CN105909493B - 低温泵系统、低温泵控制装置及低温泵再生方法 - Google Patents

Abstract

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。本发明的低温泵系统具备：低温泵(10)；及再生控制部(102)，根据包括排出处理的再生顺序控制低温泵(10)，所述排出处理为从低温泵(10)排出冷凝物的排出处理，在所述排出处理中执行低温泵(10)的粗抽。再生控制部(102)具备：压力下降率运算部(114)，运算出低温泵(10)粗抽中的低温泵(10)内的压力下降率；及压力下降率监视部(116)，检测出粗抽中的压力下降率的缩小。

Description

低温泵系统、低温泵控制装置及低温泵再生方法

本申请主张基于2015年2月20日申请的日本专利申请第2015-031852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

本发明涉及一种低温泵系统、低温泵控制装置及低温泵再生方法。

背景技术

低温泵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泵。低温泵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。低温泵是所谓的气体捕集式真空泵，因此需要定期进行向外部排出已捕捉的气体的再生。

专利文献1：日本特开2008-223538号公报

发明内容

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泵的再生时间。

根据本发明的一种实施方式，提供一种低温泵系统，其具备：低温泵；及再生控制部，根据包括排出处理的再生顺序控制所述低温泵，所述排出处理为从所述低温泵排出冷凝物的排出处理，在所述排出处理中执行所述低温泵的粗抽。所述再生控制部具备：压力下降率运算部，运算出所述低温泵粗抽中的所述低温泵内的压力下降率；及压力下降率监视部，检测出所述粗抽中的所述压力下降率的缩小。

根据本发明的一种实施方式，提供一种低温泵控制装置，其具备根据包括排出处理的再生顺序控制所述低温泵的再生控制部，所述排出处理为从低温泵排出冷凝物的排出处理，在所述排出处理中执行所述低温泵的粗抽。所述再生控制部具备：压力下降率运算部，运算出所述低温泵粗抽中的所述低温泵内的压力下降率；及压力下降率监视部，检测出所述粗抽中的所述压力下降率的缩小。

根据本发明的一种实施方式，提供一种低温泵再生方法，所述方法具备根据包括排出处理的再生顺序控制所述低温泵的工序，所述排出处理为从低温泵排出冷凝物的排出处理，在所述排出处理中执行所述低温泵的粗抽。所述控制具备如下工序：运算出所述低温泵粗抽中的所述低温泵内的压力下降率、检测出所述粗抽中的所述压力下降率的缩小。

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、存储计算机程序的存储媒介等之间的相互置换也作为本发明的方式有效。

根据本发明，能够缩短低温泵的再生时间。

附图说明

图1是示意地表示本发明的一种实施方式所涉及的低温泵系统的图。

图2是概略地表示本发明的一种实施方式所涉及的低温泵控制部的结构的图。

图3是表示本发明的一种实施方式所涉及的低温泵再生方法的主要步骤的流程图。

图4是概略表示本发明的一种实施方式所涉及的低温泵内的压力变化的图。

图中：10-低温泵，18-低温低温板，19-高温低温板，38-壳体，72-粗抽阀，74-排气阀，94-压力传感器，100-低温泵控制部，102-再生控制部，110-阀控制部，112-压力监视部，114-压力下降率运算部，116-压力下降率监视部，118-相变推断部。

具体实施方式

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，以下叙述的结构为示例，并不对本发明的范围作任何限定。

图1是示意地表示本发明的一种实施方式所涉及的低温泵系统的图。低温泵系统具备低温泵10、控制低温泵10的真空排气运行及再生运行的低温泵控制部100。低温泵10例如安装于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中要求的水平。低温泵控制部100可以与低温泵10设置成一体，也可以构成为与低温泵10分体的控制装置。

低温泵10具有用于接收气体的吸气口12。吸气口12是通向低温泵10的内部空间14的入口。应排出的气体从安装有低温泵10的真空腔室通过吸气口12进入到低温泵10的内部空间14。

另外，以下为了更通俗易懂地表示低温泵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泵10底部的一侧称作“上”，相对靠近低温泵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，这种表达与低温泵10安装于真空腔室时的配置无关。例如，低温泵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内。

低温泵10具备低温低温板18及高温低温板19。并且，低温泵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。

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1冷却台20、第2冷却台21、第1缸体22、第2缸体23、第1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1冷却台20、第1缸体22及第1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。

第1缸体22和第2缸体23串联连接。第1冷却台20设置于第1缸体22和第2缸体23的结合部。第2缸体23连结第1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1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1置换器24及第2置换器25。第1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1置换器24和第2置换器25上分别组装有第1蓄冷器及第2蓄冷器(未图示)。

制冷机16具备驱动机构17，该驱动机构17设置于第1缸体22的高温端。驱动机构17与第1置换器24及第2置换器25连接，以使第1置换器24及第2置换器25分别在第1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括阀部及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。

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1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。

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1置换器24及第2置换器25分别在第1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1冷却台20及第2冷却台21产生寒冷。

制冷机16构成为将第1冷却台20冷却至第1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1温度水平的低温。例如，第1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10K～20K左右。

图1中示出低温泵10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所示的低温泵10是所谓卧式低温泵。卧式低温泵通常是指制冷机16配设成与低温泵10的内部空间14的中心轴交叉(通常为正交)的低温泵。本发明同样可以适用于所谓立式低温泵。立式低温泵是指制冷机沿低温泵的轴向配设的低温泵。

低温低温板18设置于低温泵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。

板部件26安装在板安装部件28。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。由此，低温低温板18冷却至第2温度水平。

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1冷却台20热连接，因此高温低温板19冷却至第1温度水平。

放射屏蔽件30主要是为了从来自低温泵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1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1冷却台20热连接。

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。

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是为了从来自低温泵10外部的热源(例如，安装有低温泵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。

低温泵10具备壳体38。壳体38是用于隔开低温泵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泵10的内部空间14。壳体38设置在高温低温板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的低温泵容器。

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，其温度比被冷却的高温低温板19高(例如室温程度)。

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是用于将低温泵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。由此，闸阀位于入口低温板32的轴向上方。例如在对低温泵10进行再生时关闭闸阀，而在低温泵10对真空腔室进行排气时打开闸阀。

在壳体38上安装有通气阀70、粗抽阀72及排气阀74。

通气阀70例如设置于用于将流体从低温泵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，被低温泵10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。

粗抽阀72与粗抽泵73连接。通过打开或关闭粗抽阀72，使粗抽泵73与低温泵10连通或断开。通过打开粗抽阀72，使粗抽泵73与壳体38连通，通过关闭粗抽阀72，使粗抽泵73和壳体38断开。通过打开粗抽阀72且使粗抽泵73工作，能够对低温泵10的内部进行减压。

粗抽泵73是用于对低温泵10进行真空抽气的真空泵。粗抽泵73是用于向低温泵10提供低温泵10的工作压力范围的低真空区域的真空泵，换言之，粗抽泵73是用于向低温泵10提供低温泵10的工作开始压力(即，基础压力水平)的真空泵。粗抽泵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泵73的高真空区域，其包含于粗抽泵73与低温泵10的工作压力范围重叠的部分。基础压力水平例如在1Pa以上且50Pa以下的范围(例如为10Pa左右)。

典型的粗抽泵73作为与低温泵10分体的真空装置而设置，从而构成例如包括与低温泵10连接的真空腔室在内的真空系统的一部分。低温泵10是真空腔室的主泵，粗抽泵73为辅助泵。

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与低温泵10连通或断开，从而控制向低温泵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。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，从而能够提升低温泵10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从低温泵10排出。

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℃～30℃的范围或15℃～25℃的范围的温度，例如约为20℃。吹扫气体例如为氮气。吹扫气体也可以为干燥的气体。

低温泵10具备用于测定第1冷却台20的温度的第1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1温度传感器90安装于第1冷却台20。第2温度传感器92安装于第2冷却台21。第1温度传感器90定期测定第1冷却台20的温度，并向低温泵控制部100输出表示测定温度的信号。第1温度传感器90以能够在第1温度传感器90与低温泵控制部100之间对其输出进行通信的方式连接于低温泵控制部100。第2温度传感器92也同样地构成。在低温泵控制部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1温度传感器90及第2温度传感器92的测定温度。

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，并向低温泵控制部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与低温泵控制部100之间对其输出进行通信的方式连接于低温泵控制部100。

低温泵控制部100构成为为了低温泵10的真空排气运行及再生运行而控制制冷机16。低温泵控制部100构成为接收包括第1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。低温泵控制部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。

例如，在真空排气运行中，低温泵控制部100控制制冷机16以使冷却台温度(例如第1冷却台温度)达到目标冷却温度。第1冷却台20的目标温度通常设定为恒定值。第1冷却台20的目标温度例如按照安装有低温泵10的真空腔室中进行的工艺规定为规格参数。并且，低温泵控制部100构成为为了低温泵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，低温泵控制部100控制通气阀70、粗抽阀72及排气阀74的开闭。

以下，对基于上述结构的低温泵10的动作进行说明。在使低温泵10工作时，首先在其工作之前通过粗抽阀72并用粗抽泵73对低温泵10的内部进行粗抽以使其达到工作开始压力(例如1Pa至10Pa左右)。之后使低温泵10工作。在低温泵控制部100的控制下，第1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1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。

入口低温板32冷却从真空腔室向低温泵10内部飞来的气体分子，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未充分变低的气体(例如氢等)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，能够使安装有低温泵10的真空腔室的真空度达到所希望的水平。

通过排气运行的持续进行，气体逐渐积蓄于低温泵10。为了将积蓄的气体排出到外部需要进行低温泵10的再生。低温泵控制部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，低温泵控制部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。

图2是概略地表示本发明的一种实施方式所涉及的低温泵控制部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泵10的一部分结构。

低温泵控制部100具备再生控制部102、存储部104、输入部106及输出部108。

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的再生顺序控制低温泵10。再生顺序例如提供低温泵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泵10。

存储部104构成为存储与低温泵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构成为输出与低温泵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。

再生控制部102具备阀控制部110、压力监视部112、压力下降率运算部114、压力下降率监视部116及相变推断部118。阀控制部110构成为按照再生顺序开闭通气阀70、粗抽阀72和/或排气阀74。阀控制部110根据输入确定通气阀70、粗抽阀72和/或排气阀74的打开时间及关闭时间。对于压力监视部112、压力下降率运算部114、压力下降率监视部116及相变推断部118将进行后述。

升温处理是将低温泵10的低温低温板18和/或高温低温板19从超低温度Tb加热至再生温度Ta的再生的第1工序。超低温度Tb是低温泵10的标准运行温度，其包括高温低温板19的运行温度Tb1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Tb1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10K～20K的范围。

再生温度Ta是升温处理中的低温板目标温度，是积蓄于低温泵10的冷凝物的融点或比该融点更高的温度。冷凝物例如包括水，此时再生温度Ta为273K以上。再生温度Ta可以为室温或比室温更高的温度。再生温度Ta也可以为低温泵10的耐热温度或比该耐热温度更低的温度。低温泵10的耐热温度可以为例如320K～340K左右(例如约330K)。

再生控制部102构成为控制低温泵10以将低温低温板18和/或高温低温板19的温度调整为在再生顺序中确定的目标温度。再生控制部102将第1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。

再生控制部102对设置于低温泵10的至少1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，再生控制部102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，再生控制部102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1热源。

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，再生控制部102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工作气体产生绝热压缩。制冷机16利用如此得到的压缩热对第1冷却台20及第2冷却台21进行加热。这种加热被称作制冷机16的反转升温。高温低温板19及低温低温板18分别将第1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，再生控制部102能够与制冷机16的运行独立地控制加热器。

在升温处理中，可以单独使用第1热源及第2热源中的一个，或者也可以同时使用两者。同样，在排出处理中也可以单独使用第1热源及第2热源中的一个，或者同时使用两者。再生控制部102可以切换第1热源和第2热源，或并用第1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。

再生控制部102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，则再生控制部102继续进行升温处理，若达到目标温度，则结束升温处理。再生控制部102可以使升温处理在达到目标温度后持续规定期间。此时可以继续吹扫气体的供给。若升温处理结束，则再生控制部102开始排出处理。

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/或吸附物可以从低温泵10排出。为了从壳体38排出冷凝物和/或吸附物，阀控制部110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。

排出处理是从低温泵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加热至再生温度Ta的过程中，冷凝物和/或吸附物溶解而最终被气化。再生控制部102在排出处理中继续进行将低温低温板18和/或高温低温板19的温度调至再生温度Ta或其他目标温度的调温。

从低温板表面再次气化的气体向低温泵10的外部排出。再次气化的气体例如通过排出管道80或被粗抽泵73排出至外部。再次气化的气体与根据需要而被导入的吹扫气体一同从低温泵10排出。

排出处理可以包括粗抽及吹扫。粗抽及吹扫是指交替进行对壳体38的粗抽和吹扫气体的供给的工序。在粗抽及吹扫中，执行1次或多次粗抽和吹扫的组合。通常，在粗抽及吹扫中，再生控制部102选择性地执行粗抽或吹扫。即，在进行粗抽(或吹扫)时停止吹扫(或粗抽)。作为代替方案，在粗抽及吹扫中，可以在连续进行粗抽及吹扫中的一个的期间，间歇地进行粗抽及吹扫中的另一个。这也可以看作是交替进行粗抽和吹扫气体的供给。可以根据壳体38的压力和/或压力下降率，或者根据经过时间来确定粗抽及吹扫的开始及结束。

再生控制部102使排出处理进行到满足排出结束条件。排出结束条件基于低温泵10内的压力例如压力传感器94的测定压力。例如，在壳体38内的测定压力超过规定阈值的期间，再生控制部102判定冷凝物残留于低温泵10。由此，低温泵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。

再生控制部102可以执行所谓的升压测试。低温泵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泵10已排出冷凝物的处理。这还被称作RoR(Rate-of-Rise)法。由此，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。

压力监视部112构成为使用压力传感器94的测定压力来监视低温泵10内(即壳体38内)的压力。压力监视部112可以判定低温泵10内的压力是否在某一压力区域内。该压力区域可以为比低温泵的工作开始压力更高的压力区域。压力监视部112可以将低温泵10内的压力与压力阈值进行比较，并判定压力是否高于阈值。该压力阈值可以为低温泵的工作开始压力或比该工作开始压力更高的压力。压力阈值为高于基础压力水平的压力，例如可以选自50Pa至500Pa的范围，优选选自100Pa至200Pa的范围。可将该压力区域称作准基础压力水平。由此，压力监视部112可以判定低温泵10内的压力是否处于基础压力水平，或低温泵10内的压力是否处于准基础压力水平。压力监视部112可以将低温泵10内的压力和/或判定结果保存于存储部104和/或输出至输出部108。

压力下降率运算部114构成为运算出低温泵10粗抽中的低温泵10内的压力下降率。压力下降率运算部114在粗抽阀72打开的期间，根据压力传感器94的测定压力定期运算压力下降率。压力下降率是基于粗抽的每单位时间的压力下降量。压力下降率运算部114可以从压力传感器94的测定压力运算出压力下降率的对数(例如常用对数)。压力下降率运算部114向压力下降率监视部116输出运算出的压力下降率。压力下降率运算部114将压力下降率保存于存储部104和/或输出至输出部108。

压力下降率监视部116构成为监视低温泵10粗抽中的压力下降率。压力下降率监视部116检测某一次粗抽中的压力下降率的缩小。压力下降率监视部116可以将压力下降率与压力下降率阈值进行比较，并判定压力下降率是否高于阈值。压力下降率阈值可以为该一次粗抽开始时的压力下降率或比其稍小的值。

压力下降率监视部116在压力下降率小于压力下降率阈值时，检测为压力下降率缩小。例如，压力下降率监视部116可以在压力下降率在某一次粗抽中首次小于压力下降率阈值时检测为压力下降率缩小。或者，压力下降率监视部116可以在压力下降率在规定时间里一直小于压力下降率阈值时检测为压力下降率缩小。压力下降率监视部116向相变推断部118输出检测结果。压力下降率监视部116可以将检测结果保存于存储部104和/或输出至输出部108。压力下降率监视部116也可以仅在通过压力监视部112判定出压力传感器94的测定压力处于规定的压力区域时检测为粗抽中的压力下降率缩小。

压力下降率监视部116可以检测某一次粗抽中从第1压力下降率区域朝向第2压力下降率区域的压力下降率的转变。第1压力下降率区域可以是包含该一次粗抽的开始时的压力下降率的压力下降率范围。第2压力下降率区域可以是小于第1压力下降率区域的压力下降率范围。压力下降率监视部116可以检测压力下降率的转变作为压力下降率的缩小。

相变推断部118构成为推断应从低温泵10排出的冷凝物的相变。在检测到低温泵10粗抽中的压力下降率的缩小时，相变推断部118推断冷凝物从液相变向固相(即冷凝物的冻结)。相变推断部118可以将推断结果保存于存储部104和/或输出至输出部108。

阀控制部110响应于检测出的压力下降率的缩小而暂时关闭粗抽阀72和/或暂时打开排气阀74。阀控制部110也可以暂时关闭粗抽阀72且暂时打开排气阀74。当压力监视部112判定为压力传感器94的测定压力在规定的压力区域时，阀控制部110可以响应于检测出的压力下降率的缩小而暂时关闭粗抽阀72和/或暂时打开排气阀74。

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、压力阈值及压力变化率阈值。低温板目标温度包括再生温度Ta及超低温度Tb。再生温度Ta及超低温度Tb可以分别设定为某一单一温度，也可设定为温度带。

冷却处理是将低温泵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，结束排除处理并开始冷却处理。即开始制冷机16的冷却运行。再生控制部102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。从而重新开始低温泵10的真空排气运行。再生控制部102构成为使制冷机16进行调温运行，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。

图3是表示本发明的一种实施方式所涉及的低温泵再生方法的主要步骤的流程图。图4是概略地表示本发明的一种实施方式所涉及的低温泵10内的压力变化的图。图3及图4中示出完全再生中的排出处理。图4的纵轴表示压力，横轴表示时间。

如上所述，再生控制部102在升温处理之后接着执行排出处理。阀控制部110检测升温处理的结束，从而关闭排气阀74并且打开粗抽阀72(S10)。如此开始壳体38的粗抽(图4的时刻ta)。另外，通气阀70在之后的处理中处于关闭状态。

压力监视部112获取粗抽中的压力传感器94的测定压力P(S12)。压力监视部112判定测定压力P是否为压力阈值Pt以上(S14)。压力阈值Pt选自基础压力水平或准基础压力水平。

当测定压力P为压力阈值Pt以上时(S14的是)，压力下降率运算部114根据压力传感器94的测定压力P运算出压力下降率R(S16)。压力下降率监视部116可以在每次粗抽时确定压力下降率阈值Rt。例如，压力下降率监视部116可以根据刚开始粗抽后运算出的初始压力下降率Ra来运算出压力下降率阈值Rt。初始压力下降率Ra例示于图4。或者，压力下降率监视部116也可以使用预先确定的压力下降率阈值Rt。

压力下降率监视部116判定压力下降率R是否低于压力下降率阈值Rt(S18)。当压力下降率R为压力下降率阈值Rt以上时(S18的否)，阀控制部110继续进行壳体38的粗抽(S10)。由此，重复测定压力P及压力下降率R的监视。如图4所示，在时刻ta+Δt、ta+2Δt、ta+3Δt、……，定期监视测定压力P及压力下降率R。

另一方面，当压力下降率R小于压力下降率阈值Rt时(S18的是)，阀控制部110关闭粗抽阀72并且打开排气阀74(S20)。在图4所示的时刻tb中，压力下降率R小于压力下降率阈值Rt。由此，结束粗抽并开始吹扫。

在测定压力P上升至规定压力(例如大气压)时或开始吹扫并经过规定时间后，阀控制部110结束吹扫(图4的时刻tc)。即，阀控制部110再次关闭排气阀74并且再次打开粗抽阀72(S10)。这样，再次重复测定压力P及压力下降率R的监视。如此，再生控制部102一边监视测定压力P及压力下降率R一边执行粗抽及吹扫。

当测定压力P低于压力阈值Pt时(S14的否)，再生控制部102结束粗抽及吹扫(图4的时刻td)。此时，再生控制部102可以在粗抽及吹扫结束之后接着判定是否满足排出结束条件。或者，再生控制部102可以立即结束排出处理并开始冷却处理。

粗抽及吹扫中的粗抽具有促进水气化的优点。这是因为水在减压环境中会大量蒸发。然而，由于蒸发热会冷却水，因此至少一部分水会再次冻结成冰。这样一来，蒸发量会减少。为此，导入吹扫气体。通过吹扫气体，冰被加热而再次成为水。通过如此重复粗抽和吹扫，从低温泵10排出水。

因此，要想有效地排出水优选防止再次冻结。为此，例如优选在水变成冰的时刻开始吹扫。然而，在典型的再生顺序中这是很困难的。因为无法得知再次冻结的时刻。仅凭监视压力无法确定再次冻结的时刻。这是因为再次冻结所产生的压力值会因积蓄于低温泵10的水的量或粗抽泵73的排气能力等各种原因而显著变化。

对此，根据本实施方式，监视压力下降率R。本发明人发现，蒸发热引起的冷凝物的冻结会带来压力下降率R的缩小。如图4所示，与粗抽开始时的初始压力下降率Ra相比，该粗抽中的压力下降率R逐渐下降。尤其，若以对数曲线描绘压力，则在压力分布中出现明显的转折点。通过检测这种压力下降率R的转变，能够捕捉到冷凝物的再次冻结时刻。

因此，根据本实施方式，能够推断出冷凝物的从液相朝向固相的相变的产生。与单一的压力监视相比，能够提供一种可靠的相变时刻推断方法。

并且，再生控制部102能够将推断出的相变的时刻用作再生顺序中的执行下一个步骤的触发信号。例如，如上所述，再生控制部102将检测出的再次冻结时刻作为触发信号来中断粗抽。并且，再生控制部102将检测出的再次冻结时刻作为触发信号来开始吹扫。由于在不进行再次冻结的情况下从粗抽转移至吹扫，因此能够有效地使冷凝物气化。由此，能够缩短再生时间。

以上，根据实施例对本发明进行了说明。但本领域技术人员可以理解，本发明并不限定于上述实施方式，可以施以各种设计上的变更，并可以存在各种变形例，并且这些变形例也属于本发明的范围。

再生控制部102可以响应于检测出的压力下降率的缩小而暂时关闭粗抽阀72并且使排气阀74继续保持关闭状态。此时，再生控制部102可以暂时关闭粗抽阀72并且以使从其他热源(例如制冷机16和/或加热器等)朝向低温板的热输入增加的方式控制该热源。或者，再生控制部102也可以仅暂时关闭粗抽阀72。由此，低温板可以自然升温。由此，在低温泵10可以不设置排气阀74及吹扫气体源。

再生控制部102可以响应于检测出的压力下降率的缩小而暂时打开排气阀74并且控制其他热源(例如制冷机16和/或加热器等)。由此，可以通过多个热源对低温板进行加热。

若通过排气阀74的气体流入量多于通过粗抽阀72的气体流出量，则再生控制部102可以响应于检测出的压力下降率的缩小而暂时打开排气阀74并且使粗抽阀72继续保持打开状态。

Claims (7)

1.一种低温泵系统，其特征在于，具备：

低温泵；及

再生控制部，根据包括排出处理的再生顺序控制所述低温泵，所述排出处理为从所述低温泵排出包括水的冷凝物的排出处理，在所述排出处理中执行交替进行所述低温泵的粗抽和吹扫气体的供给的粗抽及吹扫，

所述再生控制部具备：

压力下降率运算部，运算出所述低温泵粗抽中的所述低温泵内的压力下降率；及

压力下降率监视部，在所述压力下降率小于压力下降率阈值时检测出所述粗抽中的所述压力下降率的缩小，

在检测出所述粗抽中的所述压力下降率的缩小时，所述再生控制部中断所述粗抽或开始吹扫，从而抑制所述包括水的冷凝物的再冻结；

其中，所述再生顺序包括升温处理，在该升温处理中，将所述低温泵从超低温度加热至所述冷凝物的融点或比该融点更高的温度，

所述再生控制部具备相变推断部，所述相变推断部在检测出所述粗抽中的所述压力下降率的缩小时推断所述冷凝物再次冻结。

2.根据权利要求1所述的低温泵系统，其特征在于，

所述低温泵具备：

低温板；

低温泵容器，容纳所述低温板；

粗抽阀，设置于所述低温泵容器，在开阀时将所述低温泵容器连接于粗抽泵，在关阀时从所述低温泵容器隔断所述粗抽泵；及

排气阀，设置于所述低温泵容器，在开阀时将所述低温泵容器连接于吹扫气体源，在关阀时从所述低温泵容器隔断所述吹扫气体源，

所述再生控制部具备阀控制部，所述阀控制部响应于检测出的所述压力下降率的缩小而暂时关闭所述粗抽阀和/或暂时打开所述排气阀。

3.根据权利要求2所述的低温泵系统，其特征在于，

所述阀控制部响应于检测出的所述压力下降率的缩小而暂时关闭所述粗抽阀且暂时打开所述排气阀。

4.根据权利要求2所述的低温泵系统，其特征在于，

所述低温泵具备测定所述低温泵容器内的压力的压力传感器，

所述压力下降率运算部根据所述低温泵粗抽中的所述压力传感器的测定压力来运算出所述压力下降率。

5.根据权利要求4所述的低温泵系统，其特征在于，

所述再生控制部具备压力监视部，所述压力监视部判定所述压力传感器的测定压力是否处于比所述低温泵的工作开始压力更高的压力区域，

在所述压力传感器的测定压力处于所述压力区域内时，所述阀控制部响应于检测出的所述压力下降率的缩小而暂时关闭所述粗抽阀和/或暂时打开所述排气阀。

6.一种低温泵控制装置，其特征在于，

所述低温泵控制装置具备根据包括排出处理的再生顺序控制所述低温泵的再生控制部，所述排出处理为从低温泵排出包括水的冷凝物的排出处理，在所述排出处理中执行交替进行所述低温泵的粗抽和吹扫气体的供给的粗抽及吹扫，

所述再生控制部具备：

压力下降率运算部，运算出所述低温泵粗抽中的所述低温泵内的压力下降率；及

压力下降率监视部，在所述压力下降率小于压力下降率阈值时检测出所述粗抽中的所述压力下降率的缩小，

在检测出所述粗抽中的所述压力下降率的缩小时，所述再生控制部中断所述粗抽或开始吹扫，从而抑制所述包括水的冷凝物的再冻结；

其中，所述再生顺序包括升温处理，在该升温处理中，将所述低温泵从超低温度加热至所述冷凝物的融点或比该融点更高的温度，

所述再生控制部具备相变推断部，所述相变推断部在检测出所述粗抽中的所述压力下降率的缩小时推断所述冷凝物再次冻结。

7.一种低温泵再生方法，其特征在于，

所述方法具备根据包括排出处理的再生顺序控制所述低温泵的工序，所述排出处理为从低温泵排出包括水的冷凝物的排出处理，在所述排出处理中执行交替进行所述低温泵的粗抽和吹扫气体的供给的粗抽及吹扫，

所述控制具备如下工序：

运算出所述低温泵粗抽中的所述低温泵内的压力下降率；及

在所述压力下降率小于压力下降率阈值时检测出所述粗抽中的所述压力下降率的缩小，

在检测出所述粗抽中的所述压力下降率的缩小时，中断所述粗抽或开始吹扫，从而抑制所述包括水的冷凝物的再冻结；

其中，所述再生顺序包括升温处理，在该升温处理中，将所述低温泵从超低温度加热至所述冷凝物的融点或比该融点更高的温度，

所述再生控制部具备相变推断部，所述相变推断部在检测出所述粗抽中的所述压力下降率的缩小时推断所述冷凝物再次冻结。