TW201833438A - 用於極低溫冷凍機的壓縮機單元及低溫泵系統 - Google Patents

Abstract

[課題] 本發明提供一種關於用於極低溫冷凍機的變頻器驅動的壓縮機單元之對振動進行處理之簡單的方法。 　　[解決手段] 壓縮機單元具備：依據閥指定訊號而控制旁通配管的流量之流量控制閥、壓縮機變頻器（170）、以及壓縮機控制器（168）。運轉頻率之可採用的值的範圍預先設定於從下限值至第1值為止的第1運轉頻率區間及從第2值至上限值為止的第2運轉頻率區間，從第1值至第2值為止的不使用頻率區間包括壓縮機構造部的自然頻率。目標流量在第1吐出流量與第2吐出流量的情況下，壓縮機控制器（168）決定變頻器指令訊號，使得運轉頻率設定於第2運轉頻率區間，並決定閥指定訊號，使得旁通配管的流量與從依據該變頻器指令訊號得到之壓縮機主體的吐出流量減去目標流量之差分流量一致。

Description

用於極低溫冷凍機的壓縮機單元及低溫泵系統

[0001] 本發明有關一種用於極低溫冷凍機的壓縮機單元及低溫泵系統。

[0002] 以往，已知有如下振動抑制技術，其係在搭載變頻器並將運轉頻率設為可變之所謂變頻壓縮機中，在振動感測器的檢測輸出大的情況下，變更壓縮機的運轉頻率。 [先前技術文獻] [專利文獻] 　　[0003] [專利文獻1] 日本特開2001-317470號專利公報

[發明欲解決之課題] 　　[0004] 已知有一種極低溫系統，其係具備極低溫冷凍機、以及用於供給作動氣體到該冷凍機的壓縮機單元。作為極低溫系統的一例，亦已知有一種具備將極低溫冷凍機作為冷卻源之極低溫裝置（例如低溫泵）之系統。 　　[0005] 在極低溫系統中，有時使用壓力目標值及壓力測定值來控制壓縮機單元的運轉頻率，以使例如冷凍機的作動氣體的高壓側和低壓側的差壓與設定值一致。由於能夠以最佳的（最小的）運轉頻率提供冷凍機所需目標的作動氣體流量，因此這樣的控制有助於減少系統的耗電量。 　　[0006] 假定在使用於變頻器中之運轉頻率範圍內包括壓縮機單元的配管等機械構造部的自然頻率。運轉中的壓縮機單元係本身成為振動源。若運轉頻率的值接近於自然頻率，則在壓縮機單元的機械構造部有可能引起共振。過度的振動和噪音、結構件的疲勞是不被期望的。 　　[0007] 為了避免這樣的問題，禁止採用運轉頻率接近於自然頻率的值者為佳。然而，這是意味在最佳的運轉頻率的值接近於自然頻率的情況下，不使用該值而代替使用遠離自然頻率的值。在將運轉頻率變更為更小的值之情況下，有來自壓縮機單元的供給流量相對於冷凍機所需的作動氣體流量不足之虞。在將運轉頻率變更為更大的值之情況下，壓縮機單元的耗電量增加，會導致如下不良結果，亦即，無法充份地獲得減少變頻器控制的耗電量之優點。 　　[0008] 作為根本之解決方案，亦可以考慮變更壓縮機單元的設計，以免機械構造部的自然頻率被包括在所使用之運轉頻率範圍內。然而，這樣的設計變更很費時間和工夫。 　　[0009] 本發明之一態樣的示例性目的之一，係提供一種有關使用於極低溫冷凍機的變頻器驅動的壓縮機單元對振動進行處理之簡單之方法。 [解決課題之手段] 　　[0010] 根據本發明的某一態樣，提供一種用於極低溫冷凍機的壓縮機單元。壓縮機單元具備：壓縮機構造部，其係包括：把極低溫冷凍機的作動氣體進行壓縮並吐出之壓縮機主體、運轉頻率可變且使壓縮機主體進行動作之壓縮機馬達、連接於壓縮機主體使得作動氣體從壓縮機主體吐出之高壓配管、連接於壓縮機主體使得作動氣體吸入到壓縮機主體之低壓配管、繞過壓縮機主體並將高壓配管連接於低壓配管之旁通配管、及設置於旁通配管使得依據閥指定訊號而控制旁通配管的流量之流量控制閥；壓縮機變頻器，其係依據變頻器指令訊號而控制壓縮機馬達的運轉頻率；以及壓縮機控制器，其係構成決定閥指定訊號及變頻器指令訊號，使得作動氣體以目標流量從壓縮機單元供給到極低溫冷凍機。運轉頻率可採用的值之範圍預先限定於從大於零的下限值至第1值為止的第1運轉頻率區間、以及從第2值至上限值為止的第2運轉頻率區間，第2值大於第1值。第1值及第2值被決定為從第1值至第2值為止的不使用頻率區間包括關於壓縮機構造部的至少一部分的至少1個自然頻率。運轉頻率的下限值、第1值、第2值及上限值，分別對應於壓縮機主體的下限吐出流量、第1吐出流量、第2吐出流量及上限吐出流量。在目標流量在第1吐出流量與第2吐出流量之間的情況下，壓縮機控制器決定變頻器指令訊號，使得運轉頻率設定於第2運轉頻率區間，並決定閥指定訊號，使得旁通配管的流量與從依據前述變頻器指令訊號得到之壓縮機主體的吐出流量減去目標流量之差分流量一致。 　　[0011] 依該態樣，運轉頻率的不使用區間以包括壓縮機構造部的自然頻率之方式而被決定，因此不易產生基於壓縮機主體的動作之壓縮機構造部的共振。並且，變頻器指令訊號以運轉頻率設定於第2運轉頻率區間之方式而被決定，因此作動氣體以目標流量上附加了剩餘流量（上述差分流量）之總計流量，係從壓縮機主體吐出到高壓配管。閥指定訊號以旁通配管的流量相當於該剩餘流量之方式而被決定，因此作動氣體從高壓配管回收到低壓配管，壓縮機單元可以以目標流量供給作動氣體到極低溫冷凍機。 　　[0012] 目標流量在第1吐出流量與第2吐出流量之間之情況下，壓縮機控制器係可以以運轉頻率取第2值來決定變頻器指令訊號。 　　[0013] 目標流量在下限吐出流量與第1吐出流量之間之情況下，壓縮機控制器可以決定變頻器指令訊號，使得運轉頻率設定於第1運轉頻率區間，並且可以決定閥指定訊號，使得流量控制閥關閉。在目標流量在第2吐出流量與上限吐出流量之間之情況下，壓縮機控制器可以決定變頻器指令訊號，使得運轉頻率設定於第2運轉頻率區間，並且可以決定閥指定訊號，使得流量控制閥關閉。 　　[0014] 目標流量在零與下限吐出流量之間之情況下，壓縮機控制器可以以運轉頻率取下限值來決定變頻器指令訊號，並且可以以旁通配管的流量與差分流量一致，來決定閥指定訊號。 　　[0015] 當運轉頻率從第1值切換為第2值時，壓縮機控制器可以對閥指定訊號和/或變頻器指令訊號實施平滑化處理。 　　[0016] 依本發明的一態樣，低溫泵系統具備：低溫泵，其係具備低溫板和用於冷卻該低溫板的極低溫冷凍機；壓縮機單元，其係具備：把極低溫冷凍機的作動氣體進行壓縮並吐出之壓縮機主體、運轉頻率可變且使前述壓縮機主體進行動作之壓縮機馬達、連接於前述壓縮機主體使得作動氣體從前述壓縮機主體吐出之高壓配管、連接於前述壓縮機主體使得作動氣體吸入到前述壓縮機主體之低壓配管、繞過前述壓縮機主體並將前述高壓配管連接於前述低壓配管之旁通配管、及設置於前述旁通配管使得依據閥指定訊號而控制前述旁通配管的流量之流量控制閥；壓縮機變頻器，其係依據變頻器指令訊號而控制前述壓縮機馬達的前述運轉頻率；以及控制器，其係構成決定前述閥指定訊號及前述變頻器指令訊號，使得作動氣體以目標流量從前述壓縮機單元供給到前述極低溫冷凍機運轉頻率可採用的值之範圍預先限定於從大於零的下限值至第1值為止的第1運轉頻率區間、以及從第2值至上限值為止的第2運轉頻率區間，第2值大於第1值。第1值及第2值被決定為從第1值至第2值為止的不使用頻率區間包括關於壓縮機構造部的至少一部分的至少1個自然頻率。運轉頻率的下限值、第1值、第2值及上限值，分別對應於壓縮機主體的下限吐出流量、第1吐出流量、第2吐出流量及上限吐出流量。在目標流量在第1吐出流量與第2吐出流量之間的情況下，控制器決定變頻器指令訊號，使得運轉頻率設定於第2運轉頻率區間，並決定閥指定訊號，使得旁通配管的流量與從依據前述變頻器指令訊號得到之壓縮機主體的吐出流量減去目標流量之差分流量一致。 　　[0017] 另外，在方法、裝置、系統等之間，相互置換以上構成要件的任意組合或本發明的構成要件或表現形式之裝置，作為本發明的態樣是同樣有效。 [發明效果] 　　[0018] 根據本發明，能夠提供一種有關使用於極低溫冷凍機的變頻器驅動的壓縮機單元之對振動進行處理之簡單的方法。

[0020] 以下，一邊參閱圖面，一邊詳細說明有關用以實施本發明之型態。另外，在說明中對同一元件標註同一符號，並適當省略重複說明。並且，以下所述之構成為例示，並非係限定任何本發明的範圍者。並且，以下說明中，在所參閱之圖式中，各構成構件的大小和厚度係為了便於說明者，未必一定表示實際尺寸和比例者。 　　[0021] 圖1為示意性表示有關本發明的一實施形態之低溫泵系統1000的整體構成之圖。低溫泵系統1000係為了真空裝置300的真空排氣而使用。真空裝置300是在真空環境下對物體進行處理之真空處理裝置，例如是離子植入裝置和濺射裝置等在半導體製造製程中使用之裝置。 　　[0022] 低溫泵系統1000包括複數台低溫泵10。這些低溫泵10安裝於真空裝置300的1個或複數個真空腔室（未圖示），為了將真空腔室內部的真空度提高至所希望的製程所要求之等級而使用。低溫泵10依據低溫泵控制器（以下，亦稱為CP控制器）100所決定之控制量而運轉。例如在真空腔室中可實現10-5Pa至10-8Pa程度的高真空度。在圖示例中，低溫泵系統1000中包括11台低溫泵10。複數個低溫泵10可以是均具有同一排氣性能之低溫泵，亦可以是具有不同之排氣性能之低溫泵。 　　[0023] 低溫泵系統1000具備CP控制器100。CP控制器100控制低溫泵10及壓縮機單元102、104。CP控制器100具備：執行各種運算處理之CPU、儲存各種控制程式之ROM、作為用於儲存資料和執行程式的工作區域而利用之RAM、輸出入介面、以及記憶裝置（memory）等。並且，CP控制器100構成為亦能夠與用於控制真空裝置300的主控制器（未圖示）進行通訊。真空裝置300的主控制器亦可稱為把包括低溫泵系統1000之真空裝置300的各構成要件予以統括之上位的控制器。 　　[0024] CP控制器100係構成與低溫泵10及壓縮機單元102、104為異體。CP控制器100係與低溫泵10及壓縮機單元102、104連接成可以相互通訊。低溫泵10係分別具備與CP控制器100進行通訊之用於處理輸出入的IO模組50（參閱圖4）。CP控制器100與各IO模組50藉由控制通訊線而連接。圖1中用虛線來表示低溫泵10與CP控制器100的控制通訊線及壓縮機單元102、104與CP控制器100的控制通訊線。另外，CP控制器100可以與任一個低溫泵10或壓縮機單元102、104構成為一體。 　　[0025] CP控制器100可以由單一的控制器構成，亦可以包括各自發揮相同或不同功能之複數個控制器。例如CP控制器100可以具備設置於各壓縮機單元，並決定各壓縮機單元的控制量之壓縮機控制器、以及統括低溫泵系統之低溫泵控制器。 　　[0026] 低溫泵系統1000具備至少包括第1壓縮機單元102及第2壓縮機單元104之複數個壓縮機單元。壓縮機單元係為了使作動氣體在包括低溫泵10之閉合之流體迴路中循環而設置。壓縮機單元從低溫泵10回收作動氣體並進行壓縮，然後，再次向低溫泵10送出。壓縮機單元遠離真空裝置300或者設置於真空裝置300的附近。壓縮機單元依據壓縮機控制器168（參閱圖4）所決定之控制量而運轉。或者，依據CP控制器100所決定之控制量而運轉。 　　[0027] 以下，作為代表例對具有2台壓縮機單元102、104之低溫泵系統1000進行說明，但本發明並不限定於此。亦可以構成3台以上的壓縮機單元以與這些壓縮機單元102、104相同的方式與複數個低溫泵10並聯連接之低溫泵系統1000。另外，圖1所示之低溫泵系統1000分別具備複數個低溫泵10及壓縮機單元102、104，但亦可以將低溫泵10或壓縮機單元102、104設為1台。 　　[0028] 複數個低溫泵10和複數個壓縮機單元102、104藉由作動氣體配管系統106而連接。配管系統106係構成與複數個低溫泵10和複數個壓縮機單元102、104彼此並聯連接，以使作動氣體在複數個低溫泵10與複數個壓縮機單元102、104之間流通。藉由配管系統106，複數個壓縮機單元的各壓縮機單元與1台低溫泵10並聯連接，複數個低溫泵10之各低溫泵與1台壓縮機單元並聯連接。 　　[0029] 配管系統106包括內部配管108和外部配管110而構成。內部配管108形成於真空裝置300的內部，並包括內部供給管路112及內部返回管路114。外部配管110設置於真空裝置300的外部，並包括外部供給管路120及外部返回管路122。外部配管110連接真空裝置300和複數個壓縮機單元102、104。 　　[0030] 內部供給管路112連接於各低溫泵10的供氣口42（參閱圖2）、內部返回管路114連接於各低溫泵10的排氣口44（參閱圖2）。並且，內部供給管路112在真空裝置300的供氣埠116連接於外部配管110的外部供給管路120的一端，內部返回管路114在真空裝置300的排氣埠118連接於外部配管110的外部返回管路122的一端。 　　[0031] 外部供給管路120的另一端連接於第1歧管124，外部返回管路122的另一端連接於第2歧管126。於第1歧管124，連接有第1壓縮機單元102的第1吐出配管128及第2壓縮機單元104的第2吐出配管130的一端。第1吐出配管128及第2吐出配管130的另一端分別連接於所對應之各壓縮機單元102、104的吐出埠148（參閱圖3）。於第2歧管126，連接有第1壓縮機單元102的第1吸入配管132及第2壓縮機單元104的第2吸入配管134的一端。第1吸入配管132及第2吸入配管134的另一端分別連接於所對應之各壓縮機單元102、104的吸入埠146（參閱圖3）。 　　[0032] 藉此，用於將從複數個壓縮機單元102、104的各壓縮機單元送出之作動氣體進行匯集並供給到複數個低溫泵10的通用的供給管路由內部供給管路112及外部供給管路120構成。並且，用於將從複數個低溫泵10排出之作動氣體進行匯集並使其返回到複數個壓縮機單元102、104的通用的返回管路由內部返回管路114及外部返回管路122構成。並且，複數個壓縮機單元的各壓縮機單元藉由各壓縮機單元所附帶之單獨配管而連接於共通管路。在單獨配管與共通管路的連接部，設置有用於使單獨配管合流的歧管。第1歧管124在供給側使單獨配管合流，第2歧管126在回收側使單獨配管合流。 　　[0033] 依據使用低溫泵系統1000之場所（例如半導體製造工廠）中之各種裝置的配置，上述共通管路亦有可能（不同於圖示）成為相當長的長度。藉由將作動氣體匯集於共通管路，與將複數個壓縮機的各個壓縮機分別連接於真空裝置之情況相比，能夠縮短總體的配管長度。並且，採用在每一個作動氣體的供給對象（例如低溫泵系統1000中為各低溫泵10）上連接有複數個壓縮機之配管結構，因此亦具有冗餘度。將複數個壓縮機並聯配置於各個對象（例如低溫泵）並進行運轉，藉此分擔對複數個壓縮機的負載。 　　[0034] 圖2係示意性表示本發明的一實施形態之低溫泵10之剖視圖。低溫泵10具備冷卻至第1冷卻溫階之第1低溫板、及冷卻至比第1冷卻溫階更低溫度的第2冷卻溫階之第2低溫板。於第1低溫板，在第1冷卻溫階中蒸氣壓低的氣體經由凝結而被捕獲並排出。例如排出蒸氣壓比基準蒸氣壓（例如10-8Pa）低的氣體。於第2低溫板，在第2冷卻溫階中蒸氣壓低的氣體經由凝結而被捕獲並排出。於第2低溫板，表面形成有吸附區域，以便捕獲即使在第2溫階中亦因蒸氣壓高而不會凝結之非凝結性氣體。吸附區域例如藉由在板表面設置吸附劑而形成。非凝結性氣體被吸附到冷卻至第2溫階之吸附區域而排出。 　　[0035] 圖2所示之低溫泵10具備冷凍機12、板構造體14及熱遮蔽件16。冷凍機12藉由吸入作動氣體並使其在內部膨脹而吐出之熱循環而產生寒冷。板構造體14包括複數個低溫板，這些板藉由冷凍機12而被冷卻。於板表面，形成有藉由將氣體進行凝結或吸附而用於捕獲並排出的極低溫面。在低溫板的表面（例如背面），通常，設置有用於吸附氣體的活性碳等吸附劑。熱遮蔽件16為了從周圍的輻射熱中保護板構造體14而設置。 　　[0036] 低溫泵10係所謂縱型的低溫泵。縱型的低溫泵係指冷凍機12沿熱遮蔽件16的軸方向插入而配置之低溫泵。另外，本發明同樣能夠應用於所謂橫型的低溫泵中。橫型的低溫泵係指冷凍機的第2級冷卻台沿與熱遮蔽件16的軸方向交叉之方向（通常為正交方向）插入而配置之低溫泵。另外，圖1中示意性表示橫型的低溫泵10。 　　[0037] 冷凍機12乃是吉福德-麥克馬洪式冷凍機（所謂之GM冷凍機）。並且，冷凍機12為2級式冷凍機，具有第1級缸18、第2級缸20、第1冷卻台22、第2冷卻台24及冷凍機馬達26。第1級缸18和第2級缸20串聯連接，並分別內置有彼此連接之第1級置換器及第2級置換器（未圖示）。第1級置換器及第2級置換器的內部組裝有蓄冷材料。另外，冷凍機12可以係除了2級GM冷凍機以外的冷凍機，可以使用例如單級GM冷凍機，亦可以使用脈管冷凍機（pulse tube refrigerator）或索耳未冷凍機（Solvay refrigerator）。 　　[0038] 冷凍機12包括為了週期性地反覆進行作動氣體的吸入和吐出而週期性地切換作動氣體的流路之流路切換機構。流路切換機構包括例如閥門部和驅動閥門部之驅動部。閥門部例如是旋轉閥，驅動部係用於使旋轉閥旋轉的馬達。馬達例如可以是AC馬達或DC馬達。並且，流路切換機構可以是藉由線型馬達而被驅動之直接傳動式（direct acting type）的機構。 　　[0039] 在第1級缸18的一端設置有冷凍機馬達26。冷凍機馬達26設置於在第1級缸18的端部形成之馬達用殼體27的內部。冷凍機馬達26以第1級置換器及第2級置換器能夠分別在第1級缸18及第2級缸20的內部可以進行往復移動之方式連接於第1級置換器及第2級置換器。並且，冷凍機馬達26以使設置於馬達用殼體27內部之可動閥（未圖示）能夠進行正反向旋轉之方式連接於該閥。 　　[0040] 第1冷卻台22設置於第1級缸18的第2級缸20側的端部，亦即，第1級缸18與第2級缸20的連接部。並且，第2冷卻台24設置於第2級缸20的末端。第1冷卻台22及第2冷卻台24例如藉由焊接而分別固定於第1級缸18及第2級缸20。 　　[0041] 冷凍機12係通過設置於馬達用殼體27的外側之供氣口42及排氣口44而連接於壓縮機單元102或104。關於低溫泵10與壓縮機單元102、104的連接關係，如參閱圖1所進行之說明。 　　[0042] 冷凍機12使從壓縮機單元102、104供給之高壓作動氣體（例如氦氣等）在內部膨脹，從而，在第1冷卻台22及第2冷卻台24產生寒冷。壓縮機單元102、104回收藉由冷凍機12而膨脹之作動氣體，並再次進行加壓而供給到冷凍機12。 　　[0043] 具體而言，首先，高壓作動氣體從壓縮機單元102、104供給到冷凍機12。此時，冷凍機馬達26在連通供氣口42和冷凍機12的內部空間之狀態下，驅動馬達用殼體27內部的可動閥。若冷凍機12的內部空間被高壓作動氣體所填滿，則可動閥藉由冷凍機馬達26而被切換，冷凍機12的內部空間與排氣口44連通。藉此，作動氣體進行膨脹而回收至壓縮機單元102、104。與可動閥的動作同步，第1級置換器及第2級置換器分別在第1級缸18及第2級缸20的內部進行往復移動。藉由反覆進行該種熱循環，冷凍機12使第1冷卻台22及第2冷卻台24產生寒冷。 　　[0044] 第2冷卻台24冷卻至比第1冷卻台22更低的溫度。第2冷卻台24冷卻至例如10K至20K左右，第1冷卻台22冷卻至例如80K至100K左右。第1冷卻台22上安裝有用於測定第1冷卻台22的溫度的第1溫度感測器23，第2冷卻台24上安裝有用於測定第2冷卻台24的溫度的第2溫度感測器25。 　　[0045] 在冷凍機12的第1冷卻台22上，熱遮蔽件16以熱連接之狀態被固定，在冷凍機12的第2冷卻台24上，板構造體14以熱連接之狀態被固定。因此，熱遮蔽件16冷卻至與第1冷卻台22相同程度的溫度，板構造體14冷卻至與第2冷卻台24相同程度的溫度。熱遮蔽件16形成為一端具有開口部31之圓筒狀的形狀。開口部31藉由熱遮蔽件16的筒狀側面的端部內面而被分隔。 　　[0046] 另一方面，在與熱遮蔽件16的開口部31相反的一側，亦即，在泵底部側的另一端形成有閉塞部28。閉塞部28藉由在熱遮蔽件16的圓筒狀側面的泵底部側的端部向徑向內側延伸之凸緣部形成。圖2所示之低溫泵10為縱型的低溫泵，因此該凸緣部安裝於冷凍機12的第1冷卻台22。經此，在熱遮蔽件16的內部形成有圓柱狀的內部空間30。冷凍機12沿熱遮蔽件16的中心軸向內部空間30突出，第2冷卻台24成為插入到內部空間30之狀態。 　　[0047] 另外，在橫型的低溫泵的情況下，閉塞部28通常完全被閉塞。冷凍機12從形成於熱遮蔽件16的側面之冷凍機安裝用開口部，沿與熱遮蔽件16的中心軸正交之方向，向內部空間30突出配置。冷凍機12的第1冷卻台22安裝於熱遮蔽件16的冷凍機安裝用開口部，冷凍機12的第2冷卻台24配置於內部空間30。在第2冷卻台24上安裝有板構造體14。藉此，板構造體14配置於熱遮蔽件16的內部空間30。板構造體14可以經由適當之形狀的板安裝構件而安裝於第2冷卻台24。 　　[0048] 並且，在熱遮蔽件16的開口部31安裝有阻擋體32。阻擋體32在熱遮蔽件16的中心軸方向上與板構造體14隔著間隔而設置。阻擋體32安裝於熱遮蔽件16的開口部31側的端部，並冷卻至與熱遮蔽件16相同程度的溫度。當從真空腔室80側觀察時，阻擋體32可以形成為例如同心圓狀，或者亦可以形成為格子狀等其他的形狀。另外，在阻擋體32與真空腔室80之間設置有閘閥（未圖示）。該閘閥例如在使低溫泵10作動時關閉，在藉由低溫泵10使真空腔室80排氣時開啟。真空腔室80設置於例如圖1所示之真空裝置300。 　　[0049] 熱遮蔽件16、阻擋體32、板構造體14及冷凍機12的第1冷卻台22及第2冷卻台24收納於泵殼34的內部。泵殼34串聯連接直徑不同之2個圓筒而形成。開放泵殼34的大直徑的圓筒側端部，與真空腔室80的連接用凸緣部36向徑向外側延伸而形成。並且泵殼34的小直徑的圓筒側端部固定於冷凍機12的馬達用殼體27。低溫泵10經由泵殼34的凸緣部36氣密地固定於真空腔室80的排氣用開口，並形成與真空腔室80的內部空間成為一體的氣密空間。泵殼34及熱遮蔽件16均形成為圓筒狀，並配設於同軸上。泵殼34的內徑稍微大於熱遮蔽件16的外徑，因此熱遮蔽件16與泵殼34的內面之間保持若干間隔地配置。 　　[0050] 當低溫泵10作動時，首先，在其作動之前，使用其他適當之粗抽泵將真空腔室80的內部粗抽至1Pa～10Pa左右。之後，使低溫泵10作動。第1冷卻台22及第2冷卻台24藉由冷凍機12的驅動而被冷卻，與這些熱連接之熱遮蔽件16、阻擋體32、板構造體14亦被冷卻。 　　[0051] 被冷卻之阻擋體32冷卻從真空腔室80向低溫泵10的內部飛來之氣體分子，並使在該冷卻溫度下蒸氣壓充份變低之氣體（例如水分等）凝結於表面並排出。在阻擋體32的冷卻溫度下蒸氣壓未充份變低之氣體通過阻擋體32之後，進入到熱遮蔽件16的內部。在已進入之氣體分子中，在板構造體14的冷卻溫度下蒸氣壓充份變低之氣體（例如氬氣等）凝結於板構造體14的表面並排出。在該冷卻溫度下蒸氣壓亦未充份變低之氣體（例如氫氣等）藉由接著於板構造體14的表面並冷卻之吸附劑而被吸附並排出。藉此，低溫泵10能夠使真空腔室80內部的真空度達到所希望的等級。 　　[0052] 圖3為示意性表示本發明的一實施形態之第1壓縮機單元102之圖。在本實施例中第2壓縮機單元104亦具有與第1壓縮機單元102相同的構成。壓縮機單元102包括使氣體升壓之壓縮機主體140、用於將從外部供給之低壓氣體供給到壓縮機主體140的低壓配管142、及用於將藉由壓縮機主體140而被壓縮之高壓氣體向外部送出的高壓配管144而構成。 　　[0053] 如圖1所示，低壓氣體在藉由第1吸入配管132而被供給到第1壓縮機單元102。第1壓縮機單元102藉由吸入埠146而接收來自低溫泵10的返回氣體，作動氣體被送至低壓配管142。吸入埠146被設置於低壓配管142的末端，在第1壓縮機單元102的壓縮機框體138。低壓配管142連接吸入埠146和壓縮機主體140的吸入口。 　　[0054] 低壓配管142在中途具備作為用於去除返回氣體中所包含之脈動的容積的儲槽150。儲槽150設置於吸入埠146與朝向後述旁通機構152的分叉之間。用儲槽150中去除了脈動之作動氣體，係藉由低壓配管142被供給到壓縮機主體140。在儲槽150的內部，可以設置有用於從氣體中去除不需要之微粒等的過濾器。在儲槽150與吸入埠146之間，可以連接有用於從外部補充作動氣體的接收埠及配管。 　　[0055] 壓縮機主體140例如是渦旋式或旋轉式泵，為發揮使所吸入之氣體升壓之功能者。於壓縮機主體140，設置有壓縮機馬達172，壓縮機主體140藉由壓縮機馬達172而被驅動。壓縮機主體140將已被升壓之作動氣體送出到高壓配管144。壓縮機主體140做成使用油進行冷卻之構成，使油循環之油冷卻配管附帶設置於壓縮機主體140。因此，已被升壓之作動氣體在混入了若干該油之狀態下送出到高壓配管144。 　　[0056] 因此，於高壓配管144，在其中途設置有油分離器154。藉由油分離器154從作動氣體分離之油返回到低壓配管142，並可以藉由低壓配管142而返回到壓縮機主體140。油分離器154中可以設置有用於釋放過大的高壓的釋放閥。 　　[0057] 在連接壓縮機主體140和油分離器154之高壓配管144的中途，可以設置有用於冷卻從壓縮機主體140送出之高壓作動氣體的熱交換器（未圖示）。熱交換器例如藉由冷卻水冷卻作動氣體。並且，該冷卻水亦可以利用在為了冷卻將壓縮機主體140進行冷卻的油。在高壓配管144上亦可以設置有在熱交換器的上游及下游中的至少一方測定作動氣體的溫度之溫度感測器。 　　[0058] 已經由油分離器154之作動氣體，係藉由高壓配管144被送至吸附器156。吸附器156係例如為了從作動氣體中去除藉由儲槽150內的過濾器或油分離器154等流路上的污染物去除機構未被去除之污染成分而設置。吸附器156例如藉由吸附而去除氣化的油成分。 　　[0059] 吐出埠148被設置於高壓配管144的末端，在第1壓縮機單元102的壓縮機框體138。亦即，高壓配管144連接壓縮機主體140和吐出埠148，在其中途設置有油分離器154及吸附器156。經由吸附器156之作動氣體通過吐出埠148向低溫泵10送出。 　　[0060] 第1壓縮機單元102具備旁通機構152，該旁通機構具有將低壓配管142和高壓配管144相連之旁通配管158。在圖示的實施例中，旁通配管158在儲槽150與壓縮機主體140之間，從低壓配管142分叉。並且，旁通配管158在油分離器154與吸附器156之間從高壓配管144分叉。 　　[0061] 旁通機構152具備控制閥，該控制閥用於對不會向低溫泵10送出，而從高壓配管144向低壓配管142繞過之作動氣體流量進行控制。在圖示的實施例中，在旁通配管158的中途並聯設置有第1控制閥（亦稱為均壓閥）160及第2控制閥（亦稱為釋放閥）162。均壓閥160例如是常開型電磁閥。藉此，第1壓縮機單元102的運轉停止（亦即，對第1壓縮機單元102的供電停止的話）的話，則均壓閥160打開，低壓配管142和高壓配管144的壓力變得相等。釋放閥162例如是常閉型電磁閥。在本實施例中，釋放閥162在第1壓縮機單元102的運轉中使用作為旁通配管158的流量控制閥。 　　[0062] 第1壓縮機單元102具備：用於測定來自低溫泵10的返回氣體的壓力的第1壓力感測器164、以及用於測定對低溫泵10的送出氣體的壓力的第2壓力感測器166。在第1壓縮機單元102的動作中，送出氣體比返回氣體更為高壓，因此以下將第1壓力感測器164及第2壓力感測器166亦分別稱為低壓感測器及高壓感測器。 　　[0063] 第1壓力感測器164為了測定低壓配管142的壓力而設置，第2壓力感測器166為了測定高壓配管144的壓力而設置。第1壓力感測器164係例如設置於儲槽150，在儲槽150中測定去除了脈動的返回氣體的壓力。第1壓力感測器164亦可以設置於低壓配管142之任意的位置。第2壓力感測器166設置於油分離器154與吸附器156之間。第2壓力感測器166亦可以設置於高壓配管144之任意的位置。 　　[0064] 另外，第1壓力感測器164及第2壓力感測器166可以設置於第1壓縮機單元102的外部，例如亦可以設置於第1吸入配管132及第1吐出配管128。並且，旁通機構152亦可以設置於第1壓縮機單元102的外部，例如亦可以由旁通配管158來連接第1吸入配管132和第1吐出配管128。 　　[0065] 圖3中示出之壓縮機構造部136包括：壓縮機主體140、低壓配管142、高壓配管144、吸入埠146、吐出埠148、儲槽150、旁通機構152、油分離器154、吸附器156、旁通配管158、均壓閥160、釋放閥162、第1壓力感測器164、第2壓力感測器166、以及壓縮機馬達172。這些構成要件收納於壓縮機框體138中。 　　[0066] 圖4為與本實施形態之低溫泵系統1000有關之控制方塊圖。圖4表示與本發明的一實施形態相關之低溫泵系統1000的主要部分。就複數個低溫泵10中的1個，示出內部的詳細情況，關於其他低溫泵10，因相同故而省略圖示。同樣地，關於第1壓縮機單元102示出詳細的情況，第2壓縮機單元104與其相同的緣故，所以省略內部的圖示。 　　[0067] CP控制器100係如上述般，與各低溫泵10的IO模組50連接成可以通訊。IO模組50包括：冷凍機變頻器52、以及訊號處理部54。冷凍機變頻器52將從外部電源例如商用電源所供給之規定的電壓及頻率的電力進行調整，並供給到冷凍機馬達26。應供給到冷凍機馬達26之電壓及頻率藉由CP控制器100而被控制。 　　[0068] CP控制器100依據感測器輸出訊號來決定指令控制量。訊號處理部54，係把從CP控制器100發送之指令控制量，向冷凍機變頻器52進行中繼。例如訊號處理部54將來自CP控制器100的指令訊號變換成能夠用冷凍機變頻器52而進行處理之訊號，並發送到冷凍機變頻器52。指令訊號包括表示冷凍機馬達26的運轉頻率之訊號。並且，訊號處理部54，係把低溫泵10的各種感測器的輸出，向CP控制器100進行中繼。例如，訊號處理部54，係把感測器輸出訊號變換成能夠用CP控制器100進行處理之訊號，並發送到CP控制器100。 　　[0069] 於IO模組50的訊號處理部54，連接有包括第1溫度感測器23及第2溫度感測器25之各種感測器。如上述，第1溫度感測器23測定冷凍機12的第1冷卻台22的溫度，第2溫度感測器25測定冷凍機12的第2冷卻台24的溫度。第1溫度感測器23及第2溫度感測器25分別週期性地測定第1冷卻台22及第2冷卻台24的溫度，並輸出表示測定溫度之訊號。第1溫度感測器23及第2溫度感測器25的測定值每隔規定時間輸入到CP控制器100，並儲存和保持於CP控制器100的規定的記憶區域中。 　　[0070] CP控制器100依據低溫板的溫度而控制冷凍機12。CP控制器100對冷凍機12賦予指令訊號，以使低溫板的實際溫度追隨目標溫度。例如CP控制器100藉由回饋控制而生成冷凍機變頻器指令訊號，以使第1級低溫板的目標溫度與第1溫度感測器23的測定溫度的偏差最小。冷凍機變頻器指令訊號從CP控制器100經由IO模組50賦予到冷凍機變頻器52。冷凍機變頻器52依據冷凍機變頻器指令訊號而控制冷凍機馬達26的運轉頻率。冷凍機馬達26的轉速亦即冷凍機12的熱循環的頻率，係根據冷凍機馬達26的運轉頻率而定。第1級低溫板的目標溫度根據例如在真空腔室80中進行之程序而被定為規格。該情況下，冷凍機12的第2冷卻台24及板構造體14冷卻至依據冷凍機12的規格及來自外部的熱負載而定之溫度。 　　[0071] 在第1溫度感測器23的測定溫度比目標溫度更為高溫之情況下，CP控制器100為了增加冷凍機馬達26的運轉頻率而對IO模組50輸出冷凍機變頻器指令訊號。與馬達運轉頻率的增加連動，冷凍機12中之熱循環的頻率亦增加，冷凍機12的第1冷卻台22朝目標溫度而被冷卻。相反地，在第1溫度感測器23的測定溫度比目標溫度更為低溫之情況下，冷凍機馬達26的運轉頻率減少，冷凍機12的第1冷卻台22朝目標溫度而被升溫。 　　[0072] 通常，第1冷卻台22的目標溫度被設定為定值。藉此，在對低溫泵10的熱負載增加時，CP控制器100輸出冷凍機變頻器指令訊號使得冷凍機馬達26的運轉頻率增加，在對低溫泵10的熱負載減少時，輸出冷凍機變頻器指令訊號使得冷凍機馬達26的運轉頻率減少。另外，目標溫度也可以適當地變動，例如可以依次設定低溫板的目標溫度使得作為目標的環境壓力實現於排氣對象容積。並且，CP控制器100亦可以控制冷凍機馬達26的運轉頻率，使得第2級低溫板的實際溫度與目標溫度一致。 　　[0073] 在典型的低溫泵中，熱循環的頻率始終設為恆定。以較大的頻率進行運轉之方式設定，以便能夠從常溫向泵動作溫度急劇冷卻，在來自外部的熱負載小的情況下，由加熱器進行加熱來調整低溫板的溫度。因此，耗電量變大。相對於此，在本實施形態中，因為配合低溫泵10的熱負載而控制熱循環頻率，所以能夠實現節能性優異之低溫泵。並且，未必一定設置加熱器，這亦有助於耗電量的減少。 　　[0074] CP控制器100係與壓縮機控制器168連接成可以通訊。本發明的一實施形態之低溫泵系統1000的控制部，係以包括CP控制器100及壓縮機控制器168之複數個控制器所構成。在其他一實施例中，低溫泵系統1000的控制部可以藉由單一的CP控制器100而構成，於壓縮機單元102、104可以設置有IO模組來代替壓縮機控制器168。該情況下，IO模組在CP控制器100與壓縮機單元102、104的各構成要件之間，中繼控制訊號。並且，壓縮機控制器168可以構成CP控制器100的一部分。 　　[0075] 壓縮機控制器168，係依據來自CP控制器100的控制訊號，或者與CP控制器100獨立地，控制第1壓縮機單元102。在一實施例中，壓縮機控制器168從CP控制器100接收表示各種設定值之訊號，並使用該設定值來控制第1壓縮機單元102。壓縮機控制器168依據感測器輸出訊號來決定指令控制量。與CP控制器100同樣地，壓縮機控制器168具備：執行各種運算處理之CPU、儲存各種控制程式之ROM、作為用於儲存資料或執行程式的工作區域而被利用之RAM、輸出入介面、以及記憶裝置等。 　　[0076] 並且，壓縮機控制器168，係把表示第1壓縮機單元102的運轉狀態之訊號，發送到CP控制器100。表示運轉狀態之訊號，係例如包括：第1壓力感測器164及第2壓力感測器166的測定壓力、釋放閥162的開度或控制電流、壓縮機馬達172的運轉頻率等。 　　[0077] 第1壓縮機單元102包括：壓縮機變頻器170、以及壓縮機馬達172。壓縮機馬達172乃是使壓縮機主體140動作且運轉頻率可變之馬達，並設置於壓縮機主體140。與冷凍機馬達26同樣地，作為壓縮機馬達172，可以採用各種馬達。壓縮機控制器168，係生成壓縮機變頻器指令訊號，並輸出到壓縮機變頻器170。壓縮機變頻器170依據壓縮機變頻器指令訊號而控制壓縮機馬達172的運轉頻率。配合壓縮機馬達172的運轉頻率而控制壓縮機馬達53的轉速。壓縮機變頻器170，係依據壓縮機變頻器指令訊號而調整從外部電源例如商用電源所供給之規定的電壓及頻率的電力，並供給到壓縮機馬達172。應供給到壓縮機馬達172之電壓及頻率依據壓縮機變頻器指令訊號而被決定。 　　[0078] 於壓縮機控制器168，連接有包括第1壓力感測器164及第2壓力感測器166之各種感測器。如上述，第1壓力感測器164係週期性地測定壓縮機主體140吸入側的壓力，第2壓力感測器166係週期性地測定壓縮機主體140的吐出側的壓力。第1壓力感測器164及第2壓力感測器166的測定值每隔規定時間輸入到壓縮機控制器168，並儲存和保持於壓縮機控制器168的規定的記憶區域。 　　[0079] 於壓縮機控制器168，連接有上述的釋放閥162。用於驅動釋放閥162的釋放閥驅動器174附帶設置於釋放閥162，釋放閥驅動器174連接於壓縮機控制器168。壓縮機控制器168生成釋放閥指令訊號，並輸出到釋放閥驅動器174。釋放閥指令訊號為確定釋放閥162的開度者，釋放閥驅動器174係把釋放閥162控制在該開度。經此，釋放閥162係設置於旁通配管158，依據釋放閥指令訊號控制旁通配管158的流量。釋放閥驅動器174可以組裝到壓縮機控制器168。 　　[0080] 壓縮機控制器168係控制壓縮機主體140，使得壓縮機單元102的輸入輸出口之間的差壓（以下，有時亦稱為壓縮機差壓）維持在目標差壓。例如，壓縮機控制器168執行回饋控制，使得把壓縮機單元102的輸入輸出口之間的差壓設為定值。在一實施例中，壓縮機控制器168係由第1壓力感測器164及第2壓力感測器166的測定值，求出壓縮機差壓。壓縮機控制器168係決定壓縮機馬達172的運轉頻率，使得壓縮機差壓與目標值一致。壓縮機控制器168係控制壓縮機變頻器170，以實現前述運轉頻率。另外，差壓的目標值在執行差壓恆定控制中可以變更。 　　[0081] 藉由這樣的差壓恆定控制，可實現耗電量更進一步的減少。在對低溫泵10及冷凍機12的熱負載小的情況下，冷凍機12中的熱循環頻率藉由上述低溫板溫度調整控制而變小。 　　藉此，在冷凍機12中所需作動氣體量變小。此時，超過需要量之氣體量能夠從壓縮機單元102送出。藉此，壓縮機單元102的輸入輸出口間差壓增大。然而，在本實施形態中，控制壓縮機馬達172的運轉頻率被使得壓縮機差壓為恆定。該情況下，壓縮機馬達172的運轉頻率變小，以使差壓朝目標值減小。從而，如典型的低溫泵般，與始終以恆定的運轉頻率使壓縮機運轉之情況相比，能夠減少耗電量。 　　[0082] 另一方面，在對低溫泵10的熱負載變大時，增加壓縮機馬達172的運轉頻率，使得壓縮機差壓為恆定。因此，因為可以充份地確保供給到冷凍機12之氣體量，所以可以把起因於熱負載的增加所致之低溫板溫度之從目標溫度的背離，抑制在最小限度。 　　[0083] 特別是，為了吸入作動氣體而在高壓側打開閥門之時序在複數個冷凍機12中重疊或極其接近時，所需氣體的總量變大。例如，使壓縮機僅以恆定的吐出流量運轉之情況下，或者在壓縮機的吐出壓力不充份之情況下，與先打開閥門而吸氣之冷凍機相比，後打開閥門的冷凍機之被供給的氣體量變小。在複數個冷凍機12之間的供給氣體量的差異導致產生冷凍機12之間的冷凍能力的偏差。與這樣的情況相比，藉由執行差壓控制而能夠充份地確保對冷凍機12的作動氣體流量。差壓控制不僅有助於節能性，而且亦能夠抑制複數個冷凍機12之間的冷凍能力的偏差。 　　[0084] 圖5為用於說明本發明的一實施形態之壓縮機單元運轉控制的控制流程的圖。圖5中示出之控制處理，係在低溫泵10的運轉中，經由壓縮機控制器168以規定的週期反覆執行。該處理係在各壓縮機單元102、104各自的壓縮機控制器168中，從其他壓縮機單元102、104獨立出來執行。圖5中用虛線來區隔表示壓縮機控制器168中之運算處理之部分，用單點鏈線來區隔表示壓縮機單元102、104的硬體的動作之部分。 　　[0085] 壓縮機控制器168具備：控制量運算部176。控制量運算部176係構成例如，運算至少用於差壓恆定控制的指令控制量。該實施例中，運算出的指令控制量被分配於壓縮機馬達172的運轉頻率和釋放閥162的開度而執行差壓恆定控制。於其他一實施例中，可以僅將壓縮機馬達172的運轉頻率及釋放閥162的開度中的一個作為指令控制量而執行差壓恆定控制。控制量運算部176係如後述，可以構成運算用於差壓恆定控制、吐出壓力控制及吸入壓力的控制中的至少任一種控制的指令控制量。 　　[0086] 如圖5所示，壓縮機控制器168中預先設定並輸入有目標差壓ΔP₀ 。目標差壓例如設定於CP控制器100中，並賦予到壓縮機控制器168。由第1壓力感測器164測定吸入側的測定壓力PL，由第2壓力感測器166測定吐出側的測定壓力PH，並從各感測器賦予到壓縮機控制器168。通常，第1壓力感測器164的測定壓力PL比第2壓力感測器166的測定壓力PH更為低壓。 　　[0087] 壓縮機控制器168具備偏差運算部178，該偏差運算部從吐出側測定壓力PH減去吸入側測定壓力PL而求出測定差壓ΔP，進而，從設定差壓ΔP₀ 減去測定差壓ΔP而求出差壓偏差e。壓縮機控制器168的控制量運算部176係例如藉由包括PD運算或PID運算之規定的控制量運算處理，從差壓偏差e算出指令控制量D。 　　[0088] 另外，如圖示，壓縮機控制器168可以別於控制量運算部176而另外具備偏差運算部178，控制量運算部176也可以具備偏差運算部178。並且，在控制量運算部176的後段可以設置有用於把指令控制量D予以進行規定時間乘法運算並賦予到輸出分配處理部180之積分運算部。 　　[0089] 壓縮機控制器168具備把指令控制量D分配於第1指令輸出值D1和第2指令輸出值D2之輸出分配處理部180。輸出分配處理部180，係配合指令控制量D值的大小，來決定第1指令輸出值D1和第2指令輸出值D2。輸出分配處理部180參閱輸出分配表181，藉此，從指令控制量D決定第1指令輸出值D1和第2指令輸出值D2。輸出分配表181係預先準備並保存於輸出分配處理部180或壓縮機控制器168中。 　　[0090] 指令控制量D乃是相當於壓縮機單元的目標流量之參數。指令控制量D係表示為了實現目標差壓ΔP₀ 等目標壓力而壓縮機單元所應送出的作動氣體流量。另外，指令控制量D無需直接表示壓縮機單元的目標流量本身。指令控制量D係可以依據函數或表格而與壓縮機單元的目標流量關聯之參數，或者與壓縮機單元的目標流量相關之任意的參數。 　　[0091] 第1指令輸出值D1乃是相當於壓縮機馬達172的運轉頻率指令值之參數。第1指令輸出值D1可以是依據函數或表格而與運轉頻率指令值關聯之參數，或者與運轉頻率指令值相關之任意的參數。第2指令輸出值D2乃是相當於釋放閥162的開度指令值之參數。第2指令輸出值D2可以是依據函數或表格與開度指令值關聯之參數，或者與開度指令值相關之任意的參數。 　　[0092] 壓縮機控制器168具備：從第1輸出指令值D1生成壓縮機變頻器指令訊號E之變頻器指令部182、以及從第2輸出指令值D2生成釋放閥指令訊號R之釋放閥指令部184。壓縮機變頻器指令訊號E賦予到壓縮機變頻器170，並依據其指令而控制壓縮機主體140亦即壓縮機馬達172的運轉頻率。壓縮機變頻器指令訊號E乃是表示例如運轉頻率指令值之電壓訊號或其他電訊號。並且，釋放閥指令訊號R賦予到釋放閥驅動器174，並依據其指令而控制釋放閥162的開度。釋放閥指令訊號R乃是表示釋放閥162的開度指令值之電訊號，例如是用於驅動螺線管線圈的脈衝輸出訊號。 　　[0093] 藉此，壓縮機控制器168係決定釋放閥指令訊號R及壓縮機變頻器指令訊號E，使得作動氣體以目標流量從壓縮機單元102、104供給到低溫泵10（亦即，冷凍機12）。壓縮機控制器168係依據已決定之釋放閥指令訊號R而控制釋放閥162的開度。壓縮機控制器168係輸出釋放閥指令訊號R到釋放閥驅動器174，藉此，依據釋放閥指令訊號R而打開釋放閥162。並且，壓縮機控制器168係依據已決定之壓縮機變頻器指令訊號E而控制壓縮機主體140的運轉頻率。壓縮機控制器168係輸出壓縮機變頻器指令訊號E到壓縮機變頻器170，藉此，依據壓縮機變頻器指令訊號E而控制壓縮機馬達172的運轉頻率。 　　[0094] 依據壓縮機主體140及釋放閥162的動作狀態、以及相關之配管或槽等的特性來決定作為作動氣體之氦氣的壓力。藉此決定之氦氣壓力係藉由第1壓力感測器164及第2壓力感測器166而測定。 　　[0095] 如上述，在各壓縮機單元102、104中，藉由各壓縮機控制器168而獨立地執行差壓恆定控制。壓縮機控制器168執行回饋控制，使得差壓偏差e最小化（為零者較佳）。 　　[0096] 然而，圖5所示之偏差e並不限定於差壓的偏差。在一實施例中，壓縮機控制器168可以執行從吐出側測定壓力PH與設定壓力的偏差來運算指令控制量之吐出壓力控制。該情況下，設定壓力亦可以是壓縮機的吐出側壓力的上限值。當吐出側測定壓力PH大於該上限值時，壓縮機控制器168可以從與吐出側測定壓力PH的偏差來運算指令控制量。上限值係例如可以依據保證低溫泵10的排氣能力之壓縮機的最高吐出壓力適當地以經驗性地或實驗性地進行設定。 　　[0097] 藉此，能夠抑制吐出壓力過度上升，並能夠進一步提高安全性。因此，吐出壓力控制為用於壓縮機單元的保護控制的一例。 　　[0098] 並且，在一實施例中，壓縮機控制器168可以執行從吸入側測定壓力PL與設定壓力的偏差來運算指令控制量之吸入壓力控制。該情況下，設定壓力亦可以是壓縮機的吸入側壓力的下限值。當吸入側測定壓力PL小於該下限值時，壓縮機控制器168可以由與吸入側測定壓力PL的偏差來運算指令控制量。下限值係例如可以依據保證低溫泵10的排氣能力之壓縮機的最低吸入壓力適當地以經驗性地或實驗性地進行設定。 　　[0099] 藉此，能夠抑制起因於隨吸入壓力的降低而作動氣體流量的降低所致之壓縮機主體的過度的溫度上升。並且，在從作動氣體的配管系統產生氣體的洩漏之情況下，無需立即停止運轉，而亦能夠防止過度的壓力降低，而且持續一定程度的期間的運轉。因此，吸入壓力的控制為用於壓縮機單元的保護控制的一例。 　　[0100] 圖6為示意性例示本發明的一實施形態之輸出分配表181之圖。縱軸表示第1輸出指令值D1（實線）及第2輸出指令值D2（虛線），橫軸表示指令控制量D。第1輸出指令值D1用實線表示，第2輸出指令值D2用虛線表示。如上述，第1輸出指令值D1及第2輸出指令值D2係分別相當於運轉頻率指令值及開度指令值或與其相關，指令控制量D係相當於壓縮機單元的目標流量或與其相關。藉此，輸出分配表181表示壓縮機馬達172的運轉頻率指令值與壓縮機單元的目標流量的關係、以及釋放閥162的開度指令值與壓縮機單元的目標流量的關係。 　　[0101] 第1輸出指令值D1的可採用的值的範圍預先限定於第1區間及第2區間。第1區間係下限值D1L至第1值D11的範圍，第2區間係第2值D12至上限值D1U的範圍。第1輸出指令值D1與運轉頻率指令值相關，因此所圖示之下限值D1L、第1值D11、第2值D12、上限值D1U分別對應於運轉頻率的下限值、第1值、第2值及上限值。 　　[0102] 藉此，依據輸出分配表181，運轉頻率的可採用的值的範圍預先限定在從下限值至第1值為止的第1運轉頻率區間、及從第2值至上限值為止的第2運轉頻率區間。運轉頻率的下限值大於零，例如在20Hz至40Hz，或者在25Hz至35Hz之間，例如可以是30Hz。運轉頻率的上限值例如從70Hz至90Hz為止，或者從75Hz至85Hz為止之間，例如可以是78Hz。運轉頻率的上限值及下限值例如作為壓縮機的規格預先被決定。 　　[0103] 從第1值D11至第2值D12為止的區間不被使用。對應於該區間之運轉頻率之從第1值至第2值為止之不使用頻率區間被決定為包括關於壓縮機構造部136的至少一部分（例如低壓配管142、高壓配管144、旁通配管158等配管）的至少1個自然頻率ω0。運轉頻率的第1值及第2值在下限值與上限值之間，第2值大於第1值。自然頻率ω0依據設計者的經驗性見解、實驗或模擬而為已知。第1值被決定為小於自然頻率ω0的值，第2值被決定為大於自然頻率ω0的值。 　　[0104] 輸出分配表181中，指令控制量D的第1值d1、第2值d2、第3值d3、第4值d4，與第1輸出指令值D1的下限值D1L、第1值D11、第2值D12、上限值D1U對應關聯。如此，被指定之指令控制量D與第1輸出指令值D1的組（亦即（d1、D1L）、（d2、D11）、（d3、D12）、（d4、D1U））彼此之間藉由線性內插而被決定為指令控制量D與第1輸出指令值D1的關係。 　　[0105] 如圖6所示，指令控制量D在最小值d0至第1值d1之間的情況下，第1輸出指令值D1取下限值D1L。指令控制量D在第1值d1至第2值d2之間的情況下，第1輸出指令值D1在下限值D1L與第1值D11之間，第1輸出指令值D1與指令控制量D之間存在線性或比例關係。指令控制量D在第2值d2至第3值d3之間的情況下，第1輸出指令值D1取第2值D12。指令控制量D在第3值d3至第4值d4之間的情況下，第1輸出指令值D1在第2值D12與上限值D1U之間，第1輸出指令值D1與指令控制量D之間存在線性或比例關係。 　　[0106] 依據該種指令控制量D與第1輸出指令值D1的關係，輸出分配表181中，壓縮機主體140的下限吐出流量、第1吐出流量、第2吐出流量及上限吐出流量，與運轉頻率的下限值、第1值、第2值、上限值對應關聯。壓縮機單元的目標流量小於下限吐出流量的情況下，運轉頻率固定於下限值。在目標流量從下限吐出流量向第1吐出流量增加時，運轉頻率從下限值向第1值線性增加。若目標流量達到第1吐出流量，則運轉頻率從第1值切換為第2值，並不連續地增加。在目標流量從第1吐出流量向第2吐出流量增加時，運轉頻率固定於第2值。目標流量從第2吐出流量向上限值增加時，運轉頻率從第2值向上限值線性增加。在目標流量減少時，運轉頻率以與其相反的形式發生變化。 　　[0107] 並且，輸出分配表181中，指令控制量D的最小值d0、第1值d1、第2值d2、第3值d3、第4值d4，與第2輸出指令值D2的最大值D22、最小值D20、中間值D21、最小值D20、最小值D20對應關聯。第2輸出指令值D2的最大值D22可以對應於釋放閥162的最大開度。第2輸出指令值D2的最小值D20可以對應於釋放閥162的關閉。第2輸出指令值D2的中間值D21可以對應於釋放閥162的某一中間開度。指令控制量D與第2輸出指令值D2的組彼此之間藉由線性內插而被決定為指令控制量D與第2輸出指令值D2的關係。 　　[0108] 如圖6所示，指令控制量D在最小值d0至第1值d1之間之情況下，第2輸出指令值D2在最大值D22與最小值D20之間，第2輸出指令值D2與指令控制量D之間存在線性或比例關係。指令控制量D在第1值d1至第2值d2之間的情況下，第2輸出指令值D2取最小值D20。指令控制量D在第2值d2至第3值d3之間的情況下，第2輸出指令值D2在中間值D21與最小值D20之間，第2輸出指令值D2與指令控制量D之間存在線性或比例關係。指令控制量D在第3值d3至第4值d4之間的情況下，第2輸出指令值D2取最小值D20。 　　[0109] 依據這樣的指令控制量D與第2輸出指令值D2的關係，輸出分配表181中，壓縮機主體140的吐出流量與釋放閥162的開度（亦即，旁通配管158的流量）對應關聯。當壓縮機單元的目標流量為零時，釋放閥162被設為最大開度，當目標流量從零向下限吐出流量增加時，釋放閥162的開度逐漸變小。當目標流量從下限吐出流量向第1吐出流量增加時，釋放閥162關閉。若目標流量達到第1吐出流量，則釋放閥162以中間開度打開。當目標流量從第1吐出流量向第2吐出流量增加時，釋放閥162的開度逐漸變小。當目標流量從第2吐出流量向上限值增加時，釋放閥162關閉。當目標流量減少時，開度以與其相反的形式發生變化。 　　[0110] 藉由參閱這樣的輸出分配表181，目標流量在第1吐出流量與第2吐出流量之間的情況下，壓縮機控制器168係以運轉頻率取第2值，來決定變頻器指令訊號E。與此同時，壓縮機控制器168決定釋放閥指令訊號R，使得旁通配管158的流量與從依據前述變頻器指令訊號得到之壓縮機主體140的吐出流量減去目標流量之差分流量一致。 　　[0111] 依據實施形態之壓縮機單元，以包括壓縮機構造部136的自然頻率ω0之方式決定運轉頻率的不使用區間，因此不易產生基於壓縮機主體140的動作之壓縮機構造部136的共振。並且，以運轉頻率取第2值來決定變頻器指令訊號E，因此作動氣體以對目標流量附加剩餘流量（相當於上述差分流量）之總計流量，係從壓縮機主體140吐出到高壓配管144。由於以旁通配管158的流量相當於其剩餘流量之方式決定釋放閥指令訊號R，因此作動氣體以剩餘流量從高壓配管144回收到低壓配管142。藉此，壓縮機單元102、104能夠以目標流量向冷凍機12供給作動氣體。無需結構的設計變更，便能夠防止或緩和有可能在極低溫冷凍機用變頻器驅動的壓縮機單元中產生之共振，並且能夠確保所需吐出流量。 　　[0112] 另外，目標流量在第1吐出流量與第2吐出流量之間的情況下，決定變頻器指令訊號E，使得運轉頻率設定於第2運轉頻率區間，以此來代替將運轉頻率固定於第2值。該情況下，運轉頻率取大於第2值的值，因此壓縮機主體140的吐出流量增加。藉由增大釋放閥162的開度並增加旁通配管158的流量而能夠抵消剩餘流量。然而，若運轉頻率小則能夠減少耗電量，因此如上所述，將運轉頻率設為第2值為較佳。 　　[0113] 並且，藉由參閱輸出分配表181，目標流量在下限吐出流量與第1吐出流量之間的情況下，壓縮機控制器168決定變頻器指令訊號E，使得運轉頻率設定於第1運轉頻率區間。與此同時，壓縮機控制器168決定釋放閥指令訊號R，使得釋放閥162關閉。該情況下，僅藉由壓縮機變頻器170而控制壓縮機單元的吐出流量。釋放閥162不使用於吐出流量控制中。 　　[0114] 目標流量在第2吐出流量與上限吐出流量之間的情況下，壓縮機控制器168決定變頻器指令訊號E，使得運轉頻率設定於第2運轉頻率區間。與此同時，壓縮機控制器168決定釋放閥指令訊號R，使得釋放閥162關閉。該情況下，僅藉由壓縮機變頻器170而控制壓縮機單元的吐出流量。釋放閥162不使用於吐出流量控制中。 　　[0115] 目標流量在零與下限吐出流量之間的情況下，壓縮機控制器168係以運轉頻率取下限值，來決定變頻器指令訊號E。與此同時，壓縮機控制器168決定釋放閥指令訊號R，使得旁通配管158的流量與上述差分流量一致。該情況下，僅藉由釋放閥162而控制壓縮機單元的吐出流量。 　　[0116] 在運轉頻率從第1值切換為第2值時，壓縮機控制器可以對釋放閥指令訊號R和/或變頻器指令訊號E實施平滑化處理。平滑化處理可以採用例如低通濾波器或平均移動等的時間平滑化處理、其他任意的公知的平滑化處理。藉此，能夠防止或緩和由釋放閥指令訊號R和/或變頻器指令訊號E的不連續之變化引起之對氦氣體流量的不良影響。 　　[0117] 以上，依據實施例對本發明進行了說明。本發明並不限於上述實施形態，可以進行各種設計變更且存在各種變形例、及該種變形例同樣屬於本發明的範圍之事實被本領域技術人員所認同。 　　[0118] 在一實施形態中，CP控制器100可以控制壓縮機單元102、104。CP控制器100可以具備壓縮機控制器168。CP控制器100可以具備壓縮機變頻器170。CP控制器100可以具備下列中的至少其中1個：釋放閥驅動器174、控制量運算部176、偏差運算部178、輸出分配處理部180、輸出分配表181、變頻器指令部182、以及釋放閥指令部184。

[0119]

12‧‧‧冷凍機

136‧‧‧壓縮機構造部

140‧‧‧壓縮機主體

142‧‧‧低壓配管

144‧‧‧高壓配管

158‧‧‧旁通配管

168‧‧‧壓縮機控制器

170‧‧‧壓縮機變頻器

172‧‧‧壓縮機馬達

[0019] 　　[圖1] 為示意性表示有關本發明的一實施形態之低溫泵系統的整體構成之圖。 　　[圖2] 為示意性表示有關本發明的一實施形態之低溫泵之剖視圖。 　　[圖3] 為示意性表示有關本發明的一實施形態之壓縮機單元之圖。 　　[圖4] 為與本實施形態之低溫泵系統有關之控制方塊圖。 　　[圖5] 為用於說明有關本發明的一實施形態之壓縮機單元運轉控制的控制流程的圖。 　　[圖6] 為示意性例示有關本發明的一實施形態之輸出分配表之圖。

Claims (6)

1. 一種用於極低溫冷凍機之壓縮機單元，具備： 　　壓縮機構造部，其係包括：把極低溫冷凍機的作動氣體進行壓縮並吐出之壓縮機主體、運轉頻率可變且使前述壓縮機主體進行動作之壓縮機馬達、連接於前述壓縮機主體使得作動氣體從前述壓縮機主體吐出之高壓配管、連接於前述壓縮機主體使得作動氣體吸入到前述壓縮機主體之低壓配管、繞過前述壓縮機主體並將前述高壓配管連接於前述低壓配管之旁通配管、及設置於前述旁通配管使得依據閥指定訊號而控制前述旁通配管的流量之流量控制閥； 　　壓縮機變頻器，其係依據變頻器指令訊號而控制前述壓縮機馬達的前述運轉頻率；以及 　　壓縮機控制器，其係構成決定前述閥指定訊號及前述變頻器指令訊號，使得作動氣體以目標流量從前述壓縮機單元供給到前述極低溫冷凍機； 　　前述運轉頻率可採用的值的範圍預先限定於從大於零的下限值至第1值為止的第1運轉頻率區間、以及從第2值至上限值為止的第2運轉頻率區間，前述第2值大於前述第1值；前述第1值及前述第2值被決定為從前述第1值至前述第2值為止的不使用頻率區間包括關於前述壓縮機構造部的至少一部分的至少1個自然頻率；前述運轉頻率的前述下限值、前述第1值、前述第2值及前述上限值，分別對應於前述壓縮機主體的下限吐出流量、第1吐出流量、第2吐出流量及上限吐出流量； 　　在前述目標流量在前述第1吐出流量與前述第2吐出流量之間的情況下，前述壓縮機控制器決定前述變頻器指令訊號，使得前述運轉頻率被設定於前述第2運轉頻率區間，並且決定前述閥指定訊號，使得前述旁通配管的流量與從依據該變頻器指令訊號得到之前述壓縮機主體的吐出流量減去前述目標流量之差分流量一致。
2. 如請求項1之壓縮機單元，其中 　　前述目標流量在前述第1吐出流量與前述第2吐出流量之間的情況下，前述壓縮機控制器係以前述運轉頻率取前述第2值，來決定前述變頻器指令訊號。
3. 如請求項1或2之壓縮機單元，其中 　　前述壓縮機控制器， 　　在前述目標流量在前述下限吐出流量與前述第1吐出流量之間的情況下，決定前述變頻器指令訊號，使得前述運轉頻率設定於前述第1運轉頻率區間，並且決定前述閥指定訊號，使得前述流量控制閥關閉； 　　在前述目標流量在前述第2吐出流量與前述上限吐出流量之間之情況下，決定前述變頻器指令訊號，使得前述運轉頻率設定於前述第2運轉頻率區間，並決定前述閥指定訊號，使得前述流量控制閥關閉。
4. 如請求項1或2之壓縮機單元，其中 　　前述目標流量在零與前述下限吐出流量之間的情況下，前述壓縮機控制器以前述運轉頻率取前述下限值來決定前述變頻器指令訊號，並且以前述旁通配管的流量與前述差分流量一致，來決定前述閥指定訊號。
5. 如請求項1或2之壓縮機單元，其中 　　在前述運轉頻率從前述第1值切換為前述第2值時，前述壓縮機控制器對前述閥指定訊號和/或前述變頻器指令訊號實施平滑化處理。
6. 一種低溫泵系統，具備： 　　低溫泵，其係具備低溫板和用於冷卻該低溫板的極低溫冷凍機； 　　壓縮機單元，其係具備：把極低溫冷凍機的作動氣體進行壓縮並吐出之壓縮機主體、運轉頻率可變且使前述壓縮機主體進行動作之壓縮機馬達、連接於前述壓縮機主體使得作動氣體從前述壓縮機主體吐出之高壓配管、連接於前述壓縮機主體使得作動氣體吸入到前述壓縮機主體之低壓配管、繞過前述壓縮機主體並將前述高壓配管連接於前述低壓配管之旁通配管、及設置於前述旁通配管使得依據閥指定訊號而控制前述旁通配管的流量之流量控制閥； 　　壓縮機變頻器，其係依據變頻器指令訊號而控制前述壓縮機馬達的前述運轉頻率；以及 　　控制器，其係構成決定前述閥指定訊號及前述變頻器指令訊號，使得作動氣體以目標流量從前述壓縮機單元供給到前述極低溫冷凍機； 　　前述運轉頻率可採用的值的範圍預先限定於從大於零的下限值至第1值為止的第1運轉頻率區間、以及從第2值至上限值為止的第2運轉頻率區間，前述第2值大於前述第1值；前述第1值及前述第2值被決定為從前述第1值至前述第2值為止的不使用頻率區間包括關於前述壓縮機構造部的至少一部分的至少1個自然頻率；前述運轉頻率的前述下限值、前述第1值、前述第2值及前述上限值，分別對應於前述壓縮機主體的下限吐出流量、第1吐出流量、第2吐出流量及上限吐出流量； 　　在前述目標流量在前述第1吐出流量與前述第2吐出流量之間的情況下，前述控制器決定前述變頻器指令訊號，使得前述運轉頻率被設定於前述第2運轉頻率區間，並且決定前述閥指定訊號，使得前述旁通配管的流量與從依據該變頻器指令訊號得到之前述壓縮機主體的吐出流量減去前述目標流量之差分流量一致。