(57)【要約】  本発明は、システム全体のコスト及び最低消費電力が低減されたクライオポンプシステムを提供する。冷凍機をそれぞれ搭載した複数台のクライオポンプ（７ａ〜７ｅ）と、各冷凍機にガスを供給する複数台のコンプレッサとを有する。コンプレッサは、マスターコンプレッサである差圧調整型コンプレッサ（１ａ）と、サブコンプレッサである通常型コンプレッサ（６ａ〜６ｃ）とを含む。差圧調整型コンプレッサ（１ａ）の駆動制御、及び差圧調整型コンプレッサ１ａの駆動周波数に基づいて通常型コンプレッサ（６ａ〜６ｃ）を駆動制御する制御器（８）を有する。
2009028450.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷凍機をそれぞれ搭載した複数台のクライオポンプと、ガスを圧縮して前記各冷凍機に供給する複数台のコンプレッサとを有するクライオポンプシステムであって、
高圧ガス供給配管と低圧ガス回収配管の圧力差に基づいて駆動周波数が制御される少なくとも１台のマスターコンプレッサと、
一定の駆動周波数により駆動される１台または複数台のサブコンプレッサと、
前記マスターコンプレッサの駆動周波数に基づき前記サブコンプレッサの運転開始又は運転停止を個別に駆動制御する制御器と、
を有することを特徴とするクライオポンプシステム。
【請求項２】
前記制御器は、前記マスターコンプレッサの駆動周波数が所定の周波数を上回った場合、他の停止している前記サブコンプレッサのうち少なくとも１台の運転を開始させることを特徴とする請求項１に記載のクライオポンプシステム。
【請求項３】
前記制御器は、前記マスターコンプレッサの駆動周波数が所定の周波数を下回った場合、他の運転している前記サブコンプレッサのうち少なくとも１台の運転を停止させることを特徴とする請求項１に記載のクライオポンプシステム。
【請求項４】
前記マスターコンプレッサと前記サブコンプレッサと前記各クライオポンプの前記各冷凍機とは、前記ガスを供給するための前記高圧ガス供給配管及び前記ガスを回収するための前記低圧ガス回収配管により接続されており、
前記マスターコンプレッサは、前記高圧ガス供給配管に設けられた検出センサで検出された圧力の値と、前記低圧ガス回収配管に設けられた検出センサで検出された圧力の値との圧力差を所定の範囲の値に維持するようにして駆動される差圧調整型コンプレッサであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のクライオポンプシステム。
【請求項５】
前記マスターコンプレッサと前記サブコンプレッサの前記高圧ガス供給配管及び前記低圧ガス回収配管にはバルブが設けられていることを特徴とする請求項４に記載のクライオポンプシステム。
【請求項６】
前記制御器は、
駆動制御の対象となるサブコンプレッサの運転開始に同期して前記駆動制御の対象となるサブコンプレッサに対して前記ガスを供給するためのバルブを開き、
前記駆動制御の対象となるサブコンプレッサの運転停止に同期して前記駆動制御の対象となるサブコンプレッサに対して前記ガスを供給するためのバルブを閉じることを特徴とする請求項５に記載のクライオポンプシステム。
【請求項７】
前記複数台のサブコンプレッサには、互いにガスの吐出量が異なるコンプレッサが含まれることを特徴とする請求項１に記載のクライオポンプシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数台のコンプレッサと複数台のクライオポンプとを有するクライオポンプシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
図４を参照して、従来のクライオポンプシステムを説明する。【０００３】
クライオポンプシステムは、冷凍機ユニットと、コンプレッサとからなる冷凍システムを利用し、そこから得られる極低温により気体を凝縮または吸着させることで真空排気を行う。冷凍機ユニットは極低温を発生させ、コンプレッサは冷凍機ユニットに圧縮したガス（例えばヘリウムガス等）を供給する。【０００４】
半導体製造装置に代表されるような真空を利用する機器においては、複数台のクライオポンプが使用される。この場合、コスト低減と省エネルギ化を図るため、１台のコンプレッサで複数台のクライオポンプにガスを供給するいわゆるマルチ運転システムが多く採用されている。【０００５】
従来のクライオポンプシステムの構成の一例として特許文献１に開示されているクライオポンプシステムの構成を説明する。【０００６】
特許文献１のクライオポンプシステムは、クライオポンプ１０３ａ〜１０３ｅと、圧力センサ１０２と、差圧調整型コンプレッサ１０１ａ〜１０１ｃとを有する。【０００７】
また、このクライオポンプシステムは、高圧ガス供給配管１０４及び低圧ガス回収配管１０５に圧力センサ１０２を有する。なお、高圧ガス供給配管１０４は周波数調整型クライオポンプ１０３ａ〜１０３ｅ内の冷凍機へガスを供給する配管であり、低圧ガス回収配管１０５は周波数調整型クライオポンプ１０３ａ〜１０３ｅ内の冷凍機から排出されるガスを回収する配管である。【０００８】
尚、本願で使用するクライオポンプ１０３a〜１０３ｅは周波数調整型クライオポンプであっても良い。周波数調整型クライオポンプは、クライオポンプに搭載されている冷凍機に対し、冷凍機に取り付けられた温度センサの出力から、冷凍機の吸排気のサイクルを司るバルブ駆動用モータの駆動周波数を制御する。これにより冷凍機の温度を一定に維持し、必要以上に冷却することを防止し、冷凍機のガス消費量を最小限とすることができる。【０００９】
差圧調整型コンプレッサ１０１ａ〜１０１ｃは、コンプレッサ本体の駆動周波数を制御可能な制御器を備えている。差圧調整型コンプレッサ１０１ａ〜１０１ｃは、低圧ガス回収配管１０５に設けられた圧力センサ１０２の出力により、高圧ガス供給配管１０４と低圧ガス回収配管１０５の圧力差を一定に維持する。【００１０】
これらを組み合せた特許文献１のクライオポンプシステムは、周波数調整型クライオポンプが必要なガス流量だけ差圧調整型コンプレッサから供給するようなシステムとすることで、差圧調整型コンプレッサの消費電力を抑制し省エネルギ化を図っている。
【特許文献１】特開２００４−００３７９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
差圧調整型コンプレッサには、コンプレッサ本体の機械的共振や焼きつき防止のため、駆動周波数には下限となる値がある。従ってこの下限となる駆動周波数での消費電力値が、差圧調整型コンプレッサ１台あたりの最低消費電力値となる。しかし、差圧調整型コンプレッサの駆動周波数が下限値近辺ではガスの圧縮効率が低下してくる傾向があり、得られる高圧ガス量に対して消費電力が大きくなってしまう。【００１２】
また、複数台の差圧調整型コンプレッサと複数台の周波数調整型クライオポンプから構成されたクライオポンプシステムを運転した場合の最低消費電力値は以下のとおりとなる。すなわち、各差圧調整型コンプレッサを駆動周波数の下限値で運転したときの各差圧調整型コンプレッサの最低消費電力値の総和がクライオポンプシステムの最低消費電力値となる。【００１３】
このため、周波数調整型クライオポンプのメンテナンスや再生等で周波数調整型クライオポンプの運転台数が少ない場合でも差圧調整型コンプレッサの構成台数が多いとクライオポンプシステムとしての消費電力はそれほど低くならない。また、周波数調整型クライオポンプを運転した場合の装置待機等による低負荷時の高圧ガスの消費量が少ないときでも同様に、システムとしての消費電力はそれほど低くならない。【００１４】
また、差圧調整型コンプレッサにはコンプレッサ本体を駆動するインバータ、制御器や圧力センサ等が必要となる。このため、差圧調整型コンプレッサのコストは、高圧ガス供給配管と低圧ガス回収配管の圧力差に関係なく一定の駆動周波数により駆動される通常型のコンプレッサ（以降、通常型コンプレッサとする）を用いた場合に比べ高価となる。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
そこで、本発明は、システム全体のコスト及び最低消費電力が低減されたクライオポンプシステムを提供することを目的とする。【００１６】
上記目的を達成するため本発明のクライオポンプシステムは、冷凍機をそれぞれ搭載した複数台のクライオポンプと、ガスを圧縮して前記各冷凍機に供給する複数台のコンプレッサとを有するクライオポンプシステムであって、
高圧ガス供給管と低圧ガス回収管内の圧力差に基づいて駆動周波数が制御される少なくとも１台のマスターコンプレッサと、
一定の駆動周波数により駆動される１台または複数台のサブコンプレッサと、
前記マスターコンプレッサの駆動周波数に基づき、前記サブコンプレッサの運転開始又は運転停止を個別に制御する制御器と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、クライオポンプシステム全体のコスト及び最低消費電力を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
添付図面は明細書に含まれ、その一部を構成し、本発明の実施の形態を示し、その記述と共に本発明の原理を説明するために用いられる。
【図１】本発明のクライオポンプシステムの一実施形態にかかる構成例を示す図である。
【図２】本発明のクライオポンプシステムの一実施形態にかかる他の構成例を示す図である。
【図３】本発明のクライオポンプシステムの一実施形態にかかるさらに他の構成例を示す図である。
【図４】従来のクライオポンプシステムの構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。ただし、この実施形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、本発明の技術的範囲は、請求の範囲によって確定されるのであって、以下の個別の実施形態によって限定されるわけではない。【００２０】
図１は本実施形態のクライオポンプシステムの構成を示す図である。本実施形態のクライオポンプシステムは、１台の差圧調整型コンプレッサ１ａと、複数台の通常型コンプレッサ６ａ〜６ｃと、制御器８と、複数台のクライオポンプ７ａ〜７ｅを有する。差圧調整型コンプレッサ１ａ、通常型コンプレッサ６ａ〜６ｃとクライオポンプ７ａ〜７ｅとは高圧ガス供給配管４、低圧ガス回収配管５とで接続されている。各高圧ガス供給配管４及び低圧ガス回収配管５のそれぞれにはバルブ９が設けられている。また、差圧調整型コンプレッサ１ａに接続される高圧ガス供給配管４及び低圧ガス回収配管５には、ガスの圧力を検出する検出センサとしての圧力センサ２がそれぞれ設けられている。一方、通常型コンプレッサ６ａ〜６ｃに接続される高圧ガス供給配管４及び低圧ガス回収配管５には圧力センサ２がそれぞれ設けられていない。【００２１】
本実施形態のクライオポンプ７ａ〜７ｅは、Ｈ2、Ｈｅ、Ｎｅ用の活性炭からなる吸着面と、Ｈ2Ｏ、Ｎ2、Ｏ2、Ａｒ等用の金属からなる極低温面とに、ガスを凝結させることによって排気作用を行う溜め込み式のポンプである。クライオポンプ７ａ〜７ｅは、その内部を極低温に冷却するための冷凍機を有する。冷凍機には、差圧調整型コンプレッサ１ａおよび通常型コンプレッサ６ａ〜６ｃにより圧縮されたガスが高圧ガス供給配管４を介して圧送される。高圧ガス供給配管４を介して圧送されたガスは低圧ガス回収配管５により回収される。これらクライオポンプ７ａ〜７ｅは周波数調整型である。すなわち、クライオポンプ７ａ〜７ｅは、冷凍機に取り付けられた温度センサの出力から、冷凍機の吸排気のサイクルを司るバルブ駆動用モータの駆動周波数を制御する。これにより冷凍機の温度を一定に維持し、必要以上に冷却することを防止し、冷凍機のガス消費量を最小限とすることができるようにしたものである。【００２２】
差圧調整型コンプレッサ１ａは、高圧ガス供給配管４と低圧ガス回収配管５に設けられた圧力センサ２の出力により、高圧ガス供給配管４と低圧ガス回収配管５の圧力差を一定に維持する。これにより、差圧調整型コンプレッサ１ａは、クライオポンプ７ａ〜７ｅの冷凍機が必要なガス流量だけガスを供給する。また、差圧調整型コンプレッサ１ａは、差圧調整型コンプレッサ１ａ本体を駆動する周波数制御器１’を有する。ここで、高圧ガス供給配管４と低圧ガス供給配管５の圧力差を一定に維持することには、該圧力差を一定に維持する場合だけではなく、所定の範囲の値に維持する場合も含む。【００２３】
通常型コンプレッサ６ａ〜６ｃは、高圧ガス供給配管４と低圧ガス回収配管５の圧力差に関係なく一定の駆動周波数により駆動される。よって、通常型コンプレッサ６ａ〜６ｃは、差圧調整型コンプレッサ１ａのような周波数制御器１’を備えたものではなく、ガスの圧縮機能のみを有する。また、通常型コンプレッサ６ａ〜６ｃに接続された高圧ガス供給配管４と低圧ガス回収配管５には圧力センサも設けられていない。【００２４】
差圧調整型コンプレッサ１ａ及び通常型コンプレッサ６ａ〜６ｃにはバルブを備えた冷却水配管（不図示）が設けられているものであってもよい。【００２５】
なお、本実施形態のクライオポンプシステムは、差圧調整型コンプレッサ１ａ、通常型コンプレッサ６ａ〜６ｃのうち、差圧調整型コンプレッサ１ａをマスターコンプレッサとし、通常型コンプレッサ６ａ〜６ｃをサブコンプレッサとしている。【００２６】
制御器８は、差圧調整型コンプレッサ１ａの周波数制御器１’を制御する。また、制御器８は、マスターコンプレッサである差圧調整型コンプレッサ１ａの駆動周波数を監視し、この駆動周波数に基づき、通常型コンプレッサ６ａ〜６ｃの駆動制御を行う。また、制御器８は、バルブ９の開閉を差圧調整型コンプレッサ１ａ及び通常型コンプレッサ６ａ〜６ｃの運転に同期して開閉する制御も可能である。すなわち、制御器８は、差圧調整型コンプレッサ１ａ及び通常型コンプレッサ６ａ〜６ｃの運転開始に同期して、これら各コンプレッサに対応するバルブ９を開く。また、制御器８は、差圧調整型コンプレッサ１ａ及び通常型コンプレッサ６ａ〜６ｃの運転停止に同期して、これら各コンプレッサに対応するバルブ９を閉じる。また制御器８は、差圧調整型コンプレッサ１ａ及び通常型コンプレッサ６ａ〜６ｃの運転状況に合わせ各コンプレッサの冷却水配管のバルブの開閉動作を制御することも可能である。各コンプレッサ用の冷却水の循環経路の最適化により高い省エネルギの効果が期待できる。このような機能を有する制御器８は別途設置されているものであってもよいが、マスターコンプレッサに内蔵されているものであってもよい。またクライオポンプの制御器が上記機能を合わせもっていても良い。【００２７】
次に、本実施形態のクライオポンプシステムの制御方法について説明する。【００２８】
制御器８は、マスターコンプレッサ（差圧調整型コンプレッサ１ａ）の駆動周波数値によって、差圧調整型コンプレッサ１ａ、通常型コンプレッサ６ａ〜６ｃ全体への負荷状況を確認する。【００２９】
マスターコンプレッサの駆動周波数の出力値が所定の値、例えば上限の３０％以内に達したとき、制御器８は、停止している１台または複数台のサブコンプレッサ（通常型コンプレッサ）６ａ〜６ｃのうち駆動制御の対象となる１台のサブコンプレッサの運転を開始するように制御する。これに同期して制御器８は、運転を開始したサブコンプレッサに対応するバルブ９を開くように制御する。【００３０】
一方、マスターコンプレッサの駆動周波数の出力値が所定の値、例えば下限の３０％以内に達したとき、制御器８は、運転している１台または複数台のサブコンプレッサ（通常型コンプレッサ）６ａ〜６ｃのうち駆動制御の対象となる１台のサブコンプレッサの運転を停止するように制御する。これに同期して制御器８は、停止したサブコンプレッサに対応するバルブ９を閉じるように制御して、停止しているコンプレッサ本体中をガスが通過するのを防ぐ。【００３１】
以上のように本実施形態のクライオポンプシステムは、複数台のコンプレッサのうち、差圧調整型コンプレッサ１ａは１台しか用いず、残る他のコンプレッサは通常型コンプレッサ６ａ〜６ｃを用いている。この１台の差圧調整型コンプレッサ１ａをマスターコンプレッサとして制御器８によって駆動周波数に基づいて制御がなされる。制御器８は、マスターコンプレッサの駆動周波数に基づきマスターコンプレッサ（差圧調整型コンプレッサ１ａ）の負荷を監視し、通常型コンプレッサ６ａ〜６ｃの駆動を個別に制御する。一定の駆動周波数で駆動される他の通常型コンプレッサ６ａ〜６ｃは、サブコンプレッサとして、差圧調整型コンプレッサ１ａの駆動周波数に基づき制御器８によって個別に駆動を制御される。すなわち、サブコンプレッサ（通常型コンプレッサ６ａ〜６ｃ）は、差圧調整型コンプレッサ１ａの駆動周波数に基づき個別に運転開始または運転停止の制御がなされる。【００３２】
一般に差圧調整型コンプレッサは、コンプレッサ本体を駆動するインバータ、制御回路、圧力センサ等が必要となるため、これらを必要としない通常型コンプレッサに対して高価となる。しかしながら、本実施形態のクライオポンプシステムは、差圧調整型コンプレッサを１台しか用いないため、システム全体のコストを低減させることができる。【００３３】
また、差圧調整型コンプレッサの構成台数が多いとシステムとしての消費電力はそれほど低くならないが、本システムは、差圧調整型コンプレッサを基本的に１台しか用いない、そして通常型コンプレッサは必要に応じ運転又は停止させるため、システム全体の消費電力を低減させることができる。すなわち、本発明のクライオポンプシステムではコンプレッサの接続台数に係らず、差圧調整型コンプレッサに係わるシステム全体の最低消費電力値は駆動周波数が下限値のときにおける差圧調整型コンプレッサ（マスターコンプレッサ）１台分の消費電力となる。よって、低負荷時には従来のシステムよりもさらに大きな省エネルギ効果を得ることができる。【００３４】
なお、より効率的な運転を行うためには、差圧調整型コンプレッサの駆動周波数の可変範囲に伴うガス吐出量の可変範囲が、通常型コンプレッサ１台分におけるガス吐出量を超える幅を有していることが望ましい。【００３５】
また、本システムでは個々のコンプレッサ１ａ、６ａ〜６ｃの高圧ガス供給配管４側と低圧ガス回収配管５側にバルブ９が設けられている。このため、あるコンプレッサにおいて不具合が発生したときでも該コンプレッサに対応するバルブ９のみを閉じることで他のコンプレッサを停止することなく、システムから該コンプレッサを外して交換することが可能である。【００３６】
図２は本実施形態のクライオポンプシステムの他の構成例を示す図である。差圧調整型コンプレッサにおけるガス吐出量の可変範囲が不足する場合には、図２のように差圧調整型コンプレッサ１ａ、１ｂの台数を増やした構成としてもよい。このような構成とすることで駆動周波数の可変範囲に伴うガス吐出量の可変範囲が、差圧調整型コンプレッサ１ａだけの場合に比べ、１ｂ増えることとなる。これにより、ガス吐出量の可変範囲を広くとることができる。【００３７】
図２に示す構成の場合、差圧調整型コンプレッサが２台使われることになる。しかしながら、システム全体のコンプレッサの台数に対して差圧調整型コンプレッサを少ない台数に抑えている。また、ガス吐出量の可変範囲が不足しているにもかかわらず１台の差圧調整型コンプレッサで対応しようとすると、結局、効率的な運転を行うことはできない。よって、このような場合は、複数台の差圧調整型コンプレッサを用いるほうが好ましい。図２のような構成であっても、本発明によれば、システム全体の消費電力の低減及びシステムに要するコストを低減させることができる。【００３８】
図２に示す制御器８は、差圧調整型コンプレッサ１ａの周波数制御器２１と、差圧調整型コンプレッサ１ｂの周波数制御器２２と、を制御することが可能である。図２に示す構成では、差圧調整型コンプレッサ１ａと差圧調整型コンプレッサ１ｂとがマスターコンプレッサとして機能する。制御器８は、マスターコンプレッサである差圧調整型コンプレッサ１ａ、１ｂの駆動周波数を監視する。そして、制御器８は、図1の実施形態で説明したように差圧調整型コンプレッサ１ａ又は１ｂのうちの少なくとも一台が駆動周波数が上限の所定の範囲内のときは、停止しているサブコンプレッサが運転を開始するように制御する。一方、差圧調整型コンプレッサ１ａ又は１ｂのうちのいずれかの駆動周波数が下限の所定の範囲内のときは、運転しているサブコンプレッサのいずれかの運転を停止するように制御する。その後は、差圧調整型コンプレッサ１ａ及び１ｂは、所定の一定の高圧ガス供給管と低圧ガス回収配管の圧力差を維持するように制御器８によって制御される。【００３９】
図３は本実施形態のクライオポンプシステムのさらに他の構成例を示す図である。図３に示すクライオポンプシステムは、複数台のサブコンプレッサが、小型の通常型コンプレッサ（小型通常型コンプレッサ１０ａ）及び大型の通常型コンプレッサ（大型通常型コンプレッサ１１ａ〜１１ｂ）で構成されている。小型通常型コンプレッサ１０ａは大型通常型コンプレッサ１１ａ〜１１ｂよりガスの吐出量が少ない。【００４０】
クライオポンプ７ａ〜７ｅでのガス消費量が減り差圧調整型コンプレッサ１ａの駆動周波数が下限値あるいは下限値付近の所定の値を下回ったときは、本構成は以下の制御が可能である。【００４１】
小型通常型コンプレッサ１０ａが運転されている場合は、制御器８は小型通常型コンプレッサ１０ａの運転を停止させる。【００４２】
一方、小型通常型コンプレッサ１０ａが停止している場合は、制御器８は大型通常型コンプレッサ１１ａ〜１１ｂのうち１台を停止させ、小型通常型コンプレッサ１０ａの運転を開始させる。それでも、依然差圧調整型コンプレッサの駆動周波数が下限値の所定の範囲内のときは、小型通常型コンプレッサ１０ａ又は大型通常型コンプレッサを更に停止させる。【００４３】
また、クライオポンプ７ａ〜７ｅでのガス消費量が増え、差圧調整型コンプレッサ１ａの駆動周波数が上限値あるいは上限値付近の所定の値を上回ったとき、本構成は以下の制御が可能である。【００４４】
小型通常型コンプレッサ１０ａが停止している場合は、制御器８は小型通常型コンプレッサ１０ａの運転を開始させる。【００４５】
一方、小型通常型コンプレッサ１０ａが運転されている場合は、制御器８は大型通常型コンプレッサの運転を開始させ、小型通常型コンプレッサ１０ａの運転を停止させる。それでも、依然差圧調整型コンプレッサの駆動周波数が上限値の所定の範囲内のときは、小型通常型コンプレッサ１０ａ又は大型通常型コンプレッサ１１ｂの運転を開始させる。【００４６】
なお、図３の構成の場合、差圧調整型コンプレッサ１ａのガス吐出量の可変範囲は、小型通常型コンプレッサ１０ａのガス吐出量及び大型通常型コンプレッサ（１１ａ〜１１ｂ）１台分のガス吐出量から小型通常型コンプレッサ１０ａのガス吐出量を引いた差のうちのいずれか大きい吐出量超えるものであれば効率的な運転が可能となる。【００４７】
また、本発明においては、サブコンプレッサとしての通常型コンプレッサは小型と大型との二種類に限定されるものではない。すなわち、通常型コンプレッサは互いに異なるガス吐出量のコンプレッサを含むものであればよく、より小型のもの、より大型のもの、あるいは中型のものといったように多様な組み合わせが可能である。【００４８】
図１、２、３の構成では、クライオポンプを例に説明したが、クライオポンプの代わりに水トラップを使用しても前述と同様な効果が期待できる。また、クライオポンプと水トラップの混載でも同じ効果が期待できることは言うまでもない。【００４９】
以上、本発明の好ましい実施形態を添付図面の参照により説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲の記載から把握される技術的範囲において種々な形態に変更可能である。【００５０】
本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために、以下の請求項を添付する。【００５１】
本願は、２００７年８月２８日提出の日本国特許出願特願２００７−２２０８８１を基礎として優先権を主張するものであり、その記載内容の全てを、ここに援用する。
【図１】
2009028450.tif 000003
【図２】
2009028450.tif 000004
【図３】
2009028450.tif 000005
【図４】
2009028450.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成21年12月7日(2009.12.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷凍機を搭載した溜め込み式の排気ポンプと、
前記冷凍機から低圧ガス回収配管を介して回収されるガスと、高圧ガス供給配管を介して前記冷凍機に供給する圧縮ガスと、の圧力差が一定となるように駆動周波数帯域で駆動するマスターコンプレッサと、
一定の駆動周波数で駆動して、前記冷凍機から低圧ガス回収配管を介して回収されるガスを、高圧ガス供給配管を介して前記冷凍機に第１のガス量の圧縮ガスを供給する第１のサブコンプレッサと、
一定の駆動周波数で駆動して、前記冷凍機から低圧ガス回収配管を介して回収されるガスを、高圧ガス供給配管を介して前記冷凍機に前記第１のガス量よりも多い第２のガス量の圧縮ガスを供給する第２のサブコンプレッサと、
前記マスターコンプレッサの駆動周波数を監視して、当該駆動周波数に基づいて、前記第１のサブコンプレッサの駆動または停止、前記第２のサブコンプレッサの駆動または停止、を制御する制御器と、を有し、
前記制御器は、前記マスターコンプレサの駆動周波数が前記駆動周波数帯域内の所定の下限周波数を下回ったとき、または、前記駆動周波数帯域内の所定の上限周波数を上回ったとき、前記第１のサブコンプレサが停止且つ前記第２サブコンプレッサが駆動の状態と、前記第１のサブコンプレサが駆動且つ前記第２のサブコンプレッサが停止の状態と、を切り替えることができることを特徴とする排気システム。
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
前記制御器は、
前記マスターコンプレッサの前記駆動周波数が前記駆動周波数帯域内の所定の下限周波数を下回った場合に、前記第１のサブコンプレッサが停止している場合は、前記第２のサブコンプレッサを停止させ、前記第１のサブコンプレッサを駆動するように制御し、
前記マスターコンプレッサの前記駆動周波数が前記駆動周波数帯域内の所定の上限周波数を上回った場合に、前記第１のサブコンプレッサが駆動している場合は、前記第２のサブコンプレッサを駆動させ、前記第１のサブコンプレッサを停止するように制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の排気システム。
【請求項４】
前記マスターコンプレッサは、前記高圧ガス供給配管に設けられた圧力計で検出された圧力の値と、前記低圧ガス回収配管に設けられた圧力計で検出された圧力の値との圧力差を所定の範囲の値に維持するようにして駆動される差圧調整型コンプレッサであり、
前記制御器は、前記圧力計により求められる圧力差に基づいて、前記マスターコンプレサの駆動周波数を制御することを特徴とする請求項１または３に記載の排気システム。
【請求項５】
前記マスターコンプレッサの前記高圧ガス供給配管及び前記低圧ガス回収配管と、前記第１および第２のサブコンプレッサの前記高圧ガス供給配管及び前記低圧ガス回収配管と、にはバルブが設けられていることを特徴とする請求項１、請求項３及び請求項４のいずれか一項に記載の排気システム。
【請求項６】
前記制御器は、
前記第１または第２のサブコンプレッサの運転開始に同期して前記第１または第２のサブコンプレッサに対して前記圧縮ガスを供給するためのバルブを開き、
前記第１または第２のサブコンプレッサの運転停止に同期して前記第１または第２のサブコンプレッサに対して前記圧縮ガスを供給するためのバルブを閉じることを特徴とする請求項５に記載の排気システム。
【請求項７】
（削除）
【請求項８】
前記マスターコンプレッサの前記駆動周波数帯域内における前記圧縮ガスの吐出量の可変範囲は、前記第１のサブコンプレッサの吐出量または前記第２のサブコンプレッサの吐出量から前記第１のサブコンプレッサの吐出量を引いた差のうちいずれか大きい吐出量を超える幅を有することを特徴とする請求項１に記載の排気システム。
【請求項９】
前記冷凍機を搭載した溜め込み式の排気ポンプには、クライオポンプまたは水トラップが含まれることを特徴とする請求項１に記載の排気システム。
【請求項１０】
前記クライオポンプは、前記冷凍機の駆動周波数を制御することが可能な周波数調整型であることを特徴とする請求項９に記載の排気システム。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
［０００１］
本発明は、複数台のコンプレッサと複数台のクライオポンプとを有する排気システムに関する。
背景技術
［０００２］
図４を参照して、従来のクライオポンプシステムを説明する。
［０００３］
クライオポンプシステムは、冷凍機ユニットと、コンプレッサとからなる冷凍システムを利用し、そこから得られる極低温により気体を凝縮または吸着させることで真空排気を行う。冷凍機ユニットは極低温を発生させ、コンプレッサは冷凍機ユニットに圧縮したガス（例えばヘリウムガス等）を供給する。
［０００４］
半導体製造装置に代表されるような真空を利用する機器においては、複数台のクライオポンプが使用される。この場合、コスト低減と省エネルギ化を図るため、１台のコンプレッサで複数台のクライオポンプにガスを供給するいわゆるマルチ運転システムが多く採用されている。
［０００５］
従来のクライオポンプシステムの構成の一例として特許文献１に開示されているクライオポンプシステムの構成を説明する。
［０００６］
特許文献１のクライオポンプシステムは、クライオポンプ１０３ａ〜１０３ｅと、圧力センサ１０２と、差圧調整型コンプレッサ１０１ａ〜１０１ｃとを有する。
［０００７］
また、このクライオポンプシステムは、高圧ガス供給配管１０４及び低圧ガス回収配管１０５に圧力センサ１０２を有する。なお、高圧ガス供給配管１０４は周波数調整型クライオポンプ１０３ａ〜１０３ｅ内の冷凍機へガスを供給する配管であり、低圧ガス回収配管１０５は周波数調整型クライオポンプ１０３ａ〜１０３ｅ内の冷凍機から排出されるガスを回収する配管である。
［０００８］
尚、本願で使用するクライオポンプ１０３ａ〜１０３ｅは周波数調整型クライオポンプであっても良い。周波数調整型クライオポンプは、クライオポンプに搭載されている冷凍機に対し、冷凍機に取り付けられた温度センサの出力から、冷凍機の吸排気のサイ
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
費量が少ないときでも同様に、システムとしての消費電力はそれほど低くならない。
［００１４］
また、差圧調整型コンプレッサにはコンプレッサ本体を駆動するインバータ、制御器や圧力センサ等が必要となる。このため、差圧調整型コンプレッサのコストは、高圧ガス供給配管と低圧ガス回収配管の圧力差に関係なく一定の駆動周波数により駆動される通常型のコンプレッサ（以降、通常型コンプレッサとする）を用いた場合に比べ高価となる。
課題を解決するための手段
［００１５］
そこで、本発明は、システム全体のコスト及び最低消費電力が低減されたクライオポンプシステムを提供することを目的とする。
［００１６］
上記目的を達成するため本発明の排気システムは、冷凍機を搭載した溜め込み式の排気ポンプと、
前記冷凍機から低圧ガス回収配管を介して回収されるガスと、高圧ガス供給配管を介して前記冷凍機に供給する圧縮ガスと、の圧力差が一定となるように駆動周波数帯域で駆動するマスターコンプレッサと、
一定の駆動周波数で駆動して、前記冷凍機から低圧ガス回収配管を介して回収されるガスを、高圧ガス供給配管を介して前記冷凍機に第１のガス量の圧縮ガスを供給する第１のサブコンプレッサと、
一定の駆動周波数で駆動して、前記冷凍機から低圧ガス回収配管を介して回収されるガスを、高圧ガス供給配管を介して前記冷凍機に前記第１のガス量よりも多い第２のガス量の圧縮ガスを供給する第２のサブコンプレッサと、
前記マスターコンプレッサの駆動周波数を監視して、当該駆動周波数に基づいて、前記第１のサブコンプレッサの駆動または停止、前記第２のサブコンプレッサの駆動または停止、を制御する制御器と、を有し、
前記制御器は、前記マスターコンプレサの駆動周波数が前記駆動周波数帯域内の所定の下限周波数を下回ったとき、または、前記駆動周波数帯域内の所定の上限周波数を上回ったとき、前記第１のサブコンプレサが停止且つ前記第２サブコンプレッサが駆動の状態と、前記第１のサブコンプレサが駆動且つ前記第２のサブコンプレッサが停止の状態と、を切り替えることができることを特徴とする。
発明の効果
［００１７］
本発明によれば、クライオポンプシステム全体のコスト及び最低消費電力を低減することができる。
図面の簡単な説明
［００１８］
添付図面は明細書に含まれ、その一部を構成し、本発明の実施の形態を示し、その記述と共に本発明の原理を説明するために用いられる。
［図１］本発明のクライオポンプシステムの一実施形態にかかる構成例を示す図である。
［図２］本発明のクライオポンプシステムの一実施形態にかかる他の構成例を示す図である。
［図３］本発明のクライオポンプシステムの一実施形態にかかるさらに他の構成例を示
【手続補正書】
【提出日】平成22年1月28日(2010.1.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷凍機を搭載した溜め込み式の排気ポンプと、
前記冷凍機から低圧ガス回収配管を介して回収されるガスと、高圧ガス供給配管を介して前記冷凍機に供給する圧縮ガスと、の圧力差が一定となるように駆動周波数帯域で駆動するマスターコンプレッサと、
一定の駆動周波数で駆動して、前記冷凍機から低圧ガス回収配管を介して回収されるガスを、高圧ガス供給配管を介して前記冷凍機に第１のガス量の圧縮ガスを供給する第１のサブコンプレッサと、
一定の駆動周波数で駆動して、前記冷凍機から低圧ガス回収配管を介して回収されるガスを、高圧ガス供給配管を介して前記冷凍機に前記第１のガス量よりも多い第２のガス量の圧縮ガスを供給する第２のサブコンプレッサと、
前記マスターコンプレッサの駆動周波数を監視して、当該駆動周波数に基づいて、前記第１のサブコンプレッサの駆動または停止、前記第２のサブコンプレッサの駆動または停止、を制御する制御器と、を有し、
前記制御器は、前記マスターコンプレッサの駆動周波数が前記駆動周波数帯域内の所定の下限周波数を下回ったとき、または、前記駆動周波数帯域内の所定の上限周波数を上回ったとき、前記第１のサブコンプレッサが停止且つ前記第２サブコンプレッサが駆動の状態と、前記第１のサブコンプレッサが駆動且つ前記第２のサブコンプレッサが停止の状態と、を切り替えることができることを特徴とする排気システム。
【請求項２】
前記制御器は、
前記マスターコンプレッサの前記駆動周波数が前記駆動周波数帯域内の所定の下限周波数を下回った場合に、前記第１のサブコンプレッサが停止している場合は、前記第２のサブコンプレッサを停止させ、前記第１のサブコンプレッサを駆動するように制御し、
前記マスターコンプレッサの前記駆動周波数が前記駆動周波数帯域内の所定の上限周波数を上回った場合に、前記第１のサブコンプレッサが駆動している場合は、前記第２のサブコンプレッサを駆動させ、前記第１のサブコンプレッサを停止するように制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の排気システム。
【請求項３】
前記マスターコンプレッサは、前記高圧ガス供給配管に設けられた圧力計で検出された圧力の値と、前記低圧ガス回収配管に設けられた圧力計で検出された圧力の値との圧力差を所定の範囲の値に維持するようにして駆動される差圧調整型コンプレッサであり、
前記制御器は、前記圧力計により求められる圧力差に基づいて、前記マスターコンプレサの駆動周波数を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の排気システム。
【請求項４】
前記マスターコンプレッサの前記高圧ガス供給配管及び前記低圧ガス回収配管と、前記第１および第２のサブコンプレッサの前記高圧ガス供給配管及び前記低圧ガス回収配管と、にはバルブが設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の排気システム。
【請求項５】
前記制御器は、
前記第１または第２のサブコンプレッサの運転開始に同期して前記第１または第２のサブコンプレッサに対して前記圧縮ガスを供給するためのバルブを開き、
前記第１または第２のサブコンプレッサの運転停止に同期して前記第１または第２のサブコンプレッサに対して前記圧縮ガスを供給するためのバルブを閉じることを特徴とする請求項４に記載の排気システム。
【請求項６】
前記マスターコンプレッサの前記駆動周波数帯域内における前記圧縮ガスの吐出量の可変範囲は、前記第１のサブコンプレッサの吐出量または前記第２のサブコンプレッサの吐出量から前記第１のサブコンプレッサの吐出量を引いた差のうちいずれか大きい吐出量を超える幅を有することを特徴とする請求項１に記載の排気システム。
【請求項７】
前記冷凍機を搭載した溜め込み式の排気ポンプには、クライオポンプまたは水トラップが含まれることを特徴とする請求項１に記載の排気システム。
【請求項８】
前記クライオポンプは、前記冷凍機の駆動周波数を制御することが可能な周波数調整型であることを特徴とする請求項７に記載の排気システム。
【国際調査報告】
2009028450.tif 000007
2009028450.tif 000008
2009028450.tif 000009
2009028450.tif 000010