[发明专利]超低温闭环再循环气体冷却系统

摘要

本发明公开了超低温闭环再循环气体冷却系统，特别是一种超低温度、双压缩机(114，144)、再循环的气体冷却系统，其包括与闭环气体次级制冷回路(112)相结合的闭环混合制冷剂初次级制冷系统(110)。所公开的超低温度、双压缩机(114，144)、再循环的气体冷却系统能够长期地提供连续冷却气体，并快速冷却具有较高温度或环境温度的物体(158)，例如在处理半导体晶片中所用的夹盘或任何这种装置。气体冷却系统的特征在于，其具有三种操作模式：正常冷却模式、烘烤模式和烘烤后的冷却模式。

主权项

一种利用超低温的密封式外部热交换器以将物体温度从+50℃到+350℃范围内的温度降低到从‑80℃到‑150℃范围内的温度的工艺，包括：提供一个与外部热负载热交换器(158)为热交换关系处于+50℃到+350℃范围内的温度的物体或液体，所述外部热负载热交换器具有向冷却介质的热界面，所述冷却介质与闭环冷却系统流体相通，所述闭环冷却系统本身包括初级制冷系统和次级气体冷却剂制冷系统；a.其中所述初级制冷系统包括：依次流体相通的初级压缩机(114)、冷凝器(116)、过滤干燥器(118)、两个或多个热交换器(130，134，136)的组和至少一个流量计量装置(138)；b.其中所述次级气体冷却剂制冷系统包括：流体相通的次级压缩机(144)、后冷却器(146)、油分离器(148)、油吸附器(150)、吸入储集箱(162)和用于保护所述次级压缩机免于过低或过高温度的回热式热交换器(152)；c.其中来自所述初级制冷系统的一个蒸发器供给管线(142)与外部热负载热交换器(158)的入口流体相通；和d.其中所述外部热负载热交换器(158)的出口经由返回管线(160)而与在所述次级气体冷却剂制冷系统中的所述回热式热交换器(152)流体相通；e.其中所述外部热负载热交换器(158)和所述次级气体冷却剂制冷系统构造成一个经由一再循环管线流经所述初级制冷系统的闭环再循环系统，所述再循环管线包括所述次级气体冷却剂制冷系统的流过所述初级制冷系统的制冷工艺装置(122)的入口管线(140)，来自入口管线(140)的流体流进一个流过所述初级制冷系统的所述两个或多个热交换器(130，134，136)的组的次级制冷剂流动路径，来自次级制冷剂流动路径的流体流进所述初级制冷系统的蒸发器供给管线(142)到所述外部热负载热交换器(158)；f.其中所述初级制冷系统的所述两个或多个热交换器(130，134，136)的组在所述初级制冷系统的一个初级制冷剂供给流动路径(120)与初级制冷剂返回流动路径(124)之间进行热交换，所述初级制冷剂供给流动路径(120)和所述初级制冷剂返回流动路径(124)各流经所述初级制冷系统的所述两个或多个热交换器(130，134，136)的组；和g.其中流经所述初级制冷系统的所述两个或多个热交换器(130，134，136)的组的所述次级制冷剂流动路径由所述初级制冷系统的制冷工艺装置(122)所冷却；启动所述次级气体冷却剂制冷系统，将所述待冷却物体或液体的温度降低到从环境温度到+50℃范围内的温度；和当所述待冷却物体或流体的温度达到低于+50℃的温度时，启动所述初级制冷系统，将所述待冷却物体或液体的温度降低到从‑80℃到‑150℃范围内的温度。