CN113196199B - 温度控制系统以及温度控制方法 - Google Patents
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Abstract
温度控制系统具备:循环流路,其包含调温对象和收纳有调节为包含调温对象的目标温度在内的规定温度范围的流体的容器;第一调温器,其在循环流路中配置在容器与调温对象之间,对向调温对象供给的流体的温度进行调节。
Description
技术领域
本发明涉及温度控制系统以及温度控制方法。
背景技术
在半导体制造装置的技术领域中,使用如专利文献1所公开的温度控制系统。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:(日本)特开2013-105359号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
专利文献1所公开的温度控制系统通过对可变阀的阀开度进行控制来调节流体的温度。当可变阀的阀开度不能高精度地控制时,存在不能够高精度地控制流体的温度的可能性。例如当可变阀发生控制延迟时,难以高精度地控制流体的温度。
本发明的方式的目的在于高精度地控制流体的温度。
用于解决技术问题的技术方案
依照本发明的方式,能够提供一种温度控制系统,该温度控制系统具备:循环流路,其包含调温对象以及收纳有调节为包含所述调温对象的目标温度在内的规定温度范围的流体的容器;第一调温器,其在所述循环流路中配置在所述容器与所述调温对象之间,对向所述调温对象供给的流体的温度进行调节。
发明的效果
根据本发明的方式,能够高精度地控制流体的温度。
附图说明
图1是表示第一实施方式的温度控制系统的结构图。
图2是表示第一实施方式的温度控制系统的块图。
图3是示意性地表示第一实施方式的第一调温器的一个例子的图。
图4是将第一实施方式的调温部的一部分放大后的剖视图。
图5是用于说明第一实施方式的阀门系统的操作的图。
图6是表示第一实施方式的温度控制方法的流程图。
图7是用于说明第一实施方式的第二调温器的操作的图。
图8是表示第二实施方式的温度控制系统的结构图。
图9是表示第二实施方式的温度控制系统的块图。
图10是用于说明第二实施方式的阀门系统的操作的图。
图11是用于说明第三实施方式的阀门系统的操作的图。
图12是表示第四实施方式的温度控制系统的结构图。
图13是表示第四实施方式的温度控制系统的块图。
图14是表示第五实施方式的温度控制系统的结构图。
图15是表示第五实施方式的温度控制系统的块图。
图16是表示第六实施方式的温度控制系统的结构图。
图17是表示第七实施方式的温度控制系统的结构图。
具体实施方式
下面,参照附图,针对本发明的实施方式进行说明,但本发明不限于此。如下说明的实施方式的结构主要部件可以适当组合。另外,有时也不使用一部分结构主要部件。
<第一实施方式>
[温度控制系统]
图1是表示本实施方式的温度控制系统1的结构图。图2是表示本实施方式的温度控制系统1的块图。如图1及图2所示,温度控制系统1具备:循环流路3,其包含调温对象100和收纳有调节为包含调温对象100的目标温度Sr在内的规定温度范围Sm内的流体F的容器2;第一调温器4,其在循环流路3中配置在容器2与调温对象100之间,对向调温对象100供给的流体F的温度进行调节;第二调温器5,其在循环流路3中配置在调温对象100与容器2之间,对向容器2供给的流体F的温度进行调节。
另外,温度控制系统1具备:低温调温单元6,其贮存第一温度T1的流体F;高温调温单元7,其贮存比第一温度T1高的第二温度T2的流体F;低温流路8,其流通有从低温调温单元6向容器2供给的流体F;高温流路9,其流通有从高温调温单元7向容器2供给的流体F;阀门系统10,其能够对流体F从低温调温单元6及高温调温单元7流向容器2的流通状态进行切换;控制装置20,其对温度控制系统1进行控制。
调温对象100包含半导体制造装置的至少一部分。调温对象100例如包含等离子体处理装置的晶圆保持器。晶圆保持器保持在等离子体处理装置中进行等离子体处理的半导体晶圆。晶圆保持器例如为铝制。晶圆保持器具有由静电吸附力保持半导体晶圆的静电吸盘。静电吸盘通过施加直流电压,利用库仑力来吸附并保持半导体晶圆。通过控制晶圆保持器的温度,对保持在晶圆保持器的半导体晶圆的温度进行调节。
温度控制系统1通过向调温对象100供给流体F,对调温对象100的温度进行控制。在本实施方式中,流体F为液体。需要说明的是,流体F也可以为气体。
容器2收纳流体F。在容器2中收纳有被温度调节为包含调温对象100的目标温度Sr在内的规定温度范围Sm内的流体F。表示在容器2中收纳的流体F的温度的容器温度Tp由容器温度传感器71进行检测。
循环流路3包含:从容器2向调温对象100供给的流体F所流动的第一部分3A和从调温对象100向容器2供给的流体F所流动的第二部分3B。在第一部分3A配置有循环泵30。通过循环泵30的驱动,流体F在循环流路3中循环。
第一调温器4配置在第一部分3A。第一调温器4对从容器2向调温对象100供给的流体F的温度进行调节。在本实施方式中,第一调温器4包含热电模块60。在由第一调温器4调节了温度后,由入口温度传感器72检测表示流入调温对象100的流体F的温度的入口温度Tin。
图3是示意性地表示本实施方式的第一调温器4的一个例子的图。如图3所示,第一调温器4具备:具有调温流路42的主体部件40、与主体部件40连接的调温部50、与调温部50连接的热交换板44和驱动调温部50的驱动电路45。
调温流路42设置在主体部件40的内部。来自容器2的流体F经由入口41,流入调温流路42。在调温流路42中流通的流体F经由出口43,从调温流路42流出。从调温流路42流出的流体F向调温对象100供给。
调温部50经由主体部件40,对在调温流路42中流通的流体F的温度进行调节。调温部50包含热电模块60。调温部50利用热电模块60,对流体F的温度进行调节。
热电模块60吸热或者发热,对在调温流路42中流通的流体F的温度进行调节。热电模块60通过供给电力来吸热或者发热。热电模块60由于珀尔帖效应而吸热或者发热。
热交换板44与调温部50进行热交换。热交换板44具有温度调节用介质流通的内部流路(未图示)。温度调节用介质在由介质温度控制装置(未图示)进行了温度调节后,流入热交换板44的内部流路。温度调节用介质在内部流路中流通,从热交换板44吸收热量,或者向热交换板44施加热量。温度调节用介质从内部流路流出,返回流体温度控制装置。
图4是将本实施方式的调温部50的一部分放大的剖视图。如图4所示,调温部50具有多个热电模块60和收纳多个热电模块60的壳体51。壳体51的一端面与主体部件40连接。壳体51的另一端面与热交换板44连接。
热电模块60具备:第一电极61、第二电极62和热电半导体元件63。热电半导体元件63包含p型热电半导体元件63P和n型热电半导体元件63N。第一电极61与p型热电半导体元件63P及n型热电半导体元件63N各自连接。第二电极62与p型热电半导体元件63P及n型热电半导体元件63N各自连接。第一电极61与主体部件40邻接。第二电极62与热交换板44邻接。p型热电半导体元件63P的一方的端面及n型热电半导体元件63N的一方的端面各自与第一电极61连接。p型热电半导体元件63P的另一方的端面及n型热电半导体元件63N的另一方的端面各自与第二电极62连接。
热电模块60由于珀尔帖效应而吸热或者发热。驱动电路45向热电模块60供给用于使热电模块60吸热或者发热的电力。驱动电路45在第一电极61与第二电极62之间施加电位差。当在第一电极61与第二电极62之间施加电位差时,电荷在热电半导体元件63中移动。由于电荷的移动,热量在热电半导体元件63中移动。由此,热电模块60吸热或者发热。例如当在第一电极61与第二电极62之间施加电位差以使第一电极61发热、第二电极62吸热时,在调温流路42中流通的流体F被加热。当在第一电极61与第二电极62之间施加电位差以使第一电极61吸热、第二电极62发热时,在调温流路42中流通的流体F被冷却。
驱动电路45向热电模块60施加电力(电位差)。驱动电路45由控制装置20控制。通过调节向热电模块60施加的电力,能够调节由热电模块60产生的吸热量或者发热量。通过调节由热电模块60产生的吸热量或者发热量,对在调温流路42中流通的流体F的温度进行调节。
第二调温器5为热交换器。第二调温器5配置在第二部分3B。第二调温器5对从调温对象100向容器2供给的流体F的温度进行调节。由出口温度传感器73检测表示从调温对象100流出、且向第二调温器5供给之前的流体F的温度的出口温度Tout。
在第二调温器5与容器2之间的循环流路3上设有循环比例阀14。循环比例阀14由控制装置20控制。控制装置20对循环比例阀14进行控制,能够对流体F从第二调温器5向容器2的供给与停止供给进行切换,或者对流体F从第二调温器5向容器2供给的流量进行调节。
低温调温单元6贮存第一温度T1的流体F。低温调温单元6能够将第一温度T1的流体F向容器2送出。低温调温单元6包含低温容器、低温调温器和使流体F送出的低温泵。低温调温器包含热交换器。低温调温器将流体F的温度调节为第一温度T1。调节为第一温度T1的流体F贮存在低温容器中。作为一个例子,第一温度T1为5℃。
高温调温单元7贮存比第一温度T1高的第二温度T2的流体F。高温调温单元7能够将第二温度T2的流体F向容器2送出。高温调温单元7包含高温容器、高温调温器和使流体F送出的高温泵。高温调温器包含热交换器。高温调温器将流体F的温度调节为第二温度T2。调节为第二温度T2的流体F贮存在高温容器中。作为一个例子,第二温度T2为85℃。
低温流路8连接低温调温单元6与容器2。低温调温单元6经由低温流路8,能够将第一温度T1的流体F向容器2供给。从低温调温单元6向容器2供给的流体F在低温流路8中流通。
高温流路9连接高温调温单元7与容器2。高温调温单元7经由高温流路9,能够将第二温度T2的流体F向容器2供给。从高温调温单元7向容器2供给的流体F在高温流路9中流通。
阀门系统10能够对未从低温调温单元6及高温调温单元7分别向容器2供给流体F的第一状态、从低温调温单元6向容器2供给流体F的第二状态和从高温调温单元7向容器2供给流体F的第三状态进行切换。第一状态是未从低温调温单元6及高温调温单元7双方向容器2供给流体F的状态。第二状态是从低温调温单元6向容器2供给第一温度T1的流体F、且未从高温调温单元7向容器2供给流体F的状态。第三状态是从高温调温单元7向容器2供给第二温度T2的流体F、且未从低温调温单元6向容器2供给流体F的状态。阀门系统10由控制装置20控制。
阀门系统10包含:配置在低温流路8的低温开闭阀11L、配置在低温流路8的低温恒定流量阀12L、配置在高温流路9的高温开闭阀11H和配置在高温流路9的高温恒定流量阀12H。
低温开闭阀11L为电磁阀。通过打开低温开闭阀11L,从低温调温单元6向容器2供给第一温度T1的流体F。通过关闭低温开闭阀11L,停止从低温调温单元6向容器2供给流体F。低温恒定流量阀12L对流体F的流量进行调节,以使从低温调温单元6向容器2供给的流体F的流量为恒定的流量。
高温开闭阀11H为电磁阀。通过打开高温开闭阀11H,从高温调温单元7向容器2供给第二温度T2的流体F。通过关闭高温开闭阀11H,停止从高温调温单元7向容器2供给流体F。高温恒定流量阀12H对流体F的流量进行调节,以使从高温调温单元7向容器2供给的流体F的流量为恒定的流量。
控制装置20在使流体F的流通状态为第一状态时,关闭各低温开闭阀11L及高温开闭阀11H。由此,未从低温调温单元6及高温调温单元7分别向容器2供给流体F。
控制装置20在使流体F的流通状态为第二状态时,打开低温开闭阀11L,并关闭高温开闭阀11H。由此,从低温调温单元6送出的第一温度T1的流体F经由低温流路8,以恒定的流量向容器2供给。
控制装置20在使流体F的流通状态为第三状态时,打开高温开闭阀11H,并关闭低温开闭阀11L。由此,从高温调温单元7送出的第二温度T2的流体F经由高温流路9,以恒定的流量向容器2供给。
图1表示未从低温调温单元6及高温调温单元7分别向容器2供给流体F的第一状态。在第一状态下,流体F在循环流路3中循环。
在本实施方式中,温度控制系统1具有位于低温开闭阀11L与低温调温单元6之间的、连接低温流路8与低温调温单元6的回流流路8R。在第一状态及第三状态下,从低温调温单元6送出的流体F经由回流流路8R,返回低温调温单元6。即,在第一状态及第三状态下,流体F在包含低温调温单元6及回流流路8R的循环流路中循环。
同样地,温度控制系统1具有高温开闭阀11H与高温调温单元7之间的、连接高温流路9与高温调温单元7的回流流路9R。在第一状态及第二状态下,从高温调温单元7送出的流体F经由回流流路9R,返回高温调温单元7。即,在第一状态及第二状态下,流体F在包含高温调温单元7及回流流路9R的循环流路中循环。
温度控制系统1具备:连接循环流路3的第二部分3B与低温调温单元6的第一旁通流路31和连接循环流路3的第二部分3B与高温调温单元7的第二旁通流路32。在第一旁通流路31设有第一开闭阀15。在第二旁通流路32设有第二开闭阀16。第一开闭阀15及第二开闭阀16各自由控制装置20控制。
第一开闭阀15为电磁阀。通过打开第一开闭阀15,从循环流路3向低温调温单元6供给流体F。通过关闭第一开闭阀15,停止从循环流路3向低温调温单元6供给流体F。
第二开闭阀16为电磁阀。通过打开第二开闭阀16,从循环流路3向高温调温单元7供给流体F。通过关闭第二开闭阀16,停止从循环流路3向高温调温单元7供给流体F。
控制装置20控制第一开闭阀15,对流体F从循环流路3向低温调温单元6的供给与停止供给进行切换。另外,控制装置20控制第二开闭阀16,对流体F从循环流路3向高温调温单元7的供给与停止供给进行切换。在本实施方式中,诸如浮动开关之类的流体量传感器74设置在容器2。控制装置20基于流体量传感器74的检测数据,对第一开闭阀15及第二开闭阀16的至少一方进行控制。例如,在基于流体量传感器74的检测数据判定在容器2中收纳的流体F的量增加且流体F要从容器2溢出时,控制装置20打开第一开闭阀15及第二开闭阀16的一方或者双方。由此,在容器2中收纳的流体F的至少一部分向低温调温单元6及高温调温单元7的一方或者双方供给。因此,能够抑制流体F从容器2溢出。另外,例如在低温调温单元6的低温容器中贮存的流体F的量减少的情况下,控制装置20控制第一开闭阀15,能够从循环流路3向低温调温单元6的低温容器供给流体F。同样地,在高温调温单元7的高温容器中贮存的流体F的量减少的情况下,控制装置20控制第二开闭阀16,能够从循环流路3向高温调温单元7的高温容器供给流体F。
需要说明的是,也可以将低温调温单元6的低温容器与高温调温单元7的高温容器由连结管连结。流体F能够经由连结管,在低温容器与高温容器之间流通。通过设置连结管,能够使在低温容器中贮存的流体F的表面的位置(液面的高度)与在高温容器中贮存的流体F的表面的位置(液面的高度)一致。需要说明的是,也可以在低温容器及高温容器的一方或者双方设有诸如浮动开关之类的流体量传感器。也可以基于流体量传感器的检测数据,对在低温容器中贮存的流体F的表面的位置以及在高温容器中贮存的流体F的表面的位置进行控制。需要说明的是,优选使连结低温容器与高温容器的连结管的粗细较细。通过使连结管的粗细较细,即使流体F经由连结管而在低温容器与高温容器之间流通,也能够将在低温容器中贮存的流体F的温度维持在第一温度T1,将在低温容器中贮存的流体F的温度维持在第二温度T2。
在本实施方式中,第一调温器4基于入口温度Tin,调节流体F的温度。控制装置20基于入口温度传感器72的检测数据,对第一调温器4的驱动电路45进行控制,以使向调温对象100供给的流体F的入口温度Tin为目标温度Sr。
在本实施方式中,第二调温器5利用来自低温调温单元6的流体F,对来自调温对象100的流体F的温度进行调节。如上所述,第二调温器5包含热交换器。第二调温器5经由各供给流路8A及回收流路8B,与低温调温单元6连接。从低温调温单元6送出的流体F的至少一部分经由供给流路8A,向第二调温器5供给。在第二调温器5中用于热交换的流体F经由回收流路8B,返回低温调温单元6。在供给流路8A设有热交换器比例阀13A。热交换器比例阀13A由控制装置20控制。控制装置20控制热交换器比例阀13A,能够对流体F从低温调温单元6向第二调温器5的供给与停止供给进行切换,或者对流体F从低温调温单元6向第二调温器5供给的流量进行调节。
另外,在回收流路8B设有热交换器比例阀13B。在连接供给流路8A与高温流路9的连接流路8C设有热交换器比例阀13C。在连接回收流路8B与回流流路9R的连接流路8D设有热交换器比例阀13D。热交换器比例阀13B、热交换器比例阀13C和热交换器比例阀13D各自由控制装置20控制。在如下的说明中,假设在热交换器比例阀13B打开、热交换器比例阀13C及热交换器比例阀13D关闭的状态下,对热交换器比例阀13A进行控制。
在本实施方式中,第二调温器5基于入口温度Tin与出口温度Tout之差ΔT,对流体F的温度进行调节。控制装置20基于入口温度传感器72的检测数据及出口温度传感器73的检测数据,对热交换器比例阀13A进行控制,以使从调温对象100向容器2供给的流体F的温度为规定温度范围Sm内。
需要说明的是,在调温对象100为等离子体处理装置的晶圆保持器的情况下,在高温环境下使用调温对象100。在本实施方式中,假设出口温度Tout比入口温度Tin高。
[阀门系统的操作]
图5是用于说明本实施方式的阀门系统10的操作的图。如上所述,阀门系统10能够对未从低温调温单元6及高温调温单元7分别向容器2供给流体F的第一状态、从低温调温单元6向容器2供给流体F的第二状态和从高温调温单元7向容器2供给流体F的第三状态进行切换。
阀门系统10基于容器温度Tp,对第一状态、第二状态和第三状态进行切换。控制装置20基于容器温度传感器71的检测数据,对低温开闭阀11L及高温开闭阀11H进行控制。
在本实施方式中,阀门系统10在容器温度Tp为规定温度范围Sm内时,将流体F的流通状态切换为第一状态。
如图5所示,规定温度范围Sm包含调温对象100的目标温度Sr。规定温度范围Sm是在上限温度Smh与比上限温度Smh低的下限温度Sml之间的温度范围。目标温度Sr是上限温度Smh与下限温度Sml之间的温度。
即,在容器温度Tp为规定温度范围Sm内时,低温开闭阀11L及高温开闭阀11H双方都关闭,停止从低温调温单元6及高温调温单元7分别向容器2供给流体F。在容器温度Tp为规定温度范围Sm内时,流体F在循环流路3中循环。在循环流路3中循环的流体F的温度由第一调温器4进行调节。另外,根据需要,在循环流路3中循环的流体F的温度由第二调温器5进行调节。如后面所述,在本实施方式中,在入口温度Tin与出口温度Tout之差ΔT大于0的情况下([Tout-Tin>0]的情况),在循环流路3中循环的流体F的温度由第二调温器5进行调节。
阀门系统10在容器温度Tp未在规定温度范围Sm内时,切换为第二状态以及第三状态的至少一方。
阀门系统10在容器温度Tp为比规定温度范围Sm的上限温度Smh高的高温温度范围Sh内时,将流体F的流通状态切换为第二状态。
即,在容器温度Tp为高温温度范围Sh内时,低温开闭阀11L打开,高温开闭阀11H关闭,从低温调温单元6向容器2供给第一温度T1的流体F。第一温度T1比上限温度Smh低。在本实施方式中,第一温度T1比目标温度Sr低。需要说明的是,第一温度T1也可以比下限温度Sml低。在容器温度Tp为高温温度范围Sh时,通过将第一温度T1的流体F向容器2供给,将容器温度Tp调节为规定温度范围Sm内。
阀门系统10在容器温度Tp为比规定温度范围Sm的下限温度Sml低的低温温度范围Sl内时,将流体F的流通状态切换为第三状态。
即,在容器温度Tp为低温温度范围Sl内时,高温开闭阀11H打开,低温开闭阀11L关闭,从高温调温单元7向容器2供给第二温度T2的流体F。第二温度T2比下限温度Sml高。在本实施方式中,第二温度T2比目标温度Sr高。需要说明的是,第二温度T2也可以比上限温度Smh高。在容器温度Tp为低温温度范围Sl时,通过将第二温度T2的流体F向容器2供给,将容器温度Tp调节为规定温度范围Sm。
[控制方法]
接着,针对本实施方式的调温对象100的温度控制方法进行说明。图6是表示本实施方式的温度控制方法的流程图。在本实施方式中,在包含调温对象100与容器2的循环流路3中由容器温度传感器71检测容器温度Tp。在容器温度Tp为规定温度范围Sm内时,将流体F的流通状态切换为第一状态,流体F在循环流路3中循环。在循环流路3中流通的流体F的温度由第一调温器4进行调节。由第一调温器4调节了温度的流体F向调温对象100供给。另外,在容器温度Tp未在规定温度范围Sm内时,将在低温调温单元6中贮存的第一温度T1的流体F及在高温调温单元7中贮存的第二温度T2的流体F的至少一方向容器2供给。由此,将容器温度Tp调节为规定温度范围Sm内。
在如下的说明中,假设第一状态为低温开闭阀11L及高温开闭阀11H双方关闭、循环比例阀14打开、循环泵30进行驱动、且第一开闭阀15及第二开闭阀16双方都关闭的状态。
在如下的说明中,假设第二状态为低温开闭阀11L打开、高温开闭阀11H关闭、循环比例阀14打开、循环泵30进行驱动、且第一开闭阀15打开、第二开闭阀16关闭的状态。
在如下的说明中,假设第三状态为高温开闭阀11H打开、低温开闭阀11L关闭、循环比例阀14打开、循环泵30进行驱动、且第二开闭阀16打开、第一开闭阀15关闭的状态。
在容器2中充分收纳有流体F的状态下,控制装置20打开循环比例阀14,并驱动循环泵30。由此,流体F在循环流路3中循环。
控制装置20获取容器温度传感器71的检测数据。控制装置20判定容器温度Tp是否为低温温度范围Sl内(步骤ST1)。
在步骤ST1中,在判定容器温度Tp不在低温温度范围Sl内的情况下(步骤ST1:否),控制装置20判定容器温度Tp是否为高温温度范围Sh内(步骤ST2)。
在步骤ST2中,在判定容器温度Tp不在高温温度范围Sh内的情况下(步骤ST2:否),控制装置20判定容器温度Tp为规定温度范围Sm内。控制装置20对阀门系统10进行控制,将流体F的流通状态切换为第一状态(步骤ST3)。
控制装置20获取入口温度传感器72的检测数据及出口温度传感器73的检测数据。控制装置20算出入口温度Tin与出口温度Tout之差ΔT。如上所述,在本实施方式中,假设出口温度Tout比入口温度Tin高。控制装置20判定入口温度Tin与出口温度Tout之差ΔT是否大于0。即,控制装置20判定[Tout-Tin>0]的条件是否成立(步骤ST4)。
在步骤ST4中,在判定[Tout-Tin>0]的条件成立的情况下(步骤ST4:是),控制装置20开始由第二调温器5调节流体F的温度。即,控制装置20打开热交换器比例阀13A(步骤ST5)。
控制装置20在热交换器比例阀13B打开、热交换器比例阀13C及热交换器比例阀13D关闭的状态下,打开热交换器比例阀13A。通过打开热交换器比例阀13A,经由供给流路8A,从低温调温单元6向第二调温器5供给第一温度T1的流体F。由此,第二调温器5将从低温调温单元6供给的流体F与在循环流路3中循环的流体F进行热交换,能够对在循环流路3中循环的流体F的温度进行调节(冷却)。
图7是用于说明本实施方式的第二调温器5的操作的图。控制装置20对表示入口温度Tin和出口温度Tout之差ΔT与热交换器比例阀13A的开度的关系的相关数据进行存储。控制装置20基于根据入口温度传感器72的检测数据及出口温度传感器73的检测数据而算出的差ΔT和相关数据,调节热交换器比例阀13A的开度。如图7所示,在差ΔT较大的情况下、即在出口温度Tout为高温度的情况下,热交换器比例阀13A的开度被调节为较大的开度。通过将热交换器比例阀13A的开度调节为较大的开度,从低温调温单元6向第二调温器5供给的第一温度T1的流体F的流量增大。由此,即使出口温度Tout为高温度,第二调温器5也能够对流体F进行充分的冷却。另一方面,在差ΔT较小的情况下、即在出口温度Tout为低温度的情况下,热交换器比例阀13A的开度调节为较小的开度。
需要说明的是,在步骤ST4中,在判定[Tout-Tin>0]的条件不成立的情况下(步骤ST4:否),控制装置20不通过第二调温器5实施流体F的温度的调节。即,控制装置20关闭热交换器比例阀13A。
控制装置20基于由入口温度传感器72检测出的入口温度Tin,控制第一调温器4,以使向调温对象100供给的流体F的温度为目标温度Sr(步骤ST6)。
即,控制装置20基于入口温度Tin,对第一调温器4进行反馈控制,以使向调温对象100供给的流体F的温度为目标温度Sr。第一调温器4包含热电模块60。因此,第一调温器4能够高精度地控制向调温对象100供给的流体F的温度。
在步骤ST2中,在判定容器温度Tp为高温温度范围Sh内的情况下(步骤ST2:是),控制装置20控制阀门系统10,将流体F的流通状态切换为第二状态(步骤ST7)。
通过将流体F的流通状态切换为第二状态,调节使高温温度范围Sh的容器温度Tp为规定温度范围Sm内。控制装置20维持第二状态,直至容器温度Tp为规定温度范围Sm内。控制装置20继续维持第二状态,实行步骤ST4、步骤ST5和步骤ST6的处理。控制装置20在容器温度Tp为规定温度范围Sm内后,将流体F的流通状态从第二状态切换为第一状态。
在步骤ST1中,在判定容器温度Tp为低温温度范围Sl内的情况下(步骤ST1:是),控制装置20控制阀门系统10,将流体F的流通状态切换为第三状态(步骤ST8)。
通过将流体F的流通状态切换为第三状态,调节使低温温度范围Sl的容器温度Tp为规定温度范围Sm内。控制装置20维持第三状态,直至容器温度Tp为规定温度范围Sm内。控制装置20继续维持第三状态,实行步骤ST4、步骤ST5和步骤ST6的处理。控制装置20在容器温度Tp为规定温度范围Sm内后,将流体F的流通状态从第三状态切换为第一状态。
[效果]
如上所述,根据本实施方式,温度控制系统1具备:循环流路3,其包含调温对象100和收纳有调节为包含调温对象100的目标温度Sr在内的规定温度范围Sm内的流体F的容器2;第一调温器4,其在循环流路3中配置在容器2与调温对象100之间,对向调温对象100供给的流体F的温度进行调节。因为在容器2中收纳有调节为规定温度范围Sm内的流体F,所以,第一调温器4能够将向调温对象100供给的流体F的温度高精度地调节为目标温度Sr。另外,根据本实施方式,第一调温器4包含热电模块60。因此,与例如通过控制可变阀的阀开度来调节流体F的温度的方式相比,也可以不使用可变阀,所以能够高精度地控制流体F的温度。
阀门系统10在容器温度Tp为规定温度范围Sm内时,使流体F的流通状态为第一状态。由此,在第一状态下,调节为规定温度范围Sm内的流体F在循环流路3中循环。第一调温器4能够高精度地对调节为规定温度范围Sm内的流体F的温度进行调节。另外,阀门系统10在容器温度Tp不在规定温度范围Sm内时、即,为高温温度范围Sh内或者低温温度范围Sl内时,使流体F的流通状态为第二状态或者第三状态。由此,流体F的温度被调节为规定温度范围Sm内。
控制装置20基于入口温度Tin与出口温度Tout之差ΔT,控制热交换器比例阀13A,对从低温调温单元6向第二调温器5供给的流体F的流量进行调节。由此,即使从调温对象100流出的流体F的温度为高温度,第二调温器5也能够对从调温对象100流出的流体F进行充分的冷却。
[其它实施方式]
在上述的实施方式中,假设了在设有可将第一温度T1的流体F送出的低温调温单元6和可将比第一温度T1高的第二温度T2的流体F送出的高温调温单元7,且由配置在循环流路3的第二调温器5对流体F的温度进行调节的情况下,将第一温度T1的流体F以及第二温度T2的流体F的至少一方向第二调温器5供给,对从第二调温器5向容器2供给的流体F的温度进行调节。另外,假设表示从调温对象100流出、且向第二调温器5供给之前的流体F的温度的出口温度Tout在由第一调温器4调节了温度后,比表示流入调温对象100的流体的温度的入口温度Tin高。而且,假设在出口温度Tout与入口温度Tin之差ΔT大于0的情况下、即[Tout-Tin>0]的条件成立的情况下,打开热交换器比例阀13A,从低温调温单元6向第二调温器5供给第一温度T1的流体F。在出口温度Tout比入口温度Tin低、且出口温度Tout与入口温度Tin之差ΔT小于0的情况下、即[Tout-Tin<0]的条件成立的情况下,也可以从高温调温单元7向第二调温器5供给第二温度T2的流体F。在从高温调温单元7向第二调温器5供给第二温度T2的流体F的情况下,控制装置20在热交换器比例阀13A及热交换器比例阀13B被关闭的状态下,打开热交换器比例阀13C及热交换器比例阀13D。由此,从高温调温单元7送出的第二温度T2的流体F经由连接流路8C及供给流路8A,向第二调温器5供给。在第二调温器5中用于热交换的流体F经由回收流路8B及连接流路8D,返回高温调温单元7。
<第二实施方式>
针对第二实施方式进行说明。在如下的说明中,对于与上述实施方式相同或同等的结构主要部件,使用相同的标记,简化或省略其说明。
[温度控制系统]
图8是表示本实施方式的温度控制系统1的结构图。图9是表示本实施方式的温度控制系统1的块图。如图8及图9所示,温度控制系统1具备:包含调温对象100及容器2的循环流路3和对向调温对象100供给的流体F的温度进行调节的第一调温器4。
另外,温度控制系统1具备:低温调温单元6,其贮存第一温度T1的流体F;高温调温单元7,其贮存比第一温度T1高的第二温度T2的流体F;低温流路8,其流通有从低温调温单元6向容器2供给的流体F;高温流路9,其流通有从高温调温单元7向容器2供给的流体F;第一溢流流路8E,其流通有从容器2返回低温调温单元6的流体F;第二溢流流路8F,其流通有从容器2返回高温调温单元7的流体F;阀门系统10,其能够对流体F的流通状态进行切换,以使在容器2中收纳的流体F为目标温度Sr;控制装置20,其对温度控制系统1进行控制。
循环流路3的第二部分3B与低温调温单元6经由第一旁通流路31而连接。循环流路3的第二部分3B与高温调温单元7经由第二旁通流路32而连接。在第一旁通流路31设有第一开闭阀15。在第二旁通流路32设有第二开闭阀16。
在循环流路3与第一旁通流路31及第二旁通流路32的边界设有三通阀18。三通阀18由控制装置20控制。控制装置20控制三通阀18,对流体F从调温对象100向容器2的供给与停止供给进行切换。在由三通阀18从调温对象100向容器2供给流体F时,停止从循环流路3向低温调温单元6及高温调温单元7供给流体F。在由三通阀18停止从调温对象100向容器2供给流体F时,循环流路3的流体F能够向低温调温单元6及高温调温单元7供给。
低温调温单元6能够将第一温度T1的流体F向容器2送出。作为一个例子,第一温度T1为-10℃。高温调温单元7能够将第二温度T2的流体F向容器2送出。作为一个例子,第二温度T2为90℃。
低温流路8将低温调温单元6与容器2连接。从低温调温单元6向容器2供给的第一温度T1的流体F在低温流路8中流通。
高温流路9将高温调温单元7与容器2连接。从高温调温单元7向容器2供给的第二温度T2的流体F在高温流路9中流通。
第一溢流流路8E将容器2的上部与低温调温单元6连接。在从低温调温单元6向容器2供给流体F、容器2中收纳的流体F达到规定量时,在容器2中收纳的流体F的至少一部分经由第一溢流流路8E,返回低温调温单元6。从容器2返回低温调温单元6的流体F在第一溢流流路8E中流通。利用第一溢流流路8E,即使从低温调温单元6向容器2供给流体F,也能够抑制在容器2中收纳的流体F从容器2溢出。
第二溢流流路8F将容器2的上部与高温调温单元7连接。在从高温调温单元7向容器2供给流体F、容器2中收纳的流体F达到规定量时,在容器2中收纳的流体F的至少一部分经由第二溢流流路8F,返回高温调温单元7。从容器2返回高温调温单元7的流体F在第二溢流流路8F中流通。利用第二溢流流路8F,即使从高温调温单元7向容器2供给流体F,也能够抑制在容器2中收纳的流体F从容器2溢出。
阀门系统10能够对流体F从低温调温单元6及高温调温单元7向容器2的流通状态进行切换。另外,阀门系统10能够对流体F从容器2向低温调温单元6及高温调温单元7的流通状态进行切换。阀门系统10由控制装置20控制。
阀门系统10能够对未从低温调温单元6及高温调温单元7分别向容器2供给流体F的第一状态、从低温调温单元6向容器2供给流体F的第二状态和从高温调温单元7向容器2供给流体F的第三状态进行切换。第一状态是从低温调温单元6及高温调温单元7双方都未向容器2供给流体F的状态。第二状态是从低温调温单元6向容器2供给第一温度T1的流体F、且未从高温调温单元7向容器2供给流体F的状态。第三状态是从高温调温单元7向容器2供给第二温度T2的流体F、且未从低温调温单元6向容器2供给流体F的状态。
阀门系统10能够对流体F未从容器2返回各低温调温单元6及高温调温单元7的第四状态、流体F从容器2返回低温调温单元6的第五状态和流体F从容器2返回高温调温单元7的第六状态进行切换。第四状态是流体F未从容器2返回低温调温单元6及高温调温单元7双方的状态。第五状态是流体F从容器2返回低温调温单元6、且流体F未从容器2返回高温调温单元7的状态。第六状态是流体F从容器2返回高温调温单元7、且流体F未从容器2返回低温调温单元6的状态。
阀门系统10在第一状态时可切换为第四状态,在第二状态时可切换为第五状态,在第三状态时可切换为第六状态。即,在流体F未从低温调温单元6及高温调温单元7分别向容器2供给时,流体F未从容器2返回各低温调温单元6及高温调温单元7。在从低温调温单元6向容器2供给流体F、且在容器2中收纳的流体F达到规定量时,流体F从容器2返回低温调温单元6。在从高温调温单元7向容器2供给流体F、且在容器2中收纳的流体F达到规定量时,流体F从容器2返回高温调温单元7。
阀门系统10包含:配置在低温流路8的低温流量调节阀17L、配置在高温流路9的高温流量调节阀17H、配置在第一溢流流路8E的低温开闭阀19L和配置在第二溢流流路8F的高温开闭阀19H。
低温流量调节阀17L由控制装置20控制。控制装置20控制低温流量调节阀17L,对流体F从低温调温单元6向容器2的供给与停止供给进行切换,或对流体F从低温调温单元6向容器2供给的流量进行调节。通过打开低温流量调节阀17L,能够从低温调温单元6向容器2供给第一温度T1的流体F。通过关闭低温流量调节阀17L,能够停止从低温调温单元6向容器2供给流体F。
高温流量调节阀17H由控制装置20控制。控制装置20控制高温流量调节阀17H,能够对流体F从高温调温单元7向容器2的供给与停止进行切换,或对流体F从高温调温单元7向容器2供给的流量进行调节。通过打开高温流量调节阀17H,能够从高温调温单元7向容器2供给第二温度T2的流体F。通过关闭高温流量调节阀17H,能够停止从高温调温单元7向容器2供给流体F。
低温流量调节阀17L可以为比例阀,也可以为开闭阀。比例阀能够高精度地实施流体F的流量控制。因此,在作为低温流量调节阀17L而使用比例阀的情况下,能够高精度地实施容器2中的流体F的温度控制。需要说明的是,在不要求流体F的高精度的流量控制以及容器2中的流体F的高精度的温度控制的情况下,作为低温流量调节阀17L,也可以使用便宜的开闭阀。同样地,高温流量调节阀17H可以为比例阀,也可以为开闭阀。
低温开闭阀19L为开闭阀。通过打开低温开闭阀19L,流体F从容器2返回低温调温单元6。通过关闭低温开闭阀19L,流体F不会从容器2返回低温调温单元6。开闭阀例如为电磁阀。
高温开闭阀19H为开闭阀。通过打开高温开闭阀19H,流体F从容器2返回高温调温单元7。通过关闭高温开闭阀19H,流体F不会从容器2返回高温调温单元7。开闭阀例如为电磁阀。
控制装置20在使流体F的流通状态为第一状态时,关闭各低温流量调节阀17L及高温流量调节阀17H。由此,不会从低温调温单元6及高温调温单元7分别向容器2供给流体F。
控制装置20在使流体F的流通状态为第二状态时,打开低温流量调节阀17L,并关闭高温流量调节阀17H。由此,从低温调温单元6送出的第一温度T1的流体F经由低温流路8,以规定的流量向容器2供给。
控制装置20在使流体F的流通状态为第三状态时,打开高温流量调节阀17H,并关闭低温流量调节阀17L。由此,从高温调温单元7送出的第二温度T2的流体F经由高温流路9,以规定的流量向容器2供给。
控制装置20在使流体F的流通状态为第四状态时,关闭各低温开闭阀19L及高温开闭阀19H,为了使流体F从第二部分3B向第一部分3A流通而使连接第二部分3B与第一部分3A的三通阀18的开度为100%,且为了使流体F不会从第二部分3B向第一旁通流路31及第二旁通流路32各自流通而使连接第二部分3B与第一旁通流路31及第二旁通流路32各自的三通阀18的开度为0%,关闭各第一开闭阀15及第二开闭阀16。由此,流体F不会从容器2返回各低温调温单元6及高温调温单元7。
控制装置20在使流体F的流通状态为第五状态时,打开低温开闭阀19L,并关闭高温开闭阀19H,为了使一部分流体F从第二部分3B向循环流路3流通、余下的流体F向第一旁通流路31及第二旁通流路32各自流通,基于容器2内的流体F的温度与目标温度Sr之差,对连接循环流路3与第一旁通流路31及第二旁通流路32各自的三通阀18的开度进行控制,打开第一开闭阀15,并关闭第二开闭阀16。由此,在容器2中收纳的流体F的至少一部分经由第一溢流流路8E,返回低温调温单元6,在循环流路3中流通的流体F的至少一部分经由第一旁通流路31,返回低温调温单元6。
控制装置20在使流体F的流通状态为第六状态时,打开高温开闭阀19H,并关闭低温开闭阀19L,为了使一部分流体F从第二部分3B向循环流路3流通、余下的流体F向第一旁通流路31及第二旁通流路32各自流通,基于容器2内的流体F的温度与目标温度Sr之差,对连接循环流路3与第一旁通流路31及第二旁通流路32各自的三通阀18的开度进行控制,关闭第一开闭阀15,并打开第二开闭阀16。由此,在容器2中收纳的流体F的至少一部分经由第二溢流流路8F,返回高温调温单元7,在循环流路3中流通的流体F的至少一部分经由第二旁通流路32,返回高温调温单元7。
控制装置20控制三通阀18及第一开闭阀15,能够对流体F从循环流路3向低温调温单元6的供给与停止供给进行切换。另外,控制装置20控制三通阀18及第二开闭阀16,能够对流体F从循环流路3向高温调温单元7的供给与停止供给进行切换。例如,在容器2中收纳的流体F的量增加而流体F要从容器2溢出时,控制装置20能够控制三通阀18及第一开闭阀15,以使在循环流路3中流通的流体F的至少一部分经由第一旁通流路31,向低温调温单元6供给。需要说明的是,在流体F要从容器2溢出时,控制装置20也可以控制三通阀18及第二开闭阀16,以使在循环流路3中流通的流体F的至少一部分经由第二旁通流路32,向高温调温单元7供给。由此,能够抑制流体F从容器2溢出。另外,例如在低温调温单元6的低温容器中贮存的流体F的量减少的情况下,控制装置20控制三通阀18及第一开闭阀15,能够从循环流路3,经由第一旁通流路31,向低温调温单元6的低温容器供给流体F。同样地,在高温调温单元7的高温容器中贮存的流体F的量减少的情况下,控制装置20控制三通阀18及第二开闭阀16,能够从循环流路3,经由第二旁通流路32,向高温调温单元7的高温容器供给流体F。
第一调温器4基于入口温度Tin,调节流体F的温度。控制装置20基于入口温度传感器72的检测数据,控制第一调温器4的驱动电路45,以使向调温对象100供给的流体F的入口温度Tin为目标温度Sr。
控制装置20控制各低温流量调节阀17L、三通阀18和第一开闭阀15,能够高精度地控制从循环流路3向调温对象100供给的流体F的温度。例如,从循环流路3向调温对象100供给的流体F由于对调温对象100进行冷却而温度上升。
控制三通阀18的开度和低温流量调节阀17L的开度,并且将第一开闭阀15控制为打开状态,由此,通过调温对象100、且温度上升后的流体F分流为通过三通阀18而在第一旁通流路31中流通且经由第一开闭阀15而返回低温调温单元6的路径和返回容器2的路径。
另外,对在第一旁通流路31中流通且经由第一开闭阀15而返回低温调温单元6的流体F进行补充的流体F从低温调温单元6,经由低温流量调节阀17L而在低温流路8中流通,并向容器2供给,由此,容器2中的流体F的温度被快速且高精度地控制。容器2中的流体F经由循环泵30而在第一部分3A中流通,由第一调温器4更高精度地进行温度控制,并向调温对象100供给。
[阀门系统的操作]
图10是用于说明本实施方式的阀门系统10的操作的图。阀门系统10在流体F的流通状态为第一状态时切换为第四状态,在第二状态时切换为第五状态,在第三状态时切换为第六状态。即,在未将低温调温单元6中贮存的流体F及高温调温单元7中贮存的流体F向容器2供给时,在容器2中收纳的流体F不返回低温调温单元6及高温调温单元7。在将低温调温单元6中贮存的第一温度T1的流体F向容器2供给时,在容器2中收纳的流体F的至少一部分返回低温调温单元6。在将比第一温度T1高的贮存在高温调温单元7中的第二温度T2的流体F向容器2供给时,在容器2中收纳的流体F的至少一部分返回高温调温单元7。
阀门系统10基于容器温度Tp,对第一状态、第二状态和第三状态进行切换。控制装置20基于容器温度传感器71的检测数据,对低温流量调节阀17L、高温流量调节阀17H、低温开闭阀19L和高温开闭阀19H进行控制。
在本实施方式中,阀门系统10在容器温度Tp为规定温度范围Sm内时,将流体F的流通状态切换为第一状态及第四状态。
如图10所示,规定温度范围Sm包含调温对象100的目标温度Sr。规定温度范围Sm是上限温度Smh与比上限温度Smh低的下限温度Sml之间的温度范围。
即,在容器温度Tp为规定温度范围Sm内时,低温流量调节阀17L及高温流量调节阀17H双方都关闭,停止从低温调温单元6及高温调温单元7分别向容器2供给流体F。在容器温度Tp为规定温度范围Sm内时,低温开闭阀19L及高温开闭阀19H双方都关闭,停止从容器2向低温调温单元6及高温调温单元7各自供给流体F。在容器温度Tp为规定温度范围Sm时,流体F在循环流路3中循环。即,在第一状态及第四状态下,流体F在循环流路3中循环。在循环流路3中循环的流体F的温度由第一调温器4进行调节。
阀门系统10在容器温度Tp为比规定温度范围Sm的上限温度Smh高的高温温度范围Sh内时,将流体F的流通状态切换为第二状态及第五状态。
即,在容器温度Tp为高温温度范围Sh内时,低温流量调节阀17L打开,高温流量调节阀17H关闭,从低温调温单元6向容器2供给第一温度T1的流体F。在容器温度Tp为高温温度范围Sh内时,通过将第一温度T1的流体F向容器2供给,容器温度Tp被调节为规定温度范围Sm内。控制装置20通过控制低温流量调节阀17L,以使从低温调温单元6向容器2供给的单位时间的流体F的流量增多,能够将高温温度范围Sh内的容器温度Tp在短时间内调节为规定温度范围Sm内。另外,在从低温调温单元6向容器2供给第一温度T1的流体F的状态下,低温开闭阀19L打开,高温开闭阀19H关闭,流体F从容器2返回低温调温单元6。由此,即使从低温调温单元6向容器2供给大量的流体F,也能够抑制流体F从容器2溢出。另外,通过流体F从容器2返回低温调温单元6,能够抑制在低温调温单元6的低温容器中贮存的流体F的量减少。
阀门系统10在容器温度Tp为比规定温度范围Sm的下限温度Sml低的低温温度范围Sl内时,将流体F的流通状态切换为第三状态及第六状态。
即,在容器温度Tp为低温温度范围Sl内时,高温流量调节阀17H打开,低温流量调节阀17L关闭,从高温调温单元7向容器2供给第二温度T2的流体F。在容器温度Tp为低温温度范围Sl内时,通过将第二温度T2的流体F向容器2供给,容器温度Tp被调节为规定温度范围Sm。控制装置20通过控制高温流量调节阀17H,以使从高温调温单元7向容器2供给的单位时间的流体F的流量增多,能够将低温温度范围Sl内的容器温度Tp在短时间内调节为规定温度范围Sm内。另外,在从高温调温单元7向容器2供给第二温度T2的流体F的状态下,高温开闭阀19H打开,低温开闭阀19L关闭,流体F从容器2返回高温调温单元7。由此,即使从高温调温单元7向容器2供给大量的流体F,也能够抑制流体F从容器2溢出。另外,通过流体F从容器2返回高温调温单元7,能够抑制在高温调温单元7的高温容器中贮存的流体F的量减少。
[效果]
如上所述,根据本实施方式,设有第一溢流流路8E及第二溢流流路8F。在容器温度Tp为高温温度范围Sh内时,将流体F的流通状态切换为第二状态及第五状态。通过切换为第二状态,高温温度范围Sh内的容器温度Tp被调节为规定温度范围Sm内。另外,通过从低温调温单元6向容器2大量地供给第一温度T1的流体F,高温温度范围Sh内的容器温度Tp在短时间内被调节为规定温度范围Sm内。即使从低温调温单元6向容器2供给大量的流体F,通过将流体F的流通状态切换为第五状态,也能够抑制流体F从容器2溢出。另外,能够抑制在低温调温单元6的低温容器中贮存的流体F的量减少。另外,在容器温度Tp为低温温度范围Sl内时,流体F的流通状态被切换为第三状态及第六状态。通过切换为第三状态,低温温度范围Sl内的容器温度Tp被调节为规定温度范围Sm内。另外,通过从高温调温单元7向容器2大量地供给第二温度T2的流体F,低温温度范围Sl内的容器温度Tp在短时间内被调节为规定温度范围Sm内。即使从高温调温单元7向容器2供给大量的流体F,通过将流体F的流通状态切换为第六状态,也能够抑制流体F从容器2溢出。另外,能够抑制在高温调温单元7的高温容器中贮存的流体F的量减少。
<第三实施方式>
针对第三实施方式进行说明。在如下的说明中,对于与上述实施方式相同或者同等的结构主要部件,使用相同的标记,简化或省略其说明。本实施方式的温度控制系统1的结构是与参照图8而说明的第二实施方式的温度控制系统1相同的结构。
[阀门系统的操作]
图11是用于说明本实施方式的阀门系统10的操作的图。与上述第二实施方式相同,阀门系统10在流体F的流通状态为第一状态时切换为第四状态,在第二状态时切换为第五状态,在第三状态时切换为第六状态。
在本实施方式中,作为目标温度Sr,设定有第一目标温度Sr1、比第一目标温度Sr1高的第二目标温度Sr2和比第二目标温度Sr2高的第三目标温度Sr3。在调温对象100是等离子体处理装置的晶圆保持器的情况下,在晶圆保持器保持有晶圆的状态下,有时会改变晶圆保持器的目标温度Sr。即,基于等离子体处理的内容,存在将晶圆保持器的目标温度Sr设定为第一目标温度Sr1的情况、设定为第二目标温度Sr2的情况和设定为第三目标温度Sr3的情况。作为一个例子,第一目标温度Sr1为25℃,第二目标温度Sr2为60℃,第三目标温度Sr3为80℃。需要说明的是,目标温度Sr可以设定为第一目标温度Sr1及第二目标温度Sr2两种,也可以设定为四种以上。
在低温调温单元6中贮存的流体F的第一温度T1比多种目标温度Sr之中最低的目标温度Sr低。在高温调温单元7中贮存的流体F的第二温度T2比多种目标温度Sr之中最高的目标温度Sr高。在本实施方式中,第一温度T1比第一目标温度Sr1低。第二温度T2比第三目标温度Sr3高。即,[T1<Sr1<Sr2<Sr3<T2]的条件成立。
在图11中,以实线表示的线Lr表示目标温度Sr,以虚线表示的线Ls表示由容器温度传感器71检测的流体F的容器温度Tp。在图11所示的例子中,在从晶圆保持于晶圆保持器后的第一时刻t1至经过第一时间后的第二时刻t2的第一期间Ta,目标温度Sr被设定为第三目标温度Sr3。在从第二时刻t2至经过第二时间后的第三时刻t3的第二期间Tb,目标温度Sr被设定为第一目标温度Sr1。在从第三时刻t3至经过第三时间后的第四时刻t4的第三期间Tc,目标温度Sr被设定为第二目标温度Sr2。
在第二时刻t2,容器温度Tp优选从第三目标温度Sr3瞬间变化为第一目标温度Sr1。在第三时刻t3,容器温度Tp优选从第一目标温度Sr1瞬间变化为第二目标温度Sr2。
在第一期间Ta,流体F的容器温度Tp与第三目标温度Sr3之差维持在容许值以下。容器温度Tp与第三目标温度Sr3之差为容许值以下表示容器温度Tp存在于规定温度范围Sm内。阀门系统10在第一期间Ta,将流体F的流通状态维持在第一状态及第四状态。
当在第二时刻t2目标温度Sr从第三目标温度Sr3切换为第一目标温度Sr1时,阀门系统10将流体F的流通状态从第一状态及第四状态切换为第二状态及第五状态。即,在目标温度Sr从第三目标温度Sr3切换为第一目标温度Sr1时,控制装置20控制阀门系统10,以从低温调温单元6向容器2供给第一温度T1的流体F,并且使容器2收纳的流体F的至少一部分返回低温调温单元6。
在流体F的流通状态从第一状态及第四状态切换为第二状态及第五状态、流体F的容器温度Tp与第一目标温度Sr1之差为容许值以下后,阀门系统10使流体F的流通状态返回第一状态及第四状态。在流体F的容器温度Tp与第一目标温度Sr1之差为容许值以下后,流体F的容器温度Tp与第一目标温度Sr1之差维持在容许值以下。在目标温度Sr从第三目标温度Sr3切换为第一目标温度Sr1之后,容器温度Tp存在于高温温度范围Sh内。容器温度Tp与第一目标温度Sr1之差为容许值以下表示容器温度Tp存在于规定温度范围Sm内。阀门系统10在第二期间Tb,在流体F的容器温度Tp与第一目标温度Sr1之差为容许值以下后,将流体F的流通状态维持在第一状态及第四状态。
当在第三时刻t3目标温度Sr从第一目标温度Sr1切换为第二目标温度Sr2时,阀门系统10将流体F的流通状态从第一状态及第四状态切换为第三状态及第六状态。即,在目标温度Sr从第一目标温度Sr1切换为第二目标温度Sr2时,控制装置20控制阀门系统10,以使第二温度T2的流体F从高温调温单元7向容器2供给,并且使容器2收纳的流体F的至少一部分返回高温调温单元7。
在流体F的流通状态从第一状态及第四状态切换为第三状态及第六状态、流体F的容器温度Tp与第二目标温度Sr2之差为容许值以下后,阀门系统10使流体F的流通状态恢复为第一状态及第四状态。在流体F的容器温度Tp与第二目标温度Sr2之差为容许值以下后,流体F的容器温度Tp与第二目标温度Sr2之差被维持在容许值以下。在目标温度Sr从第一目标温度Sr1切换为第二目标温度Sr2之后,容器温度Tp存在于低温温度范围Sl内。容器温度Tp与第二目标温度Sr2之差为容许值以下表示容器温度Tp存在于规定温度范围Sm内。阀门系统10在第三期间Tc,在流体F的容器温度Tp与第二目标温度Sr2之差为容许值以下后,将流体F的流通状态维持在第一状态及第四状态。
[效果]
如上所述,根据本实施方式,在目标温度Sr从高值变更为低值时,阀门系统10将流体F的流通状态切换为第二状态及第五状态。由此,容器温度Tp被调节为目标温度Sr。通过从低温调温单元6向容器2大量地供给第一温度T1的流体F,容器温度Tp在短时间内被调节为目标温度Sr。即使在第二状态下从低温调温单元6向容器2供给大量的流体F,通过将流体F的流通状态切换为第五状态,也能够抑制流体F从容器2溢出。另外,在目标温度Sr由低值变更为高值时,阀门系统10将流体F的流通状态切换为第三状态及第六状态。由此,容器温度Tp被调节为目标温度Sr。通过从高温调温单元7向容器2大量地供给第二温度T2的流体F,容器温度Tp在短时间内被调节为目标温度Sr。即使在第三状态下从高温调温单元7向容器2供给大量的流体F,通过将流体F的流通状态切换为第六状态,也能够抑制流体F从容器2溢出。
<第四实施方式>
针对第四实施方式进行说明。在如下的说明中,对于与上述实施方式相同或者同等的结构主要部件,使用相同的标记,简化或者省略其说明。
[温度控制系统]
图12是表示本实施方式的温度控制系统1的结构图。图13是表示本实施方式的温度控制系统1的块图。如图12及图13所示,温度控制系统1具备:包含调温对象100及容器2的循环流路3和对向调温对象100供给的流体F的温度进行调节的第一调温器4。
另外,温度控制系统1具备:低温调温单元6,其贮存第一温度T1的流体F;高温调温单元7,其贮存比第一温度T1高的第二温度T2的流体F;低温流路8,其流通有从低温调温单元6向容器2供给的流体F;高温流路9,其流通有从高温调温单元7向容器2供给的流体F;阀门系统10,其能够对流体F的流通状态进行切换,以使在容器2中收纳的流体F为目标温度Sr;控制装置20,其对温度控制系统1进行控制。
低温调温单元6能够将第一温度T1的流体F向容器2送出。作为一个例子,第一温度T1为-10℃。高温调温单元7能够将第二温度T2的流体F向容器2送出。作为一个例子,第二温度T2为90℃。
低温流路8将低温调温单元6与容器2连接。从低温调温单元6向容器2供给的第一温度T1的流体F在低温流路8中流通。
高温流路9将高温调温单元7与容器2连接。从高温调温单元7向容器2供给的第二温度T2的流体F在高温流路9中流通。
阀门系统10能够对流体F从低温调温单元6及高温调温单元7向容器2的流通状态进行切换。另外,阀门系统10能够对流体F从容器2向低温调温单元6及高温调温单元7的流通状态进行切换。阀门系统10由控制装置20控制。
与上述实施方式相同,阀门系统10能够对第一状态、第二状态和第三状态进行切换。另外,阀门系统10能够对第四状态、第五状态和第六状态进行切换。阀门系统10在第一状态时切换为第四状态,在第二状态时切换为第五状态,在第三状态时切换为第六状态。
阀门系统10包含:配置在低温流路8的低温流量调节阀17L、配置在高温流路9的高温流量调节阀17H、配置在第一溢流流路8E的低温开闭阀19L和配置在第二溢流流路8F的高温开闭阀19H。
低温流量调节阀17L由控制装置20控制。控制装置20控制低温流量调节阀17L,能够对流体F从低温调温单元6向容器2的供给与停止供给进行切换,或对流体F从低温调温单元6向容器2供给的流量进行调节。通过打开低温流量调节阀17L,从低温调温单元6向容器2供给第一温度T1的流体F。通过关闭低温流量调节阀17L,停止从低温调温单元6向容器2供给流体F。
高温流量调节阀17H由控制装置20控制。控制装置20控制高温流量调节阀17H,能够对流体F从高温调温单元7向容器2的供给与停止供给进行切换,或者对流体F从高温调温单元7向容器2供给的流量进行调节。通过打开高温流量调节阀17H,从高温调温单元7向容器2供给第二温度T2的流体F。通过关闭高温流量调节阀17H,停止从高温调温单元7向容器2供给流体F。
低温开闭阀19L为电磁阀。通过打开低温开闭阀19L,流体F从容器2返回低温调温单元6。通过关闭低温开闭阀19L,流体F不会从容器2返回低温调温单元6。
高温开闭阀19H为电磁阀。通过打开高温开闭阀19H,流体F从容器2返回高温调温单元7。通过关闭高温开闭阀19H,流体F不会从容器2返回高温调温单元7。
控制装置20在使流体F的流通状态为第一状态时,关闭各低温流量调节阀17L及高温流量调节阀17H。由此,流体F不会从各低温调温单元6及高温调温单元7向容器2供给。
控制装置20在使流体F的流通状态为第二状态时,打开低温流量调节阀17L,并关闭高温流量调节阀17H。由此,从低温调温单元6送出的第一温度T1的流体F经由低温流路8,以规定的流量向容器2供给。
控制装置20在使流体F的流通状态为第三状态时,打开高温流量调节阀17H,并关闭低温流量调节阀17L。由此,从高温调温单元7送出的第二温度T2的流体F经由高温流路9,以规定的流量向容器2供给。
控制装置20在使流体F的流通状态为第四状态时,关闭各低温开闭阀19L及高温开闭阀19H。由此,流体F不会从容器2返回各低温调温单元6及高温调温单元7。
控制装置20在使流体F的流通状态为第五状态时,打开低温开闭阀19L,并关闭高温开闭阀19H。由此,在容器2中收纳的流体F的至少一部分经由第一溢流流路8E,返回低温调温单元6。
控制装置20在使流体F的流通状态为第六状态时,打开高温开闭阀19H,并关闭低温开闭阀19L。由此,在容器2中收纳的流体F的至少一部分经由第二溢流流路8F,返回高温调温单元7。
控制装置20控制低温开闭阀19L,能够对流体F从循环流路3向低温调温单元6的供给与停止供给进行切换。另外,控制装置20控制高温开闭阀19H,能够对流体F从循环流路3向高温调温单元7的供给与停止供给进行切换。例如,在容器2中收纳的流体F的量增加而流体F要从容器2溢出时,控制装置20能够对低温开闭阀19L进行控制,以使在循环流路3中流通的流体F的至少一部分经由第一溢流流路8E,向低温调温单元6供给。需要说明的是,在流体F要从容器2溢出时,控制装置20也可以控制高温开闭阀19H,以使在循环流路3中流通的流体F的至少一部分经由第二溢流流路8F,向高温调温单元7供给。由此,能够抑制流体F从容器2溢出。
第一调温器4基于入口温度Tin,调节流体F的温度。控制装置20基于入口温度传感器72的检测数据,对第一调温器4的驱动电路45进行控制,以使向调温对象100供给的流体F的入口温度Tin为目标温度Sr。
控制装置20控制低温流量调节阀17L,能够高精度地控制从循环流路3向调温对象100供给的流体F的温度。例如,从循环流路3向调温对象100供给的流体F由于对调温对象100进行冷却而温度上升。
通过调温对象100且温度上升的流体F在第二部分3B中流通,并返回容器2。另外,通过流体F从低温调温单元6,经由低温流量调节阀17L而在低温流路8流通且向容器2供给,对容器2中的流体F进行温度控制。容器2中的流体F经由循环泵30而在第一部分3A流通,由第一调温器4更高精度地进行温度控制,并向调温对象100供给。
[阀门系统的操作]
阀门系统10在流体F的流通状态为第一状态时切换为第四状态,在第二状态时切换为第五状态,在第三状态时切换为第六状态。即,在未将低温调温单元6中贮存的流体F及高温调温单元7中贮存的流体F向容器2供给时,在容器2中收纳的流体F不会返回低温调温单元6及高温调温单元7。在将低温调温单元6中贮存的第一温度T1的流体F向容器2供给时,在容器2中收纳的流体F的至少一部分返回低温调温单元6。在将比第一温度T1高的高温调温单元7中贮存的第二温度T2的流体F向容器2供给时,在容器2中收纳的流体F的至少一部分返回高温调温单元7。
阀门系统10基于容器温度Tp,对第一状态、第二状态和第三状态进行切换。控制装置20基于容器温度传感器71的检测数据,对低温流量调节阀17L、高温流量调节阀17H、低温开闭阀19L和高温开闭阀19H进行控制。
在本实施方式中,阀门系统10在容器温度Tp为规定温度范围Sm内时,将流体F的流通状态切换为第一状态及第四状态。
如图10所示,规定温度范围Sm包含调温对象100的目标温度Sr。规定温度范围Sm是上限温度Smh与比上限温度Smh低的下限温度Sml之间的温度范围。
即,在容器温度Tp为规定温度范围Sm内时,低温流量调节阀17L及高温流量调节阀17H双方关闭,停止从低温调温单元6及高温调温单元7分别向容器2供给流体F。在容器温度Tp为规定温度范围Sm时,低温开闭阀19L及高温开闭阀19H双方关闭,停止从容器2向低温调温单元6及高温调温单元7各自供给流体F。在容器温度Tp为规定温度范围Sm时,流体F在循环流路3中循环。即,在第一状态及第四状态下,流体F在循环流路3中循环。在循环流路3中循环的流体F的温度由第一调温器4进行调节。
阀门系统10在容器温度Tp为比规定温度范围Sm的上限温度Smh高的高温温度范围Sh内时,将流体F的流通状态切换为第二状态及第五状态。
即,在容器温度Tp为高温温度范围Sh内时,低温流量调节阀17L打开,高温流量调节阀17H关闭,从低温调温单元6向容器2供给第一温度T1的流体F。在容器温度Tp为高温温度范围Sh内时,通过将第一温度T1的流体F向容器2供给,容器温度Tp被调节为规定温度范围Sm内。控制装置20通过控制低温流量调节阀17L,以使从低温调温单元6向容器2供给的单位时间的流体F的流量增多,能够将高温温度范围Sh内的容器温度Tp在短时间内调节为规定温度范围Sm内。另外,在从低温调温单元6向容器2供给第一温度T1的流体F的状态下,低温开闭阀19L打开,高温开闭阀19H关闭,流体F从容器2返回低温调温单元6。由此,即使从低温调温单元6向容器2供给大量的流体F,也能够抑制流体F从容器2溢出。另外,通过使流体F从容器2返回低温调温单元6,能够抑制低温调温单元6的低温容器中贮存的流体F的量减少。
阀门系统10在容器温度Tp为比规定温度范围Sm的下限温度Sml低的低温温度范围Sl内时,将流体F的流通状态切换为第三状态及第六状态。
即,在容器温度Tp为低温温度范围Sl内时,高温流量调节阀17H打开,低温流量调节阀17L关闭,从高温调温单元7向容器2供给第二温度T2的流体F。在容器温度Tp为低温温度范围Sl内时,通过将第二温度T2的流体F向容器2供给,容器温度Tp被调节为规定温度范围Sm内。控制装置20通过控制高温流量调节阀17H,以使从高温调温单元7向容器2供给的单位时间的流体F的流量增多,能够将低温温度范围Sl内的容器温度Tp在短时间内调节为规定温度范围Sm内。另外,在从高温调温单元7向容器2供给第二温度T2的流体F的状态下,高温开闭阀19H打开,低温开闭阀19L关闭,流体F从容器2返回高温调温单元7。由此,即使从高温调温单元7向容器2供给大量的流体F,也能够抑制流体F从容器2溢出。另外,通过流体F从容器2返回高温调温单元7,能够抑制高温调温单元7的高温容器中贮存的流体F的量减少。
[效果]
如上所述,在本实施方式中也设有第一溢流流路8E及第二溢流流路8F。在容器温度Tp为高温温度范围Sh内时,流体F的流通状态切换为第二状态及第五状态。在容器温度Tp为低温温度范围Sl内时,流体F的流通状态切换为第三状态及第六状。在本实施方式中,省略了如上述第二实施方式说明的三通阀18、第一旁通流路31、第二旁通流路32、第一开闭阀15和第二开闭阀16。在本实施方式中,减少了使用配件,并简化了装置结构。
<第五实施方式>
针对第五实施方式进行说明。在如下的说明中,对于与上述实施方式相同或者同等的结构主要部件,使用相同的标记,简化或省略其说明。第五实施方式是参照图8及图9等说明的第二实施方式的变形例。
[温度控制系统]
图14是表示本实施方式的温度控制系统1的结构图。图15是表示本实施方式的温度控制系统1的块图。如图14及图15所示,温度控制系统1具备:包含调温对象100及容器2的循环流路3和对向调温对象100供给的流体F的温度进行调节的第一调温器4。
另外,温度控制系统1具备:低温调温单元6,其贮存第一温度T1的流体F;高温调温单元7,其贮存比第一温度T1高的第二温度T2的流体F;低温流路8,其流通有从低温调温单元6向容器2供给的流体F;高温流路9,其流通有从高温调温单元7向容器2供给的流体F;第一溢流流路8E,其流通有从容器2返回低温调温单元6的流体F;第二溢流流路8F,其流通有从容器2返回高温调温单元7的流体F;阀门系统10,其能够切换流体F的流通状态,以使在容器2中收纳的流体F为目标温度Sr;控制装置20,其控制温度控制系统1。
与上述第二实施方式相同,循环流路3包含:从容器2向调温对象100供给的流体F流动的第一部分3A和从调温对象100向容器2供给的流体F流动的第二部分3B。在第一部分3A配置有第一调温器4。在第二部分3B配置有三通阀18。
三通阀18与低温调温单元6及高温调温单元7各自经由旁通流路33而连接。在本实施方式中,旁通流路33将三通阀18与第一溢流流路8E及第二溢流流路8F连接。
三通阀18由控制装置20控制。控制装置20控制三通阀18,对流体F从调温对象100向容器2的供给与停止供给进行切换。在由三通阀18从调温对象100向容器2供给流体F时,停止从循环流路3向低温调温单元6及高温调温单元7供给流体F。在由三通阀18停止从调温对象100向容器2供给流体F时,循环流路3的流体F能够向低温调温单元6及高温调温单元7供给。
低温调温单元6能够将第一温度T1的流体F向容器2送出。作为一个例子,第一温度T1为-10℃。高温调温单元7能够将第二温度T2的流体F向容器2送出。作为一个例子,第二温度T2为90℃。
低温流路8将低温调温单元6与容器2连接。从低温调温单元6向容器2供给的第一温度T1的流体F在低温流路8中流通。
高温流路9将高温调温单元7与容器2连接。从高温调温单元7向容器2供给的第二温度T2的流体F在高温流路9中流通。
第一溢流流路8E将容器2的上部与低温调温单元6连接。在从低温调温单元6向容器2供给流体F、且在容器2中收纳的流体F达到规定量时,在容器2中收纳的流体F的至少一部分经由第一溢流流路8E,返回低温调温单元6。从容器2返回低温调温单元6的流体F在第一溢流流路8E中流通。利用第一溢流流路8E,即使从低温调温单元6向容器2供给流体F,也能够抑制在容器2中收纳的流体F从容器2溢出。
第二溢流流路8F将容器2的上部与高温调温单元7连接。在从高温调温单元7向容器2供给流体F、且在容器2中收纳的流体F达到规定量时,在容器2中收纳的流体F的至少一部分经由第二溢流流路8F,返回高温调温单元7。从容器2返回高温调温单元7的流体F在第二溢流流路8F中流通。利用第二溢流流路8F,即使从高温调温单元7向容器2供给流体F,也能够抑制在容器2中收纳的流体F从容器2溢出。
阀门系统10能够对流体F从低温调温单元6及高温调温单元7向容器2的流通状态进行切换。另外,阀门系统10能够对流体F从容器2向低温调温单元6及高温调温单元7的流通状态进行切换。阀门系统10由控制装置20控制。
与上述实施方式相同,阀门系统10能够对未从低温调温单元6及高温调温单元7分别向容器2供给流体F的第一状态、从低温调温单元6向容器2供给流体F的第二状态和从高温调温单元7向容器2供给流体F的第三状态进行切换。另外,阀门系统10能够对流体F未从容器2返回各低温调温单元6及高温调温单元7的第四状态、流体F从容器2返回低温调温单元6的第五状态和流体F从容器2返回高温调温单元7的第六状态进行切换。阀门系统10在第一状态时切换为第四状态,在第二状态时切换为第五状态,在第三状态时切换为第六状态。
与上述实施方式相同,阀门系统10在表示收纳在容器2中的流体F的温度的容器温度Tp为规定温度范围Sm内时切换为第一状态及第四状态,在容器温度Tp为比规定温度范围Sm的上限温度Smh高的高温温度范围Sh内时切换为第二状态及第五状态,在容器温度Tp为比规定温度范围Sm的下限温度Sml低的低温温度范围Sl内时切换为第三状态和所述第六状态。
在本实施方式中,温度控制系统1具备:将容器2和低温调温单元6之间的低温流路8与低温调温单元6连接的低温回流流路80R和将容器2和高温调温单元7之间的高温流路9与高温调温单元7连接的高温回流流路90R。
在第一状态及第三状态下,从低温调温单元6送出的流体F经由低温回流流路80R,返回低温调温单元6。即,在第一状态及第三状态下,流体F在包含低温调温单元6及低温回流流路80R的循环流路中循环。
在第一状态及第二状态下,从高温调温单元7送出的流体F经由高温回流流路90R,返回高温调温单元7。即,在第一状态及第二状态下,流体F在包含高温调温单元7及高温回流流路90R的循环流路中循环。
阀门系统10包含:配置在低温流路8的低温三通阀170L、配置在高温流路9的高温三通阀170H、配置在第一溢流流路8E的低温开闭阀19L和配置在第二溢流流路8F的高温开闭阀19H。
低温回流流路80R将低温三通阀170L与低温调温单元6连接。高温回流流路90R将高温三通阀170H与高温调温单元7连接。
低温三通阀170L由控制装置20控制。控制装置20控制低温三通阀170L,能够对流体F从低温调温单元6向容器2的供给与停止供给进行切换,或对流体F从低温调温单元6向容器2供给的流量进行调节,或使从低温调温单元6送出的流体F返回低温调温单元6。
高温三通阀170H由控制装置20控制。控制装置20控制高温三通阀170H,能够对流体F从高温调温单元7向容器2的供给与停止供给进行切换,或对流体F从高温调温单元7向容器2供给的流量进行调节,或使从高温调温单元7送出的流体F返回高温调温单元7。
低温开闭阀19L为开闭阀。通过打开低温开闭阀19L,流体F从容器2返回低温调温单元6。通过关闭低温开闭阀19L,流体F不会从容器2返回低温调温单元6。
高温开闭阀19H为开闭阀。通过打开高温开闭阀19H,流体F从容器2返回高温调温单元7。通过关闭高温开闭阀19H,流体F不会从容器2返回高温调温单元7。
控制装置20在使流体F的流通状态为第一状态时,使连接低温调温单元6与容器2的低温三通阀170L的开度为0%,以使流体F不会从低温调温单元6向容器2流通,并使连接高温调温单元7与容器2的高温三通阀170H的开度为0%,以使流体F不会从高温调温单元7向容器2流通。另外,控制装置20在使流体F的流通状态为第一状态时,使连接低温流路8与低温回流流路80R的低温三通阀170L的开度为100%,以使从低温调温单元6送出的流体F返回低温调温单元6,并使连接高温流路9与高温回流流路90R的高温三通阀170H的开度为100%,以使从高温调温单元7送出的流体F返回高温调温单元7。由此,流体F不会从低温调温单元6及高温调温单元7分别向容器2供给。
控制装置20在使流体F的流通状态为第二状态时,使连接低温调温单元6与容器2的低温三通阀170L的开度为100%,以使流体F从低温调温单元6向容器2流通,并使连接高温调温单元7与容器2的高温三通阀170H的开度为0%,以使流体F不会从高温调温单元7向容器2流通。另外,控制装置20在使流体F的流通状态为第二状态时,使连接低温流路8与低温回流流路80R的低温三通阀170L的开度为0%,以使从低温调温单元6送出的流体F不会返回低温调温单元6,并使连接高温流路9与高温回流流路90R的高温三通阀170H的开度为100%。以使从高温调温单元7送出的流体F返回高温调温单元7。由此,从低温调温单元6送出的第一温度T1的流体F经由低温流路8,以规定的流量向容器2供给。
控制装置20在使流体F的流通状态为第三状态时,使连接高温调温单元7与容器2的高温三通阀170H的开度为100%,以使流体F从高温调温单元7向容器2流通,并使连接低温调温单元6与容器2的低温三通阀170L的开度为0%,以使流体F不会从低温调温单元6向容器2流通。另外,控制装置20在使流体F的流通状态为第三状态时,使连接高温流路9与高温回流流路90R的高温三通阀170H的开度为0%,以使从高温调温单元7送出的流体F不会返回高温调温单元7,并使连接低温流路8与低温回流流路80R的低温三通阀170L的开度为100%,以使从低温调温单元6送出的流体F返回低温调温单元6。由此,从高温调温单元7送出的第二温度T2的流体F经由高温流路9,以规定的流量向容器2供给。
控制装置20在使流体F的流通状态为第四状态时,关闭各低温开闭阀19L及高温开闭阀19H,使连接第二部分3B与第一部分3A的三通阀18的开度为100%,以使流体F从第二部分3B向第一部分3A流通,并使连接第二部分3B与旁通流路33的三通阀18的开度为0%,以使流体F不会从第二部分3B向旁通流路33流通。由此,流体F不会从容器2返回各低温调温单元6及高温调温单元7。
控制装置20在使流体F的流通状态为第五状态时,打开低温开闭阀19L,关闭高温开闭阀19H,基于容器2内的流体F的温度与目标温度Sr之差,对连接循环流路3与旁通流路33的三通阀18的开度进行控制,以使来自第二部分3B的流体F的一部分流入容器2,并使来自第二部分3B的流体F的一部分流入旁通流路33。由此,在容器2中收纳的流体F的至少一部分经由第一溢流流路8E,返回低温调温单元6,在循环流路3中流通的流体F的至少一部分经由旁通流路33及第一溢流流路8E,返回低温调温单元6。
控制装置20在使流体F的流通状态为第六状态时,打开高温开闭阀19H,关闭低温开闭阀19L,基于容器2内的流体F的温度与目标温度Sr之差,对连接循环流路3与旁通流路33的三通阀18的开度进行控制,以使来自第二部分3B的流体F的一部分流入容器2,并使来自第二部分3B的流体F的一部分流入旁通流路33。由此,在容器2中收纳的流体F的至少一部分经由第二溢流流路8F,返回高温调温单元7,在循环流路3中流通的流体F的至少一部分经由旁通流路33及第二溢流流路8F,返回高温调温单元7。
第一调温器4基于入口温度Tin,对流体F的温度进行调节。控制装置20基于入口温度传感器72的检测数据,控制第一调温器4的驱动电路45,以使向调温对象100供给的流体F的入口温度Tin为目标温度Sr。
[效果]
如上所述,根据本实施方式,设有连接三通阀18与第一溢流流路8E及第二溢流流路8F的旁通流路33。由此,可以省略参照图8而说明的第一旁通流路31及第二旁通流路32和第一开闭阀15及第二开闭阀16。
另外,根据本实施方式,在低温流路8配置有低温三通阀170L,在高温流路9配置有高温三通阀170H。另外,低温三通阀170L与低温调温单元6经由低温回流流路80R而连接,高温三通阀170H与高温调温单元7经由高温回流流路90R而连接。由此,可以省略参照图8而说明的回流流路8R及回流流路9R。因此,能够增加从低温调温单元6及高温调温单元7向容器2供给的流体F的最大流量。因此,容器2的流体F的温度控制精度提高,流体F的温度变更时间缩短。另外,因为低温调温单元6的低温泵及高温调温单元7的高温泵的负载变化减少,所以低温泵及高温泵的使用寿命增加。
<第六实施方式>
针对第六实施方式进行说明。在如下的说明中,对于与上述实施方式相同或者同等的结构主要部件,使用相同的标记,简化或省略其说明。第六实施方式是参照图14及图15等而说明的第五实施方式的变形例。
[温度控制系统]
图16是表示本实施方式的温度控制系统1的结构图。在上述第一实施方式至第五实施方式中,假设了低温调温单元6或者高温调温单元7向容器2供给流体F。即,假设了低温流路8及高温流路9与在容器2的流入口2A和流出口2B之间的循环流路3的第一规定部分301连接。低温调温单元6或者高温调温单元7可以向在容器2的流入口2A与第一调温器4之间的循环流路3的规定部分300供给流体F。
如图16所示,在本实施方式中,假设低温调温单元6或者高温调温单元7向容器2的流出口2B与第一调温器4之间的循环流路3的第二规定部分302供给流体F。即,假设低温流路8及高温流路9与在容器2的流出口2B和第一调温器4之间的循环流路3的第二规定部分302连接。
与上述第五实施方式相同,循环流路3包含:从容器2向调温对象100供给的流体F流动的第一部分3A和从调温对象100向容器2供给的流体F流动的第二部分3B。在第一部分3A配置有第一调温器4。在第二部分3B配置有三通阀18。循环流路3的第二规定部分302为第一部分3A的一部分。容器2的流入口2A与第二部分3B连接。容器2的流出口2B与第一部分3A的第二规定部分302连接。
低温调温单元6能够将第一温度T1的流体F向第二规定部分302送出。高温调温单元7能够将第二温度T2的流体F向第二规定部分302送出。
低温流路8将低温调温单元6与第二规定部分302连接。从低温调温单元6向第二规定部分302供给的第一温度T1的流体F在低温流路8中流通。
高温流路9将高温调温单元7与第二规定部分302连接。从高温调温单元7向第二规定部分302供给的第二温度T2的流体F在高温流路9中流通。
阀门系统10能够对未从各低温调温单元6及高温调温单元7向第二规定部分302供给流体F的第一状态、从低温调温单元6向第二规定部分302供给流体F的第二状态和从高温调温单元7向第二规定部分302供给流体F的第三状态进行切换。另外,阀门系统10能够对流体F未从容器2返回各低温调温单元6及高温调温单元7的第四状态、流体F从容器2返回低温调温单元6的第五状态和流体F从容器2返回高温调温单元7的第六状态进行切换。阀门系统10在第一状态时切换为第四状态,在第二状态时切换为第五状态,在第三状态时切换为第六状态。
与上述实施方式相同,阀门系统10在表示容器2中收纳的流体F的温度的容器温度Tp为规定温度范围Sm内时切换为第一状态及第四状态,在容器温度Tp为比规定温度范围Sm的上限温度Smh高的高温温度范围Sh内时切换为第二状态及第五状态,在容器温度Tp为比规定温度范围Sm的下限温度Sml低的低温温度范围Sl内时切换为第三状态和所述第六状态。
在本实施方式中,低温回流流路80R将第二规定部分302和低温调温单元6之间的低温流路8与低温调温单元6连接。高温回流流路90R将第二规定部分302和高温调温单元7之间的高温流路9与高温调温单元7连接
控制装置20控制低温三通阀170L,能够对流体F从低温调温单元6向第二规定部分302的供给与停止供给进行切换,或对从低温调温单元6向第二规定部分302供给的流体F的流量进行调节,或使从低温调温单元6送出的流体F返回低温调温单元6。
控制装置20控制高温三通阀170H,能够对流体F从高温调温单元7向第二规定部分302的供给与停止供给进行切换,或对流体F从高温调温单元7向第二规定部分302供给的流量进行调节,或使从高温调温单元7送出的流体F返回高温调温单元7。
使流体F的流通状态为第一状态、第二状态、第三状态、第四状态、第五状态和第六状态时的控制方法与上述第五实施方式相同,所以省略说明。
[效果]
如上所述,根据本实施方式,低温调温单元6经由低温流路8,与循环流路3的第二规定部分302连接。高温调温单元7经由高温流路9,与循环流路3的第二规定部分302连接。第二规定部分302是容器2的流出口2B与第一调温器4之间的循环流路3的一部分。通过将从低温调温单元6或者高温调温单元7进行了温度调节的流体F向第二规定部分302供给,缩短在循环流路3中流通的流体F的温度的变更时间。通过缩短流体F的温度的变更时间,能够高精度地控制在循环流路3中流通的流体F的温度。
<第七实施方式>
针对第七实施方式进行说明。在如下的说明中,对于与上述实施方式相同或者同等的结构主要部件,使用相同的标记,简化或省略其说明。
在上述第一实施方式至第六实施方式中,假设了第一调温器4包含热电模块60,利用热电模块60来对流体F的温度进行调节。也可以为,第一调温器4包含灯加热器,利用灯加热器来对流体F的温度进行调节。在循环流路3中流通的流体F的温度例如超过100[℃]的情况下,当第一调温器4的热源为热电模块60时,第一调温器4的耐久性可能恶化。通过使用灯加热器作为第一调温器4的热源,即使在循环流路3中流通的流体F的温度例如超过100[℃],也能够抑制第一调温器4的耐久性恶化。
图17是表示本实施方式的温度控制系统1的结构图。第一调温器4包含灯加热器。即,第一调温器4是灯加热式调温器。
图17所示的温度控制系统1是上述第六实施方式的变形例。如图17所示,低温调温单元6向容器2的流出口2B与第一调温器4之间的循环流路3的第二规定部分302供给流体F。
在本实施方式中,与上述第六实施方式的不同之处在于省略了高温调温单元7。另外,与上述第六实施方式的不同之处在于省略了高温流路9、高温回流流路90R、高温三通阀170H、第二溢流流路8F和高温开闭阀19H。
通过由灯加热式调温器即第一调温器4对循环流路2的流体F进行加热,能够省略高温调温单元7。由此,能够谋求温度控制系统1的成本的降低以及空间的节省。
<其它实施方式>
需要说明的是,在上述第一实施方式至第五实施方式中,也可以如第六实施方式那样,低温调温单元6或者高温调温单元7向循环流路3的第二规定部分302供给流体F。在第一实施方式至第五实施方式中,也通过将从低温调温单元6或者高温调温单元7进行了温度调节的流体F向容器2的下游侧的第二规定部分302供给,缩短在循环流路3中流通的流体F的温度的变更时间。通过缩短流体F的温度的变更时间,能够高精度地控制在循环流路3中流通的流体F的温度。
需要说明的是,在上述第一实施方式至第六实施方式中,也可以如第七实施方式那样,使用灯加热器作为第一调温器4的热源。
附图标记说明
1温度控制系统;2容器;2A流入口;2B流出口;3循环流路;3A第一部分;3B第二部分;4第一调温器;5第二调温器;6低温调温单元;7高温调温单元;8低温流路;8A供给流路;8B回收流路;8C连接流路;8D连接流路;8E第一溢流流路;8F第二溢流流路;8R回流流路;9高温流路;9R回流流路;10阀门系统;11L低温开闭阀;11H高温开闭阀;12L低温恒定流量阀;12H高温恒定流量阀;13A热交换器比例阀;13B热交换器比例阀;13C热交换器比例阀;13D热交换器比例阀;14循环比例阀;15第一开闭阀;16第二开闭阀;17L低温流量调节阀;17H高温流量调节阀;18三通阀;19L低温开闭阀;19H高温开闭阀;20控制装置;30循环泵;31第一旁通流路;32第二旁通流路;33旁通流路;40主体部件;41入口;42调温流路;43出口;44热交换板;45驱动电路;50调温部;51壳体;60热电模块;61第一电极;62第二电极;63热电半导体元件;63P p型热电半导体元件;63N n型热电半导体元件;71容器温度传感器;72入口温度传感器;73出口温度传感器;74流体量传感器;80R低温回流流路;90R高温回流流路;100调温对象;170L低温三通阀;170H高温三通阀;300规定部分;301第一规定部分;302第二规定部分;F流体;Sh高温温度范围;Sl低温温度范围;Sm规定温度范围;Smh上限温度;Sml下限温度;Sr目标温度;Tin入口温度;Tout出口温度;Tp容器温度。
Claims (14)
1.一种温度控制系统,其特征在于,具备:
循环流路,其包含调温对象以及收纳有调节为包含所述调温对象的目标温度在内的规定温度范围的流体的容器;
第一调温器,其包含热电模块,在所述循环流路中配置在所述容器与所述调温对象之间,所述热电模块吸热或发热而对向所述调温对象供给的流体的温度进行调节;
低温调温单元,其贮存第一温度的流体;
高温调温单元,其贮存比所述第一温度高的第二温度的流体;
低温流路,其供从所述低温调温单元向所述容器的流入口与所述第一调温器之间的所述循环流路的规定部分供给的流体流通;
高温流路,其供从所述高温调温单元向所述规定部分供给的流体流通;
阀门系统,其能够对未从所述低温调温单元和所述高温调温单元分别向所述规定部分供给流体的第一状态、从所述低温调温单元向所述规定部分供给流体的第二状态以及从所述高温调温单元向所述规定部分供给流体的第三状态进行切换;
所述阀门系统在表示所述容器中收纳的流体的温度的容器温度为所述规定温度范围时切换为所述第一状态,在所述容器温度未在所述规定温度范围时切换为所述第二状态和所述第三状态的至少一方。
2.如权利要求1所述的温度控制系统,
在所述第一状态下,所述流体在所述循环流路中循环。
3.如权利要求1或2所述的温度控制系统,
具备第二调温器,该第二调温器在所述循环流路中配置在所述调温对象与所述容器之间,对向所述容器供给的流体的温度进行调节,
所述第二调温器基于表示流入所述调温对象的流体的温度的入口温度与表示从所述调温对象流出的流体的温度的出口温度之差,对流体的温度进行调节。
4.如权利要求1所述的温度控制系统,具备:
低温调温单元,其贮存第一温度的流体;
高温调温单元,其贮存比所述第一温度高的第二温度的流体;
低温流路,其供从所述低温调温单元向所述容器的流入口与所述第一调温器之间的所述循环流路的规定部分供给的流体流通;
高温流路,其供从所述高温调温单元向所述规定部分供给的流体流通;
第一溢流流路,其供从所述容器返回所述低温调温单元的流体流通;
第二溢流流路,其供从所述容器返回所述高温调温单元的流体流通;
阀门系统,其能够对流体的流通状态进行切换,以使在所述容器中收纳的流体为所述目标温度;
所述阀门系统能够对未从所述低温调温单元和所述高温调温单元分别向所述规定部分供给流体的第一状态、从所述低温调温单元向所述规定部分供给流体的第二状态、从所述高温调温单元向所述规定部分供给流体的第三状态、流体未从所述容器返回各所述低温调温单元和所述高温调温单元的第四状态、流体从所述容器返回所述低温调温单元的第五状态和流体从所述容器返回所述高温调温单元的第六状态进行切换,在所述第一状态时切换为所述第四状态,在所述第二状态时切换为所述第五状态,在所述第三状态时切换为所述第六状态。
5.如权利要求4所述的温度控制系统,
所述阀门系统在表示所述容器中收纳的流体的温度的容器温度为所述规定温度范围时切换为所述第一状态和所述第四状态,在所述容器温度为比所述规定温度范围的上限温度高的高温温度范围时切换为所述第二状态和所述第五状态,在所述容器温度为比所述规定温度范围的下限温度低的低温温度范围时切换为所述第三状态和所述第六状态。
6.如权利要求5所述的温度控制系统,
所述目标温度包含第一目标温度和比所述第一目标温度高的第二目标温度,
在所述目标温度切换为所述第一目标温度时,所述阀门系统切换为所述第二状态和所述第五状态,
在所述目标温度切换为所述第二目标温度时,所述阀门系统切换为所述第三状态和所述第六状态。
7.如权利要求4至6中任一项所述的温度控制系统,
在所述第一状态和所述第四状态下,所述流体在所述循环流路中循环。
8.如权利要求4至6中任一项所述的温度控制系统,
所述循环流路包含:从所述容器向所述调温对象供给的流体流动的第一部分和从所述调温对象向所述容器供给的流体流动的第二部分,
在所述第一部分配置有所述第一调温器,
在所述第二部分配置有三通阀,
具有将所述三通阀与所述第一溢流流路和所述第二溢流流路连接的旁通流路。
9.如权利要求8所述的温度控制系统,具备:
低温三通阀,其配置于所述低温流路;
高温三通阀,其配置于所述高温流路;
低温回流流路,其将所述低温三通阀与所述低温调温单元连接;
高温回流流路,其将所述高温三通阀与所述高温调温单元连接。
10.一种温度控制方法,其特征在于,包含:
在包含调温对象和容器的循环流路中,对表示在所述容器中收纳的流体的温度的容器温度进行检测;
在所述容器温度为包含所述调温对象的目标温度在内的规定温度范围时,流体在所述循环流路中循环,并且利用在所述循环流路配置的包含热电模块的第一调温器,通过所述热电模块吸热或发热而对向所述调温对象供给的流体的温度进行调节,
在所述容器温度未在所述规定温度范围时,将在低温调温单元中贮存的第一温度的流体和在比所述第一温度高的高温调温单元中贮存的第二温度的流体的至少一方向所述容器的流入口与所述第一调温器之间的所述循环流路的规定部分供给,将所述容器温度调节为所述规定温度范围。
11.如权利要求10所述的温度控制方法,
包含将所述第一温度的流体和比所述第一温度高的第二温度的流体的至少一方向在所述循环流路配置的第二调温器供给,对从所述第二调温器向所述容器供给的流体的温度进行调节,
表示从所述调温对象流出、且向所述第二调温器供给之前的流体的温度的出口温度在由所述第一调温器调节了温度后,比表示流入所述调温对象的流体的温度的入口温度高,
将所述第一温度的流体向所述第二调温器供给。
12.如权利要求10所述的温度控制方法,
包含将所述第一温度的流体和比所述第一温度高的第二温度的流体的至少一方向在所述循环流路中配置的第二调温器供给,对从所述第二调温器向所述容器供给的流体的温度进行调节,
表示从所述调温对象流出、且向所述第二调温器供给之前的流体的温度的出口温度在由所述第一调温器调节了温度后,比表示流入所述调温对象的流体的温度的入口温度低,
在所述出口温度与所述入口温度之差大于0的情况下,将所述第二温度的流体向所述第二调温器供给。
13.如权利要求10所述的温度控制方法,
在将低温调温单元中贮存的第一温度的流体向所述容器的流入口与所述第一调温器之间的所述循环流路的规定部分供给时,使在所述容器中收纳的流体的至少一部分返回所述低温调温单元,
在将比所述第一温度高的高温调温单元中贮存的第二温度的流体向所述规定部分供给时,使在所述容器中收纳的流体的至少一部分返回所述高温调温单元。
14.如权利要求13所述的温度控制方法,
所述目标温度包含第一目标温度和比所述第一目标温度高的第二目标温度,
在所述目标温度切换为所述第一目标温度时,将所述第一温度的流体向所述规定部分供给,并且使所述容器收纳的流体的至少一部分返回所述低温调温单元,
在所述目标温度切换为所述第二目标温度时,将所述第二温度的流体向所述规定部分供给,并且使在所述容器中收纳的流体的至少一部分返回所述高温调温单元。
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