JP2005293480A

JP2005293480A - 熱板の温度制御装置

Info

Publication number: JP2005293480A
Application number: JP2004111107A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Miyazawa; 康幸宮澤
Original assignee: Nihon Dennetsu Co Ltd
Current assignee: Nihon Dennetsu Co Ltd
Priority date: 2004-04-05
Filing date: 2004-04-05
Publication date: 2005-10-20

Abstract

【課題】発生する誘導ノイズの影響を回避することができ、電力消費エネルギーの損失を低減すること。
【解決手段】センサ１２より測定された熱板３１の温度と温度制御器１１にて設定した温度との差が、交流・直流電力出力判定回路１３になされ、該交流・直流電力出力判回路１３により熱板に対する制御電力の種類（交流・直流）の切り替えを行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱板の温度を制御する温度制御装置に属する。

従来の熱板の温度制御装置としては、半導体の製造工程においてウエハーのような製品を加熱し、一定温度としてから各種の電気的特性を測定し、その製品の品質をチェックするための温度制御に用いられているものがある。熱板は、製品の加熱や、製品を一定温度に保温するための使用されている。

熱板は、シーズヒータ（発熱体）を金属板にカシメ接合したもの、シーズヒータを金属板に鋳込み結合したもの、発熱線（発熱体）をマイカ板に巻着したものを金属板やセラミックス板に設けたものなどにより作られている。

ところで、交流電源にて発熱体に電力を通電すると、熱板を介して誘導ノイズが発生し、測定に影響をおよぼす為、測定中は発熱体への電力の通電を停止するようにしている。

また、直流にて発熱体に電力を通電した場合には、交流の時のような誘導ノイズによる測定への影響は無いが、既存の商用電力は、全て交流となっているので交流を直流に変換する必要があり、通常は、図４に示すような構成の交流電源１に入力された交流がダイオードブリッジＢＤ２と電圧平滑用のコンデンサＣ３からなる交流−直流変換器を用いて電圧変換を行い交流−直流電圧変換回路４にて直流を電圧制御され出力端子５へ出力する回路が利用され制御されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平９−９３９７５号公報

しかしながら、交流電源にて発熱体に電力を通電すると、熱板を介して誘導ノイズが発生し、測定に影響をおよぼす為、測定中は発熱体への電力の通電を停止する必要がある。

直流にて発熱体に電力を通電すると、交流の時のような誘導ノイズによる測定への影響は無いが、既存の商用電力は、全て交流となっているので交流を直流に変換する必要がある。この時、発熱体の制御中は、定格となる大電流に対応する必要があるので直流変換の装置が大きくなってしまうという問題がある。

また、この発熱体を一定温度で保温すると、定格となる対電流に対応した直流変換装置であると変換のロスが多く直流に変換した電力の大半を回路内での熱エネルギー損失として捨てなければならないので無駄が生じる。その結果として、交流を直流に変換すると、交流にてヒータに通電を行う時より約１．５倍の電力が必要となる。

それ故に本発明の課題は、誘導ノイズの影響を回避することができ、電力消費エネルギーの損失を低減できる熱板の温度制御装置を提供することにある。

本発明によれば、温度調節器と、該温度調節器に接続されているセンサと、該センサにより測定された熱板の温度を前記温度調節器から制御出力を入力する交流・直流電力出力判定回路と、交流電源に接続されて交流を直流に変換する交流・直流変換回路と、該交流・直流変換回路によって変換された直流電力を入力する直流電力調整回路と、前記交流・直流電力出力判定回路にて出力に応じて交流・直流の切り替え信号を入力する交流・直流電力出力切替回路と、前記交流電源からの交流電力を調整する交流電力調整回路とを有し、前記交流・直流電力出力判定回路により熱板に対する制御電力の種類の切替が自動的にできるよう前記センサより測定された前記熱板の温度と前記温度調節器にて設定した温度との差に応じて前記温度調節器から前記制御出力が前記交流・直流電力出力判定回路になされることを特徴とする熱板の温度制御装置が得られる。

本発明に係る熱板の温度制御装置によれば、測定を行わないある一定温度までの昇温を交流にて行い、発熱体を一定温度での保温するときに直流にて電力を制御することで、測定時における熱板を介して発生する誘導ノイズの影響を回避することができ、電力消費エネルギーの損失を低減できる。

本発明の熱板の温度制御装置は、温度調節器と、該温度調節器に接続されているセンサと、該センサにより測定された熱板の温度を前記温度調節器から制御出力を入力する交流・直流電力出力判定回路と、交流電源に接続されて交流を直流に変換する交流・直流変換回路と、該交流・直流変換回路によって変換された直流電力を入力する直流電力調整回路と、前記交流・直流電力出力判定回路にて出力に応じて交流・直流の切り替え信号を入力する交流・直流電力出力切替回路と、前記交流電源からの交流電力を調整する交流電力調整回路とを有し、前記センサより測定された前記熱板の温度と前記温度調節器にて設定した温度との差に応じて前記温度調節器から前記制御出力が前記交流・直流電力出力判定回路になされ、前記交流・直流電力出力判定回路により熱板に対する制御電力の種類の切替が自動的にできることにより実現した。

以下、本発明に係る熱板の温度制御装置の一実施の形態例を説明する。図１は、一実施の形態例における熱板の温度制御装置を示している。

図１を参照して、熱板の温度制御装置は、温度調節器１１と、温度調節器１１に接続されているセンサ１２と、センサ１２により測定された温度を温度調節器１１から制御出力１１ａを入力する交流・直流電力出力判定回路１３と、交流電源１４に接続されて交流を直流に変換する交流・直流変換回路１５と、交流・直流変換回路１５によって変換された直流電力を入力する直流電力調整回路１６と、交流・直流電力出力判定回路１３にて出力に応じて交流・直流の切り替え信号を入力する交流・直流電力出力切替回路１７と、交流電源１４からの交流電力を調整する交流電力調整回路２０と、交流・直流電力出力判定回路１３からの交流・直流の計測制可否を判定する計測可否判定外部回路２１とを有している。

センサ１２は、白金抵抗体若しくは熱伝対などを採用しており、熱板３１の温度を感知するように熱板３１の所望個所に取り付けられている。熱板３１は、金属板，耐熱ゴム板やマイカ板などの１種からなる加熱物３１ａと、この加熱物３１ａを加熱する発熱体３２とを有している。発熱体３２としては、周知なシーズヒータの他に、カートリッジヒータ、マイカ板に発熱線を巻着したものなどがある。熱板３１は、シーズヒータをアルミニウム板に鋳込んだもの、金属板にシーズヒータをカシメ結合したもの、シーズヒータをＨＩＰ（熱間静水圧）により結合したもの、発熱線をマイカ板に巻着して金属板に結合したもの、発熱線を耐熱ゴム材に張り付けたものを金属板に結合したものなどがある。

この実施例における熱板の温度制御装置では、測定が実施される温度まで昇温を交流にて行い、発熱体３２を一定温度で保温するときに直流にて電力を制御することにより、直流にて必要な電力は保温するために必要な電力となり、銃リア、必要としていた電力よりに低減できることになる。

センサ１２より測定された熱板３１の温度と温度制御器１１にて設定した温度との差に応じて温度調節器１１から制御出力１１ａ（電圧出力又は、電流出力）がなされ、交流・直流電力出力判定回路１３に入力され、この交流・直流電力出力判定回路１３にて制御出力１１ａの出力に応じて交流・直流の切り替え信号を交流・直流電力出力切替回路１７へ出力する。

また、交流・直流電力出力判定回路１３からは、制御出力１１ａの出力に応じて出力が一定値以下のときは、直流電力調整器１６へ、また一定値以上のときは、交流電力調整器２０に温度調節器１１からの制御信号１１ａが転送されている。この結果、発熱体３２へは、交流・直流電力出力切替回路１７にて切り替えられた電力が通電される。また、交流・直流電力出力判定回路１３から計測可否判定外部回路２１では、発熱体３２への電力が直流のときに計測が可能なことを外部に出力する。

図２は、図１示した熱板の温度制御装置における動作をフローチャートによって表している。図２を参照して、まず、センサ１２による温度検出を行う（ステップＳ１）。次に、温度調節器１１によりセンサ１２にて測定された温度と温度制御器１１にて設定された温度との温度差により制御信号１１ａが行われる（ステップＳ２）。次に、交流・直流判定回路１３によって制御出力１１ａが一定値以上か否かの判断を行う（ステップＳ３）。制御出力１１ａが一定値以上であれば、交流電力調整回路１０へ制御出力１ａを転送出力する（ステップＳ４）。そして、交流・直流切替回路１７を交流側へ切り換える（ステップＳ５）。そして、発熱体３２へ電力通電する（ステップＳ８）。

また、制御出力１１ａが一定値以下であれば、直流電力調整回路６へ制御出力１ａを転送出力する（ステップＳ６）。そして、交流・直流切替回路１７を直流側へ切り換える（ステップＳ７）。そして、発熱体３２へ電力通電する（ステップＳ８）。

図３は、温度、制御出力を経過時間で示している制御チャートである。図３を参照して、温度調節器１１にて設定された目標温度である目標値が１５０℃とすると、常温（大気温）から目標値の間近の温度まで接近した経過時間１５０の所で出力が切り替えられて、これ以降は直流による一定温度での保温となっている。

この保温の際には、制御出力も大きな電力を必要としない為、これに適した電力回路を作成すればよいので変換の損失が小さくなる。又、目標値をさらに高い温度たとえば２００℃へ変更した場合、制御出力が再び８０％以上となるのでこの時は，交流に切り替え昇温してやればよい。

このように交流・直流の出力判定切替回路１３を設けることにより、直流のみにて温度制御を行うより使用エネルギー量を削減できることとなる。

本発明に係る熱板の温度制御装置の実施例１を示す回路構成図である。図１に示した熱板の温度制御装置における動作をフローチャート図である。図１に示した熱板の温度制御装置における制御出力を経過時間で示している制御チャート図である。従来の熱板の温度制御装置を示す回路構成図である。

符号の説明

１１温度調節器
１１ａ制御出力
１２センサ
１３交流・直流電力出力判定回路
１４交流電源
１５交流・直流変換回路
１６直流電力調整回路
１７交流・直流電力出力切替回路
２０交流電力調整回路
２１計測可否判定外部回路
３１熱板
３１ａ加熱物
３２発熱体

Claims

温度調節器と、該温度調節器に接続されているセンサと、該センサにより測定された熱板の温度を前記温度調節器から制御出力を入力する交流・直流電力出力判定回路と、交流電源に接続されて交流を直流に変換する交流・直流変換回路と、該交流・直流変換回路によって変換された直流電力を入力する直流電力調整回路と、前記交流・直流電力出力判定回路にて出力に応じて交流・直流の切り替え信号を入力する交流・直流電力出力切替回路と、前記交流電源からの交流電力を調整する交流電力調整回路とを有し、前記交流・直流電力出力判定回路により熱板に対する制御電力の種類の切替が自動的にできるよう前記センサより測定された前記熱板の温度と前記温度調節器にて設定した温度との差に応じて前記温度調節器から前記制御出力が前記交流・直流電力出力判定回路になされることを特徴とする熱板の温度制御装置。