CN220552121U - 制冷装置及温度控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种制冷装置及温度控制系统，包括：节流机构包括第一节流阀；制冷模块，制冷模块包括压缩机、冷凝器、第一节流阀及第一换热器；供冷模块，供冷模块包括储冷机构和第二换热器；换热管路，换热管路的一端与冷凝器的输出端连通，另一端与压缩机的回气端连通；换热管路中通过节流机构膨胀降压后的冷媒能够与供冷回路中的载冷剂换热，经换热的载冷剂能够储存于储冷机构中。当大功率电子元器件未测试或者静态低功率测试时，制冷回路中冷媒能够流向换热管路中，换热管路中通过节流机构膨胀降压后的冷媒能够与供冷回路中的载冷剂换热，经换热后的载冷剂能够储存于储冷机构中，以供后续供向第二换热器用于对发热元件进行控温，节约能源。

Description

制冷装置及温度控制系统

技术领域

本实用新型涉及温度控制技术领域，特别是涉及一种制冷装置及温度控制系统。

背景技术

电子元器件(如芯片)在出厂前，需要采用测试设备对其进行性能测试。一般地，在对电子元器件进行测试时，通过温度控制系统对其进行温度控制。温度控制系过包括冷源和热源，在电子元器件开始测试且温度上升后，温度控制系统中冷源功率不变，热源降低功率，从而确保电子元器件一直处于目标温度。而当电子元器件突然结束测试时，由于电子元器件自身无热量产生，为了确保电子元器件处于目标温度，热源需要提高功率使得温度恒定，依次往复来确保电子元器件在目标温度下进行测试。

上述温度控制系统，当电子元器件未测试或者静态低功率测试时，其对温控冷源基本处于无需求状态，而该过程中冷源始终保持恒定冷量，因此，需要热源提供相应的热量以确保电子元器件处于目标温度，这样无形中造成了能量的浪费。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种能够节约能源的制冷装置及温度控制系统。

一种制冷装置，包括：

节流机构，所述节流机构包括第一节流阀；

制冷模块，所述制冷模块包括依次连通形成闭合制冷回路的压缩机、冷凝器、所述第一节流阀及第一换热器；

供冷模块，所述供冷模块包括依次连通形成闭合供冷回路的储冷机构和第二换热器；

换热管路，所述换热管路的一端与所述冷凝器的输出端连通，另一端与所述压缩机的回气端连通；所述换热管路中通过所述节流机构膨胀降压后的冷媒能够与所述供冷回路中的载冷剂换热，经换热的载冷剂能够储存于所述储冷机构中。

在其中一个实施例中，所述换热管路的一端连通于所述第一节流阀与所述第一换热器之间的所述制冷回路上，另一端连通于所述第一换热器与所述压缩机的回气端之间的所述制冷回路上；所述换热管路中冷媒通过所述第一节流阀膨胀降压。

在其中一个实施例中，所述制冷装置还包括控制阀，所述控制阀安装于所述换热管路上，用于控制所述换热管路的通断。

在其中一个实施例中，所述换热管路的一端连通于所述冷凝器与所述第一节流阀之间的所述制冷回路上，另一端连通于所述第一换热器与所述压缩机的回气端之间的所述制冷回路上；

所述节流机构包括设于所述换热管路上的第二节流阀，所述换热管路中冷媒通过所述第二节流阀膨胀降压。

在其中一个实施例中，所述制冷装置还包括动力泵，所述动力泵安装于所述供冷回路上，以用于提供所述载冷剂在所述供冷回路中循环流动的驱动力。

在其中一个实施例中，所述换热管路通过所述储冷机构与所述供冷回路热耦合，所述换热管路中冷媒通过所述节流机构膨胀降压后能够在所述储冷机构中与所述供冷回路中的载冷剂换热，经换热后的载冷剂直接储存于所述储冷机构中。

在其中一个实施例中，所述制冷装置还包括第三换热器，所述换热管路与所述供冷回路通过所述第三换热器热耦合，所述换热管路中冷媒通过所述节流机构膨胀降压后能够通过所述第三换热器与所述供冷回路中的载冷剂换热，经换热后的载冷剂流向所述储冷机构中储存。

在其中一个实施例中，所述制冷装置包括至少两个所述制冷模块，所述节流机构、所述换热管路及所述供冷模块的数量均与所述制冷模块的数量相等且一一对应；至少两个所述供冷模块共用一个所述储冷机构；

每条所述换热管路的一端与其相应的所述制冷模块的所述冷凝器的输出端连通，另一端与其相对应的所述制冷模块的所述压缩机的回气端连通；每条所述换热管路中冷媒通过与其相对应的所述节流机构膨胀降压后与其相对应的所述制冷回路中载冷剂换热。

在其中一个实施例中，所述第一换热器与所述第二换热器集成为一体形成双流道结构，所述双流道结构包括作为所述制冷回路一部分的第一流道与作为所述供冷回路一部分的第二流道；所述第一流道与所述第二流道相互隔绝并嵌套；

所述双流道结构具有换热面，所述第一流道中流动的冷媒及所述第二流道中流动的载冷剂均通过所述换热面与外界换热。

一种温度控制系统，包括加热装置及如上述的制冷装置，所述制冷装置的所述第一换热器与所述第二换热器均用于制冷电子元器件，所述加热装置用于加热所述电子元器件，使得所述电子元器件的温度处于预设温度范围内。

上述制冷装置及温度控制系统，当大功率电子元器件未测试或者静态低功率测试时，其对温控冷源基本处于无需求状态，制冷回路中冷媒能够流向换热管路中，换热管路中通过节流机构膨胀降压后的冷媒能够与供冷回路中的载冷剂换热，经换热后的载冷剂能够储存于储冷机构中，以供后续供向第二换热器用于对发热元件进行控温，由于部分冷媒流向换热管路，则流向第一换热器的冷媒减少，控温需要的热源提供的热量减少，达到了节约能源的目的。

附图说明

图1为本申请一实施例提供的制冷装置的原理图；

图2为本申请另一实施例提供的制冷装置的原理图；

图3为本申请再一实施例提供的制冷装置的原理图；

图4为本申请又一实施例提供的制冷装置的原理图；

图5为图2中所示的制冷装置的双层流道结构的流道图；

图6为采用图2中所示的制冷装置对大功率电子元器件进行控温的流程图。

1000、制冷装置；100、制冷模块；10、压缩机；20、冷凝器；30、第一节流阀；40、第一换热器；200、供冷模块；201、储冷机构；202、第二换热器；300、换热管路；400、第二节流阀；500、控制阀；600、动力泵；700、第三换热器；800、双层流道结构；801、第一流道；802、第二流道。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，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。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

本申请一实施例提供一种温度控制系统，以用于对电子元器件的温度进行控制。具体地，电子元器件为芯片，温度控制系统用于对芯片的温度进行控制。当然，另一些实施例中，对于温度控制系统用于控温的电子元器件的种类不作限定。

参阅图1，温度控制系统包括制冷装置1000及加热装置，制冷装置1000作为冷源用于制冷电子元器件，加热装置作为热源用于加热电子元器件，通过制冷装置1000与加热装置的冷热对抗，以对电子元器件的温度进行控制。

继续参阅图1，制冷装置1000包括节流机构及制冷模块100。节流机构包括第一节流阀30，制冷模块100包括依次连通形成闭合制冷回路的压缩机10、冷凝器20、第一节流阀30及第一换热器40，第一换热器40作为制冷模块100中的蒸发器能够与电子元器件进行热交换，以达到制冷电子元器件的目的。

制冷模块100在工作时，压缩机10吸入第一换热器40的输出端输出的高温低压冷媒气体，将冷媒压缩成高温高压冷媒气体，由压缩机10的排气端排出至冷凝器20。冷媒在经过冷凝器20时，被冷凝器20冷凝为中温高压冷媒液体，并经第一节流阀30膨胀降压为低温低压冷媒液体，最终从第一换热器40的输入端再次输入第一换热器40。当低温低压液态冷媒进入第一换热器40中时能够与电子元器件进行热交换，从而对电子元器件件的温度进行控制。换热后的冷媒从第一换热器40的输出端再次进入压缩机10，如此循环往复。

制冷装置1000还包括供冷模块200与换热管路300。供冷模块200包括依次连通形成闭合供冷回路的储冷机构201和第二换热器202，换热管路300的一端与冷凝器20的输出端连通，另一端与压缩机10的回气端连通。换热管路300中的冷媒通过节流机构膨胀降压后能够与供冷回路中的载冷剂换热，经换热的载冷剂能够储存于储冷机构201中。一些实施例中，储冷机构201为储冷罐。可以想到的是，另一些实施例中，对于储冷机构201的设置方式不作限定。

由于换热管路300的一端与冷凝器20的输出端连通，另一端与压缩机10的回气端连通，换热管路300中冷媒通过节流机构膨胀降压后能够与供冷回路中的载冷剂换热，经换热的载冷剂能够储存于储冷机构201中。这样，当大功率电子元器件未测试或者静态低功率测试时，其对温控冷源基本处于无需求状态，制冷回路中冷媒能够流向换热管路300中，换热管路300中的冷媒通过节流机构膨胀降压后能够与供冷回路中的载冷剂换热，经换热后的载冷剂能够储存于储冷机构201中，用于后续供向第二换热器202以对发热元件进行控温，由于部分冷媒流向换热管路300，则流向第一换热器40的冷媒减少，控温需要的热源提供的热量减少，达到了节约能源和储存冷量的目的。

一些实施例中，参阅图2，制冷装置1000包括至少两个制冷模块100，节流机构、换热管路300及供冷模块200的数量均与制冷模块100的数量相等且一一对应，至少两个供冷模块200共用一个储冷机构201。每条换热管路300的一端与其相对应的制冷模块100的冷凝器20的输出端连通，另一端与其相对应的制冷模块100的压缩机10的回气端连通。每条换热管路300中冷媒通过与其相对应的节流机构膨胀降压后，与其相对应的制冷回路中载冷剂换热，换热后的载冷剂储存至储冷机构201中。

上述设置，使得至少两个供冷模块200能够共用一个储冷机构201，简化了制冷装置1000的结构设置。

可以想到的是，另一些实施例中，参阅图3，当制冷装置1000包括至少两个制冷模块100时，还可以设置每个制冷模块100对应设有一个储冷机构201，在此不作限定。

一些实施例中，继续参阅图2及图3，换热管路300的一端连通于第一节流阀30与第一换热器40之间的制冷回路上，另一端连通于第一换热器40与压缩机10的回气端之间的制冷回路上，换热管路300中冷媒通过第一节流阀30膨胀降压。即为，当大功率电子元器件未测试或者静态低功率测试时，制冷回路中的冷媒通过第一节流阀30膨胀降压后分为两路，一路流向第一换热器40用于电子元器件的控温需求，另一路流向换热管路300，换热管路300中冷媒与供冷回路中的载冷剂换热，换热后的载冷剂储存至储冷机构201中，以达到节约能源的目的。上述设置，换热管路300中冷媒与流向第一换热器40的冷媒均第一节流阀30进行膨胀降压，使得整个制冷装置1000的结构简单。

进一步，制冷装置1000还包括控制阀500，控制阀500安装于换热管路300上，用于控制换热管路300的通断。通过设置控制阀500，能够控制换热管路300的通断，以对冷媒的流向进行控制。

另一些实施例中，参阅图1及图4，换热管路300的一端连通于冷凝器20与第一节流阀30之间的制冷回路上，另一端连通于第一换热器40与压缩机10的回气端之间的制冷回路上。节流机构包括设于换热管路300上的第二节流阀400，换热管路300中冷媒通过第二节流阀400膨胀降压。即为，当大功率电子元器件未测试或者静态低功率测试时，制冷回路中冷媒分为两路，一路经第一节流阀30膨胀降压后流向第一换热器40用于电子元器件的控温需求，另一路流向换热管路300，换热管路300中冷媒经过第二节流阀400膨胀降压后与供冷回路中的载冷剂换热，换热后的载冷剂储存至储冷机构201中，以达到节约能源的目的。上述设置，流向第一换热器40的冷媒通过第一节流阀30膨胀降压，而换热管路300中冷媒通过第二节流阀400膨胀降压，如此，能够通过第二节流阀400对换热管路300中的膨胀降压进行独立控制，较为方便。同时，第二节流阀400还起到了控制换热管路300通断的作用。

在此需要说明的是，大功率电子元器件进行全功率测试时，其需要的冷量较多，此时可以控制全部冷媒节流后均流向第一换热器40用于电子元器件的控温。而针对小功率的电子元器件即使在全功率进行测试时，其需要的冷量仍然较少，此时仍可以参照大功率电子元器件未测试或者静态低功率测试时对冷媒的流向进行控制。

一些实施例中，继续参阅图1-图3，换热管路300通过储冷机构201与供冷回路热耦合，换热管路300中冷媒通过节流机构膨胀降压后能够在储冷机构201中与供冷回路中的载冷剂换热，经换热后的载冷剂直接储存于储冷机构201中。如此，储冷机构201不但具有储存载冷剂的功能，还具有使得载冷剂与冷媒换热的功能，减少了换热器的设置，使得制冷装置1000的结构简单。

另一些实施例中，继续参阅图4，制冷装置1000还包括第三换热器700，换热管路300与供冷回路通过第三换热器700热耦合，换热管路300中冷媒通过节流机构膨胀降压后能够通过第三换热器700与供冷回路中的载冷剂换热，经换热后的载冷剂流向储冷机构201中储存。这样设置，第三换热器700能够实现换热管路300中冷媒与供冷回路中载冷剂的换热，即为，载冷剂在进入储冷机构201之前即完成了换热，不再需要在储冷机构201中与冷媒换热，避免在储冷机构201内设置换热机构，能够减小储冷机构201的占地空间。

进一步，制冷装置1000还包括动力泵600，动力泵600安装于供冷回路上，以用于提供载冷剂在供冷回路中循环流动的驱动力。通过设置动力泵600，以能够使得载冷剂在供冷回路中循环流动，从而便于通过第二换热器202对发热元件进行控温。

一些具体实施方式中，供冷回路中流动的载冷剂为氟化液，此时动力泵600为氟泵。另一些具体实施方式中，对于供冷回路中流动的载冷剂的种类不作限定，如水、盐水等，相应地，对于动力泵600的种类亦不作限定。

一些实施例中，继续参阅图2、以及参阅图5，第一换热器40与第二换热器202集成为一体形成双层流道结构800，双层流道结构800包括第一流道801与第二流道802，第一流道801与第二流道802相互隔绝并嵌套。其中，第一流道801作为制冷回路的一部分，第二流道802作为供冷回路的一部分。双层流道结构800具有换热面，第一流道801中流动的冷媒与第二流道802中流动的载冷剂均通过换热面与外界换热。具体地，第一流道801与第二流道802均为螺旋状流道，以提高控温效果。

当电子元器件测试功率较大，导致其发热量超过制冷模块100所能提供的冷量时，制冷模块100将无法对电子元器件进行有效地温控，对于常规的制冷装置而言则表现出制冷能力不足的缺陷。而在本申请中，可以将第一换热器40与第二换热器202集成为一体形成双流道结构，当电子元器件的发热量超过制冷模块100所能提供的冷量时，在将制冷模块100的全部冷量应用于电子元器件控温的同时，还可以将储冷机构201中冷量通过动力泵600输向双层流道结构800以提供额外的冷量，从而加强对电子元器件的控温能力，这样不再需要增加制冷模块100的最大冷量，相应地，热量补偿也不需要增加，减少了能源浪费。

本申请另一实施例还提供一种上述温度控制系统所包括的制冷装置1000，由于上述温度控制系统具有有益效果，则制冷装置1000具有相应的有益效果，在此不再详细赘述。

继续参阅图2，下面以一具体实施方式，对本申请提供的制冷装置1000及温度控制系统的工作原理进行说明：

该具体实施方式中，制冷装置1000包括两个制冷模块100、两个节流机构、两个供冷模块200及两条换热管路300，两个供冷模块200共用一个储冷机构201，供冷回路与换热管路300通过储冷机构201热耦合。换热管路300的一端与第一节流阀30与第一换热器40之间的制冷回路连通，换热管路300的另一端与第一换热器40与压缩机10的回气端之间的制冷回路连通，换热管路300中冷媒通过第一节流阀30膨胀降压。换热管路300上设有控制阀500，供冷回路上设有动力泵600。第一换热器40与第二换热器202集成为一体形成双层流道结构800。其中，每个双层流道结构800对一个或者一批大功率电子元器件进行控温。

参阅图6，当大功率电子元器件处于非测试阶段未发功率时，控制阀500处于全开状态，动力泵600关闭，储冷机构201处于大冷量储存状态。当大功率电子元器件处于静态低功率测试时，控制阀500开启且开度可调，确保双层流道结构800提供的冷量正好满足大功率电子元器件的控温需求，动力泵600关闭，此时储冷机构201处于小冷量储存状态。当大功率电子元器件处于全功率输出测试时，控制阀500关闭，动力泵600开启，此时双层流道结构800处于最大冷量输出状态，对大功率电子元器件进行最佳的温度控制。

当小功率电子元器件处于非测试阶段未发功率、静态低功率测试或者全功率输出测试时，储冷机构201均能够进行冷量的储存。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种制冷装置，其特征在于，包括：

节流机构，所述节流机构包括第一节流阀(30)；

制冷模块(100)，所述制冷模块(100)包括依次连通形成闭合制冷回路的压缩机(10)、冷凝器(20)、所述第一节流阀(30)及第一换热器(40)；

供冷模块(200)，所述供冷模块(200)包括依次连通形成闭合供冷回路的储冷机构(201)和第二换热器(202)；及

换热管路(300)，所述换热管路(300)的一端与所述冷凝器(20)的输出端连通，另一端与所述压缩机(10)的回气端连通；所述换热管路(300)中的冷媒通过所述节流机构膨胀降压后能够与所述供冷回路中的载冷剂换热，经换热的载冷剂能够储存于所述储冷机构(201)中。

2.根据权利要求1所述的制冷装置，其特征在于，所述换热管路(300)的一端连通于所述第一节流阀(30)与所述第一换热器(40)之间的所述制冷回路上，另一端连通于所述第一换热器(40)与所述压缩机(10)的回气端之间的所述制冷回路上；所述换热管路(300)中冷媒通过所述第一节流阀(30)膨胀降压。

3.根据权利要求2所述的制冷装置，其特征在于，所述制冷装置还包括控制阀(500)，所述控制阀(500)安装于所述换热管路(300)上，用于控制所述换热管路(300)的通断。

4.根据权利要求1所述的制冷装置，其特征在于，所述换热管路(300)的一端连通于所述冷凝器(20)与所述第一节流阀(30)之间的所述制冷回路上，另一端连通于所述第一换热器(40)与所述压缩机(10)的回气端之间的所述制冷回路上；

所述节流机构包括设于所述换热管路(300)上的第二节流阀(400)，所述换热管路(300)中冷媒通过所述第二节流阀(400)膨胀降压。

5.根据权利要求1所述的制冷装置，其特征在于，所述制冷装置还包括动力泵(600)，所述动力泵(600)安装于所述供冷回路上，以用于提供所述载冷剂在所述供冷回路中循环流动的驱动力。

6.根据权利要求1所述的制冷装置，其特征在于，所述换热管路(300)通过所述储冷机构(201)与所述供冷回路热耦合，所述换热管路(300)中冷媒通过所述节流机构膨胀降压后能够在所述储冷机构(201)中与所述供冷回路中的载冷剂换热，经换热后的载冷剂直接储存于所述储冷机构(201)中。

7.根据权利要求1所述的制冷装置，其特征在于，所述制冷装置还包括第三换热器(700)，所述换热管路(300)与所述供冷回路通过所述第三换热器(700)热耦合，所述换热管路(300)中冷媒通过所述节流机构膨胀降压后能够通过所述第三换热器(700)与所述供冷回路中的载冷剂换热，经换热后的载冷剂流向所述储冷机构(201)中储存。

8.根据权利要求1所述的制冷装置，其特征在于，所述制冷装置包括至少两个所述制冷模块(100)，所述节流机构、所述换热管路(300)及所述供冷模块(200)的数量均与所述制冷模块(100)的数量相等且一一对应；至少两个所述供冷模块(200)共用一个所述储冷机构(201)；

每条所述换热管路(300)的一端与其相应的所述制冷模块(100)的所述冷凝器(20)的输出端连通，另一端与其相对应的所述制冷模块(100)的所述压缩机(10)的回气端连通；每条所述换热管路(300)中冷媒通过与其相对应的所述节流机构膨胀降压后与其相对应的所述制冷回路中载冷剂换热。

9.根据权利要求1所述的制冷装置，其特征在于，所述第一换热器(40)与所述第二换热器(202)集成为一体形成双流道结构，所述双流道结构包括作为所述制冷回路一部分的第一流道(801)与作为所述供冷回路一部分的第二流道(802)；所述第一流道(801)与所述第二流道(802)相互隔绝并嵌套；

所述双流道结构具有换热面，所述第一流道(801)中流动的冷媒及所述第二流道(802)中流动的载冷剂均通过所述换热面与外界换热。

10.一种温度控制系统，其特征在于，包括加热装置及如权利要求1-9任一项所述的制冷装置，所述制冷装置的所述第一换热器(40)与所述第二换热器(202)均用于制冷电子元器件，所述加热装置用于加热所述电子元器件，使得所述电子元器件的温度处于预设温度范围内。