[發明專利]超低溫冷凍裝置及真空裝置

有效

• 申請號: 200910118136.1
• 申請日: 2005-01-05
• 公開（公告）號: CN101504209A
• 公開（公告）日: 2009-08-12
• 發明（設計）人: 高橋正幸;八木昌文;清水寬正;友澤章;池田昌彥;鹽野真士
• 申請（專利權）人: 新明和工業株式會社
• 主分類號: F25B9/10
• 分類號: F25B9/10;F25B47/02;F25B49/02;B65D81/18
• 代理公司: 北京尚誠知識產權代理有限公司
• 代理人: 龍 淳

本申請是2005年1月5日遞交的發明名稱為“超低溫冷凍裝置、冷凍 系統及真空裝置”的申請200580002097.9的分案申請

技術領域

本發明，關于一種為產生超低溫冷量的超低溫冷凍裝置、冷凍 系統及真空裝置。

背景技術

迄今為止，作為為產生-100℃以下的超低溫冷量的冷凍系統， 如專利文獻1、2、3所示，混合沸點溫度不同的復數種冷媒形成的 非共沸點混合冷媒封入冷媒回路的混合冷媒方式超低溫冷凍裝置已 為所知。該種超低溫冷凍裝置，如設置于襯底(晶片)等制造用真空 成膜裝置真空罐內的水分由冷凍去除從而提高真空水準。

該冷凍系統的冷媒回路，其基本構成為包括如：壓縮機、冷凝 器、復數級氣液分離器、復數級的氣液分離器、復數級的分級熱交 換器、復數個減壓器及冷卻器(蒸發器)。從上述壓縮機噴出的混合 冷媒中，主要是把高沸點冷媒由冷凝器冷凝后，在第一氣液分離器 分離液體冷媒和氣體冷媒，將該氣體冷媒在第一級分級熱交換器的 一次一側，與上述分離后并減壓后的液體冷媒熱交換并冷卻。還有， 第二級以后的分級熱交換器亦進行同樣的熱交換。也就是，各級的 氣液分離器中，分離由上一級分級熱交換器冷凝的冷媒的氣體冷媒 和液體冷媒。該分離后的冷媒由減壓器減壓后，于對應的上述各級 熱交換器蒸發，由該蒸發熱冷凝來自上述氣液分離器的氣體冷媒。 并且，在復數級的分級熱交換器上按照混合冷媒從高沸點到低沸點 的順序各自冷凝上述冷媒。再將從最后一級分級熱交換器一次一側 流出的冷媒由毛細管等減壓器減壓后，將該冷媒在冷卻器蒸發。由 此，產生-100℃以下的超低溫冷量，由此冷卻部的冷量冷卻欲冷卻 的物體，如捕捉真空罐中的水分。再有，將在此冷卻器進行了冷卻 作用蒸發后的氣體冷媒返回到最終一級的分級熱交換器，然后在使 其經過各級的分級熱交換器二次一側回到壓縮機。

再有，上述減壓器及冷卻器設置了的主冷媒回路并列連接著副 冷媒回路，在該副冷媒回路上設置了過冷卻器用減壓器。在上述冷 凝器和冷卻器之間，具有流淌從上述冷凝器噴出的冷媒的一次一側， 與該一次一側的冷媒能夠進行熱交換的二次一側的由熱交換器形成 的過冷卻器，將一次一側的冷媒與二次一側的冷媒進行熱交換使的 冷卻。另一方面，過冷卻器用減壓器，是為減壓上述過冷卻器與二 次一側熱交換所提供的液體冷媒的器具。

還有，上述混合冷媒中，為防止壓縮機內軸承等磨損混入冷凍 機油，在壓縮機噴出一側到冷凝器之間，設置了從混合冷媒除去冷 凍機油的分油器，防止由于冷凍機油提供給冷卻器而凝固降低冷卻 效率。

再有，這種混合冷媒式超低溫冷凍裝置中，在其開始啟動等時， 因為低溫沸點成份冷媒沒有充分凝結，出現噴出壓力上升超過冷凍 裝置的耐壓情況。為此，另外設置緩沖罐，通過使這個緩沖罐與冷 媒回路由包括當冷媒回路中的壓力超過所規定的壓力(如比設計耐 壓稍稍低一些的壓力)時而動作的閥門的管線連接，使高壓冷媒暫時 進入緩沖罐，可以使降低了噴出壓力的運行繼續。

再有，專利文獻4所示中，緩沖罐與壓縮機吸入一側由回流管 連接，使緩沖罐內的冷媒循環。

還有，上述真空成膜裝置中，是由冷卻器(主冷卻器)捕捉水分， 在不成膜時停止冷凍裝置的平常運轉，冷卻器的除霜就成為必要了。 為此，對上述冷凍裝置，將壓縮機噴出口與冷卻器用防凍回路連接， 通過將壓縮機噴出氣體進行供給冷卻器的防凍運轉，進行冷卻器的 除霜。 (專利文獻1)實用新型登錄第2559220號公報 (專利文獻2)特開平2-67855號公報 (專利文獻3)特開平6-347112號公報 (專利文獻4)特開平6-159831號公報 (發明所要解決的課題)

但是，上述以前的冷凍系統中，存在下述的問題。

(1)首先，如上所述在連接了過冷卻器的冷凍系統中，通常設定 為主冷卻器和過冷卻器二次一側所流過冷媒的流量相互相同。