制冷系统性能测试装置及制冷系统性能测试系统的制作方法

1.本实用新型涉及制冷系统的性能测试领域，特别是涉及一种制冷系统性能测试装置及制冷系统性能测试系统。


背景技术：

2.在半导体制造技术领域，制冷系统的制冷能力和稳定性对电子元件性能测试的稳定性和测试精度具有较大影响。
3.在制冷系统制造完成后，通常会对制冷系统的制冷能力进行测试，以保证制冷系统到达使用需求。通常对制冷系统增加外部负载，通过观察制冷系统进出口的温度来检验冷媒系统的制冷能力是否达标。但是，上述测试方法无法准确测算出制冷系统的制冷量，从而定量评估制冷系统的制冷能力。


技术实现要素：

4.有鉴于此，有必要提供一种制冷系统性能测试装置及制冷系统性能测试系统，解决现有的制冷系统测试装置无法准确测算出制冷系统的制冷量，从而定量评估制冷系统的制冷能力的问题。
5.本实用新型提供一种制冷系统性能测试装置，包括第一热交换模块、加热模块、控制模块和第一温度传感器。第一热交换模块用于连接制冷设备，且第一热交换模块能够与制冷设备输出的冷媒发生热交换。加热模块连接第一热交换模块，且加热模块能够与第一热交换模块发生热交换。控制模块电连接加热模块，以控制加热模块的加热功率。第一温度传感器连接第一热交换模块，以测量第一热交换模块的温度。
6.于本实用新型的一实施例中，控制模块包括温度控制器和继电器，加热模块通过继电器连接电源，温度控制器电连接继电器；温度控制器能够向继电器输出占空比信号，以控制继电器的通断时间。如此设置，有利于提高控制模块的控制精度。
7.于本实用新型的一实施例中，加热模块包括多根加热棒，第一热交换模块的材质为导热材料，且第一热交换模块对应加热棒设有加热槽，加热棒装设于加热槽内。如此设置，有利于提高加热模块的加热效率，降低加热模块的结构复杂程度。
8.于本实用新型的一实施例中，第一温度传感器为贴片式传感器，且第一温度传感器安装于第一热交换模块的表面；及/或，第一温度传感器为圆柱式传感器，且第一温度传感器安装于加热槽内。如此，有利于提高第一温度传感器的测量精度。
9.于本实用新型的一实施例中，多个加热槽均匀分布于第一热交换模块的两侧。如此，有利于确保第一热交换模块受热均匀。
10.于本实用新型的一实施例中，第一热交换模块的材质为导热材料，且第一热交换模块内设有换热通道，换热通道两端的开口分别用于流入冷媒和流出冷媒。如此设置，有利于提高第一热交换模块与制冷设备输入冷媒的热交换效率。
11.于本实用新型的一实施例中，制冷系统性能测试装置还包括第二热交换模块、流
体输出模块和第二温度传感器。第二热交换模块用于连接制冷设备，且第二热交换模块能够与制冷设备输出的冷媒发生热交换。流体输出模块连接第二热交换模块，且流体输出模块输出的流体介质能够从第二热交换模块的入口端进入第二热交换模块的出口端，并与第二热交换模块发生热交换。第二温度传感器分别设于第二热交换模块的入口端和出口端，以分别检测从入口端进入第二热交换模块的流体介质的温度和从出口端离开第二热交换模块的流体介质的温度。
12.于本实用新型的一实施例中，第二热交换模块包括换热器，第二热交换模块通过换热器与流体介质发生热交换，且换热器用于与制冷设备输出的冷媒发生热交换。如此设置，有利于提高第二热交换模块的换热效率。
13.于本实用新型的一实施例中，流体输出模块包括压缩气源、减压阀和流量计。压缩气源用于提供压缩气体。减压阀连接压缩气源，用于减小压缩气体的气压，流量计设于减压阀与第二热交换模块之间，用于检测气体流量。
14.本实用新型还提供一种制冷系统性能测试系统，该制冷系统性能测试系统包括制冷设备、机架以及以上任意一个实施例所述的制冷系统性能测试装置，多个制冷系统性能测试装置安装于机架上。
15.本实用新型提供的制冷系统性能测试装置及制冷系统性能测试系统，由于制冷设备和加热模块均能和第一热交换模块发生热交换，且第一温度传感器能够测量第一热交换模块的温度。因此，可使制冷设备和加热模块同步与第一热交换模块进行热交换，并通过控制模块实时调节加热模块的加热功率，最终使得第一温度传感器测得的第一热交换模块的温度保持在一恒定值。此时，加热模块产生的热量与制冷设备输出的冷媒发生热平衡，也即，通过加热模块加热功率的大小便可测算出制冷设备的制冷量。显然，本实用新型提供的制冷系统性能测试装置能够准确测算出制冷系统的制冷量，从而定量评估制冷系统的制冷能力。
附图说明
16.图1为本实用新型一实施例的制冷系统性能测试系统的结构示意图一；
17.图2为本实用新型一实施例的制冷系统性能测试系统的结构示意图二；
18.图3为本实用新型一实施例的制冷系统性能测试系统的电路图；
19.图4为本实用新型一实施例的制冷系统性能测试装置的局部结构分解图一；
20.图5为本实用新型一实施例的制冷系统性能测试装置的局部结构分解图二。
21.附图标记：100、制冷设备；200、机架；201、安装板；300、管道；301、接头；400、电源；401、空开；500、工控机；600、干燥器；700、冷水机；1、第一热交换模块；11、加热槽；12、换热通道；13、支撑架；2、加热模块；21、加热棒；3、控制模块；31、继电器；32、温度控制器；4、第一温度传感器；5、第二热交换模块；51、换热器；52、保护罩；6、第二温度传感器；7、流体输出模块；71、减压阀；72、流量计。
具体实施方式
22.下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不
是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。
23.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
24.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
25.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
26.在本实用新型中，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。
27.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
28.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
29.请参阅图1-图2，本实用新型提供一种制冷系统性能测试系统，该制冷系统性能测试系统包括制冷设备100、机架200以及一个多个安装于所述机架200上的制冷系统性能测试装置。具体地，制冷设备100连接有冷水机700，冷水机700用于向制冷设备100提供冷媒。机架200为具有多层安装板201的柜体，每一层安装板201均安装有一定数量的制冷系统性能测试装置，每一个制冷系统性能测试装置均为独立工作。并且，制冷系统性能测试装置通过管道300连通制冷设备100，制冷设备100输出的冷媒通过管道300进入制冷系统性能测试装置，且冷媒从管道300回流至制冷设备100。管道300通常为铜管，管道300的连接处设有接头301，如此，通过设置接头301，有利于管道300的拆装并能够提高管道300的连接牢固程
度。
30.如图3-图4所示，本实用新型提供一种制冷系统性能测试装置，该制冷系统性能测试装置包括第一热交换模块1、加热模块2、控制模块3和第一温度传感器4。第一热交换模块1用于连接制冷设备100，且第一热交换模块1能够与制冷设备100输出的冷媒发生热交换。加热模块2连接第一热交换模块1，且加热模块2能够与第一热交换模块1发生热交换。控制模块3电连接加热模块2，以控制加热模块2的加热功率。第一温度传感器4连接第一热交换模块1，以测量第一热交换模块1的温度。
31.由于制冷设备100和加热模块2均能和第一热交换模块1发生热交换，且第一温度传感器4能够测量第一热交换模块1的温度。因此，可使制冷设备100和加热模块2同步与第一热交换模块1进行热交换，并通过控制模块3实时调节加热模块2的加热功率，最终使得第一温度传感器4测得的第一热交换模块1的温度保持在一恒定值。此时，加热模块2产生的热量与制冷设备100输出的冷媒发生热平衡，也即，通过加热模块2加热功率的大小便可测算出制冷设备100的制冷量。显然，本实用新型提供的制冷系统性能测试装置能够准确测算出制冷系统的制冷量，从而定量评估制冷系统的制冷能力。并且，制冷系统的制冷量越稳定，第一温度传感器4显示的温度值越稳定。因此，通过第一温度传感器4显示的温度值的稳定性，便可测出制冷系统的运行稳定性。综上可知，本实用新型提供的制冷系统性能测试装置解决了现有的制冷系统测试装置无法准确测算出制冷系统的制冷量，从而定量评估制冷系统的制冷能力的问题。
32.为了提高控制模块3的控制精度，在一实施例中，如图3所示，控制模块3包括继电器31，加热模块2通过继电器31连接电源400，电源400设有空开401。并且，控制模块3还包括温度控制器32，温度控制器32电连接继电器31，温度控制器32通过向继电器31输出占空比信号来控制继电器31的通断时间。“占空比”是指在一个脉冲循环内，通电时间相对于总时间所占的比例。继电器31处于导通状态时，加热模块2处于工作状态且会产生加热功率，而继电器31处于断开状态时，加热模块2处于关闭状态且不会产生加热功率。因此，温度控制器32向继电器31输出占空比信号，便可控制继电器31的通断时间，进而控制加热模块2的加热功率。定义预定时间段t内，加热模块2的占空比定义为m，而加热模块2的加热功率定义为p，加热模块2产生总热量定义为q，则由公式q＝p*m*t便可计算得出预定时间t内，加热模块2产生的总热量。
33.进一步地，继电器31可选用固态继电器，固态继电器是一种全部由固态电子元件组成的无触点开关器件，固态继电器利用电子元件(如开关三极管和双向可控硅等)半导体器件的开关特性，可达到无触点无火花地接通和断开电路的目的。因而，固态继电器具有非常高的可靠性。
34.更进一步地，如图1-图2所示，温度控制器32连接工控机500，有利于操作人员操作工控机500对温度控制器32发出控制指令。工控机500通常设置于机架200的最顶端，如此，便于操作人员操作工控机500。
35.为了提高加热模块2的加热效率，降低加热模块2的结构复杂程度。在一实施例中，如图4所示，加热模块2包括多根加热棒21，第一热交换模块1的材质为导热材料，且第一热交换模块1对应加热棒21设有加热槽11，加热棒21装设于加热槽11内。加热棒21可以直接对导热材料进行加热，极大地提升了加热模块2的加热效率。并且，加热棒21可直接设置在加
热槽11内，大大降低了加热模块2与第一热交换模块1的装配难度。具体地，加热棒21的额定功率为200w，继电器31分别电连接多根加热棒21，并同时控制所有加热棒21的开启和关闭。
36.为了提高加热棒21的安装牢固程度，加热棒21表面涂布有导热硅胶并粘接于加热槽11的内表面。导热硅胶具有较强的导热能力，有利于减小加热棒21产生的热量的损失。
37.进一步地，加热棒21的主要工作原理为将电能转化为热能，加热棒21的材质可以是玻璃、不锈钢、石英或者陶瓷。为了降低制冷系统性能测试装置的制造成本，且保证第一热交换模块1具有较高的导热率，第一热交换模块1通常为金属块，例如铝块、铜块或者不锈钢块，但不限于此，在此不一一列举。并且，金属块通过浇注或者车削加工的方式加工出加热槽11，加热棒21可直接插入加热槽11中对金属块进行加热。其中，为了便于加热棒21的安装固定，加热槽11可以设置成圆孔状。
38.更进一步地，如图4所示，第一热交换模块1的底部设有支撑架13，多个支撑架13分布于第一热交换模块1底部的不同位置处，有利于第一热交换模块1与安装板201保持一定的距离，避免第一热交换模块1产生的热量传递至安装板201而发生损失。
39.为了提高第一热交换模块1与制冷设备100输入冷媒的热交换效率。在一实施例中，如图4所示，第一热交换模块1内设有换热通道12，换热通道12两端的开口分别用于流入冷媒和流出冷媒。具体地，换热通道12呈u型，u型换热通道12的两端分别用于流入冷媒和流出冷媒。
40.为了提高第一温度传感器4的测量精度，在一实施例中，第一温度传感器4为贴片式传感器，且第一温度传感器4安装于第一热交换模块1的表面。当然，在另一实施例中，第一温度传感器4还可以是圆柱式传感器，且第一温度传感器4安装于加热槽11内。
41.为了保证第一热交换模块1受热均匀，一实施例中，如图4所示，多个加热槽11均匀分布于第一热交换模块1的两侧。具体地，第一热交换模块1为铝块，铝块上设有15个加热槽11，其中，7个加热槽11分布于铝块的一端，剩下的8个加热槽11分布于铝块的另一端。15个加热棒21分别对应设置于15个加热槽11内，并且，其中一个加热槽11内设有圆柱式温度传感器。当然，加热棒21以及对应的加热槽11还可以是其他数量，根据实际情况而定，在此不作限定。
42.在一实施例中，如图3和图5所示，制冷系统性能测试装置还包括第二热交换模块5、流体输出模块7和第二温度传感器6。第二热交换模块5用于连接制冷设备100，且第二热交换模块5能够与制冷设备100输出的冷媒发生热交换。流体输出模块7连接第二热交换模块5，且流体输出模块7输出的流体介质能够从第二热交换模块5的入口端进入第二热交换模块5的出口端，并与第二热交换模块5发生热交换。第二温度传感器6分别设于第二热交换模块5的入口端和出口端，以分别检测从入口端进入第二热交换模块5的流体介质的温度和从出口端离开第二热交换模块5的流体介质的温度。
43.第二热交换模块5能够与制冷设备100输出的冷媒发生热交换，因此，制冷设备100输出的冷媒会带走第二热交换模块5上的热量，使得第二热交换模块5的温度下降。而流体输出模块7输出的流体介质能够从第二热交换模块5的入口端进入第二热交换模块5的出口端，并与第二热交换模块5发生热交换。因此，流体输出模块7输出的流体介质在经过第二热交换模块5的过程中会将自身具有的热量部分传递至第二热交换模块5，直至流体介质与第二热交换模块5达到温度平衡状态。而第二热交换模块5的入口端和出口端均设有第二温度
传感器6，因此，第二温度传感器6能够分别检测从入口端进入第二热交换模块5的流体介质的温度和从出口端离开第二热交换模块5的流体介质的温度，从而计算得流体介质的温度差
△
t。而流体介质的体积v、流体介质的密度s，流体介质的比热容c均为已知量，因此，通过公式便可计算出流体介质被第二热交换模块5中和掉的热量q＝c*s*v*
△
t。根据上述公式可知，
△
t越大，则流体介质被第二热交换模块5中和掉的热量q越多，代表制冷设备100的制冷能力越强。
44.为了提高第二热交换模块5的换热效率，在一实施例中，如图5所示，第二热交换模块5包括换热器51，第二热交换模块5通过换热器51与流体介质发生热交换，且换热器51用于与制冷设备100输出的冷媒发生热交换。具体地，换热器51连接有干燥器600，且换热器51为板式换热器。板式换热器的体积较小，有利于减小换热器51所占空间，提高整个制冷系统性能测试装置的结构紧凑程度。为了保护换热器51，通常会在换热器51的外侧套设一保护罩52。
45.为了提供稳定的流体介质，在一实施例中，如图1和图2所示，流体输出模块7包括压缩气源(图未示)、减压阀71和流量计72。压缩气源用于提供压缩气体。减压阀71连接压缩气源，用于减小压缩气体的气压，流量计72设于减压阀71与第二热交换模块5之间，用于检测气体流量。压缩气源提供的压缩气体通过减压阀71截流减压之后通过管道300输送至第二热交换模块5，并且，设于减压阀71与第二热交换模块5之间的流量计72能够检测出气体流量的大小。压缩气体来源广泛且使用成本较低，通过减压后的压缩气体简介测算制冷设备100的制冷能力，有利于降低制冷系统性能测试装置的制造成本。
46.在其他实施例中，流体输出模块7还可以通过气泵(图未示)直接从大气中获取气体作为流体介质，并且，使用后的气体可直接排放至大气中，如此，进一步降低了制冷系统性能测试装置的制造成本。
47.以上所述实施方式的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施方式中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
48.本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上实施方式所作的适当改变和变化都落在本实用新型要求保护的范围内。

技术特征：
1.一种制冷系统性能测试装置，其特征在于，包括第一热交换模块(1)，用于连接制冷设备(100)，且所述第一热交换模块(1)能够与制冷设备(100)输出的冷媒发生热交换；加热模块(2)，连接所述第一热交换模块(1)，且所述加热模块(2)能够与所述第一热交换模块(1)发生热交换；控制模块(3)，电连接所述加热模块(2)，以控制所述加热模块(2)的加热功率；以及第一温度传感器(4)，连接所述第一热交换模块(1)，以测量所述第一热交换模块(1)的温度。2.根据权利要求1所述的制冷系统性能测试装置，其特征在于，所述控制模块(3)包括温度控制器(32)和继电器(31)，所述加热模块(2)通过所述继电器(31)连接电源(400)，所述温度控制器(32)电连接所述继电器(31)；所述温度控制器(32)能够向所述继电器(31)输出占空比信号，以控制所述继电器(31)的通断时间。3.根据权利要求1所述的制冷系统性能测试装置，其特征在于，所述加热模块(2)包括多根加热棒(21)，所述第一热交换模块(1)的材质为导热材料，且所述第一热交换模块(1)对应所述加热棒(21)设有加热槽(11)，所述加热棒(21)装设于所述加热槽(11)内。4.根据权利要求3所述的制冷系统性能测试装置，其特征在于，所述第一温度传感器(4)为贴片式传感器，且所述第一温度传感器(4)安装于所述第一热交换模块(1)的表面；及/或，所述第一温度传感器(4)为圆柱式传感器，且所述第一温度传感器(4)安装于所述加热槽(11)内。5.根据权利要求3所述的制冷系统性能测试装置，其特征在于，多个所述加热槽(11)均匀分布于所述第一热交换模块(1)的两侧。6.根据权利要求1所述的制冷系统性能测试装置，其特征在于，所述第一热交换模块(1)的材质为导热材料，且所述第一热交换模块(1)内设有换热通道(12)，所述换热通道(12)两端的开口分别用于流入冷媒和流出冷媒。7.根据权利要求1所述的制冷系统性能测试装置，其特征在于，还包括第二热交换模块(5)，用于连接制冷设备(100)，且所述第二热交换模块(5)能够与制冷设备(100)输出的冷媒发生热交换；流体输出模块(7)，连接所述第二热交换模块(5)，且所述流体输出模块(7)输出的流体介质能够从所述第二热交换模块(5)的入口端进入所述第二热交换模块(5)的出口端，并与所述第二热交换模块(5)发生热交换；以及第二温度传感器(6)，分别设于所述第二热交换模块(5)的入口端和出口端，以分别检测从入口端进入所述第二热交换模块(5)的流体介质的温度和从出口端离开所述第二热交换模块(5)的流体介质的温度。8.根据权利要求7所述的制冷系统性能测试装置，其特征在于，所述第二热交换模块(5)包括换热器(51)，所述第二热交换模块(5)通过所述换热器(51)与所述流体介质发生热交换，且所述换热器(51)用于与制冷设备(100)输出的冷媒发生热交换。9.根据权利要求7所述的制冷系统性能测试装置，其特征在于，所述流体输出模块(7)包括压缩气源，用于提供压缩气体；
减压阀(71)，连接所述压缩气源，用于减小压缩气体的气压；以及流量计(72)，设于所述减压阀(71)与所述第二热交换模块(5)之间，用于检测气体流量。10.一种制冷系统性能测试系统，其特征在于，包括制冷设备(100)、机架(200)以及如权利要求1-9任意一项所述的制冷系统性能测试装置，多个所述制冷系统性能测试装置安装于所述机架(200)上。

技术总结
本实用新型涉及一种制冷系统性能测试装置及制冷系统性能测试系统，该制冷系统性能测试装置包括第一热交换模块、加热模块、控制模块和第一温度传感器。第一热交换模块用于连接制冷设备，且第一热交换模块能够与制冷设备输出的冷媒发生热交换。加热模块连接第一热交换模块，且加热模块能够与第一热交换模块发生热交换。控制模块电连接加热模块，以控制加热模块的加热功率。第一温度传感器连接第一热交换模块，以测量第一热交换模块的温度。本实用新型提供的制冷系统性能测试装置解决了现有的制冷系统测试装置无法准确测算出制冷系统的制冷量，从而定量评估制冷系统的制冷能力的问题。题。题。


技术研发人员：梁欣 高靖武 邱国志
受保护的技术使用者：杭州长川智能制造有限公司
技术研发日：2021.09.28
技术公布日：2022/5/25