[发明专利]一种恒温液循环装置及温控方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种恒温液循环装置及温控方法，尤其涉及一种运用于芯片制造厂的恒温液循环装置及温控方法。

背景技术

在当今“低碳”经济盛行的社会，各行各业都面临着巨大的压力--“节能”，尤其是半导体行业。而这也就对给半导体行业提供温控环境的温控装置提出了更高的设计指标：既能满足工艺要求的温控范围，又能在保证装置正常运行情况下达到节能、环保、经济的多项指标。

如图1所示的是目前普遍应用于介质膜刻蚀芯片制造厂的恒温液循环装置，此装置有冷冻回路，循环液回路和控制回路21，其中循环液回路由水泵22，水箱23，三通阀24等组成。

此装置控温过程分为2级，先由三通阀混流粗略调节水箱进口处温度(比水箱出口温度低2-3℃)，然后再由加热器加热来调节水箱出口的温度。从而使水箱出口的温度保持恒定，由此可以看出：

1.无论任何工况下，三通阀出口的温度都比水箱出口设定点的温度低2-3℃，那么冷冻回路要输出的冷量要更多，则压缩机的功耗增加，整机功耗增加；

2.无论此装置是处在正常控温状态还是升温工况，水箱中的加热器都会输出，则整机功耗增加；

3.根据能量守衡原则，由于此装置中冷冻回路需输出更多的冷量，则需要冷凝器交换出去的热量也就增加，这样会使冷凝器的体积增大，不利于设备的小型化。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种成本低、体积小、降低系统能耗的恒温液循环装置及其温控方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用了下述的技术方案：

一种恒温液循环装置，用于输送恒温液给外部装置，其包含制冷装置单元、循环液回路单元、控制装置：

所述制冷装置单元包括电动三通阀、膨胀装置以及分别与电动三通阀相连接的蒸发装置、冷凝装置以及压缩机，所述压缩机的进口端与蒸发装置的一个出口端相连接，压缩机的出口端与电动三通阀相连接，所述冷凝装置的出口端与膨胀装置相连接，其中所述的蒸发装置有三个进口端，三个出口端，三个进口端分别连接电动三通阀、膨胀装置、外部装置，三个出口端分别连接冷凝装置、压缩机以及循环液回路单元；所述循环液回路单元包括温度传感器、变频装置以及泵，所述蒸发装置的一个出口端与所述泵的进口端连接，所述温度传感器安装于所述泵和外部装置之间，用于采集循环液的温度，所述变频装置安装于所述泵和控制装置之间；

所述控制装置分别连接所述膨胀装置、压缩机及变频装置，通过对变频装置进行频率控制，调节泵的转速，对输送到循环回路单元的循环液的流量进行控制，所述控制装置还用于根据温度传感器的信号控制电动三通阀的开度及所述制冷装置单元冷量大小的输出。

较佳地，所述膨胀装置可以采用热力膨胀阀、电子膨胀阀或孔板。较佳地，所述的压缩机可以选用数码涡旋压缩机、定频压缩机、变频压缩机。

同时，本发明还提供一种恒温液循环装置所采用的温控方法，采用上述的恒温液循环装置，包括如下步骤：

温度传感器采集循环液的温度值并发送给控制装置；

控制装置判断所述温度传感器采集的循环液的温度值与设定值的大小并根据上述判断结果，控制装置对制冷装置单元中的压缩机、电动三通阀及膨胀装置发出动作指令；

所述压缩机、电动三通阀及膨胀装置接收控制装置的指令，相应调节压缩机的冷量输出、所述电动三通阀的开度及膨胀装置的开度，使循环液的温度快速接近设定值。

较佳地，当温度传感器采集的循环液的温度值大于设定值，控制装置对制冷装置中压缩机、电动三通阀发出动作指令，压缩机以最大制冷量输出，而电动三通阀的开度相应减小，使得压缩机出口回流经蒸发器加热侧的制冷剂相应减少，使循环液的温度值接近设定值；

当温度温度传感器采集的循环液的温度值小于设定值，控制装置对制冷装置中电动三通阀发出动作指令，在保证压缩机正常运行下，电动三通阀的开度相应增加，使得压缩机出口回流经蒸发器加热侧的高温气体制冷剂相应增加，使得循环液的温度快速地接近温度设定值。

可见，本发明提供一种较宽温度控制范围，又提供一种能在保证装置正常运行情况下达到节能、环保、经济的多项指标的温度控制装置，其主要用于刻蚀机刻蚀腔的温度控制，达到了如下的效果：

1.利用三通比例阀在压缩机出口与蒸发器之间增加一热气旁通回路，取消外部循环液回路中的三通阀和加热器，降低系统能耗；

2.由于压缩机出口的高温气体分流一路用于蒸发器一侧的制热，所以经过冷凝器的热负荷降低，使换热器体积减小，使装置小型化，降低成本。