[發明專利]用于減少噪音及振動的超低溫冷凍機及具有其的低溫泵

有效

• 申請號: 201410717716.3
• 申請日: 2014-12-01
• 公開（公告）號: CN104713262A
• 公開（公告）日: 2015-06-17
• 發明（設計）人: 李東柱;韓明熙
• 申請（專利權）人: GVT有限公司
• 主分類號: F25B9/00
• 分類號: F25B9/00;F04B37/08;F04B39/00
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 徐金國

技術領域

本發明涉及為了營造高真空甚至超高真空環境而使用的用于減少噪音及振動的超低溫冷凍機及具有其的低溫泵(Cryocooler?for?reducing?noise?and?vibration?and?cryopump?having?the?same)。

背景技術

低溫泵(Cryopump)是在包括半導體生產領域的各種工業領域中為了營造高真空甚至超高真空的環境而使用的裝備。低溫泵通過將泵內部的溫度降低至例如絕對溫度8K(約-265℃)水平，降低氣體分子的運動量，以冷凝或捕集方式使其無法運動，進而營造真空。

低溫泵的運行原理的特征在于，雖利用一般冷凍循環，但使用氫(H₂)或氦(He)作為冷媒。低溫泵如一般的空調的冷凍系統，基本結構要素有起到室內機作用的泵本體和起到室外機作用的壓縮機(compressor)。并且，補充使用可確認溫度的顯示器。

圖1為表示現有的低溫泵的結構的示意圖。

低溫泵包括泵主體10和借助凸緣與這種泵主體10相連接的超低溫冷凍機20。超低溫冷凍機20通過軟管30與壓縮機40相連接。

超低溫冷凍機20與腔形態的一檔陣列22相連接，在一檔陣列22的上部配置有擋板(baffle)23。在一檔陣列22的內部設置有與超低溫冷凍機20的上端相連接的二檔陣列24。

泵主體10通過閘門閥2與需要真空的制程腔體1相連接。在閘門閥2開放狀態下，借助低溫泵可將制程腔體1內部變成高真空甚至超高真空。

一檔陣列22的溫度大致維持為30至80K，二檔陣列24的溫度下降至10K，冷凝及吸附氬(Ar)、氮(N₂)、氧(O₂)等類型II氣體。并且，如同氫(H₂)、氖(Ne)等類型III氣體由被附著于陣列24的活性炭吸附。

在壓縮機40中被壓縮的冷媒氣體(例如，氦)通過軟管30移動至超低溫冷凍機20后，在超低溫冷凍機20內部一邊膨脹，一邊下降溫度。稱此為G-M冷凍原理，通過這種原理，冷凍機的各檔的溫度下降至超低溫，下降至低壓的冷媒再次根據G-M冷凍原理，在內部往復機中經過熱交換過程后，通過軟管30被回收至壓縮機。

借助位于超低溫冷凍機20的內部的閥、往復機等的運作，在超低溫冷凍機20中周期性地發生高壓和低壓的反復，因此，會產生恒定頻率的噪音的振動。這種噪音和振動經過超低溫冷凍機20的凸緣部21、泵主體10的凸緣部11被傳遞至泵主體10。由于泵主體10借助閘門閥2與制程腔體1相連接，因此，從超低溫冷凍機20向泵主體10傳遞的振動能夠輕易地傳遞到制程腔體1。

這種噪音和振動在要求精確度并且對噪音及振動成分敏感的工作環境的制造領域中會產生不良影響，因此，需要可減少低溫泵產生的噪音和振動的方法。

現有技術文獻

專利文獻

韓國專利申請第10-2012-0110362號

發明內容

因此，本發明是鑒于上述情況而發明的，目的在于提供一種通過減少在低溫泵中冷媒氣體借助冷凍循環而進行循環的過程中，高壓和低壓周期性反復而產生的噪音和振動的用于減少噪音及振動的超低溫冷凍機及具有該超低溫冷凍機的低溫泵。

根據用于實現上述目的的本發明的一方面，提供一種超低溫冷凍機，通過使冷媒氣體膨脹來形成超低溫，該超低溫冷凍機包括：冷凍機本體，具有收容空間；氣缸本體，與上述冷凍機本體相連接，并具有收容空間；馬達，收容于上述冷凍機本體內；往復機，收容于上述氣缸本體內，與上述馬達動力連接，借助上述馬達的旋轉運動來進行直線運動；流入閥，收容于上述冷凍機本體內，與壓縮機相連接，用于使冷媒氣體流入上述氣缸本體內；流出閥，收容于上述冷凍機本體內，與壓縮機相連接，用于使上述氣缸本體內的冷媒氣體流出；流入擴散器，配置于上述流入閥的前端或后端，并具有多個開口，且隨著上述流入閥的開放，冷媒氣體通過上述流入擴散器，流入上述氣缸本體內。

上述流入擴散器的上述開口的大小為直徑1mm以下。

并且，上述超低溫冷凍機還包括流出擴散器，配置于上述流出閥的前端或后端，并具有多個開口，且隨著上述流出閥的開放，冷媒氣體通過上述流出擴散器而流出。

并且，上述流入擴散器由80至250目的篩網形成。

并且，上述超低溫冷凍機還包括閥板，配置于上述流入擴散器的上部，形成有能夠使冷媒氣體向上述氣缸本體內流動的多個開口，且上述閥板的上述開口的大小為上述流入擴散器的上述開口的大小的5至30倍。