CN101120218B - 利用混合惰性成份制冷剂的制冷循环 - Google Patents

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Abstract

这份公开指向包括第一制冷循环和第二制冷循环的冷却系统。第一制冷循环有第一制冷剂，第二制冷循环有包括深冷成份混合物的第二制冷剂。这份公开也指向包括第一制冷循环和第二制冷循环的冷却系统。第一制冷循环有第一制冷剂。第二制冷循环有包括非活性成份的第二制冷剂。第二制冷剂不含全氟烃、全氯氟烃和烃。至少一部分第二制冷剂在第二制冷剂循环中被冷凝。

Description

利用混合惰性成份制冷剂的制冷循环
技术领域
这份公开一般地涉及制冷循环和在其中使用的制冷剂。
背景技术
低温和深冷制冷通常用来冷却用于深冷分离的流体流，使气体液化，为生物冷冻机提供冷却，控制化学工序的反应速率，为材料性质分析设备提供冷却，捕获水蒸气用以在真空加工工序中产生低蒸汽压，在诸如半导体晶片加工之类的制造工序中冷却制品，冷却成像装置、亚原子粒子和光子探测器，冷却化学分析设备和冷却超导电缆和器件。传统的系统使用全氯氟烃、含氯氟烃、含氟烃、全氟烃和烃类的制冷剂。然而，这些制冷剂有一些缺点。
传统的制冷剂是活性的而且可能分解成腐蚀性基团。诸如全氯氟烃和全氟烃之类传统的制冷剂可能分解成腐蚀性的氯基团和氟基团。诸如烃之类的制冷剂可能在加工条件下和在有点火源存在的情况下是易燃的。这些制冷剂在工序的敏感部分的泄漏的可能造成重大的、代价高昂的损害。举例来说，在半导体加工工序中，出现痕量的传统的全氯氟烃和全氟烃制冷剂可能导致出现增多的自由基，这将会影响半导体电路和相关设备的生产。传统制冷剂较大规模的泄漏可能导致火灾和其它复杂情况。
传统制冷剂往往是要受管制的。同样，修理利用传统制冷剂的系统需要持有证书的技术人员。为了允许持证技术人员接触设备，用于敏感的制造工序中的冷却系统的修理将引起代价高昂的停工。举例来说，当修理制冷系统引起代价高昂的生产停滞的时候，净室环境由于使用利用传统制冷剂的传统制冷系统处于不利的地位。
可能在使用传统制冷剂能实现的温度限制方面找到更进一步的缺点。各种不同的工序(例如，在真空环境中实施的物理蒸汽沉积工序、在半导体制造工序期间的散热、生物组织的冷却和储藏、成像装置和化学分析设备的散热、超导电缆和器件的冷却以及化学制药工序)可能是通过使用低于传统制冷剂所能实现的温度处于有利地位的。同样地，期待得到改善的低温和深冷制冷方法。
发明内容
在一个特定的实施方案中，这份公开指向一种冷却系统。该冷却系统包括第一非震荡式制冷循环和第二非震荡式制冷循环。第一非震荡式制冷循环有第一制冷剂，第二非震荡式制冷循环有第二制冷剂，所述的第二制冷剂不含全氯氟烃、含氯氟烃、全氟烃、含氟烃和烃而包含深冷气体成份混合物。
在另一个实施方案中，这份公开指向包括第一非震荡式制冷循环和第二非震荡式制冷循环的冷却系统。第一非震荡式制冷循环有第一制冷剂。第二非震荡式制冷循环有包括深冷气体成份的第二制冷剂。第二制冷剂不含全氯氟烃、含氯氟烃、全氟烃、含氟烃、氟代醚和烃。至少一部分第二制冷剂在第二制冷循环中被冷凝。
在进一步的实施方案中，这份公开指向提供冷却的方法。该方法包括在第一制冷循环中冷凝第一制冷剂，使第一制冷剂减压(即，降低压力)以冷却在第二制冷循环中第二制冷剂，以及冷却制品。第二制冷剂不含全氯氟烃、含氯氟烃、全氟烃、含氟烃、氟代醚和烃而包含至少两种截然不同的深冷气体的混合物。
在另一个实施方案中，这份公开指向包含至少一个制冷循环的制冷系统。该制冷循环有不含全氯氟烃、含氯氟烃、全氟烃、含氟烃、氟代醚和烃的混合成份制冷剂，而包含选自由Ar、Kr、Ne、Xe、O2、CO2和N2O所组成的组中至少两种截然不同的成份。
在进一步的实施方案中，这份公开指向包含至少一个制冷循环的冷却系统。该制冷循环有混合成份制冷剂，所述的混合成分制冷剂不含全氯氟烃、含氯氟烃、全氟烃、含氟烃、氟代醚和烃而包含选自由N2、Kr、Xe、He、O2、CO2和N2O所组成的组中至少两种截然不同的成份的。
在另一个实施方案中，这份公开指向包含至少一个制冷循环的冷却系统。该制冷循环有包含第一成份和第二成份的混合成份制冷剂。该混合成份制冷剂包含40％到95％的第一成份。第一成份选自由Ar、Kr、Ne、Xe、He、O2、CO2和N2O所组成的组。第二成份选自由Ar、N2、Kr、Ne、Xe、He、O2、CO2和N2O所组成的组。
这份公开也指向包含至少一个制冷循环的制冷系统的可仿效实施方案。该制冷循环有混合成分制冷剂，所述的混合成分制冷剂不含全氯氟烃、含氯氟烃、全氟烃、含氟烃、氟代醚和烃而包含选自由Ar、N2、Kr、Ne、Xe、He、O2、CO2和N2O所组成的组中至少三种截然不同的成份。
在另一个实施方案中，这份公开指向维修制冷系统的方法。该方法包括把深冷气体注入制冷循环，以致该制冷循环的制冷剂是不含全氯氟烃、含氯氟烃、全氟烃、含氟烃、氟代醚和烃而包含选自由Ar、N2、Kr、Ne、Xe、He、O2、CO2和N2O所组成的组中至少三种截然不同的成份的混合成份制冷剂。
在进一步的实施方案中，这份公开指向维修制冷系统的方法。该方法包括把深冷气体注入制冷循环，以致该制冷循环的制冷剂是包含第一成份和第二成份的混合成份制冷剂。该混合成份制冷剂包含40％到95％的第一成份。第一成份选自由Ar、Kr、Ne、Xe、He、O2，CO2和N2O所组成的组。第二成份选自由Ar、N2、Kr、Ne、Xe、He、O2、CO2和N2O所组成的组。
在进一步的实施方案中，这份公开指向包含至少一个制冷循环的制冷系统，所述的制冷循环包含混合成分制冷剂，所述的混合成分制冷剂含有至少一种选自由Kr，Xe，O2、CO2和N2O所组成的组中的成份而且包含至少一种选自由Ar、N2、Ne和He所组成的组中的成份的混合成份制冷剂的制冷循环的制冷系统。
附图说明
通过参照附图，本揭示能得到更好的理解，而且它的许多目的、特征和优点对于熟悉这项技术的人将变得明显。
图1包括复叠制冷系统的可仿效实施方案的示图。
图2包括自动复叠制冷循环的可仿效实施方案的示图。
图3包括制冷系统的可仿效实施方案的示图。
图4包括冷却区段的可仿效实施方案的示图。
图5包括冷却系统的可仿效实施方案的示图。
具体实施方式
在一个特定的实施方案中，这份公开指向具有使用混合成分制冷剂的至少一个制冷循环的制冷和冷却系统，所述的混合成分制冷剂包括一个或多个表现的性能为环境友好制冷剂的Ar、N2、Kr、Ne、Xe、He、O2、CO2和N2O.在一个实施例中，该制冷系统是节流阀型制冷系统。这份公开也指向包含非活性物种的混合成份制冷剂和利用有非活性物种的混合成份制冷剂冷却制品或工序的方法。该混合成份制冷剂可以包括两种以上非活性物种的混合物。非活性种类，举例来说，可以包括惰性气体。在一个可仿效的实施方案中，惰性气体可以包括选自诸如Ar、Kr、Ne、Xe和He之类稀有气体的物种。在另一个实施方案中，非活性成份可以包括双原子的氮(N2)。在进一步的可仿效实施方案中，非活性成份可以包括N2O或CO2。混合成份制冷剂也可以包括O2。包含非活性成份的混合成份制冷剂通常不含全氯氟烃、含氯氟烃、全氟烃、含氟烃、氟代醚和烃。
用于本文时，术语“全氯氟烃”包括二氯二氟甲烷(CCl2F2)，还有其它化学结构相似的化合物。举例来说，全氯氟烃是由氯原子、氟原子和碳原子形成的有C1-C键和F-C键而且含有依据该物种中碳原子的数目的C-C键的分子。用于本文时，术语“全氟烃”包括四氟甲烷(CF4)、全氟乙烷(C2F6)、全氟丙烷(C3F8)、全氟丁烷(C4F10)、全氟戊烷(C5F12)、全氟乙烯(C2F4)、全氟丙烯(C3F6)、全氟丁烯(C4F8)、全氟戊烯(C5F10)、六氟环丙烷(成环的C3F6)和八氟环丁烷(成环的C4F8)，还有其它的化学结构相似的化合物。全氟烃包括由氟原子和碳原子形成的有F-C键而且含有依据该物种中碳原子的数目的C-C键的分子。
用于本文时，术语“含氟烃”包括三氟甲烷(CHF3)、五氟乙烷(C2HF5)、四氟乙烷(C2H2F4)、七氟丙烷(C3HF7)、六氟丙烷(C3H2F6)、五氟丙烷(C3H3F5)、四氟丙烷(C3H4F4)、九氟丁烷(C4HF9)、八氟丁烷(C4H2F8)、十一氟戊烷(C5HF11)、甲基氟化物(CH3F)、二氟甲烷(CH2F2)、乙基氟化物(C2H5F)、二氟乙烷(C2H4F2)、三氟乙烷(C2H3F3)、二氟乙烯(C2H2F2)、三氟乙烯(C2HF3)、氟乙烯(C2H3F)、五氟丙烯(C3HF5)、四氟丙烯(C3H2F4)、三氟丙烯(C3H3F3)、二氟丙烯(C3H4F2)、七氟丁烯(C4HF7)、六氟丁烯(C4H2F6)和九氟戊烯(C5HF9)，还有其它的化学结构相似的化合物。含氟烃是包括H原子、F原子和C原子的分子，而且有H-C键和F-C键并且含有依据物种中碳原子的数目的C-C键。
用于本文时，术语“含氯氟烃”包括一氯二氟甲烷(CHClF2)、一氯一氟甲烷(CH2CIF)、一氯甲烷(CH3Cl)、二氯一氟甲烷(CHCl2F)、一氯四氟乙烷(C2HClF4)、一氯三氟乙烷(C2H2ClF3)、一氯二氟乙烷(C2H3ClF2)、一氯一氟乙烷(C2H4ClF)、氯乙烷(C2H5Cl)、二氯三氟乙烷(C2HCl2F3)、二氯二氟乙烷(C2H2Cl2F2)、二氯一氟乙烷(C2H3Cl2F)、二氯乙烷(C2H4Cl2)、三氯一氟乙烷(C2H2Cl3F)、三氯二氟乙烷(C2HCl3F2)、三氯乙烷(C2H3Cl3)、四氯一氟乙烷(C2HCl4F)、氯乙烯(C2H3Cl)、二氯乙烯(C2H2Cl2)、一氯一氟乙烯(C2H2ClF)和一氯二氟乙烯(C2HClF2)，还有其它化学结构相似的化合物。含氯氟烃是包括H原子、Cl原子、F原子和C原子的分子，而且有H-C键、Cl-C键、F-C键并且含有取决于该物种中碳原子数目的C-C键。
用于本文时，术语“氟代醚”包括三氟甲氧基全氟甲烷(CF3-O-CF3)、二氟甲氧基全氟甲烷(CHF2-O-CF3)、一氟甲氧基全氟甲烷(CH2F-O-CF3)、二氟甲氧基二氟甲烷(CHF2-O-CHF2)、二氟甲氧基全氟乙烷(CHF2-O-C2F5)、二氟甲氧基-1，2，2，2-四氟乙烷(CHF2-O-C2HF4)、二氟甲氧基-1，1，2，2-四氟乙烷(CHF2-O-C2HF4)、全氟乙氧基氟甲烷(C2F5-O-CH2F)、全氟甲氧基-1，1，2三氟乙烷(CF3-O-C2H2F3)、全氟甲氧基-1，2，2-三氟乙烷(CF3-O-C2H2F3)、1，1，2，2-四氟环丙醚(环-C3H2F4-O-)、1，1，3，3-四氟环丙醚(环-C3H2F4-O-)、全氟甲氧基-1，1，2，2-四氟乙烷(CF3-O-C2HF4)、1，1，2，3，3-五氟环丙醚(环-C3H5-O)、全氟甲氧基全氟丙酮(CF3-O-CF2-O-CF3)、全氟甲氧基全氟乙烷(CF3-O-C2F5)、全氟甲氧基-1，2，2，2-四氟乙烷(CF3-O-C2HF4)、全氟甲氧基-2，2，2-三氟乙烷(CF3-O-C2H2F3)、全氟甲氧基环全氟丙酮(成环的CF2-O-CF2-O-CF2)、全氟环丙醚(环-C3F6-O)、甲氧基全氟丙烷(CH3-O-CF2CF2CF3)，还有其它的化学结构相似的化合物。可仿效的氟代醚可以进一步包括通式为CaFbH2a+d-bOc的环状或非环状的氟代烃，其中a＝2或3，3≤b≤8，c＝1或2，d＝0或2。氟代醚是包括F原子、O原子和C原子的分子，而且可以包括H原子。氟代醚有至少两个O-C键，有F-C键，非必选的H-C键，并且有取决于该物种中碳原子数目的C-C键。
用于本文时，术语“烃”包括氢(H)、甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、乙烯(C2H4)、丙烷(C3H8)、丙烯(C3H6)、丁烷(C4H10)、丁烯(C4H8)、环丙烷(C3H6)、环丁烷(C4H8)，还有其它化学结构相似的化合物。烃是包括H原子和C原子的分子，有H-C键和取决于该物种中碳原子数目的C-C键。
用于本文时，术语“稀有气体”指代下述气体之一：氦(He)、氖(Ne)、氩(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)。术语“惰性气体”指代下述气体之一：氮气(N2)、氩(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)、氖(Ne)、氦(He)。术语“低活性气体”包括氦(He)、氖(Ne)、氩(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)、氮气(N2)、二氧化碳(CO2)和N2O。术语“深冷气体”将在本文中用来表示包括氦(He)、氖(Ne)、氩(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)、氮气(N2)、N2O、二氧化碳(CO2)和氧气(O2)的群体。这些深冷气体通常不含全氯氟烃、含氯氟烃、全氟烃、含氟烃、氟代醚、烃和类似的以碳为基础的化合物。在一些应用中，可能以不大于20mole％的数量使用氧气O2，例如，不大于15mole％，不大于10mole％，或不大于5mole％，或者由于安全和相容性问题可能本质上不出现在混合制冷剂之中。高浓度的氧在高压下能导致可燃或易燃的混合物。在某些情况下，氧可能与金属剧烈反应。在其它应用中，由于安全和相容性问题，不使用包含分子的氧(例如，N2O和O2)。然而，在其它应用中，氧可以提供所需要的热性能。因此，人们将理解，为了保证安全，氧的使用必须与标准工程实践保持一致。
在可仿效的实施方案中，深冷气体可以被混合成一种混合成份制冷剂。在特定的例子中，深冷气体的成份可以以常态沸点温差为基础而选定。举例来说，深冷气体成份可以选择常态沸点接近的。作为替代，这些成份可以这样选定，以致沸腾温度最高的成份和沸腾温度最低成份之间常态沸点之差至少是大约15℃。举例来说，常态沸点之差可能至少是大约20℃，例如，至少大约30℃，或至少大约50℃。
混合成份制冷剂可以被用于某种制冷系统。上述混合成份制冷剂的实施方案在以不高于283K(10℃)的温度下提供制冷的低温制冷系统中特别有用。举例来说，上述混合成份制冷剂的实施方案在以不高于223K(-50℃)的温度提供制冷的温度非常低的制冷系统中可能是有用的，例如，制冷温度从100K到223K(-173℃到-50℃)。在另一个实施例中，上述混合成份制冷剂的实施方案在不高于90K(-183℃)的温度下提供制冷的深冷制冷系统中可能是有用的，例如，制冷温度从4K到90K(-265℃到-183℃)。就这份公开的目的而言，术语“低温”将用来指代不高于283K的温度，术语“非常低的温度”将用来指代从90K到223K的温度，而术语“深冷温度”将用来指代从4K到90K的温度。为了清楚，术语“深冷成份”或“深冷气体”不表示其用途排他地局限于“深冷温度”。这些术语是独立的。这份申请的主要利益是预计用于非常低的温度和深冷冷却应用的。然而，预期这份申请的利益将会在低温应用中提供利益，而且有可能甚至在温度较高的应用中提供利益，并且由于这个理由被包括在内。
制冷系统可以为在低的和非常低的温度下制冷而操作。在可仿效的实施方案中，通向压缩机的进气管线可以在5到115磅/平方英寸的压力下操作，而来自压缩机的排出管线可以在115到500磅/平方英寸的压力下操作。在其它的实施方案中，通向压缩机的进气管线可以在115到700磅/平方英寸的压力下操作而来自压缩机的排出管线可以在500到5000磅/平方英寸的压力下操作。在此，有不大于115磅/平方英寸的进气管线的制冷循环被指定为低压制冷循环，而有大于115磅/平方英寸的进气管线的制冷循环被指定为高压制冷循环。可仿效的实施方案可以有不大于90磅/平方英寸(例如，不大于65磅/平方英寸)的进气压力。可仿效的替代实施方案可以有至少大约200磅/平方英寸(例如，至少大约300磅/平方英寸)的进气压力。多循环制冷系统可以包括低压循环和高压循环。
在特定的实施方案中，混合成份制冷剂可以包括至少三种选自由氩(Ar)、双原子氮(N2)、氪(Kr)、氖(Ne)、Xe(Xe)、氦(He)、氧(O2)、二氧化碳(CO2)和N2O所组成的组的截然不同的成份。举例来说，制冷剂所包含的所述的至少三种截然不同的成份每种都可以大于5mole％。举例来说，混合成份制冷剂可以包含大约5mole％到90mole％的第一成份。在另一个实施例中，制冷剂可以包含大约10mole％到80mole％的第一成份或大约30mole％到60mole％第一成份。混合成份制冷剂通常不含全氯氟烃、含氯氟烃、全氟烃、含氟烃和烃而且可能不含氟代醚。
在一个可仿效的实施方案中，混合成份制冷剂可以包含选自由O2、Ar、N2、Ne和He所组成的组中的成份和选自由Kr、Xe、CO2和N2O所组成的组中的一种或多种成份。通常，二氧化碳本身在1个大气压和低温下或者是固体或者是液体，而且通常不适合在低压下作为制冷剂。然而，与氙混合导致凝固点下降并因此允许CO2在低于通常预期的压力下作为制冷剂使用。凝固点下降通常发生在这份申请所揭露上述深冷制冷剂的一些组合中。举例来说，选自由CO2、Ar、Kr、Xe、N2、O2所组成的组中的两种或多种成份的一些组合呈现凝固点下降。具体地说，混合成份制冷剂可以包括CO2和至少一种选自由Ar、Kr、Xe、N2和O2的成份。熟悉这项技术的人将会认识到凝固点下降的程度将随着凝固温度较高的成分的浓度增加而减少。
在另一个可仿效的实施方案中，混合成份制冷剂可以包含至少两种选自由Ar、Kr、Ne、Xe和He所组成的组中的截然不同的成份。混合成份制冷剂可以包含大约5mole％到95mole％的第一成份。在另一个实施例中，混合成份制冷剂可以包含大约10mole％到80mole％的第一成份或大约30mole％到60mole％的第一成份。上述组合物对于有益地凝固点下降可能具有特别的优势。
在另一个可仿效的实施方案中，混合成份制冷剂可以包含选自由N2、Kr、Ne、Xe、He、O2、CO2和N2O所组成的组中的至少两种截然不同的成份。混合成份制冷剂可以包含大约5mole％到95mole％的第一成份。在另一个实施例中，混合成份制冷剂可以包含大约10mole％到80mole％的第一成份或大约30mole％到60mole％的第一成份。
在进一步的特定实施方案中，混合成份制冷剂可以包含第一和第二成份。混合成份制冷剂可以包含大约40到90％的第一成份。第一成份可以选自由Ar、Kr、Ne、Xe、He、O2、CO2和N2O所组成的组。第二成份可以选自由Ar、N2、Kr、Ne、Xe、He、O2、CO2和N2O所组成的组。举例来说，混合成份制冷剂可以包含大约45mole％到80mole％的第一成份。
在另一个特定实施方案中，混合成份制冷剂可以包括选自由CO2、N2O、Xe和Kr所组成的组中的第一成份和选自由Ar、Ne、N2、O2和He所组成的组中的第二成份。特定的可仿效的实施方案不含包含氟和氯的分子。
制冷系统可以包括一个或多个制冷循环，其中混合成份制冷剂作为制冷剂被包括在至少一个或更多个循环之中。在一个可仿效的实施方案中，制冷系统可以有两个循环。第一循环可以包括包含全氯氟烃、含氯氟烃、全氟烃、含氟烃、氟代醚、烃或它们的组合的制冷剂。所述的第一循环可以被用来在复叠配置中冷却第二制冷循环而且可以至少部分地冷凝位于第二制冷循环中的第二制冷剂。第二制冷剂可能是非活性的制冷剂。第二制冷循环可以用来冷却某个工序或制品。
以这种方式，不易燃的或易燃性低的，对环境友好的制冷剂被用于比较靠近该工序的位置，而受管制的活性制冷剂被用于远离该工序的位置。在一个特定的实施方案中，非活性的制冷剂是混合成份制冷剂。将深冷物种混合使凝固点下降和提供有用的温度分布图。
在一个可仿效的实施方案中，这份公开指向有第一制冷循环和第二制冷循环的冷却系统。第一制冷循环有第一制冷剂，第二制冷循环有第二制冷剂。第二制冷剂包含深冷成份的混合物。在第二制冷循环中，至少一部分第二制冷剂可以被液化或冷凝。第一循环和第二制冷循环可以按复叠安排连接。第一制冷循环和第二制冷循环中的至少一个是自动复叠循环。在一个实施方案中，深冷成份的混合物可以包含至少三种选自由Ar、N2、Kr、Ne、Xe、He、O2、CO2和N2O所组成的组中的截然不同的成份。混合成份制冷剂所包含的那至少三种截然不同的成份每种都可以大于大约5mole％。在另一个实施方案中，该混合物可以包括至少两种选自由Ar、Kr、Ne、Xe、O2、CO2和N2O所组成的组中的截然不同的成份。在进一步的可仿效实施方案中，该混合物可以包含至少两种选自由N2、Kr、Xe、He，O2、CO2和N2O所组成的组中的截然不同的成份。
在另一个可仿效的实施方案中，这份公开指向有第一制冷循环和第二制冷循环的冷却系统。第一制冷循环有第一制冷剂，第二制冷循环有包含非活性成份的第二制冷剂。第二制冷剂不含全氯氟烃、含氯氟烃、全氟烃、含氟烃、氟代醚和烃。至少一部分第二制冷剂在第二制冷循环中冷凝。第一制冷循环和第二制冷循环可以按复叠安排连接。第一制冷循环和第二制冷循环两者中的至少一个可以是自动复叠循环。第二制冷剂可以包括混合物，所述的混合物包含至少三种选自由Ar、N2、Kr、Ne、Xe、He、O2、C2和N2O所组成的组中的截然不同的成份。该混合物所包含的那至少三种截然不同的成份每种都可以大于5mole％。在另一个例子中，该混合物可以包含至少两种选自由Ar、Kr、Ne、Xe、O2、CO2和N2O所组成的组中的截然不同的成份。在另一个可仿效的实施方案中，该混合物可以包含至少两种选自由N2、Kr、Xe、He、O2、CO2和N2O所组成的组中的截然不同的成份。
这份公开也指向提供冷却的方法。该方法包括在第一制冷循环中使第一制冷剂冷凝，使第一制冷剂减压以冷却第二制冷循环中的第二制冷剂，以及使用第二制冷循环冷却制品。第二制冷剂包含至少两种截然不同的深冷气体的混合物。所述制品可以通过第二制冷剂的蒸发被冷却。所述制品可以被直接或间接地冷却。第二制冷循环可以，举例来说，冷却某种流体，而该流体可以冷却所述制品。在另一个实施例中，第二制冷循环可以冷却某个吸热装置而该吸热装置可以吸收来自所述制品的热量。在替代实施方案中，所述制品可能是吸热装置或工件。在一个可仿效的实施方案中，工件是半导体晶片。在另一个可仿效的实施方案中，工件是已完全的被供电或未被供电的微电子芯片。在另一个可仿效的实施方案中，被冷却的对象是气流、液流或正在部分或完全冷凝的气体。第一制冷循环和第二制冷循环可以按复叠安排连接。至少第一制冷循环和第二制冷循环之一可以是自动复叠循环。
图1描绘有第一制冷循环116和第二制冷循环118的可仿效的制冷系统。第一制冷循环116和第二制冷循环118是按复叠配置被安排的，其中第一制冷循环116通过热交换器或冷凝器108冷却第二制冷循环。
第一制冷循环116中的制冷剂被压缩机102压缩。被压缩的制冷剂在热交换器或冷凝器104中冷却以便冷却该制冷剂和可选择地使该制冷剂冷凝。被冷却的制冷剂被可选择的热交换器122进一步冷却，然后通过节流阀或膨胀装置106减压并且被热交换器108加热以使该制冷剂蒸发。离开热交换器108的制冷剂通过热交换器122被进一步加热和蒸发，然后回到压缩机102。当使用混合成份制冷剂的时候，热交换器122通常提供改善性能的结果。
在第二制冷循环118中，第二制冷剂被压缩机114压缩。被压缩的第二制冷剂借助温度下降器120冷却到室温，并且借助热交换器108被进一步冷却和可选择地冷凝。通过在热交换器108中使第一制冷剂实质上蒸发，第二制冷剂被冷却并且有可能冷凝。被冷却的第二制冷剂借助热交换器124被进一步冷却和进一步被冷凝，然后在节流阀或膨胀装置110中减压并且在热交换器112中加热，从而使第二制冷剂蒸发。节流阀或膨胀装置106和110可能是阀门、毛细管、涡轮膨胀装置、小孔或降压板。离开热交换器112的制冷剂借助热交换器124进一步升温和蒸发。蒸发的第二制冷剂回到压缩机114。
热交换器112可以用来冷却某个工序或制品。举例来说，热交换器112可以冷却传热媒体、吸热装置或制品。所述制品可以是通过使用传热媒体或吸热装置被间接冷却的。在一个可仿效的实施方案中，所述制品是半导体晶片。在另一个可仿效的实施方案中，热交换器112可以冷却气流用以，举例来说，使水蒸气冷凝，或使气体冷却或液化用于向外部物体传热或多种目的。在进一步的可仿效的实施方案中，热交换器112可以用来冷却水流用于低温分离。在另外一个可仿效的实施方案中，热交换器112用来冷却真空泵送系统中的冷冻盘管。在又一个可仿效的实施方案中，热交换器112被用来冷却生物储藏单元，或被用来困住冷冻干燥器中的溶剂，或用来除去来自生物制药工序的热量。作为替代，热交换器112可以用来冷却超导电缆和器件。进而，热交换器112可以冷却成像装置或化学分析装置。
第一制冷剂可能是低活性的或低温的制冷剂。作为替代，第一制冷剂可能是包含全氯氟烃、含氯氟烃、全氟烃、含氟烃、氟代醚、烃或其组合的制冷剂。
第一制冷剂的可仿效实施方案可以包括美国专利第6,502,410号、美国专利第5,337,572号和PCT专利公开WO02/095308A2所描述的那些制冷剂。
第二制冷剂可以是低活性的制冷剂，包含选自由Ar、N2、Kr、Ne、Xe、He、CO2和N2O所组成的组中的成份。在特定的实施方案中，第二制冷剂可以包括至少三种选自由Ar、N2、Kr、Ne、Xe、He、CO2和N2O所组成的组中的截然不同的成份。在另一个实施例中，制冷剂可以包括Ar、N2、Kr、Ne、Xe、He、O2、CO2和N2O之中的两种或多种成分。举例来说，制冷剂所包含的那至少三种截然不同的成份中的每种都可以大于5mole％。举例来说，第二制冷剂可以包含在大约5mole％和90mole％之间的第一成份。在另一个实施例中，制冷剂可以包含在大约10mole％和80mole％之间的第一成份，或包含在大约30mole％和60mole％之间的第一成份。
在另一个可仿效的实施方案中，第二制冷剂可以包含至少两种选自由Ar、Kr、Ne、Xe、He、O2、CO2和N2O所组成的组中的截然不同的成份。第二制冷剂可以包含在大约5mole％和95mole％之间的第一成份。在另一个实施例中，第二制冷剂可以包含在大约10mole％和80mole％之间的第一成份，或包含在大约30mole％和60mole％之间的第一成份。
在另一个可仿效的实施方案中，第二制冷剂可以包含至少两种选自由N2，Kr、Ne、Xe、He、O2、CO2和N2O所组成的组中的截然不同的成份。第二制冷剂可以包含在大约5mole％和95mole％之间的第一成份。在另一个实施例中，第二制冷剂可以包含在大约10mole％和80mole％之间的第一成份，或包含在大约30mole％和60mole％之间的第一成份。
在进一步的特定实施方案中，第二制冷剂可以包含第一和第二成份。第二制冷剂可以包含在40％和90％之间的第一成份。第一成份可以选自由Ar、Kr、Ne、Xe、He、O2、CO2和N2O所组成的组。第二成份可以选自由Ar、N2、Kr、Ne、Xe、He、O2、CO2和N2O所组成的组。举例来说，第二制冷剂可以包含在大约45mole％和80mole％之间的第一成份。
图1之中的第一和第二制冷循环之一或两者可能是自动复叠循环。图2描绘依照本发明有除霜能力的可仿效的自动复叠循环。制冷剂在压缩机202中被压缩。被压缩的制冷剂通过可选择的油分离器224把润滑剂从被压缩的制冷剂流中除去。被油分离器224分离的油可以经由转移管230回到压缩机202的进气管222。油分离器224的使用是可选择的，其取决于喷射到排放流中的油的数量和该制冷工序对油的宽容度。在替代安排中，油分离器224内置于除霜支线228中。
被压缩的制冷剂从油分离器224经过管线206到冷凝器204，在那里被压缩的制冷剂被冷却而且可能被部分地或完全地冷凝。冷却媒体可以用来使被压缩的制冷剂冷凝。在复叠配置的情况下，第一制冷剂可以被用来在冷凝器204中冷却或冷凝第二制冷剂。
来自冷凝器204被冷凝的制冷剂通过管线210转移到制冷工序208。制冷工序208可以包括一个或多个热交换器、相分离器和流量计量装置。制冷工序208被冷却的出口214指向蒸发器212，所述的蒸发器通过吸收来自某个工序或制品的热量冷却工序或制品。热的制冷剂经由管线220回到制冷工序208。在复叠安排中，蒸发器212可以用来在下一个较寒冷的阶段冷却制冷剂。
在这个可仿效的实施方案中，制冷工序208是作为自动制冷的复叠系统举例说明的，它包括热交换器232、相分离器234、热交换器236、相分离器238、热交换器240、相分离器242、热交换器244、流量计量装置(FMD)246、FMD248和FMD250。热交换器提供从高压制冷剂到低压制冷剂的热转移。各个FMD节制高压制冷剂向低压流动，并且作为节流工序的结果产生制冷效应。
制冷系统200能以冷却、除霜和待机三种模式之一而操作。所描述的制冷剂混合物允许按这三种模式之中的每一种模式操作。如果电磁阀260和218两者都处于关闭位置，该系统被说成是处于待机模式。没有制冷剂流向蒸发器。制冷剂借助内部的流量计量装置(即，FMD246、FMD248和FMD250)仅仅在制冷工序208范围内流动，这引起高压制冷剂被递送到该工序的低压边。这允许制冷工序208的连续操作。在使用单一节流阀制冷工序的情况下，操作的待机模式仅仅在引起流动通过节流阀的装置在待机模式期间可用来使制冷剂从制冷工序208的高压边流向低压边的情况下才是可能的。在一些安排方面，这能借助一对电磁阀控制制冷剂向蒸发器的流动或回到制冷工序的流动得以实现。在其它的安排方面，附加的节流阀和电磁阀被用来在待机时准许这个内部流动。在替代安排中，被称为副冷却器的热交换器被包括在该制冷工序之内。当使用副冷却器的时候，一小部分高压制冷剂被从蒸发器分流并且被减压到低的压力以降低制冷剂温度。然后，这股流体被用于副冷却器的低压边用以预冷馈送给蒸发器和这个支流副冷却器的高压边的整个流动。因此，当流向蒸发器的流动被停止的时候，内部的流动和热转移继续，从而允许高压制冷剂逐渐变得更寒冷，这依次导致进入副冷却器的减压制冷剂有更寒冷的温度。
如图4所示，热交换器412被称为副冷却器。一些制冷工序不使用副冷却器，所以副冷却器是非必选的元件。如果热交换器412未被使用，那么离开热交换器408的高压流动直接馈送给制冷剂补给管线420。在返回流动路径中，制冷剂返回管线448回馈到热交换器408。在有副冷却器的系统中，离开副冷却器的低压制冷剂与在节点H回流的制冷剂混合，由此产生混合流动馈送给热交换器408。离开热交换器408的低压制冷剂馈送给热交换器406。被相分离器除去的液体部分被FMD410带到低压。制冷剂从FMD410流出，然后与从热交换器408向与热交换器406流动的低压制冷剂混合。这个混合流动馈送给热交换器406，后者依次馈送给热交换器402，随后馈送给压缩机进气管线464。热交换器实现高压制冷剂和低压制冷剂之间的热交换。
回到图2，通过打开电磁阀218，系统处于冷却模式。在这个操作模式中，电磁阀260处于关闭位置。来自制冷工序208的制冷剂被FMD216减压并且通过阀门218流出到蒸发器212，然后经由制冷剂返回管线220回到制冷工序208。
制冷系统200可以通过打开电磁阀260被置于除霜模式。在这个操作模式中，电磁阀218在关闭位置。在除霜模式中，来自压缩机202的热气被供应给蒸发器212。通常，除霜开始使蒸发器212的表面升温。热的制冷剂通过油分离器224经由除霜管线228流向电磁阀260，被供应到在电磁阀218和蒸发器212之间的节点并且流向蒸发器212。在开始除霜时，蒸发器212处在低的温度、非常低的温度或者深冷温度下并且使热的制冷剂气体冷却和全面地或部份地冷凝。制冷剂经由制冷剂返回管线220返回到制冷工序208。正在返回的除霜制冷剂最初处在与通常在冷却模式提供的温度十分相似的低的温度、非常低的温度或深冷温度下。随着除霜工序进行，蒸发器212被升温。最后，返回的除霜气体的温度比由冷却模式提供的高得多。这导致与制冷工序208具有大的热负荷。这对于通常足以使蒸发器212的整个表面升温的短暂的时间周期(通常为2-7分钟)可能是容许的。温度传感器(为了清楚未予以展示)可以与制冷剂返回管线220热接触。当制冷剂返回管线220达到预期的温度时，温度传感器促使控制系统(为了清楚未予以展示)结束除霜，关闭电磁阀260并且把制冷系统200置于待机状态。在完成除霜之后，短暂地处于待机状态(通常为5分钟)，允许制冷工序208在切换到冷却模式之前降低其温度。
完成上述制冷系统200中各个要素的相互连接以使制冷剂能够流动。制冷系统200所有的要素在该行业中都是广为人知的(即，压缩机202、冷凝器204、制冷工序208、蒸发器212、FMD216、电磁阀218、油分离器224、热交换器232、相分离器234、热交换器236、相分离器238、热交换器240、相分离器242、热交换器244、电磁阀252、膨胀罐254、膨胀罐256和FMD258)。然而，为清楚起见，对这些要素的某些简短的讨论被包括在下文中。
为了在这份公开中举例说明，制冷系统200的制冷工序208作为自动制冷复叠循环的一个版本被展示在图2中。然而，制冷系统200的制冷工序208是任何使用混合制冷剂的低温的、非常低温的或深冷温度的冷却系统。
更明确地说，制冷工序208可以是传统的Polycold系统(即，自动制冷复叠工序)，CryoTiger
Figure G05806317520060906D000191
型系统(即，没有相分离的单级低温冷却器)，Missimer型循环(即，自动制冷复叠，Missimer专利第3,768,273号)，Kleemenko类型(即，双相分离器系统)，单相分离器系统，或Longsworth的专利第5,441,658号所描述的膨胀装置类型。另外，制冷工序208也可以是涉及这些工序的变化，例如，被Forrest专利第4,597,267号和Missimer专利第4,535,597号所描述的，或任何没有或有一级或多级相分离的混合成份制冷工序。关于低温的、非常低温的和深冷温度的制冷的进一步的参考文献可以在American Society of Heating，Refrigeration，and AirConditioning Engineering生产的2002 ASHRAE RefrigerationHandbook的第38和39章中找到。除了所用相分离器的数目之外，所用的热交换器的数目和内部节流装置的数目在适合特定应用的各种不同的安排中可以增加或减少。
图2所示制冷工序208的一些基本变化是可能的。图2所示制冷系统200与单一的压缩机相关联。然而，人们应该承认同样的压缩效应可以通过使用两台并联的压缩机获得，或该压缩工序可以借助几台串联的压缩机或两级的压缩机中被分成若干阶段。这些可能的变化全部被看作是在这份公开的范围之内。所列举的实施方案使用单一压缩机，因为这将提高可靠性。当制冷系统被稍微加载的时候，使用两台并联的压缩机有助于减少能耗。这种方法的缺点是零部件、控制、占地空间和成本有所增加而可靠性有所降低。使用两台串联的压缩机提供减少每级压缩的压缩比的方法。这样所提供的优点在于降低制冷剂压缩气体所达到的最高排放温度。然而，这也要使用附加的零部件、控制和成本而且降低系统的可靠性。所列举的实施方案使用单一的压缩机。采用单一的压缩机，混合制冷剂在一级压缩中的压缩可以被使用，没有过度的压缩比或排放温度。使用为提供多级压缩而设计的使制冷剂能够在各级压缩之间冷却的压缩机保留分开的多级压缩的利益，同时把增加复杂性的缺点减到最少，因为仍然是使用单一的压缩机。
相分离器可以采取各种不同的形式，包括凝聚型、旋流型、除雾型或这些形式的组合。相分离器可以包括凝聚过滤器、编织网孔、细目丝网和结构材料。相分离器可以以大于50％而且可能大于85％或超过99％的效率操作，这取决于设计、流速和液体含量。
图2举例说明的制冷系统200与单一的蒸发器相关联。共同的变化是把除霜控制和冷却控制提供给多台蒸发器。在这样的安排中，那些蒸发器是并联的，其中每个具有控制冷的制冷剂或热的除霜气体的流动的一组阀门(例如，260和218)和连接管线。这种安排使在冷却、除霜或待机模式中具有一个或多个蒸发器变成可能，举例来说，当其它的蒸发器可能被独立地放在冷却、除霜或待机模式之中的时候。
制冷系统200进一步包括由来自相分离器234的第一出口的支管供应流体的非必选的电磁阀252。电磁阀252的出口供给以串联(被展示)或并联(未展示)方式与第二膨胀罐256上相连的非必选的膨胀罐254。此外，非必选的FMD258的入口接在电磁阀252和膨胀罐254之间的节点上。FMD258的出口在热交换器236和热交换器232之间的节点供给制冷剂返回路径。系统的各个零部件可以采用各种不同的安排。这些安排包括有被动膨胀罐的系统、在启动期间打开电磁阀把气体储存在膨胀罐中的系统和美国专利第4,763,486号和美国专利第6,644,067号所揭示的用来控制启动期间系统性能的旁路阀门。可以使用的另外一些安排不包括膨胀罐和Longsworth在美国专利第5,441,658号中揭示的特殊的启动安排。因为这个理由，膨胀罐的使用是非必选的。
因为整个系统处在室温下，所以在启动时遍及制冷系统200的大部分制冷剂处于气体状态是典型的。这样管理制冷气体是很重要的，因为这样可以减少冷却时间。在启始期间有选择地把气体从制冷系统200的循环中移开对于减少这个时间是有益的。此外，气体放回制冷系统200的速率也影响该冷却速率。
系统控制器(未展示)在启始时短暂地打开电磁阀252，通常是10到20秒。举例来说，电磁阀252是Sporlan型B6阀门。因此，在启动期间，制冷剂气体从相分离器234流出被馈送到膨胀罐254和膨胀罐256的串联组合。FMD258调节制冷剂气体进出膨胀罐254和256的流量。用来设定通过FMD258的流量的两种考虑如下：该流动必须足够缓慢以致于在任何给定的时间存在的任何操作条件下，回到制冷系统200的气体都能在冷凝器中被冷凝，借此确保较快速的冷却下来。这个最初在启动程序期间形成的液体使冷却下来的时间大约为15-60分钟。然而，与此同时，通过FMD258的流速必须足够快速，以确保有足够的制冷剂在制冷系统200中流动，从而避免由于吸入压力低造成的可能的停机。气体在膨胀罐254和256之间来回的流动是使用图2所示的FMD258实施被动控制的。作为替代，与传感器组合的控制器能用来提供主动的流量控制。膨胀罐的排列包括至少一个压力容器而且可能有按串联或并联安排的任何数目的膨胀罐或膨胀罐组合。
图3描绘两级的制冷系统。第一级是冷却第二级或冷却级的保温级。第二级本身又通过蒸发器或热交换器344依次冷却某个工序或制品。在第一级中，压缩机302压缩第一制冷剂。被压缩的制冷剂通过非必选的油分离器304，在该油分离器中被带走的油可以被移出并返回压缩机。被压缩的制冷剂被转移到冷凝器306，在那里被压缩的制冷剂被冷凝成液体形式。冷凝的制冷剂被送制冷区段308。
这个制冷区段308可以包括一个或多个热交换器而且可以是采用标准制冷剂的简单的制冷循环之一(在一些配置中，308将不存在)，在高压流和低压流之间的热交换器使用制冷剂混合物而且没有相分离。制冷区段308也可以包括至少一个热交换器、一个或多个相分离器和流量计量装置(FMD)或膨胀装置。在列举的实施例中，制冷区段308包括三个热交换器310、314、316，相分离器312和FMD320。冷凝的制冷剂通过热交换器310、314、316，通过这些热交换器时来自压缩的或冷凝的制冷剂的热量被交换到返回压缩机302的低压制冷剂。相分离器312和FMD320由于压力下降和不同的组合物与返回的流动混合可以用来产生进一步的冷却效果
FMD318可以用在制冷区段的出口，以控制制冷剂的流动。FMD318可以关闭，从而允许该制冷循环独立地循环。作为替代，FMD318可以被打开，从而允许冷凝的制冷剂失去压力然后进入热交换器330。在一个可仿效的实施方案中，在第二制冷剂冷凝的时候，第一制冷剂可以在热交换器330中蒸发。
在第二级或冷却级中，第二制冷剂在压缩机322中被压缩。压缩的制冷剂可以通过非必选的油分离器324以便除去带走的油。压缩的制冷剂可以通过后面的冷却器326以便部分地冷却压缩的制冷剂。在替代实施方案中，后面的冷却器326和油分离器的排列可以颠倒过来。压缩的制冷剂也可以通过热交换器328以便进一步冷却该压缩的制冷剂并且部分地加热返回压缩机吸入管线的低压制冷剂。然后，压缩的制冷剂可以通过冷凝器或热交换器330，在那里热量被转移到第一制冷循环。冷凝的制冷剂可以被送入制冷区段332以便进一步冷却。冷却的制冷剂通过FMD342被减压，进入蒸发器344以便冷却某个工序或制品。
包括热交换器334、338、340，相分离器336和FMD346的制冷区段332可以以类似于制冷区段308的方式操作。作为替代，各种不同的配置可以用于制冷区段332。
冷却级中的制冷剂压缩机332通常将与由这份申请所揭示的稀有气体、低活性气体或深冷气体组成的主题混合物一起使用。在一个可仿效的实施方案中，压缩机332是无油的压缩机。在这种情况下，不需要油分离器。在另一个可仿效的实施方案中，这个压缩机332是用油润滑的。油分离器、或油吸收装置、或油分离器和油吸收装置的组合对于限制油在这个制冷级较寒冷的部份出现可能是有效的，取决于这个冷却级所产生的最终温度、在该制冷工序中使用的相分离器的数目和类型以及是否使用热气除霜能力。能用于压缩机的油是多元醇酯(POE，也被称为新戊酯)类型的油，聚亚烷基二醇(PAG)和聚乙烯醚(PVE)。除此之外，其它的油可能是适当的。主要的选择标准是非常低的蒸汽压(类似于POE、PAG和PVE油)和好的压缩机润滑以致活动部件的磨损得以消除或被减到最小。除此之外，油管理系统必须确保油能够以可靠的方式返回压缩机和它不过度地在热交换器或节流阀或膨胀装置中累积。
除了制冷工序的变化之外，除霜功能的各种不同的安排是可能的。一种通常的变化是包含除霜能力。这样的除霜能力在复杂性方面分门别类，取决于所需要的复杂程度。在最简单的安排中，来自压缩机排气口的热气绕过制冷工序迂回到蒸发器，如图2所示。这样的除霜安排能被加到图3的低温制冷工序中。作为替代，增加复杂性的其它的除霜安排能被加到图3所示的制冷循环的温度更低寒冷级。作为替代的除霜方案的一些实施例是在美国专利第6,574,978号中揭示的。
图5包括另一个可仿效的制冷系统500的例证。制冷系统500举例说明单一的制冷循环510。混合制冷剂气体被压缩，例如，通过压缩机502。通常，该气体作为过热气体排出而且可能包括一些凝结的液体。过热的压缩气体在冷凝器504中冷却而且可能部分地冷凝。在复叠安排中，冷凝器504可以拒绝热量到制冷工序中温度较高的制冷级。混合制冷剂借助热交换器512进一步冷却并且被膨胀或节流，举例来说，使用节流阀506。在加热器或热交换器508中混合制冷剂被加热或蒸发。在复叠安排中，热交换器508可以冷却该冷却系统的较寒冷的制冷级。在加热和蒸发期间，混合制冷剂从该系统或被冷却的制品中吸取热量。被加热的混合制冷剂借助热交换器512进一步升温然后回到压缩机502。在这个示范的实施方案中，制冷工序510可以代替图3中的制冷工序308和332之一或两者。
在替代实施方案中，所揭示的任何一种制冷工序都能被修改，以考虑到遍及在该制冷工序中处处有用的冷却。作为实施例，在图5所示的热交换器512中到处都有重要的温度范围。这个热交换器512至少能增加用以气流冷却的第三流道。作为替代，存在各种不同的温度能用来除去来自从一个或多个制品的热量。这种同样的效用能延伸到在这份申请所描述的制冷工序中使用的任何热交换器。
虽然在图1-5中举例说明的制冷系统是作为节流阀型系统举例说明的，但是这些制冷系统可以作为替代地包括膨胀装置或者可以作为替代地包括震荡型系统。通常，上述的深冷混合制冷剂举例说明在各种节流阀型系统中特定的截然不同的有效性。节流型制冷系统是通过允许制冷剂通过节流过程膨胀起作用的。节流过程是用通过孔口、阀门或限制性管道系统的流动表征的而且导致压力下降。在某些情况下，节流过程能与热转移功能结合。然而，通常这样的过程是在几乎没有热转移的情况下发生的。节流型系统的简单比其它的减压方法占优势，因为不利用活动部件而且流动是无震荡的。
反之，膨胀装置允许在减压过程期间除去流体的作功而且相对于节流过程在没有热转移的情况下导致较低的温度。特定的深冷混合制冷实施方案举例说明膨胀装置系统的有效性。膨胀装置类似于节流装置能被用于稳定的流动过程。然而，膨胀装置由于它们的高成本和在不损害活动部件的情况下容忍数量巨大的液体制冷剂的能力有限性而处于不利的地位。然而，一些设计确实存在，它们在某种程度上容许液相存在。这样的扩充装置的一个例子是涡轮膨胀装置。
一些制冷工序不依赖稳定的流动，在此被称为动态流动系统或震荡流动系统。举例来说，Stirling和Gifford McMahon制冷系统使用活塞以允许流体克服阻力膨胀并因此允许允许流体作功。这样的安排不是稳定的状态，因为它通过附带的膨胀缸产生的流动和流动方向都是震荡的，而且附带的蓄热器与活塞的每个循环相反。一些深冷混合制冷剂实施方案举例说明以活塞为基础的系统的特定的有效性。
再一次因为没有移动的活塞，脉冲管制冷系统也依靠震荡流动以不同的方式运转。相反，膨胀发生在脉冲管内部的流体体积之中。特定的深冷混合制冷剂实施方案举例说明在脉冲管系统中的有效性。
在这些实施方案中，诸如蓄热器部件之类的替代零部件可能如同2002 ASHRAERefrigeration Handbook的第38章所揭示的那样是有用的。这些系统的许多变化已被开发。Ericksson循环是一种这样的变化的例子。
由于与流体流动相关联的技术细节不同，熟悉这项技术的人将认识到，这些混合物在上述的每种用来使制冷剂节流和膨胀的过程中将会以不同的方式运转。这些不同归因于每种方法里面液相和蒸汽相的相互作用。制冷剂混合物的使用导致多成份的液相和气相，而且每相通常都有不同的组成。这使这两相的管理变得困难。单一制冷剂系统没有这个问题。所以，当使用混合制冷剂系统的时候，在每种方法里面都需要有适当的对液相和蒸汽相的交互作用的管理。
同样，不同的混合物可以相对于其它的循环优先用于一个类型的循环。在一个特定的实施方案中，制冷循环是稳定的流动系统，例如包括节流阀和/或膨胀装置的制冷循环。在另一个可仿效的实施方案中，制冷循环是动态的流动系统，例如活塞系统或脉冲管系统。在进一步的实施例中，制冷循环可以是非震荡系统，例如以节流阀或膨胀装置为基础的系统。举例来说，某种特定的混合物在以节流阀为基础的系统中可能是有用的。第二种特定的混合物在以膨胀装置为基础的系统中可能是有用的。在另一个实施例中，制冷循环是一个震荡系统，例如Stirling和GiffordMcMahon活塞或脉冲管系统。举例来说，一种混合物可能适合用于活塞系统而另一种混合物可能适合用于脉冲管系统。
以图1-5作为例子的制冷系统可以通过把一种或多种成份或多种成份的混合物注入该制冷系统的一个或多个循环被装满。这种方法可以被用于复叠的、自动复叠的和单一循环的制冷系统。可以通过计量重量或测量压力添加各种成份。作为替代，各种成份可以预先混合，以简化在工厂或现场的装填。同样，这些系统可以通过添加新的制冷剂或通过更换制冷剂使该制冷循环中的制冷剂混合物与前面揭示的混合物一致。
在一个可仿效的实施方案中，第一制冷循环可以使用第一制冷剂，例如在美国专利第6,502,410号和美国专利第5,337,572号中描述的那些。第二制冷循环可以使用包含深冷成份而且不含全氯氟烃、含氯氟烃、全氟烃、含氟烃、氟代醚和烃的第二制冷剂。
实施例
在一个实施例中，包括CO2和Xe的混合气体制冷剂在0.1MPa下冷却到167K的低温或者在0.4MPa下冷却到158K的低温没有冻结。组成被列在表1中。
表1
  成份  浓度范围(mol％)
  CO2  5-95
  Xe  5-95
在另一个实施例中，包括N2O和Xe的混合气体制冷剂冷却到166K的低温没有冻结。其组成是用表2举例说明的。
表2
  成份  浓度范围(mol％)
  N2O  5-95
  Xe  5-95
在进一步的实施例中，包括N2O、CO2和Xe的混合气体制冷剂冷却到166K的低温没有冻结。其组成是用表3举例说明的。
表3
  成份  浓度范围(mol％)
  N2O  5-90
  CO2  5-90
  Xe  5-90
在更进一步的实施例中，包括CO2、Xe和Kr的混合气体制冷剂冷却到114K的低温没有冻结。其组成是用表4举例说明的。
表4
  成份  浓度范围(mol％)
  CO2  5-60
  Xe  5-80
  Kr  5-80
在另一个实施例中，包括N2O、Xe和Kr的混合气体制冷剂冷却到114K的低温没有冻结。见表5。
表5
  成份   浓度范围(mol％)
  N2O   5-60
  Xe   5-80
  Kr   5-80
在表6举例说明的更进一步的实施例中，包括N2O、CO2、Xe和Kr的混合气体制冷剂冷却到114K的低温没有冻结。
表6
  成份  浓度范围(mol％)
  N2O  5-40
  CO2  5-40
  Xe  5-60
  Kr  5-80
在表7举例说明的另一个实施例中，包括Xe和Kr的混合气体制冷剂冷却到114K的低温没有冻结。
表7
  成份   浓度范围(mol％)
  Xe   5-95
  Kr   5-95
在表8举例说明的进一步的实施例中，包括Xe、Kr和Ar的混合气体制冷剂冷却到82K的低温没有冻结。
表8
  成份  浓度范围(mol％)
  Xe  5-60
  Kr  5-80
  Ar  5-90
在表9举例说明的另一个实施例中，包括5mol％到95mol％Kr和5mol％到95mol％Ar的混合气体制冷剂冷却到82K的低温没有冻结。
表9
  成份  浓度范围(mol％)
  Kr  5-95
  Ar  5-95
在表10举例说明的更进一步的实施例中，包括5mol％到25mol％CO2、5mol％到25mol％N2O、5mol％到60mol％Xe、5mol％到75mol％Kr和5mol％到75mol％Ar的混合气体制冷剂冷却到82K的低温没有冻结。
表10
  成份  浓度范围(mol％)
  CO2  5-25
  N2O  5-25
  Xe  5-60
  Kr  5-75
  Ar  5-75
在表11举例说明的更进一步的实施例中，包括5mol％到60mol％Xe、5mol％到80mol％Kr和5mol％到90mol％N2的混合气体制冷剂冷却到69K的低温没有冻结。
表11
  成份  浓度范围(mol％)
  Xe  5-60
  Kr  5-80
  N2  5-90
在表12举例说明的另一个实施例中，包括5mol％到25mol％N2O、5mol％到25mol％CO2、5mol％到60mol％Xe、5mol％到75mol％Kr和5mol％到75mol％N2的混合气体制冷剂冷却到80K的低温没有冻结。
表12
  成份  浓度范围(mol％)
  CO2  5-25
  N2O  5-25
  Xe  5-60
  Kr  5-75
  N2  5-75
在表13举例说明的另一个实施例中，包括5mol％到40mol％Xe、5mol％到40mol％Kr、5mol％到60mol％Ar和5mol％到85mol％O2的混合气体制冷剂冷却到80K的低温没有冻结。
表13
  成份  浓度范围(mol％)
  Xe  5-40
  Kr  5-40
  Ar  5-60
  O2  5-85
在表14举例说明的另一个实施例中，包括5mol％到95mol％Xe和5mol％到95mol％O2的混合气体制冷剂冷却到80K的低温没有冻结。
表14
  成份  浓度范围(mol％)
  Xe  5-95
  O2  5-95
在表15举例说明的进一步的实施例中，包括5mol％到95mol％Ar和5mol％到95mol％O2的混合气体制冷剂冷却到79K的低温没有冻结。
表15
  成份  浓度范围(mol％)
  Ar  5-95
  O2  5-95
在表16举例说明的另一个实施例中，包括5mol％到40mol％Xe、5mol％到40mol％Kr、5mol％到75mol％Ar、5mol％到75mol％O2和5mol％到75mol％N2的混合气体制冷剂冷却到69K的低温没有冻结。
表16
  成份   浓度范围(mol％)
  Xe   5-40
  Kr   5-40
  Ar   5-75
  O2   5-75
  N2   5-75
在表17举例说明的进一步的实施例中，包括5mol％到60mol％Kr、5mol％到85mol％Ar和5mol％到90mol％O2组成的混合气体制冷剂冷却到78K的低温没有冻结。
表17
  成份   浓度范围(mol％)
  Kr   5-60
  Ar   5-85
  O2   5-90
附加的实施例可以在表18到表42中找到：
表18
  成份   浓度范围(mol％)
  Kr   5-60
  Ar   5-85
  N2   5-85
实施例：冷却到69K
表19
  成份   浓度范围(mol％)
  Kr   5-60
  Ar   5-80
  N2   5-80
  O2   5-85
实施例：冷却到60K
表20
  成份   浓度范围(mol％)
  Kr   5-60
  Ar   5-80
  N2   5-80
  O2   5-80
实施例：冷却到76K
表21
  成份   浓度范围(mol％)
  Xe   5-40
  Kr   5-60
  Ar   5-80
  Ne   5-40
实施例：冷却到69K
表22
  成份   浓度范围(mol％)
  Ar   5-95
  N2   5-95
实施例：温度下降到69K
表23
  成份   浓度范围(mol％)
  O2   5-95
  N2   5-95
实施例：温度下降到69K
表24
  成份   浓度范围(mol％)
  Xe   5-40
  Kr   5-60
  Ar   5-60
  N2   5-60
  Ne   5-80
实施例：温度下降到27K
表25
  成份   浓度范围(mol％)
  Xe   5-40
  Kr   5-60
  Ar   5-60
  N2   5-60
  O2   5-60
  Ne   5-60
实施例：温度下降到27K
表26
  成份   浓度范围(mol％)
  Xe   5-40
  Kr   5-60
  Ar   5-60
  N2   5-60
  O2   5-60
  He   5-60
实施例：温度下降到13K
表27
  成份   浓度范围(mol％)
  Xe   5-40
  Kr   5-60
  Ar   5-60
  N2   5-60
  O2   5-60
  Ne   5-25
  He   5-25
实施例：温度下降到10K
表28
  成份   浓度范围(mol％)
  Kr   5-80
  Ar   5-60
  Ne   5-60
实施例：温度下降到27K表29
  成份   浓度范围(mol％)
  Kr   5-80
  N2   5-60
  Ne   5-60
实施例：温度下降到27K
表30
  成份   浓度范围(mol％)
  Kr   5-60
  Ar   5-60
  N2   5-60
  O2   5-60
  Ne   5-25
实施例：温度下降到40K
表31
  成份   浓度范围(mol％)
  Kr   5-60
  Ar   5-60
  N2   5-60
  O2   5-60
  Ne   5-25
  He   5-25
实施例：温度下降到27K
表32
  成份   浓度范围(mol％)
  Ar   5-60
  Ne   5-25
  He   5-25
实施例：温度下降到12K
表33
  成份   浓度范围(mol％)
  Ar   5-60
  N2   5-60
  O2   5-60
  Ne   5-25
  He   5-25
实施例：温度下降到10K
表34
  成份   浓度范围(mol％)
  N2   5-60
  O2   5-60
  Ne   5-25
  He   5-25
实施例：温度下降到10K
表35
  成份   浓度范围(mol％)
  O2   5-85
  Ne   5-80
  He   5-60
实施例：温度下降到4K
表36
  成份   浓度范围(mol％)
  Ne   5-95
  He   5-95
实施例：温度下降到4K
表37
  成份   浓度范围(mol％)
  N2   5-40
  O2   5-40
  Ne   5-60
  He   5-60
实施例：温度下降到4K
表38
  成份   浓度范围(mol％)
  Ar   5-40
  N2   5-40
  O2   5-40
  Ne   5-60
  He   5-60
实施例：温度下降到4K
表39
  成份   浓度范围(mol％)
  Ar   5-40
  Ne   5-60
  He   5-60
实施例：温度下降到4K
表40
  成份   浓度范围(mol％)
  Ar   5-40
  O2   5-40
  Ne   5-60
  He   5-60
实施例：温度下降到4K
表41
  成份   浓度范围(mol％)
  N2   5-40
  Ne   5-60
  He   5-60
实施例：温度下降到4K
表42
  成份   浓度范围(mol％)
  N2   5-40
  Ar   5-40
  Ne   5-60
  He   5-60
实施例：降温到4K
前面揭示的主题内容将被视为说明性的而不是限制性的，而附加的权利要求书倾向于包括所有落在本发明限定范围里面的这样的修正方案、提高方案和其它的实施方案。因此，对于法律允许的最大范围，本发明的范围是用权利要求书及其等价文件的最广泛允许的解释确定的，而不应该受前面的详细描述限制或局限。

Claims (77)

1.一种冷却系统，其中包括：
具有第一制冷剂的第一非震荡式制冷循环；以及
第二非震荡式制冷循环，其具有包括深冷气体成份混合物的第二制冷剂，所述的深冷气体成份混合物包括选自由Ar、N2、Kr、Ne、Xe、He、O2、CO2和N2O所组成的组中的至少三种截然不同的成份，其中第二制冷剂不含全氯氟烃、含氯氟烃、全氟烃、含氟烃、烃和氟代醚。
2.根据权利要求1的冷却系统，其中深冷气体成份混合物包含的所述的至少三种截然不同的成份中，其中每种都大于5mole％。
3.根据权利要求1的冷却系统，其中深冷气体成份混合物包含的所述的至少三种截然不同的成份中，其中每种都大于10mole％。
4.根据权利要求1的冷却系统，其中气体成份混合物包含选自由N2、Kr、Xe、He、O2、CO2和N2O所组成的组中的至少两种截然不同的成份。
5.根据权利要求1的冷却系统，其中深冷气体成份混合物包含至少一种选自选自Kr、Xe、CO2和N2O所组成的组中的成分而且包含至少一种选自由Ar、N2、Ne和He所组成的组中的成份。
6.根据权利要求1的冷却系统，其中第一非震荡式制冷循环和第二非震荡式制冷循环是按复叠安排连接的。
7.根据权利要求1的冷却系统，其中至少第一非震荡式制冷循环和第二非震荡式制冷循环之一是自动复叠循环。
8.根据权利要求1的冷却系统，其中第二非震荡式制冷循环包括和与第二非震荡式制冷循环相关联的蒸发器相连接的压缩气体旁路管线。
9.一种冷却系统，其中包括：
有第一制冷剂的第一非震荡式制冷循环；以及
有第二制冷剂的第二非震荡式制冷循环，所述的第二制冷剂包括选自由Ar、N2、Kr、Ne、Xe、He、O2、CO2和N2O所组成的组中的至少三种截然不同的成份的低温气体成份的，其中所述的第二制冷剂不含全氯氟烃、含氯氟烃、全氟烃、含氟烃、氟代醚和烃，至少一部分第二制冷剂在第二制冷循环中冷凝。
10.根据权利要求9的冷却系统，其中第二制冷剂包含的所述的至少三种截然不同的成份，其中每种都大于5mole％。
11.根据权利要求10的冷却系统，其中第二制冷剂包含的所述的至少三种截然不同的成份，其中每种都大于10mole％。
12.根据权利要求9的冷却系统，其中第一非震荡式制冷循环和第二非震荡式制冷循环是按复叠安排连接的。
13.根据权利要求9的冷却系统，其中至少第一非震荡式制冷循环和第二非震荡式制冷循环之一是自动复叠循环。
14.根据权利要求9的冷却系统，其中第二非震荡式制冷循环包括和与第二制冷循环相关联的蒸发器连接的压缩气体旁路管线。
15.一种提供冷却的方法，该方法包括：
在第一制冷循环中使第一制冷剂凝结；
使第一制冷剂减压以冷却第二制冷循环中的第二制冷剂，所述的第二制冷剂不含全氯氟烃、含氯氟烃、全氟烃、含氟烃、氟代醚和烃而且包含至少三种选自由Ar、N2、Kr、Ne、Xe、He、O2、CO2和N2O所组成的组中的截然不同的深冷气体的混合物；以及
使用第二制冷循环冷却制品。
16.根据权利要求15的方法，其中所述制品是被直接冷却的。
17.根据权利要求15的方法，其中所述制品是被间接冷却的。
18.根据权利要求17的方法，其中第二制冷循环冷却某种流体，并且该流体冷却所述制品。
19.根据权利要求17的方法，其中第二制冷循环冷却某种吸热装置，并且该吸热装置吸收来自所述制品的热量。
20.根据权利要求15的方法，其中所述制品是吸热装置。
21.根据权利要求15的方法，其中所述制品是工件。
22.根据权利要求21的方法，其中所述工件是半导体晶片。
23.根据权利要求15的方法，其中所述混合物所包含的所述的至少三种截然不同的深冷气体成份，其中每种都大于5mole％。
24.根据权利要求15的方法，其中第一制冷循环和第二制冷循环是按复叠安排连接的。
25.根据权利要求15的方法，其中至少第一制冷循环和第二制冷循环之一是自动复叠循环。
26.一种制冷系统，该系统包括至少一个具有混合成份制冷剂的制冷循环，其中所述的混合成分制冷剂不含全氯氟烃、含氯氟烃、全氟烃、含氟烃，氟代醚和烃，而包含选自由Ar、N2、Kr、Ne、Xe、He、O2、CO2和N2O所组成的组中的至少三种截然不同的成份。
27.根据权利要求26的制冷系统，其中所述混合成份制冷剂包含的所述的至少三种截然不同的成份，其中每种都大于5mole％。
28.根据权利要求26的制冷系统，其中所述混合成份制冷剂所包含的所述的至少三种截然不同的成份组成的第一成份的含量介于大约5mole％和90mole％之间。
29.根据权利要求26的制冷系统，其中所述混合成份制冷剂所包含的所述的至少三种截然不同的成份组成的第一成份的含量介于大约10mole％和80mole％之间。
30.根据权利要求26的制冷系统，其中所述混合成份制冷剂所包含的所述的至少三种截然不同的成份组成的第一成份的含量介于大约30mole％和60mole％之间。
31.根据权利要求26的制冷系统，其中所述制冷系统包含至少两个按复叠配置而配置的制冷循环。
32.根据权利要求31的制冷系统，其中所述制冷系统有两个制冷循环，所述的两个制冷循环中温度较低的制冷循环有混合成份制冷剂。
33.根据权利要求26的系统，其中混合成份制冷剂包括5-90％N2O、5-90％的CO2和5-90％Xe的摩尔浓度范围，该混合成份制冷剂在166K低的温度下提供冷却。
34.根据权利要求26的系统，其中混合成份制冷剂包括5-60％CO2、5-80％Xe和5-80％Kr的摩尔浓度范围，该混合成份制冷剂在114K低的温度下提供冷却。
35.根据权利要求26的系统，其中混合成份制冷剂包括5-60％N2O、5-80％Xe和5-80％Kr的摩尔浓度范围，该混合成份制冷剂在114K低的温度下提供冷却。
36.根据权利要求26的系统，其中混合成份制冷剂包括5-40％N2O、5-40％CO2、5-60％Xe和5-80％Kr的摩尔浓度范围，该混合成份制冷剂在114K低的温度下提供冷却。
37.根据权利要求26的系统，其中混合成份制冷剂包括5-60％Xe、5-80％Kr和5-90％Ar的摩尔浓度范围，该混合成份制冷剂在82K低的温度下提供冷却。
38.根据权利要求26的系统，其中混合成份制冷剂包括5-25％CO2、5-25％N2O、5-60％Xe、5-75％Kr和5-75％Ar的摩尔浓度范围，该混合成份制冷剂在82K低的温度下提供冷却。
39.根据权利要求26的系统，其中混合成份制冷剂包括5-60％Xe、5-80％Kr和5-90％N2的摩尔浓度范围，该混合成份制冷剂在69K低的温度下提供冷却。
40.根据权利要求26的系统，其中混合成份制冷剂包括5-25％CO2、5-25％N2O、5-60％Xe、5-75％Kr和5-75％N2的摩尔浓度范围，该混合成份制冷剂在69K低的温度下提供冷却。
41.根据权利要求26的系统，其中混合成份制冷剂包括5-40％Xe、5-40％Kr、5-60％Ar、5-85％O2的摩尔浓度范围，该混合成份制冷剂在80K低的温度下提供冷却。
42.根据权利要求26的系统，其中混合成份制冷剂包括5-40％Xe、5-40％Kr、5-75％Ar、5-75％O2和5-75％N2的摩尔浓度范围，该混合成份制冷剂在69K低的温度下提供冷却。
43.根据权利要求26的系统，其中混合成份制冷剂包括5-60％Kr、5-85％Ar、5-90％O2的摩尔浓度范围，该混合成份制冷剂在78K低的温度下提供冷却。
44.根据权利要求26的系统，其中混合成份制冷剂包括5-60％Kr、5-85％Ar、5-85％N2的摩尔浓度范围，该混合成份制冷剂在69K低的温度下提供冷却。
45.根据权利要求26的系统，其中混合成份制冷剂包括5-60％Kr、5-80％Ar、5-80％N2和5-85％O2的摩尔浓度范围，该混合成份制冷剂在60K低的温度下提供冷却。
46.根据权利要求26的系统，其中混合成份制冷剂包括5-60％Kr、5-80％Ar、5-80％O2和5-80％N2的摩尔浓度范围，该混合成份制冷剂在76K低的温度下提供冷却。
47.根据权利要求26的系统，其中混合成份制冷剂包括5-40％Xe、5-60％Kr、5-80％Ar、5-40％Ne的摩尔浓度范围，该混合成份制冷剂在69K低的温度下提供冷却。
48.根据权利要求26的系统，其中混合成份制冷剂包括5-40％Xe、5-60％Kr、5-60％Ar、5-60％N2和5-80％Ne的摩尔浓度范围，该混合成份制冷剂在27K低的温度下提供冷却。
49.根据权利要求26的系统，其中混合成份制冷剂包括5-40％Xe、5-60％Kr、5-60％Ar、5-60％O2、5-60％N2和5-60％Ne的摩尔浓度范围，该混合成份制冷剂在27K低的温度下提供冷却。
50.根据权利要求26的系统，其中混合成份制冷剂包括5-40％Xe、5-60％Kr、5-60％Ar、5-60％O2、5-60％N2和5-60％He的摩尔浓度范围，该混合成份制冷剂在13K低的温度下提供冷却。
51.根据权利要求26的系统，其中混合成份制冷剂包括5-40％Xe、5-60％Kr、5-60％Ar、5-60％O2、5-60％N2、5-25％Ne和5-25％He的摩尔浓度范围，该混合成份制冷剂在10K低的温度下提供冷却。
52.根据权利要求26的系统，其中混合成份制冷剂包括5-80％Kr、5-60％Ar和5-60％Ne的摩尔浓度范围，该混合成份制冷剂在27K低的温度下提供冷却。
53.根据权利要求26的系统，其中混合成份制冷剂包括5-80％Kr、5-60％N2和5-60％Ne的摩尔浓度范围，该混合成份制冷剂在27K低的温度下提供冷却。
54.根据权利要求26的系统，其中混合成份制冷剂包括5-60％Kr、5-60％Ar、5-60％N2、5-60％O2和5-25％Ne的摩尔浓度范围，该混合成份制冷剂在40K低的温度下提供冷却。
55.根据权利要求26的系统，其中混合成份制冷剂包括5-60％Kr、5-60％Ar、5-60％N2、5-60％O2、5-25％Ne和5-25％He的摩尔浓度范围，该混合成份制冷剂在27K低的温度下提供冷却。
56.根据权利要求26的系统，其中混合成份制冷剂包括5-60％Ar、5-25％Ne和5-25％He的摩尔浓度范围，该混合成份制冷剂在12K低的温度下提供冷却。
57.根据权利要求26的系统，其中混合成份制冷剂包括5-60％Ar、5-60％N2、5-60％O2、5-25％Ne和5-25％He的摩尔浓度范围，该混合成份制冷剂在10K低的温度下提供冷却。
58.根据权利要求26的系统，其中混合成份制冷剂包括5-60％N2、5-60％O2、5-25％Ne和5-25％He的摩尔浓度范围，该混合成份制冷剂在10K低的温度下提供冷却。
59.根据权利要求26的系统，其中混合成份制冷剂包括5-85％O2、5-80％Ne和5-60％He的摩尔浓度范围，该混合成份制冷剂在4K低的温度下提供冷却。
60.根据权利要求26的系统，其中混合成份制冷剂包括5-40％N2、5-40％O2、5-60％Ne和5-60％He的摩尔浓度范围，该混合成份制冷剂在4K低的温度下提供冷却。
61.根据权利要求26的系统，其中混合成份制冷剂包括5-40％Ar、5-40％N2、5-40％O2、5-60％Ne和5-60％He的摩尔浓度范围，该混合成份制冷剂在4K低的温度下提供冷却。
62.根据权利要求26的系统，其中混合成份制冷剂包括5-40％Ar、5-60％Ne和5-60％He的摩尔浓度范围，该混合成份制冷剂在4K低的温度下提供冷却。
63.根据权利要求26的系统，其中混合成份制冷剂包括5-40％Ar、5-40％O2、5-60％Ne和5-60％He的摩尔浓度范围，该混合成份制冷剂在4K低的温度下提供冷却。
64.根据权利要求26的系统，其中混合成份制冷剂包括5-40％N2、5-60％Ne和5-60％He的摩尔浓度范围，该混合成份制冷剂在4K低的温度下提供冷却。
65.根据权利要求26的系统，其中混合成份制冷剂包括5-40％N2、5-40％Ar、5-60％Ne和5-60％He的摩尔浓度范围，该混合成份制冷剂在4K低的温度下提供冷却。
66.一种维修制冷系统的方法，该方法包括：
把深冷气体注入冷却循环，以致该制冷循环的制冷剂是不含全氯氟烃、含氯氟烃、全氟烃、含氟烃、氟代醚和烃，而包含选自由Ar、N2、Kr、Ne、Xe、He、O2、CO2和N2O所组成的组中的至少三种截然不同的成份的混合成份制冷剂。
67.根据权利要求66的方法，其中所述的制冷循环是复叠制冷系统的一部分。
68.一种制冷系统，该系统包括具有混合成份制冷剂的至少一种制冷循环，该制冷循环不含全氯氟烃、含氯氟烃、全氟烃、含氟烃、氟代醚和烃，而且由两种截然不同的深冷气体成份组成。
69.根据权利要求68的系统，其中混合成份制冷剂包括5-95％CO2和5-95％Xe的摩尔浓度范围，该混合成份制冷剂在至少(i)没有冻结的情况下在0.1MPa下167K低的温度下或者(ii)在没有冻结的情况下在0.4MPa下158K低的温度两者中的其中之一情况下提供冷却。
70.根据权利要求68的系统，其中混合成份制冷剂包括5-95％N2O和5-95％Xe的摩尔浓度范围，该混合成份制冷剂在166K低的温度下提供冷却。
71.根据权利要求68的系统，其中混合成份制冷剂包括5-95％Xe和5-95％Kr的摩尔浓度范围，该混合成份制冷剂在114K低的温度下提供冷却。
72.根据权利要求68的系统，其中混合成份制冷剂包括5-95％Kr和5-95％Ar的摩尔浓度范围，该混合成份制冷剂在82K低的温度下提供冷却。
73.根据权利要求68的系统，其中混合成份制冷剂包括5-95％Xe和5-95％O2的摩尔浓度范围，该混合成份制冷剂在80K低的温度下提供冷却。
74.根据权利要求68的系统，其中混合成份制冷剂包括5-95％Ar和5-95％O2的摩尔浓度范围，该混合成份制冷剂在79K低的温度下提供冷却。
75.根据权利要求68的系统，其中混合成份制冷剂包括5-95％Ar和5-95％N2的摩尔浓度范围，该混合成份制冷剂在69K低的温度下提供冷却。
76.根据权利要求68的系统，其中混合成份制冷剂包括5-95％O2和5-95％N2的摩尔浓度范围，该混合成份制冷剂在69K低的温度下提供冷却。
77.根据权利要求68的系统，其中混合成份制冷剂包括5-95％Ne和5-95％He的摩尔浓度范围，该混合成份制冷剂在4K低的温度下提供冷却。
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