專(zhuān)利名稱(chēng)：低溫泵及真空閥裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)主張基于2011年I月17日申請(qǐng)的日本專(zhuān)利申請(qǐng)第2011-006768號(hào)的優(yōu)先權(quán)。其申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過(guò)參考援用于本說(shuō)明書(shū)中。本發(fā)明涉及一種低溫泵及適宜在低溫泵等真空裝置中使用的真空閥裝置。
背景技術(shù)：
例如專(zhuān)利文獻(xiàn)I中，記載有與真空泵和真空腔連結(jié)且介設(shè)在對(duì)該真空腔內(nèi)的氣氛進(jìn)行排氣的排氣路上并向該排氣路開(kāi)閉的真空閥。當(dāng)通過(guò)真空泵對(duì)真空腔進(jìn)行排氣時(shí)，開(kāi)放該真空閥。另一方面，在停止真空泵時(shí)，為了防止氣體向真空腔逆流而封閉真空閥。專(zhuān)利文獻(xiàn)I :日本特開(kāi)2009-85241號(hào)公報(bào)例如，代表低溫泵的氣體捕集式真空泵通過(guò)在該泵的內(nèi)部凝結(jié)或吸附氣體來(lái)進(jìn)行真空排氣。捕集的氣體通過(guò)通常稱(chēng)為再生的處理以某一頻率排出至泵的外部。在再生處理中，有時(shí)捕集于泵內(nèi)部的氣體再氣化而增高內(nèi)部壓力。這種高壓通常從用于進(jìn)行排出的路徑適當(dāng)?shù)胤懦?。為了避免在?nèi)部產(chǎn)生過(guò)度高壓，要求與通常的排出路徑分體設(shè)置安全閥。不僅在再生中，伴隨泵的異常或故障也會(huì)使壓力增高。在超過(guò)通常的內(nèi)壓變動(dòng)范圍的異常高壓發(fā)揮作用時(shí)開(kāi)放安全閥。即，安全閥為通常保持在封閉狀態(tài)且不動(dòng)作的構(gòu)成組件。優(yōu)選這種構(gòu)成組件以具有防止發(fā)生封閉狀態(tài)下的泄漏等所希望的質(zhì)量為前提盡量低成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一在于提供一種能夠使真空系統(tǒng)以低成本實(shí)現(xiàn)從真空容器中釋放過(guò)度高壓的功能的真空閥及具備這種真空閥的低溫泵。本發(fā)明的一種形態(tài)的低溫泵具備低溫板，用于通過(guò)凝結(jié)或吸附對(duì)氣體進(jìn)行排氣； 低溫泵容器，用于容納所述低溫板；壓力傳感器，測(cè)定所述低溫泵容器的內(nèi)部壓力；通氣閥，為了將被所述低溫板排氣的氣體排出至所述低溫泵容器的外部而設(shè)置于所述低溫泵容器；及控制部，根據(jù)所述壓力傳感器的測(cè)定值判定是否相對(duì)于所述低溫泵容器的外部在內(nèi)部產(chǎn)生正壓，當(dāng)判定為產(chǎn)生正壓時(shí)開(kāi)放所述通氣閥，而當(dāng)判定為未產(chǎn)生正壓時(shí)封閉所述通氣閥。所述通氣閥的閉閥力調(diào)整為，在所述控制部封閉所述通氣閥時(shí)能夠通過(guò)所述低溫泵容器內(nèi)外的差壓作用機(jī)械地開(kāi)閥。根據(jù)該形態(tài)，當(dāng)相對(duì)于低溫泵容器的外部在內(nèi)部產(chǎn)生正壓時(shí)，能夠通過(guò)開(kāi)放通氣閥的控制向外部釋放內(nèi)壓。并且，即使在未通過(guò)控制開(kāi)放的異常情況下，也能夠通過(guò)差壓作用機(jī)械地打開(kāi)通氣閥并開(kāi)放壓力。這樣，能夠通過(guò)將安全閥功能編入控制閥來(lái)實(shí)現(xiàn)與將各個(gè)功能作為個(gè)別閥設(shè)置于系統(tǒng)時(shí)相比更低的成本化。本發(fā)明的另一形態(tài)是真空閥裝置。該裝置是設(shè)置在用于向外部釋放在真空容器的內(nèi)部產(chǎn)生的正壓的排氣路上的真空閥裝置，其具備常閉型控制閥，該常閉型控制閥被控制成如下當(dāng)所述真空容器的內(nèi)部為真空時(shí)封閉所述排氣路，而當(dāng)所述真空容器內(nèi)的測(cè)定壓超過(guò)高于外部壓的基準(zhǔn)值時(shí)開(kāi)放所述排氣路。所述控制閥的閉閥力調(diào)整成，即使在未通過(guò)控制開(kāi)放的情況下也能夠通過(guò)所述正壓與外部壓的差壓作用機(jī)械地開(kāi)閥。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種能夠使真空系統(tǒng)以低成本實(shí)現(xiàn)從真空容器中釋放過(guò)度高壓的功能的真空控制閥及具備這種控制閥的低溫泵。


圖I是示意地表示本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的低溫泵的圖。圖2是示意地表示本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的真空排氣系統(tǒng)的圖。圖3是示意地表示本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的通氣閥的圖。圖中10_低溫泵，11-第I缸，12-第2缸，13-第I冷卻臺(tái)，14-第2冷卻臺(tái)，20-控制部，30-低溫泵容器，40-放射屏蔽，43-制冷機(jī)插通孔，50-制冷機(jī)，60-低溫板，70-通氣閥，72-粗閥，80-排出管路，82-排出導(dǎo)管，96-閥板，106-彈簧，110-閘閥，112-真空腔。
具體實(shí)施例方式圖I是示意地表示本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的低溫泵10的圖。圖2是示意地表示包含低溫泵10的真空排氣系統(tǒng)的圖。低溫泵10安裝于例如離子注入裝置或?yàn)R射裝置等真空腔112 (參考圖2)，并為了將真空腔112內(nèi)部的真空度提高至所希望的工藝所需的水平而使用。低溫泵10包含低溫泵容器30、放射屏蔽40及制冷機(jī)50而構(gòu)成。制冷機(jī)50為例如吉福德-麥克馬洪式制冷機(jī)(所謂GM制冷機(jī))等制冷機(jī)。制冷機(jī)50具備第I缸11、第2缸12、第I冷卻臺(tái)13、第2冷卻臺(tái)14及閥驅(qū)動(dòng)馬達(dá)16。第I缸 11與第2缸12串聯(lián)連接。在第I缸11的與第2缸12的結(jié)合部側(cè)設(shè)置第I冷卻臺(tái)13，在第2缸12的遠(yuǎn)離第I缸11的側(cè)端設(shè)置第2冷卻臺(tái)14。圖I所示的制冷機(jī)50為2級(jí)式制冷機(jī)，通過(guò)串聯(lián)2級(jí)組合缸來(lái)實(shí)現(xiàn)更低的溫度。制冷機(jī)50通過(guò)冷媒管18連接于壓縮機(jī)52。壓縮機(jī)52壓縮例如氦等冷媒氣體，即工作氣體，通過(guò)冷媒管18供給至制冷機(jī)50。 制冷機(jī)50通過(guò)使工作氣體通過(guò)蓄冷器來(lái)進(jìn)行冷卻，并且首先在第I缸11內(nèi)部的膨脹室膨脹，其次在第2缸12內(nèi)部的膨脹室膨脹，由此進(jìn)一步進(jìn)行冷卻。蓄冷器組裝于膨脹室內(nèi)部。 由此，設(shè)置于第I缸11的第I冷卻臺(tái)13冷卻為第I冷卻溫度水平，而設(shè)置于第2缸12的第2冷卻臺(tái)14冷卻為低于第I冷卻溫度水平的第2冷卻溫度水平。例如，第I冷卻臺(tái)13 冷卻為65K 100K左右，而第2冷卻臺(tái)14冷卻為IOK 20K左右。通過(guò)在膨脹室依次膨脹來(lái)吸熱且對(duì)各冷卻臺(tái)進(jìn)行冷卻的工作氣體再次通過(guò)蓄冷器并經(jīng)由冷媒管18返回至壓縮機(jī)52。從壓縮機(jī)52向制冷機(jī)50并且從制冷機(jī)50向壓縮機(jī)52的工作氣體的流動(dòng)可通過(guò)制冷機(jī)50內(nèi)的回轉(zhuǎn)閥(未圖示)切換。閥驅(qū)動(dòng)馬達(dá)16從外部電源接受電力供給并旋轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)閥。設(shè)置有用于控制制冷機(jī)50的控制部20。控制部20根據(jù)第I冷卻臺(tái)13或第2冷卻臺(tái)14的冷卻溫度控制制冷機(jī)50。因此，可以在第I冷卻臺(tái)13或第2冷卻臺(tái)14設(shè)置溫度傳感器(未圖示)?？刂撇?0可通過(guò)控制閥驅(qū)動(dòng)馬達(dá)16的運(yùn)行頻率來(lái)控制冷卻溫度。因此，控制部20也可具備用于控制閥驅(qū)動(dòng)馬達(dá)16的逆變器。控制部20可構(gòu)成為控制壓縮機(jī) 52及后述的各閥。控制部20可一體地設(shè)置于低溫泵10，也可作為與低溫泵10分體的控制裝置構(gòu)成。圖I所示的低溫泵10為所謂的臥式低溫泵。臥式低溫泵一般是指，制冷機(jī)的第2 冷卻臺(tái)14沿著與筒狀放射屏蔽40的軸向交叉的方向(通常為正交方向)插入于放射屏蔽 40的內(nèi)部的低溫泵。另外，本發(fā)明同樣也能夠應(yīng)用于所謂的立式低溫泵中。立式低溫泵是指沿著放射屏蔽的軸向插入制冷機(jī)的低溫泵。低溫泵容器30具有形成為一端具有開(kāi)口且另一端被閉塞的圓筒狀形狀的部位 (以下稱(chēng)為“主體部”)32。開(kāi)口作為應(yīng)從濺射裝置等真空腔112(參考圖2)排氣的氣體所進(jìn)入的吸氣口 34設(shè)置。吸氣口 34由低溫泵容器30的主體部32的上端部?jī)?nèi)表面劃分。并且，主體部32上除了形成有作為吸氣口 34的開(kāi)口之外，還形成有用于插通制冷機(jī)50的開(kāi)口 37。主體部32的開(kāi)口 37上安裝圓筒狀制冷機(jī)容納部38的一端，另一端安裝于制冷機(jī) 50的殼體。制冷機(jī)容納部38容納制冷機(jī)50的第I缸11。另外，在低溫泵容器30的主體部32的上端朝向徑向外側(cè)延伸有安裝法蘭36。低溫泵10利用安裝法蘭36安裝于作為排氣對(duì)象容積的濺射裝置等真空腔112 (參考圖2)。低溫泵容器30為了隔開(kāi)低溫泵10的內(nèi)部和外部而設(shè)置。如上所述的低溫泵容器 30包含主體部32和制冷機(jī)容納部38而構(gòu)成，主體部32及制冷機(jī)容納部38的內(nèi)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(yùn)行期間作為真空容器發(fā)揮作用。由于低溫泵容器30的外表面在低溫泵10動(dòng)作時(shí)，即在制冷機(jī)工作期間也暴露于低溫泵10外部的環(huán)境中，因此維持高于放射屏蔽40的溫度。低溫泵容器30的溫度典型地維持環(huán)境溫度。在此，環(huán)境溫度是指設(shè)置有低溫泵10的部位的溫度或者接近其溫度的溫度， 例如為室溫程度。并且，在低溫泵容器30的制冷機(jī)容納部38的內(nèi)部設(shè)置有壓力傳感器54。壓力傳感器54周期性測(cè)定制冷機(jī)容納部38的內(nèi)部壓力，即低溫泵容器30的壓力，并將表示測(cè)定壓力的信號(hào)輸出至控制部20。壓力傳感器54將其輸出可通信地連接于控制部20。另外， 壓力傳感器54還可以設(shè)置于低溫泵容器30的主體部32。壓力傳感器54具有包含通過(guò)低溫泵10實(shí)現(xiàn)的較高的真空水平和大氣壓水平雙方的較寬的測(cè)量范圍。優(yōu)選至少能夠在再生處理中產(chǎn)生的壓力范圍包含于測(cè)量范圍內(nèi)。在本實(shí)施方式中，優(yōu)選例如使用晶體壓力計(jì)作為壓力傳感器54。晶體壓力計(jì)是指利用晶體振子的振動(dòng)阻力隨壓力而變化的現(xiàn)象來(lái)測(cè)定壓力的傳感器?；蛘撸瑝毫鞲衅?4也可以為皮拉尼真空計(jì)。另外，真空水平的測(cè)定用壓力傳感器和大氣壓水平的測(cè)定用壓力傳感器可個(gè)別地設(shè)置于低溫泵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(kāi)閉分別通過(guò)控制部20控制。通氣閥70設(shè)置于排出管路80的例如末端?；蛘撸忾y70可設(shè)置于排出管路80 的中途，且在末端設(shè)置用于回收被放出的流體的罐等。另外，通氣閥70還可以與連接低溫泵10的真空腔112 (參考圖2)所附帶的排氣系統(tǒng)連接。通過(guò)通氣閥70被開(kāi)閥來(lái)容許排出管路80的流動(dòng)，并通過(guò)通氣閥70被閉閥來(lái)遮斷排出管路80的流動(dòng)。被排出的流體基本上為氣體，但也可以為液體或氣液混合物。例如， 被低溫泵10凝結(jié)的氣體的液化物可混合在排出流體中。通過(guò)通氣閥70被開(kāi)閥，能夠向外部釋放在低溫泵容器30的內(nèi)部產(chǎn)生的正壓。
排出管路80包含用于從低溫泵10的內(nèi)部空間向外部環(huán)境排出流體的排出導(dǎo)管 82。排出導(dǎo)管82例如連接于低溫泵容器30的制冷機(jī)容納部38。排出導(dǎo)管82是與流動(dòng)方向正交的截面為圓形的導(dǎo)管，但也可以具有其他任何截面形狀。排出管路80還可以包含用于從在排出導(dǎo)管82中排出的流體中去除異物的過(guò)濾器。該過(guò)濾器可以在排出管路80中設(shè)置于通氣閥70的上游。通氣閥70構(gòu)成為還作為所謂的安全閥發(fā)揮作用。通氣閥70是設(shè)置于排出導(dǎo)管82 的例如常閉型控制閥。通氣閥70進(jìn)一步預(yù)先設(shè)定閉閥力，以便在預(yù)定的差壓起作用時(shí)機(jī)械地開(kāi)閥。該設(shè)定差壓例如能夠考慮可作用于低溫泵容器30的內(nèi)壓或泵容器30的結(jié)構(gòu)上的耐久性等來(lái)適當(dāng)?shù)卦O(shè)定。由于低溫泵10的外部環(huán)境通常為大氣壓，所以設(shè)定差壓以大氣壓為基準(zhǔn)設(shè)定為預(yù)定值。關(guān)于通氣閥70的閉閥力的設(shè)定，參考圖3進(jìn)行后述。通氣閥70通常在例如再生中等從低溫泵10放出流體時(shí)，通過(guò)控制部20開(kāi)閥。在不該放出時(shí)，通氣閥70通過(guò)控制部20閉閥。另一方面，當(dāng)設(shè)定差壓起作用時(shí)，通氣閥70機(jī)械地開(kāi)閥。因此，當(dāng)?shù)蜏乇脙?nèi)部由于某些理由成為高壓時(shí)，無(wú)需進(jìn)行控制而機(jī)械地開(kāi)閥通氣閥70。由此，能夠避免內(nèi)部的高壓。這樣，通氣閥70作為安全閥發(fā)揮作用。如此通過(guò)將通氣閥70兼作安全閥，從而可以得到與分別設(shè)置2個(gè)閥時(shí)相比更加降低成本或節(jié)省空間之類(lèi)的優(yōu)點(diǎn)。粗閥72連接于粗真空泵73。通過(guò)粗閥72的開(kāi)閉，連通或遮斷粗真空泵73和低溫泵10。粗真空泵73典型地作為與低溫泵10分體的真空裝置設(shè)置，例如構(gòu)成包含連接低溫泵10的真空腔112的真空系統(tǒng)的一部分。抽氣閥74連接于未圖示的吹掃氣體供給裝置。 吹掃氣體例如為氮?dú)?。通過(guò)由控制部20控制抽氣閥74來(lái)控制吹掃氣體向低溫泵10的供
5口 O放射屏蔽40配設(shè)于低溫泵容器30的內(nèi)部。放射屏蔽40形成為一端具有開(kāi)口且另一端被閉塞的圓筒狀形狀，即杯狀形狀。放射屏蔽40也可以構(gòu)成為如圖I所示的一體的筒狀，另外，也可以構(gòu)成為通過(guò)多個(gè)零件整體上呈筒狀形狀。這些多個(gè)零件也可以相互保持間隙而配設(shè)。低溫泵容器30的主體部32及放射屏蔽40均形成為大致圓筒狀，并在同軸上配設(shè)。低溫泵容器30的主體部32的內(nèi)徑稍微大于放射屏蔽40的外徑，放射屏蔽40在與低溫泵容器30的主體部32的內(nèi)表面之間保持若干間隔而以與低溫泵容器30非接觸的狀態(tài)配置。即，放射屏蔽40的外表面與低溫泵容器30的內(nèi)表面對(duì)置。另外，低溫泵容器30的主體部32及放射屏蔽40的形狀并非局限于圓筒形狀，也可以是方筒形狀或橢圓筒形狀等任何截面的筒形狀。典型的放射屏蔽40的形狀為與低溫泵容器30的主體部32的內(nèi)表面形狀相似的形狀。放射屏蔽40作為主要從來(lái)自低溫泵容器30的輻射熱保護(hù)第2冷卻臺(tái)14及熱連接于該第2冷卻臺(tái)的低溫板60的放射屏蔽設(shè)置。第2冷卻臺(tái)14在放射屏蔽40的內(nèi)部配置于放射屏蔽40的大致中心軸上。放射屏蔽40以熱連接的狀態(tài)固定于第I冷卻臺(tái)13，被冷卻為和第I冷卻臺(tái)13相同程度的溫度。低溫板60例如包含多個(gè)板64。板64例如各自具有圓錐臺(tái)側(cè)面形狀，譬如傘狀的形狀。各板64安裝于在第2冷卻臺(tái)14上安裝的板安裝組件66。各板64上通常設(shè)置有活性炭等吸附劑(未圖示)。吸附劑例如粘接于板64的里面。
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板安裝組件66具有一端被閉塞且另一端被開(kāi)放的圓筒狀形狀，并朝向放射屏蔽 40的底部延伸，以便被閉塞的端部安裝于第2冷卻臺(tái)14的上端，且圓筒狀側(cè)面包圍第2冷卻臺(tái)14。多個(gè)板64相互隔著間隔安裝于板安裝組件66的圓筒狀側(cè)面。板安裝組件66的圓筒狀側(cè)面上形成有用于穿過(guò)制冷機(jī)50的第2缸12的開(kāi)口。為了從來(lái)自真空腔112等的輻射熱保護(hù)第2冷卻臺(tái)14及熱連接于該第2冷卻臺(tái)的低溫板60，在放射屏蔽40的吸氣口上設(shè)置擋板62。擋板62例如形成為百葉窗結(jié)構(gòu)或人字形結(jié)構(gòu)。擋板62可以形成為以放射屏蔽40的中心軸為中心的同心圓狀，或者也可以形成為格子狀等其他形狀。擋板62安裝于放射屏蔽40的開(kāi)口側(cè)端部，被冷卻為和放射屏蔽 40相問(wèn)程度的溫度。放射屏蔽40的側(cè)面上形成有制冷機(jī)安裝孔42。制冷機(jī)安裝孔42關(guān)于放射屏蔽 40的中心軸方向上形成于放射屏蔽40側(cè)面的中央部。放射屏蔽40的制冷機(jī)安裝孔42設(shè)置于與低溫泵容器30的開(kāi)口 37相同的軸上。制冷機(jī)50的第2缸12及第2冷卻臺(tái)14從制冷機(jī)安裝孔42沿著與放射屏蔽40的中心軸方向垂直的方向插入。放射屏蔽40在制冷機(jī)安裝孔42中以熱連接的狀態(tài)固定于第I冷卻臺(tái)13。另外，放射屏蔽40可通過(guò)連接用套管安裝于第I冷卻臺(tái)13，由此代替放射屏蔽40 直接安裝于第I冷卻臺(tái)13上。該套管例如為包圍第2缸12的第I冷卻臺(tái)13側(cè)的端部并用于將放射屏蔽40熱連接于第I冷卻臺(tái)13上的傳熱組件。如圖2所示，也可以在擋板62與真空腔112之間設(shè)置有閘閥110。該閘閥110例如在再生低溫泵10時(shí)關(guān)閉，通過(guò)低溫泵10對(duì)真空腔進(jìn)行排氣時(shí)打開(kāi)。打開(kāi)閘閥110時(shí)，真空腔112和低溫泵容器30構(gòu)成一個(gè)真空容器，而關(guān)閉閘閥110時(shí)，低溫泵容器30構(gòu)成與真空腔112不同的真空容器。圖3是示意地表示本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的通氣閥70的圖。通氣閥70在圖 3所示的封閉狀態(tài)下遮斷從真空端口 84向排氣端口 86的流通。另一方面，在開(kāi)放狀態(tài)下， 通氣閥70容許從真空端口 84向排氣端口 86的排出流動(dòng)。用箭頭A將該排出流動(dòng)示于圖 3中。另外，用虛線表示開(kāi)放狀態(tài)下的閥體的位置。通氣閥70還可實(shí)現(xiàn)與圖3所示的排出流動(dòng)A反方向的流動(dòng)，但在將通氣閥70應(yīng)用于低溫泵10的一實(shí)施例中，通氣閥70以只容許排出流動(dòng)A的方式動(dòng)作。通氣閥70包含通過(guò)閥框體88從外部隔開(kāi)的閥室90及活塞室92而構(gòu)成。閥室90 和活塞室92相鄰并由隔板94隔開(kāi)。隔板94是與真空端口 84對(duì)置的閥室90的內(nèi)壁。閥室90上設(shè)置有2個(gè)開(kāi)口，一方的開(kāi)口為上述的真空端口 84，另一方的開(kāi)口為排氣端口 86。從真空端口 84流入至閥室90的排出流動(dòng)A在閥室90的內(nèi)部向垂直方向折彎并從排氣端口 86流出。真空端口 84經(jīng)由排出導(dǎo)管82 (參考圖I)而連接于低溫泵容器30上。 排氣端口 86可連接在用于將排出流動(dòng)A引導(dǎo)至外部的配管上，或者也可向外部環(huán)境直接開(kāi)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(shè)成大于真空端口 84的開(kāi)口尺寸，以便閥板96的外周部被推碰到真空端口 84的周?chē)糠?8。例如，閥板96及真空端口 84均為同心圓形，閥板96的直徑大于真空端口 84。閥板96的外周部推碰到真空端口 84的周?chē)糠?8的區(qū)域(例如環(huán)狀區(qū)域)作為密封面100發(fā)揮作用。 密封面100上設(shè)置有用于密封的0型圈(未圖示)。該0型圈例如容納于在密封面100內(nèi)形成于閥板96的槽部?；钊?2中容納有作為通氣閥70的閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的一部分的活塞102?；钊?02 其外側(cè)面可滑動(dòng)地支承在活塞室92的內(nèi)壁。活塞室92被活塞102劃分為兩個(gè)室。活塞 102通過(guò)連結(jié)軸104與閥板96連結(jié)。連結(jié)軸104是從閥板96的密封面100的反方向的面的中心部垂直地延伸并固定于活塞102的棒狀組件。連結(jié)軸104貫穿隔板94，可在其貫穿孔中軸向移動(dòng)地例如通過(guò)軸承(未圖示)支承。因此，活塞102可沿著活塞室92的內(nèi)壁向連結(jié)軸104的軸向滑動(dòng)。通過(guò)由連結(jié)軸104固定，從而閥板96可與活塞102 —體地軸向移動(dòng)。閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)例如為氣動(dòng)式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。S卩，活塞102通過(guò)向活塞室92供給壓縮空氣來(lái)驅(qū)動(dòng)。閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可以包含用于切換向活塞室92供給壓縮空氣及停止供給的電磁閥。由活塞102劃分的活塞室92的一方的室中設(shè)置有壓縮空氣供給口及排出口，這些供給口及排出口連接于包含上述電磁閥的壓縮空氣供給系統(tǒng)?？刂撇?0控制電磁閥的開(kāi)閉。若開(kāi)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(dòng)。若封閉電磁閥，則壓縮空氣從活塞室92放出，活塞102通過(guò)后述的彈簧106的作用回到初始位置。另外，閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)還可以是其他任意驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。例如，可以是通過(guò)螺線管的電磁吸引力直接驅(qū)動(dòng)活塞102的所謂直動(dòng)式，或者，還可以是通過(guò)直線馬達(dá)或步進(jìn)馬達(dá)等適宜的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)閥體的方式。通氣閥70具備包含彈簧106的閉閥機(jī)構(gòu)。彈簧106為了將閥板96的外周部推碰到真空端口 84的周?chē)糠?8并使密封壓力作用于密封面100而設(shè)置。彈簧106朝向從真空端口 84流入的排出流動(dòng)A的反方向偏置閥板96。彈簧106的一端安裝于閥板96的密封面100的反方向的面上，另一端安裝于隔板94上，并沿連結(jié)軸104設(shè)置。這樣，通氣閥70 作為常閉型控制閥構(gòu)成。彈簧106以預(yù)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。 即，當(dāng)通過(guò)差壓作用于閥板96的差壓力超過(guò)彈簧安裝荷載即閉閥力時(shí)，閥板96通過(guò)差壓力稍微移動(dòng)而通氣閥70被打開(kāi)。通過(guò)該機(jī)械性開(kāi)閥來(lái)容許從真空端口 84向排氣端口 86的流動(dòng)。在通常的真空腔112 (參考圖2)的使用狀態(tài)下，真空側(cè)的壓力更低于排氣側(cè)的壓力。 由于彈簧106向真空端口 84偏置閥板96，所以通氣閥70不會(huì)被機(jī)械地打開(kāi)。在真空端口 84側(cè)的壓力高于排氣端口 86側(cè)的壓力之類(lèi)的特殊狀況下，通氣閥70有可能被機(jī)械地開(kāi)閥。另外，通氣閥70的閉閥機(jī)構(gòu)并不限定于彈簧式。例如，可以是基于磁力的閉閥機(jī)構(gòu)?？梢酝ㄟ^(guò)磁力的吸引力固定閥板96和真空端口 84的周?chē)糠?8來(lái)賦予所希望的閉閥力。此時(shí)，在閥板96和真空端口 84的周?chē)糠?8中的至少一方設(shè)置用于使吸引力作用于兩者之間的磁鐵?；蛘?，還可以是基于靜電吸附的閉閥機(jī)構(gòu)或其他適當(dāng)?shù)拈]閥機(jī)構(gòu)。通氣閥70是根據(jù)壓力傳感器54的測(cè)定結(jié)果并通過(guò)控制部20控制的控制閥。控制部20判定通過(guò)壓力傳感器54測(cè)定的低溫泵容器30的內(nèi)壓是否超過(guò)基準(zhǔn)值。當(dāng)判定為超過(guò)基準(zhǔn)值時(shí)，控制部20通過(guò)閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)對(duì)通氣閥70進(jìn)行開(kāi)閥。即，控制部20將活塞102 及閥板96從閉閥狀態(tài)的位置(以下，有時(shí)將其稱(chēng)為封閉位置或初始位置。)向開(kāi)放狀態(tài)的位置(以下，有時(shí)將其稱(chēng)為開(kāi)放位置。)移動(dòng)。圖3中，用實(shí)線表示封閉位置，用虛線表示開(kāi)放位置。另一方面，當(dāng)判定為通過(guò)壓力傳感器54測(cè)定的低溫泵容器30的內(nèi)壓未達(dá)到基準(zhǔn)值時(shí)，控制部20將活塞102及閥板96維持在封閉位置。此時(shí)，通過(guò)控制部20不起動(dòng)閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，從而活塞102及閥板96通過(guò)彈簧106的閉閥力保持在封閉位置。用于控制通氣閥70的開(kāi)閉的壓力基準(zhǔn)值設(shè)定成低溫泵10的外部環(huán)境的壓力?；蛘?，當(dāng)重視可靠地防止對(duì)通氣閥70進(jìn)行開(kāi)閥時(shí)的從外部向泵內(nèi)部的倒流時(shí)，壓力基準(zhǔn)值設(shè)定為稍微高于外部環(huán)境的壓力。即，控制部20根據(jù)壓力傳感器54的測(cè)定值判定是否相對(duì)于低溫泵容器30的外部在內(nèi)部產(chǎn)生正壓，當(dāng)判定為產(chǎn)生正壓時(shí)，開(kāi)放通氣閥70，當(dāng)判定為未產(chǎn)生正壓時(shí)，封閉通氣閥70。這樣，低溫泵10的內(nèi)部例如在再生中相對(duì)于外部呈高壓時(shí)， 通氣閥70通過(guò)控制被開(kāi)放，能夠向外部釋放內(nèi)壓。由于外部環(huán)境的壓力典型的為大氣壓，因此用于控制通氣閥70的開(kāi)閉的壓力基準(zhǔn)值設(shè)定為大氣壓或稍微高于大氣壓的壓力(例如以表壓計(jì)為0. I氣壓以內(nèi)的大小)。控制閥構(gòu)成為，通常在設(shè)想的使用環(huán)境中在通過(guò)控制開(kāi)放(或封閉)時(shí)可靠地維持在開(kāi)放狀態(tài)(或封閉狀態(tài))。若為常閉型控制閥，則閉閥力設(shè)成大于設(shè)想最大差壓，以免在設(shè)想為封閉狀態(tài)下作用于閥的差壓范圍內(nèi)隨便開(kāi)閥。然而本實(shí)施例的通氣閥70的其中一個(gè)特征為，閉閥力調(diào)整為能夠在設(shè)想的壓力范圍內(nèi)機(jī)械地開(kāi)閥。所述通氣閥70的閉閥力調(diào)整為，在控制部20封閉通氣閥70時(shí)通過(guò)在低溫泵容器30的內(nèi)部產(chǎn)生的正壓與外部壓的差壓作用機(jī)械地開(kāi)閥。具體而言，通氣閥70 的閉閥力調(diào)整成，通過(guò)超過(guò)低溫泵10正常運(yùn)行時(shí)設(shè)想的差壓的設(shè)定差壓機(jī)械地開(kāi)閥。此處的正常運(yùn)行包含低溫泵10的排氣運(yùn)行和再生運(yùn)行兩個(gè)方面。通氣閥70例如在通氣閥70 本身的控制系統(tǒng)中發(fā)生異常時(shí)或低溫泵容器30的內(nèi)部因某種原因而過(guò)度升壓時(shí)機(jī)械地開(kāi)閥。通氣閥70調(diào)整成，在低溫泵容器30的內(nèi)壓達(dá)到預(yù)先設(shè)定的低溫泵容器30的上限內(nèi)壓與大氣壓之間所設(shè)定的設(shè)定壓時(shí)機(jī)械地開(kāi)閥。為了防止控制中的機(jī)械性開(kāi)閥，優(yōu)選該設(shè)定壓高于上述判定基準(zhǔn)壓。設(shè)定壓是選自I氣壓至2氣壓的范圍，優(yōu)選I氣壓至I. 5氣壓的范圍，進(jìn)一步優(yōu)選I. 2氣壓至I. 3氣壓的范圍的壓力。就表壓而言，通氣閥70在設(shè)計(jì)上其閉閥力調(diào)整為，I氣壓以內(nèi)的、優(yōu)選0.5氣壓以內(nèi)的、進(jìn)一步優(yōu)選0.2至0.3氣壓的差壓起作用時(shí)機(jī)械地開(kāi)閥。如果這樣，在低溫泵內(nèi)壓達(dá)到低溫泵容器30的耐壓、或與通過(guò)低溫泵10排氣的真空腔112之間所設(shè)置的閘閥110的耐壓之前，能夠通過(guò)通氣閥70向外部機(jī)械地釋放內(nèi)壓?；诳刂撇?0的通氣閥70的閥體的開(kāi)閉行程D設(shè)為大于基于差壓作用的機(jī)械性開(kāi)閥時(shí)的閥體移動(dòng)量。即，通氣閥70以基于閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的開(kāi)閉行程D大于上述設(shè)定壓起作用時(shí)的穩(wěn)定狀態(tài)下的閥板96的移動(dòng)量的方式構(gòu)成。閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)構(gòu)成為基于控制的開(kāi)閉以較大的行程移動(dòng)閥板96。如果這樣，與開(kāi)閉行程微小時(shí)相比，能夠減小在通氣閥70的通?？刂频拈_(kāi)閉時(shí)嚙入排出流動(dòng)A中所含的異物粒子的風(fēng)險(xiǎn)。因此，能夠良好地維持通氣閥70 的密封性。以下對(duì)基于上述結(jié)構(gòu)的低溫泵10的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。當(dāng)?shù)蜏乇?0工作時(shí)，首先在其工作之前通過(guò)粗閥72并用粗真空泵73將低溫泵容器30的內(nèi)部粗抽至IPa左右。壓力通過(guò)壓力傳感器54測(cè)定。之后，使低溫泵10工作。在基于控制部20的控制下，通過(guò)制冷機(jī)50的驅(qū)動(dòng)冷卻第I冷卻臺(tái)13及第2冷卻臺(tái)14，與這些熱連接的放射屏蔽40、擋板62及低溫板60也被冷卻。
被冷卻的擋板62冷卻從真空腔朝向低溫泵10內(nèi)部飛來(lái)的氣體分子，使在該冷卻溫度下蒸氣壓充分變低的氣體(例如水分等)凝結(jié)在表面并進(jìn)行排氣。在擋板62的冷卻溫度下蒸氣壓不會(huì)充分變低的氣體通過(guò)擋板62進(jìn)入放射屏蔽40內(nèi)部。進(jìn)入的氣體分子中在低溫板60的冷卻溫度下蒸氣壓充分變低的氣體凝結(jié)在低溫板60的表面而被排氣。在其冷卻溫度下蒸氣壓也未充分變低的氣體(例如氫等)通過(guò)粘結(jié)于低溫板60的表面并冷卻的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(dá)到所希望的水平。圖I所示的低溫泵10交替反復(fù)進(jìn)行排氣處理和再生處理。在排氣處理中，開(kāi)放閘閥110并對(duì)真空腔112進(jìn)行排氣來(lái)使真空度提高至所希望的水平。通過(guò)繼續(xù)進(jìn)行排氣處理，在低溫板60上積蓄被捕捉的氣體。因此，為了將積蓄的冰或吸附的氣體分子排出至外部，在預(yù)定的再生開(kāi)始條件成立時(shí)，例如在開(kāi)始排氣處理后經(jīng)過(guò)預(yù)定時(shí)間時(shí)進(jìn)行低溫泵10 的再生。再生處理通常對(duì)閘閥110進(jìn)行閉閥并從真空腔112分離低溫泵10來(lái)進(jìn)行。例如，通過(guò)抽氣閥74導(dǎo)入吹掃氣體，由此升溫至高于排氣處理中的低溫板溫度的再生溫度，使捕捉在表面上的氣體再氣化。因此，低溫泵容器30的內(nèi)部容易變得多少高于外部的大氣壓。這種利用正壓向外部排出氣體的情況比始終依賴粗真空泵73等真空系統(tǒng)的情況更合理。因此，控制部20根據(jù)壓力傳感器54的測(cè)定值判定是否相對(duì)于低溫泵容器的外部在內(nèi)部產(chǎn)生正壓，當(dāng)判定為產(chǎn)生正壓時(shí)，開(kāi)放通氣閥70。由此，能夠通過(guò)排出管路80向外部釋放低溫泵10內(nèi)部的高壓。當(dāng)判定為未產(chǎn)生正壓時(shí)，控制部20封閉通氣閥70。這樣，容器內(nèi)被減壓時(shí)，密封向容器內(nèi)的泄漏。若應(yīng)在再生處理中排出的大部分氣體通過(guò)通氣閥70排出，則低溫泵10的內(nèi)壓下降至大氣壓水平，來(lái)自通氣閥70的排出量減少?？刂撇?0關(guān)閉通氣閥70，并切換為通過(guò)粗閥72的粗抽。若充分減壓，則在基于控制部20的控制下通過(guò)制冷機(jī)50冷卻低溫板60，與上述相同地重新開(kāi)始排氣運(yùn)行。在一實(shí)施例中，控制部20在再生處理中打開(kāi)粗閥72的同時(shí)，關(guān)閉通氣閥70?；蛘?，控制部20也可以在即將打開(kāi)粗閥72之前關(guān)閉通氣閥70。S卩，控制部20可以以對(duì)通氣閥70的閉閥指令、對(duì)粗閥72的開(kāi)閥指令的順序控制兩個(gè)閥。如果這樣，能夠可靠地防止在再生處理的最后階段打開(kāi)粗閥72時(shí)通過(guò)通氣閥70從外部倒流。根據(jù)本實(shí)施例，通氣閥70還作為安全閥發(fā)揮作用。在低溫泵10產(chǎn)生高壓時(shí)，通氣閥70通過(guò)與外部的差壓機(jī)械地開(kāi)閥。這樣，通常時(shí)通過(guò)通氣閥70的開(kāi)閉控制，而異常時(shí)通過(guò)作為安全閥的機(jī)械性開(kāi)閥，能夠向外部釋放低溫泵10的內(nèi)壓。與將用于排氣的控制閥和安全閥分別設(shè)置在低溫泵時(shí)相比，能夠以低成本將安全閥組裝于低溫泵10。并且，以通氣閥 70的開(kāi)閉行程大于基于機(jī)械性開(kāi)閥的閥體移動(dòng)量的方式構(gòu)成通氣閥70。這樣，通過(guò)采用充分的開(kāi)度，能夠抑制通氣閥70的控制開(kāi)閉時(shí)異物的嚙入或堵塞。另外在上述實(shí)施例中，對(duì)將本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的控制閥應(yīng)用于低溫泵10 中的例子進(jìn)行了說(shuō)明，但控制閥的應(yīng)用對(duì)象并不限定于低溫泵10，還能夠應(yīng)用于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(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的控制閥也可以為設(shè)置在用于向外部釋放在真空容器的內(nèi)部產(chǎn)生的正壓的排氣路上的真空閥裝置。該控制閥可以為如下控制的常閉型控制閥當(dāng)真空容器的內(nèi)部為真空時(shí)封閉排氣路，當(dāng)真空容器內(nèi)部的測(cè)定壓超過(guò)大于外部壓的基準(zhǔn)值時(shí)開(kāi)放排氣路。控制閥的閉閥力還可以調(diào)整成，即使在未通過(guò)控制開(kāi)放的情況下， 也通過(guò)真空容器內(nèi)的正壓與外部壓的差壓作用機(jī)械地開(kāi)閥。即，控制閥的閉閥力調(diào)整成，當(dāng)封閉時(shí)能夠通過(guò)真空容器內(nèi)的正壓與外部壓的差壓作用機(jī)械地開(kāi)閥。此時(shí)，控制閥可以調(diào)整成，真空容器的內(nèi)壓達(dá)到預(yù)先設(shè)定的真空容器的上限內(nèi)壓與大氣壓之間所設(shè)定的設(shè)定壓時(shí)機(jī)械地開(kāi)閥。并且，基于控制的控制閥的閥體的開(kāi)閥行程可以構(gòu)成為大于基于差壓作用的機(jī)械性開(kāi)閥時(shí)的閥體移動(dòng)量。
權(quán)利要求
1.一種低溫泵，其特征在于，具備低溫板，用于通過(guò)凝結(jié)或吸附對(duì)氣體進(jìn)行排氣；低溫泵容器，用于容納所述低溫板；壓力傳感器，測(cè)定所述低溫泵容器的內(nèi)部壓力；通氣閥，為了將被所述低溫板排氣的氣體排出至所述低溫泵容器的外部而設(shè)置于所述低溫泵容器；及控制部，根據(jù)所述壓力傳感器的測(cè)定值判定是否相對(duì)于所述低溫泵容器的外部在內(nèi)部產(chǎn)生正壓，當(dāng)判定為產(chǎn)生正壓時(shí)開(kāi)放所述通氣閥，而當(dāng)判定為未產(chǎn)生正壓時(shí)封閉所述通氣閥，所述通氣閥的閉閥力調(diào)整為，在所述控制部封閉所述通氣閥時(shí)能夠通過(guò)所述低溫泵容器內(nèi)外的差壓作用機(jī)械地開(kāi)閥。
2.如權(quán)利要求I所述的低溫泵，其特征在于，所述通氣閥被調(diào)整為，在所述低溫泵容器的內(nèi)壓達(dá)到預(yù)先設(shè)定的所述低溫泵容器的上限內(nèi)壓與大氣壓之間所設(shè)定的設(shè)定壓時(shí)機(jī)械地開(kāi)閥。
3.如權(quán)利要求2所述的低溫泵，其特征在于，所述設(shè)定壓為選自I氣壓至I. 5氣壓范圍的壓力。
4.如權(quán)利要求I 3中任一項(xiàng)所述的低溫泵，其特征在于，使基于所述控制部的所述通氣閥的閥體的開(kāi)閉行程大于基于所述差壓作用的機(jī)械性開(kāi)閥時(shí)的閥體移動(dòng)量。
5.如權(quán)利要求I 4中任一項(xiàng)所述的低溫泵，其特征在于，進(jìn)一步具備設(shè)置在用于將所述低溫泵容器連接于粗真空泵的路徑的粗閥，所述控制部在低溫泵的再生處理中打開(kāi)所述粗閥的同時(shí)，關(guān)閉所述通氣閥。
6.一種真空閥裝置，其設(shè)置在用于向外部釋放在真空容器的內(nèi)部產(chǎn)生的正壓的排氣路上，其特征在于，具備常閉型控制閥，其被控制成如下當(dāng)所述真空容器的內(nèi)部為真空時(shí)封閉所述排氣路，而當(dāng)所述真空容器內(nèi)的測(cè)定壓超過(guò)高于外部壓的基準(zhǔn)值時(shí)開(kāi)放所述排氣路，所述控制閥的閉閥力調(diào)整成，即使在未通過(guò)控制開(kāi)放的情況下也能夠通過(guò)所述正壓與外部壓的差壓作用機(jī)械地開(kāi)閥。
全文摘要
本發(fā)明提供一種低溫泵及真空閥裝置，能夠使真空系統(tǒng)以低成本實(shí)現(xiàn)釋放過(guò)度高壓的功能。低溫泵(10)具備通氣閥(70)，為了將被低溫板(60)排氣的氣體排出至低溫泵容器(30)的外部而設(shè)置于低溫泵容器(30)；及控制部(20)，根據(jù)壓力傳感器(54)的測(cè)定值判定是否相對(duì)于低溫泵容器(30)的外部在內(nèi)部產(chǎn)生正壓，當(dāng)判定為產(chǎn)生正壓時(shí)開(kāi)放通氣閥(70)，而當(dāng)判定為未產(chǎn)生正壓時(shí)封閉通氣閥(70)。通氣閥(70)的閉閥力調(diào)整為，在控制部(20)封閉通氣閥(70)時(shí)能夠通過(guò)低溫泵容器(30)內(nèi)外的差壓作用機(jī)械地開(kāi)閥。
文檔編號(hào)F04B39/10GK102588247SQ20121000900
公開(kāi)日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月17日
發(fā)明者及川健 申請(qǐng)人:住友重機(jī)械工業(yè)株式會(huì)社