JP6410590B2 - コールドトラップ及びコールドトラップの制御方法 - Google Patents
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Description
Tp=Ts+P/G
ここで、熱伝導度G[W/K]は、コールドパネル22を冷凍機ステージ26に接続する伝熱経路の設計により決まる定数である。熱伝導度Gは、伝熱部材32の熱伝導率及び断面積に比例し、伝熱部材32の長さに反比例する。伝熱部材32の長さは、コールドパネル22から冷凍機ステージ26への熱流方向の長さであり、伝熱部材32の断面積はその熱流方向に垂直な断面の面積である。よって、伝熱部材32が細長い棒状部材である場合、熱伝導度Gは小さい。
Claims (7)
- 主真空ポンプを有する真空容器を排気するためのコールドトラップであって、
前記真空容器を前記主真空ポンプに接続する排気ダクトの内部に配置され又は前記真空容器の内部に配置されるコールドパネルと、
前記コールドパネルに構造的に接続され熱的に結合される冷凍機ステージを備える単段冷凍機と、
前記冷凍機ステージを目標温度に冷却するように前記単段冷凍機への制御入力を決定するステージ温度制御部と、
前記ステージ温度制御部によって決定された前記単段冷凍機への制御入力から前記コールドパネルへの入熱増加を推定する入熱推定部と、
前記入熱推定部によって推定された入熱増加に基づいて前記目標温度を低下させる目標温度調整部と、を備え、
第1目標ステージ温度と、前記第1目標ステージ温度よりも低い第2目標ステージ温度と、コールドパネル上限温度に対応する制御入力しきい値と、を記憶する記憶部をさらに備え、
前記第1目標ステージ温度は、前記コールドパネルが第1入熱を受けるとき前記コールドパネルが前記コールドパネル上限温度より低い第1パネル温度に冷却されるよう予め定められ、
前記第2目標ステージ温度は、前記コールドパネルが前記第1入熱よりも大きい第2入熱を受けるとき前記コールドパネルが前記コールドパネル上限温度より低い第2パネル温度に冷却されるよう予め定められ、
前記制御入力しきい値は、前記目標温度調整部によって前記第1目標ステージ温度が選択されている場合において前記コールドパネルが前記第2入熱を受けるとき生じる前記制御入力とコールドパネル温度との相関に基づいて予め定められ、
前記入熱推定部は、前記第1目標ステージ温度が選択されている場合において前記制御入力と前記制御入力しきい値との大小関係が逆転するとき、前記第1入熱から前記第2入熱への前記コールドパネルへの入熱増加を推定し、
前記目標温度調整部は、前記入熱増加が推定される場合に前記第2目標ステージ温度を選択することを特徴とするコールドトラップ。 - 前記単段冷凍機は、前記冷凍機ステージの温度を測定するステージ温度センサと、前記単段冷凍機を駆動する冷凍機モータと、を備え、
前記ステージ温度制御部は、前記ステージ温度センサによって測定された前記冷凍機ステージの温度と前記目標温度との偏差の関数として前記単段冷凍機の運転周波数を決定する冷凍機周波数決定部と、前記冷凍機モータを前記運転周波数に制御する冷凍機インバータと、を備え、
前記制御入力しきい値は、前記第1目標ステージ温度が選択されている場合において前記コールドパネルが前記第2入熱を受けるとき生じる前記運転周波数と前記コールドパネル温度との相関に基づいて予め定められた運転周波数しきい値であり、
前記入熱推定部は、前記運転周波数が前記運転周波数しきい値より大きいか否かを判定し、
前記目標温度調整部は、前記運転周波数が前記運転周波数しきい値より大きい場合に前記第2目標ステージ温度を選択することを特徴とする請求項1に記載のコールドトラップ。 - 前記単段冷凍機は、前記冷凍機ステージの温度を測定するステージ温度センサと、前記冷凍機ステージに装着されたヒータと、を備え、
前記ステージ温度制御部は、前記ステージ温度センサによって測定された前記冷凍機ステージの温度と前記目標温度との偏差の関数として前記ヒータの出力を決定し、
前記制御入力しきい値は、前記第1目標ステージ温度が選択されている場合において前記コールドパネルが前記第2入熱を受けるとき生じる前記ヒータの出力と前記コールドパネル温度との相関に基づいて予め定められたヒータ出力しきい値であり、
前記入熱推定部は、前記ヒータの出力が前記ヒータ出力しきい値より小さいか否かを判定し、
前記目標温度調整部は、前記ヒータの出力が前記ヒータ出力しきい値より小さい場合に前記第2目標ステージ温度を選択することを特徴とする請求項1に記載のコールドトラップ。 - 前記コールドパネルは、前記排気ダクトの内部に配置される第1パネル部分と、前記第1パネル部分から延在し前記真空容器の内部に配置される第2パネル部分と、を備え、
前記第1パネル部分は、前記冷凍機ステージに直接固定され又は前記冷凍機ステージに伝熱部材を介して固定され、
前記第2パネル部分は、前記第1パネル部分を介して前記冷凍機ステージに熱的に結合されることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のコールドトラップ。 - 主真空ポンプを有する真空容器を排気するためのコールドトラップの制御方法であって、
前記コールドトラップは、前記真空容器を前記主真空ポンプに接続する排気ダクトの内部に配置され又は前記真空容器の内部に配置されるコールドパネルと、前記コールドパネルに構造的に接続され熱的に結合される冷凍機ステージを備える単段冷凍機と、を備え、
前記方法は、
前記冷凍機ステージを目標温度に冷却するように前記単段冷凍機への制御入力を決定することと、
決定された前記単段冷凍機への制御入力から前記コールドパネルへの入熱増加を推定することと、
推定された入熱増加に基づいて前記目標温度を低下させることと、を備え、
前記目標温度として、第1目標ステージ温度または前記第1目標ステージ温度よりも低い第2目標ステージ温度を選択可能であり、
前記第1目標ステージ温度は、前記コールドパネルが第1入熱を受けるとき前記コールドパネルがコールドパネル上限温度より低い第1パネル温度に冷却されるよう予め定められ、
前記第2目標ステージ温度は、前記コールドパネルが前記第1入熱よりも大きい第2入熱を受けるとき前記コールドパネルが前記コールドパネル上限温度より低い第2パネル温度に冷却されるよう予め定められ、
前記コールドパネル上限温度に対応する制御入力しきい値は、前記第1目標ステージ温度が選択されている場合において前記コールドパネルが前記第2入熱を受けるとき生じる前記制御入力とコールドパネル温度との相関に基づいて予め定められ、
前記推定することは、前記第1目標ステージ温度が選択されている場合において前記制御入力と前記制御入力しきい値との大小関係が逆転するとき、前記第1入熱から前記第2入熱への前記コールドパネルへの入熱増加を推定し、
前記低下させることは、前記入熱増加が推定される場合に前記第2目標ステージ温度を選択することを特徴とする方法。 - 主真空ポンプを有する真空容器を排気するためのコールドトラップであって、
前記真空容器を前記主真空ポンプに接続する排気ダクトの内部に配置され又は前記真空容器の内部に配置されるコールドパネルと、
前記コールドパネルに構造的に接続され熱的に結合される冷凍機ステージを備える単段冷凍機と、
前記冷凍機ステージを目標温度に冷却するように前記単段冷凍機の運転周波数を決定するステージ温度制御部と、
前記ステージ温度制御部によって決定された前記単段冷凍機の運転周波数から前記コールドパネルへの入熱増加を推定する入熱推定部と、
前記入熱推定部によって推定された入熱増加に基づいて前記目標温度を低下させる目標温度調整部と、を備えることを特徴とするコールドトラップ。 - 主真空ポンプを有する真空容器を排気するためのコールドトラップであって、
前記真空容器を前記主真空ポンプに接続する排気ダクトの内部に配置され又は前記真空容器の内部に配置されるコールドパネルと、
前記コールドパネルに構造的に接続され熱的に結合される冷凍機ステージと、前記冷凍機ステージに装着されたヒータと、を備える単段冷凍機と、
前記冷凍機ステージを目標温度に冷却するように前記ヒータの出力を決定するステージ温度制御部と、
前記ステージ温度制御部によって決定された前記ヒータの出力から前記コールドパネルへの入熱増加を推定する入熱推定部と、
前記入熱推定部によって推定された入熱増加に基づいて前記目標温度を低下させる目標温度調整部と、を備えることを特徴とするコールドトラップ。
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