CN1380965A - 低温制冷系统 - Google Patents
低温制冷系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1380965A CN1380965A CN01801539A CN01801539A CN1380965A CN 1380965 A CN1380965 A CN 1380965A CN 01801539 A CN01801539 A CN 01801539A CN 01801539 A CN01801539 A CN 01801539A CN 1380965 A CN1380965 A CN 1380965A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- mentioned
- unit
- cold
- producing medium
- refrigerastion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 title claims abstract description 161
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 158
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 141
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims abstract description 72
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 54
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 33
- 238000010257 thawing Methods 0.000 claims description 61
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 23
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 21
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 21
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 20
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 17
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 4
- 230000007774 longterm Effects 0.000 claims description 4
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 claims description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims 6
- 230000008859 change Effects 0.000 abstract description 10
- 238000011084 recovery Methods 0.000 abstract description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract 1
- 230000002631 hypothermal effect Effects 0.000 description 43
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 30
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 20
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 18
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 15
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 13
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 11
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 11
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 8
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 6
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 6
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 6
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 description 5
- 230000006870 function Effects 0.000 description 5
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 230000004044 response Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 3
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 3
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 2
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 2
- 230000006837 decompression Effects 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 238000004781 supercooling Methods 0.000 description 2
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000005219 brazing Methods 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 239000010725 compressor oil Substances 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 235000019628 coolness Nutrition 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 239000012769 display material Substances 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 239000010687 lubricating oil Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 230000032696 parturition Effects 0.000 description 1
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 1
- 238000003303 reheating Methods 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 239000011232 storage material Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B40/00—Subcoolers, desuperheaters or superheaters
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
- F25B41/20—Disposition of valves, e.g. of on-off valves or flow control valves
- F25B41/24—Arrangement of shut-off valves for disconnecting a part of the refrigerant cycle, e.g. an outdoor part
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B47/00—Arrangements for preventing or removing deposits or corrosion, not provided for in another subclass
- F25B47/02—Defrosting cycles
- F25B47/022—Defrosting cycles hot gas defrosting
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Defrosting Systems (AREA)
- Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)
- Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)
Abstract
一种具有除霜供应回路(176,178,180)和除霜返回旁通回路(186,188,190)的深度低温制冷系统(100)的加热/除霜结构,以优化该加热/除霜循环,和防止其制冷过程过载(过压)以及保护部件免于破坏性的温度。当需要时该除霜循环连续运行,并在加热/除霜和冷却运行模式之间提供更短的恢复期。以一种开环模式通过旁通回路(178,190)中的受控的制冷剂流动来控制冷却和预热期间的温度的变化率。
Description
本专利申请要求已提交的并在审查中的美国临时专利No.60/207921的优先权。
相关专利(作为参考结合于此)
美国临时专利申请No.60/214560
美国临时专利申请No.60/214562
技术领域
本发明涉及一种深度低温制冷系统的加热/除霜循环，尤其涉及一种改进的结合除霜供应回路和除霜返回旁通回路的加热循环，该回路用于优化加热/除霜循环，防止制冷过程过载(过压)从而使除霜循环连续运行，和缩短加热/除霜和制冷运行模式之间的恢复周期，以及用于受控流动，其中在开环模式下制冷或加热期间的温度变化率是受控制的。
背景技术
制冷系统从二十世纪初就已经存在，当时开发出了密封的制冷系统。从那时起，制冷技术上的改进已经证明了制冷系统可用于家用和工业装置。尤其是，当今的低温制冷系统的工业用途主要在生物制药领域、低温电子、涂渍操作和半导体制造领域。在这些许多应用中，制冷系统不但需要提供低温而且要承受系统被带入大大高于0℃的除霜循环。开发这种可以在该温度范围内运行的制冷系统并且拥有相关知识产权的公司一直可以获得丰厚利润。
提供温度低于-50℃的制冷有许多重要应用，尤其是在工业制造和试验应用中。本发明涉及提供的制冷温度范围从-50℃到-250℃的制冷系统。包含在该范围的温度是指名称不同的低温、超低温和深冷。对本专利来说，术语“深度低温”或非常低温度是指-50℃到-250℃的温度范围。
在许多在真空条件下实施的制造过程中，因为各种原因，需要加热系统的元件。这种加热过程就是除霜循环。加热会提高制造系统的温度，使系统各部件接通大气并且通风而不会引起空气中水分的凝结。整个除霜循环和随后的产生深度低温的恢复时间越长，制造系统的产量越低。能快速除霜和快速恢复真空室内低温抽气表面的冷却是有益的。所需要的是一种提高真空作业的产量的方法。
许多真空作业都需要这种深度低温度冷却。主要用途是为真空系统提供水蒸气低温泵。深度低温表面以高于水蒸气释放速率的速率捕获和保持水蒸气分子。有效效果是迅速并且显著地降低容器的水蒸气分压力。另一个应用是关于热辐射屏蔽。在该应用中，大的面板被冷却到深度低温。这些冷却了的面板截断了来自真空室表面和加热器的辐射热。这可以减少被冷却表面的热负荷，该被冷却表面正被冷却到低于面板的温度。又一个用途就是去除被制造的物体上的热量。在某些情况下，该物体是用于计算机硬盘驱动器的铝盘，用于集成电路的硅片，或者用于平板显示的材料。在这些情况下，该深度低温提供一种比其他装置更快地从这些物体除去热量的装置，即使工序终了物体的终温可能比室温还高。另外，包括硬盘驱动媒体，硅片，或平板显示材料的某些应用涉及材料在这些物体上的沉淀。在这些情况中，因为沉淀产生的热量从物体上释放出来，当物体要保持在规定温度时必须要除去这些热量。冷却例如压板这样的表面是从这种物体中除去热量的典型装置。在所有这些情况下，应当明白的是，当提供深度低温的冷却时，蒸发器表面是制冷剂除去这些用户应用产生热量的场合。
在许多制冷应用中，需要长期的高温以顾及到被加热物体有缓慢响应时间。对于延长的除霜时间，常规系统会因范围从为300到500psi的高的排气压力而超负荷并停止工作。这种系统的压缩机的排气压力需要被限制，以防止过高的排气压力，否则，下游的部件就会过压。通常，在应有的位置设置安全开关或压力释放阀以防止排气压力过高；但是，这限制了除霜循环。所需要的是一种增加制冷系统的除霜时间而不超过其工作极限的方法。
在许多应用中，可能需要逐渐加热或冷却。比如，半导体晶片制造过程中的陶瓷卡盘中产生的迅速温度变化不能超过某种极限，该极限根据卡盘具体材料特性而变化。如果该速率过高，卡盘就会破裂。所需要的是一种提供可调节的加热和冷却系统的方法。
常规的深度低温制冷系统的除霜时间通常为2到4分钟，对于大盘管多到7分钟。对于这些除霜时间，制冷系统因高的排气压力而受到限制，因此在制冷继续之前需要5分钟的恢复时间，因此延长了整个除霜循环。所需要的是一种缩短制冷系统的整个除霜循环的方法。
烘赶过程是在真空室暴露在大气中后(比如当打开该室进行保养时)，加热真空室内的所有表面以除去该室内的水蒸气。进行烘干过程的常规技术包括用加热器加热该表面，加热器使真空室部件暴露于200℃以上温度并维持一段延长的时间以促进从容器表面去除水蒸气。如果冷却表面在使用该方法的被加热的容器内，剩余的制冷剂和润滑油就会分解，因此降低了制冷过程的可靠性。所需要的是一种在烘干过程中保持该过程的流体的化学稳定性的方法。
背景技术
转让给Carrier Corporation(Syracuse，NY)的美国专利No.6112534“制冷和加热循环的系统和方法(refrigeration andheating cycle system and method)”描述了一种改进的制冷系统和加热/除霜循环。用于加热循环的空气和给一个封闭区域除霜的该系统包括制冷剂，和使用该制冷剂加热该循环空气的蒸发器，以及用来接收来自蒸发器的制冷剂并将该制冷剂压缩到更高温和更高压的压缩机。为了增加制冷剂和循环空气之间的温差，为了提高系统效率，以及为了优化加热和除霜循环中的系统性能，该系统还包括以下三者组合件，即放置于压缩机和蒸发器之间用于形成部分膨胀了的制冷剂的膨胀阀，和用于检测系统参数的控制器，以及根据控制器响应的机构。
转让给Dube，Serge(Quebec，Canada)的美国专利No.6089033“高速蒸发器除霜系统(High-speed evaporator defrost system)”描述了一种高速蒸发器除霜系统，它包括除霜管道回路，该回路连接到一个或多个压缩机的排出管上，并且经过一个可以储存制冷系统的全部制冷剂的辅助贮液器返回吸气集管。辅助贮液器处于低压，并且当液态制冷剂聚集到预定水平时可以自动注入主贮液器中。除霜回路的辅助贮液器在蒸发器的制冷盘管上产生压差，甚至在压缩机低排气压力下该压差足以使排出管路中的热的高压制冷剂气体加速经过蒸发器的制冷盘管，使制冷盘管迅速除霜，其中盘管两端的压差在从30到200psi范围内。
转让给Praxair Technology，Inc.(Danbury，CT)的美国专利No.6076372“深冷用的可变负荷制冷系统(Variable loadrefrigeration system particularly for cryogenictemperature)”描述了一种用来产生制冷的方法，特别是在包括深冷在内的宽的温度范围内进行制冷，其中，从限定的部件形成一种无毒、不易燃和低或无臭氧损耗的混合物，并且通过制冷循环的压缩、冷却、膨胀和加热步骤以变负荷的形式保持在系统中。
转让给Redstone Engineering(Carbondale，CO)的美国专利No.5749243“带有温度控制的低温制冷系统(Low-temperaturerefrigeration system with precise temperature control)”描述了一种低温制冷系统(10)，该系统通过在一段时间内改变加热输出用于将仪器(11)维持在一个基本恒定的预定低温下。制冷系统(10)通过精确调节与仪器(11)相关的换热界面(12)处的冷却剂压力来控制仪器(11)的温度。通过利用一个或两个循环回路和/或一个包括加热器(32)的非机械式流量调节器(24)来调节冷却剂的压力和流量。考虑到相对于冷源(14)提供的冷量来改变系统(10)的冷量输出，制冷系统还提供一个热容器(16)。
转让给General Cryogenics Incorporated(Dallas，TX)的美国专利No.5396777“除霜控制器(Defrost controller)”，描述了一种冷却间隔室内的空气的方法和装置，其中液体CO2经过第一主换热器被输送，这样就有足够的热量被吸收使液体二氧化碳蒸发形成高压蒸汽。高压蒸汽在一个燃气加热器中被加热以防止高压二氧化碳减压时凝固，二氧化碳蒸汽经过气动风扇电机减压绝热膨胀后进入第二换热器。当CO2蒸汽通过电机膨胀时，风扇电机入口的喷嘴和风扇电机管线上的电磁阀使蒸汽增压，这时加热器提供足够热量防止其固化。在进入换热器之前，CO2蒸汽从第二换热器循环流到并冷却除湿机内的表面以冷凝空气流中的水分。
发明概述
本发明是一种受控的深度低温制冷系统，其使用单个蒸发器并具有长期在-150℃低到低温下冷却和长期在高达+130℃高温下加热的能力。在延长的除霜模式下，本发明的深度低温制冷系统不允许除霜气体持续地返回到其制冷过程单元。本发明的深度低温制冷系统而是提供一个返回旁通回路，以防止制冷过程的超负荷(过压)，从而使除霜循环连续运行。但是，在冷却模式下，当冷却表面被冷却下来时，利用该除霜返回旁路，从而缩短恢复周期。因为本发明的深度低温制冷系统在每个除霜循环后的恢复周期更短，所以缩短了总的过程时间。另外，本发明的深度低温制冷系统还有受控流，其中以开环(即没有控制器反馈)的方式控制冷却或加热期间的温度变化率。此外，本发明的深度低温制冷系统利用系统可以在全温度范围下运行，在受控方式下可以提供恒定或可调节的制冷剂供应和/或返回温度。
为了正确理解本发明的受控的深度低温制冷系统的优点，下面简要叙述一下常规的深度低温制冷系统。
通常，常规深度低温制冷系统有将诸如盘管或不锈钢压板之类的蒸发器表面在几分钟之内加热到室温的除霜功能。短的除霜循环，通常2到4分钟，会增加产品的价值，因为从冷却到暖热需要更短的时间使用户更好地利用设备，即可以提高产量。
在典型的除霜循环中，蒸发器中的制冷剂只是被加热到室温，这只是适合于盘管但是不适合于其他形式的表面(即不锈钢压板)，其中蒸发器表面(即压板面)和制冷剂之间没有大的热接触面。其次，不锈钢压板的响应时间长。因为响应时间长，即使进行除霜循环并且从不锈钢压板返回的制冷剂为室温或更高，压板仍然很冷。其结果为，只有板子的一部分变暖，除霜循环完成后，板子仍然比能接受的更冷。因此需要的除霜循环时间变长。但是，因为由于排气压力太高而使系统过载而停机，目前设计的制冷系统受限制并且不能延长除霜时间。通常，在排出管上设置一个安全开关或压力释放阀，以防止排气压力过高和需要可能的损坏。因此，在常规的深度低温制冷系统工作极限的限制内，不可能(利用传统方法)延长除霜时间。
本发明提供延长除霜运行并且防止系统出现排出压力过高的装置。为实现此目的，采用一种使暖的返回制冷剂气体流绕过制冷过程而旁通的方法。该方法的目的是在该旁通支路上采用标准件。但是，这种标准件不是为用于极低温流体而设计的。由于一些合金在低温下工作会变脆，这些部件在极低温下工作将会导致弹性密封失效，并导致保证阀和压缩机外壳的额定压力的重要机械特性的丧失。本发明描述如何使用这些标准件以至于不暴露在深度低温下。
另一极端方面，温度过高也会损坏部件。当蒸发器与制冷系统连接时，明确的是在某种程度上制冷剂和压缩机油一直存在于蒸发器内。在烘干真空室时，蒸发器暴露在200℃或更高温度下。这超过了制冷剂和油的最大暴露温度。暴露在该温度下的时间延长将引起这些分子的化学分解。为此的产品中包含有酸，酸会使主要系统部件比如压缩机的寿命缩短。在除霜模式下，使得制冷剂在+130℃或更低温度下循环经过蒸发器，就能保证蒸发器中的制冷剂和油保持在能够防止任何化学分解的温度范围内。
发明的其他目的和优点也在具体说明中体现出来。
因此本发明包括结构、元件组合和部件布置方面的特征，这些特征将在下面的阐明的结构中进行具体举例说明，发明的范围在权利要求书中予以指明。
附图说明
为了更好地理解本发明，下面联系附图进行说明，其中：
图1是根据本发明的具有旁通回路的深度低温制冷系统的示意图；
图2是根据本发明的用于图1中的制冷系统的制冷过程单元的局部示意图；
图3是根据本发明的用于图1中的制冷系统的除霜旁通回路的局部示意图；
图4是根据本发明的用于图1中的制冷系统的除霜旁通回路的局部示意图；
图5是根据本发明的用于图1中的制冷系统的另一个除霜旁通回路的局部示意图；
图6是根据本发明的带有可变分流阀的制冷系统的压缩机侧的局部示意图；
图7是根据本发明的带有换热器的制冷系统的高压侧的局部示意图；和
图8是根据本发明的图1中的制冷系统的高压侧的另一个实施例的局部示意图；
具体实施方式
图1示出根据本发明的深度低温制冷系统100。制冷系统100包括连接到可供选择的油分离器108的入口的压缩机104，油分离器再经排出管路110连接到冷凝器112。冷凝器112然后连接过滤干燥器114，过滤干燥器经过液体管路输出116连接到制冷过程118的第一输入端。制冷过程118的进一步详细描述在图2中说明。当不用油循环来润滑压缩机时可以不要油分离器。
制冷过程118设置了制冷剂管路输出120，其连接进给阀122入口。进给阀122出来的制冷剂是低温高压制冷剂，温度通常为-50℃到-250℃。流量调节装置(FMD)124与冷却阀128串联布置。同样地，FMD126与冷却阀130串联布置。FMD124和冷却阀128的串联组合与FMD126和冷却阀130的串联组合进行并联布置，这里的FMD124和126的入口一起连接到由进给阀122出口连接的节点上。此外，冷却阀128和130的出口一起连接到连接低温隔离阀132的入口的节点上。低温隔离阀132的出口提供蒸发器供应管路输出134，该输出管路连接到为用户安装的(一般地)的蒸发器盘管136。
蒸发器136的另一端设置了蒸发器回流管路138，其连接低温隔离阀140的入口。低温隔离阀140的出口通过内部返回管路142连接深度低温流量开关152的入口。低温流量开关152的出口供给回流阀44的入口。回流阀144的出口供给止回阀146的入口，止回阀经制冷剂返回管路148连接制冷过程118的第二输入端(低压)。
温度开关(TS)150与止回阀146和制冷过程118之间的制冷剂回流管路148热偶连接。另外，多个具有不同断路点的温度开关沿内部回流管路142热偶连接。TS158，TS160和TS162在低温隔离阀140和回流阀144之间的中间返回管路142上热偶连接。
从制冷过程118的返回出口经过压缩机吸入管路164到压缩机104入口的制冷回路是封闭的。位于压缩机104入口附近的压力开关(PS)196气动地连接到压缩机吸入管路164上。另外，油分离器108的回油管路109连接压缩机吸入管路164。制冷系统100还包括连接到压缩机吸入管路164的膨胀箱192。FMD194布置在膨胀箱192的入口和压缩机吸入管路164之间的管路上。
制冷系统100的除霜供应回路(高压)由以下形成：进给阀176的入口连接在位于排气管路110的节点A上。除霜阀178与FMD 182串联布置；同样地，除霜阀180与FMD 184串联布置。除霜阀178和FMD182的串联组合与除霜阀180和FMD184串联组进行并联布置，这里除霜阀178和180的入口一起连接到与进给阀176的出口连接的节点B上。此外，FMD182和184的出口一起连接到节点C，节点C与冷却阀128和低温隔离阀132之间的节点D之间的管路使除霜供应回路封闭。
制冷系统100中的制冷剂返回旁通(低压)回路由以下形成：位于低温流量开关152和回流阀144之间的节点E连接旁通管路186。旁通阀188与检修阀190在旁通管路186中串联连接。检修阀190的出口连接到位于制冷过程118和压缩机之间的压缩机吸入管路164上的节点F上，从而使得制冷剂返回旁通回路完整。
除了TS150，TS158，TS160和TS162之外，制冷系统100中的所有部件都是机械式或液压式地连接。
安全电路198提供了设置于制冷系统100中的多个诸如压力和温度开关之类的控制装置的控制，并且接收其的反馈。PS196，TS150，TS158，TS160和TS162是这种装置的实例；然而，制冷系统100中还设置有其他的传感装置，为了简化起见图1中没有示出。压力开关，包括PS196是典型的气压式连接，而温度开关，包括TS150，TS158，TS160和TS162是典型的热偶式地连接到制冷系统100的流路中。安全电路198的控制本质上是电气的。同样的，各个传感装置给安全电路198的反馈本质上也是电气的。
制冷系统100是深度低温制冷系统，其基本作用，即除去热量和加热都是本领域所公知的。本发明的制冷系统100使用纯的或混合制冷剂，例如美国临时专利申请No.60/214562中描述的混合制冷剂。
除了低温隔离阀132和140，制冷系统100中的所有部件都是本领域熟知的(例如，压缩机104，油分离器108，冷凝器112，过滤干燥器114，制冷过程118，进给阀122，FMD124，冷却阀128，FMD126，冷却阀130，蒸发盘器管136，回流阀144，止回阀146，TS150，TS158，TS160，TS162，进给阀176，除霜阀178，FMD182，除霜阀180，FMD184，旁通阀188，检修阀190，膨胀箱192，FMD194，PS196和安全电路198)。另外，低温流量开关152在美国临时专利申请No.60/214562中进行了完整的描述。然而为了清楚起见，下面对这些部件作简要叙述。
压缩机104是接收低压、低温制冷剂气体，并将它们压缩为高压、高温气体并供应给油分离器108的普通压缩机。
油分离器108是常规的油分离器，其中，来自压缩机104的压缩过的质量流进入一个降低流速的较大分离腔室中，从而形成雾化了的油滴，油滴聚集在撞击网表面或者一个聚集元件上。当油滴聚集成大颗粒时，就会落到油分离器的贮液底部并经压缩机吸入管路164返回压缩机104。从油分离器108出来的且除去了油的质量流继续流向节点A并且向前流向冷凝器112。
来自压缩机104的热高压气体经过油分离器108然后经过冷凝器112。冷凝器112是常规的冷凝器，并且是通过冷凝作用将热量排出的系统的部件。热气经过冷凝器112时，被经过或越过的空气或水冷却。当热的制冷剂气体冷却时，在盘管内形成制冷剂液滴。最终，当气体到达冷凝器112的末端时，已经被部分地冷凝下来；也就是说，存在液体和气体制冷剂。为了使冷凝器112正常工作，经过或越过冷凝器的空气或水必须比系统的工作流体更冷。对于某些特殊的应用，调节制冷剂混合物的组合使得冷凝器中不会发生冷凝。
来自冷凝器112的制冷剂向前流向过滤干燥器114。过滤干燥器114的作用是吸收系统中的致污物，比如可以产生酸的水，并进行物理过滤。来自过滤干燥器114的制冷剂然后供应给制冷过程118。
制冷过程118是任何制冷系统或过程，比如单一制冷剂系统，混合制冷剂系统，通常的制冷过程，复叠式制冷过程的单独一级，自动制冷复叠式循环，或者Klimenko循环。为了说明的目的，根据本发明的制冷过程118示于图2，它是自动制冷复叠式循环的一个简化形式，也可以是被Klimenko描述的。
图2所示的制冷过程118可以有几个基本变型。制冷过程118可以是复叠式系统的一级，其中冷凝器112中制冷剂的初级冷凝可以由制冷系统的另一级的低温制冷剂提供。同样地，制冷过程118产生的制冷剂可以用来冷却或液化更低温度的复叠式过程的制冷剂。另外，图1示出了单级压缩机。应当明白的是，可以用两台并联压缩机达到相同的压缩效果，或者通过串联压缩机或者两级压缩机将该压缩过程分为多级。所有这些可能的变型都在本发明公开的范围内。
还有，图1到图8中仅与一个蒸发器盘管136有关。原则上，该方法可以用于被单一制冷过程118冷却的多个蒸发器盘管136。在这种结构中，每一个独立受控制的蒸发器盘管136需要单独的一套阀和FMD，以控制制冷剂的供给(即除霜阀180，FMD184，除霜阀178，FMD 182，FMD126，冷却阀130，FMD124和冷却阀128)，并且还需要控制旁通回路的阀(即止回阀146和旁通阀188)。
进给阀176和检修阀190是标准的隔膜阀或者比例阀，比如Superior Packless Valve(Washington，PA)，如果需要可以为隔离部件提供一些服务功能。
膨胀箱192是制冷系统中常规的贮液器，可以容纳因加热蒸发和膨胀而引起体积增加的制冷剂气体。在这种情况下，当制冷系统100停止运行时，制冷剂蒸汽通过FMD194进入膨胀箱192。
冷却阀128，冷却阀130，除霜阀178，除霜阀180和旁通阀188是标准的电磁阀，比如Sporlan(Washington，MO)models xuj，B-6和B-19阀。或者，冷却阀128和130是带闭合回路反馈的比例阀，或者热膨胀阀。
止回阀146是常规的允许流体单向流动的止回阀。止回阀146基于施加于其上的制冷剂压力而响应执行打开和关闭。(下面是关于止回阀的另外的描述)。由于这种阀暴露在极低温下，因此必须由与这种温度相配的材料制成。另外，该阀必须有合适的额定压力。此外，优选为，阀没有允许制冷剂泄露到环境中的密封。因此应当通过铜焊或焊接连接。单向阀的一个例子是来自Check-All Valve(West DesMoines，IA)的UNSW系列止回阀。
FMD124，FMD126，FMD182，FMD184和FMD196是常规的流量调节装置，比如毛细管，孔口，带反馈的比例阀，或者任何控制流量的节流元件。
进给阀122，低温隔离阀132和140和回流阀144都是典型的标准隔膜阀，例如由Superior Valve Co.制造的阀。但是，因为螺纹中积聚有少量的冰，从而阻止运行，标准隔膜阀在深度低温下难以工作。或者，Polycold(San Rafael，CA)已经开发出一种改良的极低温截止阀，可以用做深度低温制冷系统100中的低温隔离阀132和140。下面描述低温隔离阀132和140的一个替代实施例。低温隔离阀132和140有一个装入充有氮气或空气的密封的不锈钢管内的可延伸轴。布置轴的暖端有压缩式接头和O形环在轴转动时提供密封。其结果为，低温隔离阀132和140的轴即使在深度低温下也可转动。该轴布置提供了热隔离，从而阻止了结霜。
被加热或冷却的蒸发器表面由蒸发盘管136表示。为用户安装的蒸发盘管136的示例为金属管的盘管或者某种类型的压板，比如有管子热连接于其上的不锈钢台，或者内部有加工成形的制冷剂流动通道的台。蒸发器不是本发明的新颖之处。因此不管蒸发器是“为用户安装的”还是为另外设置的对权利要求不重要。
图2是制冷过程118的一个示例。在此公开文本中为了说明本发明的目的，制冷过程118是作为一种自动制冷复叠式循环示于图2中。然而，深度低温制冷系统100的制冷过程118可是任何制冷系统或过程，比如单一制冷剂系统，混合制冷剂系统，通常的制冷过程，复叠式制冷过程的单独一级，自动制冷复叠式系统，Klimenko循环等。
更具体地，制冷过程118可以是Pilycold系统(即自动制冷复叠式过程)，带有单个膨胀装置的APD Cryogenics(Allentown，PA)系统(即没有相分离的单极低温冷却机，Longsworth No.5441658)，Missmer型循环(即，自动制冷复叠式循环，Missimer专利3768273)，Klimenko型(即单相分离器系统)。制冷过程118也可以是在诸如Forrest专利4597267和Missiimer专利4535597描述的过程上进行的变型。
对于本发明重要的是，使用的制冷过程必须包括在除霜模式下至少有一个流过该制冷过程制冷剂流装置。对于单个膨胀装置的冷却器或者单个制冷系统的情况下，需要一个阀(未示出)和FMD(未示出)使制冷剂从高压侧流过该制冷过程到低压侧。这保证了制冷剂流过冷凝器112以便将热量从系统中排出去。这也保证了除霜期间来自制冷过程118的低压制冷剂与来自管路186的返回的除霜制冷剂混合。对于那些不需要这种内部制冷流路就可以达到要求的制冷效果的制冷过程(系统一般具有单个FMD)，在稳定的冷却模式下，可以关闭该阀以制止从高侧到低侧的内部流。
图2的制冷过程118包括热交换器202，相分离器204，热交换器206，和热交换器208。在供应流路上，制冷剂流入液体管路116中以供应给换热器202，换热器连接相分离器204，相分离器连接换热器206，换热器206连接换热器208，换热器208连接制冷剂供给管120。在返回流路，制冷剂返回管路148连接热交换器208，换热器208连接热交换器206。由相分离器分离的液体部分由FMD210膨胀到低压状态。制冷剂从FMD210流出然后与来自热交换器208的低压制冷剂混合供应给换热器206。混合流供应给换热器206，然后供应给换热器202，随后供应给压缩机吸入管164。换热器交换高压制冷剂和低压制冷剂之间的热量。
如Missimer和Forrest所描述，在更复杂的自动制冷复叠式系统中，制冷过程118中可以采用另外的分离级。
热交换器202，206和208是工业上所公知的装置，用来将一种物质的热量传给另一种物质。相分离器204是工业上公知的用来分离液相的制冷剂和气相的制冷剂的装置。图2示出一个相分离器，然而，通常为多于一个的相分离器。
继续参见图1和2，深度低温制冷系统100的运行如下：
来自压缩机104的热的高压气体经过可选择的油分离器108然后经过冷凝器112，在其中气体被经过或越过的空气或水冷却。当气体到达冷凝器112的末端时，已被部分地冷凝成为液态和气态制冷剂的混合物。
来自冷凝器112的液体和气体制冷剂流过过滤干燥器114，然后供应给制冷过程118。深度低温制冷系统100的制冷过程118通常有一个从高压到低压的内部制冷剂流路。制冷过程118在高压下产生非常冷的制冷剂(-100到-150℃)，该制冷剂经过制冷剂供应管120流动到冷气进给阀122。
冷的制冷剂流出进给阀122并供应给FMD124和全流的冷却阀128的串联组合，它们与FMD126和节流冷却阀130的串联组合进行并联布置，这里冷却阀128和130的出口在节点D连在一起，再连接低温隔离阀132的入口。
用户在作为截止阀的低温隔离阀132和低温隔离阀140之间连接蒸发盘管136。更具体地说，低温隔离阀132连接蒸发器供应管路134，供给管路134与被加热或冷却的蒸发器表面即蒸发盘管136连接。被加热或冷却的蒸发器表面即蒸发器盘管136的相反一端与蒸发器返回管路138连接，蒸发器返回管路连接低温隔离阀140的入口。
从蒸发盘管136返回的制冷剂流过低温隔离阀140至深度低温流量开关152。
从低温流量开关152出口流出的回流制冷剂经过回流阀144然后至止回阀146。止回阀146是装有弹簧承载的低温止回阀，具有在1和10psi之间标准的必需的开启压力。也就是说止回阀146两端的压差必须超过开启压力才能使允许流动。可选择地，止回阀146是低温开/闭阀，或者是足够尺寸使压降减小到最小的低温比例阀。止回阀146的出口通过制冷剂返回管路148连接到制冷过程118。止回阀146在本发明的制冷系统100的运行中起主要作用。
应当注意到，进给阀122和止回阀144是可供选择的，分别对于低温隔离阀132和低温隔离阀140来说是有点多余的。但是，如果检修系统时需要的话，进给阀122和止回阀144确实可以提供隔离部件的维修功能。
深度低温制冷系统100不同于常规制冷系统之处主要在于它的延长的除霜循环(即烘干)。深度低温制冷系统100与常规制冷系统的具体区别特征是，在制冷过程118的返回通路上设置一个止回阀146，以及设置从节点E到F的返回旁通回路以旁通绕过制冷过程118。
在常规的没有止回阀146的制冷系统中，返回的制冷剂气体直接进入制冷过程118(冷却或除霜模式)。然而，在除霜循环中，当到达制冷过程118的返回制冷剂温度达到+20℃时，制冷过程118通常被中止，+20℃一般是除霜循环结束的温度。在该点，+20℃的制冷剂与制冷过程118内的深度低温的制冷剂进行混合。因为有太多的热量被加入，制冷过程118变为过载之前，只能短时间内允许房间温度和制冷过程118内的深度低温的制冷剂进行混合。当暖的返回制冷剂加入时，阻止了制冷过程118产生极低温制冷剂，并且制冷剂压力最终将超过其的工作极限，从而为了保护制冷过程118，安全电路198使制冷过程118停止运行。其结果为，常规制冷系统中的除霜循环被限制到2到4分钟的时间，最高的制冷剂返回温度为+20℃。
但是与之相反的是，深度低温制冷系统100在向制冷过程118返回的流路上设有止回阀146，并围绕制冷过程118设有从节点E到F返回旁通回路，该流路经过旁通管186、旁通阀188和检修阀190，从而使得在除霜循环中对暖制冷剂的返回做出不同响应。正如进给阀122和回流阀144一样，检修阀190不是必须的，但是如果检修需要的话，可以用来隔绝部件。
在除霜循环中，当由于暖的制冷剂与冷的制冷剂混合而引起制冷过程118内的返回制冷剂温度达到比如-40℃或更高时，从节点E到F的围绕制冷过程118的旁通管路被打开。其结果为，暖的制冷剂被允许流进压缩机吸入管路164然后流到压缩机104。旁通阀188和检修阀190由于TS158，TS160和TS162的作用被打开。例如，TS158是“除霜加开关”，具有大于-25℃的设定点。TS160(可选择的)是“除霜终止开关”，设定点＞42℃。TS162是“冷却返回限制开关”，设定点＞-80℃。一般地，TS158，TS160和TS162基于返回管路制冷剂的温度和运行模式(即除霜或冷却模式)而响应，以便控制各阀的打开/关闭从而控制制冷系统100的加热或冷却速率。某些应用场合需要连续的除霜运行。在这些情况下，由于需要连续运行该模式，因此不需要TS160终止除霜。
对于运行重要的是，当流体流过旁通阀188和检修阀190时，节点E和F之间不得不存在的压差以至于止回阀146两端的压差不能超过其开启压力(即5到10psi)。这很重要，因为流体本质上经过阻力最小的通路；因此，必须正确地平衡流动。如果允许经过旁通阀188和检修阀190的压力超过止回阀146的开启压力，那么制冷剂就会流过止回阀146。这是不希望的，因为在暖的制冷剂进入压缩机吸入管路164和进入压缩机104的同时，暖的制冷剂还会开始回注入制冷过程118。同时流过止回阀146和从节点E到F的旁通回路会引起制冷系统100不稳定，并且产生失控模式，其中，每个部件将更热，排气压力(压缩机排气)变得更高，吸气压力更高，从而引起更多的流体流进制冷过程118内，E点的压力甚至更高，最终引起制冷系统100停机。
如果采用诸如PS196那样的装置可以防止出现这种情况，如果吸入压力值超过预定值，PS196切断热气进入制冷过程。由于制冷系统100的质量流量基本上由吸气压力控制，因此这是一种将流量限制在安全范围的有效方法。当吸入压力低于预定极限，使PS196复位并再次恢复除霜过程。
因此，为了在制冷系统100的除霜循环中适当地运行，需要精确控制旁通阀188和检修阀190与止回阀146之间的流动平衡，以提供适当的流阻平衡。围绕流动平衡问题的设计参数包括管尺寸、阀尺寸和每个阀的流量系数。另外，经过制冷过程118吸气侧(低压)的压降在不同的过程之间也不同，并且需要被确定。制冷过程118中的压降加上止回阀146的开启压力是从节点E到F的除霜返回旁通管路可以允许的最大压力。
进入除霜循环时，并不立即打开旁通阀188和检修阀190。旁通流动开始的时间由TS158、TS160和TS162的设定点决定，从而延迟旁通流路直到返回制冷剂温度达到一个更正常值为止，因此允许使用更标准的部件，部件的设计温度一般为-40℃或更高，并且不需要使用额定温度低于-40℃的更昂贵的部件。
在TS158，TS160和TS162的控制下，可以设定了返回到压缩机吸入管路164的节点F的制冷剂温度和与来自制冷过程118的吸气回气混合的制冷剂温度。随后混合的制冷剂流进压缩机104。期望的压缩机104制冷剂的返回温度一般是-40℃或更高；因此，节点E处可接受的流体温度为-40℃，并且在压缩机104的工作极限内。当选择TS158，TS160和TS162的设定点时，这是要考虑的另一个因素。
选择TS158，TS160和TS162的设定点有两个限制。其一，选择的除霜旁通返回的制冷剂温度不能过高以至于会因排气压力太高而使制冷过程118自停止。其二，除霜旁通返回制冷剂温度不能过低以至于流经旁通管路186的返回制冷剂温度低于旁通阀188和检修阀190可以承受的温度。在节点F与制冷过程118的返回流混合后，返回的制冷剂也不能低于压缩机104的工作极限。节点E处的转换温度在-40℃到+20℃之间。
总之，连续除霜循环期间，制冷系统100中除霜循环的回流不允许除霜气体连续地返回到制冷过程118中。而是使制冷系统100返回旁通(节点E到F)阻止制冷过程118的过载，从而除霜循环可以连续运行。TS158，TS160和TS162控制打开从节点E和F之间的除霜返回旁通的时刻。冷却模式下，一旦达到极低温，不允许打开节点E到F之间的除霜返回旁通。
上面已经讨论了制冷系统100的除霜返回通路，下面继续参见图1讨论除霜循环供给通路。除霜循环期间，来自压缩机104的热的高压气体经过排气管110位于可供选择的油分离器108的下游的节点A。节点A处的热气温度通常在80℃到130℃之间。
节点A处的除霜用的热气将制冷过程118旁通绕过，并不进入冷凝器112，通过打开电磁除霜阀178或电磁除霜阀180，并将阀128和130置于关闭位置使气流转移。如图1所示，除霜阀178与FMD182串联布置，同样的，除霜阀180与FMD184串联布置。，除霜阀178和FMD 182的串联组合与除霜阀180和FMD184的串联组合在节点B和C之间进行并联布置。除霜阀178或除霜阀180及其关联的FMD可以根据流量的需要并联运行或者单独运行。
本领域的技术人员很清楚，当打开节点A到D的旁通时，旁通气流不应将全部的压缩机的热量带到蒸发盘管136。因此，将到达节点A的一部分高温压缩机排气必须经过冷凝器112是必要的。一部分压缩机的排出在冷凝器中被冷凝，然后经由位于制冷过程118内的内部节流单元返回压缩机。该内部节流单元使冷凝器排出来自压缩机的热量，为了图面清楚起见图中没有示出该节流单元。否则，因为压缩机作的功会继续进入系统中，系统很快会过热。
重要的是注意到，在制冷系统100节点B和C之间的并联通路的数量不限于图1所示的两个，其中每个通路具有串联的除霜阀和FMD。节点B和C之间可以有几个流路，其中，通过选择并联通路的组合可以确定所需要的流量。例如，可以是10％的流路，20％的流路，30％的流路等等。假如节点E到节点F经过旁通阀188的的返回旁通回路存在的话，从节点C的流动然后指向节点D，随后经过低温隔离阀132到达用户的蒸发盘管136内，在所需要的持续时间。从节点A到节点D的除霜供应回路是常规制冷系统中采用的标准除霜回路。然而，除霜阀178、除霜阀180和相关的FMD的加入是制冷系统100的用来使得流动的独特特性。或者，除霜阀178和180本身就是节流装置的话，因此就不需要另外的流量调节装置，即FMD182和FMD184。
上面已经讨论了制冷系统100的除霜循环，下面继续参见图1讨论在冷却循环期间采用除霜返回旁通回路。冷却模式下，旁通阀188一般是关闭的；因此，热的制冷剂从节点E流过制冷过程118到节点F。然而，当节点E的制冷剂的温度为高但是在下降时，在冷却模式的最初阶段，可以通过监控制冷剂返回管路142上的制冷剂温度来打开旁通阀188。在此期间，可以借助除霜返回旁通回路来避免制冷过程118的进一步加载。当节点E的制冷剂温度达到前面讨论的转换温度时(即-40℃或更高)，旁通阀188关闭。利用冷却模式与加热除霜的设定点而打开旁通阀188。
还是与冷却模式有关，利用一般周期约为1分钟的“断路器”电路(未示出)使冷却阀128和130脉动。这对于在冷却模式期间限制变化率是有用的。冷却阀128和冷却阀130有不同尺寸的FMD。因此当经过冷却阀128的流动限制与经过冷却阀130的流动限制不同时，可以以开环方式调节流动。按需要随后选择通路。或者，一个流路可以完全打开，另一个流路则是脉动的，等。
下面描述的实施例2到6说明了根据本发明的关于除霜旁通返回功能的制冷系统100的变型。
在第二个实施例中(未示出)，在节点E和旁通阀188之间的旁通管186上(图1)安放一个附加加热器或换热器。该附加加热器帮助进一步控制制冷剂温度，这样可以防止旁通管186上制冷剂温度低于旁通阀188和/或检修阀190的工作极限。换热器利用任何其他工作流体包括冷却水进行热交换。利用冷却水的情况下，必须控制水不能冻结。
在第三个实施例中(未示出)，旁通阀188和检修阀190不用标准的二位(开/关)阀或比例阀(图1)，旁通阀188和检修阀190采用额定温度为低温的阀。低温阀的一个实例是BadgemeterResearch阀。这种比例阀以开启和关闭模式工作。或者，当由比例控制器控制时可以按比例方式工作。
在第四个实施例中(未示出)，如上述第三实施例中描述的低温旁通阀188(图1)和低温检修阀190可以与一个常规流量调节阀串联使用，例如毛细管，节流孔，带反馈的比例阀，或者任何控制流量的节流元件。不论在FMD184或是在FMD182，流量调节过程极慢，所以流过除霜返回旁通回路的流体在节点F处发生的混合可以在压缩机104的极限内。来自除霜返回旁通回路的制冷剂流动可以很小，以至于对节点F处降低的温度几乎没有影响。
在第五个实施例中(未示出)，可以采用如第三个实施例中描述的低温旁通阀188(图1)和低温检修阀190。另外，为了使返回的制冷剂加温，在节点F和检修阀102之间的压缩机吸入管路164上放置了加热器或换热器。
图3示出了根据本发明的制冷系统300的除霜返回旁通回路的第六个实施例。在该实施例中，呈现一个回流阀排列，这样除霜制冷剂流可以返回到制冷过程118中的几个可能位置的其中之一。
作为一个示例，图3中的制冷系统300包括旁通阀302，旁通阀304，和旁通阀306，它们的入口一起液压式连接到旁通管路186上，旁通管路186沿旁通阀188连到接节点E。旁通阀302，304和306的出口基于返回制冷剂的温度连接到制冷过程118的不同位置点。虽然未在图3中示出，检修阀可以插在有旁通阀302，304和306的管路中。图3未示出的系统的部分与图1中的一样。
旁通阀302，304和306的这种布置可以使返回气体在能被制冷过程118处理的合适的温度下注入回制冷过程118内。制冷过程118运行的温度覆盖了完整温度范围，一般是-150℃到室温。该流动返回到制冷过程118中的一个可能位置之一，该位置与旁通制冷剂流的温度匹配。这样，可以根据旁通制冷剂温度选择性地打开旁通阀302，304和306，或者旁通阀188。其结果为，压缩机吸入管路164的节点F的返回制冷剂的温度维持在压缩机104的合适工作范围内。
第六个实施例优于第五个实施例，因为它利用了现有的换热器。制冷系统300的该实施例不需要第五个实施例中的附加加热器或换热器。
阀的这种布置也可以用在完全除霜后的冷却过程中。通过将返回的制冷剂送到温度相同的制冷过程118的一部分中，可以减小制冷系统100的热负荷。这使得比没有阀302，304和306的图1中的将蒸发器盘管136冷却的更快。
下面描述的实施例7到14说明了与常见除霜供应功能有关的制冷系统100的变型。
图4(第七个实施例)示出了制冷系统100的除霜供应回路的变型。在该实施例中，图4中的制冷系统400包括附加的换热器402，它插入在节点C和D之间的管线上。换热器402是常规的换热器或加热器。
在一些应用场合中，向为用户安装的蒸发器盘管136供给的制冷剂需要保持一个明确的最小升高的温度。但是，除霜阀178、除霜阀180及其相关的FMD182和184因膨胀气体而引起制冷剂温度下降。其结果为，供给蒸发器盘管136供给的制冷剂温度下降，一般约为10℃。为了补偿，换热器402插入在节点C和D之间使气体再热。如果换热器402没有控制装置：它仅仅在压缩机104的排气管110和来自FMD182或FMD184的气体之间进行换热，使除霜气体加热。如果换热器402是加热器：用控制装置来调节离开加热器的温度。
图5(第八个实施例)是制冷系统100的除霜供应回路的另一个变型。在该实施例中，图5的制冷系统500包括与在第七个实施例中的换热器402并联的旁通阀502。旁通阀502一般为比例阀。
与第七个实施例的不带控制的用来加热气体的换热器402的不同，旁通阀502提供一种调节与压缩机104排气的换热量的方法，以达到要求的制冷剂温度。使制冷剂经过旁通阀502将换热器402旁通成为受控流，从而调节制冷剂温度。或者，旁通阀502可以是在不同的时间脉动地开或关的“断路器”阀。
图6示出了制冷系统100的另一个变型600(第九个实施例)，其中，可变分流阀602插入于压缩机104的排气管110和压缩机吸入管164之间。
该实施例中，调节压缩吸入温度作为排气温度的控制。可变分流阀602使排气转向直接返回到连接压缩机104压缩机吸入管路164上。来自除霜供应回路的FMD182或FMD184的温度传感器(未示出)给可变分流阀602提供反馈以控制流量。
当结合实施例7和8使用该实施例时，那么要控制的温度就是排气温度本身，因为实施例7和8中的换热器402与通常温度范围在80℃到130℃之间的排气进行换热。因此在节点D从除霜供应回路出来并且随后流入蒸发器盘管136的制冷剂温度将高到80℃到130℃。
图7示出了制冷系统100的另一个变型(第十个实施例)。该实施例中，不是将来自压缩机104的排气而是将直接来自制冷过程118的混合制冷剂的混合物供应给除霜供应回路。
作为一个示例，图7中的制冷系统700包括换热器702，其与制冷过程118的相分离器204供给。进给阀176的入口不再与排出管路110的节点A连接。而是将换热器702的出口连接到进给阀176的入口，从而向除霜供应回路提供直接来自制冷过程118的预热的混合制冷剂的混合物。
换热器702不带控制机构：其只是在压缩机104的排出管路110和来自制冷过程118的制冷剂之间进行换热以加热它。
第十个实施例优于实施例7，8和9，其中，混合制冷剂具有改善了的热力特性，更适合为用户安装的蒸发器盘管136。这种改善了的热力性能包括引起更少含量的可结冻的制冷剂和具有更少含量的油的制冷剂。
总之，供应给进给阀122的热气来源是压缩机104的排出管路110。然而，进给阀122也可能由处于高压的系统中的任何制冷剂混合物供给，然后经过换热器702与压缩机104的排出管路110换热而被加热，使制冷剂温度升高到要求的温度。
在第十一个实施例700中，第十个实施例中的换热器702由图7所示的制冷过程118内的一个来源供给。然而，利用控制器控制温度传感器和阀，由此选择与之换热的任何位置，换热器702在制冷系统700内的不同位置进行换热。
图8示出了制冷系统100的另一个变型800(第十二个实施例)。该实施例中，不是将压缩机104的排气而是将直接来自制冷过程118的混合制冷剂的混合物供应给除霜供应回路。
作为一个示例，图8中的制冷系统800包括一个换热器702，其由制冷过程118的几个可能位置中的一个位置供给。进给阀176的入口不再与排出管路110的节点A连接。而是将换热器702的出口连接到进给阀176的入口，从而向除霜供应回路提供直接来自制冷过程118的预热的混合的制冷剂的混合物。
与第十一个实施例中的换热器702具有单个制冷剂来源的不同，换热器702有多个来源。图8中的制冷系统800包括阀802，阀804和阀806，它们的入口与制冷过程118内的几个排出口中的一个进行液压式连接。
在一些应用，随时间有改变供给为用户安装的蒸发器盘管136的制冷剂的需要，而不是以恒定的温度供给。
由于制冷过程118的温度跨越了完整的温度范围，一般是-150℃到室温(15℃到30℃)，所以阀802，804和806的布置可以使从制冷过程118的高压侧的几个排出口引出的制冷剂保持在一个合适温度下，在任何给定时间内该温度是为用户安装的蒸发器盘管136中所要求的温度。使用控制器来控制温度传感器和阀，从而选择供应给换热器702的来源和温度。在除霜循环中，供应给换热器702的制冷剂来源对换热器的供应可以在不同时间里从一个位置变换到另一个位置。例如，在除霜循环期间，对换热器702的供应可以在一个冷点开始并继续至更暖的温度。
在一些情况中不需要换热器702。当蒸发器盘管136温暖时，从阀806，804和802中选择逐渐变热的流。另外，可以采用除霜阀180或除霜阀182来提供热的制冷剂流。
在第十三个实施例中，结合了实施例11和12的原理和部件并将它们用在制冷系统700和800的变型中。
在一些应用中，需要供应给用户使用的蒸发器盘管136的制冷剂具有特定的温度，然而，由于气体膨胀的缘故，除霜阀178、除霜阀180以及相关的FMD182和184都会引起温度下降。其结果为，供给蒸发器盘管136的制冷剂温度下降，一般约为10℃。在第十四个实施例中，为了补偿，利用“断路器”电路使除霜阀178和除霜阀180脉动以调节为用户安装的蒸发器盘管136的流量从而限制加热变化率。这些阀的循环时间的范围通常从几秒到几分钟。
或者，除霜阀178和180可以用比例阀代替，控制比例阀以调节加温的变化率。
本发明的特点
总之，本发明的第一个特点在于一种受控的深度低温制冷系统，具有在-250℃的低温下长期制冷并且在+130℃高的温度下长期加热的能力。
本发明的第二个特点在于一种深度低温制冷系统，具有延长的除霜模式，该模式不允许所有除霜气体返回到其的制冷过程中。相反，本发明的深度低温制冷系统用防止制冷过程超负荷的返回旁通，从而使得除霜循环持续进行。然而，在冷却模式下，一旦来自蒸发器的制冷剂已经达到深度低温，绝不允许除霜返回旁通。
本发明的第三个特点在于一种具有受控流的深度低温制冷系统，其中，以开环(即没有控制器反馈)模式控制在冷却和加温期间的温度变化率。
本发明的第四个特点在于一种深度低温制冷系统，系统利用可以在全温度范围工作的优点，在受控制方式下提供恒定或可变的制冷剂供应和/或返回温度。
本发明的第五个特点在于一种深度低温制冷系统，除霜循环后的恢复周期更短，从而减少了整个处理时间，并且能够在完全除霜或烘干后迅速地冷却蒸发器。
本发明的一个优点在于，它可以内在地加热制冷系统的盘管。常规的系统利用外部热源来加热制冷系统的盘管。
另一个优点在于，本发明的蒸发温度可以在-150℃到+130℃范围内。常规系统的温度范围小得多。另外，本发明和背景技术专利的区别在于本发明在除霜模式下可以连续运行。
其可以增加真空系统的产量，该系统需要由本发明的制冷系统产生的深度低温以开始制造过程。其可以增加制冷系统的除霜运行时间而不超过系统的工作极限。其提供一种可变的加热和冷却系统。其缩短了制冷系统的整个除霜循环。
在烘烤过程中保持加工流体的化学稳定性。
在冷却或者加温模式下提供受控的温度变化率。
在其设计温度范围内使用了本身性能非常可靠的标准部件。
独特的结合使用的标准部件，以允许在混合的制冷剂系统中进行冷却和除霜循环。
保持了额定的系统参数，比如化学稳定性，压缩机的工作极限，所有部件的额定工作压力和温度。
本发明提供了用户可以调节各种控制参数，比如断路定时器的开/关循环，不同过程发生的温度，冷却时间，制冷时间等。
本发明不需要制冷剂返回通路上使用非常大又昂贵的低温阀。
提供了除霜循环后更短的恢复周期，从而使总处理时间减少。
Claims (28)
1.一种在冷却和除霜模式下长期连续地运行的制冷系统，其包括：
具有入口和出口的压缩单元，并且在上述入口接收处于低压的制冷剂并在上述出口排出高压的制冷剂；
具有高压回路和低压回路的制冷过程单元，上述高压回路接收来自上述压缩单元的上述高压的制冷剂，上述低压回路将上述低压的制冷剂输送到上述压缩单元的上述低压回路，在上述高压和低压的回路之间发生热交换；
具有入口和出口的主节流单元，上述主节流单元的入口接收来自上述制冷过程单元的上述高压回路的高压的制冷剂并且在上述主节流单元的出口排出低压的制冷剂；
具有入口和出口的用于选择性地冷却或加热负荷的蒸发单元，上述蒸发单元接收来自上述主节流单元的低压制冷剂，并且来自上述蒸发单元的出口的制冷剂流向上述制冷过程单元的上述低压回路；
在上述主节流单元和上述制冷过程单元的上游的冷凝单元，上述冷凝单元将来自上述压缩机单元的处于上述高压的上述制冷剂的热量除去并将该热量从上述制冷系统中向外排出；
第一旁通回路，其包括至少一个用于使制冷剂流旁通绕过上述制冷过程单元高压回路的高压支回路；
第二旁通回路，其包括至少一个用于使制冷剂流旁通绕过上述制冷过程单元低压回路的低压支回路；以及
控制系统，其用于按照选择的顺序将上述制冷剂导入在上述压缩单元和上述蒸发单元之间的经选择的封闭循环中。
2.根据权利要求1所述的制冷系统，其特征在于：上述第二旁通回路中的上述一分支包括可以在第一温度范围内连续地适当地运行而不损坏的部件，并且在低于上述第一温度范围的第二温度范围内，上述部件在连续运行时经受不适当的运行和损坏中的至少一个。
3.根据权利要求2所述的制冷系统，其特征在于：只是当保持上述第二旁通回路的上述一分支中的制冷温度使得不会发生不适当的运行和损坏时，上述控制系统才将上述低压制冷剂连续导入上述一分支。
4.根据权利要求2所述的制冷系统，其特征在于：上述控制系统在上述第二旁通回路中具有第一可控制的装置以调节通过上述第二旁通回路的制冷剂的流动，上述第一可控制装置具有开/关运行和可变流运行中的至少一个，上述控制系统还具有与上述制冷过程单元的上述低压回路串联的第一阻断装置，当上述第一可控制装置允许流动时，上述第一阻断装置阻挡返回的制冷剂流通过上述制冷过程单元的上述低压回路。
5.根据权利要求4所述的制冷系统，其特征在于：当上述制冷过程单元低压回路中的温度等于或超过选定的温度时，上述第一可控制的装置允许制冷剂流通过上述第二旁通回路。
6.根据权利要求5所述的制冷系统，其特征在于：上述选定温度是上述第二温度范围的上限值。
7.根据权利要求2所述的制冷系统，其特征在于：上述第一旁通回路包括至少一个分支，每个分支具有各自的除霜节流单元以降低经过上述第一旁通回路的制冷剂中的压力，上述分支为并联和串联/并联布置的其中之一，上述控制系统在每个上述分支上具有与上述除霜节流单元串联的第二阻断装置，上述第二阻断装置为制冷剂流向上述蒸发单元至少提供开/关运行。
8.根据权利要求4所述的制冷系统，其特征在于：上述第一阻断装置是仅允许制冷剂从上述蒸发单元流向上述压缩单元的所述入口的压力止回阀。
9.根据权利要求7所述的制冷系统，其特征在于：上述主节流单元和上述除霜节流单元分别包括至少下列中之一：毛细管、孔口、带反馈的比例阀、多孔元件和任何其他可以控制流动的节流元件。
10.根据权利要求1所述的制冷系统，其特征在于：上述压缩单元包括至少下列中之一：单台压缩机、两台并联的压缩机、串联的压缩机、两级压缩机、带有相应的串联、并联和串/并联布置的压缩机的各个支路。
11.根据权利要求1所述的制冷系统，其特征在于：上述冷凝单元包括至少气体和液体冷却的冷凝器中之一，至少一个上述冷凝器布置在并联、串联和串/并联回路的其中之一中。
12.根据权利要求1所述的制冷系统，其特征在于：上述蒸发单元包括具有金属管的蒸发盘管和金属板中的至少一个。
13.根据权利要求1所述的制冷系统，其还包括位于上述压缩单元高压出口和上述冷凝单元入口之间的油分离器。
14.根据权利要求2所述的制冷系统，其特征在于：上述第一温度范围的上述下端在大约-50℃到-40℃的范围内，以及上述第二温度范围的下端在-250℃到-150℃的范围内，其上端在-40℃到-50℃的范围内。
15.根据权利要求1所述的制冷系统，其特征在于：上述制冷过程单元包括至少下列中之一：单一制冷剂系统、混合制冷剂系统、通常的制冷过程、复叠式制冷过程中的单级、自动制冷复叠式循环和Klimenko循环。
16.根据权利要求1所述的制冷系统，其还包括在上述第二旁通回路中的加热装置，其用来调节流过该回路的制冷剂的温度并且保护上述第二旁通回路中的阀部件。
17.根据权利要求1所述的制冷系统，其特征在于：上述第二旁通回路包括一个流量调节装置，从而可以控制通过上述第二旁通回路的流量。
18.根据权利要求1所述的制冷系统，其特征在于：其还包括一个用来加热返回制冷剂的热源，该热源位于与上述压缩机入口连接的低压制冷剂管线上并且在上述第二旁通回路的上游。
19.根据权利要求1所述的制冷系统，其特征在于：其还包括至少一个辅助旁通回路，至少一个上述辅助旁通回路的一端连接到上述制冷过程单元的低压回路的上游，另一端连接到在上述制冷过程单元内的上述低压制冷过程回路，上述至少一个辅助回路包括用于调节通过上述辅助旁通回路的流动的旁通阀，当上述辅助旁通回路内制冷剂流的温度与在上述辅助旁通回路和上述制冷过程单元的上述低压回路之间的连接处的制冷过程单元内的温度相同时，上述辅助旁通回路由上述控制系统激活，上述辅助旁通流路减少冷却上述蒸发单元所需的时间。
20.根据权利要求7所述的制冷系统，其特征在于：上述第一旁通回路包括位于上述除霜节流单元的下游和上述蒸发单元输入的上游的热源以加热来自上述至少一个分支的上述制冷剂流。
21.根据权利要求20所述的制冷系统，其特征在于：一个旁通阀使得至少一部分被上述热源加热的上述制冷剂流旁通，上述旁通阀由上述控制系统控制以控制输送到上述压缩机单元入口的制冷剂温度。
22.根据权利要求21所述的制冷系统，其特征在于：上述旁通阀是断路器式阀，其对于上述控制系统确定的不同时间脉动地打开和关闭。
23.根据权利要求1所述的制冷系统，其特征在于：还包括一个可变流动阀，所述阀在上述压缩机出口和上述压缩机入口之间分流，通过调节上述可变分流阀来控制压缩机高压排气温度。
24.一种在冷却和除霜模式下长期连续运行的制冷系统，其包括：
具有入口和出口的压缩单元，并且在上述入口接收处于低压的制冷剂并在上述的出口排出高压的制冷剂；
具有高压回路和低压回路的制冷过程单元，上述高压回路接收来自上述压缩单元的上述高压的制冷剂，上述低压回路将上述低压的制冷剂输送到上述压缩单元的上述低压回路，在上述高压和低压的回路之间发生热交换；
具有入口和出口的主节流单元，上述主节流单元的入口接收来自上述制冷过程单元的上述高压回路的高压的制冷剂并且在上述主节流单元的出口排出低压的制冷剂，该出口用于与选择性地冷却或加热负荷的蒸发单元连接，并返回上述制冷过程单元的上述低压回路；
在上述主节流单元和上述制冷过程单元的上游的冷凝单元，上述冷凝单元将来自上述压缩机单元的处于上述高压的上述制冷剂的热量除去并将该热量从上述制冷系统中向外排出；
第一旁通回路，其包括至少一个用于使制冷剂流旁通绕过上述制冷过程单元高压回路的下流部分的高压支回路；
第二旁通回路，其包括至少一个用于使制冷剂流旁通绕过上述制冷过程单元低压回路的低压支回路；以及
用于按照选择的顺序将上述制冷剂导入包括上述压缩单元间的经选择的封闭循环中的控制系统。
25.根据权利要求24所述的制冷系统，其特征在于：上述制冷过程单元包括依次地在上述高压回路和上述低压回路之间进行热量交换的多个换热器，位于一对上述换热器之间的制冷剂气/液分离器；来自上述相分离器的高压制冷剂气体供应给上述第一旁通回路，换热器位于来自上述液/气分离器的上述高压管线上和上述第一旁通回路的上述至少一个分支上。
26.根据权利要求24所述的制冷系统，其特征在于：还包括多个并联的制冷剂管线，每个所述管线被连接到上述制冷过程单元的上述高压回路中的不同位置，流动控制阀位于每个上述管线上，其还包括换热器，换热器的一端并连到上述并联的管线上，另一端连接到上述第一旁通回路，上控制系统控制上述流动控制阀。
27.根据权利要求26所述的制冷系统，其特征在于：上述控制系统基于制冷系统中的温度选择流动路线。
28.一种在冷却和除霜模式下可以长期连续运行的制冷系统，其包括：
具有入口和出口的压缩单元，并且在上述入口接收处于低压的制冷剂并在上述出口排出高压的制冷剂；
具有高压回路和低压回路的制冷过程单元，上述高压回路接收来自上述压缩单元的上述高压的制冷剂，上述低压回路将上述低压的制冷剂输送到上述压缩单元的上述低压回路，在上述高压和低压的回路之间发生热交换；
具有入口和出口的主节流单元，上述主节流单元的入口接收来自上述制冷过程单元的上述高压回路的高压的制冷剂并且在上述主节流单元的出口排出低压的制冷剂，该出口用于与选择性地冷却或加热负荷的蒸发单元连接，并返回上述制冷过程单元的上述低压回路；
在上述主节流单元和上述制冷过程单元的上游的冷凝单元，上述冷凝单元将来自上述压缩机单元的处于上述高压的上述制冷剂的热量除去并将该热量从上述制冷系统中向外排出；
第一旁通回路，其包括至少一个用于使制冷剂流旁通绕过上述制冷过程单元高压回路的高压支回路；
第二旁通回路，其包括至少一个用于使制冷剂流旁通绕过上述制冷过程单元低压回路的低压支回路。
用于按照选择的顺序将上述制冷剂导入包括上述压缩单元间的经选择的封闭循环中的控制系统。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US20792100P | 2000-05-30 | 2000-05-30 | |
| US60/207,921 | 2000-05-30 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1380965A true CN1380965A (zh) | 2002-11-20 |
| CN100416187C CN100416187C (zh) | 2008-09-03 |
Family
ID=22772516
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNB018015395A Expired - Fee Related CN100416187C (zh) | 2000-05-30 | 2001-05-30 | 低温制冷系统 |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6574978B2 (zh) |
| EP (3) | EP2351976B1 (zh) |
| JP (1) | JP5421509B2 (zh) |
| KR (1) | KR100882074B1 (zh) |
| CN (1) | CN100416187C (zh) |
| AT (1) | ATE503975T1 (zh) |
| AU (1) | AU6662501A (zh) |
| CA (1) | CA2377478A1 (zh) |
| DE (1) | DE60144318D1 (zh) |
| WO (1) | WO2001092792A1 (zh) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100447508C (zh) * | 2004-06-03 | 2008-12-31 | 广东科龙电器股份有限公司 | 风冷冰箱的冷凝蒸发一体式除霜系统 |
| CN101400952B (zh) * | 2006-02-07 | 2011-06-15 | 布鲁克斯自动化有限公司 | 极低温混合制冷剂系统的冻析预防和温度控制的方法 |
| CN103857968A (zh) * | 2011-07-01 | 2014-06-11 | 布鲁克机械公司 | 用于对冷冻热交换器阵列进行加温、用于紧凑且有效的致冷以及用于自适应电源管理的系统与方法 |
| CN101965492B (zh) * | 2008-05-15 | 2015-02-25 | Xdx创新制冷有限公司 | 减少除霜的浪涌式蒸汽压缩传热系统 |
| CN109205761A (zh) * | 2017-06-30 | 2019-01-15 | 上海轻工业研究所有限公司 | 臭氧处理的循环冷却水系统及臭氧注入量控制装置和方法 |
| CN109282516A (zh) * | 2018-09-05 | 2019-01-29 | 珠海格力电器股份有限公司 | 风冷螺杆机组及其控制方法 |
| CN110410671A (zh) * | 2019-07-29 | 2019-11-05 | 中国航发沈阳发动机研究所 | 一种管网供气的温度压力快速调节装置 |
| CN113340030A (zh) * | 2021-07-08 | 2021-09-03 | 新沂凯瑞克制冷科技有限公司 | 超低温多级自复叠制冷深冷单元采用阶梯式热氟除霜防管路冻结堵塞的系统 |
| CN113534869A (zh) * | 2020-04-15 | 2021-10-22 | 百度（美国）有限责任公司 | 多种操作条件下的热传递系统与控制 |
| CN113631874A (zh) * | 2019-04-12 | 2021-11-09 | 爱德华兹真空泵有限责任公司 | 具有快速操作循环的极低温制冷系统 |
| CN115087840A (zh) * | 2020-02-12 | 2022-09-20 | 爱德华兹真空泵有限责任公司 | 半导体晶片温度控制装置 |
Families Citing this family (31)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6843065B2 (en) * | 2000-05-30 | 2005-01-18 | Icc-Polycold System Inc. | Very low temperature refrigeration system with controlled cool down and warm up rates and long term heating capabilities |
| AU2001270027A1 (en) * | 2000-06-27 | 2002-01-08 | Igc Polycold Systems, Inc. | Very low temperature flow switch apparatus |
| JP4487233B2 (ja) * | 2001-02-23 | 2010-06-23 | ブルックス オートメイション インコーポレーテッド | 閉ループの超低温再循環ガス冷却装置 |
| EP1438539B1 (en) * | 2001-10-26 | 2019-03-06 | Brooks Automation, Inc. | Methods of freezeout prevention for very low temperature mixed refrigerant systems |
| US6539735B1 (en) * | 2001-12-03 | 2003-04-01 | Thermo Forma Inc. | Refrigerant expansion tank |
| WO2004027324A2 (en) * | 2002-09-18 | 2004-04-01 | Igc-Polycold Systems, Inc. | Very low temperature refrigeration system having a scroll compressor with liquid injection |
| US7832220B1 (en) * | 2003-01-14 | 2010-11-16 | Earth To Air Systems, Llc | Deep well direct expansion heating and cooling system |
| US7481066B2 (en) * | 2003-08-20 | 2009-01-27 | Oerlikon Leybold Vacuum Gmbh | Vacuum device |
| JP5452845B2 (ja) | 2004-01-28 | 2014-03-26 | ブルックス オートメーション インコーポレイテッド | 混合不活性成分冷媒を使用する冷媒サイクル |
| US7422422B2 (en) * | 2004-08-24 | 2008-09-09 | Tecumseh Products Company | Compressor assembly with pressure relief valve fittings |
| US7600390B2 (en) * | 2004-10-21 | 2009-10-13 | Tecumseh Products Company | Method and apparatus for control of carbon dioxide gas cooler pressure by use of a two-stage compressor |
| KR100871843B1 (ko) * | 2007-10-31 | 2008-12-03 | 두산중공업 주식회사 | 다중형 지엠 냉각장치 |
| WO2010003590A2 (en) * | 2008-07-07 | 2010-01-14 | Carrier Corporation | Refrigeration circuit |
| US8631666B2 (en) | 2008-08-07 | 2014-01-21 | Hill Phoenix, Inc. | Modular CO2 refrigeration system |
| CN101690902B (zh) * | 2009-09-28 | 2013-10-16 | 秦丙泉 | 超低温冰槽 |
| EP2545331B1 (en) | 2010-03-08 | 2017-10-11 | Carrier Corporation | Defrost operations and apparatus for a transport refrigeration system |
| US9664424B2 (en) | 2010-11-17 | 2017-05-30 | Hill Phoenix, Inc. | Cascade refrigeration system with modular ammonia chiller units |
| US9657977B2 (en) | 2010-11-17 | 2017-05-23 | Hill Phoenix, Inc. | Cascade refrigeration system with modular ammonia chiller units |
| US9541311B2 (en) | 2010-11-17 | 2017-01-10 | Hill Phoenix, Inc. | Cascade refrigeration system with modular ammonia chiller units |
| JP5669658B2 (ja) * | 2011-04-11 | 2015-02-12 | 住友重機械工業株式会社 | クライオポンプシステム、圧縮機、及びクライオポンプの再生方法 |
| US9546647B2 (en) | 2011-07-06 | 2017-01-17 | Sumitomo (Shi) Cryogenics Of America Inc. | Gas balanced brayton cycle cold water vapor cryopump |
| DE112012006734T5 (de) | 2012-07-26 | 2015-04-23 | Sumitomo (Shi) Cryogenics Of America, Inc. | Brayton-Kreismotor |
| CN104807231A (zh) * | 2015-05-12 | 2015-07-29 | 上海海洋大学 | 一种可切换双级和复叠的船用节能超低温制冷系统 |
| CN107850351B (zh) | 2015-06-03 | 2020-08-07 | 住友(Shi)美国低温研究有限公司 | 具有缓冲器的气体平衡发动机 |
| CN107356003B (zh) | 2016-05-10 | 2021-04-20 | 比亚迪股份有限公司 | 热泵空调系统及电动汽车 |
| CN107351624B (zh) * | 2016-05-10 | 2020-08-25 | 比亚迪股份有限公司 | 热泵空调系统及电动汽车 |
| CN110023662A (zh) | 2016-11-22 | 2019-07-16 | 流体处理有限责任公司 | 隔离阀和止回阀的组合、具有集成的流速、压力和/或温度测量以及现场可配置性 |
| CN107702935A (zh) * | 2017-11-14 | 2018-02-16 | 天津商业大学 | 一种微通道蒸发器的冷凝水排出性能测试实验台 |
| CN109931732A (zh) * | 2018-11-22 | 2019-06-25 | 中国石油大学(华东) | 一种梯级利用lng冷能的高适应性蓄冷多温冷库系统 |
| US11137185B2 (en) | 2019-06-04 | 2021-10-05 | Farrar Scientific Corporation | System and method of hot gas defrost control for multistage cascade refrigeration system |
| DE102020205183A1 (de) * | 2020-04-23 | 2021-10-28 | Karlsruher Institut für Technologie | Vorrichtung und Verfahren zur Erzeugung kryogener Temperaturen und ihre Verwendung |
Family Cites Families (31)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3768273A (en) | 1972-10-19 | 1973-10-30 | Gulf & Western Industries | Self-balancing low temperature refrigeration system |
| JPS57175858A (en) * | 1981-04-23 | 1982-10-28 | Mitsubishi Electric Corp | Air conditionor |
| US4535597A (en) | 1984-01-25 | 1985-08-20 | Marin Tek, Inc. | Fast cycle water vapor cryopump |
| US4597267A (en) | 1985-06-28 | 1986-07-01 | Marin Tek, Inc. | Fast cycle water vapor cryopump |
| JPS6294766A (ja) * | 1985-10-18 | 1987-05-01 | 株式会社日立製作所 | ヒ−トポンプ式空気調和機 |
| US4742689A (en) * | 1986-03-18 | 1988-05-10 | Mydax, Inc. | Constant temperature maintaining refrigeration system using proportional flow throttling valve and controlled bypass loop |
| JPS63251770A (ja) * | 1987-04-08 | 1988-10-19 | 株式会社日立製作所 | 冷凍サイクル |
| JPH07117325B2 (ja) * | 1989-02-06 | 1995-12-18 | ホシザキ電機株式会社 | 冷凍装置における冷媒均圧分配装置 |
| US4984433A (en) * | 1989-09-26 | 1991-01-15 | Worthington Donald J | Air conditioning apparatus having variable sensible heat ratio |
| US4959971A (en) | 1989-09-29 | 1990-10-02 | Hoshizaki Electric Co., Ltd. | Refrigerant piping system for refrigeration equipment |
| US5313787A (en) | 1990-10-01 | 1994-05-24 | General Cryogenics Incorporated | Refrigeration trailer |
| US5167491A (en) * | 1991-09-23 | 1992-12-01 | Carrier Corporation | High to low side bypass to prevent reverse rotation |
| JP3313763B2 (ja) * | 1992-06-25 | 2002-08-12 | 株式会社日立製作所 | 蓄冷型冷蔵庫 |
| US5441658A (en) | 1993-11-09 | 1995-08-15 | Apd Cryogenics, Inc. | Cryogenic mixed gas refrigerant for operation within temperature ranges of 80°K- 100°K |
| JP3188363B2 (ja) * | 1994-01-21 | 2001-07-16 | エフエスアイ・インターナショナル・インコーポレーテッド | 循環クーラントを用いた温度コントローラ及びそのための温度制御方法 |
| US5606870A (en) * | 1995-02-10 | 1997-03-04 | Redstone Engineering | Low-temperature refrigeration system with precise temperature control |
| JP3484866B2 (ja) * | 1995-08-04 | 2004-01-06 | 三菱電機株式会社 | 冷凍装置 |
| JPH09229497A (ja) * | 1996-02-19 | 1997-09-05 | Denso Corp | 冷凍サイクル |
| JPH09318178A (ja) * | 1996-05-28 | 1997-12-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 空気調和機 |
| JPH1054616A (ja) * | 1996-08-14 | 1998-02-24 | Daikin Ind Ltd | 空気調和機 |
| JP3794121B2 (ja) * | 1997-02-28 | 2006-07-05 | 株式会社デンソー | 車両用空調装置 |
| JPH11108573A (ja) * | 1997-10-01 | 1999-04-23 | Toshiba Corp | 空気調和機 |
| JPH11173683A (ja) * | 1997-12-10 | 1999-07-02 | Aihara:Kk | 極低温装置 |
| JPH11193967A (ja) * | 1997-12-26 | 1999-07-21 | Zexel:Kk | 冷凍サイクル |
| JPH11230646A (ja) * | 1998-02-17 | 1999-08-27 | Denso Corp | エンジン駆動ヒートポンプ |
| JP2002514734A (ja) * | 1998-05-12 | 2002-05-21 | メツサー グリースハイム ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 低温発生法及び低温発生装置 |
| FR2779216B1 (fr) * | 1998-05-28 | 2000-08-04 | Valeo Climatisation | Dispositif de climatisation de vehicule utilisant un fluide refrigerant a l'etat supercritique |
| US6112534A (en) | 1998-07-31 | 2000-09-05 | Carrier Corporation | Refrigeration and heating cycle system and method |
| US6065305A (en) * | 1998-12-30 | 2000-05-23 | Praxair Technology, Inc. | Multicomponent refrigerant cooling with internal recycle |
| US6076372A (en) | 1998-12-30 | 2000-06-20 | Praxair Technology, Inc. | Variable load refrigeration system particularly for cryogenic temperatures |
| US6089033A (en) | 1999-02-26 | 2000-07-18 | Dube; Serge | High-speed evaporator defrost system |
-
2001
- 2001-05-30 EP EP11160246.2A patent/EP2351976B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-05-30 AT AT01944188T patent/ATE503975T1/de not_active IP Right Cessation
- 2001-05-30 AU AU66625/01A patent/AU6662501A/en not_active Abandoned
- 2001-05-30 CA CA002377478A patent/CA2377478A1/en not_active Abandoned
- 2001-05-30 JP JP2002500163A patent/JP5421509B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2001-05-30 DE DE60144318T patent/DE60144318D1/de not_active Expired - Lifetime
- 2001-05-30 CN CNB018015395A patent/CN100416187C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2001-05-30 KR KR1020027001233A patent/KR100882074B1/ko active IP Right Grant
- 2001-05-30 EP EP15184100.4A patent/EP2988076B8/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-05-30 US US09/870,385 patent/US6574978B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-05-30 EP EP01944188A patent/EP1200780B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-05-30 WO PCT/US2001/017463 patent/WO2001092792A1/en active Application Filing
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100447508C (zh) * | 2004-06-03 | 2008-12-31 | 广东科龙电器股份有限公司 | 风冷冰箱的冷凝蒸发一体式除霜系统 |
| CN101400952B (zh) * | 2006-02-07 | 2011-06-15 | 布鲁克斯自动化有限公司 | 极低温混合制冷剂系统的冻析预防和温度控制的方法 |
| CN101965492B (zh) * | 2008-05-15 | 2015-02-25 | Xdx创新制冷有限公司 | 减少除霜的浪涌式蒸汽压缩传热系统 |
| CN103857968A (zh) * | 2011-07-01 | 2014-06-11 | 布鲁克机械公司 | 用于对冷冻热交换器阵列进行加温、用于紧凑且有效的致冷以及用于自适应电源管理的系统与方法 |
| CN103857968B (zh) * | 2011-07-01 | 2016-11-23 | 布鲁克机械公司 | 用于对冷冻热交换器阵列进行加温、用于紧凑且有效的制冷以及用于自适应电源管理的系统与方法 |
| CN109205761A (zh) * | 2017-06-30 | 2019-01-15 | 上海轻工业研究所有限公司 | 臭氧处理的循环冷却水系统及臭氧注入量控制装置和方法 |
| CN109282516A (zh) * | 2018-09-05 | 2019-01-29 | 珠海格力电器股份有限公司 | 风冷螺杆机组及其控制方法 |
| CN113631874A (zh) * | 2019-04-12 | 2021-11-09 | 爱德华兹真空泵有限责任公司 | 具有快速操作循环的极低温制冷系统 |
| CN110410671A (zh) * | 2019-07-29 | 2019-11-05 | 中国航发沈阳发动机研究所 | 一种管网供气的温度压力快速调节装置 |
| CN115087840A (zh) * | 2020-02-12 | 2022-09-20 | 爱德华兹真空泵有限责任公司 | 半导体晶片温度控制装置 |
| CN113534869A (zh) * | 2020-04-15 | 2021-10-22 | 百度（美国）有限责任公司 | 多种操作条件下的热传递系统与控制 |
| CN113534869B (zh) * | 2020-04-15 | 2022-11-15 | 百度（美国）有限责任公司 | 多种操作条件下的热传递系统与控制 |
| CN113340030A (zh) * | 2021-07-08 | 2021-09-03 | 新沂凯瑞克制冷科技有限公司 | 超低温多级自复叠制冷深冷单元采用阶梯式热氟除霜防管路冻结堵塞的系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6574978B2 (en) | 2003-06-10 |
| DE60144318D1 (de) | 2011-05-12 |
| EP1200780A1 (en) | 2002-05-02 |
| JP5421509B2 (ja) | 2014-02-19 |
| EP2351976B1 (en) | 2015-09-09 |
| JP2003535299A (ja) | 2003-11-25 |
| EP1200780B1 (en) | 2011-03-30 |
| EP2351976A1 (en) | 2011-08-03 |
| EP2988076A1 (en) | 2016-02-24 |
| KR20020027507A (ko) | 2002-04-13 |
| AU6662501A (en) | 2001-12-11 |
| KR100882074B1 (ko) | 2009-02-10 |
| WO2001092792A1 (en) | 2001-12-06 |
| CN100416187C (zh) | 2008-09-03 |
| EP2988076B1 (en) | 2019-08-21 |
| CA2377478A1 (en) | 2001-12-06 |
| US20020017106A1 (en) | 2002-02-14 |
| EP1200780A4 (en) | 2009-04-15 |
| ATE503975T1 (de) | 2011-04-15 |
| EP2988076B8 (en) | 2019-09-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1380965A (zh) | 低温制冷系统 | |
| CN102200356B (zh) | 超低温闭环再循环气体冷却系统 | |
| US6843065B2 (en) | Very low temperature refrigeration system with controlled cool down and warm up rates and long term heating capabilities | |
| EP2232230B1 (en) | Refrigeration system comprising a test chamber with temperature and humidity control | |
| CA2492272C (en) | Method and apparatus for control of carbon dioxide gas cooler pressure by use of a capillary tube | |
| CN100385182C (zh) | 具有变速风扇的制冷系统 | |
| CN1920421A (zh) | 储热式空调机 | |
| CN1842683A (zh) | 冷冻装置 | |
| CN1575401A (zh) | 防止超低温混合制冷剂系统冻结的方法 | |
| JP2008008523A (ja) | 冷凍サイクル及び温水器 | |
| CN1710353A (zh) | 冷冻装置 | |
| JP2002286304A (ja) | 冷凍装置 | |
| JP2005009730A (ja) | 空気調和装置 | |
| CA2363288C (en) | Refrigeration system with modulated condensing loops | |
| CN1603724A (zh) | 冷冻系统和该冷冻系统的控制方法 | |
| AU2002311764A1 (en) | Ultra-low temperature closed-loop recirculating gas chilling system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: HELIS TECH CORP Free format text: FORMER OWNER: HE LI SI PO LI KE ER SYSTEM COMPANY Effective date: 20051118 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20051118 Address after: Massachusetts, USA Applicant after: Helis Tech Corp. Address before: American California Applicant before: He Lisipolikeerde system company |
|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| REG | Reference to a national code |
Ref country code: HK Ref legal event code: WD Ref document number: 1050237 Country of ref document: HK |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20200213 Address after: New York State, USA Patentee after: Edwards Vacuum LLC Address before: Massachusetts, USA Patentee before: BROOKS AUTOMATION, Inc. |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20080903 Termination date: 20200530 |