冷媒热量回收控温装置及温度控制设备的制作方法

1.本实用新型涉及温度控制设备制造领域，具体地，涉及一种冷媒热量回收控温装置及温度控制设备。


背景技术：

2.在薄膜晶体管液晶显示器(thin film transistor liquid crystaldisplay，tft-lcd)和有机发光二极管(organiclight-emitting diode，oled)的面板生产中，在进行曝光工艺之前，需要使用温度控制单元(thermal control unit，tcu)设备，又称恒温机，对进入曝光机之前的玻璃基板进行恒温处理。曝光机对进入的玻璃基板的表面温度均匀性要求极高，这就要求tcu设备向玻璃基板送风的控温精度在23
±
0.1℃以内。
3.曝光机周边厂务环境的温度波动范围为23
±
1℃，tcu设备可以根据厂务不同的温度变化来调节冷媒回收热量，保证设备连续控温精度的送风需求。当生产工艺节拍定期变化时，需要定期对tcu设备的送风风量进行相应的调整，tcu设备可以根据不同的风量调节冷媒回收热量，满足了不同生产工艺节拍，提升客户端产能效益。
4.现有的tcu设备是利用制冷系统向冷水水箱提供冷水，冷水与空气换热。但是，由于配置水箱、水泵、水路接头和电磁阀等部件，导致设备结构复杂，设备成本较高，而且水泵、水箱需要定期清洁维护，导致维护成本较高。


技术实现要素：

5.本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种冷媒热量回收控温装置及温度控制设备，其可以省去配置水箱、水泵、水路接头等部件，从而可以简化设备结构，降低设备成本和维护成本。
6.为实现本实用新型的目的而提供一种冷媒热量回收控温装置，包括控温模块和加热模块，所述控温模块用于控制流经的送风气体的温度；所述加热模块用于对所述控温模块输出的所述送风气体进行加热，以使其达到目标温度范围；
7.所述控温模块包括制冷单元、蒸发单元、分流单元、压缩制热单元和预热单元，其中，
8.所述制冷单元用于利用厂务端输出的冷却介质，将气态冷媒转换为液态冷媒，并提供给所述蒸发单元；
9.所述蒸发单元用于通过吸收所述送风气体的热量，将所述液态冷媒转换为气态冷媒；
10.所述压缩制热单元用于吸收所述蒸发单元的所述气态冷媒，并对所述气态冷媒进行压缩制热后提供给所述分流单元；
11.所述分流单元用于将压缩制热后的所述气态冷媒分成两路，并分别提供给所述制冷单元和所述预热单元；所述分流单元还用于调节分别提供给所述制冷单元和所述预热单元的所述气态冷媒的流量比例；
12.所述预热单元用于利用分流至所述预热单元的压缩制热后的所述气态冷媒，对流经的所述送风气体进行预加热，同时压缩制热后的所述气态冷媒转换为液态冷媒，并返回所述制冷单元。
13.可选的，还包括第一检测模块和第一控制模块，其中，所述第一检测模块用于检测所述控温模块输出的所述送风气体的第一温度，并向所述第一控制模块发送所述第一温度；
14.所述第一控制模块用于根据所述第一温度和/或所述送风气体的风量，控制所述分流单元调节分别提供给所述制冷单元和所述预热单元的所述气态冷媒的流量比例，以使所述第一温度达到预设温度范围。
15.可选的，还包括报警模块，所述第一控制模块还用于判断所述第一温度是否超出预设阈值，若是，则控制所述报警模块发出报警提示信息，并控制所述控温模块停止工作。
16.可选的，还包括第二检测模块和第二控制模块，其中，所述第二检测模块用于检测所述加热模块输出的所述送风气体的第二温度，并向所述第二控制模块发送所述第二温度；
17.所述第二控制模块用于根据所述第二温度，控制所述加热模块的输出功率，以使所述第二温度达到所述目标温度范围。
18.可选的，所述制冷单元包括冷凝器和储液容器，所述压缩制热单元包括压缩机，其中，所述冷凝器的换热端用于与所述厂务端连接，所述冷凝器的输出端与所述储液容器的输入端连接；所述蒸发单元的输入端与所述储液容器的输出端连接，所述蒸发单元的输出端与所述压缩机的输入端连接，所述压缩机的输出端与所述分流单元的输入端连接；所述分流单元的第一输出端与所述预热单元的输入端连接，所述分流单元的第二输出端与所述冷凝器的输入端连接；所述预热单元的输出端与所述储液容器的输入端连接；
19.所述冷凝器用于利用所述厂务端输出的冷却介质，将气态冷媒转换为所述液态冷媒，并通过所述储液容器提供给所述蒸发单元；
20.所述储液容器用于存储所述冷凝器和所述预热单元输出的所述液态冷媒；
21.所述压缩机用于吸收所述蒸发单元的所述气态冷媒，并对所述气态冷媒进行压缩制热后提供给所述分流单元。
22.可选的，所述制冷单元还包括连接在所述储液容器的输出端与所述蒸发单元的输入端之间的第一流路，在所述第一流路上沿所述液态冷媒的流动方向依次设置有过滤器和膨胀阀。
23.可选的，所述制冷单元还包括连接在所述蒸发单元的输出端与所述压缩机的输入端之间的第二流路，以及连接在所述压缩机的输出端与所述分流单元的输入端之间的第三流路；
24.在所述第二流路上设置有第一压力开关；在所述第三流路上设置有第二压力开关。
25.可选的，还包括第三控制模块，所述第三控制模块用于根据所述第一压力开关和所述第二压力开关发送的报警信号，控制所述压缩机停止工作。
26.可选的，所述分流单元为三通阀。
27.作为另一个技术方案，本实用新型还提供一种温度控制设备，包括用于向待控部
件送风的送风装置，还包括本实用新型提供的上述冷媒热量回收控温装置，用于控制所述送风装置的输入端一侧的送风气体的温度。
28.本实用新型具有以下有益效果：
29.本实用新型提供的冷媒热量回收控温装置，其通过借助分流单元将将经压缩制热单元压缩制热后的气态冷媒分成两路，并分别提供给制冷单元和预热单元，以及调节分流至制冷单元和预热单元的气态冷媒的流量比例，可以提高控温模块控制送风气体的温度精度(精度可达到
±
0.3℃以上)，从而可以降低加热模块的消耗功率，降低设备的耗电运行成本；而且，通过调节分流至制冷单元和预热单元的气态冷媒的流量比例来控制预热单元出口温度，这种调节方式可以在厂务环境的温度波动、生产工艺节拍定期变化时迅速做出响应，以使得温控模块输出的送风气体的温度能够迅速变化，并在短时间(不超过30秒)内趋于稳定。另外，上述控温模块无需配置水箱、水泵、水路接头等部件，从而可以简化设备结构，降低设备成本和维护成本。
30.本实用新型提供的温度控制设备，其通过采用本实用新型提供的上述冷媒热量回收控温装置，可以省去配置水箱、水泵、水路接头等部件，从而可以简化设备结构，降低设备成本和维护成本。
附图说明
31.图1为本实用新型实施例提供的冷媒热量回收控温装置的原理框图；
32.图2为本实用新型实施例提供的冷媒热量回收控温装置的结构示意图；
33.图3为本实用新型实施例提供的冷媒热量回收控温装置的控制原理图。
具体实施方式
34.为使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图来对本实用新型提供的冷媒热量回收控温装置及温度控制设备进行详细描述。
35.请参阅图1，本实用新型实施例提供一种冷媒热量回收控温装置100，其是通过分流单元提供给预热单元的气态冷媒的热量对送风气体的温度进行控制，例如使该送风气体的温度恒定在一个指定的温度范围内。以该冷媒热量回收控温装置100应用于温度控制单元(thermal control unit，tcu)设备为例，该tcu设备包括用于向待控部件送风的送风装置200，通过借助冷媒热量回收控温装置100使该送风气体的温度恒定在一个指定的温度范围内，可以使送风装置200以恒定的温度向待控部件送风，从而可以保证tcu设备的控温精度。上述待控部件例如为显示面板的玻璃基板，tcu设备可以应用于对进入曝光机之前的玻璃基板进行恒温处理，一般要求该tcu设备向玻璃基板送风的控温精度在23
±
0.1℃以内。
36.具体地，冷媒热量回收控温装置100包括控温模块101和加热模块102，该控温模块101用于控制流经的送风气体的温度；该加热模块102用于对控温模块101输出的送风气体进行加热，以使其达到目标温度范围，例如23
±
0.1℃。如图1所示，位于控温模块101的输入端一侧的送风气体(例如为空气)的温度为初始温度a，位于控温模块101的输出端一侧的送风气体的温度为第一温度b，位于加热模块102的输出端一侧的送风气体的温度为第二温度c。以tcu设备应用于对进入曝光机之前的玻璃基板进行恒温处理为例，上述初始温度a的变化范围为23
±
1℃，上述第二温度c的变化范围为23
±
0.1℃，而为了给加热模块102预留出
温度调节量(例如0.2℃)，要求上述第一温度b的最大值为22.8℃。
37.发明人经研究发现：现有的tcu设备是利用制冷系统向冷水水箱提供冷水，在不考虑环境温度变化的前提下，受到压缩机启停控制冷水水箱的水温精度偏差的影响，现有的tcu设备进行温控获得的上述第一温度b的变化范围为22.8
±
1℃，这就要求上述第一温度b不应超过21.8℃，否则影响加热模块102的温度调节。在此基础上，再考虑到环境温度在23
±
1℃的范围内变化，上述第一温度b的变化范围为21.8
±
1℃，因此，上述第一温度b最终的设定不应超过20.8℃。这导致上述第一温度b与上述第二温度c的差值达到2.2℃，加热模块的温度调节量较大，从而造成加热模块的消耗功率较大，设备的耗电运行成本较高。另外，由于现有的tcu设备配置水箱、水泵、水路接头和电磁阀等部件，导致设备结构复杂，设备成本较高，而且水泵、水箱需要定期清洁维护，导致维护成本较高。
38.为了解决上述问题，本实用新型实施例提供的冷媒热量回收控温装置100中，控温模块101包括制冷单元11、蒸发单元12、分流单元13、预热单元14和压缩制热单元16。其中，制冷单元11用于利用厂务端输出的冷却介质(例如冷却水)，将气态冷媒转换为液态冷媒，并提供给蒸发单元12。蒸发单元12用于通过吸收送风气体的热量，将上述液态冷媒转换为气态冷媒；压缩制热单元16用于吸收蒸发单元12的上述气态冷媒，并对该气态冷媒进行压缩制热后提供给分流单元13；分流单元13输出两路热冷媒给制冷单元11和预热单元14；分流单元13用于将压缩制热后的气态冷媒分成两路，并分别提供给制冷单元11和预热单元14；分流单元13还用于调节分别提供给制冷单元11和预热单元14的所述气态冷媒的流量比例；预热单元14用于利用分流至预热单元14的压缩制热后的气态冷媒，对流经的送风气体进行预加热，同时压缩制热后的气态冷媒转换为液态冷媒，并返回制冷单元11。
39.具体来说，上述制冷单元11用于利用厂务端输出的冷却介质与气态冷媒进行热交换，以将该气态冷媒转换为液态冷媒，并提供给蒸发单元12。蒸发单元12用于通过吸收送风气体的热量将液态冷媒转换为气态冷媒，由于吸收了送风气体的热量，对送风气体起到了制冷的作用；分流单元13通过调节分别提供给制冷单元11和预热单元14的所述气态冷媒的流量比例来控制预热单元14出口温度，可选的，上述分流单元13为三通阀，通过调节三通阀的阀门开度，可以实现分别提供给制冷单元11和预热单元14的所述气态冷媒的流量比例的调节。预热单元14用于利用分流至预热单元14的压缩制热后的气态冷媒，对流经的送风气体进行预加热，以减小加热模块102的温度调节量(相当于起到了预热作用)。该预热单元14例如为风冷冷凝器，该风冷冷凝器对气态冷媒起到冷却作用，同时对送风气体起到加热作用。
40.通过借助分流单元13将输出的气态冷媒按比例分流给预热单元14，可以提高控温模块101控制送风气体的温度精度(精度可达到
±
0.3℃以上)，从而可以降低加热模块102的消耗功率，降低设备的耗电运行成本；而且，通过调节分流至预热单元14的气态冷媒的流量比例来控制预热单元出口温度，这种调节方式可以在厂务环境的温度波动、生产工艺节拍定期变化时迅速做出响应，以使得温控模块101输出的送风气体的温度能够迅速变化，并在短时间(不超过30秒)内趋于稳定。另外，上述控温模块101无需配置水箱、水泵、水路接头等部件，从而可以简化设备结构，降低设备成本和维护成本。
41.在一些可选的实施例中，冷媒热量回收控温装置还包括第一检测模块和第一控制模块，其中，第一检测模块用于检测控温模块101输出的送风气体的第一温度b，并向第一控
制模块发送第一温度b。第一检测模块例如为热电阻，如图3所示，该热电阻与三通阀对应。第一控制模块用于根据第一温度b和/或送风气体的风量，控制分流单元13调节分别提供给制冷单元11和预热单元14的所述气态冷媒的流量比例，以使控温模块101输出的第一温度b达到预设温度范围。借助上述第一检测模块和第一控制模块，可以在第一温度b超范围，或者送风气体的风量发生变化时，实现第一温度b的自动控制，从而既可以保证第一温度b恒定在预设温度范围内，又可以提高生产效率。由于分流单元调节分别提供给制冷单元11和预热单元14的所述气态冷媒的流量比例，可以提高控温模块控制送风气体的温度精度(精度可达到
±
0.3℃以上)，在这种情况下，以tcu设备应用于对进入曝光机之前的玻璃基板进行恒温处理为例，上述初始温度a的变化范围为23
±
1℃，上述第二温度c的变化范围为23
±
0.1℃，而为了给加热模块预留出温度调节量(例如0.2℃)，上述第一温度b的变化范围为22.8
±
0.3℃，最终设定上述第一温度b的最大值为22.5℃。这与现有的tcu设备的第一温度b不超过20.8℃相比，有效减小了上述第一温度b与上述第二温度c的差值，即减小了加热模块的温度调节量(相当于起到了预热作用)，从而可以降低加热模块的消耗功率，降低设备的耗电运行成本。通过实验发现，本实用新型提供的冷媒热量回收控温装置，可以节电60％以上，实现节能减排。上述第一控制模块例如为可编程逻辑控制器(plc)。
42.在此基础上，上述三通阀采用自动控制阀，例如带有电动执行器的三通阀，从而可以在第一控制模块的控制下，通过电动控制器调节三通阀的阀门开度，以实现分流至预热单元和制冷单元的气态冷媒的流量比例的调节。这种三通阀可以在厂务环境的温度波动、生产工艺节拍定期变化时迅速做出响应，以使得温控模块输出的送风气体的温度能够迅速变化，并在短时间(不超过30秒)内趋于稳定。
43.在一些可选的实施例中，如图3所示，冷媒热量回收控温装置还包括报警模块，第一控制模块还用于判断第一温度是否超出预设阈值，若是，则控制报警模块发出报警提示信息，并控制控温模块停止工作。在设备运行过程中，当厂务端的工艺冷却水系统(process coolingwater，pcw)的供水突然故障停水时，上述第一温度b会迅速升高，在上述第一检测模块的监控下，第一控制模块能够快速获知第一温度b是否超出预设阈值，并控制报警模块及时发出报警提示，同时控制控温模块(即，压缩机)停止工作。
44.在一些可选的实施例中，冷媒热量回收控温装置还包括第二检测模块和第二控制模块，其中，第二检测模块用于检测加热模块输出的送风气体的第二温度c，并向第二控制模块发送第二温度c。第二检测模块例如为热电阻。第二控制模块用于根据第二温度c，控制加热模块的输出功率，以使加热模块输出的第二温度c达到上述目标温度范围(例如23
±
0.1℃)。借助第二检测模块和第二控制模块，可以实现对第二温度c的闭环控制，从而可以保证第二温度c的精确控制。如图3所示，上述第二控制模块例如为温控表，上述加热模块例如包括电力调整器和电加热组件，该控温表根据第二检测模块反馈的第二温度c的检测值，向电力调整器发送与该检测值对应的电流信号；电力调整器用于根据该电流信号控制电加热组件的加热功率，从而实现对第二温度c的精确控制。上述第二控制模块例如为可编程逻辑控制器(plc)。
45.在一些可选的实施例中，如图2所示，上述制冷单元11包括冷凝器111和储液容器112；压缩制热单元16包括压缩机113，其中，冷凝器111的换热端用于与厂务端连接，冷凝器111的输出端与储液容器112的输入端连接；蒸发单元12的输入端与储液容器112的输出端
连接，蒸发单元12的输出端与压缩机113的输入端连接，压缩机113的输出端与分流单元13的输入端连接；分流单元13的第一输出端与预热单元14的输入端连接，分流单元13的第二输出端与冷凝器111的输入端连接；预热单元14的输出端与储液容器112的输入端连接。冷凝器111用于利用厂务端输出的冷却介质(例如冷却水)，将气态冷媒转换为液态冷媒，并提供给蒸发单元12。该冷凝器111例如为水冷冷凝器。储液容器112用于存储冷凝器111和预热单元14输出的液态冷媒(高压常温)，储液容器112例如为储液罐。压缩机113用于吸收蒸发单元12的上述气态冷媒，并对该气态冷媒进行压缩制热后提供给分流单元13，该压缩机113为冷媒的循环流动提供动力，具体地，压缩机113吸入蒸发单元12输出的低温低压的气态冷媒，并对其进行压缩制热后，输出高温高压的气态冷媒，从而为制冷循环系统提供动力，如图2所示，加粗路径为该循环系统冷媒流动路径。
46.在一些可选的实施例中，连接在储液容器112的输出端与蒸发单元12的输入端之间的第一流路114a，在该第一流路114a上沿液态冷媒的流动方向依次设置有过滤器116和膨胀阀117。其中，过滤器116用于对流经的液态冷媒进行干燥和过滤。膨胀阀117用于将高压常温的液态冷媒通过其节流作用，转换为低温低压的冷媒进入蒸发单元12后能够通过吸收送风气体提供的热量，转换为气态冷媒，即，膨胀阀117为蒸发单元12的工作提供条件。可选的，在第一流路114a上还可以设置补充冷媒用的针阀115a。
47.在一些可选的实施例中，连接在蒸发单元12的输出端与压缩机113的输入端之间的第二流路114b，以及连接在压缩机113的输出端与分流单元13的输入端之间的第三流路114c；并且，在第二流路114b上设置有第一压力开关118a；在第三流路114c上设置有第二压力开关118b。第一压力开关118a和第二压力开关118b用于分别监控压缩机113的输入端和输出端两侧的气体压力，压力开关是与电器开关相结合的装置，当到达预先设定的流体压力时，开关接点动作，并输出报警或控制信号，用以预防控温模块异常。可选的，在第二流路114b上还可以设置补充冷媒用的针阀115b，作为补充冷媒用接口。
48.在一些可选的实施例中，冷媒热量回收控温装置100还包括第三控制模块，第三控制模块用于根据第一压力开关118a和第二压力开关118b发送的报警信号，控制压缩机停止工作。上述第三控制模块例如为可编程逻辑控制器(plc)。在实际应用中，上述第一控制模块和第三控制模块可以集成在一起。
49.本实用新型提供的冷媒热量回收控温装置，其通过借助分流单元将经压缩制热单元压缩制热后的气态冷媒分成两路，并分别提供给制冷单元和预热单元，以及调节分流至制冷单元和预热单元的气态冷媒的流量比例，可以提高控温模块控制送风气体的温度精度(精度可达到
±
0.3℃以上)，从而可以降低加热模块的消耗功率，降低设备的耗电运行成本；而且，通过调节分流至制冷单元和预热单元的气态冷媒的流量比例来控制预热单元出口温度，这种调节方式可以在厂务环境的温度波动、生产工艺节拍定期变化时迅速做出响应，以使得温控模块输出的送风气体的温度能够迅速变化，并在短时间(不超过30秒)内趋于稳定。另外，上述控温模块无需配置水箱、水泵、水路接头等部件，从而可以简化设备结构，降低设备成本和维护成本。
50.作为另一个技术方案，请参阅图1，本实用新型实施例还提供一种温度控制设备，包括用于向待控部件送风的送风装置200，以及本实用新型实施例提供的上述冷媒热量回收控温装置100，用于控制送风装置200的输入端一侧的送风气体的温度。
51.上述送风装置200能够调节送风风量，以tcu设备应用于对进入曝光机之前的玻璃基板进行恒温处理为例，上述送风装置200的送风风量例如设定为大于等于60cmm，且小于等于90cmm。
52.本实用新型实施例提供的温度控制设备，其通过采用本实用新型实施例提供的上述冷媒热量回收控温装置，可以省去配置水箱、水泵、水路接头等部件，从而可以简化设备结构，降低设备成本和维护成本。
53.可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。