TWI509155B - Cryogenic pump and vacuum valve device - Google Patents

Description

低溫泵及真空閥裝置

本發明有關一種低溫泵及適宜在低溫泵等真空裝置中使用之真空閥裝置。

例如專利文獻1中，記載有與真空泵和真空腔連結且介設在對該真空腔內的氣氛進行排氣之排氣路上並向該排氣路開閉之真空閥。當藉由真空泵對真空腔進行排氣時，開放該真空閥。另一方面，在停止真空泵時，為了防止氣體向真空腔逆流而封閉真空閥。

(先前技術文獻)

(專利文獻)

專利文獻1：日本特開2009-85241號公報

例如，代表低溫泵之氣體捕集式真空泵藉由在該泵的內部凝結或吸附氣體來進行真空排氣。捕集之氣體藉由通常稱為再生之處理以某一頻率排出至泵的外部。在再生處理中，有時捕集於泵內部之氣體再氣化而增高內部壓力。這種高壓通常從用於進行排出的路徑適當地放出。

為了避免在內部產生過度高壓，要求與通常的排出路徑分體設置安全閥。不僅在再生中，伴隨泵的異常或故障亦會使壓力增高。在超過通常的內壓變動範圍之異常高壓發揮作用時開放安全閥。亦即，安全閥為通常保持在封閉狀態且不動作之構成組件。這種構成組件以具有防止發生封閉狀態下的泄漏等所期望的品質為前提盡量低成本為較佳。

本發明的目的之一在於提供一種能夠使真空系統以低成本實現從真空容器中釋放過度高壓之功能之真空閥及具備這種真空閥之低溫泵。

本發明的一種態樣的低溫泵具備：低溫板，用於藉由凝結或吸附對氣體進行排氣；低溫泵容器，用於容納前述低溫板；壓力感測器，測定前述低溫泵容器的內部壓力；通氣閥，為了將被前述低溫板排氣之氣體排出至前述低溫泵容器的外部而設置於前述低溫泵容器；及控制部，依前述壓力感測器的測定值判定是否相對於前述低溫泵容器的外部在內部產生正壓，當判定為產生正壓時開放前述通氣閥，而當判定為未產生正壓時封閉前述通氣閥。前述通氣閥的閉閥力調整為，在前述控制部封閉前述通氣閥時能夠藉由前述低溫泵容器內外的差壓作用機械地開閥。

依該態樣，當相對於低溫泵容器的外部在內部產生正壓時，能夠藉由開放通氣閥之控制向外部釋放內壓。並且，即使在未藉由控制開放之異常情況下，亦能夠藉由差壓作用機械地打開通氣閥並開放壓力。這樣，能夠藉由將安全閥功能編入控制閥來實現與將各個功能作為個別閥設置於系統時相比更低的成本化。

本發明的另一態樣係真空閥裝置。該裝置係設置在用於向外部釋放在真空容器的內部產生之正壓的排氣路上之真空閥裝置，其具備常閉型控制閥，該常閉型控制閥被控制成如下：當前述真空容器的內部為真空時封閉前述排氣路，而當前述真空容器內的測定壓超過高於外部壓之基準值時開放前述排氣路。前述控制閥的閉閥力調整成，即使在未藉由控制開放之情況下亦能夠藉由前述正壓與外部壓的差壓作用機械地開閥。

依本發明，能夠提供一種能夠使真空系統以低成本實現從真空容器中釋放過度高壓之功能之真空控制閥及具備這種控制閥之低溫泵。

第1圖係示意地顯示本發明的一實施方式之低溫泵10之圖。第2圖係示意地顯示包含低溫泵10之真空排氣系統之圖。低溫泵10安裝於例如離子注入裝置或濺射裝置等真空腔112(參考第2圖)，並為了將真空腔112內部的真空度提高至所期望的工藝所需之水平而使用。低溫泵10包含低溫泵容器30、放射屏蔽40及製冷機50而構成。

製冷機50為例如吉福德-麥克馬洪式製冷機(所謂GM製冷機)等製冷機。製冷機50具備第1缸11、第2缸12、第1冷卻台13、第2冷卻台14及閥驅動馬達16。第1缸11與第2缸12串聯連接。在第1缸11的與第2缸12的結合部側設置第1冷卻台13，在第2缸12的遠離第1缸11之側端設置第2冷卻台14。第1圖所示之製冷機50為2段式製冷機，藉由串聯2段組合缸來實現更低之溫度。製冷機50透過冷媒管18連接於壓縮機52。

壓縮機52壓縮例如氦等冷媒氣體，亦即工作氣體，透過冷媒管18供給至製冷機50。製冷機50藉由使工作氣體通過蓄冷器來進行冷卻，並且首先在第1缸11內部的膨脹室膨脹，其次在第2缸12內部的膨脹室膨脹，由此進一步進行冷卻。蓄冷器組裝於膨脹室內部。由此，設置於第1缸11之第1冷卻台13被冷卻至第1冷卻溫度水平，而設置於第2缸12之第2冷卻台14被冷卻至低於第1冷卻溫度水平之第2冷卻溫度水平。例如，第1冷卻台13被冷卻至65K～100K左右，而第2冷卻台14被冷卻至10K～20K左右。

藉由在膨脹室依次膨脹來吸熱且對各冷卻台進行冷卻之工作氣體再次通過蓄冷器並經由冷媒管18返回至壓縮機52。從壓縮機52向製冷機50並且從製冷機50向壓縮機52的工作氣體的流動可藉由製冷機50內的迴轉閥(未圖示)切換。閥驅動馬達16從外部電源接受電力供給並旋轉迴轉閥。

設置有用於控制製冷機50之控制部20。控制部20依第1冷卻台13或第2冷卻台14的冷卻溫度控制製冷機50。因此，可以在第1冷卻台13或第2冷卻台14設置溫度感測器(未圖示)。控制部20可藉由控制閥驅動馬達16的運行頻率來控制冷卻溫度。因此，控制部20亦可具備用於控制閥驅動馬達16之逆變器。控制部20可構成為控制壓縮機52及後述之各閥。控制部20可一體地設置於低溫泵10，亦可作為與低溫泵10分體的控制裝置構成。

第1圖所示之低溫泵10為所謂的臥式低溫泵。臥式低溫泵一般係，製冷機的第2冷卻台14沿著與筒狀放射屏蔽40的軸向交叉之方向(通常為正交方向)插入於放射屏蔽40的內部之低溫泵。另外，本發明同樣亦能夠應用於所謂的立式低溫泵中。立式低溫泵係沿著放射屏蔽的軸向插入製冷機之低溫泵。

低溫泵容器30具有形成為一端具有開口且另一端被閉塞之圓筒狀形狀之部位(以下稱為“胴部”)32。開口作為應從濺射裝置等真空腔112(參考第2圖)排氣之氣體所進入之吸氣口34設置。吸氣口34由低溫泵容器30的胴部32的上端部內面劃分。並且，胴部32上除了形成有作為吸氣口34的開口之外，還形成有用於插通製冷機50的開口37。胴部32的開口37上安裝圓筒狀製冷機容納部38的一端，另一端安裝於製冷機50的殼體。製冷機容納部38容納製冷機50的第1缸11。

另外，在低溫泵容器30的胴部32的上端朝向徑向外側延伸有安裝法蘭36。低溫泵10利用安裝法蘭36安裝於作為排氣對象容積之濺射裝置等真空腔112(參考第2圖)。

低溫泵容器30為了隔開低溫泵10的內部和外部而設置。如上所述般低溫泵容器30包含胴部32和製冷機容納部38而構成，胴部32及製冷機容納部38的內部氣密地保持為共同的壓力。由此，低溫泵容器30在低溫泵10的排氣運行期間作為真空容器發揮作用。由於低溫泵容器30的外面在低溫泵10動作時，亦即在製冷機工作期間亦暴露於低溫泵10外部的環境中，因此維持高於放射屏蔽40之溫度。低溫泵容器30的溫度典型地維持環境溫度。在此，環境溫度係設置有低溫泵10之部位的溫度或者接近其溫度之溫度，例如為室溫程度。

並且，在低溫泵容器30的製冷機容納部38的內部設置有壓力感測器54。壓力感測器54週期性測定製冷機容納部38的內部壓力，亦即低溫泵容器30的壓力，並將顯示測定壓力之信號輸出至控制部20。壓力感測器54將其輸出可通信地連接於控制部20。另外，壓力感測器54還可以設置於低溫泵容器30的胴部32。

壓力感測器54具有包含藉由低溫泵10實現之較高之真空水平和大氣壓水平雙方之較寬之測量範圍。將至少能夠在再生處理中產生之壓力範圍包含於測量範圍內為較佳。於本實施方式中，例如使用晶體壓力計作為壓力感測器54為較佳。晶體壓力計係利用水晶振子的振動阻力隨壓力而變化之現象來測定壓力之感測器。或者，壓力感測器54亦可以為皮拉尼真空計。另外，真空水平的測定用壓力感測器和大氣壓水平的測定用壓力感測器可個別地設置於低溫泵10。

低溫泵容器30上連接有通氣閥70、粗閥72及抽氣閥74。通氣閥70、粗閥72及抽氣閥74的開閉分別藉由控制部20控制。

通氣閥70設置於排出管路80的例如末端。或者，通氣閥70可設置於排出管路80的中途，且在末端設置用於回收被放出之流體的罐等。另外，通氣閥70還可以與連接低溫泵10之真空腔112(參考第2圖)所附帶之排氣系統連接。

藉由通氣閥70被開閥來容許排出管路80的流動，並藉由通氣閥70被閉閥來遮斷排出管路80的流動。被排出之流體基本上為氣體，但亦可以為液體或氣液混合物。例如，被低溫泵10凝結之氣體的液化物可混合在排出流體中。藉由通氣閥70被開閥，能夠向外部釋放在低溫泵容器30的內部產生之正壓。

排出管路80包含用於從低溫泵10的內部空間向外部環境排出流體的排出導管82。排出導管82例如連接於低溫泵容器30的製冷機容納部38。排出導管82係與流動方向正交之剖面為圓形的導管，但亦可以具有其他任何剖面形狀。排出管路80還可以包含用於從在排出導管82中排出之流體中去除異物之過濾器。該過濾器可以於排出管路80中設置於通氣閥70的上游。

通氣閥70構成為還作為所謂的安全閥發揮作用。通氣閥70係設置於排出導管82之例如常閉型控制閥。通氣閥70進一步預先設定閉閥力，以便在預定的差壓起作用時機械地開閥。該設定差壓例如能夠考慮可作用於低溫泵容器30之內壓或泵容器30的結構上的耐久性等來適當地設定。由於低溫泵10的外部環境通常為大氣壓，所以設定差壓以大氣壓為基準設定為預定值。關於通氣閥70的閉閥力的設定，參考第3圖如後述。

通氣閥70通常在例如再生中等從低溫泵10放出流體時，藉由控制部20開閥。在不該放出時，通氣閥70藉由控制部20閉閥。另一方面，當設定差壓起作用時，通氣閥70機械地開閥。因此，當低溫泵內部由於某些理由成為高壓時，無需進行控制而機械地開閥通氣閥70。由此，能夠避免內部的高壓。這樣，通氣閥70作為安全閥發揮作用。如此藉由將通氣閥70兼作安全閥，從而可以得到與分別設置2個閥時相比更加降低成本或節省空間之優點。

粗閥72連接於粗抽泵73。藉由粗閥72的開閉，連通或遮斷粗抽泵73和低溫泵10。粗抽泵73典型地作為與低溫泵10分體的真空裝置設置，例如構成包含連接低溫泵10之真空腔112之真空系統的一部份。抽氣閥74連接於未圖示之吹掃氣體供給裝置。吹掃氣體例如為氮氣。藉由由控制部20控制抽氣閥74來控制吹掃氣體向低溫泵10的供給。

放射屏蔽40配設於低溫泵容器30的內部。放射屏蔽40形成為一端具有開口且另一端被閉塞之圓筒狀形狀，亦即杯狀形狀。放射屏蔽40亦可以構成為如第1圖所示之一體的筒狀，另外，亦可以構成為藉由複數個零件整體上呈筒狀形狀。這些複數個零件亦可以相互保持間隙而配設。

低溫泵容器30的胴部32及放射屏蔽40均形成為大致圓筒狀，並配設於同軸上。低溫泵容器30的胴部32的內徑稍微大於放射屏蔽40的外徑，放射屏蔽40在與低溫泵容器30的胴部32的內面之間保持若干間隔而以與低溫泵容器30非接觸的狀態配置。亦即，放射屏蔽40的外面與低溫泵容器30的內面對置。另外，低溫泵容器30的胴部32及放射屏蔽40的形狀並非局限於圓筒形狀，亦可以係角柱形狀或橢圓柱形狀等任何剖面的筒形狀。典型之放射屏蔽40的形狀為與低溫泵容器30的胴部32的內面形狀相似之形狀。

放射屏蔽40主要作為阻擋來自低溫泵容器30的輻射熱用的放射屏蔽設置，以保護第2冷卻台14及熱連接於該第2冷卻台之低溫板60。第2冷卻台14在放射屏蔽40的內部配置於放射屏蔽40的大致中心軸上。放射屏蔽40以熱連接的狀態固定於第1冷卻台13，被冷卻至和第1冷卻台13相同程度的溫度。

低溫板60例如包含複數個板64。板64例如各自具有圓錐台側面形狀，譬如傘狀的形狀。各板64安裝於在第2冷卻台14上安裝之板安裝構件66。各板64上通常設置有活性碳等吸附劑(未圖示)。吸附劑例如黏接於板64的裏面。

板安裝構件66具有一端被閉塞且另一端被開放之圓筒狀形狀，並朝向放射屏蔽40之底部延伸，以便被閉塞之端部安裝於第2冷卻台14之上端，且圓筒狀側面包圍第2冷卻台14。複數個板64相互隔著間隔安裝於板安裝構件66的圓筒狀側面。板安裝構件66的圓筒狀側面上形成有用於穿過製冷機50的第2缸12的開口。

為了從來自真空腔112等的輻射熱保護第2冷卻台14及熱連接於該第2冷卻台之低溫板60，於放射屏蔽40的吸氣口上設置擋板62。擋板62例如形成為百葉窗結構或人字形結構。擋板62可以形成為以放射屏蔽40的中心軸為中心之同心圓狀，或者亦可以形成為格子狀等其他形狀。擋板62安裝於放射屏蔽40的開口側端部，被冷卻至和放射屏蔽40相同程度的溫度。

放射屏蔽40的側面上形成有製冷機安裝孔42。製冷機安裝孔42關於放射屏蔽40的中心軸方向上形成於放射屏蔽40側面的中央部。放射屏蔽40的製冷機安裝孔42設置於與低溫泵容器30的開口37相同的軸上。製冷機50的第2缸12及第2冷卻台14從製冷機安裝孔42沿著與放射屏蔽40的中心軸方向垂直之方向插入。放射屏蔽40在製冷機安裝孔42中以熱連接的狀態固定於第1冷卻台13。

另外，放射屏蔽40可藉由連接用套管安裝於第1冷卻台13，由此代替放射屏蔽40直接安裝於第1冷卻台13上。該套管例如為包圍第2缸12的第1冷卻台13側的端部並用於將放射屏蔽40熱連接於第1冷卻台13上的傳熱構件。

如第2圖所示，亦可以在擋板62與真空腔112之間設置有閘閥110。該閘閥110例如在再生低溫泵10時關閉，藉由低溫泵10對真空腔進行排氣時打開。打開閘閥110時，真空腔112和低溫泵容器30構成一個真空容器，而關閉閘閥110時，低溫泵容器30構成與真空腔112不同的真空容器。

第3圖係示意地顯示本發明的一實施方式之通氣閥70之圖。通氣閥70在第3圖所示之封閉狀態下遮斷從真空端口84向排氣端口86之流通。另一方面，在開放狀態下，通氣閥70容許從真空端口84向排氣端口86的排出流動。用箭頭A將該排出流動示於第3圖中。另外，用虛線顯示開放狀態下的閥體的位置。通氣閥70還可實現與第3圖所示之排出流動A反方向的流動，但在將通氣閥70應用於低溫泵10之一實施例中，通氣閥70以只容許排出流動A的方式動作。

通氣閥70包含藉由閥筐體88從外部隔開之閥室90及活塞室92而構成。閥室90和活塞室92相鄰並由隔板94隔開。隔板94係與真空端口84對置之閥室90的內壁。閥室90上設置有2個開口，其中一方的開口為上述的真空端口84，另一方的開口為排氣端口86。

從真空端口84流入至閥室90之排出流動A於閥室90的內部向垂直方向折彎並從排氣端口86流出。真空端口84經由排出導管82(參考第1圖)而連接於低溫泵容器30上。排氣端口86可連接在用於將排出流動A引導至外部的配管上，或者亦可向外部環境直接開放。

閥室90中容納有作為通氣閥70的閥體的閥板96。閥板96的外形尺寸設成大於真空端口84的開口尺寸，以便閥板96的外周部被推碰到真空端口84的周圍部份98。例如，閥板96及真空端口84均為同心圓形，閥板96的直徑大於真空端口84。閥板96的外周部推碰到真空端口84的周圍部份98之區域(例如環狀區域)作為密封面100發揮作用。密封面100上設置有用於密封的O型圈(未圖示)。該O型圈例如容納於在密封面100內形成於閥板96之槽部。

活塞室92中容納有作為通氣閥70的閥驅動機構的一部份之活塞102。活塞102其外側面可滑動地支撐在活塞室92的內壁。活塞室92被活塞102劃分為兩個室。活塞102藉由連結軸104與閥板96連結。連結軸104係從閥板96的密封面100的反方向的面的中心部垂直地延伸並固定於活塞102之棒狀構件。連結軸104貫穿隔板94，可在其貫穿孔中軸向移動地例如藉由軸承(未圖示)支撐。因此，活塞102可沿著活塞室92的內壁向連結軸104的軸向滑動。藉由由連結軸104固定，從而閥板96可與活塞102一體地軸向移動。

閥驅動機構例如為壓空式驅動機構。亦即，活塞102藉由向活塞室92供給壓縮空氣來驅動。閥驅動機構可以包含用於切換向活塞室92供給壓縮空氣及停止供給的電磁閥。由活塞102劃分之活塞室92的其中一方的室中設置有壓縮空氣供給口及排出口，這些供給口及排出口連接於包含上述電磁閥之壓縮空氣供給系統。控制部20控制電磁閥的開閉。若開放電磁閥，則向活塞室92供給壓縮空氣且活塞102從初始位置移動。若封閉電磁閥，則壓縮空氣從活塞室92放出，活塞102藉由後述的彈簧106的作用回到初始位置。

另外，閥驅動機構還可以係其他任意驅動機構。例如，可以係藉由螺線管的電磁吸引力直接驅動活塞102之所謂直動式，或者，還可以係藉由直線馬達或步進馬達等適宜的馬達驅動閥體之方式。

通氣閥70具備包含彈簧106之閉閥機構。彈簧106為了將閥板96的外周部推碰到真空端口84的周圍部份98並使密封壓力作用於密封面100而設置。彈簧106朝向從真空端口84流入之排出流動A的反方向推壓閥板96。彈簧106的一端安裝於閥板96的密封面100的反方向的面上，另一端安裝於隔板94上，並沿連結軸104設置。這樣，通氣閥70作為常閉型控制閥構成。

彈簧106以預定的壓縮力的安裝荷載安裝，該安裝荷 載決定通氣閥70的閉閥力。亦即，當藉由差壓作用於閥板96之差壓力超過彈簧安裝荷載亦即閉閥力時，閥板96藉由差壓力稍微移動而通氣閥70被打開。藉由該機械性開閥來容許從真空端口84向排氣端口86的流動。在通常的真空腔112(參考第2圖)的使用狀態下，真空側的壓力更低於排氣側的壓力。由於彈簧106向真空端口84推壓閥板96，所以通氣閥70不會被機械地打開。在真空端口84側的壓力高於排氣端口86側的壓力之類之特殊狀況下，通氣閥70有可能被機械地開閥。

另外，通氣閥70的閉閥機構並不限定於彈簧式。例如，可以係基於磁力之閉閥機構。可以藉由磁力的吸引力固定閥板96和真空端口84的周圍部份98來賦予所期望的閉閥力。此時，於閥板96和真空端口84的周圍部份98中的至少一方設置用於使吸引力作用於兩者之間的磁鐵。或者，還可以係基於靜電吸附之閉閥機構或其他適當的閉閥機構。

通氣閥70係依壓力感測器54的測定結果並藉由控制部20控制之控制閥。控制部20判定藉由壓力感測器54測定之低溫泵容器30的內壓是否超過基準值。當判定為超過基準值時，控制部20藉由閥驅動機構對通氣閥70進行開閥。亦即，控制部20將活塞102及閥板96從閉閥狀態的位置(以下，有時將其稱為封閉位置或初始位置)。向開放狀態的位置(以下，有時將其稱為開放位置)。移動。第3圖中，用實線顯示封閉位置，用虛線顯示開放位置。

另一方面，當判定為藉由壓力感測器54測定之低溫泵容器30的內壓未達到基準值時，控制部20將活塞102及閥板96維持在封閉位置。此時，藉由控制部20不起動閥驅動機構，從而活塞102及閥板96藉由彈簧106的閉閥力保持在封閉位置。

用於控制通氣閥70的開閉的壓力基準值設定成低溫泵10的外部環境的壓力。或者，當重視可靠地防止對通氣閥70進行開閥時的從外部向泵內部的倒流時，壓力基準值設定為稍微高於外部環境的壓力。亦即，控制部20依壓力感測器54的測定值判定是否相對於低溫泵容器30的外部在內部產生正壓，當判定為產生正壓時，開放通氣閥70，當判定為未產生正壓時，封閉通氣閥70。這樣，低溫泵10的內部例如在再生中相對於外部呈高壓時，通氣閥70藉由控制被開放，能夠向外部釋放內壓。

由於外部環境的壓力典型的為大氣壓，因此用於控制通氣閥70的開閉的壓力基準值設定為大氣壓或稍微高於大氣壓的壓力(例如以計示壓力為0.1氣壓以內的大小)。

控制閥構成為，通常在設想的使用環境中在藉由控制開放(或封閉)時可靠地維持在開放狀態(或封閉狀態)。若為常閉型控制閥，則閉閥力設成大於設想最大差壓，以免在設想為封閉狀態下作用於閥之差壓範圍內隨便開閥。

然而本實施例的通氣閥70的其中一個特徵為，閉閥力調整為能夠在設想之壓力範圍內機械地開閥。前述通氣閥70的閉閥力調整為，在控制部20封閉通氣閥70時藉由在低溫泵容器30的內部產生之正壓與外部壓的差壓作用機械地開閥。具體而言，通氣閥70的閉閥力調整成，藉由超過低溫泵10正常運行時設想之差壓之設定差壓機械地開閥。此處的正常運行包含低溫泵10的排氣運行和再生運行兩個方面。通氣閥70例如在通氣閥70本身的控制系統中發生異常時或低溫泵容器30的內部因某種原因而過度昇壓時機械地開閥。

通氣閥70調整成，在低溫泵容器30的內壓達到設定於預先設定之低溫泵容器30的上限內壓與大氣壓之間的設定壓時機械地開閥。為了防止控制中的機械開閥，該設定壓高於上述判定基準壓為較佳。設定壓係選自1氣壓至2氣壓的範圍，較佳為1氣壓至1.5氣壓的範圍，進一步較佳為1.2氣壓至1.3氣壓的範圍的壓力。就計示壓力而言，通氣閥70在設計上其閉閥力調整為，1氣壓以內的、較佳為0.5氣壓以內的、進一步較佳為0.2至0.3氣壓的差壓起作用時機械地開閥。如果這樣，在低溫泵內壓達到低溫泵容器30的耐壓、或設置於藉由低溫泵10排氣之真空腔112之間之閘閥110的耐壓之前，能夠藉由通氣閥70向外部機械地釋放內壓。

基於控制部20的通氣閥70的閥體的開閉行程D設為大於基於差壓作用之機械開閥時之閥體移動量。亦即，通氣閥70以基於閥驅動機構之開閉行程D大於上述設定壓起作用時的穩定狀態下的閥板96的移動量的方式構成。閥驅動機構構成為基於控制之開閉以較大之行程移動閥板96。如果這樣，與開閉行程微小時相比，能夠減小在通氣閥70的通常控制的開閉時嚙入排出流動A中所含之異物粒子之風險。因此，能夠良好地維持通氣閥70的密封性。

以下對基於上述結構的低溫泵10之動作進行說明。當低溫泵10工作時，首先在其工作之前藉由粗閥72並用粗抽泵73將低溫泵容器30的內部粗抽至1Pa左右。壓力藉由壓力感測器54測定。之後，使低溫泵10工作。在基於控制部20之控制下，藉由製冷機50的驅動冷卻第1冷卻台13及第2冷卻台14，與這些熱連接之放射屏蔽40、擋板62及低溫板60亦被冷卻。

被冷卻之擋板62冷卻從真空腔朝向低溫泵10內部飛來之氣體分子，使在該冷卻溫度下蒸氣壓充份變低之氣體(例如水分等)凝結在表面並進行排氣。在擋板62的冷卻溫度下蒸氣壓不會充份變低之氣體通過擋板62進入放射屏蔽40內部。進入之氣體分子中在低溫板60的冷卻溫度下蒸氣壓充份變低之氣體凝結在低溫板60的表面而被排氣。在其冷卻溫度下蒸氣壓亦未充份變低之氣體(例如氫等)藉由黏結於低溫板60的表面並冷卻之吸附劑吸附而被排氣。這樣，低溫泵10能夠使真空腔112的真空度達到所期望的水平。

第1圖所示之低溫泵10交替反覆進行排氣處理和再生處理。在排氣處理中，開放匣閥110並對真空腔112進行排氣來使真空度提高至所期望的水平。藉由繼續進行排氣處理，在低溫板60上積蓄被捕捉之氣體。因此，為了將積蓄之冰或吸附之氣體分子排出至外部，在預定的再生開始條件成立時，例如在開始排氣處理後經過預定時間時進行低溫泵10的再生。再生處理通常對匣閥110進行閉閥並從真空腔112分離低溫泵10來進行。

例如，藉由抽氣閥74導入吹掃氣體，由此昇溫至高於排氣處理中的低溫板溫度之再生溫度，使捕捉在表面上之氣體再氣化。因此，低溫泵容器30的內部容易變得多少高於外部的大氣壓。這種利用正壓向外部排出氣體之情況比始終依賴粗抽泵73等真空系統的情況更合理。

因此，控制部20依壓力感測器54的測定值判定是否相對於低溫泵容器的外部在內部產生正壓，當判定為產生正壓時，開放通氣閥70。由此，能夠藉由排出管路80向外部釋放低溫泵10內部的高壓。當判定為未產生正壓時，控制部20封閉通氣閥70。這樣，容器內被減壓時，密封向容器內的泄漏。

若應在再生處理中排出之大部份氣體藉由通氣閥70排出，則低溫泵10的內壓下降至大氣壓水平，來自通氣閥70的排出量減少。控制部20關閉通氣閥70，並切換為藉由粗閥72之粗抽。若充份減壓，則在基於控制部20之控制下藉由製冷機50冷卻低溫板60，與上述相同地重新開始排氣運行。

在一實施例中，控制部20在再生處理中打開粗閥72的同時，關閉通氣閥70。或者，控制部20亦可以在即將打開粗閥72之前關閉通氣閥70。亦即，控制部20可以以對通氣閥70的閉閥指令、對粗閥72的開閥指令的順序控制兩個閥。如果這樣，能夠可靠地防止在再生處理的最後階段打開粗閥72時藉由通氣閥70從外部倒流。

依本實施例，通氣閥70還作為安全閥發揮作用。在低溫泵10產生高壓時，通氣閥70藉由與外部的差壓機械地開閥。這樣，通常時藉由通氣閥70的開閉控制，而異常時藉由作為安全閥的機械開閥，能夠向外部釋放低溫泵10的內壓。與將用於排氣的控制閥和安全閥分別設置在低溫泵時相比，能夠以低成本將安全閥組裝於低溫泵10。並且，以通氣閥70的開閉行程大於基於機械開閥之閥體移動量的方式構成通氣閥70。這樣，藉由採取充份的開度，能夠抑制通氣閥70的控制開閉時異物的嚙入或堵塞。

另外在上述實施例中，對將本發明的一實施方式之控制閥應用於低溫泵10中之例子進行了說明，但控制閥的應用對象並不限定於低溫泵10，還能夠應用於除低溫泵以外的包含氣體捕集式真空泵的其他真空裝置。

因此，本發明的一實施方式之控制閥亦可以為設置在用於向外部釋放在真空容器的內部產生之正壓的排氣路上之真空閥裝置。該控制閥可以為如下控制之常閉型控制閥：以當真空容器的內部為真空時封閉排氣路，當真空容器內部的測定壓超過大於外部壓之基準值時開放排氣路。控制閥的閉閥力還可以調整成，即使在未藉由控制開放的情況下，亦藉由真空容器內的正壓與外部壓的差壓作用機械地開閥。亦即，控制閥的閉閥力調整成，當封閉時能夠藉由真空容器內的正壓與外部壓的差壓作用機械地開閥。

此時，控制閥可以調整成，真空容器的內壓達到設定於預先設定之真空容器的上限內與大氣壓之間之設定壓時機械地開閥。並且，基於控制之控制閥的閥體的開閥行程可以構成為大於基於差壓作用之機械開閥時之閥體移動量。

10．．．低溫泵

11．．．第1缸

12．．．第2缸

13．．．第1冷卻台

14‧‧‧第2冷卻台

20‧‧‧控制部

30‧‧‧低溫泵容器

40‧‧‧放射屏蔽

43‧‧‧製冷機插通孔

50‧‧‧製冷機

60‧‧‧低溫板

70‧‧‧通氣閥

72‧‧‧粗閥

80‧‧‧排出管路

82‧‧‧排出導管

96‧‧‧閥板

106‧‧‧彈簧

110‧‧‧閘閥

112‧‧‧真空腔

第1圖係示意地顯示本發明的一實施方式之低溫泵之圖。

第2圖係示意地顯示本發明的一實施方式之真空排氣系統之圖。

第3圖係示意地顯示本發明的一實施方式之通氣閥之圖。

32．．．胴部

62．．．擋板

60．．．低溫板

66．．．板安裝構件

64．．．板

14．．．第2冷卻台

12．．．第2缸

42．．．製冷機安裝孔

10．．．低溫泵

34．．．吸氣口

36．．．安裝法蘭

13．．．第1冷卻台

11．．．第1缸

50．．．製冷機

38．．．製冷機容納部

52．．．壓縮機

18．．．冷媒管

16．．．閥驅動馬達

37．．．開口

54．．．壓力感測器

30．．．低溫泵容器

40．．．放射屏蔽

80．．．排出管路

82．．．排出導管

72．．．粗閥

73．．．粗抽泵

20．．．控制部

70．．．通氣閥

74．．．抽氣閥

Claims (5)

1. 一種低溫泵，其特徵為，具備：低溫板，用於藉由凝結或吸附對氣體進行排氣；低溫泵容器，用於容納前述低溫板；壓力感測器，測定前述低溫泵容器的內部壓力；通氣閥，為了將被前述低溫板排氣之氣體排出至前述低溫泵容器的外部而設置於前述低溫泵容器；及控制部，依前述壓力感測器的測定值判定是否相對於前述低溫泵容器的外部在內部產生正壓，當判定為產生正壓時開放前述通氣閥，而當判定為未產生正壓時封閉前述通氣閥，前述通氣閥的閉閥力調整為，在前述控制部封閉前述通氣閥時能夠藉由前述低溫泵容器內外的差壓作用機械地開閥，前述通氣閥，具備：與前述低溫泵容器連接的真空端口、及被按壓在前述真空端口將前述真空端口封閉的閥體、及依據前述控制部的控制將前述閥體驅動的閥驅動機構、及一端被固定於前述閥體且另一端與前述閥驅動機構連結且將前述閥驅動機構的驅動力朝前述閥體傳達的連結軸、及將該閥體及前述連結軸朝前述真空端口推壓的閉閥機 構，前述控制部，是當前述壓力感測器的測定值及外部壓的差超過判定基準差壓的情況時，判定為產生了前述正壓，前述閉閥機構，是前述閥體將前述真空端口封閉時若超過設定差壓的差壓作用於前述閥體的情況時，使前述閥體從前述真空端口遠離的方式移動前述閥體，前述設定差壓是藉由比前述判定基準差壓大，使前述通氣閥作為低溫泵的唯一的安全閥的功能。
2. 如申請專利範圍第1項所記載之低溫泵，其中，前述設定差壓，是設定於預先設定之前述低溫泵容器的上限內壓與大氣壓之間。
3. 如申請專利範圍第2項所記載之低溫泵，其中，前述設定差壓為比0.5氣壓低之壓力。
4. 如申請專利範圍第1~3項中任一項所記載之低溫泵，其中，使基於前述控制部之前述通氣閥的閥體的開閉行程大於基於前述差壓作用之機械開閥時之閥體移動量。
5. 如申請專利範圍第1~3項中任一項所記載之低溫泵，其中，進一步具備設置在用於將前述低溫泵容器連接於粗抽泵的路徑之粗閥，前述控制部在低溫泵的再生處理中打開前述粗閥的同時，關閉前述通氣閥。