[發明專利]制冷裝置及其溫控方法

有效

• 申請號: 201210100404.9
• 申請日: 2012-04-06
• 公開（公告）號: CN103363745A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: 王飛;束劍平;卜榮翔;王明
• 申請（專利權）人: 上海微電子裝備有限公司
• 主分類號: F25B49/02
• 分類號: F25B49/02
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 屈蘅;李時云

技術領域

本發明涉及制冷裝置及利用制冷裝置的溫控方法，特別涉及應用于半導體刻蝕工藝的制冷裝置及其溫控方法。

背景技術

制冷作為溫度控制設備必不可少的環節，其功能、性能的好壞直接決定著溫度控制設備的溫度控制范圍、溫度控制精度、響應速度、可靠性性能等，尤其在半導體刻蝕工藝中起著舉足輕重的作用。

公開號為1380963A的中國專利公開了一種控制空調過熱度的系統和方法。其通過位于蒸發器進出口的溫度傳感器采集的溫度值之差計算出蒸發器的過熱度值，并根據過熱度設定值來控制電子膨脹閥的開度值。該過熱度控制方法雖然在一定程度上提高了蒸發器的換熱效率，但是忽略了由于蒸發器制冷劑管路壓降引起的過熱度修正值。此時本應該把電子膨脹閥的開度值開大使得過熱度值降低，但采用專利1380963A描述的方法應該調小電子膨脹閥的開度，使得過熱度值增大，以致壓縮機吸氣溫度升高、效率降低，最終降低了制冷裝置及溫控方法的可靠性。

公開號為101587355A的中國專利公開了一種溫度控制裝置及其溫度控制方法。該溫度控制裝置的制冷方式采用蒸汽壓縮式制冷，通過位于壓縮機吸氣端的溫度傳感器采集的溫度值和其預設溫度值偏差來控制壓縮機的占空比，并結合電子膨脹閥的開度值最終實現蒸發器出口溫度的控制。圖1示出了公開號為101587355A的中國專利中溫度控制裝置在半導體刻蝕工藝80度時溫度控制裝置對外部負載變化的響應時間曲線圖。參照圖1，虛線表示蒸發器載冷劑進口溫度101，實線表示壓縮機占空比102，該溫度控制裝置采用壓縮機吸氣端的溫度值來控制壓縮機制冷量的輸出，對蒸發器出口的溫度控制具有一定的滯后性、響應速度也較慢。同時在特定的刻蝕工藝條件下，電子膨脹閥開度為定值不隨外部負載變化而調節，此時就相當于一般針閥，沒有必要使用電子膨脹閥來時時調節閥的開度，這樣就無形地增加了制造成本。

發明內容

本發明的目的在于提供一種制冷裝置及其溫控方法，以解決過熱度值增大導致壓縮機吸氣溫度升高的問題，以及蒸發器出口的溫度控制具有滯后性和響應速度慢的問題。

本發明提供一種制冷裝置，所述制冷裝置包括：蒸發器、壓縮機、電磁閥以及冷凝器，該蒸發器、壓縮機以及冷凝器依次串接，該電磁閥與該壓縮機連接，該制冷裝置還包括控制單元、第一溫度傳感器、第二溫度傳感器、壓力傳感器、電子膨脹閥、過熱度控制器以及第三溫度傳感器，該第一溫度傳感器分別與該蒸發器的載冷劑側出口以及用戶負載連接，所述第一溫度傳感器測量負載進口溫度，該第二溫度傳感器分別與該蒸發器的載冷劑側進口以及用戶負載連接，所述第二溫度傳感器測量負載出口溫度，該壓力傳感器與該蒸發器的制冷劑側出口連接；該第一溫度傳感器、第二溫度傳感器、壓力傳感器分別將測量值輸入至該控制單元，該控制單元輸出計算結果至該電磁閥，該電子膨脹閥與該蒸發器的制冷劑側進口連接，該第三溫度傳感器與該蒸發器的制冷劑側出口連接，并且該第三溫度傳感器與壓力傳感器分別連接至該過溫度控制器，該過溫度控制器連接至該電子膨脹閥，所述電子膨脹閥與所述蒸發器的制冷劑側進口連接，所述第三溫度傳感器與所述蒸發器的制冷劑側出口連接，并且所述第三溫度傳感器與所述壓力傳感器分別連接至所述過溫度控制器，所述過溫度控制器連接至所述電子膨脹閥。

本發明還提供一種利用該制冷裝置進行溫控的方法，該方法包括：該第一溫度傳感器測量的負載進口溫度以及該第二溫度傳感器側量的負載出口溫度傳輸至該控制單元，該控制單元根據該負載進口溫度、該負載出口溫度以及載冷劑的物性參數和流量計算用戶負載的熱負載，該控制單元再根據算出的熱負載、壓縮機的性能參數以及制冷劑的物性參數計算該蒸發器制冷劑側出口的制冷劑的壓力目標值，所述壓力目標值的確定與溫度切換時所述壓縮機吸氣溫度有關，必須保證所述吸氣溫度不超過閾值；壓力傳感器采集該蒸發器制冷劑側出口的制冷劑的壓力值，并將該壓力值與壓力目標值進行比較，如果該壓力值與壓力目標值相等，該壓縮機通過壓力值或者該壓力目標值控制該制冷裝置的溫控精度，否則，該壓縮機控制電磁閥占空比，使該蒸發器制冷劑側出口的制冷劑的壓力值達到該壓力目標值，該壓縮機通過壓力目標值控制制冷裝置的溫控精度；