调温系统技术方案

调温系统具有：第1制冷机单元(10)；第2制冷机单元(40)；第1流体流通装置(20)，其使由第1制冷机单元(10)冷却的第1流体流通；第2流体流通装置(60)，其使由第2制冷机单元(40)冷却的第2流体流通；以及阀单元(80)，其使第1流体或第2流体流出。第1制冷机单元(10)在中温侧制冷机中具有中温侧第1膨胀阀(203)和中温侧第2膨胀阀(223)，通过与中温侧第2膨胀阀(223)对应的中温侧第2蒸发器(224)和低温侧制冷机的低温侧冷凝器(302)构成级联冷凝器。而且，第1流体在被与中温侧第1膨胀阀(203)对应的中温侧第1蒸发器(204)冷却之后，被低温侧制冷机的低温侧蒸发器(304)冷却。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】调温系统
本专利技术的实施方式涉及通过热泵式的制冷装置对流体进行冷却，并通过冷却后的流体对温度控制对象进行温度控制的调温系统。
技术介绍
JP2014-97156公开了三元制冷装置。三元制冷装置具有高温侧制冷机、中温侧制冷机以及低温侧制冷机，该高温侧制冷机、该中温侧制冷机以及该低温侧制冷机分别具有压缩机、冷凝器、膨胀阀以及蒸发器，高温侧制冷机使高温侧制冷剂循环，中温侧制冷机使中温侧制冷剂循环，低温侧制冷机使低温侧制冷剂循环。在这样的三元制冷装置中，使高温侧制冷剂与中温侧制冷剂进行热交换的高中侧级联冷凝器(cascadecondenser)由高温侧制冷机的蒸发器和中温侧制冷机的冷凝器构成，使中温侧制冷剂与低温侧制冷剂进行热交换的中低侧级联冷凝器由中温侧制冷机的蒸发器和低温侧制冷机的冷凝器构成。而且，能够通过低温侧制冷机的蒸发器将温度控制对象的温度控制至极低的温度。另外，以往，公知有如下的调温系统：该调温系统通过上述那样的三元制冷装置的低温侧制冷机的蒸发器对不冻液等流体进行冷却，通过冷却后的流体对温度控制对象进行温度控制。在半导体制造装置的温度控制中有时使用这样的调温系统。伴随着近年来的半导体的微细化，半导体制造装置用的调温系统存在强烈要求进一步提高温度控制精度的趋势。
技术实现思路
专利技术要解决的课题三元制冷装置为了将温度控制对象稳定地冷却至目标冷却温度，有时在各制冷机中需要高性能的压缩机。特别是对于低温侧制冷机的压缩机，除了高性能之外，还会产生需要用于确保针对极低温的低温侧制冷剂的耐久性能(耐冷性能)的特殊构造的情况。因此，有时装置整体的尺寸会过度大型化，或者因难以购入压缩机而导致制造成本增加或产生工期延期。另一方面，利用被三元制冷装置冷却后的流体进行温度控制的调温系统有时被要求实施如下的运转模式：使温度控制对象反复成为极低温的温度(-70℃)和比该极低温的温度高某种程度的温度(例如，-20℃～20℃)，并且迅速地进行温度控制。在该情况下，通过进行三元制冷装置的冷温侧制冷机的蒸发器的制冷能力的调整和加热器对流体的加热等，能够应对该需求。但是，迅速性欠佳。本专利技术就是考虑了上述情况而完成的，其目的在于，提供能够容易且稳定地实现极低温的冷却，并且还能够迅速地实施包含极低温的温度区域的温度控制范围内的温差较大的温度控制的切换的调温系统。用于解决课题的手段本专利技术的一个实施方式是调温系统，其具有：第1制冷机单元；第2制冷机单元；第1流体流通装置，其使由所述第1制冷机单元冷却的第1流体流通；第2流体流通装置，其使由所述第2制冷机单元冷却的第2流体流通；以及阀单元，其从所述第1流体流通装置接受所述第1流体，并且从所述第2流体流通装置接受所述第2流体，使所述第1流体和所述第2流体中的任意流体选择性地流出，所述第1制冷机单元具有：高温侧制冷机，其具有高温侧制冷回路，该高温侧制冷回路由高温侧压缩机、高温侧冷凝器、高温侧膨胀阀以及高温侧蒸发器按照该顺序以使高温侧制冷剂循环的方式连接而成；中温侧制冷机，其具有中温侧制冷回路，并且具有级联用旁路回路，其中，该中温侧制冷回路由中温侧压缩机、中温侧冷凝器、中温侧第1膨胀阀以及中温侧第1蒸发器按照该顺序以使中温侧制冷剂循环的方式连接而成，该级联用旁路回路包含分支流路、中温侧第2膨胀阀以及中温侧第2蒸发器，该分支流路从所述中温侧制冷回路的所述中温侧冷凝器的下游侧且所述中温侧第1膨胀阀的上游侧的部分分支，与所述中温侧第1蒸发器的下游侧且所述中温侧压缩机的上游侧的部分连接，使从所述中温侧制冷回路分支的所述中温侧制冷剂流通，该中温侧第2膨胀阀设置于所述分支流路，该中温侧第2蒸发器在所述分支流路中设置于比所述中温侧第2膨胀阀靠下游侧的位置；以及低温侧制冷机，其具有低温侧制冷回路，该低温侧制冷回路由低温侧压缩机、低温侧冷凝器、低温侧膨胀阀以及低温侧蒸发器按照该顺序以使低温侧制冷剂循环的方式连接而成，所述高温侧制冷机的所述高温侧蒸发器和所述中温侧制冷机的所述中温侧冷凝器构成第1级联冷凝器，该第1级联冷凝器能够进行所述高温侧制冷剂与所述中温侧制冷剂的热交换，所述中温侧制冷机的所述中温侧第2蒸发器和所述低温侧制冷机的所述低温侧冷凝器构成第2级联冷凝器，该第2级联冷凝器能够进行所述中温侧制冷剂与所述低温侧制冷剂的热交换，所述第1制冷机单元在对所述第1流体进行冷却时，使所述中温侧第1膨胀阀和所述中温侧第2膨胀阀的双方为开状态，在通过所述中温侧制冷机的所述中温侧第1蒸发器对所述第1流体进行冷却之后，通过所述低温侧制冷机的所述低温侧蒸发器对所述第1流体进行冷却，所述第2制冷机单元具有第2侧制冷回路，该第2侧制冷回路由第2侧压缩机、第2侧冷凝器、第2侧膨胀阀以及第2侧蒸发器按照该顺序以使第2侧制冷剂循环的方式连接而成，所述第2制冷机单元通过所述第2侧蒸发器对所述第2流体进行冷却，所述低温侧制冷剂的沸点比所述第2侧制冷剂的沸点低。在上述调温系统中，由第1流体流通装置流通的第1流体在被中温侧制冷机的中温侧第1蒸发器冷却(预冷却)之后，被能够输出比中温侧第1蒸发器更大的制冷能力的低温侧制冷机的低温侧蒸发器冷却。由此，在实现将温度控制对象物(第1流体)冷却至目标的期望温度时，与在低温侧制冷机中采用了高性能的压缩机的单纯的三元制冷装置相比，更容易制作第1制冷机单元，具体而言，特别是能够使低温侧制冷机的低温侧压缩机简单化，因此能够容易且稳定地实现将温度控制对象冷却至被设定为极低温的温度区域的期望温度。另外，通过与第1制冷机单元不同的第2制冷机单元，将第2流体温度控制为比第1流体低的温度。而且，通过阀单元来选择性地切换分别被温度控制为不同温度的第1流体和第2流体并使其流出，从而能够迅速地实施包含极低温的温度区域的温度控制范围内的温差较大的温度控制的切换。因此，能够容易且稳定地实现极低温的冷却，进而能够迅速地实施包含极低温的温度区域的温度控制范围内的温差较大的温度控制的切换。在本专利技术的一个实施方式的调温系统中，也可以为，该调温系统还具有使冷却水流通的冷却水流通装置，所述冷却水流通装置具有从共同配管分支的第1冷却管和第2冷却管，所述高温侧冷凝器通过从所述第1冷却管流出的所述冷却水对所述高温侧制冷剂进行冷却，所述第2侧冷凝器通过从所述第2冷却管流出的所述冷却水对所述第2侧制冷剂进行冷却。在该结构中，通过使针对高温侧冷凝器和第2侧冷凝器的冷却系统通用化，能够抑制调温系统的复杂化和高成本化。在本专利技术的一个实施方式的调温系统中，也可以为，该调温系统还具有：第3制冷机单元；以及第3流体流通装置，其使由所述第3制冷机单元冷却的第3流体流通，所述第3制冷机单元具有第3侧制冷回路，该第3侧制冷回路由第3侧压缩机、第3侧冷凝器、第3侧膨胀阀以及第3侧蒸发器按照该顺序以使第3侧制冷剂循环的方式连接而成，所述第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种调温系统，其具有：/n第1制冷机单元；/n第2制冷机单元；/n第1流体流通装置，其使由所述第1制冷机单元冷却的第1流体流通；/n第2流体流通装置，其使由所述第2制冷机单元冷却的第2流体流通；以及/n阀单元，其从所述第1流体流通装置接受所述第1流体，并且从所述第2流体流通装置接受所述第2流体，使所述第1流体和所述第2流体中的任意流体选择性地流出，/n所述第1制冷机单元具有：/n高温侧制冷机，其具有高温侧制冷回路，该高温侧制冷回路由高温侧压缩机、高温侧冷凝器、高温侧膨胀阀以及高温侧蒸发器按照该顺序以使高温侧制冷剂循环的方式连接而成；/n中温侧制冷机，其具有中温侧制冷回路，并且具有级联用旁路回路，其中，该中温侧制冷回路由中温侧压缩机、中温侧冷凝器、中温侧第1膨胀阀以及中温侧第1蒸发器按照该顺序以使中温侧制冷剂循环的方式连接而成，该级联用旁路回路包含分支流路、中温侧第2膨胀阀以及中温侧第2蒸发器，该分支流路从所述中温侧制冷回路的所述中温侧冷凝器的下游侧且所述中温侧第1膨胀阀的上游侧的部分分支，与所述中温侧第1蒸发器的下游侧且所述中温侧压缩机的上游侧的部分连接，使从所述中温侧制冷回路分支的所述中温侧制冷剂流通，该中温侧第2膨胀阀设置于所述分支流路，该中温侧第2蒸发器在所述分支流路中设置于比所述中温侧第2膨胀阀靠下游侧的位置；以及/n低温侧制冷机，其具有低温侧制冷回路，该低温侧制冷回路由低温侧压缩机、低温侧冷凝器、低温侧膨胀阀以及低温侧蒸发器按照该顺序以使低温侧制冷剂循环的方式连接而成，/n所述高温侧制冷机的所述高温侧蒸发器和所述中温侧制冷机的所述中温侧冷凝器构成第1级联冷凝器，该第1级联冷凝器能够进行所述高温侧制冷剂与所述中温侧制冷剂的热交换，/n所述中温侧制冷机的所述中温侧第2蒸发器和所述低温侧制冷机的所述低温侧冷凝器构成第2级联冷凝器，该第2级联冷凝器能够进行所述中温侧制冷剂与所述低温侧制冷剂的热交换，/n所述第1制冷机单元在对所述第1流体进行冷却时，使所述中温侧第1膨胀阀和所述中温侧第2膨胀阀的双方为开状态，在通过所述中温侧制冷机的所述中温侧第1蒸发器对所述第1流体进行冷却之后，通过所述低温侧制冷机的所述低温侧蒸发器对所述第1流体进行冷却，/n所述第2制冷机单元具有第2侧制冷回路，该第2侧制冷回路由第2侧压缩机、第2侧冷凝器、第2侧膨胀阀以及第2侧蒸发器按照该顺序以使第2侧制冷剂循环的方式连接而成，所述第2制冷机单元通过所述第2侧蒸发器对所述第2流体进行冷却，/n所述低温侧制冷剂的沸点比所述第2侧制冷剂的沸点低。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181107 JP PCT/JP2018/041324;20181227 JP PCT/JP201.一种调温系统，其具有：
第1制冷机单元；
第2制冷机单元；
第1流体流通装置，其使由所述第1制冷机单元冷却的第1流体流通；
第2流体流通装置，其使由所述第2制冷机单元冷却的第2流体流通；以及
阀单元，其从所述第1流体流通装置接受所述第1流体，并且从所述第2流体流通装置接受所述第2流体，使所述第1流体和所述第2流体中的任意流体选择性地流出，
所述第1制冷机单元具有：
高温侧制冷机，其具有高温侧制冷回路，该高温侧制冷回路由高温侧压缩机、高温侧冷凝器、高温侧膨胀阀以及高温侧蒸发器按照该顺序以使高温侧制冷剂循环的方式连接而成；
中温侧制冷机，其具有中温侧制冷回路，并且具有级联用旁路回路，其中，该中温侧制冷回路由中温侧压缩机、中温侧冷凝器、中温侧第1膨胀阀以及中温侧第1蒸发器按照该顺序以使中温侧制冷剂循环的方式连接而成，该级联用旁路回路包含分支流路、中温侧第2膨胀阀以及中温侧第2蒸发器，该分支流路从所述中温侧制冷回路的所述中温侧冷凝器的下游侧且所述中温侧第1膨胀阀的上游侧的部分分支，与所述中温侧第1蒸发器的下游侧且所述中温侧压缩机的上游侧的部分连接，使从所述中温侧制冷回路分支的所述中温侧制冷剂流通，该中温侧第2膨胀阀设置于所述分支流路，该中温侧第2蒸发器在所述分支流路中设置于比所述中温侧第2膨胀阀靠下游侧的位置；以及
低温侧制冷机，其具有低温侧制冷回路，该低温侧制冷回路由低温侧压缩机、低温侧冷凝器、低温侧膨胀阀以及低温侧蒸发器按照该顺序以使低温侧制冷剂循环的方式连接而成，
所述高温侧制冷机的所述高温侧蒸发器和所述中温侧制冷机的所述中温侧冷凝器构成第1级联冷凝器，该第1级联冷凝器能够进行所述高温侧制冷剂与所述中温侧制冷剂的热交换，
所述中温侧制冷机的所述中温侧第2蒸发器和所述低温侧制冷机的所述低温侧冷凝器构成第2级联冷凝器，该第2级联冷凝器能够进行所述中温侧制冷剂与所述低温侧制冷剂的热交换，
所述第1制冷机单元在对所述第1流体进行冷却时，使所述中温侧第1膨胀阀和所述中温侧第2膨胀阀的双方为开状态，在通过所述中温侧制冷机的所述中温侧第1蒸发器对所述第1流体进行冷却之后，通过所述低温侧制冷机的所述低温侧蒸发器对所述第1流体进行冷却，
所述第2制冷机单元具有第2侧制冷回路，该第2侧制冷回路由第2侧压缩机、第2侧冷凝器、第2侧膨胀阀以及第2侧蒸发器按照该顺序以使第2侧制冷剂循环的方式连接而成，所述第2制冷机单元通过所述第2侧蒸发器对所述第2流体进行冷却，
所述低温侧制冷剂的沸点比所述第2侧制冷剂的沸点低。


2.根据权利要求1所述的调温系统，其中，
该调温系统还具有使冷却水流通的冷却水流通装置，
所述冷却水流通装置具有从共同配管分支的第1冷却管和第2冷却管，
所述高温侧冷凝器通过从所述第1冷却管流出的所述冷却水对所述高温侧制冷剂进行冷却，
所述第2侧冷凝器通过从所述第2冷却管流出的所述冷却水对所述第2侧制冷...

【专利技术属性】
技术研发人员：山胁正胜，上田祯一郎，小野茂彦，市山亮二，
申请(专利权)人：伸和控制工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：日本;JP