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 ...的制作方法
【专利摘要】根据本发明的实施例，提供一种对极低温致冷系统的热交换器阵列进行加温的方法，所述方法包括使所述致冷系统中的致冷剂流的至少一部分分流远离在所述致冷系统的极低温冷却操作期间使用的致冷剂流动回路，以实现对所述热交换器阵列的至少一部分的加温；以及在使致冷剂流的所述至少一部分分流的同时，阻止过量致冷剂质量流量通过所述致冷系统的压缩机。
【专利说明】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
[0001]相关申请案
[0002]本申请案主张2011年7月I日申请的第61/503，702号美国临时申请案的权益，且主张2011年12月2日申请的第61/566，340号美国临时申请案的权益。以上申请案的整个教示以引用方式并入本文。
【背景技术】
[0003]在正常的工程设计实践中，对极低温致冷系统的热交换器进行良好绝热以使寄生热损失最小。然而，当需要对单元进行维护时，绝热阻止了热交换器阵列的快速加温。因此，热交换器阵列可能花费超过12、24、48或甚至72个小时来实现室温。这通常作为用以对单元进行故障检修的手段来完成。举例来说，如果怀疑系统存在泄漏，那么将断开所述单元且允许加温以检查系统在室温下的压力。其它维护工作，例如电荷移除或者在湿气或其它污染物或在系统的最冷部分处某些致冷剂的过量累积之后的恢复，也需要这种加温。这带来了设备不可用于生产操作的大量时间周期。
【发明内容】
[0004]根据本发明的实施例，提供一种对极低温致冷系统的热交换器阵列进行加温的方法。所述方法包括使所述致冷系统中的致冷剂流的至少一部分分流远离在所述致冷系统的极低温冷却操作期间使用的致冷剂流动回路，以实现对所述热交换器阵列的至少一部分的加温；以及在使致冷剂流的所述至少一部分分流的同时，阻止过量致冷剂质量流量通过所述致冷系统的压缩机。
[0005]在另外的相关实施例中，所述使所述致冷剂流的至少一部分分流可包括使致冷剂流的至少一部分从所述压缩机分流到所述热交换器阵列中的点。所述热交换器阵列中的点可包括热交换器阵列中的最冷热交换器的低压入口或热交换器阵列中的下一最冷热交换器的低压入口。所述阻止过量致冷剂质量流量可包括操作缓冲阀以准许将致冷剂存储在所述致冷系统的膨胀罐和缓冲罐中的至少一者中。所述缓冲阀可连续地或以脉动方式操作，且可在达到最小吸入压力之后操作。所述使所述致冷剂流的至少一部分分流可包括使致冷剂流的至少一部分从所述致冷系统的冷凝器的出口分流到所述热交换器阵列中的点。经分流的所述致冷剂流的所述至少一部分可包括处于比所述致冷系统的极低温操作中的最冷热交换器的温度大体上温暖的温度下的致冷剂。所述分流可实现对全部所述热交换器阵列的加温。所述方法可包括将所述热交换器阵列的所述至少一部分从所述极低温范围中的温度加温到由以下各项组成的群组的温度:至少约5C、至少约10C、至少约15C、至少20C、至少约25C、至少约30C和至少约35C。所述分流可包括使致冷剂流的至少一部分从所述热交换器阵列中的至少一个热交换器的高压侧分流到所述热交换器阵列中的另一点。
[0006]在另外相关的实施例中，所述分流可包括使致冷剂流的至少一部分从所述致冷系统中的至少两个加温致冷剂源序列分流，所述至少两个加温致冷剂源包括以下各项中的至少一者:(i)彼此不同的温度，以及(ii)彼此不同的致冷剂成分。所述分流可包括使致冷剂流的至少一部分从所述致冷系统中的所述至少两个加温致冷剂源的交替序列分流。所述分流可包括使致冷剂流的至少一部分从所述致冷系统中的至少两个加温致冷剂源分流，所述至少两个加温致冷剂源包括以下各项中的至少一者:(i)彼此不同的温度，以及(ii)彼此不同的致冷剂成分；以及将来自所述至少两个加温致冷剂源的所述经分流流掺合以实现所述热交换器阵列的所述至少一部分的加温。所述分流可包括在所述热交换器阵列的所述至少一部分的加温期间改变加温致冷剂的量。致冷剂流可经分流到热交换器阵列中的一个以上位置。
[0007]在根据本发明的另一实施例中，致冷剂流可从所述压缩机的出口分流到馈送线路的入口，从所述入口致冷剂流动到低温盘管或低温表面中的至少一者且从该处通过返回线路返回到所述热交换器阵列的低压侧。在返回到所述热交换器阵列的所述低压侧的所述返回线路中的所述致冷剂的温度已达到所述返回线路的高温设定点之后可继续所述分流。所述高温设定点可包括在从约-20C到约+40C的范围内的温度。所述阻止过量致冷剂质量流量可包括在所述致冷剂流的所述至少一部分的所述分流期间操作缓冲阀以准许将致冷剂存储在所述致冷系统的膨胀罐和缓冲罐中的至少一者中。缓冲阀可连续地或以脉动方式操作。所述方法可包括在返回到所述热交换器阵列的所述低压侧的所述返回线路中的所述致冷剂的温度已达到所述返回线路的高温设定点之后操作缓冲阀。所述方法可包括在所述使所述致冷剂流的至少一部分从所述压缩机的出口分流到馈送线路的入口的整个过程中操作所述缓冲阀。所述分流到所述馈送线路的所述入口可继续直到在返回到所述热交换器阵列的所述低压侧的所述返回线路中的所述致冷剂的温度已达到所述返回线路的高温设定点为止，在此之后所述分流包括使致冷剂流的至少一部分从所述压缩机分流到所述热交换器阵列中的点。所述方法可包括在使致冷剂流的至少一部分从所述压缩机分流到所述热交换器阵列中的点之前，使用冻结防止回路和温度控制回路中的至少一者对所述热交换器阵列的至少一部分进行加温。所述使致冷剂流的至少一部分分流可包括使至少足够致冷剂流分流以超过由所述热交换器阵列的至少一个内部节流阀产生的冷却作用，进而对所述热交换器阵列进行加温。所述方法可包括在所述热交换器阵列的所述加温的至少一部分中至少部分地关闭所述热交换器阵列的至少一个内部节流阀。所述方法可包括在所述热交换器阵列的所述加温的至少一部分中至少部分地阻挡进入或退出所述致冷系统的冷凝器的流。所述方法可包括在所述热交换器阵列的所述加温的至少一部分中关闭到所述致冷系统的膨胀罐的吸入侧连接。所述方法可包括控制所述热交换器阵列中所述经分流致冷剂流被引到的位置。
[0008]在另外相关实施例中，所述对所述热交换器阵列的所述至少一部分的所述加温可准许当所述系统的高压和所述系统的低压在一时间内相等时的平衡压力检查，所述时间是从在极低温下的操作中所述致冷剂流的所述至少一部分的所述分流开始的以下各项中的至少一者:少于6小时、少于4小时、少于3小时、少于2小时、少于I小时、少于30分钟、少于15分钟和少于5分钟。在所述平衡压力检查下实现的所述系统的所述高压和所述系统的所述低压可在所述系统的自然平衡压力的5pS1、10pS1、20pSi和30psi中的至少一者内。所述方法可包括不使用所述致冷系统外部的设备来实现对所述热交换器阵列的加温。所述致冷系统可包括混合致冷系统，且所述致冷剂可包括两种或两种以上致冷剂的混合物，其中从最温暖沸腾成分到最冷沸腾成分的正常沸点之间的差是以下各项中的至少一者:至少50K、至少100K、至少150K和至少200K。所述致冷系统可包括压缩机、冷凝器和去过热器热交换器中的至少一者、所述热交换器阵列、至少一个节流装置和蒸发器。所述致冷系统可包括至少一个相分离器。
[0009]在另外相关实施例中，所述方法可在所述致冷系统的其中所述蒸发器经加温的除霜模式操作的至少一部分期间执行，所述致冷系统进一步在其中所述蒸发器经冷却的冷却模式和其中不将致冷剂递送到所述蒸发器的备用模式中操作。所述方法可包括当所述热交换器阵列中的至少一个位置中的至少一个传感器达到设定点温度时终止对所述热交换器阵列的所述至少一部分的加温。所述至少一个传感器可位于以下位置中的至少一者中:到所述热交换器阵列的热交换器的排放入口 ；来自所述热交换器阵列的热交换器的排放出口 ；到所述热交换器阵列的热交换器的吸入入口 ；以及来自所述热交换器阵列的热交换器的吸入出口。所述阻止过量致冷剂质量流量可包括:例如通过使用曲柄箱压力调节阀来调节在到所述压缩机的入口处的致冷剂流；将可变速度驱动器应用到所述压缩机；阻挡进入所述压缩机的至少一个气缸的质量流量(其中所述压缩机是往复型压缩机)；使所述压缩机的至少两个滚筒彼此分离(其中所述压缩机是滚筒型压缩机)；和/或减少质量流量或缩短所述致冷系统的多个压缩机中的至少一个压缩机的操作。
[0010]在根据本发明的另一实施例中，提供一种包括加温系统的极低温致冷系统。所述致冷系统包括:热交换器阵列；以及分流器，其将所述致冷系统中的致冷剂流的至少一部分分流远离在所述致冷系统的极低温冷却操作期间使用的致冷剂流动回路，且分流到所述热交换器阵列中的位置，以实现对所述热交换器阵列的至少一部分的加温，所述分流器包括以下各项中的至少一者:从所述压缩机到所述热交换器阵列中的点的分流器；从所述致冷系统的冷凝器的出口到所述热交换器阵列中的点的分流器；以及从所述热交换器阵列中的至少一个热交换器的高压侧到所述热交换器阵列中的另一点的分流器。
[0011 ] 在另外相关实施例中，所述热交换器阵列中的点可包括热交换器阵列中的最冷热交换器的低压入口或热交换器阵列中的下一最冷热交换器的低压入口。所述系统可进一步包括用以阻止通过所述压缩机的过量致冷剂质量流量的装置。所述用以阻止过量致冷剂质量流量的装置可包括缓冲阀，以准许将致冷剂存储在所述致冷系统的膨胀罐和缓冲罐中的至少一者中。所述缓冲阀可连续地或以脉动方式操作，且可在达到最小吸入压力之后操作。所述用以阻止过量致冷剂质量流量的装置可包括:用以调节在到所述压缩机的入口处的致冷剂流的调节器，例如曲柄箱压力调节阀；所述压缩机的可变速度驱动器；用以阻挡进入所述压缩机的至少一个气缸中的质量流量的气缸卸载器(其中所述压缩机是往复型压缩机)；用以使所述压缩机的至少两个滚筒彼此分离的装置(其中所述压缩机是滚筒型压缩机)；和/或用以减少质量流量或缩短所述致冷系统的多个压缩机中的至少一个压缩机的操作的装置。所述分流器可使处于比所述致冷系统的极低温操作中的最冷热交换器的温度大体上温暖的温度下的致冷剂分流。所述分流器可实现对全部所述热交换器阵列的加温。所述分流器可将所述热交换器阵列的所述至少一部分从所述极低温范围中的温度加温到由以下各项组成的群组的温度:至少约5C、至少约10C、至少约15C、至少约20C、至少约25C、至少约30C和至少约35C。
[0012]在其它相关的实施例中，所述分流器可使致冷剂流从所述致冷系统中的至少两个加温致冷剂源的序列分流，所述至少两个加温致冷剂源包括以下各项中的至少一者:(i)彼此不同的温度，以及(ii)彼此不同的致冷剂成分。所述分流器可使致冷剂流的至少一部分从所述致冷系统中的所述至少两个加温致冷剂源的交替序列分流。所述分流器可使致冷剂流的至少一部分从所述致冷系统中的至少两个加温致冷剂源分流，所述至少两个加温致冷剂源包括以下各项中的至少一者:(i)彼此不同的温度，以及(ii)彼此不同的致冷剂成分；以及将来自所述至少两个加温致冷剂源的所述经分流流掺合以实现所述热交换器阵列的所述至少一部分的加温。所述分流器可在所述热交换器阵列的所述至少一部分的加温期间改变加温致冷剂的量。分流器可使致冷剂流分流到热交换器阵列中的一个以上位置。
[0013]在另外相关实施例中，所述系统可进一步包括所述热交换器阵列中的至少一个内部节流阀。所述内部节流阀中的至少一者可包括用以在所述分流器的操作期间至少部分地关闭所述内部节流阀的装置。所述系统可包括用以在所述分流器的操作期间至少部分地阻挡进入或退出所述系统的冷凝器的流的装置。所述系统可包括用以在所述热交换器阵列的所述加温的至少一部分中关闭到所述致冷系统的膨胀罐的吸入侧连接的装置。所述系统可包括用以控制所述热交换器阵列中所述经分流致冷剂流被引到的位置的阀。所述通过分流器对所述热交换器阵列的所述至少一部分的所述加温可准许当所述系统的高压和所述系统的低压在一时间内相等时的平衡压力检查，所述时间是从在极低温下的操作中所述致冷剂流的所述至少一部分的所述分流开始的以下各项中的至少一者:少于6小时、少于4小时、少于3小时、少于2小时、少于I小时、少于30分钟、少于15分钟和少于5分钟。在所述平衡压力检查下实现的所述系统的所述高压和所述系统的所述低压可在所述系统的自然平衡压力的5ps1、10ps1、20psi和30psi中的至少一者内。
[0014]在另外相关实施例中，所述系统可不包括所述致冷系统外部的设备来实现对所述热交换器阵列的加温。所述系统可包括混合致冷系统，且所述致冷剂可包括两种或两种以上致冷剂的混合物，其中从最温暖沸腾成分到最冷沸腾成分的正常沸点之间的差是以下各项中的至少一者:至少50K、至少100K、至少150K和至少200K。所述系统可包括压缩机、冷凝器和去过热器热交换器中的至少一者、所述热交换器阵列、至少一个节流装置和蒸发器。所述系统可包括至少一个相分离器。所述致冷系统可准许其中所述蒸发器经加温的除霜模式操作，其中所述蒸发器经冷却的冷却模式操作，和其中不将致冷剂递送到所述蒸发器的备用模式。所述系统可包括所述热交换器阵列中的至少一个位置中的至少一个传感器以及用以当至少一个传感器达到设定点温度时终止所述分流器的操作的控制回路。所述至少一个传感器可位于以下位置中的至少一者中:到所述热交换器阵列的热交换器的排放入口 ；来自所述热交换器阵列的热交换器的排放出口 ；到所述热交换器阵列的热交换器的吸入入口 ；以及来自所述热交换器阵列的热交换器的吸入出口。所述系统可进一步包括从所述压缩机的出口到馈送线路的入口的热气体除霜回路，致冷剂从所述入口流动到低温盘管或低温表面中的至少一者且从该处通过返回线路返回到所述热交换器阵列的低压侧。所述系统可进一步包括冻结防止回路和温度控制回路中的至少一者。
[0015]在根据本发明的另一实施例中，提供一种操作极低温致冷系统的方法。所述方法包括:使致冷剂流在向下方向上流过铜焊板热交换器的至少一个流动通路，所述向下流动致冷剂流的速度在所述极低温致冷系统的冷却操作期间维持为每秒至少0.1米；以及使致冷剂流在向上方向上流过所述铜焊板热交换器的至少另一个流动通路，所述向上流动致冷剂流的速度在所述极低温致冷系统的冷却操作期间维持为每秒至少I米。
[0016]在另外相关实施例中，向下流动的致冷剂流可包括极低温致冷系统的高压流，且向上流动的致冷剂流可包括极低温致冷系统的低压流。铜焊板热交换器的头部可包括嵌件，其分布流过头部的致冷剂的液体和气体分数。所述方法可进一步包括使用吸入线路累积器将液体致冷剂与退出极低温致冷系统的最温暖热交换器的低压致冷剂流分离。极低温致冷系统可包括致冷压缩机。所述压缩机可包括往复压缩机。所述压缩机可包括半密封压缩机。在极低温致冷系统的冷却操作期间向上流动的致冷剂流的速度可维持为每秒至少2米。所述系统中的最冷热交换器可具有至少17英寸且不大于48英寸的长度，或所述系统中的两个最冷热交换器各自可具有至少17英寸且不大于48英寸的长度，或所述系统中的三个最冷热交换器各自可具有至少17英寸且不大于48英寸的长度。所述系统中的至少一个热交换器可具有从约2.5英寸到约3.5英寸的宽度和在约17英寸与约24英寸之间的长度。所述系统中的至少一个热交换器可具有从约4.5英寸到约5.5英寸的宽度和在约17英寸与约24英寸之间的长度。
[0017]在根据本发明的另一实施例中，提供一种减少使用混合气体致冷剂的极低温致冷系统的功率消耗的方法。所述方法包括:确定何时所述极低温致冷系统具有过量冷却容量；以及减少所述极低温致冷系统的压缩机的功率消耗，同时仍将所需量的冷却容量递送到负载。所述减少所述功率消耗包括选自由以下各项组成的群组的步骤中的至少一者:(i)启用所述压缩机的气缸卸载器；(ii)改变所述压缩机的电机速度；(iii)改变滚筒压缩机的滚筒间距；以及(iv)在所述极低温系统包括并行的一个以上压缩机的情况下，维持所述一个以上压缩机中的第一压缩机处于操作，同时断开所述一个以上压缩机中的第二压缩机或以减少的位移操作所述第二压缩机。
[0018]在另外相关实施例中,确定何时所述极低温致冷系统具有过量冷却容量可包括确定来自所述负载的返回温度是否大于比预定最小温度冷的预定量的温度差。此外，确定何时所述极低温致冷系统具有过量冷却容量可包括监视冷却阀打开的时间百分比，或温度控制阀打开的时间百分比，以及将所述时间百分比与预定百分比进行比较。或者如果使用了比例阀，那么比例阀打开的量可用以与过量容量的量相关。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]前述内容将从如附图中图解说明的以下对本发明的实例实施例的更特定描述中显而易见，附图中相同参考符号在不同图中始终指代相同部分。附图不一定是按比例绘制的，而是强调图解说明本发明的实施例。
[0020]图1是根据本发明实施例的并入有热交换器加温特征的致冷系统的示意图。
[0021]图2是根据本发明实施例的在堆叠加温期间致冷系统中的温度的曲线图。
[0022]图3是根据本发明实施例的按对数时标的图2的曲线图的扩展版本。
[0023]图4是根据本发明实施例的在堆叠加温期间和之后的压力分布的曲线图。
[0024]图5是对使用三种不同技术加温的致冷系统的压力分布进行比较的曲线图:自然堆叠加温；使用根据本发明实施例的分流器堆叠加温器的堆叠加温；以及使用根据本发明实施例的除霜环路的扩展操作的堆叠加温。
[0025]图6是冷阀盒的内侧视图，可与其一起使用根据本发明的用于防止冷凝的实施例。
[0026]图7是根据本发明实施例的来自所实施网络⑶I的主页的屏幕快照。
[0027]图8是根据本发明实施例的来自所实施网络GUI的状态页的屏幕快照。
[0028]图9是根据本发明实施例的来自所实施网络⑶I的通信页的屏幕快照。
[0029]图10是根据本发明实施例的来自所实施网络GUI的操作模式页的屏幕快照。
[0030]图11是根据本发明实施例的来自所实施网络GUI的控制页的屏幕快照。
[0031]图12是根据本发明实施例的来自所实施网络GUI的服务页的屏幕快照。
[0032]图13是可根据本发明的实施例使用的控制系统的简化示意性框图。
【具体实施方式】
[0033]本发明的实例实施例的描述如下。
[0034]1-对极低温致冷系统进行加温的系统和方法
[0035]根据本发明的实施例，提供一种改进系统，用于实现在极低温范围中在混合气体致冷系统中使用的冷冻热交换器阵列的快速加温。如本文使用，“极低温”意味着从90K到203K的温度范围。
[0036]根据本发明的实施例，提供一种用以实现极低温致冷系统的热交换器阵列的快速加温的方式。在一个实施例中，极低温系统使用现存的致冷压缩机来在室温下或在中间温度下或在高温下提供高压热气体或其它高压气体的源，以对致冷系统的热交换器阵列进行加温。这可(例如)使用阀来控制，所述阀控制在热交换器阵列内在何处递送温暖气体。还提供其它加温方法。根据本发明实施例的热交换器加温技术可将预热时间从常规的I到2天减少到短得多的时间，例如少于6小时、少于4小时、少于3小时、少于2小时、少于I小时、少于30分钟、少于15分钟和少于5分钟。根据本发明的实施例管理压缩机上的负载以使得压缩机不会吸取过量的电流且使得压缩机不会造成系统中的高压故障条件、低压故障条件或任何其它正常故障。
[0037]根据本发明的实施例还提供一种用于实现热交换器的加温的方式，其不需要外部设备且不需要接近密封的致冷系统。举例来说，根据本发明的实施例可仅使用致冷系统的内部阀来实现热交换器阵列的快速加温。另外，所述系统包含仪器和控制件，用以确定热交换器何时已被加温以及终止加温过程。
[0038]根据本发明的实施例使用现存的致冷压缩机来提供一种当系统在正常条件下操作时对最冷热交换器或对下一最冷热交换器提供处于大体上比最冷热交换器的温度温暖的温度下的致冷以便实现所有热交换器的加温的方式。
[0039]图1是根据本发明实施例的并入有热交换器加温特征的致冷系统的示意图。根据本发明的实施例对用以在混合致冷系统中实现冷冻温度的热交换器阵列进行加温。具体来说，根据本发明的实施例可在图1的自动复叠致冷系统100中使用。此些系统使用两种或两种以上致冷剂的混合物，其中从最温暖沸点成分到最冷沸点成分的正常沸点之间的差是至少50K或100K或150K或200K。此些系统可包含致冷压缩机101、冷凝器102或用于抑制热的去过热器热交换器、一系列两个或两个以上热交换器103 (本文也称为“热交换器阵列”或“致冷过程”)、一个或一个以上节流装置104，以及用于热移除的蒸发器105。另外，此些系统可包含相分离器106、107，其定位于热交换器之间的排放侧上且移除液相致冷剂以用于内部再循环环路中。此些系统可具有在不同操作模式中操作的能力，包含其中蒸发器105被冷却的冷却模式，其中来自压缩机101的热气体被供应到蒸发器105的除霜模式，以及其中冷致冷剂或热致冷剂均不递送到蒸发器105的备用模式。可经由限制流的一系列毛细管108、109、110和111和/或经由开/关螺线管阀112、113、114和/或经由部分或完全阻挡进入或退出冷凝器102的流来控制通过系统内的各种流动环路的流。在图1所示的实施例中，毛细管108、109、110和111不与任何螺线管阀相关联，而毛细管104连接到螺线管阀112。可使用毛细管和螺线管阀的其它布置。毛细管和/或螺线管阀可用比例阀来代替，所述比例阀例如热膨胀阀或者压力致动或步进电机致动阀。此些系统还可含有膨胀罐115，其用以在一旦系统断开且经加温到室温便管理液化致冷剂的高蒸发和膨胀。此外，具有膨胀罐115的此些系统也可具有螺线管阀，其允许将高压气体引导到膨胀罐。此阀，通常称为缓冲阀116，允许减少循环中的致冷剂气体的量，这又减少压缩机排放和吸入压力。根据本发明的实施例可使用在弗林(Flynn)等人的第6，574，978B2号美国专利中揭示的方法中的任一者，所述美国专利的整个揭示内容以引用方式并入本文。如本专利中描述的系统实现了额外的操作模式，例如受控冷却和预热过程，以及在热气体流动模式或烘烤模式中的扩展操作，其中退出压缩机的热气体的一部分从压缩机连续地循环到蒸发器盘管且随后回到压缩机，而退出压缩机的致冷剂的另一部分连续地流过冷凝器且随后流过热交换器阵列且随后返回到压缩机。
[0040]在根据本发明的实施例中，来自压缩机101的热气体经路由到最冷热交换器118的低压入口 117，或路由到下一最冷热交换器119的低压入口。举例来说，可通过分流器环路127使用堆叠加温螺线管阀126来实现致冷剂流的此分流。堆叠温暖手动截止阀128也可存在，但在正常操作中是不需要的。在替代布置中，来自冷凝器出口 120的室温致冷剂用作加温致冷剂的源。在替代布置中，来自致冷过程内的中间温度高压致冷剂用作加温致冷剂的源。在一些布置中，以加温致冷剂的一个源开始加温过程且随后选择加温致冷剂的不同源可为有益的。在一些情况下，具有两个、三个或更多加温气体源的不同源的序列，每一源具有不同的温度和/或组成，可为有益的。具有其中加温致冷剂源在两个或两个以上不同的加温致冷剂源之间交替的序列也可为有用的。在再其它布置中，混合不同的加温致冷剂源，包含混合具有不同温度和/或组成的加温致冷剂，可为有用的。在此些情况下，在加温过程期间改变加温致冷剂的量可为有益的。除了使用一个或一个以上致冷剂源，将温暖致冷剂递送到热交换器阵列中的一个以上位置也可为有益的。再者，使具有特定组成和低温或中间温度的致冷剂分流且与较温暖温度流交换热，并且使用所得的经加温分流的流来提供加温致冷剂源，可为有益的。
[0041]在根据本发明实施例的致冷系统中，缓冲阀116是单元的排放侧与一个或一个以上膨胀罐115之间的连接，其由螺线管阀控制。当高压条件存在时，控制系统打开此缓冲卸载器螺线管阀，且允许将致冷剂的一部分储存在膨胀罐115中，进而减少排放压力。这可防止过量排放压力故障条件。
[0042]另外，根据本发明的实施例，在加温序列期间，可连续地激活缓冲阀116以减少压缩机排放压力，使得避免排放压力故障。这可作为系统的有意激活维护模式的部分来完成。
[0043]缓冲阀116的连续激活减少了正常致冷过程的致冷效果，其导致对系统进行加温的较短时间。缓冲阀116的连续激活的另一益处是减少相分离器106、107中的液体致冷剂的累积。这防止相分离器106、107的泛流，其可允许过量的压缩机油或温暖沸点致冷剂迁移到系统的冷端且造成后续的可靠性问题。或者，可以脉动方式激活缓冲阀116以便实现这些相同益处。将基于高压故障的避免、在最大可允许值下剩余的压缩机电流、相分离器泛流的避免以及热交换器阵列103的快速加温的实现，来评估此些益处。无论本文在何处讨论此连续激活，均可使用缓冲阀116的脉动来代替缓冲阀的连续激活。或者，也可在到膨胀罐111的吸入侧连接上使用螺线管阀以断开吸入连接。这将消除连续地保持缓冲卸载阀116打开的需要。在一些情况下，预期即使在吸入返回连接111关闭的情况下，排放侧压力也将随着堆叠加温进行而上升，且周期性地打开缓冲卸载阀116将是必要的。
[0044]在另一实施例中，在此加温模式期间延迟缓冲阀激活直到压缩机吸入压力增加到高于指定最小吸入压力阈值为止，假定没有高压故障的风险。操作者可运行此加温过程的主要原因之一是检查泄漏的可能性。如果已发生显著泄漏，那么延迟缓冲阀激活可防止可能导致故障的低吸入压力条件。在替代布置中，缓冲阀是基于排放压力、吸入压力或排放压力和吸入压力两者的组合而循环。
[0045]在根据本发明的另一实施例中，连同根据本发明的实施例的额外特征一起，极低温系统的正常热气体除霜系统121可用以实现热交换器阵列的加温。正常热气体除霜系统包含手动截止阀122和除霜螺线管阀123，且将来自压缩机101的热气体引导到顾客馈送线路的入口 124，其循序地流过馈送线路、顾客低温盘管或低温表面105、返回线路125且随后通过热交换器阵列103的低压力侧。正常地，热气体除霜系统在单元处的返回温度达到-20C与+40C之间的温度时终止；然而，这不导致堆叠的显著加温，因为热交换器阵列103的许多部分在此条件下将保持在低于-80C的温度。另外，如果允许此过程继续超过此设定点，那么正常经验是高排放压力故障将发生。此外，在此些情况下，由于压缩机油过量迁移经过相分离器而遇到可靠性问题。
[0046]在根据本发明的实施例中，允许热气体除霜回路121继续操作经过返回线路125上的正常温度极限。为了避免高排放压力问题，在达到正常返回线路设定点温度之后连同热气体除霜阀123 —起连续地激活缓冲阀116，且优选地在除霜过程的正常部分期间连同热气体除霜阀123 —起连续地激活缓冲阀116。缓冲阀116的连续激活提供了减少压缩机排放压力的益处。这又减少了相分离器106、107中的液体致冷剂的水平，且避免了此些相分离器的泛流，所述泛流可造成压缩机油迁移到系统的最冷部分且造成冷却性能的损失。
[0047]根据本发明的一个实施例，热气体除霜回路121可单独使用直到达到返回线路125上的正常温度极限为止，且随后在所述点之后，可在缓冲阀116打开的情况下使用。或者，可在从热气体除霜回路121的操作开始使缓冲阀116打开的同时使用热气体除霜回路121。在根据本发明的另一实施例中，热气体除霜回路121可正常使用直到达到返回线路125上的正常温度极限为止，且随后在所述点之后，可使用堆叠加温螺线管阀126和分流器环路127用于加温。
[0048]根据本发明的实施例，从压缩机排放以及正被引向系统中的较冷点的致冷剂冻结的可能性可被解决。正从压缩机排放的此致冷剂可具有冻结的较高风险，因为其尚未通过系统中的相分离器，且因此具有与致冷过程中稍后部分不同的组成，且因此可具有较温暖的冰点且在被引向系统中的较冷点时较可能冻结。为防止此冻结，根据本发明的实施例可使用冻结防止回路或温度控制回路，其使用受控旁通流来对系统中的最低温度致冷剂进行加温，对堆叠充分地进行加温以使得从压缩机排放的致冷剂在被重新引向系统中的较冷点时不会冻结。举例来说，可使用在弗林(Flynn)等人的第7，478，540B2号美国专利中揭示的冻结防止回路或温度控制回路中的任一者，所述美国专利的整个揭示内容以引用方式并入本文。可使用冻结防止阀或温度控制阀，在将压缩机排放气体重新引向系统中的较冷点之前对堆叠进行加温。可连续地打开冻结防止阀以实现堆叠的加温。或者，可使用温度控制阀来将致冷剂从例如系统中的最冷相分离器的蒸汽出口递送到不同的阀，所述阀将致冷剂递送到系统的冷端附近的点，例如低温盘管入口、低温盘管返回处或两者。这允许堆叠充分地加温以使得压缩机排放气体在被重新引向系统中的较冷点时将不冻结。
[0049]根据本发明的实施例，除了经由蒸发器105的返回路径之外，致冷系统可包含从系统的高压侧到低压侧的一系列内部返回路径108、109、110。在热交换器加温过程期间，到蒸发器105的流将通常停止。然而，在其它情形中，允许到蒸发器的流继续。通常，内部返回路径108、109、110是节流装置。实例性节流装置是毛细管和热膨胀阀。在其它情形中，使用涡轮膨胀器或其它构件来减少致冷剂的压力。在典型的加温过程中，允许内部节流装置108、109、110具有流。在其它情形中，其流率被停止或控制。在一个实例中，毛细管可用于内部节流装置108、109、110而无上游阀。因此，这些节流装置在加温过程期间继续流动。
[0050]根据本发明的实施例，在加温过程期间，存在必须管理的两个重要约束。致冷压缩机101受到其可吸取的电流量限制。此电流随着压缩机101的标称额定负载、压缩机吸入压力、压缩机排放压力、所使用致冷剂以及致冷剂的入口温度而变。然而，所有这些当中，影响电流吸取的主要因素是压缩机吸入压力。排放压力也具有影响，但通常不如吸入压力那样显著。其它因素是重要的，但通常不导致显著变化。在系统预热时，压缩机吸入压力将趋于上升。另外，在致冷剂加温时，气体将膨胀且液相致冷剂将蒸发。这些效应导致必须管理的大量致冷剂气体。具体来说，系统中的高吸入压力与高量气体压力的组合可能导致高排放压力。高压条件可导致高压故障，其将关断系统。
[0051]根据本发明的实施例，管理过量气体负载的一种方法是在系统具有的情况下利用膨胀罐115和/或缓冲罐(未图示的缓冲罐是连接到系统的高压侧的体积)。如果系统具有从系统的高压侧连接到膨胀罐115的缓冲阀116，那么其可在整个过程期间被供能。这限制了循环中的气体量且限制了压缩机安培数吸取和排放压力。
[0052]另外，根据本发明的实施例，可以实现充分流率的方式来设定气体加温螺线管阀126和连接管道的大小。在不具有螺线管或手动截止阀的内部节流阀108、109、110的情况下，在加温过程期间，内部致冷剂流将持续发生且冷却热交换器。通过这些节流装置108、109,110的所得流还提供最小压缩机吸入压力。气体加温螺线管阀126的打开提供额外的流动路径且对应地增加压缩机流。此温暖流还对热交换器103提供加温。因此存在两个竞争因素发生:内部节流流，其可冷却热交换器103，以及温暖气体流，其可对热交换器103进行加温。为了有效地对热交换器进行加温，温暖气体流应当足以克服内部节流阀108、109、110的冷却作用。然而，温暖气体流不应变得过量，否则其将导致过量的压缩机电流。而且，过量流可造成压缩机在可能危害可靠性的条件下操作。另外，致冷剂/油分离器在过量流率下以减少的效率操作。
[0053]根据本发明的实施例，如果不可能得到足够的温暖气体流来克服内部节流阀108、109,110的冷却作用，那么在上述约束的情况下，则可修改内部节流阀108、109、110中的一些以使得在加温过程期间可减少或消除或调节其流率。在替代布置中，在堆叠加温期间关闭所有内部节流阀108、109、110。在又一替代布置中，在堆叠加温期间没有内部节流阀108、109、110关闭。在又一替代布置中，在堆叠加温期间关闭内部节流阀108、109、110中的至少一者。在又一替代布置中，在堆叠加温过程的一部分中完全或部分地关闭内部节流阀108、109、110中的至少一者。在另一布置中，替代于或除了完全或部分地关闭内部节流阀108、109、110中的至少一者，可完全或部分地阻挡进入或退出冷凝器102的流。
[0054]根据本发明的实施例消除了对用于对热交换器阵列103进行加温的外部压缩机的需要。这允许使用相对便宜的零件，例如堆叠加温螺线管阀126和分流器环路127，来用加温特征实现致冷系统。取决于采用的管道布置，可引导流通过系统中的所有热交换器103且对吸入侧和排放侧管道两者进行加温。可将流提供到过冷却器热交换器118。而且，可将流和/或加温提供到热交换器之间的排放侧连接，其可包含相分离器106、107。
[0055]图2是根据本发明实施例的在堆叠加温期间致冷系统中的温度的曲线图。在此实例中，使用上文讨论的扩展除霜121技术。此处，展示盘管的输入温度250、盘管的输出温度251、第二热交换器排放侧输入的温度252、第三热交换器排放侧输入的温度253、第四热交换器排放侧输入的温度254、第五热交换器排放侧输入的温度255以及第五热交换器排放侧输出的温度256。可见，在快达13.8分钟的时间内完成堆叠加温，展示于点257处，在此点热交换器输入252到255中的至少一者已达到高于20C的温度或另一设定点温度。此处举例来说，到13.8分钟标记处，热交换器测量值254和255均已达到高于50C的温度，且热交换器测量值252和253均已达到高于-50C的温度。使用根据本发明实施例的加温，热交换器阵列的至少一部分可从极低温范围中的温度加温到较温暖的温度，例如至少约5C、至少约10C、至少约15C、至少约20C、至少约25C、至少约30C以及至少约35C。
[0056]图3是根据本发明实施例的按对数时标的图2的曲线图的扩展版本。
[0057]图4是根据本发明实施例的在堆叠加温期间和之后的压力分布的曲线图。当压缩机关断时，由于堆叠的充分加温，致冷系统的高压460和低压461崩溃到在13.8分钟(点467)处近似相等。平衡压力点是系统的高压460和低压461相等或近似相等的点——此处，点467处的压力与在60小时之后测量的压力仅差3psi。在此情况下，根据本发明的实施例准许在少达13.8分钟之后进行平衡压力检查。
[0058]另外，根据本发明的实施例准许使用堆叠加温实现的平衡压力接近于系统的自然预热平衡压力，所述自然预热平衡压力可基于当系统关闭时系统所处的条件而变化。举例来说，使用堆叠加温实现的平衡压力可在典型自然平衡压力的约5ps1、10ps1、20psi或30psi内。如本文使用，“自然平衡压力”意味着当系统的高压和低压相等或近似相等时且在不存在根据本发明实施例的堆叠加温时系统在预热后将实现的压力；例如当对堆叠进行加温以使得平均热交换器阵列温度至少与由_5(:、0(:、5(:、10(:、15(:、20(:、25(:、30(:、35(:、40(:组成的群组中的温度一样时；或例如当对热交换器阵列进行加温以使得堆叠中的温度范围是从至少-5C直到40C或是在-5C到40C的范围内的较小范围时。
[0059]根据本发明的实施例也可用以将热交换器阵列加温到比针对平衡压力检查所需温度高的温度，以便确保快速地对系统的所有部分进行加温。例如，如果希望从系统完全移除致冷剂填充以准备再填充，那么这可为有利的。
[0060]图5是对使用三种不同技术加温的致冷系统的压力分布进行比较的曲线图:1)自然堆叠加温；2)使用根据本发明实施例的分流器堆叠加温器126/127的堆叠加温；以及3)使用根据本发明实施例的除霜环路121的扩展操作的堆叠加温。展示自然排放压力570、自然吸入压力571、使用扩展除霜的排放压力572、使用扩展除霜的吸入压力573、使用分流器堆叠加温器的排放压力574，以及使用分流器堆叠加温器的吸入压力575。可见，在压缩机断开情况下的系统压力近似等于当完全加温到室温时的最终系统压力，且可使用根据本发明实施例的两种技术在少于I小时内实现，但无法使用自然堆叠加温在10小时内实现。根据本发明的实施例借助于如本文讨论较快速地对堆叠进行加温以及如本文讨论准许较短时间来平衡压力检查，而准许针对极低温致冷系统的改善的维护时间。
[0061]根据本发明的实施例，可使用一个或一个以上传感器来基于提供到控制系统(未图示)的温度设定点来确定何时关断加温系统。所述传感器可例如为铜焊到热交换器阵列103中的一个或一个以上位置上的热电偶。举例来说，去往一个或一个以上热交换器的排放入口或来自一个或一个以上热交换器的排放出口或者去往一个或一个以上热交换器的吸入入口或来自一个或一个以上热交换器的吸入出口可用作用于温度传感器的位置。在一个实例中，可使用来自第二热交换器(远离压缩机)的排放出口。在另一实例中，使用其它温度传感器，例如二氧化硅或其它类似装置。
[0062]根据本发明的实施例，应了解，可使用使温暖气体分流的各种不同可能技术，包含本文讨论的技术和其它技术。而且，可使用各种不同的可能技术来减少通过压缩机的致冷剂的质量流量。虽然本文已讨论使用缓冲卸载阀，但也可能使用其它技术来在使用温暖气体的分流的同时减少质量流量。举例来说，可在压缩机的入口上使用调节器阀；可将可变速度驱动器应用于压缩机；可使用气缸卸载器来阻挡进入气缸的质量流量以减少压缩机的有效位移；在使用滚筒压缩机的情况下，可使用装置来使轨道滚筒或静止滚筒彼此分离，进而减少压缩机的效率；且在使用多个压缩机的情况下，可减少一者的质量流量或可完全关断压缩机中的一者或一者以上。在调节压缩机吸入压力的一个实例中，可使用例如曲柄箱压力调节阀等电驱动或气动控制阀，以便减少通过压缩机的致冷剂的质量流量。曲柄箱压力调节阀可充当控制压缩机处的下游压力的调节器，且可具有内部压力调节能力或作为包含压力传感器、逻辑和压力控制阀的压力调节系统的部分。
[0063]根据本发明的实施例，防止过量压缩机质量流量的方法与正常冷却操作相比无需减少流量。在一些情况下，质量流量将比正常冷却操作中高。根据本发明的实施例，防止过量压缩机质量流量实现了热交换器阵列的加温而不产生由于过量压缩机电流、过量排放压力或可由过量流率引起的其它失灵所致的故障。更一般地，根据本发明实施例的系统允许以防止通过压缩机的过量流量的方式对热交换器阵列进行加温，使得不会经历不适当的操作。举例来说，可避免与典型的压缩机故障相关联的问题，例如:低吸入压力、过量压缩机安培数、过量排放压力、过量压缩机质量流量(可导致过量安培数或使得油分离器效率变得受损)，和过量排放温度。
[0064]根据本发明的实施例，扩展除霜121和具有分流器126/127的堆叠加温的技术可单独或一起使用。具有分流器的堆叠加温器具有的优点是能够在到蒸发器105的流被关断时使用。如本文使用，除了在另外指定的情况下，术语“分流”和“分流器”可包含使用除霜线路121来准许对热交换器阵列的加温，以及包含使用分流器126/127。
[0065]2.紧凑且有效的致冷系统[0066]在根据本发明的另一实施例中，提供一种物理上紧凑且有效地操作的致冷系统。所述系统包含吸入线路累积器，其将液体致冷剂与退出最温暖的复热式热交换器的低压流分离，且将此经分离液体与低压流的蒸汽部分再混合，以便防止液体致冷剂在任一个时间向压缩机的过量返回。所述系统还可包含复热式热交换器，其中存在不同于高压或低压致冷剂的至少一个额外流。所述系统还可包含热交换器，其仅流过高压致冷剂或低压致冷剂，且其中用不同于高或低压致冷剂的至少一个其它流传递热。
[0067]根据本发明的实施例，使用有助于提供有效操作的物理上紧凑的系统的热交换器。传统上，组装长铜管以形成逆流热交换器。典型的长度从5英尺变化到50英尺，且由插入到较大管中的一个或一个以上内部管组成。正常地，内部和外部管是光滑的，没有任何表面加强。然而，替代设计包含使用管的内侧或外侧上的表面特征来增强热传递，或使用用于内部管的槽纹管。一个致冷剂流流过内部管中的至少一者，且另一致冷剂流在内部管与外部管之间的环形空间中流动。在较大系统上，即具有4cfm和更高的压缩机位移的系统，典型的极低温致冷系统可具有多达5个或5个以上的这些热交换器。由于从冷凝器的出口到最冷热交换器的出口的致冷剂密度的改变，管直径的物理尺寸变化，其中较小直径较好地适合于较低温度以确保用于有效热传递的良好速度，假定压力降不过量。
[0068]另外，在常规系统中，相分离器的存在减少到较冷热交换器的质量流量，且还导致需要减少用于较冷热交换器的管直径。在管热交换器中使用这些管存在两个显著缺点。一个是物理大小。管型热交换器通常需要盘绕以保持其总体大小紧凑。然而，即使进行盘绕，所得的热交换器大小也相对大。管热交换器中的管的另一缺点是相对高的压力降。虽然某一水平的压力降是有用的且甚至必要的，但其表示系统中的低效。在高压侧上，其减少了膨胀器可实现的致冷势能，因为压缩机提供的压力势能的一部分损失。在低压侧上，其减少了膨胀过程产生的致冷作用，且导致低压侧上的较温暖温度。因此，应搜寻高效设计以使压力降最小。已观察到管热交换器中的管在高压侧上损失压缩机的差动势能的多达三分之一，且在低压侧上损失多达12%。
[0069]根据本发明的实施例，极低温致冷系统使用铜焊板热交换器来代替管热交换器中的常规管。铜焊板热交换器的益处在于其提供比管布置中的管的实际情况更平行的路径。这减少了通过每一热交换器的行进路径且减少了压力降。这改善了总体系统效率，因为损失到热交换器压力降的压缩机差动压力的百分比减少。
[0070]根据本发明的实施例，使用具有特定最小速度的铜焊板热交换器，其确保了良好热传递。另外，如果速度保持太高而使得发生高压力降，那么不会实现高效率。根据本发明的实施例，使用0.lm/S的向下流的最小速度,且使用垂直向上流的I到2m/s的最小速度(其中“向下”和“向上”是相对于重力场而言的)。可使用其它最小速度；例如，可使用
0.5m/s或0.2m/s的向下流的最小速度,且可使用0.5m/s、3m/s或4m/s的垂直向上流的最小速度。通常，高压流将是向下流动的流，且低压流将垂直向上流动；然而，可使用不同的流动方向，假定维持最小速度。如果不满足最小速度，那么存在在热交换器中过量地累积液体致冷剂且造成热传递损失的风险。不希望受限于理论，且虽然此处可存在若干机制，但此考虑的一种方式是累积的混合物开始充当固定热质量，且这可导致热交换器的温度势能之间的“热短路”。这导致热交换器有效性相对于逆流热交换器将预期的热交换器有效性的显著减少。[0071]根据本发明的实施例，对于具有带有气体进入的显著液体分数的那些热交换器，应谨慎确保两个相在热交换器的头部部分中保持良好混合，使得所述两个相合理地良好分布于各种平行流动路径之间。这可使用放置到热交换器的头部的至少一个流动通路中的嵌件来执行以分布致冷剂流的液体和气体分数。举例来说，可通过在博阿斯基(Boiarski)等人的第7，490，483B2号美国专利中揭示的系统和/或方法中的任一者来分布致冷剂流，所述美国专利的整个揭示内容以引用方式并入本文。
[0072]根据本发明的实施例，维持最小流动速度导致需要对于具有给定宽度的热交换器使热交换器中的板数目最少。这可具有需要额外热交换器的影响，或需要选择具有较长流动路径的热交换器，因为由于对最小速度的需要而可能限制热传递面积的量。在进入热交换器时管理两个相流的需要要求额外硬件，所述硬件较昂贵地利用额外热交换器。因此，偏好是选择具有较长流动路径的热交换器。作为实例，一些典型的热交换器在不同长度中可用，同时维持相同或相似的宽度。如本文使用，铜焊板热交换器的“长度”是从正在参考的单程热交换器的入口端到出口端的距离。这指代标称外部尺寸。在关于两个相流的正常使用中，长度在垂直方向上延伸，其中高压流体在垂直向下方向上流动，且低压流体在垂直向上方向上流动。在单程布置上从入口到出口测得的实际流体路径距离将必然比外部长度尺寸短。本文参考的其它尺寸是宽度和深度。“宽度”是由跨热交换器的距离界定，且标称上是形成热交换器的冲压板的宽度。“深度”是随着多少板堆叠在一起而变，且其相应深度与端板的深度组合。一些典型可用的热交换器的实例长度是10到12英寸和17到22英寸和30到48英寸。
[0073]维持最小速度和实现充分热传递的挑战对于较冷热交换器更重要。根据本发明的实施例，系统中的最冷热交换器具有至少17英寸且不大于48英寸的长度。在替代实施例中，两个最冷热交换器具有至少17英寸且不大于48英寸的长度。在本发明的又一实施例中，三个最冷热交换器具有至少17英寸且不大于48英寸的长度。根据本发明的实施例，优选具有与较大长度组合的最小宽度。举例来说，选择具有与17英寸的长度组合的给定宽度(例如，5英寸)的热交换器优选为具有12英寸或更小的长度的5英寸宽热交换器。这是因为较长流动路径导致用于热传递的更多表面积且允许使板数目最小，这又允许针对给定热交换器表面积维持较高流体速度。举例来说，可使用与至少17到24英寸的长度组合的
2.5英寸到3.5英寸宽度，或与至少17到24英寸的长度组合的4.5英寸到5.5英寸宽度。
[0074]此外，根据本发明的实施例，可与一个或一个以上铜焊板热交换器一起使用吸入线路累积器。这可为有帮助的，因为在具有铜焊板热交换器的系统上，液体致冷剂可快得多地返回到压缩机。因此吸入线路累积器可帮助确保对返回液体的良好管理，使得不会危害压缩机可靠性。任选地，如果未观察到液体向压缩机返回的高速率的标志，那么可省略吸入线路累积器。
[0075]根据本发明的实施例，通过使用在所需压力和压缩比下有效操作的压缩机，进一步实现有效的致冷系统。根据本发明的实施例可使用致冷(与空气调节相反)半密封往复压缩机。此些压缩机往往经优化以在各种压缩比应用中使用。举例来说，空气调节压缩机是针对在低压缩比应用中使用而设计，且可具有相对高的再膨胀体积。相比之下，较高压缩压缩机采用减少再膨胀体积的方法。滚筒压缩机面对相似的挑战，但在此情况下，滚筒部件的几何形状规定优选压缩比。远离这些经优化点的操作导致低效，其随着从经优化操作压缩比的偏差增加而增加。
[0076]根据本发明的实施例，极低温致冷系统可经配置以使致冷剂流在向下方向上流过铜焊板热交换器的至少一个流动通路，在极低温致冷系统的冷却操作期间向下流动的致冷剂流的速度维持在每秒至少0.1米；且可经配置以使致冷剂流在向上方向上流过铜焊板热交换器的至少再一个流动通路，在极低温致冷系统的冷却操作期间向上流动的致冷剂流的速度维持在每秒至少I米。系统可经配置以用于如上讨论的其它流动速度。向下流动的致冷剂流可包括极低温致冷系统的高压流，且向上流动的致冷剂流可包括极低温致冷系统的低压流。铜焊板热交换器的头部可包括嵌件，其分布流过头部的致冷剂的液体和气体分数。系统可进一步经配置以使用吸入线路累积器将液体致冷剂与退出极低温致冷系统的最温暖热交换器的低压致冷剂流分离。极低温致冷系统可包括致冷压缩机。所述压缩机可包括往复压缩机或半密封压缩机。系统可经配置以使得在极低温致冷系统的冷却操作期间向上流动的致冷剂流的速度维持为每秒至少2米。
[0077]3.防止冷阀检修面板上的冷凝的方法
[0078]根据本发明的另一实施例，提供一种消除或防止到冷阀封壳的维护检修面板上的冷凝的方法。
[0079]在常规系统中，由于流过阀和相关联管道的极低温流体以及需要使这些阀经由检修面板可进行维护而出现问题。传导和自然对流的组合导致冷阀盒盖的显著冷却，其可导致冷凝和霜形成。冷凝和霜的湿气的来源是大体湿度。
[0080]常规冷阀封壳利用绝热层。然而，这些已证明不足以防止冷凝。
[0081]根据本发明的实施例提供一种防止或减少霜形成的方法。冷阀盒组合件完全绝热，除了前凸缘和冷阀盒的内部。凸缘的背侧以及冷阀盒侧面和背面板的外表面完全绝热且不存在湿气问题。通过添加充分厚的绝热材料层可潜在地解决此问题。然而，这需要若干英寸的绝热，这是不实际的。其还需要某种工具接近从而能够移除盖，且这些接近点变为潜在的冷凝点。此外，在无主动加热的情况下，存在由于在维护阀时可导致显著延迟的霜形成所致的盖可在适当位置结霜的风险。
[0082]根据本发明的实施例，第一方法涉及围绕冷阀盒封壳的边缘延伸管迹线676。管676具有行进穿过其中的热气体。通过在致冷系统的排放线路上产生平行路径而被动地驱动热气体。管道676的直径和长度经设定大小以利用主排放线路中现存的压力降。这允许流的一部分“采取最少阻力的路径”且流过冷阀封壳677周围的此管迹线676。本发明的替代实施例包含热气体旁通，其中压缩机排放气体的一部分流过热迹线676且随后返回到压缩机吸入处。在本发明的另一实施例中，来自压缩机排放的热气体流过热迹线676且随后与冷凝器下游的高压致冷剂混合。在本发明的又一实施例中，基于来自凸缘和/或盖的代表性温度的温度反馈，用阀调节旁通中流动的气体速率。热迹线管676使用机械夹具和热传递油脂热结合到冷阀封壳677的边缘。热迹线管676热结合到冷阀盒或盖可存在若干方式。一个方法是优选在短距离上使用热油脂膜来提供管与盒或盖之间的热路径。或者，管可简单地压制到盒或盖上。其它选择包含其它热传导媒介，例如具有相对高传导性的材料，例如铜或铝。管676附接到的位置经选择以允许热流动到冷阀封壳检修面板且使进入冷阀封壳677的热最少。热气管迹线676与盖之间的热路径中的元件是:热气体管，此管的壁，热油脂或其它热结合构件，冷阀封壳到冷阀盒凸缘的壁，以及冷阀封壳677的凸缘与盖之间的垫圈材料的第一平行路径，以及将盖压缩到垫圈的紧固硬件的第二平行路径。一旦热传递到盖，便必须将其分布以防止冷点。这是以两种方式中的一种来管理。一种方式是使用用于盖的高传导材料，例如铝，来实现盖上的良好热传导。另一方式是在盖的内表面、盖的外表面或两者上使用绝热件。替代构造将热气体迹线676直接连接到冷阀盒盖的背侧，或将热管迹线676附接到选择性连接到凸缘的另一结构，或其中到凸缘的接触经最小化以利于较直接地到冷阀盒盖的热接触的结构。在盖的内侧上放置绝热件以减少到盖的对流。另夕卜，对盖的外侧添加绝热件是合意的，以允许将热添加到边缘以能够传导到可能较冷的中心区。在冷阀盒的内部侧壁上也可能需要绝热件以限制从热迹线进入冷盒的热量。此外，对热迹线旁通和热接触设定大小需要考虑单元的操作条件的宽范围，且确保流足以对盖进行加温而不导致可能伤害维护人员的过高温度。虽然一个或一个以上实施例包含绝热件，但当使用热迹线时需要的绝热件的量比在不存在主动加热的情况下需要的绝热件显著更薄。作为实例，当不存在主动加热时，用以防止冷凝的所需绝热件可为4英寸、6英寸或甚至12英寸厚。相比之下，主动加热的使用可消除对任何绝热件的需要或可将其限制为仅1/2英寸或I英寸的厚度。
[0083]在本发明的另一实施例中，第二方法使用电加热器来加热盖的一部分或整个盖。在此情况下，在盖的内侧上且任选地在盖的外侧上使用绝热件。如果加热器大小小于盖，那么优选高度传导材料来在盖上传导热。如第一方法中，将绝热件添加到盖的内侧。也可在盖的外侧上使用绝热件以确保来自加热器的热到达盖且不到达周围空气。还可能必须在加热器上放置一些绝热件。然而，如果此情况完成，则必须谨慎确保加热器从不达到超过绝热材料或加热器的极限的温度。独立地，具有加热器的设计应包含潜在过高温度的考虑。在这是现实可能的情况下，安全恒温器或其它温度限制元件应为设计的部分。
[0084]根据本发明实施例的热气体迹线方法使用来自压缩机的热气体；仅使用流的一部分且通过平衡流阻力而被动地控制此部分；递送正确量的热以防止冷凝而不提供过量热使得将危及维护人员；且不会递送过量热到冷阀盒，这否则将减少系统的总体效率。在根据本发明实施例的系统上的测试的实例中，对于使用IOHP压缩机的受测试系统，具有约18英寸宽乘24英寸高的尺寸的冷阀盒的所需加热需要热排放流的大约1%到10%的相对小部分旁通到此热气体迹线管。较小系统可需要较高百分比的总压缩机排放气体。
[0085]根据本发明的实施例中的电加热器管理冷冻系统上的冷凝，且将热直接施加到维修面板。
[0086]图6是冷阀盒677的内侧视图，可与其一起使用根据本发明的用于防止冷凝的实施例。展示冷阀盒的内部阀。冷致冷剂流过管道和阀。自然对流和到阀盒的传导可造成凸缘温度和盖的内表面变得非常冷，且这可造成盖上的冷凝，除非存在绝热和主动加热的某种组合。在图6中，未展示盖。其使用所示的硬件679安装到凸缘678。
[0087]根据本发明实施例的主动加热方法的又一优点是在无流通过其中时能够对手动阀进行加温。这缩短了能够操作这些阀所需的时间。通常，在较冷时冰形成于阀杆的螺纹中且阻止阀的操作。到阀封壳的热的存在允许将这些阀加温到高于冰点，且因此允许维护技师比在未提供主动加热的情况下更快地进行修理。
[0088]4.预测件诊断
[0089]混合气体致冷产品用于许多顾客关键的过程。这可包含操作生产线路或存储生物样本。在这些和许多其它工业致冷应用中，由于故障所致的冷却或停工时间的未预期损失由于生产力损失而是不可接受的，从而导致有缺陷的材料或关键研究样本的损失。
[0090]根据本发明的实施例，预测性诊断准许系统监视自身且检测指示系统处于显著冷却损失或故障(在此事件发生之前)的风险的趋势。以两种方式中的一种提供此预测性诊断的智能。第一方法是正式地使用户确认其正在运行基线数据集合，未来数据应与所述基线数据集合进行比较。第二方法是系统执行应用的自监视，且建立其自己的基线，未来数据将与所述基线进行比较。
[0091]根据本发明实施例的预测性诊断是基于几个关键原理:瞬时性能监视，稳态性能监视，二进位分组，基于改变的外部因素而缩放温度，以及比较控制组件的工作循环。
[0092]在根据本发明实施例的瞬时性能监视中，监视例如温度或压力等关键参数的改变速率。作为实例，在冷却或加热应用的情况下，可随着时间而跟踪退出例如卡盘或例如管道盘管等热质量的致冷剂的改变速率。可针对某些关键阈值计算此温度对时间关系的斜率。类似地，还可跟踪到达此些阈值的时间。这可提供对系统冷却容量的基本测量。如果热质量是已知的，那么这是瞬态冷却容量的绝对量度。但在许多情况下，确切的热质量信息将不可用，在此情况下这提供可随着许多冷却循环而跟踪的重要相对比较，假定系统设置保持恒定。由于在此些事件期间由压缩机驱动致冷系统，因此例如吸入和排放温度和压力、压缩机油泵压力、油槽液位和安培数等压缩机的关键操作参数可为将监视的重要因数。一旦建立正式或自评估基线，便可对照此基线比较未来瞬时事件，且可观察任何偏差。随后可估计这些偏差以评估偏差的量值和/或此偏差的趋势。当偏差或偏差趋势达到某一阈值时，取决于量值，可发送警报或警示。阈值可由设备制造商和/或最终用户确立。
[0093]在根据本发明实施例的稳态性能监视中，系统必须能够确定何时系统已达到稳态。这可通过建立时间要求和/或渐近线要求(即，温度的改变速率变得非常小)来确定。一旦已满足稳态的要求，便可俘获基线数据以与未来稳态条件进行比较。如果观察到的稳态温度偏差显著的量，则取决于量值，可发出警报或警示。
[0094]4a.律立某线的方法:
[0095]根据本发明的实施例，可以两个方法中的一者产生基线。一个方法是正式方法，其中顾客输入命令到控制系统以起始基线的俘获。系统随后使单元转变经过各种操作模式以获得稳态和瞬态数据。作为实例，系统可转变通过备用、冷却、除霜和随后备用的模式。系统随后记录数据且存储此数据以比较未来数据。另一方法是自评估基线。在此情况下，系统连续地查看系统状态且确定何时启用特定模式。举例来说，如果单元从备用切换到冷却，那么系统将针对此模式改变记录温度对时间数据。在另一实例中，一旦单元已达到冷却模式中的稳态条件，那么其将检测此情况且收集代表性数据。以此方式，系统记录瞬态和稳态数据且对若干重复事件的结果进行平均化。此平均数据随后变为未来数据将进行比较的基线。此基线测试可在最终安装时进行，因为一种安装的具体细节可为唯一的。例如冷却水温度和流率、低温盘管长度和直径、线路长度和直径、热辐射热负载以及电源频率(50Hz对60Hz)等因数全部影响系统性能。因此，在特定单元的特定安装处获得基线是有用的参考点。
[0096]4b.当容暈受控时的性能监视的方法=
[0097]根据本发明的实施例，当正在主动控制系统性能时，系统容量是否可接受的知识较难以评估。作为实例，在斜坡控制期间，系统主动地降低冷却速率以满足顾客请求的目标。因此，无法从简单的时间对温度关系导出实际冷却容量。而是，系统现在需要查看控制冷却速率的控制阀的工作循环或加载。在另一实例中，系统可在稳态中处于温度控制模式。在此情况下，如果仅基于观察到的温度，那么冷却容量损失可能注意不到。为此原因，系统必须还查看温度控制阀的工作循环或加载。
[0098]举例来说，根据本发明的实施例，如果阀是开/关阀且处于“开，，位置的时间百分比随着时间改变，那么这可为冷却容量损失的证据。类似地，对于使用比例阀用于温度控制的系统，系统可将阀打开的百分比与基线数据进行比较。阀打开以控制相同温度的百分比的显著改变可指示冷却容量损失。
[0099]根据本发明的实施例将预测性诊断并入到极低温混合气体致冷系统中。通常可使用用户提示的基线。此外，系统可执行和创建其自己的自评估基线。此外，系统可使用数据二进位来基于初始条件(例如，最冷液体温度)对事件进行分组，且可使用偏移来补偿例如冷却水温度等外部参数的改变。
[0100]根据本发明，执行预测性诊断的控制系统可为以下各项中的一者或一者以上:位于冷却系统单兀内的控制系统，位于单兀远处但位于同一设施内的控制系统，和/或位于另一设施中远处的控制系统。
[0101]4c.平衡压力的监视
[0102]在另外的实施例中，在加温过程结束时观察到的平衡压力由控制系统用来确定是否已从先前加温过程发生显著改变。这可采取许多形式。举例来说，控制系统可能已具有手动输入的参考数据，或可能已从较早的加温过程操作自动俘获和存储参考值。控制系统可为以下各项中的一者或一者以上:建置到单元中的控制系统，远离单元但容纳在同一设施内的控制系统，和/或远离单元且容纳在单独设施中的控制系统。本质上控制系统将比较最近的平衡压力与参考数据且确定是否已发生显著改变。如果已发生显著改变，那么控制系统可采取某个动作来通知操作者需要注意解决压力损失。
[0103]根据本发明的实施例，系统控制器保持在机器的启动之前系统平衡压力的记录。这可在初始安装时、在首先的少数启动期间或在进行中完成。连同平衡压力的记录，可使用热交换器阵列内的至少一个温度来评估对热交换器阵列进行完全加温的程度，因为当热交换器阵列显著比室温低时平衡压力将较低。
[0104]5.温度控制和自动调谐
[0105]根据本发明的实施例，已开发三种类型的温度控制。
[0106]5.1 一种是简单的开/关温度控制，其简单地基于死区控制。这用于冻结防止阀。
[0107]5.2另一种是开/关温度控制，其中根据自动调谐算法来优化开/关时间部分。这与开/关温度控制阀一起使用。
[0108]5.3第三方法是使用步进电机阀，其提供比例控制。这用于温度控制且是使用通过使用自动调谐算法优化的控制参数来控制。
[0109]5.4是5.2与5.3的组合，其中串联使用螺线管阀和比例阀。
[0110]对于5.1,5.2和5.3中的每一者，阀可为具有有限温度范围的正常致冷阀或具有冷冻温度范围的冷冻阀。以下描述是针对阀正在管理处于-40C到+100C的范围内的致冷剂的情况。在此情况下，使用来自混合气体致冷系统的热交换器和相分离器内的中间致冷剂。优选地，这是从最冷相分离器的蒸汽相取得。这可例如使用在弗林(Flynn)等人的第7，478，540B2号美国专利中揭示的方法中的任一者来执行，所述美国专利的整个揭示内容以引用方式并入本文。优选地，此流体在进入控制阀之前通过与系统中的另一较温暖流体流(例如压缩机排放线路或退出冷凝器的致冷剂)交换热而被加温。如果这些能够在冷冻温度下操作，那么额外选择将是这些阀直接管理退出系统的冷冻流体，而非将较温暖温度流体注入到冷冻馈送流中。
[0111]5.1根据本发明的实施例，冻结防止回路将温暖的致冷剂气体注入到系统中的最冷低压致冷剂。这在过程的此部分对致冷剂进行加温且导致与此低压致冷剂交换热的高压致冷剂的加温。阀是基于简单的开和关温度极限来控制的。当温度下降太低时，阀打开。当温度变得太温暖时阀关闭。感测温度可为退出最冷热交换器的高压致冷剂的温度，或在其已膨胀到低压之后此高压致冷剂的温度，或其可为退出最冷热交换器的低压致冷剂，或其可为以加权平均方式组合的这些温度中的任一者的组合。
[0112]5.2和5.3根据本发明的实施例，温度控制自动调谐算法设计找到合适的一组控制器参数来以合理的性能调节指定位置处的温度。在过去，需要针对特定的硬件配置和安装来设计和调谐温度控制器参数。在大多数时间，将需要高度受训的控制工程师来分析特定硬件配置的特性且针对每一安装的单元手动设计控制器。有时，此过程可能是冗长的，且可能花费大量时间仅用来找到开始的稳定集合。
[0113]根据本发明实施例的自动调谐算法自动化且流线化温度控制器的特征化、分析和设计过程。算法可以最小监督来运行，且将基于在特定硬件上收集的数据而提供稳定的一组控制器参数。此自动化过程将简化设计过程且允许没有控制工程设计的许多知识的技师来实行控制器调谐。因此，自动调谐将帮助使工程师对每一所安装单元所需的时间最少。
[0114]5.4作为高度自动化/流线化的特征化-分析-设计过程，根据本发明实施例的自动调谐算法的优点可延伸到需要温度控制的多种不同产品。潜在限制是可保证稳定/稳健设计而无系统性能的许多牺牲的可靠设计方法的存在。然而，对于大多数热动态系统，稳定性要求超越了性能需求。保守 的标准化设计应足以满足产品规范。
[0115]根据本发明实施例的自动调谐算法由以下步骤组成:
[0116]?将冷却系统带到已知状态，即备用模式。应断开顾客热负载。
[0117]?开始到回路的致冷剂流，直到温度达到且稳定到最小温度
[0118]?接通温度控制阀到最大值且周期性地记录时间和温度
[0119]?计算系统特性(延迟时间和温度上升速率)且设计PI控制器用于“控制接通”条件
[0120]?在温度稳定之后，完全关闭温度控制阀且周期性地记录时间和温度
[0121]?计算系统特性(延迟时间和温度下降速率)且设计PI控制器用于“控制断开”条件
[0122]?比较两个设计(“控制接通”和“控制断开”)且选择/保存保守的一者用于开始稳定设计。
[0123]根据本发明的实施例，在冷却/加热过程期间，紧密监视温度以防止不稳定和潜在危害的条件。为了可靠地检测稳定温度的条件，实施移动窗口方案。为了得到稳定条件，在给定时间周期(例如，默认4分钟)内测得的温度需要在较窄范围(例如，默认2摄氏度)内。
[0124]根据本发明的实施例，最终选择过程比较两个设计之间的比例增益且选择具有较低值的集合。
[0125]在根据本发明的实施例中:
[0126]?使用双步骤设计来针对正控制(上升温度)和负控制(下降温度)俘获系统特性。
[0127]?使用选择过程来确保成功找到开始稳定参数集合。
[0128]?使用移动窗口方案来可靠地确定温度稳定性且在自动调谐过程期间检测错误/不稳定条件。
[0129]?在使用开/关阀和比例阀的情况下，存在所需的额外优化尺度。
[0130]根据本发明的实施例，通过用于性能优化的自动调谐参数在致冷系统中执行温度控制。
[0131]根据本发明的实施例，冷致冷剂将回路温度冷却，且热气体将其加温。在此模式中，根据本发明的实施例通过控制由比例阀提供的热气体的量来控制回路温度。如果比例阀的打开水平大于可配置的量(例如，默认25%)，那么确定存在过量容量。根据本发明，执行温度控制功能的控制系统可为以下各项中的一者或一者以上:位于冷却系统单元内的控制系统，位于单兀远处但位于同一设施内的控制系统，和/或位于另一设施中远处的控制系统。
[0132]6.自话应电源管理·
[0133]致冷设备的能量消耗表示用于资本设备的重要操作成本。减少此能量消耗是尽可能降低功率消耗的希望的目标。特定来说，当顾客过程处于空闲模式中时的功率消耗的益处可以是提供极少益处的相对高的成本。
[0134]为了解决此问题，根据本发明的实施例，提供若干减少功率消耗的方法。对于任何电源管理策略来说重要的是智能控制器，用来确定何时是减少功率消耗的适当时间。根据本发明的实施例提供两种类型的智能。一种是确定何时单元处于空闲模式。在此情况下，基于时间和/或系统温度的组合来实施功率减少。另一种是确定何时冷却系统具有过量冷却(或加热)能力且可减少其功率消耗同时仍提供所需容量。考虑四种方法:可变速度驱动，气缸卸载，滚筒卸载，以及并行地使用两个或两个以上压缩机。
[0135]根据本发明的实施例，使用低温冷却器电源管理来在单元具有过量冷却容量时减少压缩机消耗的功率。
[0136]根据本发明的实施例，低温冷却器软件监视单元冷却需求且确定何时单元具有过量冷却容量。如果冷却容量是过量的，那么通过启用气缸卸载器来激活功率减少选项，从而提供冷却功率的减少。
[0137]6.1气缸卸载
[0138]根据本发明的实施例，激活螺线管，其造成三个气缸头中的一者将其入口阻挡。这将流量减少了例如三分之一，且导致例如约30% (当在全负载下；在低负载下功率节省仅为约10%)的功率减少。在激活此特征的同时，将螺线管去能历时短百分比的时间。作为实例，将螺线管阀去能的间隔可为每小时或每四小时或每天10到120秒。执行此操作以防止吸入簧片阀处的油累积，这可损坏簧片阀。当需要全容量时，将螺线管去能。用户具有调整关于何时激活气缸卸载器和完全断开此特征的时间延迟的选择。系统在需要额外冷却容量时，例如当从一个模式转变到另一模式时，例如从备用转变到冷却模式，自动退出卸载模式。
[0139]6.2过量冷却容量条件
[0140]根据本发明的实施例，如下确定过量冷却容量:
[0141]?在备用模式中:低温冷却器在备用模式中一可配置的时间周期(例如，默认20分钟)之后进入此功率节省模式。或者，一旦特定系统温度冷却到充分低的温度，或当冻结防止阀的工作循环达到特定工作循环时，系统进入备用模式中的功率节省模式。对于使用一个以上耦合的极低温致冷系统的系统，两个回路在此时间长度中必须处于备用。单元可经配置以在从备用转变到冷却模式时退出功率节省模式。
[0142]?在备用冷却模式中:标准冷却模式不具有冷却设定点。顾客指定最小所需温度作为配置点。如果回路处于标准冷却模式且返回温度大于比经配置最小值冷的可配置的量(例如默认2度)，那么确定存在过量冷却容量。如果当激活电源管理时实现超过所确定极限的所需温度，那么系统可退出功率节省模式。
[0143]?在冷却阀开/关的情况下在温度受控冷却模式中:如果冷却阀的打开最后几分钟的时间百分比小于可配置的量(例如，默认75% )，那么确定存在过量容量。
[0144]在借助比例阀的温度受控冷却模式中:在借助比例阀的温度受控冷却模式中，冷却阀恒定地打开且提供冷致冷剂，同时比例阀提供致冷剂气体，其可造成对冷致冷剂的加温以便实现所需要的温度。
[0145]根据本发明的实施例，提供一种在无温度控制的情况下确定过量冷却容量且在确定存在过量冷却容量时激活气缸卸载的方法。此外，提供一种通过查看控制阀的工作循环借助温度控制确定何时系统具有过量冷却容量且在确定存在过量冷却容量时激活气缸卸载的方法。`
[0146]以上实例涉及使用气缸卸载器，其导致系统容量的步进改变。根据本发明的实施例，这可在一个气缸的水平或一个头部处完成。在以上实例中，使用具有三个头部的六气缸压缩机，且在此情况下卸载一个完整头部，其将位移减少33%。其它布置是可能的，例如一个气缸(1/6位移减少)，三个气缸(50% )等等。还可能改变卸载程度以使得基于过量冷却容量的量来执行较大卸载。实现气缸的可变卸载的另一方法是脉动卸载器阀。此脉动方法可用以实现在零卸载(当卸载器未激活时)与最大卸载(当卸载针对特定气缸或一对气缸连续激活时)之间的卸载程度。
[0147]6.3可变速度和滚筒卸载方法:
[0148]根据本发明的实施例，使用两个替代方法可得到用于实现可变卸载水平的其它选项。
[0149]一种方法是实施可变速度控制。在此方法中，基于所需冷却容量可连续地改变压缩机位移。通常，可电机速度改变至比正常高的水平，其可导致增加的压缩机位移。此方法适用于通过电机操作的所有类型的压缩机。
[0150]一种替代方法特定针对滚筒压缩机。在此方法中，稍微改变压缩机的滚筒之间的间距以便减少有效位移。合适的滚筒压缩机是在美国俄亥俄州西德尼的艾默生气候技术公司(Emerson Climate Technologies)的商标 Copeland Scroll?下作为“数字滚筒”和“滚筒超科技压缩机”来出售。
[0151]根据本发明的实施例，结合过量冷却容量的评估来使用往复压缩机上的气缸卸载器。此外，在混合气体致冷系统中使用此些特征。此外，可在混合气体致冷系统中使用可变速度或滚筒卸载。
[0152]根据本发明的实施例，应了解，在卸载变为问题的情况下，混合气体致冷的元件必须解决维持最小速度以实现混合致冷剂的良好管理和良好热传递的需要。这意味着卸载程度无法为过量的。举例来说，如果系统卸载到10 %的容量，那么在热交换器中速度将变得太低，从而导致不良冷却性能。这是由于两个因素。第一个是在热交换器中需要足够的速度来达到有效。第二个是需要实现液体和蒸汽相的均质流。这在混合气体致冷系统中是重要的，因为蒸汽相和液体相具有许多不同的致冷剂组成。
[0153]6.4并行的多个压缩机:
[0154]根据本发明的实施例，当以并行动作的多个压缩机配置低温冷却器系统时，可通过断开一个或一个以上压缩机来减少功率消耗。这些压缩机可具有相同或不同位移。一个或一个以上压缩机可配备其自己的电源管理能力，例如气缸卸载、可变速度驱动或滚筒分离。为了减少具有多个并行压缩机的低温冷却器的功率消耗，至少一个压缩机保持在操作中，同时至少一个其它压缩机断开或以减少的位移操作。这允许减少质量流量的量且减少所需功率的量。或者，在操作中的压缩机可利用减少的位移操作，同时至少一个其它压缩机断开。当并行操作压缩机时，必须谨慎确保充足的油返回到每一压缩机，且确保当一个压缩机断开时反向流无法通过所述压缩机发生。
[0155]根据本发明的实施例，使用混合气体致冷剂的极低温致冷系统可经配置以通过确定何时系统具有过量冷却容量以及减少系统的压缩机的功率消耗同时仍将所需量的冷却容量递送到负载，来减少其功率消耗。系统可经配置以通过包含至少一个控制模块来减少功率消耗，所述模块经配置以:(i)启用压缩机的气缸卸载器；(ii)改变压缩机的电机速度；(iii)改变滚筒压缩机的滚筒间距；以及(iv)在极低温系统包括并行的一个以上压缩机的情况下，维持一个以上压缩机中的第一压缩机处于操作，同时断开一个以上压缩机中的第二压缩机或以减少的位移操作第二压缩机。所述一个或一个以上控制模块可经配置以通过以下方式中的至少一者来确定何时极低温致冷系统具有过量冷却容量:确定来自负载的返回温度是否大于比预定最小温度冷的预定量的温度差；监视冷却阀打开的时间百分比且将所述时间百分比与预定百分比进行比较；监视温度控制阀打开的时间百分比且将所述时间百分比与预定百分比进行比较；以及确定比例阀打开的量。
[0156]7.具有网络GUI控制界面的低温冷却器
[0157]根据本发明的实施例，提供一种容易使用的直观图形用户界面(GUI)，用以监视和控制低温冷却器，例如使用混合致冷剂的极低温致冷系统。更特定来说，此界面是基于网络的GUI，其中致冷系统是托管用户可使用因特网协议地址访问的网页的服务器。通过此界面，用户可监视和控制致冷系统。
[0158]根据本发明的实施例通过使得致冷系统更容易输入参数值和改变单元状态来改善致冷系统的使用容易性。此外，这可在不需要学习特定命令词典且不需要知道进行特定动作所需的特定参数值的情况下完成。而是，其提供容易使用的界面，其中用户可输入参数值且使其得到接受。所述界面还并入有实时监视器和控制件，其模拟单元的控制面板上的人机界面。此外，所述界面提供由系统测量的所有温度、压力、电压和其它传感器的值。所述界面还提供所有螺线管激活的阀、接触器和继电器的逻辑状态的信息。此外，所述界面提供比例阀的位置信息。
[0159]根据本发明的实施例提供一种基于网络的活动服务器页面(ASP)用户界面。用户能够例如通过使用以太网连接经由网络连接到装置，使用网络浏览器通过一组活动服务器网页来观看装置和与装置交互。如果希望网络GUI将控制装置，那么网络界面必须由致冷系统的另一界面准予控制。此基于以太网的GUI是在具有网络服务器的致冷系统自身上托管，网络服务器可例如提供作为致冷系统机载的处理器的操作系统的部分。在一个实例中，界面在(由美国华盛顿州雷德蒙德的微软公司出售的Windows操作系统的)Win CE平台上操作。在此实例中，对此界面的支持要求通过WinCE IDE的目录选择用网络服务器组件和活动服务器页面及脚本支持来配置操作系统。
[0160]根据本发明的实施例提供一种可通过网络浏览器访问的用于致冷系统的⑶I。通过这些网页，用户可容易地访问单元的操作或配置或服务的任何重要信息。通过有效口令的提交，且假定系统经配置以允许网络GUI的远程访问，用户可修改致冷系统的单元状态和关键控制参数。常规低温冷却器依赖于多种简单的电和电子接口。这些包含使用24V输入或输出信号的简单继电器逻辑，或依赖于RS-232、RS-485或类似的串行或并行标准工业接口。这些中的每一者均需要如24V信号情况中的定制布线，或如标准工业接口情况中的定制命令例程。相比之下，根据本发明实施例的网络GUI提供用户远程控制单元的方式，而不需要开发定制布线或定制编程的需要。
[0161]图7是根据本发明实施例的来自所实施网络GUI的主页的屏幕快照，其包含致冷系统的用户小键盘的复制。使用与网络CTI的点和点击交互，用户可改变单元模式。而且，将鼠标指针悬停在关键特征上造成按钮或LED的解释出现，其解释所述开关的功能。还显示具有默认警报信息的框，以及关于单元及其当前操作状态的关键信息。
[0162]图8是根据本发明实施例的来自所实施网络GUI的状态页的屏幕快照，其提供所有重要传感器和操作模式数据的概览。
[0163]图9是根据本发明实施例的来自所实施网络GUI的通信页的屏幕快照，其提供通信协议信息和测量信息的单位，且允许每一者的选择。
[0164]图10是根据本发明实施例的来自所实施网络GUI的操作模式页的屏幕快照，其提供关于致冷系统的操作模式的信息且允许对所述操作模式的配置的选择。
[0165]图11是根据本发明实施例的来自所实施网络GUI的控制页的屏幕快照，其提供关于致冷系统的重要控制参数的信息且允许对所述重要控制参数的选择。
[0166]图12是根据本发明实施例的来自所实施网络GUI的服务页的屏幕快照，其允许用户通过输入密码来访问服务特征。
[0167]本文所示的屏幕快照表示在根据本发明的实施例的可能实施方案中可使用的实例，且表示网络⑶I的能力。可能显示许多其它可能的传感器值和控制参数。
[0168]根据本发明的实施例，极低温致冷系统的控制器托管用于其GUI的其自己的网页。或者，远程服务器可收集来自致冷系统的数据且托管网页系统以提供致冷系统的GUI。在系统托管其自己的网页的情况下，可准许用户通过GUI远程地监视系统，但如果系统的另一界面经配置和激活以准许用户控制系统则仅准许用户对系统的控制。致冷系统的控制系统中的处理器可运行操作系统，其托管致冷系统的⑶I的网页。可经由例如以太网、WiFi或蜂窝式网络等多种不同可能网络来访问GUI。使用GUI，用户可观看网页，改变单元的设定(例如，操作模式)，改变控制参数的值，或将离散命令发送到单元。用户可从单元接收数据，或将命令发送到单元(通过GUI或通过经由网络发送显式命令)。致冷系统可具有其自己的网页，和/或系统的个别组件(例如压缩机)可具有其自己的网页，其中具有用于每一者的因特网协议地址。
[0169]8.控制系统；计算机实施的系统
[0170]根据本发明的实施例，本文陈述的各种技术是使用控制系统实施的，且可包含计算机实施的组件。
[0171]图13是可根据本发明的实施例使用的控制系统的简化示意性框图。本文讨论的控制技术可使用以下各项来实施:硬件，例如包含一个或一个以上处理器1381的控制模块1380，所述处理器可例如包含一个或一个以上专用集成电路(ASIC) 1382、1383 ;在控制模块1380的一个或一个以上处理器1381上运行的应用软件；传感器线1384、1385，其将来自耦合到本文陈述的系统的传感器(例如来自温度传感器1386和压力传感器1387的传感器线)的电子信号递送到控制模块1380 ;以及致动器线1381到1383，其将电子信号递送到本文陈述的系统内的经致动组件(例如将电子信号递送到经致动阀(如1381处)、到一个或一个以上压缩机(如1382处)、到可变频率驱动器(如1383处)或其它受控组件的致动器线)。将了解，可使用其它控制硬件，包含至少部分为气动的控制硬件。另外将了解，根据本发明的实施例可通过修改此项领域中的现存常规单元的控制系统来实施，例如作为现存常规单元的改装。
[0172]本发明的上述实施例的部分可使用一个或一个以上计算机系统来实施以例如准许用于致冷系统和本文讨论的相关组件的控制技术的自动实施。举例来说，实施例可使用硬件、软件或其组合来实施。当以软件实施时，可在任何合适的处理器或处理器集合上执行软件代码，无论是在单个计算机中提供或在多个计算机之间分布。
[0173]此外应了解，计算机可以若干形式中的任一者来体现，例如机架安装式计算机、桌上型计算机、膝上型计算机或平板计算机。另外，计算机可嵌入在大体上未视为计算机但具有合适的处理能力的装置中，包含个人数字助理(PDA)、智能电话或任何其它合适的便携式或固定电子装置。
[0174]而且，计算机可具有一个或一个以上输入和输出装置。这些装置可尤其用以呈现用户界面。可用来提供用户界面的输出装置的实例包含用于输出的视觉呈现的打印机或显示屏以及用于输出的可听呈现的扬声器或其它声音产生装置。可用于用户界面的输入装置的实例包含键盘和指向装置，例如鼠标、触摸板和数字化平板。作为另一实例，计算机可通过语音辨识或以其它可听格式来接收输入信息。
[0175]此些计算机可以任一合适形式通过一个或一个以上网络互联，包含局域网或广域网，例如企业网或因特网。此些网络可基于任何合适技术且可根据任何合适协议操作且可包含无线网络、有线网络或光纤网络。
[0176]而且，本文概述的各种方法或过程可经译码为软件，其在采用多种操作系统或平台中的任一者的一个或一个以上处理器上是可执行的。另外，此软件可使用许多合适编程语言和/或编程或脚本工具中的任一者来编写，且还可经编译为可执行机器语言代码或在框架结构或虚拟机上执行的中间代码。
[0177]在此方面中，本发明的至少一部分可体现为计算机可读媒体(或多个计算机可读媒体)(例如，计算机存储器、一个或一个以上软盘、压缩光盘、光学光盘、磁带、快闪存储器、现场可编程门阵列或其它半导体装置中的电路配置，或其它有形计算机存储媒体)，其编码有一个或一个以上程序，所述程序当在一个或一个以上计算机或其它处理器上执行时执行实施上文讨论的本发明的各种实施例的方法。计算机可读媒体可为可运输的，使得存储在其上的程序可加载到一个或一个以上不同计算机或其它处理器上以实施上文讨论的本发明的各种方面。
[0178]在此方面中，应了解，上述实施例的一个实施方案包括至少一个计算机可读媒体，其编码有计算机程序(例如，多个指令)，所述程序当在处理器上执行时执行上文讨论的这些实施例的功能中的一些或全部。如本文使用，术语“计算机可读媒体”仅涵盖可视为机器或制品(即，制造物品)的计算机可读媒体。计算机可读媒体可例如为其上可编码或存储计算机可读信息的有形媒体、其上可编码或存储计算机可读信息的存储媒体，和/或其上可编码或存储计算机可读信息的非暂时性媒体。计算机可读媒体的其它非详尽实例包含计算机存储器(例如，ROM、RAM、快闪存储器或其它类型的计算机存储器)、磁盘或磁带、光盘和/或可视为机器或制品的其它类型的计算机可读媒体。
[0179]术语“程序”或“软件”在本文在一般意义上使用以指代任一类型的计算机代码或计算机可执行指令集，其可用以对计算机或其它处理器进行编程以实施上文讨论的本发明的各种方面。另外应了解，根据此实施例的一个方面，当执行时实行本发明的方法的一个或一个以上计算机程序无需驻留在单个计算机或处理器上，但可以模块化方式分布于若干不同计算机或处理器之间以实施本发明的各种方面。
[0180]计算机可执行指令可呈许多形式，例如由一个或一个以上计算机或其它装置执行的程序模块。大体上，程序模块包含执行特定任务或实施特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。通常，程序模块的功能性可按需要在各种实施例中组合或分布。
[0181]本文引用的所有专利、公开申请案和参考的教示以全文引用方式并入本文。
[0182]虽然已参考本发明的实例实施例特定展示和描述了本发明，但所属领域的技术人员将了解，在不脱离如所附权利要求书涵盖的本发明的范围的情况下可在其中做出各种形式和细节上的改变。
【权利要求】
1.一种对极低温致冷系统的热交换器阵列进行加温的方法，所述方法包括: 将所述致冷系统中的致冷剂流的至少一部分分流远离在所述致冷系统的极低温冷却操作期间使用的致冷剂流动回路，以实现对所述热交换器阵列的至少一部分的加温；以及 在使致冷剂流的所述至少一部分分流的同时，阻止过量致冷剂质量流量通过所述致冷系统的压缩机。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述使所述致冷剂流的至少一部分分流包括使致冷剂流的至少一部分从所述压缩机分流到所述热交换器阵列中的点。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述热交换器阵列中的所述点包括所述热交换器阵列中的最冷热交换器的低压入口。
4.根据权利要求2所述的方法，其中所述热交换器阵列中的所述点包括所述热交换器阵列中的下一最冷热交换器的低压入口。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述阻止过量致冷剂质量流量包括操作缓冲阀以准许将致冷剂存储在所述致冷系统的膨胀罐和缓冲罐中的至少一者中。
6.根据权利要求5所述的方法，其包括连续地操作所述缓冲阀。
7.根据权利要求5所述的方法，其包括以脉动方式操作所述缓冲阀。
8.根据权利要求5所述的方法，其包括在达到最小吸入压力之后操作所述缓冲阀。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述使所述致冷剂流的至少一部分分流包括使致冷剂流的至少一部分从所述致冷系统的冷凝器的出口分流到所述热交换器阵列中的点。
10.根据权利要求1所述的方法，`其中经分流的所述致冷剂流的所述至少一部分包括处于比所述致冷系统的极低温操作中的最冷热交换器的温度大体上温暖的温度下的致冷剂。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述分流实现对全部所述热交换器阵列的加温。
12.根据权利要求1所述的方法，其包括将所述热交换器阵列的所述至少一部分从所述极低温范围中的温度加温到由以下各项组成的群组的温度:至少约5C、至少约10C、至少约15C、至少约20C、至少约25C、至少约30C和至少约35C。
13.根据权利要求1所述的方法，其中所述使所述致冷剂流的至少一部分分流包括使致冷剂流的至少一部分从所述热交换器阵列中的至少一个热交换器的高压侧分流到所述热交换器阵列中的另一点。
14.根据权利要求1所述的方法，其中所述使所述致冷剂流的至少一部分分流包括使致冷剂流的至少一部分从所述致冷系统中的至少两个加温致冷剂源的序列分流，所述至少两个加温致冷剂源包括以下各项中的至少一者:(i)彼此不同的温度，以及(ii)彼此不同的致冷剂组成。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述使所述致冷剂流的至少一部分分流包括使致冷剂流的至少一部分从所述致冷系统中的所述至少两个加温致冷剂源的交替序列分流。
16.根据权利要求1所述的方法，其中所述使所述致冷剂流的至少一部分分流包括使致冷剂流的至少一部分从所述致冷系统中的至少两个加温致冷剂源分流，所述至少两个加温致冷剂源包括以下各项中的至少一者:(i)彼此不同的温度，以及(ii)彼此不同的致冷剂组成；以及 将来自所述至少两个加温致冷剂源的经分流流掺合以实现所述热交换器阵列的所述至少一部分的加温。
17.根据权利要求1所述的方法，其中所述使所述致冷剂流的至少一部分分流包括在所述热交换器阵列的所述至少一部分的加温期间改变加温致冷剂的量。
18.根据权利要求1所述的方法，其中所述使所述致冷剂流的至少一部分分流包括使致冷剂流分流到所述热交换器阵列中的一个以上位置。
19.根据权利要求1所述的方法，其中所述使致冷剂流的至少一部分分流包括使所述致冷剂流的至少一部分从所述压缩机的出口分流到馈送线路的入口，从所述入口致冷剂流动到低温盘管或低温表面中的至少一者且从该处通过返回线路返回到所述热交换器阵列的低压侧。
20.根据权利要求19所述的方法，其中在返回到所述热交换器阵列的所述低压侧的所述返回线路中的所述致冷剂的温度已达到所述返回线路的高温设定点之后继续所述分流。
21.根据权利要求20所述的方法，其中所述高温设定点包括在从约-20C到约+40C的范围内的温度。
22.根据权利要求19所述的方法，其中所述阻止过量致冷剂质量流量包括在所述致冷剂流的所述至少一部分的所述分流期间，操作缓冲阀以准许将致冷剂存储在所述致冷系统的膨胀罐和缓冲罐中的至少一者中。
23.根据权利要求22所述的方法，其包括连续地操作所述缓冲阀。
24.根据权利要求22所述的方法，其包括以脉动方式操作所述缓冲阀。
25.根据权利要求22所述的方法，其包括在返回到所述热交换器阵列的所述低压侧的所述返回线路中的所述致冷·剂的温度已达到所述返回线路的高温设定点之后操作所述缓冲阀。
26.根据权利要求22所述的方法，其包括在所述使所述致冷剂流的至少一部分从所述压缩机的出口分流到馈送线路的入口的整个过程中操作所述缓冲阀。
27.根据权利要求19所述的方法，其中所述分流到所述馈送线路的所述入口继续，直到在返回到所述热交换器阵列的所述低压侧的所述返回线路中的所述致冷剂的温度已达到所述返回线路的高温设定点为止，在此之后所述分流包括使致冷剂流的至少一部分从所述压缩机分流到所述热交换器阵列中的点。
28.根据权利要求1所述的方法，其包括在使致冷剂流的至少一部分从所述压缩机分流到所述热交换器阵列中的点之前，使用冻结防止回路和温度控制回路中的至少一者对所述热交换器阵列的至少一部分进行加温。
29.根据权利要求1所述的方法，其中所述使致冷剂流的至少一部分分流包括使至少足够致冷剂流分流以超过由所述热交换器阵列的至少一个内部节流阀产生的冷却作用，进而对所述热交换器阵列进行加温。
30.根据权利要求1所述的方法，其包括在所述热交换器阵列的所述加温的至少一部分中至少部分地关闭所述热交换器阵列的至少一个内部节流阀。
31.根据权利要求1所述的方法，其包括在所述热交换器阵列的所述加温的至少一部分中至少部分地阻挡进入或退出所述致冷系统的冷凝器的流。
32.根据权利要求1所述的方法，其包括在所述热交换器阵列的所述加温的至少一部分中关闭到所述致冷系统的膨胀罐的吸入侧连接。
33.根据权利要求1所述的方法，其包括控制所述热交换器阵列中所述经分流致冷剂流被引到的位置。
34.根据权利要求1所述的方法，其中所述对所述热交换器阵列的所述至少一部分的所述加温准许当所述系统的高压和所述系统的低压在一时间内相等时的平衡压力检查，所述时间是从在极低温下的操作中所述致冷剂流的所述至少一部分的所述分流开始的以下各项中的至少一者:少于6小时、少于4小时、少于3小时、少于2小时、少于I小时、少于30分钟、少于15分钟和少于5分钟。
35.根据权利要求34所述的方法，其中在所述平衡压力检查下实现的所述系统的所述高压和所述系统的所述低压在所述系统的自然平衡压力的5p S1、IOps1、20psi和30psi中的至少一者内。
36.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法包括不使用所述致冷系统外部的设备来实现对所述热交换器阵列的加温。
37.根据权利要求1所述的方法，其中所述致冷系统包括混合致冷系统，且其中所述致冷剂包括两种或两种以上致冷剂的混合物，其中从最温暖沸腾成分到最冷沸腾成分的正常沸点之间的差是以下各项中的至少一者:至少50K、至少100K、至少150K和至少200K。
38.根据权利要求37所述的方法，其中所述致冷系统包括压缩机、冷凝器和去过热器热交换器中的至少一者、所述热交换器阵列、至少一个节流装置和蒸发器。
39.根据权利要求38所述的方法，其中所述致冷系统包括至少一个相分离器。
40.根据权利要求37所述的方法，其中所述方法是在所述致冷系统的其中所述蒸发器经加温的除霜模式操作的至少一部分期间执行，所述致冷系统进一步在其中所述蒸发器经冷却的冷却模式和其中不将致冷剂递送到所述蒸发器的备用模式中操作。
41.根据权利要求1所述的方法，其包括当所述热交换器阵列中的至少一个位置中的至少一个传感器达到设定点温度时终止对所述热交换器阵列的所述至少一部分的加温。
42.根据权利要求41所述的方法，其中至少一个传感器位于以下位置中的至少一者中:到所述热交换器阵列的热交换器的排放入口 ；来自所述热交换器阵列的热交换器的排放出口 ；到所述热交换器阵列的热交换器的吸入入口 ；以及来自所述热交换器阵列的热交换器的吸入出口。
43.根据权利要求1所述的方法，其中所述阻止过量致冷剂质量流量包括调节在到所述压缩机的入口处的致冷剂流。
44.根据权利要求1所述的方法，其中所述调节在到所述压缩机的所述入口处的致冷剂流包括使用曲柄箱压力调节阀。
45.根据权利要求1所述的方法，其中所述阻止过量致冷剂质量流量包括将可变速度驱动器应用于所述压缩机。
46.根据权利要求1所述的方法，其中所述阻止过量致冷剂质量流量包括阻挡进入所述压缩机的至少一个气缸的质量流量，所述压缩机是往复型压缩机。
47.根据权利要求1所述的方法，其中所述阻止过量致冷剂质量流量包括使所述压缩机的至少两个滚筒彼此分离，所述压缩机是滚筒型压缩机。
48.根据权利要求1所述的方法，其中所述阻止过量致冷剂质量流量包括减少质量流量或缩短所述致冷系统的多个压缩机中的至少一个压缩机的操作。
49.一种包括加温系统的极低温致冷系统，所述致冷系统包括: 热交换器阵列；以及 分流器，其将所述致冷系统中的致冷剂流的至少一部分分流远离在所述致冷系统的极低温冷却操作期间使用的致冷剂流动回路，且分流到所述热交换器阵列中的位置，以实现对所述热交换器阵列的至少一部分的加温，所述分流器包括以下各项中的至少一者: 从所述压缩机到所述热交换器阵列中的点的分流器； 从所述致冷系统的冷凝器的出口到所述热交换器阵列中的点的分流器；以及 从所述热交换器阵列中的至少一个热交换器的高压侧到所述热交换器阵列中的另一点的分流器。
50.根据权利要求49所述的方法，其中所述热交换器阵列中的所述点包括所述热交换器阵列中的最冷热交换器的低压入口。
51.根据权利要求49所述的方法，其中所述热交换器阵列中的所述点包括所述热交换器阵列中的下一最冷热交换器的低压入口。
52.根据权利要求49所述的系统，其进一步包括用以阻止通过所述压缩机的过量致冷剂质量流量的装置。
53.根据权利要求52所述的系统，其中所述用以阻止过量致冷剂质量流量的装置包括缓冲阀，用以准许将致冷剂存储在所述致冷系统的膨胀罐和缓冲罐中的至少一者中。
54.根据权利要求53所述的系统，其中所述缓冲阀连续地操作。
55.根据权利要求53所述的系统，其中所述缓冲阀以脉动方式操作。`
56.根据权利要求53所述的系统，其中所述缓冲阀在达到最小吸入压力之后操作。
57.根据权利要求49所述的系统，其中所述用以阻止过量致冷剂质量流量的装置包括调节器，用以调节在到所述压缩机的入口处的致冷剂流。
58.根据权利要求57所述的系统，其中所述调节器包括曲柄箱压力调节阀。
59.根据权利要求49所述的系统，其中所述用以阻止过量致冷剂质量流量的装置包括所述压缩机的可变速度驱动器。
60.根据权利要求49所述的系统，其中所述用以阻止过量致冷剂质量流量的装置包括气缸卸载器，用以阻挡进入所述压缩机的至少一个气缸的质量流量，所述压缩机是往复型压缩机。
61.根据权利要求49所述的系统，其中所述用以阻止过量致冷剂质量流量的装置包括用以使所述压缩机的至少两个滚筒彼此分离的装置，所述压缩机是滚筒型压缩机。
62.根据权利要求49所述的系统，其中所述用以阻止过量致冷剂质量流量的装置包括用以减少质量流量或缩短所述致冷系统的多个压缩机中的至少一个压缩机的操作的装置。
63.根据权利要求49所述的系统，其中所述分流器使处于比所述致冷系统的极低温操作中的最冷热交换器的温度大体上温暖的温度下的致冷剂分流。
64.根据权利要求49所述的系统，其中所述分流器实现对全部所述热交换器阵列的加温。
65.根据权利要求49所述的系统，其中所述分流器将所述热交换器阵列的所述至少一部分从极低温范围中的温度加温到来自由以下各项组成的群组的温度:至少约5C、至少约10C、至少约15C、至少约20C、至少约25C、至少约30C以及至少约35C。
66.根据权利要求49所述的系统，其中所述分流器使致冷剂流从所述致冷系统中的至少两个加温致冷剂源的序列分流，所述至少两个加温致冷剂源包括以下各项中的至少一者:(i)彼此不同的温度，以及(ii)彼此不同的致冷剂组成。
67.根据权利要求66所述的系统，其中所述分流器使致冷剂流的至少一部分从所述致冷系统中的所述至少两个加温致冷剂源的交替序列分流。
68.根据权利要求49所述的系统，其中所述分流器使致冷剂流的至少一部分从所述致冷系统中的至少两个加温致冷剂源分流，所述至少两个加温致冷剂源包括以下各项中的至少一者:(i)彼此不同的温度，以及(ii)彼此不同的致冷剂组成；以及 将来自所述至少两个加温致冷剂源的经分流流掺合以实现所述热交换器阵列的所述至少一部分的加温。
69.根据权利要求49所述的系统，其中所述分流器在所述热交换器阵列的所述至少一部分的加温期间递送变化量的加温致冷剂。
70.根据权利要求49所述的系统，其中所述分流器将致冷剂流分流到所述热交换器阵列中的一个以上位置。
71.根据权利要求49所述的系统，其进一步包括所述热交换器阵列中的至少一个内部节流阀。
72.根据权利要求71所述的系统，其中所述内部节流阀中的至少一者包括用以在所述分流器的操作期间至少部分地关闭所述内部节流阀的装置。
73.根据权利要求49所述的系统，其进一步包括用以在所述分流器的操作期间至少部分地阻挡进入或退出所述系统的冷凝器的流的装置。
74.根据权利要求49所述的系统，其包括用以在所述热交换器阵列的所述加温的至少一部分中关闭到所述致冷系统的膨胀罐的吸入侧连接的装置。
75.根据权利要求49所述的系统，其包括用以控制所述热交换器阵列中所述经分流致冷剂流被引到的位置的阀。
76.根据权利要求49所述的系统，其中所述分流器对所述热交换器阵列的所述至少一部分的所述加温准许当所述系统的高压和所述系统的低压在一时间内相等时的平衡压力检查，所述时间是从在极低温下的操作中所述致冷剂流的所述至少一部分的所述分流开始的以下各项中的至少一者:少于6小时、少于4小时、少于3小时、少于2小时、少于I小时、少于30分钟、少于15分钟和少于5分钟。
77.根据权利要求76所述的系统，其中在所述平衡压力检查下实现的所述系统的所述高压和所述系统的所述低压在所述系统的自然平衡压力的5ps1、10ps1、20psi和30psi中的至少一者内。
78.根据权利要求49所述的系统，其中所述系统包括不使用所述致冷系统外部的设备来实现对所述热交换器阵列的加温。
79.根据权利要求49所述的系统，其中所述致冷系统包括混合致冷系统，且其中所述致冷剂包括两种或两种以上致冷剂的混合物，其中从最温暖沸腾成分到最冷沸腾成分的正常沸点之间的差是以下各项中的至少一者:至少50K、至少100K、至少150K和至少200K。
80.根据权利要求79所述的系统，其中所述致冷系统包括压缩机、冷凝器和去过热器热交换器中的至少一者、所述热交换器阵列、至少一个节流装置和蒸发器。
81.根据权利要求80所述的系统，其中所述致冷系统包括至少一个相分离器。
82.根据权利要求79所述的系统，其中所述致冷系统准许其中所述蒸发器经加温的除霜模式操作，其中所述蒸发器经冷却的冷却模式操作，和其中不将致冷剂递送到所述蒸发器的备用模式。
83.根据权利要求49所述的系统，其包括所述热交换器阵列中的至少一个位置中的至少一个传感器以及用以当至少一个传感器达到设定点温度时终止所述分流器的操作的控制回路。
84.根据权利要求83所述的系统，其中至少一个传感器位于以下位置中的至少一者中:到所述热交换器阵列的热交换器的排放入口 ；来自所述热交换器阵列的热交换器的排放出口 ；到所述热交换器阵列的热交换器的吸入入口 ；以及来自所述热交换器阵列的热交换器的吸入出口。
85.根据权利要求49所述的系统，其进一步包括从所述压缩机的出口到馈送线路的入口的热气体除霜回路，从所述入口致冷剂流动到低温盘管或低温表面中的至少一者且从该处通过返回线路返回到所述热交换器阵列的低压侧。
86.根据权利要求49所述的系统，其进一步包括冻结防止回路和温度控制回路中的至少一者。
87.一种操作极低温致冷系统的方法，所述方法包括: 使致冷剂流在向下方向上流过铜焊板热交换器的至少一个流动通路，所述向下流动的致冷剂流的速度在所述极低温致冷系统的冷却操作期间维持为每秒至少0.1米；以及· 使致冷剂流在向上方向上流过所述铜焊板热交换器的至少另一个流动通路，所述向上流动的致冷剂流的速度在所述极低温致冷系统的冷却操作期间维持为每秒至少I米。
88.根据权利要求87所述的方法，其中所述向下流动的致冷剂流包括所述极低温致冷系统的高压流，且其中所述向上流动的致冷剂流包括所述极低温致冷系统的低压流。
89.根据权利要求87所述的方法，其中所述铜焊板热交换器的头部包括嵌件，所述嵌件分布流过所述头部的致冷剂的液体和气体分数。
90.根据权利要求87所述的方法，其进一步包括使用吸入线路累积器将液体致冷剂与退出所述极低温致冷系统的最温暖热交换器的低压致冷剂流分离。
91.根据权利要求87所述的方法，其中所述极低温致冷系统包括致冷压缩机。
92.根据权利要求91所述的方法，其中所述压缩机包括往复压缩机。
93.根据权利要求92所述的方法，其中所述压缩机包括半密封压缩机。
94.根据权利要求87所述的方法，其中在所述极低温致冷系统的冷却操作期间所述向上流动的致冷剂流的速度维持为每秒至少2米。
95.根据权利要求87所述的方法，其中所述系统中的最冷热交换器具有至少17英寸且不大于48英寸的长度。
96.根据权利要求95所述的方法，其中所述系统中的两个最冷热交换器各自具有至少17英寸且不大于48英寸的长度。
97.根据权利要求96所述的方法，其中所述系统中的三个最冷热交换器各自具有至少17英寸且不大于48英寸的长度。
98.根据权利要求87所述的方法，其中所述系统中的至少一个热交换器具有从约2.5英寸到约3.5英寸的宽度和在约17英寸与约24英寸之间的长度。
99.根据权利要求87所述的方法，其中所述系统中的至少一个热交换器具有从约4.5英寸到约5.5英寸的宽度和在约17英寸与约24英寸之间的长度。
100.一种减少使用混合气体致冷剂的极低温致冷系统的功率消耗的方法，所述方法包括: 确定何时所述极低温致冷系统具有过量冷却容量；以及 减少所述极低温致冷系统的压缩机的功率消耗，同时仍将所需量的冷却容量递送到负载； 其中所述减少所述功率消耗包括选自由以下各项组成的群组的步骤中的至少一者:(i)启用所述压缩机的气缸卸载器；(?)改变所述压缩机的电机速度；(iii)改变滚筒压缩机的滚筒间距；以及(iv)在所述极低温系统包括并行的一个以上压缩机的情况下，维持所述一个以上压缩机中的第一压缩机处于操作，同时断开所述一个以上压缩机中的第二压缩机或以减少的位移操作所述第二压缩机。
101.根据权利要求100所述的方法，其中确定何时所述极低温致冷系统具有过量冷却容量包括确定来自所述负载的返回温度是否大于比预定最小温度冷的预定量的温度差。
102.根据权利要求100所述的方法，其中确定何时所述极低温致冷系统具有过量冷却容量包括监视冷却阀打开的时间百分比且将所述时间百分比与预定百分比进行比较。
103.根据权利要求100所述的方法`，其中确定何时所述极低温致冷系统具有过量冷却容量包括监视温度控制阀打开的时间百分比且将所述时间百分比与预定百分比进行比较。
104.根据权利要求100所述的方法，其中确定何时所述极低温致冷系统具有过量冷却容量包括确定比例阀打开的量。
【文档编号】F25B9/00GK103857968SQ201280041827
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2012年6月29日 优先权日:2011年7月1日
【发明者】凯文·P·弗莱因, 邱永嘉, 海因·杨·穆恩 申请人:布鲁克机械公司