带有调节制冷的温度稳定的存储系统的制作方法
【技术领域】
[0001]—个或更多个优先权申请的所有主题均以这样的主题与本文不相抵触的程度通过引用并入本文。
【发明内容】
[0002]在一个方面，大小、形状和校准用于基本上热密封的存储容器的调节制冷装置包括:制冷区域、绝热区域、盖区域和连接在盖区域上的电子器件单元。在一些实施方式中，调节制冷装置包括:包括具有内表面和外表面的外壁的制冷区域、定位成与外壁的外表面相邻的至少一个温度传感器以及定位成与内表面基本上平行的外壁内的热热管的第一区域，所述热热管的第一区域包括具有吸热界面的第一端部。在一些实施方式中，调节制冷装置包括:绝热区域，其包括绝热单元，所述绝热单元包括大小和形状与基本上热密封的存储容器内的入口导管表面可逆地匹配的外表面，所述绝热单元包括尺寸和形状与热热管外表面可逆地匹配的内表面，以及定位成与绝热单元内表面相邻的热热管的第二区域。在一些实施方式中，调节制冷装置包括:盖区域，其包括热热管的第三区域，所述第三区域包括具有释热界面的第二端部、与热热管的第二端部接触的热电单元，以及与热电单元接触的散热器单元。在一些实施方式中，调节制冷装置包括:连接在盖区域上的电子器件单元，包括连接在至少一个温度传感器、热电单元和散热器单元上的微控制器以及连接在微控制器上的电源。
[0003]在一个方面，大小、形状和校准用于基本上热密封的存储容器的调节制冷装置包括:热热管，其包括具有吸热界面的第一端部和具有释热界面的第二端部；热管第一端部周围的外壁，所述外壁包括内表面和外表面，所述外壁在热管第一端部周围形成相变材料不可渗透的间隙；端盖，所述端盖密封至热管第一端部远端部的外壁边缘；热管第一端部周围的相变材料不可渗透的间隙内的相变材料；定位成与外壁相邻的至少一个温度传感器；在定位成第一端部和第二端部之间的区域周围内的热管的绝热单元，所述绝热单元包括大小和形状与基本上热密封的存储容器内的入口导管表面可逆地匹配的外表面，所述绝热单元包括大小和形状与在第一端部和第二端部之间的区域内的热热管外表面可逆地匹配的内表面；与热热管的第二端部接触的热电单元；与热电单元接触的散热器单元；连接在至少一个温度传感器、热电单元和散热器单元上的微控制器；以及连接在微控制器上的电源。
[0004]在一个方面，大小、形状和校准用于基本上热密封的存储容器的调节制冷装置包括:基本上管状的热热管，其包括具有吸热界面的第一端部，和具有释热界面的第二端部；在热热管第一端部周围的相变材料保留单元，所述相变材料保留单元包括热管第一端部周围的外壁，所述外壁包括内表面和外表面，所述外壁在热管第一端部周围形成相变材料不可渗透的间隙，所述内表面定位成基本上平行于热热管外表面，密封至热管第一端部远端部的外壁第一边缘的端盖，以及相变材料不可渗透的间隙内的相变材料；连接在相变材料保留单元的外壁外表面上的传感器导管，所述传感器导管包括定位成检测在与端盖相邻的位置的温度的第一温度传感器，和定位成检测在与端盖远端部的外壁相邻的位置的温度的第二温度传感器；至少一个电容传感器，其连接在相变材料保留单元外表面上并定位成检测横跨相变材料不可渗透的间隙内的相变材料的电容；第一端部和第二端部之间的区域的热管周围的绝热单元，所述绝热单元包括密封至相变材料保留单元的外壁的第二边缘的下表面，所述绝热单元包括大小和形状与基本上热密封的存储容器内的入口导管表面可逆地匹配的外表面，所述绝热单元包括大小和形状与在第一端部和第二端部之间的区域中的热热管外表面可逆地匹配的内表面；绝热单元内的电子器件导管，所述电子器件导管包括连接在传感器导管内的第一和第二温度传感器上的一个或更多个导线；与热热管第二端部热接触的热电单元；与热电单元热接触的散热器单元；与连接在第一和第二温度传感器、至少一个电容传感器、热电单元和散热器单元上的一个或更多个连接器相连的微控制器；以及连接在微控制器上的电源。
[0005]除了上述内容之外，其他系统方面在构成本文阐述的公开内容的一部分的权利要求书、附图和正文中进行了描述。前述概述仅仅是说明性的并非旨在以任何方式进行限制。通过参照附图及以下详细描述，除了上述说明性的方面、实施方式和特征之外，另外的方面、实施方式和特征也将变得显而易见。
【附图说明】
[0006]图1示出了基本上热密封的存储容器的外部视图。
[0007]图2描述了基本上热密封的存储容器的垂直剖视图。
[0008]图3示出了被配置成用于基本上热密封的存储容器的调节制冷装置的外部视图。
[0009]图4示出了例如图3所示的调节制冷装置的垂直横剖视图。
[0010]图5描述了被配置成用于基本上热密封的存储容器的调节制冷装置的外部视图。
[0011]图6示出了调节制冷装置的方面。
[0012]图7示出了调节制冷装置的方面。
[0013]图8示出了被配置成用于基本上热密封的存储容器的调节制冷装置的外部视图、顶视图。
[0014]图9描述了用在基本上热密封的存储容器内的调节制冷装置的垂直剖视图。
[0015]图10示出了用在基本上热密封的存储容器内的调节制冷装置的垂直剖视图。
[0016]图11示出了例如图10中所说明的调节制冷装置的一部分的垂直剖视图。
[0017]图12是说明制冷调节单元随时间推移的温度数据图。
【具体实施方式】
[0018]在以下详细描述中，参照构成本发明的一部分的附图。在附图中，相似的符号通常标识相似的组件，除非上下文另有说明。详细描述、附图和权利要求中描述的说明性实施方式并不意味着进行限制。可利用其他实施方式，并且可做出其他变化而不脱离本文提出的主题的精神或范围。
[0019]在不同附图中使用相同的符号通常表示相似或相同的项目，除非上下文另外指不O
[0020]现在参考图1，示出了基本上热密封的存储容器的实施方式，作为用于介绍本文所述装置的情形。图1描述了基本上热密封的存储容器100的外部视图。基本上热密封的存储容器100可以是便携的大小和形状，例如可以是预计用于个人的合理预期便携性的大小和形状。基本上热密封的存储容器100可配置成大小和形状用于由个人携带或运送。例如，在一些实施方式中，基本上热密封的存储容器100的质量小于约50千克(kg)，或小于约30kg。例如，在一些实施方式中，基本上热密封的存储容器100的长度和宽度小于约I米(m)。图1所示的基本上热密封的存储容器100被大致配置成圆柱形，但是可能是多种形状，具体取决于实施方式。例如，在一些实施方式中，矩形形状或不规则形状可能是希望的，具体取决于基本上热密封的存储容器100的预期用途。基本上热密封的存储容器100包括基本上限定基本上热密封的存储容器100的外壁150。
[0021 ] 基本上热密封的存储容器100包括单个入口导管130，其使外壁150单孔连接在容器内的内壁单孔上(参见例如图2)。基本上热密封的存储容器100包括入口导管130的外壁110，其使入口导管130从基本上热密封的存储容器100的外表面向外延伸进入与基本上热密封的存储容器100相邻的区域中。入口导管130的这样的外部壁110可覆盖有适用于实施方式的其他材料，例如以对入口导管130的外部壁110提供稳定性或绝热性。入口导管130的外部壁110可覆盖有适用于实施方式的其他材料，例如诸如不锈钢、玻璃纤维、塑料或复合材料之类的材料，以对入口导管130的外部壁110提供稳定性、耐用性和/或热绝热性。入口导管130的外部壁110相对于基本上热密封的存储容器100的大小和配置而言可以是不同的长度。例如，入口导管130的外部壁110可以从基本上热密封的存储容器100的表面突出约4厘米(Cm)至约10cm。例如，入口导管130的外部壁110可以从基本上热密封的存储容器100的表面突出约6cm。基本上热密封的存储容器100包括通向基本上热密封的存储区域的单个入口孔。单个入口孔由容器内的入口导管130的端部形成。入口导管130包括入口导管130的内壁140。
[0022]图1所示的基本上热密封的存储容器100包括基部160，基部160被配置成对基本上热密封的存储容器100提供稳定性和平衡。例如，基部160可提供质量并因此保证了基本上热密封的存储容器100在垂直位置或用于其预期用途的位置中的稳定性。例如，基部160可提供质量并为基本上热密封的存储容器100形成稳定的支撑结构。在一些实施方式中，基本上热密封的存储容器100被配置成保持在一定位置上，使得通向基本上热密封的存储容器100的单个入口孔通常基本上保持在基本上热密封的存储容器100的最高表面上。在例如图1所述的实施方式中，这样的定位尽可能地减少热量从基本上热密封的存储容器100周围的区域传递到基本上热密封的存储容器100的存储区域内。为了随时间推移保持基本上热密封的存储容器100内的存储区域的热稳定性，使热量从基本上热密封的存储容器100的外部传递到基本上热密封的存储容器100内是不希望有的。足够质量的基部160可被配置成促进基本上热密封的存储容器100在使用过程中保持在适合用于实施方式的位置。足够质量的基部160可被配置成促进基本上热密封的存储容器100保持在适当的位置，用于尽可能地减少热量从基本上热密封的存储容器100外部的区域传递到基本上热密封的存储容器100内的存储区域内。在一些实施方式中，入口导管130的外部壁110可以是细长的和/或非直线形的，以在容器100外部和容器外部之间创建细长的热路径。
[0023]基本上热密封的存储容器100可包括一个或更多个密封入口端口 120，其通向内壁和外壁150之间的间隙(参见例如图2)。这样的入口端口可以例如是从基本上热密封的存储容器100的制造中保留的。这样的入口端口可以例如被配置成在基本上热密封的存储容器100的翻新过程中给内部区域提供入口。
[0024]在一些实施方式中，基本上热密封的存储容器100可包括一个或更多个连接在容器100的外表面上的手柄，其中所述手柄被配置成用于容器100的运送。手柄可被固定在容器的表面上，例如焊接、紧固或粘在容器的表面上。手柄可以可操作地连接在但不固定在容器的表面上，其中例如利用沿容器表面运行的吊带、装订、箍或链。手柄可被定位成在运送过程中将容器100保持为入口导管130位在容器100的顶部上，以尽可能地减少热量从容器100的外部通过入口导管130传递。
[0025]基本上热密封的存储容器100可包括电子元件。尽管可能希望的是，根据实施方式，为了尽可能地减少容器100内的热量辐射(即热量输出)，具有热量辐射的电子装置可以可操作地连接在容器100的外部上，而不将热量提供给容器内部。例如，一个或更多个定位装置，例如GPS设备，可连接在容器的外部上。一个或更多个定位装置可被配置成作为系统的一部分，包括例如监测器、显示器、电路、电源、操作单元和传输单元。在实施方式的使用过程中将电路定位在容器的内部区域内的程度，其因低热量辐射性能被选择以及被定位和利用以尽可能地减少热量辐射。
[0026]根据实施方式，一个或更多个电源可连接在容器100的外表面上，其中电源被配置成向容器内或与容器一起使用的调节制冷单元内的电路供电。例如，太阳能单元可连接在容器100的外表面上。例如，电池单元可连接在容器100的外表面上。例如，一个或更多个导线可定位在入口导管130内以向容器内或与容器一起使用的调节制冷单元内的电路供电。例如，一个或更多个电源可连接在容器100的外表面上，其中电源被配置成向容器100内的电路供电。例如，一个或更多个电源可连接在容器100的外表面上，其中电源被配置成向与调节制冷单元一体化的电路供电。电源可包括无线发送电源，例如Boveja的名称为“Method and system for providing electrical pulses for neuromodulat1nof vagus nerve (s), using rechargeable implanted pulse generator，，的美国专利申请N0.2005/0143787中所述，其在此通过引用并入本文。电源可包括磁发射电源。电源可包括电池。电源可包括太阳能面板。电源可包括带有转换器的AC电源以向容器内或与容器一起使用的调节制冷单元内的电路提供DC电流。
[0027]根据实施方式，一个或更多个温度传感器可连接在容器100的的外表面上。一个或更多个温度传感器可被配置成例如在容器表面上显示环境温度。一个或更多个温度传感器可被配置成例如将数据发送到一个或更多个系统。一个或更多个温度传感器可被配置成例如作为温度监测系统的一部分。
[0028]根据实施方式，一个或更多个传输单元可以可操作地连接在容器100上。例如，一个或更多个传输单元可以可操作地连接在容器100的外表面上。例如，一个或更多个传输单元可以可操作地连接在容器100内的内部单元上。例如，一个或更多个传输单元可以可操作地连接在与容器100 —起使用的制冷装置上。根据实施方式，一个或更多个接收单元可以可操作地连接在容器100上。例如，一个或更多个接收单元可以可操作地连接在容器100的外表面上。例如，一个或更多个接收单元可以可操作地连接在容器100内的内部单元上。例如，一个或更多个接收单元可以可操作地连接在与容器100 —起使用的制冷装置上。
[0029]图2描述了例如图1所示的基本上热密封的存储容器100的垂直剖视图。在不同的附图中使用相同的符号通常表示类似或相同的项目。基本上热密封的存储容器100包括外部组件，其包括基本上限定基本上热密封的存储容器100的外壁150。外壁150基本上限定外壁孔290。外部组件包括内壁200，内壁200基本上限定存储容器100内的基本上热密封的存储区域220。在一些实施方式中，内壁200基本上以与外壁150对应的形状限定基本上热密封的存储区域220。在一些实施方式中，内壁200基本上限定基本上热密封的存储区域220的形状为细长的球形结构。这样的结构可能希望的是，通向基本上热密封的存储区域220的通道最大化，同时尽可能地减少热量传递到容器100外部的区域。在一些实施方式中，基本上热密封的存储区域220的体积为约25立方升。内壁基本上限定单个内壁孔280。
[0030]基本上热密封的存储容器100的外部组件包括在内壁200和外壁150之间的至少一个间隙210。一个或更多个入口端口 120可在容器100的制造过程中提供通向间隙210的入口，并且然后入口端口 120可被密封供容器使用。在一些实施方式中，入口端口 120可在容器100的修理或翻新过程中被打开，并且然后密封供容器100进一步使用。外部组件包括在内壁200和外壁150之间的间隙210内的超有效绝热材料的至少一个部分。间隙210内的超有效绝热材料的至少一个部分可包括气凝胶。间隙210内的超有效绝热材料的至少一个部分可包括多个超有效绝热材料层。间隙210内的超有效绝热材料的至少一个部分可包括至少一种超绝热材料。间隙210内的超有效绝热材料的至少一个部分可基本上覆盖面向间隙210的内壁200表面。间隙210内的超有效绝热材料的至少一个部分可基本上覆盖面向间隙210的外壁150表面。内壁200和外壁150之间的间隙210可包括基本上真空的空间，例如压强小于或等于5X 10 4托的基本上真空的空间。
[0031]外部组件包括单个入口导管130，使单个外壁孔290连接单个内壁孔280。外部组件和超有效绝热材料的一个或更多个部分可基本上限定单个入口孔，包括入口导管130，入口导管130从存储容器的外表面延伸到至少一个热密封的存储区域220的内表面。外部组件和超有效绝热材料的一个或更多个部分可基本上限定为单个入口孔，并且可包括单个入口孔区域周围的入口导管130，其中入口导管130的外壁110从存储容器100的外表面延伸到与容器100的外部相邻的区域中。在一些实施方式中，入口导管130可延伸超出容器100的外壁150并且包括外壁110。入口导管130可被配置成基本上限定为例如图2所示的实施方式中的管状结构。入口导管130包括内壁140，其内表面面向入口导管130的内部。入口导管130可被配置成容器100的外壁150内的细长的热路径。入口导管130可由多种材料制成，具体取决于实施方式。例如，入口导管130可对应于与特定实施方式相关的韧性、耐用性、稳定性或成本的要求，由金属、塑料、玻璃纤维或复合材料制成。在一些实施方式中，入口导管130可由铝制成。在一些实施方式中，入口导管130可由不锈钢制成。
[0032]利用不透气的密封件230可将入口导管130的外壁110密封在入口导管130的内壁140上。利用不透气的密封件235可将入口导管130的外壁100密封在容器的外壁150上。利用不透气的密封件260可将入口导管130的内壁140密封在容器100的内壁200上。不透气的密封件可以包括例如焊接件或卷边接头。
[0033]在一些实施方式中，外部组件包括超有效绝热材料的一个或更多个部分，其基本上限定为至少一个热密封的存储区域220。例如，超有效绝热材料可以是基本上限定至少一个热密封的存储区域220的大小和形状。例如，超有效绝热材料可以是合适的硬度和韧性，以基本上限定至少一个热密封的存储区域220。在一些实施方式中，外部组件和超有效绝热材料的一个或更多个部分基本上限定为通向至少一个热密封的存储区域220的单个入口孔。
[0034]至少一个热密封的存储区域220被配置成保持在预定温度范围内。例如，容器被设计为使热密封的存储区域内的温度范围在不进行其他制冷也没有加入冷源例如冰的情形下保持若干天。容器可以包括例如热密封的存储区域220，使其内部保持在约2摄氏度至8摄氏度之间的温度范围内。根据包括容器100的热损失、至少一个热密封的存储区域220的体积、至少一个热密封的存储区域220的预定的保持温度范围以及容器100的外部区域的环境温度在内的各种因素，至少一个热密封的存储区域220在不主动制冷热密封的存储区域220的情形下保持在预定的保持温度范围内的时间长度可使用标准技术来计算。参见 DEMKO 等人的 “Design tool for cryogenic thermal insulat1nsystems，，Advances in Cryogenic Engineering:Transact1ns of the CryogenicEngineering Conference-CEC, 53 (2008)，其在此通过引用并入本文。因此，许多实施方式可相对于包括热密封的存储区域220的体积、具体容器的已知的热损失、所含具体冷源材料的体积、至少一个热密封的存储区域220的预定的保持温度范围以及容器外部区域的环境温度在内的各种因素被设计和配置成提供至少一个热密封的存储区域220，使其在已知的时间段内保持在预定的保持温度范围内而不主动制冷。例如，基本上热密封的存储容器100可被配置成使至少一个热密封的存储区域220的温度基本上在约2摄氏度至约8摄氏度之间保持30天，其中环境外部温度为在25摄氏度至35摄氏度之间。例如，基本上热密封的存储容器100可被配置成使至少一个热密封的存储区域220的温度基本上在约O摄氏度至约10摄氏度之间保持35天，其中平均外部温度为在20摄氏度至30摄氏度之间。例如，基本上热密封的存储容器100可被配置成使至少一个热密封的存储区域220的温度基本上在约-15摄氏度至约-25摄氏度之间保持25天，其中外部气温的范围为15摄氏度至30摄氏度。例如，对于包含足够的超有效绝热材料的内部体积为25立方升的基本上热密封的存储容器，7千克(kg)的净化冰水可被配置成使存储区域200内的温度在约2摄氏度至约8摄氏度之间保持30天，其中环境外部高温为约30摄氏度。
[0035]一些实施方式包括至少一个温度指示器。温度指示器可相对于容器定位在多个位置。温度指示器可包括温度指示标记，其可以是可逆的或不可逆的。适用于一些实施方式的温度指示器包括例如总部在德克萨斯达拉斯的ShockWatch公司销售的环境指示器，伊利诺斯州弗农山的Cole-Palmer公司销售的温度指示器以及公司总部在明尼苏达圣保罗的3M公司销售的温度指示器，各自的手册在此通过引用并入本文。适用于某些实施方式的温度指示器包括时间-温度指示器，例如Prusik等人的名称为“Tim