專利名稱：使用液態(tài)冷凍劑的冷凍器及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及冷凍器，并且具體涉及將液態(tài)制冷劑用作冷凍劑的冷凍器。
背景技術(shù)：
用于存儲(chǔ)生物標(biāo)本、樣品、材料、產(chǎn)品等的冷凍器通常用低溫液體作為冷凍劑。這種冷凍器的典型特征在于，液態(tài)制冷劑例如液氮的儲(chǔ)蓄器在所述冷凍器的存儲(chǔ)室的底部中，其中產(chǎn)品存儲(chǔ)在所述儲(chǔ)蓄器之上或者部分地浸沒(méi)在所述低溫液體中。所述冷凍器的典型特征也在于具有雙壁的、真空絕熱結(jié)構(gòu)，使得所述存儲(chǔ)室是良好地絕熱的。這種冷凍器提供從大約-90°C到_195°C范圍的存儲(chǔ)溫度?，F(xiàn)有技術(shù)的液態(tài)制冷劑式冷凍器的缺點(diǎn)是不能直接控制溫度。通過(guò)維持所述儲(chǔ)蓄器中的低溫液體的量來(lái)控制溫度。取決于冷凍器中的液態(tài)制冷劑的量，冷凍器的存儲(chǔ)室的溫度因此變化?，F(xiàn)有技術(shù)的液態(tài)制冷劑式冷凍器的進(jìn)一步的缺點(diǎn)是有些擔(dān)心將生物標(biāo)本浸沒(méi)在低溫液體中帶來(lái)的標(biāo)本容器之間的交叉污染的風(fēng)險(xiǎn)。甚至當(dāng)所存儲(chǔ)的標(biāo)本容器放置在低溫液體儲(chǔ)蓄器之上的冷蒸氣中時(shí)，如果所述冷凍器的低溫液體裝得太滿，仍然有樣本容器接觸或浸沒(méi)在低溫液體中的可能。用機(jī)械式冷凍系統(tǒng)代替液態(tài)制冷劑儲(chǔ)蓄器的冷凍器也是可用的。所述機(jī)械式冷凍系統(tǒng)典型地包括壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、冷凝器和風(fēng)扇。空氣循環(huán)通過(guò)所述存儲(chǔ)室并且經(jīng)過(guò)冷卻盤管以在所述冷凍器的存儲(chǔ)室中維持所期望的溫度。所述冷凍器通常特征在于不具有真空絕熱而是用材料諸如泡沫和/或玻璃纖維絕熱體來(lái)絕熱所述存儲(chǔ)室。這種冷凍器典型地提供-40V到-80°C范圍內(nèi)的存儲(chǔ)溫度。機(jī)械式冷凍器的缺點(diǎn)是機(jī)械式冷凍系統(tǒng)需要相當(dāng)大量的電力以維持所述冷凍器的存儲(chǔ)室內(nèi)的期望溫度。而且，機(jī)械式冷凍系統(tǒng)從所述存儲(chǔ)室移除熱并且將它釋放到所述冷凍器周圍的環(huán)境中。這將相當(dāng)大量的熱添加到存儲(chǔ)所述冷凍器的房間，從而需要為所述房間準(zhǔn)備額外的空調(diào)能力。這增加了設(shè)備的額外的電力需求。此外，在電力故障的情況下， 所述存儲(chǔ)室將很快升溫，其能導(dǎo)致所存儲(chǔ)的生物材料的損失。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種將液態(tài)制冷劑用作冷凍劑的冷凍器，包括a)限定存儲(chǔ)室的內(nèi)容器；b)外罩，所述外罩基本圍繞所述內(nèi)容器，從而在所述外罩和所述內(nèi)容器之間限定絕熱空間；C)定位在所述存儲(chǔ)室中的熱交換器，所述熱交換器具有出口和入口，所述入口適于與液態(tài)冷凍劑的供應(yīng)源連通，使得液態(tài)冷凍劑能流過(guò)所述熱交換器以在蒸發(fā)時(shí)冷卻所述存儲(chǔ)室；d)與所述熱交換的出口連通的放氣管，所述放氣管包括被定位成與所述熱交換器的外部鄰近的放氣出口 ；和e)放氣閥，所述放氣閥被定位在所述放氣管內(nèi)，使得來(lái)自所述熱交換器的已蒸發(fā)的液態(tài)制冷劑能被選擇性地引導(dǎo)到所述熱交換器的外部以減少在所述熱交換器上的結(jié)冰。


圖1是本發(fā)明的使用液態(tài)冷凍劑的冷凍器的一實(shí)施方式的示意圖；圖2是流程圖，示出了由圖1的控制器執(zhí)行的處理。
具體實(shí)施例方式在圖1中總體用10表示本發(fā)明的使用液態(tài)冷凍劑的冷凍器的一實(shí)施方式。所述冷凍器包括限定存儲(chǔ)室14的內(nèi)容器12。外罩16大體圍繞所述容器12，從而在所述內(nèi)容器 12和所述外罩16之間限定絕熱空間18。優(yōu)選地在所述絕熱空間18中抽真空使得所述存儲(chǔ)室14是絕熱的。在可選實(shí)施方式中，可以用本領(lǐng)域中已知的絕熱材料，包括但不限于泡沫或玻璃纖維來(lái)補(bǔ)充或代替所述真空絕熱空間18。絕熱塞或蓋20可拆卸地設(shè)置在所述冷凍器的允許出入所述存儲(chǔ)室14的偏心出入開(kāi)口 22內(nèi)。所述蓋20優(yōu)選為通過(guò)鉸接支架M安裝到所述冷凍器的其余部分。旋轉(zhuǎn)盤沈設(shè)置在所述存儲(chǔ)室14內(nèi)并且保持所存儲(chǔ)的物品，同時(shí)也提供當(dāng)打開(kāi)所述蓋20時(shí)通過(guò)偏心出入開(kāi)口 22的存取(access)。所述冷凍器的存儲(chǔ)室14，并且因此存儲(chǔ)在其內(nèi)的物品，被布置在所述存儲(chǔ)室的頂部部分內(nèi)的熱交換器冷卻。所述熱交換器優(yōu)選為呈現(xiàn)冷卻盤管觀的形式，但是能可代替地使用其它熱交換器部件或結(jié)構(gòu)。容納所供應(yīng)的液態(tài)冷凍劑的存儲(chǔ)容器四與進(jìn)給管32的入口 30連通。進(jìn)給管32 與冷卻盤管觀的入口連通。盡管在下面的討論中將液氮作為液態(tài)冷凍劑，應(yīng)當(dāng)理解，能用其它低溫液態(tài)代替液氮。例如用泵33加壓所述液氮用以傳送到所述進(jìn)給管32的入口 30。 可選地，能在壓力下將液氮存儲(chǔ)在存儲(chǔ)容器四中從而不需要泵。用于在壓力下供應(yīng)低溫液體的其它可選方案在本領(lǐng)域中是已知的并且也是可以使用的。關(guān)于圖1的冷凍器的操作，開(kāi)始所述冷凍器的所有閥都是關(guān)閉的。當(dāng)期望冷卻所述存儲(chǔ)室14時(shí)，操作員經(jīng)由電子控制器34開(kāi)始冷卻循環(huán)?？刂破?4可以是微處理器或本領(lǐng)域中已知的任何其它電子控制裝置。如同由圖2的塊43所示的那樣，圖1的控制器34 打開(kāi)自動(dòng)旁通閥42使得液氮流過(guò)進(jìn)給管32的入口 30。最初，在連接所述進(jìn)給管的入口 30與加壓液氮源的傳送管中有氣體。該氣體通常將比所述冷凍器的存儲(chǔ)室更熱。為了防止該氣體進(jìn)入所述熱交換器，具有出口 40的旁通管 38也與所述進(jìn)給管32的設(shè)置在所述冷卻盤管28的入口和所述進(jìn)給管的入口 30之間的部分連通。當(dāng)控制器打開(kāi)旁通閥42時(shí)，通過(guò)旁通管38和出口 40排出通過(guò)入口 30進(jìn)入的暖氣體。通過(guò)進(jìn)給溫度傳感器14監(jiān)測(cè)進(jìn)入所述進(jìn)給管32的氣體的溫度，所述進(jìn)給溫度傳感器14也與控制器34連通。當(dāng)進(jìn)入氣體的溫度(在圖2的判斷塊45中用Te表示)已被冷卻到比在所述冷凍器的存儲(chǔ)室14的溫度(在圖2的判斷塊45中用Tai表示)更低的溫度時(shí)，所述控制器關(guān)閉旁通閥42并且打開(kāi)放氣閥46，如同在圖2中分別用48和50表示的那樣。結(jié)果是，液氮冷凍劑流過(guò)所述冷卻盤管觀。流過(guò)所述冷卻盤管的液氮比存儲(chǔ)室14 內(nèi)部的氣體更冷從而它從所述室的內(nèi)部吸收熱。當(dāng)液氮吸收熱時(shí)，它蒸發(fā)并且使所吸收的熱與它一起流出熱交換器。如同由圖1中的箭頭51a和51b所示的那樣，所述存儲(chǔ)室內(nèi)部的圍繞所述熱交換器產(chǎn)生的冷氣體經(jīng)由自然對(duì)流在整個(gè)所述室內(nèi)循環(huán)。更具體地，來(lái)自供所述冷卻盤管設(shè)置在其中的所述室的頂部部分的較高密度的冷氣體下降(箭頭51a)，從而促使較暖的較低密度的氣體上升(箭頭51b)以被所述冷卻盤管冷卻。如同在圖1中所示的那樣，打開(kāi)的放氣閥46設(shè)置在所述熱交換器的出口側(cè)上。因?yàn)榕懦鲩y56處于關(guān)閉狀態(tài)，蒸發(fā)的氮冷凍劑通過(guò)出口管52流出所述熱交換器的出口并且行進(jìn)到放氣管M中。放氣管M被提供有設(shè)置成鄰近所述冷卻盤管并且在所述冷卻盤管之上的放氣出口 62使得氮?dú)庾鳛榉懦鰵怏w流出所述放氣管并且為所述存儲(chǔ)室14提供額外的冷卻。此外，形成在所述冷卻盤管28的外表面上的冰能使它與所述冷凍器的存儲(chǔ)室絕熱并且降低盤管的冷卻效率。從所述冷卻盤管28之上的放氣出口 62流出的氮放出氣體是干氣體。這個(gè)干氮放出氣體取代來(lái)自圍繞所述冷卻盤管的外表面的空間的周圍空氣(其能含有水)以減少在所述盤管上形成冰的可能性。而且，當(dāng)執(zhí)行圖2的處理時(shí)，放氣通常繼續(xù)進(jìn)行直到足夠量的干氮放出氣體被引入到所述室以代替所述室中的任何潮濕空氣。為了防止顯著地冷于所述冷凍器的所期望的存儲(chǔ)室溫度的放出氣體流到所述室 14中，所述控制器34經(jīng)由放出氣體溫度傳感器64監(jiān)測(cè)放出氣體的溫度。當(dāng)行進(jìn)通過(guò)放氣管M的放出氣體的溫度(在圖2的判斷塊66中用Tp表示)被冷卻到所述冷凍器的存儲(chǔ)室的最小期望溫度(在圖2的判斷塊66中用Tllmin表示)時(shí)，用控制器34關(guān)閉所述放氣閥 46，如同由圖2中的72表示的那樣。當(dāng)關(guān)閉所述放氣閥46時(shí)，通過(guò)控制器34打開(kāi)冷卻氣體排出閥56，如同由圖2中的 73表示的那樣，以經(jīng)由排出管74和排出孔76將氮?dú)鈴乃隼鋮s盤管排到所述冷凍器的外部。只要冷卻盤管觀的溫度小于所述存儲(chǔ)室14η內(nèi)部的氣體溫度，對(duì)流冷卻將發(fā)生。所述控制器34經(jīng)由排出氣體溫度傳感器82監(jiān)測(cè)所述排出氣體溫度。當(dāng)流過(guò)出口管52和排出管74的氮排出氣體的溫度(在圖2的判斷塊78中用Te表示)冷到低于所述存儲(chǔ)室的最小期望存儲(chǔ)室溫度大約10°C到20°C (在圖2的判斷塊78中用Tllmin-X表示)時(shí)， 通過(guò)所述控制器關(guān)閉所述排出閥56，如同圖2中的84表示的那樣，使得暫停液氮流到所述冷卻盤管中。所述冷卻盤管中的氮(液態(tài)或氣態(tài))然后從所述室吸收熱并且膨脹或蒸發(fā)從而實(shí)現(xiàn)無(wú)流動(dòng)冷卻。盡管上面所描述的并且在圖2的判斷塊78中的預(yù)定量X優(yōu)選為是大約10°C到20°C，可以替換地使用其它溫度量。所述排出氣體溫度傳感器82設(shè)置在所述冷凍器的外部。結(jié)果是，在沒(méi)有流體通過(guò)所述冷卻盤管觀時(shí)，它被周圍外部空氣加熱。一旦所述排出氣體溫度傳感器探測(cè)到管52 之內(nèi)的氣體已經(jīng)加熱到高于最大期望存儲(chǔ)室溫度(在圖2的判斷塊86中用Tllmax表示)了， 再次通過(guò)所述控制器打開(kāi)所述排出閥56。如同由圖2的判斷塊90表示的那樣，所述排出閥56根據(jù)上述進(jìn)行循環(huán)直到所述冷凍器的存儲(chǔ)室14冷卻到最小期望溫度，如由室溫度傳感器92所測(cè)量。在那時(shí)，如同判斷塊94表示的那樣，關(guān)閉所有閥并且所述控制器僅僅監(jiān)測(cè)所述存儲(chǔ)室的溫度。如同由判斷塊96所表示的那樣，當(dāng)由所述室溫度傳感器92所測(cè)量的所述存儲(chǔ)室的存儲(chǔ)室溫度再次加熱到最大期望溫度時(shí)，再次通過(guò)所述控制器打開(kāi)所述旁通閥42并且圖2的處理再次開(kāi)始。圖1和2的冷凍器因此通過(guò)蒸發(fā)所述冷卻盤管中的液氮并且然后根據(jù)需要將氣體排出到所述冷凍器的外部，并且排出到供所述冷凍器位于其中的房間的外部，而從所述存儲(chǔ)室移除熱。通過(guò)蒸發(fā)液氮形成的氣體能僅被加熱到所述冷凍器的存儲(chǔ)室的溫度，而不是如典型的現(xiàn)有技術(shù)的機(jī)械式冷凍器的冷凍那樣在環(huán)境溫度之上。結(jié)果是，沒(méi)有熱被增加到供所述冷凍器位于其中的所述房間以增加所述房間所需要的空氣調(diào)節(jié)。圖1和2的冷凍器也允許在沒(méi)有機(jī)械式冷凍器的缺點(diǎn)的情況下控制所述冷凍器的溫度，對(duì)于典型的現(xiàn)有技術(shù)的液態(tài)制冷劑式的冷凍器來(lái)說(shuō)，這是不可能的。此外，圖1和 2的冷凍器通過(guò)從所述冷凍器的存儲(chǔ)室移除掉液態(tài)制冷劑而防止所存儲(chǔ)的產(chǎn)品與液態(tài)制冷劑接觸和/或浸沒(méi)在液態(tài)制冷劑內(nèi)。圖1和2的冷凍器也消除了典型的現(xiàn)有技術(shù)的機(jī)械式冷凍器所使用的機(jī)械制冷部件并且因此消除了相關(guān)的大電力需求。圖1和2的冷凍器需要的動(dòng)力最小，用于操作監(jiān)測(cè)和控制所述冷凍器及操作所需要的相關(guān)螺線管閥的控制器。而且，在電力故障的情況下，圖1和2的冷凍器不立即受到影響。因?yàn)槔鋬銎靼ㄕ婵?絕熱存儲(chǔ)室，所述存儲(chǔ)室的溫度維持更長(zhǎng)的時(shí)期，因此與典型的現(xiàn)有技術(shù)的機(jī)械式冷凍器所需要的連續(xù)冷卻相反，需要很少的冷卻循環(huán)。這提供了足夠時(shí)間以在所述冷凍器內(nèi)側(cè)的存儲(chǔ)溫度受到影響之前解決電力故障問(wèn)題。盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，在不脫離本發(fā)明的精神的情況下可以對(duì)其進(jìn)行改變和修改，本發(fā)明的范圍由附屬的權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種將液態(tài)制冷劑用作冷凍劑的冷凍器，包括a)限定存儲(chǔ)室的內(nèi)容器；b)外罩，所述外罩基本圍繞所述內(nèi)容器，從而在所述外罩和所述內(nèi)容器之間限定絕熱空間；c)定位在所述存儲(chǔ)室中的熱交換器，所述熱交換器具有出口和入口，所述入口適于與液態(tài)冷凍劑的供應(yīng)源連通，使得液態(tài)冷凍劑能流過(guò)所述熱交換器以在蒸發(fā)時(shí)冷卻所述存儲(chǔ)室；d)與所述熱交換的出口連通的放氣管，所述放氣管包括被定位成與所述熱交換器的外部鄰近的放氣出口 ；和e)放氣閥，所述放氣閥被定位在所述放氣管內(nèi)，使得來(lái)自所述熱交換器的已蒸發(fā)的液態(tài)制冷劑能被選擇性地引導(dǎo)到所述熱交換器的外部以減少在所述熱交換器上的結(jié)冰。
2.如權(quán)利要求1所述的冷凍器，其中所述熱交換器被定位在所述存儲(chǔ)室的頂部部分內(nèi)。
3.如權(quán)利要求2所述的冷凍器，其中所述放氣出口被定位在所述熱交換器之上。
4.如權(quán)利要求1所述的冷凍器，其中所述熱交換器是冷卻盤管。
5.如權(quán)利要求1所述的冷凍器，其中所述放氣出口被定位在所述熱交換器之上。
6.如權(quán)利要求1所述的冷凍器，其中所述液態(tài)冷凍劑是液氮。
7.如權(quán)利要求1所述的冷凍器，其中所述絕熱空間是真空絕熱空間。
8.如權(quán)利要求1所述的冷凍器，進(jìn)一步包括形成為穿過(guò)所述內(nèi)容器和所述外罩的出入開(kāi)口和用于可拆卸地封閉所述出入開(kāi)口的蓋。
9.如權(quán)利要求8所述的冷凍器，進(jìn)一步包括被定位在所述存儲(chǔ)室內(nèi)的旋轉(zhuǎn)盤。
10.如權(quán)利要求1所述的冷凍器，進(jìn)一步包括f)與所述熱交換器的出口和所述放氣管連通的出口管；g)具有排出孔的排出管；h)定位在所述排出管內(nèi)的排出閥；i)與所述熱交換器的入口連通并且適于與液態(tài)制冷劑的供應(yīng)源連通的進(jìn)給管； j)與所述進(jìn)給管連通的旁通管；k)定位在所述旁通管中的旁通閥； 1)與所述進(jìn)給管連通的進(jìn)給溫度傳感器； m)與所述放氣管連通的放出氣體溫度傳感器； η)與所述出口管連通的排出氣體溫度傳感器； ο)與所述存儲(chǔ)室連通的室溫度傳感器；P)與所述進(jìn)給溫度傳感器、放出氣體溫度傳感器、排出氣體溫度傳感器和室溫度傳感器以及所述旁通閥、放氣閥和排出閥連通的控制器，所述控制器被編程以i.當(dāng)流過(guò)所述進(jìn)給管的氣體的溫度高于所述存儲(chǔ)室的溫度時(shí)打開(kāi)所述旁通閥； 當(dāng)流過(guò)所述進(jìn)給管的氣體的溫度低于所述存儲(chǔ)室的溫度時(shí)關(guān)閉所述旁通閥；iii.當(dāng)流過(guò)所述放氣管的氣體的溫度大于所述存儲(chǔ)室的最小期望溫度時(shí)打開(kāi)所述放氣閥并且關(guān)閉所述排出閥；iv.當(dāng)流過(guò)所述放氣管的氣體的溫度低于所述存儲(chǔ)室的最小期望溫度時(shí)關(guān)閉所述放氣閥并且打開(kāi)所述排出閥；v.當(dāng)流過(guò)所述出口管的氣體的溫度低于所述存儲(chǔ)室的最小期望溫度一預(yù)定量時(shí)關(guān)閉所述排出閥；和vi.當(dāng)所述存儲(chǔ)室的溫度小于最小期望溫度時(shí)關(guān)閉所有閥。
11.如權(quán)利要求10所述的冷凍器，其中ρ)v.中的所述預(yù)定量是大約10°C到20°C。
12.如權(quán)利要求1所述的冷凍器，進(jìn)一步包括f)與所述熱交換器的出口和所述放氣管連通的出口管；g)具有排出孔的排出管；h)定位在所述排出管內(nèi)的排出閥。
13.如權(quán)利要求12所述的冷凍器，進(jìn)一步包括i)與所述放氣管連通的放出氣體溫度傳感器； j)與所述出口管連通的排出氣體溫度傳感器； k)與所述存儲(chǔ)室連通的室溫度傳感器；1)與所述放出氣體溫度傳感器、排出氣體溫度傳感器和室溫度傳感器以及所述放氣閥和排出閥連通的控制器，所述控制器被編程以i.當(dāng)流過(guò)所述放氣管的氣體的溫度大于所述存儲(chǔ)室的最小期望溫度時(shí)打開(kāi)所述放氣閥并且關(guān)閉所述排出閥； 當(dāng)流過(guò)所述放氣管的氣體的溫度低于所述存儲(chǔ)室的最小期望溫度時(shí)關(guān)閉所述放氣閥并且打開(kāi)所述排出閥；iii.當(dāng)流過(guò)所述出口管的氣體的溫度低于所述存儲(chǔ)室的最小期望溫度一預(yù)定量時(shí)關(guān)閉所述排出閥；和iv.當(dāng)所述存儲(chǔ)室的溫度小于最小期望溫度時(shí)關(guān)閉所有閥。
14.如權(quán)利要求13所述的冷凍器，其中1)iii.中的所述預(yù)定量是大約10°C到20°C。
15.如權(quán)利要求1所述的冷凍器，進(jìn)一步包括f)與所述熱交換器的入口連通的且適于與液態(tài)制冷劑的供應(yīng)源連通的進(jìn)給管；g)與所述進(jìn)給管連通的旁通管；h)定位在所述旁通管中的旁通閥。
16.如權(quán)利要求15所述的冷凍器，進(jìn)一步包括i)與所述進(jìn)給管連通的進(jìn)給溫度傳感器；j)與所述進(jìn)給溫度傳感器和所述旁通閥連通的控制器，所述控制器被編程以 當(dāng)流過(guò)進(jìn)給管的氣體的溫度高于所述存儲(chǔ)室的溫度時(shí)打開(kāi)所述旁通閥并且當(dāng)流過(guò)所述進(jìn)給管的氣體的溫度低于所述存儲(chǔ)室的溫度時(shí)關(guān)閉所述旁通閥。
17.一種冷凍器，包括a)限定存儲(chǔ)室的內(nèi)容器；b)外罩，所述外罩基本圍繞所述內(nèi)容器，從而在所述外罩和所述內(nèi)容器之間限定絕熱空間；c)液態(tài)冷凍劑的供應(yīng)源；d)定位在所述存儲(chǔ)室中的熱交換器，所述熱交換器具有出口和入口，所述入口與所述液態(tài)冷凍劑的供應(yīng)源連通，使得所述液態(tài)冷凍劑選擇性地流過(guò)所述熱交換器以在蒸發(fā)時(shí)冷卻所述存儲(chǔ)室；e)與所述熱交換器的出口連通的放氣管，所述放氣管包括被定位成鄰近所述熱交換器的外部的放氣出口 ；和f)放氣閥，所述放氣閥被定位在所述放氣管內(nèi)，使得來(lái)自所述熱交換器的已蒸發(fā)的液態(tài)制冷劑被選擇性地引導(dǎo)到所述熱交換器的外部以減少在所述熱交換器上的結(jié)冰。
18.如權(quán)利要求17所述的冷凍器，其中所述熱交換器被定位在所述存儲(chǔ)室的頂部部分內(nèi)。
19.如權(quán)利要求18所述的冷凍器，其中所述放氣出口被定位在所述熱交換器之上。
20.如權(quán)利要求17所述的冷凍器，其中所述熱交換器是冷卻盤管。
21.如權(quán)利要求17所述的冷凍器，其中所述放氣出口被定位在所述熱交換器之上。
22.如權(quán)利要求17所述的冷凍器，其中所述液態(tài)冷凍劑是液氮。
23.如權(quán)利要求17所述的冷凍器，其中所述絕熱空間是真空絕熱空間。
24.如權(quán)利要求17所述的冷凍器，進(jìn)一步包括形成為穿過(guò)所述內(nèi)容器和所述外罩的出入開(kāi)口和用于可拆卸地封閉所述出入開(kāi)口的蓋。
25.如權(quán)利要求M所述的冷凍器，進(jìn)一步包括被定位在所述存儲(chǔ)室內(nèi)的旋轉(zhuǎn)盤。
26.如權(quán)利要求17所述的冷凍器，進(jìn)一步包括g)與所述熱交換器的出口和所述放氣管連通的出口管；h)具有排出孔的排出管；i)定位在所述排出管內(nèi)的排出閥；j)與所述熱交換器的入口和所述液態(tài)制冷劑的供應(yīng)源連通的進(jìn)給管；k)與所述進(jìn)給管連通的旁通管；1)定位在所述旁通管中的旁通閥；m)與所述進(jìn)給管連通的進(jìn)給溫度傳感器；η)與所述放氣管連通的放出氣體溫度傳感器；ο)與所述出口管連通的排出氣體溫度傳感器；P)與所述存儲(chǔ)室連通的室溫度傳感器；q)與所述進(jìn)給溫度傳感器、放出氣體溫度傳感器、排出氣體溫度傳感器和室溫度傳感器以及所述旁通閥、放氣閥和排出閥連通的控制器，所述控制器被編程以i.當(dāng)流過(guò)所述進(jìn)給管的氣體的溫度高于所述存儲(chǔ)室的溫度時(shí)打開(kāi)所述旁通閥； 當(dāng)流過(guò)所述進(jìn)給管的氣體的溫度低于所述存儲(chǔ)室的溫度時(shí)關(guān)閉所述旁通閥；iii.當(dāng)流過(guò)所述放氣管的氣體的溫度大于所述存儲(chǔ)室的最小期望溫度時(shí)打開(kāi)所述放氣閥并且關(guān)閉所述排出閥；iv.當(dāng)流過(guò)所述放氣管的氣體的溫度低于所述存儲(chǔ)室的最小期望溫度時(shí)關(guān)閉所述放氣閥并且打開(kāi)所述排出閥；v.當(dāng)流過(guò)所述出口管的氣體的溫度低于所述存儲(chǔ)室的最小期望溫度一預(yù)定量時(shí)關(guān)閉所述排出閥；和vi.當(dāng)所述存儲(chǔ)室的溫度小于最小期望溫度時(shí)關(guān)閉所有閥。
27.如權(quán)利要求沈所述的冷凍器，其中q)v.中的所述預(yù)定量是大約10°C到20°C。
28.如權(quán)利要求17所述的冷凍器，進(jìn)一步包括g)與所述熱交換器的出口和所述放氣管連通的出口管；h)具有排出孔的排出管；i)定位在所述排出管內(nèi)的排出閥。
29.如權(quán)利要求觀所述的冷凍器，進(jìn)一步包括 j)與所述放氣管連通的放出氣體溫度傳感器； k)與所述出口管連通的排出氣體溫度傳感器； 1)與所述存儲(chǔ)室連通的室溫度傳感器；m)與所述放出氣體溫度傳感器、排出氣體溫度傳感器和室溫度傳感器以及所述放氣閥和排出閥連通的控制器，所述控制器被編程以i.當(dāng)流過(guò)所述放氣管的氣體的溫度大于所述存儲(chǔ)室的最小期望溫度時(shí)打開(kāi)所述放氣閥并且關(guān)閉所述排出閥； 當(dāng)流過(guò)所述放氣管的氣體的溫度低于所述存儲(chǔ)室的最小期望溫度時(shí)關(guān)閉所述放氣閥并且打開(kāi)所述排出閥；iii.當(dāng)流過(guò)所述出口管的氣體的溫度低于所述存儲(chǔ)室的最小期望溫度一預(yù)定量時(shí)關(guān)閉所述排出閥；和iv.當(dāng)所述存儲(chǔ)室的溫度小于最小期望溫度時(shí)關(guān)閉所有閥。
30.如權(quán)利要求四所述的冷凍器，其中m)iii.中的所述預(yù)定量是大約10°C到20°C。
31.如權(quán)利要求17所述的冷凍器，進(jìn)一步包括g)與所述熱交換器的入口和所述液態(tài)制冷劑的供應(yīng)源連通的進(jìn)給管；h)與所述進(jìn)給管連通的旁通管；i)定位在所述旁通管中的旁通閥。
32.如權(quán)利要求31所述的冷凍器，進(jìn)一步包括 j)與所述進(jìn)給管連通的進(jìn)給溫度傳感器；k)與所述進(jìn)給溫度傳感器和所述旁通閥連通的控制器，所述控制器被編程以當(dāng)流過(guò)所述進(jìn)給管的氣體的溫度高于所述存儲(chǔ)室的溫度時(shí)打開(kāi)所述旁通閥并且當(dāng)流過(guò)所述進(jìn)給管的氣體的溫度低于所述存儲(chǔ)室的溫度時(shí)關(guān)閉所述旁通閥。
33.如權(quán)利要求17所述的冷凍器，其中所述液態(tài)冷凍劑的供應(yīng)源包括容納所述液態(tài)冷凍劑的加壓容器。
34.如權(quán)利要求17所述的冷凍器，其中所述液態(tài)冷凍劑的供應(yīng)源包括容納所述液態(tài)制冷劑的容器和在所述容器與所述熱交換器的入口之間的線路中的泵。
35.一種使用液態(tài)冷凍劑的冷凍器的存儲(chǔ)室的冷卻方法，包括以下步驟a)將熱交換器設(shè)置在所述存儲(chǔ)室的頂部部分中；b)將所述液態(tài)冷凍劑進(jìn)給到所述熱交換器；c)使用來(lái)自所述存儲(chǔ)室的熱來(lái)蒸發(fā)所述熱交換器中的液態(tài)冷凍劑，使得所述存儲(chǔ)室被冷卻并且產(chǎn)生冷凍劑蒸氣；d)從所述熱交換器放出所述冷凍劑蒸氣；e)將放出的冷凍劑蒸氣引導(dǎo)到所述熱交換器的外部以減少在所述熱交換器上的結(jié)冰。
36.如權(quán)利要求35所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟f)探測(cè)所述冷凍劑蒸氣的溫度；g)如果所述冷凍劑蒸氣的溫度小于所述存儲(chǔ)室的所期望的最小溫度，則將所述冷凍劑蒸氣排到所述冷凍器的外部。
全文摘要
使用液態(tài)冷凍劑的冷凍器及方法，該冷凍器包括外罩和限定存儲(chǔ)室的內(nèi)容器，該外罩基本圍繞所述內(nèi)容器從而在它們之間限定絕熱空間。熱交換器被定位在所述存儲(chǔ)室的頂部部分中并且具有與液態(tài)冷凍劑的供應(yīng)源連通的入口，使得液態(tài)冷凍劑選擇性地流過(guò)所述熱交換器以在蒸發(fā)時(shí)冷卻所述存儲(chǔ)室。放氣管與所述熱交換器的出口連通并且包括設(shè)置在所述熱交換器的外部之上的放氣出口。放氣閥被定位在所述放氣管內(nèi)使得來(lái)自所述熱交換器的已蒸發(fā)的液態(tài)制冷劑被選擇性地引導(dǎo)到所述熱交換器的外部以減少在所述熱交換器上的結(jié)冰。
文檔編號(hào)F25D3/10GK102192626SQ20111006590
公開(kāi)日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2011年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月18日
發(fā)明者杰弗里.S.布魯克斯 申請(qǐng)人:查特股份有限公司