JP2004027866A - Cryopump device and operating method of cryopump device - Google Patents
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- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
- F25B2309/002—Gas cycle refrigeration machines with parallel working cold producing expansion devices in one circuit
Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、温度検知手段からの検知信号により運転制御されるクライオポンプ装置及びクライオポンプ装置の運転方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
本発明に関する従来技術として、特開平11−257773号公報に開示されている多段式冷凍機がある。図5の多段式冷凍機は、最終段冷却ステージ50に温度センサ51が設けられている。冷凍機コールドヘッド52と冷凍機コールドヘッド52に接続されるコンプレッサ53とを含む蓄冷式冷凍機54を運転するに当たり、温度センサ51からの検知信号に基づき、最終段冷却ステージ50の温度が目標温度に到達するまではコンプレッサ53の入力電力を大に設定して運転開始させ、最終段冷却ステージ50の温度が目標温度に到達した後は目標温度を維持し得るレベルまでコンプレッサ53の入力電力を下げて運転する。最終段冷却ステージ50が目標温度に到達した後は、冷凍効率の最も高い状態で運転できるため、コンプレッサ53の入力電力を固定して運転する場合に比べて、冷凍効率が高くなる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来の多段式冷凍機をクライオポンプ装置に用いる場合、多段式冷凍機の最終段冷却ステージ50に設けられた温度センサ51からの検知信号に基づく制御では、クライオポンプ装置として効率の良い運転ができないという問題がある。
【0004】
クライオポンプ装置を構成する多段式冷凍機の最終段冷却ステージに設けられたクライオパネル(図1参照)は、20K以下に冷却されて窒素、酸素、アルゴン等を凝縮する。シールドと熱接触するように組み合わされるバッフルは80K程度まで冷却され、主にガスに含まれる水蒸気を固化し、クライオパネルへの熱輻射を低減する働きをする。バッフルはシールドを介してシールドと熱接触する冷却ステージに熱接触するため、バッフルの温度はシールドが熱接触する冷却ステージの温度に依存する。
【0005】
最終段冷却ステージの温度が目標温度に到達すると、多段式冷凍機の運転負荷を下げるように運転制御するが、多段式冷凍機の冷凍出力が低下すると、冷却ステージの温度は高くなる。冷却ステージの温度が高くなると熱接触するバッフルの温度も高くなり、バッフルに固化した水が液化又は水蒸気になり次の問題が発生する。
【0006】
(1)バッフルに固化していた水が水蒸気になるため真空度が悪化する
(2)水蒸気はクライオパネルで再び固化してクライオパネルの表面を覆うため、本来クライオパネルで凝縮するガスの排気能力が低下する
(3)バッフルで固化していた水が融解してクライオパネルに滴下して、クライオパネルの温度が上昇し、クライオパネルで凝縮した物質が蒸発して真空度が悪化する
(4)バッフルの温度が上昇すると、クライオパネルへの輻射熱が増えて、最終段冷却ステージの温度が上昇する
本発明は、上記不具合を解決し、効率の良い運転が可能なクライオポンプ装置及びクライオポンプ装置の運転方法を提供することを課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための請求項1の発明は、「複数の冷却ステージを有する多段式冷凍機と、前記多段式冷凍機の運転を制御する制御手段と、前記多段式冷凍機と組み合わされる真空容器と、前記真空容器内で最終段冷却ステージと熱接触するクライオパネルと、前記真空容器内でいずれかの前記冷却ステージと熱接触するシールドと、前記シールドと熱接触するように組み合わされるバッフルと、からなるクライオポンプ装置において、複数の温度検知手段からの検知信号に基づき前記多段式冷凍機の運転を制御すること」を特徴とする。
【0008】
請求項1の発明では、複数の温度検知手段を設けることで、最終段冷却ステージとバッフルの温度又はバッフルの温度と相関のある部位での検知信号に基づくクライオポンプ装置の運転制御が可能になる。クライオポンプ装置を構成する多段式冷凍機の運転負荷を下げると、バッフルとシールドを介して熱接触する冷却ステージの温度が上昇する。バッフルの温度が上昇しても、バッフルに固化している水の融解する温度を越える前に多段式冷凍機の運転負荷を上げる制御を行なうことで、バッフルに固化した水が液化又は水蒸気になるのを防ぐことができる。
【0009】
また、上記課題を解決するための請求項2の発明は、「前記温度検出手段は、前記最終段冷却ステージと、前記シールドが熱接触する前記冷却ステージに配設されること」を特徴とする。
【0010】
請求項2の発明では、温度検出手段を最終段冷却ステージとシールドが熱接触する冷却ステージに設けることで、請求項1の発明と同様に、クライオポンプ装置を構成する多段式冷凍機の運転負荷を下げた場合でも、バッフルに固化している水の融解する温度を越える前に多段式冷凍機の運転負荷を上げる制御を行なうことで、バッフルに固化した水が液化又は水蒸気になるのを防止できる。バッフルがシールドを介して熱接触する冷却ステージに温度検出手段を設けることで、多段式冷凍機の稼動状況に応じて応答性のよい制御が可能になる。
【0011】
また、上記課題を解決するための請求項3の発明は、「前記温度検出手段は、最終段冷却ステージと、シールド又はバッフルのいずれかに配設されること」を特徴とする。
【0012】
請求項3の発明では、温度検出手段を最終段冷却ステージと、シールド又はバッフルのいずれかに設けることで、請求項1、2の発明と同様に、クライオポンプ装置を構成する多段式冷凍機の運転負荷を下げた場合でも、バッフルに固化している水の融解する温度を越える前に多段式冷凍機の運転負荷を上げる制御を行なうことで、バッフルに固化した水が液化又は水蒸気になるのを防止できる。温度検出手段の取り付け位置をシールドにすることで、設置の自由度が向上する。また温度検出手段をバッフルに配設すると、バッフルの温度を直接検知することができるため、正確な制御が可能になる。
【0013】
また、上記課題を解決するための請求項4の発明は、「前記制御手段は複数の多段式冷凍機を制御すること」を特徴とする。
【0014】
請求項4の発明では、対象装置に複数箇所の真空排気室を備えているもの、あるいは1個の真空容器に複数台の多段式冷凍機を装着する場合に、複数の多段式冷凍機を用いてクライオポンプ装置を構成する。複数の多段式冷凍機を請求項1〜3と同様に、多段式冷凍機の運転負荷を下げた場合でも、バッフルに固化している水の融解する温度を越える前に多段式冷凍機の運転負荷を上げる制御を行なうことで、バッフルに固化した水が液化又は水蒸気になるのを防止できる。
【0015】
また、上記課題を解決するための請求項5の発明は、「複数の前記温度検知手段の検知信号を前記制御手段が受け取る第1工程と、前記温度検知手段からの夫々の検知信号に基づいて制御出力を演算する第2工程と、夫々の前記制御出力から1の制御出力のみを制御出力とする第3工程と、前記第3工程の制御出力により前記多段式冷凍機を制御する第4工程と」を備えることを特徴とする。
【0016】
請求項5の発明では、第1工程で最終段冷却ステージとバッフルの温度又はバッフルの温度と相関のある部位での検知信号を制御手段が受け取り、第2工程で温度検知手段から受け取った信号が所定の値になるようにPID制御等の演算を行い夫々の制御出力を算出する。第3工程では、第2工程で算出した結果を比較して、最も多段式冷凍機の運転負荷を上げるものを多段式冷凍機の制御出力とし、第4工程で多段式冷凍機に出力する。したがって制御出力は、夫々の温度検知手段の検知信号に基づく制御出力のうち、多段式冷凍機の運転負荷を最も上げるものが制御出力に選ばれるため、バッフルに固化している水の融解する温度を越える前に多段式冷凍機の運転負荷を上げ運転制御が可能になり、バッフルに固化した水が液化又は水蒸気になるのを防止できる。
【0017】
【発明の実施の形態】
本発明のクライオポンプ装置の実施形態を図面に基づいて説明する。
【0018】
(第1実施形態)
図1は本発明の第1実施形態のクライオポンプ装置10で、1ST冷却ステージ11と2ND冷却ステージ12(最終段冷却ステージ)を有する2段式冷凍機13(多段式冷凍機)と、2段式冷凍機13と往復路配管14により接続される圧縮機15と、2段式冷凍機13と圧縮機15を制御する制御装置16と、2段式冷凍機13と組み合わされる真空容器17と、真空容器17内で1ST冷却ステージ11と熱接触するシールド18と、シールド18と熱接触するように組み合わされるバッフル19と、1ST冷却ステージ11に取り付けられた温度センサ21と、2ND冷却ステージ12に取り付けられた温度センサ22と、2ND冷却ステージ12に取り付けられたクライオパネル23と、から構成される。
【0019】
2段式冷凍機13は蓄冷型で2段構成のGM冷凍機である。圧縮機15で圧縮された冷媒ガス(ヘリウム)は往復路配管14と2段式冷凍機13内の図示しない蓄冷器に導かれ、ここで予冷された後に図示しない膨脹機で膨張仕事に相当した寒冷を発生し、再び蓄冷器を通って次に吸気される冷媒ガスを冷却するために蓄冷材を冷やしながら温度上昇して室温に戻った後に往復路配管14を介して圧縮機15へ戻る。この工程を1サイクルとして周期的に寒冷を発生させる。
【0020】
制御装置16は、温度センサ21、22からの信号を受け取り、温度センサ21、22からの夫々の検知信号に基づいて制御出力を演算して、2段式冷凍機13と圧縮機15へ出力制御を行なう。尚、本発明の第1実施形態では、2段式冷凍機13と圧縮機15の両方を制御装置16により制御するが、いずれか一方だけを制御するのでもよい。
【0021】
クライオパネル23は2ND冷却ステージ12に取り付けられ、2ND冷却ステージ12とほぼ同じ温度まで冷却される。クライオパネル23は、20K以下に冷却されて、窒素、酸素、アルゴン等のガスを凝縮する働きをする。クライオパネル23の内側には、図示しない活性炭パネルがあり、そこでは主に水素、ヘリウム等を吸着する働きをする。
【0022】
バッフル19は、シールド18と熱接触するように組み合わされ、シールド18は1ST冷却ステージ11と熱接触する。したがってバッフル19には1ST冷却ステージ11の寒冷が伝えられ、80K程度まで冷却される。バッフル19は主にガスに含まれる水蒸気を固化し、クライオパネルへの熱輻射を低減する働きをする。
【0023】
次に本発明の第1実施形態であるクライオポンプ装置10の作動について説明する。クライオポンプ装置10を構成する真空容器17は、図示しない真空対象装置にシール性を有するように取り付けられる。2段式冷凍機13が稼動すると真空対象装置から真空容器17内へガスが流入する。ガスに含まれる水蒸気はバッフル19で冷却されて固化する。水蒸気を除いた後のガスは、2ND冷却ステージ12に到達し、ガスに含まれる窒素、酸素、アルゴン等はクライオパネル23にて凝縮する。また、残りのガスの成分に含まれるヘリウム、ネオン、水素は、2ND冷却ステージ12に設けられた図示しない活性炭パネルに吸着される。クライオポンプ装置10により真空対象装置内のガスが凝縮、昇華、又は活性炭パネルに吸着することで真空対象装置内に真空が得られる。
【0024】
制御装置16は2ND冷却ステージ12の温度が所定の温度(例えば20K)と1ST冷却ステージ11の温度が所定の温度(例えば80K)を保持できるように2段式冷凍機13と圧縮機15を制御する。2ND冷却ステージ12に設けた温度センサ22の温度と1ST冷却ステージ11に設けた温度センサ21の温度が所定の値を下回ると2段式冷凍機13と圧縮機15の運転負荷を下げるが、1ST冷却ステージ11に設けた温度センサ21の温度、あるいは2ND冷却ステージ12に設けた温度センサ22の温度が上昇して所定の値(バッフルに固化した水が液化又は気化する前の温度)を上回りそうになると、2段式冷凍機13と圧縮機15の運転負荷を上げる。
【0025】
本発明の第1実施形態では、1ST冷却ステージ11と2ND冷却ステージ12に温度センサ21、22を設けることで、2段式冷凍機13の運転負荷を下げた場合に、クライオパネル23が所定の温度以下でも、バッフル19の温度が所定の値を上回りそうになると、バッフル19に固化している水が液化又は水蒸気になる前に、2段式冷凍機13の運転負荷を制御装置16により上げることができ、バッフル19に固化した水が液化又は水蒸気になることを防止できる。また、1ST冷却ステージ11に温度センサ21を設けることで、2段式冷凍機13の稼動状況が急激に変動しても、応答性のよい制御が可能である。
【0026】
(第2実施形態)
図2は本発明の第2実施形態のクライオポンプ装置30で、第1実施形態のクライオポンプ装置10との違いは、1ST冷却ステージ11に設けられた温度センサ21をバッフル19に取り付けたことである。その他の構成は第1実施形態と共通し、同一の部位については同一の符号を用いる。
【0027】
温度センサ31をバッフル19に設けることで、第1実施形態と同様に、2段式冷凍機13の運転負荷を下げた場合でも、バッフル19に固化している水が液化又は水蒸気になるのを防止できる。また温度センサ31をバッフル19に配設することで、バッフル19の正確な温度を検知できるため、2段式冷凍機13の正確な運転制御が可能になる。第2実施形態では、バッフル19に温度センサ31を設けたが、1ST冷却ステージ11の温度と相関のあるシールド18に取り付けることも可能で、その場合には温度センサ31の設置の自由度が向上する。
【0028】
(第3実施形態)
図3は本発明の第3実施形態のクライオポンプ装置40で、第1実施形態のクライオポンプ装置10との違いは、2台の2段式冷凍機13を1つの制御装置で運転制御することである。その他の構成は第1実施形態と共通し、同一の部位については同一の符号を用いる。
【0029】
第1実施形態と同様に、2段式冷凍機13の運転負荷を下げた場合でも、2段式冷凍機13の1ST冷却ステージ11に熱接触したいずれかのバッフル19に固化している水が液化又は水蒸気になる前に2段式冷凍機13の運転負荷を上げるため、バッフル19に固化した水が液化又は水蒸気になるのを防止できる。尚、2段式冷凍機13は2台に限定されるものではなく、3台以上であってもよい。また、第3実施形態では、第1実施形態の2段式冷凍機13を1つの制御装置で運転制御したが、第2実施形態の温度センサ31をバッフル19に取り付けたクライオポンプ装置30を適用することもできる。
【0030】
図4は本発明の第1〜3実施形態のクライオポンプ装置の運転方法を示す制御フローである。第1工程では、1ST冷却ステージ11に設けられた温度センサ21からの検知信号と2ND冷却ステージ12に設けられた温度センサ22からの検知信号が、制御装置16に送られる。第2工程では、温度センサ21からの検知信号と温度センサ22からの検知信号が所定の値になるようにPID演算を行い、夫々に制御出力V1、V2を算出する。第3工程では、第2工程で求めた制御出力V1、V2を比較演算して、大きい値(2段式冷凍機13と圧縮機15の負荷が上がる値)を2段式冷凍機13と圧縮機15の制御出力Vxとする。第4工程では、制御出力Vxを2段式冷凍機13と圧縮機15に出力して、運転制御する。
【0031】
制御出力Vxは、クライオパネル23に凝縮又は活性炭パネルに吸着したガスが液化又は気化する前に、且つ、バッフル19に固化している水が液化又は水蒸気になる前に、2段式冷凍機13の運転負荷を上げるため、バッフル19に固化した水が液化又は水蒸気になるのを防止できる。
【0032】
尚、図4のクライオポンプ装置の運転方法の制御フローでは、2段式冷凍機13と圧縮機15の両方に制御出力Vxを出力するが、いずれか一方だけを制御するのでもよい。また、第2工程では、温度センサ21からの検知信号と温度センサ22からの検知信号が所定の値になるようにPID演算を行なうが、PID演算を省略することも、その他の制御方法(例えばPI制御)に変更することも可能である。
【0033】
【発明の効果】
本発明のクライオポンプ装置では、バッフルに固化した水が液化又は水蒸気になるのを防止できるため、次の問題を解決できる。
【0034】
(1)バッフルに固化していた水が水蒸気になるため真空度が悪化する
(2)水蒸気はクライオパネルで再び固化してクライオパネルの表面を覆うため、本来クライオパネルで凝縮するガスの排気能力が低下する
(3)バッフルで固化していた水が融解してクライオパネルに滴下して、クライオパネルの温度が上昇し、クライオパネルで凝縮した物質が蒸発して真空度が悪化する
(4)バッフルの温度が上昇すると、クライオパネルへの輻射熱が増えて、最終段冷却ステージの温度が上昇する
したがって、運転効率の良いクライオポンプ装置及びクライオポンプ装置の運転方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態のクライオポンプ装置である。
【図2】本発明の第2実施形態のクライオポンプ装置である。
【図3】本発明の第3実施形態のクライオポンプ装置である。
【図4】本発明の第1〜3実施形態のクライオポンプ装置の運転方法を示す制御フローである。
【図5】従来の多段式冷凍機である。
【符号の説明】
10 クライオポンプ装置
11 1ST冷却ステージ
12 2ND冷却ステージ(最終段冷却ステージ)
13 2段式冷凍機(多段式冷凍機)
16 制御装置(制御手段)
17 真空容器
18 シールド
19 バッフル
21、22、31 温度センサ(温度検知手段)
23 クライオパネル
V1、V2、Vx 制御出力[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a cryopump device whose operation is controlled by a detection signal from a temperature detecting means and an operation method of the cryopump device.
[0002]
[Prior art]
As a prior art related to the present invention, there is a multi-stage refrigerator disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-257773. In the multistage refrigerator of FIG. 5, a
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, when a conventional multi-stage refrigerator is used for a cryopump, control based on a detection signal from a
[0004]
The cryopanel (see FIG. 1) provided in the last cooling stage of the multistage refrigerator constituting the cryopump device is cooled to 20K or less to condense nitrogen, oxygen, argon and the like. The baffle, which is combined with the shield in thermal contact, is cooled to about 80K and serves mainly to solidify the water vapor contained in the gas and reduce thermal radiation to the cryopanel. The temperature of the baffle depends on the temperature of the cooling stage with which the shield is in thermal contact, since the baffle is in thermal contact with the cooling stage in thermal contact with the shield via the shield.
[0005]
When the temperature of the last-stage cooling stage reaches the target temperature, the operation control is performed so as to reduce the operation load of the multi-stage refrigerator, but when the refrigeration output of the multi-stage refrigerator decreases, the temperature of the cooling stage increases. As the temperature of the cooling stage increases, the temperature of the baffle in thermal contact also increases, and the water solidified in the baffle becomes liquefied or steam, causing the following problem.
[0006]
(1) Vacuum deteriorates because the water solidified in the baffle turns into water vapor. (2) Water vapor solidifies again on the cryopanel and covers the surface of the cryopanel. (3) The water solidified by the baffle melts and drops on the cryopanel, the temperature of the cryopanel rises, and the substances condensed in the cryopanel evaporate, and the degree of vacuum deteriorates (4). When the temperature of the baffle rises, the radiant heat to the cryopanel increases, and the temperature of the final cooling stage rises.The present invention solves the above-mentioned problems, and enables a cryopump device and a cryopump device capable of efficient operation. It is an object to provide a driving method.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to
[0008]
According to the first aspect of the present invention, by providing a plurality of temperature detecting means, it becomes possible to control the operation of the cryopump apparatus based on the temperature of the final cooling stage and the baffle or a detection signal at a portion correlated with the temperature of the baffle. . When the operating load of the multi-stage refrigerator constituting the cryopump device is reduced, the temperature of the cooling stage that is in thermal contact with the baffle via the shield increases. Even if the temperature of the baffle rises, the water solidified in the baffle becomes liquefied or steam by controlling the operating load of the multi-stage refrigerator before the temperature exceeds the melting temperature of the water solidified in the baffle. Can be prevented.
[0009]
The invention according to
[0010]
According to the second aspect of the present invention, the temperature detection means is provided on the cooling stage where the final stage cooling stage and the shield are in thermal contact with each other. Even if the temperature of the baffle is lowered, by controlling the operation load of the multi-stage refrigerator before the temperature of the water solidified in the baffle exceeds the melting temperature, the water solidified in the baffle is prevented from liquefying or becoming steam. it can. By providing the temperature detection means on the cooling stage where the baffle is in thermal contact with the shield via the shield, it is possible to perform control with good responsiveness in accordance with the operation state of the multi-stage refrigerator.
[0011]
The invention according to
[0012]
According to the third aspect of the present invention, as in the first and second aspects of the present invention, the temperature detection means is provided on the last cooling stage and either the shield or the baffle. Even if the operating load is reduced, by increasing the operating load of the multi-stage refrigerator before exceeding the temperature at which the water solidified in the baffle melts, the water solidified in the baffle becomes liquefied or steam. Can be prevented. By setting the mounting position of the temperature detecting means as a shield, the degree of freedom of installation is improved. When the temperature detecting means is provided on the baffle, the temperature of the baffle can be directly detected, so that accurate control can be performed.
[0013]
The invention according to
[0014]
According to the fourth aspect of the present invention, when the target device is provided with a plurality of vacuum evacuation chambers, or when a plurality of multistage refrigerators are mounted in one vacuum vessel, a plurality of multistage refrigerators are used. To construct a cryopump device. Even when the operation load of the multi-stage refrigerator is reduced, the operation of the multi-stage refrigerator is performed before the temperature of the water solidified in the baffle exceeds the melting temperature. By performing control to increase the load, it is possible to prevent the water solidified in the baffle from liquefying or becoming steam.
[0015]
The invention according to
[0016]
According to the fifth aspect of the present invention, the control means receives the temperature of the final cooling stage and the temperature of the baffle or a detection signal at a portion correlated with the temperature of the baffle in the first step, and the signal received from the temperature detection means in the second step is Calculations such as PID control are performed so as to have a predetermined value, and respective control outputs are calculated. In the third step, the result calculated in the second step is compared, and the one that increases the operating load of the multi-stage refrigerator is the control output of the multi-stage refrigerator, which is output to the multi-stage refrigerator in the fourth step. Therefore, among the control outputs based on the detection signals of the respective temperature detecting means, the control output that increases the operating load of the multi-stage refrigerator is selected as the control output, and the temperature at which the water solidified in the baffle melts is selected. The operation load can be increased and the operation control of the multistage refrigerator can be controlled before the pressure exceeds the limit, and the water solidified in the baffle can be prevented from being liquefied or turned into steam.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of a cryopump device of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0018]
(1st Embodiment)
FIG. 1 shows a cryopump device 10 according to a first embodiment of the present invention, a two-stage refrigerator 13 (multistage refrigerator) having a 1ST cooling stage 11 and a 2ND cooling stage 12 (final stage cooling stage), and a two-stage refrigerator. A compressor 15 connected to the refrigerating machine 13 and the reciprocating pipe 14, a control device 16 for controlling the two-stage refrigerating machine 13 and the compressor 15, a
[0019]
The two-stage refrigerator 13 is a regenerative GM refrigerator having a two-stage configuration. The refrigerant gas (helium) compressed by the compressor 15 is led to a reciprocating pipe 14 and a regenerator (not shown) in the two-stage refrigerator 13, where it is pre-cooled, and then expanded by an expander (not shown). In order to cool the regenerator and cool the refrigerant gas to be sucked next through the regenerator again, the temperature rises while cooling the regenerator material and returns to room temperature, and then returns to the compressor 15 via the reciprocating pipe 14. With this process as one cycle, cold is generated periodically.
[0020]
The control device 16 receives signals from the
[0021]
The cryopanel 23 is attached to the 2ND cooling stage 12 and is cooled to substantially the same temperature as the 2ND cooling stage 12. The cryopanel 23 is cooled to 20K or less and functions to condense gases such as nitrogen, oxygen, and argon. An activated carbon panel (not shown) is provided inside the cryopanel 23, and mainly serves to adsorb hydrogen, helium, and the like.
[0022]
The
[0023]
Next, the operation of the cryopump device 10 according to the first embodiment of the present invention will be described. The
[0024]
The controller 16 controls the two-stage refrigerator 13 and the compressor 15 so that the temperature of the 2ND cooling stage 12 can maintain a predetermined temperature (for example, 20K) and the temperature of the 1ST cooling stage 11 can maintain a predetermined temperature (for example, 80K). I do. When the temperature of the temperature sensor 22 provided on the 2ND cooling stage 12 and the temperature of the
[0025]
In the first embodiment of the present invention, by providing the
[0026]
(2nd Embodiment)
FIG. 2 shows a cryopump device 30 according to a second embodiment of the present invention. The difference from the cryopump device 10 according to the first embodiment is that a
[0027]
By providing the temperature sensor 31 on the
[0028]
(Third embodiment)
FIG. 3 shows a cryopump device 40 according to a third embodiment of the present invention. The difference from the cryopump device 10 according to the first embodiment is that the operation of two two-stage refrigerators 13 is controlled by one control device. It is. Other configurations are common to the first embodiment, and the same reference numerals are used for the same parts.
[0029]
As in the first embodiment, even when the operating load of the two-stage refrigerator 13 is reduced, water solidified in any one of the
[0030]
FIG. 4 is a control flow showing an operation method of the cryopump device according to the first to third embodiments of the present invention. In the first step, a detection signal from a
[0031]
The control output Vx is controlled by the two-stage refrigerator 13 before the gas condensed on the cryopanel 23 or adsorbed on the activated carbon panel is liquefied or vaporized and before the water solidified in the
[0032]
In the control flow of the operation method of the cryopump device shown in FIG. 4, the control output Vx is output to both the two-stage refrigerator 13 and the compressor 15, but only one of them may be controlled. In the second step, the PID calculation is performed so that the detection signal from the
[0033]
【The invention's effect】
The cryopump device of the present invention can prevent the water solidified in the baffle from being liquefied or turned into steam, so that the following problem can be solved.
[0034]
(1) Vacuum deteriorates because the water solidified in the baffle turns into water vapor. (2) Water vapor solidifies again on the cryopanel and covers the surface of the cryopanel. (3) The water solidified by the baffle melts and drops on the cryopanel, the temperature of the cryopanel rises, and the substances condensed in the cryopanel evaporate, and the degree of vacuum deteriorates (4). When the temperature of the baffle rises, radiant heat to the cryopanel increases, and the temperature of the final cooling stage rises. Therefore, it is possible to provide a cryopump device and a method of operating the cryopump device with high operation efficiency.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cryopump device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cryopump device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cryopump device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a control flow chart showing an operation method of the cryopump device according to the first to third embodiments of the present invention.
FIG. 5 is a conventional multi-stage refrigerator.
[Explanation of symbols]
10 Cryopump device 11 1ST cooling stage 12 2ND cooling stage (final stage cooling stage)
13 Two-stage refrigerator (multistage refrigerator)
16 control device (control means)
17 vacuum vessel 18
23 Cryopanel V1, V2, Vx control output
Claims (5)
複数の温度検知手段からの検知信号に基づき前記多段式冷凍機の運転を制御すること、を特徴とするクライオポンプ装置。A multi-stage refrigerator having a plurality of cooling stages; a control unit for controlling the operation of the multi-stage refrigerator; a vacuum vessel combined with the multi-stage refrigerator; and a thermal contact with a final-stage cooling stage in the vacuum vessel. A cryopanel, a shield that is in thermal contact with any one of the cooling stages in the vacuum vessel, and a baffle that is combined to make thermal contact with the shield.
A cryopump device, wherein the operation of the multi-stage refrigerator is controlled based on detection signals from a plurality of temperature detecting means.
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