KR102431611B1 - 온도 제어 장치 및 온도조절 장치 - Google Patents

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Abstract

온도조절 대상 부위의 수량이 증가한 경우이더라도 온도를 보다 적절하게 제어하는 것이 가능한 온도 제어 장치를 제공한다.
본 발명은, 냉매 회로를 구비하는 온도조절 장치에 있어서 온도조절 대상 장치에 있어서의 온도조절 대상 부위의 온도를 제어하기 위한 온도 제어 장치로서, 온도 제어 장치의 통신 모듈은, 필드 네트워크를 거쳐 주기적으로 수신하는 통신 프레임에 포함되는 온도조절 대상 부위의 각각의 목표 온도 정보를 메모리의 소정 위치에 저장하도록 구성되고, 온도 제어 장치의 연산 모듈은, 온도조절 대상 부위마다의 목표 온도 정보를 수신함과 동시에, 온도조절 대상 부위의 각각에 대응하는 온도 센서의 각각으로부터 제2의 냉매의 현재 온도를 나타내는 냉매 온도 정보를 수신하고, 수신한 목표 온도 정보 및 냉매 온도 정보에 기초하여 온도조절 대상 부위의 각각이 수신한 목표 온도 정보가 나타내는 목표 온도로 되도록 대응하는 제어밸브마다의 개방도를 조절하기 위한 제어 파라미터를 각각 산출한다.

Description

온도 제어 장치 및 온도조절 장치
본 발명은, 온도 제어 장치 및 온도조절(溫調) 장치에 관한 것으로서, 특히 냉매 회로를 구비하는 온도조절 장치에 있어서 온도조절 대상 장치에 있어서의 온도조절 대상 부위의 온도를 제어하기 위한 온도 제어 장치 및 그 온도 제어 장치를 구비하는 온도조절 장치에 관한 것이다.
종래, 일반적인 칠러(chiller) 장치는, 냉매 회로(냉매 유로)를 구비하고, 그 냉매 회로는, 냉매 유로 및 브라인(brine) 유로에 의해 냉매를 관 내에서 순환시켜서 브라인 유로의 국부에서 온도조절 대상의 부하로 되는 워크(온도조절 대상 부위)를 개재 접속시키는 회로 구성을 갖는다.
냉매 유로에서는, 전동식 압축기가 냉매 가스를 압축해서 고압 가스로서 토출측의 응축기에 보내고, 응축기는 고압 가스를 응축해서 감압 기구의 팽창밸브를 경유하여 감압시키고 나서 증발기에 보낸다. 그리고, 증발기는, 감압된 저압인 기액 혼합 상태의 냉매를 증발시켜서 압축기의 흡입측에 빨아들이게 한다. 냉매 회로는, 이와 같이, 압축과 감압을 반복하는 회로 구성의 일차 온도 조정 회로로 되어 있다. 브라인 유로는, 냉매 유로의 증발기를 공유해서 저압인 액체 상태의 냉매액을 냉매 탱크에서 회수하여 비축함(모아 둠)과 동시에, 냉매 탱크에 장착된 가열 장치(히터)로 적당히 가열한 냉매액을 워크를 개재시켜서 증발기에 되돌려보내는 회로 구성의 이차 온도 조정 회로로 되어 있다.
칠러 장치가 구비하는 온도 제어 장치는, 냉매 유로가 구비하는 압축기의 회전수와, 브라인 유로가 구비하는 가열 장치의 가열 온도 및 냉매 탱크에 이어지는(연결되는) 펌프에 의한 냉매 유량 등을, 사용자에 의한 온도 설정 및 설정 온도와 워크 온도와의 온도차에 따라 제어한다. 온도 설정은 예를 들면 -20∼60℃의 소정 범위 내에서 선택된다. 냉매 유로 및 브라인 유로에는, 각각 온도 센서가 마련되고, 브라인 유로의 펌프보다도 워크측의 개소에 마련된 온도 센서로부터는 워크 온도가 검출된다.
예를 들면, 특허문헌 1은, 워크에 타겟이 되는 시료를 에칭하기 위한 플라즈마 처리를 행하는 플라즈마 처리 장치를 적용한 플라즈마 처리 장치용 칠러 장치를 개시함과 동시에, 그 냉매 회로를 개시하고 있다.
일본특허공보 특허 제5841281호
온도 제어 장치는, 냉매 유로의 냉매 유량을 조절가능한 팽창밸브의 개방도(열림 정도)를 조절하는 것에 의해 냉매 유로의 온도를 제어할 수가 있다. 온도 제어 장치는, 메인 CPU 기판을 구비하고, 메인 CPU 기판은, 팽창밸브의 개방도를 조절하기 위한 제어 파라미터를 산출한다. 종래, 메인 CPU 기판은, 해당(當該) 제어 파라미터를 산출하는 경우, 그때마다, 온도조절 대상 부위를 포함하는 온도조절 대상 장치에 대해서 리퀘스트(request)를 송신하는 것에 의해, 해당 온도조절 대상 부위의 목표 온도 정보를 취득하여, 메모리에 저장(格納)하고 있었다. 그리고 메인 CPU 기판은, 메모리에 저장한 현재 온도 정보 및 목표 온도 정보를 이용하여, 제어 파라미터를 연산해서 펄스 컨버터에 송신하고, 펄스 컨버터는, 수신한 아날로그 신호의 제어 파라미터를 팽창밸브 구동용의 펄스로 변환 출력하고 있었다. 그러나, 온도조절 대상 부위가 증가하면, 메인 CPU 기판에 의한 실시간으로의 제어 파라미터의 산출이 어렵다고 하는 문제가 있고, 복수의 온도조절 대상 부위의 온도 제어가 어렵다고 하는 문제가 있었다.
본 발명은, 이와 같은 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것이고, 온도조절 대상 부위의 수량이 증가한 경우이더라도 온도를 보다 적절하게 제어하는 것이 가능한 온도 제어 장치를 제공하는 것을 주목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 한 양태로서의 온도 제어 장치는,
냉매 회로를 구비하는 온도조절 장치에 있어서 온도조절 대상 장치에 있어서의 온도조절 대상 부위의 온도를 제어하기 위한 온도 제어 장치로서,
상기 온도조절 장치는, 하나 또는 복수의 온도조절 대상 부위마다 상기 냉매 회로를 구비하는 것이고, 그 냉매 회로의 각각은,
압축기, 응축기, 팽창밸브 및 증발기가, 이 순으로 제1의 냉매를 순환시키는 회로를 포함하는 제1의 냉매 회로로서, 그 제1의 냉매 회로 내에 부착된 그 제1의 냉매의 유량을 조절가능한 제어밸브를 포함하는, 제1의 냉매 회로와,
상기 제1의 냉매 회로와 증발기를 공유하고, 온도조절 대상 부위와 열교환가능하게 되도록 제2의 냉매를 순환시키는 회로를 포함하는 제2의 냉매 회로로서, 그 제2의 냉매의 온도를 검출가능하게 부착된 온도 센서를 포함하는 제2의 냉매 회로를 포함하고,
상기 온도 제어 장치는,
주제어 장치와,
메모리를 구비하고, 온도조절 대상 장치와 필드 네트워크를 거쳐 접속된 통신 모듈과,
상기 주제어 장치를 거쳐 상기 통신 모듈에 접속되고, 상기 제2의 냉매 회로의 각각의 소정의 위치에 부착된 온도 센서의 각각에 접속된 연산 모듈과,
상기 연산 모듈에 접속된 신호 출력 모듈을 구비하고,
상기 통신 모듈은, 상기 필드 네트워크를 거쳐 주기적으로 수신하는 통신 프레임에 포함되는 온도조절 대상 부위의 각각의 목표 온도 정보를, 온도조절 대상 부위마다 미리 결정된 메모리의 소정 위치에 저장하도록 구성되고,
상기 주제어 장치는, 상기 통신 모듈의 메모리에 저장된 목표 온도 정보를 상기 연산 모듈에 송신하도록 구성되고,
상기 연산 모듈은, 온도조절 대상 부위마다의 목표 온도 정보를 수신함과 동시에, 온도조절 대상 부위의 각각에 대응하는 온도 센서의 각각으로부터 상기 제2의 냉매의 현재 온도를 나타내는 냉매 온도 정보를 수신하고, 수신한 목표 온도 정보 및 냉매 온도 정보에 기초하여 온도조절 대상 부위의 각각이 수신한 목표 온도 정보가 나타내는 목표 온도로 되도록 대응하는 제어밸브마다의 개방도를 조절하기 위한 제어 파라미터를 각각 산출하고, 산출한 제어 파라미터의 각각을 상기 신호 출력 모듈에 송신하도록 구성되고,
상기 신호 출력 모듈은, 수신한 제어 파라미터의 각각에 기초하여, 제어밸브의 각각의 개방도를 조절하기 위한 신호를 제어밸브의 각각에 송신하도록 구성되는,
것을 특징으로 한다.
또, 본 발명에 있어서 바람직하게는, 상기 연산 모듈은, 수신한 목표 온도 정보 및 냉매 온도 정보에 기초하여 상기 목표 온도로 되도록 PID 연산을 실행하는 것에 의해 대응하는 제어밸브마다의 개방도를 조절하기 위한 제어 파라미터를 각각 산출한다.
또, 본 발명에 있어서 바람직하게는, 상기 연산 모듈은, 메모리를 구비하고, 수신한 목표 온도 정보 및 냉매 온도 정보를, 온도조절 대상 부위마다 미리 결정된 그 메모리의 소정 위치에 저장하고, 저장된 목표 온도 정보 및 냉매 온도 정보를 이용하여 제어 파라미터를 각각 산출하고, 산출한 제어 파라미터를, 온도조절 대상 부위마다 미리 결정된 그 메모리의 소정 위치에 저장한다.
또, 본 발명에 있어서 바람직하게는, 상기 필드 네트워크는, 이더캣(EtherCAT)이다.
또, 본 발명에 있어서 바람직하게는, 상기 온도조절 대상 장치 중의 1개가 마스터이고, 상기 통신 모듈은 슬레이브이다.
또 상기한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 한 양태로서의 온도조절 장치는,
냉매 회로, 및 온도조절 대상 장치에 있어서의 온도조절 대상 부위의 온도를 제어하기 위한 온도 제어 장치를 구비하는 온도조절 장치로서,
상기 온도조절 장치는, 하나 또는 복수의 온도조절 대상 부위마다 상기 냉매 회로를 구비하는 것이고, 그 냉매 회로의 각각은,
압축기, 응축기, 팽창밸브 및 증발기가, 이 순으로 제1의 냉매를 순환시키는 회로를 포함하는 제1의 냉매 회로로서, 그 제1의 냉매 회로 내에 부착된 그 제1의 냉매의 유량을 조절가능한 제어밸브를 포함하는, 제1의 냉매 회로와,
상기 제1의 냉매 회로와 증발기를 공유하고, 온도조절 대상 부위와 열교환가능하게 되도록 제2의 냉매를 순환시키는 회로를 포함하는 제2의 냉매 회로로서, 그 제2의 냉매의 온도를 검출가능하게 부착된 온도 센서를 포함하는 제2의 냉매 회로를 포함하고,
상기 온도 제어 장치는,
주제어 장치와,
메모리를 구비하고, 온도조절 대상 장치와 필드 네트워크를 거쳐 접속된 통신 모듈과,
상기 주제어 장치를 거쳐 상기 통신 모듈에 접속되고, 상기 제2의 냉매 회로의 각각의 소정의 위치에 부착된 온도 센서의 각각에 접속된 연산 모듈과,
상기 연산 모듈에 접속된 신호 출력 모듈을 구비하고,
상기 통신 모듈은, 상기 필드 네트워크를 거쳐 주기적으로 수신하는 통신 프레임에 포함되는 온도조절 대상 부위의 각각의 목표 온도 정보를, 온도조절 대상 부위마다 미리 결정된 메모리의 소정 위치에 저장하도록 구성되고,
상기 주제어 장치는, 상기 통신 모듈의 메모리에 저장된 목표 온도 정보를 상기 연산 모듈에 송신하도록 구성되고,
상기 연산 모듈은, 온도조절 대상 부위마다의 목표 온도 정보를 수신함과 동시에, 온도조절 대상 부위의 각각에 대응하는 온도 센서의 각각으로부터 상기 제2의 냉매의 현재 온도를 나타내는 냉매 온도 정보를 수신하고, 수신한 목표 온도 정보 및 냉매 온도 정보에 기초하여 온도조절 대상 부위의 각각이 수신한 목표 온도 정보가 나타내는 목표 온도로 되도록 대응하는 제어밸브마다의 개방도를 조절하기 위한 제어 파라미터를 각각 산출하고, 산출한 제어 파라미터의 각각을 상기 신호 출력 모듈에 송신하도록 구성되고,
상기 신호 출력 모듈은, 수신한 제어 파라미터의 각각에 기초하여, 제어밸브의 각각의 개방도를 조절하기 위한 신호를 제어밸브의 각각에 송신하도록 구성되는,
것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 온도조절 대상 부위가 증가한 경우이더라도 온도를 보다 적절하게 제어할 수가 있다.
도 1은 본 발명의 1실시형태의 온도조절 장치의 개요 구성도이다.
도 2는 본 발명의 1실시형태의 온도조절 장치의 개요 구성도이다.
도 3은 본 실시형태의 온도 제어 장치에 대응하는 종래의 온도 제어 장치의 개요 구성도이다.
도 4는 본 발명의 1실시형태의 온도 제어 장치의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 1실시형태의 통신 모듈의 메모리에 저장되는 정보의 1개의 예시이다.
도 6은 본 발명의 1실시형태의 연산 모듈의 메모리에 저장되는 정보의 1개의 예시이다.
이하, 도면을 참조해서, 본 발명의 실시형태의 온도조절 장치(1)를 설명한다. 각 도면에 있어서 동일한 부호는, 특별히 언급이 없는 한 동일 또는 상당 부분을 나타내는 것으로 한다. 설명의 편의상, 필요 이상으로 상세한 설명은 생략하는 경우가 있다. 예를 들면, 이미 잘 알려진 사항의 상세 설명이나 실질적으로 동일한 구성에 대한 중복 설명을 생략하는 경우가 있다. 또한 본 명세서에 있어서는, 정보를 수신하고 송신하는 것은, 단지 정보를 수취하고 건네주는(넘겨주는) 것을 포함할 수 있는 것으로 한다.
도 1 및 도 2는, 본 발명의 1실시형태의 온도조절 장치(1)의 개요 구성도이고, 도 2는 보다 상세한 개요 구성도를 도시하는 도면이다. 온도조절 장치(1)는, 제1의 냉매 회로(100) 및 제2의 냉매 회로(200)를 포함하는 냉매 회로(300)와, 온도조절 대상 장치(2)의 온도조절 대상 부위(10)의 각각의 온도를 제어하기 위한 온도 제어 장치(20)를 구비한다. 도 1은, 제1의 냉매 회로(100) 내의 냉매 및 제2의 냉매 회로(200) 내의 냉매가 흐르는 주요(주된) 방향을 도시한다. 온도조절 장치(1)는, 복수의 온도조절 대상 부위(10)의 각각의 온도를 조정하기 위한 장치이지만, 도 1은, 1개의 온도조절 대상 부위(10)에 대한 냉매 회로(300)의 구성을 도시하는 것이다. 온도조절 장치(1)는, 1개의 온도조절 대상 부위(10)마다, 냉매 회로(300)를 각각 구비한다. 냉매 회로(300)는, 예를 들면 이미 알려져 있는(旣知) 냉각관에 의해 구성된다. 제1의 냉매 회로(100)에 이용되는 제1의 냉매 및 제2의 냉매 회로(200)에 이용되는 제2의 냉매는, 플루오르계(불소계) 냉매 등의 이미 알려져 있는 냉매를 이용할 수가 있다. 1개의 예에서는, 제1의 냉매 회로(100)는 냉매 유로이고, 제2의 냉매 회로(200)는 브라인 유로이다. 온도 제어 장치(20)는, 온도조절 대상 부위(10)를 포함하는 온도조절 대상 장치(2)에 접속됨과 동시에, 제1의 냉매 회로(100) 및 제2의 냉매 회로(200)가 포함하는 온도 센서 등의 각종 센서 및 제어밸브 등의 제어가능한 구성요소에 접속된다. 온도 제어 장치(20)는, 온도조절 대상 장치(2)에 접속되어 간접적으로 온도조절 대상 부위(10)에 접속되어도 좋고, 온도조절 대상 장치(2)에 있어서의 온도조절 대상 부위(10)에 직접 접속되어도 좋다. 1개의 호적한 예에서는, 온도 제어 장치(20)는, 온도조절 대상 장치(2)로부터 각 온도조절 대상 부위(10)의 각각의 목표 온도 정보를 수신함과 동시에, 제2의 냉매 회로(200)의 온도 센서로부터 취득한 현재 온도 정보를 온도조절 대상 장치(2)에 송신한다.
제1의 냉매 회로(100)는, 압축기(111), 응축기(112), 팽창밸브(113) 및 증발기(114)가, 이 순으로 제1의 냉매를 순환시키는 제1의 주냉매 회로(101)를 포함한다. 제1의 주냉매 회로(101)는, 응축기(112)와 팽창밸브(113) 사이에 개재 접속된, 이물(異物) 제거를 행하는 드라이어 필터(115)를 포함한다. 제1의 냉매 회로(100)는, 증발기(114)와 압축기(111) 사이에서 제1의 주냉매 회로(101)로부터 분기하고, 드라이어 필터(115)와 팽창밸브(113) 사이의 제1의 주냉매 회로(101)에 접속한 바이패스 회로(102)를 포함한다. 제1의 냉매 회로(100)는, 압축기(111)와 응축기(112) 사이에서 제1의 주냉매 회로(101)로부터 분기하고, 팽창밸브(113)와 증발기(114) 사이의 제1의 주냉매 회로(101)에 접속한 바이패스 회로(102)를 포함한다.
제1의 주냉매 회로(101)에서는, 압축기(111)는, 제1의 냉매의 가스를 압축해서 고압 가스로서 토출측의 응축기(112)에 보낸다. 응축기(112)는, 고압 가스를 응축해서 감압 기구의 팽창밸브(113)를 경유하여 감압시키고 나서 증발기(114)에 보내고, 증발기(114)는, 감압된 저압 가스를 증발시켜서 압축기(111)의 흡입측에 빨아들이게 한다. 제1의 주냉매 회로(101)는, 이와 같이 압축과 감압을 반복하는 회로 구성의 일차 온도 조정 회로이다.
제1의 냉매 회로(100)는, 제1의 냉매 회로(100) 내에 부착된 제1의 냉매의 유량을 조절가능한 복수의 제어밸브(121)를 포함한다. 제1의 주냉매 회로(101)의 팽창밸브(113)와 증발기(114) 사이에는, 제어밸브(121)가 개재 접속된다. 바이패스 회로(102)의 각각에는, 제어밸브(121)가 개재 접속된다. 제어밸브(121)는, 스테핑 모터로 구동되는 전자 제어밸브이고, 온도 제어 장치(20)는, 제어밸브(121)의 개방도를 조절하는 신호를 제어밸브(121)의 각각에 보내는 것에 의해, 제어밸브(121)를 통과하는 제1의 냉매의 유량을 제어할 수가 있다. 온도 제어 장치(20)는, 팽창밸브(113)도 마찬가지로 해서 제어할 수가 있다. 또한 제어밸브(121)는, 전자 팽창밸브로 할 수도 있다.
제1의 냉매 회로(100)는, 압축기(111)의 증발기측에 있어서, 제1의 주냉매 회로(101)에 있어서의 제1의 냉매의 온도를 검출할 수 있도록 마련된 온도 센서(122)를 포함한다. 제1의 냉매 회로(100)는, 압축기(111)의 제1의 냉매 흡입측에 있어서, 제1의 주냉매 회로(101)에 있어서의 제1의 냉매의 압력을 검출할 수 있도록 마련된 압력 센서(123)를 포함한다.
제2의 냉매 회로(200)는, 제1의 냉매 회로(100)와 증발기(114)를 공유하는 제2의 주냉매 회로(201)를 포함한다. 제2의 주냉매 회로(201)는, 증발기(114)에 있어서 제1의 주냉매 회로(101)와 열교환가능하게 되도록 제2의 냉매를 순환시킨다. 또 제2의 주냉매 회로(201)는, 온도조절 대상 부위(10)와 열교환가능하게 되도록, 제2의 냉매를 순환시킨다. 제2의 주냉매 회로(201)와 온도조절 대상 부위(10)는, 제2의 주냉매 회로(201)가 온도조절 대상 부위(10)와 접촉해서 열교환가능하게 되도록, 또는 제2의 주냉매 회로(201)가 온도조절 대상 부위(10) 내를 유통해서 열교환가능하게 되도록 구성된다.
제2의 주냉매 회로(201)는, 제2의 냉매인 냉매액을 회수하여 비축하는(모아두는) 냉매 탱크(211)와, 가열 장치(212)와, 냉매액을 가열 장치(212)로부터 흡인하는 펌프(213)를 포함한다. 가열 장치(212)는, 필요에 따라, 냉매액을 적당히(適宜) 가열하는 것이다. 제2의 주냉매 회로(201)는, 증발기(114) 및 가열 장치(212)에 의해 제2의 냉매의 온도를 조정하고, 온도조절 대상 부위(10)와 열교환하도록 제2의 냉매를 순환시키는 회로 구성의 이차 온도 조정 회로이다. 제2의 주냉매 회로(201)에서는, 가열 장치(212)는 증발기(114)의 냉매액 유출측에 접속되고, 펌프(213)는 가열 장치(212)로부터 냉매액을 흡인할 수 있도록 접속된다. 냉매 탱크(211)는, 온도조절 대상 부위(10)와 열교환한 냉매액을 회수하도록 접속되고, 또한 유출시킨 냉매액이 증발기(114)에서 열교환하도록 증발기(114)와 접속된다.
제2의 냉매 회로(200)는, 온도조절 대상 부위(10)와 냉매 탱크(211) 사이에서 제2의 주냉매 회로(201)로부터 분기하고, 펌프(213)와 온도조절 대상 부위(10) 사이의 제2의 주냉매 회로(201)에 접속한 바이패스 회로(202)를 포함한다.
제2의 냉매 회로(200)는, 제2의 냉매 회로(200) 내에 부착된 제2의 냉매의 유량을 조절가능한 제어밸브(221)를 포함한다. 제2의 주냉매 회로(201)의 펌프(213)와 온도조절 대상 부위(10) 사이에는, 제어밸브(221)가 개재 접속된다. 바이패스 회로(202)에는, 제어밸브(221)가 개재 접속된다.
제2의 냉매 회로(200)는, 펌프(213)의 냉매액 유출측에 있어서, 제2의 주냉매 회로(201)에 있어서의 제2의 냉매의 온도를 검출할 수 있도록 마련된 온도 센서(222)를 포함한다. 제2의 냉매 회로(200)는, 증발기(114)의 냉매액 유출측에 있어서, 제2의 주냉매 회로(201)에 있어서의 제2의 냉매의 온도를 검출할 수 있도록 마련된 온도 센서(222)를 포함한다. 이와 같이, 제2의 냉매 회로(200)는, 제2의 냉매의 온도를 검출가능하게 부착된 온도 센서(222)를 포함한다. 또 제2의 냉매 회로(200)는, 펌프(213)의 냉매액 유출측에 있어서, 제2의 주냉매 회로(201)에 있어서의 제2의 냉매의 압력을 검출할 수 있도록 마련된 압력 센서(223)를 포함한다.
도 1은, 1개의 온도조절 대상 부위(10)에 대한 냉매 회로(300)의 1개의 예시이다. 온도조절 장치(1)는, 복수의 냉매 회로(300)를 구비하고, 각 냉매 회로(300)는, 각 온도조절 대상 부위(10)에 대응한다. 따라서, 온도조절 장치(1)가 포함하는 냉매 회로(300)는, 다른 회로를 포함하는 것이더라도 좋고, 같은 회로이더라도 좋다.
냉매 회로(300)의 1개의 예에서는, 제1의 냉매 회로(100)는, 온도조절 대상 부위(10)의 보온 제어 방법에 따라, 도 1에 도시하는 바이패스 회로(102)와는 다른 임의의 하나 또는 복수의 바이패스 회로(102)를 포함한다. 이 경우에 있어서도, 바람직하게는, 바이패스 회로(102)의 각각에는, 제어밸브(121)가 개재 접속된다. 또 1개의 예에서는, 제1의 냉매 회로(100)는, 온도조절 대상 부위(10)의 보온 제어 방법에 따라, 하나 또는 복수의 온도 센서(122)가 소정의 위치에 부착된다. 또 1개의 예에서는, 제1의 냉매 회로(100)는, 온도조절 대상 부위(10)의 보온 제어 방법에 따라, 하나 또는 복수의 압력 센서(123)가 소정의 위치에 부착된다.
냉매 회로(300)의 1개의 예에서는, 냉매 회로(300)는, 온도조절 대상 부위(10)의 보온 온도에 따라, 복수의 제1의 냉매 회로(100)를 구비한다. 복수의 제1의 냉매 회로(100)가 포함하는 회로 구성은, 각각 달라도 좋다. 이 경우, 1개의 제1의 냉매 회로(100)는, 인접하는 제1의 냉매 회로(100)와 증발기(114)를 공유하고, 해당 인접하는 제1의 냉매 회로(100)와 열교환가능하게 되도록, 제1의 냉매를 순환시키는 제1의 주냉매 회로(101)를 포함한다. 또 이 경우, 1개의 제1의 냉매 회로(100)는, 제2의 냉매 회로(200)와 증발기(114)를 공유하고, 제2의 냉매 회로(200)와 열교환가능하게 되도록, 제1의 냉매를 순환시키는 제1의 주냉매 회로(101)를 포함한다.
냉매 회로(300)의 1개의 예에서는, 제2의 냉매 회로(200)는, 온도조절 대상 부위(10)의 보온 제어 방법에 따라, 도 1에 도시하는 바이패스 회로(202)와는 다른 임의의 하나 또는 복수의 바이패스 회로(102)를 포함한다. 이 경우에 있어서도, 바람직하게는, 바이패스 회로(202)의 각각에는, 제어밸브(221)가 개재 접속된다. 또 1개의 예에서는, 제2의 냉매 회로(200)는, 가열 장치(212) 및 펌프(213)를 포함하지 않는다. 또 1개의 예에서는, 제2의 냉매 회로(200)는, 온도조절 대상 부위(10)의 보온 제어 방법에 따라, 하나 또는 복수의 온도 센서(222)가 소정의 위치에 부착된다. 또 1개의 예에서는, 제2의 냉매 회로(200)는, 온도조절 대상 부위(10)의 보온 제어 방법에 따라, 하나 또는 복수의 압력 센서(223)가 소정의 위치에 부착된다. 또 1개의 예에서는, 냉매 탱크(211), 가열 장치(212), 및 펌프(213)는, 제2의 주냉매 회로(201) 내의 온도조절 대상 부위(10)의 보온 제어 방법에 따른 위치에 부착된다.
온도조절 장치(1)는, 냉각 장치(도시하지 않음)를 구비한다. 냉각 장치는, 응축기(112)에 대해서 배관을 되접어 꺾도록 접속하고, 냉각수를 받아들여서(취입해서) 응축기(112) 내를 냉각하고 나서 바깥쪽으로 되돌려보내는 구조를 가진다. 냉각 장치는, 예를 들면 출구측의 관에 제어밸브가 마련되고, 응축기(112)의 토출 측에 접속된 압력에 의해 검출된 결과에 따라 제어밸브의 개폐가 제어되고, 배관 내를 흐르는 냉각수의 유량이 제어된다. 상기에서 설명한 냉각 장치는 1개의 예시로서, 냉각 장치에 의한 응축기(112)에 대한 냉각 기능은, 냉각 팬을 이용하여 냉풍으로 냉각하는 구성으로 해도 좋다.
1개의 호적한 예에서는, 온도조절 장치(1)는, 워크(온도조절 대상 장치(2))를 반도체 제조 장치로서, 반도체 에칭 공정에 적용가능한 칠러 장치이다. 구체적으로는, 온도조절 장치(1)는, 타겟이 되는 시료의 반도체 웨이퍼를 반도체 에칭 공정에서 에칭하기 위해서 플라즈마 처리를 행하는 플라즈마 처리 장치에 적용하는 플라즈마 처리용 칠러 장치이다. 따라서, 온도조절 장치(1)는, 종래의 플라즈마 처리용 칠러 장치가 가지는 구성을 구비할 수가 있다. 이 경우, 플라즈마 처리 장치의 보온 대상이 되는 각 부가 온도조절 대상 부위(10)이다. 예를 들면, 1개의 온도조절 대상 부위(10)는, 플라즈마 처리 장치에 있어서의 하부 전극에 냉매관을 부설시켜서 제2의 주냉매 회로(201)와 이어지도록(연결되도록) 접속된다. 예를 들면, 1개의 온도조절 대상 부위(10)는, 플라즈마 처리 장치에 있어서의 상부 전극에 냉매관을 부설시켜서 제2의 주냉매 회로(201)와 이어지도록 접속된다.
온도조절 대상 장치(2)의 온도조절 대상 부위(10)의 각각은, 사용자에 의해 목표 온도가 설정되어 있다. 예를 들면, 설정되는 목표 온도는, 온도조절 대상 부위(10)마다 다르다. 1개의 예에서는, 온도조절 대상 부위(10)의 설정되는 목표 온도는, －80∼+80℃의 범위 내에서 선택된다. 1개의 예에서는, 온도조절 대상 부위(10)가 3개 있고, 각 온도조절 대상 부위(10)에 있어서 설정되는 목표 온도의 범위가 다르다.
온도 제어 장치(20)는, 온도조절 대상 부위(10)의 각각에 있어서, 해당 온도조절 대상 부위(10)의 목표 온도 정보와 해당 온도조절 대상 부위(10)에 접속되는 제2의 냉매 회로(200) 내에 부착된 온도 센서(222)로부터 취득되는 현재 온도 정보에 기초하여, 제2의 냉매 온도를 제어한다. 예를 들면, 온도 제어 장치(20)는, 목표 온도 정보와 현재 온도 정보와의 온도차에 따라, 제1의 냉매 회로(100) 내의 제어밸브(121)의 개방도를 조절하는 것에 의해, 제2의 냉매 온도를 제어해서, 온도조절 대상 부위(10)의 온도가 목표 온도로 되도록 제어한다. 온도 제어 장치(20)는, 이미 알려져 있는 PID 제어를 이용하여, 온도차에 따른 제어를 행할 수가 있다. 또한 목표 온도 정보는, 온도조절 대상 부위(10)의 목표 온도를 나타내는 정보이고, 현재 온도 정보는, 제2의 냉매의 현재 온도를 나타내는 정보이다.
상기한 예시에 더하여, 또는 상기한 예시 대신에, 온도 제어 장치(20)는, 전동식의 압축기(111)에서의 압축기 회전수를 조절하는 것에 의해, 제2의 냉매 온도를 제어해서, 온도조절 대상 부위(10)의 온도가 목표 온도로 되도록 제어할 수가 있다. 상기한 예시에 더하여, 또는 상기한 예시 대신에, 온도 제어 장치(20)는, 압력 센서(123)에서 검출되는 압력에 기초하여 제1의 냉매 회로(100) 내의 제어밸브(121)의 개방도를 조절하는 것에 의해, 온도조절 대상 부위(10)의 온도가 목표 온도로 되도록 제어할 수가 있다. 온도 제어 장치(20)는, 이미 알려져 있는 PID 제어를 이용하여, 압력차에 따른 제어를 행할 수가 있다.
본 실시형태에서는, 온도 제어 장치(20)에 의한 제어 중, 온도조절 대상 장치(2)로부터 취득한 온도조절 대상 부위(10)의 목표 온도 및 제2의 냉매 회로(200)가 포함하는 온도 센서로부터 취득한 제2의 냉매의 현재 온도에 기초한 제1의 냉매 회로(100)가 포함하는 제어밸브(121)의 개방도의 제어에 대해서 설명한다. 다만, 온도 제어 장치(20)는, 온도조절 대상 부위(10)의 온도가 목표 온도로 되기 위한 동작으로서, 압축기 회전수의 제어 등의 이미 알려져 있는 제어, 또는 다른 센서 등으로부터 취득한 정보에 기초한 이미 알려져 있는 제어밸브(121) 등의 제어를 행할 수 있다는 것은 이해된다.
본 실시형태에서는, 온도 제어 장치(20)는, PID 제어에 의해, 목표값과 현재값의 편차(偏差)를 없애기 위한, 각 제어밸브(121)의 개방도를 조절하기 위한 제어 파라미터(조작량)를 각각 산출한다.
도 3은, 본 실시형태의 온도 제어 장치(20)에 대응하는 종래의 온도 제어 장치(40)의 개요 구성도이다. 온도 제어 장치(40)는, 메인 CPU 기판(41)과, 펄스 컨버터(42)를 구비한다. 메인 CPU 기판(41)은, 온도 센서(222)를 거쳐 제2의 냉매의 현재 온도 정보를 취득하고, 메모리에 저장한다. 메인 CPU 기판(41)은, 제어밸브(121)의 개방도를 조절하기 위한 제어 파라미터를 산출하는 경우, 그때마다, 제어밸브에 대응하는 온도조절 대상 부위(10)를 포함하는 온도조절 대상 장치(2)에 대해서 목표 온도 정보를 수취하기 위한 리퀘스트를 송신한다. 온도조절 대상 장치(2)는, 시리얼 통신을 이용하여, 온도 제어 장치(20)에 리퀘스트를 접수한 목표 온도 정보를 송신한다. 메인 CPU 기판(41)은, 온도 제어 장치(20)로부터 수신하는 해당 온도조절 대상 부위(10)의 목표 온도 정보를 취득하고, 메모리에 저장한다. 메인 CPU 기판(41)은, 메모리에 저장한 현재 온도 정보 및 목표 온도 정보를 이용하여, 제어 파라미터를 연산하고, 펄스 컨버터(42)에 아날로그 신호의 제어 파라미터를 송신한다. 펄스 컨버터(42)는, 메인 CPU 기판(41)으로부터 수취한 아날로그 신호의 제어 파라미터를 제어밸브 구동용의 펄스(디지털 신호)로 변환해서, 대응하는 제어밸브(121)에 송신한다.
상기와 같이, 종래의 온도 제어 장치(20)는, 제어 파라미터를 산출할 때에, 그때마다 온도조절 대상 장치(2)와 통신하는 것에 의해 목표 온도 정보를 수신하고, 제어밸브(121)에 대한 제어를 행하고 있었다. 그러나 이 방법은, 온도조절 대상 부위(10)가 증가하면, 실시간으로의 제어 파라미터의 산출이 어렵다고 하는 문제가 있고, 보다 효율적으로 또는 보다 고속으로, 제어 파라미터를 산출할 필요가 있었다.
도 4는, 본 발명의 1실시형태의 온도 제어 장치(20)의 구성도이다. 온도 제어 장치(20)는, 메인 CPU 기판(21)과, 통신 모듈(22)과, 연산 모듈(23)과, 신호 출력 모듈(24)을 구비한다.
메인 CPU 기판(21)은, 메모리 및 프로세서를 포함하고, 온도 제어 장치(20) 전체를 제어한다. 메인 CPU 기판(21)은, 온도 제어 장치(20) 전체를 제어하는 주제어 장치의 기능을 가지는 것이면 기판일 필요는 없고, 주제어 장치의 1개의 예시이다.
통신 모듈(22)은, 메모리를 구비하고, 복수의 온도조절 대상 부위(10)를 포함하는 온도조절 대상 장치(2)와 필드 네트워크(4)를 거쳐 접속된다. 또한, 도 4는 1개의 온도조절 대상 장치(2)를 도시하고 있지만, 온도조절 장치(1)가 복수의 온도조절 대상 장치(2)가 포함하는 온도조절 대상 부위(10)의 온도를 제어하는 경우, 통신 모듈(22)은, 하나 또는 복수의 온도조절 대상 부위(10)를 각각 포함하는 복수의 온도조절 대상 장치(2)와 필드 네트워크(4)를 거쳐 접속된다.
연산 모듈(23)은, 메모리를 구비하고, 메인 CPU 기판(21)을 거쳐 통신 모듈(22)에 접속되고, 온도조절 대상 부위(10)의 각각에 대응하는 냉매 회로(300)가 포함하는 제2의 냉매 회로(200)의 각각의 소정의 위치에 부착된 온도 센서(222)의 각각에 접속된다. 1개의 호적한 예에서는, 연산 모듈(23)은, 복수의 서브 모듈로 구성되고, 각 서브 모듈은, 각 온도조절 대상 부위(10)의 각각에 대응하는 제어 파라미터를 산출한다. 이 경우, 예를 들면 1개의 서브 모듈은, 미리 할당된 1개의 온도조절 대상 부위(10)에 대응하는 제어 파라미터를 산출해도 좋고, 미리 할당된 N개(예를 들면 4개)의 온도조절 대상 부위(10)에 대응하는 제어 파라미터를 산출해도 좋다. 연산 모듈(23)은, 온도조절 대상 부위(10)의 각각에 대응하는 냉매 회로(300)가 포함하는 제1의 주냉매 회로(101)의 각각의 소정의 위치에 부착된 온도 센서(122)의 각각에 접속되어도 좋다.
신호 출력 모듈(24)은, 연산 모듈(23)에 접속된다. 신호 출력 모듈(24)은, 제어밸브(121)를 구동하기 위한 스테핑 모터의 각각에 접속된다. 또한, 스테핑 모터는 제어밸브(121)를 구동하는 수단의 하나의 호적한 예시이고, 이것에 한정되는 것은 아니다.
다음에 온도 제어 장치(20)의 각 부의 동작에 대해서 설명한다.
통신 모듈(22)은, 필드 네트워크(4)를 거쳐 주기적으로 수신하는 통신 프레임에 포함되는 온도조절 대상 부위(10)의 각각의 목표 온도 정보를, 온도조절 대상 부위(10)마다 미리 결정된 메모리의 소정 위치(어드레스)에 저장한다. 필드 네트워크(4)는, 온도조절 대상 장치(2)와 주고 받아지는 각종 데이터를 전송(傳送)한다. 1개의 호적한 예에서는, 필드 네트워크(4)는, 이더넷(Ethernet)(등록상표)과 호환성이 있는 산업용 오픈 필드 네트워크 규격의 하나인 이더캣(EtherCAT)이고, 이 경우, 통신 프레임은 이더넷(등록상표) 프레임이다. 1개의 예에서는, 통신 모듈(22)은, 필드 네트워크(4)를 거쳐, 0.5초 주기 등의 미리 정해진 1초 이하의 주기로 통신 프레임을 정기적으로 수신한다.
이더캣에 대해서 간단하게 설명한다. 이더캣은, 고속성과 실시간성을 실현가능한 통신 방식이고, 마스터와 슬레이브로 구성된다. 이더넷(등록상표) 프레임은, 마스터로부터 송신되고, 순번대로 모든 슬레이브를 통과해서 다시 마스터로 되돌아간다. 마스터 및 각 슬레이브는, 이더넷(등록상표) 프레임에 송신 데이터를 써넣을(라이트할) 수 있음과 동시에, 수신한 이더넷(등록상표) 프레임을 읽어들일 수가 있다.
1개의 호적한 예에서는, 온도조절 대상 장치(2) 중의 1개가 마스터이고, 통신 모듈(22)은 슬레이브이다. 필드 네트워크(4)에 접속되는 온도조절 대상 장치(2)가 1개인 경우, 해당 온도조절 대상 장치(2)가 마스터이다. 마스터 디바이스로서의 온도조절 대상 장치(2)는, 통신 프레임을 필드 네트워크(4) 상에 주기적으로 송신한다. 통신 프레임의 미리 결정된 위치에는, 마스터 디바이스로서의 온도조절 대상 장치(2)가 포함하는 온도조절 대상 부위(10)의 목표 온도 정보를 미리 결정된 위치에 저장되어 있다. 슬레이브 디바이스로서의 온도조절 대상 장치(2)는, 수신한 통신 프레임에 대해서, 해당 온도조절 대상 장치(2)가 포함하는 온도조절 대상 부위(10)의 목표 온도 정보를 미리 결정된 위치에 써넣은 후, 통신 프레임을 필드 네트워크(4) 상에 송신한다. 슬레이브 디바이스로서의 통신 모듈(22)은, 필드 네트워크(4)를 거쳐 통신 프레임을 수신하고, 미리 결정된 위치에 저장되어 있는 목표 온도 정보를, 통신 모듈(22)의 메모리의 소정 위치에 저장한다.
메인 CPU 기판(21)은, 통신 모듈(22)의 메모리의 소정 위치에 저장된 목표 온도 정보를 연산 모듈(23)에 송신한다. 바람직하게는, 메인 CPU 기판(21)은, 주기적으로 통신 모듈(22)의 메모리의 소정 위치에 저장된 목표 온도 정보를 읽어내고(판독하고), 읽어낸 목표 온도 정보를 연산 모듈(23)에 송신한다.
연산 모듈(23)은, 온도조절 대상 부위(10)의 각각에 대응하는 온도 센서(222)의 각각으로부터 제2의 냉매의 현재 온도를 나타내는 냉매 온도 정보(현재 온도 정보)를 수취하고, 연산 모듈(23)의 메모리의 소정 위치에 저장한다. 연산 모듈(23)은, 제어 파라미터를 산출함에 있어서, 해당 현재 온도 정보를 이용한다. 1개의 호적한 예에서는, 연산 모듈(23)은, 각 온도조절 대상 부위(10)에 대응하는 제어 파라미터를 산출함에 있어서, 복수의 온도 센서(222)중 온도조절 대상 부위(10)에 보다(더) 가까운 온도 센서(222)로부터 취득된 온도를 각각 이용한다. 1개의 변형예에서는, 연산 모듈(23)은, 각 온도조절 대상 부위(10)에 대응하는 제어 파라미터를 산출함에 있어서, 하나 또는 복수의 온도 센서(222)의 어느것인가로부터 취득된 온도를 각각 이용한다. 1개의 변형예에서는, 연산 모듈(23)은, 각 온도조절 대상 부위(10)에 대응하는 제어 파라미터를 산출함에 있어서, 복수의 온도 센서(222)로부터 취득된 온도의 평균을 각각 이용한다.
메인 CPU 기판(21)은, 연산 모듈(23)의 메모리에 저장된 현재 온도 정보를 통신 모듈(22)에 송신한다. 바람직하게는, 메인 CPU 기판(21)은, 주기적으로 연산 모듈(23)의 메모리의 소정 위치에 저장된 현재 온도 정보를 읽어내고, 읽어낸 현재 온도 정보를 통신 모듈(22)에 송신한다.
통신 모듈(22)은, 메인 CPU 기판(21)으로부터 수신하는 온도조절 대상 부위(10)의 각각의 현재 온도 정보를, 온도조절 대상 부위(10)마다 미리 결정된 메모리의 소정 위치에 저장한다. 통신 모듈(22)은, 수신한 통신 프레임에 대해서, 현재 온도 정보를 미리 결정된 위치에 써넣은 후, 현재 온도 정보가 써넣어진 통신 프레임을 필드 네트워크(4) 상에 송신한다. 이것에 의해, 온도조절 대상 장치(2)는, 현재 온도 정보를 수신하는 것이 가능해지고, 온도조절 대상 장치(2)에 있어서, 제2의 냉매의 현재 온도를 파악하는 것이 가능해진다.
도 5는, 본 발명의 1실시형태의 통신 모듈(22)의 메모리에 저장되는 정보의 1개의 예시이다. 통신 모듈(22)의 메모리의 소정 위치(예를 들면 어드레스 00∼02)에는, 필드 네트워크(4)를 거쳐 수신한 통신 프레임으로부터 취득한 온도조절 대상 부위(10)마다의 목표 온도 정보(예를 들면 CH1∼CH3 목표 온도 정보)가 저장된다. 또 통신 모듈(22)의 메모리의 소정 위치(예를 들면 어드레스 03∼05)에는, 메인 CPU 기판(21)으로부터 수신한 현재 온도 정보(예를 들면 CH1∼CH3 현재 온도 정보)가 저장된다. 여기에서, CH1∼CH3의 각 채널은, 1개의 온도조절 대상 부위(10)에 대응하는 것이다. 각 온도조절 대상 부위(10)에 대응하는 각 채널의 저장되는 데이터는, 각 온도조절 대상 부위(10)에 대응하는 제어 파라미터를 산출하기 위해서 이용하는 목표 온도 정보 및 현재 온도 정보이다. 또한, 통신 모듈(22)의 메모리에는, 4채널 이상의 온도조절 대상 부위(10)에 대응하는 목표 온도 정보 및 현재 온도 정보가 저장되어도 좋다는 것은 이해된다.
상기한 대로, 연산 모듈(23)은, 온도조절 대상 부위(10)마다의 목표 온도 정보를 수신함과 동시에, 온도조절 대상 부위(10)의 각각에 대응하는 온도 센서의 각각으로부터 제2의 냉매의 현재 온도 정보를 수신한다.
도 6은, 본 발명의 1실시형태의 연산 모듈(23)의 메모리에 저장되는 정보의 1개의 예시이다. 연산 모듈(23)은, 수신한 목표 온도 정보 및 현재 온도 정보를, 온도조절 대상 부위(10)마다 연산 모듈(23)의 메모리의 미리 결정된 어드레스에 저장한다. 연산 모듈(23)의 메모리는, 1개의 온도조절 대상 부위(10)에 대응하는 채널마다, 모듈 어드레스가 할당된다(예를 들면 모듈 00∼02). 각 채널의 목표 온도 정보 및 현재 온도 정보는, 각 모듈 어드레스가 할당된 메모리의 소정 위치(예를 들면 어드레스 00∼01)에 저장된다. 연산 모듈(23)이 복수의 서브 모듈로 구성되는 경우, 각 모듈 어드레스는, 각 서브 모듈에 대응한다. 설명의 편의상, 1개의 채널에 대응하는 목표 온도 정보 및 현재 온도 정보가 각 모듈 어드레스에 할당되는 것으로서 설명했지만, 1개의 호적한 예에서는, 복수의 채널이 1개의 모듈 어드레스에 할당된다. 예를 들면, 각 모듈 어드레스는, 4개의 채널이 할당된다.
연산 모듈(23)은, 수신한 목표 온도 정보 및 현재 온도 정보에 기초하여 온도조절 대상 부위(10)의 각각이 수신한 목표 온도 정보가 나타내는 목표 온도로 되도록 대응하는 제어밸브(121)마다의 개방도를 조절하기 위한 제어 파라미터를 각각 산출한다. 구체적으로는, 연산 모듈(23)은, 1개의 온도조절 대상 부위(10)마다, 연산 모듈(23)의 메모리에 저장된 각 온도조절 대상 부위(10)의 목표 온도 정보 및 현재 온도 정보에 기초하여, 각 온도조절 대상 부위(10)의 대응하는 제어밸브(121)의 제어 파라미터를 산출한다. 연산 모듈(23)은, 산출한 제어 파라미터의 각각을, 연산 모듈(23)의 메모리의, 온도조절 대상 부위(10)마다 미리 결정된 소정 위치에 저장하고, 저장된 제어 파라미터의 각각을 신호 출력 모듈(24)에 송신한다. 1개의 호적한 예에서는, 연산 모듈(23)은, 수신한 목표 온도 정보 및 현재 온도 정보에 기초하여 수신한 목표 온도 정보로 되도록 PID 연산을 실행하는 것에 의해 대응하는 제어밸브마다의 개방도를 조절하기 위한 제어 파라미터를 각각 산출한다. 제어 파라미터는, PID 제어에 있어서의 목표값과 현재값의 편차를 없애기 위한, 각 제어밸브(121)의 개방도를 조절하기 위한 조작량이다. 제어 파라미터는, 목표값으로 목표 온도 정보 및 현재값으로 현재 온도 정보를 이용하여, 이미 알려져 있는 방법에 의해 산출할 수가 있다.
신호 출력 모듈(24)은, 연산 모듈(23)로부터 수신한 제어 파라미터의 각각에 기초하여, 제어밸브(121)의 각각의 개방도를 조절하기 위한 신호를 제어밸브(121)의 각각에 송신(송출)하도록 구성된다. 구체적으로는, 신호 출력 모듈(24)은, 연산 모듈(23)로부터 수신한 디지털 신호의 제어 파라미터(조작량)를, 제어밸브(121)의 각각의 개방도를 조절하기 위한 펄스로 변환하고, 각 제어밸브(121)의 스테핑 모터의 각각에 해당 펄스 신호를 송신한다. 1개의 예에서는, 연산 모듈(23)은, 모듈 어드레스마다 제어 파라미터를 산출하고, 신호 출력 모듈(24)은, 모듈 어드레스에 의해 제어밸브(121)에 송신하는 신호의 행선지(destination)를 식별한다. 1개의 호적한 예에서는, 복수의 채널이 1개의 모듈 어드레스(서브 모듈)에 할당되는 경우, 연산 모듈(23)은, 모듈 어드레스 및 해당 서브 모듈 내의 채널마다 제어 파라미터를 산출하고, 신호 출력 모듈(24)은, 모듈 어드레스 및 채널에 의해 제어밸브(121)에 송신하는 신호의 행선지를 식별한다.
다음에, 본 발명의 실시형태에 의한 온도조절 장치(1) 및 온도 제어 장치(20)의 효과에 대해서 설명한다. 본 실시형태에서는, 온도 제어 장치(20)는, 메모리를 가지는 통신 모듈(22)을 구비하고, 또한, 필드 네트워크(4)를 거쳐 온도조절 대상 장치(2)와 통신 모듈(22)이 통신가능한 구성이다. 이와 같은 구성으로 하는 것에 의해, 통신 모듈(22)의 메모리의 소정 위치에 온도조절 대상 부위(10)의 각각의 목표 온도 정보를 주기적으로 저장하는 것이 가능해진다. 또 본 실시형태에서는, 온도 제어 장치(20)는, 제어 파라미터를 산출하기 위한 연산 모듈(23)을 구비한다. 연산 모듈(23)은, 온도 센서(222)를 거쳐 제2의 냉매의 현재 온도 정보를 취득하고, 메인 CPU 기판(21)을 거쳐 주기적으로 목표 온도 정보를 취득가능한 구성이다. 이와 같은 구성으로 하는 것에 의해, 연산 모듈(23)은, 주기적으로 현재 온도 정보 및 목표 온도 정보를 취득하는 것이 가능해지고, 연산 모듈(23)은, 보다 고속으로 제어 파라미터를 산출하는 것이 가능해진다.
온도조절 대상 부위(10)의 수량이 증가한 경우이더라도, 온도조절 대상 부위(10)의 각각의 목표 온도 정보는 통신 프레임에 저장할 수 있기 때문에, 통신 모듈(22)은, 필드 네트워크(4)를 거쳐 주기적으로 목표 온도 정보를 취득하는 것이 가능해진다. 연산 모듈(23)은, 온도 센서(222)를 거쳐 제2의 냉매의 현재 온도 정보를 취득함과 동시에, 주기적으로 통신 모듈(22)로부터 목표 온도 정보를 취득할 수 있기 때문에, 종래의 온도 제어 장치(40)와 비교해서, 보다 효율적 및 고속으로, 제어 파라미터를 산출하는 것이 가능해진다. 이것에 의해, 온도 제어 장치(20)는, 온도조절 대상 부위의 수량이 증가한 경우이더라도, 종래의 온도 제어 장치(40)와 비교해서, 온도를 보다 적절하게 제어하는 것이 가능해진다.
또 본 실시형태에서는, 신호 출력 모듈(24)을 연산 모듈(23)과 일체화한 모듈로 하는 것에 의해, 디지털 신호를 이용하여 해당 모듈간의 통신을 행할 수 있음과 동시에, 보다 간이한 구성으로 할 수가 있다. 또 본 실시형태에서는, 온도 제어 장치(20)의 각 기능을 모듈화함으로써, 온도 제어 장치(20) 전체를 보다 소형화하는 것이 가능해진다.
또 상기와 같은 구성으로 하는 것에 의해, 온도조절 대상 장치(2)에 대해서 온도조절 장치(1)를 적용하는 경우, 온도조절 대상 장치(2)의 상세한 구성이 불분명해도, 온도조절 장치(1)는, 통신 프레임을 거쳐, 온도조절 대상 부위(10)의 각각의 목표 온도 정보를 취득할 수가 있다. 이것에 의해, 온도조절 대상 장치(2)에 대해서 비교적 용이하게 온도조절 장치(1)를 적용하는 것이 가능해진다. 특히 호적한 실시예에서는, 필드 네트워크(4)는 이더캣이고, 온도조절 대상 장치(2) 중의 1개가 마스터이고, 통신 모듈(22)은 슬레이브이다. 이와 같은 구성으로 하는 것에 의해, 필드 네트워크(4)에 슬레이브 디바이스인 온도조절 장치(1)를 추가하면, 마스터 디바이스인 외부 장치(온도조절 대상 장치(2))에 대해서, 비교적 용이하게 온도조절 장치(1)를 적용하는 것이 가능해진다.
본 발명의 실시형태로서는, 상기에서 설명한 온도조절 장치(1)로 할 수도 있고, 온도 제어 장치(20)로 할 수도 있고, 온도조절 장치(1) 및 온도조절 대상 장치(2)를 포함하는 온도조절 시스템으로 할 수도 있다. 또 다른 실시형태에서는, 상기에서 설명한 본 발명의 실시형태의 기능이나 정보 처리를 실현하는 방법으로 할 수도 있다. 또한 상기에서 설명한 본 발명의 실시형태에 있어서, 온도조절 장치(1)는, 1개의 온도조절 대상 부위(10)마다, 냉매 회로(300)를 각각 구비하는 것이지만, 온도조절 장치(1)는, 하나 또는 복수의 온도조절 대상 부위(10)마다 냉매 회로(300)를 각각 구비해도 좋다.
이하에 본 발명의 실시형태의 변형예에 대해서 설명한다. 이하에서 기술하는 변형예는, 모순이 생기지 않는 한에 있어서, 적당히 조합해서 본 발명의 임의의 실시형태, 실시예 또는 변형예에 적용할 수가 있다.
1개의 변형예에서는, 통신 프레임은, 소정 시간 내에 있어서의 목표 온도 정보가 나타내는 목표 온도의 온도 변화가 소정값 이상인지 아닌지를 나타내는 제1의 온도 변화 플래그 정보를 포함한다. 예를 들면 온도조절 대상 장치(2)는, 소정 시간 내에 있어서 목표 온도의 온도 변화가 소정값 이상인지 아닌지를 판정하고, 제1의 온도 변화 플래그 정보로서, 소정값 미만인 경우는 「0」, 소정값 이상인 경우는 「1」을 써넣는다. 제1의 온도 변화 플래그 정보가 소정값 미만의 온도 변화를 나타내는 경우, 온도 제어 장치(20)는, 통상의 온도 제어 동작을 행한다. 제1의 온도 변화 플래그 정보가 소정값 이상의 온도 변화를 나타내는 경우, 온도 제어 장치(20)는, 해당 온도 변화를 나타내는 온도조절 대상 부위(10)에 대응하는 냉매 회로(300) 내의 제어밸브(121) 등의 제어가능한 구성요소의 제어를 우선적으로 행하도록 동작한다. 이 경우, 온도조절 대상 장치(2)는, 통신 프레임을 필드 네트워크(4) 상에 송신하는 주기를 통상보다도 앞당기도록(빨리 하도록) 동작해도 좋다. 이와 같은 구성으로 하는 것에 의해, 사용자가 일부의 온도조절 대상 부위(10)에 대한 목표 온도 설정을 크게 변경한 경우, 보다 응답성이 높은 제어를 하는 것이 가능해지고, 온도를 보다 적절하게 제어하는 것이 가능해진다.
1개의 변형예에서는, 통신 프레임은, 소정 시간 내에 있어서의 현재 온도 정보가 나타내는 현재 온도의 온도 변화가 소정값 이상인지 아닌지를 나타내는 제2의 온도 변화 플래그 정보를 포함한다. 온도 제어 장치(20)는, 소정 시간 내에 있어서 현재 온도의 온도 변화가 소정값 이상인지 아닌지를 판정한다. 온도 제어 장치(20)는, 소정 시간 내에 있어서 현재 온도의 온도 변화가 소정값 미만이라고 판정한 경우, 통상의 온도 제어 동작을 행한다. 온도 제어 장치(20)는, 소정 시간 내에 있어서 현재 온도의 온도 변화가 소정값 이상이라고 판정한 경우, 수신한 통신 프레임의 제2의 온도 변화 플래그 정보를 기억하는 위치에, 소정값 이상의 온도 변화 있음을 나타내는 플래그 정보를 써넣고(예를 들면 온도 변화 없음을 나타내는 「0」으로부터 온도 변화 있음을 나타내는 「1」로 변경하고), 써넣어진 통신 프레임을 필드 네트워크(4) 상에 송신한다. 이 경우, 온도 제어 장치(20) 및 제2의 온도 변화 플래그 정보를 수신한 온도조절 대상 장치(2)의 적어도 한쪽은, 사용자가 사용하는 컴퓨터 등에 온도 이상을 알리는 통지를 송신한다. 이와 같은 구성으로 하는 것에 의해, 통신 프레임의 송수신 주기가 짧은 시간 간격으로 냉매 회로(300) 내의 냉매의 가파른(급한) 온도 변화를 사용자가 모니터하는 것이 가능해지고, 온도조절 장치(1) 또는 온도조절 대상 장치(2)에서 가파른 온도 변화에 관련된 이상이 발생한 경우, 보다 빨리 해당 이상을 검출하는 것이 가능해진다.
이상으로 설명해 온 각 실시예는, 본 발명을 설명하기 위한 예시이고, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다. 각 실시예는, 모순이 생기지 않는 한에 있어서, 적당히 조합해서 본 발명의 임의의 실시형태에 적용할 수가 있다. 즉 본 발명은, 그 요지를 일탈하지 않는 한, 갖가지 형태로 실시할 수가 있다.
1: 온도조절 장치
2: 온도조절 대상 장치
4: 필드 네트워크
10: 온도조절 대상 부위
20: 온도 제어 장치
21: 메인 CPU 기판
22: 통신 모듈
23: 연산 모듈
24: 신호 출력 모듈
40: 온도 제어 장치
41: 메인 CPU 기판
42: 펄스 컨버터
100: 제1의 냉매 회로
101: 제1의 주냉매 회로
102: 바이패스 회로
111: 압축기
112: 응축기
113: 팽창밸브
114: 증발기
115: 드라이어 필터
121: 제어밸브
122: 온도 센서
123: 압력 센서
200: 제2의 냉매 회로
201: 제2의 주냉매 회로
202: 바이패스 회로
211: 냉매 탱크
212: 가열 장치
213: 펌프
221: 제어밸브
222: 온도 센서
223: 압력 센서
300: 냉매 회로

Claims (6)

  1. 냉매 회로를 구비하는 온도조절 장치에 있어서 온도조절 대상 장치에 있어서의 온도조절 대상 부위의 온도를 제어하기 위한 온도 제어 장치로서,
    상기 온도조절 장치는, 하나 또는 복수의 온도조절 대상 부위마다 상기 냉매 회로를 구비하는 것이고, 그 냉매 회로의 각각은,
    압축기, 응축기, 팽창밸브 및 증발기가, 이 순으로 제1의 냉매를 순환시키는 회로를 포함하는 제1의 냉매 회로로서, 그 제1의 냉매 회로 내에 부착된 그 제1의 냉매의 유량을 조절가능한 제어밸브를 포함하는, 제1의 냉매 회로와,
    상기 제1의 냉매 회로와 증발기를 공유하고, 온도조절 대상 부위와 열교환가능하게 되도록 제2의 냉매를 순환시키는 회로를 포함하는 제2의 냉매 회로로서, 그 제2의 냉매의 온도를 검출가능하게 부착된 온도 센서를 포함하는 제2의 냉매 회로를 포함하고,
    상기 온도 제어 장치는,
    주제어 장치와,
    메모리를 구비하고, 온도조절 대상 장치와 필드 네트워크를 거쳐 접속된 통신 모듈과,
    상기 주제어 장치를 거쳐 상기 통신 모듈에 접속되고, 상기 제2의 냉매 회로의 각각의 소정의 위치에 부착된 온도 센서의 각각에 접속된 연산 모듈과,
    상기 연산 모듈에 접속된 신호 출력 모듈을 구비하고,
    상기 통신 모듈은, 상기 필드 네트워크를 거쳐 주기적으로 수신하는 통신 프레임에 포함되는 온도조절 대상 부위의 각각의 목표 온도 정보를, 온도조절 대상 부위마다 미리 결정된 메모리의 소정 위치에 저장하도록 구성되고,
    상기 주제어 장치는, 상기 통신 모듈의 메모리에 저장된 목표 온도 정보를 상기 연산 모듈에 송신하도록 구성되고,
    상기 연산 모듈은, 온도조절 대상 부위마다의 목표 온도 정보를 수신함과 동시에, 온도조절 대상 부위의 각각에 대응하는 온도 센서의 각각으로부터 상기 제2의 냉매의 현재 온도를 나타내는 냉매 온도 정보를 수신하고, 수신한 목표 온도 정보 및 냉매 온도 정보에 기초하여 온도조절 대상 부위의 각각이 수신한 목표 온도 정보가 나타내는 목표 온도로 되도록 대응하는 제어밸브마다의 개방도를 조절하기 위한 제어 파라미터를 각각 산출하고, 산출한 제어 파라미터의 각각을 상기 신호 출력 모듈에 송신하도록 구성되고,
    상기 신호 출력 모듈은, 수신한 제어 파라미터의 각각에 기초하여, 제어밸브의 각각의 개방도를 조절하기 위한 신호를 제어밸브의 각각에 송신하도록 구성되는, 온도 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 연산 모듈은, 수신한 목표 온도 정보 및 냉매 온도 정보에 기초하여 상기 목표 온도로 되도록 PID 연산을 실행하는 것에 의해 대응하는 제어밸브마다의 개방도를 조절하기 위한 제어 파라미터를 각각 산출하는, 온도 제어 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 연산 모듈은, 메모리를 구비하고, 수신한 목표 온도 정보 및 냉매 온도 정보를, 온도조절 대상 부위마다 미리 결정된 그 메모리의 소정 위치에 저장하고, 저장된 목표 온도 정보 및 냉매 온도 정보를 이용하여 제어 파라미터를 각각 산출하고, 산출한 제어 파라미터를, 온도조절 대상 부위마다 미리 결정된 그 메모리의 소정 위치에 저장하는, 온도 제어 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 필드 네트워크는, 이더캣(EtherCAT)인, 온도 제어 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 온도조절 대상 장치 중의 1개가 마스터이고, 상기 통신 모듈은 슬레이브인, 온도 제어 장치.
  6. 냉매 회로, 및 온도조절 대상 장치에 있어서의 온도조절 대상 부위의 온도를 제어하기 위한 온도 제어 장치를 구비하는 온도조절 장치로서,
    상기 온도조절 장치는, 하나 또는 복수의 온도조절 대상 부위마다 상기 냉매 회로를 구비하는 것이고, 그 냉매 회로의 각각은,
    압축기, 응축기, 팽창밸브 및 증발기가, 이 순으로 제1의 냉매를 순환시키는 회로를 포함하는 제1의 냉매 회로로서, 그 제1의 냉매 회로 내에 부착된 그 제1의 냉매의 유량을 조절가능한 제어밸브를 포함하는, 제1의 냉매 회로와,
    상기 제1의 냉매 회로와 증발기를 공유하고, 온도조절 대상 부위와 열교환가능하게 되도록 제2의 냉매를 순환시키는 회로를 포함하는 제2의 냉매 회로로서, 그 제2의 냉매의 온도를 검출가능하게 부착된 온도 센서를 포함하는 제2의 냉매 회로를 포함하고,
    상기 온도 제어 장치는,
    주제어 장치와,
    메모리를 구비하고, 온도조절 대상 장치와 필드 네트워크를 거쳐 접속된 통신 모듈과,
    상기 주제어 장치를 거쳐 상기 통신 모듈에 접속되고, 상기 제2의 냉매 회로의 각각의 소정의 위치에 부착된 온도 센서의 각각에 접속된 연산 모듈과,
    상기 연산 모듈에 접속된 신호 출력 모듈을 구비하고,
    상기 통신 모듈은, 상기 필드 네트워크를 거쳐 주기적으로 수신하는 통신 프레임에 포함되는 온도조절 대상 부위의 각각의 목표 온도 정보를, 온도조절 대상 부위마다 미리 결정된 메모리의 소정 위치에 저장하도록 구성되고,
    상기 주제어 장치는, 상기 통신 모듈의 메모리에 저장된 목표 온도 정보를 상기 연산 모듈에 송신하도록 구성되고,
    상기 연산 모듈은, 온도조절 대상 부위마다의 목표 온도 정보를 수신함과 동시에, 온도조절 대상 부위의 각각에 대응하는 온도 센서의 각각으로부터 상기 제2의 냉매의 현재 온도를 나타내는 냉매 온도 정보를 수신하고, 수신한 목표 온도 정보 및 냉매 온도 정보에 기초하여 온도조절 대상 부위의 각각이 수신한 목표 온도 정보가 나타내는 목표 온도로 되도록 대응하는 제어밸브마다의 개방도를 조절하기 위한 제어 파라미터를 각각 산출하고, 산출한 제어 파라미터의 각각을 상기 신호 출력 모듈에 송신하도록 구성되고,
    상기 신호 출력 모듈은, 수신한 제어 파라미터의 각각에 기초하여, 제어밸브의 각각의 개방도를 조절하기 위한 신호를 제어밸브의 각각에 송신하도록 구성되는, 온도조절 장치.
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