特許 5808691 クライオポンプ、及びクライオポンプの再生方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5808691

(24)【登録日】2015年9月18日

(45)【発行日】2015年11月10日

(54)【発明の名称】クライオポンプ、及びクライオポンプの再生方法

(51)【国際特許分類】

   F04B 37/08 20060101AFI20151021BHJP

   F04B 37/16 20060101ALI20151021BHJP

【ＦＩ】

   F04B37/08

   F04B37/16 C

   F04B37/16 A

【請求項の数】7

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2012-37239(P2012-37239)

(22)【出願日】2012年2月23日

(65)【公開番号】特開2013-170568(P2013-170568A)

(43)【公開日】2013年9月2日

【審査請求日】2014年5月21日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002107

【氏名又は名称】住友重機械工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105924

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 賢樹

(74)【代理人】

【識別番号】100109047

【弁理士】

【氏名又は名称】村田 雄祐

(74)【代理人】

【識別番号】100109081

【弁理士】

【氏名又は名称】三木 友由

(74)【代理人】

【識別番号】100116274

【弁理士】

【氏名又は名称】富所 輝観夫

(72)【発明者】

【氏名】福田 奨

【審査官】 田谷 宗隆

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０８−１３５５７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−０６１２３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−０９５７７９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０４Ｂ ３７／０８

Ｆ０４Ｂ ３７／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

１段ステージと、１段ステージより低温に冷却される２段ステージと、を備える冷凍機と、
前記１段ステージにより冷却される１段パネルと、前記２段ステージにより冷却される２段パネルと、を備えるクライオパネルと、
前記１段パネル及び前記２段パネルの少なくとも一方に設けられているパネル温度センサと、
前記１段ステージ及び前記２段ステージの少なくとも一方に設けられているステージ温度センサと、
前記ステージ温度センサの測定温度に基づく真空排気と、前記クライオパネルの昇温工程を含む再生と、を制御し、前記パネル温度センサの測定温度を専ら前記再生において使用するよう構成されている制御部と、を備え、
前記制御部は、前記パネル温度センサの測定温度に基づいて前記昇温工程を完了することを特徴とするクライオポンプ。

【請求項2】

前記制御部は、前記クライオパネルの昇温のために前記冷凍機の昇温運転を制御し、該昇温運転中に前記ステージ温度センサの測定温度を監視し、
前記制御部は、前記ステージ温度センサの測定温度が警告温度に到達したとき前記冷凍機の昇温運転を中止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】

前記パネル温度センサは、前記昇温工程における昇温目標温度を含む測定可能温度域を有し、該測定可能温度域は前記真空排気における前記クライオパネルの冷却目標温度より高い温度範囲であ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１段パネルにおいて伝熱経路の末端部に設けられている１段パネル温度センサと、前記２段パネルにおいて伝熱経路の末端部に設けられている２段パネル温度センサと、を備え、
前記制御部は、１段パネル温度センサの測定温度が１段パネル目標温度に達し、かつ２段パネル温度センサの測定温度が２段パネル目標温度に達したときに前記昇温工程を完了す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】

前記クライオパネルは、前記昇温工程において前記１段パネルが前記２段パネルよりも遅れて昇温目標温度に到達するよう構成されており、
前記パネル温度センサは、少なくとも前記１段パネルに設けられており、
前記制御部は、前記１段パネルの測定温度に基づいて前記昇温工程を完了す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6】

前記クライオパネルは、前記昇温工程において前記２段パネルが前記１段パネルよりも遅れて昇温目標温度に到達するよう構成されており、
前記パネル温度センサは、少なくとも前記２段パネルに設けられており、
前記制御部は、前記２段パネルの測定温度に基づいて前記昇温工程を完了す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7】

クライオポンプの再生方法であって、
ステージ温度センサの測定温度に基づき真空排気を制御することと、
クライオパネルの昇温工程を含む再生を制御することと、を含み、
前記昇温工程は、パネル温度センサの測定温度に基づいて前記昇温工程を完了することを含み、前記パネル温度センサの測定温度は専ら前記再生において使用されることを特徴とする方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、クライオポンプ、クライオポンプの再生方法、クライオポンプの制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

クライオポンプは、極低温に冷却されたクライオパネルに気体分子を凝縮または吸着により捕捉して排気する真空ポンプである。クライオポンプは半導体回路製造プロセス等に要求される清浄な真空環境を実現するために一般に利用される。そうしてクライオパネルに蓄積された気体を外部に排出するために、クライオポンプは定期的に再生される。

【0003】

クライオポンプには通例、温度センサが設けられている。温度センサは例えば、クライオパネルに直に取り付けられている。あるいは、温度センサは、クライオパネルを冷却するための冷凍機に取り付けられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】実開昭６３−４３８０号公報

【特許文献2】特開平８−６８３８０号公報

【特許文献3】特開２００４−２７８６６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

クライオポンプの運転中にクライオパネルの温度はかなり広い範囲を変動する。クライオパネルは真空排気においては極低温に冷却される一方で、再生においては室温またはそれよりいくらか高温まで加熱される。真空排気を中断して再生のためにクライオパネルを昇温するときには、そのクライオパネルの部分間に大きな温度差が過渡的に生じ得る。

【0006】

均一に昇温されたクライオパネルを簡単に得るには、昇温に時間をかけることが１つの有効な方法である。昇温の際にはたいてい、熱源によりクライオパネルが加熱されるとともに、クライオポンプの室内にパージガスが導入される。例えば、この場合、クライオパネルの熱源近傍部位が目標の温度に達した後も、ある時間継続してパージガスを室内に滞留させるという均一化の手法が考えられる。パージガスを介する熱伝達がクライオパネル温度分布の目標温度への均一化に役立つ。パージの継続期間を相当に長くすることで均一化を保証するという実務的な対策があり得る。しかし、そうした対策は、再生時間の短縮化という、クライオポンプへの最も重要な要請の１つに必ずしも整合しない。

【0007】

クライオパネルに多数の温度センサが設置されている場合には、そのクライオパネルを短時間で均一に昇温する制御が可能となるかもしれない。しかし、クライオポンプの製造コストをなるべく小さくするという観点からは、多数の温度センサをクライオパネルに設けるのは現実的でないかもしれない。

【0008】

本発明のある態様の例示的な目的のひとつは、昇温時間の短縮化に役立つよう配置された少数の温度センサを備えるクライオポンプ、そうしたクライオポンプに適する再生方法及び制御装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明のある態様のクライオポンプは、１段ステージと、１段ステージより低温に冷却される２段ステージと、を備える冷凍機と、１段ステージにより冷却される１段パネルと、２段ステージにより冷却される２段パネルと、を備えるクライオパネルと、１段パネル及び２段パネルの少なくとも一方に設けられているパネル温度センサと、１段ステージ及び２段ステージの少なくとも一方に設けられているステージ温度センサと、ステージ温度センサの測定温度に基づく真空排気と、クライオパネルの昇温工程を含む再生と、を制御し、パネル温度センサの測定温度を専ら再生において使用するよう構成されている制御部と、を備える。制御部は、パネル温度センサの測定温度に基づいて昇温工程を完了する。

【0010】

昇温工程のように比較的大きな温度差が現れる過渡的状況においては、ステージ温度センサは必ずしもクライオパネル温度を正確に反映しない。昇温工程の完了をパネル温度センサの測定温度に基づき決定することにより、昇温工程を不必要に長く継続することなく適切に打ち切ることが可能となる。

【0011】

また、パネル温度センサの測定温度は専ら再生において使用される。つまり、パネル温度センサの測定温度は真空排気の制御には使用されない。真空排気はステージ温度センサの測定温度に基づき制御される。これは、クライオパネル測定温度が真空排気におけるクライオパネル温度制御に必ずしも適さないことがあるという本発明者の経験的な知見に基づく。パネル温度センサを再生に専用とし、ステージ温度センサを主として真空排気に用いるという役割分担によって、少数の温度センサでクライオポンプを効率的に管理することができる。

【0012】

制御部は、クライオパネルの昇温のために冷凍機の昇温運転を制御し、該昇温運転中にステージ温度センサの測定温度を監視してもよい。制御部は、ステージ温度センサの測定温度が警告温度に到達したとき冷凍機の昇温運転を中止してもよい。

【0013】

この場合、クライオパネルは冷凍機を熱源とする、いわゆる逆転昇温によって加熱される。冷凍機のほかにヒータをクライオポンプが備えなくてもよいという利点がある。また、警告温度で逆転昇温が中止されることにより、冷凍機を保護することができる。例えば、冷凍機内部の可動要素の焼き付きを防ぐことができる。

【0014】

パネル温度センサは、昇温工程における昇温目標温度を含む測定可能温度域を有してもよい。該測定可能温度域は真空排気におけるクライオパネルの冷却目標温度より高い温度範囲であってもよい。

【0015】

パネル温度センサの測定可能温度域は、真空排気におけるクライオパネルの冷却目標温度を含まない。そうした極低温を測定範囲から外すことにより、汎用の温度センサを採用しやすくなる。昇温目標温度は通常、室温付近にあるから、パネル温度センサとして、例えば熱電対などの一般的なものを用いることができる。汎用品の採用は製造コスト低下に役立つ。

【0016】

クライオポンプは、１段パネルにおいて伝熱経路の末端部に設けられている１段パネル温度センサと、２段パネルにおいて伝熱経路の末端部に設けられている２段パネル温度センサと、を備えてもよい。制御部は、１段パネル温度センサの測定温度が１段パネル目標温度に達し、かつ２段パネル温度センサの測定温度が２段パネル目標温度に達したときに昇温工程を完了してもよい。

【0017】

伝熱経路の末端部は熱源から離れているため、昇温工程においては他の部位より低温である。よって、その測定温度が目標温度に達したとき、他の部位は既に目標温度に達していると評価することができる。

【0018】

クライオパネルは、昇温工程において１段パネルが２段パネルよりも遅れて昇温目標温度に到達するよう構成されていてもよい。パネル温度センサは、少なくとも１段パネルに設けられていてもよい。制御部は、１段パネルの測定温度に基づいて昇温工程を完了してもよい。

【0019】

例えば、１段パネルのための昇温能力に対する１段パネル質量が、２段パネルのための昇温能力に対する２段パネル質量と比較して大きい場合には、２段パネルに比べて１段パネルの昇温に時間がかかる傾向がある。そうした場合には、２段パネルの昇温が先に終わると見込まれるから、１段パネルの測定温度に基づいて昇温工程の完了を決定することができる。

【0020】

クライオパネルは、昇温工程において２段パネルが１段パネルよりも遅れて昇温目標温度に到達するよう構成されていてもよい。パネル温度センサは、少なくとも２段パネルに設けられていてもよい。制御部は、２段パネルの測定温度に基づいて昇温工程を完了してもよい。

【0021】

例えば、２段パネルのための昇温能力に対する２段パネル質量が、１段パネルのための昇温能力に対する１段パネル質量と比較して大きい場合には、１段パネルに比べて２段パネルの昇温に時間がかかる傾向がある。そうした場合には、１段パネルの昇温が先に終わると見込まれるから、２段パネルの測定温度に基づいて昇温工程の完了を決定することができる。

【0022】

本発明の別の態様は、クライオポンプの再生方法である。この方法は、ステージ温度センサの測定温度に基づき真空排気を制御することと、クライオパネルの昇温工程を含む再生を制御することと、を含む。昇温工程は、パネル温度センサの測定温度に基づいて昇温工程を完了することを含む。パネル温度センサの測定温度は専ら再生において使用される。

【0023】

本発明の別の態様は、クライオポンプの制御装置である。この装置は、互いに口径の異なる第１機種と第２機種とを含む複数機種のクライオポンプに共用され、該第１機種は１段パネルが遅れて昇温するよう構成されている小口径のクライオポンプであり、該第２機種は２段パネルが遅れて昇温するよう構成されている大口径のクライオポンプである。昇温工程の完了判定のための温度測定場所の設定が、前記１段パネルと前記２段パネルとのいずれかに選択可能に構成されている。

【0024】

この態様によると、複数機種のクライオポンプに共用される制御装置が提供される。昇温工程完了判定のための温度測定場所を機種ごとに設定することができる。適切な設定により、短縮された昇温工程を機種ごとにもたらすことができる。

【0025】

本発明の別の態様は、クライオポンプの制御装置である。この装置は、昇温工程の完了判定に使用される温度センサがクライオポンプの機種ごとに選択可能に構成されている。

【0026】

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、プログラ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】

【0027】

本発明によれば、昇温時間の短縮化に役立つよう配置された少数の温度センサを備えるクライオポンプ、そうしたクライオポンプに適する再生方法及び制御装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】本発明の一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】本発明の一実施形態に係る再生方法を説明するためのフローチャートである。

【図3】本発明の一実施形態に係る昇温工程を説明するためのフローチャートである。

【図4】本発明の他の一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5】本発明の他の一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】

【0029】

図１は、本発明の一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。

【0030】

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。

【0031】

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。

【0032】

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とを含む断面を示す。クライオポンプ１０は、冷凍機１６と、２段パネル１８と、１段パネル２０と、を備える。

【0033】

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、１段ステージ２２及び２段ステージ２４を備える二段式の冷凍機である。

【0034】

冷凍機１６は冷媒管３４を介して圧縮機３６に接続される。圧縮機３６は、高圧の作動気体を冷凍機１６に供給する。高圧の作動気体は冷凍機１６内の膨張室で断熱膨張をし、寒冷を発生させる。圧縮機３６は、冷凍機１６から回収された低圧の作動気体を圧縮する。作動気体は例えばヘリウムである。圧縮機３６から冷凍機１６へ、また冷凍機１６から圧縮機３６への作動気体の流れは、冷凍機１６内のロータリバルブ（図示せず）により切り替えられる。冷凍機１６はバルブ駆動モータ４０を備える。バルブ駆動モータ４０は、外部電源から電力の供給を受けて、ロータリバルブを回転させる。

【0035】

冷凍機１６は、１段ステージ２２を第１温度レベルに冷却し、２段ステージ２４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、１段ステージ２２は６５Ｋ〜１２０Ｋ程度、好ましくは８０Ｋ〜１００Ｋに冷却され、２段ステージ２４は１０Ｋ〜２０Ｋ程度に冷却される。

【0036】

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。

【0037】

２段パネル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。２段パネル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。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２段ステージ２４に取り付けられている。このようにして、２段パネル１８は、２段ステージ２４に熱的に接続されている。よって、２段パネル１８は第２温度レベルに冷却される。

【0038】

１段パネル２０は、２段パネル１８の外側に設けられている。１段パネル２０は、放射シールド３０と入口クライオパネル３２とを備え、２段パネル１８を包囲する。１段パネル２０は１段ステージ２２に熱的に接続されており、１段パネル２０は第１温度レベルに冷却される。

【0039】

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２段パネル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２段パネル１８との間にあり、２段パネル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２段ステージ２４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１段ステージ２２が固定されている。こうして放射シールド３０は１段ステージ２２に熱的に接続されている。

【0040】

放射シールド３０は、図１に示されるように一体の筒状に構成されていてもよく、また、複数のパーツにより全体として筒状の形状をなすように構成されていてもよい。これら複数のパーツは互いに間隙を有して配設されていてもよい。例えば、放射シールド３０は、１段ステージ２２の軸方向上側に取り付けられる上部シールドと、１段ステージ２２の軸方向下側に取り付けられる下部シールドとに分割されていてもよい。この場合、上部シールドは、上端及び下端が開放された筒型パネルであり、下部シールドは、上端が開放され下端が閉塞された筒型パネルである。

【0041】

入口クライオパネル３２は、２段パネル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。

【0042】

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２段パネル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。

【0043】

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、１段パネル２０と冷凍機１６とが収容されている。ハウジング３８は、１段パネル２０の外側に設けられており、１段パネル２０を囲む。また、ハウジング３８は冷凍機１６を収容する。

【0044】

ハウジング３８は、１段パネル２０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１段パネル２０よりも温度が高い（例えば室温程度）。

【0045】

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。

【0046】

ハウジング３８には、ベントバルブ７０、ラフバルブ７２、及びパージバルブ７４が接続されている。

【0047】

ベントバルブ７０は、クライオポンプ１０の内部空間から外部環境へと流体を排出するための排出ライン８０の例えば末端に設けられている。ベントバルブ７０が開弁されることにより排出ライン８０の流れが許容され、ベントバルブ７０が閉弁されることにより排出ライン８０の流れが遮断される。排出される流体は基本的にはガスであるが、液体または気液の混合物であってもよい。例えばクライオポンプ１０に凝縮されたガスの液化物が排出流体に混在していてもよい。ベントバルブ７０が開弁されることにより、ハウジング３８の内部に生じた陽圧を外部に解放することができる。

【0048】

ラフバルブ７２は、粗引きポンプ７３に接続される。ラフバルブ７２の開閉により、粗引きポンプ７３とクライオポンプ１０とが連通または遮断される。粗引きポンプ７３は典型的にはクライオポンプ１０とは別の真空装置として設けられ、例えばクライオポンプ１０が接続される真空チャンバを含む真空システムの一部を構成する。

【0049】

パージバルブ７４は図示しないパージガス供給装置に接続される。パージガスは例えば窒素ガスである。パージバルブ７４の開閉により、パージガスのクライオポンプ１０への供給が制御される。

【0050】

クライオポンプ１０は、１段ステージ２２の温度を測定するための１段ステージ温度センサ９０と、２段ステージ２４の温度を測定するための２段ステージ温度センサ９２と、を備える。１段ステージ温度センサ９０は、１段ステージ２２に取り付けられている。２段ステージ温度センサ９２は、２段ステージ２４に取り付けられている。以下では説明の便宜上、１段ステージ温度センサ９０及び２段ステージ温度センサ９２を「ステージ温度センサ」と総称することがある。

【0051】

ステージ温度センサは、クライオポンプ１０の真空排気運転及び再生運転の両方において各ステージ温度の監視のために使用される。そのため、ステージ温度センサは、真空排気中のステージ温度と再生中のステージ温度の両方を含む測定可能温度域を有する。つまり、ステージ温度センサは、室温だけでなく例えば２０Ｋ以下の極低温を測定するよう構成されている温度センサである。ステージ温度センサは例えば、白金抵抗温度計または水素蒸気圧温度計である。

【0052】

また、クライオポンプ１０は、１段パネル２０の温度を測定するための１段パネル温度センサ９４と、２段パネル１８の温度を測定するための２段パネル温度センサ９６と、を備える。１段パネル温度センサ９４は、１段パネル２０において伝熱経路の末端部に設けられている。２段パネル温度センサ９６は、２段パネル１８において伝熱経路の末端部に設けられている。

【0053】

ここで、伝熱経路の末端部とは、クライオパネルの昇温中に熱源から遠い場所をいう。例えば、熱源からパネル上のある点までの伝熱経路の長さによって、熱源に近い（伝熱経路が短い）領域と熱源から遠い（伝熱経路が長い）領域とに１段パネル２０を区分することができる。あるいは、同様にして、熱源に近い領域、中間の領域、遠い領域の３つに１段パネル２０を区分することができる。２段パネル１８についても同様である。このとき、熱源から遠い領域を、伝熱経路の末端部とみなしてもよい。冷凍機１６の昇温運転が行われる場合には１段ステージ２２、２段ステージ２４をそれぞれ１段パネル２０、２段パネル１８の熱源とみなすことができる。１段パネル２０、２段パネル１８に加熱用のヒータが設けられている場合には、そのヒータが熱源である。

【0054】

図１においては、１段パネル温度センサ９４は入口クライオパネル３２に設けられている。具体的には、１段パネル温度センサ９４は入口クライオパネル３２の中心部に設けられている。代案として、１段パネル温度センサ９４は放射シールド３０の開口端または閉塞端に設けられてもよい。２段パネル温度センサ９６は、２段パネル１８において２段ステージ２４から最も遠いパネル部材２６の端部に設けられている。以下では説明の便宜上、１段パネル温度センサ９４及び２段パネル温度センサ９６を「パネル温度センサ」と総称することがある。

【0055】

パネル温度センサは、再生中の各パネル温度の監視のために使用される。パネル温度センサは、昇温工程における昇温目標温度を含む測定可能温度域を有する。本実施例においてはパネル温度センサは真空排気中は使用されないので、パネル温度センサは測定可能温度域に極低温を含まなくてもよい。要するに、パネル温度センサは室温レベルを測定可能であればよい。よって、パネル温度センサとして例えば安価な熱電対を使用することができる。

【0056】

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。

【0057】

制御部１００は、クライオポンプ１０の真空排気運転及び再生運転のために冷凍機１６を制御するよう構成されている。また、制御部１００は、主として再生中に必要に応じてベントバルブ７０、ラフバルブ７２、及びパージバルブ７４の開閉を制御する。制御部１００には、１段ステージ温度センサ９０、２段ステージ温度センサ９２、１段パネル温度センサ９４、２段パネル温度センサ９６、及び圧力センサ（図示せず）等の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及び各種バルブに与える制御指令を演算する。

【0058】

真空排気運転においては、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。１段ステージ２２の目標温度は通常、一定値に設定される。１段ステージ２２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。

【0059】

例えば、制御部１００は、１段ステージ２２の目標温度と１段ステージ温度センサ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、バルブ駆動モータ４０の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。

【0060】

クライオポンプ１０への熱負荷が増加したとき１段ステージ２２の温度が高まりうる。１段ステージ温度センサ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、１段ステージ２２は目標温度に向けて冷却される。逆に１段ステージ温度センサ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１段ステージ２２は目標温度に向けて昇温される。

【0061】

典型的なクライオポンプにおいては、熱サイクルの周波数は常に一定とされている。常温からポンプ動作温度への急冷却を可能とするように比較的大きい周波数で運転するよう設定され、外部からの熱負荷が小さい場合にはヒータにより加熱することでクライオパネルの温度を調整する。よって、消費電力が大きくなる。これに対して本実施形態においては、クライオポンプ１０への熱負荷に応じて熱サイクル周波数を制御するため、省エネルギー性に優れるクライオポンプを実現することができる。また、ヒータを必ずしも設ける必要がなくなることも消費電力の低減に寄与する。

【0062】

１段ステージ２２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、２段ステージ２４及び２段パネル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。

【0063】

同様にして、制御部１００は、２段ステージ２４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。制御部１００は例えば、クライオポンプ１０の真空排気を開始するための前処理であるクールダウン工程において２段温度制御をしてもよい。クールダウン工程においては急速にクライオパネルを冷却することが好ましい。このため、制御部１００は、クールダウン工程においては２段温度制御を実行し、２段パネル１８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。

【0064】

上述のように本実施例においては、真空排気運転におけるクライオパネルの温度制御にステージ温度が用いられる。これは、クライオパネルを直接測定して得られた温度がクライオパネルの温度制御に必ずしも適さないことがあるという本発明者の経験的な知見に基づく。

【0065】

一見すると、パネル温度センサがクライオパネルに直に設けられているから、パネル温度センサの測定値に基づいてクライオパネル温度を制御することにより良好な結果が得られるようにみえる。しかし、実際には必ずしもそうではない。パネル温度センサの測定値はステージ温度センサに比べて変動することがある。パネル温度は外部からの輻射熱や気体の氷層堆積などの影響を受けて比較的敏感に変わるためである。真空排気中のクライオパネル温度は安定的であることが好ましいことから、クライオパネル温度制御はステージ温度センサの測定値に基づいて行うことが好適である。よって、本実施例においては、パネル温度センサの測定温度は真空排気運転の制御には使用されない。パネル温度センサの測定温度は、専ら再生において、特に昇温工程において、使用される。

【0066】

上記の構成のクライオポンプ１０による動作を以下に説明する。クライオポンプ１０の作動に際しては、まずその作動前にラフバルブ７２を通じて粗引きポンプ７３でクライオポンプ１０の内部を例えば１Ｐａ程度にまで粗引きする。その後クライオポンプ１０を作動させる。制御部１００による制御のもとで、冷凍機１６の駆動により１段ステージ２２及び２段ステージ２４が冷却され、これらに熱的に接続されている１段パネル２０、２段パネル１８も冷却される。

【0067】

入口クライオパネル３２は、真空チャンバからクライオポンプ１０内部へ向かって飛来する気体分子を冷却し、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）を表面に凝縮させて排気する。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内部へと進入する。進入した気体分子のうち２段パネル１８の冷却温度で蒸気圧が充分に低くなる気体は、その表面に凝縮されて排気される。そ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、２段パネル１８の表面に接着され冷却されている吸着剤により吸着されて排気される。このようにしてクライオポンプ１０は取付先の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。

【0068】

排気運転が継続されることによりクライオポンプ１０には気体が蓄積されていく。蓄積した気体を外部に排出するために、排気運転が開始されてから所定時間が経過したときまたは所定の再生開始条件が満たされたときに、クライオポンプ１０の再生が行われる。再生処理は、昇温工程、排出工程、及び冷却工程を含む。

【0069】

クライオポンプ１０の再生処理は例えば制御部１００により制御される。制御部１００は、所定の再生開始条件が満たされたか否かを判定し、当該条件が満たされた場合には再生を開始する。その場合、制御部１００は、冷凍機１６のクライオパネル冷却運転を中止し、冷凍機１６の昇温運転を開始する。当該条件が満たされていない場合には、制御部１００は再生を開始せず、例えば真空排気運転を継続する。

【0070】

図２は、本発明の一実施形態に係る再生方法を説明するためのフローチャートである。再生処理は、排気運転中のクライオパネル温度よりも高温である再生温度にクライオポンプ１０を昇温する昇温工程を含む（Ｓ１０）。図２に示す再生処理の一例は、いわゆるフル再生である。フル再生は、クライオポンプ１０の１段パネル２０及び２段パネル１８を含むすべてのクライオパネルを再生する。クライオパネルは真空排気運転のための冷却温度から再生温度まで加熱される。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）。

【0071】

昇温工程は、逆転昇温を含む。一実施例においては逆転昇温運転は、冷却運転とは冷凍機１６内のロータリバルブを逆方向に回転させることにより、作動気体に断熱圧縮を生じさせるよう作動気体の吸排気のタイミングを異ならせる。こうして得られる圧縮熱で冷凍機１６は１段ステージ２２及び２段ステージ２４を加熱する。１段パネル２０は１段ステージ２２を熱源として加熱され、２段パネル１８は２段ステージ２４を熱源として加熱される。

【0072】

制御部１００は、クライオパネル温度の測定値が目標温度に達したか否かを判定する。制御部１００は、目標温度に達するまでは昇温を継続し、目標温度に達した場合には昇温工程を終了する。昇温工程についての詳細は、図３を参照して後述する。

【0073】

昇温工程が完了すると、制御部１００は、排出工程を開始する（Ｓ１２）。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。再気化した気体は例えば排出ライン８０を通じて、または粗引きポンプ７３を使用して、外部に排出される。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。

【0074】

制御部１００は例えば、クライオポンプ１０の内部の圧力測定値に基づいて、気体排出が完了したか否かを判定する。例えば、制御部１００は、クライオポンプ１０内の圧力が所定のしきい値を超えている間は排出工程を継続し、圧力がそのしきい値を下回った場合に排気工程を終了し冷却工程を開始する。

【0075】

冷却工程は、真空排気運転を再開するためにクライオパネルを再冷却する（Ｓ１４）。冷凍機１６の冷却運転が開始される。制御部１００は、ステージ温度の測定値が真空排気運転のための目標冷却温度に達したか否かを判定する。制御部１００は、目標冷却温度に到達するまでは冷却工程を継続し、当該冷却温度に達した場合には冷却工程を終了する。この冷却工程は上述のクールダウン工程と同一であってもよい。こうして再生処理は完了する。クライオポンプ１０の真空排気運転が再開される。

【0076】

図３は、本発明の一実施形態に係る昇温工程（Ｓ１０）を説明するためのフローチャートである。図３に示されるように、昇温工程は、パネル温度判定（Ｓ２６）とステージ温度判定（Ｓ２２）の２つの判定処理を含む。このうちパネル温度判定（Ｓ２６）は、昇温工程を終了してよいか否かを決める昇温工程の完了判定である。ステージ温度判定（Ｓ２２）は、冷凍機１６の保護のための判定処理である。ステージ温度判定（Ｓ２２）は、本実施例の昇温工程に必須ではない。

【0077】

昇温工程において制御部１００はまず、昇温開始処理を行う（Ｓ２０）。昇温開始処理は例えば、冷凍機１６の昇温運転（いわゆる逆転昇温）を開始することと、クライオポンプ１０へのパージガスの供給を開始すること、とを含む。クライオパネルを高速に昇温するために、制御部１００は、逆転昇温において例えば最大の運転周波数で冷凍機１６を制御する。また、制御部１００は、パージバルブ７４を開いてパージガスをクライオポンプ１０の内部空間１４に導入する。

【0078】

制御部１００は、ステージ温度判定を行う（Ｓ２２）。ステージ温度判定は、冷凍機１６の昇温運転中にステージ温度センサの測定温度を監視する処理である。制御部１００は、ステージ温度センサの測定温度が警告温度に到達したか否かを判定する。具体的には、１段ステージ温度センサ９０の測定温度が第１警告温度に到達したこと、及び、２段ステージ温度センサ９２の測定温度が第２警告温度に到達したこと、のうち少なくとも一方が成立したとき、制御部１００は、ステージ温度センサの測定温度が警告温度に到達したと判定する（Ｓ２２のＮＧ）。

【0079】

第１警告温度は１段パネル２０の目標温度よりも高温に設定され、第２警告温度は２段パネル１８の目標温度よりも高温に設定される。また、第１警告温度及び第２警告温度は例えば冷凍機１６の耐熱温度に基づき設定される。つまり、第１警告温度及び第２警告温度はクライオパネルの目標温度と冷凍機１６の耐熱温度の間に設定される。本実施例では第１警告温度及び第２警告温度は、冷凍機１６の耐熱温度から所定の余裕を差し引いた値に設定される。第１警告温度及び第２警告温度は等しくてもよい。

【0080】

ステージ温度センサの測定温度が警告温度に到達したと判定されたとき（Ｓ２２のＮＧ）、制御部１００は、冷凍機１６の昇温運転を中止する（Ｓ２４）。冷凍機１６の運転は停止される。パージガスの供給は停止される。併せて、制御部１００は、冷凍機１６が耐熱温度に接近していることを表す警告を出力してもよい。このようにすれば、冷凍機１６を保護することができる。例えば、冷凍機１６内部の可動要素（例えばディスプレーサ）の焼き付きを防ぐことができる。

【0081】

一方、ステージ温度センサの測定温度が警告温度に到達していないと判定されたとき（Ｓ２２のＯＫ）、制御部１００は、パネル温度判定を行う（Ｓ２６）。制御部１００はパネル温度センサの測定温度が目標温度に到達したか否かを判定する。目標温度は上述の再生温度から選択される（例えば約２９０Ｋないし約３００Ｋ）。１段パネル２０の目標温度と２段パネル１８の目標温度とは等しくてもよいし、異なっていてもよい。

【0082】

具体的には、制御部１００は、１段パネル温度センサ９４の測定温度が１段パネル２０の目標温度に達したか否かを判定する。また、制御部１００は、２段パネル温度センサ９６の測定温度が２段パネル１８の目標温度に達したか否かを判定する。そうして、１段パネル温度センサ９４及び２段パネル温度センサ９６の測定温度がそれぞれ目標温度に達した場合に、制御部１００は、パネル温度センサの測定温度が目標温度に到達したと判定する（Ｓ２６のＯＫ）。

【0083】

パネル温度センサの測定温度が目標温度に到達したと判定されたとき（Ｓ２６のＯＫ）、制御部１００は、昇温工程を終了する（Ｓ２８）。冷凍機１６の運転は停止され、パージガスの供給は停止される。その後、上述のように、制御部１００は、排出工程を開始する（図２のＳ１２）。

【0084】

パネル温度センサの測定温度が目標温度に到達していないと判定されたとき（Ｓ２６のＮＧ）、制御部１００は、昇温工程を継続する。冷凍機１６の昇温運転及びパージガスの供給は継続される。所定時間後に（例えば次回の制御周期で）、制御部１００は、パネル温度判定（Ｓ２６）及びステージ温度判定（Ｓ２２）を再度行う。

【0085】

なお、冷凍機１６の昇温運転が中止されたとき（Ｓ２４）、制御部１００は所定期間待機し、昇温運転を再開してもよい。待機することにより冷凍機１６から熱が自然に放出され冷却される。待機中、パージガスの供給は継続されてもよい。制御部１００は待機中に待機温度まで冷却されたことを条件として昇温運転を再開してもよい。すなわち、制御部１００はステージ温度センサの測定温度が待機温度を下回った場合に昇温運転を再開してもよい。待機温度は例えば警告温度から所定の余裕を差し引いた値に設定される。

【0086】

ところで、真空排気中は１段パネル２０及び２段パネル１８それぞれの温度分布は比較的均一化されているため、ステージ温度はパネル温度を良好に代表する。しかし、昇温中はそうとは限らない。昇温中はステージ温度センサは熱源の温度を測定することになる。そのため、ステージ温度センサの測定温度はクライオパネルの実際の温度よりも高温を表しがちである。

【0087】

ステージ温度センサの測定温度に基づいて昇温工程を完了すると、実際にはクライオパネルに低温部位が残されたまま昇温が不十分に終わるかもしれない。それを避けるには、ステージ温度が目標温度に達した後も冷凍機１６の昇温運転をしばらく継続するという手法が考えられる。あるいは冷凍機１６の昇温運転は終了させパージのみを継続するという手法が考えられる。しかし、こうして継続された昇温工程の打ち切りを、ステージ温度センサの測定温度に基づいて決定することは容易でない。

【0088】

本実施例によれば、１段パネル温度センサ９４及び２段パネル温度センサ９６はそれぞれ１段パネル２０及び２段パネル１８において熱源（即ち１段ステージ２２及び２段ステージ２４）から離れた場所に設けられている。こうした場所は昇温工程において他の場所よりも温度が低い。そのため、１段パネル温度センサ９４及び２段パネル温度センサ９６はそれぞれ１段パネル２０及び２段パネル１８の低温部位の温度を測定することができる。

【0089】

制御部１００は、１段パネル温度センサ９４の測定温度が１段パネル目標温度に達し、かつ２段パネル温度センサ９６の測定温度が２段パネル目標温度に達したときに昇温工程を完了する。すなわち、制御部１００は、クライオパネルの低温部位の測定温度が目標温度に達したときに昇温工程を完了する。したがって、昇温工程を不必要に長く継続することなく適切に打ち切ることができる。よって、本実施例によれば、昇温時間ひいては再生時間を短くすることができる。

【0090】

図４は、本発明の他の一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。図４に示すクライオポンプ１０はパネル温度センサが１段パネル２０にのみ設けられている点で、図１に示すクライオポンプ１０とは異なる。図４に示すクライオポンプ１０は、１段パネル温度センサ９４を備えるが、２段パネル温度センサ９６を備えていない。その余の点については図４及び図１に示すクライオポンプ１０は共通する構成を備える。同様の箇所については冗長を避けるため説明を適宜省略する。

【0091】

制御部１００は、１段パネル温度センサ９４の測定温度に基づいて昇温工程を完了する。具体的には、制御部１００は、１段パネル温度センサ９４の測定温度が１段パネル２０の目標温度に達したか否かを判定する。制御部１００は、１段パネル温度センサ９４の測定温度が目標温度に到達したと判定したとき、昇温工程を終了する。

【0092】

図５は、本発明の他の一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。図５に示すクライオポンプ１０はパネル温度センサが２段パネル１８にのみ設けられている点で、図１に示すクライオポンプ１０とは異なる。図５に示すクライオポンプ１０は、２段パネル温度センサ９６を備えるが、１段パネル温度センサ９４を備えていない。その余の点については図５及び図１に示すクライオポンプ１０は共通する構成を備える。同様の箇所については冗長を避けるため説明を適宜省略する。

【0093】

制御部１００は、２段パネル温度センサ９６の測定温度に基づいて昇温工程を完了する。具体的には、制御部１００は、２段パネル温度センサ９６の測定温度が２段パネル１８の目標温度に達したか否かを判定する。制御部１００は、２段パネル温度センサ９６の測定温度が目標温度に到達したと判定したとき、昇温工程を終了する。

【0094】

昇温工程において１段パネル２０が２段パネル１８よりも遅れて昇温目標温度に到達するようクライオポンプ１０が構成されている場合には、図４に示す構成を採用することができる。一方、昇温工程において２段パネル１８が１段パネル２０よりも遅れて昇温目標温度に到達するようクライオポンプ１０が構成されている場合には、図５に示す構成を採用することができる。図４及び図５に示す構成は、パネル温度センサが１つでよいという点で図１に示す構成よりも簡素であるという利点をもつ。

【0095】

標準的なクライオポンプの設計に際して、図４及び図５の構成のうちいずれを採用すればよいかについては、一概には決められない。クライオポンプ業界の実情として、標準的な仕様をもつクライオポンプは、吸気口１２の口径の異なる複数の機種が市場に提供されている。これら複数機種は、共通の設計思想のもとで口径を変えて設計されている。クライオポンプ１０の例えば用途や取付場所に応じて、使用すべきクライオポンプ１０の口径が選択される。

【0096】

そうした標準品においては１段パネル２０と２段パネル１８とで昇温の所要時間は異なるのが普通である。１段パネル２０と２段パネル１８とで同時に昇温が開始されても、完了する時点は異なる。昇温時間を決める主要なパラメタの１つはクライオパネルの質量である。クライオパネルの材質が同一である場合、重いパネルは軽いパネルよりも昇温に時間がかかる。よって、１段パネル２０と２段パネル１８の質量の関係が昇温完了の順序を左右する。重いパネルの昇温完了が遅くなる傾向にある。

【0097】

より正確には、クライオパネルのための昇温能力に対するそのクライオパネルの質量（言い換えれば、単位昇温能力あたりのクライオパネル質量）が、昇温時間に影響する。ここで、昇温能力とはクライオパネルに与えられる単位時間あたりの熱量である。ヒータによる昇温の場合、昇温能力とはヒータからクライオパネルに与える単位時間あたりの熱量である。逆転昇温の場合、昇温能力とは冷凍機のステージからクライオパネルに与える単位時間あたりの熱量である。逆転昇温の昇温能力は例えば冷凍機のステージの冷凍能力に対応する大きさである。

【0098】

例えば、２段ステージ２４の昇温能力（または冷凍能力）に対する２段パネル１８の質量が、１段ステージ２２の昇温能力（または冷凍能力）に対する１段パネル２０の質量と比較して大きい場合には、１段パネル２０に比べて２段パネル１８の昇温に時間がかかる。逆に、１段の単位昇温能力あたりパネル質量が２段よりも大きい場合には、１段パネル２０の昇温により長い時間がかかる。

【0099】

複数機種が共通の設計思想のもとにある場合には、それら複数機種間で１段パネル２０と２段パネル１８の昇温完了順序も共通するようにみえる。複数機種で例えば１段パネル２０の昇温完了が共通して遅いのであれば、１段パネル２０の測定温度で昇温完了を決定することができる。しかし、実際には、互いに口径の異なる複数機種のうちある機種で１段パネル２０が遅れて昇温するとき、他の機種でも１段パネル２０が遅れて昇温するとは限らない。

【0100】

クライオポンプ１０の口径もまた、１段パネル２０と２段パネル１８の質量の関係に影響を与えうる。ある標準的なクライオポンプ１０の設計においては、ポンプ口径が大きくなるとき、１段パネル２０よりも２段パネル１８のほうが質量が増えやすい傾向にある。これは一種の寸法効果による。１段パネル２０はハウジング３８に沿う筒形状をとり、２段パネル１８はその中心部を占める。よって、口径が大きくなるとき、傾向として、１段パネル２０はポンプ内部空間１４の表面積に応じて質量が増し、２段パネル１８は内部空間１４の体積に応じて質量が増す。そのため、２段パネル１８の質量のほうが増える度合いが大きくなりがちである。そうすると、小口径のクライオポンプでは２段／１段の質量比が小さく、大口径のクライオポンプでは２段／１段の質量比が大きくなる。

【0101】

この場合、小口径のクライオポンプでは、２段／１段の質量比が小さく、１段パネル２０が遅れて昇温することになる。例えば、８インチのクライオポンプでは、１段パネル２０の昇温に時間がかかる。大口径のクライオポンプでは、２段／１段の質量比が大きく、２段パネル１８が遅れて昇温する。例えば、１２インチのクライオポンプでは、２段パネル１８の昇温に時間がかかる。質量比のある境界値で、昇温完了順序が入れ替わる。

【0102】

一般的なクライオポンプにおいて再生のための制御処理は、機種ごとに個別に最適な処理が設計されているか、他の機種での最適処理をそのまま（または微調整して）適用している。個別的な最適設計は手間がかかる。他の機種の最適処理を流用しても、それが適切である保証はない。特に、２つの機種で２段／１段の昇温完了順序が異なる場合には、流用すべきではない。

【0103】

そこで、図４及び図５に示すクライオポンプ１０の制御部１００においては、昇温工程の完了判定のための温度測定場所の設定が、クライオポンプの機種ごとに選択可能に構成されている。具体的には、温度測定場所を１段パネル２０と２段パネルのいずれに設定するか（昇温工程の完了判定に１段パネル温度センサ９４と２段パネル温度センサ９６のいずれを用いるか）を選択するよう構成されている。適切な設定により、短縮された昇温工程を機種ごとにもたらすことができる。

【0104】

制御部１００は、機種名と昇温完了判定のための温度センサ設定とを関連づけて記憶する。機種名は、（口径ごとに機種が１つの場合には、または複数あっても昇温順序が共通の場合には）口径でもよい。こうした設定はクライオポンプ１０の製造段階（または設計段階、または使用場所への据付段階）で行われる。クライオポンプ１０の使用中には設定は変更されない。

【0105】

制御部１００は、昇温完了判定のための温度センサ設定以外のその他の設定については機種によらず共通化されていてもよい。例えば、真空排気運転に使用される温度センサは共通化されている。例えば１段温度制御のための温度センサは１段ステージ温度センサ９０に固定されている。このようにして、複数機種のクライオポンプに共用される制御装置が提供される。

【0106】

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。

【0107】

例えば、１段パネル温度センサ９４は１段パネル２０の任意の部位に取り付けられ、２段パネル温度センサ９６は２段パネル１８の任意の部位に取り付けられてもよい。例えば、パネルの低温部位の温度を推定できる場合には、パネル温度センサは必ずしも伝熱経路の末端部に設置されなくてもよい。

【0108】

図４及び図５に示す実施例のように昇温完了決定のための温度センサを予め決めておくのではなく（決め打ちではなく）、図１に示す実施例のようにパネル温度センサを複数有する構成において昇温中に昇温完了決定のための温度センサを決めてもよい。制御部１００は、昇温中に複数のパネル温度センサを監視し、選択されたパネル温度センサに基づいて昇温工程の完了判定をしてもよい。

【0109】

昇温開始当初は１段パネル温度センサ９４の測定温度が２段パネル温度センサ９６の測定温度より高い（即ち１段＞２段）。よって、その大小関係が昇温中に逆転したら（即ち１段＜２段）、明らかに１段パネル２０の昇温速度が遅いことになる。よって、１段パネル温度センサ９４を用いて昇温工程の完了判定をすることができる。一方、そうした逆転が検出されなければ、２段パネル温度センサ９６を用いて昇温工程の完了判定をすることができる。

【0110】

ある実施例においては、昇温工程は、急速昇温と低速昇温とを含んでもよい。急速昇温は、冷却運転におけるクライオパネル冷却温度（即ち昇温開始当初）から昇温速度切替温度まで比較的高速にクライオパネルを加熱する。低速昇温は、その昇温速度切替温度から再生温度まで急速昇温より低速にクライオパネルを加熱する。昇温速度切替温度は例えば２００Ｋ乃至２５０Ｋの温度範囲から選択される温度である。制御部１００は、パネル温度センサの測定温度に基づいて急速昇温の完了判定（即ち急速昇温から低速昇温への切替）をしてもよい。

【符号の説明】

【0111】

１０ クライオポンプ、 １６ 冷凍機、 １８ ２段パネル、 ２０ １段パネル、 ２２ １段ステージ、 ２４ ２段ステージ、 ９０ １段ステージ温度センサ、 ９２ ２段ステージ温度センサ、 ９４ １段パネル温度センサ、 ９６ ２段パネル温度センサ、 １００ 制御部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】