JP5452845B2 - 混合不活性成分冷媒を使用する冷媒サイクル - Google Patents
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Description
一実施例においては、CO2およびXeを含む混合ガス冷媒が、凍結することなく、0.1MPaにおいて167Kまで冷え、0.4MPaで158Kまで冷える。組成を、表1に示す。
118 第2の冷媒サイクル
Claims (69)
- 第1冷媒を有する第1の非振動の冷媒サイクルと、
極低温ガス成分の混合物を含む第2冷媒を有する第2の非振動の冷媒サイクルと、を備え、
前記第2冷媒が、クロロフルオロカーボン、ヒドロクロロフルオロカーボン、フルオロカーボン、ヒドロフルオロカーボン、フルオロエーテル、およびヒドロカーボンを含まない冷却システムであって、
前記極低温ガス成分の混合物が、Ar、N2、Kr、Ne、Xe、He、O2、CO2、およびN2Oからなるグループのうちから選択される少なくとも3つの別個の成分のそれぞれを5モル%よりも多く含んでおり、
前記第2冷媒の少なくとも1つの成分が、Kr、Xe、およびN2Oからなるグループのうちから選択される冷却システム。 - 請求項1において、前記第2冷媒の少なくとも一部が、前記第2の非振動の冷媒サイクルにおいて凝縮される冷却システム。
- 請求項1において、前記極低温ガス成分の混合物が、前記少なくとも3つの別個の成分のそれぞれを10モル%よりも多く含んでいる冷却システム。
- 請求項1において、前記極低温ガス成分の混合物が、Kr、Xe、CO2、およびN2Oからなるグループのうちから選択される少なくとも1つの成分を含み、さらにAr、N2、Ne、およびHeからなるグループのうちから選択される少なくとも1つの成分を含んでいる冷却システム。
- 請求項1において、前記第1の非振動の冷媒サイクルおよび前記第2の非振動の冷媒サイクルが、カスケード構成に組み合わせられている冷却システム。
- 請求項1において、前記第2の非振動の冷媒サイクルが、この第2の非振動の冷媒サイクルに組み合わされた蒸発器に接続された圧縮ガス・バイパス管を備えている冷却システム。
- 冷却を実現する方法であって、
第1冷媒サイクルにおいて第1冷媒を凝縮するステップと、
前記第1冷媒の圧力を低下させて、第2冷媒サイクルの第2冷媒を冷却するステップと、
前記第2冷媒サイクルを使用して冷却対象物を冷却するステップと、を含んでおり、
前記第2冷媒が、クロロフルオロカーボン、ヒドロクロロフルオロカーボン、フルオロカーボン、ヒドロフルオロカーボン、フルオロエーテル、およびヒドロカーボンを含んでおらず、Ar、N2、Kr、Ne、Xe、He、O2、CO2、およびN2Oからなるグループのうちから選択される少なくとも3つの別個の極低温ガス成分のそれぞれを5モル%よりも多く含む混合物を含んでおり、
前記第2冷媒の少なくとも1つの成分が、Kr、Xe、およびN2Oからなるグループのうちから選択される方法。 - 請求項7において、前記冷却対象物が直接冷却される方法。
- 請求項7において、前記冷却対象物が間接的に冷却される方法。
- 請求項9において、前記第2冷媒サイクルが流体を冷却し、この流体が前記冷却対象物を冷却する方法。
- 請求項9において、前記第2冷媒サイクルがヒートシンクを冷却し、このヒートシンクが前記冷却対象物から熱を吸収する方法。
- 請求項7において、前記冷却対象物がヒートシンクである方法。
- 請求項7において、前記冷却対象物が被加工物である方法。
- 請求項13において、前記被加工物が半導体ウエハである方法。
- 請求項7において、前記第1冷媒サイクルおよび前記第2の冷媒サイクルが、カスケード構成に組み合わされている方法。
- クロロフルオロカーボン、ヒドロクロロフルオロカーボン、フルオロカーボン、ヒドロフルオロカーボン、フルオロエーテル、およびヒドロカーボンを含んでおらず、かつAr、Kr、Ne、Xe、O2、CO2、およびN2Oからなるグループのうちから選択される少なくとも3つの別個の成分のそれぞれを5モル%よりも多く含んでいる混合成分冷媒を有する少なくとも1つの冷媒サイクルを備えており、
前記混合成分冷媒の少なくとも1つの成分が、Kr、Xe、およびN2Oからなるグループのうちから選択される冷凍システム。 - 請求項16において、前記少なくとも3つの別個の成分のうちの第1成分が、5モル%〜95モル%を構成している冷凍システム。
- 請求項16において、前記少なくとも3つの別個の成分のうちの第1成分が、10モル%〜80モル%を構成している冷凍システム。
- 請求項16において、前記少なくとも3つの別個の成分のうちの第1成分が、30モル%〜60モル%を構成している冷凍システム。
- 請求項16において、カスケード構成に構成された少なくとも2つの冷媒サイクルを備えている冷凍システム。
- 請求項20において、前記カスケード構成が、2つの冷媒サイクルを有しており、この2つの冷媒サイクルのうちの温度が低い方の冷媒サイクルが、前記混合成分冷媒を有する冷凍システム。
- クロロフルオロカーボン、ヒドロクロロフルオロカーボン、フルオロカーボン、ヒドロフルオロカーボン、フルオロエーテル、およびヒドロカーボンを含んでおらず、かつN2、Kr、Xe、He、O2、CO2、およびN2Oからなるグループのうちから選択される少なくとも3つの別個の成分のそれぞれを5モル%よりも多く含んでいる混合成分冷媒を有する少なくとも1つの冷媒サイクルを備えており、
前記混合成分冷媒の少なくとも1つの成分が、Kr、Xe、およびN2Oからなるグループのうちから選択される冷凍システム。 - 請求項22において、前記少なくとも3つの別個の成分のうちの第1の成分が、5モル%〜95モル%を構成している冷凍システム。
- 請求項22において、前記少なくとも3つの別個の成分のうちの第1の成分が、10モル%〜80モル%を構成している冷凍システム。
- 請求項22において、前記少なくとも3つの別個の成分のうちの第1の成分が、30モル%〜60モル%を構成している冷凍システム。
- 請求項22において、カスケード構成に構成された少なくとも2つの冷媒サイクルを備えている冷凍システム。
- 請求項26において、2つの冷媒サイクルを有しており、この2つの冷媒サイクルのうちの温度が低い方の冷媒サイクルが、前記混合成分冷媒を有する冷凍システム。
- Ar、N2、Kr、Ne、Xe、He、O2、CO2、およびN2Oからなるグループのうちから選択される少なくとも3つの別個の成分のそれぞれを5モル%よりも多く含む混合成分冷媒を有する少なくとも1つの冷媒サイクルを備え、前記混合成分冷媒の少なくとも1つの成分が、Kr、Xe、およびN2Oからなるグループのうちから選択される冷凍システムであって、
前記少なくとも3つの別個の成分が第1成分と第2成分とを含み、
前記混合成分冷媒が、クロロフルオロカーボン、ヒドロクロロフルオロカーボン、フルオロカーボン、ヒドロフルオロカーボン、フルオロエーテル、およびヒドロカーボンを含んでおらず、前記第1成分を40%〜95%含み、前記第1成分が、Ar、Kr、Ne、Xe、He、O2、CO2、およびN2Oからなるグループのうちから選択されている冷凍システム。 - 請求項28において、前記第1成分が60モル%〜80モル%を構成している冷凍システム。
- クロロフルオロカーボン、ヒドロクロロフルオロカーボン、フルオロカーボン、ヒドロフルオロカーボン、フルオロエーテル、およびヒドロカーボンを含んでおらず、かつAr、N2、Kr、Ne、Xe、He、O2、CO2、およびN2Oからなるグループのうちから選択される少なくとも3つの別個の成分のそれぞれを5モル%よりも多く含んでいる混合成分冷媒を有する少なくとも1つの冷媒サイクルを備えており、
前記混合成分冷媒の少なくとも1つの成分が、Kr、Xe、およびN2Oからなるグループのうちから選択される冷凍システム。 - 請求項30において、前記混合成分冷媒が、前記少なくとも3つの別個の成分のうちの第1成分を5モル%〜90モル%含んでいる冷凍システム。
- 請求項30において、前記混合成分冷媒が、前記少なくとも3つの別個の成分のうちの第1成分を10モル%〜80モル%含んでいる冷凍システム。
- 請求項30において、前記混合成分冷媒が、前記少なくとも3つの別個の成分のうちの第1成分を30モル%〜60モル%含んでいる冷凍システム。
- 請求項30において、カスケード構成に構成された少なくとも2つの冷媒サイクルを備えている冷凍システム。
- 請求項34において、2つの冷媒サイクルを有しており、この2つの冷媒サイクルのうちの温度が低い方の冷媒サイクルが、前記混合成分冷媒を有する冷凍システム。
- 冷凍システムを稼動する方法であって、
冷媒サイクルの冷媒がクロロフルオロカーボン、ヒドロクロロフルオロカーボン、フルオロカーボン、ヒドロフルオロカーボン、フルオロエーテル、およびヒドロカーボンを含まず、かつAr、N2、Kr、Ne、Xe、He、O2、CO2、およびN2Oからなるグループのうちから選択される少なくとも3つの別個の成分のそれぞれを5モル%よりも多く含む混合成分冷媒となるように、極低温ガスを冷媒サイクルに注入するステップを含み、
前記混合成分冷媒の少なくとも1つの成分が、Kr、Xe、およびN2Oからなるグループのうちから選択される方法。 - 請求項36において、前記冷媒サイクルがカスケード冷凍システムの一部である方法。
- 冷凍システムを稼動する方法であって、極低温ガスを冷媒サイクルに注入するステップを含み、
前記冷媒サイクルの冷媒が、Ar、N2、Kr、Ne、Xe、He、O2、CO2、およびN2Oからなるグループのうちから選択される少なくとも3つの別個の成分のそれぞれを5モル%よりも多く含む混合成分冷媒であり、
その混合成分冷媒の少なくとも1つの成分が、Kr、Xe、およびN2Oからなるグループのうちから選択され、
前記少なくとも3つの別個の成分が第1成分と第2成分とを含み、
前記混合成分冷媒が、クロロフルオロカーボン、ヒドロクロロフルオロカーボン、フルオロカーボン、ヒドロフルオロカーボン、フルオロエーテル、およびヒドロカーボンを含んでおらず、前記第1成分を40%〜95%含み、前記第1成分が、Ar、Kr、Ne、Xe、He、O2、CO2、およびN2Oからなるグループのうちから選択されている方法。 - 請求項38において、前記冷媒サイクルがカスケード冷凍システムの一部である方法。
- Kr、Xe、O2、CO2、およびN2Oからなるグループのうちから選択される少なくとも1つの成分と、Ar、N2、Ne、およびHeからなるグループのうちから選択される少なくとも1つの成分とを含む混合成分冷媒を有する少なくとも1つの冷媒サイクルを備えている冷凍システムであって、
前記混合成分冷媒が、クロロフルオロカーボン、ヒドロクロロフルオロカーボン、フルオロカーボン、ヒドロフルオロカーボン、フルオロエーテル、およびヒドロカーボンを含んでおらず、Ar、N2、Kr、Ne、Xe、He、O2、CO2、およびN2Oからなるグループのうちから選択される少なくとも3つの別個の成分のそれぞれを5モル%よりも多く含んでおり、
前記混合成分冷媒の少なくとも1つの成分が、Kr、Xe、およびN2Oからなるグループのうちから選択される冷凍システム。 - クロロフルオロカーボン、ヒドロクロロフルオロカーボン、フルオロカーボン、ヒドロフルオロカーボン、フルオロエーテル、およびヒドロカーボンを含んでおらず、かつ2つの別個の極低温ガス成分のそれぞれを5モル%よりも多く含んでいる混合成分冷媒を有する少なくとも1つの冷媒サイクルを備えており、
前記2つの別個の極低温ガス成分が、CO 2 およびXe、N 2 OおよびXe、XeおよびKr、KrおよびAr、ならびにXeおよびO 2 からなるグループのうちから選択される1対の別個の成分である冷凍システム。 - 請求項41において、前記混合成分冷媒が、濃度範囲において5モル%〜95モル%のCO2および5モル%〜95モル%のXeを含み、158Kまで冷却する冷凍システム。
- 請求項41において、前記混合成分冷媒が、濃度範囲において5モル%〜95モル%のN2Oおよび5モル%〜95モル%のXeを含み、166Kまで冷却する冷凍システム。
- 請求項41において、前記混合成分冷媒が、濃度範囲において5モル%〜95モル%のXeおよび5モル%〜95モル%のKrを含み、114Kまで冷却する冷凍システム。
- 請求項41において、前記混合成分冷媒が、濃度範囲において5モル%〜95モル%のKrおよび5モル%〜95モル%のArを含み、82Kまで冷却する冷凍システム。
- 請求項41において、前記混合成分冷媒が、濃度範囲において5モル%〜95モル%のXeおよび5モル%〜95モル%のO2を含み、80Kまで冷却する冷凍システム。
- 請求項30において、前記混合成分冷媒が、濃度範囲において5モル%〜90モル%のN2O、5モル%〜90モル%のCO2、および5モル%〜90モル%のXeを含み、166Kまで冷却する冷凍システム。
- 請求項30において、前記混合成分冷媒が、濃度範囲において5モル%〜60モル%のCO2、5モル%〜80モル%のXe、および5モル%〜80モル%のKrを含み、114Kまで冷却する冷凍システム。
- 請求項30において、前記混合成分冷媒が、濃度範囲において5モル%〜60モル%のN2O、5モル%〜80モル%のXe、および5モル%〜80モル%のKrを含み、114Kまで冷却する冷凍システム。
- 請求項30において、前記混合成分冷媒が、濃度範囲において5モル%〜40モル%のN2O、5モル%〜40モル%のCO2、5モル%〜60モル%のXe、および5モル%〜80モル%のKrを含み、114Kまで冷却する冷凍システム。
- 請求項30において、前記混合成分冷媒が、濃度範囲において5モル%〜60モル%のXe、5モル%〜80モル%のKr、および5モル%〜90モル%のArを含み、82Kまで冷却する冷凍システム。
- 請求項30において、前記混合成分冷媒が、濃度範囲において5モル%〜25モル%のCO2、5モル%〜25モル%のN2O、5モル%〜60モル%のXe、5モル%〜75モル%のKr、および5モル%〜75モル%のArを含み、82Kまで冷却する冷凍システム。
- 請求項30において、前記混合成分冷媒が、濃度範囲において5モル%〜60モル%のXe、5モル%〜80モル%のKr、および5モル%〜90モル%のN2を含み、69Kまで冷却する冷凍システム。
- 請求項30において、前記混合成分冷媒が、濃度範囲において5モル%〜25モル%のCO2、5モル%〜25モル%のN2O、5モル%〜60モル%のXe、5モル%〜75モル%のKr、および5モル%〜75モル%のN2を含み、69Kまで冷却する冷凍システム。
- 請求項30において、前記混合成分冷媒が、濃度範囲において5モル%〜40モル%のXe、5モル%〜40モル%のKr、5モル%〜60モル%のAr、および5モル%〜85モル%のO2を含み、80Kまで冷却する冷凍システム。
- 請求項30において、前記混合成分冷媒が、濃度範囲において5モル%〜40モル%のXe、5モル%〜40モル%のKr、5モル%〜75モル%のAr、5モル%〜75モル%のO2、および5モル%〜75モル%のN2を含み、69Kまで冷却する冷凍システム。
- 請求項30において、前記混合成分冷媒が、濃度範囲において5モル%〜60モル%のKr、5モル%〜85モル%のAr、および5モル%〜90モル%のO2を含み、78Kまで冷却する冷凍システム。
- 請求項30において、前記混合成分冷媒が、濃度範囲において5モル%〜60モル%のKr、5モル%〜85モル%のAr、および5モル%〜85モル%のN2を含み、69Kまで冷却する冷凍システム。
- 請求項30において、前記混合成分冷媒が、濃度範囲において5モル%〜60モル%のKr、5モル%〜80モル%のAr、5モル%〜80モル%のN2、および5モル%〜85モル%のO2を含み、60Kまで冷却する冷凍システム。
- 請求項30において、前記混合成分冷媒が、濃度範囲において5モル%〜60モル%のKr、5モル%〜80モル%のAr、5モル%〜80モル%のN2、および5モル%〜80モル%のO2を含み、76Kまで冷却する冷凍システム。
- 請求項30において、前記混合成分冷媒が、濃度範囲において5モル%〜40モル%のXe、5モル%〜60モル%のKr、5モル%〜80モル%のAr、および5モル%〜40モル%のNeを含み、69Kまで冷却する冷凍システム。
- 請求項30において、前記混合成分冷媒が、濃度範囲において5モル%〜40モル%のXe、5モル%〜60モル%のKr、5モル%〜60モル%のAr、5モル%〜60モル%のN2、および5モル%〜80モル%のNeを含み、27Kまで冷却する冷凍システム。
- 請求項30において、前記混合成分冷媒が、濃度範囲において5モル%〜40モル%のXe、5モル%〜60モル%のKr、5モル%〜60モル%のAr、5モル%〜60モル%のN2、5モル%〜60モル%のO2、および5モル%〜60モル%のNeを含み、27Kまで冷却する冷凍システム。
- 請求項30において、前記混合成分冷媒が、濃度範囲において5モル%〜40モル%のXe、5モル%〜60モル%のKr、5モル%〜60モル%のAr、5モル%〜60モル%のN2、5モル%〜60モル%のO2、および5モル%〜60モル%のHeを含み、13Kまで冷却する冷凍システム。
- 請求項30において、前記混合成分冷媒が、濃度範囲において5モル%〜40モル%のXe、5モル%〜60モル%のKr、5モル%〜60モル%のAr、5モル%〜60モル%のN2、5モル%〜60モル%のO2、5モル%〜25モル%のNe、および5モル%〜25モル%のHeを含み、10Kまで冷却する冷凍システム。
- 請求項30において、前記混合成分冷媒が、濃度範囲において5モル%〜80モル%のKr、5モル%〜60モル%のAr、および5モル%〜60モル%のNeを含み、27Kまで冷却する冷凍システム。
- 請求項30において、前記混合成分冷媒が、濃度範囲において5モル%〜80モル%のKr、5モル%〜60モル%のN2、および5モル%〜60モル%のNeを含み、27Kまで冷却する冷凍システム。
- 請求項30において、前記混合成分冷媒が、濃度範囲において5モル%〜60モル%のKr、5モル%〜60モル%のAr、5モル%〜60モル%のN2、5モル%〜60モル%のO2、および5モル%〜25モル%のNeを含み、40Kまで冷却する冷凍システム。
- 請求項30において、前記混合成分冷媒が、濃度範囲において5モル%〜60モル%のKr、5モル%〜60モル%のAr、5モル%〜60モル%のN2、5モル%〜60モル%のO2、5モル%〜25モル%のNe、および5モル%〜25モル%のHeを含み、27Kまで冷却する冷凍システム。
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