TW201937060A - 低溫泵 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種低溫泵，其課題在於縮短低溫泵的再生時間。本發明的低溫泵(10)具備：低溫泵殼體(16)；極低溫冷凍機(14)，其具備：膨脹機(18)，安裝於低溫泵殼體(16)；及壓縮機(20)，從膨脹機(18)回收並壓縮工作氣體，並將被壓縮之工作氣體供給至膨脹機(18)；沖洗氣體管路(22)，將沖洗氣體供給至低溫泵殼體(16)；及第1熱交換器(26)，以利用壓縮機(20)的排熱而加熱沖洗氣體之方式設置於沖洗氣體管路(22)。
Description
本發明係有關一種低溫泵。
低溫泵為藉由冷凝或吸附在被冷卻成極低溫之低溫板捕捉氣體分子以進行排氣之真空泵。低溫泵通常為實現半導體電路製程等所要求之潔淨的真空環境而使用。低溫泵為所謂氣體捕集式真空泵，需要進行將捕捉之氣體向外部定期排出之再生。
(先前技術文獻)
(專利文獻)
專利文獻1：日本專利第5669658號公報
(先前技術文獻)
(專利文獻)
專利文獻1：日本專利第5669658號公報
(本發明所欲解決之課題)
本發明的一態樣的例示性目的之一為縮短低溫泵的再生時間。
(用以解決課題之手段)
依本發明的一態樣，低溫泵具備：低溫泵殼體；極低溫冷凍機，其具備：膨脹機，安裝於前述低溫泵殼體；及壓縮機，從前述膨脹機回收並壓縮工作氣體，並將被壓縮之工作氣體供給至前述膨脹機；沖洗氣體管路，將沖洗氣體供給至前述低溫泵殼體；及熱交換器，以利用前述壓縮機的排熱而加熱前述沖洗氣體之方式設置於前述沖洗氣體管路。
另外，在方法、裝置、系統等之間相互置換以上構成要素的任意組合、本發明的構成要素和表現形式，作為本發明的態樣亦同樣有效。
(發明之效果)
依本發明，能夠縮短低溫泵的再生時間。
本發明的一態樣的例示性目的之一為縮短低溫泵的再生時間。
(用以解決課題之手段)
依本發明的一態樣，低溫泵具備：低溫泵殼體；極低溫冷凍機，其具備：膨脹機，安裝於前述低溫泵殼體；及壓縮機，從前述膨脹機回收並壓縮工作氣體，並將被壓縮之工作氣體供給至前述膨脹機；沖洗氣體管路，將沖洗氣體供給至前述低溫泵殼體；及熱交換器，以利用前述壓縮機的排熱而加熱前述沖洗氣體之方式設置於前述沖洗氣體管路。
另外，在方法、裝置、系統等之間相互置換以上構成要素的任意組合、本發明的構成要素和表現形式，作為本發明的態樣亦同樣有效。
(發明之效果)
依本發明，能夠縮短低溫泵的再生時間。
以下，參閱附圖對用於實施本發明的形態進行詳細說明。說明及附圖中對相同或等同的構成要素、構件、處理標註相同符號，並適當省略重複說明。所描繪之各部的比例尺和形狀為便於說明而簡易設定，除非特別指明，則為非限制性解釋。實施形態為示例，對本發明的範圍不做任何限定。實施形態中所描述之所有特徵及其組合，未必為發明的本質。
(第1實施形態)
圖1概略地表示第1實施形態之低溫泵10。低溫泵10具備至少一個低溫泵本體12及極低溫冷凍機14，低溫泵本體12具備低溫泵殼體16。極低溫冷凍機14具備膨脹機18及壓縮機20。並且，低溫泵10具備沖洗氣體管路22、冷卻系統24及第1熱交換器26。
低溫泵本體12為了提高例如安裝於離子植入裝置、濺射裝置、蒸鍍裝置或其他真空處理裝置的真空腔室且將真空腔室內部的真空度提高至所希望的真空處理所要求之級別而使用。
在低溫泵殼體16中容納有亦被稱為低溫板之極低溫面。從低溫泵本體12的進氣口進入之氣體藉由冷凝或吸附被捕捉到該極低溫面。極低溫冷凍機14的膨脹機18以對低溫板進行冷卻之方式安裝於低溫泵殼體16。低溫板的配置或形狀等低溫泵本體12的結構能夠適當採用各種公知結構，在此不贅述。
低溫泵殼體16具備用於將沖洗氣體導入至低溫泵殼體16之沖洗閥28及用於將流體從低溫泵殼體16排出至外部之通氣閥30。低溫泵殼體16可以具備粗抽閥或其他閥、壓力感測器或其他感測器。
極低溫冷凍機14的壓縮機20構成為，從膨脹機18回收極低溫冷凍機14的工作氣體，並將回收之工作氣體進行升壓再次將工作氣體供給至膨脹機18。藉由壓縮機20和膨脹機18來構成工作氣體的循環回路亦即極低溫冷凍機14的冷凍循環，藉此膨脹機18的冷卻台被冷卻。工作氣體通常係氦氣，但亦可以使用適當的其他氣體。作為一例，極低溫冷凍機14係二式的吉福德-麥克馬洪式冷凍機(Gifford-McMahon；GM)冷凍機，但亦可以係其他極低溫冷凍機。
極低溫冷凍機14的膨脹機18構成為，能夠進行所謂的逆轉升溫。該情況下，在驅動膨脹機18之馬達19進行正轉時，形成有由工作氣體的膨脹而引起之冷凍循環，另一方面在馬達19進行逆轉時，形成有由工作氣體的壓縮而引起之升溫循環。藉由切換馬達旋轉方向，膨脹機18能夠切換冷凍和升溫。膨脹機18的逆轉升溫能夠用作在進行再生時用於使低溫泵本體12進行升溫之熱源之一。
並且，極低溫冷凍機14具備高壓配管32及低壓配管34。高壓配管32將壓縮機20連接於膨脹機18，以便將藉由壓縮機20而被壓縮之高壓的工作氣體從壓縮機20供給至膨脹機18。低壓配管34將壓縮機20連接於膨脹機18，以便將藉由膨脹機18中的膨脹而減壓之低壓的工作氣體從膨脹機18回收至壓縮機20。
壓縮機20具備對工作氣體進行壓縮之壓縮機本體36、吐出氣體流路38、吸入氣體流路40、壓縮機框體42及第2熱交換器44。吐出氣體流路38將壓縮機本體36的吐出口連接於高壓配管32，吸入氣體流路40將壓縮機本體36的吸入口連接於低壓配管34。伴隨基於壓縮機本體36之工作氣體的壓縮而產生壓縮熱。因此，與流動在吸入氣體流路40之低壓的工作氣體相比，流動在吐出氣體流路38之高壓的工作氣體變成高溫。壓縮機框體42容納壓縮機本體36、吐出氣體流路38、吸入氣體流路40及第2熱交換器44。
沖洗氣體管路22構成為，將沖洗氣體供給至低溫泵殼體16。為了有效地進行低溫泵10的再生而使用沖洗氣體。沖洗氣體作為用於升溫低溫泵本體12之熱源之一來使用。並且，沖洗氣體能夠促進捕捉到低溫泵本體12內部之氣體的再氣化及排出。沖洗氣體通常係與極低溫冷凍機14的工作氣體不同之氣體，例如係氮氣。
沖洗氣體管路22具備沖洗氣體源46及沖洗氣體配管48。沖洗氣體配管48將沖洗氣體源46連接於沖洗閥28，以便從沖洗氣體源46向沖洗閥28供給沖洗氣體。藉由打開沖洗閥28，允許沖洗氣體從沖洗氣體源46朝向低溫泵殼體16之流動。藉由關閉沖洗閥28，隔斷沖洗氣體從沖洗氣體源46朝向低溫泵殼體16之流動。被供給之沖洗氣體能夠通過通氣閥30而從低溫泵殼體16被排出。
沖洗氣體管路22設置於低溫泵本體12的周圍環境，例如室溫大氣壓環境。沖洗氣體的溫度例如被調整為室溫。根據需要，沖洗氣體可以係被溫度被加熱至高於室溫之氣體，或者溫度低於室溫之氣體。在本說明書中，室溫係從10℃～30℃的範圍或15℃～25℃的範圍選擇之溫度，例如約為20℃。
冷卻系統24構成為，利用冷媒對壓縮機20進行冷卻，以便將在壓縮機20中伴隨工作氣體的壓縮而產生之壓縮熱從壓縮機20去除。冷卻系統24具備對冷媒進行溫度調節並使其循環之冷卻器50、冷媒供給流路52、冷媒回收流路54及壓縮機冷媒流路56。冷媒例如係冷卻水。冷媒藉由冷卻器50，例如被冷卻至低於室溫，且高於冷媒的凝固點(水的情況下為0℃)之溫度。
冷媒供給流路52將冷卻器50連接於壓縮機冷媒流路56，以便將溫度調節之冷媒從冷卻器50供給至壓縮機冷媒流路56。冷媒回收流路54將冷卻器50連接於壓縮機冷媒流路56，以便將冷媒從壓縮機冷媒流路56回收至冷卻器50。冷卻系統24中的冷卻器50、冷媒供給流路52及冷媒回收流路54配置於壓縮機20的外部，壓縮機冷媒流路56配置於壓縮機20內。壓縮機冷媒流路56容納於壓縮機框體42。
第2熱交換器44構成為，在吐出氣體流路38和壓縮機冷媒流路56中進行熱交換。流動在吐出氣體流路38之工作氣體被流動在壓縮機冷媒流路56之冷媒冷卻。因此，冷媒在第2熱交換器44中被加熱，被加熱之冷媒流向冷媒回收流路54。流動在冷媒回收流路54之冷媒之溫度高於室溫，例如加熱到從50℃至70℃的溫度。並且，工作氣體在第2熱交換器44中被冷卻至適當的溫度，並通過吐出氣體流路38和高壓配管32而被供給至膨脹機18。如此一來，在壓縮機本體36中產生之壓縮熱經由第2熱交換器44而從工作氣體被輸送到冷媒，並與從壓縮機20流出之冷媒一起從壓縮機20被去除。
第1熱交換器26以利用壓縮機20的排熱而加熱沖洗氣體之方式設置於沖洗氣體管路22。第1熱交換器26構成為，將藉由壓縮熱而被加熱之冷媒作為熱源而加熱沖洗氣體。
第1熱交換器26配置於壓縮機20的外部。第1熱交換器26可以與壓縮機框體42的外側相鄰而設置於壓縮機20。
第1熱交換器26構成為，在冷媒回收流路54和沖洗氣體配管48中進行熱交換。流動在沖洗氣體配管48之沖洗氣體被流動在冷媒回收流路54之冷媒加熱。從沖洗氣體源46被送出至沖洗氣體配管48之沖洗氣體在第1熱交換器26中被加熱，被加熱之沖洗氣體從沖洗閥28被供給至低溫泵殼體16。從沖洗氣體管路22被供給至低溫泵殼體16之沖洗氣體之溫度高於室溫，例如加熱到從40℃至60℃的溫度。冷媒在第1熱交換器26中被冷卻而返回到冷卻器50。如此一來，利用被輸送到冷媒之壓縮機20的排熱，沖洗氣體被加熱。
第1熱交換器26能夠適當採用可適用之任意形式的熱交換器。同樣地，第2熱交換器44能夠適當採用可適用之任意形式的熱交換器。
繼續低溫泵10的排氣運行，藉此氣體逐漸在低溫泵本體12累積。為了將累積之氣體排出至外部，而進行低溫泵本體12的再生。若再生結束，則能夠再次開始排氣運行。
若開始再生，則沖洗氣體從沖洗氣體管路22被供給至低溫泵殼體16。低溫泵本體12藉由極低溫冷凍機14的膨脹機18的逆轉升溫而被加熱。壓縮機20的運行在再生中亦繼續。藉由工作氣體的壓縮熱，冷卻系統24的冷媒在第2熱交換器44中被加熱。沖洗氣體藉由被加熱之冷媒在第1熱交換器26中被加熱。如此，能夠利用壓縮機20的排熱而加熱沖洗氣體，並將被加熱之沖洗氣體供給至低溫泵殼體16。供給有高溫的沖洗氣體，因此能夠加快再生中的低溫泵本體12的溫度上升。
假設，在第1熱交換器26未設置於沖洗氣體管路22之情況下，室溫的沖洗氣體被供給至低溫泵本體12。相對於此，依第1實施形態之低溫泵10，與沒有第1熱交換器26之情況相比，能夠將高溫的沖洗氣體供給至低溫泵本體12。因此，期待能夠使低溫泵本體12有效地進行升溫，從而縮短再生時間。
並且，依第1實施形態之低溫泵10，能夠利用以往向外部廢棄之壓縮機20的排熱。與在沖洗氣體管路22上設置電加熱器等其他的加熱手段相比，低溫泵10之節能性優異。
而且，依第1實施形態之低溫泵10，能夠直接使用已有的沖洗氣體管路22。無需沖洗氣體管路22的大幅的改造。能夠將設置空間的增大或成本上升等的負的影響抑制為最小限。
(第2實施形態)
圖2概略地表示第2實施形態之低溫泵10。所圖示之低溫泵10在關於第1熱交換器26的結構上與在圖1中示出之低溫泵10不同，關於其他方面大致相同。以下，以不同之結構為中心進行說明，但對於相同之結構進行簡單說明，或者省略說明。
低溫泵10具備：低溫泵本體12，具備低溫泵殼體16；及極低溫冷凍機14，具備膨脹機18及壓縮機20。膨脹機18安裝於低溫泵殼體16。在低溫泵殼體16上設置有沖洗閥28及通氣閥30。並且，低溫泵10具備沖洗氣體管路22、冷卻系統24及第1熱交換器26。
壓縮機20具備壓縮機本體36、吐出氣體流路38、吸入氣體流路40及壓縮機框體42。吐出氣體流路38將壓縮機本體36的吐出口連接於高壓配管32，吸入氣體流路40將壓縮機本體36的吸入口連接於低壓配管34。
在壓縮機20上設置有第1熱交換器26與第2熱交換器44這兩者。壓縮機框體42容納壓縮機本體36、吐出氣體流路38、吸入氣體流路40、第1熱交換器26及第2熱交換器44。
沖洗氣體管路22具備沖洗氣體源46及沖洗氣體配管48。沖洗氣體配管48具備配置於壓縮機20中之壓縮機沖洗氣體流路58。壓縮機沖洗氣體流路58容納於壓縮機框體42。沖洗氣體從沖洗氣體源46通過壓縮機沖洗氣體流路58及沖洗氣體配管48而被供給至沖洗閥28。沖洗氣體從沖洗閥28被供給至低溫泵殼體16。
冷卻系統24具備冷卻器50、冷媒供給流路52、冷媒回收流路54及壓縮機冷媒流路56。與第1實施形態不同，在第2實施形態中，第1熱交換器26未設置於冷卻系統24。
第1熱交換器26以利用壓縮機20的排熱而加熱沖洗氣體之方式設置於沖洗氣體管路22。第1熱交換器26構成為將藉由壓縮機20而被壓縮之工作氣體作為熱源而加熱沖洗氣體。
第1熱交換器26構成為，在吐出氣體流路38和壓縮機沖洗氣體流路58中進行熱交換。流動在壓縮機沖洗氣體流路58之沖洗氣體被流動在吐出氣體流路38之工作氣體加熱。從沖洗氣體源46被送出至沖洗氣體配管48之沖洗氣體在第1熱交換器26中被加熱，被加熱之沖洗氣體從沖洗閥28被供給至低溫泵殼體16。工作氣體在第1熱交換器26中被被冷卻而流向第2熱交換器44。
第2熱交換器44構成為，在吐出氣體流路38和壓縮機冷媒流路56中進行熱交換。流動在吐出氣體流路38之工作氣體被流動在壓縮機冷媒流路56之冷媒冷卻。因此，冷媒在第2熱交換器44中被加熱，被加熱之冷媒流向冷媒回收流路54。並且，工作氣體在第2熱交換器44中被冷卻至適當的溫度，並通過吐出氣體流路38和高壓配管32而被供給至膨脹機18。
第1熱交換器26和第2熱交換器44均設置於壓縮機20的吐出氣體流路38。第1熱交換器26配置於第2熱交換器44的上游。亦即，第1熱交換器26位於壓縮機本體36與第2熱交換器44之間。第1熱交換器26設置於壓縮機本體36的正下游，因此第1熱交換器26能夠使沖洗氣體與更高溫的工作氣體進行熱接觸。因此，第1熱交換器26能夠使沖洗氣體加熱至更高溫。
另外，受到低溫泵本體12的耐熱溫度之限制等，在期望抑制沖洗氣體的過度升溫之情況下，第1熱交換器26與第2熱交換器44的位置關係亦可以相反。亦即，第1熱交換器26可以配置於第2熱交換器44的下游。第2熱交換器44可以位於壓縮機本體36與第1熱交換器26之間。
依第2實施形態之低溫泵10，能夠利用壓縮機20的排熱而加熱沖洗氣體，並將被加熱之沖洗氣體供給至低溫泵殼體16。供給高溫的沖洗氣體，因此能夠加快再生中的低溫泵本體12的溫度上升。因此，期待能夠使低溫泵本體12有效地進行升溫，從而縮短再生時間。並且，與在沖洗氣體管路22上設置電加熱器等其他加熱手段相比，低溫泵10之節能性優異。
以上，依據實施例對本發明進行了說明。所屬技術領域中具有通常知識者當然能夠理解，本發明並不限定於上述實施形態，且能夠進行各種設計變更並存在各種變形例，並且這種變形例亦屬於本發明的範圍。
另外，在圖式中示出了一台低溫泵本體12，但低溫泵10亦可以具備複數個低溫泵本體12。該情況下，極低溫冷凍機14具備至少一個壓縮機20及複數個膨脹機18。各膨脹機18安裝於所對應之低溫泵本體12的低溫泵殼體16。複數個低溫泵本體12能夠獨立運行，例如，一邊使一台低溫泵本體12再生，一邊剩餘的低溫泵本體12能夠繼續真空排氣運行。
(第1實施形態)
圖1概略地表示第1實施形態之低溫泵10。低溫泵10具備至少一個低溫泵本體12及極低溫冷凍機14，低溫泵本體12具備低溫泵殼體16。極低溫冷凍機14具備膨脹機18及壓縮機20。並且，低溫泵10具備沖洗氣體管路22、冷卻系統24及第1熱交換器26。
低溫泵本體12為了提高例如安裝於離子植入裝置、濺射裝置、蒸鍍裝置或其他真空處理裝置的真空腔室且將真空腔室內部的真空度提高至所希望的真空處理所要求之級別而使用。
在低溫泵殼體16中容納有亦被稱為低溫板之極低溫面。從低溫泵本體12的進氣口進入之氣體藉由冷凝或吸附被捕捉到該極低溫面。極低溫冷凍機14的膨脹機18以對低溫板進行冷卻之方式安裝於低溫泵殼體16。低溫板的配置或形狀等低溫泵本體12的結構能夠適當採用各種公知結構，在此不贅述。
低溫泵殼體16具備用於將沖洗氣體導入至低溫泵殼體16之沖洗閥28及用於將流體從低溫泵殼體16排出至外部之通氣閥30。低溫泵殼體16可以具備粗抽閥或其他閥、壓力感測器或其他感測器。
極低溫冷凍機14的壓縮機20構成為，從膨脹機18回收極低溫冷凍機14的工作氣體，並將回收之工作氣體進行升壓再次將工作氣體供給至膨脹機18。藉由壓縮機20和膨脹機18來構成工作氣體的循環回路亦即極低溫冷凍機14的冷凍循環，藉此膨脹機18的冷卻台被冷卻。工作氣體通常係氦氣，但亦可以使用適當的其他氣體。作為一例，極低溫冷凍機14係二式的吉福德-麥克馬洪式冷凍機(Gifford-McMahon；GM)冷凍機，但亦可以係其他極低溫冷凍機。
極低溫冷凍機14的膨脹機18構成為，能夠進行所謂的逆轉升溫。該情況下，在驅動膨脹機18之馬達19進行正轉時，形成有由工作氣體的膨脹而引起之冷凍循環，另一方面在馬達19進行逆轉時，形成有由工作氣體的壓縮而引起之升溫循環。藉由切換馬達旋轉方向，膨脹機18能夠切換冷凍和升溫。膨脹機18的逆轉升溫能夠用作在進行再生時用於使低溫泵本體12進行升溫之熱源之一。
並且，極低溫冷凍機14具備高壓配管32及低壓配管34。高壓配管32將壓縮機20連接於膨脹機18，以便將藉由壓縮機20而被壓縮之高壓的工作氣體從壓縮機20供給至膨脹機18。低壓配管34將壓縮機20連接於膨脹機18，以便將藉由膨脹機18中的膨脹而減壓之低壓的工作氣體從膨脹機18回收至壓縮機20。
壓縮機20具備對工作氣體進行壓縮之壓縮機本體36、吐出氣體流路38、吸入氣體流路40、壓縮機框體42及第2熱交換器44。吐出氣體流路38將壓縮機本體36的吐出口連接於高壓配管32，吸入氣體流路40將壓縮機本體36的吸入口連接於低壓配管34。伴隨基於壓縮機本體36之工作氣體的壓縮而產生壓縮熱。因此，與流動在吸入氣體流路40之低壓的工作氣體相比，流動在吐出氣體流路38之高壓的工作氣體變成高溫。壓縮機框體42容納壓縮機本體36、吐出氣體流路38、吸入氣體流路40及第2熱交換器44。
沖洗氣體管路22構成為，將沖洗氣體供給至低溫泵殼體16。為了有效地進行低溫泵10的再生而使用沖洗氣體。沖洗氣體作為用於升溫低溫泵本體12之熱源之一來使用。並且，沖洗氣體能夠促進捕捉到低溫泵本體12內部之氣體的再氣化及排出。沖洗氣體通常係與極低溫冷凍機14的工作氣體不同之氣體，例如係氮氣。
沖洗氣體管路22具備沖洗氣體源46及沖洗氣體配管48。沖洗氣體配管48將沖洗氣體源46連接於沖洗閥28，以便從沖洗氣體源46向沖洗閥28供給沖洗氣體。藉由打開沖洗閥28，允許沖洗氣體從沖洗氣體源46朝向低溫泵殼體16之流動。藉由關閉沖洗閥28，隔斷沖洗氣體從沖洗氣體源46朝向低溫泵殼體16之流動。被供給之沖洗氣體能夠通過通氣閥30而從低溫泵殼體16被排出。
沖洗氣體管路22設置於低溫泵本體12的周圍環境，例如室溫大氣壓環境。沖洗氣體的溫度例如被調整為室溫。根據需要，沖洗氣體可以係被溫度被加熱至高於室溫之氣體，或者溫度低於室溫之氣體。在本說明書中，室溫係從10℃～30℃的範圍或15℃～25℃的範圍選擇之溫度，例如約為20℃。
冷卻系統24構成為，利用冷媒對壓縮機20進行冷卻，以便將在壓縮機20中伴隨工作氣體的壓縮而產生之壓縮熱從壓縮機20去除。冷卻系統24具備對冷媒進行溫度調節並使其循環之冷卻器50、冷媒供給流路52、冷媒回收流路54及壓縮機冷媒流路56。冷媒例如係冷卻水。冷媒藉由冷卻器50，例如被冷卻至低於室溫，且高於冷媒的凝固點(水的情況下為0℃)之溫度。
冷媒供給流路52將冷卻器50連接於壓縮機冷媒流路56，以便將溫度調節之冷媒從冷卻器50供給至壓縮機冷媒流路56。冷媒回收流路54將冷卻器50連接於壓縮機冷媒流路56，以便將冷媒從壓縮機冷媒流路56回收至冷卻器50。冷卻系統24中的冷卻器50、冷媒供給流路52及冷媒回收流路54配置於壓縮機20的外部，壓縮機冷媒流路56配置於壓縮機20內。壓縮機冷媒流路56容納於壓縮機框體42。
第2熱交換器44構成為，在吐出氣體流路38和壓縮機冷媒流路56中進行熱交換。流動在吐出氣體流路38之工作氣體被流動在壓縮機冷媒流路56之冷媒冷卻。因此，冷媒在第2熱交換器44中被加熱，被加熱之冷媒流向冷媒回收流路54。流動在冷媒回收流路54之冷媒之溫度高於室溫，例如加熱到從50℃至70℃的溫度。並且，工作氣體在第2熱交換器44中被冷卻至適當的溫度，並通過吐出氣體流路38和高壓配管32而被供給至膨脹機18。如此一來，在壓縮機本體36中產生之壓縮熱經由第2熱交換器44而從工作氣體被輸送到冷媒，並與從壓縮機20流出之冷媒一起從壓縮機20被去除。
第1熱交換器26以利用壓縮機20的排熱而加熱沖洗氣體之方式設置於沖洗氣體管路22。第1熱交換器26構成為，將藉由壓縮熱而被加熱之冷媒作為熱源而加熱沖洗氣體。
第1熱交換器26配置於壓縮機20的外部。第1熱交換器26可以與壓縮機框體42的外側相鄰而設置於壓縮機20。
第1熱交換器26構成為，在冷媒回收流路54和沖洗氣體配管48中進行熱交換。流動在沖洗氣體配管48之沖洗氣體被流動在冷媒回收流路54之冷媒加熱。從沖洗氣體源46被送出至沖洗氣體配管48之沖洗氣體在第1熱交換器26中被加熱，被加熱之沖洗氣體從沖洗閥28被供給至低溫泵殼體16。從沖洗氣體管路22被供給至低溫泵殼體16之沖洗氣體之溫度高於室溫，例如加熱到從40℃至60℃的溫度。冷媒在第1熱交換器26中被冷卻而返回到冷卻器50。如此一來，利用被輸送到冷媒之壓縮機20的排熱，沖洗氣體被加熱。
第1熱交換器26能夠適當採用可適用之任意形式的熱交換器。同樣地，第2熱交換器44能夠適當採用可適用之任意形式的熱交換器。
繼續低溫泵10的排氣運行，藉此氣體逐漸在低溫泵本體12累積。為了將累積之氣體排出至外部，而進行低溫泵本體12的再生。若再生結束，則能夠再次開始排氣運行。
若開始再生，則沖洗氣體從沖洗氣體管路22被供給至低溫泵殼體16。低溫泵本體12藉由極低溫冷凍機14的膨脹機18的逆轉升溫而被加熱。壓縮機20的運行在再生中亦繼續。藉由工作氣體的壓縮熱，冷卻系統24的冷媒在第2熱交換器44中被加熱。沖洗氣體藉由被加熱之冷媒在第1熱交換器26中被加熱。如此，能夠利用壓縮機20的排熱而加熱沖洗氣體，並將被加熱之沖洗氣體供給至低溫泵殼體16。供給有高溫的沖洗氣體，因此能夠加快再生中的低溫泵本體12的溫度上升。
假設，在第1熱交換器26未設置於沖洗氣體管路22之情況下，室溫的沖洗氣體被供給至低溫泵本體12。相對於此，依第1實施形態之低溫泵10，與沒有第1熱交換器26之情況相比，能夠將高溫的沖洗氣體供給至低溫泵本體12。因此，期待能夠使低溫泵本體12有效地進行升溫，從而縮短再生時間。
並且，依第1實施形態之低溫泵10，能夠利用以往向外部廢棄之壓縮機20的排熱。與在沖洗氣體管路22上設置電加熱器等其他的加熱手段相比，低溫泵10之節能性優異。
而且，依第1實施形態之低溫泵10，能夠直接使用已有的沖洗氣體管路22。無需沖洗氣體管路22的大幅的改造。能夠將設置空間的增大或成本上升等的負的影響抑制為最小限。
(第2實施形態)
圖2概略地表示第2實施形態之低溫泵10。所圖示之低溫泵10在關於第1熱交換器26的結構上與在圖1中示出之低溫泵10不同，關於其他方面大致相同。以下，以不同之結構為中心進行說明，但對於相同之結構進行簡單說明，或者省略說明。
低溫泵10具備：低溫泵本體12，具備低溫泵殼體16；及極低溫冷凍機14，具備膨脹機18及壓縮機20。膨脹機18安裝於低溫泵殼體16。在低溫泵殼體16上設置有沖洗閥28及通氣閥30。並且，低溫泵10具備沖洗氣體管路22、冷卻系統24及第1熱交換器26。
壓縮機20具備壓縮機本體36、吐出氣體流路38、吸入氣體流路40及壓縮機框體42。吐出氣體流路38將壓縮機本體36的吐出口連接於高壓配管32，吸入氣體流路40將壓縮機本體36的吸入口連接於低壓配管34。
在壓縮機20上設置有第1熱交換器26與第2熱交換器44這兩者。壓縮機框體42容納壓縮機本體36、吐出氣體流路38、吸入氣體流路40、第1熱交換器26及第2熱交換器44。
沖洗氣體管路22具備沖洗氣體源46及沖洗氣體配管48。沖洗氣體配管48具備配置於壓縮機20中之壓縮機沖洗氣體流路58。壓縮機沖洗氣體流路58容納於壓縮機框體42。沖洗氣體從沖洗氣體源46通過壓縮機沖洗氣體流路58及沖洗氣體配管48而被供給至沖洗閥28。沖洗氣體從沖洗閥28被供給至低溫泵殼體16。
冷卻系統24具備冷卻器50、冷媒供給流路52、冷媒回收流路54及壓縮機冷媒流路56。與第1實施形態不同，在第2實施形態中，第1熱交換器26未設置於冷卻系統24。
第1熱交換器26以利用壓縮機20的排熱而加熱沖洗氣體之方式設置於沖洗氣體管路22。第1熱交換器26構成為將藉由壓縮機20而被壓縮之工作氣體作為熱源而加熱沖洗氣體。
第1熱交換器26構成為，在吐出氣體流路38和壓縮機沖洗氣體流路58中進行熱交換。流動在壓縮機沖洗氣體流路58之沖洗氣體被流動在吐出氣體流路38之工作氣體加熱。從沖洗氣體源46被送出至沖洗氣體配管48之沖洗氣體在第1熱交換器26中被加熱，被加熱之沖洗氣體從沖洗閥28被供給至低溫泵殼體16。工作氣體在第1熱交換器26中被被冷卻而流向第2熱交換器44。
第2熱交換器44構成為，在吐出氣體流路38和壓縮機冷媒流路56中進行熱交換。流動在吐出氣體流路38之工作氣體被流動在壓縮機冷媒流路56之冷媒冷卻。因此，冷媒在第2熱交換器44中被加熱，被加熱之冷媒流向冷媒回收流路54。並且，工作氣體在第2熱交換器44中被冷卻至適當的溫度，並通過吐出氣體流路38和高壓配管32而被供給至膨脹機18。
第1熱交換器26和第2熱交換器44均設置於壓縮機20的吐出氣體流路38。第1熱交換器26配置於第2熱交換器44的上游。亦即，第1熱交換器26位於壓縮機本體36與第2熱交換器44之間。第1熱交換器26設置於壓縮機本體36的正下游，因此第1熱交換器26能夠使沖洗氣體與更高溫的工作氣體進行熱接觸。因此，第1熱交換器26能夠使沖洗氣體加熱至更高溫。
另外，受到低溫泵本體12的耐熱溫度之限制等，在期望抑制沖洗氣體的過度升溫之情況下，第1熱交換器26與第2熱交換器44的位置關係亦可以相反。亦即，第1熱交換器26可以配置於第2熱交換器44的下游。第2熱交換器44可以位於壓縮機本體36與第1熱交換器26之間。
依第2實施形態之低溫泵10，能夠利用壓縮機20的排熱而加熱沖洗氣體，並將被加熱之沖洗氣體供給至低溫泵殼體16。供給高溫的沖洗氣體，因此能夠加快再生中的低溫泵本體12的溫度上升。因此，期待能夠使低溫泵本體12有效地進行升溫，從而縮短再生時間。並且，與在沖洗氣體管路22上設置電加熱器等其他加熱手段相比，低溫泵10之節能性優異。
以上，依據實施例對本發明進行了說明。所屬技術領域中具有通常知識者當然能夠理解，本發明並不限定於上述實施形態，且能夠進行各種設計變更並存在各種變形例，並且這種變形例亦屬於本發明的範圍。
另外，在圖式中示出了一台低溫泵本體12，但低溫泵10亦可以具備複數個低溫泵本體12。該情況下，極低溫冷凍機14具備至少一個壓縮機20及複數個膨脹機18。各膨脹機18安裝於所對應之低溫泵本體12的低溫泵殼體16。複數個低溫泵本體12能夠獨立運行，例如，一邊使一台低溫泵本體12再生，一邊剩餘的低溫泵本體12能夠繼續真空排氣運行。
10‧‧‧低溫泵
14‧‧‧極低溫冷凍機
16‧‧‧低溫泵殼體
18‧‧‧膨脹機
20‧‧‧壓縮機
22‧‧‧沖洗氣體管路
24‧‧‧冷卻系統
26‧‧‧第1熱交換器
圖1概略地表示第1實施形態之低溫泵。
圖2概略地表示第2實施形態之低溫泵。
Claims (3)
- 一種低溫泵，其特徵為，具備： 低溫泵殼體； 極低溫冷凍機，其具備：膨脹機，安裝於前述低溫泵殼體；及壓縮機，從前述膨脹機回收並壓縮工作氣體，並將被壓縮之工作氣體供給至前述膨脹機； 沖洗氣體管路，將沖洗氣體供給至前述低溫泵殼體；及 熱交換器，以利用前述壓縮機的排熱而加熱前述沖洗氣體之方式設置於前述沖洗氣體管路。
- 如申請專利範圍第1項所述之低溫泵，其還具備： 冷卻系統，利用冷媒對前述壓縮機進行冷卻，以便將在前述壓縮機中伴隨前述工作氣體的壓縮而產生之壓縮熱從前述壓縮機去除， 前述熱交換器構成為，將藉由前述壓縮熱而被加熱之冷媒作為熱源而加熱前述沖洗氣體。
- 如申請專利範圍第1項所述之低溫泵，其中 前述熱交換器構成為，將藉由前述壓縮機而被壓縮之工作氣體作為熱源而加熱前述沖洗氣體。
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