(57)【要約】【課題】クライオポンプの冷却時間を短縮する。【解決手段】クライオポンプ１０は、高温クライオパネル１９と、低温クライオパネル１８と、冷却システム１５と、を備える。冷却システム１５は、高温クライオパネル１９を冷却するための第１ステージ２０と、低温クライオパネル１８を冷却するための第２ステージ２１と、を備える冷凍機１６と、クライオポンプ１０の真空排気運転を開始するために第１ステージ２０及び第２ステージ２１を冷却するクールダウン運転を制御するための制御部１００と、を備える。冷却システム１５は、クールダウン運転において少なくとも一時的に、第１ステージ２０に選択的に冷却緩和作用を与えるよう構成されている。【選択図】図１
2014156831.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温クライオパネルと、低温クライオパネルと、冷却システムと、を備えるクライオポンプであって、前記冷却システムは、
前記高温クライオパネルを冷却するための高温段と、前記低温クライオパネルを冷却するための低温段と、を備える冷凍機と、
前記クライオポンプの真空排気運転を開始するために前記高温段及び前記低温段を冷却するクールダウン運転を制御するための制御部と、を備え、
前記冷却システムは、前記クールダウン運転において少なくとも一時的に、前記高温段に選択的に冷却緩和作用を与えるよう構成されていることを特徴とするクライオポンプ。
【請求項２】
前記冷却システムは、前記真空排気運転に比べて高温の作動気体を、前記クールダウン運転において少なくとも一時的に前記高温段に供給するよう構成されていることを特徴とすることを特徴とする請求項１に記載のクライオポンプ。
【請求項３】
前記高温段に熱負荷を与えるよう構成されている熱負荷生成要素をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載のクライオポンプ。
【請求項４】
前記クールダウン運転は、前記高温段及び前記低温段を各々の目標温度に向けて降温する初期冷却段階を含み、
前記冷却システムは、前記初期冷却段階において少なくとも一時的に、前記高温段に選択的に冷却緩和作用を与えるよう構成されてい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クライオポンプ。
【請求項５】
前記クールダウン運転は、初期冷却段階に後続し前記高温段及び前記低温段を各々の目標温度に調整する温調段階を含み、前記初期冷却段階が終了するとき前記低温段の冷却温度は目標温度より高温であり、
前記制御部は、前記温調段階において前記高温段を目標温度に冷却するよう前記冷凍機の熱サイクルの周波数を制御し、
前記冷却システムは、前記温調段階において少なくとも一時的に、前記高温段に選択的に冷却緩和作用を与えるよう構成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のクライオポンプ。
【請求項６】
真空排気運転のための極低温よりも高い初期温度から当該極低温へと冷凍機を用いてクライオパネルを冷却することと、
前記冷却することの後に、真空排気運転を開始することと、を備え、
前記冷却することは、前記冷凍機の高温段に選択的に冷却緩和作用を与えることを備えることを特徴とするクライオポンプの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クライオポンプ、及びクライオポンプの運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
新たなクライオポンプが現場に据え付けられたとき、室温から極低温へとクライオポンプは冷却され、真空排気運転が開始される。また、知られているように、クライオポンプは気体溜め込み式の真空ポンプであるから、溜め込まれた気体を外部に排出するためにある頻度で再生が行われる。再生処理は一般に、昇温工程、排出工程、及び冷却工程を含む。冷却工程が終了すると、クライオポンプの真空排気運転が再開される。こうした真空排気運転の準備としてのクライオポンプの冷却は、クールダウンと呼ばれることもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２１９７３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
クライオポンプは極低温冷凍機の主要な用途の１つであるが、冷凍機の高温段と低温段との間に比較的大きな温度差が必要とされる点で、他の用途と異なる。しかし、クライオポンプを冷却するときそうした温度差を短時間で作り出すのは簡単ではない。例えば、高温段が目標の冷却温度に達したとき低温段がまだ目標温度に達していなければ、高温段を目標温度に保ちながら低温段をさらに冷却し続けなければならない。また、低温段が目標温度に達したとき高温段が既に目標温度よりも低温に冷えすぎている場合もあり得る。この場合、高温段を目標温度に昇温しなければならない。このようなクールダウン終盤の温度調整にはある程度の時間を要する。特に、高温段と低温段に大きな温度差が必要とされる場合には温度調整に要する時間が長くなる。クールダウンはクライオポンプのダウンタイムとなるから、短時間で行うことが望まれる。
【０００５】
本発明のある態様の例示的な目的のひとつは、クライオポンプの冷却時間を短縮すること、及びそうしたクライオポンプの運転方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のある態様によると、高温クライオパネルと、低温クライオパネルと、冷却システムと、を備えるクライオポンプであって、前記冷却システムは、前記高温クライオパネルを冷却するための高温段と、前記低温クライオパネルを冷却するための低温段と、を備える冷凍機と、前記クライオポンプの真空排気運転を開始するために前記高温段及び前記低温段を冷却するクールダウン運転を制御するための制御部と、を備え、前記冷却システムは、前記クールダウン運転において少なくとも一時的に、前記高温段に選択的に冷却緩和作用を与えるよう構成されていることを特徴とするクライオポンプが提供される。
【０００７】
本発明のある態様によると、真空排気運転のための極低温よりも高い初期温度から当該極低温へと冷凍機を用いてクライオパネルを冷却することと、前記冷却することの後に、真空排気運転を開始することと、を備え、前記冷却することは、前記冷凍機の高温段に選択的に冷却緩和作用を与えることを備えることを特徴とするクライオポンプの運転方法が提供される。
【０００８】
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、クライオポンプの冷却時間を短縮すること、及びそうしたクライオポンプの運転方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明のある実施形態に係るクライオポンプを模式的に示す図である。
【図２】本発明のある実施形態に係る圧縮機を模式的に示す図である。
【図３】ある実施形態に係るクライオポンプの運転方法を説明するためのフローチャートである。
【図４】典型的なクールダウン運転における温度プロファイルの一例を示す図である。
【図５】本発明のある実施形態に係る圧縮機における流路切替制御を説明するためのフローチャートである。
【図６】本発明のある実施形態に係るクールダウン運転における温度プロファイルの一例を示す図である。
【図７】本発明の他の実施形態に係るクライオポンプを模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明のある実施形態によると、クールダウン運転において高温段に選択的に冷却緩和作用が与えられる。このときクールダウン運転により低温段の冷却が継続されているから、高温段と低温段との温度差を広げることができる。つまり、高温段と低温段との温度差の増加速度を大きくすることができる。そうして、高温段（または低温段）が目標温度に冷却された時点での低温段（または高温段）の目標温度との乖離を小さくすることができる。したがって、クールダウン終盤の温度調整の所要時間を短縮することができる。その結果、クライオポンプのクールダウン時間を短くすることが可能となる。
【００１２】
図１は、本発明のある実施形態に係るクライオポンプ１０を模式的に示す図である。クライオポンプ１０は、例えばイオン注入装置やスパッタリング装置等の真空チャンバに取り付けられて、真空チャンバ内部の真空度を所望のプロセスに要求されるレベルまで高めるために使用される。
【００１３】
クライオポンプ１０は、気体を受け入れるための吸気口１２を有する。吸気口１２はクライオポンプ１０の内部空間１４への入口である。クライオポンプ１０が取り付けられた真空チャンバから吸気口１２を通じて、排気されるべき気体がクライオポンプ１０の内部空間１４に進入する。
【００１４】
なお以下では、クライオポンプ１０の構成要素の位置関係をわかりやすく表すために、「軸方向」、「径方向」との用語を使用することがある。軸方向は吸気口１２を通る方向を表し、径方向は吸気口１２に沿う方向を表す。便宜上、軸方向に関して吸気口１２に相対的に近いことを「上」、相対的に遠いことを「下」と呼ぶことがある。つまり、クライオポンプ１０の底部から相対的に遠いことを「上」、相対的に近いことを「下」と呼ぶことがある。径方向に関しては、吸気口１２の中心に近いことを「内」、吸気口１２の周縁に近いことを「外」と呼ぶことがある。なお、こうした表現はクライオポンプ１０が真空チャンバに取り付けられたときの配置とは関係しない。例えば、クライオポンプ１０は鉛直方向に吸気口１２を下向きにして真空チャンバに取り付けられてもよい。
【００１５】
クライオポンプ１０は、冷却システム１５と、低温クライオパネル１８と、高温クライオパネル１９と、を備える。冷却システム１５は、高温クライオパネル１９及び低温クライオパネル１８を冷却するよう構成されている。冷却システム１５は、冷凍機１６と、圧縮機３６と、を備える。
【００１６】
冷凍機１６は、例えばギフォード・マクマホン式冷凍機（いわゆるＧＭ冷凍機）などの極低温冷凍機である。冷凍機１６は、第１ステージ２０、第２ステージ２１、第１シリンダ２２、第２シリンダ２３、第１ディスプレーサ２４、及び第２ディスプレーサ２５を備える二段式の冷凍機である。よって、冷凍機１６の高温段は、第１ステージ２０、第１シリンダ２２、及び第１ディスプレーサ２４を備える。冷凍機１６の低温段は、第２ステージ２１、第２シリンダ２３、及び第２ディスプレーサ２５を備える。よって以下では第１ステージ２０及び第２ステージ２１をそれぞれ高温段の低温端及び低温段の低温端と呼ぶこともできる。
【００１７】
第１シリンダ２２と第２シリンダ２３は直列に接続されている。第１ステージ２０は、第１シリンダ２２と第２シリンダ２３との結合部に設置されている。第２シリンダ２３は第１ステージ２０と第２ステージ２１とを連結する。第２ステージ２１は、第２シリンダ２３の末端に設置されている。第１シリンダ２２及び第２シリンダ２３それぞれの内部には第１ディスプレーサ２４及び第２ディスプレーサ２５が冷凍機１６の長手方向（図１において左右方向）に移動可能に配設されている。第１ディスプレーサ２４と第２ディスプレーサ２５とは一体に移動可能に連結されている。第１ディスプレーサ２４及び第２ディスプレーサ２５にはそれぞれ第１蓄冷器及び第２蓄冷器（図示せず）が組み込まれている。
【００１８】
冷凍機１６は、第１シリンダ２２の高温端に設けられている駆動機構１７を備える。駆動機構１７は、第１ディスプレーサ２４及び第２ディスプレーサ２５のそれぞれが第１シリンダ２２及び第２シリンダ２３の内部を往復動可能とするように第１ディスプレーサ２４及び第２ディスプレーサ２５に接続されている。また駆動機構１７は、作動気体の吸入と吐出を周期的に繰り返すよう作動気体の流路を切り替える流路切替機構を含む。流路切替機構は例えばバルブ部とバルブ部を駆動する駆動部とを含む。バルブ部は例えばロータリーバルブを含み、駆動部はロータリーバルブを回転させるためのモータを含む。モータは、例えばＡＣモータまたはＤＣモータであってもよい。また流路切替機構はリニアモータにより駆動される直動式の機構であってもよい。
【００１９】
冷凍機１６は高圧導管３４及び低圧導管３５を介して圧縮機３６に接続される。冷凍機１６は、圧縮機３６から供給される高圧の作動気体（例えばヘリウム）を内部で膨張させて第１ステージ２０及び第２ステージ２１に寒冷を発生させる。圧縮機３６は、冷凍機１６で膨張した作動気体を回収し再び加圧して冷凍機１６に供給する。
【００２０】
具体的には、まず駆動機構１７が高圧導管３４と冷凍機１６の内部空間とを連通させる。圧縮機３６から高圧導管３４を通じて冷凍機１６に高圧の作動気体が供給される。冷凍機１６の内部空間が高圧の作動気体で満たされると、駆動機構１７は冷凍機１６の内部空間を低圧導管３５に連通させるよう流路を切り替える。これにより作動気体は膨張する。膨張した作動気体は圧縮機３６へと回収される。こうした作動気体の給排に同期して、第１ディスプレーサ２４及び第２ディスプレーサ２５のそれぞれが第１シリンダ２２及び第２シリンダ２３の内部を往復動する。このような熱サイクルを繰り返すことで冷凍機１６は第１ステージ２０及び第２ステージ２１に寒冷を発生させる。
【００２１】
冷凍機１６は、第１ステージ２０を第１温度レベルに冷却し、第２ステージ２１を第２温度レベルに冷却するよう構成されている。第２温度レベルは第１温度レベルよりも低温である。例えば、第１ステージ２０は６５Ｋ〜１２０Ｋ程度、好ましくは８０Ｋ〜１００Ｋに冷却され、第２ステージ２１は１０Ｋ〜２０Ｋ程度に冷却される。
【００２２】
冷凍機１６は、高温段を通じて低温段に作動気体を流すよう構成されている。すなわち、圧縮機３６から流入する作動気体は、第１シリンダ２２から第２シリンダ２３へと流れる。このとき第１ディスプレーサ２４及びその蓄冷器によって作動気体は第１ステージ２０（すなわち高温段の低温端）の温度に冷却される。こうして冷却された作動気体が低温段に供給される。したがって、圧縮機３６から冷凍機１６の高温段に導入される作動気体温度は、低温段の冷却能力に顕著な影響を与えないと期待される。
【００２３】
なお冷凍機１６は、三段のシリンダが直列に接続される三段式の冷凍機またはそれよりも多段の冷凍機であってもよい。冷凍機１６はＧＭ冷凍機以外の冷凍機であってもよく、パルスチューブ冷凍機やソルベイ冷凍機を用いてもよい。
【００２４】
図１は、クライオポンプ１０の内部空間１４の中心軸と、冷凍機１６の中心軸とを含む断面を示す。図１に示されるクライオポンプ１０は、いわゆる横型のクライオポンプである。横型のクライオポンプとは一般に、冷凍機１６がクライオポンプ１０の内部空間１４の中心軸に交差する（通常は直交する）よう配設されているクライオポンプである。本発明はいわゆる縦型のクライオポンプにも同様に適用することができる。縦型のクライオポンプとは、冷凍機がクライオポンプの軸方向に沿って配設されているクライオポンプである。
【００２５】
低温クライオパネル１８は、クライオポンプ１０の内部空間１４の中心部に設けられている。低温クライオパネル１８は例えば、複数のパネル部材２６を含む。パネル部材２６は例えば、それぞれが円すい台の側面の形状、いわば傘状の形状を有する。各パネル部材２６には通常活性炭等の吸着剤（図示せず）が設けられている。吸着剤は例えばパネル部材２６の裏面に接着されている。このようにして、低温クライオパネル１８は、気体分子を吸着するための吸着領域を備える。
【００２６】
パネル部材２６はパネル取付部材２８に取り付けられている。パネル取付部材２８は第２ステージ２１に取り付けられている。このようにして、低温クライオパネル１８は、第２ステージ２１に熱的に接続されている。よって、低温クライオパネル１８は第２温度レベルに冷却される。
【００２７】
高温クライオパネル１９は、放射シールド３０と入口クライオパネル３２とを備える。高温クライオパネル１９は、低温クライオパネル１８を包囲するよう低温クライオパネル１８の外側に設けられている。高温クライオパネル１９は第１ステージ２０に熱的に接続されており、高温クライオパネル１９は第１温度レベルに冷却される。
【００２８】
放射シールド３０は主として、クライオポンプ１０のハウジング３８からの輻射熱から低温クライオパネル１８を保護するために設けられている。放射シールド３０は、ハウジング３８と低温クライオパネル１８との間にあり、低温クライオパネル１８を囲む。放射シールド３０は、吸気口１２に向けて軸方向上端が開放されている。放射シールド３０は、軸方向下端が閉塞された筒形（例えば円筒）の形状を有し、カップ状に形成されている。放射シールド３０の側面には冷凍機１６の取付のための孔があり、そこから第２ステージ２１が放射シールド３０の中に挿入されている。その取付孔の外周部にて放射シールド３０の外面に第１ステージ２０が固定されている。こうして放射シールド３０は第１ステージ２０に熱的に接続されている。
【００２９】
入口クライオパネル３２は、低温クライオパネル１８の軸方向上方に設けられ、吸気口１２において径方向に沿って配置されている。入口クライオパネル３２はその外周部が放射シールド３０の開口端に固定されて、放射シールド３０に熱的に接続されている。入口クライオパネル３２は、例えば、ルーバ構造やシェブロン構造に形成される。入口クライオパネル３２は、放射シールド３０の中心軸を中心とする同心円状に形成されていてもよいし、あるいは格子状等他の形状に形成されていてもよい。
【００３０】
入口クライオパネル３２は、吸気口１２に入る気体を排気するために設けられている。入口クライオパネル３２の温度で凝縮する気体（例えば水分）がその表面に捕捉される。また、入口クライオパネル３２は、クライオポンプ１０の外部の熱源（例えば、クライオポンプ１０が取り付けられる真空チャンバ内の熱源）からの輻射熱から低温クライオパネル１８を保護するために設けられている。輻射熱だけではなく気体分子の進入も制限される。入口クライオパネル３２は、吸気口１２を通じた内部空間１４への気体流入を所望量に制限するように吸気口１２の開口面積の一部を占有する。
【００３１】
クライオポンプ１０は、ハウジング３８を備える。ハウジング３８は、クライオポンプ１０の内部と外部とを隔てるための真空容器である。ハウジング３８は、クライオポンプ１０の内部空間１４の圧力を気密に保持するよう構成されている。ハウジング３８の中に、高温クライオパネル１９と冷凍機１６とが収容されている。ハウジング３８は、高温クライオパネル１９の外側に設けられており、高温クライオパネル１９を囲む。また、ハウジング３８は冷凍機１６を収容する。つまり、ハウジング３８は、高温クライオパネル１９及び低温クライオパネル１８を囲むクライオポンプ容器である。
【００３２】
ハウジング３８は、高温クライオパネル１９及び冷凍機１６の低温部に非接触であるように、外部環境温度の部位（例えば冷凍機１６の高温部）に固定されている。ハウジング３８の外面は外部環境にさらされており、冷却されている高温クライオパネル１９よりも温度が高い（例えば室温程度）。
【００３３】
また、ハウジング３８はその開口端から径方向外側に向けて延びる吸気口フランジ５６を備える。吸気口フランジ５６は、取付先の真空チャンバにクライオポンプ１０を取り付けるためのフランジである。真空チャンバの開口にはゲートバルブが設けられており（図示せず）、吸気口フランジ５６はそのゲートバルブに取り付けられる。そのようにして入口クライオパネル３２の軸方向上方にゲートバルブが位置する。例えばクライオポンプ１０を再生するときにゲートバルブは閉とされ、クライオポンプ１０が真空チャンバを排気するときに開とされる。
【００３４】
クライオポンプ１０は、第１ステージ２０の温度を測定するための第１温度センサ９０と、第２ステージ２１の温度を測定するための第２温度センサ９２と、を備える。第１温度センサ９０は、第１ステージ２０に取り付けられている。第２温度センサ９２は、第２ステージ２１に取り付けられている。なお、第１温度センサ９０は高温クライオパネル１９に取り付けられていてもよい。第２温度センサ９２は低温クライオパネル１８に取り付けられていてもよい。
【００３５】
また、クライオポンプ１０は、制御部１００を備える。制御部１００はクライオポンプ１０に一体に設けられていてもよいし、クライオポンプ１０とは別体の制御装置として構成されていてもよい。
【００３６】
制御部１００は、クライオポンプ１０の真空排気運転、再生運転、及びクールダウン運転のために冷凍機１６を制御するよう構成されている。制御部１００には、第１温度センサ９０及び第２温度センサ９２を含む各種センサの測定結果を受信するよう構成されている。制御部１００は、そうした測定結果に基づいて、冷凍機１６に与える制御指令を演算する。
【００３７】
制御部１００は、ステージ温度が目標の冷却温度に追従するように冷凍機１６を制御する。第１ステージ２０の目標温度は通常、一定値に設定される。第１ステージ２０の目標温度は例えば、クライオポンプ１０が取り付けられる真空チャンバで行われるプロセスに応じて仕様として定められる。なお、クライオポンプの運転中に、目標温度は必要に応じて変更されてもよい。
【００３８】
例えば、制御部１００は、第１ステージ２０の目標温度と第１温度センサ９０の測定温度との偏差を最小化するようにフィードバック制御により冷凍機１６の運転周波数を制御する。すなわち、制御部１００は、駆動機構１７のモータ回転数を制御することにより、冷凍機１６における熱サイクルの周波数を制御する。
【００３９】
クライオポンプ１０への熱負荷が増加したとき第１ステージ２０の温度が高まりうる。第１温度センサ９０の測定温度が目標温度よりも高温である場合には、制御部１００は、冷凍機１６の運転周波数を増加させる。その結果、冷凍機１６における熱サイクルの周波数も増加され、第１ステージ２０は目標温度に向けて冷却される。逆に第１温度センサ９０の測定温度が目標温度よりも低温である場合には、冷凍機１６の運転周波数は減少されて第１ステージ２０は目標温度に向けて昇温される。こうして、第１ステージ２０の温度を目標温度の近傍の温度範囲に留めることができる。熱負荷に応じて冷凍機１６の運転周波数を適切に調整することができるので、こうした制御はクライオポンプ１０の消費電力の低減に役立つ。
【００４０】
第１ステージ２０の温度を目標温度にするよう冷凍機１６を制御することを、以下では「１段温度制御」と呼ぶことがある。クライオポンプ１０が真空排気運転をしているときは通常、１段温度制御が実行される。１段温度制御の結果、第２ステージ２１及び低温クライオパネル１８は、冷凍機１６の仕様及び外部からの熱負荷によって定まる温度に冷却される。同様にして、制御部１００は、第２ステージ２１の温度を目標温度にするよう冷凍機１６を制御する、いわば「２段温度制御」を実行することもできる。
【００４１】
図２は、本発明のある実施形態に係る圧縮機３６を模式的に示す図である。圧縮機３６はクライオポンプ１０を含む閉じた流体回路に作動気体を循環させるために設けられている。圧縮機３６はクライオポンプ１０から作動気体を回収し圧縮して再度クライオポンプ１０へと送出する。圧縮機３６は、気体を昇圧する圧縮機本体１４０、外部から供給された低圧気体を圧縮機本体１４０へと供給するための低圧配管１４２、及び、圧縮機本体１４０により圧縮された高圧気体を外部に送出するための高圧配管１４４を備える。
【００４２】
圧縮機３６は吸入ポート１４６にてクライオポンプ１０からの戻りガスを受け入れる。作動気体は吸入ポート１４６から低圧配管１４２へと送られる。吸入ポート１４６は、低圧配管１４２の末端において圧縮機３６の筐体に設けられている。低圧配管１４２は吸入ポート１４６と圧縮機本体１４０の吸入口とを接続する。
【００４３】
低圧配管１４２は中途に、戻りガスに含まれる脈動を除去するための容積としてのストレージタンク１５０を備える。ストレージタンク１５０は吸入ポート１４６と、後述するバイパス機構１５２への分岐との間に設けられている。ストレージタンク１５０で脈動が除去された作動気体は、低圧配管１４２を通じて圧縮機本体１４０に供給される。ストレージタンク１５０の内部には、気体から不要な微粒子等を取り除くためのフィルタが設けられていてもよい。ストレージタンク１５０と吸入ポート１４６との間には、外部から作動気体を補充するための受入ポート及び配管が接続されていてもよい。
【００４４】
圧縮機本体１４０は、例えばスクロール方式或いはロータリ式のポンプであり、吸入されたガスを昇圧する機能を奏するものである。圧縮機本体１４０は、昇圧された作動気体を高圧配管１４４に送り出す。圧縮機本体１４０はオイルを用いて冷却を行う構成とされており、オイルを循環させるオイル冷却配管が圧縮機本体１４０に付随して設けられている。このため、昇圧された作動気体はこのオイルが若干混入した状態で高圧配管１４４に送り出される。
【００４５】
よって、高圧配管１４４にはその中途にオイルセパレータ１５４が設けられている。オイルセパレータ１５４にて作動気体から分離されたオイルは低圧配管１４２へと戻され、低圧配管１４２を通じて圧縮機本体１４０に戻されてもよい。オイルセパレータ１５４には過度の高圧を解放するためのリリーフ弁が設けられていてもよい。
【００４６】
圧縮機本体１４０とオイルセパレータ１５４とを接続する高圧配管１４４の中途に、圧縮機本体１４０から送出された高圧作動気体を冷却するための熱交換器１４５が設けられている。熱交換器１４５は例えば冷却水（破線で示す）により作動気体を冷却する。またこの冷却水は圧縮機本体１４０を冷却するオイルを冷却するためにも利用されてもよい。高圧配管１４４において熱交換器の上流及び下流の少なくとも一方に作動気体の温度を測定する温度センサ１５３が設けられていてもよい。
【００４７】
圧縮機本体１４０とオイルセパレータ１５４とを接続するために２つの経路が設けられている。すなわち、熱交換器１４５を経由する主流路１４７と、熱交換器１４５を迂回するバイパス路１４９と、が設けられている。バイパス路１４９は、熱交換器１４５の上流（圧縮機本体１４０の下流）で主流路１４７から分岐し、熱交換器１４５の下流（オイルセパレータ１５４の上流）で主流路１４７に合流する。
【００４８】
主流路１４７とバイパス路１４９との合流位置には三方弁１５１が設けられている。三方弁１５１を切り替えることにより、主流路１４７とバイパス路１４９とのいずれかに作動気体の流路を切り替えることができる。三方弁１５１は、その他の同等の流路構成に置き換えてもよく、例えば、主流路１４７とバイパス路１４９のそれぞれに２ポート弁を設けることにより主流路１４７とバイパス路１４９との切り替えを可能としてもよい。
【００４９】
オイルセパレータ１５４を経由した作動気体は、高圧配管１４４を通じてアドソーバ１５６に送られる。アドソーバ１５６は、例えばストレージタンク１５０内のフィルタやオイルセパレータ１５４等の流路上の汚染物質除去手段により取り切れていない汚染成分を作動気体から取り除くために設けられている。アドソーバ１５６は、例えば気化しているオイル成分を吸着により除去する。
【００５０】
吐出ポート１４８が高圧配管１４４の末端において圧縮機３６の筐体に設けられている。すなわち高圧配管１４４は圧縮機本体１４０と吐出ポート１４８とを接続し、その中途に熱交換器１４５、オイルセパレータ１５４及び、アドソーバ１５６が設けられている。アドソーバ１５６を経由した作動気体は吐出ポート１４８を通じてクライオポンプ１０へと送出される。
【００５１】
圧縮機３６は、低圧配管１４２と高圧配管１４４とをつなぐバイパス配管１５８を有するバイパス機構１５２を備える。図示の実施例では、バイパス配管１５８は、ストレージタンク１５０と圧縮機本体１４０との間において低圧配管１４２から分岐している。また、バイパス配管１５８は、オイルセパレータ１５４とアドソーバ１５６との間において高圧配管１４４から分岐している。
【００５２】
バイパス機構１５２は、クライオポンプ１０へと送出されずに高圧配管１４４から低圧配管１４２へと迂回する作動気体流量を制御するための制御弁を備える。図示の実施例においては、バイパス配管１５８の中途に第１制御弁１６０及び第２制御弁１６２が並列に設けられている。一実施例においては第１制御弁１６０は常開型のソレノイドバルブであり、第２制御弁１６２は常閉型のソレノイドバルブである。第１制御弁１６０は運転停止時の高圧側と低圧側との均圧のために設けられており、第２制御弁１６２がバイパス配管１５８の流量制御弁として使用される。
【００５３】
圧縮機３６は、クライオポンプ１０からの戻りガスの圧力を測定するための第１圧力センサ１６４と、クライオポンプ１０への送出ガスの圧力を測定するための第２圧力センサ１６６と、を備える。第１圧力センサ１６４は例えばストレージタンク１５０に設置されており、ストレージタンク１５０において脈動が除去された戻りガスの圧力を測定する。第２圧力センサ１６６は例えばオイルセパレータ１５４とアドソーバ１５６との間に設けられている。
【００５４】
図３は、本発明のある実施形態に係るクライオポンプ１０の運転方法を説明するためのフローチャートである。この運転方法は、準備運転（Ｓ１０）と、真空排気運転（Ｓ１２）と、を含む。真空排気運転がクライオポンプ１０の通常運転である。準備運転は、通常運転に先行して実行される任意の運転状態を含む。制御部１００は、この運転方法を適時に反復して実行する。真空排気運転が終了し準備運転が開始されるときには通例、クライオポンプ１０と真空チャンバとの間のゲートバルブが閉じられる。
【００５５】
準備運転（Ｓ１０）は例えば、クライオポンプ１０の起動である。クライオポンプ１０の起動は、クライオポンプ１０が設置される環境温度（例えば室温）から極低温にクライオパネル３２、３４を冷却するクールダウンを含む。クールダウンの目標冷却温度は、真空排気運転のために設定される標準的な運転温度である。その標準運転温度は上述のように、高温クライオパネル１９については例えば８０Ｋ乃至１００Ｋ程度の範囲から、低温クライオパネル１８については例えば１０Ｋ乃至２０Ｋ程度の範囲から、選択される。準備運転（Ｓ１０）は、粗引きバルブ（図示せず）などを用いてクライオポンプ１０の内部を動作開始圧力（例えば１Ｐａ程度）まで粗引きすることを含んでもよい。
【００５６】
準備運転（Ｓ１０）は、クライオポンプ１０の再生であってもよい。再生は、今回の真空排気運転の終了後に、次回の真空排気運転の準備のために実行される。再生は、低温クライオパネル１８及び高温クライオパネル１９を再生するいわゆるフル再生、または低温クライオパネル１８のみを再生する部分再生である。
【００５７】
再生は、昇温工程、排出工程、及び冷却工程を含む。昇温工程は、上記の標準運転温度よりも高温である再生温度にクライオポンプ１０を昇温することを含む。フル再生の場合、再生温度は例えば室温またはそれよりいくらか高い温度である（例えば約２９０Ｋないし約３００Ｋ）。昇温工程のための熱源は例えば、冷凍機１６の逆転昇温、及び／または冷凍機１６に付設されるヒータ４０、４２（図７参照）である。
【００５８】
排出工程は、クライオパネル表面から再気化した気体をクライオポンプ１０の外部へ排出することを含む。再気化した気体は、必要に応じて導入されるパージガスとともにクライオポンプ１０から排出される。排出工程においては、冷凍機１６の運転は停止されている。冷却工程は、真空排気運転を再開するために低温クライオパネル１８及び高温クライオパネル１９を再冷却することを含む。冷却工程における冷凍機１６の運転状態は、起動のためのクールダウンと同様である。ただし、冷却工程におけるクライオパネルの初期温度は、フル再生の場合室温レベルにあるが、部分再生の場合には室温と上記の標準運転温度との中間（例えば１００Ｋ〜２００Ｋ）にある。
【００５９】
図３に示されるように、準備運転（Ｓ１０）に続いて真空排気運転（Ｓ１２）が行われる。準備運転が終了し真空排気運転が開始されるときに、クライオポンプ１０と真空チャンバとの間のゲートバルブが開かれる。
【００６０】
真空排気運転（Ｓ１２）は、真空チャンバからクライオポンプ１０へ向かって飛来する気体分子を、極低温に冷却されたクライオパネル表面に凝縮又は吸着により捕捉する運転状態である。高温クライオパネル１９（例えば入口クライオパネル３２）には、その冷却温度で蒸気圧が充分に低くなる気体（例えば水分など）が凝縮される。入口クライオパネル３２の冷却温度では蒸気圧が充分に低くならない気体は入口クライオパネル３２を通過して放射シールド３０へと進入する。低温クライオパネル１８には、その冷却温度で蒸気圧が充分に低くなる気体（例えばアルゴンなど）が凝縮される。低温クライオパネル１８の冷却温度でも蒸気圧が充分に低くならない気体（例えば水素など）は、低温クライオパネル１８の吸着剤に吸着される。このようにしてクライオポンプ１０は真空チャンバの真空度を所望のレベルに到達させることができる。
【００６１】
真空排気運転は標準運転温度を保つ定常的な運転状態である。一方、準備運転期間はクライオポンプ１０のダウンタイム（つまり、真空排気運転の休止期間）にあたるため、なるべく短いことが好ましい。そのため、準備運転においては、通常運転に比べて高い冷凍能力が冷凍機１６に要求される。たいていの場合、準備運転において冷凍機１６は、かなり高い運転周波数（例えば、許容される最高の運転周波数またはその近傍）で運転される。
【００６２】
図４は、典型的なクールダウン運転における温度プロファイルの一例を示す図である。図４の縦軸及び横軸はそれぞれ温度及び時間を表す。図４には、第１ステージ２０の温度Ｔ１及び第２ステージ２１の温度Ｔ２の時間変化を概略的に示す。クールダウンを開始するときの第１ステージ２０の温度Ｔ１及び第２ステージ２１の温度Ｔ２の初期値はともに例えば３００Ｋであり、第１ステージ２０及び第２ステージ２１の目標冷却温度はそれぞれ例えば１００Ｋ、１５Ｋである。また、図４の下部には、冷凍機１６の運転周波数プロファイルの一例を示す。
【００６３】
図４に示すクールダウン運転においては、第１ステージ２０の温度Ｔ１が目標温度１００Ｋに到達するまで冷凍機１６はフルパワーで運転される。このとき冷凍機１６の運転周波数は許容される最大値（例えば運転周波数９５Ｈｚ）に固定される。それにより第１ステージ２０は目標温度１００Ｋまで速やかに冷却される。クールダウン運転の開始から時間Ｔａが経過したとき第１ステージ２０の温度Ｔ１が目標温度１００Ｋに到達する。このとき冷凍機１６はフルパワー運転から上述の１段温度制御に切り換えられる。その後、第１ステージ２０の温度Ｔ１は目標温度１００Ｋに維持される。１段温度制御に切り換えられることで冷凍機１６の運転周波数は、例えば４０Ｈｚ程度へと大幅に低下する。
【００６４】
第２ステージ２１は、冷凍機１６のフルパワー運転によって第１ステージ２０と同様に冷却される。第２ステージ２１のほうが第１ステージ２０よりもいくらか冷却速度が大きいので、第１ステージ２０の温度Ｔ１が目標温度１００Ｋに到達するとき第２ステージ２１はそれよりもいくらか低温（例えば８０Ｋ程度）に冷却されている。しかし、この時点ではまだ第２ステージ２１の目標温度１５Ｋには遠く及ばない。冷凍機１６がフルパワー運転から１段温度制御に切り換えられた後、第２ステージ２１は目標温度１５Ｋへと緩やかに冷却されていく。クールダウン運転の開始から時間Ｔｂが経過したとき第２ステージ２１の温度Ｔ２が目標温度１５Ｋに到達する。このとき第１ステージ２０及び第２ステージ２１の両方がそれぞれの目標冷却温度に到達し、クールダウンは終了する。
【００６５】
このように、クールダウン運転は、冷凍機１６の高温段及び低温段を各々の目標温度に向けて降温する初期冷却段階と、初期冷却段階に後続し冷凍機１６の高温段及び低温段を各々の目標温度に調整する温調段階と、を含んでもよい。初期冷却段階においては冷凍機１６が相対的に高い運転周波数で運転され、温調段階においては冷凍機１６が相対的に低い運転周波数で運転されてもよい。よって、初期冷却段階は高出力クールダウン（または急冷段階）であり、温調段階は低出力クールダウン（または緩冷段階）であってもよい。
【００６６】
クールダウン運転の制御は上述のように、第１温度センサ９０及び第２温度センサ９２の測定温度に基づいて制御部１００により実行される。制御部１００は、クールダウンの当初から、高温段の低温端温度が目標温度またはその近傍の判定しきい値温度に達するまで初期冷却段階を実行してもよい。初期冷却段階が終了するとき、低温段の低温端温度はその目標温度より高温であってもよい。制御部１００は、初期冷却段階の終了により温調段階を開始してもよい。制御部１００は、高温段の低温端温度を目標温度に維持するとともに、低温段の低温端温度を目標温度に降温するように温調段階を実行してもよい。制御部１００は、低温段の低温端温度が目標温度またはその近傍の判定しきい値温度に達するまで温調段階を実行してもよい。
【００６７】
このように高温段に比べて低温段の冷却の完了が遅れるのは例えば、低温クライオパネル１８の質量が大きい場合である。パネルが重いほど冷えにくい。非凝縮性気体（例えば水素）を主として排気するよう設計されているクライオポンプは、低温クライオパネル１８の質量が大きくなる傾向にある。したがって、本実施形態に係るクライオポンプ１０は、特に、水素ガスを主として排気するためのクライオポンプに適している。
【００６８】
ある他の実施形態においては、制御部１００は、クールダウンの当初から、低温段の低温端温度が目標温度またはその近傍の判定しきい値温度に達するまで初期冷却段階を実行してもよい。初期冷却段階が終了するとき、高温段の低温端温度がその目標温度より低温であってもよい。制御部１００は、初期冷却段階の終了により温調段階を開始してもよい。制御部１００は、低温段の低温端温度を目標温度に維持するとともに、高温段の低温端温度を目標温度に昇温するように温調段階を実行してもよい。制御部１００は、高温段の低温端温度が目標温度またはその近傍の判定しきい値温度に達するまで温調段階を実行してもよい。
【００６９】
本実施形態においては、冷却システム１５は、クールダウン運転において少なくとも一時的に、冷凍機１６の高温段に選択的に冷却緩和作用を与えるよう構成されている。例えば、冷却システム１５は、冷凍機１６の熱サイクル周波数の制御から独立して、高温段の冷却能力のみを低下させる。そのために、冷却システム１５は、真空排気運転に比べて高温の作動気体を、クールダウン運転において少なくとも一時的に冷凍機１６の高温段に供給するよう構成されている。
【００７０】
冷却システム１５は、圧縮機３６における流路切替制御によって、冷凍機１６への供給作動気体温度を高くする。制御部１００は、冷凍機１６の運転状態に応じて圧縮機３６における作動気体の流路を切り替える。制御部１００は、冷凍機１６がクールダウン運転ではない場合（例えば通常の真空排気運転の場合）には熱交換器１４５を経由する主流路１４７に作動気体を流し、クールダウン運転の場合にはバイパス路１４９に作動気体を流すよう流路を切り替える。
【００７１】
図５は、本発明のある実施形態に係る圧縮機３６における流路切替制御を説明するためのフローチャートである。この処理は所定の周期で制御部１００により反復される。まず、制御部１００は、冷凍機１６の運転状態を判別する（Ｓ２０）。冷凍機１６がクールダウン運転をしていない場合には（Ｓ２０のＮｏ）、制御部１００は、圧縮機３６において作動気体が主流路１４７を経由するよう三方弁１５１を切り替える（Ｓ２２）。前回の本判定においてもクールダウン運転が行われていない場合には、主流路１４７を経由する状態を継続する。
【００７２】
一方、冷凍機１６がクールダウン運転をする場合には（Ｓ２０のＹｅｓ）、制御部１００は、圧縮機３６において作動気体がバイパス路１４９を経由するよう三方弁１５１を切り替える（Ｓ２４）。前回の判定においてもクールダウン運転が行われている場合には、バイパス路１４９を経由する状態を継続する。
【００７３】
制御部１００は、例えば、クールダウン運転の初期冷却段階に限り、圧縮機３６において作動気体がバイパス路１４９を経由するようにしてもよい。あるいは、制御部１００は、クールダウン運転の完了まで、バイパス路１４９を経由するようにしてもよい。制御部１００は、真空排気運転を開始するまでには作動気体経路を主流路１４７に戻すよう三方弁１５１を切り替える。
【００７４】
このような三方弁１５１の切替動作により、真空排気運転においては作動気体は主流路１４７すなわち熱交換器１４５を経由する一方、クールダウン運転においては作動気体は熱交換器１４５を経由せずにバイパス路１４９を経由する。よって、真空排気運転においては熱交換器１４５により冷却されて低温の作動気体が冷凍機１６へと供給される。一方、クールダウン運転においては、作動気体は熱交換器１４５を経由しないので、圧縮機本体１４０で圧縮熱を与えられて高温となった作動気体がそのまま冷凍機１６へと供給される。
【００７５】
図６は、本発明のある実施形態に係るクールダウン運転における温度プロファイルの一例を示す図である。このクールダウン運転においては、圧縮機３６の流路切替制御によってクールダウン運転の開始から終了まで継続的に高温の作動気体が冷凍機１６に供給される。図４と同様に、図６の縦軸及び横軸はそれぞれ温度及び時間を表す。クールダウンを開始するときの第１ステージ２０の温度Ｔ１及び第２ステージ２１の温度Ｔ２の初期値はともに例えば３００Ｋであり、第１ステージ２０及び第２ステージ２１の目標冷却温度はそれぞれ例えば１００Ｋ、１５Ｋである。図６においては比較のために、図４に示す温度プロファイルを破線で示す。また、図６の下部には、冷凍機１６の運転周波数プロファイルの一例を示す。同様に比較のために、図４に示す運転周波数プロファイルを破線で示す。
【００７６】
図６に示すクールダウン運転においては、第１ステージ２０の温度Ｔ１が目標温度１００Ｋに到達するまで冷凍機１６はフルパワーで運転される。このとき冷凍機１６の運転周波数は許容される最大値（例えば運転周波数９５Ｈｚ）に固定される。それにより第１ステージ２０は目標温度１００Ｋまで速やかに冷却される。
【００７７】
しかし、冷凍機１６に高温の作動気体が供給されているため高温段の冷却能力が低下している。そのため第１ステージ２０の降温速度も低下する（図示されるように温度勾配が緩やかになる）。そうして、クールダウン運転の開始から時間Ｔａ＋ΔＴａが経過したとき第１ステージ２０の温度Ｔ１が目標温度１００Ｋに到達する。このとき冷凍機１６はフルパワー運転から上述の１段温度制御に切り換えられる。その後、第１ステージ２０の温度Ｔ１は目標温度１００Ｋに維持される。１段温度制御に切り換えられることで冷凍機１６の運転周波数は、例えば４０Ｈｚ程度へと大幅に低下する。このように、冷凍機１６に高温の作動気体が供給されることにより、初期冷却段階が時間ΔＴａだけ延長されている。
【００７８】
一方、図６に示されるように、初期冷却段階における第２ステージ２１の降温速度は低下していない。これは上述のように、本実施形態における冷却緩和作用は冷凍機１６の低温段の冷却能力に影響を与えないとみなすことができるからである。言い換えれば、クールダウン運転と真空排気運転との作動気体の温度差は、冷凍機１６の低温段冷却能力に影響を与えないように設定されている。
【００７９】
したがって、第１ステージ２０と第２ステージ２１との温度差が急速に拡大する。よって、図６に示されるように、クールダウン運転の開始から時間Ｔａが経過したときの温度差は、図４に例示する典型的なクールダウンと比べて大きくなる。また、高温段への冷却緩和作用によって１段温度制御への切替が時間ΔＴａだけ遅れることにより、この時間ΔＴａにおける第２ステージ２１の降温速度が大きくなる。このようにして、第１ステージ２０の温度Ｔ１が目標温度１００Ｋに到達するときの第２ステージ２１の温度Ｔ２をより低くすることができる。
【００８０】
図６に例示する温度プロファイルにおいては、クールダウン運転の開始から時間Ｔｂ−ΔＴｂが経過したとき第２ステージ２１の温度Ｔ２が目標温度１５Ｋに到達する。この例では、第１ステージ２０の温度Ｔ１が目標温度１００Ｋに到達するとき第２ステージ２１の温度Ｔ２も目標温度１５Ｋに到達するように、クールダウン運転が調整されている。第１ステージ２０及び第２ステージ２１の両方がそれぞれの目標冷却温度に同時に到達し、クールダウンは終了する。図６に示す例においては、図４に示す典型的な場合に比べて、クールダウン運転時間が時間ΔＴｂだけ短縮されている。
【００８１】
本実施形態によれば、比較的高温の作動気体をクールダウン運転中の冷凍機１６に供給することによって、クールダウン時間を短縮することができる。よって、クライオポンプのダウンタイム（例えば再生時間）を短縮することができる。
【００８２】
クールダウン時間を短くするために冷凍機の冷却能力を高める直接的な方法として、冷凍機の容積を大きくすること、及び／または圧縮機の回収側と供給側との差圧を大きくすることも考えられる。しかし、こうした方法は冷凍機及び／または圧縮機に大規模な設計変更を要するので、製品の価格上昇を招き得る。本実施形態はそうした大きな設計変更を要せずにクールダウン時間を短縮できるという利点もある。
【００８３】
上述の実施形態においては、クールダウン運転の間、継続的に高温の作動気体が冷凍機１６に供給されている。しかし、冷却システム１５は、クールダウン運転において一時的にまたは断続的に冷凍機１６の高温段に選択的に冷却緩和作用を与えるよう構成されていてもよい。このようにしても、同様のクールダウン時間短縮効果を得られることは明らかである。
【００８４】
よって、例えば、冷却システム１５は、少なくとも初期冷却段階の間、冷凍機１６の高温段に冷却緩和作用を与えるよう構成されていてもよい。この場合、初期冷却段階を長くして、冷凍機１６の運転周波数が高い状態を継続または延長することができる。あるいは、少なくとも温調段階の間、冷凍機１６の高温段に冷却緩和作用を与えるよう構成されていてもよい。この場合、高温段への冷却緩和作用を相殺するように冷凍機１６の運転周波数が高くなる。その結果、低温段の冷却能力を高めることができる。
【００８５】
上述の実施形態においては、第１ステージ２０の温度Ｔ１が目標温度に到達するとき第２ステージ２１の温度Ｔ２も目標温度に到達するように、クールダウン運転が調整されている。しかし、図４に示す典型的な場合と同様に、第１ステージ２０の温度Ｔ１が目標温度に到達するとき第２ステージ２１の温度Ｔ２が目標温度より高温となるように、クールダウン運転が調整されていてもよい。あるいは、第１ステージ２０の温度Ｔ１が目標温度に到達するとき第２ステージ２１の温度Ｔ２が目標温度より低温となるように、クールダウン運転が調整されていてもよい。
【００８６】
また、上述の実施形態においては、クールダウン運転の初期は冷凍機１６がフルパワーで運転され、その後１段温度制御に切り換えられている。しかし、制御部１００は、クールダウン運転において当初から１段温度制御を実行してもよい。この場合、第１ステージ２０が降温するにつれて高出力のクールダウンから低出力のクールダウンへと緩やかに移行する。あるいは、制御部１００は、クールダウン運転において２段温度制御を実行してもよい。例えば、制御部１００は、クールダウン運転の初期冷却段階においては２段温度制御を実行し、第２ステージ２１が目標温度近傍まで冷却されたときに１段温度制御に切り替えるようにしてもよい。
【００８７】
図７は、本発明の他の実施形態に係るクライオポンプ１０を模式的に示す図である。クライオポンプ１０は、冷凍機１６の高温段に熱負荷を与えるよう構成されている熱負荷生成要素を備える。制御部１００は、クールダウン運転において少なくとも一時的に冷凍機１６の高温段に選択的に熱負荷を与えるよう熱負荷生成要素を作動させる。熱負荷生成要素によって、冷凍機１６の高温段に選択的に冷却緩和作用が与えられる。この熱負荷生成要素は、高温段の低温端またはその冷却対象を輻射または伝導により加熱するための加熱装置であってもよい。
【００８８】
クライオポンプ１０は、ハウジング３８を加熱するための第１ヒータ４０を備えてもよい。第１ヒータ４０はハウジング３８を加熱することによってハウジング３８から放射シールド３０に輻射熱を与える。このようにして、放射シールド３０への熱負荷を一時的に増加させることができる。第１ヒータ４０は例えば、ハウジング３８の表面（例えば側面）を覆うバンドヒータであってもよい。あるいは、第１ヒータ４０はハウジング３８の外表面に高温ガスを吹き付けるよう構成されていてもよい。
【００８９】
クライオポンプ１０は、第１ステージ２０及び／または放射シールド３０を加熱するための第２ヒータ４２を備えてもよい。第２ヒータ４２は、第１ステージ２０及び／または放射シールド３０に直に取り付けられてもよい。第２ヒータ４２は、例えば、放射シールド３０の外側で第１ステージ２０に取り付けられてもよい。
【００９０】
以上、本発明を実施例にもとづいて説明した。本発明は上記実施形態に限定されず、種々の設計変更が可能であり、様々な変形例が可能であること、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは、当業者に理解されるところである。
【００９１】
例えば、供給作動気体温度を高くするために、バイパス路１４９の設置及び流路切替に代えて、熱交換器１４５の冷却能力を昇温工程において弱めてもよい。例えば熱交換器１４５の冷媒（冷却水）の流量を小さくしたり、あるいは冷却水温度を高めてもよい。あるいは、熱交換器１４５の冷媒流路に、作動気体と熱交換をする主流路と熱交換をしないバイパス路とを設け、上述の実施例と同様に冷凍機１６の運転状態に応じて切り替えてもよい。
【００９２】
上述の実施形態においては、主流路１４７とバイパス路１４９とが作動気体を流すために選択的に使用されているがこれに限られない。主流路１４７とバイパス路１４９との流量比を調整することにより、作動気体温度をいくらか調整するようにしてもよい。
【００９３】
冷却システム１５は、作動気体温度を制御するための加熱要素及び／または冷却要素を作動気体循環回路（例えば、冷凍機１６、低圧導管３５、圧縮機３６、または高圧導管３４）に備えてもよい。
【符号の説明】
【００９４】
１０  クライオポンプ、  １５  冷却システム、  １６  冷凍機、  １８  低温クライオパネル、  １９  高温クライオパネル、  ２０  第１ステージ、  ２１  第２ステージ、  ４０  第１ヒータ、  ４２  第２ヒータ、  １００  制御部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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