液体温控装置和方法与流程

本发明涉及制冷领域，特别涉及一种液体温控装置和方法。

背景技术：

光刻机内现有的液体温控系统精度是通过应用加热器占空比来实现的，由于使用加热器，节能性能一般。制冷行业内也有冷凝热回收的系统，其一般的做法是在制冷单元的内部压缩机出口与冷凝器之间再增加一个冷凝器来回收热量，此回收的热量一般简单用于热供给，精度一般为±1℃；要实现高精度控制，就必须在制冷单元内增加更加复杂的控制-制冷剂流量结构，这样会使得其结构变得复杂、容量变大、可靠性降低。

技术实现要素：

本发明提供一种液体温控装置和方法，以解决现有技术中制冷单元进行高精度控制时结构过于复杂的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种液体温控装置，包括：

循环制冷单元，用于为待冷却对象提供热能量和冷量；

循环用冷单元，与所述循环制冷单元连接，用于冷却待冷却对象；

热交换单元，用于所述循环制冷单元与所述循环用冷单元进行热交换；

以及

温度检测控制单元，用于监控所述循环制冷单元和所述循环用冷单元的温度。

作为优选，所述循环制冷单元出热端为所述循环用冷单元提供热能量。

作为优选，所述热交换单元包括第二热交换模块和第一热交换模块，所述循环制冷单元与所述第一热交换模块为所述循环用冷单元制冷，所述循环制冷单元与所述第二热交换模块为所述循环用冷单元提供热能量。

作为优选，所述循环制冷单元出热端设有三通阀，所述三通阀一出水端与第二热交换模块相连，所述三通阀另一出水端作为旁通管路。

作为优选，所述温度检测控制单元通过控制所述三通阀实现循环制冷单元的热能量的供给调控。

作为优选，所述温度检测控制单元设置在所述循环制冷单元出热端和/或出冷端。

作为优选，所述温度检测控制单元设置在所述循环用冷单元中检测控制对所述待冷却对象的制冷。

作为优选，所述循环制冷单元包括：冷凝器、膨胀阀、第一热交换模块和压缩机，其中，所述冷凝器的出口端设有第二热交换模块，所述膨胀阀与所述温度检测控制单元连接，所述第一热交换模块与所述循环用冷单元连接。

作为优选，所述冷凝器的出口端和/或入口端采用旁通管。

作为优选，所述温度检测控制单元通过控制所述膨胀阀实现循环制冷单元的冷量的供给调控。

作为优选，所述循环用冷单元包括：水箱和设置在所述水箱与待冷却对象之间的水泵，所述水泵带动冷却介质在循环用冷单元中循环。

本发明还提供一种液体温控方法，包括：循环制冷单元、循环用冷单元、热交换单元、温度检测控制单元；

所述循环用冷单元经所述热交换单元为所述循环用冷单元提供热能量和冷量；

所述温度检测控制单元检测温度数据并控制热能量与冷量用量的配比。

作为优选，所述热交换单元包括第二热交换模块和第一热交换模块，所述第一热交换模块用于所述循环制冷单元为所述循环用冷单元提供冷量，所述第二热交换模块用于所述循环制冷单元为所述循环用冷单元提供热能量。

作为优选，所述温度检测控制单元包括：检测控制进入待冷却对象的冷却介质温度的第一温度检测控制模块。

作为优选，所述温度检测控制单元包括：检测控制所述循环用冷装置被冷却后的冷却介质温度的第二温度检测控制模块。

作为优选，所述温度检测控制单元的控制方式为：所述温度检测控制单元通过第一温度检测控制模块检测待冷却对象入口端温度，调节所述循环制冷单元为所述循环用冷单元供应的冷量与热能量配比，至待冷却对象入口端的温度达到要求。

作为优选，所述温度检测控制单元的控制方式为：所述温度检测控制单元通过第一温度检测控制模块检测待冷却对象入口端温度，调节所述循环制冷单元为所述循环用冷单元供应的热能量，所述温度检测控制单元通过第二温度检测控制模块检测循环用冷单元被冷却后冷却介质的温度，调节所述循环制冷单元为所述循环用冷单元供应的冷量，至待冷却对象入口端的温度达到要求。

作为优选，所述循环制冷单元出热端设置有三通阀，所述温度检测控制单元通过控制所述三通阀实现对所述循环制冷单元为所述循环用冷单元供应热能量的调节。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明采用最基础的循环制冷单元，无需在循环制冷单元中焊接添加元器件，循环制冷单元内的焊点少，制冷剂无泄漏风险，可靠性相对提高；

2、循环制冷单元中的热量，若不做利用，即直接回到厂务侧的冷水机组中，负荷大，而本发明回收冷凝器中的热量，一定程度上减轻了冷水机组的负担，小型系统以每小时回收1～2kw来计算，每年节约8760～17520度电；

3、本发明使用温度检测控制单元反馈液体温控装置中的流量分配，可实现高精度(优于±0.1℃)温控，比传统热量回收精度(±1℃)高；

4、本发明利用循环制冷单元中冷凝器出口的热能量与第一热交换模块出口的冷量换热，实现冷凝热回收，用回收的冷凝热替代了传统的电加热器供热，节省能源；

5、本发明通过在冷凝器出口端增加三通阀，控制进入第二热交换模块内的热能量，实现高精度控制。

附图说明

图1为本发明实施例1中液体温控装置的结构示意图；

图2为本发明实施例1中液体温控装置的控制原理图；

图3为本发明实施例2中液体温控装置的控制原理图。

图中所示：1-压缩机、2-冷凝器、3-膨胀阀、4-第一热交换模块、5-待冷却对象、6-水泵、7-水箱、8-三通阀、9-第二热交换模块、10-旁通管、11-控制单元、12-第一温度传感器、13-第二温度传感器。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。需说明的是，将制冷描述为提供冷量，制热描述为提供热能量以方便表述。另本发明附图均采用简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

实施例1

如图1所示，本实施例的液体控制装置包括：循环制冷单元、循环用冷单元、温度检测控制单元和热交换单元。其中，所述循环制冷单元用于为所述循环用冷单元提供热能量和冷量，所述热交换单元用于实现所述循环制冷单元与所述循环用冷单元之间的热交换，温度检测控制单元用于检测冷却介质的温度以控制热能量与冷量的供应配比，从而实现对待冷却对象的高精度冷却。

进一步的，所述循环制冷单元对所述循环用冷单元制冷后带走其热能量，通过温度检测控制单元的检测控制，利用此热能量重新对循环用冷单元中冷却介质进行热补偿，实现对循环冷却单元中冷却介质温度的精密控制。

继续参照图1，热交换单元包括第一热交换模块4和第二热交换模块9，第一热交换模块4中，循环制冷单元为循环用冷单元中冷却介质提供冷量，以对其制冷，第二热交换模块9中，循环制冷单元为循环用冷单元中冷却介质提供热能量，对其实现热补偿。

进一步的，第一热交换模块可以是蒸发器，第二热交换模块可以是换热器。

继续参照图1，该装置包括一个三通阀8，三通阀8分别与循环制冷单元出热端和第二热交换模块9相连，该三通阀8的第三条路为旁通管路，用以排出携带多余热能量的冷却水。

其中，温度检测控制单元包括第一温度传感器12、第二温度传感器13及控制单元11，其中，所述第一温度传感器12可用作温度检测反馈控制的参数考量或仅作为对循环用冷单元内冷却介质温度的检测。温度检测控制单元根据检测的温度参数调控热交换单元以实现对待冷却装置的精密温控。温度检测控制单元对热交换单元的控制借助对三通阀8和循环制冷单元的控制而实现。循环制冷单元内设有膨胀阀3，循环制冷单元流入第一热交换模块4的载冷介质的量由膨胀阀3的占空比决定，温度检测控制单元对循环制冷单元的控制通过对膨胀阀3的控制实现。具体地，所述第一温度传感器12设置在所述循环用冷单元与第一热交换模块4的出口端，用于检测第一热交换模块4的出口端温度，并将温度数据传递给所述控制单元11，所述第二温度传感器13位于待冷却对象5入口端的，检测所述待冷却对象5的入口端温度，同时实时发现和调节冷却介质的温度，确保进入待冷却对象5的冷却介质温度稳定。

进一步的，本实施例的液体温控装置包括：循环制冷单元、循环用冷单元、三通阀8、换热器和温度检测控制单元。其中，所述循环制冷单元用于为循环用冷单元提供热能量和冷量，所述三通阀8设置在所述循环制冷单元的出热端；循环用冷单元与所述循环制冷单元连接，用于为待冷却对象5循环供冷；所述换热器用于将循环制冷单元的热能量和冷量进行混合后，提供给所述循环用冷单元；所述温度检测控制单元用于监控所述循环制冷单元和所述循环用冷单元的温度；所述控制单元11分别与所述循环制冷单元、三通阀8和温度检测控制单元连接，从而精确控制待冷却对象5的供冷温度。

继续参照图1，所述循环制冷单元包括的压缩机1、冷凝器2、膨胀阀3和第一热交换模块4；其中，所述冷凝器2的出口端与所述三通阀8连接，用于为所述循环用冷单元提供热能量；所述第一热交换模块4用于为所述循环用冷单元提供冷量，其出口温度由温度检测控制单元通过所述膨胀阀3的占空比控制。

所述循环用冷单元包括：水箱7和设置在所述水箱7与待冷却对象5之间的水泵6，所述水泵6带动冷却介质在循环用冷单元中循环。具体地，水泵6驱动冷却介质从水箱7进入所述待冷却对象5中，带出所述待冷却对象5的热量后，进入到所述第一热交换模块4中冷却后，进入到所述换热器也即是第二热交换模块9中，所述第二热交换模块9的另一入口还与所述三通阀8连通，第二热交换模块9将从冷凝器2流出介质的热能量，补偿给已经过第一热交换模块4冷却的循环用冷介质，再提供给所述水箱7，完成循环。

需要说明的是，所述冷凝器2的出、入口端采用旁通管10，保证冷凝器2进出口的流量不变，确保不影响其散热效果。

进一步的，请参照图2，结合图1，本实施例还提供一种液体温控方法，具体包括：

设置水箱7和水泵6作为循环用冷单元，用于为待冷却对象5循环供冷；

设置冷凝器2、膨胀阀3、第一热交换模块4和压缩机1作为循环制冷单元，用于为所述循环用冷单元提供热能量和冷量；

在循环制冷单元于所述冷凝器2的出口端设置三通阀8；

设置热交换单元，所述热交换单元于将循环制冷单元的热能量和冷量进行混合后提供给所述循环用冷单元；

设置温度检测控制单元，用于监控控制所述循环用冷单元的温度；具体地，所述温度检测控制单元包括设置在所述循环用冷单元与第一热交换模块4的出口端的第一温度传感器12和位于待冷却对象5入口端的第二温度传感器13以及控制单元11。

具体如图2所示，所述液体温控的方法为：

所述控制单元11通过第二温度传感器13检测确认待冷却对象5入口端的温度是否符合要求，若未符合要求，则先通过所述第一温度传感器12测量循环制冷单元出冷端即第一热交换模块4出口端的温度，再根据该温度调节所述膨胀阀3的占空比，从而调节第一热交换模块4出口端的温度，进而达到调节所述循环制冷单元的冷量的目的，接着，再通过所述三通阀8调节所述循环制冷单元的热能量，也即是冷凝器3出口端向第二热交换模块9提供的热能量，最后，再次利用第二温度传感器13测量待冷却对象5入口端的温度，使待冷却对象5入口端的温度达到要求。

实施例2

本实施例与实施例1的区别点在于，所述控制单元11的控制方式不同。

如图3所示，本实施例中的第一温度传感器12的检测数据不用于反馈，仅作为温度监测使用。也即是说，本实施例仅使用第二温度传感器13来同时反馈膨胀阀3与三通阀8的开度，通过控制单元11实现精确温度控制。具体地，所述控制单元11的控制方式为：通过所述第二温度传感器13检测待冷却对象5入口端温度是否符合要求，若未符合要求，则同时调节三通阀8和膨胀阀3，使待冷却对象5入口端的温度达到要求。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。