JP2000284832A - 温度制御装置及び同装置のバルブ制御部 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 低温の循環流体をランプヒータで加熱して流
体の温度制御を行う場合、制御の応答性と精度を高め
る。 【解決手段】 流体循環供給系３１を循環する流体は、
チラー３２で冷却され、熱交換器３３内のランプヒータ
で加熱される。ランプ制御部４１は、ランプ出力を制御
することで、流体の温度を設定温度に制御する。バルブ
制御部４３は、ヒータ出力が、制御に適した出力設定範
囲内に入るように、チラー通路３７の流量制御弁３４と
バイパス通路３５の流量制御弁３６の混合比を調節す
る。更に、バルブ制御部４３は、開度と流量との関係
が、開度の分解能が高温域で細かく低温域で粗くなるよ
うな重み付けを線形関係に加味した関係となるように、
且つ、２つの流量制御弁３４、３６の流量を合計した循
環流量が常に一定になるように、開度と２つの弁３４、
３６の操作量（パルス数）との対応関係を定める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、制御された流量で
流れる流体を用いて対象の温度を制御する温度制御装置
に関し、特に、目標温度を達成するために流体の流量制
御を行う技術の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の温度制御が利用されている一つ
の用途に、半導体製造装置で用いられる真空チャンバの
温度制御がある。例えば図１に示すようなエッチング装
置の真空チャンバ２０の場合、一般に、その外壁２１は
８０℃以上の高温域に、蓋２２は−１５℃程度の低温
に、ウェハ２３がセットされる電極２４は−２０℃〜８
０℃程度の低温域に制御される。電極２４のための低温
域での温度制御には、例えば図２に示すような温度制御
装置（以下、「低温機」という）３０を用いることがで
き、また、外壁２１のための高温域での温度制御には例
えば図４に示すような温度制御装置（以下、「高温機」
という）５０を用いることができる。

【０００３】尚、図２、図４に示した低温機３０及び高
温機５０は、この「従来の技術」の欄で説明のために用
いてはいるが、これらは公知ではなく、本発明の実施形
態で用いられるものである。因みに、低温機３０は、特
願平１０−１４１３３号で本件出願人が提案したもので
ある。

【０００４】さて、図２に示す低温機３０は流体循環供
給系３１を持ち、また、図４に示す高温機５０は流体循
環供給系５１を持つ。これらの流体循環供給系３１、５
１はそれぞれ、水、エチレングリコール或いはフロリナ
ート（登録商標）のような熱媒体流体（以下、「流体」
と略称する）を設定温度に調節して真空チャンバ２０の
電極又は外壁などの目的場所に供給することにより、そ
の目的場所を所望温度に制御する。

【０００５】図２に示す低温機３０の流体循環供給系３
１では、チラー（冷却機）３２に流体を通すチラー通路
３７と、チラー３２をバイパスするバイパス通路３５と
がある。そして、それぞれの通路３７、３５に設けられ
た流量制御弁３４、３６により制御された混合比で、冷
却された低温流体と冷却されていない高温流体とを混合
させる。その混合した流体をハロゲンランプヒータ内蔵
の熱交換器３３（その構成は図３に示す）に通し、そこ
でハロゲンランプヒータにより流体を加熱して設定温度
に調整する。ここでは、２つの流量制御弁３４、３６の
開度制御とハロゲンランプヒータの出力制御によって、
流体温度が調節される。

【０００６】図４に示す高温機５０では、流体循環供給
系５１の他に、冷却水循環系６１があり、そこでは流量
制御弁６２によって冷却水流量が調節される。これら２
つの循環系５１と６１の流体通路と冷却水通路の双方
が、ハロゲンランプヒータ内蔵の熱交換器５２（その構
成は図５に示す）に通っている。この熱交換器５２にお
いて、ハロゲンヒータランプにより流体を加熱し、ま
た、冷却水により流体を冷却することにより、流体温度
を設定温度に調節する。ここでは、冷却水の流量制御弁
６２の開度制御とハロゲンランプヒータの出力制御によ
り、流体温度が調節される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述した低温機３０や
高温機５０で流体温度を制御する場合、流体の流量又は
冷却水の流量を調節するために流量制御弁の開度制御が
必要である。流量制御弁の開閉操作はモータによって行
われ、そのモータドライバに加える操作パルスの個数に
より、開閉量が制御できるようになっている。しかし、
一般の流量制御弁では、操作パルス数と流量変化量との
関係が非線形であるため、単純な線形特性を前提とした
制御方法が適用できないという問題がある。また、図２
に示した低温機３０のように、２つの流量制御弁３４，
３６（又は、三方弁でもよい）の開度制御によって低温
流体と高温流体の混合比を調節しようとする場合、流量
制御弁の開度を変わると、全体の循環流量が変わって系
全体の圧損が変わり、混合比に無用の変動を与えてしま
う。そのため、所望の混合比を得るための２つの流量制
御弁の開度の決定が難しいという問題もある。

【０００８】また、本件出願人は特願平１０−１４１３
３号にて、（例えば図２に示した低温機３０におい
て）、通常は２つの流量制御弁（又は三方弁）は動かさ
ずに専らランプヒータの出力制御によって流体温度を調
節し、また、制御に適した一定のランプ出力範囲を設定
しておき、そのランプ出力設定範囲からランプ出力が外
れた場合に、ランプ出力をそのランプ出力設定範囲内に
戻すように２つの流量制御弁（又は三方弁）の開度を調
節することを提案している。この方法によれば、ランプ
出力制御がもつ高い熱応答性と高い制御精度という利点
を活かせるので、流体温度を正確に制御することができ
る。それに加え、流量制御弁を操作する頻度が少ないた
め、流量制御弁の寿命が長くなり、また、流量制御弁の
操作が流体温度に無用の変動を与えてしまう機会も少な
くて済む。

【０００９】しかし、この方法を用いた場合であって
も、上述した流量制御弁のもつ操作量（操作パルス数）
と流量との非線形特性のために、次のような問題が生じ
る。

【００１０】第１に、流量制御弁の操作量（操作パルス
数）を一定幅づつ変化させていったとしても、その一定
幅の弁操作に対するランプ出力の変動幅が一定ではない
ために、所望のランプ出力を得るための弁制御が難し
い。

【００１１】第２に、ランプ出力が上記ランプ出力設定
範囲から外れた場合、それをランプ出力設定範囲に戻す
ために流量制御弁に与えるべき操作量が、その時の各流
量制御弁の流量により異なってくる、つまり、その時の
制御しようとする温度（例えば、高温時にはバイパス通
路側の流量が大きい）により異なってくる。そのため、
ランプ出力設定範囲に到達するまでに流量制御弁に加え
るべき操作量（操作パルス数）が多いときには、ランプ
出力設定範囲に到達するまでの時間が長くなって応答性
が悪化する。また、その間に外乱が発生したりすると、
流体温度を設定温度に追従させることができなくなる場
合もある。

【００１２】更に、上記非線形特性のために、流量制御
弁開度（又は、混合比）を１段階操作したことによって
生じるランプ出力の変動幅が、制御しようとする温度に
よって異なってくる。一般には高温時には低温時より上
記ランプ出力変動幅が大きくなるが、特に、この変動幅
が上記ランプ出力設定範囲より大きくなってしまうと、
流量制御弁を１段階増減させただけでランプ出力がラン
プ出力設定範囲を飛び越えてしまうために、ランプ出力
設定範囲を挟んでハンチングが起きることがある。逆
に、低温時には、上記ランプ出力の変動幅が小さいた
め、既に述べたように、流量制御弁を操作してランプ出
力をランプ出力設定範囲に到達させるまでに長い時間が
かってしまう。このように、流量操作の分解能が、ラン
プ制御の観点から見て、高温時には粗すぎ、一方、低温
時には細かすぎるために、制御精度が悪いという問題が
ある。

【００１３】更に、流量制御弁を頻繁に操作しなくて
も、ある程度ラフに操作するだけで、制御目的を達成で
きるようにしたいという、流量制御弁の寿命の観点から
の一般的な要求もある。

【００１４】また更に、図２に示した低温機３０では、
冷媒回路で流体を冷却するチラー３２を用いているが、
高温時に高温の流体を大量のチラー３２に通したりする
と、チラー３２が過大負荷になって圧縮機の圧力又は温
度が上がりすぎたり、逆に、低温時に低温の流体を少量
しかチラー３２に通さないと、チラー３２が過小負荷に
なって蒸発しない液体のままの冷媒が圧縮機に入っるな
どして、故障が生じる場合がある。そのため、チラー３
２の負荷を常に適正範囲に保つように流量制御を行う必
要もある。

【００１５】従って、本発明の目的は、上述した諸問題
を解決して、応答性及び制御精度の高い温度制御装置を
提供することにある。

【００１６】本発明の別の目的は、上記目的を達成する
ために、温度制御装置における流量調節弁の制御方法を
改良することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の観点に従
う温度制御装置は、流体を循環させつつ設定温度に調整
した流体を温度制御対象に供給する流体循環供給系と、
流体循環供給系において温度制御対象から出てきた流体
と熱交換する第１の熱交換手段と、流体循環供給系にお
いて温度制御対象に供給される流体と熱交換する第２の
熱交換手段と、第１の熱交換手段を通る流体の流量を制
御する流量制御弁と、第２の熱交換手段の熱交換量を所
定の設定範囲内に入れるために、流量調節弁を制御して
第１の熱交換手段を通る流量を調節するバルブ制御部
と、温度制御対象に供給される流体の温度を設定温度に
調整するために、第２の熱交換手段の熱交換量を制御す
る熱交換制御部とを備える。バルブ制御部は、流量制御
弁の開度を決定する開度決定部と、開度から流量制御弁
の操作量を決定する操作量決定部と、操作量を用いて流
量制御弁を操作する弁操作部とを有する。そして、操作
量決定部は、流量制御弁がもつ操作量と流量との非線形
な関係を補償して、開度と流量との関係が所定の理想的
関係になるように、開度を操作量に変換するための開度
−操作量変換手段を有する。

【００１８】この温度制御装置によれば、バルブ制御部
が流量制御弁の開度を決定する場合に、流量制御弁のも
つ非線形な特性を考慮する必要がなくなるため、制御が
容易となり制御精度が向上する。

【００１９】上記の開度と流量の所定の理想的な関係と
は、例えば線形な関係である。好適な実施形態では、開
度の変化に対する第２の熱交換手段の熱交換量の変化の
割合が全ての開度範囲で均等に近づけるための重み付け
を、線形な関係に加えた関係を、上記理想的な関係とし
て採用している。これにより、温度域によって開度の分
解能が粗すぎたり細かすぎたりして制御精度や同等性が
悪化するという従来技術での問題が解決される。

【００２０】好適な実施形態は、温度制御対象から出た
流体を第１の熱交換手段をバイパスして第２の熱交換手
段へ送るバイパス通路と、バイパス通路に設けられたバ
イパス流量調節弁とを更に備える。そして、バルブ制御
部は、第２の熱交換手段の熱交換量を所定の設定範囲内
に入れるために、流量制御弁とバイパス流量制御弁の双
方を制御する。その際、バルブ制御部の開度−操作量変
換手段は、開度を流量制御弁の操作量とバイパス流量制
御弁の操作量の双方に変換する。流量制御弁の操作量と
バイパス流量制御弁の操作量は、両者を合計した循環流
量が常に一定となるように定められる。これにより、流
量制御弁が２個になっても、１個の場合と同様に、開度
という１つの尺度で制御ができる。また、循環流量が一
定に維持されるので、圧損の変動によって２つの流量制
御弁を流れる高温流体と低温流体との混合比が変動する
という従来の問題が解決される。

【００２１】好適な実施形態では、バルブ制御部の開度
決定手段は、温度制御対象へ供給される流体を急冷却又
は急加熱するための最大又は最小の開度を決定する最大
・最小開度決定手段と、温度制御対象へ供給される流体
の現在温度と設定温度との偏差が所定の整定幅以上ある
ときに、最大・最小開度決定手段から最大又は最小の開
度を得て操作量決定手段に与える急加熱・冷却手段とを
有する。これにより、流体温度を必要に応じて急加熱又
は急冷却できるので、応答性が向上する。

【００２２】好適な実施形態では、バルブ制御部の開度
決定手段は、第２の熱交換手段の熱交換量を設定範囲内
に入れるのに適した標準開度を決定する標準開度決定手
段と、温度制御対象へ供給される流体の現在温度と設定
温度との偏差が所定の整定幅未満であるときに、標準開
度決定手段から標準開度を得て操作量決定手段に与える
整定手段とを有する。これにより、更に応答性が向上す
る。

【００２３】本発明の第２の観点に従う温度制御装置
は、流体を循環させつつ設定温度に調整した流体を温度
制御対象に供給する流体循環供給系と、冷却液及びヒー
タを用いて、流体循環供給系を循環する流体と熱交換す
る熱交換手段と、熱交換手段を流れる冷却液の流量を制
御する流量制御弁と、熱交換手段のヒータの出力を所定
の設定範囲内に入れるために、流量調節弁を制御して冷
却液の流量を調節するバルブ制御部と、温度制御対象に
供給される流体の温度を設定温度に調整するために、ヒ
ータの出力を制御するヒータ制御部とを備える。バルブ
制御部は、流量制御弁の開度を決定する開度決定部と、
開度から流量制御弁の操作量を決定する操作量決定部
と、操作量を用いて流量制御弁を操作する弁操作部とを
有する。そして、操作量決定部は、流量制御弁がもつ操
作量と流量との非線形な関係を補償して、開度と流量と
の関係が所定の理想的関係になるように、開度を操作量
に変換するための開度−操作量変換手段を有する。

【００２４】この温度制御装置においても、本発明の第
１の観点に従う温度制御装置と同様の利点が得られる。

【００２５】上記した開度と流量の関係とは、例えば線
形な関係であるが、好適な実施形態では、開度の変化に
対するヒータ出力の変化の割合を全開度範囲で均等に近
づけるための重み付けを、線形な関係に加えた関係を、
上記理想的な関係として採用する。

【００２６】好適な実施形態では、バルブ制御部の開度
決定手段は、温度制御対象へ供給される流体を急冷却又
は急加熱するための最大又は最小の開度を決定する最大
・最小開度決定手段と、温度制御対象へ供給される流体
の現在温度と設定温度との偏差が所定の整定幅以上ある
ときに、最大・最小開度決定手段から最大又は最小の開
度を得て操作量決定手段に与える急加熱・冷却手段とを
有する。

【００２７】好適な実施形態では、バルブ制御部の開度
決定手段は、更に、ヒータ出力を設定範囲内に入れるの
に適した標準開度を決定する標準開度決定手段と、温度
制御対象へ供給される流体の現在温度と設定温度との偏
差が所定の整定幅未満であるときに、標準開度決定手段
から標準開度を得て操作量決定手段に与える整定手段と
を有する。

【００２８】

【発明の実施の形態】図２及び図４は、既に述べたとお
り、図１に示すような真空チャンバ２０の温度制御に用
いられる本発明の温度制御装置の実施形態である低温機
３０及び高温機５０の全体構成をそれぞれ示している。

【００２９】図２に示す低温機３０は、既に説明した通
り、熱交換器３３内のハロゲンランプヒータの出力を制
御することによって、及び、流体循環供給系３１のチラ
ー通路３７とバイパス通路３５に設けられた２つの流量
制御弁３４、３６の開度を制御して低温流体と高温流体
の混合比を調節することによって、真空チャンバ２０に
供給する流体の温度を設定温度（例えば、−２０℃〜８
０度程度）に制御する。これらの制御はランプ制御部４
１とバルブ制御部４３によって実行される（これらは、
典型的には、コンピュータのプログラムである）。ラン
プ制御部４１は、設定温度と、温度センサ４２が検出し
た熱交換器３３から出て真空チャンバ２０に入る流体の
現在温度とに基づいて、ハロゲンランプヒータの出力を
制御する。また、バルブ制御部４３は、設定温度と、温
度センサ４２からの流体の現在温度と、ランプ制御部４
１が出力するランプ操作量（ランプ出力値）と、流量セ
ンサ４４が検出した流体の循環流量（２つの流量制御弁
３４，３６の流量の合計）とに基づいて、２つの流量制
御弁３４，３６の開度を制御する。

【００３０】図３は、この低温機３０の熱交換器３３の
横断面（Ａ）と縦断面（Ｂ）を示している。

【００３１】この熱交換器３３は、細長い円柱形のハロ
ゲンランプヒータ５１を、円筒形の透明な石英製の内筒
５２内に収め、これを外筒５３内に収め、内筒５２と外
筒５３との間の空間を流体通路５４としたものである。
流体がその通路５４内を矢印で示すように流れる間に、
ハロゲンランプヒータ５１からの放射熱で流体が加熱さ
れる。

【００３２】図４に示す高温機５０は、既に説明したよ
うに、熱交換器５２のハロゲンランプヒータの出力を制
御することにより、及び冷却水の流量制御弁６２の開度
を制御して熱交換器５２に流れる冷却水流量を調節する
ことにより、流体の温度を設定温度（例えば、８０℃〜
１２０℃程度）に制御する。これらの制御はランプ制御
部７１とバルブ制御部７３によって実行される（これら
は、典型的には、コンピュータのプログラムである）。
ランプ制御部７１は、設定温度と、温度センサ７２が検
出した熱交換器５２から出て真空チャンバ２０に入る流
体の現在温度とに基づいて、ハロゲンランプヒータの出
力を制御する。また、バルブ制御部７３は、設定温度
と、温度センサ４２からの流体の現在温度と、ランプ制
御部４１が出力するランプ操作量（ランプ出力値）とに
基づいて、流量制御弁６２の開度を制御する。

【００３３】尚、冷却水循環系６１には、冷却水の全体
の循環流量を一定にするための定流量弁６４と、熱交換
器５２をバイパスして冷却水を流すバイパス通路６３と
が設けられている。この定流量弁６４バイパス通路６３
とは、流量制御弁６２にかかる冷却水圧力を軽減し、流
量制御弁６２の小流量域での流量特性を改善し、かつ冷
却水供給圧力が変動した場合でも安定した流量特性を維
持するという作用がある。

【００３４】図５は、この高温機５０の熱交換器５２の
横断面（Ａ）と縦断面（Ｂ）を示している。

【００３５】この熱交換器５２は、図３に示した熱交換
器３３と基本的に同様の構成のハロゲンランプヒータ８
１、内筒８２及び中間筒８３のセット（内筒８１と中間
筒８３との間の空間が流体通路８４である）を、更に外
筒８５内に収め、中間筒８３と外筒８５との間の空間を
冷却水通路８６としたものである。流体がその流体通路
８４内を矢印方向に流れ、冷却水が冷却水通路８６内の
矢印方向（例えば流体と逆方向に）流れる。流体は、冷
却水によって冷却され、同時にハロゲンランプヒータ５
１からの放射熱で加熱される。

【００３６】低温機３０及び高温機５０の双方におい
て、前述の特願平１０−１４１３３号で提案された制御
方法が採用される。すなわち、ランプ制御部４１、７１
が、流体温度を設定温度に一致させるように、熱交換器
３３、５２のランプ出力をＰＩＤ制御する。また、バル
ブ制御部４３，７３は、ランプ出力が予め設定された出
力範囲から外れたときに、ランプ出力をそのランプ出力
設定範囲内に戻すように流量制御弁３４、３６、６２の
開度を調節する。

【００３７】図６は、低温機３０のバルブ制御部４３及
び高温機５０のバルブ制御部７３として用いられる、本
発明の原理に従うバルブ制御部９０の構成を示す。

【００３８】このバルブ制御部９０は、開度決定部９１
と操作パルス数決定部９２を備える。また、このバルブ
制御部９０は、図２に示した低温機３０の２つの流量制
御弁３４、３６を駆動するための２つのモータドライバ
９３、９４を備えるが、図４に示した高温機５０に適用
する場合には、高温機５０の１つの流量制御弁６２を駆
動するための１つのモータドライバを備えることになる
（又は、図示の２つのモータドライバ９３、９４のうち
の一方だけを使用する）。

【００３９】操作パルス数決定部９２は、「開度」をと
いう尺度の値を入力して、モータドライバ９３、９４に
加えるべき「操作パルス数」を決定するものである。こ
の開度から操作パルス数への変換のために、操作パルス
数決定部９２は、開度の各値に対して操作パス数の各値
を対応付けた開度−パルス数テーブル１０１を有してい
る。この開度−パルス数テーブル１０１に記述された開
度と操作パルス数との対応関係は、後に図７及び図８を
参照して詳述するように、流量制御弁のもつパルス数−
流量の非線形関係を吸収し、それにより、開度−流量の
関係を温度制御に適した理想的な関係（後述するよう
に、単純な線形の関係に、開度の分解能を温度に応じて
適切なものに調整するための重み付けを加味した関係）
にするものである。この点で、以下の説明で用いる「開
度」という用語は、「弁の開き具合」という通常の開度
の意味で用るものではなく、「流量に対し上記理想的な
関係をもった尺度」という特別の意味で用いるものであ
ることに注意されたい。

【００４０】低温機３０に適用する場合、開度−パルス
数テーブル１０１には、各開度に対して、２つの流量制
御弁３４、３６用の２つの操作パルス数の組が記述され
ている。この２つの操作パルス数の組は、後に図９及び
図１０を参照して詳述するように、２つの流量制御弁３
４、３６の流量を合計した全体の循環流量が一定に保た
れるように工夫されている。この循環流量を一定にする
機能のおかげで、ランプ制御部は常に同じ制御アルゴリ
ズムで最適な制御を行うことができる（因みに、循環流
量が変動すると、ランプ制御形のＰＩＤ定数が変わり、
同じ制御アルゴリズムでは最適な制御ができなくな
る）。他方、高温機５０に適用する場合には、開度−パ
ルス数テーブル１０１には、各開度に対して、１つの流
量制御弁６２用の１つの操作パルス数が記述されてい
る。

【００４１】開度決定部９１は、設定温度、流体の現在
温度、及びランプ出力（ランプ制御部から出力されるラ
ンプ操作量）に基づいて、ランプ出力を上記設定力範囲
内に入れるための開度を決定し、その開度を操作パルス
数決定部９２に与える。上述した開度−パルス数テーブ
ル１０１がもつ非線形特性を吸収する機能や開度の分解
能を最適化する機能のおかげで、開度決定部９１が開度
を決定する処理は、かなり単純化される。更に、低温機
３０に適用する場合には１つの開度を２つの流量調節弁
３４，３６の操作パルス数に変換する開度−パルス数テ
ーブル１０１を用い、高温機５０に適用する場合には１
つの開度を１つの流量調節弁６２の操作パルス数に変換
する開度−パルス数テーブル１０１を用いることによ
り、低温機３０でも高温機５０でも、開度決定部９１は
同じ開度決定アルゴリズムを用いることができる。

【００４２】開度決定部９１は、最大開度テーブル１０
２、最小開度テーブル１０３及び標準開度テーブル１０
４を有しており、流体のい現在温度と設定温度との偏差
に応じてこれらの開度テーブル１０２〜１０４を使い分
けて、開度を決定する。後の図１１及び図１２を参照し
て詳述するように、最大開度テーブル１０２には流体を
急冷却するための最大開度が、また、最小開度テーブル
１０３には流体を急加熱するための最小開度が、各現在
温度に応じて規定されている。流体の現在温度と設定温
度とが大きく離れている場合に、開度決定部９１は、最
大又は最小開度テーブル１０２又は１０３を参照して最
大又は最小開度を選択して、操作パルス数決定部９２に
与える。これにより、ランプヒータやチラ−の能力を最
大限に利用して、早くに設定温度に到達することが可能
となる。低温機３０と高温機５０では別の開度テーブル
１０２〜１０４のセットを用いる。理想的には最大開度
は全開（１００％）、最小開度は全閉（０％）である
が、低温機３０用の最大及び最小開度テーブル１０２、
１０３では、チラ−３２が高温時に過大負荷になったり
低温時に過小負荷になったりしないよう、高温時の最大
開度及び低温時の最小開度に制限を加えている。

【００４３】標準開度テーブル１０４には、現在温度が
設定温度に近いときにランプ出力をランプ出力設定範囲
内で調節して現在温度を設定温度に整定させるのに最適
な標準開度が、各設定温度に対応して規定されている。
開度決定部９１は、急加熱や急冷却後、現在温度が設定
温度にある程度近づいた段階で、標準開度テーブル１０
４から設定温度に応じた標準開度を選択して、これを操
作パルス決定部９２へ与える。これにより、急加熱又は
急冷却後、いち早く流量制御弁を移動させて、少ない弁
作動回数で、ランプ出力をランプ出力設定範囲に入れる
ことができる。また、これにより、流体温度が設定温度
に到達する時間も短縮する。

【００４４】図７は、開度−パルス数テーブルの原理と
内容を示す。尚、図７に示す開度とは、低温機３０の場
合はチラー通路の流量制御弁３４の開度、高温機５０の
場合は冷却水の流量制御弁６２の開度を指す。

【００４５】図７において、曲線１１０は流量制御弁が
もつ非線形なパルス数―流量特性を示している。この非
線形なパルス数―流量特性に対して、曲線１１２に示す
ような内容の開度−パルス数テーブルを適用すると、開
度−流量特性は直線１１１に示すような線形特性にな
る。本実施形態では、この直線１１１のような線形の開
度−流量特性に開度に関する重み付けを加えた、曲線１
１３のような理想的な開度−流量特性を用いる。この曲
線１１３で示す理想的な開度−流量特性は、直線１１１
の線形特性に比較して、開度に対する流量の変化率が小
流量領域では小さく大流量領域では大きくなるように、
つまり、流量調節のための開度の分解能が小流量領域で
は細かく大流量領域では粗くなるように、開度について
重み付けがなされている。このような開度の重み付けを
加えた理想的な開度−流量特性１１３を得るには、曲線
１１４のような内容の開度−パルス数テーブルを用意す
る。

【００４６】図８は、上述した開度の重み付けの原理を
示している。

【００４７】図８において、曲線１２１〜１２４は、流
体の温度を特定の設定温度Ｔ１〜Ｔ４に維持するのに必
要な流体流量とランプ出力との関係を示している。ここ
で、Ｔ１＞Ｔ２＞Ｔ３＞Ｔ４である。設定温度が高くな
るほど、特性曲線１２１〜１２４の傾斜が急になる、つ
まり、流量（低温機３０の場合は、チラー通路の流量、
高温機５０の場合は冷却水流量である。）に対するラン
プ出力の変化率が大きくなることが分かる。

【００４８】範囲１２０は、ランプ出力の調節に適した
ランプ出力設定範囲を示す。ランプ出力をランプ出力設
定範囲１２０内にするための流量の可変範囲の幅は、設
定温度が高くなるほど狭くなることがわかる。そこで、
曲線１１３で示す開度の重み付けをもつ理想的な開度―
流量特性を導入すると、ランプ出力をランプ出力設定範
囲１２０内にするための開度の可変範囲の幅は、範囲１
３１〜１３４に示すように、どの設定温度でもほぼ一定
（又は、一定に近く）なる。つまり、高温域でも、ラン
プ出力をランプ出力設定範囲１２０内にするための開度
の可変幅が過小になることはなく、開度可変幅を適度な
大きさで確保することができる。このことは、従来技術
における高温域での制御分解能の低下によるハンチング
という問題を解決する。また、低温域でも、ランプ出力
をランプ出力設定範囲１２０内にするための開度の可変
幅が過大になることはなく、開度可変幅を適度な大きさ
で確保することができる。このことは、従来技術におけ
る低温域での応答性又は追従性の悪化という問題点を解
決する。

【００４９】図９及び図１０は、低温機３０に適用され
る２つの流量制御弁３４、３６のパルス数を同時に規定
した開度−パルス数テーブルの原理と内容を示す。

【００５０】図９において、曲線１４１は、チラー通路
の流量制御弁３４に適用される開度―流量特性を示し、
これは、図７及び図８に曲線１１３で示したような理想
的な特性である。曲線１４２は、バイパス通路の流量制
御弁３６に適用される開度―流量特性を示し、これは、
このバイパス通路の流量制御弁３６の流量とチラー通路
の流量制御弁３４の流量とを合計した全体の循環流量１
４０が開度に関わらず常に一定に維持されるように設定
したものである。このような２つの開度―流量特性１４
１、１４２を得るためには、図１０に２つの曲線１５
１、１５２で示すような内容の開度−パルス数テーブル
を用意すれば良い。

【００５１】このような方法で、循環流量１４０を常に
一定に維持することによって、開度を変えても流体循環
供給系３１全体の圧損は一定であるので、圧損の変化に
よる高温流体と低温流体の混合比の変動という問題が生
ぜず、弁開度調節により混合比を正確に制御することが
できる。また、開度という一つの尺度に対し、チラ−側
とバイパス側の２つの流量制御弁の操作量をテーブルで
同時に規定することにより、開度を算出するまでの処理
（図６の開度決定部９１）は流量制御弁の個数に関わら
ず同じものを用いることができる。

【００５２】図１１は、低温機３０に適用される最大、
最小及び標準開度テーブルの内容を示し、図１２は、高
温機５０に適用される最大、最小及び標準開度テーブル
の内容を示す。

【００５３】図１２の高温機５０用のテーブルセットで
は、最大開度１７１は常に全開（１００％）、最小開度
１７２は常に全閉（０％）に設定されており、急冷却及
び急加熱を最も高速に行うためにはこれが望ましい。一
方、図１１の低温機３０用のテーブルセットでは、高温
域でのチラー３２の過大負荷を防止するために、高温域
では最大開度１６１は温度が上がるほど全開からより小
さくなるように制限される。また、低温域でのチラー３
２の過小負荷を防止するために、低温域では最小開度１
６２は温度が下がるほど全閉からより大きくなるように
制限される。これらのテーブルセットでは、例えば１０
％刻みで開度が記憶されており、その間の区間の開度は
直線補完で算出される。

【００５４】図１３は、上記構成の下でのバルブ制御部
９０の動作フローを示す。図１４は、この制御動作の背
後にある制御規則を示す。

【００５５】図１３に示すように、温度調節の開始命令
が入るか又は設定温度ＴＳの変更が入ると（ステップＳ
１）、まず、流体の現在温度ＴＰと設定温度ＴＳとを取
得し、両温度ＴＰ、ＴＳ間の偏差を求め、その偏差と所
定の整定幅Ｔ１とを比較する（Ｓ２）。ここで、整定幅
Ｔ１とは、後述する図１５のタイムチャートに例示すよ
うに、比較的に狭い温度偏差範囲であって、現在温度Ｔ
Ｐと設定温度ＴＳとの偏差が整定幅Ｔ１程度以下なら
ば、ランプ出力の制御だけで十分に短時間で現在温度Ｔ
Ｐを設定温度ＴＳに整定させることができる。上記比較
の結果、現在温度ＴＰが設定温度ＴＳよりも低くて、そ
の偏差の絶対値が整定幅Ｔ１以上の場合には、急加熱モ
ードに入る（Ｓ３）。現在温度ＴＰが設定温度ＴＳより
も高くて、その偏差の絶対値が整定幅Ｔ１以上の場合に
は、急冷却モードに入る（Ｓ４）。また、現在温度ＴＰ
と設定温度ＴＳとの偏差の絶対値が整定幅Ｔ１未満の場
合には、整定モードに入る（Ｓ５）。

【００５６】急加熱モードに入ると、最大開度テーブル
ＴＢＭＡＸから現在温度ＴＰに対応した最大開度ＴＢＭ
ＡＸ[ＴＰ]を読み出し、この最大開度ＴＢＭＡＸ[ＴＰ]
を目標の開度Ｖとする（Ｓ６）。次に、開度−パルス数
テーブルＴＢＬ１、ＴＢＬ２から、目標の開度Ｖに対応
するパルス数ＴＢＬ１［Ｖ］、ＴＢＬ２［Ｖ］を読出
し、これらのパルス数ＴＢＬ１［Ｖ］、ＴＢＬ２［Ｖ］
を流量制御弁に対する目標のパルス数Ｐ１、Ｐ２とし、
この目標パルス数Ｐ１、Ｐ２を達成するように操作パル
ス数を決定してモータドライバに出力する（Ｓ７）（こ
の例は、２つの流量制御弁を制御する低温機３０の場合
であるため２つの目標パルス数Ｐ１、Ｐ２を求めるが、
高温機５０の場合は１つの流量調節弁を制御すればいい
ので、目標開度Ｖから１つの目標パルス数を求める）。
次に、再び、現在温度ＴＰと設定温度ＴＳとを取得し、
現在温度ＴＰが設定温度ＴＳに対し整定幅Ｔ１未満の近
さになったかを判断し（Ｓ８）、まだ設定温度ＴＳより
整定幅Ｔ１以上低ければ、急加熱モードを継続してステ
ップＳ６以下の動作を繰り返し、整定幅Ｔ１未満に近づ
いたならば、整定モードへ移行してステップＳ１２以下
の動作に進む。

【００５７】急冷却モードに入った場合は、最小開度テ
ーブルＴＢＭＩＮから現在温度ＴＰに対応した最小開度
ＴＢＭＩＮ[ＴＰ]を読み出し、この最小開度ＴＢＭＩＮ
[ＴＰ]を目標の開度Ｖとする（Ｓ９）。次に、開度−パ
ルス数テーブルＴＢＬ１、ＴＢＬ２から、目標の開度Ｖ
に対応するパルス数ＴＢＬ１［Ｖ］、ＴＢＬ２［Ｖ］を
読出し、これらのパルス数ＴＢＬ１［Ｖ］、ＴＢＬ２
［Ｖ］を流量制御弁に対する目標のパルス数Ｐ１、Ｐ２
とし、この目標パルス数Ｐ１、Ｐ２を達成するように操
作パルス数を決定してモータドライバに出力する（Ｓ１
０）（この例は、２つの流量制御弁を制御する低温機３
０の場合であるため２つの目標パルス数Ｐ１、Ｐ２を求
めるが、高温機５０の場合は１つの流量調節弁を制御す
ればいいので、目標開度Ｖから１つの目標パルス数を求
める）。次に、再び、現在温度ＴＰと設定温度ＴＳとを
取得し、現在温度ＴＰが設定温度ＴＳに対し整定幅Ｔ１
未満の近さに達したかを判断し（Ｓ１１）、まだ設定温
度ＴＳより整定幅Ｔ１以上に高ければば、急冷却モード
を継続してステップＳ９以下の動作を繰り返し、整定幅
Ｔ１未満に近づいたならば、整定モードへ移行してステ
ップＳ１２以下の動作に進む。

【００５８】整定モードに入ると、最初に、標準開度テ
ーブルＴＢＳＴＤから、設定温度ＴＳに対応した標準開
度ＴＢＳＴＤ［ＴＳ］を読出し、この標準開度ＴＢＳＴ
Ｄ［ＴＳ］を目標の開度Ｖに設定する（Ｓ１２）。次
に、現在のランプ出力Ｕを取得してそれがランプ出力設
定範囲内にあるか否かをチェックする（Ｓ１３）。その
結果、現在のランプ出力Ｕがランプ出力設定範囲の下限
値ＵＬ未満であるならば、上記目標開度Ｖを１段階増や
してランプ出力Ｕの増大を促進させ（Ｓ１４，１５）、
現在のランプ出力Ｕがランプ出力設定範囲の上限値ＵＨ
を上回っているならば、上記目標開度Ｖを１段階減らし
てランプ出力Ｕの減少を促進させ（Ｓ１６，１７）、ま
た、現在のランプ出力Ｕがランプ出力設定範囲内にある
ならば、目標開度Ｖを変更しない（Ｓ１８）。そして、
開度−パルス数テーブルＴＢＬ１、ＴＢＬ２から、その
目標開度Ｖに対応するパルス数ＴＢＬ１［Ｖ］、ＴＢＬ
２［Ｖ］を読出し、これらのパルス数ＴＢＬ１［Ｖ］、
ＴＢＬ２［Ｖ］を流量制御弁に対する目標のパルス数Ｐ
１、Ｐ２とし、この目標パルス数Ｐ１、Ｐ２を達成する
ように操作パルス数を決定してモータドライバに出力す
る（Ｓ１９）（この例は、２つの流量制御弁を制御する
低温機３０の場合であるため２つの目標パルス数Ｐ１、
Ｐ２を求めるが、高温機５０の場合は１つの流量調節弁
を制御すればいいので、目標開度Ｖから１つの目標パル
ス数を求める）。以下、設定温度が変更されない限り、
ステップＳ１３〜Ｓ１９の動作を繰り返す（つまり、ラ
ンプ出力がランプ出力設定範囲から外れている場合にの
み、ランプ出力設定範囲内に入れるように目標開度Ｖを
変更し、ランプ出力設定範囲内に入ると目標開度Ｖを一
定に保つ）。

【００５９】図１５は、上述の制御動作を行った場合の
流体温度、ランプ出力および流量制御弁開度（低温機３
０の場合は、チラー通路の流量制御弁３４の開度、高温
機５０の場合は冷却水の流量制御弁６２の開度であ
る。）の変化の様子を例示したタイムチャートである。

【００６０】図示のように、運転開始直後の区間で
は、流体の現在温度ＴＰが設定温度ＴＳより大幅に低い
ため、バルブ制御部は急加熱モードに入り、開度Ｖを現
在温度ＴＰに対応した最小開度にセットする。このと
き、ランプ制御部は、現在温度ＴＰが設定温度ＴＳにな
るようにフィードバック制御を行っているので、ランプ
出力Ｕは最高出力（又はそれに近い大出力）に制御され
る。これにより、現在温度ＴＰは急速に上昇する。続く
区間では、現在温度ＴＰが設定温度ＴＳの整定幅Ｔ１
以内の範囲に入り、これに呼応してバルブ制御部は整定
モードに入り、開度Ｖを設定温度ＴＳに対応した標準開
度にセットする。開度Ｖが標準開度にセットされると、
ランプ制御部は速やかにランプ出力Ｕを低下させてラン
プ出力設定範囲ＵＨ〜ＨＬ内に入れ、そしてランプ出力
Ｕを微調節して、現在温度ＴＰを設定温度ＴＳに整定さ
せる。

【００６１】続く区間では、設定温度ＴＳがステップ
状に低温に変更される。すると、現在温度ＴＰが設定温
度ＴＳより大幅に高くなるため、バルブ制御部は急冷却
モードに入り、開度Ｖを現在温度ＴＰに対応した最大開
度にセットする。このとき、ランプ制御部は、現在温度
ＴＰが設定温度ＴＳになるようにフィードバック制御を
行っているので、ランプ出力Ｕは最低出力（又はそれに
近い小出力）に制御される。これにより、現在温度ＴＰ
は急速に降下する。続く区間では、現在温度ＴＰが設
定温度ＴＳの整定幅Ｔ１以内の範囲に入り、これに呼応
してバルブ制御部は整定モードに入り、開度Ｖを設定温
度ＴＳに対応した標準開度にセットする。開度Ｖが標準
開度にセットされると、ランプ制御部は速やかにランプ
出力Ｕを上昇させてランプ出力設定範囲ＵＨ〜ＨＬ内に
入れ、そしてランプ出力Ｕを微調節して、現在温度ＴＰ
を設定温度ＴＳに整定させる。

【００６２】このようにして、応答性が良く且つ精度の
高い温度制御が行われる。尚、図１５に示した例では、
整定モード（区間、）に入った直後にランプ出力が
速やかにランプ出力設定範囲ＵＨ〜ＨＬ内に入ったた
め、開度Ｖを段階的に増減する動作（図１３のステップ
Ｓ１４、１５、１６、１７）は行われなかったが、ラン
プ出力がランプ出力設定範囲ＵＨ〜ＨＬ内に入るのに多
少時間がかかった場合には、開度Ｖが段階的に増減し
て、より速やかにランプ出力をランプ出力設定範囲ＵＨ
〜ＨＬ内に入れるような動作が行われる。

【００６３】図１６は、図１３に示した制御フロー中か
ら標準開度テーブルを使用するステップＳ１２を省略し
た制御動作を行った場合の、流体温度、ランプ出力およ
び流量制御弁開度（低温機３０の場合は、チラー通路の
流量制御弁３４の開度、高温機５０の場合は冷却水の流
量制御弁６２の開度である。）の変化の様子を例示した
タイムチャートである。尚、このように標準開度テーブ
ルを使用しない制御動作も、本発明の範囲に含まれるも
のである。

【００６４】図１６に示すように、バルブ制御部は、運
転開始直後の区間で急加熱モードに入って開度Ｖを現
在温度ＴＰに対応した最小開度にセットする。次に整定
モードに入ると、まず区間の前半では、ランプ出力Ｕ
がランプ出力設定範囲の上限値ＵＨを上回っているた
め、開度Ｖを現在温度ＴＰに対応した最小開度に維持し
（図１３のステップＳ１７で開度Ｖを減少させたいとこ
ろだが、最小開度以下にはできない）、区間の後半で
はランプ出力Ｕがランプ出力設定範囲内に入ったので、
現在の開度Ｖ（最小開度）に維持し、その後、区間で
ランプ出力Ｕがランプ出力設定範囲の下限値ＵＬを下回
ると、開度Ｖを段階的に増加させてランプ出力Ｕをラン
プ出力設定範囲内に戻そうとする。次の区間でランプ
出力Ｕをランプ出力設定範囲内に入ると、現在の開度Ｖ
を維持する。

【００６５】その後、区間で設定温度ＴＳがステップ
状に低温に変更されると、バルブ制御部は急冷却モード
に入って開度Ｖを現在温度ＴＰに対応した最大開度にセ
ットする。次に、整定モードに入ると、区間でランプ
出力Ｕがランプ出力設定範囲の下限値ＵＬを下回ってい
るので、現在温度ＴＰに対応した最大開度を維持する
（図１３のステップＳ１５で開度Ｖを増加させたいとこ
ろだが、最大開度以上にはできない（但し、最大開度は
現在温度ＴＰの降下に伴って上昇する））。続く区間
でランプ出力Ｕがランプ出力設定範囲内に入るので、現
在の開度Ｖを維持し、続く区間でランプ出力Ｕがラン
プ出力設定範囲の上限値ＵＨを上回るので、開度Ｖを段
階的に降下させ、続く区間でランプ出力Ｕが再びラン
プ出力設定範囲内に入るので、現在の開度Ｖを維持す
る。

【００６６】この標準開度を使用しない制御では、図１
５に示した標準開度を使用する制御に比べると応答速度
で劣るが、従来技術よりは優れた温度制御能力が得られ
る。また、接続系の放熱が極端に大きい場合には、固定
の標準開度を使用するとハンチングを起こしたり整定時
間がかかりすぎるなどの問題があるため、この場合に上
記の標準開度を使用しない制御を使うと優れた温度制御
能力が得られる。

【００６７】以上、本発明の一実施形態を説明したが、
上記の実施形態はあくまで本発明の説明のための例示で
あり、本発明を上記実施形態にのみ限定する趣旨ではな
い。従って、本発明は、上記実施形態以外の様々な形態
でも実施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】半導体ウェハ・エッチング装置の真空チャンバ
を示す断面図。

【図２】本発明の温度制御装置の実施形態である低温機
３０の全体構成を示すブロック図。

【図３】低温機３０の熱交換器３３の横断面図（Ａ）と
縦断面図（Ｂ）。

【図４】本発明の温度制御装置の実施形態である高温機
５０の全体構成を示すブロック図。

【図５】高温機５０の熱交換器５２の横断面図（Ａ）と
縦断面図（Ｂ）。

【図６】低温機３０のバルブ制御部４３及び高温機５０
のバルブ制御部７３として用いられる、本発明の原理に
従うバルブ制御部９０の構成を示すブロック図。

【図７】開度−パルス数テーブルの原理と内容を示す説
明図。

【図８】開度−パルス数テーブルに加味されている重み
付けの原理を示す説明図。

【図９】低温機３０用の２つの流量制御弁を同時に制御
するための開度−パルス数テーブルの原理を示す説明
図。

【図１０】低温機３０用の２つの流量制御弁を同時に制
御するための開度−パルス数テーブルの内容を示す説明
図。

【図１１】低温機３０用の最大、標準及び最小開度テー
ブルの内容を示す説明図。

【図１２】高温機５０用の最大、標準及び最小開度テー
ブルの内容を示す説明図。

【図１３】図６に示したバルブ制御部９０の制御動作を
示すフローチャート。

【図１４】図１３に示した動作の背後にある制御規則を
示す説明図。

【図１５】図１３のフローに従って流量制御を行った場
合の流体温度、ランプ出力および流量制御弁開度の変化
の様子を例示したタイムチャート。

【図１６】図１３のフローに従って（但し、標準開度テ
ーブルを使用せずに）流量制御を行った場合の流体温
度、ランプ出力および流量制御弁開度の変化の様子を例
示したタイムチャート。

【符号の説明】

３０ 温度制御装置（低温機） ５０ 温度制御装置（高温機） ３３ 熱交換器３３ ３１ 流体循環供給系 ３４、３６ 流量制御弁 ３７ チラー通路 ３５ バイパス通路 ４１ ランプ制御部 ４３ バルブ制御部 ５１ ハロゲンランプヒータ ５２ 熱交換器 ６２ 流量制御弁 ７１ ランプ制御部 ７３ バルブ制御部 ６１ 冷却水循環系 ６３ バイパス通路 ６４ 定流量弁 ８１ ハロゲンランプヒータ ９０ バルブ制御部 ９１ 開度決定部 ９２ 操作パルス数決定部 ９３、９４ モータドライバ １０１ 開度−パルス数テーブル １０２ 最大開度テーブル １０３ 最小開度テーブル １０４ 標準開度テーブル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柴田 勲 神奈川県平塚市万田1200 株式会社小松製 作所研究所内 Ｆターム(参考） 5F004 AA16 BB25 BB26 CA04 CA08 5F045 EJ04 EJ05 EJ09 EK10 GB05 GB16 5H004 GA02 GB01 HA01 HA02 HA16 HB01 HB02 JA04 JA14 KA24 KA41 KA44 KA54 KA69 KB37 LA05 LA16 LA18 MA41 5H323 BB04 CA04 CB04 CB23 CB33 CB35 CB40 CB43 CB45 DA01 DA04 DA06 DB15 EE05 EE17 FF01 HH02 JJ06 KK05 LL01 LL02 LL11 LL18 MM06

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体を循環させつつ設定温度に調整した
   流体を温度制御対象に供給する流体循環供給系と、 前記流体循環供給系において、前記温度制御対象から出
   てきた流体と熱交換する第１の熱交換手段と、 前記流体循環供給系において、前記温度制御対象に供給
   される流体と熱交換する第２の熱交換手段と、 前記第１の熱交換手段を通る流体の流量を制御する流量
   制御弁と、 前記第２の熱交換手段の熱交換量を所定の設定範囲内に
   入れるために、前記流量調節弁を制御して前記第１熱交
   換手段を通る流量を調節するバルブ制御部と、 前記温度制御対象に供給される流体の温度を前記設定温
   度に調整するために、前記第２の熱交換手段の熱交換量
   を制御する熱交換制御部と、を備え、 前記バルブ制御部は、 前記流量制御弁の開度を決定する開度決定部と、 前記開度から前記流量制御弁の操作量を決定する操作量
   決定部と、 前記操作量を用いて前記流量制御弁を操作する弁操作部
   とを有し、 前記操作量決定部は、前記流量制御弁がもつ前記操作量
   と流量との非線形な関係を補償して、前記開度と前記流
   量との関係が所定の理想的関係になるように、前記開度
   を前記操作量に変換するための開度−操作量変換手段を
   有する、温度制御装置。
2. 【請求項２】 前記理想的な関係とは、線形な関係であ
   る請求項１記載の温度制御装置。
3. 【請求項３】 前記理想的な関係とは、前記開度の変化
   に対する前記第２の熱交換手段の熱交換量の変化の割合
   が全ての開度範囲で均等に近づけるための重み付けを、
   線形な関係に加えた関係である請求項１記載の温度制御
   装置。
4. 【請求項４】 前記温度制御対象から出た流体を、前記
   第１の熱交換手段をバイパスして前記第２の熱交換手段
   へ送るバイパス通路と、前記バイパス通路に設けられた
   バイパス流量調節弁と、を更に備え、 前記バルブ制御部は、前記第２の熱交換手段の熱交換量
   を所定の設定範囲内に入れるために、前記流量制御弁と
   前記バイパス流量制御弁の双方を制御し、 前記バルブ制御部の開度−操作量変換手段は、前記開度
   を前記流量制御弁の操作量と前記バイパス流量制御弁の
   操作量の双方に変換し、 前記流量制御弁の操作量と前記バイパス流量制御弁の操
   作量とは、両者を合計した循環流量が常に一定となるよ
   うに定められる、請求項１記載の温度制御装置。
5. 【請求項５】 前記バルブ制御部の開度決定手段は、 前記温度制御対象へ供給される流体を急冷却又は急加熱
   するための最大又は最小の開度を決定する最大・最小開
   度決定手段と、 前記温度制御対象へ供給される流体の現在温度と前記設
   定温度との偏差が所定の整定幅以上あるときに、前記最
   大・最小開度決定手段から前記最大又は最小の開度を得
   て前記操作量決定手段に与える急加熱・冷却手段と、を
   有する請求項１記載の温度制御装置。
6. 【請求項６】 前記バルブ制御部の開度決定手段は、 前記第２の熱交換手段の熱交換量を前記設定範囲内に入
   れるのに適した標準開度を決定する標準開度決定手段
   と、 前記温度制御対象へ供給される流体の現在温度と前記設
   定温度との偏差が所定の整定幅未満であるときに、前記
   標準開度決定手段から前記標準開度を得て前記操作量決
   定手段に与える整定手段と、を有する請求項１又は５記
   載の温度制御装置。
7. 【請求項７】 流体を循環させつつ設定温度に調整した
   流体を温度制御対象に供給する流体循環供給系と、 冷却液及びヒータを用いて、前記流体循環供給系を循環
   する流体と熱交換する熱交換手段と、 前記熱交換手段を流れる前記冷却液の流量を制御する流
   量制御弁と、 前記熱交換手段のヒータの出力を所定の設定範囲内に入
   れるために、前記流量調節弁を制御して前記冷却液の流
   量を調節するバルブ制御部と、 前記温度制御対象に供給される流体の温度を前記設定温
   度に調整するために、前記ヒータの出力を制御するヒー
   タ制御部と、を備え、 前記バルブ制御部は、 前記流量制御弁の開度を決定する開度決定部と、 前記開度から前記流量制御弁の操作量を決定する操作量
   決定部と、 前記操作量を用いて前記流量制御弁を操作する弁操作部
   とを有し、 前記操作量決定部は、前記流量制御弁がもつ前記操作量
   と流量との非線形な関係を補償して、前記開度と前記流
   量との関係が所定の理想的関係になるように、前記開度
   を前記操作量に変換するための開度−操作量変換手段を
   有する、温度制御装置。
8. 【請求項８】 前記理想的な関係とは、線形な関係であ
   る請求項７記載の温度制御装置。
9. 【請求項９】 前記理想的な関係とは、前記開度の変化
   に対する前記ヒータ出力の変化の割合を全開度範囲で均
   等に近づけるための重み付けを、線形な関係に加えた関
   係である請求項７記載の温度制御装置。
10. 【請求項１０】 前記バルブ制御部の開度決定手段は、 前記温度制御対象へ供給される流体を急冷却又は急加熱
    するための最大又は最小の開度を決定する最大・最小開
    度決定手段と、 前記温度制御対象へ供給される流体の現在温度と前記設
    定温度との偏差が所定の整定幅以上あるときに、前記最
    大・最小開度決定手段から前記最大又は最小の開度を得
    て前記操作量決定手段に与える急加熱・冷却手段と、を
    有する請求項７記載の温度制御装置。
11. 【請求項１１】 前記バルブ制御部の開度決定手段は、 前記ヒータ出力を前記設定範囲内に入れるのに適した標
    準開度を決定する標準開度決定手段と、 前記温度制御対象へ供給される流体の現在温度と前記設
    定温度との偏差が所定の整定幅未満であるときに、前記
    標準開度決定手段から前記標準開度を得て前記操作量決
    定手段に与える整定手段と、を有する請求項７又は１０
    記載の温度制御装置。
12. 【請求項１２】 流体を循環させつつ設定温度に調整し
    た流体を温度制御対象に供給する流体循環供給系と、 前記流体循環供給系において、前記温度制御対象から出
    てきた流体と熱交換する第１の熱交換手段と、 前記流体循環供給系において、前記温度制御対象に供給
    される流体と熱交換する第２の熱交換手段と、 前記第１の熱交換手段を通る流体の流量を制御する流量
    制御弁と、 前記第２の熱交換手段の熱交換量を所定の設定範囲内に
    入れるために、前記流量調節弁を制御して前記第１熱交
    換手段を通る流量を調節するバルブ制御部と、 前記温度制御対象に供給される流体の温度を前記設定温
    度に調整するために、前記第２の熱交換手段の熱交換量
    を制御する熱交換制御部と、を備えた温度制御装置の前
    記バルブ制御部であって、 前記流量制御弁の開度を決定する開度決定部と、 前記開度から前記流量制御弁の操作量を決定する操作量
    決定部と、 前記操作量を用いて前記流量制御弁を操作する弁操作部
    とを有し、 前記操作量決定部は、前記流量制御弁がもつ前記操作量
    と流量との非線形な関係を補償して、前記開度と前記流
    量との関係が所定の理想的関係になるように、前記開度
    を前記操作量に変換するための開度−操作量変換手段を
    有する、温度制御装置のバルブ制御部。
13. 【請求項１３】 流体を循環させつつ設定温度に調整し
    た流体を温度制御対象に供給する流体循環供給系と、 冷却液及びヒータを用いて、前記流体循環供給系を循環
    する流体と熱交換する熱交換手段と、 前記熱交換手段を流れる前記冷却液の流量を制御する流
    量制御弁と、 前記熱交換手段のヒータの出力を所定の設定範囲内に入
    れるために、前記流量調節弁を制御して前記冷却液の流
    量を調節するバルブ制御部と、 前記温度制御対象に供給される流体の温度を前記設定温
    度に調整するために、前記ヒータの出力を制御するヒー
    タ制御部と、を備えた温度制御装置の前記バルブ制御部
    であって、 前記流量制御弁の開度を決定する開度決定部と、 前記開度から前記流量制御弁の操作量を決定する操作量
    決定部と、 前記操作量を用いて前記流量制御弁を操作する弁操作部
    とを有し、 前記操作量決定部は、前記流量制御弁がもつ前記操作量
    と流量との非線形な関係を補償して、前記開度と前記流
    量との関係が所定の理想的関係になるように、前記開度
    を前記操作量に変換するための開度−操作量変換手段を
    有する、温度制御装置のバルブ制御部。