复叠式制冷系统及其控制方法与流程

本发明涉及半导体制备，尤其涉及一种复叠式制冷系统及其控制方法。

背景技术：

1、随着国内半导体行业的快速发展，在进行芯片测试时，对温度控制也越来越严苛。目前芯片测试的温度范围要求-70℃～150℃，且不断有拓展温区的趋势，目前对稳定控制的普遍做法是低温区采用双级复叠的方式，高温区采用单级制冷或双级复叠的方式。

2、然而，在高温测试环境下，不管采用哪种方式，由于蒸发器出口温度较高，都需要从节流后旁通一部分制冷剂对蒸发器出口制冷剂进行冷却，以避免压缩机吸入高温气体导致排气温度过高，从而造成高温测试时，制冷量下降，无法满足芯片散热以及加热对抗的需求，系统能效下降，测试温度越高，该现象越明显，且难以满足高温200℃的测试需求。

技术实现思路

1、本发明提供了一种复叠式制冷系统及其控制方法，以解决现有技术中存在的问题，提高复叠式制冷系统的能效。

2、第一方面，本发明提供了一种复叠式制冷系统，包括：一级制冷系统和二级制冷系统；

3、所述一级制冷系统包括管道连接并形成环路的一级压缩机(1)、一级节流机构(4)、蒸发冷凝器(5)和一级回热器(6)；

4、所述二级制冷系统包括管道连接并形成环路的二级压缩机(7)、蒸发冷凝器(5)、二级节流机构(10)、二级回热器(11)和蒸发器(33)；

5、所述一级制冷系统和所述二级制冷系统共用所述蒸发冷凝器(5)；

6、所述蒸发器(33)的进口与所述二级回热器(11)连接；所述蒸发器(33)的出口通过制冷调节模块与所述二级压缩机(7)的回气口连接；

7、所述制冷调节模块用于降低所述蒸发器(33)出口与所述二级压缩机(7)的回气口之间的二级制冷剂的温度。

8、第二方面，本发明提供一种复叠式制冷系统的控制方法，所述复叠式制冷系统一级制冷系统和二级制冷系统；所述一级制冷系统包括管道连接并形成环路的一级压缩机(1)、一级节流机构(4)、蒸发冷凝器(5)和一级回热器(6)；所述二级制冷系统包括管道连接并形成环路的二级压缩机(7)、蒸发冷凝器(5)、二级节流机构(10)、二级回热器(11)和蒸发器(33)；所述一级制冷系统和所述二级制冷系统共用所述蒸发冷凝器(5)；所述蒸发器(33)的进口与所述二级回热器(11)连接；所述蒸发器(33)的出口通过制冷调节模块与所述二级压缩机(7)的回气口连接；所述控制方法包括：

9、在所述复叠式制冷系统启动完成后，当所述蒸发器(33)的出口的温度大于或等于所述二级压缩机(7)的回气口处的二级制冷剂的饱和温度时，控制所述制冷调节模块降低所述蒸发器(33)的出口与所述二级压缩机(7)的回气口之间的二级制冷剂的温度。

10、本发明的技术方案，通过使复叠式制冷系统包括一级制冷系统和二级制冷系统，其中，一级制冷系统包括管道连接并形成环路的一级压缩机、一级节流机构、蒸发冷凝器和一级回热器，二级制冷系统包括管道连接并形成环路的二级压缩机、蒸发冷凝器、二级节流机构、二级回热器和蒸发器，一级制冷系统和二级制冷系统共用蒸发冷凝器。蒸发器的进口与二级回热器连接，蒸发器的出口通过制冷调节模块与二级压缩机的回气口连接，制冷调节模块用于降低蒸发器出口与二级压缩机回气口之间的二级制冷剂的温度，使得在高温测试环境下，无需牺牲制冷量从二级节流机构旁通一部分制冷剂来降低蒸发器出口的二级制冷剂的温度，就能够避免二级压缩机吸入高温气体而导致排气温度过高，从而能够提高复叠式制冷系统的能效，进而能够拓展高温区的温度范围，进一步满足芯片散热以及加热对抗的需求。

11、应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

技术特征：

1.一种复叠式制冷系统，其特征在于，包括：一级制冷系统和二级制冷系统；

2.根据权利要求1所述的复叠式制冷系统，其特征在于，还包括：预冷器(29)、第一温度采集单元(23)和第八温度采集单元(30)；

3.根据权利要求1所述的复叠式制冷系统，其特征在于，还包括：第二温度采集单元(24)、第六温度采集单元(27)和第七温度采集单元(28)；

4.根据权利要求1所述的复叠式制冷系统，其特征在于，还包括：第三温度采集单元(25)和第一压力采集单元(31)；

5.根据权利要求1所述的复叠式制冷系统，其特征在于，还包括：第五温度采集单元(21)；

6.根据权利要求1所述的复叠式制冷系统，其特征在于，还包括：第六温度采集单元(27)、第四温度采集单元(26)、第二压力采集单元(34)和第一压力采集单元(31)；

7.根据权利要求1所述的复叠式制冷系统，其特征在于，还包括：双系统板式换热器(2)；

8.根据权利要求1所述的复叠式制冷系统，其特征在于，所述二级制冷系统还包括：缓冲模块；

9.一种复叠式制冷系统的控制方法，其特征在于，所述复叠式制冷系统一级制冷系统和二级制冷系统；所述一级制冷系统包括管道连接并形成环路的一级压缩机(1)、一级节流机构(4)、蒸发冷凝器(5)和一级回热器(6)；所述二级制冷系统包括管道连接并形成环路的二级压缩机(7)、蒸发冷凝器(5)、二级节流机构(10)、二级回热器(11)和蒸发器(33)；所述一级制冷系统和所述二级制冷系统共用所述蒸发冷凝器(5)；所述蒸发器(33)的进口与所述二级回热器(11)连接；所述蒸发器(33)的出口通过制冷调节模块与所述二级压缩机(7)的回气口连接；所述控制方法包括：

10.根据权利要求9所述的复叠式制冷系统的控制方法，其特征在于，所述复叠式制冷系统还包括：预冷器(29)、第一温度采集单元(23)和第八温度采集单元(30)；所述制冷调节模块包括：第一高温阀(16)和第二高温阀(17)；所述第一高温阀(16)的进口和所述第二高温阀(17)的进口分别与所述蒸发器(33)的出口连接；所述第一高温阀(16)的出口与所述预冷器的进口(29-1)连接；所述第二高温阀(17)的出口和所述预冷器的出口(29-2)均与所述二级压缩机(7)的回气口连接；所述第一高温阀(16)和所述第二高温阀(17)之间设置互锁保护；所述第一温度采集单元(23)设置于所述第一高温阀(16)和所述第二高温阀(17)的进口；所述第八温度采集单元(30)设置于所述预冷器(29)的冷却水进口；所述控制方法，具体包括：

11.根据权利要求9所述的复叠式制冷系统的控制方法，其特征在于，所述复叠式制冷系统还包括：第六温度采集单元(27)和第七温度采集单元(28)；所述制冷调节模块包括：常温阀(18)、第一低温阀(19)和第二温度采集单元(24)；所述常温阀(18)的进口和所述第一低温阀(19)的进口分别与所述蒸发器(33)的出口连接；所述常温阀(18)的出口与所述一级回热器的第二进口(6-3)连接；所述第一低温阀(19)的出口和所述一级回热器的第二出口(6-4)分别与所述二级压缩机(7)的回气口连接；所述第二温度采集单元(24)设置于所述常温阀(18)和所述第一低温阀(19)的进口；所述常温阀(18)和所述第一低温阀(19)之间设置互锁保护；所述第六温度采集单元(27)设置于所述一级压缩机(1)的回气口；所述第七温度采集单元(28)设置于所述一级压缩机(1)的排气口；所述控制方法，具体包括：

12.根据权利要求9所述的复叠式制冷系统的控制方法，其特征在于，所述复叠式制冷系统还包括：第三温度采集单元(25)和第一压力采集单元(31)；所述制冷调节模块包括：第二低温阀(32)和第三低温阀(20)；所述第二低温阀(32)和所述第三低温阀(20)的进口分别与所述蒸发器(33)的出口连接；所述第二低温阀(32)的出口与所述二级回热器的第二进口(11-1)连接；所述第三低温阀(20)的出口和所述二级回热器的第二出口(11-2)与所述二级压缩机(7)的回气口连接；所述第二低温阀(32)和所述第三低温阀(20)之间设置互锁保护；所述第三温度采集单元(25)设置于所述第二低温阀(32)和所述第三低温阀(20)的进口；所述第一压力采集单元设置于所述二级压缩机(7)的回气口；所述控制方法，具体包括：

13.根据权利要求9中任一项所述的复叠式制冷系统的控制方法，其特征在于，所述复叠式制冷系统还包括：第五温度采集单元(21)；所述制冷调节模块包括：第二低温阀(32)和第三低温阀(20)；所述第二低温阀(32)和所述第三低温阀(20)的进口分别与所述蒸发器(33)的出口连接；所述第二低温阀(32)的出口与所述二级回热器的第二进口(11-1)连接；所述第三低温阀(20)的出口和所述二级回热器的第二出口(11-2)与所述二级压缩机(7)的回气口连接；所述第二低温阀(32)和所述第三低温阀(20)之间设置互锁保护；所述第五温度采集单元(21)设置于所述二级压缩机(7)的排气口；所述控制方法，具体包括：

14.根据权利要求9-12中任一项所述的复叠式制冷系统的控制方法，其特征在于，所述复叠式制冷系统还包括：第六温度采集单元(27)、第四温度采集单元(26)、第二压力采集单元(34)和第一压力采集单元(31)；所述第六温度采集单元(27)和所述第二压力采集单元(34)均设置于所述一级压缩机(1)的回气口；所述第四温度采集单元(26)和所述第一压力采集单元(31)均设置于所述二级压缩机(7)的回气口；所述控制方法，还包括：

技术总结本发明公开了一种复叠式制冷系统及其控制方法，其中，复叠式制冷系统，包括：一级制冷系统和二级制冷系统；一级制冷系统包括管道连接并形成环路的一级压缩机、一级节流机构、蒸发冷凝器和一级回热器；二级制冷系统包括管道连接并形成环路的二级压缩机、蒸发冷凝器、二级节流机构、二级回热器和蒸发器；一级制冷系统和二级制冷系统共用蒸发冷凝器；蒸发器的进口与二级回热器连接；蒸发器的出口通过制冷调节模块与二级压缩机的回气口连接；制冷调节模块用于降低蒸发器的出口与二级压缩机的回气口之间的二级制冷剂的温度。本发明的技术方案，能够提高复叠式制冷系统的能效。技术研发人员：陈小宝,颜厥枝,吴锡灶,陈敏受保护的技术使用者：无锡冠亚恒温制冷技术有限公司技术研发日：技术公布日：2024/10/10