本發(fā)明涉及半導體制備，尤其涉及一種復疊式制冷系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術：

1、隨著國內半導體行業(yè)的快速發(fā)展，在進行芯片測試時，對溫度控制也越來越嚴苛。目前芯片測試的溫度范圍要求-70℃～150℃，且不斷有拓展溫區(qū)的趨勢，目前對穩(wěn)定控制的普遍做法是低溫區(qū)采用雙級復疊的方式，高溫區(qū)采用單級制冷或雙級復疊的方式。

2、然而，在高溫測試環(huán)境下，不管采用哪種方式，由于蒸發(fā)器出口溫度較高，都需要從節(jié)流后旁通一部分制冷劑對蒸發(fā)器出口制冷劑進行冷卻，以避免壓縮機吸入高溫氣體導致排氣溫度過高，從而造成高溫測試時，制冷量下降，無法滿足芯片散熱以及加熱對抗的需求，系統(tǒng)能效下降，測試溫度越高，該現(xiàn)象越明顯，且難以滿足高溫200℃的測試需求。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種復疊式制冷系統(tǒng)及其控制方法，以解決現(xiàn)有技術中存在的問題，提高復疊式制冷系統(tǒng)的能效。

2、第一方面，本發(fā)明提供了一種復疊式制冷系統(tǒng)，包括：一級制冷系統(tǒng)和二級制冷系統(tǒng)；

3、所述一級制冷系統(tǒng)包括管道連接并形成環(huán)路的一級壓縮機(1)、一級節(jié)流機構(4)、蒸發(fā)冷凝器(5)和一級回熱器(6)；

4、所述二級制冷系統(tǒng)包括管道連接并形成環(huán)路的二級壓縮機(7)、蒸發(fā)冷凝器(5)、二級節(jié)流機構(10)、二級回熱器(11)和蒸發(fā)器(33)；

5、所述一級制冷系統(tǒng)和所述二級制冷系統(tǒng)共用所述蒸發(fā)冷凝器(5)；

6、所述蒸發(fā)器(33)的進口與所述二級回熱器(11)連接；所述蒸發(fā)器(33)的出口通過制冷調節(jié)模塊與所述二級壓縮機(7)的回氣口連接；

7、所述制冷調節(jié)模塊用于降低所述蒸發(fā)器(33)出口與所述二級壓縮機(7)的回氣口之間的二級制冷劑的溫度。

8、第二方面，本發(fā)明提供一種復疊式制冷系統(tǒng)的控制方法，所述復疊式制冷系統(tǒng)一級制冷系統(tǒng)和二級制冷系統(tǒng)；所述一級制冷系統(tǒng)包括管道連接并形成環(huán)路的一級壓縮機(1)、一級節(jié)流機構(4)、蒸發(fā)冷凝器(5)和一級回熱器(6)；所述二級制冷系統(tǒng)包括管道連接并形成環(huán)路的二級壓縮機(7)、蒸發(fā)冷凝器(5)、二級節(jié)流機構(10)、二級回熱器(11)和蒸發(fā)器(33)；所述一級制冷系統(tǒng)和所述二級制冷系統(tǒng)共用所述蒸發(fā)冷凝器(5)；所述蒸發(fā)器(33)的進口與所述二級回熱器(11)連接；所述蒸發(fā)器(33)的出口通過制冷調節(jié)模塊與所述二級壓縮機(7)的回氣口連接；所述控制方法包括：

9、在所述復疊式制冷系統(tǒng)啟動完成后，當所述蒸發(fā)器(33)的出口的溫度大于或等于所述二級壓縮機(7)的回氣口處的二級制冷劑的飽和溫度時，控制所述制冷調節(jié)模塊降低所述蒸發(fā)器(33)的出口與所述二級壓縮機(7)的回氣口之間的二級制冷劑的溫度。

10、本發(fā)明的技術方案，通過使復疊式制冷系統(tǒng)包括一級制冷系統(tǒng)和二級制冷系統(tǒng)，其中，一級制冷系統(tǒng)包括管道連接并形成環(huán)路的一級壓縮機、一級節(jié)流機構、蒸發(fā)冷凝器和一級回熱器，二級制冷系統(tǒng)包括管道連接并形成環(huán)路的二級壓縮機、蒸發(fā)冷凝器、二級節(jié)流機構、二級回熱器和蒸發(fā)器，一級制冷系統(tǒng)和二級制冷系統(tǒng)共用蒸發(fā)冷凝器。蒸發(fā)器的進口與二級回熱器連接，蒸發(fā)器的出口通過制冷調節(jié)模塊與二級壓縮機的回氣口連接，制冷調節(jié)模塊用于降低蒸發(fā)器出口與二級壓縮機回氣口之間的二級制冷劑的溫度，使得在高溫測試環(huán)境下，無需犧牲制冷量從二級節(jié)流機構旁通一部分制冷劑來降低蒸發(fā)器出口的二級制冷劑的溫度，就能夠避免二級壓縮機吸入高溫氣體而導致排氣溫度過高，從而能夠提高復疊式制冷系統(tǒng)的能效，進而能夠拓展高溫區(qū)的溫度范圍，進一步滿足芯片散熱以及加熱對抗的需求。

11、應當理解，本部分所描述的內容并非旨在標識本發(fā)明的實施例的關鍵或重要特征，也不用于限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的其它特征將通過以下的說明書而變得容易理解。

技術特征：

1.一種復疊式制冷系統(tǒng)，其特征在于，包括：一級制冷系統(tǒng)和二級制冷系統(tǒng)；

2.根據(jù)權利要求1所述的復疊式制冷系統(tǒng)，其特征在于，還包括：預冷器(29)、第一溫度采集單元(23)和第八溫度采集單元(30)；

3.根據(jù)權利要求1所述的復疊式制冷系統(tǒng)，其特征在于，還包括：第二溫度采集單元(24)、第六溫度采集單元(27)和第七溫度采集單元(28)；

4.根據(jù)權利要求1所述的復疊式制冷系統(tǒng)，其特征在于，還包括：第三溫度采集單元(25)和第一壓力采集單元(31)；

5.根據(jù)權利要求1所述的復疊式制冷系統(tǒng)，其特征在于，還包括：第五溫度采集單元(21)；

6.根據(jù)權利要求1所述的復疊式制冷系統(tǒng)，其特征在于，還包括：第六溫度采集單元(27)、第四溫度采集單元(26)、第二壓力采集單元(34)和第一壓力采集單元(31)；

7.根據(jù)權利要求1所述的復疊式制冷系統(tǒng)，其特征在于，還包括：雙系統(tǒng)板式換熱器(2)；

8.根據(jù)權利要求1所述的復疊式制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述二級制冷系統(tǒng)還包括：緩沖模塊；

9.一種復疊式制冷系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述復疊式制冷系統(tǒng)一級制冷系統(tǒng)和二級制冷系統(tǒng)；所述一級制冷系統(tǒng)包括管道連接并形成環(huán)路的一級壓縮機(1)、一級節(jié)流機構(4)、蒸發(fā)冷凝器(5)和一級回熱器(6)；所述二級制冷系統(tǒng)包括管道連接并形成環(huán)路的二級壓縮機(7)、蒸發(fā)冷凝器(5)、二級節(jié)流機構(10)、二級回熱器(11)和蒸發(fā)器(33)；所述一級制冷系統(tǒng)和所述二級制冷系統(tǒng)共用所述蒸發(fā)冷凝器(5)；所述蒸發(fā)器(33)的進口與所述二級回熱器(11)連接；所述蒸發(fā)器(33)的出口通過制冷調節(jié)模塊與所述二級壓縮機(7)的回氣口連接；所述控制方法包括：

10.根據(jù)權利要求9所述的復疊式制冷系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述復疊式制冷系統(tǒng)還包括：預冷器(29)、第一溫度采集單元(23)和第八溫度采集單元(30)；所述制冷調節(jié)模塊包括：第一高溫閥(16)和第二高溫閥(17)；所述第一高溫閥(16)的進口和所述第二高溫閥(17)的進口分別與所述蒸發(fā)器(33)的出口連接；所述第一高溫閥(16)的出口與所述預冷器的進口(29-1)連接；所述第二高溫閥(17)的出口和所述預冷器的出口(29-2)均與所述二級壓縮機(7)的回氣口連接；所述第一高溫閥(16)和所述第二高溫閥(17)之間設置互鎖保護；所述第一溫度采集單元(23)設置于所述第一高溫閥(16)和所述第二高溫閥(17)的進口；所述第八溫度采集單元(30)設置于所述預冷器(29)的冷卻水進口；所述控制方法，具體包括：

11.根據(jù)權利要求9所述的復疊式制冷系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述復疊式制冷系統(tǒng)還包括：第六溫度采集單元(27)和第七溫度采集單元(28)；所述制冷調節(jié)模塊包括：常溫閥(18)、第一低溫閥(19)和第二溫度采集單元(24)；所述常溫閥(18)的進口和所述第一低溫閥(19)的進口分別與所述蒸發(fā)器(33)的出口連接；所述常溫閥(18)的出口與所述一級回熱器的第二進口(6-3)連接；所述第一低溫閥(19)的出口和所述一級回熱器的第二出口(6-4)分別與所述二級壓縮機(7)的回氣口連接；所述第二溫度采集單元(24)設置于所述常溫閥(18)和所述第一低溫閥(19)的進口；所述常溫閥(18)和所述第一低溫閥(19)之間設置互鎖保護；所述第六溫度采集單元(27)設置于所述一級壓縮機(1)的回氣口；所述第七溫度采集單元(28)設置于所述一級壓縮機(1)的排氣口；所述控制方法，具體包括：

12.根據(jù)權利要求9所述的復疊式制冷系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述復疊式制冷系統(tǒng)還包括：第三溫度采集單元(25)和第一壓力采集單元(31)；所述制冷調節(jié)模塊包括：第二低溫閥(32)和第三低溫閥(20)；所述第二低溫閥(32)和所述第三低溫閥(20)的進口分別與所述蒸發(fā)器(33)的出口連接；所述第二低溫閥(32)的出口與所述二級回熱器的第二進口(11-1)連接；所述第三低溫閥(20)的出口和所述二級回熱器的第二出口(11-2)與所述二級壓縮機(7)的回氣口連接；所述第二低溫閥(32)和所述第三低溫閥(20)之間設置互鎖保護；所述第三溫度采集單元(25)設置于所述第二低溫閥(32)和所述第三低溫閥(20)的進口；所述第一壓力采集單元設置于所述二級壓縮機(7)的回氣口；所述控制方法，具體包括：

13.根據(jù)權利要求9中任一項所述的復疊式制冷系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述復疊式制冷系統(tǒng)還包括：第五溫度采集單元(21)；所述制冷調節(jié)模塊包括：第二低溫閥(32)和第三低溫閥(20)；所述第二低溫閥(32)和所述第三低溫閥(20)的進口分別與所述蒸發(fā)器(33)的出口連接；所述第二低溫閥(32)的出口與所述二級回熱器的第二進口(11-1)連接；所述第三低溫閥(20)的出口和所述二級回熱器的第二出口(11-2)與所述二級壓縮機(7)的回氣口連接；所述第二低溫閥(32)和所述第三低溫閥(20)之間設置互鎖保護；所述第五溫度采集單元(21)設置于所述二級壓縮機(7)的排氣口；所述控制方法，具體包括：

14.根據(jù)權利要求9-12中任一項所述的復疊式制冷系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述復疊式制冷系統(tǒng)還包括：第六溫度采集單元(27)、第四溫度采集單元(26)、第二壓力采集單元(34)和第一壓力采集單元(31)；所述第六溫度采集單元(27)和所述第二壓力采集單元(34)均設置于所述一級壓縮機(1)的回氣口；所述第四溫度采集單元(26)和所述第一壓力采集單元(31)均設置于所述二級壓縮機(7)的回氣口；所述控制方法，還包括：

技術總結
本發(fā)明公開了一種復疊式制冷系統(tǒng)及其控制方法，其中，復疊式制冷系統(tǒng)，包括：一級制冷系統(tǒng)和二級制冷系統(tǒng)；一級制冷系統(tǒng)包括管道連接并形成環(huán)路的一級壓縮機、一級節(jié)流機構、蒸發(fā)冷凝器和一級回熱器；二級制冷系統(tǒng)包括管道連接并形成環(huán)路的二級壓縮機、蒸發(fā)冷凝器、二級節(jié)流機構、二級回熱器和蒸發(fā)器；一級制冷系統(tǒng)和二級制冷系統(tǒng)共用蒸發(fā)冷凝器；蒸發(fā)器的進口與二級回熱器連接；蒸發(fā)器的出口通過制冷調節(jié)模塊與二級壓縮機的回氣口連接；制冷調節(jié)模塊用于降低蒸發(fā)器的出口與二級壓縮機的回氣口之間的二級制冷劑的溫度。本發(fā)明的技術方案，能夠提高復疊式制冷系統(tǒng)的能效。

技術研發(fā)人員：陳小寶,顏厥枝,吳錫灶,陳敏
受保護的技術使用者：無錫冠亞恒溫制冷技術有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/10/10