JP7029979B2

JP7029979B2 - 温度制御装置、温度制御方法、および荷電粒子線装置

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Publication number: JP7029979B2
Application number: JP2018031107A
Authority: JP
Inventors: 満羽持
Original assignee: Jeol Ltd
Current assignee: Jeol Ltd
Priority date: 2018-02-23
Filing date: 2018-02-23
Publication date: 2022-03-04
Anticipated expiration: 2038-02-23
Also published as: JP2019143946A

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。

電子顕微鏡や電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、電子顕微鏡や電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、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、高い温度安定性が要求される。

例えば、特許文献１には、コンプレッサー、凝縮器、冷却用膨張弁、および熱交換器を有するとともに、冷却用膨張弁で低圧にされた冷媒にコンプレッサーで高圧にされた高温の冷媒を混合するホットガス用膨張弁を具備した冷凍機を用いて、温調対象に供給する制御媒体の温度を設定温度に制御する方法が開示されている。

特許文献１に記載された温度制御方法では、温調対象に供給される制御媒体の温度を検知する温度センサーを配置して、この温度センサーによる検知結果に応じて、冷却用膨張弁の開度とホットガス用膨張弁の開度を互いに反比例するように制御している。これにより、熱交換器に供給される冷媒の量を一定に調整している。この結果、一次側循環回路の内部を循環する冷媒の循環量を一定に維持することができ、コンプレッサーの仕事量を一定に維持してその作動を安定させている。

特開２０１６－８４９７２号公報

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。

本発明の目的は、温度安定性に優れた温度制御装置、温度制御方法、および荷電粒子線装置を提供することにある。

本発明に係る温度制御装置の一態様は、
循環する流体を加熱するヒーターと、
前記流体を冷却する冷却装置と、
前記流体の温度を測定する温度センサーと、
前記流体の温度の測定結果に基づいて、前記流体の温度を制御する制御部と、
を含み、
前記冷却装置は、
前記流体と冷媒との間の熱交換により前記流体を冷却する蒸発器と、
前記蒸発器を通過した冷媒を圧縮する圧縮器と、
前記圧縮器で圧縮された冷媒を冷却し凝縮させる凝縮器と、
前記圧縮器で圧縮された冷媒を前記蒸発器に供給する第１流量調整弁と、
前記凝縮器で冷却された冷媒を減圧して前記蒸発器に供給する第２流量調整弁と、
を有し、
前記制御部は、
前記測定結果と設定温度との温度偏差に基づいて、前記ヒーターを制御する処理と、
前記ヒーターの出力が設定された上限出力値に達した場合に、前記第１流量調整弁を第１開度ステップだけ開き、かつ、前記ヒーターの出力を第１出力値だけ低減する処理と、
前記第１流量調整弁の開度が設定された上限開度に達した場合に、前記第２流量調整弁を第２開度ステップだけ閉じ、かつ、前記第１流量調整弁を第３開度ステップだけ閉じる処理と、
を行い、
前記上限開度は、前記第２流量調整弁の開度ごとに設定され、
前記制御部は、前記温度偏差に基づいて、前記第１出力値を設定する。
本発明に係る温度制御装置の一態様は、
循環する流体を加熱するヒーターと、
前記流体を冷却する冷却装置と、
前記流体の温度を測定する温度センサーと、
前記流体の温度の測定結果に基づいて、前記流体の温度を制御する制御部と、
を含み、
前記冷却装置は、
前記流体と冷媒との間の熱交換により前記流体を冷却する蒸発器と、
前記蒸発器を通過した冷媒を圧縮する圧縮器と、
前記圧縮器で圧縮された冷媒を冷却し凝縮させる凝縮器と、
前記圧縮器で圧縮された冷媒を前記蒸発器に供給する第１流量調整弁と、
前記凝縮器で冷却された冷媒を減圧して前記蒸発器に供給する第２流量調整弁と、
を有し、
前記制御部は、
前記測定結果と設定温度との温度偏差に基づいて、前記ヒーターを制御する処理と、
前記ヒーターの出力が設定された上限出力値に達した場合に、前記第１流量調整弁を第１開度ステップだけ開き、かつ、前記ヒーターの出力を第１出力値だけ低減する処理と、
前記第１流量調整弁の開度が設定された上限開度に達した場合に、前記第２流量調整弁を第２開度ステップだけ閉じ、かつ、前記第１流量調整弁を第３開度ステップだけ閉じる処理と、
を行い、
前記上限開度は、前記第２流量調整弁の開度ごとに設定され、
前記制御部は、前記温度偏差に基づいて、前記第１流量調整弁を前記第１開度ステップだけ開く処理を行った後のインターバル時間を設定する。
本発明に係る温度制御装置の一態様は、
循環する流体を加熱するヒーターと、
前記流体を冷却する冷却装置と、
前記流体の温度を測定する温度センサーと、
前記流体の温度の測定結果に基づいて、前記流体の温度を制御する制御部と、
を含み、
前記冷却装置は、
前記流体と冷媒との間の熱交換により前記流体を冷却する蒸発器と、
前記蒸発器を通過した冷媒を圧縮する圧縮器と、
前記圧縮器で圧縮された冷媒を冷却し凝縮させる凝縮器と、
前記圧縮器で圧縮された冷媒を前記蒸発器に供給する第１流量調整弁と、
前記凝縮器で冷却された冷媒を減圧して前記蒸発器に供給する第２流量調整弁と、
を有し、
前記制御部は、
前記測定結果と設定温度との温度偏差に基づいて、前記ヒーターを制御する処理と、
前記ヒーターの出力が設定された上限出力値に達した場合に、前記第１流量調整弁を第１開度ステップだけ開き、かつ、前記ヒーターの出力を第１出力値だけ低減する処理と、
前記第１流量調整弁の開度が設定された上限開度に達した場合に、前記第２流量調整弁を第２開度ステップだけ閉じ、かつ、前記第１流量調整弁を第３開度ステップだけ閉じる処理と、
を行い、
前記上限開度は、前記第２流量調整弁の開度ごとに設定され、
前記制御部は、前記温度偏差に基づいて、前記第２流量調整弁を前記第２開度ステップだけ閉じる処理を行った後のインターバル時間を設定する。

このような温度制御装置では、制御部が上記の処理を行うため、優れた温度安定性を有することができる。さらに、このような温度制御装置では、第１流量調整弁の上限開度が第２流量調整弁の開度ごとに設定されているため、高い冷却能力を発揮でき、かつ、冷却装置を安定して動作させることができる。

本発明に係る温度制御装置の一態様は、
循環する流体を加熱するヒーターと、
前記流体を冷却する冷却装置と、
前記流体の温度を測定する温度センサーと、
前記流体の温度の測定結果に基づいて、前記流体の温度を制御する制御部と、
を含み、
前記冷却装置は、
前記流体と冷媒との間の熱交換により前記流体を冷却する蒸発器と、
前記蒸発器を通過した冷媒を圧縮する圧縮器と、
前記圧縮器で圧縮された冷媒を冷却し凝縮させる凝縮器と、
前記圧縮器で圧縮された冷媒を前記蒸発器に供給する第１流量調整弁と、
前記凝縮器で冷却された冷媒を減圧して前記蒸発器に供給する第２流量調整弁と、
を有し、
前記制御部は、
前記測定結果と設定温度との温度偏差に基づいて、前記ヒーターを制御する処理と、
前記ヒーターの出力が設定された上限出力値に達した場合に、前記第１流量調整弁を第１開度ステップだけ開き、かつ、前記ヒーターの出力を第１出力値だけ低減する処理と、
前記第１流量調整弁の開度が設定された上限開度に達した場合に、前記第２流量調整弁を第２開度ステップだけ閉じ、かつ、前記第１流量調整弁を第３開度ステップだけ閉じる処理と、
を行い、
前記制御部は、前記温度偏差に基づいて、前記第１開度ステップ、前記第２開度ステップ、および前記第３開度ステップを設定する。

このような温度制御装置では、制御部が上記の処理を行うため、優れた温度安定性を有することができる。さらに、このような温度制御装置では、流体と冷媒との温度偏差に基づいて、第１開度ステップ、第２開度ステップ、および第３開度ステップを設定するため、温度偏差が大きい場合には高速な応答を得ることができ、温度偏差が小さい場合には過渡応答を抑制できる。

本発明に係る温度制御方法の一態様は、
循環する流体を加熱するヒーターと、
前記流体を冷却する冷却装置と、
前記流体の温度を測定する温度センサーと、
を含み、
前記冷却装置は、
前記流体と冷媒との間の熱交換により前記流体を冷却する蒸発器と、
前記蒸発器を通過した冷媒を圧縮する圧縮器と、
前記圧縮器で圧縮された冷媒を冷却し凝縮させる凝縮器と、
前記圧縮器で圧縮された冷媒を前記蒸発器に供給する第１流量調整弁と、
前記凝縮器で冷却された冷媒を減圧して前記蒸発器に供給する第２流量調整弁と、
を有する温度制御装置を用いた温度制御方法であって、
前記流体の温度と設定温度との温度偏差に基づいて、前記ヒーターを制御する工程と、
前記ヒーターの出力が設定された上限出力値に達した場合に、前記第１流量調整弁を第１開度ステップだけ開き、かつ、前記ヒーターの出力を第１出力値だけ低減する工程と、
前記第１流量調整弁の開度が設定された上限開度に達した場合に、前記第２流量調整弁を第２開度ステップだけ閉じ、かつ、前記第１流量調整弁を第３開度ステップだけ閉じる工程と、
を含み、
前記上限開度は、前記第２流量調整弁の開度ごとに設定され、
前記温度偏差に基づいて、前記第１出力値を設定する。
本発明に係る温度制御方法の一態様は、
循環する流体を加熱するヒーターと、
前記流体を冷却する冷却装置と、
前記流体の温度を測定する温度センサーと、
を含み、
前記冷却装置は、
前記流体と冷媒との間の熱交換により前記流体を冷却する蒸発器と、
前記蒸発器を通過した冷媒を圧縮する圧縮器と、
前記圧縮器で圧縮された冷媒を冷却し凝縮させる凝縮器と、
前記圧縮器で圧縮された冷媒を前記蒸発器に供給する第１流量調整弁と、
前記凝縮器で冷却された冷媒を減圧して前記蒸発器に供給する第２流量調整弁と、
を有する温度制御装置を用いた温度制御方法であって、
前記流体の温度と設定温度との温度偏差に基づいて、前記ヒーターを制御する工程と、
前記ヒーターの出力が設定された上限出力値に達した場合に、前記第１流量調整弁を第１開度ステップだけ開き、かつ、前記ヒーターの出力を第１出力値だけ低減する工程と、
前記第１流量調整弁の開度が設定された上限開度に達した場合に、前記第２流量調整弁を第２開度ステップだけ閉じ、かつ、前記第１流量調整弁を第３開度ステップだけ閉じる工程と、
前記温度偏差に基づいて、前記第１流量調整弁を前記第１開度ステップだけ開く工程を行った後のインターバル時間を設定する工程と、
を含み、
前記上限開度は、前記第２流量調整弁の開度ごとに設定されている。
本発明に係る温度制御方法の一態様は、
循環する流体を加熱するヒーターと、
前記流体を冷却する冷却装置と、
前記流体の温度を測定する温度センサーと、
を含み、
前記冷却装置は、
前記流体と冷媒との間の熱交換により前記流体を冷却する蒸発器と、
前記蒸発器を通過した冷媒を圧縮する圧縮器と、
前記圧縮器で圧縮された冷媒を冷却し凝縮させる凝縮器と、
前記圧縮器で圧縮された冷媒を前記蒸発器に供給する第１流量調整弁と、
前記凝縮器で冷却された冷媒を減圧して前記蒸発器に供給する第２流量調整弁と、
を有する温度制御装置を用いた温度制御方法であって、
前記流体の温度と設定温度との温度偏差に基づいて、前記ヒーターを制御する工程と、
前記ヒーターの出力が設定された上限出力値に達した場合に、前記第１流量調整弁を第１開度ステップだけ開き、かつ、前記ヒーターの出力を第１出力値だけ低減する工程と、
前記第１流量調整弁の開度が設定された上限開度に達した場合に、前記第２流量調整弁を第２開度ステップだけ閉じ、かつ、前記第１流量調整弁を第３開度ステップだけ閉じる工程と、
前記温度偏差に基づいて、前記第２流量調整弁を前記第２開度ステップだけ閉じる工程を行った後のインターバル時間を設定する工程と、
を含み、
前記上限開度は、前記第２流量調整弁の開度ごとに設定されている。

このような温度制御方法は、後述するように、温度安定性に優れている。さらに、このような温度制御方法では、第１流量調整弁の上限開度が第２流量調整弁の開度ごとに設定されているため、高い冷却能力を発揮でき、かつ、冷却装置を安定して動作させることができる。

本発明に係る温度制御方法の一態様は、
循環する流体を加熱するヒーターと、
前記流体を冷却する冷却装置と、
前記流体の温度を測定する温度センサーと、
を含み、
前記冷却装置は、
前記流体と冷媒との間の熱交換により前記流体を冷却する蒸発器と、
前記蒸発器を通過した冷媒を圧縮する圧縮器と、
前記圧縮器で圧縮された冷媒を冷却し凝縮させる凝縮器と、
前記圧縮器で圧縮された冷媒を前記蒸発器に供給する第１流量調整弁と、
前記凝縮器で冷却された冷媒を減圧して前記蒸発器に供給する第２流量調整弁と、
を有する温度制御装置を用いた温度制御方法であって、
前記流体の温度と設定温度との温度偏差に基づいて、前記ヒーターを制御する工程と、
前記ヒーターの出力が設定された上限出力値に達した場合に、前記第１流量調整弁を第１開度ステップだけ開き、かつ、前記ヒーターの出力を第１出力値だけ低減する工程と、
前記第１流量調整弁の開度が設定された上限開度に達した場合に、前記第２流量調整弁を第２開度ステップだけ閉じ、かつ、前記第１流量調整弁を第３開度ステップだけ閉じる工程と、
を含み、
前記温度偏差に基づいて、前記第１開度ステップ、前記第２開度ステップ、および前記第３開度ステップを設定する。

このような温度制御方法は、後述するように、温度安定性に優れている。さらに、このような温度制御方法では、流体と冷媒との温度偏差に基づいて、第１開度ステップ、第２開度ステップ、および第３開度ステップを設定するため、温度偏差が大きい場合には高速な応答を得ることができ、温度偏差が小さい場合には過渡応答を抑制できる。

本発明に係る荷電粒子線装置の一態様は、
前記温度制御装置の一態様を含む。

このような荷電粒子線装置では、前記温度制御装置の一態様を含むため、安定した動作が可能である。

実施形態に係る温度制御装置の構成を示す図。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。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。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。クールガスバルブおよびホットガスバルブの開度に応じた冷凍能力を示す図。ホットガスバルブの開度およびクールガスバルブの開度を制限する手法を模式的に示す図。ホットガスバルブの開度およびクールガスバルブの開度の制御の様子を示す図。ホットガスバルブの開度およびクールガスバルブの開度の制御の様子を示す図。実施形態に係る温度制御装置の処理の一例を示すフローチャート。

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。

１．温度制御装置
まず、本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、本実施形態に係る温度制御装置１００の構成を示す図である。

温度制御装置１００は、循環水の温度を制御して、冷却対象の温度を制御する装置である。

図示の例では、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（Transmission Electron Microscope、ＴＥＭ）、走査透過電子顕微鏡（Scanning Transmission Electron Microscope、ＳＴＥＭ）、走査電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope、ＳＥＭ）等である。また、荷電粒子線装置１０００は、ＦＩＢ（Focused Ion Beam）加工装置等であってもよい。

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が複数あってもよい。

温度制御装置１００は、図１に示すように、送水流路１０ａと、戻水流路１０ｂと、ポ
ンプ２０と、冷却装置３０と、ヒーター４０と、温度センサー５０と、制御部６０と、を含む。

送水流路１０ａ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１０ａには、第１熱交換器２ａおよび第２熱交換器２ｂで温度調整された循環水が流れる。送水流路１０ａ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。循環水は、送水流路１０ａから流路１００２を通って冷却対象１０１０に供給される。

戻水流路１０ｂ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、第１熱交換器２ａおよび第２熱交換器２ｂに導くための流路である。戻水流路１０ｂは、冷却対象１０１０を流通した循環水を、第１熱交換器２ａおよび第２熱交換器２ｂに導く。

送水流路１０ａ、流路１００２、および戻水流路１０ｂ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。

ポンプ２０は、循環水を送るための送水ポンプである。ポンプ２０によって、送水流路１０ａ、流路１００２、および戻水流路１０ｂからなる循環流路に循環水を循環させることができる。

冷却装置３０は、循環水を冷却する。冷却装置３０は、循環水を冷却するための冷媒を循環させている。冷却装置３０は、循環式の冷却装置であり、液化された冷媒を気化および膨張させて冷却する。冷却装置３０は、例えば、冷凍機である。冷却装置３０は、冷媒流路３０２と、コンプレッサー（圧縮器）３０４と、凝縮器３０６と、ホットガスバルブ３０８（第１流量調整弁）と、クールガスバルブ３１０（第２流量調整弁）と、第１熱交換器２ａとして機能する蒸発器３１２と、を含んで構成されている。

冷媒流路３０２は、冷媒を循環させるための流路である。

コンプレッサー３０４は、蒸発器３１２を通過した冷媒を圧縮する。コンプレッサー３０４は、蒸発器３１２において循環水との熱交換により温度が上昇した冷媒（冷媒ガス）を圧縮する。これにより、冷媒の温度が上昇する（断熱圧縮）。コンプレッサー３０４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３０６に送られる。

凝縮器３０６は、コンプレッサー３０４で高温となった冷媒ガスを冷却し凝縮させる。これにより、冷媒ガスは液化する。凝縮器３０６は、冷媒ガスと冷却水供給流路３０７を流れる冷却水との熱交換により、冷媒ガスを冷却し液化する。冷却水供給流路３０７を流れる冷却水は、例えば、温度制御装置１００の外部から供給される。凝縮器３０６で液化した冷媒は、クールガスバルブ３１０に送られる。

クールガスバルブ３１０は、液化した冷媒を減圧して蒸発器３１２に供給する。液化した冷媒を減圧することによって、例えば、冷媒を低温のガスとする（断熱膨張）。クールガスバルブ３１０を開くほど（すなわち開度が大きくなるほど）、低温の冷媒の供給量は多くなる。クールガスバルブ３１０の開度は、制御部６０によって制御される。クールガスバルブ３１０で低温のガスとなった冷媒は、蒸発器３１２に供給される。

ホットガスバルブ３０８は、コンプレッサー３０４で圧縮されて高温となった冷媒（冷媒ガス）の一部を蒸発器３１２に供給する。ホットガスバルブ３０８によって、クールガ
スバルブ３１０で低温のガスとなった冷媒と、コンプレッサー３０４で圧縮されて高温となった冷媒と、の混合比を調整することができる。ホットガスバルブ３０８を開くほど（すなわち開度が大きくなるほど）、高温の冷媒の供給量は多くなる。ホットガスバルブ３０８の開度は、制御部６０によって制御される。

蒸発器３１２は、第１熱交換器２ａとして機能する。第１熱交換器２ａでは、冷却装置３０を循環する冷媒と循環水との間で熱交換が行われ、循環水が冷却される。蒸発器３１２では、冷媒が気化することで周囲から熱を奪うことを利用して、循環水を冷却する。蒸発器３１２内には、戻水流路１０ｂと、冷却装置３０の冷媒流路３０２と、が通っている。蒸発器３１２では、冷媒流路３０２を通る冷媒と戻水流路１０ｂを通る循環水との間で熱交換が行われる。蒸発器３１２で冷却された循環水は、第２熱交換器２ｂに送られる。

ヒーター４０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４０の発熱量は、ヒーター電源４２を制御部６０で制御することで制御される。

第２熱交換器２ｂでは、ヒーター４０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。第２熱交換器２ｂには、ヒーター４０が内蔵されている。第２熱交換器２ｂでは、ヒーター４０と戻水流路１０ｂを通る循環水との間で熱交換が行われる。第２熱交換器２ｂで加熱されて温度調整された循環水は、送水流路１０ａを通って冷却対象１０１０に送られる。

温度センサー５０は、送水流路１０ａに設けられている。温度センサー５０は、第１熱交換器２ａおよび第２熱交換器２ｂで温度調整され冷却対象１０１０に送られる循環水の温度を測定する。温度センサー５０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５０は、循環水の温度の測定結果の情報を制御部６０に送る。

制御部６０は、ヒーター４０、ホットガスバルブ３０８、およびクールガスバルブ３１０を制御する。制御部６０の処理については後述する。制御部６０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、制御部６０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）が記憶装置（図示せず）に記憶された制御プログラムを実行することによって、後述される制御を行うように構成されていてもよい。

ここで、ヒーター４０は、ホットガスバルブ３０８よりも温度制御分解能（循環水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３０８は、クールガスバルブ３１０よりも温度制御分解能が高い。温度制御分解能は、熱量の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４０は、ホットガスバルブ３０８よりも高精度に温度制御することができる。また、ホットガスバルブ３０８は、クールガスバルブ３１０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３０８の開度を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３１０の開度を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。

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。

温度制御装置１００は、温度制御された循環水をポンプ２０で冷却対象１０１０に送り、冷却対象１０１０の温度を制御する。循環水は、第１熱交換器２ａで冷却され、第２熱交換器２ｂで加熱される。

第１熱交換器２ａ内の冷媒流路３０２を流れる低温の冷媒ガスは、第１熱交換器２ａ（蒸発器３１２）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３０４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３０６内の冷却水供給流路３０７を流れる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３１０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３１０を開くほど低温の冷媒ガスの供給量が多くなる。

一方、コンプレッサー３０４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３０８を介して、クールガスバルブ３１０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３０８を開くほど、蒸発器３１２に供給される高温の冷媒ガスの量が多くなる。クールガスバルブ３１０の開度とホットガスバルブ３０８の開度を制御することによって、第１熱交換器２ａを流れる冷媒ガスの温度と流量を調整できる。

第１熱交換器２ａの後段の第２熱交換器２ｂ内には、ヒーター４０が内蔵されており、戻水流路１０ｂを流れる循環水とヒーター４０との間で熱交換が行われる。

制御部６０は、温度センサー５０で測定された循環水の温度と指令温度（設定温度）との偏差に基づいて、ヒーター電源４２の出力を制御する。さらに、制御部６０は、クールガスバルブ３１０の開度、およびホットガスバルブ３０８の開度を制御する。これにより、循環水の温度が指令温度で安定するように循環水の温度を制御する。制御部６０の処理については、以下の「３．制御部の処理」で説明する。

３．制御部の処理
制御部６０は、後述する第１処理、第２処理、および第３処理を行うことで、循環水の温度を指令温度（設定温度）で安定させる。以下、第１処理、第２処理、および第３処理について説明する。

３．１．第１処理
制御部６０は、温度センサー５０で測定された循環水の温度の測定結果に基づいてヒーター４０を動作させ、かつ、ホットガスバルブ３０８の開度およびクールガスバルブ３１０の開度を保持する第１処理を行う。

制御部６０は、循環水の温度と指令温度（設定温度）との偏差に基づいて、ヒーター電源４２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（Proportional Integral Derivative）補償器を用いる。循環水の温度は、温度センサー５０の測定結果である。

このとき、制御部６０は、ホットガスバルブ３０８の開度およびクールガスバルブ３１０の開度を保持する。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、制御部６０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。

図２は、制御部６０の第１処理の一例を説明するための、ヒーター４０、ホットガスバルブ３０８、クールガスバルブ３１０の動作イメージ図である。なお、図２は、循環水の指令温度を上げた場合であって、循環水の指令温度の変化が比較的小さい場合（ヒーター４０の温度制御範囲内の場合）である。なお、図２に示すヒーター出力、ホットガスバルブ３０８の開度、およびクールガスバルブ３１０の開度は、一例であり、この値に限定されない。また、後述する図３および図４に示すヒーター出力、ホットガスバルブ３０８の開度、およびクールガスバルブ３１０の開度についても同様である。

図２に示すように、初期状態では、ヒーター４０の出力が５０％、ホットガスバルブ３０８の開度が５０％、クールガスバルブ３１０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、制御部６０は、循環水の温度と指令温度との偏差に基づいて、ＰＩＤ制御される。このとき、制御部６０は、ホットガスバルブ３０８の開度およびクールガスバルブ３１０の開度を５０％に保持する。第１処理の結果、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。

３．２．第２処理
制御部６０は、ヒーター４０の出力が設定された上限出力値または設定された下限出力値に達した場合に、ホットガスバルブ３０８の開度を変化させるとともに、ヒーター４０をホットガスバルブ３０８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第２処理を行う。

ここで、ホットガスバルブ３０８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４０を動作させるとは、例えば、ホットガスバルブ３０８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４０の出力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３０８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４０の出力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。

制御部６０は、例えば、ヒーター４０の出力が１００％（上限出力値）に達した場合、または０％（下限出力値）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３１０の開度は保持される。制御部６０は、例えば、ヒーター４０を制御するための制御信号から、ヒーター４０の出力の情報を取得する。

具体的には、制御部６０は、ヒーター４０の出力が１００％に達した場合、ホットガスバルブ３０８を設定された開度ステップＨＶ_１だけ開く処理を行う。制御部６０は、ホットガスバルブ３０８を開度ステップＨＶ_１だけ開く際に、ホットガスバルブ３０８を開度ステップＨＶ_１だけ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４０の出力を第１出力値だけ減少させる。制御部６０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。

一方、制御部６０は、ヒーター４０の出力が０％に達した場合、ホットガスバルブ３０８を設定された開度ステップＨＶ_２だけ閉じる処理を行う。制御部６０は、ホットガスバルブ３０８を開度ステップＨＶ_２だけ閉じる際に、ホットガスバルブ３０８を開度ステップＨＶ_２だけ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４０の出力を第２出力値だけ増加させる。制御部６０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。

なお、上限出力値は１００％に限定されない。例えば、上限出力値は、８０％程度であってもよい。また、下限出力値は０％に限定されない。例えば、下限出力値は、２０％程度であってもよい。

ここで、ホットガスバルブ３０８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、制御部６０は、ホットガスバルブ３０８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示すテーブルを参照して、上述した第２処理を行ってもよい。

なお、制御部６０は、ホットガスバルブ３０８の開度の変化による熱量変化を相殺する方向にヒーター４０を動作させれば、その相殺量（第１出力値、第２出力値）は特に限定
されない。ヒーター４０による熱量変化の相殺量は、ホットガスバルブ３０８の開度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い。

図３は、制御部６０の第２処理の一例を説明するための、ヒーター４０、ホットガスバルブ３０８、クールガスバルブ３１０の動作イメージ図である。なお、図３は、循環水の指令温度を上げた場合であって、指令温度の変化が図２の例に比べて大きい場合（ヒーター４０の温度制御範囲外であって、ホットガスバルブ３０８の温度制御範囲内の場合）である。

指令温度が初期値よりも高い温度に変更されると、制御部６０は、循環水の温度と指令温度との偏差に基づいてヒーター４０を動作させる第１処理を行う。これにより、図３に示すように、ヒーター４０の出力が増加し、循環水の温度が上昇する。

制御部６０は、ヒーター４０の出力が１００％（上限出力値）に到達すると、ホットガスバルブ３０８を開度ステップＨＶ_１だけ開くとともに、ホットガスバルブ３０８を開度ステップＨＶ_１だけ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４０の出力を第１出力値だけ減少させる第２処理を行う。この第２処理により、ヒーター４０の出力は減少するため、制御部６０は、再び、第１処理を行う。このとき、制御部６０は、ホットガスバルブ３０８およびクールガスバルブ３１０の開度を保持するため、ホットガスバルブ３０８は初期状態から開度ステップＨＶ_１だけ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。

３．３．第３処理
制御部６０は、ホットガスバルブ３０８の開度が設定された上限開度または下限開度に達した場合に、クールガスバルブ３１０の開度を変化させるとともに、ホットガスバルブ３０８をクールガスバルブ３１０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第３処理を行う。

具体的には、制御部６０は、ホットガスバルブ３０８の開度が上限開度になった場合、クールガスバルブ３１０を開度ステップＣＶ_１だけ閉じる処理を行う。制御部６０は、クールガスバルブ３１０を開度ステップＣＶ_１だけ閉じる際に、クールガスバルブ３１０を開度ステップＣＶ_１だけ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３０８を開度ステップＨＶ_３だけ閉じる。

一方、制御部６０は、ホットガスバルブ３０８の開度が下限開度になった場合、クールガスバルブ３１０を開度ステップＣＶ_２だけ開く処理を行う。制御部６０は、クールガスバルブ３１０を開度ステップＣＶ_２だけ開く際に、クールガスバルブ３１０を開度ステップＣＶ_２だけ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３０８を開度ステップＨＶ_４だけ開く。

ここで、クールガスバルブ３１０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、制御部６０は、クールガスバルブ３１０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示すテーブルを参照して、上述した第３処理を行ってもよい。

なお、制御部６０は、クールガスバルブ３１０の開度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３０８を動作させれば、その相殺量（開度ステップＨＶ_３、開度ステップＨＶ_４）は特に限定されない。ホットガスバルブ３０８による熱量変化の相殺量は、クールガスバルブ３１０の開度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い。

図４は、制御部６０の第３処理の一例を説明するための、ヒーター４０、ホットガスバルブ３０８、クールガスバルブ３１０の動作イメージ図である。なお、図４は、循環水の指令温度を上げた場合であって、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（ヒーター４０およびホットガスバルブ３０８の温度制御範囲外であって、クールガスバルブ３１０の温度制御範囲内の場合）である。

指令温度が初期値よりも高い温度に変更されると、制御部６０は、第１処理を行う。これにより、ヒーター４０の出力が増加する。そして、制御部６０は、ヒーター４０の出力が１００％（上限出力値）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４０の出力は減少し、制御部６０は、再び、第１処理を行う。

ここで、指令温度の変化が大きい場合、図４に示すように、制御部６０では、第１処理と第２処理とが繰り返される。

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３０８の開度が徐々に大きくなり、開度が上限開度になると、制御部６０は、クールガスバルブ３１０を開度ステップＣＶ_１だけ閉じるとともに、クールガスバルブ３１０を開度ステップＣＶ_１だけ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３０８を開度ステップＨＶ_３だけ減少させる第３処理を行う。そして、制御部６０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。

３．４．ホットガスバルブの開度の範囲およびクールガスバルブの開度の範囲
本実施形態では、ホットガスバルブ３０８の開度およびクールガスバルブ３１０の開度が制限されている。以下、その理由について説明する。

冷媒による冷凍能力は、コンプレッサー３０４によって減圧された蒸発器３１２における、冷媒の断熱膨張による温度低下量と冷媒の流量とによって大きく変化する。

図５は、クールガスバルブ３１０の開度（ＣＶ開度）およびホットガスバルブ３０８の開度（ＨＶ開度）に応じた冷凍能力を示す図である。図５において、縦軸は冷凍能力を示している。

まず、ホットガスバルブ３０８の開度が零の場合、すなわちホットガスバルブ３０８から蒸発器３１２に冷媒が供給されない状態で、クールガスバルブ３１０の開度を徐々に大きくする場合を考える。

クールガスバルブ３１０の開度が小さいうちは、開度を大きくするほど冷媒流量が増えるため、冷凍能力が高まる。しかしながら、冷媒流量が多くなると、コンプレッサー３０４の排気能力が追いつかずに蒸発器３１２内の圧力が高くなってしまう。すると、断熱膨張による冷媒の温度低下量が小さくなる。この結果、冷凍能力が下がってしまう。図５に示す冷凍能力の極大点を超えた場合には、冷凍能力を高めるために開度を大きくしているにも関わらず、冷凍能力は低下することとなり、制御が破綻してしまう可能性がある。

次に、ホットガスバルブ３０８の開度を徐々に大きくする場合について考える。ホットガスバルブ３０８を設けた目的は、高温の冷媒を低温の冷媒に混ぜることで、冷媒の温度を高くし、蒸発器３１２の冷凍能力が低下する方向に調整することである。ここで、ホットガスバルブ３０８を開くと、蒸発器３１２に供給される冷媒の流量が増える。そのため、冷凍能力の極大値を示すクールガスバルブ３１０の開度は、ホットガスバルブ３０８の
開度が大きいほど小さくなる。したがって、仮に、クールガスバルブ３１０の開度の上限をホットガスバルブ３０８の開度に関わらず一定とすると、十分な冷凍能力を発揮できなかったり、制御が破綻してしまったりする可能性がある。

一方、ホットガスバルブ３０８の開度が一定の状態で、徐々にクールガスバルブ３１０の開度を小さくする場合を考える。この場合、蒸発器３１２に供給される冷媒の流量が少なくなり冷凍能力が低下するが、コンプレッサー３０４の排気速度は一定であるため、蒸発器３１２内の圧力は低下する。すると、断熱膨張した冷媒の温度低下が大きくなり、蒸発器３１２内の温度が零下に達し、循環水が凍結する可能性がある。また、例えば、クールガスバルブ３１０の開度が大きい状態で、ホットガスバルブ３０８の開度を大きくすると、冷媒の供給量がコンプレッサー３０４の排気速度を上回り、冷媒が気化しなくなる場合がある。コンプレッサー３０４が液体状の冷媒を圧縮するとコンプレッサー３０４が故障する。故障を防ぐためには、ホットガスバルブ３０８およびクールガスバルブ３１０からの冷媒の供給量（総量）に制限を設ける、つまり、ホットガスバルブ３０８の開度およびクールガスバルブ３１０の開度の組み合わせに制限を設けることが望ましい。

また、例えば、温度制御装置１００が、循環水の凍結を防ぐための安全機構を備えている場合には、その状態を脱するための保護回路が働いてしまうと時間のロスが生じてしまう。保護回路は、例えば、ホットガスバルブ３０８の開度およびクールガスバルブ３１０の開度を同時に一定の割合で大きくすることで、冷凍能力を大きく変えないまま、蒸発器３１２内の圧力の低下を防止する回路である。

このように、ホットガスバルブ３０８の開度およびクールガスバルブ３１０の開度に制限を設けない場合、温度制御が破綻したり、循環水が凍結したりコンプレッサー３０４が故障したりするなどして、冷却装置３０が安定した動作をできないことがある。

これに対して、温度制御装置１００では、ホットガスバルブ３０８の開度およびクールガスバルブ３１０の開度を制限しているため、上記のような問題が生じる可能性を低減でき、冷却装置３０が安定した動作を行うことができる。図６は、ホットガスバルブ３０８の開度およびクールガスバルブ３１０の開度を制限する手法を模式的に示す図である。

上述したように、冷凍能力にはクールガスバルブ３１０の開度に対して極大値が存在する。ホットガスバルブ３０８の開度を大きくしていくと、冷凍能力の極大値を示すクールガスバルブ３１０の開度は、徐々に小さくなる。図６に示す破線Ｌは、冷凍能力の極大値を結ぶ線である。

冷凍能力を高めるためにクールガスバルブ３１０を開いているにも関わらず、冷凍能力が低下してしまうことによる制御破綻を防止するために、本実施形態では、破線ＬをＣＶ開度－ＨＶ開度の面に投影してＨＶｍａｘｃｖのラインを引き、ＨＶｍａｘｃｖのラインを超えないようにクールガスバルブ３１０の開度の上限を設けている。

また、ホットガスバルブ３０８の開度が一定でクールガスバルブ３１０の開度を小さくする場合、上述したように、循環水の凍結や保護回路の動作により冷却装置３０を安定して動作させることができない場合がある。そのため、本実施形態では、蒸発器３１２内の温度が低くなりすぎないようにクールガスバルブ３１０の開度に下限を設けている。この下限は、図６において、ＨＶｍｉｎｃｖのラインで表している。

なお、ＨＶｍａｘｃｖのラインおよびＨＶｍｉｎｃｖのラインは、コンプレッサー３０４の故障を防ぐことができる条件、または上記の保護回路が働かない条件を含めて設定されてもよい。

本実施形態では、図６に示すように、ホットガスバルブ３０８の上限開度（ＨＶｍａｘｃｖ）および下限開度（ＨＶｍｉｎｃｖ）を、クールガスバルブ３１０の開度ごとに設定している。これにより、ホットガスバルブ３０８の開度およびクールガスバルブ３１０の開度の組み合わせを、ＨＶｍａｘｃｖのラインとＨＶｍｉｎｃｖのラインとで挟まれる範囲Ｒ内に規制することができる。

ＨＶｍａｘｃｖのラインとＨＶｍｉｎｃｖのラインは、ホットガスバルブ３０８の開度を一定にした状態でクールガスバルブ３１０の開度を増減させることで実験的に求めることができる。このとき、ホットガスバルブ３０８の開度の全部について実験を行う必要はなく、離散的にホットガスバルブ３０８の開度を定め、各ホットガスバルブ３０８の開度に対するクールガスバルブ３１０の開度の上限および下限を実験的に求め、線形補間などの手法で範囲Ｒを決めてもよい。

上記のホットガスバルブ３０８の開度およびクールガスバルブ３１０の開度を範囲Ｒ内に制限した場合の、制御部６０の処理について説明する。

図７は、ホットガスバルブ３０８の開度およびクールガスバルブ３１０の開度の制御の様子を示す図である。図７は、循環水の指令温度を上げる場合であって、循環水の指令温度の変化が比較的大きい場合である。

制御部６０は、循環水の温度と指令温度との偏差に基づいて、ヒーター４０の出力を制御する第１処理を行う。このとき、ホットガスバルブ３０８の開度およびクールガスバルブ３１０の開度は、初期状態Ａである。

制御部６０は、ヒーター４０の出力が上限出力値に達した場合、ホットガスバルブ３０８を開度ステップＨＶ_１だけ開き、かつ、ホットガスバルブ３０８を開度ステップＨＶ_１だけ開いた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４０の出力を第１出力値だけ減少させる第２処理を行う。

制御部６０は、第２処理を行った後、設定されたインターバル時間が経過するまで待機する。インターバル時間は、第２処理によって変化した循環水の温度を安定させるための時間である。制御部６０は、インターバル時間が経過後、第１処理を行い、再び、ヒーター４０の出力が上限出力値に達すると、第２処理を行う。

このようにして、第１処理と第２処理とが繰り返されて、ホットガスバルブ３０８の開度が上限開度となるＨＶｍａｘｃｖに到達すると（状態Ｂ）、制御部６０は、クールガスバルブ３１０を開度ステップＣＶ_１だけ閉じ、かつ、クールガスバルブ３１０を開度ステップＣＶ_１だけ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３０８を開度ステップＨＶ_３だけ閉じる第３処理を行う。これにより、状態Ｂから、クールガスバルブ３１０が開度ステップＣＶ_１だけ閉じ、かつ、ホットガスバルブ３０８が開度ステップＨＶ_３だけ閉じることで、状態Ｃとなる。

制御部６０は、第３処理を行った後、設定されたインターバル時間が経過するまで待機する。インターバル時間は、第３処理によって変化した循環水の温度を安定させるための時間である。そして、制御部６０は、インターバル時間が経過後、再び、第１処理と第２処理を繰り返し行う。これにより、ホットガスバルブ３０８の開度が上限開度となるＨＶｍａｘｃｖに到達すると（状態Ｄ）、制御部６０は、第３処理を行う。この結果、状態Ｄから、クールガスバルブ３１０が開度ステップＣＶ_１だけ閉じ、かつ、ホットガスバルブ３０８が開度ステップＨＶ_３だけ閉じることで、状態Ｅとなる。

制御部６０は、第３処理を行った後、設定されたインターバル時間が経過するまで待機し、再び、第１処理と第２処理を繰り返し行う。この結果、ホットガスバルブ３０８の開度が変化して、状態Ｅから状態Ｆとなる。ここでは、ホットガスバルブ３０８の開度およびクールガスバルブ３１０の開度が状態Ｆのときに、循環水の温度と指令温度との偏差が小さくなり、制御部６０は第１処理のみを行って循環水の温度を制御することができる。

以上の処理により、循環水の温度を指令温度で安定させることができる。

図８は、ホットガスバルブ３０８の開度およびクールガスバルブ３１０の開度の制御の様子を示す図である。図８では、循環水の指令温度を下げる場合であって、循環水の指令温度の変化が比較的大きい場合を示している。

制御部６０は、循環水の温度と指令温度との偏差に基づいて、ヒーター４０の出力を制御する第１処理を行う。このとき、ホットガスバルブ３０８の開度およびクールガスバルブ３１０の開度は、初期状態Ｇである。

制御部６０は、ヒーター４０の出力が下限出力値に達した場合、ホットガスバルブ３０８を設定された開度ステップＨＶ_２だけ閉じ、かつ、ホットガスバルブ３０８を開度ステップＨＶ_２だけ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４０の出力を第２出力値だけ増加させる第２処理を行う。

制御部６０は、第２処理を行った後、設定されたインターバル時間が経過するまで待機する。制御部６０は、インターバル時間が経過後、第１処理を行い、再び、ヒーター４０の出力が下限出力値に達すると、第２処理を行う。

このようにして、第１処理と第２処理とが繰り返されて、ホットガスバルブ３０８の開度が下限開度となるＨＶｍｉｎｃｖに到達すると（状態Ｈ）、制御部６０は、クールガスバルブ３１０を開度ステップＣＶ_２だけ開き、かつ、クールガスバルブ３１０を開度ステップＣＶ_２だけ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３０８を開度ステップＨＶ_４だけ開く第３処理を行う。これにより、状態Ｈから、クールガスバルブ３１０が開度ステップＣＶ_２だけ開き、かつ、ホットガスバルブ３０８が開度ステップＨＶ_４だけ開くことで、状態Ｉとなる。

制御部６０は、第３処理を行った後、設定されたインターバル時間が経過するまで待機し、再び、第１処理と第２処理を繰り返し行う。これにより、ホットガスバルブ３０８の開度が下限開度となるＨＶｍｉｎｃｖに到達すると（状態Ｊ）、制御部６０は、第３処理を行う。この結果、状態Ｊから、クールガスバルブ３１０が開度ステップＣＶ_２だけ開き、かつ、ホットガスバルブ３０８が開度ステップＨＶ_４だけ開くことで、状態Ｋとなる。

制御部６０は、第３処理を行った後、設定されたインターバル時間が経過するまで待機し、再び、第１処理と第２処理を繰り返し行う。この結果、ホットガスバルブ３０８の開度が変化して、状態Ｋから状態Ｌとなる。ここでは、ホットガスバルブ３０８の開度およびクールガスバルブ３１０の開度が状態Ｌのときに、循環水の温度と指令温度との偏差が小さくなり、制御部６０は第１処理のみを行って循環水の温度を制御することができる。

３．５．ホットガスバルブの開度ステップおよびクールガスバルブの開度ステップの設定
循環水の温度と指令温度との偏差が小さい場合、第２処理において、ホットガスバルブ３０８の開度ステップＨＶ_１および開度ステップＨＶ_２を小さくし、かつ、ホットガスバルブ３０８の開度の変化による熱量の変化をできるだけ相殺できるようにヒーター４０の出力を変化させることが好ましい。これにより、ホットガスバルブ３０８の開度の変化による過渡応答を抑制できる。

一方、循環水の温度と指令温度との偏差が大きい場合、第２処理において、ホットガスバルブ３０８の開度ステップＨＶ_１および開度ステップＨＶ_２を大きくすることが好ましい。また、第３処理において、クールガスバルブ３１０の開度ステップＣＶ_１および開度ステップＣＶ_２を大きくすることが好ましい。これにより、整定時間を短くすることができる。

そのため、本実施形態では、循環水の温度と指令温度との偏差に応じて、ヒーター４０の第１出力値および第２出力値、ホットガスバルブ３０８の開度ステップＨＶ_１、開度ステップＨＶ_２、開度ステップＨＶ_３、開度ステップＨＶ_４、およびクールガスバルブ３１０の開度ステップＣＶ_１および開度ステップＣＶ_２が設定される。さらに、本実施形態では、循環水の温度と指令温度との偏差に応じて、第２処理によって変化した循環水の温度を安定させるためのインターバル時間、および第３処理によって変化した循環水の温度を安定させるためのインターバル時間が設定される。

例えば、制御部６０は、循環水の温度と指令温度との偏差が最も大きい範囲（偏差Ｄ＞ａ）である大偏差時、偏差が２番目に大きい範囲（ｂ≦偏差Ｄ≦ａ）である中偏差時、偏差が最も小さい範囲（偏差Ｄ＜ｂ）である小偏差時の３つの温度偏差範囲で、上記の設定の切り替えを行う。なお、ここでは、３つの温度偏差範囲で設定の切り替えを行う場合について説明するが、４つ以上の温度偏差範囲で設定の切り替えを行ってもよい。

まず、大偏差時の設定について説明する。

大偏差時には、高速な応答を優先するため、第２処理におけるホットガスバルブ３０８の開度ステップＨＶ_１および開度ステップＨＶ_２を、中偏差時および小偏差時に比べて、大きく設定する。さらに、第２処理におけるヒーター４０の第１出力値および第２出力値を、中偏差時および小偏差時に比べて、相殺量が小さくなるように設定する。

また、第３処理におけるクールガスバルブ３１０の開度ステップＣＶ_１および開度ステップＣＶ_２を、中偏差時および小偏差時に比べて、大きく設定する。さらに、第３処理におけるホットガスバルブ３０８の開度ステップＨＶ_３および開度ステップＨＶ_４を、中偏差時および小偏差時に比べて、相殺量が小さくなるように設定する。

次に、小偏差時の設定について説明する。

小偏差時に、第２処理や第３処理が行われるのは、ヒーター４０の出力が徐々に高まって（または徐々に低下して）、ヒーター４０の出力が上限出力値（または下限出力値）に達した場合である。ヒーター４０の出力が徐々に高まる場合とは、例えば、夕方から夜にかけて気温が下がってきたときなどである。

小偏差時には、過渡応答を抑制するために、第２処理におけるホットガスバルブ３０８の開度ステップＨＶ_１および開度ステップＨＶ_２を、大偏差時および中偏差時に比べて、小さく設定する。さらに、第２処理におけるヒーター４０の第１出力値および第２出力値を、過渡応答ができるだけ小さくなるように、熱量のバランスをとって相殺するために、大偏差時および中偏差時に比べて、相殺量が大きくなるように設定する。また、第３処理
におけるクールガスバルブ３１０の開度ステップＣＶ_１および開度ステップＣＶ_２を、大偏差時および中偏差時に比べて、小さく設定する。さらに、第３処理におけるホットガスバルブ３０８の開度ステップＨＶ_３および開度ステップＨＶ_４を、開度ステップＣＶ_１または開度ステップＣＶ_２の動作による熱量と、開度ステップＨＶ_３または開度ステップＨＶ_４の動作による熱量のバランスをとって相殺するために、大偏差時および中偏差時に比べて、相殺量が大きくなるように設定する。

次に、中偏差時の設定について説明する。

中偏差時には、上述した大偏差時の設定と小偏差時の設定との間の条件となるように設定する。具体的には、第２処理におけるホットガスバルブ３０８の開度ステップＨＶ_１および開度ステップＨＶ_２を、大偏差時よりも小さく、かつ、中偏差時よりも大きく設定する。一方、第２処理におけるヒーター４０の第１出力値および第２出力値を、大偏差時よりも相殺量が大きく、かつ、小偏差時よりも相殺量が大きくなるように設定する。これは、中偏差時から小偏差時に移行した時にヒーター４０の出力が上下限から離れた状態にするためである。小偏差時にヒーター４０による制御範囲を広げることで、小偏差時にヒーター４０の上下限到達時の過渡応答が現れる頻度を少なくしたり、中偏差時の状態に再び移行する回数をより少なくしたりすることができる。

また、第３処理におけるクールガスバルブ３１０の開度ステップＣＶ_１および開度ステップＣＶ_２を、大偏差時よりも小さく、かつ、小偏差時よりも大きく設定する。さらに、第３処理におけるホットガスバルブ３０８の開度ステップＨＶ_３および開度ステップＨＶ_４を、開度ステップＣＶ_１または開度ステップＣＶ_２の動作による熱量が相殺できる程度に、大偏差時よりも相殺量が大きく、小偏差時よりも相殺量が小さくなるように設定する。

例えば、閾値ａと閾値ｂが設定されると、制御部６０は、偏差が閾値ａよりも大きい場合（偏差Ｄ＞ａ）には、大偏差時の設定を選択して第２処理および第３処理を行う。また、制御部６０は、偏差が閾値ｂ以上閾値ａ以下の場合（ｂ≦偏差Ｄ≦ａ）には、中偏差時の設定を選択して第２処理および第３処理を行う。また、制御部６０は、偏差が閾値ｂより小さい場合（偏差Ｄ＜ｂ）には、小偏差時の設定を選択して第２処理および第３処理を行う。ただし、過渡応答が大きい場合を考慮し、上記の条件を満たした状態が一定時間継続した場合にのみ動作ステップを切り替えるためのディレイ時間を設けてもよい。応答を速めるため、小偏差状態に入るときのディレイ時間は長くし、小偏差状態から出るときのディレイ時間は短くしてもよい。

第２処理によって変化した循環水の温度を安定させるためのインターバル時間は、大偏差時には中偏差時および小偏差時に比べて長く設定し、小偏差時には大偏差時および中偏差時に比べて短く設定し、中偏差時には大偏差時に比べて短く、小偏差時に比べて長く設定してもよい。

また、第３処理によって変化した循環水の温度を安定させるためのインターバル時間は、同様に、大偏差時には中偏差時および小偏差時に比べて長く設定し、小偏差時には大偏差時および中偏差時に比べて短く設定し、中偏差時には大偏差時に比べて短く、小偏差時に比べて長く設定してもよい。

３．６．制御部の処理の流れ
次に、制御部６０の処理の流れについて説明する。図９は、本実施形態に係る温度制御装置１００の処理の一例を示すフローチャートである。

制御部６０は、循環水の温度と指令温度との偏差に基づいて、ヒーター４０を動作させるとともに、ホットガスバルブ３０８およびクールガスバルブ３１０の開度を保持する第１処理を行う（Ｓ１０）。

制御部６０は、ヒーター４０の出力が上限出力値または下限出力値に達したか否かを判定する処理を行う（Ｓ２０）。

制御部６０は、ヒーター４０の出力が上限出力値または下限出力値に達したと判定した場合（Ｓ２０のＹＥＳ）、循環水の温度と指令温度との偏差に基づいて、ホットガスバルブ３０８の開度ステップ、ヒーター４０の出力値およびインターバル時間を設定する（Ｓ３０）。

具体的には、制御部６０は、循環水の温度と指令温度の偏差に基づいて、大偏差時の設定、中偏差時の設定、および小偏差時の設定のいずれかを選択する。

制御部６０は、設定されたホットガスバルブ３０８の開度ステップに基づいて、ホットガスバルブ３０８の開度を変化させ、かつ、設定されたヒーター４０の出力に基づいて、ヒーター４０を動作させる第２処理を行う（Ｓ４０）。

具体的には、制御部６０は、ヒーター４０の出力が上限出力値に達したと判定した場合には、ホットガスバルブ３０８を設定された開度ステップＨＶ_１だけ開き、かつ、ヒーター４０の出力を設定された第１出力値だけ減少させる。また、制御部６０は、ヒーター４０の出力が下限出力値に達したと判定した場合には、ホットガスバルブ３０８を設定された開度ステップＨＶ_２だけ閉じ、かつ、ヒーター４０の出力を設定された第２出力値だけ増加させる。

制御部６０は、第２処理を行った後、設定されたインターバル時間が経過するまで待機し、当該インターバル時間が経過した後（Ｓ５０のＹＥＳ）、ホットガスバルブ３０８の開度が上限開度（ＨＶｍａｘｃｖ）または下限開度（ＨＶｍｉｎｃｖ）に達したか否かを判定する処理を行う（Ｓ６０）。

制御部６０は、上限開度（ＨＶｍａｘｃｖ）または下限開度（ＨＶｍｉｎｃｖ）に達したと判定した場合（Ｓ６０のＹＥＳ）、循環水の温度と指令温度との偏差に基づいて、ホットガスバルブ３０８およびクールガスバルブ３１０の開度ステップ、およびインターバル時間を設定する（Ｓ７０）。

具体的には、制御部６０は、循環水の温度と指令温度の偏差に応じて、大偏差時の設定、中偏差時の設定、および小偏差時の設定のいずれかを選択する。

制御部６０は、設定されたクールガスバルブ３１０の開度ステップに基づいて、クールガスバルブ３１０の開度を変化させ、かつ、設定されたホットガスバルブ３０８の開度ステップに基づいて、ホットガスバルブ３０８の開度を変化させる第３処理を行う（Ｓ８０）。

具体的には、制御部６０は、ホットガスバルブ３０８が上限開度（ＨＶｍａｘｃｖ）に達したと判定した場合、クールガスバルブ３１０を設定された開度ステップＣＶ_１だけ閉じ、かつ、ホットガスバルブ３０８を設定された開度ステップＨＶ_３だけ閉じる。また、制御部６０は、ホットガスバルブ３０８が下限開度（ＨＶｍｉｎｃｖ）に達したと判定した場合、クールガスバルブ３１０を設定された開度ステップＣＶ_２だけ開き、かつ、ホットガスバルブ３０８を設定された開度ステップＨＶ_４だけ開く。

制御部６０は、第３処理を行った後、設定されたインターバル時間が経過するまで待機し、当該インターバル時間が経過した後（Ｓ９０のＹＥＳ）、ヒーター４０の出力が上限出力値または下限出力値に達していないと判定した場合（Ｓ２０のＮＯ）、ホットガスバルブ３０８の開度が上限開度（ＨＶｍａｘｃｖ）または下限開度（ＨＶｍｉｎｃｖ）に達していないと判定した場合（Ｓ６０のＮＯ）、ステップＳ１０に戻る。制御部６０は、上述したステップＳ１０～ステップＳ９０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。

４．特徴
温度制御装置１００は、例えば、以下の特徴を有する。

温度制御装置１００は、循環する循環水を加熱するヒーター４０と、循環水を冷却する冷却装置３０と、循環水の温度を測定する温度センサー５０と、循環水の温度の測定結果に基づいて循環水の温度を制御する制御部６０と、を含む。また、冷却装置３０は、循環水と冷媒との間の熱交換により循環水を冷却する蒸発器３１２と、蒸発器３１２を通過した冷媒を圧縮するコンプレッサー３０４と、コンプレッサー３０４で圧縮された冷媒を冷却し凝縮させる凝縮器３０６と、コンプレッサー３０４で圧縮された冷媒を蒸発器３１２に供給するホットガスバルブ３０８（第１流量調整弁）と、凝縮器３０６で冷却された冷媒を減圧して蒸発器３１２に供給するクールガスバルブ３１０（第２流量調整弁）と、を有している。

また、制御部６０は、温度センサー５０による循環水の温度の測定結果と指令温度との偏差に基づいて、ヒーター４０を制御する第１処理と、ヒーター４０の出力が設定された上限出力値に達した場合に、ホットガスバルブ３０８を開度ステップＨＶ_１（第１開度ステップ）だけ開き、かつ、ヒーター４０の出力を低減する第２処理と、ホットガスバルブ３０８の開度が設定された上限開度（ＨＶｍａｘｃｖ）に達した場合に、クールガスバルブ３１０を開度ステップＣＶ_１（第２開度ステップ）だけ閉じ、かつ、ホットガスバルブ３０８を開度ステップＨＶ_３（第３開度ステップ）だけ閉じる第３処理と、を行う。上限開度（ＨＶｍａｘｃｖ）は、クールガスバルブ３１０の開度ごとに設定されている。

このように温度制御装置１００では、第２処理および第３処理を行うことによって、第２処理および第３処理が行われるごとに各処理が働くトリガ条件が解除されるため、ハンチングを防止することができ、温度安定性を向上できる。

さらに、温度制御装置１００では、上限開度（ＨＶｍａｘｃｖ）が、クールガスバルブ３１０の開度ごとに設定されているため、高い冷凍能力を発揮でき、かつ、冷却装置３０を安定して動作させることができる。

温度制御装置１００では、制御部６０は、ヒーター４０の出力が設定された下限出力値に達した場合に、ホットガスバルブ３０８を開度ステップＨＶ_２（第４開度ステップ）だけ閉じ、かつ、ヒーター４０の出力を増加させる第２処理と、ホットガスバルブ３０８の開度が設定された下限開度（ＨＶｍｉｎｃｖ）に達した場合に、クールガスバルブ３１０を開度ステップＣＶ_２（第５開度ステップ）だけ開き、かつ、ホットガスバルブ３０８を開度ステップＨＶ_４（第６開度ステップ）だけ開く第３処理を行う。そのため、温度制御装置１００では、第２処理および第３処理が行われるごとに各処理が働くトリガ条件が解除されるため、ハンチングを防止することができ、温度安定性を向上できる。

さらに、温度制御装置１００では、下限開度（ＨＶｍｉｎｃｖ）が、クールガスバルブ３１０の開度ごとに設定されているため、高い冷凍能力を発揮でき、かつ、冷却装置３０
を安定して動作させることができる。

温度制御装置１００では、上限開度（ＨＶｍａｘｃｖ）および下限開度（ＨＶｍｉｎｃｘ）を設定することによって、ホットガスバルブ３０８の開度およびクールガスバルブ３１０の開度の組み合わせを範囲Ｒ（図６参照）内に制限して、より安定した温度制御を可能としている。

温度制御装置１００では、制御部６０は、温度センサー５０による循環水の温度の測定結果と指令温度との偏差に基づいて、第２処理におけるホットガスバルブ３０８の開度ステップＨＶ_１，ＨＶ_２、第３処理におけるクールガスバルブ３１０の開度ステップＣＶ_１，ＣＶ_２、および第３処理におけるホットガスバルブ３０８の開度ステップＨＶ_３，ＨＶ_４を設定する。そのため、温度制御装置１００では、温度偏差が大きい場合には高速な応答を得ることができ、温度偏差が小さい場合には過渡応答を抑制できる。

また、温度制御装置１００では、制御部６０は、温度センサー５０による循環水の温度の測定結果と指令温度との偏差に基づいて、第２処理におけるヒーター４０の第１出力値および第２出力値を設定する。そのため、温度制御装置１００では、温度偏差が大きい場合には高速な応答を得ることができ、温度偏差が小さい場合には過渡応答を抑制できる。

また、温度制御装置１００では、制御部６０は、温度センサー５０による循環水の温度の測定結果と指令温度との偏差に基づいて、第２処理によって変化した循環水の温度を安定させるためのインターバル時間および第３処理によって変化した循環水の温度を安定させるためのインターバル時間を設定する。そのため、温度制御装置１００では、安定した温度制御が可能である。

本実施形態に係る温度制御方法は、例えば以下の特徴を有する。

本実施形態に係る温度制御方法は、循環水の温度と指令温度との温度偏差に基づいて、ヒーター４０を制御する工程と、ヒーター４０の出力が設定された上限出力値に達した場合に、ホットガスバルブ３０８を開度ステップＨＶ_１だけ開き、かつ、ヒーター４０の出力を低減する工程と、ホットガスバルブ３０８の開度が設定された上限開度（ＨＶｍａｘｃｖ）に達した場合に、クールガスバルブ３１０を開度ステップＣＶ_１だけ閉じ、かつ、ホットガスバルブ３０８を開度ステップＨＶ_３だけ閉じる工程と、含み、上限開度（ＨＶｍａｘｃｖ）は、クールガスバルブ３１０の開度ごとに設定されている。

そのため、本実施形態に係る温度制御方法では、温度安定性を向上できる。さらに、高い冷凍能力を発揮でき、かつ、冷却装置３０を安定して動作させることができる。

また、本実施形態に係る温度制御方法は、ヒーター４０の出力が設定された下限出力値に達した場合に、ホットガスバルブ３０８を開度ステップＨＶ_２だけ閉じ、かつ、ヒーター４０の出力を増加させる工程と、ホットガスバルブ３０８の開度が設定された下限開度（ＨＶｍｉｎｃｖ）に達した場合に、クールガスバルブ３１０を開度ステップＣＶ_２だけ開き、かつ、ホットガスバルブ３０８を開度ステップＨＶ_４だけ開く工程と、含み、下限開度（ＨＶｍｉｎｃｖ）が、クールガスバルブ３１０の開度ごとに設定されている。

本実施形態に係る温度制御方法では、循環水の温度と指令温度との偏差に基づいて、第２処理におけるホットガスバルブ３０８の開度ステップＨＶ_１，ＨＶ_２、第３処理におけ
るクールガスバルブ３１０の開度ステップＣＶ_１，ＣＶ_２、および第３処理におけるホットガスバルブ３０８の開度ステップＨＶ_３，ＨＶ_４を設定する。そのため、温度偏差が大きい場合には高速な応答を得ることができ、温度偏差が小さい場合には過渡応答を抑制できる。

荷電粒子線装置１０００は、冷却装置３０を含むため、例えば、電子レンズ等の温度を所望の温度に維持することができるため、安定した動作が可能である。

５．変形例
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。以下では、上述した温度制御装置１００の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。

電子顕微鏡では、レンズの状態に応じて、循環水の流量が制御される。そのため、流路１０ａ，１０ｂ，１００２を流れる循環水の流量も、制御対象のレンズの状態に応じて変わる。このとき、制御部６０が、循環水の流量に応じて、ＨＶｍａｘｃｖのラインおよびＨＶｍｉｎｃｖのラインを変更してもよい。また、制御部６０が、循環水の流量に応じて、ホットガスバルブ３０８の開度ステップ、クールガスバルブ３１０の開度ステップ、ヒーター４０の第１出力値および第２出力値の設定を変更してもよい。

例えば、循環水の流量を、大水量、中水量、および小水量と３つの範囲に分けた場合、この３つの範囲のそれぞれについて、ＨＶｍａｘｃｖのラインおよびＨＶｍｉｎｃｖのラインを作成してもよい。さらに、この３つの範囲のそれぞれについて、上述した大偏差時の条件、中偏差時の条件、および小偏差時の条件を作成してもよい。これにより、循環水の温度をより精度よく制御できる。

また、例えば、第１熱交換器２ａ（蒸発器）と温度センサー５０との間の流路の長さと、第２熱交換器２ｂと温度センサー５０との間の流路の長さとが異なることによって、ホットガスバルブ３０８のむだ時間とヒーター４０のむだ時間とが大きく異なる場合がある。この場合、第２処理においてホットガスバルブ３０８の開度を変化させた後、ホットガスバルブ３０８のむだ時間とヒーター４０のむだ時間との差に相当する時間だけ遅らせて、ヒーター４０を動作させる。これにより、循環水の温度をより精度よく制御できる。

なお、ホットガスバルブ３０８のむだ時間とは、ホットガスバルブ３０８の開度を変化させてから、この開度の変化による循環水の温度の変化が温度センサー５０で検出されるまでの時間である。また、ヒーター４０のむだ時間とは、ヒーター４０の出力を変化させてから、この出力の変化による循環水の温度の変化が温度センサー５０で検出されるまでの時間である。

また、上記では、流路１０ａ，１０ｂを水（循環水）が流れる場合について説明したが、流路１０ａ，１０ｂを流れるものは流体であれば特に限定されない。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。

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。

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。

２ａ…第１熱交換器、２ｂ…第２熱交換器、１０ａ…送水流路、１０ｂ…戻水流路、２０…ポンプ、３０…冷却装置、４０…ヒーター、４２…ヒーター電源、５０…温度センサー、６０…制御部、１００…温度制御装置、３０２…冷媒流路、３０４…コンプレッサー、３０６…凝縮器、３０７…冷却水供給流路、３０８…ホットガスバルブ、３１０…クールガスバルブ、３１２…蒸発器、１０００…荷電粒子線装置、１００２…流路、１０１０…冷却対象

Claims

循環する流体を加熱するヒーターと、
前記流体を冷却する冷却装置と、
前記流体の温度を測定する温度センサーと、
前記流体の温度の測定結果に基づいて、前記流体の温度を制御する制御部と、
を含み、
前記冷却装置は、
前記流体と冷媒との間の熱交換により前記流体を冷却する蒸発器と、
前記蒸発器を通過した冷媒を圧縮する圧縮器と、
前記圧縮器で圧縮された冷媒を冷却し凝縮させる凝縮器と、
前記圧縮器で圧縮された冷媒を前記蒸発器に供給する第１流量調整弁と、
前記凝縮器で冷却された冷媒を減圧して前記蒸発器に供給する第２流量調整弁と、
を有し、
前記制御部は、
前記測定結果と設定温度との温度偏差に基づいて、前記ヒーターを制御する処理と、
前記ヒーターの出力が設定された上限出力値に達した場合に、前記第１流量調整弁を第１開度ステップだけ開き、かつ、前記ヒーターの出力を第１出力値だけ低減する処理と、
前記第１流量調整弁の開度が設定された上限開度に達した場合に、前記第２流量調整弁を第２開度ステップだけ閉じ、かつ、前記第１流量調整弁を第３開度ステップだけ閉じる処理と、
を行い、
前記上限開度は、前記第２流量調整弁の開度ごとに設定され、
前記制御部は、前記温度偏差に基づいて、前記第１出力値を設定する、温度制御装置。
循環する流体を加熱するヒーターと、
前記流体を冷却する冷却装置と、
前記流体の温度を測定する温度センサーと、
前記流体の温度の測定結果に基づいて、前記流体の温度を制御する制御部と、
を含み、
前記冷却装置は、
前記流体と冷媒との間の熱交換により前記流体を冷却する蒸発器と、
前記蒸発器を通過した冷媒を圧縮する圧縮器と、
前記圧縮器で圧縮された冷媒を冷却し凝縮させる凝縮器と、
前記圧縮器で圧縮された冷媒を前記蒸発器に供給する第１流量調整弁と、
前記凝縮器で冷却された冷媒を減圧して前記蒸発器に供給する第２流量調整弁と、
を有し、
前記制御部は、
前記測定結果と設定温度との温度偏差に基づいて、前記ヒーターを制御する処理と、
前記ヒーターの出力が設定された上限出力値に達した場合に、前記第１流量調整弁を第１開度ステップだけ開き、かつ、前記ヒーターの出力を第１出力値だけ低減する処理と、
前記第１流量調整弁の開度が設定された上限開度に達した場合に、前記第２流量調整弁を第２開度ステップだけ閉じ、かつ、前記第１流量調整弁を第３開度ステップだけ閉じる処理と、
を行い、
前記上限開度は、前記第２流量調整弁の開度ごとに設定され、
前記制御部は、前記温度偏差に基づいて、前記第１流量調整弁を前記第１開度ステップだけ開く処理を行った後のインターバル時間を設定する、温度制御装置。
循環する流体を加熱するヒーターと、
前記流体を冷却する冷却装置と、
前記流体の温度を測定する温度センサーと、
前記流体の温度の測定結果に基づいて、前記流体の温度を制御する制御部と、
を含み、
前記冷却装置は、
前記流体と冷媒との間の熱交換により前記流体を冷却する蒸発器と、
前記蒸発器を通過した冷媒を圧縮する圧縮器と、
前記圧縮器で圧縮された冷媒を冷却し凝縮させる凝縮器と、
前記圧縮器で圧縮された冷媒を前記蒸発器に供給する第１流量調整弁と、
前記凝縮器で冷却された冷媒を減圧して前記蒸発器に供給する第２流量調整弁と、
を有し、
前記制御部は、
前記測定結果と設定温度との温度偏差に基づいて、前記ヒーターを制御する処理と、
前記ヒーターの出力が設定された上限出力値に達した場合に、前記第１流量調整弁を第１開度ステップだけ開き、かつ、前記ヒーターの出力を第１出力値だけ低減する処理と、
前記第１流量調整弁の開度が設定された上限開度に達した場合に、前記第２流量調整弁を第２開度ステップだけ閉じ、かつ、前記第１流量調整弁を第３開度ステップだけ閉じる処理と、
を行い、
前記上限開度は、前記第２流量調整弁の開度ごとに設定され、
前記制御部は、前記温度偏差に基づいて、前記第２流量調整弁を前記第２開度ステップだけ閉じる処理を行った後のインターバル時間を設定する、温度制御装置。
請求項１ないし３のいずれか１項において、
前記制御部は、前記温度偏差に基づいて、前記第１開度ステップ、前記第２開度ステップ、および前記第３開度ステップを設定する、温度制御装置。
請求項１ないし４のいずれか１項において、
前記制御部は、
前記ヒーターの出力が設定された下限出力値に達した場合に、前記第１流量調整弁を第４開度ステップだけ閉じ、かつ、前記ヒーターの出力を第２出力値だけ増加させる処理と、
前記第１流量調整弁の開度が設定された下限開度に達した場合に、前記第２流量調整弁を第５開度ステップだけ開き、かつ、前記第１流量調整弁を第６開度ステップだけ開く処理と、
を行い、
前記下限開度は、前記第２流量調整弁の開度ごとに設定されている、温度制御装置。
請求項５において、
前記制御部は、前記温度偏差に基づいて、前記第４開度ステップ、前記第５開度ステップ、および前記第６開度ステップを設定する、温度制御装置。
請求項５または６において、
前記制御部は、前記温度偏差に基づいて、前記第２出力値を設定する、温度制御装置。
請求項５ないし７のいずれか１項において、
前記制御部は、前記温度偏差に基づいて、前記第１流量調整弁を前記第４開度ステップだけ閉じる処理を行った後のインターバル時間を設定する、温度制御装置。
請求項５ないし８のいずれか１項において、
前記制御部は、前記温度偏差に基づいて、前記第２流量調整弁を前記第５開度ステップだけ開く処理を行った後のインターバル時間を設定する、温度制御装置。
循環する流体を加熱するヒーターと、
前記流体を冷却する冷却装置と、
前記流体の温度を測定する温度センサーと、
前記流体の温度の測定結果に基づいて、前記流体の温度を制御する制御部と、
を含み、
前記冷却装置は、
前記流体と冷媒との間の熱交換により前記流体を冷却する蒸発器と、
前記蒸発器を通過した冷媒を圧縮する圧縮器と、
前記圧縮器で圧縮された冷媒を冷却し凝縮させる凝縮器と、
前記圧縮器で圧縮された冷媒を前記蒸発器に供給する第１流量調整弁と、
前記凝縮器で冷却された冷媒を減圧して前記蒸発器に供給する第２流量調整弁と、
を有し、
前記制御部は、
前記測定結果と設定温度との温度偏差に基づいて、前記ヒーターを制御する処理と、
前記ヒーターの出力が設定された上限出力値に達した場合に、前記第１流量調整弁を第１開度ステップだけ開き、かつ、前記ヒーターの出力を第１出力値だけ低減する処理と、
前記第１流量調整弁の開度が設定された上限開度に達した場合に、前記第２流量調整弁を第２開度ステップだけ閉じ、かつ、前記第１流量調整弁を第３開度ステップだけ閉じる処理と、
を行い、
前記制御部は、前記温度偏差に基づいて、前記第１開度ステップ、前記第２開度ステップ、および前記第３開度ステップを設定する、温度制御装置。
循環する流体を加熱するヒーターと、
前記流体を冷却する冷却装置と、
前記流体の温度を測定する温度センサーと、
を含み、
前記冷却装置は、
前記流体と冷媒との間の熱交換により前記流体を冷却する蒸発器と、
前記蒸発器を通過した冷媒を圧縮する圧縮器と、
前記圧縮器で圧縮された冷媒を冷却し凝縮させる凝縮器と、
前記圧縮器で圧縮された冷媒を前記蒸発器に供給する第１流量調整弁と、
前記凝縮器で冷却された冷媒を減圧して前記蒸発器に供給する第２流量調整弁と、
を有する温度制御装置を用いた温度制御方法であって、
前記流体の温度と設定温度との温度偏差に基づいて、前記ヒーターを制御する工程と、
前記ヒーターの出力が設定された上限出力値に達した場合に、前記第１流量調整弁を第１開度ステップだけ開き、かつ、前記ヒーターの出力を第１出力値だけ低減する工程と、
前記第１流量調整弁の開度が設定された上限開度に達した場合に、前記第２流量調整弁を第２開度ステップだけ閉じ、かつ、前記第１流量調整弁を第３開度ステップだけ閉じる工程と、
を含み、
前記上限開度は、前記第２流量調整弁の開度ごとに設定され、
前記温度偏差に基づいて、前記第１出力値を設定する、温度制御方法。
循環する流体を加熱するヒーターと、
前記流体を冷却する冷却装置と、
前記流体の温度を測定する温度センサーと、
を含み、
前記冷却装置は、
前記流体と冷媒との間の熱交換により前記流体を冷却する蒸発器と、
前記蒸発器を通過した冷媒を圧縮する圧縮器と、
前記圧縮器で圧縮された冷媒を冷却し凝縮させる凝縮器と、
前記圧縮器で圧縮された冷媒を前記蒸発器に供給する第１流量調整弁と、
前記凝縮器で冷却された冷媒を減圧して前記蒸発器に供給する第２流量調整弁と、
を有する温度制御装置を用いた温度制御方法であって、
前記流体の温度と設定温度との温度偏差に基づいて、前記ヒーターを制御する工程と、
前記ヒーターの出力が設定された上限出力値に達した場合に、前記第１流量調整弁を第１開度ステップだけ開き、かつ、前記ヒーターの出力を第１出力値だけ低減する工程と、
前記第１流量調整弁の開度が設定された上限開度に達した場合に、前記第２流量調整弁を第２開度ステップだけ閉じ、かつ、前記第１流量調整弁を第３開度ステップだけ閉じる工程と、
前記温度偏差に基づいて、前記第１流量調整弁を前記第１開度ステップだけ開く工程を行った後のインターバル時間を設定する工程と、
を含み、
前記上限開度は、前記第２流量調整弁の開度ごとに設定されている、温度制御方法。
循環する流体を加熱するヒーターと、
前記流体を冷却する冷却装置と、
前記流体の温度を測定する温度センサーと、
を含み、
前記冷却装置は、
前記流体と冷媒との間の熱交換により前記流体を冷却する蒸発器と、
前記蒸発器を通過した冷媒を圧縮する圧縮器と、
前記圧縮器で圧縮された冷媒を冷却し凝縮させる凝縮器と、
前記圧縮器で圧縮された冷媒を前記蒸発器に供給する第１流量調整弁と、
前記凝縮器で冷却された冷媒を減圧して前記蒸発器に供給する第２流量調整弁と、
を有する温度制御装置を用いた温度制御方法であって、
前記流体の温度と設定温度との温度偏差に基づいて、前記ヒーターを制御する工程と、
前記ヒーターの出力が設定された上限出力値に達した場合に、前記第１流量調整弁を第１開度ステップだけ開き、かつ、前記ヒーターの出力を第１出力値だけ低減する工程と、
前記第１流量調整弁の開度が設定された上限開度に達した場合に、前記第２流量調整弁を第２開度ステップだけ閉じ、かつ、前記第１流量調整弁を第３開度ステップだけ閉じる工程と、
前記温度偏差に基づいて、前記第２流量調整弁を前記第２開度ステップだけ閉じる工程を行った後のインターバル時間を設定する工程と、
を含み、
前記上限開度は、前記第２流量調整弁の開度ごとに設定されている、温度制御方法。
循環する流体を加熱するヒーターと、
前記流体を冷却する冷却装置と、
前記流体の温度を測定する温度センサーと、
を含み、
前記冷却装置は、
前記流体と冷媒との間の熱交換により前記流体を冷却する蒸発器と、
前記蒸発器を通過した冷媒を圧縮する圧縮器と、
前記圧縮器で圧縮された冷媒を冷却し凝縮させる凝縮器と、
前記圧縮器で圧縮された冷媒を前記蒸発器に供給する第１流量調整弁と、
前記凝縮器で冷却された冷媒を減圧して前記蒸発器に供給する第２流量調整弁と、
を有する温度制御装置を用いた温度制御方法であって、
前記流体の温度と設定温度との温度偏差に基づいて、前記ヒーターを制御する工程と、
前記ヒーターの出力が設定された上限出力値に達した場合に、前記第１流量調整弁を第１開度ステップだけ開き、かつ、前記ヒーターの出力を第１出力値だけ低減する工程と、
前記第１流量調整弁の開度が設定された上限開度に達した場合に、前記第２流量調整弁を第２開度ステップだけ閉じ、かつ、前記第１流量調整弁を第３開度ステップだけ閉じる工程と、
を含み、
前記温度偏差に基づいて、前記第１開度ステップ、前記第２開度ステップ、および前記第３開度ステップを設定する、温度制御方法。
請求項１ないし１０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。