JP2016057054A - Temperature control device, temperature control method and charged-particle beam device - Google Patents

Temperature control device, temperature control method and charged-particle beam device Download PDF

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JP2016057054A JP2015053008A JP2015053008A JP2016057054A JP 2016057054 A JP2016057054 A JP 2016057054A JP 2015053008 A JP2015053008 A JP 2015053008A JP 2015053008 A JP2015053008 A JP 2015053008A JP 2016057054 A JP2016057054 A JP 2016057054A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a temperature control device capable of improving temperature stability.SOLUTION: A temperature control device 100 comprises: a plurality of heat source devices 10, 20 and 30 which heat or cool fluid; a temperature sensor 8 which measures a temperature of the fluid; and a control section 50 which controls the plurality of heat source devices 10, 20 and 30. The control section 50 performs: a first process to activate a first heat source device 10 among the plurality of heat source devices and to maintain output of a second heat source device 20 among the plurality of heat source devices on the basis of a measurement result of the temperature sensor 8; and a second process, when output of the first heat source device 10 reaches a first output value, to change the output of the second heat source device 20 and to activate the first heat source device 10 in a manner that offsets a change in heat quantity of the fluid due to the change in the output of the second heat source 20. The first heat source device 10 has higher temperature control resolution than the second heat source device 20.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、温度制御装置、温度制御方法、および荷電粒子線装置に関する。   The present invention relates to a temperature control device, a temperature control method, and a charged particle beam device.

電子顕微鏡や荷電粒子ビーム描画装置等の荷電粒子線装置では、高精度の温度管理が必要である。例えば、電子顕微鏡や荷電粒子ビーム描画装置に用いられる電子レンズは、コイルに流れる電流による発熱を伴うため冷却の必要がある。このとき、電子レンズを冷却するための冷却水に許容される温度変動範囲は、きわめて小さい。そのため、電子顕微鏡や荷電粒子線装置に用いられる冷却水循環装置(冷却水の温度を制御する温度制御装置)には、冷却水に対して、高い温度安定性が求められる。   In charged particle beam apparatuses such as electron microscopes and charged particle beam drawing apparatuses, high-precision temperature management is required. For example, an electron lens used in an electron microscope or a charged particle beam drawing apparatus needs to be cooled because it generates heat due to a current flowing in a coil. At this time, the temperature fluctuation range allowed for the cooling water for cooling the electron lens is extremely small. Therefore, a cooling water circulation device (a temperature control device that controls the temperature of the cooling water) used in an electron microscope or a charged particle beam device is required to have high temperature stability with respect to the cooling water.

例えば、特許文献1には、循環水(冷却水)を貯める水槽と、循環水を冷却する冷凍機と、循環水を加熱する電気ヒーターと、を備え、循環水が外部機器を冷却する冷却水循環装置であって、ヒーターをOFF状態にし、冷凍機をON/OFF制御して循環水の温度を制御する第1の運転モードと、冷凍機をON状態にし、ヒーターを用いて第1の運転モードよりも狭い温度変動幅で循環水を温度制御する第2の運転モードを備えることで、循環水の温度変動幅を適切に制御する冷却水循環装置が開示されている。   For example, Patent Literature 1 includes a water tank that stores circulating water (cooling water), a refrigerator that cools the circulating water, and an electric heater that heats the circulating water, and the circulating water cools an external device by circulating water. A first operation mode in which the heater is turned off and the refrigerator is turned on / off to control the temperature of the circulating water; and the refrigerator is turned on and the first operation mode is performed using the heater. A cooling water circulation device that appropriately controls the temperature fluctuation width of the circulating water by providing a second operation mode in which the temperature of the circulating water is controlled with a narrower temperature fluctuation width is disclosed.

特開2007−40631号公報JP 2007-40631 A

上述したように、荷電粒子線装置等に用いられる冷却水循環装置(温度制御装置)には、冷却水に対して高い温度安定性が要求されるため、温度安定性に優れた温度制御装置が望まれている。   As described above, since the cooling water circulation device (temperature control device) used for the charged particle beam device or the like requires high temperature stability with respect to the cooling water, a temperature control device with excellent temperature stability is desired. It is rare.

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様に係る目的の1つは、温度安定性を向上させることができる温度制御装置、および温度制御方法を提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の1つは、上記温度制御装置を含む荷電粒子線装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and one of the objects according to some aspects of the present invention is a temperature control device capable of improving temperature stability, and temperature control. It is to provide a method. Another object of some aspects of the present invention is to provide a charged particle beam device including the temperature control device.

(1)本発明に係る温度制御装置は、
流体の温度を制御する温度制御装置であって、
前記流体を加熱または冷却する複数の熱源装置と、
前記流体の温度を測定する温度センサーと、
前記複数の熱源装置を制御する制御部と、
を含み、
前記制御部は、
前記温度センサーの測定結果に基づいて前記複数の熱源装置のうちの第1熱源装置を動作させるとともに、前記複数の熱源のうちの第2熱源装置の出力を保持する第1処理と、
前記第1熱源装置の出力が第1出力値に達した場合に、前記第2熱源装置の出力を変化させるとともに、前記第1熱源装置を前記第2熱源装置の出力の変化による熱量変化を相殺する方向に動作させる第2処理と、
を行い、
前記第1熱源装置は、前記第2熱源装置よりも温度制御分解能が高い。
(1) A temperature control device according to the present invention includes:
A temperature control device for controlling the temperature of a fluid,
A plurality of heat source devices for heating or cooling the fluid;
A temperature sensor for measuring the temperature of the fluid;
A control unit for controlling the plurality of heat source devices;
Including
The controller is
A first process of operating a first heat source device of the plurality of heat source devices based on a measurement result of the temperature sensor and holding an output of a second heat source device of the plurality of heat sources;
When the output of the first heat source device reaches the first output value, the output of the second heat source device is changed, and the first heat source device cancels the change in the amount of heat due to the change of the output of the second heat source device. A second process that operates in a direction to
And
The first heat source device has a higher temperature control resolution than the second heat source device.

このような温度制御装置では、後述するように、流体温度に対するハンチングを防止することができ、かつ、より早い応答の温度制御ができる。さらに、流体温度の過渡的な応答を抑制することができるため、例えば、温度制御分解能が低い第2熱源装置が動作した場合の温度精度の悪化を抑制することができる。したがって、このような温度制御装置では、温度安定性を向上させることができる。   In such a temperature control device, as will be described later, hunting with respect to the fluid temperature can be prevented, and temperature control with faster response can be performed. Furthermore, since a transient response of the fluid temperature can be suppressed, for example, it is possible to suppress deterioration in temperature accuracy when the second heat source device having a low temperature control resolution is operated. Therefore, such a temperature control device can improve temperature stability.

(2)本発明に係る温度制御装置において、
前記制御部は、前記第2熱源装置の出力が第2出力値に達した場合に、前記複数の熱源のうちの第3熱源装置の出力を変化させるとともに、前記第2熱源装置を前記第3熱源装置の出力の変化による熱量変化を相殺する方向に動作させる第3処理を行い、
前記第2熱源装置は、前記第3熱源装置よりも温度制御分解能が高くてもよい。
(2) In the temperature control device according to the present invention,
The controller changes the output of the third heat source device among the plurality of heat sources when the output of the second heat source device reaches a second output value, and changes the second heat source device to the third heat source device. Performing a third process for operating in a direction to cancel out a change in heat quantity due to a change in output of the heat source device
The second heat source device may have a higher temperature control resolution than the third heat source device.

このような温度制御装置では、後述するように、流体温度に対するハンチングを防止することができ、かつ、より早い応答の温度制御ができる。さらに、流体温度の過渡的な応答を抑制することができるため、例えば、温度制御分解能が低い第3熱源装置が動作した場合の温度精度の悪化を抑制することができる。したがって、このような温度制御装置では、温度安定性を向上させることができる。   In such a temperature control device, as will be described later, hunting with respect to the fluid temperature can be prevented, and temperature control with faster response can be performed. Furthermore, since the transient response of the fluid temperature can be suppressed, for example, it is possible to suppress the deterioration of the temperature accuracy when the third heat source device having a low temperature control resolution is operated. Therefore, such a temperature control device can improve temperature stability.

(3)本発明に係る温度制御装置において、
前記第2処理では、前記第1熱源装置を、前記第2熱源装置の出力の変化による前記流体の熱量変化を相殺するように動作させてもよい。
(3) In the temperature control device according to the present invention,
In the second process, the first heat source device may be operated so as to cancel a change in the heat amount of the fluid due to a change in the output of the second heat source device.

このような温度制御装置では、後述するように、流体温度の過渡的な応答をより抑制することができ、温度制御分解能が低い第2熱源装置が動作した場合の温度精度の悪化をより抑制することができる。   In such a temperature control device, as will be described later, the transient response of the fluid temperature can be further suppressed, and the deterioration of temperature accuracy when the second heat source device having a low temperature control resolution is operated is further suppressed. be able to.

(4)本発明に係る温度制御装置は、
流体の温度を制御する温度制御装置であって、
前記流体を加熱または冷却する第1熱源装置と、
前記流体を加熱または冷却し、出力能力が第1熱源装置の出力能力以上である第2熱源装置と、
前記流体の温度を測定する温度センサーと、
前記温度センサーの測定結果に基づいて、前記第1熱源装置を制御する第1熱源装置制御部と、
前記第1熱源装置の出力の情報に基づいて、前記第1熱源装置の出力が所与の値となるように前記第2熱源装置を制御する第2熱源装置制御部と、
を含む。
(4) The temperature control device according to the present invention includes:
A temperature control device for controlling the temperature of a fluid,
A first heat source device for heating or cooling the fluid;
A second heat source device that heats or cools the fluid and has an output capability equal to or greater than the output capability of the first heat source device;
A temperature sensor for measuring the temperature of the fluid;
A first heat source device controller that controls the first heat source device based on the measurement result of the temperature sensor;
A second heat source device controller that controls the second heat source device so that the output of the first heat source device has a given value based on the information of the output of the first heat source device;
including.

このような温度制御装置では、第2熱源装置制御部が第1熱源装置の出力が所与の値となるように第2熱源装置を制御するため、例えば指令温度が変わっても、第1熱源装置の出力を所与の値に保つことができ、第1熱源装置の電気抵抗の温度依存性の影響を抑制することができる。   In such a temperature control device, the second heat source device control unit controls the second heat source device so that the output of the first heat source device becomes a given value. For example, even if the command temperature changes, the first heat source device The output of the apparatus can be maintained at a given value, and the influence of the temperature dependence of the electrical resistance of the first heat source apparatus can be suppressed.

(5)本発明に係る温度制御装置において、
前記第1熱源装置は、前記第2熱源装置よりも温度制御分解能が高く、かつ、前記第2熱源装置よりも温度制御範囲が狭くてもよい。
(5) In the temperature control device according to the present invention,
The first heat source device may have a higher temperature control resolution than the second heat source device, and may have a narrower temperature control range than the second heat source device.

このような温度制御装置では、第2熱源装置制御部は第1熱源装置の出力が所与の値と
なるように第2熱源装置を制御するため、第1熱源装置の高い温度制御分解能で、第1熱源装置の温度制御範囲と第2熱源装置の温度制御範囲との和となる広い温度制御範囲で、流体の温度制御を行うことができる。
In such a temperature control device, the second heat source device control unit controls the second heat source device so that the output of the first heat source device becomes a given value. Therefore, with the high temperature control resolution of the first heat source device, The fluid temperature can be controlled in a wide temperature control range that is the sum of the temperature control range of the first heat source device and the temperature control range of the second heat source device.

(6)本発明に係る温度制御装置において、
前記所与の値は、前記第1熱源装置の出力範囲の中央値であってもよい。
(6) In the temperature control device according to the present invention,
The given value may be a median value of an output range of the first heat source device.

このような温度制御装置では、第1熱源装置は流体が温度変動をする際にプラスマイナスの両方向(温度を上昇させる方向と温度を低下させる方向の両方)に対して、制御可能な温度範囲を広く保つことができる。   In such a temperature control device, the first heat source device has a controllable temperature range in both positive and negative directions (both in the direction of increasing the temperature and in the direction of decreasing the temperature) when the fluid fluctuates in temperature. Can be kept wide.

(7)本発明に係る温度制御装置において、
前記第2熱源装置制御部は、前記第1熱源装置制御部から出力された前記第1熱源装置を制御するための制御信号を取り込み、前記第1熱源装置の出力の情報を取得してもよい。
(7) In the temperature control device according to the present invention,
The second heat source device control unit may acquire a control signal for controlling the first heat source device output from the first heat source device control unit, and obtain information on an output of the first heat source device. .

(8)本発明に係る温度制御装置において、
前記第1熱源装置制御部は、前記第1熱源装置を比例制御および微分制御を組み合わせて制御し、
前記第2熱源装置制御部は、前記第2熱源装置を積分制御してもよい。
(8) In the temperature control device according to the present invention,
The first heat source device control unit controls the first heat source device in combination with proportional control and differential control,
The second heat source device control unit may perform integral control of the second heat source device.

このような温度制御装置では、第2熱源装置制御部の積分制御によって第1熱源装置の出力が所与の値に制御されたときに、指令温度と流体の温度との偏差も零とすることができる。   In such a temperature control device, when the output of the first heat source device is controlled to a given value by the integral control of the second heat source device control unit, the deviation between the command temperature and the fluid temperature is also zero. Can do.

(9)本発明に係る温度制御方法は、
複数の熱源装置を備えた温度制御装置を用いて、流体の温度を制御する温度制御方法であって、
前記流体の温度の測定結果に基づいて前記複数の熱源装置のうちの第1熱源装置を動作させるとともに、前記複数の熱源装置のうちの第2熱源装置の出力を保持する工程と、
前記第1熱源装置の出力が第1出力値に達した場合に、前記第2熱源装置の出力を変化させるとともに、前記第1熱源装置を前記第2熱源装置の出力の変化による前記流体の熱量変化を相殺する方向に動作させる工程と、
を含み、
前記第1熱源装置は、前記第2熱源装置よりも温度制御分解能が高い。
(9) The temperature control method according to the present invention includes:
A temperature control method for controlling the temperature of a fluid using a temperature control device including a plurality of heat source devices,
Operating the first heat source device of the plurality of heat source devices based on the measurement result of the temperature of the fluid, and maintaining the output of the second heat source device of the plurality of heat source devices;
When the output of the first heat source device reaches the first output value, the output of the second heat source device is changed, and the amount of heat of the fluid due to the change of the output of the second heat source device is changed. Operating in a direction to offset the change;
Including
The first heat source device has a higher temperature control resolution than the second heat source device.

このような温度制御方法では、後述するように、流体温度に対するハンチングを防止することができ、かつ、より早い応答の温度制御ができる。さらに、流体温度の過渡的な応答を抑制することができるため、例えば、温度制御分解能が低い第2熱源装置が動作した場合の温度精度の悪化を抑制することができる。したがって、このような温度制御方法では、温度安定性を向上させることができる。   In such a temperature control method, as will be described later, hunting with respect to the fluid temperature can be prevented, and temperature control with faster response can be performed. Furthermore, since a transient response of the fluid temperature can be suppressed, for example, it is possible to suppress deterioration in temperature accuracy when the second heat source device having a low temperature control resolution is operated. Therefore, such temperature control method can improve temperature stability.

(10)本発明に係る温度制御方法において、
前記第2熱源装置の出力が第2出力値に達した場合に、前記複数の熱源のうちの第3熱源装置の出力を変化させるとともに、前記第2熱源装置を前記第3熱源装置の出力の変化による前記流体の熱量変化を相殺する方向に動作させる工程を含み、
前記第2熱源装置は、前記第3熱源装置よりも温度制御分解能が高くてもよい。
(10) In the temperature control method according to the present invention,
When the output of the second heat source device reaches a second output value, the output of the third heat source device among the plurality of heat sources is changed, and the second heat source device is changed to the output of the third heat source device. Operating in a direction to counteract the fluid heat change due to the change,
The second heat source device may have a higher temperature control resolution than the third heat source device.

このような温度制御方法では、後述するように、流体温度に対するハンチングを防止することができ、かつ、より早い応答の温度制御ができる。さらに、流体温度の過渡的な応
答を抑制することができるため、例えば、温度制御分解能が低い第3熱源装置が動作した場合の温度精度の悪化を抑制することができる。したがって、このような温度制御方法では、温度安定性を向上させることができる。
In such a temperature control method, as will be described later, hunting with respect to the fluid temperature can be prevented, and temperature control with faster response can be performed. Furthermore, since the transient response of the fluid temperature can be suppressed, for example, it is possible to suppress the deterioration of the temperature accuracy when the third heat source device having a low temperature control resolution is operated. Therefore, such temperature control method can improve temperature stability.

(11)本発明に係る温度制御方法において、
前記第1熱源装置を前記流体の熱量変化を相殺する方向に動作させる工程では、前記第1熱源装置を、前記第2熱源装置の出力の変化による前記流体の熱量変化を相殺するように動作させてもよい。
(11) In the temperature control method according to the present invention,
In the step of operating the first heat source device in a direction to cancel the change in the heat amount of the fluid, the first heat source device is operated to cancel the change in the heat amount of the fluid due to a change in the output of the second heat source device. May be.

このような温度制御方法では、後述するように、流体温度の過渡的な応答をより抑制することができ、温度制御分解能が低い第2熱源装置が動作した場合の温度精度の悪化をより抑制することができる。   In such a temperature control method, as will be described later, a transient response of the fluid temperature can be further suppressed, and deterioration of temperature accuracy when the second heat source device having a low temperature control resolution is operated is further suppressed. be able to.

(12)本発明に係る温度制御方法は、
第1熱源装置および第2熱源装置を備えた温度制御装置を用いて、流体の温度を制御する温度制御方法であって、
温度センサーの測定結果に基づいて、前記第1熱源装置を制御する工程と、
前記第1熱源装置の出力の情報に基づいて、前記第1熱源装置の出力が所与の値となるように前記第2熱源装置を制御する工程と、
を含み、
前記第2熱源装置の出力能力は、前記第1熱源装置の出力能力以上である。
(12) The temperature control method according to the present invention includes:
A temperature control method for controlling the temperature of a fluid using a temperature control device including a first heat source device and a second heat source device,
Controlling the first heat source device based on the measurement result of the temperature sensor;
Controlling the second heat source device based on the information of the output of the first heat source device so that the output of the first heat source device has a given value;
Including
The output capability of the second heat source device is greater than or equal to the output capability of the first heat source device.

このような温度制御方法は、第1熱源装置の出力が所与の値となるように第2熱源装置を制御するため、例えば指令温度が変わっても、第1熱源装置の出力を所与の値に保つことができ、第1熱源装置の電気抵抗の温度依存性の影響を抑制することができる。   Since such a temperature control method controls the second heat source device so that the output of the first heat source device becomes a given value, for example, even if the command temperature changes, the output of the first heat source device is given to a given value. The value can be maintained, and the influence of the temperature dependence of the electrical resistance of the first heat source device can be suppressed.

(13)本発明に係る温度制御方法において、
前記第1熱源装置は、前記第2熱源装置よりも温度制御分解能が高く、かつ、前記第2熱源装置よりも温度制御範囲が狭くてもよい。
(13) In the temperature control method according to the present invention,
The first heat source device may have a higher temperature control resolution than the second heat source device, and may have a narrower temperature control range than the second heat source device.

このような温度制御方法では、第1熱源装置の出力が所与の値となるように第2熱源装置を制御するため、第1熱源装置の高い温度制御分解能で、第1熱源装置の温度制御範囲と第2熱源装置の温度制御範囲との和となる広い温度制御範囲で、流体の温度制御を行うことができる。   In such a temperature control method, since the second heat source device is controlled so that the output of the first heat source device becomes a given value, the temperature control of the first heat source device can be performed with high temperature control resolution of the first heat source device. The fluid temperature can be controlled in a wide temperature control range that is the sum of the range and the temperature control range of the second heat source device.

(14)本発明に係る温度制御方法において、
前記所与の値は、前記第1熱源装置の出力範囲の中央値であってもよい。
(14) In the temperature control method according to the present invention,
The given value may be a median value of an output range of the first heat source device.

このような温度制御方法では、第1熱源装置は流体が温度変動をする際にプラスマイナスの両方向(温度を上昇させる方向と温度を低下させる方向の両方)に対して、制御可能な温度範囲を広く保つことができる。   In such a temperature control method, when the fluid fluctuates in temperature, the first heat source device has a controllable temperature range in both the plus and minus directions (both the temperature increasing direction and the temperature decreasing direction). Can be kept wide.

(15)本発明に係る温度制御方法において、
前記第2熱源装置を制御する工程では、前記第1熱源装置を制御するための制御信号を取り込み、前記第1熱源装置の出力の情報を取得してもよい。
(15) In the temperature control method according to the present invention,
In the step of controlling the second heat source device, a control signal for controlling the first heat source device may be taken in and information on the output of the first heat source device may be acquired.

(16)本発明に係る温度制御方法において、
前記第1熱源装置を制御する工程では、前記第1熱源装置を比例制御および微分制御を組み合わせて制御し、
前記第2熱源装置を制御する工程では、前記第2熱源装置を積分制御してもよい。
(16) In the temperature control method according to the present invention,
In the step of controlling the first heat source device, the first heat source device is controlled by combining proportional control and differential control,
In the step of controlling the second heat source device, the second heat source device may be integrated and controlled.

このような温度制御方法では、第2熱源装置制御部の積分制御によって第1熱源装置の出力が所与の値に制御されたとき、指令温度と流体の温度との偏差も零とすることができる。   In such a temperature control method, when the output of the first heat source device is controlled to a given value by the integral control of the second heat source device control unit, the deviation between the command temperature and the fluid temperature may be zero. it can.

(17)本発明に係る荷電粒子線装置は、
本発明に係る温度制御装置を含む。
(17) A charged particle beam device according to the present invention comprises:
A temperature control device according to the present invention is included.

このような荷電粒子線装置では、温度安定性を向上させることができる温度制御装置を含むことができる。   Such a charged particle beam device can include a temperature control device capable of improving temperature stability.

(18)本発明に係る温度制御装置は、
流体の温度を制御する温度制御装置であって、
前記流体を加熱または冷却する第1熱源装置と、
前記流体を加熱または冷却し、出力能力が前記第1熱源装置の出力能力以上である第2熱源装置と、
前記流体の温度を測定する温度センサーと、
前記温度センサーの測定結果に基づいて、前記第1熱源装置を制御する第1熱源装置制御部と、
前記第1熱源装置の出力の情報に基づいて、前記第1熱源装置の出力が第1の値となるように前記第2熱源装置を制御する第2熱源装置制御部と、
前記第1熱源装置の出力が第2の値となるように前記第1熱源装置を制御する第3熱源装置制御部と、
前記温度センサーの測定結果に基づいて、前記第2熱源装置を制御する第4熱源装置制御部と、
前記第1熱源装置を前記第1熱源装置制御部で制御し、前記第2熱源装置を前記第2熱源装置制御部で制御する第1制御と、前記第1熱源装置を前記第3熱源装置制御部で制御し、前記第2熱源装置を前記第4熱源装置制御部で制御する第2制御と、を切り替える切り替え部と、
を含み、
前記切り替え部は、前記温度センサーで測定された前記流体の温度と指令温度との偏差が所定値よりも大きいか否かを判定し、前記偏差が前記所定値よりも大きいと判定された場合に、前記第1制御から前記第2制御に切り替える。
(18) A temperature control device according to the present invention includes:
A temperature control device for controlling the temperature of a fluid,
A first heat source device for heating or cooling the fluid;
A second heat source device that heats or cools the fluid and has an output capability equal to or greater than the output capability of the first heat source device;
A temperature sensor for measuring the temperature of the fluid;
A first heat source device controller that controls the first heat source device based on the measurement result of the temperature sensor;
A second heat source device control unit that controls the second heat source device so that the output of the first heat source device becomes a first value based on the information of the output of the first heat source device;
A third heat source device controller that controls the first heat source device so that the output of the first heat source device has a second value;
A fourth heat source device control unit for controlling the second heat source device based on the measurement result of the temperature sensor;
The first heat source device is controlled by the first heat source device control unit, the second heat source device is controlled by the second heat source device control unit, and the first heat source device is controlled by the third heat source device. A switching unit that switches between the second control that is controlled by the unit and that controls the second heat source device by the fourth heat source device control unit,
Including
The switching unit determines whether or not a deviation between the temperature of the fluid measured by the temperature sensor and a command temperature is larger than a predetermined value, and when it is determined that the deviation is larger than the predetermined value. , Switching from the first control to the second control.

このような温度制御装置では、切り替え部が温度センサーで測定された流体の温度と指令温度との偏差が所定値よりも大きいか否かを判定し、当該偏差が所定値よりも大きいと判定された場合に、第1制御から前記第2制御に切り替える。すなわち、このような温度制御装置では、流体の温度と指令温度との偏差が所定値よりも大きいと判定された場合には、第1熱源装置を主に流体の温度制御を行う温度制御分解能の高い状態(第1制御)から、第2熱源装置を主に流体の温度制御を行う高速応答が可能な状態(第2制御)に切り替えることができる。したがって、このような温度制御装置では、高精度制御と高速応答制御とを両立させることができる。   In such a temperature control device, the switching unit determines whether or not the deviation between the temperature of the fluid measured by the temperature sensor and the command temperature is larger than a predetermined value, and it is determined that the deviation is larger than the predetermined value. In the case of the failure, the first control is switched to the second control. That is, in such a temperature control device, when it is determined that the deviation between the fluid temperature and the command temperature is greater than a predetermined value, the temperature control resolution of the first heat source device that mainly controls the temperature of the fluid. From the high state (first control), the second heat source device can be switched to a state capable of high-speed response (second control) in which mainly the temperature control of the fluid is performed. Therefore, such a temperature control device can achieve both high-precision control and high-speed response control.

(19)本発明に係る温度制御装置において、
前記切り替え部は、前記第4熱源装置制御部による前記第2熱源装置に対する操作量の割合を前記第2熱源装置制御部による前記第2熱源装置に対する操作量の割合に対して連続的に増加させて、前記第1制御から前記第2制御に切り替えてもよい。
(19) In the temperature control device according to the present invention,
The switching unit continuously increases a ratio of an operation amount with respect to the second heat source device by the fourth heat source device control unit with respect to a ratio of an operation amount with respect to the second heat source device by the second heat source device control unit. Then, the first control may be switched to the second control.

このような温度制御装置では、第1制御から第2制御に切り替える際に、第2熱源装置の操作量の急激な変化を抑制することができ、温度の過渡的な応答を抑制することができ
る。
In such a temperature control device, when switching from the first control to the second control, a rapid change in the operation amount of the second heat source device can be suppressed, and a transient response of temperature can be suppressed. .

(20)本発明に係る温度制御装置において、
前記切り替え部は、前記偏差が前記所定値以下と判定された場合に、前記第2制御から前記第1制御に切り替えてもよい。
(20) In the temperature control device according to the present invention,
The switching unit may switch from the second control to the first control when the deviation is determined to be equal to or less than the predetermined value.

このような温度制御装置では、流体の温度と指令温度との偏差が所定値以下と判定された場合には、第2熱源装置を主に流体の温度制御を行う高速応答が可能な状態(第2制御)から、第1熱源装置を主に流体の温度制御を行う温度制御分解能の高い状態(第1制御)に切り替えることができる。したがって、このような温度制御装置では、高精度制御と高速応答制御とを両立させることができる。   In such a temperature control device, when the deviation between the fluid temperature and the command temperature is determined to be equal to or less than a predetermined value, the second heat source device is capable of a high-speed response that mainly controls the fluid temperature (the first temperature control device). 2 control), the first heat source device can be switched to a state with high temperature control resolution (first control) for mainly controlling the temperature of the fluid. Therefore, such a temperature control device can achieve both high-precision control and high-speed response control.

(21)本発明に係る温度制御装置において、
前記切り替え部は、前記第2熱源装置制御部による前記第2熱源装置に対する操作量の割合を前記第4熱源装置制御部による前記第2熱源装置に対する操作量の割合に対して連続的に増加させて、前記第2制御から前記第1制御に切り替えてもよい。
(21) In the temperature control device according to the present invention,
The switching unit continuously increases a ratio of an operation amount with respect to the second heat source device by the second heat source device control unit with respect to a ratio of an operation amount with respect to the second heat source device by the fourth heat source device control unit. Then, the second control may be switched to the first control.

このような温度制御装置では、第2制御から第1制御に切り替える際に、第2熱源装置の操作量の急激な変化を抑制することができ、温度の過渡的な応答を抑制することができる。   In such a temperature control device, when switching from the second control to the first control, a rapid change in the operation amount of the second heat source device can be suppressed, and a transient response of temperature can be suppressed. .

(22)本発明に係る温度制御装置において、
前記第1の値および前記第2の値は、前記第1熱源装置の出力範囲の中央値であってもよい。
(22) In the temperature control device according to the present invention,
The first value and the second value may be a median value of an output range of the first heat source device.

このような温度制御装置では、第1熱源装置はプラスマイナスの両方向(温度を上昇させる方向と温度を低下させる方向の両方)に対して、制御可能な温度範囲を広く保つことができる。また、第1の値と第2の値とが等しいため、第1制御から第2制御への切り替え、および第2制御から第1制御への切り替えの際に、第1熱源装置の操作量に急激な変化を生じさせないことができる。   In such a temperature control device, the first heat source device can keep a controllable temperature range wide in both plus and minus directions (both the direction of increasing the temperature and the direction of decreasing the temperature). In addition, since the first value and the second value are equal, the operation amount of the first heat source device is changed when switching from the first control to the second control and when switching from the second control to the first control. A sudden change can be prevented.

(23)本発明に係る温度制御方法は、
第1熱源装置、および出力能力が前記第1熱源装置の出力能力以上である第2熱源装置を備えた温度制御装置を用いて、流体の温度を制御する温度制御方法であって、
測定された前記流体の温度と指令温度との偏差が所定値よりも大きいか否かを判定する工程と、
前記偏差が前記所定値よりも大きいと判定された場合に、第1制御から第2制御に切り替える工程と、
を含み、
前記第1制御では、前記流体の温度の測定結果に基づいて前記第1熱源装置を制御し、前記第1熱源装置の出力の情報に基づいて前記第1熱源装置の出力が第1の値となるように前記第2熱源装置を制御し、
前記第2制御では、前記第1熱源装置の出力が第2の値となるように前記第1熱源装置を制御し、前記流体の温度の測定結果に基づいて前記第2熱源装置を制御する。
(23) The temperature control method according to the present invention includes:
A temperature control method for controlling the temperature of a fluid using a first heat source device and a temperature control device including a second heat source device whose output capability is equal to or higher than the output capability of the first heat source device,
Determining whether the deviation between the measured temperature of the fluid and the command temperature is greater than a predetermined value;
A step of switching from the first control to the second control when it is determined that the deviation is larger than the predetermined value;
Including
In the first control, the first heat source device is controlled based on the measurement result of the temperature of the fluid, and the output of the first heat source device is set to a first value based on information on the output of the first heat source device. Controlling the second heat source device so that
In the second control, the first heat source device is controlled so that the output of the first heat source device becomes a second value, and the second heat source device is controlled based on the measurement result of the temperature of the fluid.

このような温度制御方法では、測定された流体の温度と指令温度との偏差が所定値よりも大きいか否かを判定する工程と、当該偏差が所定値よりも大きいと判定された場合に、第1制御から前記第2制御に切り替える工程と、を含む。すなわち、流体の温度と指令温度との偏差が所定値よりも大きいと判定された場合には、第1熱源装置を主に流体の温度制御を行う温度制御分解能の高い状態(第1制御)から、第2熱源装置を主に流体の温度
制御を行う高速応答が可能な状態(第2制御)に切り替えることができる。したがって、このような温度制御方法では、高精度制御と高速応答制御とを両立させることができる。
In such a temperature control method, when it is determined that the deviation between the measured temperature of the fluid and the command temperature is larger than a predetermined value, and the deviation is larger than the predetermined value, Switching from the first control to the second control. That is, when it is determined that the deviation between the temperature of the fluid and the command temperature is greater than a predetermined value, the first heat source device is controlled from a high temperature control resolution (first control) for mainly controlling the temperature of the fluid. The second heat source device can be switched to a state capable of high-speed response (second control) in which mainly the fluid temperature is controlled. Therefore, such a temperature control method can achieve both high-precision control and high-speed response control.

(24)本発明に係る温度制御方法において、
前記第1制御から前記第2制御に切り替える工程では、前記第2制御による前記第2熱源装置に対する操作量の割合を、前記第1制御による前記第2熱源装置に対する操作量の割合に対して連続的に増加させてもよい。
(24) In the temperature control method according to the present invention,
In the step of switching from the first control to the second control, the ratio of the operation amount with respect to the second heat source device by the second control is continuously set with respect to the ratio of the operation amount with respect to the second heat source device by the first control. May be increased.

このような温度制御方法では、第1制御から第2制御に切り替える際に、第2熱源装置の操作量の急激な変化を抑制することができ、温度の過渡的な応答を抑制することができる。   In such a temperature control method, when switching from the first control to the second control, a rapid change in the operation amount of the second heat source device can be suppressed, and a transient response of temperature can be suppressed. .

(25)本発明に係る温度制御方法において、
前記偏差が前記所定値以下と判定された場合に、前記第2制御から前記第1制御に切り替える工程を含んでいてもよい。
(25) In the temperature control method according to the present invention,
A step of switching from the second control to the first control when the deviation is determined to be equal to or less than the predetermined value may be included.

このような温度制御方法では、流体の温度と指令温度との偏差が所定値以下と判定された場合には、第2熱源装置を主に流体の温度制御を行う高速応答が可能な状態(第2制御)から、第1熱源装置を主に流体の温度制御を行う温度制御分解能の高い状態(第1制御)に切り替えることができる。したがって、このような温度制御方法では、高精度制御と高速応答制御とを両立させることができる。   In such a temperature control method, when the deviation between the fluid temperature and the command temperature is determined to be equal to or less than a predetermined value, the second heat source device is capable of high-speed response that mainly controls the fluid temperature (first 2 control), the first heat source device can be switched to a state with high temperature control resolution (first control) for mainly controlling the temperature of the fluid. Therefore, such a temperature control method can achieve both high-precision control and high-speed response control.

(26)本発明に係る温度制御方法において、
前記第2制御から前記第1制御に切り替える工程では、前記第1制御による前記第2熱源装置に対する操作量の割合を前記第2制御による前記第2熱源装置に対する操作量の割合に対して連続的に増加させてもよい。
(26) In the temperature control method according to the present invention,
In the step of switching from the second control to the first control, the ratio of the operation amount with respect to the second heat source device by the first control is continuously set with respect to the ratio of the operation amount with respect to the second heat source device by the second control. It may be increased.

このような温度制御方法では、第2制御から第1制御に切り替える際に、第2熱源装置の操作量の急激な変化を抑制することができ、温度の過渡的な応答を抑制することができる。   In such a temperature control method, when switching from the second control to the first control, a rapid change in the operation amount of the second heat source device can be suppressed, and a transient response of temperature can be suppressed. .

(27)本発明に係る温度制御方法において、
前記第1の値および前記第2の値は、前記第1熱源装置の出力範囲の中央値であってもよい。
(27) In the temperature control method according to the present invention,
The first value and the second value may be a median value of an output range of the first heat source device.

このような温度制御方法では、第1熱源装置はプラスマイナスの両方向(温度を上昇させる方向と温度を低下させる方向の両方)に対して、制御可能な温度範囲を広く保つことができる。また、第1の値と第2の値とが等しいため、第1制御から第2制御への切り替え、および第2制御から第1制御への切り替えの際に、第1熱源装置の操作量に急激な変化を生じさせないことができる。   In such a temperature control method, the first heat source device can keep a controllable temperature range wide in both the plus and minus directions (both the direction of increasing the temperature and the direction of decreasing the temperature). In addition, since the first value and the second value are equal, the operation amount of the first heat source device is changed when switching from the first control to the second control and when switching from the second control to the first control. A sudden change can be prevented.

(28)本発明に係る温度制御装置において、
前記熱源装置に供給される電力を調整する位相制御方式の交流電力調整器をさらに含み、
前記制御部は、前記流体の温度と指令温度との偏差に基づき求められた前記熱源装置に対する操作量と、前記熱源装置で発生する熱量と、の関係が線形となるように前記操作量を変換して前記交流電力調整器に出力する非線形補償器を有する。
(28) In the temperature control device according to the present invention,
A phase control type AC power regulator for regulating the power supplied to the heat source device;
The control unit converts the operation amount so that a relationship between an operation amount for the heat source device obtained based on a deviation between a temperature of the fluid and a command temperature and a heat amount generated in the heat source device is linear. And a non-linear compensator that outputs to the AC power regulator.

このような温度制御装置では、例えば非線形補償器がない場合と比べて、制御性を高めることができる。   In such a temperature control device, for example, controllability can be improved as compared with a case where there is no nonlinear compensator.

(29)本発明に係る温度制御装置において、
前記第1熱源装置に供給される電力を調整する位相制御方式の交流電力調整器をさらに含み、
前記制御部は、前記流体の温度と指令温度との偏差に基づき求められた前記第1熱源装置に対する操作量と、前記第1熱源装置で発生する熱量と、の関係が線形となるように前記操作量を変換して前記交流電力調整器に出力する非線形補償器を有してもよい。
(29) In the temperature control device according to the present invention,
A phase control type AC power regulator for regulating power supplied to the first heat source device;
The control unit is configured so that a relationship between an operation amount for the first heat source device obtained based on a deviation between a temperature of the fluid and a command temperature and a heat amount generated in the first heat source device is linear. You may have the nonlinear compensator which converts the operation amount and outputs it to the said alternating current power regulator.

このような温度制御装置では、例えば非線形補償器がない場合と比べて、制御性を高めることができる。   In such a temperature control device, for example, controllability can be improved as compared with a case where there is no nonlinear compensator.

(30)本発明に係る荷電粒子線装置は、
本発明に係る温度制御装置を含む。
(30) A charged particle beam device according to the present invention comprises:
A temperature control device according to the present invention is included.

このような荷電粒子線装置では、温度安定性を向上させることができる温度制御装置を含むことができる。   Such a charged particle beam device can include a temperature control device capable of improving temperature stability.

第1実施形態に係る温度制御装置を含む荷電粒子線装置の構成を模式的に示す図。The figure which shows typically the structure of the charged particle beam apparatus containing the temperature control apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第1処理におけるヒーター、ホットガスバルブ、クールガスバルブの動作イメージ図。The operation image figure of the heater in the 1st processing, a hot gas valve, and a cool gas valve. 第2処理におけるヒーター、ホットガスバルブ、クールガスバルブの動作イメージ図。The operation | movement image figure of the heater in the 2nd process, a hot gas valve, and a cool gas valve. 第3処理におけるヒーター、ホットガスバルブ、クールガスバルブの動作イメージ図。The operation | movement image figure of the heater in the 3rd process, a hot gas valve, and a cool gas valve. 第1実施形態に係る温度制御装置を用いた温度制御方法の一例を示すフローチャート。The flowchart which shows an example of the temperature control method using the temperature control apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第2実施形態に係る温度制御装置の構成を模式的に示す図。The figure which shows typically the structure of the temperature control apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 第2実施形態に係る温度制御装置を用いた温度制御方法の一例を示すフローチャート。The flowchart which shows an example of the temperature control method using the temperature control apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 第1ヒーターによる温度制御波形および第2ヒーターによる温度制御波形の一例を示す図。The figure which shows an example of the temperature control waveform by a 1st heater, and the temperature control waveform by a 2nd heater. 第3実施形態に係る温度制御装置の構成を模式的に示す図。The figure which shows typically the structure of the temperature control apparatus which concerns on 3rd Embodiment. 第3実施形態に係る温度制御装置の第1制御の状態を説明するための図。The figure for demonstrating the state of the 1st control of the temperature control apparatus which concerns on 3rd Embodiment. 第3実施形態に係る温度制御装置の第2制御の状態を説明するための図。The figure for demonstrating the state of the 2nd control of the temperature control apparatus which concerns on 3rd Embodiment. スイッチの動作を説明するための図。The figure for demonstrating operation | movement of a switch. 第3実施形態に係る温度制御装置を用いた温度制御方法の一例を示すフローチャート。The flowchart which shows an example of the temperature control method using the temperature control apparatus which concerns on 3rd Embodiment. 第4実施形態に係る温度制御装置を含む荷電粒子線装置の構成を模式的に示す図。The figure which shows typically the structure of the charged particle beam apparatus containing the temperature control apparatus which concerns on 4th Embodiment. 位相制御方式の交流電力調整器の出力波形の一例を示す図。The figure which shows an example of the output waveform of the alternating current power regulator of a phase control system. 操作量MVとヒーターの発生熱量Qとの関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the operation amount MV and the heat generation amount Q of a heater.

以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The embodiments described below do not unduly limit the contents of the present invention described in the claims. In addition, not all of the configurations described below are essential constituent requirements of the present invention.

1. 第1実施形態
1.1. 温度制御装置の構成
まず、第1実施形態に係る温度制御装置の構成について図面を参照しながら説明する。図1は、第1実施形態に係る温度制御装置100を含む荷電粒子線装置1000の構成を模式的に示す図である。なお、図1において、流路2a,2b,42,48に示す矢印は、各流路2a,2b,42,48に流れる流体の流れの方向を示している。
1. 1. First embodiment 1.1. Configuration of Temperature Control Device First, the configuration of the temperature control device according to the first embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a configuration of a charged particle beam apparatus 1000 including a temperature control apparatus 100 according to the first embodiment. In FIG. 1, arrows shown in the flow paths 2 a, 2 b, 42, and 48 indicate the direction of the flow of fluid flowing through the flow paths 2 a, 2 b, 42, and 48.

温度制御装置100は、流体の温度を制御するための装置である。温度制御装置100は、循環水の温度を制御している。温度制御装置100は、荷電粒子線装置1000に組み込まれている。荷電粒子線装置1000は、例えば、電子顕微鏡である。当該電子顕微鏡は、例えば、透過電子顕微鏡(TEM)、走査透過電子顕微鏡(STEM)、走査電子顕微鏡(SEM)等である。温度制御装置100は、循環水の温度を制御して冷却対象1010に供給する。冷却対象1010は、例えば、電子顕微鏡の電子レンズや、当該電子レンズの電源、油拡散ポンプ等である。荷電粒子線装置1000は、図示の例では、1つの冷却対象1010を有しているが、冷却対象1010の数は複数であってもよい。   The temperature control device 100 is a device for controlling the temperature of the fluid. The temperature control device 100 controls the temperature of the circulating water. The temperature control device 100 is incorporated in the charged particle beam device 1000. The charged particle beam apparatus 1000 is an electron microscope, for example. The electron microscope is, for example, a transmission electron microscope (TEM), a scanning transmission electron microscope (STEM), a scanning electron microscope (SEM), or the like. The temperature control device 100 controls the temperature of the circulating water and supplies it to the cooling target 1010. The cooling target 1010 is, for example, an electron lens of an electron microscope, a power source of the electron lens, an oil diffusion pump, or the like. Although the charged particle beam apparatus 1000 has one cooling target 1010 in the illustrated example, the number of cooling targets 1010 may be plural.

温度制御装置100は、図1に示すように、送水流路2aと、戻水流路2bと、ポンプ4と、第1熱交換器6aと、第2熱交換器6bと、温度センサー8と、第1熱源装置(ヒーター)10と、第2熱源装置(ホットガスバルブ)20および第3熱源装置(クールガスバルブ、電子膨張弁)30を含む冷媒循環器40と、制御部(コントローラー)50と、を含む。   As shown in FIG. 1, the temperature control device 100 includes a water supply channel 2a, a return water channel 2b, a pump 4, a first heat exchanger 6a, a second heat exchanger 6b, a temperature sensor 8, A refrigerant circulator 40 including a first heat source device (heater) 10, a second heat source device (hot gas valve) 20 and a third heat source device (cool gas valve, electronic expansion valve) 30, and a controller (controller) 50. Including.

送水流路2aは、循環水を冷却対象1010に送るための流路である。送水流路2aは、第1熱交換器6aおよび第2熱交換器6bで温度調整された循環水が流れる。送水流路2aは、冷却対象1010に循環水を流通させるための流路1002に接続されている。送水流路2aから流路1002を通って冷却対象1010に供給された循環水は、温度制御装置100に戻る。   The water supply channel 2 a is a channel for sending the circulating water to the cooling target 1010. Circulating water whose temperature has been adjusted by the first heat exchanger 6a and the second heat exchanger 6b flows through the water supply passage 2a. The water supply channel 2 a is connected to a channel 1002 for circulating the circulating water to the cooling target 1010. The circulating water supplied from the water supply channel 2 a to the cooling target 1010 through the channel 1002 returns to the temperature control device 100.

戻水流路2bは、冷却対象1010に供給されて温度制御装置100に戻った循環水を、熱交換器6a,6bに導くための流路である。戻水流路2bは、冷却対象1010を流通した循環水を、ポンプ4を介して、熱交換器6a,6bに導く。   The return water flow path 2b is a flow path for guiding the circulating water supplied to the cooling target 1010 and returned to the temperature control device 100 to the heat exchangers 6a and 6b. The return water flow path 2 b guides the circulating water that has circulated through the cooling target 1010 to the heat exchangers 6 a and 6 b via the pump 4.

荷電粒子線装置1000では、送水流路2a、流路1002、および戻水流路2bによって、循環水を循環させるための循環流路が構成されている。循環流路は、循環水を温度制御装置100と冷却対象1010との間で循環させるための流路である。   In the charged particle beam apparatus 1000, the water supply channel 2a, the channel 1002, and the return water channel 2b constitute a circulation channel for circulating the circulating water. The circulation channel is a channel for circulating the circulating water between the temperature control device 100 and the cooling target 1010.

ポンプ4は、循環水を送るための送水ポンプである。荷電粒子線装置1000では、ポンプ4によって、送水流路2a、流路1002、および戻水流路2bからなる循環流路に循環水を循環させることができる。   The pump 4 is a water pump for sending circulating water. In the charged particle beam apparatus 1000, the pump 4 can circulate the circulating water in the circulation channel including the water supply channel 2a, the channel 1002, and the return water channel 2b.

第1熱交換器6aは、冷媒循環器40で冷却された冷媒ガスと循環水との間の熱交換により、循環水を冷却する。第1熱交換器6a内には、冷媒循環器40の冷媒流路42と戻水流路2bが通っており、冷媒流路42を通る冷媒ガスと戻水流路2bを通る循環水との間で熱交換が行われる。第1熱交換器6aで冷却された循環水は、第2熱交換器6bに送られる。   The first heat exchanger 6a cools the circulating water by heat exchange between the refrigerant gas cooled by the refrigerant circulator 40 and the circulating water. In the first heat exchanger 6a, the refrigerant flow path 42 and the return water flow path 2b of the refrigerant circulator 40 pass, and between the refrigerant gas passing through the refrigerant flow path 42 and the circulating water passing through the return water flow path 2b. Heat exchange takes place. The circulating water cooled by the first heat exchanger 6a is sent to the second heat exchanger 6b.

第2熱交換器6bは、ヒーター10と第1熱交換器6aで冷却された循環水との間の熱交換により、循環水を加熱する。第2熱交換器6b内には、ヒーター10が内蔵されており、ヒーター10と戻水流路2bを通る循環水との間で熱交換が行われる。第2熱交換器6bで加熱されて温度調整された循環水は、冷却対象1010に送られる。   The second heat exchanger 6b heats the circulating water by heat exchange between the heater 10 and the circulating water cooled by the first heat exchanger 6a. A heater 10 is built in the second heat exchanger 6b, and heat exchange is performed between the heater 10 and circulating water passing through the return water flow path 2b. The circulating water heated and adjusted in temperature by the second heat exchanger 6b is sent to the cooling target 1010.

このように温度制御装置100では、2つの熱交換器6a,6bによって循環水の温度調整が行われる。   Thus, in the temperature control device 100, the temperature of the circulating water is adjusted by the two heat exchangers 6a and 6b.

温度センサー8は、送水流路2aに設けられている。温度センサー8は、熱交換器6a,6bで温度調整され冷却対象に送られる循環水の温度を測定する。温度センサー8は、例えば、金属の電気抵抗値が温度変化によって変動することを利用したセンサーである。温度センサー8は、測定した循環水の温度の情報をコントローラー50に送る。   The temperature sensor 8 is provided in the water supply channel 2a. The temperature sensor 8 measures the temperature of the circulating water whose temperature is adjusted by the heat exchangers 6a and 6b and sent to the cooling target. The temperature sensor 8 is, for example, a sensor that utilizes the fact that the electrical resistance value of metal varies with temperature changes. The temperature sensor 8 sends information on the measured temperature of the circulating water to the controller 50.

ヒーター10は、例えば、電流を供給することによってジュール熱を発生する発熱体である。ヒーター10は、例えば、ニクロム線等で構成されている。第2熱交換器6bでは、ヒーター10で発生した熱と循環水との間で熱交換が行われ、循環水が加熱される。ヒーター10の発熱量は、ヒーター電源12をコントローラー50で制御することで制御される。   The heater 10 is, for example, a heating element that generates Joule heat by supplying current. The heater 10 is made of, for example, a nichrome wire. In the second heat exchanger 6b, heat exchange is performed between the heat generated by the heater 10 and the circulating water, and the circulating water is heated. The amount of heat generated by the heater 10 is controlled by controlling the heater power supply 12 with the controller 50.

冷媒循環器40は、循環式の冷却装置であり、液化された冷媒を気化・膨張させて冷却する。第1熱交換器6a内では、冷媒循環器40で冷却された冷媒ガスと循環水との間で熱交換が行われ、循環水が冷却される。冷媒循環器40は、冷媒流路42と、コンプレッサー44と、凝縮器46と、ホットガスバルブ20と、クールガスバルブ30と、を含んで構成されている。   The refrigerant circulator 40 is a circulation type cooling device, and cools the liquefied refrigerant by evaporating and expanding. In the first heat exchanger 6a, heat exchange is performed between the refrigerant gas cooled by the refrigerant circulator 40 and the circulating water, thereby cooling the circulating water. The refrigerant circulator 40 includes a refrigerant flow path 42, a compressor 44, a condenser 46, a hot gas valve 20, and a cool gas valve 30.

コンプレッサー44は、第1熱交換器6a内での循環水との熱交換により温度が上昇した冷媒ガスを圧縮して、冷媒ガスの温度を上昇させる(断熱圧縮)。コンプレッサー44で圧縮されて高温となった冷媒ガスの少なくとも一部は、凝縮器46に送られる。   The compressor 44 compresses the refrigerant gas whose temperature has increased due to heat exchange with the circulating water in the first heat exchanger 6a, and increases the temperature of the refrigerant gas (adiabatic compression). At least a part of the refrigerant gas compressed to high temperature by the compressor 44 is sent to the condenser 46.

凝縮器46は、コンプレッサー44で高温となった冷媒ガスを冷却して液化する。凝縮器46は、冷媒ガスを、冷却水供給流路48を流れる冷却水との熱交換により、冷却し液化する。冷却水供給流路48を流れる冷却水は、例えば、温度制御装置100外部から供給される。凝縮器46で液化した冷媒は、クールガスバルブ30に送られる。   The condenser 46 cools and liquefies the refrigerant gas that has become high temperature in the compressor 44. The condenser 46 cools and liquefies the refrigerant gas by heat exchange with the cooling water flowing through the cooling water supply channel 48. The cooling water flowing through the cooling water supply channel 48 is supplied from the outside of the temperature control device 100, for example. The refrigerant liquefied by the condenser 46 is sent to the cool gas valve 30.

クールガスバルブ(電子膨張弁)30は、液化した冷媒を減圧して低温のガスとする(断熱膨張)。クールガスバルブ30を開くほど、低温の冷媒ガスの供給量は多くなる。クールガスバルブ30の開度は、コントローラー50によって制御される。クールガスバルブ30で低温のガスとなった冷媒ガスは、ホットガスバルブ20を介して、コンプレッサー44で圧縮されて高温となった冷媒ガスと混合される。   The cool gas valve (electronic expansion valve) 30 depressurizes the liquefied refrigerant into a low-temperature gas (adiabatic expansion). As the cool gas valve 30 is opened, the supply amount of the low-temperature refrigerant gas increases. The opening degree of the cool gas valve 30 is controlled by the controller 50. The refrigerant gas that has become a low-temperature gas by the cool gas valve 30 is mixed with the refrigerant gas that has been compressed by the compressor 44 and has a high temperature via the hot gas valve 20.

ホットガスバルブ20は、コンプレッサー44で圧縮されて高温となった冷媒ガスの一部と、クールガスバルブ30で低温のガスとなった冷媒ガスと、の混合比を調整するためのバルブである。ホットガスバルブ20を開くほど高温の冷媒ガスの供給量が多くなる。ホットガスバルブ20は、コントローラー50によって制御される。混合された冷媒ガスは、第1熱交換器6aに送られる。   The hot gas valve 20 is a valve for adjusting a mixing ratio between a part of the refrigerant gas compressed by the compressor 44 and having a high temperature and a refrigerant gas having a low temperature by the cool gas valve 30. As the hot gas valve 20 is opened, the supply amount of the high-temperature refrigerant gas increases. The hot gas valve 20 is controlled by the controller 50. The mixed refrigerant gas is sent to the first heat exchanger 6a.

ここで、ヒーター10は、ホットガスバルブ20よりも温度制御分解能(流体の温度制御に対する分解能)が高い。また、ホットガスバルブ20は、クールガスバルブ30よりも温度制御分解能が高い。ここで、温度制御分解能は、熱量変化に対する最小制御量と言い換えることができる。すなわち、ヒーター10は、ホットガスバルブ20よりも高精度に温度制御することができ、ホットガスバルブ20は、クールガスバルブ30よりも高精度に温度制御することができる。例えば、ホットガスバルブ20を開度の最小可変単位で変化させたときの循環水の温度変化は、クールガスバルブ30を開度の最小可変単位で変化させたときの循環水の温度変化よりも小さい。   Here, the heater 10 has higher temperature control resolution (resolution for temperature control of fluid) than the hot gas valve 20. Further, the hot gas valve 20 has higher temperature control resolution than the cool gas valve 30. Here, the temperature control resolution can be rephrased as a minimum control amount with respect to a change in heat quantity. That is, the temperature of the heater 10 can be controlled with higher accuracy than the hot gas valve 20, and the temperature of the hot gas valve 20 can be controlled with higher accuracy than the cool gas valve 30. For example, the temperature change of the circulating water when the hot gas valve 20 is changed by the smallest variable unit of opening is smaller than the temperature change of the circulating water when the cool gas valve 30 is changed by the smallest variable unit of opening.

コントローラー50は、ヒーター10、ホットガスバルブ20、およびクールガスバルブ30を制御する。コントローラー50の制御例については後述する。コントローラー50は、専用回路によって実現して後述する制御を行うように構成されていてもよい。また、コントローラー50は、CPU(Central Processing Unit)がROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access
Memory)等の記憶装置に記憶された制御プログラムを実行することによってコンピューターとして機能し、後述される制御を行うように構成されていてもよい。
The controller 50 controls the heater 10, the hot gas valve 20, and the cool gas valve 30. A control example of the controller 50 will be described later. The controller 50 may be configured to be realized by a dedicated circuit and to perform control described later. In addition, the controller 50 has a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), and a RAM (Random Access).
It may be configured to function as a computer by executing a control program stored in a storage device such as Memory, and to perform control described later.

1.2. 温度制御装置の動作
次に、温度制御装置100の動作について説明する。
1.2. Operation of Temperature Control Device Next, the operation of the temperature control device 100 will be described.

温度制御装置100は、温度制御された循環水をポンプ4で冷却対象1010に送り、冷却対象1010の温度を制御する。循環水の熱交換は、第1熱交換器6a、および第2熱交換器6bにおいて行われる。   The temperature control device 100 sends the temperature-controlled circulating water to the cooling target 1010 with the pump 4 and controls the temperature of the cooling target 1010. The heat exchange of the circulating water is performed in the first heat exchanger 6a and the second heat exchanger 6b.

第1熱交換器6a内の冷媒流路42を流れる比較的低温の冷媒ガスは、第1熱交換器6a内での循環水との熱交換によって温度が上昇し、その後、コンプレッサー44で圧縮され、さらに高温のガスとなる。この高温のガスは、凝縮器46内の冷却水供給流路48を流れる外部から供給された冷却水との熱交換により、冷却され液化する。液化した冷媒は、クールガスバルブ30において減圧されて低温のガスとなる。クールガスバルブ30を開くほど低温の冷媒ガスの供給量が多くなる。   The relatively low-temperature refrigerant gas flowing through the refrigerant flow path 42 in the first heat exchanger 6a rises in temperature due to heat exchange with circulating water in the first heat exchanger 6a, and is then compressed by the compressor 44. It becomes a higher temperature gas. This high-temperature gas is cooled and liquefied by heat exchange with the cooling water supplied from the outside flowing through the cooling water supply passage 48 in the condenser 46. The liquefied refrigerant is depressurized in the cool gas valve 30 to become a low temperature gas. As the cool gas valve 30 is opened, the supply amount of the low-temperature refrigerant gas increases.

一方、コンプレッサー44で圧縮されて高温となった冷媒ガスの一部は、ホットガスバルブ20を介して、クールガスバルブ30で低温となった冷媒ガスと混合される。ホットガスバルブ20を開くほど、高温の冷媒ガスの供給量が多くなる。クールガスバルブ30の開度とホットガスバルブ20の開度を制御することによって、第1熱交換器6aを流れる冷媒ガスの温度と流量とを調整できる。   On the other hand, a part of the refrigerant gas which has been compressed by the compressor 44 and has a high temperature is mixed with the refrigerant gas having a low temperature by the cool gas valve 30 via the hot gas valve 20. As the hot gas valve 20 is opened, the supply amount of the high-temperature refrigerant gas increases. By controlling the opening of the cool gas valve 30 and the opening of the hot gas valve 20, the temperature and flow rate of the refrigerant gas flowing through the first heat exchanger 6a can be adjusted.

第1熱交換器6aの後段の第2熱交換器6b内には、ヒーター10が内蔵されており、戻水流路2bを流れる循環水とヒーター10との間で熱交換が行われる。コントローラー50は、温度センサー8で測定された循環水の温度と指令温度との偏差をもとに、ヒーター電源12の出力をフィードバック制御する。このとき、ヒーター10の発生熱量が温度の偏差を補償するために不十分な場合、第1熱交換器6aにおける循環水の熱交換の制御が行われる。第1熱交換器6aにおける熱交換は、コントローラー50が、クールガスバルブ30の開度とホットガスバルブ20の開度とを調整することによって行われる。このコントローラー50の、ヒーター10、ホットガスバルブ20、クールガスバルブ30の制御方法については以下の「1.3. コントローラーの制御例」で説明する。   A heater 10 is built in the second heat exchanger 6b following the first heat exchanger 6a, and heat is exchanged between the circulating water flowing in the return water flow path 2b and the heater 10. The controller 50 feedback-controls the output of the heater power supply 12 based on the deviation between the circulating water temperature measured by the temperature sensor 8 and the command temperature. At this time, if the amount of heat generated by the heater 10 is insufficient to compensate for the temperature deviation, the heat exchange of the circulating water in the first heat exchanger 6a is controlled. The heat exchange in the first heat exchanger 6a is performed by the controller 50 adjusting the opening degree of the cool gas valve 30 and the opening degree of the hot gas valve 20. A method of controlling the heater 10, the hot gas valve 20, and the cool gas valve 30 of the controller 50 will be described in "1.3. Controller control example" below.

1.3. コントローラーの制御例
次に、コントローラー50の制御例について説明する。
1.3. Controller Control Example Next, a control example of the controller 50 will be described.

(1)第1処理
コントローラー50は、温度センサー8の測定結果に基づいてヒーター10を動作させるとともに、ホットガスバルブ20およびクールガスバルブ30の出力を保持する処理(第1処理)を行う。
(1) First Process The controller 50 operates the heater 10 based on the measurement result of the temperature sensor 8 and performs a process (first process) for holding the outputs of the hot gas valve 20 and the cool gas valve 30.

コントローラー50は、温度センサー8で測定された循環水の温度と指令温度(設定温度、循環水の温度の目標値)との偏差をもとに、ヒーター電源12の出力をフィードバック制御する。補償器としては、例えば、PID補償器を用いる。このとき、コントローラー50は、ホットガスバルブ20の出力およびクールガスバルブ30の出力を保持する。
指令温度の情報は、例えば、記憶装置(図示せず)に記憶されており、コントローラー50は、記憶装置に記憶された指令温度の情報を読み出して、循環水の温度との偏差を求める。
The controller 50 feedback-controls the output of the heater power supply 12 based on the deviation between the temperature of the circulating water measured by the temperature sensor 8 and the command temperature (set temperature, target value of the circulating water temperature). For example, a PID compensator is used as the compensator. At this time, the controller 50 holds the output of the hot gas valve 20 and the output of the cool gas valve 30.
Information on the command temperature is stored in, for example, a storage device (not shown), and the controller 50 reads out the information on the command temperature stored in the storage device and obtains a deviation from the temperature of the circulating water.

図2は、コントローラー50の第1処理の一例を説明するための、ヒーター10、ホットガスバルブ20、クールガスバルブ30の動作イメージ図である。なお、図2は、循環水の指令温度が高められた場合であって、循環水の指令温度の変化が比較的小さい場合(ヒーター10の温度制御範囲内の場合)を表している。   FIG. 2 is an operation image diagram of the heater 10, the hot gas valve 20, and the cool gas valve 30 for explaining an example of the first process of the controller 50. FIG. 2 shows the case where the command temperature of the circulating water is increased and the change in the command temperature of the circulating water is relatively small (in the temperature control range of the heater 10).

図2に示すように、初期状態では、ヒーター10の出力が50%、ホットガスバルブ20の開度が50%、クールガスバルブ30の開度が50%の状態で、循環水の温度が指令温度(初期値)で安定している。指令温度が初期値よりも高い温度に変更されると、コントローラー50は、温度センサー8で測定された循環水の温度と指令温度との偏差をもとに、PID制御(Proportional−Integral−Derivative
Controller)されるヒーター10の出力を高める。このとき、コントローラー50は、ホットガスバルブ20の開度およびクールガスバルブ30の開度を50%に保持する。これにより、循環水の温度が上昇し、循環水の温度を指令温度で安定させることができる。
As shown in FIG. 2, in the initial state, the output of the heater 10 is 50%, the opening degree of the hot gas valve 20 is 50%, and the opening degree of the cool gas valve 30 is 50%. The initial value is stable. When the command temperature is changed to a temperature higher than the initial value, the controller 50 performs PID control (Proportional-Integral-Derivative) based on the deviation between the temperature of the circulating water measured by the temperature sensor 8 and the command temperature.
The output of the heater 10 to be controlled is increased. At this time, the controller 50 holds the opening degree of the hot gas valve 20 and the opening degree of the cool gas valve 30 at 50%. Thereby, the temperature of circulating water rises and the temperature of circulating water can be stabilized at command temperature.

(2)第2処理
コントローラー50は、ヒーター10の出力が所与の出力値(第1出力値)に達した場合に、ホットガスバルブ20の出力(開度)を変化させるとともに、ヒーター10をホットガスバルブ20の出力の変化による熱量変化を相殺する方向に動作させる処理(第2処理)を行う。
(2) Second processing When the output of the heater 10 reaches a given output value (first output value), the controller 50 changes the output (opening degree) of the hot gas valve 20 and hots the heater 10 A process (second process) is performed to operate in a direction that cancels out a change in the heat amount due to a change in the output of the gas valve 20.

ここで、ホットガスバルブ20の出力の変化による熱量変化を相殺する方向に動作させるとは、具体的には、ホットガスバルブ20の開度を変化させることで循環水の温度が低下する場合、ヒーター10を循環水の温度が上昇するように動作させることをいう。また、例えば、ホットガスバルブ20の開度を変化させることで循環水の温度が上昇する場合、ヒーター10を循環水の温度が低下するように動作させることをいう。   Here, operating in the direction to cancel the change in the amount of heat due to the change in the output of the hot gas valve 20 specifically means that when the temperature of the circulating water is lowered by changing the opening of the hot gas valve 20, the heater 10 Is operated to increase the temperature of the circulating water. For example, when the temperature of circulating water rises by changing the opening degree of the hot gas valve 20, it means operating the heater 10 so that the temperature of circulating water falls.

コントローラー50は、例えば、ヒーター10の出力が100%(上限値)に達した場合、または0%(下限値)に達した場合に、第2処理を行う。第2処理において、クールガスバルブ30の出力(開度)は保持される。コントローラー50は、例えば、ヒーター10を制御するための制御信号から、ヒーター10の出力の情報を取得する。   For example, the controller 50 performs the second process when the output of the heater 10 reaches 100% (upper limit) or reaches 0% (lower limit). In the second process, the output (opening degree) of the cool gas valve 30 is maintained. For example, the controller 50 acquires information on the output of the heater 10 from a control signal for controlling the heater 10.

具体的には、コントローラー50は、ヒーター10の出力が100%に達した場合、ホットガスバルブ20を、あらかじめ設定された一定時間間隔で一定量ずつ開く処理を行う。コントローラー50は、ホットガスバルブ20を一定量開く際に、ホットガスバルブ20を一定量開くことによる循環水の温度上昇分の熱量を相殺するように、ヒーター10の出力を減少させる。コントローラー50は、例えば、PIDの各操作量のうち積分操作量を減じることによって熱量を相殺する。   Specifically, when the output of the heater 10 reaches 100%, the controller 50 performs a process of opening the hot gas valve 20 by a predetermined amount at predetermined time intervals. When the controller 50 opens the hot gas valve 20 by a certain amount, the controller 50 decreases the output of the heater 10 so as to offset the heat amount of the temperature rise of the circulating water caused by opening the hot gas valve 20 by a certain amount. For example, the controller 50 cancels the amount of heat by reducing the integral operation amount among the operation amounts of the PID.

一方、コントローラー50は、ヒーター10の出力が0%に達した場合、ホットガスバルブ20を、あらかじめ設定された一定時間間隔で一定量ずつ閉じる処理を行う。コントローラー50は、ホットガスバルブ20を一定量閉じる際に、ホットガスバルブ20を一定量閉じることによる循環水の温度低下分の熱量を相殺するように、ヒーター10の出力を増加させる。コントローラー50は、例えば、PIDの各操作量のうち積分操作量を増やすことによって熱量を相殺する。   On the other hand, when the output of the heater 10 reaches 0%, the controller 50 performs a process of closing the hot gas valve 20 by a predetermined amount at predetermined time intervals. When the controller 50 closes the hot gas valve 20 by a certain amount, the controller 50 increases the output of the heater 10 so as to offset the amount of heat corresponding to the temperature drop of the circulating water caused by closing the hot gas valve 20 by a certain amount. For example, the controller 50 cancels the amount of heat by increasing the integral operation amount among the operation amounts of the PID.

なお、第1出力値は、100%または0%に限定されない。例えば、コントローラー50は、ヒーター10の出力が80%(上限値)に達した場合、または20%(下限値)に達した場合に、第2処理を行ってもよい。   Note that the first output value is not limited to 100% or 0%. For example, the controller 50 may perform the second process when the output of the heater 10 reaches 80% (upper limit) or reaches 20% (lower limit).

ここで、ホットガスバルブ20の開度と循環水に与えられる熱量とは線形ではないため、ホットガスバルブ20の絶対開度の値と単位開度だけ開閉したときの熱量変化との関係を調査したうえで、テーブル等をあらかじめ記憶装置(図示せず)等に記録しておく。コントローラー50は、記憶装置に記録されたテーブルを参照して、上述した第2処理を行う。   Here, since the opening degree of the hot gas valve 20 and the amount of heat given to the circulating water are not linear, the relationship between the absolute opening degree value of the hot gas valve 20 and the change in the amount of heat when opening and closing the unit opening degree is investigated. Then, a table or the like is recorded in advance in a storage device (not shown) or the like. The controller 50 performs the second process described above with reference to the table recorded in the storage device.

なお、上述した例では、コントローラー50が、第2処理において、ホットガスバルブ20の出力の変化による熱量変化を相殺するようにヒーター10を動作させる場合について説明したが、ホットガスバルブ20の動作条件を解消することを目的として、ホットガスバルブ20の出力の変化による熱量変化を相殺する方向にヒーター10を動作させれば、その相殺量は特に限定されない。   In the above-described example, the case where the controller 50 operates the heater 10 so as to cancel the change in the amount of heat due to the change in the output of the hot gas valve 20 in the second process has been described. However, the operating condition of the hot gas valve 20 is eliminated. For this purpose, if the heater 10 is operated in a direction that cancels the change in the amount of heat due to the change in the output of the hot gas valve 20, the amount of cancellation is not particularly limited.

すなわち、ヒーター10による熱量変化の相殺量は、ホットガスバルブ20の出力の変化による熱量変化を完全に相殺する量でなくてもよく、その相殺量は特に限定されない。例えば、ホットガスバルブ20による熱量の変化量に対して、ヒーター10による熱量の変化量が符号を変えて2倍以下であってもよい。このような場合でも、過渡的な温度変動を抑制することができる。   That is, the amount of offset of the heat amount change by the heater 10 may not be an amount that completely cancels the amount of heat change due to the change in the output of the hot gas valve 20, and the amount of offset is not particularly limited. For example, the amount of change in the amount of heat by the heater 10 may be less than twice the amount of change in the amount of heat by the hot gas valve 20 by changing the sign. Even in such a case, transient temperature fluctuations can be suppressed.

図3は、コントローラー50の第2処理の一例を説明するための、ヒーター10、ホットガスバルブ20、クールガスバルブ30の動作イメージ図である。なお、図3は、循環水の指令温度が高められた場合であって、循環水の指令温度の変化が図2の例に比べて大きい場合(ホットガスバルブ20の温度制御範囲内の場合)を表している。   FIG. 3 is an operation image diagram of the heater 10, the hot gas valve 20, and the cool gas valve 30 for explaining an example of the second process of the controller 50. FIG. 3 shows a case where the command temperature of the circulating water is increased, and the case where the change in the command temperature of the circulating water is larger than that in the example of FIG. 2 (in the temperature control range of the hot gas valve 20). Represents.

指令温度が初期値よりも高い温度に変更されると、コントローラー50は、温度センサー8の測定結果に基づいて、ヒーター10を動作させるとともに、ホットガスバルブ20およびクールガスバルブ30の出力を保持する第1処理を行う。これにより、図3に示すように、ヒーター10の出力が増加し、循環水の温度が上昇する。   When the command temperature is changed to a temperature higher than the initial value, the controller 50 operates the heater 10 based on the measurement result of the temperature sensor 8 and holds the outputs of the hot gas valve 20 and the cool gas valve 30. Process. Thereby, as shown in FIG. 3, the output of the heater 10 increases and the temperature of circulating water rises.

そして、コントローラー50は、ヒーター10の出力が100%に到達すると、ホットガスバルブ20を一定量開くとともに、ホットガスバルブ20を一定量開くことによる循環水の温度上昇分の熱量を相殺するようにヒーター10の出力を減少させる第2処理を行う。この第2処理により、ヒーター10の出力は減少するため、コントローラー50は、再び、第1処理を行う。このとき、コントローラー50は、ホットガスバルブ20およびクールガスバルブ30の開度を保持するため、ホットガスバルブ20は一定量開いた状態で保持される。以上の動作により、循環水の温度が上昇し、循環水の温度を指令温度で安定させることができる。   Then, when the output of the heater 10 reaches 100%, the controller 50 opens the hot gas valve 20 by a certain amount, and cancels the amount of heat corresponding to the temperature rise of the circulating water due to opening the hot gas valve 20 by a certain amount. The second process is performed to reduce the output of. Since the output of the heater 10 is reduced by the second process, the controller 50 performs the first process again. At this time, since the controller 50 maintains the opening degrees of the hot gas valve 20 and the cool gas valve 30, the hot gas valve 20 is held in a state in which a certain amount is opened. With the above operation, the temperature of the circulating water rises, and the temperature of the circulating water can be stabilized at the command temperature.

(3)第3処理
コントローラー50は、ホットガスバルブ20の出力が所与の出力値(第2出力値、第2開度)に達した場合に、クールガスバルブ30の出力(開度)を変化させるとともに、ホットガスバルブ20をクールガスバルブ30の開度の変化による熱量変化を相殺する方向に動作させる処理(第3処理)を行う。
(3) Third process The controller 50 changes the output (opening) of the cool gas valve 30 when the output of the hot gas valve 20 reaches a given output value (second output value, second opening). At the same time, a process (third process) is performed in which the hot gas valve 20 is operated in a direction that cancels the change in the heat amount due to the change in the opening degree of the cool gas valve 30.

なお、第2出力値は、100%または0%に限定されない。例えば、コントローラー50は、ホットガスバルブ20の出力が80%(上限値)に達した場合、または20%(下限値)に達した場合に、第3処理を行ってもよい。コントローラー50は、例えば、ホッ
トガスバルブ20を制御するための制御信号から、ホットガスバルブ20の開度の情報を取得する。
Note that the second output value is not limited to 100% or 0%. For example, the controller 50 may perform the third process when the output of the hot gas valve 20 reaches 80% (upper limit) or reaches 20% (lower limit). For example, the controller 50 acquires information about the opening degree of the hot gas valve 20 from a control signal for controlling the hot gas valve 20.

具体的には、コントローラー50は、ホットガスバルブ20の開度が100%になった場合、クールガスバルブ30を、あらかじめ設定された一定時間間隔で一定量ずつ閉じる処理を行う。コントローラー50は、クールガスバルブ30を一定量閉じる際に、クールガスバルブ30を一定量閉じることによる循環水の温度上昇分の熱量を相殺するように、ホットガスバルブ20の開度を減少させる。   Specifically, when the opening degree of the hot gas valve 20 reaches 100%, the controller 50 performs a process of closing the cool gas valve 30 by a predetermined amount at predetermined time intervals. When the controller 50 closes the cool gas valve 30 by a certain amount, the controller 50 decreases the opening degree of the hot gas valve 20 so as to offset the heat amount of the temperature rise of the circulating water caused by closing the cool gas valve 30 by the certain amount.

一方、コントローラー50は、ホットガスバルブ20の開度が0%になった場合、クールガスバルブ30を、あらかじめ設定された一定時間間隔で一定量ずつ開く処理を行う。コントローラー50は、クールガスバルブ30を一定量開く際に、クールガスバルブ30を一定量開くことによる循環水の温度低下分の熱量を相殺するように、ホットガスバルブの開度を増加させる。   On the other hand, when the opening degree of the hot gas valve 20 becomes 0%, the controller 50 performs a process of opening the cool gas valve 30 by a predetermined amount at predetermined time intervals. When the controller 50 opens the cool gas valve 30 by a certain amount, the controller 50 increases the opening degree of the hot gas valve so as to offset the amount of heat corresponding to the temperature drop of the circulating water caused by opening the cool gas valve 30 by a certain amount.

ここで、クールガスバルブ30の開度と循環水に与えられる熱量とは線形ではないため、クールガスバルブ30の絶対開度の値と単位開度だけ開閉したときの熱量変化との関係を調査したうえで、テーブル等をあらかじめ記憶装置(図示せず)等に記録しておく。コントローラー50は、記憶装置に記録されたテーブルを参照して、上述した第3処理を行う。   Here, since the opening degree of the cool gas valve 30 and the amount of heat given to the circulating water are not linear, the relationship between the absolute opening degree value of the cool gas valve 30 and the change in the amount of heat when opening / closing the unit opening degree is investigated. Then, a table or the like is recorded in advance in a storage device (not shown) or the like. The controller 50 performs the third process described above with reference to the table recorded in the storage device.

なお、上述した例では、コントローラー50が、第3処理において、クールガスバルブ30の出力の変化による熱量変化を相殺するようにホットガスバルブ20を動作させる場合について説明したが、クールガスバルブ30の動作条件を解消することを目的として、クールガスバルブ30の出力の変化による熱量変化を相殺する方向にホットガスバルブ20を動作させれば、その相殺量は特に限定されない。   In the above-described example, the case where the controller 50 operates the hot gas valve 20 so as to cancel the heat amount change due to the change in the output of the cool gas valve 30 in the third process has been described. If the hot gas valve 20 is operated in a direction to cancel the change in the heat amount due to the change in the output of the cool gas valve 30 for the purpose of eliminating it, the amount of cancellation is not particularly limited.

すなわち、ホットガスバルブ20による熱量変化の相殺量は、クールガスバルブ30の出力の変化による熱量変化を完全に相殺する量でなくてもよく、その相殺量は特に限定されない。例えば、クールガスバルブ30による熱量の変化量に対して、ホットガスバルブ20による熱量の変化量が符号を変えて2倍以下であってもよい。このような場合でも、過渡的な温度変動を抑制することができる。   That is, the amount of offset of the heat amount change by the hot gas valve 20 may not be an amount that completely cancels the amount of heat change due to the change of the output of the cool gas valve 30, and the amount of offset is not particularly limited. For example, the amount of change in the amount of heat by the hot gas valve 20 may be less than twice the amount of change in the amount of heat by the cool gas valve 30 by changing the sign. Even in such a case, transient temperature fluctuations can be suppressed.

図4は、コントローラー50の第3処理の一例を説明するための、ヒーター10、ホットガスバルブ20、クールガスバルブ30の動作イメージ図である。なお、図4は、循環水の指令温度が高められた場合であって、循環水の指令温度の変化が図2および図3の例に比べて大きい場合(クールガスバルブ30の温度制御範囲内の場合)を表している。   FIG. 4 is an operation image diagram of the heater 10, the hot gas valve 20, and the cool gas valve 30 for explaining an example of the third process of the controller 50. FIG. 4 shows a case where the command temperature of the circulating water is increased, and the change of the command temperature of the circulating water is larger than the example of FIGS. 2 and 3 (within the temperature control range of the cool gas valve 30). Case).

指令温度が初期値よりも高い温度に変更されると、コントローラー50は、第1処理を行う。これにより、ヒーター10の出力が増加する。そして、コントローラー50は、ヒーター10の出力が100%に到達すると、第2処理を行う。この第2処理により、ヒーター10の出力は減少し、コントローラー50は、再び、第1処理を行う。   When the command temperature is changed to a temperature higher than the initial value, the controller 50 performs the first process. Thereby, the output of the heater 10 increases. Then, the controller 50 performs the second process when the output of the heater 10 reaches 100%. By this second process, the output of the heater 10 decreases, and the controller 50 performs the first process again.

ここで、循環水の温度制御値の変化が大きい場合、図4に示すように、コントローラー50では、第1処理と第2処理とが繰り返される。   Here, when the change in the temperature control value of the circulating water is large, the controller 50 repeats the first process and the second process as shown in FIG.

第1処理と第2処理とが繰り返されることにより、ホットガスバルブ20の開度が徐々に大きくなり、開度が100%になると、コントローラー50は、クールガスバルブ30を、あらかじめ設定された一定時間間隔で一定量閉じるとともに、クールガスバルブ30を一定量閉じることによる循環水の温度上昇分の熱量を相殺するようにホットガスバルブ
20の開度を減少させる第3処理を行う。これにより、ホットガスバルブ20の開度は減少し、コントローラー50は、再び、第1処理を行う。以上の動作により、循環水の温度が上昇し、循環水の温度を指令温度で安定させることができる。
By repeating the first process and the second process, the opening degree of the hot gas valve 20 gradually increases, and when the opening degree reaches 100%, the controller 50 moves the cool gas valve 30 to a predetermined time interval. And a third process for reducing the opening degree of the hot gas valve 20 so as to offset the amount of heat corresponding to the temperature rise of the circulating water caused by closing the cool gas valve 30 by a certain amount. Thereby, the opening degree of the hot gas valve 20 decreases, and the controller 50 performs the first process again. With the above operation, the temperature of the circulating water rises, and the temperature of the circulating water can be stabilized at the command temperature.

1.4. 温度制御方法
図5は、第1実施形態に係る温度制御装置100を用いた温度制御方法の一例を示すフローチャートである。
1.4. Temperature Control Method FIG. 5 is a flowchart illustrating an example of a temperature control method using the temperature control device 100 according to the first embodiment.

まず、コントローラー50は、温度センサー8の測定結果に基づいて、ヒーター10を動作させるとともに、ホットガスバルブ20およびクールガスバルブ30の出力を保持する第1処理を行う(ステップS10)。そして、コントローラー50は、ヒーター10の出力が上下限値(第1出力値)に達していない場合(ステップS12でNOの場合)、ステップS10に戻り、第1処理を継続する。   First, the controller 50 operates the heater 10 based on the measurement result of the temperature sensor 8 and performs a first process for holding the outputs of the hot gas valve 20 and the cool gas valve 30 (step S10). And the controller 50 returns to step S10, and the 1st process is continued, when the output of the heater 10 has not reached the upper / lower limit value (first output value) (NO in step S12).

コントローラー50は、ヒーター10の出力が上下限値に達した場合(ステップS12でYESの場合)、ホットガスバルブ20の開度を変化させるとともに、ヒーター10をホットガスバルブ20の開度の変化による熱量変化を相殺する方向に動作させる(ステップS14)。そして、コントローラー50は、ホットガスバルブ20の開度が上下限値(第2出力値)に達していない場合(ステップS16でNOの場合)、ステップS10に戻って、ステップS10、ステップS12、ステップS14、ステップS16の処理を行う。   When the output of the heater 10 reaches the upper and lower limit values (in the case of YES in step S12), the controller 50 changes the opening degree of the hot gas valve 20 and changes the amount of heat due to the change in the opening degree of the hot gas valve 20. Are operated in a direction to cancel (step S14). Then, when the opening degree of the hot gas valve 20 has not reached the upper and lower limit values (second output value) (NO in Step S16), the controller 50 returns to Step S10, and Steps S10, S12, and S14. The process of step S16 is performed.

コントローラー50は、ホットガスバルブ20が上下限値(ステップS16でYESの場合)、クールガスバルブ30の開度を変化させるとともに、ホットガスバルブ20をクールガスバルブ30の開度の変化による熱量変化を相殺する方向に動作させる(ステップS18)。そして、コントローラー50は、ステップS10に戻って、ステップS10〜ステップS18の処理を繰り返すことにより、循環水の温度を指令温度で安定させる。   The controller 50 changes the amount of heat caused by the change in the opening degree of the cool gas valve 30 while changing the opening degree of the cool gas valve 30 when the hot gas valve 20 is the upper and lower limit values (in the case of YES in step S16). (Step S18). And the controller 50 returns to step S10, and repeats the process of step S10-step S18, and stabilizes the temperature of circulating water with instruction | command temperature.

温度制御装置100は、例えば、以下の特徴を有する。   The temperature control device 100 has the following features, for example.

温度制御装置100では、コントローラー50は、温度センサー8の測定結果に基づいてヒーター10を動作させるとともに、ホットガスバルブ20の出力を保持する第1処理と、ヒーター10の出力が第1出力値に達した場合に、ホットガスバルブ20の出力を変化させるとともに、ヒーター10をホットガスバルブ20の出力の変化による熱量変化を相殺する方向に動作させる第2処理と、を行う。これにより、循環水の温度に対するハンチングを防止することができ、かつ、より早い応答の温度制御ができる。さらに、水温の過渡的な応答を抑制することができるため、例えば温度制御分解能が低いホットガスバルブ20が動作した場合の温度精度の悪化を抑制することができる。したがって、温度制御装置100では、温度安定性を向上させることができる。   In the temperature control apparatus 100, the controller 50 operates the heater 10 based on the measurement result of the temperature sensor 8, the first process for holding the output of the hot gas valve 20, and the output of the heater 10 reaches the first output value. In this case, the second process is performed in which the output of the hot gas valve 20 is changed and the heater 10 is operated in a direction that cancels out the change in the heat amount due to the change in the output of the hot gas valve 20. Thereby, hunting with respect to the temperature of circulating water can be prevented, and temperature control with faster response can be performed. Furthermore, since a transient response of the water temperature can be suppressed, for example, deterioration of temperature accuracy when the hot gas valve 20 with low temperature control resolution is operated can be suppressed. Therefore, the temperature control apparatus 100 can improve the temperature stability.

また、温度制御装置100では、コントローラー50は、ホットガスバルブ20の開度が第2出力値に達した場合に、クールガスバルブ30の出力を変化させるとともに、ホットガスバルブ20をクールガスバルブ30の出力の変化による熱量変化を相殺する方向に動作させる第3処理を行う。これにより、循環水の温度に対するハンチングを防止することができ、かつ、より早い応答の温度制御ができる。さらに、水温の過渡的な応答を抑制することができるため、例えば温度制御分解能が低いクールガスバルブ30が動作した場合の温度精度の悪化を抑制することができる。したがって、温度制御装置100では、温度安定性を向上させることができる。   In the temperature control device 100, the controller 50 changes the output of the cool gas valve 30 and changes the output of the cool gas valve 30 when the opening degree of the hot gas valve 20 reaches the second output value. A third process is performed to operate in a direction that cancels out the change in the amount of heat due to. Thereby, hunting with respect to the temperature of circulating water can be prevented, and temperature control with faster response can be performed. Furthermore, since a transient response of the water temperature can be suppressed, for example, deterioration of temperature accuracy when the cool gas valve 30 having a low temperature control resolution is operated can be suppressed. Therefore, the temperature control apparatus 100 can improve the temperature stability.

また、温度制御装置100では、第2処理では、ヒーター10を、ホットガスバルブ2
0の出力の変化による熱量変化を相殺するように動作させる。そのため、水温の過渡的な応答をより抑制することができ、温度制御分解能が低いホットガスバルブ20が動作した場合の温度精度の悪化をより抑制することができる。
In the temperature control apparatus 100, the heater 10 is connected to the hot gas valve 2 in the second process.
The operation is performed so as to cancel out the change in the heat amount due to the change in the output of zero. Therefore, a transient response of the water temperature can be further suppressed, and deterioration of temperature accuracy when the hot gas valve 20 having a low temperature control resolution is operated can be further suppressed.

同様に、温度制御装置100では、第3処理では、ホットガスバルブ20を、クールガスバルブ30の出力の変化による熱量変化を相殺するように動作させる。そのため、水温の過渡的な応答を抑制することができ、温度制御分解能が低いクールガスバルブ30が動作した場合の温度精度の悪化を抑制することができる。   Similarly, in the temperature control apparatus 100, in the third process, the hot gas valve 20 is operated so as to cancel the change in the heat amount due to the change in the output of the cool gas valve 30. Therefore, a transient response of the water temperature can be suppressed, and deterioration of temperature accuracy when the cool gas valve 30 with low temperature control resolution operates can be suppressed.

以下、上述した効果についてより詳細に説明する。   Hereinafter, the effects described above will be described in more detail.

例えば、仮に、上述した熱量を相殺する処理を行わずに、ヒーター出力が飽和したときにホットガスバルブの開度が変化し、ホットガスバルブの開度が上下限に達したときにクールガスバルブの開度を変化させる、連動的な動作を行う場合(以下「参考例」ともいう)を考える。なお、参考例では、コントローラーが上記の処理を行う以外は、装置の構成は、温度制御装置100と同様であるものとする。   For example, if the heater output is saturated without performing the above-described process of canceling the heat amount, the opening degree of the hot gas valve changes, and the opening degree of the cool gas valve when the opening degree of the hot gas valve reaches the upper and lower limits. Let us consider a case where a linked operation is performed (hereinafter also referred to as “reference example”). In the reference example, the configuration of the apparatus is the same as that of the temperature control apparatus 100 except that the controller performs the above processing.

ここで、循環水の温度が安定した状態から、指令温度が比較的大きな幅で高い値に変更された場合を考える。このとき、ヒーターの熱量が温度偏差のために、100%に飽和する。この飽和状態をホットガスバルブの動作条件とし、ホットガスバルブは一定時間につき一定量だけ徐々に開いていく。そして、ホットガスの開度が上限に達した場合、これを動作条件としてクールガスバルブが一定時間に一定量につき一定量だけ徐々に閉まっていく。   Here, a case where the command temperature is changed to a high value with a relatively large width from a state where the temperature of the circulating water is stable is considered. At this time, the amount of heat of the heater is saturated to 100% due to temperature deviation. This saturation state is used as the operating condition of the hot gas valve, and the hot gas valve is gradually opened by a certain amount per certain time. When the opening of the hot gas reaches the upper limit, the cool gas valve is gradually closed by a certain amount for a certain amount at a certain time using this as an operating condition.

循環水温の変化への影響は、ヒーターよりもホットガスバルブの開度の方が、また、ホットガスバルブの開度よりもクールガスバルブの開度のほうが大きいため、クールガスバルブが閉じることによって循環水温は急激に上昇する。これにより、循環水温度が指令値を超えたとき、温度偏差がそれまでとは反対側に大きく発生しヒーターは100%飽和状態から0%飽和状態まで変化する。ヒーターが0%になった時初めて、ホットガスバルブが反対方向に動作し、上限の開度から閉まり始めると同時に、クールガスバルブの閉方向への動作は停止する。しかし、依然として水温の偏差が解消されない場合、ホットガスバルブは閉まり続け下限に達する。すると、再びクールガスバルブが開き始め、水温は急激に低下する。この動作が繰り返されると、比較的周期の長い水温のハンチングが発生し、水温が整定しないことがある。   The effect of the change in the circulating water temperature is that the opening of the hot gas valve is larger than the opening of the heater, and the opening of the cool gas valve is larger than the opening of the hot gas valve. To rise. As a result, when the circulating water temperature exceeds the command value, a temperature deviation greatly occurs on the opposite side, and the heater changes from a 100% saturated state to a 0% saturated state. Only when the heater reaches 0%, the hot gas valve operates in the opposite direction and starts to close from the upper limit opening, and at the same time, the operation of the cool gas valve in the closing direction stops. However, if the water temperature deviation still remains, the hot gas valve keeps closing and reaches the lower limit. Then, the cool gas valve starts to open again, and the water temperature rapidly decreases. When this operation is repeated, hunting of a water temperature having a relatively long cycle occurs, and the water temperature may not be stabilized.

次に、循環水温が安定した状態から、温度制御装置や冷却対象の周囲の気温が、夕方から夜にかけてなど徐々に下がっていく場合を想定し、水温安定度に対する問題について述べる。ヒーターの出力、ホットガスバルブの開度、クールガスバルブの開度は、冷却対象の発生熱量や、周囲の気温等が安定していれば、それぞれ安定した状態にある。この状態から徐々に周囲の気温が下がっていくと、循環水の流路の周囲の温度が低くなるために、循環水はより冷却され、温度制御装置が循環水に与えるべき熱量は徐々に増えていく。そのため、まずヒーターの出力が上昇し、必要な熱量の増加を補償する。   Next, a problem regarding water temperature stability will be described, assuming that the temperature around the temperature control device and the cooling target gradually decreases from the state where the circulating water temperature is stable, such as from evening to night. The output of the heater, the opening of the hot gas valve, and the opening of the cool gas valve are in a stable state if the amount of generated heat to be cooled and the ambient temperature are stable. When the ambient temperature gradually decreases from this state, the temperature around the circulating water flow path becomes lower, so the circulating water is further cooled, and the amount of heat that the temperature control device should give to the circulating water gradually increases. To go. Therefore, first, the output of the heater is increased to compensate for the increase in the required amount of heat.

しかし、ヒーターの出力が上限に達すると、それ以上、循環水温度を高めることができなくなる。そこで、ホットガスバルブが開く方向に動作する。さらにどんどん気温が下がっていく場合には、ホットガスバルブは開度の上限に達し、これによりクールガスバルブが閉まる方向に動作する。しかし、高精度の温度制御においては、ヒーターの温度制御分解能が十分に小さく設定されていたとしても、ホットガスバルブについては開度の最小可変量で動作させても、それによる熱量の変化は比較的大きい。そのため、ホットガスバルブ動作時に循環水温度に過渡的な温度変動を与え、これが温度精度を悪化させる場合があ
る。クールガスバルブが最少可変量だけ動作した際には、ホットガスバルブが最少可変量だけ動作した場合よりも大きな熱量変化が生じるため、循環水温度精度に対する影響はより大きなものとなる。
However, when the output of the heater reaches the upper limit, the circulating water temperature can no longer be increased. Therefore, the hot gas valve operates in the opening direction. When the temperature further decreases, the hot gas valve reaches the upper limit of the opening, and thereby the cool gas valve is operated in the closing direction. However, in high-accuracy temperature control, even if the temperature control resolution of the heater is set to a sufficiently small value, even if the hot gas valve is operated with the minimum variable amount of opening, the change in the amount of heat is relatively small. large. Therefore, a transient temperature fluctuation is given to circulating water temperature at the time of hot gas valve operation, and this may deteriorate temperature accuracy. When the cool gas valve is operated by the minimum variable amount, a larger amount of heat is generated than when the hot gas valve is operated by the minimum variable amount, so that the influence on the circulating water temperature accuracy is greater.

ここで、本実施形態に係る温度制御装置100について考える。温度制御装置100において、ヒーター10、ホットガスバルブ20、クールガスバルブ30の順番で、すなわち、温度制御分解能が高い順番でそれぞれ上位から下位の熱源と呼ぶことにすると、下位の熱源が動作する条件は、上位の熱源が動作可能な上下限値に飽和していることである。上述した熱量を相殺する処理を行うことで、設定された一定時間ごとに、上位の熱源の飽和状態を、すなわち、下位の熱源がさらに動作する条件を一旦解消することができる。   Here, the temperature control apparatus 100 according to the present embodiment is considered. In the temperature control device 100, when the heater 10, the hot gas valve 20, and the cool gas valve 30 are called in order from the upper to the lower in the order of higher temperature control resolution, the conditions under which the lower heat source operates are: The upper heat source is saturated to the upper and lower limits at which it can operate. By performing the above-described process of canceling out the amount of heat, the saturated state of the upper heat source, that is, the condition for further operation of the lower heat source can be solved once every set time.

一旦動作条件を解消しても、その後の温度偏差が大きければ再び下位の熱源の動作条件は満たされる。そして、次の一定時間後、再び下位の熱源の動作条件は解消され、これが繰り返される(例えば図4参照)。この繰り返しが進むとそのうちに、温度偏差が小さくなるため、下位の熱源の動作は停止する。この働きによって、温度制御装置100では、上述した参考例の問題であったハンチング動作を防止することができる。   Once the operating condition is canceled, the operating condition of the lower heat source is satisfied again if the subsequent temperature deviation is large. Then, after the next fixed time, the operating condition of the lower heat source is canceled again, and this is repeated (for example, see FIG. 4). As this repetition proceeds, the temperature deviation gradually decreases, and the operation of the lower heat source stops. With this function, the temperature control apparatus 100 can prevent the hunting operation that has been a problem of the above-described reference example.

例えば、上述した参考例では、クールガスバルブあるいはホットガスバルブの動作に応じて水温の偏差の符号が変化して初めてホットガスバルブの動作条件が解消される。これは温度の応答としてはオーバーシュートする特性となる。このオーバーシュート量がヒーターの出力100%分を超えている場合、ヒーター出力は0%に飽和し、その後、ホットガスバルブは最大開度の状態から開放されて、クールガスバルブの動作条件が解消される。   For example, in the above-described reference example, the operating condition of the hot gas valve is canceled only when the sign of the deviation of the water temperature changes according to the operation of the cool gas valve or the hot gas valve. This is a characteristic of overshooting as a temperature response. When this overshoot amount exceeds 100% of the heater output, the heater output saturates to 0%, and then the hot gas valve is released from the maximum opening state and the operating condition of the cool gas valve is eliminated. .

しかし、ここまでの時間、クールガスバルブは一定時間ごとに一定量閉まり続ける動作を継続しているため、循環水温は上がり続ける。クールガスバルブが開く方向に動作して初めて水温が下がり始める。水温が下がるときの動作は、上記と逆の状態となり、結果的に長周期のハンチングが発生する。このハンチング現象を、上述した熱量を相殺する処理を行わずに防止するためには、例えば、ホットガスバルブの、動作の周期時間をより長く、また、一回の動作あたりの開度の変化量を小さくしなければならず、水温変化の整定に長時間を要する、つまり応答が遅くなる。   However, since the cool gas valve continues to be closed for a certain amount every time until this time, the circulating water temperature continues to rise. The water temperature begins to decrease only when the cool gas valve opens. The operation when the water temperature falls is the reverse of the above, resulting in long-period hunting. In order to prevent this hunting phenomenon without performing the above-described process of canceling out the amount of heat, for example, the hot gas valve has a longer cycle time of operation, and the amount of change in the opening per operation is increased. It must be small, and it takes a long time to settle the water temperature change, that is, the response becomes slow.

一方、温度制御装置100では、上述した循環水温が安定した状態から周囲の気温が低下した場合等に、下位の熱源動作による過渡的な水温変動の発生に対しても、熱量の相殺動作は有効であり、温度精度の悪化を抑制することができる。   On the other hand, in the temperature control device 100, when the ambient air temperature decreases from a state where the circulating water temperature is stable, the heat quantity canceling operation is effective even for the occurrence of a transient water temperature fluctuation due to the lower heat source operation. Thus, deterioration of temperature accuracy can be suppressed.

第1実施形態に係る温度制御方法は、循環水の温度の測定結果に基づいて、ヒーター10を動作させるとともに、ホットガスバルブ20の開度を保持する工程(ステップS10)と、ヒーター10の出力が第1出力値に達した場合に、ホットガスバルブ20の出力を変化させるとともに、ヒーター10をホットガスバルブ20の出力の変化による熱量変化を相殺する方向に動作させる工程(ステップS14)と、を含む。また、第1実施形態に係る温度制御方法は、ホットガスバルブ20の出力が第2出力値に達した場合に、クールガスバルブ30の出力を変化させるとともに、ホットガスバルブ20をクールガスバルブ30の出力の変化による熱量変化を相殺する方向に動作させる工程(ステップS18)を含む。   In the temperature control method according to the first embodiment, the heater 10 is operated based on the measurement result of the temperature of the circulating water, the opening degree of the hot gas valve 20 is maintained (step S10), and the output of the heater 10 is A step of changing the output of the hot gas valve 20 when the first output value is reached, and operating the heater 10 in a direction to cancel out the change in the heat amount due to the change in the output of the hot gas valve 20 (step S14). In addition, the temperature control method according to the first embodiment changes the output of the cool gas valve 30 and changes the output of the cool gas valve 30 when the output of the hot gas valve 20 reaches the second output value. The process (step S18) of making it operate | move in the direction which cancels out the calorie | heat amount change by this is included.

そのため、上述したように、循環水の温度に対するハンチングを防止することができ、かつ、より早い応答の温度制御ができる。さらに、水温の過渡的な応答を抑制することができるため、例えば温度制御分解能が低いホットガスバルブ20やクールガスバルブ30が動作した場合の温度精度の悪化を抑制することができる。したがって、第1実施形態に
係る温度制御方法では、温度安定性を向上させることができる。
Therefore, as described above, hunting with respect to the temperature of the circulating water can be prevented, and temperature control with faster response can be performed. Furthermore, since a transient response of the water temperature can be suppressed, for example, deterioration of temperature accuracy when the hot gas valve 20 or the cool gas valve 30 with low temperature control resolution is operated can be suppressed. Therefore, the temperature control method according to the first embodiment can improve temperature stability.

なお、上述した実施形態では、温度制御装置100が水の温度を制御する例について説明したが、温度制御装置100は、水以外の液体、気体等の流体の温度を制御してもよい。   In addition, although embodiment mentioned above demonstrated the example in which the temperature control apparatus 100 controls the temperature of water, the temperature control apparatus 100 may control the temperature of fluids, such as liquids other than water, and gas.

2. 第2実施形態
2.1. 温度制御装置の構成
次に、第2実施形態に係る温度制御装置の構成について図面を参照しながら説明する。図6は、第2実施形態に係る温度制御装置200の構成を模式的に示す図である。なお、図6において、流路202に示す矢印は、流路202に流れる流体の流れの方向を示している。
2. Second Embodiment 2.1. Configuration of Temperature Control Device Next, the configuration of the temperature control device according to the second embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 6 is a diagram schematically showing the configuration of the temperature control device 200 according to the second embodiment. In FIG. 6, an arrow shown in the flow path 202 indicates the direction of the flow of fluid flowing in the flow path 202.

温度制御装置200は、流路202を流れる流体の温度を制御する。対象となる流体は、特に限定されず、水等の液体や、冷媒として用いられる冷媒ガス等の気体であってもよい。   The temperature control device 200 controls the temperature of the fluid flowing through the flow path 202. The target fluid is not particularly limited, and may be a liquid such as water or a gas such as a refrigerant gas used as a refrigerant.

温度制御装置200は、図6に示すように、流路202と、熱交換器204と、温度センサー208と、第1ヒーター(第1熱源装置)210と、第1コントローラー(第1熱源装置制御部)212と、第2ヒーター(第2熱源装置)220と、第2コントローラー(第2熱源装置制御部)222と、を含む。   As shown in FIG. 6, the temperature control device 200 includes a flow path 202, a heat exchanger 204, a temperature sensor 208, a first heater (first heat source device) 210, and a first controller (first heat source device control). Unit) 212, a second heater (second heat source device) 220, and a second controller (second heat source device controller) 222.

流路202は、流体を流通させるための流路である。流路202は、例えば、対象物(図示せず)に流体を流通させて、当該対象物の温度を調整する。流路202は、当該対象物と熱交換器204との間で流体を循環させる循環流路であってもよい。なお、流路202には、流体を送るためのポンプ(図示せず)が設けられていてもよい。   The channel 202 is a channel for circulating fluid. The flow path 202 adjusts the temperature of the target object by flowing a fluid through the target object (not shown), for example. The flow path 202 may be a circulation flow path for circulating a fluid between the object and the heat exchanger 204. The channel 202 may be provided with a pump (not shown) for sending fluid.

熱交換器204は、第1ヒーター210と流体との間の熱交換、および第2ヒーター220と流体との間の熱交換により、流体を加熱する。熱交換器204内には、第1ヒーター210および第2ヒーター220が内蔵されており、第1ヒーター210および第2ヒーター220と流路202を通る循環水との間で熱交換が行われる。   The heat exchanger 204 heats the fluid by heat exchange between the first heater 210 and the fluid and heat exchange between the second heater 220 and the fluid. A first heater 210 and a second heater 220 are built in the heat exchanger 204, and heat exchange is performed between the first heater 210 and the second heater 220 and the circulating water passing through the flow path 202.

なお、図示はしないが、流路202には、第1ヒーター210が内蔵された熱交換器と、第2ヒーター220が内蔵された熱交換器と、が設けられてもよい。すなわち、第1ヒーター210と第2ヒーター220とが別々の熱交換器に内蔵されていてもよい。   Although not shown, the flow path 202 may be provided with a heat exchanger in which the first heater 210 is incorporated and a heat exchanger in which the second heater 220 is incorporated. That is, the first heater 210 and the second heater 220 may be incorporated in separate heat exchangers.

温度センサー208は、流路202に設けられている。温度センサー208は、熱交換器204の後段(流体の流れの下流側)に設けられている。温度センサー208は、熱交換器204で温度調整された流体の温度を測定する。温度センサー208は、例えば、金属の電気抵抗値が温度変化によって変動することを利用したセンサーである。温度センサー208は、測定した流体の温度の情報を第1コントローラー212に送る。   The temperature sensor 208 is provided in the flow path 202. The temperature sensor 208 is provided at the rear stage of the heat exchanger 204 (downstream side of the fluid flow). The temperature sensor 208 measures the temperature of the fluid whose temperature has been adjusted by the heat exchanger 204. The temperature sensor 208 is, for example, a sensor that utilizes the fact that the electrical resistance value of metal varies with temperature changes. The temperature sensor 208 sends the measured fluid temperature information to the first controller 212.

第1ヒーター210は、熱交換器204内に内蔵されている。熱交換器204内において、第1ヒーター210と流路202を通る流体との間で熱交換が行われ、流体が加熱される。第1ヒーター210の発熱量は、第1コントローラー212によって制御される。   The first heater 210 is built in the heat exchanger 204. In the heat exchanger 204, heat exchange is performed between the first heater 210 and the fluid passing through the flow path 202, and the fluid is heated. The amount of heat generated by the first heater 210 is controlled by the first controller 212.

第2ヒーター220は、熱交換器204内に内蔵されている。図示の例では、第2ヒーター220は、熱交換器204内において、第1ヒーター210の前段(流体の流れの上流側)に設けられている。熱交換器204内において、第2ヒーター220と流路202を通る流体との間で熱交換が行われ、流体が加熱される。第2ヒーター220の発熱量は
、第2コントローラー222によって制御される。
The second heater 220 is built in the heat exchanger 204. In the illustrated example, the second heater 220 is provided in the heat exchanger 204, upstream of the first heater 210 (upstream side of the fluid flow). In the heat exchanger 204, heat exchange is performed between the second heater 220 and the fluid passing through the flow path 202, and the fluid is heated. The amount of heat generated by the second heater 220 is controlled by the second controller 222.

第2ヒーター220の出力能力は、第1ヒーター210の出力能力よりも高い。すなわち、第2ヒーター220は、第1ヒーター210よりも高出力のヒーターである。なお、第1ヒーター210の出力能力と第2ヒーター220の出力能力が等しくてもよい。   The output capability of the second heater 220 is higher than the output capability of the first heater 210. That is, the second heater 220 is a higher output heater than the first heater 210. The output capability of the first heater 210 and the output capability of the second heater 220 may be equal.

第1ヒーター210および第2ヒーター220は、例えば、電流を供給することによってジュール熱を発生する発熱体である。第1ヒーター210および第2ヒーター220は、例えば、ニクロム線等で構成されている。   The first heater 210 and the second heater 220 are heating elements that generate Joule heat by supplying an electric current, for example. The first heater 210 and the second heater 220 are made of, for example, nichrome wire.

第1コントローラー212は、温度センサー208の測定結果に基づいて、第1ヒーター210を制御する。第1コントローラー212は、例えば、デジタル制御器であり、温度センサー208からの流体の温度の情報を、A/D変換器(図示せず)によって取り込み、第1ヒーター210に供給される電流値あるいは電圧値を決定し、D/Aコンバーター(図示せず)を介して、第1ヒーター210に電流あるいは電圧を供給する。   The first controller 212 controls the first heater 210 based on the measurement result of the temperature sensor 208. The first controller 212 is, for example, a digital controller, which captures fluid temperature information from the temperature sensor 208 by an A / D converter (not shown) and supplies the current value or the first heater 210 A voltage value is determined, and a current or voltage is supplied to the first heater 210 via a D / A converter (not shown).

流体の温度上昇量は、第1ヒーター210の電流値や電圧値ではなく、電力、つまり電流値あるいは電圧値の二乗に比例する。そのため、第1コントローラー212は、第1ヒーター210への供給電力を、測定された流体の温度と指令温度との偏差に応じて制御する。指令温度の情報は、例えば、記憶装置(図示せず)に記憶されており、第1コントローラー212は、記憶装置に記憶された指令温度の情報を読み出して、測定された流体の温度と指令温度との偏差を求める。   The temperature rise amount of the fluid is not proportional to the current value or voltage value of the first heater 210 but is proportional to the power, that is, the square of the current value or voltage value. Therefore, the first controller 212 controls the power supplied to the first heater 210 according to the deviation between the measured temperature of the fluid and the command temperature. The command temperature information is stored in, for example, a storage device (not shown), and the first controller 212 reads the command temperature information stored in the storage device, and measures the measured fluid temperature and the command temperature. Find the deviation from.

第1コントローラー212では、例えば、PID補償器が用いられている。なお、補償器として、その他の方式の補償器を用いてもよい。第1コントローラー212は、第1ヒーター210を、比例制御(P制御)および微分制御(D制御)を組み合わせて制御する(PD制御)。   In the first controller 212, for example, a PID compensator is used. Note that other types of compensators may be used as the compensator. The first controller 212 controls the first heater 210 by combining proportional control (P control) and differential control (D control) (PD control).

第2コントローラー222は、第1ヒーター210の出力の情報に基づいて、第1ヒーター210の出力が所与の値(目標出力値)となるように第2ヒーター220を制御する。第1ヒーター210の目標出力値は、例えば、第1ヒーター210の出力範囲の中央値、言い換えると第1ヒーター210の発生熱量の中央値(最大発生熱量の半分)である。すなわち、第2コントローラー222は、第1ヒーター210の出力が50%となるように第2ヒーター220を制御する。   The second controller 222 controls the second heater 220 based on the output information of the first heater 210 so that the output of the first heater 210 becomes a given value (target output value). The target output value of the first heater 210 is, for example, the median value of the output range of the first heater 210, in other words, the median value of the generated heat amount of the first heater 210 (half the maximum generated heat amount). That is, the second controller 222 controls the second heater 220 so that the output of the first heater 210 is 50%.

なお、第1ヒーター210の目標出力値は、50%に限定されずに、任意の値をとることができる。すなわち、第1ヒーター210の目標出力値は、40%であってもよいし、60%であってもよい。第1ヒーター210の目標出力値の情報は、例えば、記憶装置(図示せず)に記憶されており、第2コントローラー222は、記憶装置に記憶された目標出力値の情報を読み出して第2ヒーター220を制御する。   Note that the target output value of the first heater 210 is not limited to 50% and can take any value. That is, the target output value of the first heater 210 may be 40% or 60%. The information on the target output value of the first heater 210 is stored in, for example, a storage device (not shown), and the second controller 222 reads out the information on the target output value stored in the storage device and reads the second heater. 220 is controlled.

第2コントローラー222は、例えば、デジタル制御器であり、第1コントローラー212からの第1ヒーター210の出力指令(第1ヒーター210を制御するための制御信号)を取り込み、第2ヒーター220に供給される電流値あるいは電圧値を決定し、D/Aコンバーター(図示せず)を介して、第2ヒーター220に電流あるいは電圧を供給する。第2コントローラー222は、第2ヒーター220への供給電力を、第1ヒーター210の出力と第1ヒーター210の50%出力との偏差に応じて制御する。   The second controller 222 is, for example, a digital controller, takes in an output command (control signal for controlling the first heater 210) of the first heater 210 from the first controller 212, and is supplied to the second heater 220. Current value or voltage value is determined, and current or voltage is supplied to the second heater 220 via a D / A converter (not shown). The second controller 222 controls the power supplied to the second heater 220 according to the deviation between the output of the first heater 210 and the 50% output of the first heater 210.

第2コントローラー222では、例えば、PID補償器が用いられている。なお、補償器として、その他の方式の補償器を用いてもよい。第2コントローラー222は、第2ヒ
ーター220を、積分制御(I制御)で制御する。
In the second controller 222, for example, a PID compensator is used. Note that other types of compensators may be used as the compensator. The second controller 222 controls the second heater 220 by integral control (I control).

なお、上記では、第1コントローラー212は、積分制御を行わずに比例・微分制御を行い、第2コントローラー222は比例制御および微分制御を行わずに積分制御を行う場合について説明したが、第1コントローラー212において比例制御および微分制御に積分制御をわずかに加えてもよいし、第2コントローラー222において積分制御に比例制御および微分制御を加えてもよい。例えば、第1コントローラー212での比例制御および微分制御における比例ゲインによるヒーターの発生熱量および微分ゲインによるヒーターの発生熱量は、第2コントローラー222での比例制御および微分制御における比例ゲインによるヒーターの発生熱量および微分ゲインによるヒーターの発生熱量よりも大きい。また、第2コントローラー222での積分制御における積分ゲインによるヒーターの発生熱量は、第1コントローラー212での積分制御における積分ゲインによるヒーターの発生熱量よりも大きい。   In the above description, the first controller 212 performs proportional / derivative control without performing integral control, and the second controller 222 performs integral control without performing proportional control and differential control. The controller 212 may slightly add integral control to proportional control and derivative control, or the second controller 222 may add proportional control and derivative control to integral control. For example, the heat generation amount of the heater by the proportional gain and the heat generation amount of the heater by the differential gain in the proportional control and the differential control in the first controller 212 are the heat generation amount of the heater by the proportional gain in the proportional control and the differential control in the second controller 222, respectively. It is larger than the amount of heat generated by the heater due to the differential gain. Further, the amount of heat generated by the heater due to the integral gain in the integral control by the second controller 222 is larger than the amount of heat generated by the heater by the integral gain in the integral control by the first controller 212.

第1コントローラー212に搭載されたD/Aコンバーターの分解能と、第2コントローラー222に搭載されたD/Aコンバーターの分解能とは、例えば、等しい。したがって、第1ヒーター210は、第2ヒーター220よりも温度制御分解能が高い。流体の温度制御の分解能は、ヒーター出力の大きさ(出力能力の大きさ)と、コントローラーに内容されたヒーター供給電力に対するD/Aコンバーターの分解能(ビット数)に依存する。温度制御装置100では、上述したように第1ヒーター210は第2ヒーター220よりも出力能力が低く、かつ、第1コントローラー212に搭載されたD/Aコンバーターの分解能と第2コントローラー222に搭載されたD/Aコンバーターの分解能とが等しいため、上述のように、第1ヒーター210は、第2ヒーター220よりも温度制御分解能が高い。   The resolution of the D / A converter mounted on the first controller 212 and the resolution of the D / A converter mounted on the second controller 222 are, for example, equal. Accordingly, the first heater 210 has a higher temperature control resolution than the second heater 220. The resolution of the temperature control of the fluid depends on the magnitude of the heater output (size of output capability) and the resolution (number of bits) of the D / A converter with respect to the heater supply power stored in the controller. In the temperature control apparatus 100, as described above, the first heater 210 has a lower output capability than the second heater 220, and the resolution of the D / A converter mounted on the first controller 212 and the second controller 222 are mounted. Since the resolution of the D / A converter is equal, the first heater 210 has a higher temperature control resolution than the second heater 220 as described above.

なお、第1コントローラー212に搭載されたD/Aコンバーターの分解能を、第2コントローラー222に搭載されたD/Aコンバーターの分解能よりも高くしてもよい。これにより、第1ヒーター210の温度制御分解能を、より高くすることができる。   Note that the resolution of the D / A converter mounted on the first controller 212 may be higher than the resolution of the D / A converter mounted on the second controller 222. Thereby, the temperature control resolution of the first heater 210 can be further increased.

また、第1コントローラー212の処理と第2コントローラー222の処理とが1つのコントローラーで並列に処理できるように構成して、第1コントローラー212と第2コントローラー222とを一体化してもよい。   Further, the first controller 212 and the second controller 222 may be integrated so that the processing of the first controller 212 and the processing of the second controller 222 can be performed in parallel by one controller.

2.2. 温度制御方法
次に、温度制御装置200を用いた温度制御方法について説明する。図7は、第2実施形態に係る温度制御装置200を用いた温度制御方法の一例を示すフローチャートである。
2.2. Temperature Control Method Next, a temperature control method using the temperature control device 200 will be described. FIG. 7 is a flowchart illustrating an example of a temperature control method using the temperature control device 200 according to the second embodiment.

まず、第1コントローラー212は、温度センサー208の測定結果に基づいて、第1ヒーター210を制御する(ステップS20)。   First, the first controller 212 controls the first heater 210 based on the measurement result of the temperature sensor 208 (step S20).

流体の温度を所望の温度(指令温度)に制御するために、第1コントローラー212は、温度センサー208から出力された流体の温度の情報を取り込み、当該流体の温度の情報をもとに、指令温度との偏差を無くすように第1ヒーター210を制御する。   In order to control the temperature of the fluid to a desired temperature (command temperature), the first controller 212 takes in the information on the temperature of the fluid output from the temperature sensor 208 and uses the information on the temperature of the fluid as a command. The first heater 210 is controlled so as to eliminate the deviation from the temperature.

第2コントローラー222は、第1ヒーター210の出力の情報に基づいて、第1ヒーター210の出力が所与の値となるように、第2ヒーター220を制御する(ステップS22)。   The second controller 222 controls the second heater 220 based on the information on the output of the first heater 210 so that the output of the first heater 210 becomes a given value (step S22).

第2コントローラー222は、例えば、第1ヒーター210の出力が50%となるよう
に、第2ヒーター220を制御する。具体的には、第2コントローラー222は、第1コントローラー212から出力された第1ヒーター210を制御するための制御信号を取り込み、第1ヒーター210の出力(現在の出力)と第1ヒーター210の50%出力との偏差が零になるように第2ヒーター220を制御する。
For example, the second controller 222 controls the second heater 220 so that the output of the first heater 210 is 50%. Specifically, the second controller 222 takes in a control signal for controlling the first heater 210 output from the first controller 212, and outputs the first heater 210 (current output) and the first heater 210. The second heater 220 is controlled so that the deviation from the 50% output becomes zero.

温度制御装置200では、上述したステップS20およびステップS22の処理が繰り返されることにより、流体の温度を指令温度に保つことができる。   In the temperature control device 200, the temperature of the fluid can be maintained at the command temperature by repeating the processes of step S20 and step S22 described above.

図8は、第1ヒーター210による温度制御波形および第2ヒーター220による温度制御波形の一例を示す図である。   FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a temperature control waveform by the first heater 210 and a temperature control waveform by the second heater 220.

ここで、第1ヒーター210は温度制御分解能が高いが、その一方で温度制御範囲が小さい。しかしながら、上記のように、第2ヒーター220は第1ヒーター210の出力が中央値(50%)となるように制御されるため、第1ヒーター210は流体が温度変動をする際にプラスマイナスの両方向(温度を上昇させる方向と温度を低下させる方向の両方)に対して、制御可能な温度範囲を広く保つことができる。   Here, although the first heater 210 has a high temperature control resolution, the temperature control range is small. However, as described above, since the second heater 220 is controlled so that the output of the first heater 210 becomes the median value (50%), the first heater 210 has a plus or minus value when the fluid changes in temperature. The controllable temperature range can be kept wide with respect to both directions (both the temperature increasing direction and the temperature decreasing direction).

また、第1コントローラー212は、第1ヒーター210を、比例制御および微分制御を組み合わせて制御する(PD制御)。そのため、図8に示すように、比較的に速い温度変動を高分解能で制御する。なお、第1コントローラー212は、積分制御は行わない。これに対して、第2コントローラー222は、第1ヒーター210の出力を比較的ゆっくりと50%にすればよいので、第2ヒーター220を積分制御(I制御)で制御する。なお、第2コントローラー222では、比例制御、微分制御は必ずしも必要がない。   The first controller 212 controls the first heater 210 in combination with proportional control and differential control (PD control). Therefore, as shown in FIG. 8, relatively fast temperature fluctuations are controlled with high resolution. The first controller 212 does not perform integration control. On the other hand, the second controller 222 only needs to set the output of the first heater 210 to 50% relatively slowly, and therefore controls the second heater 220 by integral control (I control). Note that the second controller 222 does not necessarily require proportional control and differential control.

指令温度と流体との間に温度偏差が存在する場合、第1コントローラー212において比例制御が行われていれば、第1ヒーター210の出力は必ず50%から偏る。したがって、第2コントローラー222の積分制御によって第1ヒーター210の出力が50%に制御されたとき、温度の偏差も零となる。   When there is a temperature deviation between the command temperature and the fluid, the output of the first heater 210 is always biased from 50% if the first controller 212 is performing proportional control. Therefore, when the output of the first heater 210 is controlled to 50% by the integral control of the second controller 222, the temperature deviation becomes zero.

温度制御装置200は、例えば、以下の特徴を有する。   The temperature control device 200 has the following features, for example.

温度制御装置200では、第1コントローラー212は温度センサー208の測定結果に基づいて、第1ヒーター210を制御し、第2コントローラー222は第1ヒーター210の出力が所与の値(目標出力値)となるように第2ヒーター220を制御する。これにより、例えば指令温度や流体の温度が変わっても、第1ヒーター210の出力値を所与の値に保つことができる(例えば一定に保つことができる)ため、第1ヒーター210の電気抵抗の温度依存性の影響を抑制することができる。以下、その理由について説明する。   In the temperature control device 200, the first controller 212 controls the first heater 210 based on the measurement result of the temperature sensor 208, and the second controller 222 determines that the output of the first heater 210 is a given value (target output value). The second heater 220 is controlled so that Thereby, even if the command temperature or the temperature of the fluid changes, for example, the output value of the first heater 210 can be kept at a given value (for example, can be kept constant). It is possible to suppress the influence of the temperature dependence. The reason will be described below.

第1ヒーター210は、電流を供給することによってジュール熱を発生するニクロム線等で構成されている発熱体である。このような発熱体の電気抵抗値には温度依存性が存在する。一般的な金属の場合、温度が高くなるほど電気抵抗Rは大きくなるため、発熱体に供給される電流Iを一定に保つ場合、ジュール熱IRは大きくなる。また、発熱体に供給される電圧Vを一定に保つ場合には、ジュール熱V/Rは小さくなる。ここで、流体の温度を高くする場合、発熱体の平衡温度は高くなる。したがって、上記の電気抵抗の温度依存性によって、温度制御系の最適な制御ゲインの設定値が変化してしまうという問題が生じる。 The first heater 210 is a heating element composed of a nichrome wire or the like that generates Joule heat by supplying current. The electric resistance value of such a heating element has temperature dependence. For typical metals, the temperature is electrical resistance R as higher increase, if keeping the current I supplied to the heating element constant, Joule heat IR 2 is increased. Further, when the voltage V supplied to the heating element is kept constant, the Joule heat V 2 / R becomes small. Here, when the temperature of the fluid is increased, the equilibrium temperature of the heating element is increased. Therefore, there arises a problem that the optimum control gain setting value of the temperature control system changes due to the temperature dependence of the electrical resistance.

これに対して、温度制御装置200では、上述のように、第1ヒーター210の出力値が所与の値に保たれるため、第1ヒーター210の電気抵抗の温度依存性の影響を抑制す
ることができる。したがって、温度制御装置200では、上記のような問題が生じず、温度安定性を向上させることができる。
On the other hand, in the temperature control device 200, as described above, the output value of the first heater 210 is maintained at a given value, so that the influence of the temperature dependence of the electrical resistance of the first heater 210 is suppressed. be able to. Therefore, in the temperature control apparatus 200, the above problems do not occur, and the temperature stability can be improved.

温度制御装置200では、第1ヒーター210は、第2ヒーター220よりも温度制御分解能が高く、かつ、第2ヒーター220よりも温度制御範囲が狭い。そのため、温度制御装置200では、上述したように、第2コントローラー222は第1ヒーター210の出力が所与の値となるように第2ヒーター220を制御するため、第1ヒーター210の高い温度制御分解能で、第1ヒーター210の温度制御範囲と第2ヒーター220の温度制御範囲との和となる広い温度制御範囲で、流体の温度制御を行うことができる。   In the temperature control device 200, the first heater 210 has a higher temperature control resolution than the second heater 220 and has a narrower temperature control range than the second heater 220. Therefore, in the temperature control apparatus 200, as described above, since the second controller 222 controls the second heater 220 so that the output of the first heater 210 becomes a given value, high temperature control of the first heater 210 is performed. The fluid temperature can be controlled in a wide temperature control range which is the sum of the temperature control range of the first heater 210 and the temperature control range of the second heater 220 with resolution.

温度制御装置200では、第1ヒーター210の目標出力値は、第1ヒーター210の出力範囲の中央値である。そのため、第1ヒーター210は流体が温度変動をする際にプラスマイナスの両方向(温度を上昇させる方向と温度を低下させる方向の両方)に対して、制御可能な温度範囲を広く保つことができる。   In the temperature control device 200, the target output value of the first heater 210 is the median value of the output range of the first heater 210. Therefore, the first heater 210 can keep a controllable temperature range wide in both positive and negative directions (both in the direction of increasing the temperature and in the direction of decreasing the temperature) when the fluid fluctuates in temperature.

温度制御装置200では、第1コントローラー212は、第1ヒーター210を、比例制御および微分制御を組み合わせて制御し、第2コントローラー222は、第2ヒーター220を積分制御する。そのため、温度制御装置200では、第2コントローラー222の積分制御によって第1ヒーター210の出力が目標出力値に制御されたとき、指令温度と流体の温度の偏差も零とすることができる。   In the temperature control device 200, the first controller 212 controls the first heater 210 in combination with proportional control and differential control, and the second controller 222 performs integral control of the second heater 220. Therefore, in the temperature control device 200, when the output of the first heater 210 is controlled to the target output value by the integral control of the second controller 222, the deviation between the command temperature and the fluid temperature can be made zero.

第2実施形態に係る温度制御方法は、温度センサー208の測定結果に基づいて、第1ヒーター210を制御する工程と、第1ヒーター210の出力の情報に基づいて、第1ヒーター210の出力が所与の値となるように第2ヒーター220を制御する工程と、を含む。そのため、上述したように、例えば指令温度が変わっても、第1ヒーター210の出力値を所与の値に保つことができる(一定に保つことができる)ため、第1ヒーター210の電気抵抗の温度依存性の影響を抑制することができる。したがって、第2実施形態に係る温度制御方法では、温度安定性を向上させることができる。   In the temperature control method according to the second embodiment, the output of the first heater 210 is controlled based on the process of controlling the first heater 210 based on the measurement result of the temperature sensor 208 and the output information of the first heater 210. Controlling the second heater 220 to be a given value. Therefore, as described above, for example, even if the command temperature changes, the output value of the first heater 210 can be kept at a given value (can be kept constant), so that the electric resistance of the first heater 210 can be kept constant. The influence of temperature dependency can be suppressed. Therefore, the temperature control method according to the second embodiment can improve the temperature stability.

3.変形例
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
3. Modifications The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention.

上述した第1実施形態に係る温度制御装置100では、コントローラー50が循環水を加熱する熱源装置(ヒーター10)と、循環水を冷却する熱源装置(ホットガスバルブ20,クールガスバルブ30)と、を制御して循環水の温度を制御する例について説明したが、コントローラー50は循環水を冷却する複数の熱源装置のみを制御して循環水の温度を制御してもよい。また、コントローラー50は、循環水を加熱する複数の熱源装置のみを制御して循環水の温度を制御してもよい。このような場合にも、上述した温度制御装置100と同様の作用効果を奏することができる。したがって、温度制御装置100は、循環水の温度を室温以上の所望の温度に制御する場合にも適用可能であり、循環水の温度を室温より低い所望の温度に制御する場合にも適用可能である。   In the temperature control device 100 according to the first embodiment described above, the controller 50 controls the heat source device (heater 10) that heats the circulating water and the heat source device (hot gas valve 20, cool gas valve 30) that cools the circulating water. Although the example of controlling the temperature of the circulating water has been described, the controller 50 may control only the plurality of heat source devices that cool the circulating water to control the temperature of the circulating water. The controller 50 may control the temperature of the circulating water by controlling only a plurality of heat source devices that heat the circulating water. Even in such a case, the same effects as those of the temperature control device 100 described above can be obtained. Therefore, the temperature control apparatus 100 can be applied also when controlling the temperature of circulating water to the desired temperature above room temperature, and is applicable also when controlling the temperature of circulating water to the desired temperature lower than room temperature. is there.

また、上述した第2実施形態に係る温度制御装置200では、第1コントローラー212が循環水を加熱する熱源装置(第1ヒーター210)を制御し、第2コントローラー222が循環水を加熱する熱源装置(第2ヒーター220)を制御することで流体の温度を制御していたが、第1コントローラー212が制御する熱源装置および第2コントローラー222が制御する熱源装置は、流体を加熱する熱源装置であってもよいし、流体を冷却する熱源装置であってもよい。このような場合にも、上述した温度制御装置200と同様の作用効果を奏することができる。したがって、温度制御装置200は、例えば、循環水
の温度を室温以下の所望の温度に制御する場合にも適用できる。
In the temperature control device 200 according to the second embodiment described above, the first controller 212 controls the heat source device (first heater 210) that heats the circulating water, and the second controller 222 heats the circulating water. Although the temperature of the fluid was controlled by controlling the (second heater 220), the heat source device controlled by the first controller 212 and the heat source device controlled by the second controller 222 are heat source devices that heat the fluid. Alternatively, it may be a heat source device that cools the fluid. Even in such a case, the same effects as those of the temperature control device 200 described above can be achieved. Therefore, the temperature control device 200 can be applied, for example, when controlling the temperature of the circulating water to a desired temperature below room temperature.

また、例えば、上述した第1実施形態に係る温度制御装置100では、荷電粒子線装置に適用した例について説明したが、温度制御装置100は、その他の荷電粒子線装置にも適用することができる。このような荷電粒子線装置としては、例えば、荷電粒子ビーム描画装置などが挙げられる。また、上述した第2実施形態に係る温度制御装置200は、温度制御装置100と同様に、電子顕微鏡や、荷電粒子ビーム描画装置等に適用することができる。   Further, for example, in the temperature control device 100 according to the first embodiment described above, the example applied to the charged particle beam device has been described, but the temperature control device 100 can also be applied to other charged particle beam devices. . An example of such a charged particle beam apparatus is a charged particle beam drawing apparatus. Further, the temperature control apparatus 200 according to the second embodiment described above can be applied to an electron microscope, a charged particle beam drawing apparatus, and the like, similarly to the temperature control apparatus 100.

また、例えば、上述した第1実施形態に係る温度制御装置100の第2熱交換器6bに、第2実施形態に係る温度制御装置200を適用してもよい。すなわち、温度制御装置100の第2熱交換器6bに内蔵されたヒーターとして、温度制御装置200の第1ヒーター210および第2ヒーター220を用い、当該第1ヒーター210および第2ヒーター220を上述した第2実施形態に係る温度制御方法を用いて制御してもよい。これにより、より温度安定性に優れた温度制御装置を実現することができる。   For example, the temperature control device 200 according to the second embodiment may be applied to the second heat exchanger 6b of the temperature control device 100 according to the first embodiment described above. That is, the first heater 210 and the second heater 220 of the temperature control device 200 are used as the heater built in the second heat exchanger 6b of the temperature control device 100, and the first heater 210 and the second heater 220 are described above. You may control using the temperature control method which concerns on 2nd Embodiment. Thereby, it is possible to realize a temperature control device that is more excellent in temperature stability.

4. 第3実施形態
4.1. 温度制御装置の構成
次に、第3実施形態に係る温度制御装置の構成について図面を参照しながら説明する。図9は、第3実施形態に係る温度制御装置300の構成を模式的に示す図である。なお、図9において、流路202に示す矢印は、流路202に流れる流体の流れの方向を示している。
4). Third Embodiment 4.1. Configuration of Temperature Control Device Next, the configuration of the temperature control device according to the third embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 9 is a diagram schematically illustrating a configuration of a temperature control device 300 according to the third embodiment. In FIG. 9, an arrow shown in the flow path 202 indicates the direction of the flow of the fluid flowing in the flow path 202.

以下、第3実施形態に係る温度制御装置300において、上述した第2実施形態に係る温度制御装置200の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その説明を省略する。   Hereinafter, in the temperature control apparatus 300 according to the third embodiment, members having the same functions as those of the constituent members of the temperature control apparatus 200 according to the second embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. .

上述した温度制御装置200では、図6に示すように、第1ヒーター210を第1コントローラー212で制御し、第2ヒーター220を第2コントローラー222で制御していた(第1制御)。   In the temperature control apparatus 200 described above, as shown in FIG. 6, the first heater 210 is controlled by the first controller 212, and the second heater 220 is controlled by the second controller 222 (first control).

これに対して、温度制御装置300では、図9に示すように、第1ヒーター210を第1コントローラー212で制御し、第2ヒーター220を第2コントローラー222で制御する第1制御と、第1ヒーター210を第3コントローラー312で制御し、第2ヒーター220を第4コントローラー322で制御する第2制御と、を切り替えることができる。   On the other hand, in the temperature control device 300, as shown in FIG. 9, the first control in which the first heater 210 is controlled by the first controller 212 and the second heater 220 is controlled by the second controller 222; The second control in which the heater 210 is controlled by the third controller 312 and the second heater 220 is controlled by the fourth controller 322 can be switched.

温度制御装置300は、図9に示すように、流路202と、熱交換器204と、温度センサー208と、第1ヒーター(第1熱源装置)210と、第1コントローラー(第1熱源装置制御部)212と、第2ヒーター(第2熱源装置)220と、第2コントローラー(第2熱源装置制御部)222と、第3コントローラー(第3熱源装置制御部)312と、第4コントローラー(第4熱源装置制御部)322と、切り替え部330と、を含む。   As shown in FIG. 9, the temperature control device 300 includes a flow path 202, a heat exchanger 204, a temperature sensor 208, a first heater (first heat source device) 210, and a first controller (first heat source device control). Part) 212, a second heater (second heat source device) 220, a second controller (second heat source device controller) 222, a third controller (third heat source device controller) 312 and a fourth controller (first 4 heat source device control unit) 322 and switching unit 330.

第3コントローラー312は、第1ヒーター210の出力が目標出力値(第2の値)となるように第1ヒーター210を制御する。第1ヒーター210の目標出力値は、例えば、第1ヒーター210の発生熱量の中央値(最大発生熱量の半分)である。すなわち、第3コントローラー312は、第1ヒーター210の出力が50%出力となるように第1ヒーター210を制御する。   The third controller 312 controls the first heater 210 so that the output of the first heater 210 becomes the target output value (second value). The target output value of the first heater 210 is, for example, the median value of heat generated by the first heater 210 (half of the maximum heat generated). That is, the third controller 312 controls the first heater 210 so that the output of the first heater 210 is 50%.

なお、第1ヒーター210の目標出力値は50%に限定されずに、任意の値を取ること
ができる。第1ヒーター210の目標出力値の情報は、例えば、記憶装置(図示せず)に記憶されており、第3コントローラー312は記憶装置に記憶された目標出力値の情報を読み出して第1ヒーター210を制御する。
Note that the target output value of the first heater 210 is not limited to 50% and can be any value. Information on the target output value of the first heater 210 is stored in, for example, a storage device (not shown), and the third controller 312 reads out the information on the target output value stored in the storage device and reads the first heater 210. To control.

第4コントローラー322は、温度センサー208の測定結果に基づいて、第2ヒーター220を制御する。第4コントローラー322は、例えば、デジタル制御器であり、温度センサー208からの流体の温度の情報を、A/D変換器(図示せず)によって取り込み、第2ヒーター220に供給される電流値あるいは電圧値を決定し、D/Aコンバーター(図示せず)を介して、第2ヒーター220に電流あるいは電圧を供給する。   The fourth controller 322 controls the second heater 220 based on the measurement result of the temperature sensor 208. The fourth controller 322 is, for example, a digital controller, takes in the fluid temperature information from the temperature sensor 208 by an A / D converter (not shown), and supplies the current value or the second heater 220 supplied. A voltage value is determined, and current or voltage is supplied to the second heater 220 via a D / A converter (not shown).

流体の温度上昇量は、第2ヒーター220の電流値や電圧値ではなく、電力、つまり電流値あるいは電圧値の二乗に比例する。第4コントローラー322は、第2ヒーター220への供給電力を、測定された流体の温度と指令温度との偏差に応じて制御する。指令温度の情報は、例えば、記憶装置(図示せず)に記憶されており、第4コントローラー322は、記憶装置に記憶された指令温度の情報を読み出して、測定された流体の温度と指令温度との偏差を求める。   The amount of fluid temperature rise is not proportional to the current value or voltage value of the second heater 220, but is proportional to the power, that is, the square of the current value or voltage value. The fourth controller 322 controls the power supplied to the second heater 220 according to the deviation between the measured fluid temperature and the command temperature. The command temperature information is stored in, for example, a storage device (not shown), and the fourth controller 322 reads the command temperature information stored in the storage device and measures the measured fluid temperature and the command temperature. Find the deviation from.

第4コントローラー322では、例えば、PID補償器が用いられている。なお、補償器として、その他の方式の補償器を用いてもよい。第4コントローラー322は、例えば、流体の温度と指令温度との偏差に基づき第2ヒーター210をPID制御する。   In the fourth controller 322, for example, a PID compensator is used. Note that other types of compensators may be used as the compensator. For example, the fourth controller 322 performs PID control of the second heater 210 based on the deviation between the fluid temperature and the command temperature.

第1〜第4コントローラー322に搭載されたD/Aコンバーターの分解能は、例えば、互いに等しい。また、第1〜第4コントローラー212,222,312,322の処理を1つのコントローラーで並列処理できるように構成して、第1〜第4コントローラー212,222,312,322を一体化してもよい。   The resolutions of the D / A converters mounted on the first to fourth controllers 322 are equal to each other, for example. Further, the first to fourth controllers 212, 222, 312, and 322 may be configured to be processed in parallel by one controller, and the first to fourth controllers 212, 222, 312, and 322 may be integrated. .

切り替え部330は、温度センサー208で測定された流体の温度と指令温度との偏差が所定値よりも大きいか否かを判定する。そして、偏差が所定値よりも大きいと判定された場合には、切り替え部330は第1制御から第2制御に切り替える。一方、偏差が所定値以下と判定された場合には、切り替え部330は第2制御から第1制御に切り替える。   The switching unit 330 determines whether or not the deviation between the temperature of the fluid measured by the temperature sensor 208 and the command temperature is greater than a predetermined value. If it is determined that the deviation is greater than the predetermined value, the switching unit 330 switches from the first control to the second control. On the other hand, when it is determined that the deviation is equal to or less than the predetermined value, the switching unit 330 switches from the second control to the first control.

ここで、第1制御および第2制御について説明する。まず、第1制御について説明する。第1制御では、第1ヒーター210を第1コントローラー212で制御し、第2ヒーター220を第2コントローラー222で制御する。第1制御は、上述した図7に示す制御(第2実施形態で説明した制御)と同様である。   Here, the first control and the second control will be described. First, the first control will be described. In the first control, the first heater 210 is controlled by the first controller 212, and the second heater 220 is controlled by the second controller 222. The first control is the same as the control shown in FIG. 7 described above (the control described in the second embodiment).

図10は、温度制御装置300の第1制御の状態を説明するための図である。   FIG. 10 is a diagram for explaining a state of the first control of the temperature control device 300.

第1制御では、図10に示すように、第1コントローラー212は、温度センサー208から流体の温度PVの情報を取り込み、流体の温度PVの情報をもとに、流体の温度PVと指令温度SVとの偏差を無くすようにPID補償器212aを用いて第1ヒーター210を制御している。また、第2コントローラー222は、第1コントローラー212から出力された制御信号を取り込み、第1ヒーター210の出力と第1ヒーター210の50%出力(指令温度SV)との偏差が零になるようにPID補償器222aを用いて第2ヒーター220を制御している。   In the first control, as shown in FIG. 10, the first controller 212 fetches information on the fluid temperature PV from the temperature sensor 208, and based on the fluid temperature PV information, the fluid temperature PV and the command temperature SV. The first heater 210 is controlled using the PID compensator 212a so as to eliminate the deviation from the above. Further, the second controller 222 takes in the control signal output from the first controller 212 so that the deviation between the output of the first heater 210 and the 50% output (command temperature SV) of the first heater 210 becomes zero. The second heater 220 is controlled using the PID compensator 222a.

第1制御では、上述した第2実施形態で説明したように、指令温度や流体の温度が変わっても、第1ヒーター210の出力値を所与の値に保つことができるため、第1ヒーター210の電気抵抗の温度依存性の影響を抑制することができ、温度安定性を向上させることができる。   In the first control, as described in the second embodiment, since the output value of the first heater 210 can be maintained at a given value even if the command temperature or the temperature of the fluid changes, the first heater The influence of the temperature dependency of the electric resistance of 210 can be suppressed, and the temperature stability can be improved.

次に、第2制御について説明する。図11は、温度制御装置300の第2制御の状態を説明するための図である。   Next, the second control will be described. FIG. 11 is a diagram for explaining a state of the second control of the temperature control device 300.

第2制御では、図11に示すように、第3コントローラー312は、第1ヒーター210の出力が目標出力値(50%出力、指令温度SV)となるように制御している。すなわち、第2制御において、第1ヒーター210の出力は、流体の温度によらず一定(50%出力)である。また、第4コントローラー322は、流体の温度PVの情報を取り込み、当該流体の温度PVの情報をもとに、流体の温度PVと指令温度SVとの偏差を無くすようにPID補償器322aを用いて第2ヒーター220を制御している。   In the second control, as shown in FIG. 11, the third controller 312 controls the output of the first heater 210 to be a target output value (50% output, command temperature SV). That is, in the second control, the output of the first heater 210 is constant (50% output) regardless of the temperature of the fluid. The fourth controller 322 takes in information on the temperature PV of the fluid and uses the PID compensator 322a so as to eliminate the deviation between the temperature PV of the fluid and the command temperature SV based on the information on the temperature PV of the fluid. The second heater 220 is controlled.

第1制御では、第1ヒーター210を流体の温度PVと指令温度SVとの偏差に基づき制御するため、第2ヒーター220を流体の温度PVと指令温度SVとの偏差に基づき制御する第2制御と比べて、高い温度制御分解能を実現できる。これに対して、第2制御では、第2ヒーター220を流体の温度PVと指令温度SVとの偏差に基づき制御するため、第1ヒーター210を流体の温度PVと指令温度SVとの偏差に基づき制御する第1制御と比べて、高速応答が可能である。   In the first control, since the first heater 210 is controlled based on the deviation between the fluid temperature PV and the command temperature SV, the second heater 220 is controlled based on the deviation between the fluid temperature PV and the command temperature SV. Compared to, it is possible to realize a higher temperature control resolution. On the other hand, in the second control, since the second heater 220 is controlled based on the deviation between the fluid temperature PV and the command temperature SV, the first heater 210 is controlled based on the deviation between the fluid temperature PV and the command temperature SV. High-speed response is possible compared to the first control to be controlled.

なお、制御の切り替えの基準となる閾値(所定値)としては、例えば、第1ヒーター210の出力が50%から100%に切り替わる制御が行われるときの流体の温度と指令温度との偏差の値を用いることができる。すなわち、切り替え部330は、流体の温度と指令温度との偏差が、第1ヒーター210の出力が50%から100%に切り替わる制御が行われるときの偏差よりも大きくなった場合に、第1制御から第2制御に切り替える。なお、閾値(所定値)はこれに限定されず、必要とされる温度制御の応答性に応じて適宜設定することができる。   As a threshold value (predetermined value) serving as a reference for control switching, for example, a deviation value between the fluid temperature and the command temperature when the output of the first heater 210 is switched from 50% to 100% is performed. Can be used. That is, the switching unit 330 performs the first control when the deviation between the fluid temperature and the command temperature is greater than the deviation when the control of switching the output of the first heater 210 from 50% to 100% is performed. To the second control. The threshold value (predetermined value) is not limited to this, and can be set as appropriate according to the required temperature control responsiveness.

切り替え部330は、図9に示すように、第1ヒーター210に対する制御を切り替えるためのスイッチ332と、第2ヒーター220に対する制御を切り替えるためのスイッチ334と、を有している。   As shown in FIG. 9, the switching unit 330 includes a switch 332 for switching control over the first heater 210 and a switch 334 for switching control over the second heater 220.

第1制御から第2制御に切り替える場合、スイッチ332は、第1ヒーター210に対する制御を、第1コントローラー212による制御から第3コントローラー312による制御に切り替える。また、第2制御から第1制御に切り替える場合、スイッチ332は、第1ヒーター210に対する制御を、第3コントローラー312による制御から第1コントローラー212により制御に切り替える。   When switching from the first control to the second control, the switch 332 switches the control for the first heater 210 from the control by the first controller 212 to the control by the third controller 312. Further, when switching from the second control to the first control, the switch 332 switches the control for the first heater 210 from the control by the third controller 312 to the control by the first controller 212.

第1制御から第2制御に切り替える場合、スイッチ334は、第2ヒーター220に対する制御を、第2コントローラー222による制御から第4コントローラー322による制御に切り替える。また、第2制御から第1制御に切り替える場合、スイッチ334は、第2ヒーター220に対する制御を、第4コントローラー322による制御から第2コントローラー222による制御に切り替える。   When switching from the first control to the second control, the switch 334 switches the control for the second heater 220 from the control by the second controller 222 to the control by the fourth controller 322. Further, when switching from the second control to the first control, the switch 334 switches the control for the second heater 220 from the control by the fourth controller 322 to the control by the second controller 222.

スイッチ334は、切り替え前後で第2ヒーター220の操作量が連続するように切り替えを行う。   The switch 334 performs switching so that the operation amount of the second heater 220 is continuous before and after switching.

図12は、スイッチ334の動作を説明するための図である。   FIG. 12 is a diagram for explaining the operation of the switch 334.

スイッチ334は、1次のローパスフィルター(Low−pass filter、LPF)334aと、2つの掛け算器334b,334cと、を含んで構成されている。ローパスフィルター334aは、1/(TSWs+1)で表される。なお、TSWは時定数
であり、sはラプラス演算子である。ローパスフィルター334aには、切り替えを行う際には切替信号「1」が入力される。掛け算器334bでは、切り替え前のコントローラーの出力(操作量MV1)とローパスフィルター334aの出力との掛け算が行われる。掛け算器334cでは、切り替え後のコントローラーの出力(操作量MV2)と、「1」からローパスフィルター334aの出力を引いた値と、の掛け算が行われる。そして、掛け算器334bと掛け算器334cとの和が操作量MV´として第2ヒーター220に出力される。
The switch 334 includes a first-order low-pass filter (LPF) 334a and two multipliers 334b and 334c. The low-pass filter 334a is represented by 1 / (T SW s + 1). T SW is a time constant and s is a Laplace operator. The switching signal “1” is input to the low-pass filter 334a when switching is performed. The multiplier 334b multiplies the controller output (operation amount MV1) before switching and the output of the low-pass filter 334a. In the multiplier 334c, the controller output (operation amount MV2) after switching is multiplied by the value obtained by subtracting the output of the low-pass filter 334a from “1”. Then, the sum of the multiplier 334 b and the multiplier 334 c is output to the second heater 220 as the operation amount MV ′.

以下、第1制御から第2制御に切り替わる際のスイッチ334の動作について図9および図12を参照しながら説明する。   Hereinafter, the operation of the switch 334 when switching from the first control to the second control will be described with reference to FIGS. 9 and 12.

スイッチ334では、ローパスフィルター334aに切替信号「1」が入力されると、第4コントローラー322の出力(操作量MV1)には、掛け算器334bによって「0」から徐々に「1」になるような係数が乗じられる。一方、第2コントローラー222の出力(操作量MV2)には、掛け算器334cによって「1」から徐々に「0」になるような係数が乗じられる。これらの値は加算されて操作量MV´として第2ヒーター220に出力される。   In the switch 334, when the switching signal “1” is input to the low-pass filter 334a, the output (operation amount MV1) of the fourth controller 322 is gradually changed from “0” to “1” by the multiplier 334b. Multiply by a factor. On the other hand, the output (operation amount MV2) of the second controller 222 is multiplied by a coefficient that gradually becomes “0” from “1” by the multiplier 334c. These values are added and output to the second heater 220 as an operation amount MV ′.

このようにスイッチ334は、第4コントローラー322による第2ヒーター220に対する操作量MV1の割合を第2コントローラー222による第2ヒーター220に対する操作量MV2の割合に対して連続的に増加させる。すなわち、スイッチ334は、第2制御による第2ヒーター220に対する操作量の割合を第1制御による第2ヒーター220に対する操作量の割合に対して連続的に増加させる。これにより、第1制御から第2制御に切り替える際に、切り替え前後の第2ヒーター220の操作量を連続にすることができる。   As described above, the switch 334 continuously increases the ratio of the operation amount MV1 to the second heater 220 by the fourth controller 322 with respect to the ratio of the operation amount MV2 to the second heater 220 by the second controller 222. That is, the switch 334 continuously increases the ratio of the operation amount with respect to the second heater 220 by the second control with respect to the ratio of the operation amount with respect to the second heater 220 by the first control. Thereby, when switching from 1st control to 2nd control, the operation amount of the 2nd heater 220 before and behind switching can be made continuous.

なお、第2制御から第1制御に切り替わる際のスイッチ334の動作は、操作量MV1が第2コントローラー222の出力となり、操作量MV2が第4コントローラー322の出力となる点を除いて同様である。すなわち、第2制御から第1制御に切り替わる場合、スイッチ334は、第2コントローラー222による第2ヒーター220に対する操作量MV1の割合を第4コントローラー322による第2ヒーター220に対する操作量MV2の割合に対して連続的に増加させる。すなわち、スイッチ334は、第1制御による第2ヒーター220に対する操作量の割合を第2制御による第2ヒーター220に対する操作量の割合に対して連続的に増加させる。これにより、第2制御から第1制御に切り替える際に、切り替え前後の第2ヒーター220の操作量を連続にすることができる。   The operation of the switch 334 when switching from the second control to the first control is the same except that the operation amount MV1 is an output of the second controller 222 and the operation amount MV2 is an output of the fourth controller 322. . That is, when switching from the second control to the first control, the switch 334 sets the ratio of the operation amount MV1 to the second heater 220 by the second controller 222 to the ratio of the operation amount MV2 to the second heater 220 by the fourth controller 322. Increase continuously. That is, the switch 334 continuously increases the ratio of the operation amount with respect to the second heater 220 by the first control to the ratio of the operation amount with respect to the second heater 220 by the second control. Thereby, when switching from 2nd control to 1st control, the operation amount of the 2nd heater 220 before and behind switching can be made continuous.

スイッチ334は、例えば、ソフトスイッチ(コンピューターシステム上で動作するソフトウエアで実現されるスイッチ)により実現できる。なお、上記では、スイッチ334は、1次のローパスフィルターを利用したが、例えば一定の速度で「0」から「1」に変化するような関数や、「0」と「1」との間でS字カーブを描く関数等を用いてもよい。   The switch 334 can be realized by, for example, a soft switch (a switch realized by software operating on a computer system). In the above description, the switch 334 uses a primary low-pass filter. However, for example, a function that changes from “0” to “1” at a constant speed, or between “0” and “1”. A function or the like for drawing an S-shaped curve may be used.

スイッチ332は、第1制御から第2制御に切り替える際に、例えば、第1ヒーター210に対する制御を、第1コントローラー212による制御から第3コントローラー312による制御に直ちに(瞬間的に)切り替える。また、同様に、スイッチ332は、第2制御から第1制御に切り替える際には、第1ヒーター210に対する制御を、第3コントローラー312による制御から第1コントローラー212により制御に直ちに切り替える。これは、第2ヒーター220と異なり、第1ヒーター210は第1制御および第2制御のいずれにおいても50%出力に制御されているため、切り替え時に操作量の急激な変化が起こり難いためである。なお、スイッチ332を、上述したスイッチ334と同様の構成としてもよい。すなわち、スイッチ332が、切り替え前後で第1ヒーター210の操
作量が連続するように切り替えを行ってもよい。
When the switch 332 switches from the first control to the second control, for example, the control for the first heater 210 is immediately (instantly) switched from the control by the first controller 212 to the control by the third controller 312. Similarly, when switching from the second control to the first control, the switch 332 immediately switches the control for the first heater 210 from the control by the third controller 312 to the control by the first controller 212. This is because, unlike the second heater 220, the first heater 210 is controlled to 50% output in both the first control and the second control, and therefore, an abrupt change in the operation amount hardly occurs at the time of switching. . Note that the switch 332 may have the same configuration as the switch 334 described above. That is, the switch 332 may perform switching so that the operation amount of the first heater 210 is continuous before and after switching.

4.2. 温度制御方法
次に、温度制御装置300を用いた温度制御方法について説明する。図13は、第3実施形態に係る温度制御装置300を用いた温度制御方法の一例を示すフローチャートである。
4.2. Temperature Control Method Next, a temperature control method using the temperature control device 300 will be described. FIG. 13 is a flowchart illustrating an example of a temperature control method using the temperature control device 300 according to the third embodiment.

まず、第1制御を行う(ステップS30)。切り替え部330は、第1コントローラー212の出力を第1ヒーター210に出力し、第2コントローラー222の出力を第2ヒーター220に出力する。これにより、温度センサー208の測定結果(流体の温度と指令温度との偏差)に基づいて第1ヒーター210が制御され、第1ヒーター210の出力の情報に基づいて第1ヒーター210の出力が目標出力値(50%出力)となるように第2ヒーター220が制御される。   First, the first control is performed (step S30). The switching unit 330 outputs the output of the first controller 212 to the first heater 210 and outputs the output of the second controller 222 to the second heater 220. Thus, the first heater 210 is controlled based on the measurement result of the temperature sensor 208 (deviation between the fluid temperature and the command temperature), and the output of the first heater 210 is targeted based on the output information of the first heater 210. The second heater 220 is controlled so as to have an output value (50% output).

次に、切り替え部330は、温度センサー208で測定された流体の温度と指令温度との偏差が所定値よりも大きいか否かを判定する(ステップS32)。   Next, the switching unit 330 determines whether or not the deviation between the temperature of the fluid measured by the temperature sensor 208 and the command temperature is greater than a predetermined value (step S32).

流体の温度と指令温度との偏差が所定値以下と判定された場合(ステップS32で「NO」の場合)、ステップS30に戻って引き続き第1制御が行われる。   If it is determined that the deviation between the fluid temperature and the command temperature is equal to or less than the predetermined value (“NO” in step S32), the process returns to step S30 and the first control is continued.

一方、流体の温度と指令温度との偏差が所定値よりも大きいと判定された場合(ステップS32で「YES」の場合)、切り替え部330は、第1制御から第2制御に切り替える(ステップS34)。このとき、切り替え部330のスイッチ334によって、第2制御による第2ヒーター220に対する操作量の割合を第1制御による第2ヒーター220に対する操作量の割合に対して連続的に増加させて、切り替え前後で第2ヒーター220の操作量を連続させることができる。   On the other hand, when it is determined that the deviation between the fluid temperature and the command temperature is larger than the predetermined value (“YES” in step S32), the switching unit 330 switches from the first control to the second control (step S34). ). At this time, the switch 334 of the switching unit 330 continuously increases the ratio of the operation amount with respect to the second heater 220 by the second control with respect to the ratio of the operation amount with respect to the second heater 220 by the first control. Thus, the operation amount of the second heater 220 can be made continuous.

そして、第2制御を行う(ステップS36)。切り替え部330は、第3コントローラー312の出力を第1ヒーター210に出力し、第4コントローラー322の出力を第2ヒーター220に出力する。   Then, the second control is performed (step S36). The switching unit 330 outputs the output of the third controller 312 to the first heater 210 and outputs the output of the fourth controller 322 to the second heater 220.

次に、切り替え部330は、温度センサー208で測定された流体の温度と指令温度との偏差が所定値よりも大きいか否かを判定する(ステップS38)。   Next, the switching unit 330 determines whether or not the deviation between the temperature of the fluid measured by the temperature sensor 208 and the command temperature is greater than a predetermined value (step S38).

流体の温度と指令温度との偏差が所定値よりも大きいと判定された場合(ステップS38で「YES」の場合)、ステップS36に戻って引き続き第2制御が行われる。   When it is determined that the deviation between the fluid temperature and the command temperature is greater than the predetermined value (“YES” in step S38), the process returns to step S36 and the second control is continued.

一方、流体の温度と指令温度との偏差が所定値以下と判定された場合(ステップS38で「NO」の場合)、切り替え部330は、第2制御から第1制御に切り替える(ステップS39)。このとき、切り替え部330のスイッチ334によって、第1制御による第2ヒーター220に対する操作量の割合を第2制御による第2ヒーター220に対する操作量の割合に対して連続的に増加させて、切り替え前後で第2ヒーター220の操作量を連続させることができる。そして、ステップS30に戻って、第1制御を行う。   On the other hand, when it is determined that the deviation between the fluid temperature and the command temperature is equal to or less than the predetermined value (“NO” in step S38), the switching unit 330 switches from the second control to the first control (step S39). At this time, the switch 334 of the switching unit 330 continuously increases the ratio of the operation amount with respect to the second heater 220 by the first control to the ratio of the operation amount with respect to the second heater 220 by the second control. Thus, the operation amount of the second heater 220 can be made continuous. And it returns to step S30 and performs 1st control.

温度制御装置300では、上述したステップS30からステップS39の処理が繰り返されることにより、流体の温度を指令温度に保つことができる。   In the temperature control device 300, the temperature of the fluid can be maintained at the command temperature by repeating the processing from step S30 to step S39 described above.

温度制御装置300は、例えば、以下の特長を有する。   The temperature control device 300 has the following features, for example.

温度制御装置300では、切り替え部330は、温度センサー208で測定された流体
の温度と指令温度との偏差が所定値よりも大きいか否かを判定し、当該偏差が所定値よりも大きいと判定された場合に、第1制御から前記第2制御に切り替える。すなわち、温度制御装置300では、流体の温度と指令温度との偏差が所定値よりも大きいと判定された場合には、第1ヒーター210を主に流体の温度制御を行う温度制御分解能の高い状態(第1制御)から、第2ヒーター220を主に流体の温度制御を行う高速応答が可能な状態(第2制御)に切り替えることができる。
In the temperature control device 300, the switching unit 330 determines whether or not the deviation between the temperature of the fluid measured by the temperature sensor 208 and the command temperature is larger than a predetermined value, and determines that the deviation is larger than the predetermined value. If it is, the first control is switched to the second control. That is, in the temperature control device 300, when it is determined that the deviation between the fluid temperature and the command temperature is larger than a predetermined value, the temperature control resolution is high in which the temperature of the first heater 210 is mainly controlled by the fluid. From (first control), the second heater 220 can be switched to a state capable of high-speed response (second control) in which mainly temperature control of the fluid is performed.

例えば第1制御のみで温度の制御を行う場合、第2ヒーターの制御目標は流体の温度そのものではなく第1ヒーターの目標出力値(50%出力)である。本来、指令温度からの偏差が大きい場合、制御系の操作量もそれに応じて大きいことが望ましい。しかし、第2ヒーターの制御目標が第1ヒーターの50%出力であるため、例えば、温度偏差が比較的小さくて流体の温度を上昇させるための熱量が第1ヒーターの50%出力分と等しくなったときには第2ヒーターの出力を変化させるための偏差は、最大値である第1ヒーターの50%(100%−50%)となる。ところが、流体の温度と指令温度との偏差がこれよりもきわめて大きくなった場合でも、第2ヒーターの操作量を制御するための偏差はその最大値である第1ヒーターの50%に相当する量を超えることができない。したがって、流体の温度と指令温度との偏差が大きくなった場合にも、第2ヒーターの応答は速くならない。そのため、流体の温度と指令温度との偏差が大きくなった場合の温度制御の応答が緩慢になる。   For example, when controlling the temperature only by the first control, the control target of the second heater is not the fluid temperature itself but the target output value (50% output) of the first heater. Originally, when the deviation from the command temperature is large, it is desirable that the operation amount of the control system be large accordingly. However, since the control target of the second heater is the 50% output of the first heater, for example, the temperature deviation is relatively small and the amount of heat for raising the temperature of the fluid is equal to the 50% output of the first heater. The deviation for changing the output of the second heater is 50% (100% -50%) of the first heater which is the maximum value. However, even when the deviation between the fluid temperature and the command temperature is much larger than this, the deviation for controlling the operation amount of the second heater is an amount corresponding to 50% of the first heater, which is the maximum value. Cannot be exceeded. Accordingly, even when the deviation between the fluid temperature and the command temperature becomes large, the response of the second heater does not become fast. Therefore, the temperature control response becomes slow when the deviation between the fluid temperature and the command temperature increases.

これに対して、温度制御装置300では、上述したように、流体の温度と指令温度との偏差が所定値よりも大きいか否かを判定し、当該偏差が所定値よりも大きいと判定された場合に、第1制御から前記第2制御に切り替えるため、上記の第1制御のみの場合と比べて、第2ヒーター220の応答を速めることができる。このように、温度制御装置300では、流体の温度と指令温度との偏差の大きさに応じて、第1ヒーター210を主に温度制御を行う温度制御分解能の高い状態(第1制御)と、第2ヒーター220を主に温度制御を行う高速応答が可能な状態(第2制御)と、を切り替えることができる。したがって、温度制御装置300では、高精度制御と高速応答制御とを両立させることができる。   In contrast, in the temperature control device 300, as described above, it is determined whether or not the deviation between the temperature of the fluid and the command temperature is larger than a predetermined value, and it is determined that the deviation is larger than the predetermined value. In this case, since the first control is switched to the second control, the response of the second heater 220 can be accelerated as compared with the case of only the first control. As described above, in the temperature control device 300, according to the magnitude of the deviation between the temperature of the fluid and the command temperature, a state (first control) with a high temperature control resolution for mainly controlling the temperature of the first heater 210, It is possible to switch between a state in which the second heater 220 is mainly temperature-controlled and capable of high-speed response (second control). Therefore, the temperature control device 300 can achieve both high-accuracy control and high-speed response control.

また、温度制御装置300では、上述した温度制御装置200と同様に、第1ヒーター210の出力値が所与の値に保たれるため、第1ヒーター210の電気抵抗の温度依存性の影響を抑制することができ、温度安定性を向上させることができる。   Further, in the temperature control device 300, similarly to the temperature control device 200 described above, the output value of the first heater 210 is maintained at a given value, so that the influence of the temperature dependence of the electrical resistance of the first heater 210 is reduced. Therefore, temperature stability can be improved.

温度制御装置300では、切り替え部330は、第4コントローラー322による第2ヒーター220に対する操作量の割合を第2コントローラー222による第2ヒーター220に対する操作量の割合に対して連続的に増加させて、第1制御から第2制御に切り替える。これにより、第1制御から第2制御に切り替える際に、第2ヒーター220の操作量の急激な変化を抑制することができ、温度の過渡的な応答を抑制することができる。   In the temperature control device 300, the switching unit 330 continuously increases the operation amount ratio of the fourth controller 322 to the second heater 220 relative to the operation amount ratio of the second controller 222 to the second heater 220, Switch from the first control to the second control. Thereby, when switching from 1st control to 2nd control, the rapid change of the operation amount of the 2nd heater 220 can be suppressed, and the transient response of temperature can be suppressed.

第1制御から第2制御に切り替える際には、第2ヒーター220の制御対象が第1ヒーター210の目標出力値(50%出力)から流体の温度に切り替わる。そのため、上記処理を行わない場合、第1制御から第2制御に切り替える際には、第2ヒーターの操作量が不連続になり、これによって過渡的な温度応答が発生してしまう。これに対して、温度制御装置300では、切り替え部330は、第4コントローラー322による第2ヒーター220に対する操作量の割合を第2コントローラー222による第2ヒーター220に対する操作量の割合に対して連続的に増加させて、第1制御から第2制御に切り替えるため、第2ヒーター220の操作量を連続的に変化させることができる。そのため、温度制御装置300では、上記のような問題が生じず、温度の過渡的な応答を抑制することができる。   When switching from the first control to the second control, the control target of the second heater 220 is switched from the target output value (50% output) of the first heater 210 to the fluid temperature. Therefore, when not performing the said process, when switching from 1st control to 2nd control, the operation amount of a 2nd heater becomes discontinuous and, thereby, a transient temperature response will generate | occur | produce. On the other hand, in the temperature control device 300, the switching unit 330 continuously sets the operation amount ratio of the fourth controller 322 to the second heater 220 with respect to the operation amount ratio of the second controller 222 to the second heater 220. In order to switch from the first control to the second control, the operation amount of the second heater 220 can be continuously changed. Therefore, in the temperature control apparatus 300, the above problems do not occur, and a transient response of temperature can be suppressed.

温度制御装置300では、切り替え部330は、流体の温度と指令温度との偏差が所定値以下と判定された場合に、第2制御から第1制御に切り替える。すなわち、温度制御装置300では、流体の温度と指令温度との偏差が所定値以下と判定された場合には、第2ヒーター220を主に流体の温度制御を行う高速応答が可能な状態(第2制御)から、第1ヒーター210を主に流体の温度制御を行う温度制御分解能の高い状態(第1制御)に切り替えることができる。したがって、温度制御装置300では、高精度制御と高速応答制御とを両立させることができる。   In the temperature control device 300, the switching unit 330 switches from the second control to the first control when it is determined that the deviation between the fluid temperature and the command temperature is equal to or less than a predetermined value. That is, in the temperature control device 300, when the deviation between the fluid temperature and the command temperature is determined to be equal to or less than the predetermined value, the second heater 220 is capable of high-speed response that mainly controls the fluid temperature (first 2 control), the first heater 210 can be switched to a state with high temperature control resolution (first control) for mainly controlling the temperature of the fluid. Therefore, the temperature control device 300 can achieve both high-accuracy control and high-speed response control.

また、温度制御装置300では、切り替え部330は、第2コントローラー222による第2ヒーター220に対する操作量の割合を第4コントローラー322による第2ヒーター220に対する操作量の割合に対して連続的に増加させて、第2制御から第1制御に切り替える。そのため、第2制御から第1制御に切り替える際にも、上述した第1制御から第2制御に切り替える際と同様に、第2ヒーター220の操作量の急激な変化を抑制することができ、温度の過渡的な応答を抑制することができる。   In the temperature control device 300, the switching unit 330 continuously increases the ratio of the operation amount with respect to the second heater 220 by the second controller 222 to the ratio of the operation amount with respect to the second heater 220 by the fourth controller 322. Thus, the second control is switched to the first control. Therefore, also when switching from the second control to the first control, as in the case of switching from the first control to the second control described above, a rapid change in the operation amount of the second heater 220 can be suppressed, and the temperature The transient response can be suppressed.

温度制御装置300では、第2コントローラー222が第1ヒーター210の出力が第1の値となるように第2ヒーター220を制御し、第3コントローラー312は第1ヒーター210の出力が第2の値となるように第1ヒーター210を制御し、第1の値と第2の値とは第1ヒーター210の出力範囲の中央値(50%出力)である。そのため、第1ヒーター210はプラスマイナスの両方向(温度を上昇させる方向と温度を低下させる方向の両方)に対して、制御可能な温度範囲を広く保つことができる。また、第1の値と第2の値とが等しいため、第1制御から第2制御への切り替え、および第2制御から第1制御への切り替えの際に、第1ヒーター210の操作量に急激な変化を生じさせないことができる。   In the temperature control device 300, the second controller 222 controls the second heater 220 so that the output of the first heater 210 becomes the first value, and the third controller 312 has the output of the first heater 210 the second value. The first heater 210 is controlled so that the first value and the second value are the median value (50% output) of the output range of the first heater 210. Therefore, the first heater 210 can keep a controllable temperature range wide in both the plus and minus directions (both the temperature increasing direction and the temperature decreasing direction). In addition, since the first value is equal to the second value, the operation amount of the first heater 210 is changed at the time of switching from the first control to the second control and from the second control to the first control. A sudden change can be prevented.

第3実施形態に係る温度制御方法では、温度センサー208で測定された流体の温度と指令温度との偏差が所定値よりも大きいか否かを判定する工程(ステップS32)と、当該偏差が所定値よりも大きいと判定された場合(ステップS32で「YES」の場合)に、第1制御から第2制御に切り替える工程(ステップS34)と、を含む。そのため、上述したように、高精度制御と高速応答制御とを両立させることができる。   In the temperature control method according to the third embodiment, a step of determining whether or not the deviation between the temperature of the fluid measured by the temperature sensor 208 and the command temperature is larger than a predetermined value (step S32), and the deviation is predetermined. A step of switching from the first control to the second control (step S34) when it is determined that the value is greater than the value (in the case of “YES” in step S32). Therefore, as described above, both high-precision control and high-speed response control can be achieved.

なお、上記では、流体の温度と指令温度との偏差が所定値よりも大きいと判定された場合に制御の切り替えが行われているが、例えば、流体の温度と指令温度との偏差が所定値よりも大きいという条件を満たした状態が一定時間(例えば30秒)継続した場合に、制御の切り替えを行うようにしてもよい。これにより、過渡的な温度変動によって制御の切り替えが繰り返されるハンチング現象を防ぐことができる。   In the above description, the control is switched when it is determined that the deviation between the fluid temperature and the command temperature is larger than the predetermined value. For example, the deviation between the fluid temperature and the command temperature is a predetermined value. Control may be switched when a state satisfying the condition of greater than is continued for a certain time (for example, 30 seconds). Thereby, it is possible to prevent a hunting phenomenon in which switching of control is repeated due to transient temperature fluctuations.

5. 第4実施形態
次に、第4実施形態に係る温度制御装置の構成について図面を参照しながら説明する。図14は、第4実施形態に係る温度制御装置400を含む荷電粒子線装置1000の構成を模式的に示す図である。なお、図14において、流路2a,2b,42,48に示す矢印は、各流路2a,2b,42,48に流れる流体の流れの方向を示している。
5. Fourth Embodiment Next, a configuration of a temperature control device according to a fourth embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 14 is a diagram schematically illustrating a configuration of a charged particle beam apparatus 1000 including a temperature control apparatus 400 according to the fourth embodiment. In FIG. 14, arrows shown in the flow paths 2 a, 2 b, 42, 48 indicate the direction of the flow of the fluid flowing through the flow paths 2 a, 2 b, 42, 48.

以下、第4実施形態に係る温度制御装置400において、上述した第1実施形態に係る温度制御装置100の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その説明を省略する。   Hereinafter, in the temperature control apparatus 400 according to the fourth embodiment, members having the same functions as those of the constituent members of the temperature control apparatus 100 according to the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. .

温度制御装置300では、コントローラー50は、PID補償器52と、非線形補償器54と、を含んで構成されている。また、温度制御装置300は、ヒーター10に供給される電力を調整する交流電力調整器60を含んで構成されている。交流電力調整器60は
、位相制御方式の交流電力調整器(APR)である。
In the temperature control device 300, the controller 50 includes a PID compensator 52 and a nonlinear compensator 54. Further, the temperature control device 300 includes an AC power regulator 60 that regulates the power supplied to the heater 10. The AC power regulator 60 is a phase control type AC power regulator (APR).

ここで、位相制御方式の交流電力調整器について説明する。図15は、位相制御方式の交流電力調整器の出力波形の一例を示す図である。   Here, a phase control type AC power regulator will be described. FIG. 15 is a diagram illustrating an example of an output waveform of a phase control type AC power regulator.

位相制御方式の交流電力調整器(以下「APR」ともいう)は、図15に示すように、交流電圧波形に対してゲートを掛け、正弦波の一周期のうち電流を流す区間を変化させることによって、電力を無段階に制御するものである。ここではAPRの出力をこの電流が流れる区間の割合とする。このとき、APRの出力が50%のときには、正弦波波形の半分の区間電流が流れるので、実効電流値はAPRの出力が100%のときの半分となる。   As shown in FIG. 15, a phase control type AC power regulator (hereinafter also referred to as “APR”) applies a gate to an AC voltage waveform and changes a section in which a current flows in one cycle of a sine wave. Thus, the electric power is controlled steplessly. Here, the output of the APR is the ratio of the section through which this current flows. At this time, when the output of the APR is 50%, half the current of the sine wave waveform flows, so the effective current value is half that when the output of the APR is 100%.

しかし、図15に示すようにAPRの出力が75%や25%の際には、APRの出力と実効電流値とは比例しない。さらに、ヒーターが発生させる熱量は電流値の2乗に比例することになるため、APRの出力とヒーターの発生熱量との関係は実効電流との関係よりもさらに非線形性が増す。制御対象は循環水の温度であるが、水温を高めるに必要な熱量は、温度偏差量と、単位時間当たりの循環水流量に比熱を乗じた値との積である。したがって、循環水の水温上昇量と、ヒーターへの供給電力とが比例するにもかかわらず、仮に温度偏差に比例するようにAPRの出力(%)を制御した場合には、この非線形性の影響を大きく受けることになる。   However, as shown in FIG. 15, when the APR output is 75% or 25%, the APR output is not proportional to the effective current value. Further, since the amount of heat generated by the heater is proportional to the square of the current value, the relationship between the output of the APR and the amount of heat generated by the heater is more non-linear than the relationship with the effective current. Although the controlled object is the temperature of the circulating water, the amount of heat necessary to increase the water temperature is the product of the temperature deviation amount and the value obtained by multiplying the circulating water flow rate per unit time by the specific heat. Therefore, if the output (%) of the APR is controlled so as to be proportional to the temperature deviation in spite of the proportional increase in the temperature of the circulating water and the power supplied to the heater, the influence of this non-linearity Will be greatly affected.

そのため、温度制御装置300では、コントローラー50が非線形補償器54を有している。非線形補償器54は、PID補償器52で求められたヒーター10に対する操作量と、ヒーター10で発生する熱量と、の関係が線形となるようにPID補償器52で求められた操作量を変換して交流電力調整器60に出力する。   Therefore, in the temperature control device 300, the controller 50 includes the nonlinear compensator 54. The nonlinear compensator 54 converts the operation amount obtained by the PID compensator 52 so that the relationship between the operation amount for the heater 10 obtained by the PID compensator 52 and the amount of heat generated by the heater 10 is linear. And output to the AC power regulator 60.

以下、非線形補償器54の原理について説明する。   Hereinafter, the principle of the nonlinear compensator 54 will be described.

電流をsin波で表すと電力はその2乗に比例する。これを位相0からπの間の一定区間で積分すれば,実効電力に比例する値が得られる。これを式で表し変形すると、位相xは、次式(1)のように表される。   When the current is expressed as a sine wave, the power is proportional to the square. If this is integrated over a fixed interval between phase 0 and π, a value proportional to the effective power can be obtained. When this is expressed and transformed, the phase x is expressed as the following equation (1).

PID補償器52で求められた操作量(すなわち非線形補償器54を通る前の操作量)をMV(%)とすると、式(1)の積分区間は0から(MV/100)×πで表される。   When the operation amount obtained by the PID compensator 52 (that is, the operation amount before passing through the nonlinear compensator 54) is MV (%), the integration interval of the equation (1) is expressed by 0 to (MV / 100) × π. Is done.

ヒーター10の発生熱量をQ(%)とした場合、操作量MV(%)に対するヒーター10の発生熱量Q(%)は次式(2)のように表される。   When the heat generation amount of the heater 10 is Q (%), the heat generation amount Q (%) of the heater 10 with respect to the operation amount MV (%) is expressed by the following equation (2).

ここで、PID補償器52で求められた操作量MV(%)を非線形補償器54でMV´
(%)に変換したとする。このとき、制御系として望ましいのは、PID補償器52の出力(操作量MV(%))とヒーター10の発生熱量Qとが等しくなることである。そのため、非線形補償器54では次式(3)を満たせばよい。
Here, the manipulated variable MV (%) obtained by the PID compensator 52 is converted into MV ′ by the nonlinear compensator 54.
(%) At this time, it is desirable for the control system that the output (operation amount MV (%)) of the PID compensator 52 and the generated heat amount Q of the heater 10 are equal. Therefore, the nonlinear compensator 54 only needs to satisfy the following expression (3).

図16は、PID補償器52で求められた操作量MV(%)とヒーターの発生熱量Q(%)との関係を示すグラフである。なお、発生熱量Qは、図16において実線で示している。   FIG. 16 is a graph showing the relationship between the manipulated variable MV (%) obtained by the PID compensator 52 and the generated heat quantity Q (%) of the heater. The generated heat quantity Q is indicated by a solid line in FIG.

操作量MVが50%前後では操作量MVと発生熱量Qとは線形とみなせるが操作量MVが0%または100%に近づくほど非線形性が大きくなる。この0%または100%に近い領域では、傾きが小さく操作量MVを変化させてもヒーターの発生熱量Qはほとんど変化しない。したがって、循環水の温度を変化させることができない。   When the manipulated variable MV is around 50%, the manipulated variable MV and the amount of generated heat Q can be regarded as linear, but the nonlinearity increases as the manipulated variable MV approaches 0% or 100%. In this region close to 0% or 100%, the amount of generated heat Q of the heater hardly changes even if the operation amount MV is changed with a small inclination. Therefore, the temperature of circulating water cannot be changed.

仮に、操作量MV=50%付近で補償器の制御ゲインを調整した場合、操作量MVが50%から離れるほど制御ゲインが不足した状態になり、制御性が悪化する。比例ゲインのみで制御している場合には、応答が遅くなり温度偏差が大きくなる。また、積分ゲインを加えて制御した場合には、応答が遅れる時間の分だけ積分操作量が蓄積されていき、蓄積された操作量で一旦水温が指令値の方向に動き出すと、急に応答量が大きくなるため目標値をオーバーして偏差の符号が反対になる。すなわち、積分操作量による発振を起こしやすくなる。したがって、積分ゲインを高めることができず、偏差の補償に時間がかかり応答が遅くなる。   If the control gain of the compensator is adjusted in the vicinity of the operation amount MV = 50%, the control gain becomes insufficient as the operation amount MV moves away from 50%, and the controllability deteriorates. When the control is performed only with the proportional gain, the response becomes slow and the temperature deviation becomes large. In addition, when control is performed by adding integral gain, the integral operation amount is accumulated for the time that the response is delayed. Therefore, the target value is exceeded and the sign of the deviation is reversed. That is, oscillation due to the integral operation amount is likely to occur. Therefore, the integral gain cannot be increased, and it takes time to compensate for the deviation, resulting in a slow response.

そのため、操作量MVと発生熱量Qとの関係を線形化し制御性を改善するためには、操作量MVに発生熱量Qの逆関数を乗じればよい。これにより、操作量MVと発生熱量Qとの関係を線形化することができる。なお、発生熱量Qの逆関数(操作量MV´)は、図16において波線で示しており、線形化された発生熱量Qを一点鎖線で示している。   Therefore, in order to linearize the relationship between the manipulated variable MV and the generated heat quantity Q and improve controllability, the manipulated variable MV may be multiplied by an inverse function of the generated heat quantity Q. Thereby, the relationship between the manipulated variable MV and the generated heat quantity Q can be linearized. In addition, the inverse function (operation amount MV ′) of the generated heat quantity Q is indicated by a wavy line in FIG. 16, and the linearized generated heat quantity Q is indicated by a one-dot chain line.

ここで、発生熱量Qの逆関数を求めるためには、y=x−sin(x)の逆関数を求めなければならないが、y=x−sin(x)の逆関数は知られている関数では表記することができずに、y=x+sin(x+sin(x+sin(x+sin(x+sin(x+sin(x+sin(x+sin(x+sin(x+・・・)))))))))という無限循環の関数になる。   Here, in order to obtain the inverse function of the generated heat quantity Q, the inverse function of y = x−sin (x) must be obtained, but the inverse function of y = x−sin (x) is a known function. In this case, y = x + sin (x + sin (x + sin (x + sin (x + sin (x + sin (x + sin (x + sin (x + ...))))))))))))))))))).

そのため、例えば、操作量MVを、操作量MV´に変換する係数を表す変換テーブルを用いることで、操作量MVを操作量MV´に変換することができる。この変換テーブルは、操作量MVに対して操作量MV´が離散的な値で用意されており、これらの離散値の間に操作量MVがあるときには、線形補間によって線形化のための係数を求めることができる。なお、補間方法は特に限定されずニュートン補間法など他の補間方法を用いてもよい。この変換テーブルは、例えば、コントローラー50の記憶装置に保存され読み出して使用する。   Therefore, for example, the operation amount MV can be converted into the operation amount MV ′ by using a conversion table that represents a coefficient for converting the operation amount MV into the operation amount MV ′. In this conversion table, the operation amount MV ′ is prepared as a discrete value with respect to the operation amount MV. When the operation amount MV is between these discrete values, a coefficient for linearization is obtained by linear interpolation. Can be sought. The interpolation method is not particularly limited, and other interpolation methods such as Newton interpolation may be used. For example, the conversion table is stored in the storage device of the controller 50 and is read and used.

次に、コントローラー50の動作について説明する。   Next, the operation of the controller 50 will be described.

コントローラー50では、PID補償器52は温度センサー8で測定された循環水の温度と指令温度との偏差をもとにPID制御されるヒーター10の操作量MVを求める。P
ID補償器52で求められた操作量MVは、非線形補償器54に送られる。非線形補償器54は、操作量MVと、ヒーター10の発生熱量Qと、の関係が線形となるように操作量MVを操作量MV´に変換する。そして、非線形補償器54は、操作量MV´を交流電力調整器60に送る。交流電力調整器60は、操作量MV´に基づいて、ヒーター電源12からヒーター10に供給される電力を調整する。
In the controller 50, the PID compensator 52 obtains the operation amount MV of the heater 10 that is PID controlled based on the deviation between the temperature of the circulating water measured by the temperature sensor 8 and the command temperature. P
The manipulated variable MV obtained by the ID compensator 52 is sent to the nonlinear compensator 54. The nonlinear compensator 54 converts the manipulated variable MV into an manipulated variable MV ′ so that the relationship between the manipulated variable MV and the generated heat quantity Q of the heater 10 is linear. Then, the nonlinear compensator 54 sends the manipulated variable MV ′ to the AC power regulator 60. The AC power adjuster 60 adjusts the power supplied from the heater power supply 12 to the heater 10 based on the operation amount MV ′.

温度制御装置400は、例えば、以下の特長を有する。   The temperature control device 400 has the following features, for example.

温度制御装置400では、ヒーター10に供給される電力を調整する位相制御方式の交流電力調整器60を含み、コントローラー50では、非線形補償器54が、循環水の温度と指令温度との偏差に基づき求められたヒーター10に対する操作量MVと、ヒーター10で発生する熱量Qと、が線形となるように操作量MVを変換して交流電力調整器60に出力する。そのため、例えば、操作量MVが0%または100%に近い状態になっても、水温の制御性が損なわれることがなく、制御ゲインを適切に設定することができる。したがって、例えば非線形補償器54がない場合と比べて、制御性を高めることができる。   The temperature control device 400 includes a phase control type AC power regulator 60 that regulates the power supplied to the heater 10. In the controller 50, the nonlinear compensator 54 is based on the deviation between the temperature of the circulating water and the command temperature. The operation amount MV is converted so that the obtained operation amount MV with respect to the heater 10 and the amount of heat Q generated in the heater 10 are linear and output to the AC power regulator 60. Therefore, for example, even when the manipulated variable MV is in a state close to 0% or 100%, the controllability of the water temperature is not impaired, and the control gain can be set appropriately. Therefore, for example, controllability can be improved compared to the case where the nonlinear compensator 54 is not provided.

また、温度制御装置400では、比較的安価であり、かつ、電力を連続的に制御可能な位相制御方式の交流電力調整器の電力の出力に生じる非線形性を補償できるため、安価に高い制御性の温度制御装置を実現することができる。   In addition, the temperature control device 400 is relatively inexpensive and can compensate for nonlinearity occurring in the power output of the AC power regulator of the phase control method capable of continuously controlling the power. The temperature control device can be realized.

なお、上記では、操作量MVを操作量MV´に変換する補償テーブルと離散値間の補間により非線形補償を行う場合について説明したが、例えば、y=x+sin(x+sin(x+sin(x+sin(x+sin(x+sin(x+sin(x+sin(x+sin(x+・・・)))))))))という無限循環の関数のうち、循環数を有限の数、例えば5回程度として近似計算を行う方法で、非線形補償を行ってもよい。   In the above description, the case where nonlinear compensation is performed by the compensation table for converting the operation amount MV into the operation amount MV ′ and the interpolation between discrete values has been described. For example, y = x + sin (x + sin (x + sin (x + sin (x + sin (x + sin (X + sin (x + sin (x + sin (x +...)))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))). You may go.

また、上記では、温度制御装置400のヒーター10を制御するために、位相制御方式の交流電力調整器60と、非線形補償器54と、を用いる例について説明したが、図6に示す温度制御装置200のヒーター210,220に位相制御方式の交流電力調整器と、非線形補償器と、を適用してもよい。また、図9に示す温度制御装置300のヒーター210,220に、位相制御方式の交流電力調整器と、非線形補償器と、を適用してもよい。   In the above description, an example in which the phase control type AC power regulator 60 and the nonlinear compensator 54 are used to control the heater 10 of the temperature control device 400 has been described. However, the temperature control device illustrated in FIG. A phase control AC power regulator and a nonlinear compensator may be applied to the 200 heaters 210 and 220. Further, a phase control type AC power regulator and a nonlinear compensator may be applied to the heaters 210 and 220 of the temperature control device 300 shown in FIG.

なお、上述した実施形態及び変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば各実施形態及び各変形例は、適宜組み合わせることが可能である。   In addition, embodiment mentioned above and a modification are examples, Comprising: It is not necessarily limited to these. For example, each embodiment and each modification can be combined as appropriate.

本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成(例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成)を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。   The present invention includes configurations that are substantially the same as the configurations described in the embodiments (for example, configurations that have the same functions, methods, and results, or configurations that have the same objects and effects). In addition, the invention includes a configuration in which a non-essential part of the configuration described in the embodiment is replaced. In addition, the present invention includes a configuration that exhibits the same operational effects as the configuration described in the embodiment or a configuration that can achieve the same object. Further, the invention includes a configuration in which a known technique is added to the configuration described in the embodiment.

2a…送水流路、2b…戻水流路、4…ポンプ、6a…第1熱交換器、6b…第2熱交換器、8…温度センサー、10…ヒーター、12…ヒーター電源、20…ホットガスバルブ、30…クールガスバルブ、40…冷媒循環器、42…冷媒流路、44…コンプレッサー、46…凝縮器、48…冷却水供給流路、50…コントローラー、52…PID補償器、54…非線形補償器、60…交流電力調整器、100,200…温度制御装置、202…流路、204…熱交換器、208…温度センサー、210…第1ヒーター、212…第1
コントローラー、212a…PID補償器、220…第2ヒーター、222…第2コントローラー、222a…PID補償器、300…温度制御装置、312…第3コントローラー、322…第4コントローラー、322a…PID補償器、330…切り替え部、332…スイッチ、334…スイッチ、334a…ローパスフィルター、334b…掛け算器、334c…掛け算器、1000…荷電粒子線装置、1002…流路、1010…冷却対象
2a ... Water supply flow path, 2b ... Return water flow path, 4 ... Pump, 6a ... First heat exchanger, 6b ... Second heat exchanger, 8 ... Temperature sensor, 10 ... Heater, 12 ... Heater power supply, 20 ... Hot gas valve , 30 ... Cool gas valve, 40 ... Refrigerant circulator, 42 ... Refrigerant flow path, 44 ... Compressor, 46 ... Condenser, 48 ... Cooling water supply flow path, 50 ... Controller, 52 ... PID compensator, 54 ... Nonlinear compensator , 60 ... AC power regulator, 100, 200 ... Temperature controller, 202 ... Flow path, 204 ... Heat exchanger, 208 ... Temperature sensor, 210 ... First heater, 212 ... First
Controller, 212a ... PID compensator, 220 ... second heater, 222 ... second controller, 222a ... PID compensator, 300 ... temperature controller, 312 ... third controller, 322 ... fourth controller, 322a ... PID compensator, 330 ... switching unit, 332 ... switch, 334 ... switch, 334a ... low pass filter, 334b ... multiplier, 334c ... multiplier, 1000 ... charged particle beam device, 1002 ... flow path, 1010 ... cooling target

Claims (30)

流体の温度を制御する温度制御装置であって、
前記流体を加熱または冷却する複数の熱源装置と、
前記流体の温度を測定する温度センサーと、
前記複数の熱源装置を制御する制御部と、
を含み、
前記制御部は、
前記温度センサーの測定結果に基づいて前記複数の熱源装置のうちの第1熱源装置を動作させるとともに、前記複数の熱源のうちの第2熱源装置の出力を保持する第1処理と、
前記第1熱源装置の出力が第1出力値に達した場合に、前記第2熱源装置の出力を変化させるとともに、前記第1熱源装置を前記第2熱源装置の出力の変化による熱量変化を相殺する方向に動作させる第2処理と、
を行い、
前記第1熱源装置は、前記第2熱源装置よりも温度制御分解能が高い、温度制御装置。
A temperature control device for controlling the temperature of a fluid,
A plurality of heat source devices for heating or cooling the fluid;
A temperature sensor for measuring the temperature of the fluid;
A control unit for controlling the plurality of heat source devices;
Including
The controller is
A first process of operating a first heat source device of the plurality of heat source devices based on a measurement result of the temperature sensor and holding an output of a second heat source device of the plurality of heat sources;
When the output of the first heat source device reaches the first output value, the output of the second heat source device is changed, and the first heat source device cancels the change in the amount of heat due to the change of the output of the second heat source device. A second process that operates in a direction to
And
The first heat source device has a higher temperature control resolution than the second heat source device.
請求項1において、
前記制御部は、前記第2熱源装置の出力が第2出力値に達した場合に、前記複数の熱源のうちの第3熱源装置の出力を変化させるとともに、前記第2熱源装置を前記第3熱源装置の出力の変化による熱量変化を相殺する方向に動作させる第3処理を行い、
前記第2熱源装置は、前記第3熱源装置よりも温度制御分解能が高い、温度制御装置。
In claim 1,
The controller changes the output of the third heat source device among the plurality of heat sources when the output of the second heat source device reaches a second output value, and changes the second heat source device to the third heat source device. Performing a third process for operating in a direction to cancel out a change in heat quantity due to a change in output of the heat source device;
The second heat source device is a temperature control device having a higher temperature control resolution than the third heat source device.
請求項1または2において、
前記第2処理では、前記第1熱源装置を、前記第2熱源装置の出力の変化による前記流体の熱量変化を相殺するように動作させる、温度制御装置。
In claim 1 or 2,
In the second process, the temperature control device is configured to operate the first heat source device so as to cancel the change in the heat amount of the fluid due to the change in the output of the second heat source device.
流体の温度を制御する温度制御装置であって、
前記流体を加熱または冷却する第1熱源装置と、
前記流体を加熱または冷却し、出力能力が第1熱源装置の出力能力以上である第2熱源装置と、
前記流体の温度を測定する温度センサーと、
前記温度センサーの測定結果に基づいて、前記第1熱源装置を制御する第1熱源装置制御部と、
前記第1熱源装置の出力の情報に基づいて、前記第1熱源装置の出力が所与の値となるように前記第2熱源装置を制御する第2熱源装置制御部と、
を含む、温度制御装置。
A temperature control device for controlling the temperature of a fluid,
A first heat source device for heating or cooling the fluid;
A second heat source device that heats or cools the fluid and has an output capability equal to or greater than the output capability of the first heat source device;
A temperature sensor for measuring the temperature of the fluid;
A first heat source device controller that controls the first heat source device based on the measurement result of the temperature sensor;
A second heat source device controller that controls the second heat source device so that the output of the first heat source device has a given value based on the information of the output of the first heat source device;
Including a temperature control device.
請求項4において、
前記第1熱源装置は、前記第2熱源装置よりも温度制御分解能が高く、かつ、前記第2熱源装置よりも温度制御範囲が狭い、温度制御装置。
In claim 4,
The first heat source device has a temperature control resolution higher than that of the second heat source device and has a temperature control range narrower than that of the second heat source device.
請求項4または5において、
前記所与の値は、前記第1熱源装置の出力範囲の中央値である、温度制御装置。
In claim 4 or 5,
The temperature control device, wherein the given value is a median value of an output range of the first heat source device.
請求項4ないし6のいずれか1項において、
前記第2熱源装置制御部は、前記第1熱源装置制御部から出力された前記第1熱源装置を制御するための制御信号を取り込み、前記第1熱源装置の出力の情報を取得する、温度制御装置。
In any one of Claims 4 thru | or 6,
The second heat source device control unit takes in a control signal for controlling the first heat source device output from the first heat source device control unit, and acquires information on an output of the first heat source device. apparatus.
請求項4ないし7のいずれか1項において、
前記第1熱源装置制御部は、前記第1熱源装置を比例制御および微分制御を組み合わせて制御し、
前記第2熱源装置制御部は、前記第2熱源装置を積分制御する、温度制御装置。
In any one of Claims 4 thru | or 7,
The first heat source device control unit controls the first heat source device in combination with proportional control and differential control,
The second heat source device control unit is a temperature control device that integrates and controls the second heat source device.
複数の熱源装置を備えた温度制御装置を用いて、流体の温度を制御する温度制御方法であって、
前記流体の温度の測定結果に基づいて前記複数の熱源装置のうちの第1熱源装置を動作させるとともに、前記複数の熱源装置のうちの第2熱源装置の出力を保持する工程と、
前記第1熱源装置の出力が第1出力値に達した場合に、前記第2熱源装置の出力を変化させるとともに、前記第1熱源装置を前記第2熱源装置の出力の変化による熱量変化を相殺する方向に動作させる工程と、
を含み、
前記第1熱源装置は、前記第2熱源装置よりも温度制御分解能が高い、温度制御方法。
A temperature control method for controlling the temperature of a fluid using a temperature control device including a plurality of heat source devices,
Operating the first heat source device of the plurality of heat source devices based on the measurement result of the temperature of the fluid, and maintaining the output of the second heat source device of the plurality of heat source devices;
When the output of the first heat source device reaches the first output value, the output of the second heat source device is changed, and the first heat source device cancels the change in the amount of heat due to the change of the output of the second heat source device. A step of operating in a direction to
Including
The temperature control method, wherein the first heat source device has a higher temperature control resolution than the second heat source device.
請求項9において、
前記第2熱源装置の出力が第2出力値に達した場合に、前記複数の熱源のうちの第3熱源装置の出力を変化させるとともに、前記第2熱源装置を前記第3熱源装置の出力の変化による熱量変化を相殺する方向に動作させる工程を含み、
前記第2熱源装置は、前記第3熱源装置よりも温度制御分解能が高い、温度制御方法。
In claim 9,
When the output of the second heat source device reaches a second output value, the output of the third heat source device among the plurality of heat sources is changed, and the second heat source device is changed to the output of the third heat source device. Including a step of operating in a direction to cancel the change in heat quantity due to change,
The temperature control method in which the second heat source device has a higher temperature control resolution than the third heat source device.
請求項9または10において、
前記第1熱源装置を前記流体の熱量変化を相殺する方向に動作させる工程では、前記第1熱源装置を、前記第2熱源装置の出力の変化による前記流体の熱量変化を相殺するように動作させる、温度制御方法。
In claim 9 or 10,
In the step of operating the first heat source device in a direction to cancel the heat amount change of the fluid, the first heat source device is operated to cancel the heat amount change of the fluid due to a change in the output of the second heat source device. Temperature control method.
第1熱源装置および第2熱源装置を備えた温度制御装置を用いて、流体の温度を制御する温度制御方法であって、
温度センサーの測定結果に基づいて、前記第1熱源装置を制御する工程と、
前記第1熱源装置の出力の情報に基づいて、前記第1熱源装置の出力が所与の値となるように前記第2熱源装置を制御する工程と、
を含み、
前記第2熱源装置の出力能力は、前記第1熱源装置の出力能力以上である、温度制御方法。
A temperature control method for controlling the temperature of a fluid using a temperature control device including a first heat source device and a second heat source device,
Controlling the first heat source device based on the measurement result of the temperature sensor;
Controlling the second heat source device based on the information of the output of the first heat source device so that the output of the first heat source device has a given value;
Including
The temperature control method, wherein the output capability of the second heat source device is equal to or higher than the output capability of the first heat source device.
請求項12において、
前記第1熱源装置は、前記第2熱源装置よりも温度制御分解能が高く、かつ、前記第2熱源装置よりも温度制御範囲が狭い、温度制御方法。
In claim 12,
The first heat source device has a temperature control resolution higher than that of the second heat source device and has a temperature control range narrower than that of the second heat source device.
請求項12または13において、
前記所与の値は、前記第1熱源装置の出力範囲の中央値である、温度制御方法。
In claim 12 or 13,
The temperature control method, wherein the given value is a median value of an output range of the first heat source device.
請求項12ないし14のいずれか1項において、
前記第2熱源装置を制御する工程では、前記第1熱源装置を制御するための制御信号を取り込み、前記第1熱源装置の出力の情報を取得する、温度制御方法。
In any one of Claims 12 thru | or 14,
In the step of controlling the second heat source device, a temperature control method that takes in a control signal for controlling the first heat source device and acquires information on an output of the first heat source device.
請求項12ないし15のいずれか1項において、
前記第1熱源装置を制御する工程では、前記第1熱源装置を比例制御および微分制御を組み合わせて制御し、
前記第2熱源装置を制御する工程では、前記第2熱源装置を積分制御する、温度制御方法。
In any one of claims 12 to 15,
In the step of controlling the first heat source device, the first heat source device is controlled by combining proportional control and differential control,
In the step of controlling the second heat source device, a temperature control method in which the second heat source device is integrated and controlled.
請求項1ないし8のいずれか1項に記載の温度制御装置を含む、荷電粒子線装置。   A charged particle beam apparatus comprising the temperature control apparatus according to claim 1. 流体の温度を制御する温度制御装置であって、
前記流体を加熱または冷却する第1熱源装置と、
前記流体を加熱または冷却し、出力能力が前記第1熱源装置の出力能力以上である第2熱源装置と、
前記流体の温度を測定する温度センサーと、
前記温度センサーの測定結果に基づいて、前記第1熱源装置を制御する第1熱源装置制御部と、
前記第1熱源装置の出力の情報に基づいて、前記第1熱源装置の出力が第1の値となるように前記第2熱源装置を制御する第2熱源装置制御部と、
前記第1熱源装置の出力が第2の値となるように前記第1熱源装置を制御する第3熱源装置制御部と、
前記温度センサーの測定結果に基づいて、前記第2熱源装置を制御する第4熱源装置制御部と、
前記第1熱源装置を前記第1熱源装置制御部で制御し、前記第2熱源装置を前記第2熱源装置制御部で制御する第1制御と、前記第1熱源装置を前記第3熱源装置制御部で制御し、前記第2熱源装置を前記第4熱源装置制御部で制御する第2制御と、を切り替える切り替え部と、
を含み、
前記切り替え部は、前記温度センサーで測定された前記流体の温度と指令温度との偏差が所定値よりも大きいか否かを判定し、前記偏差が前記所定値よりも大きいと判定された場合に、前記第1制御から前記第2制御に切り替える、温度制御装置。
A temperature control device for controlling the temperature of a fluid,
A first heat source device for heating or cooling the fluid;
A second heat source device that heats or cools the fluid and has an output capability equal to or greater than the output capability of the first heat source device;
A temperature sensor for measuring the temperature of the fluid;
A first heat source device controller that controls the first heat source device based on the measurement result of the temperature sensor;
A second heat source device control unit that controls the second heat source device so that the output of the first heat source device becomes a first value based on the information of the output of the first heat source device;
A third heat source device controller that controls the first heat source device so that the output of the first heat source device has a second value;
A fourth heat source device control unit for controlling the second heat source device based on the measurement result of the temperature sensor;
The first heat source device is controlled by the first heat source device control unit, the second heat source device is controlled by the second heat source device control unit, and the first heat source device is controlled by the third heat source device. A switching unit that switches between the second control that is controlled by the unit and that controls the second heat source device by the fourth heat source device control unit,
Including
The switching unit determines whether or not a deviation between the temperature of the fluid measured by the temperature sensor and a command temperature is larger than a predetermined value, and when it is determined that the deviation is larger than the predetermined value. A temperature control device that switches from the first control to the second control.
請求項18において、
前記切り替え部は、前記第4熱源装置制御部による前記第2熱源装置に対する操作量の割合を前記第2熱源装置制御部による前記第2熱源装置に対する操作量の割合に対して連続的に増加させて、前記第1制御から前記第2制御に切り替える、温度制御装置。
In claim 18,
The switching unit continuously increases a ratio of an operation amount with respect to the second heat source device by the fourth heat source device control unit with respect to a ratio of an operation amount with respect to the second heat source device by the second heat source device control unit. A temperature control device that switches from the first control to the second control.
請求項18または19において、
前記切り替え部は、前記偏差が前記所定値以下と判定された場合に、前記第2制御から前記第1制御に切り替える、温度制御装置。
In claim 18 or 19,
The switching unit is a temperature control device that switches from the second control to the first control when the deviation is determined to be equal to or less than the predetermined value.
請求項20において、
前記切り替え部は、前記第2熱源装置制御部による前記第2熱源装置に対する操作量の割合を前記第4熱源装置制御部による前記第2熱源装置に対する操作量の割合に対して連続的に増加させて、前記第2制御から前記第1制御に切り替える、温度制御装置。
In claim 20,
The switching unit continuously increases a ratio of an operation amount with respect to the second heat source device by the second heat source device control unit with respect to a ratio of an operation amount with respect to the second heat source device by the fourth heat source device control unit. A temperature control device that switches from the second control to the first control.
請求項18ないし21のいずれか1項において、
前記第1の値および前記第2の値は、前記第1熱源装置の出力範囲の中央値である、温度制御装置。
A device according to any one of claims 18 to 21.
The temperature control device, wherein the first value and the second value are median values of an output range of the first heat source device.
第1熱源装置、および出力能力が前記第1熱源装置の出力能力以上である第2熱源装置を備えた温度制御装置を用いて、流体の温度を制御する温度制御方法であって、
測定された前記流体の温度と指令温度との偏差が所定値よりも大きいか否かを判定する工程と、
前記偏差が前記所定値よりも大きいと判定された場合に、第1制御から第2制御に切り替える工程と、
を含み、
前記第1制御では、前記流体の温度の測定結果に基づいて前記第1熱源装置を制御し、前記第1熱源装置の出力の情報に基づいて前記第1熱源装置の出力が第1の値となるように前記第2熱源装置を制御し、
前記第2制御では、前記第1熱源装置の出力が第2の値となるように前記第1熱源装置を制御し、前記流体の温度の測定結果に基づいて前記第2熱源装置を制御する、温度制御方法。
A temperature control method for controlling the temperature of a fluid using a first heat source device and a temperature control device including a second heat source device whose output capability is equal to or higher than the output capability of the first heat source device,
Determining whether the deviation between the measured temperature of the fluid and the command temperature is greater than a predetermined value;
A step of switching from the first control to the second control when it is determined that the deviation is larger than the predetermined value;
Including
In the first control, the first heat source device is controlled based on the measurement result of the temperature of the fluid, and the output of the first heat source device is set to a first value based on information on the output of the first heat source device. Controlling the second heat source device so that
In the second control, the first heat source device is controlled so that the output of the first heat source device becomes a second value, and the second heat source device is controlled based on the measurement result of the temperature of the fluid. Temperature control method.
請求項23において、
前記第1制御から前記第2制御に切り替える工程では、前記第2制御による前記第2熱源装置に対する操作量の割合を、前記第1制御による前記第2熱源装置に対する操作量の割合に対して連続的に増加させる、温度制御方法。
In claim 23,
In the step of switching from the first control to the second control, the ratio of the operation amount with respect to the second heat source device by the second control is continuously set with respect to the ratio of the operation amount with respect to the second heat source device by the first control. Temperature control method.
請求項23または24において、
前記偏差が前記所定値以下と判定された場合に、前記第2制御から前記第1制御に切り替える工程を含む、温度制御方法。
In claim 23 or 24,
A temperature control method including a step of switching from the second control to the first control when the deviation is determined to be equal to or less than the predetermined value.
請求項25において、
前記第2制御から前記第1制御に切り替える工程では、前記第1制御による前記第2熱源装置に対する操作量の割合を前記第2制御による前記第2熱源装置に対する操作量の割合に対して連続的に増加させる、温度制御方法。
In claim 25,
In the step of switching from the second control to the first control, the ratio of the operation amount with respect to the second heat source device by the first control is continuously set with respect to the ratio of the operation amount with respect to the second heat source device by the second control. To increase the temperature control method.
請求項23ないし26のいずれか1項において、
前記第1の値および前記第2の値は、前記第1熱源装置の出力範囲の中央値である、温度制御方法。
In any one of claims 23 to 26,
The temperature control method, wherein the first value and the second value are median values of an output range of the first heat source device.
請求項1ないし3のいずれか1項において、
前記熱源装置に供給される電力を調整する位相制御方式の交流電力調整器をさらに含み、
前記制御部は、前記流体の温度と指令温度との偏差に基づき求められた前記熱源装置に対する操作量と、前記熱源装置で発生する熱量と、の関係が線形となるように前記操作量を変換して前記交流電力調整器に出力する非線形補償器を有する、温度制御装置。
In any one of Claims 1 thru | or 3,
A phase control type AC power regulator for regulating the power supplied to the heat source device;
The control unit converts the operation amount so that a relationship between an operation amount for the heat source device obtained based on a deviation between a temperature of the fluid and a command temperature and a heat amount generated in the heat source device is linear. And a non-linear compensator that outputs to the AC power regulator.
請求項4ないし8、18ないし22、のいずれか1項において、
前記第1熱源装置に供給される電力を調整する位相制御方式の交流電力調整器をさらに含み、
前記第1熱源装置制御部は、前記流体の温度と指令温度との偏差に基づき求められた前記第1熱源装置に対する操作量と、前記第1熱源装置で発生する熱量と、の関係が線形となるように前記操作量を変換して前記交流電力調整器に出力する非線形補償器を有する、温度制御装置。
Any one of claims 4 to 8, 18 to 22,
A phase control type AC power regulator for regulating power supplied to the first heat source device;
The first heat source device control unit has a linear relationship between an operation amount for the first heat source device obtained based on a deviation between a temperature of the fluid and a command temperature and a heat amount generated in the first heat source device. A temperature control apparatus comprising a non-linear compensator that converts the manipulated variable so as to be output to the AC power regulator.
請求項18ないし22、28、29、のいずれか1項に記載の温度制御装置を含む、荷電粒子線装置。   A charged particle beam apparatus comprising the temperature control apparatus according to any one of claims 18 to 22, 28, and 29.
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