CN115167559A - 温控***的控制方法、控制***及温控*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种温控***的控制方法、控制***及温控***，温控***的控制方法包括：获取温控***由停机状态进入运行状态的指令；开启压缩机和循环装置；开启连接于压缩机的出口与蒸发器的吸热通路的入口之间的第一冷媒管路上的第一阀体；持续运行第一预设时间后，关闭第一阀体。可以有效防止停机时液体冷媒迁移至蒸发器和压缩机内，改善温控装置启动时的状态。同时，优化了温控***启动时的控制逻辑，在低压侧存在大量液体制冷剂的情况下减少排气压力过高和压缩机液击的风险。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种温控***的控制方法、控制***及温控***。
背景技术
在半导体用温控装置中，刻蚀设备用温控装置均采用超高绝缘性的电子氟化液作为冷却液，此类电子氟化液导热性能较差，所以半导体制造用的温控装置设计中，通过增大蒸发器换热面积的方式提高蒸发器的换热效率。另外，为了保证持续的高精度控温和快速调温，温控装置在增大蒸发器换热面积的同时，也在温控装置运行期间控制压缩机持续运行。且温控装置的启停是由晶圆加工设备控制，当晶圆加工设备发送给温控装置停机指令后，温控装置循环***必须立即停止运行。由于温控装置的以上特点，在温控装置从运行状态变为停机首先制冷***从高负载状态变为停机状态，会导致较多未蒸发的制冷剂存储在蒸发器内，其次，蒸发器内循环液容量较多，停机期间循环液停止流动，所以蒸发器内部会较长时间处于低温状态，从而导致制冷***低压侧一直处于低温低压状态，膨胀阀前后形成压差。使大量的液体制冷剂从冷凝器及储液器内迁移至蒸发器，气分及压缩机内，那么当温控装置重新启动时，在低压侧的积存的大量制冷剂液体会快速涌入压缩机内，并进入压缩结构内，导致压缩机带液压缩。这一方面会引起压缩机液击并可能损坏压缩结构件，另一方面大量液体的涌入，会引起排气管路内压力极速升高并触发高压报警。
目前，制冷领域使用的防止停机状态下制冷剂迁移的方法，一种是在压缩机进出口管路间增加一旁通电磁阀，在温度到达设定后继续运行压缩机，将冷媒积存于冷凝器，待后续需要制冷时，压缩机停机并开启膨胀阀进行控温的同时释放冷媒。另一种是采集蒸发器和冷凝器的换热介质温度，通过一定的条件判定，调节膨胀阀的开度控制冷媒的迁移。或是在压缩机与冷凝器之间，冷凝器与节流装置之间增加截止装置，使停机时截止装置关闭，冷媒无法发生迁移。或是在节流装置前后设置两路单向流动的旁通支路，根据***运行状态控制两个支路的开启或关闭。
但上述防止冷媒迁移的方案，均无法解决蒸发器内较长时间处于低温状态的问题，停机状态下仍然会有制冷剂液体进入蒸发器及其他低压区域。同时部分方案需要在现有半导体用温控装置的结构上，额外增加硬件。另外，上述各方法主要适用于空调或热泵热水器领域，其与半导体制造用温控装置有所不同，不能够完全适用。
发明内容
本发明提供一种温控***的控制方法、控制***及温控***，用以解决现有技术中温控***中蒸发器内较长时间处于低温状态的问题，停机状态下仍然会有制冷剂进入蒸发器及其他低压区域的缺陷，实现在温控***不增加硬件结构的前提下，可以有效防止温控***停机时冷媒迁移至蒸发器和压缩机内，改善温控***启动时的状态的效果。
本发明提供一种温控***的控制方法，包括：
获取温控***由停机状态进入运行状态的指令；
开启压缩机和循环装置；
开启连接于压缩机的出口与蒸发器的吸热通路的入口之间的第一冷媒管路上的第一阀体；
持续运行第一预设时间后，关闭第一阀体。
根据本发明提供的一种温控***的控制方法，还包括：
获取温控***由运行状态进入停机状态的指令；
确定温控***未发出报警信息或温控***发出的报警信息允许压缩机继续运行；
关闭连接于蒸发器的吸热通路与冷凝器的放热通路之间的第二冷媒管路上的第二阀体，停止循环装置的运行；
保持压缩机的运行状态，开启第一阀体；
停止压缩机的运行，保持开启第一阀体；
关闭第一阀体。
根据本发明提供的一种温控***的控制方法，在所述保持压缩机的运行状态，开启第一阀体的步骤后，还包括：
持续运行第二预设时间，或检测到蒸发器内循环液温度升高至预设温度。
根据本发明提供的一种温控***的控制方法，在所述停止压缩机的运行，保持开启第一阀体的步骤后，还包括：
持续运行第三预设时间，直至第二阀体的两端压力平衡。
根据本发明提供的一种温控***的控制方法，在所述获取温控***由运行状态进入停机状态的步骤后，还包括：
确定温控***发出的报警信息不允许压缩机继续运行；
关闭第二阀体，停止循环装置和压缩机的运行；
开启第一阀体，保持至机台断电或下次开机。
本发明还提供一种控制***，应用如上所述的温控***的控制方法对温控***进行控制，包括：
启停控制器，适于获取温控***启停状态的转换指令；
报警信息检测器，适于判断温控***是否发出报警信息，或温控***发出允许压缩机继续运行的报警信息；
控制器，适于开启连接于压缩机的出口与蒸发器的吸热通路的入口之间的第一冷媒管路上的第一阀体；控制持续运行第一预设时间后，关闭第一阀体。
本发明还提供一种温控***，应用上述温控***的控制方法进行控制，包括制冷装置和循环装置，所述制冷装置包括冷凝器的放热通路、蒸发器的吸热通路和压缩机依次连通形成的制冷回路，所述冷凝器的放热通路与所述蒸发器的吸热通路连通的第二冷媒管路上设有第二阀体，所述压缩机的出口与所述蒸发器的放热通路的入口通过所述第一冷媒管路连通，所述第一冷媒管路上沿制冷剂流动方向依次设有第一阀体和毛细管；所述蒸发器的放热通路与所述循环装置连通形成循环液的循环回路。
本发明提供的温控***的控制方法，当温控***从停机状态转为运行状态，即压缩机开始运行，循环装置的循环泵启动时，开启第一阀体并持续此状态运行第一预设时间，运行第一预设时间后关闭第一阀体。由此，在该控制模式下，在温控***启动的初始时间内，通过开启第一阀体和毛细管进而导通第一冷媒管路作为热气旁通支路，可以控制压缩机内排出适量的高压制冷剂气体通过第一阀体和毛细管回到蒸发器内，降低了高压压力，减少压力过载报警的情况发生。
本发明在温控***运行初期开启第一阀体和毛细管导通第一冷媒管路，由于毛细管控制了通过第一冷媒管路的流量，因此可在泄压的同时防止蒸发温度过高而导致制冷装置无法降温。本发明一方面使第一冷媒管路连通了高压管路和低压管路，防止排气压力超过报警值，另一方面控制部分热气进入蒸发器内，可以与蒸发器内的循环液换热，快速的将低压侧的制冷剂液体气化，减少压缩机液击风险，即便启动时制冷装置低压侧已经存在大量液体，也不会出现压缩机液击或高压报警的问题。
本实施例温控***启动时，可以有效防止停机时积存在蒸发器及其出口管路内的液体冷媒短时间内大量涌入压缩机内，改善温控装置启动时的状态。同时，优化了温控***启动时的控制逻辑，在低压侧存在大量液体制冷剂的情况下减少排气压力过高和压缩机液击的风险。
除了上面所描述的本发明解决的技术问题、构成的技术方案的技术特征以及有这些技术方案的技术特征所带来的优点之外，本发明的其他技术特征及这些技术特征带来的优点，将结合附图作出进一步说明，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的温控***的控制方法的流程示意图之一；
图2是本发明提供的温控***的控制方法的流程示意图之二；
图3是本发明提供的温控***的结构示意图；
附图标记：
100、制冷装置；110、冷凝器；120、蒸发器；130、压缩机；150、第二阀体；170、第一阀体；180、第一冷媒管路；190、毛细管；
200、循环装置；210、水箱；220、循环泵；230、负载部件；240、温度传感器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
此外，在本发明实施例的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上，“若干个”、“若干根”、“若干组”的含义是一个或一个以上。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
如图1和图3所示，本发明实施例提供的温控***的控制方法，包括：
S101，获取温控***由停机状态进入运行状态的指令；
S102，开启压缩机130和循环装置200；
S103，开启连接于压缩机130的出口与蒸发器120的吸热通路的入口之间的第一冷媒管路上的第一阀体170；
S104，持续运行第一预设时间后，关闭第一阀体170。
本发明实施例的温控***的控制方法，当温控***由停机状态进入运行状态时，即压缩机130开始运行，循环装置200的循环泵220启动时，开启第一阀体170并持续此状态运行第一预设时间，运行第一预设时间后关闭第一阀体170。由此，在该控制模式下，在温控***启动的初始时间内，通过开启第一阀体170和毛细管190进而导通第一冷媒管路作为热气旁通支路，可以控制压缩机130内排出适量的高压制冷剂气体通过第一阀体170和毛细管190回到蒸发器120内，降低了高压压力，减少压力过载报警的情况发生。
本发明在温控***运行初期开启第一阀体170和毛细管190导通第一冷媒管路，由于毛细管190控制了通过第一冷媒管路的流量，因此可在泄压的同时防止蒸发温度过高而导致制冷装置100无法降温。本发明一方面使第一冷媒管路连通了高压管路和低压管路，防止排气压力超过报警值，另一方面控制部分热气进入蒸发器120内，可以与蒸发器120内的循环液换热，快速的将低压侧的制冷剂液体气化，减少压缩机130液击风险，即便启动时制冷装置100低压侧已经存在大量液体，也不会出现压缩机130液击或高压报警的问题。
本实施例温控***启动时，可以有效防止停机时积存在蒸发器120及其出口管路内的液体冷媒短时间内大量涌入压缩机130内，改善温控装置启动时的状态。同时，优化了温控***启动时的控制逻辑，在低压侧存在大量液体制冷剂的情况下减少排气压力过高和压缩机130液击的风险。
本实施例中，开启第一阀体170持续运行第一预设时间后，控制压缩机130内排出适量的高压制冷剂气体通过第一阀体170回到蒸发器120内，降低高压压力，减少压力过载报警的情况发生，而后关闭第一阀体170，即当温控***在运行状态时，第一阀体170保持关闭。温控***的制冷装置100进入常规的制冷运行模式，压缩机130排出的高压制冷剂进入冷凝器110冷却降温后再进入蒸发器120的吸热通路。
本实施例中，第一预设时间可根据温控***的装置配置及循环装置200的循环液出口温度值的设定值不同进行相应的调试确定。
如图2所示，根据本发明的一个实施例，本发明的温控***的控制方法还包括：
S100，获取温控***由运行状态进入停机状态的指令；
S200，确定温控***未发出报警信息或温控***发出的报警信息允许压缩机130继续运行；
S300，关闭连接于蒸发器120的吸热通路与冷凝器110的放热通路之间的第二冷媒管路上的第二阀体150，停止循环装置200的运行；
S400，保持压缩机130的运行状态，开启第一阀体170；
S500，停止压缩机130的运行，保持开启第一阀体170；
S600，关闭第一阀体170。
本实施例中，在温控***保持正常运行状态时，控制温控***由运行状态进入停机状态，进而控制压缩机130与第一阀体170的状态，解决温控***停机时及停机后制冷剂迁移问题，进而改善温控装置启动时的状态。
当温控***由运行状态进入停机状态时，同时检测温控***的报警状态，当确定无报警信息或报警信息允许压缩机130继续运行时，关闭制冷装置100的第二阀体150，循环装置200的循环泵220停止运行；压缩机130保持运行状态，开启第一阀体170，持续此状态运行后，压缩机130停机，再持续运行后，第一阀体170关闭。由此，该控制模式下，温控***停机后，压缩机130与第一阀体170均开启的时间内，压缩机130的高温制冷剂排气持续通过第一阀体170大量进入蒸发器120的吸热通道内与放热通道内的循环液换热，同时由于循环泵220已停机，蒸发器120内的循环液不流动，所以制冷剂热气可使蒸发器120内循环液温度快速提升。然后，当压缩机130停机后，第一阀体170仍保持开启状态，排气段热气持续进入低压侧蒸发器120内，使第二阀体150前后压力平衡。因此，温控***停机时间内不会有大量制冷剂迁移进入蒸发器120。
本发明相较于现有技术，可以有效防止温控***停机时冷媒迁移至蒸发器120和压缩机130内，改善温控***启动时的状态。确定温控***收到停机指令进入停机状态后，压缩机130延迟停机，第一阀体170延迟关闭，使蒸发器120内温度升高，并且使第二阀体150前后压力趋于平衡，进而使高温测制冷剂不向低温侧发生迁移。本发明根据温控***的停机状态和报警信息状态，确定压缩机130的启停和第一阀体170的开闭，从而解决温控***停机后制冷剂迁移问题，改善温控***启动时的状态。
根据本发明提供的一个实施例，在S400，保持压缩机130的运行状态，开启第一阀体170的步骤后，还包括：
S401，持续运行第二预设时间，或检测到蒸发器120内循环液温度升高至预设温度。
本实施例中，保持压缩机130的运行状态，开启第一阀体170，持续此状态运行第二预设时间，可使压缩机130的高温制冷剂排气持续通过第一阀体170大量进入蒸发器120的吸热通道内与放热通道内的循环液换热，制冷剂热气可使蒸发器120内循环液温度快速提升，蒸发器120内循环液温度升高至预设温度，或运行第二预设时间后，停止压缩机130的运行，保持第一阀体170的开启状态。
其中，第二预设时间和预设温度可根据温控***的装置配置及循环装置200的循环液出口温度值的设定值不同进行相应的调试确定。
根据本发明提供的一个实施例，在S500，停止压缩机130的运行，保持开启第一阀体170的步骤后，还包括：
S501，持续运行第三预设时间，直至第二阀体150的两端压力平衡。
本实施例中，停止压缩机130的运行，保持第一阀体170的开启状态，持续此状态运行第三预设时间，可使高温制冷剂热气持续进入低压侧蒸发器120内，使第二阀体150所处冷媒管路前后压力平衡，温控***停机时间内不会有大量制冷剂迁移进入蒸发器120。运行第二预设时间后，关闭第一阀体170。
其中，第三预设时间根据温控***的装置配置及循环装置200的循环液出口温度值的设定值不同进行相应的调试确定。
根据本发明提供的一个实施例，在S100，获取温控***由运行状态进入停机状态的步骤后，还包括：
S201，确定温控***发出的报警信息不允许压缩机130继续运行；
S202，关闭第二阀体150，停止循环装置200和压缩机130的运行；
S203，开启第一阀体170，保持至机台断电或下次开机。
本实施例中，当温控***由运行状态进入停机状态时，同时检测到温控***存在报警信息，且报警信息中存在不允许启动压缩机130时，关闭第二阀体150，循环装置200的循环泵220停止运行，压缩机130停机；开启第一阀体170并保持至机台断电或下次开机。由此，该控制模式下，温控***停机，压缩机130也随之停机后，第二阀体15关闭，第一阀体170保持开启状态，使第二阀体150在冷媒管路上前后的压力保持平衡，进而在温控***长期停机的过程中，制冷剂液体无法通过第一阀体170迁徙到低压侧蒸发器120内。在温控***的布局中，控制排气管路上热气分支位置点高于冷凝器110，当制冷剂通过第一冷媒管路迁徙时，主要是以气体形式通过第一阀体170，相较于以液体形式通过第二阀体150，在蒸发器120内积存的量会比较少。
本实施例根据温控***的停机状态和报警信息状态，确定压缩机130的启停和第一阀体170的开闭，相较于现有技术，可以有效防止停机时液体冷媒迁移至蒸发器120和压缩机130内，改善温控***启动时的状态。
本发明实施例还提供一种控制***，应用如上述实施例的温控***的控制方法对温控***进行控制，包括启停控制器、报警信息检测器和控制器；启停控制器适于获取温控***启停状态的转换指令；报警信息检测器适于判断温控***是否发出报警信息，或温控***发出允许压缩机130继续运行的报警信息；控制器适于开启连接于压缩机130的出口与蒸发器120的吸热通路的入口之间的第一冷媒管路180上的第一阀体170；控制持续运行第一预设时间后，关闭第一阀体170。
本实施例中，控制***用于防止温控***停机后冷媒迁移，启停控制器检测温控***的状态，温控***的状态可分为运行状态和停机状态，报警信息检测器检测温控***的报警状态，并且当有报警信息存在时，根据报警信息类型判定是否允许压缩机130运行，控制器接收启停控制器和报警信息检测器的信号，根据获取到的信号处理生成对应的控制方案，对温控***中压缩机130、循环泵220、第一阀体170和第二阀体150进行启停控制。
如图3所示，本发明实施例还提供一种温控***，应用上的防止停机后冷媒迁移的控制方法进行控制，包括制冷装置100和循环装置200，制冷装置100包括冷凝器110的放热通路、蒸发器120的吸热通路和压缩机130依次连通形成的制冷回路，冷凝器110的放热通路与蒸发器120的吸热通路连通的第二冷媒管路上设有第二阀体150，压缩机130的出口与蒸发器120的放热通路的入口通过第一冷媒管路180连通，第一冷媒管路180上沿制冷剂流动方向依次设有第一阀体170和毛细管190；蒸发器120的放热通路与循环装置200连通形成循环液的循环回路。
本实施例中，制冷装置100主要包含压缩机130、冷凝器110、阀体150、蒸发器120及其连接的第一冷媒管路180和第二冷媒管路，循环装置200主要包含水箱210、循环泵220、加热器、温度传感器240、负载部件230及其连接的循环液管路。温控***为负载部件230持续提供恒定温度的循环液，即控制温度传感器240处的温度恒定。根据温度传感器240检测的循环装置200的循环液出口的温度值和设定值的差值，使用PID控制算法调节第二阀体150的开度，通过控制第二阀体150的低温制冷剂液体的流量，实现蒸发器120内换热量的灵敏调节。第一冷媒管路180上依次设置第一阀体170和毛细管190，改善温控***启动时的状态，由于毛细管190控制通过第一冷媒管路180的流量，因此在可泄压的同时防止蒸发温度过高而导致制冷装置100无法降温。
使用时，上述第一阀体170和第二阀体150可采用电子膨胀阀，或是截止阀、电动阀、电磁阀或其他形式可通断的阀类。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1.一种温控***的控制方法，其特征在于：包括：
获取温控***由停机状态进入运行状态的指令；
开启压缩机和循环装置；
开启连接于压缩机的出口与蒸发器的吸热通路的入口之间的第一冷媒管路上的第一阀体；
持续运行第一预设时间后，关闭第一阀体。
2.根据权利要求1所述的温控***的控制方法，其特征在于：还包括：
获取温控***由运行状态进入停机状态的指令；
确定温控***未发出报警信息或温控***发出的报警信息允许压缩机继续运行；
关闭连接于蒸发器的吸热通路与冷凝器的放热通路之间的第二冷媒管路上的第二阀体，停止循环装置的运行；
保持压缩机的运行状态，开启第一阀体；
停止压缩机的运行，保持开启第一阀体；
关闭第一阀体。
3.根据权利要求2所述的温控***的控制方法，其特征在于：在所述保持压缩机的运行状态，开启第一阀体的步骤后，还包括：
持续运行第二预设时间，或检测到蒸发器内循环液温度升高至预设温度。
4.根据权利要求3所述的温控***的控制方法，其特征在于：在所述停止压缩机的运行，保持开启第一阀体的步骤后，还包括：
持续运行第三预设时间，直至第二阀体的两端压力平衡。
5.根据权利要求2所述的温控***的控制方法，其特征在于：在所述获取温控***由运行状态进入停机状态的步骤后，还包括：
确定温控***发出的报警信息不允许压缩机继续运行；
关闭第二阀体，停止循环装置和压缩机的运行；
开启第一阀体，保持至机台断电或下次开机。
6.一种控制***，其特征在于：应用如权利要求1至5任意一项所述的温控***的控制方法对温控***进行控制，包括：
启停控制器，适于获取温控***启停状态的转换指令；
报警信息检测器，适于判断温控***是否发出报警信息，或温控***发出允许压缩机继续运行的报警信息；
控制器，适于开启连接于压缩机的出口与蒸发器的吸热通路的入口之间的第一冷媒管路上的第一阀体；控制持续运行第一预设时间后，关闭第一阀体。
7.一种温控***，其特征在于，应用上述如权利要求1至5任意一项所述的温控***的控制方法进行控制，包括制冷装置和循环装置，所述制冷装置包括冷凝器的放热通路、蒸发器的吸热通路和压缩机依次连通形成的制冷回路，所述冷凝器的放热通路与所述蒸发器的吸热通路连通的第二冷媒管路上设有第二阀体，所述压缩机的出口与所述蒸发器的放热通路的入口通过所述第一冷媒管路连通，所述第一冷媒管路上沿制冷剂流动方向依次设有第一阀体和毛细管；所述蒸发器的放热通路与所述循环装置连通形成循环液的循环回路。
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