JP6270310B2 - 冷却水温度制御装置 - Google Patents
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Description
1.概要
2.EUV光生成装置の全体説明
2.1 構成
2.2 動作
3.EUV光生成装置の実施形態
3.1 用語の説明
3.2 第1実施形態
3.2.1 構成
3.2.2 動作
3.2.2.1 第1冷却水温度制御装置における温度調節処理
3.2.2.2 第2〜第5冷却水温度制御装置における温度調節処理
3.2.2.2.1 二次冷却水の注入処理
3.2.2.2.2 第2〜第5冷却水温度制御装置における温度調節処理
3.3 第2実施形態
3.3.1 構成
本開示の実施形態においては、一次冷却水により温度が調節された二次冷却水を用いて温度調節対象部を冷却するための冷却水温度制御装置が設けられてもよい。冷却水温度制御装置は、熱交換器と、二次冷却水を溜めるためのタンクと、タンクと二次冷却水供給部とを接続するための注入用配管と、注入用配管を流れる二次冷却水の流量を調節するためのバルブと、タンクに溜めた二次冷却水の量を検出するための水量検出部とを備えてもよい。また、冷却水温度制御装置は、タンクに溜めた二次冷却水を熱交換器と温度調節対象部とタンクとの間で循環させるための、第1循環用配管、第2循環用配管、第3循環用配管、ポンプを備えてもよい。
すなわち、まず、制御部は、ポンプを停止した状態において、水量検出部での検出結果に基づきバルブを制御して、タンクに上限量の二次冷却水を注入してもよい。次に、制御部は、バルブを閉じた状態において、ポンプを制御して二次冷却水を循環させてもよい。この後、制御部は、タンクの二次冷却水が下限量に到達したと判定した場合、二次冷却水の循環を停止してもよい。そして、制御部は、第1循環用配管、第2循環用配管、第3循環用配管、熱交換器、温度調節対象部、タンクに、二次冷却水が満たされるまで、上述の制御を行ってもよい。
すなわち、制御部は、ヒータで二次冷却水を加熱した後に、当該加熱した二次冷却水と一次冷却水との間で熱交換を行ってもよい。このとき、制御部は、温度計測部での計測結果に基づき三方弁を制御して、一次冷却水供給部から熱交換器に供給する一次冷却水の量を調節してもよい。具体的に、制御部は、二次冷却水の温度を上げる場合には、熱交換器に流す一次冷却水の量を減らすとともに、三方弁に流す一次冷却水の量を増やし、熱交換器の冷却能力を下げてもよい。一方、二次冷却水の温度を下げる場合には、制御部は、熱交換器に流す一次冷却水の量を増やすとともに、三方弁に流す一次冷却水の量を減らし、熱交換器の冷却能力を上げてもよい。
すなわち、制御部は、温度計測部での計測結果に基づき三方弁を制御して、冷却水供給部から温度調節対象部に供給する冷却水の量を調節してもよい。具体的に、制御部は、温度調節対象部の温度を上げる場合には、冷却水供給部から新しく温度調節対象部に供給する冷却水の量を減らすとともに、温度調節対象部での温度調節に用いた後に当該温度調節対象部に再度供給する冷却水の量を増やすことで、冷却水による冷却能力を下げてもよい。一方、温度調節対象部の温度を下げる場合には、制御部は、温度調節対象部に供給する冷却水の量を増やすとともに、温度調節対象部に供給する冷却水の量を減らすことで、冷却水による冷却能力を上げてもよい。
2.1 構成
図1は、例示的なLPP方式のEUV光生成装置1の構成を概略的に示す。EUV光生成装置1は、少なくとも1つのレーザ装置3と共に用いられてもよい。EUV光生成装置1およびレーザ装置3を含むシステムを、以下、EUV光生成システム11と称する。図1を参照に、以下に詳細に説明されるように、EUV光生成装置1は、チャンバ2を含んでもよい。チャンバ2は、密閉可能であってもよい。EUV光生成装置1は、ターゲット供給装置7をさらに含んでもよい。ターゲット供給装置7は、例えばチャンバ2に取り付けられていてもよい。ターゲット供給装置7から供給されるターゲットの材料は、スズ、テルビウム、ガドリニウム、リチウム、キセノン、またはそれらのうちのいずれか2つ以上の組合せ等を含んでもよいが、これらに限定されない。
図1を参照に、レーザ装置3から出力されたパルスレーザ光31は、レーザ光進行方向制御部34を経て、パルスレーザ光32としてウインドウ21を透過して、チャンバ2に入射してもよい。パルスレーザ光32は、少なくとも1つのレーザ光経路に沿ってチャンバ2内に進み、レーザ光集光光学系22で反射されて、パルスレーザ光33として少なくとも1つのドロップレット27に照射されてもよい。
3.1 用語の説明
以下、工業用冷却水を「PCW」(Process Cooling Water)と称して説明する。温度調節対象部の温度調節に用いる水であって、超純水よりも純度が低い水を「通常水」と称して説明する。温度調節対象部の温度調節に用いる一次冷却水としては、PCWを用いてもよい。一次冷却水との熱交換により温度が調節される二次冷却水としては、超純水または通常水を用いてもよい。PCWを「一次冷却水」と表現する場合がある。超純水および通常水のうち少なくとも一方を「二次冷却水」と表現する場合がある。
3.2.1 構成
図2は、第1実施形態に係る冷却水温度制御装置が適用されるEUV光生成装置の構成を概略的に示す。図3は、第1温度制御システムの構成を概略的に示す。図4は、第1温度制御システムを構成する第2,第3冷却水温度制御装置の第2,第3循環調節部の構成を概略的に示す。図5は、第2温度制御システムの構成を概略的に示す。図6は、第2温度制御システムを構成する第4,第5冷却水温度制御装置の第4,第5循環調節部の構成を概略的に示す。
プリアンプレーザ装置302、第1メインアンプレーザ装置303、第2メインアンプレーザ装置304のそれぞれは、第1アルミニウム含有部102を備えてもよい。第1アルミニウム含有部102は、アルミニウムを主材料として構成され、高精度の温度調節が要求される温度調節対象部であってよい。
プリアンプレーザ装置302、第1メインアンプレーザ装置303、第2メインアンプレーザ装置304、光学素子305のそれぞれは、第1銅含有部103を備えてもよい。第1銅含有部103は、銅を主材料として構成され、高精度の温度調節が要求される温度調節対象部であってよい。第1銅含有部103は、プリアンプレーザ装置302、第1メインアンプレーザ装置303、第2メインアンプレーザ装置304のそれぞれが有するミラーのホルダおよび、光学素子305の各ホルダを含んでもよい。
レーザ光進行方向制御部34は、サブファブフロアSFFに設置されたレーザ装置3から出力されたパルスレーザ光31を、クリーンルームフロアCLFに設置されたレーザ光集光光学系22に導くように構成されてもよい。レーザ光進行方向制御部34は、サブファブフロアSFFに設置された第1光学素子341と、クリーンルームフロアCLFに設置された第2光学素子342、第3光学素子343、ビームスプリッタ344、第4光学素子345、およびセンサ346とを備えてもよい。
レーザ光進行方向制御部34は、それぞれ銅を主材料として構成され、高精度の温度調節が要求される第1銅含有部103と、温度調節対象部としての第2銅含有部106とを備えてもよい。第1銅含有部103は、第1光学素子341のホルダを含んでもよい。また、第2銅含有部106は、第2光学素子342のホルダを含んでもよいし、第3光学素子343、ビームスプリッタ344、第4光学素子345、およびセンサ346の各ホルダを含んでもよい。
チャンバ2は、それぞれアルミニウムを主材料として構成され、高精度の温度調節が要求される温度調節対象部としての第2アルミニウム含有部105を備えてもよい。第2アルミニウム含有部105は、チャンバ2を構成するチャンバ容器を含んでもよいし、EUV集光ミラー23のホルダを含んでもよい。
このような不具合を防止するために、金属含有部101、第1アルミニウム含有部102、第1銅含有部103、第2アルミニウム含有部105、および第2銅含有部106の各温度は、調節されるとよい。
PCW供給部111の入口は、戻し用配管および第2戻し用配管としての配管L4を介して、金属含有部101の出口に接続されてもよい。また、PCW供給部111の入口は、配管L4の途中から分岐する第2戻し用配管としての配管L5および第2戻し用配管としての配管L6をそれぞれ介して、第2冷却水温度制御装置920Aの第2熱交換器943Aの出口、および、第3冷却水温度制御装置960Aの第3熱交換器983Aの出口に、それぞれ接続されてもよい。
通常水供給部112は、二次冷却水として利用する通常水を第2,第3タンク927A,967Aにそれぞれ供給してもよい。通常水供給部112から供給される通常水には、アルミニウムの錆や銅の錆の発生、あるいは、藻の発生を抑制する添加剤が添加されてもよい。
ドレイン113は、第1,第2,第3冷却水温度制御装置900A,920A,960Aで利用されないPCWや通常水を回収して排水してもよい。
第1冷却水温度制御装置900Aは、第1三方弁901Aと、第1三方弁制御部905Aと、第1流量計906Aと、第1フィルタ907Aと、第1ポンプ908Aと、第1ヒータ909Aと、第1ヒータ電源910Aと、第1温度センサ911Aと、第1バタフライバルブ912Aと、第1バッファタンク913Aと、第2バッファタンク914Aと、第1タイマ915Aと、第1制御部916Aとを備えてもよい。第1制御部916Aは、シーケンサやプログラマブルコントローラ、あるいは適当なI/O機器に接続されたコンピュータ等であってよい。以下の説明における第2制御部948A、第3制御部988A、第4制御部948B,第5制御部988Bも同様の構成であってよい。
第1流入部902Aおよび流出部903Aは、上述したように、PCW供給部111の出口および第1ポンプ908Aの入口に、それぞれ接続されてもよい。第2流入部904Aは、戻し側バイパス用配管としての配管L15を介して、配管L4における配管L5および配管L6との接続部分よりも上流側に接続されてもよい。
第1三方弁制御部905Aは、信号線を介して、第1制御部916Aに接続されてもよい。第1三方弁制御部905Aは、第1制御部916Aからの信号に基づいて、第1三方弁制御部905Aを制御して、第1流入部902Aから流入する冷却水および第2流入部904Aから流入する冷却水の流量比率を調節してもよい。この流量比率が調節された冷却水は、第1ポンプ908Aに供給されてもよい。
第1フィルタ907Aは、配管L9における配管L10との接続部分よりも上流側に設けられてもよい。
第1ヒータ909Aは、配管L16に設けられてもよい。第1ヒータ909Aは、第1ヒータ電源910Aに接続されてもよい。
第1ヒータ電源910Aは、信号線を介して第1制御部916Aに接続され、第1制御部916Aからの信号に基づいて、第1ヒータ909Aを加熱してもよい。第1ヒータ909Aが加熱されると、冷却水の温度が上昇し得る。
第1バタフライバルブ912Aは、配管L4における配管L15との接続部分よりも上流側(金属含有部101側)に設けられてもよい。第1バタフライバルブ912Aは、開度が調節されることによって、冷却水がクリーンルームフロアCLFからサブファブフロアSFFに落下してくる場合、泡の発生を抑制し得る。
第2バッファタンク914Aは、配管L9と配管L10との接続部分に設けられ、第1フィルタ907Aから流入する冷却水を一定量だけ第1ポンプ908Aへ流し、一定量を超える冷却水をドレイン113へ流す機能を有してもよい。
なお、第1バッファタンク913Aについての上記一定量、および、第2バッファタンク914Aについての上記一定量は、同じであってもよいし異なっていてもよい。
第1タイマ915Aは、信号線を介して第1制御部916Aに接続され、計測した時間を表す信号を第1制御部916Aへ送信してもよい。
第1制御部916Aは、第1流量計906A、第1温度センサ911A、第1タイマ915Aから送信される信号に基づいて、第1三方弁制御部905A、第1ポンプ908A、第1ヒータ電源910Aをそれぞれ制御してもよい。
第1流入部922Aは、第1戻し用配管としての配管L17を介して、第2熱交換器943Aの一次側冷却部944Aの出口に接続されてもよい。流出部923Aは、配管L4,L5を介して、PCW供給部111の入口に接続されてもよい。第2流入部924Aは、送り側バイパス用配管としての配管L18を介して、配管L2に接続されてもよい。
第2三方弁制御部925Aは、第2制御部948Aに接続されてもよい。第2三方弁制御部925Aは、第2制御部948Aからの信号に基づいて、第2三方弁921Aを制御して、一次側冷却部944Aに供給する一次冷却水の供給量を調節してもよい。
第2流量計926Aは、配管L2における配管L18との接続部分よりも上流側に設けられてもよい。第2流量計926Aは、配管L2を流れる一次冷却水の流量を検出して、当該検出した流量に対応する信号を第2制御部948Aに送信してもよい。
第2タンク927Aは、第3循環用配管としての配管L19を介して、第1アルミニウム含有部102の出口に接続されてもよい。このような構成によって、第1アルミニウム含有部102の温度調節に利用された二次冷却水は、第2タンク927A内に流入し得る。
また、第2タンク927Aは、配管L7を介して、通常水供給部112に接続されてもよい。このような構成によって、通常水供給部112から供給される二次冷却水が第2タンク927A内に流入し得る。
さらに、第2タンク927Aの側面部における上端部近傍は、配管L11を介してドレイン113に接続されてもよい。
また、第2タンク927Aの底面部は、第1循環用配管としての配管L20を介して、第2ポンプ941Aの入口に接続されてもよい。
第2筒930Aは、第2タンク927Aの内部における左側の側面部近傍に設けられてもよい。第2筒930Aは、上下方向に長い形状に形成されてもよい。第2筒930Aは、第2タンク927A内の二次冷却水120が筒内部に流入可能なように、図示しないスリットや孔を備えてもよい。
第2上限リミットスイッチ932Aは、第2筒930A内の上端部近傍に設けられてもよい。第2下限リミットスイッチ933Aは、第2筒930A内の下端部近傍に設けられてもよい。第2上限リミットスイッチ932Aおよび第2下限リミットスイッチ933Aは、それぞれ第2制御部948Aに接続されてもよい。第2上限リミットスイッチ932Aおよび第2下限リミットスイッチ933Aは、第2フロート931Aが接触したことを検知して、当該検知した旨の信号を第2制御部948Aに送信してもよい。
なお、第2フロート931Aとして、液面との距離を測定して、当該測定結果に対応する信号を第2制御部948Aに送信可能なセンサを適用してもよい。この場合、第2上限リミットスイッチ932Aおよび第2下限リミットスイッチ933Aを設けないようにしてもよい。
第2ヒータ電源938Aは、第2制御部948Aに接続され、第2制御部948Aからの信号に基づいて、第2ヒータ934Aを加熱してもよい。
第2バルブ939Aは、配管L7における配管L8との分岐点よりも下流側に設けられてもよい。第2バルブ939Aは、第2制御部948Aに接続されてもよい。第2バルブ939Aは、第2制御部948Aの制御によって、開状態と閉状態とを切り替えできるように構成されてもよい。
第2バタフライバルブ940Aは、配管L19に設けられてもよい。
第2フィルタ942Aは、配管L20に設けられてもよい。
一次側冷却部944Aの入口は、配管L2および配管L1を介して、PCW供給部111の出口に接続されてもよい。また、一次側冷却部944Aの出口は、配管L17、第2三方弁921A、配管L5、配管L4を介して、PCW供給部111の入口に接続されてもよい。このような構成によって、一次冷却水は、一次側冷却部944AとPCW供給部111との間で循環し得る。
第2制御部948Aは、第2流量計926A、第2上限リミットスイッチ932A、第2下限リミットスイッチ933A、第2温度センサ946A、第2タイマ947Aからそれぞれ送信される信号に基づいて、第2三方弁制御部925A、第2ヒータ電源938A、第2バルブ939A、第2ポンプ941Aをそれぞれ制御してもよい。
第3冷却水温度制御装置960Aは、第3三方弁961Aと、第3三方弁制御部965Aと、第3流量計966Aと、第3タンク967Aと、第3循環調節部969Aと、第3ヒータ電源978Aと、第3バルブ979Aと、第3バタフライバルブ980Aと、第3ポンプ981Aと、第3フィルタ982Aと、第3熱交換器983Aと、第3温度センサ986Aと、第3タイマ987Aと、第3制御部988Aとを備えてもよい。
第3三方弁制御部965Aは、第3制御部988Aからの信号に基づいて、第3三方弁961Aを制御して、一次側冷却部984Aに供給する一次冷却水の供給量を調節してもよい。
第3流量計966Aは、配管L3における配管L24との接続部分よりも上流側に設けられ、一次冷却水の流量を検出して、当該検出した流量に対応する信号を第3制御部988Aに送信してもよい。
さらに、第3タンク967Aの側面部は、配管L12を介してドレイン113に接続されてもよい。また、第3タンク967Aの底面部は、第1循環用配管としての配管L26を介して、第3ポンプ981Aの入口に接続されてもよい。
第3上限リミットスイッチ972Aおよび第3下限リミットスイッチ973Aは、第3筒970A内を昇降する第3フロート971Aが接触したことを検知して、当該検知した旨の信号を第3制御部988Aに送信してもよい。
第3バタフライバルブ980Aは、配管L25に設けられてもよい。
第3ポンプ981Aの出口は、第1循環用配管としての配管L27を介して、第3熱交換器983Aの二次側冷却部985Aの入口に接続されてもよい。
第3フィルタ982Aは、配管L26に設けられてもよい。
一次側冷却部984Aの入口は、配管L3,L1を介して、PCW供給部111の出口に接続されてもよい。また、一次側冷却部984Aの出口は、配管L23、第3三方弁961A、配管L6,L4を介して、PCW供給部111の入口に接続されてもよい。
二次側冷却部985Aの入口は、配管L27、第3ポンプ981A、配管L26を介して第3タンク967Aに接続されてもよい。二次側冷却部985Aの出口は、第2循環用配管としての配管L28を介して、第1銅含有部103の入口に接続されてもよい。
第3制御部988Aは、第3流量計966A、第3上限リミットスイッチ972A、第3下限リミットスイッチ973A、第3温度センサ986A、第3タイマ987Aからそれぞれ送信される信号に基づいて、第3三方弁制御部965A、第3ヒータ電源978A、第3バルブ979A、第3ポンプ981Aをそれぞれ制御してもよい。
PCW供給部111の入口は、第2戻し用配管としての配管L35、および、当該配管L35の途中から分岐する第2戻し用配管としての配管L36をそれぞれ介して、第4冷却水温度制御装置920Bの第4熱交換器943Bの一次側冷却部944Bの出口、および、第5冷却水温度制御装置960Bの第5熱交換器983Bの一次側冷却部984Bの出口に、接続されてもよい。
窒素ガス供給部114は、超純水である二次冷却水中に溶存している酸素濃度を減らすための窒素ガスを第4,第5冷却水温度制御装置920B,960Bへ供給してもよい。
超純水供給部115は、超純水を二次冷却水として第4,第5タンク927B,967Bにそれぞれ供給してもよい。
第4,第5三方弁制御部925B,965Bは、第4,第5制御部948B,988Bからの信号に基づいて、第4,第5三方弁921B,961Bをそれぞれ制御してもよい。第4,第5三方弁921B,961Bの制御によって、一次側冷却部944B,984Bに供給する一次冷却水の供給量が調節され得る。
また、第4,第5タンク927B,967Bのそれぞれは、配管L37,L38をそれぞれ介して、超純水供給部115に接続されてもよい。これにより、超純水供給部115から供給される二次冷却水が第4,第5タンク927B,967Bに流入し得る。
第4,第5タンク927B,967Bのそれぞれの底面部における左右方向略中央には、上方に延びる第4,第5プレート928B,968Bが設けられてもよい。第4,第5プレート928B,968Bの上端は、第4,第5タンク927B,967Bの上下方向略中央より下側に位置してもよい。
また、第4,第5タンク927B,967Bのそれぞれの底面部における第4,第5プレート928B,968Bよりも左側は、第1循環用配管としての配管L50,L56をそれぞれ介して、第4,第5ポンプ941B,981Bのそれぞれの入口に接続されてもよい。
第4,第5泡発生部935B,975Bは、第4,第5プレート928B,968Bの右側にそれぞれ設けられてもよい。第4,第5泡発生部935B,975Bは、多孔質の部材で構成されてもよい。第4,第5泡発生部935B,975Bは、第4,第5タンク927B,967Bの上面部を貫通する配管L43,L44をそれぞれ介して、窒素ガス供給部114に接続されてもよい。このような構成によって、窒素ガス供給部114から窒素ガスが第4,第5泡発生部935B,975Bに供給されると、第4,第5泡発生部935B,975Bは、孔936B,976Bから窒素ガスの泡937B,977Bを発生し得る。この泡937B,977Bが二次冷却水121を通過すること(窒素ガスによるバブリング)によって、二次冷却水121中の溶存酸素濃度が低下し得る。そして、当該溶存酸素濃度を低下させることによって、配管などの第4,第5冷却水温度制御装置920B,960Bを構成する金属が酸化されて腐食することを抑制し得る。
第4バルブ939Bは、配管L37における配管L38との分岐点よりも下流側に設けられてもよい。第5バルブ979Bは、配管L38に設けられてもよい。第4,第5バルブ939B,979Bは、第4,第5制御部948B,988Bの制御によって、それぞれ開状態と閉状態とを切り替えできるように構成されてもよい。
第4,第5バタフライバルブ940B,980Bは、配管L49,L55にそれぞれ設けられてもよい。
第4,第5フィルタ942B,982Bは、配管L50,L56にそれぞれ設けられてもよい。
第4,第5熱交換器943B,983Bの一次側冷却部944B,984Bのそれぞれの入口は、配管L32,L33を介して、PCW供給部111の出口に接続されてもよい。また、一次側冷却部944Bの出口は、配管L47、第4三方弁921B、配管L35を介して、PCW供給部111の入口に接続されてもよい。さらに、一次側冷却部984Bの出口は、配管L53、第5三方弁961B、配管L36,L35を介して、PCW供給部111の入口に接続されてもよい。このような構成によって、一次冷却水は、一次側冷却部944BとPCW供給部111との間、および一次側冷却部984BとPCW供給部111との間で循環し得る。
第4,第5制御部948B,988Bは、第4,第5流量計926B,966B、第4,第5上限リミットスイッチ932B,972B、第4,第5下限リミットスイッチ933B,973B、第4,第5温度センサ946B,986B、第4,第5タイマ947B,987Bからそれぞれ送信される信号に基づいて、第4,第5三方弁制御部925B,965B、第4,第5ヒータ電源938B,978B、第4,第5バルブ939B,979B、第4,第5ポンプ941B,981Bをそれぞれ制御してもよい。
3.2.2.1 第1冷却水温度制御装置における温度調節処理
図7は、第1冷却水温度制御装置における温度調節処理を示すフローチャートである。図8は、冷却水のヒータによる温度制御サブルーチンを示すフローチャートである。図9は、温度調節処理中における第1冷却水温度制御装置の動作を概略的に示す。図10は、冷却水の三方弁による温度制御サブルーチンを示すフローチャートである。
ここで、上限温度T1Hおよび下限温度T1Lで規定される温度範囲は、冷却水の目標温度である25℃を中心値とした範囲であってよい。例えば、上限温度T1Hは、25.1℃であってもよい。下限温度T1Lは、24.9℃であってもよい。
さらに、第1制御部916Aは、図9に示すように、配管L1,L9を介して、PCW供給部111から第1ポンプ908Aへ流入する冷却水131の供給量を最小にするとともに、金属含有部101から配管L4,L15を介して第1ポンプ908Aへ流入する冷却水132の供給量を最大にするように、第1三方弁901Aを制御してもよい(ステップS12)。このとき、第1制御部916Aは、第1流入部902Aから流出部903Aへの流路を閉じるとともに、第2流入部904Aから流出部903Aへの流路を全開にするための信号を、第1三方弁制御部905Aへ送信してもよい。
そして、第1制御部916Aは、ステップS14において設定時間K1を経過していないと判断した場合、ステップS14の処理を再度行い、設定時間K1を経過したと判定した場合、第1ポンプ908Aへ信号を送信して、第1ポンプ908Aを駆動してもよい(ステップS15)。この第1ポンプ908Aの駆動によって、配管L4,L15,L9,L16、金属含有部101の間において、PCW供給部111から冷却水が供給されることなく、制御開始時に冷却水132,133として存在していたPCWが循環し得る。そして、当該PCWが冷却水133として配管L16を通過するごとに、当該冷却水133の温度が上昇し得る。
一方、第1制御部916Aは、ステップS17において、下限温度T1L以上かつ上限温度T1H以下でないと判定した場合、測定温度T1が下限温度T1L未満か否かを判定してもよい(ステップS19)。そして、第1制御部916Aは、ステップS19において、下限温度T1L未満であると判定した場合、第1ヒータ909Aの電流値を上げて(ステップS20)、ステップS17の処理を行ってもよい。このステップS20の制御によって、冷却水133の温度が下限温度T1L以上に上がり得る。
また、第1制御部916Aは、ステップS19において、下限温度T1L未満でないと判断した場合、測定温度T1が上限温度T1Hを超えていると見なして、第1ヒータ909Aの電流値を下げてもよい(ステップS21)。このステップS21の制御によって、冷却水133の温度が上限温度T1H未満に下がり得る。この後、第1制御部916Aは、ステップS17の処理を行ってもよい。
以上の処理によって、下限温度T1L以上、上限温度T1H以下の温度に調整された冷却水133が、金属含有部101に供給され得る。
以上の処理によって、下限温度T1L以上、上限温度T1H以下の温度に調整された冷却水133が、金属含有部101に供給され得る。
以下、第2冷却水温度制御装置920Aにおける温度調節処理について説明する。なお、第3,第4,第5冷却水温度制御装置960A,920B,960Bについては、第2冷却水温度制御装置920Aと同様の処理が行われるため、説明を省略あるいは簡略にする。
図11および図12は、二次冷却水の注入処理を示すフローチャートである。
まず、二次冷却水循環経路(第2タンク927A、配管L20、配管L21、二次側冷却部945A、配管L22、第1アルミニウム含有部102、配管L19で構成される二次冷却水の循環経路)の全体に二次冷却水が注入されていない状態において、第2制御部948Aは、図11に示すように、第2タイマ947Aをリセットし(ステップS41)、第2バルブ939Aを開いて、通常水供給部112から通常水を二次冷却水として第2タンク927Aへ注入してもよい(ステップS42)。次に、第2制御部948Aは、第2上限リミットスイッチ932Aからの信号に基づいて、第2フロート931Aが第2上限リミットスイッチ932Aに接触したか否か、すなわち二次冷却水120の液面が上限に到達したか否かを判定してもよい(ステップS43)。
第2制御部948Aは、ステップS43において上限に到達していないと判定した場合、ステップS43の処理を再度実施し、上限に到達したと判定した場合、第2バルブ939Aを閉じて、二次冷却水の注入を停止してもよい(ステップS44)。
なお、ステップS44の処理の終了時点では、第2タンク927A、配管L20、配管L21、二次側冷却部945Aに二次冷却水120が存在し得る。
そして、第2制御部948Aは、二次冷却水が配管L19を介して第2タンク927Aに戻ったか否かを判定してもよい。具体的に、第2制御部948Aは、計測時間M2が予め設定された設定時間K2を経過していないか否かを判定してもよい(ステップS47)。設定時間K2は、二次冷却水が注入されていない状態の二次冷却水循環経路に二次冷却水を注入し始めてから、二次冷却水循環経路の全体に二次冷却水を注入し終えるまでの時間よりも、長い時間に設定されてもよい。
そして、第2制御部948Aは、ステップS48において下限に到達していないと判定した場合、ステップS47の処理を再度実施してもよい。一方、第2制御部948Aは、ステップS48において下限に到達したと判定した場合、第2ポンプ941Aを停止してもよい(ステップS49)。第2ポンプ941Aが停止すると、二次冷却水の循環が停止するため、通常水供給部112から第2タンク927Aへ新しい二次冷却水を追加して溜めることが可能な状態になり得る。
この後、第2制御部948Aは、二次冷却水循環経路に二次冷却水を追加するために、ステップS42の処理を行ってもよい。
そして、第2制御部948Aは、二次冷却水を通常水供給部112から第2タンク927Aへ注入し(ステップS51)、二次冷却水120の液面が上限に到達したか否かを判定してもよい(ステップS52)。第2制御部948Aは、ステップS52において上限に到達していないと判定した場合、ステップS52の処理を再度実施し、上限に到達したと判定した場合、二次冷却水の注入を停止してもよい(ステップS53)。
以上の処理によって、二次冷却水循環経路の全体に二次冷却水が注入され得る。
図13は、第2〜第5冷却水温度制御装置における温度調節処理を示すフローチャートである。図14は、二次冷却水のヒータによる温度制御サブルーチンを示すフローチャートである。図15は、温度調節処理中における第2〜第5冷却水温度制御装置の動作を概略的に示す。図16は、一次冷却水の三方弁による温度制御サブルーチンを示すフローチャートである。
ここで、上限温度T2Hおよび下限温度T2Lで規定される温度範囲は、二次冷却水の目標温度である25℃を中心値とした範囲である。例えば、上限温度T2Hは、25.1℃であってもよい。下限温度T2Lは、24.9℃であってもよい。
そして、第2制御部948Aは、ステップS74において設定時間K3を経過していないと判定した場合、ステップS74の処理を再度行い、設定時間K3を経過したと判定した場合、第2ポンプ941Aを駆動してもよい(ステップS75)。この第2ポンプ941Aの駆動によって、二次冷却水が二次冷却水循環経路を循環し得る。そして、二次冷却水が第2タンク927Aを通過するごとに、当該二次冷却水の温度が上昇し得る。
一方、第2制御部948Aは、ステップS77において、下限温度T2L以上かつ上限温度T2H以下でないと判定した場合、測定温度T2が下限温度T2L未満か否かを判定してもよい(ステップS79)。そして、第2制御部948Aは、ステップS79において、下限温度T2L未満であると判定した場合、第2ヒータ934Aの電流値を上げることで二次冷却水の温度を上げ(ステップS80)、ステップS77の処理を行ってもよい。
また、第2制御部948Aは、ステップS79において、下限温度T2L未満でないと判定した場合、測定温度T2が上限温度T2Hを超えていると見なして、第2ヒータ934Aの電流値を下げることで二次冷却水の温度を下げ(ステップS81)、ステップS77の処理を行ってもよい。
以上の処理によって、下限温度T2L以上、上限温度T2H以下の温度に調整された二次冷却水が、第1アルミニウム含有部102に供給され得る。
第2制御部948Aは、ステップS93において、下限温度T2L以上かつ上限温度T2H以下であると判定した場合、第2熱交換器943Aに流入する一次冷却水135の量、および、配管L18を介して第2三方弁921Aに流入する一次冷却水136の量を変化させず(ステップS94)、一次冷却水の第2三方弁921Aによる温度制御サブルーチンを終了し得る。このステップS94においては、二次冷却水との熱交換に利用される一次冷却水135の量が変化しないため、二次冷却水の温度が、下限温度T2L以上かつ上限温度T2H以下に維持され得る。
以上の処理によって、下限温度T2L以上、上限温度T2H以下の温度に調整された二次冷却水が、第1アルミニウム含有部102に供給され得る。
また、第4,第5冷却水温度制御装置920B,960Bは、超純水を二次冷却水として用いて上述の処理を行い、第2アルミニウム含有部105および第2銅含有部106の温度を調節してもよい。第4,第5冷却水温度制御装置920B、960Bは、図13に示すステップS61の処理の前に第4,第5泡発生部935B,975Bによる窒素ガスのバブリングを開始して、ステップS63の処理後に窒素ガスのバブリングを終了してもよい。窒素ガスのバブリングの開始タイミング、終了タイミングについては、温度調節処理中であれば、いずれのタイミングであってもよい。
また、第1冷却水温度制御装置900Aに第1ヒータ909Aおよび第1ヒータ電源910Aを設けなくてもよい。
3.3.1 構成
図17は、第2実施形態に係る第2冷却水温度制御装置の第2循環調節部の構成を概略的に示す。
第2実施形態の第2冷却水温度制御装置920Cを構成する第2循環調節部929Cと第1実施形態の第2循環調節部929Aとの相違点は、図17に示すように、第2循環調節部929Cが第2筒930A、第2フロート931A、第2上限リミットスイッチ932A、第2下限リミットスイッチ933A、第2ヒータ934A、第2制御部948Aを備えないことと、第2循環調節部929Cが第2ヒータ934C、第2制御部948C、水量検出部としての上限検出センサ949C、水量検出部としての下限検出センサ950Cを備えたこととであってもよい。
第2ヒータ934Cは、第2ヒータ電源938Aに接続されてもよい。
上限検出センサ949Cは、第2タンク927A内の中央よりも上側に設けられてもよい。下限検出センサ950Cは、第2タンク927A内の中央よりも下側に設けられてもよい。上限検出センサ949Cおよび下限検出センサ950Cは、それぞれ第2制御部948Cに接続されてもよい。上限検出センサ949Cおよび下限検出センサ950Cは、二次冷却水120が触れていることを検知して、当該検知した旨の信号(接触検知信号)を第2制御部948Cに送信してもよい。
そして、第2制御部948Cは、第1実施形態と同様の図11〜図14、図16に示すような処理を行ってもよい。
なお、第1実施形態の第2,第3,第4,第5循環調節部929A,969A,929B,969Bの代わりに、図17に示す構成を適用してもよい。
Claims (2)
- 一次冷却水により温度が調節された二次冷却水を用いて温度調節対象部を冷却するための冷却水温度制御装置であって、
一次冷却水と二次冷却水とを熱交換させるための熱交換器と、
二次冷却水を溜めるためのタンクと、
前記タンクと二次冷却水供給部とを接続するための注入用配管と、
前記注入用配管を介して、前記二次冷却水供給部から前記タンクに注入する二次冷却水の流量を調節するためのバルブと、
前記タンクに溜めた二次冷却水の量を検出するための水量検出部と、
前記熱交換器における二次冷却水の入口と前記タンクとを接続するための第1循環用配管と、
前記熱交換器における二次冷却水の出口と前記温度調節対象部における二次冷却水の入口とを接続するための第2循環用配管と、
前記温度調節対象部における二次冷却水の出口と前記タンクとを接続するための第3循環用配管と、
前記タンクに溜めた二次冷却水を、前記熱交換器と前記温度調節対象部と前記タンクとの間で循環させるためのポンプと、
前記ポンプの停止中に前記バルブを開き、前記水量検出部による検出結果が上限量となった場合に前記バルブを閉じて前記ポンプを駆動し、前記水量検出部による検出結果が下限量となった場合に前記ポンプを停止する制御部と、
を備える冷却水温度制御装置。 - 前記タンクに溜めた二次冷却水に窒素を導入するための窒素導入部をさらに備える、
請求項1記載の冷却水温度制御装置。
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