JPH03237276A - クライオポンプの運転制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はクラ、イオボンプの運転制御方法に関す（従来
の技術） 従来、クライオポンプは、作動ガスである常温低圧のヘ
リウムガスを圧縮し、常温高圧のヘリウムガスを吐出す
る圧縮機と、この常温高圧のヘリウムガスを断熱膨張さ
せて低温を発生させる冷凍機と、この冷凍機の冷凍ステ
ージに接続され、周囲のガスを凝縮又は凝固して捕集す
るクライオパネルとで構成されているものが一般的であ
る。

しかも、上述のクライオポンプの冷凍能力は一定である
ため、被排気容器である真空チャンバーの真空度、及び
クライオパネルの温度に応じた動作制御は特に行われて
いないのが普通である。

このため、従来の改良されたクライオポンプとして、作
動ガスであるヘリウムガスの圧縮機側の圧縮能力を変化
させ吐出ガス量を制御して真空チャンバーの真空度やク
ライオパネルの温度により、冷凍機の冷凍能力を制御す
るものがある。

（発明が遠戚しようとする課題） しかし、従来のクライオポンプでは冷凍機側で冷凍能力
を制御出来ないため、又、従来の改良されたクライオポ
ンプでは圧縮機の圧縮能力を単独に１ｉＩＪ′ａシてい
るため、次のような欠点がある。

１）クライオパネルの温度や真空チャンバーの真空度に
応した冷凍機の最適運転が出来ない。

２）圧縮機の圧縮能力を単独に制御しているので、圧縮
機に余分な負荷を与えている。

３）１台の圧縮機で多数の冷ｆｉＬ機を運転する場合、
冷凍機ごとに冷凍能力の制御が出来ない。

本発明は上述の問題を解決して、クライオポンプの所要
性能を最適状態に制御すると共に、圧縮機も最適な負荷
状態に制御する運転制御方法を提供することを課題とす
る。

（課題を達成するための手段） 上述の課題を達成するために、作動ガスを圧縮する圧縮
機ｌＯと、この圧縮機１０より吐出された常温高圧の作
動ガスから低温を発生させる冷凍機２０と、この冷凍Ｓ
２０により冷却されるクライオパネルを設けたクライオ
ポンプにおいて、被排気容器の排気状態を設定値に維持
するために第一制御装置６０により前記冷凍機２０を駆
動するモータ２３の回転数を決定する冷凍機用の第一電
源周波数変換手段である第一インバータ４０の制御を行
うと共に、前記第一制御装置６０の制御信号により第二
制御装置６１は前記冷凍機２０が必要とする作動ガス量
を算出して前記圧縮機１０の圧縮能力を制御する圧縮機
用の第二電源周波数変換手段である第二インバータ４１
の制御を行うものである。

（作用〉 クライオポンプを使用した排気系で、クライオポンプの
冷凍機の駆動モータの電源周波数をクライオパネルの温
度変動や真空チャンバーの真空度の変動に応じて最適制
御し、クライオパネルの温度を設定値に維持すると共に
、前記冷凍機に必要な作動ガス量を算出して圧縮機の圧
縮能力を最適値に制御して圧縮機の無駄な運転を抑制す
る。

（実施例） 第１図は本発明の運転制御方法を実施するクライオポン
プの構成図である。このクライオポンプは常温低圧の作
動ガスを吸入し、常温高圧の作動ガスとして吐出する圧
縮機１０と、この圧縮機１０より吐出された常温高圧の
作動ガスを断熱膨張させて低温を発生させる冷凍機２０
と、この冷凍機２０の第１段冷凍ステージ２１と第２段
冷凍ステージ２２とにそれぞれ取付けられているクライ
オパネル３０．３１で横取されている。

これらの構成部材のうち、冷凍機２０を除く他の部分は
排気される真空チャンバー１００に接続されているケー
シング７０の内部に収容されている。

なお、第１段クライオパネル３０の上端にはバッフル８
０が設けられている。

上述のように構成されているクライオポンプの冷凍機２
０には圧縮機１０からの常温高圧の作動ガスの供給管９
０と、圧縮機１０へ断熱膨張済の常温低圧の作動ガスを
戻す戻り管９１が接続されている。

一方、冷凍機２０内の図示しないディスプレーサを駆動
するモータ２３は交流モータを使用しており、周波数変
換手段としての第一インバータ４０により駆動されるよ
うに横取されている。

この第一インバータ４０は前記第２段冷凍ステージ２２
に接続されている温度センサー５０、真空チャンバー１
００内の真空度を検出する圧力センサー５１に接続され
ている第一制御装置６０により制御されるように接続さ
れている。

更に、この第一制御装置６０の出力は第二制御装置６１
に接続されており゛、この第二制御装置６１の出力によ
り第二インバータ４１を制御して圧縮機１０の圧縮能力
を制御するように横取されている。

同図で一点鎖線は作動ガス系統、二点鎖線は第一制御装
置６０への人力信号系統、破線は制御信号系統である。

次に上述の装置を動作させる制御方法について説明する
。

先ず、真空チャンバー１００を図示しない粗引きポンプ
で所定の真空度まで粗引きしておく。

この後、圧縮機１０及び冷凍機２０の運転を開始する。

運転開始と共に、圧縮機１０から常温高圧状態の作動ガ
スは供給管９０を通り、モータ２３で駆動されている冷
凍機２０内の第１段及び第２段冷凍ステージ２１．２２
内で断熱膨張し、周囲から熱を奪って戻り管９１から再
び圧縮機１０に戻る。この動作の繰り返しにより、第１
段及び第２段冷凍ステージ２１．２２と、これらに接続
されている第１段及び第２段クライオパネル３０．３１
とハソフル８０は冷却されて行く。

この場合、冷凍機２０及び圧縮機１０の制御は次の動作
により行われる。

先ず、予め第２段冷凍ステージ２２の温度、又は真空チ
ャンバー１００の真空度を第一制御装置６０に設定して
おく。この設定値に対して、実際の温度、又は真空度を
次の何れかの方法により検出する。

その１は第２段冷凍ステージ２２に接触している温度セ
ンサー５０により温度検出し、その検出々力は同図二点
鎖線経路により第一制御装置に人力する。

その２は真空チャンバー１００内の真空度を検出する圧
力センサー５１の検出々力を二点鎖線経路により入力す
る。

これら何れかの入力信号により、第一制御装置６０は第
一インバータ４０を制御し、この周波数によりモータ２
３を回転せしめて冷凍機２０の動作サイクルを制御する
ことにより、断熱膨張を制御し、冷却能力を制御し、こ
れに関連した真空チャンバー１００の真空度を制御する
。

更に、第一制御装置６０の制御出力の一部は第二制御装
置６１にも入力し、この第二制御装置６１は上述の制御
された冷凍機２０の動作に必要な最適の作動ガス量を算
出し、このガス量を吐出するだけの圧縮機１０の圧縮能
力になるように第二インバータ４１を制御する。

これらの場合、モータ２３及び図示しない圧縮機のモー
タは交流モータを使用しており、電源周波数により回転
数が決まるので、第一制御装置６０は予め設定されてい
る第２段冷凍ステージ２２の温度、又は真空チャンバー
１００内の真空度（圧力）になるようにモータ２３を制
御すると同時に、第二制御装置６１を使用して必要最適
の作動ガスを冷凍機２０に供給するように圧縮機１０も
制御する。

（発明の効果） 上述のように、本発明の制御方法によれぽ、冷凍機２０
の回転数を予め設定した第２段冷凍ステージ２２の温度
、又は真空チャンバー１００の真空度と、実際の温度、
又は真空度とのずれに応じて変化させ、冷凍機２０はそ
の動作に必要なだけの作動ガスを得るように制御される
と共に、この必要なだけの作動ガスを吐出するように圧
縮機１０が第二制御装置６１により制御されて運転され
るので、圧縮機１０を駆動するための運転動力を無駄に
することなく効率の良い運転が出来る。

又、特に複数の冷凍機を並列運転する場合に効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の運転制御方法を実施するクライオポン
プの構成図である。 ｌＯ：圧縮機、　２０：冷凍機、　２３：モータ、４０
：第一インバータ、　４１：第二インバータ、６０：第
一制御装置、　６１：第二制御装置。 ４９３

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 作動ガスを圧縮する圧縮機と、この圧縮機より吐出され
   た常温高圧の作動ガスから低温を発生させる冷凍機と、
   この冷凍機により冷却されるクライオパネルを設けたク
   ライオポンプにおいて、被排気容器の排気状態を設定値
   に維持するために第一制御装置により前記冷凍機を駆動
   するモータの回転数を決定する冷凍機用の第一電源周波
   数変換手段の制御を行うと共に、前記第一制御装置の制
   御信号により第二制御装置は前記冷凍機が必要とする作
   動ガス量を算出して前記圧縮機の圧縮能力を制御する圧
   縮機用の第二電源周波数変換手段の制御を行うことを特
   徴とするクライオポンプの運転制御方法。