CN112082292B - 制冷系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及制冷系统，包括压缩制冷回路、冷却水制冷回路、循环液回路和换热器，换热器的放热通路与循环液回路连通，换热器的第一吸热通路与压缩制冷回路连通，冷却水制冷回路包括进水管路和出水管路，进水管路、换热器的第二吸热通路与出水管路依次连通，进水管路上设有用于向换热器通入气体的进气管路。根据不同温度工况，运行不同制冷模式，低温工况下可以选择压缩制冷模式，高温工况下3种模式都可以选择，降低高温工况的系统能耗。当制冷系统运行低温工况时，利用气体压力将换热器的第二吸热通路中的水排出至冷却水制冷回路的出水管路或者地漏中，实现自动排水，防止换热器内的冷却水结冰，保证系统运行安全。

Description

制冷系统

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及制冷系统。

背景技术

目前，半导体工艺制程中，半导体温控装置作为生产半导体的辅助设备，在晶圆和液晶面板的制程工艺中需要输出不同的温度，设备在实际工艺中需要保持恒定的输出温度，主机台设备对温控装置的要求范围很宽，涵盖低温到高温形成的比较宽的温度范围(典型为10℃到80℃)。温控装置大部分采用压缩机制冷的方式，当运行温度大于25℃以上的高温时，采用压缩机制冷比采用热交换器的直接制冷能耗更高。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种制冷系统，根据不同温度工况，运行不同制冷模式，低温工况下可以选择压缩制冷模式，高温工况下3种模式都可以选择，降低高温工况的系统能耗，保证系统安全。同时，在冷却水制冷回路与换热器的第二吸热通路连通的进水管路上，增设一路进气管路，当制冷系统运行低温工况时，可以利用气体压力将换热器的第二吸热通路中的水排出至冷却水制冷回路的出水管路或者地漏中，从而实现自动排水，防止换热器内的冷却水结冰，保证系统运行安全。

根据本发明第一方面实施例的制冷系统，包括压缩制冷回路、冷却水制冷回路、循环液回路和换热器，所述换热器的放热通路与所述循环液回路连通，所述换热器的第一吸热通路与所述压缩制冷回路连通，所述冷却水制冷回路包括进水管路和出水管路，所述进水管路、所述换热器的第二吸热通路与所述出水管路依次连通，所述进水管路上设有用于向所述换热器通入气体的进气管路。根据本发明的一个实施例，所述进气管路上设有第一电磁阀。

根据本发明的一个实施例，所述进水管路上设有第二电磁阀，所述进气管路与所述第二电磁阀与所述换热器的第二吸热通路的进口之间的所述进水管路连通。

根据本发明的一个实施例，所述进水管路还设有第一手动阀，所述第一手动阀与所述第二电磁阀沿所述进水管路内冷却水的流向依次设置。

根据本发明的一个实施例，所述出水管路上设有电动阀。

根据本发明的一个实施例，所述电动阀与所述换热器的第二吸热通路的出口连通的所述出水管路上还设有第一温度传感器。

根据本发明的一个实施例，所述出水管路上还设有第二手动阀，所述电动阀与所述第二手动阀沿所述出水管路内冷却水的流向依次设置。

根据本发明的一个实施例，所述出水管路上设有出水支路，所述出水支路与所述第一温度传感器和所述换热器的第二吸热通路的出口之间的所述出水管路连通，所述出水支路上设有第三电磁阀。

根据本发明的一个实施例，所述循环液回路包括循环液箱、泵体和负载装置，所述循环液箱、所述泵体、所述负载装置与所述换热器的放热通路通过循环液管路依次连通形成回路，所述循环液箱内设有加热器。

根据本发明的一个实施例，所述循环液箱与所述换热器的放热通路的出口连通的所述循环液管路上设有第二温度传感器，所述泵体与所述负载装置连通的所述循环液管路上设有第三温度传感器。

本发明实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果：本发明实施例的制冷系统，通过换热器将压缩制冷回路和冷却水制冷回路与循环液回路连接，实现压缩制冷与PCW制冷两种制冷方式的结合，压缩制冷回路的冷媒与冷却水制冷回路的冷却水均可与循环液回路中的循环液进行换热。本发明可以提供单压缩制冷、单PCW制冷和压缩及PCW混合制冷3种模式，根据不同温度工况，运行不同制冷模式，低温工况下可以选择压缩制冷模式，高温工况下3种模式都可以选择，降低高温工况的系统能耗，保证系统安全。同时，在冷却水制冷回路与换热器的第二吸热通路连通的进水管路上，增设一路进气管路，当制冷系统运行低温工况时，可以利用气体压力将换热器的第二吸热通路中的水排出至冷却水制冷回路的出水管路或者地漏中，从而实现自动排水，防止换热器内的冷却水结冰，保证系统运行安全。

除了上面所描述的本发明解决的技术问题、构成的技术方案的技术特征以及有这些技术方案的技术特征所带来的优点之外，本发明的其他技术特征及这些技术特征带来的优点，将结合附图作出进一步说明，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例制冷系统的结构示意图一；

图2是本发明实施例制冷系统的结构示意图二。

附图标记：

1：压缩制冷回路；

2：冷却水制冷回路；21：进水管路；22：出水管路；23：进气管路；24：出水支路；211：第二电磁阀；212：第一手动阀；221：电动阀；222：第一温度传感器；223：第二手动阀；231：第一电磁阀；241：第三电磁阀；

3：循环液回路；31：循环液箱；32：泵体；33：负载装置；34：加热器；35：第二温度传感器；36：第三温度传感器；

4：换热器；41：放热通路；42：第一吸热通路；43：第二吸热通路；

51：冷却水管路；52：循环液管路。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

如图1所示，本发明实施例提供的制冷系统，包括压缩制冷回路1、冷却水制冷回路2、循环液回路3和换热器4，换热器4的放热通路41与循环液回路3连通，换热器4的第一吸热通路42与压缩制冷回路1连通，冷却水制冷回路2包括进水管路21和出水管路22，进水管路21、换热器4的第二吸热通路43与出水管路22依次连通，进水管路21上设有用于向换热器4通入气体的进气管路23。

本发明实施例的制冷系统，通过换热器4将压缩制冷回路1和冷却水制冷回路2与循环液回路3连接，实现压缩制冷与PCW(工业冷却水系统)制冷两种制冷方式的结合，压缩制冷回路1的冷媒与冷却水制冷回路2的冷却水均可与循环液回路3中的循环液进行换热。本发明可以提供单压缩制冷、单PCW制冷和压缩及PCW混合制冷3种模式，根据不同温度工况，运行不同制冷模式，低温工况下可以选择压缩制冷模式，高温工况下3种模式都可以选择，降低高温工况的系统能耗，保证系统安全。同时，在冷却水制冷回路2与换热器4的第二吸热通路43连通的进水管路21上，增设一路进气管路23，当制冷系统运行低温工况时，可以利用气体压力将换热器4的第二吸热通路43中的水排出至冷却水制冷回路2的出水管路22中，也可以排出至出水支路24到地漏，从而实现自动排水，防止换热器4内的冷却水结冰，保证系统运行安全。

本实施例中，换热器4采用三进三出的板换蒸发器，进气管路23内的气体可采用CDA(压缩空气)或者N₂气体。冷却水制冷回路2主要由冷却水管路51串接形成，循环液回路3主要由循环液管路52串接形成。

根据本发明的一个实施例，进气管路23上设有第一电磁阀231。本实施例中，采用第一电磁阀231控制进气管路23向换热器4的第二吸热通路43输送气体，同时可控制进气流量。

根据本发明的一个实施例，进水管路21上设有第二电磁阀211，进气管路23与第二电磁阀211与换热器4的第二吸热通路43的进口之间的进水管路21连通。本实施例中，进水管路21与换热器4的第二吸热通路43的进口连通，其上设置第二电磁阀211，控制进水管路21向换热器4的第二吸热通路43输送冷却水，在第二电磁阀211与第二吸热通路43的进口之间的进水管路21上连接进气管路23，即进气管路23与进水管路21的相交处与第二吸热通路43的进口之间的管路形成汇流段。第一电磁阀231开启，第二电磁阀211关闭，则进水管路21停止向换热器4内输送冷却水，进气管路23向汇流段输送气体进入换热器4内，先将汇流段内的冷却水顶入换热器4内，再将换热器4内的冷水排出至出水管路22；第一电磁阀231关闭，第二电磁阀211开启，则进气管路23停止向换热器4内输送气体，进水管路21向汇流段输送冷却水进入换热器4内，先将汇流段内的气体顶入换热器4内，再将换热器4内的气体排出至出水管路22。

根据本发明的一个实施例，进水管路21还设有第一手动阀212，第一手动阀212与第二电磁阀211沿进水管路21内冷却水的流向依次设置。本实施例中，沿冷却水流动方向分为前方和后方，冷却水由后方流至前方，第一手动阀212与第二电磁阀211均设置于进水管路21上，且第一手动阀212设置于第二电磁阀211的后方，第一手动阀212的开关可认为操控，打开或关闭，控制进水管路21的中冷却水的开关，第二电磁阀211则可控制进水管路21向换热器4的进水流量。

根据本发明的一个实施例，出水管路22上设有电动阀221。本实施例中，出水管路22与换热器4的第二吸热通路43的出口连接，采用电动阀221控制换热器4的第二吸热通路43向出水管路22输送冷却水，同时可控制冷却水排出的流量。本实施例中，电动阀221可采用电动两通阀或电动三通阀，如图2所示，当电动阀221为电动三通阀时，电动阀221还与出水管路22连通。

根据本发明的一个实施例，电动阀221与换热器4的第二吸热通路43的出口连通的出水管路22上还设有第一温度传感器222。本实施例中，出水管路22上还设置了第一温度传感器222，用于检测换热器4的第二吸热通路43的出口流出的冷却水的温度，监控换热器4中第二吸热通路43结冰的风险，针对性采取措施降低风险。

根据本发明的一个实施例，出水管路22上还设有第二手动阀223，电动阀221与第二手动阀223沿出水管路22内冷却水的流向依次设置。本实施例中，沿冷却水流动方向分为前方和后方，冷却水由后方流至前方，第二手动阀223与电动阀221均设置于出水管路22上，且第二手动阀223设置于电动阀221的前方，第二手动阀223的开关可认为操控，打开或关闭，控制出水管路22的中冷却水的开关。

根据本发明的一个实施例，出水管路22上设有出水支路24，出水支路24与第一温度传感器222和换热器4的第二吸热通路43的出口之间的出水管路22连通，出水支路24上设有第三电磁阀241。本实施例中，出水管路22上还另设出水支路24，在第一温度传感器222与第二吸热通路43的出口之间的出水管路22上连接出水支路24，出水支路24的末端连接机台排放口。冷却水循环回路正常制冷循环时，通过换热器4通过出水管路22正常排出冷却水，当系统运行低温工况时，进气管路23开启，则换热器4通过出水支路24将冷却水排出，不同工况下，可不共用出水通路。出水支路24上设置第三电磁阀241，控制换热器4的第二吸热通路43向出水支路24输送冷却水，同时可控制冷却水的流量。

本实施例中，当运行低温工况时，制冷系统可自动关闭出水管路22上的电动阀221，并将进水管路21上的第二电磁阀211关闭，开启进气管路23上的第一电磁阀231和出水支路24上的第三电磁阀241，换热器4的第二吸热通路43内的冷却水排入出水支路24里再排出到地漏，之后关闭第一电磁阀231。或者如图2所示，当运行低温工况时，系统可自动将进水管路21上的第二电磁阀211关闭，开启出水支路24上的第三电磁阀241，保持出水管路22上的电动阀221三通阀旁通方向开启，此时进水管路21上经过第一手动阀212的冷却水会流入电动阀221，再由电动阀221进入出水管路22流出，不会进入换热器4，换热器4的第二吸热通路43内的冷却水排入出水支路24里再排出。

根据本发明的一个实施例，循环液回路3包括循环液箱31、泵体32和负载装置33，循环液箱31、泵体32、负载装置33与换热器4的放热通路41通过循环液管路52依次连通形成回路，循环液箱31内设有加热器34。本实施例中，流经换热器4的放热通路41的循环液，通过与第一吸热通路42中的冷媒和/或第二吸热通路43中的冷却水进行热交换后，流入循环液箱31中，在循环液箱31中可通过加热器34进行一定的升温，而后通过泵体32泵入后续的负载装置33中，对负载装置33进行冷却降温，最后通过循环液管路52流回换热器4，以此实现制冷运行。

根据本发明的一个实施例，循环液箱31与换热器4的放热通路41的出口连通的循环液管路52上设有第二温度传感器35，泵体32与负载装置33连通的循环液管路52上设有第三温度传感器36。本实施例中，第二温度传感器35设置在换热器4的放热通路41的出口连接的循环液管路52上，用于检测流出换热器4的循环液的温度，从而控制冷却水制冷回路2与压缩制冷回路1中各阀体的开度，从而精确控制冷却水和冷媒的流量输出，调节循环液在热交换后的温度。第三温度传感器36设置于由泵体32将循环液泵出循环液箱31的循环液管路52上，以检测流出循环液箱31的冷却液的温度，循环液箱31内的加热器34通过第二温度传感器35的检测信息控制加热温度，从而为负载装置33提供温度满足冷却降温要求的循环液。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种制冷系统，其特征在于：包括压缩制冷回路、冷却水制冷回路、循环液回路和换热器，所述换热器的放热通路与所述循环液回路连通，所述换热器的第一吸热通路与所述压缩制冷回路连通，所述冷却水制冷回路包括进水管路和出水管路，所述进水管路、所述换热器的第二吸热通路与所述出水管路依次连通，所述进水管路上设有用于向所述换热器通入气体的进气管路；所述进水管路上设有第二电磁阀，所述进气管路与所述第二电磁阀与所述换热器的第二吸热通路的进口之间的所述进水管路连通；所述换热器采用三进三出的板换蒸发器，以提供单压缩制冷、单PCW制冷和压缩及PCW混合制冷3种模式。

2.根据权利要求1所述的制冷系统，其特征在于：所述进气管路上设有第一电磁阀。

3.根据权利要求1所述的制冷系统，其特征在于：所述进水管路还设有第一手动阀，所述第一手动阀与所述第二电磁阀沿所述进水管路内冷却水的流向依次设置。

4.根据权利要求1所述的制冷系统，其特征在于：所述出水管路上设有电动阀。

5.根据权利要求4所述的制冷系统，其特征在于：所述电动阀与所述换热器的第二吸热通路的出口连通的所述出水管路上还设有第一温度传感器。

6.根据权利要求4所述的制冷系统，其特征在于：所述出水管路上还设有第二手动阀，所述电动阀与所述第二手动阀沿所述出水管路内冷却水的流向依次设置。

7.根据权利要求5所述的制冷系统，其特征在于：所述出水管路上设有出水支路，所述出水支路与所述第一温度传感器和所述换热器的第二吸热通路的出口之间的所述出水管路连通，所述出水支路上设有第三电磁阀。

8.根据权利要求1至7任意一项所述的制冷系统，其特征在于：所述循环液回路包括循环液箱、泵体和负载装置，所述循环液箱、所述泵体、所述负载装置与所述换热器的放热通路通过循环液管路依次连通形成回路，所述循环液箱内设有加热器。

9.根据权利要求8所述的制冷系统，其特征在于：所述循环液箱与所述换热器的放热通路的出口连通的所述循环液管路上设有第二温度传感器，所述泵体与所述负载装置连通的所述循环液管路上设有第三温度传感器。

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