(57)【要約】      （修正有）【課題】温度制御手段の制御温度を複数段階にわたり制御することが可能な温度制御装置を提供する。【解決手段】低温側流体を供給する第１の供給手段１０１と高温側流体を供給する第２の供給手段１０２に接続され、低温側流体と高温側流体とを混合して温度制御用流路に供給する混合手段１０３と、温度制御用流路を流通した温度制御用流体を第１の供給手段と第２の供給手段に流量を制御しつつ分配する流量制御用三方弁１０６とを備え、流量制御用三方弁は、弁本体の弁座内に回転自在に配置され、第１の供給手段に分配する温度制御用流体が流出する断面矩形状の第１の弁口を閉状態から開状態に切り替えると同時に第２の供給手段に分配する温度制御用流体が流出する断面矩形状の第２の弁口を開状態から閉状態に切り替える弁体を有する。【選択図】図１
2018138843.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
混合比が調整された低温側流体及び高温側流体からなる温度制御用流体が流れる温度制御用流路を有する温度制御手段と、
低温側の予め定められた第１の温度に調整された前記低温側流体を供給する第１の供給手段と、
高温側の予め定められた第２の温度に調整された前記高温側流体を供給する第２の供給手段と、
前記第１の供給手段と前記第２の供給手段に接続され、前記第１の供給手段から供給される前記低温側流体と前記第２の供給手段から供給される前記高温側流体とを混合して前記温度制御用流路に供給する混合手段と、
前記温度制御用流路を流通した温度制御用流体を前記第１の供給手段と前記第２の供給手段に流量を制御しつつ分配する流量制御用三方弁と、
を備え、
前記流量制御用三方弁は、
前記温度制御用流路を流通した温度制御用流体が流入する流入口と前記温度制御用流体のうち前記第１の供給手段に分配する前記温度制御用流体が流出する断面矩形状の第１の弁口と前記温度制御用流体のうち前記第２の供給手段に分配する前記温度制御用流体が流出する断面矩形状の第２の弁口が形成された円柱形状の空所からなる弁座を有する弁本体と、
前記第１の弁口を閉状態から開状態に切り替えると同時に前記第２の弁口を開状態から閉状態に切り替えるよう前記弁本体の弁座内に回転自在に配置され、予め定められた中心角を有する半円筒形状に形成され且つ周方向に沿った両端面が曲面形状又は平面形状に形成された弁体と、
前記弁体を回転駆動する駆動手段と、
を有することを特徴とする温度制御装置。
【請求項２】
前記流量制御用三方弁は、前記混合手段における前記低温側流体と前記高温側流体との混合比に応じて前記温度制御用流路を前記第１の供給手段と前記第２の供給手段に分配することを特徴とする請求項１に記載の温度制御装置。
【請求項３】
前記温度制御手段は、前記温度制御用流路の流入部と流出部の温度を検出する第１及び第２の温度検出手段を備え、
前記混合手段は、前記第１及び第２の温度検出手段の検出結果に基づいて、前記温度制御用流路の流入部と流出部間の任意の点の温度が目標温度となるように、前記低温側流体と前記高温側流体との混合比を制御することを特徴とする請求項１又は2に記載の温度制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、温度制御装置に関する技術としては、例えば、特許文献１等に開示されたものが既に提案されている。
【０００３】
特許文献１は、冷却や加熱のために消耗する電力を最小化することができるようにした半導体製造設備のための温度制御システムを提供することを主目的として、半導体製造設備の負荷から回収される熱媒体（Ｃｏｏｌａｎｔ）を冷温制御し、目標温度で供給する温度制御システムであって、低温熱媒体と高温熱媒体を混合し、負荷に供給する混合器と；低温熱媒体を貯蔵する第１の熱媒体タンクと；第１の熱媒体タンクの熱媒体を冷却させて提供する第１の熱電素子ブロックと；回収熱媒体を冷却させて、前記第１の熱媒体タンクに提供する第２の熱電素子ブロックと；前記第１の熱電素子ブロックを通じて提供される冷却した第１の熱媒体タンクの熱媒体を第１比率で前記混合器に提供し、その他の熱媒体を前記第２の熱電素子ブロックにバイパスさせて、第１の熱媒体タンクが回収するようにする第１の３方向スイッチング弁と；高温熱媒体を貯蔵する第２の熱媒体タンクと；第２の熱媒体タンクの熱媒体を加熱する第１のヒーターと；回収熱媒体を加熱し、前記第２の熱媒体タンクに提供する第２のヒーターと；前記第１のヒーターを通じて加熱した第２の熱媒体タンクの熱媒体を第２比率で前記混合器に提供し、その他の熱媒体を前記第２のヒーターにバイパスさせて、第２の熱媒体タンクが回収するようにする第２の３方向スイッチング弁と；負荷から回収される熱媒体を前記第１比率で前記第２の熱電素子ブロックに提供し、前記第２比率で前記第２のヒーターに提供する第３の３方向スイッチング弁と；を含むように構成したものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−７９９３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、３方向スイッチング弁として従来の中間開度が存在する切替弁等を使用した場合に比較して、低温側流体と高温側流体の分配比を高い精度で制御することができ、温度制御手段の制御温度を複数段階にわたり制御することが可能な温度制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載された発明は、混合比が調整された低温側流体及び高温側流体からなる温度制御用流体が流れる温度制御用流路を有する温度制御手段と、
低温側の予め定められた第１の温度に調整された前記低温側流体を供給する第１の供給手段と、
高温側の予め定められた第２の温度に調整された前記高温側流体を供給する第２の供給手段と、
前記第１の供給手段と前記第２の供給手段に接続され、前記第１の供給手段から供給される前記低温側流体と前記第２の供給手段から供給される前記高温側流体とを混合して前記温度制御用流路に供給する混合手段と、
前記温度制御用流路を流通した温度制御用流体を前記第１の供給手段と前記第２の供給手段に流量を制御しつつ分配する流量制御用三方弁と、
を備え、
前記流量制御用三方弁は、
前記温度制御用流路を流通した温度制御用流体が流入する流入口と前記温度制御用流体のうち前記第１の供給手段に分配する前記温度制御用流体が流出する断面矩形状の第１の弁口と前記温度制御用流体のうち前記第２の供給手段に分配する前記温度制御用流体が流出する断面矩形状の第２の弁口が形成された円柱形状の空所からなる弁座を有する弁本体と、
前記第１の弁口を閉状態から開状態に切り替えると同時に前記第２の弁口を開状態から閉状態に切り替えるよう前記弁本体の弁座内に回転自在に配置され、予め定められた中心角を有する半円筒形状に形成され且つ周方向に沿った両端面が曲面形状又は平面形状に形成された弁体と、
前記弁体を回転駆動する駆動手段と、
を有することを特徴とする温度制御装置である。
【０００７】
請求項２に記載された発明は、前記流量制御用三方弁は、前記混合手段における前記低温側流体と前記高温側流体との混合比に応じて前記温度制御用流路を前記第１の供給手段と前記第２の供給手段に分配することを特徴とする請求項１に記載の温度制御装置である。
【０００８】
請求項３に記載された発明は、前記温度制御手段は、前記温度制御用流路の流入部と流出部の温度を検出する第１及び第２の温度検出手段を備え、
前記混合手段は、前記第１及び第２の温度検出手段の検出結果に基づいて、前記温度制御用流路の流入部と流出部間の任意の点の温度が目標温度となるように、前記低温側流体と前記高温側流体との混合比を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の温度制御装置である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、３方向スイッチング弁として従来の三方弁を使用した場合に比較して、低温側流体と高温側流体の分配比を高い精度で制御することができ、温度制御手段の制御温度を複数段階にわたり制御することが可能な温度制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る温度制御装置としての恒温維持装置（チラー装置）を含む全システムを示す概念図である。
【図２】プラズマ処理装置を示す断面構成図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る温度制御装置としての恒温維持装置（チラー装置）を含む全システム及びプラズマ処理装置で製造される半導体素子を示す構成図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る恒温維持装置（チラー装置）から供給される低温及び高温側流体を混合して制御される温度を示すグラフである。
【図５】本発明の実施の形態１に係る流量制御用三方弁を適用した恒温維持装置（チラー装置）を示す構成図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る流量制御用三方弁の一例としての三方弁型モータバルブを示す外観斜視図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る流量制御用三方弁の一例としての三方弁型モータバルブを示す正面図、同右側面図及びアクチュエータ部の底面図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係る流量制御用三方弁の一例としての三方弁型モータバルブを示す図２（ｂ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図９】本発明の実施の形態１に係る流量制御用三方弁の一例としての三方弁型モータバルブを示す要部の断面斜視図である。
【図１０】弁作動部を示す断面構成図である。
【図１１】弁軸を示す構成図である。
【図１２】弁作動部を示す断面構成図である。
【図１３】本発明の実施の形態１に係る流量制御用三方弁の一例としての三方弁型モータバルブの特性を示すグラフである。
【図１４】本発明の実施の形態１に係る流量制御用三方弁の一例としての三方弁型モータバルブの特性を示すグラフである。
【図１５】本発明の実施の形態１に係る流量制御用三方弁の一例としての三方弁型モータバルブの要部を示す断面構成図である。
【図１６】本発明の実施の形態１に係るチラー装置の温度制御特性を示す模式図である。
【図１７】温度の特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１２】
[実施の形態１]
図１は本発明の実施の形態１に係る温度制御装置の一例としての多段階の温度制御を可能とする恒温維持装置（チラー装置）を含む全システムを示す概念図である。
【００１３】
このチラー装置１００は、例えば、後述するようにプラズマエッチング処理などを伴う半導体製造装置に使用され、温度制御対象（ワーク）Ｗの一例としての半導体ウエハ等の温度を多段階（複数段階）にわたり一定温度に維持するように制御するものである。ここで、多段階とは主として３段階以上を意味するが、２段階を排除するものではない。
【００１４】
チラー装置１００は、図１に示すように、低温側の予め定められた一定の温度に調整された低温側流体を供給する低温側流体供給部１０１と、高温側の予め定められた一定の温度に調整された高温側流体を供給する高温側流体供給部１０２とを備える。低温側流体供給部１０１から供給される低温側流体と、高温側流体供給部１０２から供給される高温側流体は、混合手段の一例としての第１の流量制御用三方弁１０３を介して混合比が調整された状態で混合され、温度制御用流体として温度制御対象（ワーク）Ｗを保持する静電チャック（ＥＳＣ : Electro Static Chuck）等からなる温度制御手段の一例としての温度制御部１０４に送られる。
【００１５】
温度制御部１０４は、低温側流体と高温側流体が所要の混合比で混合されて所要の温度に調整された温度制御用流体が流れる温度制御用流路１０５（図２参照）を内部に有している。温度制御用流路１０５の流出側には、温度制御用流体を低温側流体供給部１０１と高温側流体供給部１０２とに所要の比率（分配比）で分配する分配手段の一例としての第２の流量制御用三方弁１０６を備えている。
【００１６】
第１の流量制御用三方弁１０３と温度制御部１０４との間には、温度制御用流体の流量を計測する第１の流量センサ１０７と温度制御用流体の温度を計測する第１の温度センサ１０８が配置されている。温度制御部１０４には、当該温度制御部１０４の温度を計測する第３の温度センサ１０９が必要に応じて設けられる。また、温度制御部１０４と第２の流量制御用三方弁１０６との間には、温度制御用流体の温度を計測する第２の温度センサ１１０が配置されている。
【００１７】
チラー装置１００は、低温側流体供給部１０１から供給される低温側流体と高温側流体供給部１０２から供給される高温側流体との混合比を変化させることによって混合流体である温度制御用流体の温度を調整し、当該温度制御用流体が流れる温度制御用流路１０５を備えた温度制御部１０４の温度を、温度制御部１０４に流れる温度制御用流体の温度である所要の温度範囲（例えば、−２０℃〜＋１２０℃）にわたり制御するものである。
【００１８】
低温側流体供給部１０１は、例えば、−２０℃に設定された低温側流体を流量３０Ｌ／ｍｉｎ及び圧力０．８ＭＰａで供給する。また、高温側流体供給部１０２は、例えば、＋１００℃に設定された高温側流体を流量３０Ｌ／ｍｉｎ及び圧力０．８ＭＰａで供給する。低温側流体及び高温側流体は、同一の流体である。低温側流体及び高温側流体として使用される熱媒体（ブライン）としては、例えば、−３０〜＋１２０℃程度の温度範囲において使用可能なフロリナート（登録商標）などのフッ素系不活性液体、エチレングリコール等の流体が挙げられる。ただし、温度範囲が＋２０〜＋８０℃程度であれば、低温側流体としては、０〜１ＭＰａの圧力において０〜３０℃程度の温度に調整された水（純水など）、及び高温側流体としては、５０〜８０℃程度の温度に調整された水（純水など）も好適に使用することができる。
【００１９】
なお、図１中、符号１１１は、低温側流体供給部１０１及び高温側流体供給部１０２に共通した温度制御用流体を貯蔵する共通タンクを示している。共通タンク１１１からは、適宜低温側流体供給部１０１及び高温側流体供給部１０２に温度制御用流体が供給される。
【００２０】
チラー装置１００が適用される半導体製造装置としては、プラズマ処理を伴うプラズマ処理装置２００を挙げることができる。
【００２１】
プラズマ処理装置２００は、図２に示すように、真空容器（チャンバ）２０１を備えている。真空容器（チャンバ）２０１の内部には、温度制御対象である半導体ウエハＷを静電的に吸着した状態で保持する温度制御部の一例としての静電チャック１０４（ＥＳＣ : Electro Static Chuck）を備えている。静電チャック１０４の内部には、チラー装置１００の温度制御用流体が流れる温度制御用流路１０５が設けられている。また、プラズマ処理装置２００は、静電チャック１０４と兼用され、蓋部に結合された下部電極（カソード電極）２０２と、当該下部電極２０２に対向して配置されると共に、蓋部を一体的に有する上部電極（アノード電極）２０３とを備えている。
【００２２】
また、真空容器２０１には、エッチング用の活性ガス（反応性ガス）を導入するためのガス吸入口２０１ａが開口されている。上部電極２０３は、外方に延びた蓋部を介して接地電位（ＧＮＤ）に接続されている。また、下部電極２０２は、外方に延びた蓋部を介して高周波（ＲＦ）発振器２０４及びブロッキングコンデンサ２０５に接続されている。高周波（ＲＦ）発振器２０４は、接地電位（ＧＮＤ）に接続されている。さらに、真空容器２０１には、ガス吸入口２０１ａと対向する壁に設けられた窓部の外側に、エッチング用のプラズマを生成させてプラズマ処理によるエッチングが行われるときの発光状態を監視する発光検出器２０６が設けられている。
【００２３】
因みに、プラズマ処理により活性ガスが電離された状態では、活性ガスのプラスイオンがカソード電極としての下部電極２０２側に位置する温度制御対象Ｗへ引き寄せられてエッチングに供される。プラズマ処理により活性ガスが電離されて発生する電子は、多様な振る舞いをする。電子は、温度制御対象Ｗへ向かうものの他、上部電極２０３を通して接地電位へ流れるものや、相当部分が下部電極２０２を通してブロッキングコンデンサ２０５に蓄えられる。
【００２４】
チラー装置１００によって温度が制御される温度制御対象Ｗとしては、例えば、半導体素子やフラットパネルデイスプレイ（ＦＰＤ）、あるいは太陽電池などが挙げられる。本実施の形態では、温度制御対象Ｗとして３次元ＮＡＮＤ型のフラッシュメモリに用いられる半導体ウエハが挙げられる。３次元ＮＡＮＤ型のフラッシュメモリ３００は、図３に示すように、Ｓｉ基板３０１上に連続的に複数積層されたＳｉＯ２層３０２とＰｏｌｙ−Ｓｉ層３０３を有している。ＳｉＯ２層３０２とＰｏｌｙ−Ｓｉ層３０３の積層数は、例えば、２４層に設定されるが、これより多くても少なくても良いことは勿論である。平板状のＰｏｌｙ−Ｓｉ層３０３は、ＮＶ−ＭＯＳのコントロール電極となり、ＳｉＯ２層３０２はその間に位置する絶縁層となる。複数積層されたＳｉＯ２層３０２とＰｏｌｙ−Ｓｉ層３０３の積層膜には、最上層から最下層までにわたり貫通するホール（Hole ＝孔）３０４がエッチング処理により形成される。ホール３０４の開口寸法は、例えば、５０ｎｍ程度或いはそれ以下に設定される。ホール３０４の開口寸法と深さとの比（アスペクト比）は、５０〜１００程度、あるいはそれ以上の値となる。ホール３０４の内部には、同図（ｂ）に示すように、ＳＯＮＯＳ構造３０５が形成される。ＳＯＮＯＳ構造３０５は、外周から同心円状に配置されたＳｉＯ２層３０６とＳｉＮ層３０７とＳｉＯ２層３０８とＰｏｌｙ−Ｓｉ層３０９と中心に位置するＳｉＯ２層３１０とから構成されている。ＳＯＮＯＳ構造３０５を構成するＳｉＮ層３０７は、当該ＳＯＮＯＳ構造３０５の電荷をトラップする層となる。ＳｉＯ２層３０６は、トンネル効果による電流が流れるように１０ｎｍ以下の薄膜や、コントロール・ゲートからの電界を強めるため極めて薄い膜で構成される。図の縦方向のＰｏｌｙ−Ｓｉが、ＭＯＳのチャンネルになる部分で、通常の平面ＭＯＳとは異なりホール３０４の中で縦になっており、Ｖ−Channel（縦チャンネル）と呼ばれる。また、コントロール電極からの導通を上面に取り出すため、チップ端に階段状にエッチング処理が施されて電極が取り出される。
【００２５】
ホール３０４を形成するエッチング処理は、ＳｉＯ２層３０２とＰｏｌｙ−Ｓｉ層３０３の積層数が２４層である場合、ホール３０４の深さが２４００ｎｍ程度であり、ホール３０４の直径を５０ｎｍとすると、アスペクト比は４８（＝２４００／５０）となる。このように、ホール３０４を形成するエッチング処理は、ＳｉＯ２層３０２とＰｏｌｙ−Ｓｉ層３０３を積層した物質のエッチング処理となる。直径３００ｍｍ程度の半導体ウエハＷの全面にわたってエッチングガス（プラズマの荷電粒子）を垂直に入射させる必要があり、半導体ウエハＷの温度制御が重要となる。
【００２６】
なお、図３中、符号３１１はストリング選択線、３１２はビット線、３１３はコンタクト線、３１４はインターコネクト線をそれぞれ示している。
【００２７】
そこで、アスペクト比が高いホール３０４を均一にエッチングし、３次元ＮＡＮＤ型のフラッシュメモリ３００を製造する上で歩留まりを向上させるためには、図４に示すように、到達したエッチング工程に応じてプラズマ処理装置２００の温度制御対象Ｗの温度を例えば２０℃、３０℃、４０℃、８０℃というように多段階にわたり連続的に制御する必要性が生じる。
【００２８】
また、チラー装置１００は、多段階にわたり半導体ウエハＷの温度を精度良く制御することが可能であるのみならず、目標温度に達するまでの遷移時間も各エッチング工程におけるステップ時間を満たす必要がある。各エッチング工程におけるステップ時間は、エッチング工程の内容やプラズマ処理装置２００の処理能力にもよるが、１ステップあたり２００〜３００秒、望ましくは２０℃と８０℃との間を複数のステップにわたり１ステップあたり１００秒（０．６℃／秒）程度の遷移時間で移行することが望ましい。
【００２９】
図５は本発明の実施の形態１に係る恒温維持装置（チラー装置）の詳細を示す回路図である。
【００３０】
このチラー装置１００は、上述したように、例えばプラズマ処理装置２００（図２参照）の静電チャックに保持される温度制御対象（ワーク）Ｗの温度を所要の温度に制御するために使用される。チラー装置１００は、図５に示すように、大別して、低温側の予め定められた一定の温度（例えば、−２０℃）に調整された低温側流体を供給する低温側流体供給部１０１と、高温側の予め定められた一定の温度（例えば、＋１００℃）に調整された高温側流体を供給する高温側流体供給部１０２と、低温側流体供給部１０１から供給される低温側流体と高温側流体供給部１０２から供給される高温側流体を混合して所要の温度に調整する第１の流量制御用三方弁１０３と、温度制御部１０４を流れた温度制御用流体を所要の分配比で低温側流体供給部１０１と高温側流体供給部１０２とに分配する第２の流量制御用三方弁１０６と、低温側流体供給部１０１の一次側を冷却する冷凍部１３０と、冷凍部１３０の一次側を冷却する冷却部１５０とを備えている。
【００３１】
低温側流体供給部１０１は、第２の流量制御用三方弁１０６によって所要の分配比で低温側流体供給部１０１に分配された温度制御用流体を導入する開閉弁１１２を備えている。開閉弁１１２から導入された温度制御用流体は、蒸発器(evaporator)１１３の二次側に供給される。開閉弁１１２と蒸発器１１３との間には、低温側流体供給部１０１に分配された温度制御用流体の温度を検出する第４の温度センサ１１４が配置されている。
【００３２】
低温側流体供給部１０１の温度制御用流体の流れに沿った蒸発器１１３の下流側には、第５の温度センサ１１５を介して温度制御用流体を加熱する第１の加熱器１１６が設けられている。第１の加熱器１１６は、共用タンク１１１に連通されており、適宜共用タンク１１１から温度制御用流体が供給される。低温側流体供給部１０１の蒸発器１１３では、第２の流量制御用三方弁１０６によって所要の分配比で低温側流体供給部１０１に分配された温度制御用流体が、本来の低温側流体の設定温度（例えば、−２０℃）より低い温度（例えば、−３０℃程度）に冷却される。第１の加熱器１１６としては、例えば、電気ヒータ等の加熱手段により蒸発器１１３で本来の低温側流体の設定温度（例えば、−２０℃）より低い温度に冷却された温度制御用流体を、本来の低温側流体の設定温度に加熱するものが用いられる。第１の加熱器１１６の温度制御用流体の流れに沿った下流側には、第１の加熱器１１６によって所要の温度（例えば、−２０℃）に加熱された温度制御用流体からなる低温側流体を矢印方向に沿って循環させるための第１のポンプ１１７が配置されている。第１のポンプ１１７における低温側流体の流出側の配管には、第６の温度センサ１１８と第２の流量センサ１１９とが配置されている。第１のポンプ１１７は、図示しない制御装置によって第２の流量センサ１１９で検出された低温側流体の流量に基づいてインバータ回路１２５により低温側流体の吸引量を制御する。これにより、共通タンク１１１内では、温度制御用流体が略一定量に保たれる。共通タンク１１１は、温度制御用流体のレベルを目視により検知するためのレベルゲイジＬＧと、温度制御用流体のレベルを満杯、中程度、最下位等に応じて自動的に検知するレベルセンサとを有している。第１のポンプ１１７によって循環するように供給される低温側流体は、第１の逆止弁１２０を介して第１の流量制御用三方弁１０３の一方の流入口に供給される。
【００３３】
また、第２の流量センサ１１９の温度制御用流体の流れに沿った下流側には、流入側の配管との間に並列的に介在されたオリフィス１２１が設けられている。オリフィス１２１は、第１の流量制御用三方弁１０３の低温側を遮断したときに、温度制御用流体の合計循環量を保持するための回路を構成しており、圧力調整のための絞りとして機能する。また、第１の逆止弁１２０の下流側には、メンテナンス時にエアーパージして温度制御用流体を共通タンク１１１に回収するための回路を構成する第２の逆止弁１２０及び第１の遮断弁１２３、更には減圧弁１２４が接続されている。
【００３４】
低温側流体供給部１０１の蒸発器１１３の一次側には、当該蒸発器１１３の一次側を冷却する冷凍部１３０が配置されている。冷凍部１３０は、冷媒（例えば、Ｒ４１０等）が循環する気化圧縮型の冷凍サイクルを構成している。冷凍部１３０は、冷媒のガスを電動式圧縮機１３１により圧縮して高圧ガスとして凝縮器１３２の二次側へ送る。電動式圧縮機１３１の吸入側には、第１の圧力センサ１３６及び第７の温度センサ１３７が設けられている。電動式圧縮機１３１は、インバータ回路１４０で制御される。また、電動式圧縮機１３１の吸入側には、アキュムレーター１４１が接続されている。アキュムレーター１４１は、流入してくる冷媒ガスと液冷媒を分離して、電動式圧縮機１３１に液冷媒が吸入されることを防止している。また、電動式圧縮機１３１の流出側には、第８の温度センサ１３８が配置されている。さらに、蒸発器１１３の一次側の上流部と凝縮器１３２の二次側の上流部との間は、電磁弁１３９を介してバイパス管路により接続されている。凝縮器１３２では、高圧ガスを凝縮して減圧機構の膨張弁１３３を経由して減圧させてから電磁弁１３４を介して蒸発器１１３の一次側へ送り、当該蒸発器１１３の二次側を冷却する。蒸発器１１３では、減圧された低圧ガスを蒸発させて電動式圧縮機１３１の吸入側に吸い込ませることで再び圧縮を繰り返す回路構成の一次温度調整回路となっている。蒸発器１１３の一次側には、第２の電磁弁１３５が並列的に接続されている。
【００３５】
また、低温側流体供給部１０１の凝縮器１３２の一次側には、当該凝縮器１３２の一次側を冷却する冷却部１５０が配置されている。冷却部１５０には、流入側及び流出側にそれぞれ配置された開閉弁１５１，１５２を介して冷却水が導入される。冷却部１５０に導入された冷却水は、低温側流体供給部１０１の凝縮器１３２の一次側に供給され、凝縮器１３２の二次側を冷却した後、出口側の管に設けられた制水弁（ＷＰＲ）１５２を経由して戻される。冷却部１５０は、圧力スイッチ１５４のオン状態で凝縮器１３２の吐出側に接続された圧力計１５５により検出された圧力に応じて制水弁（ＷＰＲ）１５２の開閉が制御され、配管内を流れる冷却水の流量が制御されるようになっている。
【００３６】
また、冷却部１５０は、後述するように、高温側流体供給部１０２の熱交換器１６３を冷却する冷却部と兼用されている。
【００３７】
なお、図示の実施の形態では、水冷方式の冷却部１５０により凝縮器１３２を冷却する場合について説明したが、冷却部１５０としては、冷却ファンを用いて冷風で凝縮器１３２を冷却するように構成しても良い。
【００３８】
一方、高温側流体供給部１０２は、図５に示すように、第２の流量制御用三方弁１０６によって所要の分配比で高温側流体供給部１０２に分配された温度制御用流体が第２の開閉弁１６１及び三方弁１６２を介して供給される熱交換器（Heat exchanger）１６３を備えている。第２の流量制御用三方弁１０６によって高温側流体供給部１０１に分配された温度制御用流体は、熱交換器１６３の二次側に供給される。開閉弁１６１と熱交換器１６３との間には、高温側流体供給部１０２に分配された温度制御用流体の温度を検出する第７の温度センサ１６４が設けられている。
【００３９】
高温側流体供給部１０２の熱交換器１６３の温度制御用流体の流れに沿った下流側には、第８の温度センサ１６５を介して温度制御用流体を加熱する第２の加熱器１６６が設けられている。高温側流体供給部１０２の熱交換器１６３では、第２の流量制御用三方弁１０６によって所要の分配比で高温側流体供給部１０２側に分配された温度制御用流体の温度を、本来の設定温度（例えば、＋８０℃）より低い温度（例えば、＋７０℃程度）に調整する。第２の加熱器１６６としては、例えば、電気ヒータ等の加熱手段により温度制御用流体を所要の高温側流体の温度に加熱するものが用いられる。第２の加熱器１６６の温度制御用流体の流れに沿った下流側には、当該第２の加熱器１６６によって所要の温度（例えば、＋８０℃）に加熱された高温側流体を矢印方向に沿って循環させるための第２のポンプ１６７が配置されている。また、第２のポンプ１６７の高温側流体の流れに沿った下流側には、当該高温側流体の温度を検出する第９の温度センサ１６８と当該高温側流体の流量を検出する第３の流量センサ１６９が配置されている。
【００４０】
第２のポンプ１６７は、図示しない制御装置によって第３の流量センサ１６９で検出された高温側流体の流量に基づいてインバータ回路１７４により高温側流体の吸引量を制御する。これにより、共通タンク１１１内では、温度制御用流体が略一定量に保たれる。
【００４１】
また、第３の流量センサ１６９の高温側流体の流れに沿った下流側には、流入側の配管との間に並列的に介在されたオリフィス１７１が設けられている。オリフィス１７１は、上述したオリフィス１２１と同様に、第１の流量制御用三方弁１０３の高温側を遮断したときに、温度制御用流体の合計循環量を保持するための回路を構成しており、圧力調整のための絞りとして機能する。また、第３の逆止弁１７０の下流側には、メンテナンス時にエアーパージして温度制御用流体を共通タンク１１１に回収するための回路を構成する第４の逆止弁１７２及び第２の遮断弁１７３、更には減圧弁１２４が接続されている。
【００４２】
高温側流体供給部１０２の熱交換器１６３の一次側には、当該熱交換器１６３の一次側を冷却する上述した冷却部１５０が制御弁１５６を介して接続されている。
【００４３】
三方弁１６２は、第８の温度センサ１６４で計測された温度制御用流体の温度に応じて熱交換器１６３に供給する温度制御用流体の流量と、熱交換器１６３をバイパスして第２の加熱器１６６に直接供給する温度制御用流体の流量とを制御する。
【００４４】
このように、本実施の形態に係るチラー装置１００では、低温側流体供給部１０１から供給される低温側流体と、高温側流体供給部１０２から供給される高温側流体が第１の流量制御用三方弁１０３によって所要の混合比で混合されて、温度制御用流路１０５に供給される。また、温度制御用流路１０５に供給された温度制御用流体は、第２の流量制御用三方弁１０６によって所要の分配比で低温側流体供給部１０１と高温側流体供給部１０２とに分配され、これら低温側流体供給部１０１及び高温側流体供給部１０２へと循環される。
【００４５】
＜流量制御用三方弁の構成＞
上述したチラー装置１００は、混合手段及び分配手段として第１及び第２の流量制御用三方弁を備えている。第１及び第２の流量制御用三方弁は、流入口と流出口の関係が逆の関係になる以外、基本的に同様に構成されている。ここでは、分配手段としての第２の流量制御用三方弁１０６として用いられる三方弁型モータバルブについて代表して説明する。
【００４６】
三方弁型モータバルブ１は、回転型３方向弁として構成されている。三方弁型モータバルブ１は、図６に示すように、大別して、下部に配置されたバルブ部２と、上部に配置されたアクチュエータ部３と、バルブ部２とアクチュエータ部３の間に配置されたシール部４及びカップリング部５とから構成されている。
【００４７】
バルブ部２は、図７乃至図９に示すように、ＳＵＳ等の金属により略直方体状に形成されたバルブ本体６を備えている。バルブ本体６には、図８に示すように、その一方の側面（図示例では、左側面）に第１の流体としての低温側流体供給部１０１へ分配される流体が流出する第１の流出口７と、円柱形状の空所からなる弁座８に連通した断面矩形状の第１の弁口９がそれぞれ開口されている。バルブ本体６の左側面には、低温側流体供給部１０１へ分配される流体を流出させる図示しない配管を接続するための第１のフランジ部材１０が４本の六角穴付きボルト１１により取り付けられている。第１のフランジ部材１０は、バルブ本体６と同様にＳＵＳ等の金属により形成される。第１のフランジ部材１０は、バルブ本体６の側面形状と同一の側面矩形状に形成されたフランジ部１２と、フランジ部１２の内側面に薄肉の円筒形状に突設された挿入部１３と、フランジ部１２の外側面に厚肉の略円筒形状に突設され、図示しない配管が接続される配管接続部１４とを有している。配管接続部１４の内周は、例えば、その口径が直径約２１ｍｍのテーパー付き雌ネジであるＲｃ１／２に設定されている。バルブ本体６の第１の流出口７の外側内周端には、第１のフランジ部材１０のフランジ部１２との間にＯリング１５を装着するための面取り１６が施されている。
【００４８】
バルブ本体６には、その他方の側面（図示例では、右側面）に第２の流体としての高温側流体供給部１０２へ分配される流体が流出する第２の流出口１７と、円柱形状の空所からなる弁座８に連通した断面矩形状の第２の弁口１８がそれぞれ開口されている。バルブ本体６の右側面には、高温側流体供給部１０２へ分配される流体を流出させる図示しない配管を接続するための第２のフランジ部材１９が４本の六角穴付きボルト２０により取り付けられている。第２のフランジ部材１９は、第１のフランジ部材１０と同様にＳＵＳ等の金属により形成される。第２のフランジ部材１９は、バルブ本体６の側面形状と同一の側面矩形状に形成されたフランジ部２１と、フランジ部２１の内側面に薄肉の円筒形状に突設された挿入部２２と、フランジ部２１の外側面に厚肉の略円筒形状に突設され、図示しない配管が接続される配管接続部２３とを有している。配管接続部２３の内周は、例えば、その口径が直径約２１ｍｍのテーパー付き雌ネジであるＲｃ１／２に設定されている。バルブ本体６の第２の流出口１７の外側内周端には、第２のフランジ部材１９のフランジ部２１との間にＯリング２４を装着するための面取り２５が施されている。
【００４９】
また、バルブ本体６には、その下端面に低温側流体供給部１０１へ分配される流体と高温側流体供給部１０２へ分配される流体とに分割すべき温度制御用流体が流入する流入口２６が開口されている。バルブ本体６の下端面には、温度制御用流体を流入させる図示しない配管を接続するための第３のフランジ部材２７が４本の六角穴付きボルト２８により取り付けられている。第３のフランジ部材２７は、第１及び第２のフランジ部材１０，１９と同様にＳＵＳ等の金属により形成される。第３のフランジ部材２７は、バルブ本体６の下端面形状より小さい平面矩形状に形成されたフランジ部２９と、フランジ部２９の上端面に薄肉の円筒形状に突設された挿入部３０と、フランジ部２９の下端面に厚肉の略円筒形状に突設され、図示しない配管が接続される配管接続部３１とを有している。配管接続部３１の内周は、例えば、その口径が直径約２１ｍｍのテーパー付き雌ネジであるＲｃ１／２に設定されている。バルブ本体６の流入口２６の下端内周端には、第３のフランジ部材２７のフランジ部２９との間にＯリング３２を装着するための面取り３３が施されている。
【００５０】
バルブ本体６の中央には、断面矩形状の第１の弁口９と同じく断面矩形状の第２の弁口１８が形成された弁座８を備えている。弁座８は、後述する弁体の外形状に対応した円柱形状に形成された空所からなる。円柱形状に形成された弁座８は、バルブ本体６の上端面に貫通した状態で設けられる。バルブ本体６に設けられる第１の弁口９及び第２の弁口１８は、図１０に示すように、円柱形状に形成された弁座８の中心軸（回転軸）Ｃに対して軸対称に配置されている。更に説明すると、第１の弁口９及び第２の弁口１８は、円柱形状に形成された弁座８に対して直交するように配置されており、第１の弁口９の一方の端縁は、中心軸Ｃを介して第２の弁口１８の他方の端縁と対向する位置（１８０度異なる位置）に開口されている。また、第１の弁口９の他方の端縁は、中心軸Ｃを介して第２の弁口１８の一方の端縁と対向する位置（１８０度異なる位置）に開口されている。
【００５１】
また、第１の弁口９及び第２の弁口１８は、図９に示すように、断面正方形状等の断面矩形状に形成された開口部からなる。第１の弁口９及び第２の弁口１８は、その一辺の長さが第１の流出口７及び第２の流出口１７の直径より小さく設定されており、当該第１の流出口７及び第２の流出口１７に内接する断面矩形状に形成されている。
【００５２】
弁体の一例としての弁軸３４は、図１１に示すように、ＳＵＳ等の金属により外形が略円柱形状に形成されている。弁軸３４は、大別して、弁体として機能する弁体部３５と、当該弁体部３５の上下にそれぞれ設けられて弁軸３４を回転自在に支持する上下の軸支部３６，３７と、上軸支部３６の上部に設けられたシール部３８と、シール部３８の上部にテーパー部３９を介して設けられたカップリング部４０とを一体的に備えている。
【００５３】
上下の軸支部３６，３７は、弁体部３５より外径が小さく同一の直径を有するように設定された円筒形状にそれぞれ形成されている。下軸支部３７の軸方向に沿った長さは、上軸支部３６より若干長く設定されている。下軸支部３７は、図８に示すように、バルブ本体６に設けられた弁座８の下端部にベアリング４１を介して回転自在に支持されている。弁座８の下部には、ベアリング４１を支持する環状の支持部４２が内周へ向けて突出するよう設けられている。ベアリング４１、支持部４２及び第３のフランジ部材２７の挿入部３０は、同一の内径に設定されており、弁体部３５の内部を通過した温度制御用流体が抵抗を殆ど生じることなく第３のフランジ部材２７の接続部３１へと流出するよう構成されている。一方、上軸支部３６には、スラストワッシャー４３が装着されており、弁軸３４が後述するシール筐体５３に押圧されることで発生する負荷を低減させている。
【００５４】
また、弁体部３５は、図１０及び図１１に示すように、第１及び第２の弁口９，１８の開口高Ｈ１（図８参照）より高さが低い開口高Ｈ２を有する略半円筒形状の開口部４４が設けられた円筒形状に形成されている。弁体部３５の開口部４４が設けられた弁動作部４５は、予め定められた中心角α（例えば、約１９０度）を有する半円筒形状（円筒形状の部分のうち、開口部４４を除いた略半円筒形状）に形成されている。弁動作部４５は、開口部４４の上下に位置する弁体部３５を含めて第１の弁口９を閉状態から開状態に切り替えると同時に、第２の弁口１８を逆方向の開状態から閉状態に切り替えるよう弁座８内に且つ弁座８の内周面に接触しつつ回転自在に配置されている。弁動作部４５の上下に配置された上下の弁軸部４６，４７は、図１１に示すように、弁動作部４５と同一の外径を有する円筒形状に形成されており、弁座８の内周面に金属同士の齧りを防止するため微小な間隙を介して非接触状態となるよう回転自在に配置されている。弁動作部４５及び上下の弁軸部４６，４７、更にはシール部３８にわたる内部には、上端部が小径となる円柱形状の空所４８が下端部に向けて貫通した状態で設けられている。
【００５５】
また、弁動作部４５は、周方向（回転方向）に沿った両端面４５ａ，４５ｂがその中心軸Ｃと交差する（直交する）方向に沿った断面形状が曲面形状に形成されている。更に説明すると、弁動作部４５は、図１０に示すように、周方向に沿った両端部４５ａ，４５ｂの回転軸Ｃと交差する断面形状が開口部４４に向けて凸形状を成す円弧形状に形成されている。両端部４５ａ，４５ｂの曲率半径は、例えば、弁動作部４５の厚さＴの１／２に設定される。その結果、両端部４５ａ，４５ｂの断面形状は、半円形状となる。
【００５６】
弁動作部４５は、周方向に沿った両端部４５ａ，４５ｂの回転軸Ｃと交差する断面形状が円弧形状に限定されるものではなく、周方向（回転方向）に沿った両端面４５ａ，４５ｂが曲面形状に形成されていれば良い。弁動作部４５としては、図１０（ｂ）に示すように、周方向に沿った両端部４５ａ，４５ｂの回転軸Ｃと交差する断面形状が外周面側に位置する第１の曲線部５０と、内周面側に位置して第１の曲線部５０より曲率半径が小さい第２の曲線部５１を滑らかに接続した曲線状に形成することも可能である。
【００５７】
弁動作部４５の周方向に沿った両端部４５ａ，４５ｂは、図１０に示すように、弁軸３４が回転駆動されて第１及び第２の弁口９，１８を開閉する際に、低温側流体及び高温側流体の流れの中において、第１及び第２の弁口９，１８の周方向に沿った端部から突出する又は退避するように移動（回転）することで第１及び第２の弁口９，１８を開状態から閉状態あるいは閉状態から開状態へと移行させる。このとき、弁動作部４５の周方向に沿った両端部４５ａ，４５ｂは、弁軸３４の回転角度に対する第１及び第２の弁口９，１８の開口面積をリニア（直線状）に変化させるため、断面形状が曲面形状に形成されている。
【００５８】
更に説明すると、図１５に示すように、弁動作部４５の周方向に沿った両端部４５ａ，４５ｂを半径方向に沿った平面状に形成した場合には、弁軸３４の開度が５０％を超えると、弁動作部４５の内周端が外周端よりも第１及び第２の弁口９，１８の開口部幅を減少させる方向に突出し、弁軸３４の回転角度に対する第１及び第２の弁口９，１８の開口面積をリニア（直線状）に変化させることが、曲面状に形成した場合に比較して困難となるためである。ただし、本発明では、弁動作部４５の周方向に沿った両端部４５ａ，４５ｂを半径方向に沿った平面状に形成した場合を排除するものではない。
【００５９】
これに対して、弁動作部４５の周方向に沿った両端部４５ａ，４５ｂを断面形状が曲面形状に形成した場合には、図１２（ｂ）に示すように、弁軸３４の開度が５０％を超えても、弁軸３４の回転角度に対する第１及び第２の弁口９，１８の開口面積をリニア（直線状）に変化させることが可能となる。
【００６０】
そのため、弁動作部４５の周方向に沿った両端部４５ａ，４５ｂは、第１及び第２の弁口９，１８から弁室８内に流出する流体の流れに対して突出した翼体のような作用を生じるものと想定される。したがって、流体中に突出した翼体のような作用を生じる弁動作部４５の周方向に沿った両端部４５ａ，４５ｂは、流体の流れを制限あるいは開放して流体の流量を制御する上で重要な役割を果たしている。流体中に突出した弁動作部４５の周方向に沿った両端部４５ａ，４５ｂの周囲の流体の流れによっては、第１及び第２の弁口９，１８の開口面積を弁軸３４の弁動作部４５によってリニア（直線状）に変化させた場合であっても、弁室８内に流出して混合される低温側及び高温側流体の流量がリニア（直線状）に変化するとは限らない。
【００６１】
本発明者らの種々の研究により、弁室８内で分割される低温側及び高温側流体の流量をリニア（直線状）に制御する上で、弁動作部４５の周方向に沿った両端部４５ａ，４５ｂの断面形状が重要な役割を果たしていることが判明した。そして、本発明者らは、弁動作部４５の周方向に沿った両端部４５ａ，４５ｂの断面形状を曲面形状に形成することにより、低温側及び高温側流体の流量をリニア（直線状）に制御することができることを見出した。
【００６２】
シール部４は、図８に示すように、弁軸３４を液密状態に密封するものである。シール部４は、ＳＵＳ等の金属によって弁軸３４を挿通する挿通孔５２を有する円筒形状に形成されたシール筐体５３を有している。シール筐体５３は、バルブ本体６の上端面に設けられた円柱形状の凹部５４にシール剤を塗布した状態で挿入固定されるか、外周に設けられた図示しない雄ネジ部により凹部５４に螺着される等の手段によりバルブ本体６に密封された状態で装着される。シール筐体５３の内周面には、弁軸３４を密封するＯリング等からなる２つの環状のシール部材５５，５６が上下に配置されている。シール部材５５，５６としては、例えば、耐熱性、耐油性、耐候性に優れた水素化されたアクリロニトリル・ブタジエンゴム（Ｈ−ＮＢＲ）製のＯリングが用いられる。シール筐体５３は、バルブ本体６の凹部５４に平行ピン５７により位置を合わせて装着されている。
【００６３】
カップリング部５は、シール部４が内蔵されたバルブ本体６とアクチュエータ部３との間に配置されている。カップリング部５は、弁軸３４と当該弁軸３４を一体に回転させる回転軸５８とを連結するためのものである。カップリング部５は、シール部４とアクチュエータ部３の間に配置されたスペーサ部材５９と、スペーサ部材５９の上部に固定されたアダプタプレート６０と、スペーサ部材５９及びアダプタプレート６０の内部に貫通状態で形成された円柱形状の空間６１に収容され、弁軸３４と回転軸５８とを連結するカップリング部材６２とから構成されている。スペーサ部材５９は、ＳＵＳ等の金属によりバルブ本体６と略同一の平面形状を有する比較的高さが低い角筒状に形成されている。スペーサ部材５９は、ネジ止め等の手段によってバルブ本体６及びアダプタプレート６０の双方に固定される。また、アダプタプレート６０は、図２（ｃ）に示すように、ＳＵＳ等の金属により平面多角形の板状に形成されている。アダプタプレート６０は、六角孔付きボルト６３によりアクチュエータ部３の基盤６４に固定した状態で取り付けられる。
【００６４】
カップリング部材６２は、図８に示すように、金属や耐熱性を有する合成樹脂等により円筒形状に形成されたものである。弁軸３４の上端には、水平方向に沿って貫通するように凹溝６５が設けられている。そして、弁軸３４は、カップリング部材６２に貫通するように設けられた連結ピン６６により凹溝６５を介してカップリング部材６２に連結固定されている。一方、回転軸５８の下端部は、カップリング部材６２に貫通するように設けられた連結ピン６７によりカップリング部材６２に連結固定されている。スペーサ部材５９は、シール部材５５，５６から液体が漏洩した際、挿通孔５２を通じて漏洩した液体を検知するための開口部６８を側面に有している。開口部６８は、例えば、その口径が直径約８ｍｍのテーパー付き雌ネジであるＲｃ１／１６に設定されている。
【００６５】
アクチュエータ部３は、図７に示すように、平面矩形状に形成された基盤６４を備えている。基盤６４の上部には、ステッピングモータやエンコーダ等からなる駆動手段を内蔵した直方体形状の箱体として構成されたケーシング７０がビス７１止めにより装着されている。アクチュエータ部３の駆動手段は、制御信号に基いて回転軸５８を所望の方向に所定の精度で回転可能なものであれば良く、その構成は限定されない。駆動手段は、ステッピングモータ及び当該ステッピングモータの回転駆動力をギア等の駆動力伝達手段を介して回転軸５８に伝達する駆動力伝達機構、並びに回転軸５８の回転角度を検出するエンコーダ等の角度センサにより構成される。
【００６６】
なお、図７中、符号７２はステッピングモータ側ケーブルを、７３は角度センサ側ケーブルをそれぞれ示している。これらステッピングモータ側ケーブル７２及び角度センサ側ケーブル７３は、三方弁型モータバルブ１を制御する図示しない制御装置にそれぞれ接続される。
【００６７】
＜チラー装置の動作＞
チラー装置では、次のようにして温度制御対象の温度が制御される。
【００６８】
本実施の形態に係るチラー装置１００においては、例えば、図４に示すように、温度制御部１０４の温度が制御される。チラー装置１００では、図５に示すように、低温側流体供給部１０１から所要の温度（例えば、−２０℃）に調整された低温側流体が供給される。また、高温側流体供給部１０２から所要の温度（例えば、＋１００℃）に調整された高温側流体が供給される。
【００６９】
低温側流体供給部１０１から供給される低温側流体と、高温側流体供給部１０２から供給される高温側流体は、第１の流量制御用三方弁１０３によって所要の混合比で混合され、所要の温度の温度制御用流体として温度制御部１０４に供給される。
【００７０】
温度制御部１０４の温度が図４に示すように＋２０℃に設定されている場合には、温度制御用流体の温度が＋２０℃となるように、低温側流体供給部１０１から供給される低温側流体と、高温側流体供給部１０２から供給される高温側流体とが第１の流量制御用三方弁１０３によって混合される。
【００７１】
このとき、低温側流体供給部１０１から供給される低温側流体と、高温側流体供給部１０２から供給される高温側流体は、図１７に示すように、第１の流量制御用三方弁１０３によって混合比が制御される。すなわち、温度制御部１０４の温度が所要の設定温度であるＴｓｐである場合には、図１に示すように、温度制御部１０４の流入側の温度が第１の温度センサ１０８によって検出されるとともに、温度制御部１０４の流出側の温度が第３の温度センサ１１０によって検出される。
【００７２】
制御装置は、温度制御部１０４の流入側の温度と温度制御部１０４の流出側の温度との偏差ΔＴを所要の数（例えば、８０）に分割し、温度制御部１０４の任意の点としての中間点（中央）の温度が所要の設定温度であるＴｓｐとなるように、低温側流体供給部１０１から供給される低温側流体と、高温側流体供給部１０２から供給される高温側流体との混合比を制御する。
【００７３】
また、チラー装置１００は、図５に示すように、温度制御部１０４を流れた温度制御用流体を第２の流量制御用三方弁１０６によって低温側流体供給部１０１と高温側流体供給部１０２とに分割する。
【００７４】
この第２の流量制御用三方弁１０６における低温側流体供給部１０１と高温側流体供給部１０２との分割比は、基本的に、第１の流量制御用三方弁１０３における低温側流体と高温側流体との混合比と等しい値に設定される。ただし、第１の流量制御用三方弁１０３によって所要の混合比で混合された温度制御用流体は、温度制御部１０４の温度制御用流路１０５を流れて第２の流量制御用三方弁１０６に到達するため、当該第１の流量制御用三方弁１０３から第２の流量制御用三方弁１０６に温度制御用流体が到達するまでに要する時間だけ遅延して、第２の流量制御用三方弁１０６における分割比が制御される。
【００７５】
このように、第２の流量制御用三方弁１０６によって低温側流体供給部１０１と高温側流体供給部１０２とに分割される温度制御用流体は、同一の温度である。この温度制御用流体の温度は、図１７に示すように、Ｔｓｐ＋Ｘ／８０×ΔＴとなる。
【００７６】
そのため、低温側流体供給部１０１は、Ｔｓｐ＋Ｘ／８０×ΔＴなる温度の温度制御用流体を所要の温度（−２０℃）まで冷却して、第１の流量制御用三方弁１０３に供給する。また、高温側流体供給部１０２は、Ｔｓｐ＋Ｘ／８０×ΔＴなる温度の温度制御用流体を所要の温度（＋１００℃）まで加熱して、第１の流量制御用三方弁１０３に供給する。
【００７７】
同様に、温度制御部１０４の温度が図４に示すように＋３０℃、＋４０℃、＋８０℃に設定された場合にも、温度制御用流体の温度がそれぞれ＋３０℃、＋４０℃、＋８０℃となるように、低温側流体供給部１０１から供給される低温側流体と、高温側流体供給部１０２から供給される高温側流体とが第１の流量制御用三方弁１０３によって混合比が調整された状態で混合される。なお、プラズマ処理装置２００では、エッチング処理に伴うプラズマの発生により温度制御対象Ｗである半導体ウエハ（熱負荷）の温度が図１７に示すように上昇するため、チラー装置１００は、図４及び図１６に示すように、目標温度Ｔｓｐに対して流入側の温度ＴｉｎがＴｉｎ＝Ｔｓｐ−{（８０−Ｘ）／８０}×ΔＴなる温度となるように温度制御用流体の温度を制御する。
【００７８】
このように、上述したチラー装置１００によれば、３方向スイッチング弁として従来の中間開度が存在しない切替弁等を使用した場合に比較して、低温側流体と高温側流体の分配比を高い精度で制御することができ、温度制御手段の制御温度を複数段階にわたり制御することが可能となる。
【００７９】
しかも、チラー装置１００は、低温側流体供給部１０１及び高温側流体供給部１０２の供給能力にもよるが、第１の流量制御用三方弁１０３に供給する低温側流体及び高温側流体の混合比及び第２の流量制御用三方弁１０６によって分配する低温側流体及び高温側流体の分配比を制御するのみで温度制御用流体の温度を制御することができるため、目標温度に達するまでの遷移時間も大幅に短縮することが可能となる。
【符号の説明】
【００８０】
１…三方弁型モータバルブ
２…バルブ部
３…アクチュエータ部
４…シール部
５…カップリング部
６…バルブ本体
７…第１の流入口
８…弁座
９…第１の弁口
１０…第１のフランジ部材
１１…六角穴付きボルト
１２…フランジ部
１３…挿入部
１４…配管接続部
１５…Ｏリング
１６…面取り
１７…第２の流入口
１８…第２の弁口
１９…第２のフランジ部材
２０…六角穴付きボルト
２１…フランジ部
２２…挿入部
２３…配管接続部
３４…弁軸
３５…弁体部
４５…弁動作部
４５ａ，４５ｂ…両端部
１００…チラー装置
１０１…低温側流体供給部
１０２…高温側流体供給部
１０３…混合手段（流量制御用三方弁）
１０６…流量制御用三方弁
【図１】
2018138843.tif 000003
【図２】
2018138843.tif 000004
【図３】
2018138843.tif 000005
【図４】
2018138843.tif 000006
【図５】
2018138843.tif 000007
【図６】
2018138843.tif 000008
【図７】
2018138843.tif 000009
【図８】
2018138843.tif 000010
【図９】
2018138843.tif 000011
【図１０】
2018138843.tif 000012
【図１１】
2018138843.tif 000013
【図１２】
2018138843.tif 000014
【図１３】
2018138843.tif 000015
【図１４】
2018138843.tif 000016
【図１５】
2018138843.tif 000017
【図１６】
2018138843.tif 000018
【図１７】
2018138843.tif 000019