JPH0391815A - 温度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は温度制御装置に係り、特に調整対象の雰囲気内
の温度を高精度に制御するための温度制御装置に関する
。

〔従来の技術〕

半導体装置の製造工程などで用いられる微細加工におい
ては、その雰囲気中の温度を高精度に制御することが重
要である。例えば、ウエハの加工パターンを転写する場
合、温度の僅かな変化がパターンフイルムの変形や転写
剤の厚み変化を招くことになる。また、精密位置決め用
装置に多く用いられている光学的測定器は、設置環境の
温度変動に伴い測長室内の温度が変わり、その結果、測
長器の原理上、測長誤差を生じさせる。

第６図は従来の温度制御装置を示す構或図である。

外気を取り入れる外気取入口１には外気温度及び湿度を
粗調整するための外気空気調和機２が連結されている。

外気空気調和機２の出口には、外気ファン３が設置され
、その出側には外気風量を調節するための風量調節弁４
が設置されている。

風量調節弁４には、湿度及び温度を調整するための空気
調和機５が接続され、この空気調和機５には通気管６を
介して混気箱７が接続されている。

さらに湿気箱７には、湿度及び温度の制御対象空間とな
る恒温室８が接続されている。この被調整領域としての
恒温室８内には、製造装置などの装置２７が設置されて
いる。

恒温室８の側面には循環空気口９が設置され、風量調節
弁２４を途中に設けた循環空気管１１が循環空気口９と
空気調和機５とに連結されている。

また、循環空気口９に隣接させて排気空気口１０が設置
され、この排気空気口ＩＯには排気空気管２６が設けら
れている。

恒温室８内には、室内の湿度及び温度を検出するために
湿度計測器ｌ２及び温度計測器１３が設置されている。

また、風量調節弁４の出側には、空気調和機５に対する
供給風量を検出するために風量計測器１４が設置されて
いる。空気調和機５には、風量調節弁４から供給される
空気を水により熱交換を行うための水一空気熱交換器１
５が設置され、その供給水量を計測するために水量計測
器１６が設けられている。

湿度計測器１２には湿度調節計（ＨＩＣ）１７が接続さ
れ、温度計測器ｌ３には温度調節計（ＴＩＣ）１８が接
続されている。温度調節計１８には電気ヒータ２０が接
続され、この電気ヒータ２０は水一空気熱交換器１５に
隣接して設置されている。また、電気ヒータ２０に隣接
させて、湿度を調整するための加湿器２１が設置され、
この加湿器２１内に電気ヒータ２３が設置されている。

この加湿器２１は、バン形加湿器と呼ばれる構或が用い
られ、水をヒータによって加熱し、その蒸発量を変化さ
せる方式が一般に用いられる。さらに、空気調和機５内
には、循環用送風機２２が設置されている。

水量計測器１６には、水量調節計２５が接続され、この
水量調節計２５によって水一空気熱交換器１５に供給す
る水量調節弁を制御する。

次に、以上の構或による従来の湿度制御装置の動作につ
いて説明する。

外気取入口■から取り入れられた空気は、外気空気調和
機２によって湿度及び温度がおおざっぱに調整され、外
気ファン３及び風量調節弁４を経由して空気調和機５に
送られる。空気調和機５では、風量調節弁４よりの空気
が水一空気熱交換器１５、電気ヒータ２０及び加湿器２
１を経由して循環用送風機２２に到達する経路を流れる
空気と、これらを介さずに循環用送風機２２に到達する
経路を流れる空気とが混合されて循環用送風機２２に供
給される。

水一空気熱交換器１５においては、恒温室８の露点以下
の温度まで冷却されることによって除湿される。この後
、除湿された空気は下流の電気ヒータ２０に送られて加
熱され、さらに加湿器２１に送られて加湿される。この
ような制御は、湿度計測器１２、温度計測器１３及び水
量計測器１６の測定信号に基づいて行われる。

すなわち、温度制御は、温度計測器１３によって測定さ
れた室内温度と、予め設定された温度設定値との偏差量
が温度調節計１８で計算され、その偏差量が０になるよ
うに電気ヒータ２０に対する電圧調節指令が出力される
。また、湿度制御は、湿度計測器１２によって測定され
た室内温度と、予め設定された湿度設定値との偏差量が
湿度調節計１７によって計算され、その偏差量が０にな
るように加湿器２ｌ内の電気ヒータ２３に対する電圧調
整指令を出力し、水温を変化させて蒸気量を変える。い
ずれの制御も、通常、ＰＩＤ（比例・微分・積分）訪作
による制御であり、ＰＩＤ設定値を固定としている。

このようにして精密に湿度及び温度の調整された空気は
、通気管６及び混気箱７を通って恒温室８へ送られる。

恒温室８に送りこまれた空気の一部は、循環空気口９→
風量調節弁２４→循環空気管１１を経由して空気調和機
５に戻され、他は排気空気口１０を介して室外へ排出さ
れる。

また、第７図は従来の他の温度制御装置を示す構或図で
ある。

この構或は第６図の構戊と異なるところは、温度調節計
１８を１次温度調節計１８ａと２次温度調節計１８ｂと
に分け、カスケード接続とし、更に、加湿器２１を通過
する空気の温度を測定して２次温度調節計１８ｂへ出力
する温度計測器２９を設けるようにしたものである。

この場合の温度制御は、以下のように行われるが、湿度
の制御は第６図の場合と同一であるので説明を省略する
。温度計測器１３で測定した恒温室８内の温度は、ｌ次
温度調節計１８ａに出力され、設定温度との偏差が０に
なるように演算が１次温度調節計１８２で実行される。

この演算による結果は、２次温度調節計１８ｂに送られ
、設定値として用いられる。２次温度調節計１８ｂは、
１次温度調節計１８２からの設定値と温度計測器２９か
らの温度測定値との偏差が０になるような演算を実行し
、その結果に基づいて電気ヒータ２０の電圧出力調節指
令を電気ヒータ２０に印加する。

そして、装置２７の稼働状態によって恒温室８内の温度
が上昇すると、温度計測器１３がこれを検知し、１次温
度調節計１８２からは、設定温度を下げるようにする信
号が送出される。また、逆の場合には設定値を上げるよ
うにする信号が１次温度調節計１８８より出力される。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上記した従来の各温度制御装置にあっては、恒
温室８内に設置されている装置２７が発熱機器である場
合、その起動、停止などによって急激な負荷変動が生じ
ると、ＰＩＤ設定値が固定されているために負荷変動に
制御が追従できず、第８図に示すように、温度制御精度
が悪化する。

本発明は、上記従来技術の実情に鑑みてなされたもので
あり、恒温室の温度制御を高精度に行えるようにした温
度制御装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達或するために、本発明は、空気調和機によ
り温度を調整すると共に、この空気調和機から空気が与
えられる調整対象の室の温度測定値と設定値との偏差が
最小になるようにＰＩＤ演算を行うことにより前記空気
調和機の制御を行う制御系を備えた温度制御装置におい
て、前記室内に設置された装置の稼働状態を検出する稼
働状態検出器と、該稼働状態検出器の出力信号に基づい
て前記ＰＩＤ演算を行う温度調整計のＰＩＤ定数を変更
する制御手段とを設けるようにしたものである。

また、外乱の影響を排除するために、前記温度調節計を
、１次温度調節計と２次温度調節計のカスケード接続と
してもよい。

〔作用〕

上記手段によれば、恒温室内の装置の稼働状態が稼働状
態検出器によって検出され、この検出状態に応じて制御
系のＰＩＤ設定値を変化させ、急激な室内負荷変動に制
御が追従する。したがって、急激な室内負荷の変動に温
度制御が追従し、温度制御を高精度に行うことができる
。

〔実施例１〕 第１図は本発明により湿度制御装置の一実施例を示す構
或図である。なお、第１図においては、第６図に示した
ものと同一であるものには同一弓用数字を用いたので、
以下においては重複する説明を省略する。

第１図に示すように、装置２７の稼働状態を検出するた
めに、稼働状態検出器２８が設けられ、その出力信号は
温度調節計１８に印加されている。

次に、以上の構或による実施例の動作について説明する
。なお、ここでは全体的な温度制御及び湿度制御につい
ては、上記した通りであるので重複する説明を省略する
。

恒温室８内の装置２７の起動、停止状態を稼働状態検出
器２８で検出し、温度調節計１８に印加する。温度調節
計１８は、ＰＩＤ設定値の複数を格納できるメモリを有
しており、稼働状態検出器２８からの信号を受け、予め
登録しておいたＰＩＤパラメータを選び出す。例えば、
稼働状態検出器２８からの信号が変化する（すなわち、
装置２７が起動または停止する）場合、メモリ番号１に
格納されているＰＩＤパラメータによるＰＩＤ演算によ
り、設定値との偏差が０になるように電気ヒータ２０の
電圧調節指令が出力される。

また、稼働状態検出器２８から信号が無い場合、温度調
節計１８のメモリ番号２に格納されているＰＩＤパラメ
ータによって設定値との偏差が０になるように演算し、
その結果により電気ヒータ２０に対し電圧調整指令を出
力する。このように、装置２７の稼働状態に応じてＰＩ
Ｄ定数を変更する。

第２図は本発明による効果を示す特性図であり、装置２
７の起動、停止によらず温度制御値に乱れは生ぜず、高
精度の温度制御が達或される。

なお、ＰＩＤパラメータはメモリに格納するものとした
が、外部に設置したコンピュータのメモリに格納する構
或としてもよい。

〔実施例２〕 第３図は本発明の他の実施例を示す構或図である。第３
図においては、第７図と同一であるものには同一引用数
字を用いたので、以下においては重複する説明を省略す
るが、第１図に示した装置２７に近接して稼働状態検出
器２８を設置し、その検出出力を１次温度調節計１８ａ
に印加する構戊としたものである。

このａ戊では、恒温室８内に設置されている装置２７の
稼働状態が稼働状態検出器２８によって検出され、１次
温度調節計１８Ｈに出力される。

１次温度調節計１８ａは、２次温度調節計１８ｂに送る
設定値を複数格納できるメモリが設けられており、稼働
状態検出器２８から与えられる検出信号に応じて、予め
登録しておいた２次温度調節計１８ｂに送出する設定値
を選定する。

例えば、稼働状態検出器２８からの信号が変化する（す
なわち、装置２７が起動また停止する）場合、この変化
状態（起動、停止）に対応して予めメモリに格納されて
いる設定値を２次温度調節計１８ｂへ送出する。２次温
度調節計１８ｂは、１次温度調節計１８ａから与えられ
る設定値と温度計測器２９による温度測定値との偏差が
０になるように、電気ヒータ２０に対する電圧調節指令
を出力する。

一方、稼働状態検出器２８の出力信号に変化が無い場合
、湿度計測器１２で検出した恒温室８の温度と設定値と
の偏差量が０になるように、１次温度調節計１８８で演
算を行い、この演算値を設定温度として２次温度調節計
１８ｂに印加する。

本実施例による温度制御特性を示したのが第４図であり
、上段は室内温度特性の拡大図、下段は室内温度及び２
次温度調節計１８ｂの設定温度特性を示している。因み
に従来の特性は第５図の如くであり、装置２７の起動、
停止に応じて温度変化を生じている。

なお、第３図の実施例では、２次温度調節計１８ｂに送
り設定温度を１次温度調節計１８ａのメモリに格納する
ものとしたが、外部に設置したコンピュータのメモリに
格納する構或としてもよい。

〔発明の効果〕

以上より明らかな如く、本発明によれば、空気調和機に
より温度を調整すると共に、この空気調和機から空気が
与えられる調整対象の室の温度測定値と設定値との偏差
が最小になるようにＰＩＤ演算を行うことにより前記空
気調和機の制御を行う制御系を備えた温度制御装置にお
いて、前記室内に設置された装置の稼働状態を検出する
稼働状態検出器と、該稼働状態検出器の出力信号に基づ
いて前記ＰＩＤ演算を行う温度調整計のＰＩＤ定数を変
更する制御手段とを設けるようにしたので、恒温室内の
温度制御を高精度に行うことが可能になる。また、前記
温度調節計を、１次温度調節計と２次温度調節計のカス
ケード接続することにより、外乱の影響を排除しながら
、恒温室内の温度制御を高精度に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による温度制御装置の一実施例を示す構
或図、第２図は第１図の実施例により得られる温度特性
図、第３図は本発明の他の実施例を示す構或図、第４図
は第３図の実施例により得られる温度特性図、第５図は
従来の他の温度制御装置による温度特性図、第６図は従
来の温度制御装置を示す構或図、第７図は従来の他の温
度制御装置を示す構或図、第８図は従来の温度制御装置
により得られる温度特性図である。 １・・・外気取入口、 ２・・・外気空気調和機、 ・空気調和機、 ・混気箱、 ・恒温室、 ・循環空気口、 ・・排気空気口、 ・・循環空気管、 ・・湿度計測器、 ・・温度計測器、 ・・水一空気熱交換器、 ・・水量計測器、 ・・温度調節計、 ・・電気ヒータ、 ・・加湿器、 ・・循環用送風機、 ・・加湿器ヒータ、 ・・水量調節計、 ・・装置、 ・・稼働状態検出器、 ・・温度計測器。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）空気調和機により温度を調整すると共に、この空
   気調和機から空気が与えられる調整対象の室の温度測定
   値と設定値との偏差が最小になるように比例・微分・積
   分（ＰＩＤ）演算を行うことにより前記空気調和機の制
   御を行う制御系を備えた温度制御装置において、前記室
   内に設置された装置の稼働状態を検出する稼働状態検出
   器と、該稼働状態検出器の出力信号に基づいて前記ＰＩ
   Ｄ演算を行う温度調整計のＰＩＤ定数を変更する制御手
   段とを具備することを特徴とする温度制御装置。
2. （２）前記温度調整計が、１次温度調節計と２次温度調
   節計のカスケード接続であることを特徴とする請求項１
   記載の温度制御装置。