(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理物に目的とする所定温度の環境を付与する温度環境付与空間に加熱器で加熱された気体を入口側から入れて出口側から出すようにした温度環境付与装置の前記気体の温度を制御する温度制御装置において、
前記入口側の温度を検出する入口側温度検出手段と、前記出口側の温度を検出する出口側温度検出手段と、前記気体を前記所定温度に上昇させる昇温過程で前記入口側温度検出手段が検出した前記入口側の温度を制御対象温度として該制御対象温度が前記所定温度になるように前記加熱器の加熱量を制御する昇温制御部と、前記入口側の温度が前記所定温度に到達すると前記制御対象温度が所定の移行時間内に前記入口側の温度と前記出口側温度検出手段が検出した前記出口側の温度との平均温度になるように前記制御対象温度を前記入口側の温度から前記平均温度まで漸次変化させて移行させ該移行中の前記制御対象温度が前記所定温度になるように前記加熱器の加熱量を制御する移行制御部と、を有することを特徴とする温度制御装置。
【請求項２】
前記気体を前記所定温度より低い他の所定温度に下降させる降温過程を有し、該降温過程で前記入口側温度検出手段が検出した前記入口側の温度を制御対象温度として該制御対象温度が前記他の所定温度になるように前記加熱器の加熱量を制御する降温制御部と、前記入口側の温度が前記他の所定温度に到達すると前記制御対象温度が所定の移行時間内に前記入口側の温度と前記出口側温度検出手段が検出した前記出口側の温度との平均温度になるように前記制御対象温度を前記入口側の温度から前記平均温度まで漸次変化させて移行させ該移行中の前記制御対象温度が前記他の所定温度になるように前記加熱器の加熱量を制御する他の移行制御部と、有することを特徴とする請求項１に記載の温度制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被処理物に目的とする所定温度の環境を付与する温度環境付与空間に加熱器で加熱された気体を入口側から入れて出口側から出すようにした温度環境付与装置の前記気体の温度を制御する温度制御装置に関し、発熱試料が入れられることが多い恒温槽の温度制御技術として好都合に利用される。
【０００２】
【従来の技術】
発熱試料が入れられる恒温槽では、一般に、槽内への空気の吹出口及び吸込口に温度センサを設けて、これらの温度の平均値である平均温度を槽内の温度分布の中心温度とし、これを制御対象温度としてこの温度が設定温度になるように制御している。しかしながら、このような制御装置では、試料等の熱容量により、例えば、温度上昇時に吸込口温度の上昇が遅れて吹出口温度との温度差が大きくなり、従って吹出口温度と平均温度との差も大きくなるため、平均温度が設定温度に到達した時点では、それから時間が経過して安定制御状態に入ったときに較べて吹出口温度が設定温度より相当高くなるという吹出口温度のオーバーシュート現象が生ずる。又、発熱負荷があって試料を発熱状態で試験するときには、反対に吸込口温度が設定温度である平均温度及び吹出口温度より高くなってオーバーシュートするという問題がある。
【０００３】
そして最近では、半導体等の試料の試験される温度がその試料の限界温度に近くなっているため、試料に付与する温度の精度を上げると共に、昇温時や試料発熱時において吹出口又は吸込口の近傍の試料が設定温度より高くなる状態を十分抑制する必要が生じている。この場合、中心温度に代えて吹出口温度を制御温度にすれば、昇温時における吹出口温度のオーバーシュートを防止できるが、前記のように発熱負荷があるときの吸込側の温度上昇を防止できない。
【０００４】
発熱試料を扱う恒温槽におけるこのような温度制御の問題を解決するべく、昇温時を含めて吸込口温度が吹出口温度より２〜３℃高くなるまで吹出口温度を制御温度とし、試験のために発熱試料を発熱させた結果吸込口温度が吹出口温度より２〜３℃高くなると、その時点で吹出口温度に代えて平均温度を制御温度にし、昇温時の吹出口温度の過度な上昇を防止すると共に、試料の発熱後には、吸込口温度のオーバーシュートを防止しつつ槽内の中心部の温度を制御するようにした発熱試料処理用恒温槽の温度制御方法が提案されている（特開平３−１３７７０７号公報参照）。
【０００５】
しかしながら、この制御方法では、発熱負荷の影響によって吹出口温度と吸込口温度との高低関係が逆転するまで、目的とする最終制御状態である中心温度制御に到達しないので、安定した中心温度制御状態への到達時間が長くかかると共に切換時に制御が乱れるという問題がある。又、試料を発熱させることなく試験するときの問題が解決されていない。
【０００６】
一方、降温時には、降温到達時の温度が昇温時より低いため、試料の限界温度の点では問題ない。しかしながら、平均温度制御によって温度降下させる場合には、設定温度到達時に吹出温度が設定温度よりかなり低くなり、その後次第に設定温度に接近するというアンダーシュートが生じ、試験時の試料の量や種類等によってアンダーシュート量が異なってくるため、どの試料に対しても同じ温度条件を付与して試験するという試験の再現性が低下するという問題がある。これを防止するため、吹出温度制御で降温し、降温到達後通常の方法で吹出温度制御から平均温度制御に切り換えるとすれば、切換時の温度変動によって制御乱れが生ずる。ところが、降温時のこのような問題を解決できる制御装置は従来から知られていない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、従来技術における上記問題を解決し、被処理物に付与する温度が目的とする温度以上に過度に上昇するのを抑制しつつ、早く安定した温度制御状態に到達する温度制御装置を提供することを課題とする。又、試験時における被処理物の量が一定でない場合でも試験温度が変わらず、試験時の温度再現性の良い温度制御装置を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、被処理物に目的とする所定温度の環境を付与する温度環境付与空間に加熱器で加熱された気体を入口側から入れて出口側から出すようにした温度環境付与装置の前記気体の温度を制御する温度制御装置において、
前記入口側の温度を検出する入口側温度検出手段と、前記出口側の温度を検出する出口側温度検出手段と、前記気体を前記所定温度に上昇させる昇温過程で前記入口側温度検出手段が検出した前記入口側の温度を制御対象温度として該制御対象温度が前記所定温度になるように前記加熱器の加熱量を制御する昇温制御部と、前記入口側の温度が前記所定温度に到達すると前記制御対象温度が所定の移行時間内に前記入口側の温度と前記出口側温度検出手段が検出した前記出口側の温度との平均温度になるように前記制御対象温度を前記入口側の温度から前記平均温度まで漸次変化させて移行させ該移行中の前記制御対象温度が前記所定温度になるように前記加熱器の加熱量を制御する移行制御部と、を有することを特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明は、上記に加えて、前記気体を前記所定温度より低い他の所定温度に下降させる降温過程を有し、該降温過程で前記入口側温度検出手段が検出した前記入口側の温度を制御対象温度として該制御対象温度が前記他の所定温度になるように前記加熱器の加熱量を制御する降温制御部と、前記入口側の温度が前記他の所定温度に到達すると前記制御対象温度が所定の移行時間内に前記入口側の温度と前記出口側温度検出手段が検出した前記出口側の温度との平均温度になるように前記制御対象温度を前記入口側の温度から前記平均温度まで漸次変化させて移行させ該移行中の前記制御対象温度が前記他の所定温度になるように前記加熱器の加熱量を制御する他の移行制御部と、有することを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明を適用した温度制御装置及びこの装置が装備される温度環境付与装置の一例である恒温槽の全体構成の一例を示す。
本例の温度制御装置は、被処理物としてバーンインボード１００に搭載されたＩＣ１０１に目的とする所定温度である設定温度ｔｓとして例えば１２５℃の環境を付与する温度環境付与空間である試験室１１に加熱器１２で加熱された気体として通常空気を入口側である吹出口１３から入れて出口側である吸込口１４から出すようにした恒温槽１の空気の温度を制御する装置であり、入口側温度検出手段としての吹出温度センサ２、出口側温度検出手段としての吸込温度センサ３、昇温制御部４、移行制御部５、等で構成されている。
【００１１】
バーンイン試験用の恒温槽１は、通常の構成部分として、矢印で示すように試験室１１に加熱された空気である熱風を供給可能なように設けられた送気側ダクト１５、試験室１１から熱風を吸入可能なように設けられた吸込側ダクト１６、これから前記加熱器１２を介して熱風を吸い込み送気ダクト１５を介して熱風を試験室１１に吹き出すように熱風を循環供給する送風機１７、その駆動モータ１７ａ、これらを囲う断熱ケーシング１８、通常作動状態で試験されて発熱するＩＣ１０１が発熱したときに必要に応じて試験室１１に冷却用の空気を送る冷却ファン１９、そのモータ１９ａ、冷却用空気を取り入れるための給気口２０、そのときの余剰空気を排出する排気口２１、等で構成されている。吹出口１３及び吸込口１４は、空気が試験室１１内を平行に流れるように多孔板になっている。
【００１２】
吹出温度センサ２は、吹出口１３の温度を検出するが、本例では吹出口１３の近傍の送気側ダクト１５内に設けられている。吹出温度センサ３は、吸込口１４の温度を検出するが、本例では吸込口１４の近傍の吸込側ダクト１６内に設けられている。
【００１３】
昇温制御部４は、気体である空気を所定温度である設定温度ｔｓに上昇させる昇温過程において、吹出温度センサ２が検出した入口側の温度である吹出口温度ｔ1 を制御対象温度ｔｃとしてこの温度が設定温度ｔｓになるように加熱器１２の加熱量を制御する。
【００１４】
そのため、ｔ1 及びｔｓを取り入れてこれらを比較し、ｔ1 がｔｓより小さければ昇温過程にあると判断し、ｔ1 をｔｃとし、これとｔｓとによって例えばこれらの間の差に対応して昇温中加熱出力信号Ｐｄ1 を発生させ、ｔ1 がｔｓになると昇温過程が終了したと判断してｔ1 を出力する。Ｐｄ1 及びｔ1 は移行制御部５に送られる。設定温度ｔｓは、恒温槽１の操作制御盤２２に設けられた温度設定器２２１から供給される。昇温制御部４も温度調節器として図示の如く通常操作制御盤２２に組み込まれる。
【００１５】
移行制御部５は、吹出口温度ｔ1 がｔｓに到達すると、制御対象温度ｔｃがｔ1 と吸込温度センサ３が検出した出口側の温度である吸込口温度ｔ2 との平均温度ｔａになるように漸次変化させて加熱器１２の加熱量を制御するように昇温到達後加熱出力信号Ｐｄ2 を発生させる。そのため、上記のＰｄ1 及びｔ1 を取り入れると共にｔｓ及びｔ2 を取り入れるように構成されていて、計算部分５１、出力部分５２及び切換部分５３を備えている。
【００１６】
計算部分５１は、昇温制御部４を経由したｔ1 が入ると昇温到達とし、ｔ1 をｔａに漸次変化させるための制御対象温度ｔｃを計算する。出力部分５２は、ｔｃ及びｔｓにより、例えばこれらの間の差に対応した昇温到達後加熱出力Ｐｄ2 を発生させる。切換部分５３は、昇温制御部４からｔ1 の出力がなくＰｄ1 のみを取り入れているときには、Ｐｄ1 をそのまま通過させて発信し、昇温制御部４がｔ1 を発生させることによって出力部分５２が上記Ｐｄ2 を発生させると、Ｐｄ1 に代えてＰｄ2 を発信する。Ｐｄ1 又はＰｄ2 は加熱器に送られてその加熱量即ち加熱出力を制御する。
【００１７】
計算部分５１でｔｃを計算する方法はいろいろあるが、本例では、最も簡単な方法として、ｔ1 からｔａに経過時間に対応して比例的に移行させる方法を採用している。即ち、タイマー５１ａを備えていて、ｔ1 がｔｓに到達するとタイマー５１ａをスタートさせ、ｔｃをｔ1 からｔａにするまでの移行時間をＴとして、このＴにおける１からｎまでの制御周期毎に、任意の制御周期ｉまでの時間Ｔｉ及びその制御周期のときに入力したｔ1 及びｔ2 により、次の計算式（１）、（２）によってそのときの制御対象温度ｔｉを計算し、このｔｉをｔｃとしてこれが設定温度ｔｓになるように制御する。
【００１８】
ｔｉ＝ｔ1 −（ｔ1 −ｔａ）Ｔｉ／Ｔ−−−−−−（１）
ここで、ｔａ＝（ｔ1 ＋ｔ2 ）／２  −−−−−−（２）
以上のような恒温槽及びその温度制御装置は次のように運転されてその作用効果を発揮する。
【００１９】
試料としてのＩＣ１０１を装着したバーンインボード１００を試験室１１内の図示しないラックに搭載し、操作制御盤２２の温度設定器２２１でバーンイン試験のための温度である設定温度ｔｓを例えば１２５℃に設定し、図示しないスタートボタンを押して恒温槽を作動させる。これにより、通常、図において二点鎖線の矢印で示すように最初に冷却ファン１９が運転されて給気口２０から外気が取り入れら排気口２１から排出され、試験室１１内の雰囲気が置換された後、冷却ファンが停止すると共に給排気口が図示しないダンパで閉鎖され、送風機１７及び加熱器１２が運転される。これにより、送風機１７から加熱された空気が送出され、順次、送気側ダクト１５、試験室１１、吸込側ダクト１６及び加熱器１２を経由して再び送風機１７に吸入され、空気が循環されつつ加熱昇温される。循環空気の温度は、吹出温度センサ２及び吸込温度センサ３により、それぞれ吹出口温度ｔ1 及び吸込口温度ｔ2 として常時検出されている。
【００２０】
この昇温過程では、循環空気を設定温度ｔｓに到達させるが、昇温制御部４により、前記ｔ1 を制御対象温度ｔｃとしてこれがｔｓになるように加熱器１２の加熱量を制御する。そのため昇温制御部４は、まずｔ1 及びｔｓを取り入れてこれらを比較し、その大小によって昇温中であるかどうかを判断し、ｔ1 ＜ｔｓであれば、昇温中であるとしてｔ1 をｔｃにする。そして、ｔ1 ＝ｔｃとｔｓとの差に対応した出力として昇温中加熱出力信号Ｐｄ1 を発生させる。このＰｄ1 は、移行制御部５を経由して加熱器１２に与えられる。この段階では、制御部４から制御部５に送られる信号はＰｄ1 だけである。
【００２１】
図２は本発明を適用した図１の温度制御装置によって循環空気の温度を制御したときの試験室１１内の循環空気の温度変化の状態を示す。このうち（ａ）は発熱負荷がない場合であり、（ｂ）はＩＣ１０１を動作試験するときのように試料が発熱する場合である。
【００２２】
昇温過程では、バーンインボードやＩＣやラック等の主として試料関連部分の熱容量により、これらの部分を通過する循環空気の前後の温度ｔ1 、ｔ2 の間にかなりの差が生じ、従ってｔ1 とｔａとの間にも差が生じ、ｔ1 が早くｔｓに到達するので、ｔ1 をｔｃにすることによって昇温到達時間Ｔｕを短くすることができる。又、昇温中には最も高くなるｔ1 そのものをｔｃにしていることにより、ｔ1 がｔｓになるように制御されるので、その温度が異常に高くなることがない。
【００２３】
これに対して、従来の装置のうち昇温過程においてもｔａをｔｃにするものでは、図３（ａ）及び（ｂ）のように、ｔａがｔｓに到達したときには、ｔ1 がオーバーシュートしてｔｓよりもΔｔ1 だけかなり高くなり、試料が試験されるときの限界温度に接近し、試験時における試料の安全性が低下するという問題があったが、本発明を適用した図１の装置では、このように問題が発生しない。
【００２４】
次に、加熱空気の循環によって槽内が昇温し、ｔ1 がｔｓになると、昇温制御部４は昇温過程が終了したと判断し、移行制御部５にｔ1 を出力する。このときには、Ｐｄ1 及びｔ1 の両方が移行制御部５に送られることになる。但し、昇温制御部４でＰｄ1 に代えてｔ1 だけを送るようにしてもよい。
【００２５】
移行制御部５がｔ1 を取り入れると、その計算部分５１が、このｔ1 と常時入力されているｔ2 とにより、式（１）、（２）によって制御対象温度ｔｃを計算し、出力部分５２が、このｔｃと予め入力されているｔｓとの差に対応した昇温到達後加熱出力Ｐｄ2 を発生させ、切換部分５３が、このＰｄ2 を取り入れると、これまで通過させていたＰｄ1 に代えてＰｄ2 を通過させ、加熱器１２がＰｄ2 によって制御されることになる。
【００２６】
式（１）、（２）によれば、ｔ1 制御をｔａ制御に移行させるまでの移行時間Ｔの制御周期毎にｔａを計算し、ｔ1 とｔａとの差を、Ｔに対する昇温到達から任意の制御周期ｉまでに経過した時間Ｔｉの比率（Ｔｉ／Ｔ）分だけ−（ｔ1 −ｔａ）Ｔｉ／Ｔとして差し引いて修正するので、ｔ1 からｔａへの急激な変化がなく、従ってｔ1 がｔｓからオーバーシュートすることがないと共に、時間が経過するに従ってｔａによる制御比率が大きくなり、円滑にｔａ制御に移行させることができる。
【００２７】
この移行制御を分かりやすくするために、図２（ａ）では、実際とは異なるが昇温到達時のＴｏ時間から移行完了の時間である移行時間Ｔまで、ｔ1 、ｔ2 、ｔａのそれぞれの間の差が一定であったと仮定した状態を二点鎖線で示している。これによれば、例えばｎ＝１０としてｉを１から１０まで１０回に分けてＴ／１０の制御周期毎にｔ1 をｔａ側に修正する場合には、（ｔ1 −ｔａ）＝ｘとすれば、ｉ＝２でＴ2 ＝２Ｔ／１０＝Ｔ／５のときのｔ1 の修正分はｘ／５であり、従ってｔ1 の上昇はｘ／５になる。ｉ＝５では修正分はｘ／２であり、従ってｔ1 の上昇分とｔａの未到達分とが共にｘ／２になる。ｉ＝１０の移行完了時にはｔ1 の修正分がｘになり、従ってｔｉ＝ｔｃ＝ｔ1 −（ｔ1 −ｔａ）＝ｔａになり、ｔａが完全にｔｃになり、ｔ1 はｘだけ上昇することになる。このように移行制御部５によれば、制御対象温度ｔｃを急変させることなく、制御状態を連続的に漸次変化させ、制御の安定性を維持しつつｔｃをｔ1 からｔａに移行させることができる。
【００２８】
そしてこの場合、実際には、時間の経過と共に試料関連部分が昇温し、ｔ1 とｔ2 、従ってｔ1 とｔａが接近するので、結局、上記図２（ａ）の実線及び一点鎖線のように、ｔ1 は設定温度ｔｓからΔｔ1 だけ僅かに上昇するに止まり、最終的にはｔａとの差が図示のようなｘｎになって安定した連続制御状態に到達する。このときには、ｔ2 とｔａとの差も当然ｘｎになる。このように、本発明によれば、ｔ1 の上昇を押さえてオーバーシュートさせることなく、予め定めた移行時間Ｔで安定制御状態への早期到達を図ることができる。
【００２９】
以上では試料が発熱せず温度上昇時に低温熱負荷になる場合について説明したが、ＩＣを動作状態で試験するときには、試料が発熱して温度キープ時の高温熱負荷になる。このときの温度変化の状態を図２（ｂ）に示す。
ＩＣの動作試験の開始時期従って発熱時期は、試料や試験の内容によって異なるが、通常、最初に試料に当たる循環空気従って吹出口温度ｔ1 の空気が設定温度ｔｓに到達した時又はその少し前後の時期である。仮にｔ1 がｔｓになった昇温到達時に試料を動作状態にするとすれば、図示の如く、一部分を二点鎖線で示す（ａ）の状態よりもｔ2 及びｔａの温度が試料の発熱によって早く上昇する。そして、試料関連部分が短時間で低温熱負荷から高温熱負荷に変化する。
【００３０】
その結果、始めのうちはｔａがｔ1 に早く接近し、式（１）において図１のｘに相当するｔ1 の修正分は小さくなり、従ってｔ1 がｔｃ以上に上昇する温度Δｔ1 は小さくなり、試料が高温熱負荷になると、ｔ1 よりもｔ2 及びｔａが高くなり、ｔ1 がｔｃより低くなり、今度はｔ1 がプラス側に修正される。このときにも、ｔ1 は制御周期の経過した時間に比例して修正されるので、急変することがなく制御の安定性は維持される。そして、最終的にｔｃ＝ｔａの制御になるので、試料の中心温度制御によりｔ2 が高くなり過ぎることもない。従って、試料が発熱する場合にも、制御の安定性を確保しつつ予め定められた時間Ｔによる最終制御状態への早期到達を図ることができる。
【００３１】
なお、試料が発熱する場合には、Ｐｄ2 が小さい値になり、加熱器１２の負荷を下げる制御をすることになるが、時間が経過すると加熱器の負荷制御だけでは設定温度ｔｓを維持できなくなるので、Ｐｄ2 の一定値以下の低出力によって冷却ファン１９を運転し、外気を取り入れて冷却作用をさせつつ、十分小さい値のＰｄ2 によって温度制御することになる。
【００３２】
このような本発明を適用した温度制御装置に対して、従来の装置のうちｔ1 を昇温到達後もそのままｔｃにする制御方式のものでは、図３（ｃ）のように、発熱負荷がない場合には、昇温中から昇温到達後までｔ1 の過大な温度上昇がなく安定した制御が可能になるが、発熱負荷がある場合には、同図（ｄ）のように発熱によって吸込口温度ｔ2 が高くなり過ぎるという問題がある。本発明の制御では、ｔ1 制御から円滑に移行させたｔａ制御にするので、このようにｔ2 が高くなり過ぎるという不具合が発生しない。
【００３３】
又、従来の装置のうち、昇温過程ではｔ1 をｔｃにし、発熱負荷によって吸込口温度が吹出口温度より２〜３℃高くなるとｔ1 制御からｔａ制御に切り換えるようにしたものでは、昇温到達時のｔ1 の過度な上昇をなくすることはできるが、温度到達後もそのままｔ1 制御を持続するので、最終的な中心温度制御であるｔａ制御に移行させる時期が遅くなると共に、昇温到達後発熱負荷の影響が現れてｔ1 とｔ2 とが逆転しその温度が２〜３℃になると、そのとき突然ｔ1 制御からｔａ制御に切り換えるので、制御乱れによる試験室温度の急変等の発生が避けられず、更に、発熱負荷のない試験に対応できない。本発明を採用した温度制御装置では、このような問題がすべて解決されている。
【００３４】
図４は、本発明を適用した温度制御装置を装備した恒温槽による温度制御の実験結果を示す。なお図では、温度上昇過程における１００℃以下の部分の図示を省略している。
【００３５】
本実験は、ｔｓを１２５℃とし、昇温到達前後の制御対象温度ｔｃをそれぞれｔ1 及び式（１）、（２）で計算したｔｉとし、移行時間Ｔを約２０分に設定して実施された。制御周期は３秒である。この実験によれば、温度到達後のｔ1 の上昇Δｔ1 をオーバーシュートのない１℃程度という十分小さい値にすることができた。なお、Δｔ1 が２〜３℃程度であっても実用上問題がないので、Δｔ1 をその程度まで許容するとすれば、約２０分の移行時間Ｔを更に短縮することができる。
【００３６】
なお、本実験は実験装置の関係等により発熱負荷のない状態で行われたが、発熱負荷があるときにはその発熱量によって移行時間等を多少変えることになるが、その場合でも、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように同様な運転結果が得られることが予測される。
【００３７】
従って、本発明を適用した温度制御装置では、実際に製造する装置において、このような試運転をしたり実用運転中に、ｔ1 の過度の上昇を防止しつつ安全で安定した制御により早く移行完了できるような移行時間Ｔを確認することにより、恒温槽の温度制御の最適化を図ることができる。
【００３８】
図５は従来の装置のように昇温時を含めてｔａ制御をする場合の実験結果を参考として示した図である。この実験によれば、Δｔ1 が約６℃という大きい値になり、ｔ1 が大きくオーバーシュートすることが確認された。
【００３９】
図６は本発明を適用した温度制御装置の他の例を示す。
本例の装置は、気体である空気を所定温度である設定温度ｔｓより低い他の所定温度としての低設定温度ｔｓ1 に下降させる降温過程を有するときに、その降温過程で、入口側温度検出手段である吹出温度センサ２が検出した入口側の温度である吹出口温度ｔ1 を制御対象温度ｔｃとして、ｔｃがｔｓ1 になるように加熱器１２の加熱量を制御する降温制御部６を備えている。
【００４０】
又、吹出口温度ｔ1 がｔｓ1 に到達すると、制御対象温度ｔｃがｔ1 と吸込温度センサ３が検出した出口側の温度である吸込口温度ｔ2 との平均温度ｔａになるように漸次変化させて加熱器１２の加熱量を制御するように降温到達後加熱出力信号Ｐｄ3 を発生させる他の移行制御部である降温移行制御部７を備えている。そのため、上記のＰｄ1 及びｔ1 を取り入れると共にｔｓ1 及びｔ2 を取り入れるように構成されていて、計算部分５４、出力部分５５及び切換部分５６を備えている。
【００４１】
なお、本例では図１の装置と図６の装置とを別の装置として説明しているが、実際には、昇温制御部４及び降温制御部６を一体化すると供に、移行制御部５及び降温移行制御部７を一体化し、これらをマイコン等を用いた１つの制御装置として形成することになる。
【００４２】
本例の装置では、又、図１の冷却ファン１９に代えて、給気口２０及び排気口２１の開度を同時に調整可能な１枚のダンパ２２を設け、送風機１７によって給気口２０から外気を取り入れ排気口と２１から排出することにより、試験室１１内を急冷できるようにしている。但し、図１の装置と同様に、冷却ファン１９によって同様の作用をさせてもよい。
【００４３】
本例の温度制御装置も、昇温時と降温時との相違を除いて図１の装置と同様に作動する。この場合本例の装置では、降温制御部６では、ｔ1 がｔｓ1 より大きければ降温過程にあると判断する。又、式（１）は、
ｔｉ＝ｔ1 ＋（ｔａ−ｔ1 ）Ｔｉ／Ｔ−−−−−−（１）’
となる。
【００４４】
このときの循環空気の温度の制御状態は、図１の装置の図２に対して図７のようになる。即ち、降温時にも、時間Ｔをかけてｔ1 制御からｔａ制御に円滑に移行する。その結果、ｔｃ＝ｔａにして降温させるときには、ｔａがｔｓ1 に到達したときにｔ1 が下がり過ぎるアンダーシュートが発生するが、本例の装置によりこれを防止することができる。その結果、試験室１１内に入れられる試料の量が変わりその熱容量が変わっても、試料を常に同じ状態で温度降下させることができる。即ち、試験条件の再現性を良好にすることができる。又、アンダーシュートの値自体が小さくなるので、厳密な試験条件が規定されている場合でも、これをクリアーすることができる。
【００４５】
なお、以上の図１及び図６の装置では、昇温中から昇温到達後の制御及び降温中から降温到達後の制御、即ち、ｔｃをｔ1 からｔａに移行させる場合について説明したが、設定温度到達後の温度一定制御から昇温又は降温させる制御じ移行制御部を用いた制御を行うことが望ましい。
【００４６】
即ち、低設定温度ｔｓ1 からｔｓに昇温させるときには、図１の昇温制御部４及び移行制御部５と同様の制御装置により、プログラム運転等でｔｃ＝ｔａ＝ｔｓ1 の一定温度制御状態から昇温指令が出ると、ｔａになっているｔｃを、時間Ｔをかけてｔ1 に移行させてｔ1 制御に切り換える。その後昇温してｔ1 がｔｓに到達すると、図１の移行制御部５によって再びｔｃをｔ1 からｔａに切り換える。なお、このような制御では、昇温過程であるため加熱器１２だけを使用する。従って、図１の冷却ファン１９は停止している。図６の装置では、ダンパ２２が実線の閉鎖位置になっている。
【００４７】
設定温度ｔｓから低設定温度ｔｓ1 に降温させるときには、図６の降温制御部６及び降温移行制御部７と同様の制御装置により、ｔｓ1 に到達させるための制御温度ｔｃを、時間Ｔをかけてｔａからｔ1 に切り換える。なおこのときには、降温時であるため、設定温度と実測温度との差が大きくなっているので加熱出力Ｐｄ1 は０になり、ダンパ２２は図６の二点鎖線の状態、即ち、給気口２０及び排気口２１は最大開度になり、給気口２０から送風機１２で吸入した外気の全量を排気口２１から排出し、試験室１１内が急冷される。これにより、ｔ1 がｔｓ1 に近づくと、ダンパ２２の開度が小さくなると共に加熱出力Ｐｄ3 が０から次第に大きくなり、ｔ1 がｔｓ1 に到達すると、図６の制御装置によるｔｃ＝ｔａ制御へ移行する。
【００４８】
【発明の効果】
以上の如く本発明によれば、請求項１の発明においては、入口側及び出口側温度検出手段により、被処理物に目的とする所定温度の温度環境を付与する温度環境付与空間への加熱器で加熱された気体の入口側及び出口側の温度を検出し、この気体を所定温度に上昇させる昇温過程では、昇温制御部によって入口側の検出温度を制御対象温度としてこの温度が所定温度になるように加熱器の加熱量を制御するように構成するので、被処理物関連部分の熱容量によって昇温が遅れる出口側温度及び中心温度よりも早く上昇する入口側温度により、所定温度への到達を早くし、早く安定した温度制御へ移行させることができる。又、平均温度制御をするときに発生する入口側温度の不可避的なオーバーシュートを防止することができる。
【００４９】
そして、移行制御部を設けて、入口側の温度が所定温度に到達すると、制御対象温度が入口側温度と出口側温度の平均温度になるように制御対象温度を漸次変化させて加熱器の加熱量を制御するので、昇温到達と同時に平均温度制御に切り換えるときに上記と同様に発生する入口側温度のオーバーシュートを防止しつつ、被処理物に付与される温度として望ましい平均温度による制御に移行させることができる。又、平均温度制御に移行したときに、温度環境付与空間の温度が急変する等の制御乱れの発生を防止することができる。
【００５０】
この場合、昇温制御部で早く所定温度に到達させ早く昇温を完了させることができると共に、温度環境付与装置の試運転や実用運転により、移行制御部で漸次変化させる時間を、前記のような入口側温度の過度の上昇を防止できる範囲で最短時間に設定することが可能になるので、本発明によれば温度環境付与装置における温度制御の最適化を図ることができる。
【００５１】
請求項２の発明においては、上記に加えて、気体を所定温度より低い他の所定温度に下降させる降温過程を有するときに、所定の構成を備えた降温制御部と他の移行制御部とを設け、制御対象温度を入口側の温度にするので、これが他の所定温度に到達したときにその温度以下に下がり過ぎることがない。その結果、温度環境付与空間内に入れられる被処理物の量が変わりその熱容量が変わっても、これを常に同じ状態で温度降下させることができる。即ち、試験条件としての温度再現性を良好にすることができる。又、被処理物に対して厳密な試験温度条件が規定されている場合でも、これをクリアーすることができる。
【００５２】
そしてこの場合、入口側の温度が他の所定温度に到達すると、他の移行制御部により、制御乱れを生じさせることなく、被処理物に付与される温度として望ましい平均温度制御に円滑に移行させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した温度制御装置を含む恒温槽の全体構成の一例を示す説明図である。
【図２】上記温度制御装置における温度制御の移行状態を示す説明図で、（ａ）は発熱負荷がなく（ｂ）は発熱負荷がある場合の図である。
【図３】（ａ）乃至（ｅ）は従来の恒温槽における温度制御の移行状態の説明図である。
【図４】本発明を適用した温度制御装置による実験結果を示す説明図である。
【図５】従来の温度制御装置による実験結果を示す説明図である。
【図６】本発明を適用した温度制御装置を含む恒温槽の全体構成の他の例を示す説明図である。
【図７】上記温度制御装置における温度制御の移行状態を示す説明図で、（ａ）は発熱負荷がなく（ｂ）は発熱負荷がある場合の図である。
【符号の説明】
１                恒温槽（温度環境付与装置）
２                吹出温度センサ（入口側温度検出手段）
３                吸込温度センサ（出口側温度検出手段）
４                昇温制御部
５                移行制御部
６                降温制御部
７                降温移行制御部（他の移行制御部）
１１              試験室（温度環境付与空間）
１２              加熱器
１３              吹出口（入口側）
１４              吸込口（出口側）
１０１            ＩＣ（被処理物）
ｔ1               吹出口温度（入口側の温度）
ｔ2               吸込口温度（出口側の温度）
ｔａ              平均温度
ｔｃ              制御対象温度
ｔｓ              設定温度（所定温度）
ｔｓ1             低設定温度（他の所定温度）
【図１】
0003863420.tif 000002
【図２】
0003863420.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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