复叠制冷系统及控制方法与流程

本发明涉及半导体制造，尤其涉及一种复叠制冷系统及控制方法。

背景技术：

1、随着先进工艺制程的发展，越先进的制程要求刻蚀深宽比越大，高深宽比蚀刻需引入低温蚀刻技术来满足工艺需求，应用于先进制程的半导体专用温控设备应能够提供足够低的温度区间。

2、部分工艺中对于复叠制冷系统的温度需求从-20℃、-40℃变化到-60℃、-70℃，复叠制冷系统在满足低温的同时，也需要较强的制冷能力，设备在满足宽温区范围、较高的空载负载温控精度、快速升降温等不同应用工况的使用条件下，还需要保证长期运行的可靠性，从而保证制程良率的提升，然而现有复叠制冷系统在低温工况下的制冷能力不佳。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决相关技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种复叠制冷系统，用于解决现有复叠制冷系统低温工况下制冷能力不佳的技术缺陷。

2、本发明还提出一种复叠制冷系统的控制方法。

3、根据本发明第一方面实施例的复叠制冷系统，包括：

4、依次设置的高温级制冷系统和低温级制冷系统，所述高温级制冷系统包括依次设置的第一压缩机、冷凝器、回热器和蒸发冷凝器；所述低温级制冷系统包括依次设置的第二压缩机、经济器和换热器；

5、所述高温级制冷系统与所述低温级制冷系统之间通过所述蒸发冷凝器进行换热，所述低温级制冷系统适于通过所述换热器与循环系统进行换热。

6、根据本发明实施例的复叠制冷系统，所述第二压缩机与所述蒸发冷凝器之间设置有预冷装置；和/或，

7、所述第一压缩机和所述第二压缩机的至少其中一个设置有变频器。

8、根据本发明实施例的复叠制冷系统，所述高温级制冷系统设置有第一主路、第一冷旁通路和第一热旁通路，所述回热器设置于所述第一主路，且所述回热器与所述蒸发冷凝器之间设置有第一电子膨胀阀；

9、所述低温级制冷系统设置有第二主路、第二冷旁通路和第二热旁通路，所述经济器设置于所述第二主路，且所述经济器与所述换热器之间设置有第二电子膨胀阀。

10、根据本发明实施例的复叠制冷系统，所述第一主路、所述第一冷旁通路和所述第一热旁通路的至少其中一个设置有热力膨胀阀；

11、所述第二冷旁通路，所述经济器的入口端、所述换热器的入口的至少其中一个设置有所述热力膨胀阀。

12、根据本发明实施例的复叠制冷系统，所述热力膨胀阀为外平衡式热力膨胀阀。

13、根据本发明实施例的复叠制冷系统，所述第一主路设置有第一热力膨胀阀和第二热力膨胀阀，所述第一热力膨胀阀设置于所述冷凝器和所述回热器之间，所述第二热力膨胀阀设置于所述回热器和所述蒸发冷凝器之间；所述第一冷旁通设置有第三热力膨胀阀，所述第三热力膨胀阀设置于所述冷凝器和所述回热器之间；

14、所述第二主路设置有第四热力膨胀阀和第五热力膨胀阀，所述第四热力膨胀阀设置于所述第二压缩机和所述经济器之间，所述第五热力膨胀阀设置于所述经济器和所述换热器之间；所述第三冷旁通设置有第六热力膨胀阀，所述第六热力膨胀阀设置于所述冷凝蒸发器和所述经济器之间。

15、根据本发明实施例的复叠制冷系统，所述第一热力膨胀阀和所述第三热力膨胀阀的感应端设置于所述回热器的出口和所述第一压缩机之间；所述第二热力膨胀阀的感应端设置于所述蒸发冷凝器的出口和所述回热器之间；

16、所述第四热力膨胀阀和所述第六热力膨胀阀的感应端设置于所述换热器的出口和所述第三压缩机之间；所述第五热力膨胀阀的感应端设置于所述经济器的出口与所述第三压缩机之间。

17、根据本发明实施例的复叠制冷系统，所述第一压缩机和所述第二压缩机的至少其中一个设置有变频器。

18、根据本发明第二方面实施例的复叠制冷系统的控制方法，应用于上述所述的复叠制冷系统，所述方法包括：

19、获取所述换热器的出口实际参数；所述出口实际参数包括出口实际温度；

20、基于所述出口实际参数和出口目标参数的差值，调整所述高温级制冷系统和所述低温级制冷系统的输出参数。

21、根据本发明实施例的复叠制冷系统的控制方法，所述基于所述出口实际参数和出口目标参数的差值，调整所述高温级制冷系统和所述低温级制冷系统的输出参数，包括：

22、获取出口目标温度和所述高温级制冷系统的出口实际压力；

23、基于所述出口实际温度，确定出口目标压力；

24、基于所述出口目标压力和所述出口实际压力的差值，调整所述高温级制冷系统的输出参数；

25、基于所述出口目标温度和所述出口实际温度，调整所述低温级制冷系统的输出参数。

26、根据本发明实施例的复叠制冷系统的控制方法，所述基于所述出口实际温度，确定出口目标压力，包括：

27、获取温度-压力预设对应关系表，所述温度-压力预设对应关系表基于对所述出口实际温度和所述出口目标压力的范围进行预设分段划分和对应，且所述温度-压力预设对应关系表表征所述出口目标温度与所述出口目标压力间的对应关系；

28、基于所述温度-压力预设对应关系表和所述出口实际温度，确定所述出口目标压力。

29、根据本发明实施例的复叠制冷系统的控制方法，所述高温级制冷系统和所述低温级制冷系统的主路和热旁通均设置有电子膨胀阀；所述基于所述出口目标压力和所述出口实际压力的差值，调整所述高温级制冷系统的输出参数包括：

30、基于所述出口目标压力和所述出口实际压力的差值，调整所述高温级制冷系统的各主路和热旁通路的所述电子膨胀阀的开度；

31、基于所述出口目标温度和所述出口实际温度的差值，调整所述低温级制冷系统的输出参数包括：基于所述出口目标温度和所述出口实际温度的差值，调整所述低温级制冷系统的的各主路和热旁通路的所述电子膨胀阀的开度。

32、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之一：

33、本发明的实施例，提供一种复叠制冷系统及控制方法，包括高温级制冷系统和低温级制冷系统，高温级制冷系统包括依次设置的第一压缩机、冷凝器、回热器和蒸发冷凝器；低温级制冷系统包括依次设置的第二压缩机、经济器和换热器；高温级制冷系统与低温级制冷系统通过蒸发冷凝器进行换热，低温级制冷系统适于通过换热器与循环系统进行换热。高温级通过回热器提高进入蒸发器前制冷剂的过冷度和进入压缩机前的吸气过热度，既保证系统单位制冷量提升，又保证系统稳定运行。而低温级则通过经济器提高进入蒸发器前制冷剂的过冷度，并给压缩机喷入制冷剂以降低压缩机排气温度，保证单位制冷量提升并确保稳定运行，提高低温工况下的制冷能力。

34、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种复叠制冷系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的复叠制冷系统，其特征在于，所述第二压缩机与所述蒸发冷凝器之间设置有预冷装置；

3.根据权利要求1所述的复叠制冷系统，其特征在于，所述高温级制冷系统设置有第一主路、第一冷旁通路和第一热旁通路，所述回热器设置于所述第一主路，且所述回热器与所述蒸发冷凝器之间设置有第一电子膨胀阀；

4.根据权利要求2所述的复叠制冷系统，其特征在于，所述第一主路、所述第一冷旁通路和所述第一热旁通路的至少其中一个设置有热力膨胀阀；

5.根据权利要求4所述的复叠制冷系统，其特征在于，所述热力膨胀阀为外平衡式热力膨胀阀；所述第一主路设置有第一热力膨胀阀和第二热力膨胀阀，所述第一热力膨胀阀设置于所述冷凝器和所述回热器之间，所述第二热力膨胀阀设置于所述回热器和所述蒸发冷凝器之间；所述第一冷旁通设置有第三热力膨胀阀，所述第三热力膨胀阀设置于所述冷凝器和所述回热器之间；

6.根据权利要求5所述的复叠制冷系统，其特征在于，所述第一热力膨胀阀和所述第三热力膨胀阀的感应端设置于所述回热器的出口和所述第一压缩机之间；所述第二热力膨胀阀的感应端设置于所述蒸发冷凝器的出口和所述回热器之间；

7.一种复叠制冷系统的控制方法，应用于权利要求1-6任一项所述的复叠制冷系统，其特征在于，所述方法包括：

8.根据权利要求7所述的复叠制冷系统的控制方法，其特征在于，所述基于所述出口实际参数和出口目标参数的差值，调整所述高温级制冷系统和所述低温级制冷系统的输出参数，包括：

9.根据权利要求8所述的复叠制冷系统的控制方法，其特征在于，所述基于所述出口实际温度，确定出口目标压力，包括：

10.根据权利要求8所述的复叠制冷系统的控制方法，其特征在于，所述高温级制冷系统和所述低温级制冷系统的主路和热旁通均设置有电子膨胀阀；

技术总结本发明涉及半导体制造技术领域，提供一种复叠制冷系统及控制方法，包括高温级制冷系统和低温级制冷系统，高温级制冷系统包括依次设置的第一压缩机、冷凝器、回热器和蒸发冷凝器；低温级制冷系统包括依次设置的第二压缩机、经济器和换热器；高温级制冷系统与低温级制冷系统通过蒸发冷凝器进行换热，低温级制冷系统适于通过换热器与循环系统进行换热。高温级通过回热器提高进入蒸发器前制冷剂的过冷度和进入压缩机前的吸气过热度，既保证系统单位制冷量提升，又保证系统稳定运行。而低温级则通过经济器提高进入蒸发器前制冷剂的过冷度，并给压缩机喷入制冷剂以降低压缩机排气温度，保证单位制冷量提升并确保稳定运行，提高低温工况下的制冷能力。技术研发人员：常鑫,何茂栋,芮守祯,曹小康,董春辉,冯涛,李文博,张伟受保护的技术使用者：北京京仪自动化装备技术股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/13