控制器114也可以在切換運(yùn)行模式時(shí)限制運(yùn)行頻率的變化速度。由于在高壓模式與低壓模式中與相同流量相對(duì)應(yīng)的運(yùn)行頻率的值往往大有不同，因此切換運(yùn)行模式時(shí)有可能使運(yùn)行頻率急劇變化。因此，能夠通過暫時(shí)限制運(yùn)行頻率的變化速度而防止這種急變。
[0093]并且，根據(jù)本實(shí)施方式，通過向儲(chǔ)罐80回收高壓氣體而使高壓模式切換為低壓模式,通過將所回收的高壓氣體返回到氣體管路72來使低壓模式切換為高壓模式。由此，本實(shí)施方式中，能夠有效地利用高壓氣體。相反，在壓縮機(jī)設(shè)置有旁通流路時(shí)，導(dǎo)致白白浪費(fèi)從旁通流路排出的高壓氣體。
[0094]以上，根據(jù)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說明。本發(fā)明并不限定于上述實(shí)施方式，可進(jìn)行各種設(shè)計(jì)變更，可實(shí)現(xiàn)各種變形例，并且這種變形例也屬于本發(fā)明的范圍內(nèi)，這對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員是可以理解的。
[0095]氣體量調(diào)整部74并不限于圖1所示的具體結(jié)構(gòu)。例如，如圖7所示，流路選擇部82也可以具備多個(gè)控制閥。如圖所示，流路選擇部82具備第I控制閥120和第2控制閥122。第I控制閥120及第2控制閥122是雙通閥。第I控制閥120設(shè)置于氣體補(bǔ)充路86中，氣體補(bǔ)充路86將儲(chǔ)罐80連接于低壓管路78。第2控制閥122設(shè)置于氣體回收路88中，氣體回收路88將儲(chǔ)罐80連接于高壓管路76。
[0096]并且，氣體量調(diào)整部74也可以構(gòu)成為將氣體管路72的工作氣體量調(diào)整成包括第I氣體量Gl及第2氣體量G2的3種以上的氣體量中的任一個(gè)。此時(shí)，氣體管路72的工作氣體量為這些3種以上的氣體量中的I個(gè)時(shí)，運(yùn)行頻率的可控制范圍賦予與該I種氣體量對(duì)應(yīng)的工作氣體的流量范圍。該流量范圍具有不與3種以上的氣體量中的另一個(gè)氣體量所對(duì)應(yīng)的工作氣體的流量范圍重疊的非重疊部分?？刂蒲b置110以將氣體管路72的工作氣體量調(diào)整為3種以上的氣體量中的任一個(gè)的方式控制氣體量調(diào)整部74。
[0097]圖8是用于示意說明本發(fā)明的另一實(shí)施方式所涉及的運(yùn)行壓力調(diào)整的圖。圖8中示出3個(gè)運(yùn)行模式，即高壓模式、中間壓模式及低壓模式。通過使高壓模式與低壓模式的壓力差變大且追加中間壓模式，能夠進(jìn)一步擴(kuò)大流量控制范圍。
[0098]圖8中所示的高壓模式及低壓模式中，氣體管路72的工作氣體量分別調(diào)整為第I氣體量Gl及第2氣體量G2。因此，高壓模式及低壓模式分別賦予第I流量范圍Ql及第2流量范圍Q2。但是,如圖8所示,第I流量范圍Ql與第2流量范圍Q2不重疊。
[0099]中間壓模式中，氣體管路72的工作氣體量被調(diào)整為第3氣體量G3。將此時(shí)的壓縮機(jī)單兀50的吸入壓力表不為第3壓力P3。第3氣體量G3在第I氣體量Gl與第2氣體量G2的中間，由此第3壓力P3在第I壓力Pl與第2壓力P2的中間。氣體管路72具有第3氣體量G3時(shí)，壓縮機(jī)單元50的吐出流量成為第3流量范圍Q3。第3流量范圍Q3取決于壓縮機(jī)單元50的運(yùn)行頻率的可控制范圍。第3流量范圍Q3的大流量的部分也可以與第I流量范圍Ql重疊。第3流量范圍Q3的小流量的部分也可以與第2流量范圍Q2重疊。
[0100]圖9中，例示出構(gòu)成為可切換3個(gè)運(yùn)行模式的低溫泵系統(tǒng)100。低溫泵系統(tǒng)100中，第I氣體量調(diào)整部124及第2氣體量調(diào)整部126并聯(lián)設(shè)置。第I氣體量調(diào)整部124及第2氣體量調(diào)整部126也可以分別具備與圖1所示的氣體量調(diào)整部74或圖7所示的氣體量調(diào)整部74相同的結(jié)構(gòu)。
[0101]第I氣體量調(diào)整部124為了將氣體管路72的工作氣體量切換為第I氣體量Gl及第3氣體量G3而設(shè)置。第2氣體量調(diào)整部126為了將氣體管路72的工作氣體量切換為第3氣體量G3及第2氣體量G2而設(shè)置。因此，能夠使用第I氣體量調(diào)整部124而切換高壓模式及中間壓模式，使用第2氣體量調(diào)整部126而切換中間壓模式及低壓模式?？梢酝ㄟ^進(jìn)一步將氣體量調(diào)整部并聯(lián)追加于第I氣體量調(diào)整部124及第2氣體量調(diào)整部126，構(gòu)成可切換4個(gè)以上的運(yùn)行模式的低溫泵系統(tǒng)100。
[0102]一實(shí)施方式中，氣體量調(diào)整部74的流路選擇部82還可具備流量控制閥。并且，氣體量調(diào)整部74也可以具備用于測(cè)定儲(chǔ)罐80的氣體壓力的罐壓力傳感器。壓縮機(jī)控制器114也可以構(gòu)成為根據(jù)罐壓力傳感器的測(cè)定壓力控制流量控制閥，以控制儲(chǔ)罐80的氣體壓力。如此一來，能夠控制氣體管路72的氣體量，從而能夠以所希望的運(yùn)行壓力來運(yùn)行壓縮機(jī)單元50。即，能夠以可切換多個(gè)運(yùn)行模式的方式構(gòu)成氣體量調(diào)整部74。
[0103]并且，如圖10所示，低溫泵系統(tǒng)100也可以具備多個(gè)低溫泵10。相對(duì)于壓縮機(jī)單元50及氣體量調(diào)整部74并聯(lián)設(shè)置有多個(gè)低溫泵10。低溫泵10的臺(tái)數(shù)越多，低溫泵系統(tǒng)100中要求越寬的工作氣體流量范圍。因此，本發(fā)明適合于具備多個(gè)低溫泵10的低溫泵系統(tǒng) 100。
[0104]一實(shí)施例中，可以設(shè)置具備制冷機(jī)12的超低溫裝置來代替低溫泵10。本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的氣體量調(diào)整還可適用于具備這種超低溫裝置的超低溫系統(tǒng)，這對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的。
【權(quán)利要求】
1.一種低溫泵系統(tǒng)，其特征在于，具備: 低溫栗; 用于所述低溫泵的工作氣體的壓縮機(jī)； 控制裝置，構(gòu)成為控制所述壓縮機(jī)的運(yùn)行頻率； 氣體管路，連接所述低溫泵和所述壓縮機(jī)；及 氣體量調(diào)整部，構(gòu)成為將所述氣體管路的工作氣體量至少在第I氣體量和第2氣體量之間進(jìn)行切換， 所述氣體管路具有第I氣體量時(shí)，所述運(yùn)行頻率的可控制范圍賦予工作氣體的第I流量范圍，所述氣體管路具有第2氣體量時(shí)，所述可控制范圍賦予工作氣體的第2流量范圍，所述第2流量范圍具有不與所述第I流量范圍重疊的非重疊部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫泵系統(tǒng)，其特征在于， 所述第I流量范圍具有與所述第2流量范圍重疊的重疊部分， 所述控制裝置控制所述氣體量調(diào)整部，以便在與所述重疊部分對(duì)應(yīng)的所述可控制范圍的區(qū)域切換所述第I氣體量和所述第2氣體量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的低溫泵系統(tǒng)，其特征在于， 所述氣體管路具備用于從所述壓縮機(jī)向所述低溫泵供給工作氣體的高壓管路， 所述氣體量調(diào)整部具備用于從所述高壓管路回收工作氣體的儲(chǔ)罐、及設(shè)置在所述儲(chǔ)罐與所述高壓管路之間的控制閥， 所述控制裝置控制所述控制閥，以便將所述第I氣體量的一部分從所述高壓管路回收至所述儲(chǔ)罐從而使所述氣體管路具有所述第2氣體量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的低溫泵系統(tǒng)，其特征在于， 所述低溫泵系統(tǒng)具備多個(gè)低溫泵， 所述氣體管路將所述多個(gè)低溫泵并聯(lián)連接于所述壓縮機(jī)。
5.一種低溫泵系統(tǒng)的運(yùn)行方法，其特征在于，包括: 低溫泵的運(yùn)行中控制用于所述低溫泵的壓縮機(jī)的運(yùn)行頻率的步驟；及進(jìn)行所述控制期間，將循環(huán)于所述低溫泵和所述壓縮機(jī)的工作氣體量從第I氣體量調(diào)整為第2氣體量的步驟， 所述第I氣體量的工作氣體進(jìn)行循環(huán)時(shí)，所述運(yùn)行頻率的可控制范圍賦予工作氣體的第I流量范圍，所述第2氣體量的工作氣體進(jìn)行循環(huán)時(shí)，所述可控制范圍賦予工作氣體的第2流量范圍，所述第2流量范圍具有不與所述第I流量范圍重疊的非重疊部分。
6.一種壓縮機(jī)單元，其為用于超低溫裝置的工作氣體的壓縮機(jī)單元，其特征在于，具備: 壓縮機(jī)； 壓縮機(jī)控制器，構(gòu)成為控制所述壓縮機(jī)的運(yùn)行頻率 '及 氣體量調(diào)整部，構(gòu)成為將循環(huán)于所述壓縮機(jī)和所述超低溫裝置的工作氣體量至少在第I氣體量和第2氣體量之間進(jìn)行切換， 第I氣體量的工作氣體進(jìn)行循環(huán)時(shí)，所述運(yùn)行頻率的可控制范圍賦予工作氣體的第I流量范圍，第2氣體量的工作氣體進(jìn)行循環(huán)時(shí)，所述可控制范圍賦予工作氣體的第2流量范圍，所述第2流量范圍具有不與所述第I流量范圍重疊的非重疊部分。
【文檔編號(hào)】F04B49/06GK104047841SQ201410085711
【公開日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年3月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月12日
【發(fā)明者】松井孝聰 申請(qǐng)人:住友重機(jī)械工業(yè)株式會(huì)社