專利名稱：通過主動循環(huán)減少霜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及一種減少冷柜中的霜的方法和系統(tǒng)。更具體地，本發(fā)明涉及一種通過主動循環(huán)來減少超低溫冷柜中的霜的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
對于可獲得十分低的溫度范圍的制冷系統(tǒng)的需求快速增長?？蛇_(dá)到這種溫度的一種系統(tǒng)稱為超低溫制冷系統(tǒng)或稱為超低溫冷柜，其可維持十分低的溫度范圍。超低溫制冷系統(tǒng)可用于存儲并保護(hù)各種物體，例如包括重要生物樣品，使得它們能安全且牢固地存儲延長的時(shí)間段。然而，由于包括低存儲溫度，且需要從冷柜隔間定期地放入和移除具體樣品，可出現(xiàn)各種問題。通常而言，在制冷系統(tǒng)中，制冷劑氣體在壓縮機(jī)單元內(nèi)被壓縮。壓縮所產(chǎn)生的熱量于是通常通過將壓縮氣體傳送通過水或空氣冷卻冷凝器盤管而移除。于是，冷卻、冷凝的氣體被允許快速膨脹到圍繞制冷機(jī)或冷柜隔間的蒸發(fā)盤管中，其中氣體變得冷得多，因此冷卻盤管和圍繞其放置盤管的制冷系統(tǒng)或冷柜的隔間。已經(jīng)實(shí)現(xiàn)從大約-95攝氏度至-150攝氏度變化以及甚至低至-160攝氏度的超低溫和低溫。例如，超低溫制冷系統(tǒng)的示例在名為“Non-HCFC Refrigerant Mixture For An Ultra-Low Temperature Refrigeration System” 的美國專禾Ij No. 6，631，625 以及名為 "Dryer System For The Prevention Of Frost In An Ultra Low Temperature Freezer" 的美國專利No. 6，990，819的中示出。美國專利No. 6，631，625和No. 6，990，819現(xiàn)以引用的方式結(jié)合到本文中。在正常操作期間，由于潮濕空氣進(jìn)入冷柜，冷柜集結(jié)霜。在超低溫冷柜中該問題尤其重要，因?yàn)榇鎯υ谶@種冷柜中的樣品可對于冷柜中的環(huán)境變化尤其敏感。在大的溫度變化時(shí)，這甚至更成問題。所產(chǎn)生的霜(即使在極少量時(shí))可影響在冷柜隔間中的一些或全部獨(dú)立樣品的環(huán)境，且因此導(dǎo)致嚴(yán)重問題。需要具有對于在這種冷柜中的更大環(huán)境控制，尤其是對于在冷柜的日常應(yīng)用中可出現(xiàn)的霜狀況的控制。

發(fā)明內(nèi)容
前述需要在很大程度上通過本發(fā)明來滿足，其中在一個(gè)方面，提供一種用于減少在冷柜裝置中的樣品隔間中的霜集結(jié)的裝置和技術(shù)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，超低溫制冷裝置包括包括存儲腔室的柜體，所述存儲腔室保持在一定溫度范圍內(nèi)；門，以在與柜體接合時(shí)密封所述柜體；以及除濕單元，所述除濕單元閉環(huán)連接到柜體隔間，所述除濕單元配置成通過將空氣循環(huán)流出隔間并將除濕空氣返回至隔間而主動除濕存儲腔室。除濕單元還可有助于降低冷柜樣品隔間內(nèi)的溫度。連接到柜體的制冷單元可提供對于冷柜隔間的主要冷卻，以保持隔間在一定溫度范圍內(nèi)。除濕單元和制冷單元還均可有助于冷柜隔間的除濕?？刂破骺晒芾沓凉駟卧?。壓力均衡閥可連接到除濕單元，用于接收來自于冷柜隔間外部的空氣并且在門打開并再關(guān)閉之后將所述空氣傳送到除濕單元。在將除濕空氣傳送到冷柜隔間之前，除濕單元可移除外部空氣中的濕氣。流體地連接到除濕單元或在除濕單元中的風(fēng)扇或吹風(fēng)機(jī)在門關(guān)閉且冷柜隔間密封時(shí)在各種時(shí)間可提供在柜體內(nèi)的對流，且在門打開時(shí)可循環(huán)關(guān)閉，以便不密封冷柜隔間。該部分內(nèi)容描述了本發(fā)明的一些實(shí)施例，以便能夠更好地理解詳細(xì)說明以及以便能更好地理解本發(fā)明對于本領(lǐng)域的貢獻(xiàn)?，F(xiàn)將描述本發(fā)明的附加實(shí)施例或者附加實(shí)施例從該說明書將對于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見且不將本發(fā)明的主題內(nèi)容限制在權(quán)利要求書中所闡述的。本發(fā)明包括上述描述的實(shí)施例以及以各種方式實(shí)踐和實(shí)施的實(shí)施例。同樣應(yīng)當(dāng)理解的是，本文所采用的措辭和術(shù)語以及簡寫用于描述目的且不應(yīng)被認(rèn)為是限制性的。由此，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的是，本發(fā)明所基于的概念可容易地用作設(shè)計(jì)用于實(shí)施本發(fā)明數(shù)個(gè)目的的其它結(jié)構(gòu)、方法和系統(tǒng)的基礎(chǔ)。因此，重要的是，權(quán)利要求可認(rèn)為包括這種等同的構(gòu)造，只要這種構(gòu)造未偏離本發(fā)明的精神和范圍即可。


附圖被包括在申請文件中并構(gòu)成申請文件的一部分，附圖描述了本發(fā)明的實(shí)施例，并且連同上述本發(fā)明的一般描述以及下文給出的具體實(shí)施方式
一起用于闡述本發(fā)明的原理。圖1描述了根據(jù)本發(fā)明的具有開啟門的冷柜的一個(gè)實(shí)施例。圖2是圖1的具有主動除濕器的冷柜的框圖。圖3是圖1的冷柜的框圖，示出了通過分離除濕器主動除濕冷柜隔間或存儲腔室。圖3A-3D是圖3中所示的除濕器的各種實(shí)施例的示意圖。圖4是作為圖2控制器的替代方式的計(jì)算機(jī)的功能框圖，所述計(jì)算機(jī)可運(yùn)行本發(fā)明的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令。圖5是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的冷柜的框圖，具有連接到存儲腔室以及連接到壓力均衡端口(PEP)裝置的替代性除濕裝置。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)將參考附圖來描述本發(fā)明，在附圖中相同的附圖標(biāo)記指代相同的部件。在超低溫冷柜的日常操作期間，霜通過進(jìn)入冷柜中的潮濕空氣而積聚。例如，進(jìn)入到冷柜中的空氣來源在于將門打開以移除和/或置換實(shí)驗(yàn)樣品。潮濕空氣也可通過冷柜的存儲腔室中或密封該腔室的門中的缺陷密封進(jìn)入。如上所述，潮濕空氣還可在壓力均衡過程期間進(jìn)入，在門開啟時(shí)較暖(更不致密)空氣進(jìn)入到冷柜隔間的情況下，在門被再密封之后出現(xiàn)壓力均衡過程。
如圖1所示，超低溫冷柜10可包括外框14，其具有柜體M以提供存儲腔室或冷柜隔間12，以容納被冷卻并保持在期望范圍(例如，對于生物實(shí)驗(yàn)室樣品，-95°C至-150°C 或-80°C至-160°C )低溫下的材料。冷柜10還包括門16，其附連到框14并且在關(guān)閉時(shí)提供對于柜體M的密封。圖1示出了處于開啟位置的門16，其中潮濕空氣可從冷柜10的外部傳送到隔間12中。冷柜內(nèi)部空間與大氣狀況之間的壓力均衡是潮濕空氣進(jìn)入的重要來源。壓力均衡端口(PEP)閥18 (如圖1所示且在大多數(shù)冷柜中可發(fā)現(xiàn)有)開啟，以在門再關(guān)閉且制冷系統(tǒng)已經(jīng)開始將空氣從暫時(shí)升高的溫度冷卻回到期望溫度范圍之后接收外部空氣。如果不存在PEP，那么密封件或墊圈中的泄漏將通常足以允許潮濕空氣響應(yīng)于在內(nèi)部空氣被再冷卻至期望溫度范圍時(shí)在柜體內(nèi)部產(chǎn)生負(fù)壓而從柜體M的外部進(jìn)入。經(jīng)歷一定時(shí)間段之后，尤其當(dāng)冷柜門被打開以放入新樣品或移除樣品時(shí)，由于來自于進(jìn)入空氣的濕度冷凝到冷柜隔間表面和樣品表面上而集結(jié)霜。這種在冷柜10中集結(jié)的霜可妨礙操作且可能必須由用戶移除。通過以各種系統(tǒng)方法為冷柜除霜或從冷柜10手動移除霜，可執(zhí)行霜的移除。然而，在超低溫下難以實(shí)施除霜和手動移除，且可能需要將樣品從冷柜隔間臨時(shí)移除，以避免對于樣品的不利影響，手動除霜需要時(shí)間和用戶經(jīng)驗(yàn)，且可能產(chǎn)生損壞冷柜結(jié)構(gòu)10的風(fēng)險(xiǎn)，并且還可能實(shí)施起來是笨重的。任何自動除霜方法也將需要時(shí)間，且存在影響在冷柜10中存儲位于冷柜隔間12內(nèi)的材料的危險(xiǎn)。冷柜10中的樣品材料甚至可能必須被移除，以便在除霜或改變冷柜10的內(nèi)部環(huán)境期間避免污染樣品。例如，如果存儲在冷柜10中的材料是對濕度十分敏感的冷凍生物材料，那么需要采取步驟以防止存儲的樣品被不利地影響。因此，對于除霜，通常需要騰空的超低冷柜10，以便存儲的樣品或其它材料不被允許除霜。此外，移除被存儲的材料可添加存儲成本，因?yàn)榘ǜ郊拥膭趧印４送?，對于一些樣品和材料具有?yán)格的監(jiān)管規(guī)定控制。通過臨時(shí)傳輸樣品，甚至可能存在存儲材料或樣品被損壞或以其它方式損傷的風(fēng)險(xiǎn)。此外，如果樣品處理過程需要受控存儲的長時(shí)段，通過在該過程中時(shí)間上的中止或間斷，可阻礙該過程。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，通過將內(nèi)部空氣再循環(huán)通過外部閉環(huán)除濕過程，可防止在超低溫冷柜的冷柜隔間中形成霜。返回的空氣會包含比從隔間移除的內(nèi)部空氣更少的濕氣，且通常還可處于更低的溫度。這種更低溫度的空氣還會增加整個(gè)冷柜10的冷卻性能并且繼而改進(jìn)從門16打開的溫度回收以及有助于維持在冷柜隔間12內(nèi)部的溫度均勻性。此外，從冷柜隔間內(nèi)部的空氣連續(xù)且主動地移除濕氣可減少在冷柜隔間12內(nèi)集結(jié)的霜的量，并且可延長除霜循環(huán)或用戶移除集結(jié)的霜之間的時(shí)間跨度或甚至延長這種循環(huán)的定時(shí)以與冷柜維護(hù)事件相一致。需要移除的濕氣的量可取決于如下因素，例如環(huán)境空氣相比于冷柜腔室空氣的濕度比、用戶打開門的頻率以及柜體的氣密整體性。參考圖2和3，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的冷柜10包括除濕器22，其可位于冷柜殼體14內(nèi) (也見圖1)。除濕器22還可位于冷柜殼體14中的任何位置或者甚至在冷柜10本身以外。 在本發(fā)明的大多數(shù)實(shí)施例中，在柜體24的內(nèi)部隔間或存儲腔室12中的空氣或氣體具有與除濕器33的直接或間接流體連接，使得隔間12內(nèi)的氣體或空氣可從該腔室抽取并傳輸通過除濕器22。在本發(fā)明中，如此使用除濕器并接著將除濕空氣返回至冷柜隔間有時(shí)候稱為以主動的方式除濕。
現(xiàn)參考圖3，在冷柜10的柜體M內(nèi)的冷柜隔間12可保持在大約-80攝氏度的正常設(shè)置溫度下。制冷單元50(如圖5所示)提供保持設(shè)置溫度的主模式。除濕器22可提供用于降低柜體M內(nèi)的冷柜隔間的溫度的次級機(jī)構(gòu)。在一個(gè)實(shí)施例中，除濕器22配置成將空氣從冷柜隔間12循環(huán)并且回到冷柜隔間中，同時(shí)通過除濕過程將其除濕。除濕器22 可替代性地包括能夠減少柜體M大氣內(nèi)的濕度的任何類型裝置。處于設(shè)置溫度(-80攝氏度)或正好高于該設(shè)置溫度的空氣或氣體在箭頭36的方向上被引導(dǎo)通過流體導(dǎo)管30到除濕器22中。在除濕(且通常冷卻至低于設(shè)置溫度)之后，空氣被引導(dǎo)回到柜體M。取決于所使用的除濕器類型和配置，例如低至大約-190攝氏度(通過特定干燥空氣)的溫度可在箭頭32的方向上返回通過第二流體導(dǎo)管34。返回空氣可處于比冷柜隔間12溫度更低的任何溫度下。兩個(gè)流體導(dǎo)管30和34可以是各種配置(包括多個(gè)連接子部件)或者可采用諸如同心環(huán)形式的連接部件30和34的整體件。除濕器22和/或流體導(dǎo)管30和34中的一個(gè)或兩者可包括風(fēng)扇、吹風(fēng)機(jī)或其它合適強(qiáng)制空氣裝置，用于將空氣在存儲腔室12與除濕器22之間運(yùn)動。如圖3A所示，除濕器22可以是單級或多級裝置22a。除濕器22可包括用作如圖 3A-C所示的實(shí)現(xiàn)除濕的手段的冷卻特征，其將來自于冷柜隔間12的空氣溫度減少正好低于設(shè)置溫度。如圖3D所示，可采用其它類型的除濕器，例如濕氣吸收顆粒或濕氣吸附顆粒 22d。如圖3所示，執(zhí)行閉環(huán)除濕過程。通過流體導(dǎo)管34的返回空氣還可處于比通過流體導(dǎo)管30接收的空氣更低的溫度。藉此，對于整個(gè)冷柜10，冷卻性能會增加。因?yàn)橛赏ㄟ^導(dǎo)管30取回以及通過導(dǎo)管34再進(jìn)入引起的空氣循環(huán)，還可增加在柜體M的內(nèi)部隔間或存儲腔室內(nèi)的溫度均勻性。通過計(jì)算機(jī)或控制器40，可控制除濕過程的控制?？刂破?0可用存儲在存儲器單元中的軟件編程，以基于冷柜隔間12內(nèi)的溫度、濕度和/或壓力傳感器(未示出)保持和控制除濕器22。除濕器22可被控制，以通過可變控制來保持在隔間M內(nèi)的冷柜腔室12中空氣的一定溫度和濕度水平。替代性地，響應(yīng)于門打開事件或響應(yīng)于被感測的溫度、壓力或濕度， 除濕器22和用于將空氣流動通過導(dǎo)管30和34的風(fēng)扇或其它結(jié)構(gòu)可以編程的方式被設(shè)定為循環(huán)接通和斷開。除濕器22還可直接手動調(diào)節(jié)或通過控制器40調(diào)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)對于一定類型樣品來說合適的具體濕度水平。除濕器22可被設(shè)定以控制在柜體M內(nèi)冷柜隔間12內(nèi)通過傳感器70 (見圖5)的濕氣和溫度，或者根據(jù)預(yù)定指令組預(yù)設(shè)。通過將導(dǎo)管30和34直接傳送通過柜體M或間接與柜體通過相鄰的次級隔間或者通過柜體M聯(lián)接，可保持閉環(huán)流量，使得可控制空氣流量或其它類型氣體的溫度和濕度水平。濕度水平可被設(shè)定在預(yù)定水平或者增加的水平以盡可能接近零濕度，或處于濕度水平的范圍內(nèi)。濕度水平可通過腔室M內(nèi)的傳感器70 (如圖5所示)感測，且除濕器22 和任何相關(guān)風(fēng)扇或吹風(fēng)機(jī)可被設(shè)定，以定期或響應(yīng)于門打開事件而操作一定的持續(xù)時(shí)間， 以減少濕度和溫度。如圖4所示，本發(fā)明可實(shí)施為可由控制器40或替代性地計(jì)算機(jī)100執(zhí)行的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)包括所有可能種類的介質(zhì)，在其中存儲或包括計(jì)算機(jī)可讀數(shù)據(jù)；或者可包括任何類型的數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)可由計(jì)算機(jī)或處理單元讀取。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可包括，例如但不局限于存儲介質(zhì)，例如磁性存儲介質(zhì)(例如，ROM、軟盤、硬盤等等)、光學(xué)讀取介質(zhì)(例如，CD-R0M(只讀存貯型光盤)、DVD(數(shù)字化通用磁盤)、 光盤的可再寫入樣式等等)、光磁混合盤、有機(jī)盤、系統(tǒng)存儲器(只讀存儲器、隨機(jī)讀取存儲器)、非易失性存儲器(例如閃存)或任何其它易失性或非易失性存儲器、其它半導(dǎo)體介質(zhì)、 電子介質(zhì)、電磁介質(zhì)、紅外和諸如載波的其它通信介質(zhì)(例如，經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)或其它計(jì)算機(jī)傳輸)。通信介質(zhì)通常實(shí)施為計(jì)算機(jī)可讀指令、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序模塊或調(diào)制信號形式的其它數(shù)據(jù)(例如，載波)或者包括任何信息傳輸介質(zhì)的其它可傳輸機(jī)制。諸如通信介質(zhì)的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可包括無線介質(zhì)(例如，無線電射頻、紅外微波)和有線介質(zhì)(例如，有線網(wǎng)絡(luò))。 同樣，計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可存儲并執(zhí)行計(jì)算機(jī)可讀代碼，其經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)分配到所連接的計(jì)算機(jī)中。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)還包括協(xié)作或互連的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其處于處理系統(tǒng)中或者在多個(gè)處理系統(tǒng)中分布，該多個(gè)處理系統(tǒng)可相對于該處理系統(tǒng)在本地或遠(yuǎn)程設(shè)置。本發(fā)明還可包括具有存儲在其上的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，包括含有表示本發(fā)明技術(shù)的數(shù)據(jù)的多個(gè)領(lǐng)域。參考圖4，示出了作為控制器40的替代方式或控制器40以外的計(jì)算機(jī)的示例(但不局限于計(jì)算機(jī)100的該示例)，其可讀取包括本發(fā)明的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。計(jì)算機(jī)100包括使用系統(tǒng)存儲器104的處理器102和包括一些計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)的計(jì)算機(jī)可讀存儲裝置806。系統(tǒng)總線將處理器102連接到網(wǎng)絡(luò)接口 108、調(diào)制解調(diào)器112、 或適于連接到其它計(jì)算機(jī)或網(wǎng)絡(luò)(例如，互聯(lián)網(wǎng))的其它接口。系統(tǒng)總線還可包括輸入和輸出(I/O)接口 110，其適于連接到各種其它裝置。此外，計(jì)算機(jī)100例如可通過I/O 110 輸出數(shù)據(jù)，用于顯示到顯示裝置120上。圖5描述了冷柜200的第二實(shí)施例，其中除濕器60可通過流體導(dǎo)管連接到冷柜隔間以及連接到PEP裝置18。冷柜200中的除濕器60可以是各種類型的除濕器，例如包括基于壓縮機(jī)的除濕器?；趬嚎s機(jī)的除濕器60經(jīng)由流體導(dǎo)管130將空氣從柜體M的存儲腔室抽入，以從進(jìn)入除濕器60的空氣除去濕氣。然而，空氣不會被再加熱至室溫，而是被引導(dǎo)離開除濕器60并且以低于通過流體導(dǎo)管130接收的空氣的溫度經(jīng)由流體導(dǎo)管134返回到冷柜隔間12中。藉此，被送回到柜體M的存儲腔室中的空氣減少濕氣且其溫度低于通過流體導(dǎo)管130收集的空氣或其它類型氣體混合物的溫度。在該實(shí)施例中，除濕器60和/或流體導(dǎo)管130和134中的一個(gè)或兩者可包括風(fēng)扇、 吹風(fēng)機(jī)或其它合適強(qiáng)制空氣裝置，如圖5示意性地所示。作為基于壓縮機(jī)的除濕器的替代方式，除濕器60可以是結(jié)合冷柜200的制冷單元 50使用的peltier(珀耳帖)除濕器，如圖所示。珀耳帖除濕器可使用冷金屬表面，以冷凝在其上的空氣。珀耳帖除濕器在制冷溫度方面比基于壓縮機(jī)的除濕器更加受限制，且因此冷柜200的主級制冷單元50可結(jié)合一個(gè)或多個(gè)珀耳帖除濕器使用。結(jié)合用于除濕器60 的珀耳帖類型冷卻器使用的現(xiàn)有制冷系統(tǒng)50可獲得比-180攝氏度更低的低溫點(diǎn)，因而可將改變大約更冷30度或更多且將空氣除濕。除濕器60可增加由單元使用的總功率，但是所使用的功率由較低溫度和控制得到的霜來補(bǔ)償。此外，控制器40可用于平衡冷柜200的除濕器60和主級制冷單元50所使用的功率，從而通過被制冷單元50和除濕器60消耗的功率來補(bǔ)償該降低的溫度。
8
再次參考圖5，冷柜200還可經(jīng)由流體導(dǎo)管136連接到除濕器60，以便與PEP裝置 18的內(nèi)側(cè)流體連通。在該具體實(shí)施例中，具有通過流體導(dǎo)管130和134的存儲腔室的除濕器60的分離流體連接是可選的。此外，在該具體實(shí)施例中，包括風(fēng)扇、吹風(fēng)機(jī)或其它合適強(qiáng)制空氣裝置也是可選的。PEP裝置18的作用在于替換在柜體M中的真空所產(chǎn)生的-80攝氏度的空氣，這出現(xiàn)在通過主級制冷單元50將冷柜隔間中的空氣從臨時(shí)升高溫度(在該示例中，高于-80攝氏度)再冷卻時(shí)。在正常冷柜中，PEP閥18允許少量暖熱霧化空氣進(jìn)入冷柜隔間。在暖熱霧化空氣進(jìn)入到本發(fā)明的封閉系統(tǒng)的程度上，優(yōu)選的是在除濕器60的入口側(cè)處出現(xiàn)，以便在該空氣可進(jìn)入冷柜隔間之前將其完全冷卻并除濕。來自于冷柜200外部的空氣可通過入口 62進(jìn)入并接著傳送通過PEP裝置18到達(dá)除濕器60。除濕器60可在空氣通過流體導(dǎo)管 136進(jìn)入存儲腔室12之前移除其濕氣。這種實(shí)施例的操作描述了本發(fā)明的方法，其中通過除濕移除冷柜中空氣的濕氣， 和/或通過除濕移除來自于隔間外部的進(jìn)入冷柜隔間的空氣的濕氣。在大多數(shù)情形中，除濕足以防止形成霜。但是在確實(shí)形成少量霜的情形中，從除濕器返回的空氣的濕度(尤其是在操作在例如190°C的極低溫度時(shí))可導(dǎo)致來自于霜區(qū)域中水含量的緩慢升華回到空氣中。存儲腔室M或柜體還可被修改，以進(jìn)一步利用在除濕器60或?qū)Ч?30或134 (如果有的話)中的風(fēng)扇或吹風(fēng)機(jī)所產(chǎn)生的對流，所述對流使得空氣移動。經(jīng)由風(fēng)扇或吹風(fēng)機(jī)的空氣對流或移動可配置成使用腔室設(shè)計(jì)和/或存儲齒條配置也增強(qiáng)柜體M中冷柜隔間的存儲腔室的空氣狀況的均勻性，所述腔室設(shè)計(jì)和/或存儲齒條配置利用空氣被抽吸到導(dǎo)管30 中并返回至導(dǎo)管34中的位置。對于除濕器60，可使用不同的技術(shù)作為替代方式，例如將低溫制冷機(jī)22c用作除濕單元60，如圖3C所示。低溫制冷機(jī)是可達(dá)到低溫的溫度并且可使用氦指形冷卻管的裝置，其中氦作為制冷劑，所述低溫制冷機(jī)是圖3中的除濕器22的替代方式?？芍辽贉p少濕度以及附加地降低溫度的其它類型裝置也可用作所述示例的替代方式或與所述示例一起使用。冷柜200的制冷系統(tǒng)50可由控制器40管理。由于在風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)可能存在對于除濕裝置內(nèi)的空氣來說受限的接觸時(shí)間，且因此被夾帶的濕氣的量也受到一些限制，因此除濕器的熱交換器部件可進(jìn)一步針對這些部件優(yōu)化并且可絕緣。除濕器60自身和/或向其抽吸空氣的風(fēng)扇或吹風(fēng)機(jī)可總是在運(yùn)行或者以一定間隔循環(huán)或者根據(jù)柜體M的存儲腔室內(nèi)的一些傳感器70被控制。除濕器60可總是處于接通狀態(tài)，且在門打開時(shí)使得引起空氣循環(huán)的風(fēng)扇或吹風(fēng)機(jī)循環(huán)斷開，且在門關(guān)閉時(shí)使得風(fēng)扇循環(huán)接通。當(dāng)門16打開時(shí)，風(fēng)扇或吹風(fēng)機(jī)斷開可限制對流(以及因此減少暖熱的霧化空氣進(jìn)入)。通常而言，且尤其在附連到PEP裝置上時(shí)，除濕器很可能主要連續(xù)地操作且在門關(guān)閉之后最需要，此時(shí)冷柜隔間內(nèi)部的空氣被冷卻回到設(shè)定溫度(和產(chǎn)生真空，如果有的話)?？刂破?0所使用的算法可結(jié)合除濕器60所產(chǎn)生的空氣的對流使用。因此，控制器40可考慮冷柜200的除濕器60和制冷系統(tǒng)50的對流。本發(fā)明的許多特征和優(yōu)勢從詳細(xì)說明顯而易見，且因此本發(fā)明旨在由所附權(quán)利要求書覆蓋落入本發(fā)明實(shí)質(zhì)精神和范圍內(nèi)的本發(fā)明的所有這種特征和優(yōu)勢。此外，由于大量變形和修改將對于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見，因此不期望將本發(fā)明局限在所描述和說明的恰好構(gòu)造和操作中，且因此所有合適的變形和等同物被認(rèn)為落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種超低溫制冷裝置，包括包括冷柜隔間的柜體，所述冷柜隔間通過不與其流體連通的制冷單元而保持在預(yù)定溫度范圍內(nèi)；門，以在與柜體接合時(shí)密封所述柜體；和除濕單元，所述除濕單元閉環(huán)流體地連接到柜體隔間并且配置成主動除濕冷柜隔間內(nèi)的空氣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述除濕單元包括單級基于壓縮機(jī)的裝置、多級基于壓縮機(jī)的裝置、珀耳帖裝置、低溫制冷機(jī)裝置、濕氣吸收材料或濕氣吸附材料中的一種。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，還包括壓力均衡端口，所述壓力均衡端口流體地連接到除濕單元并且配置成接收來自于冷柜隔間外部的環(huán)境空氣。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，還包括強(qiáng)制空氣裝置，所述強(qiáng)制空氣裝置流體地連接到除濕單元。
5.一種超低溫制冷裝置，包括包括冷柜隔間的柜體，所述冷柜隔間通過不與其流體連通的制冷單元而保持在預(yù)定溫度范圍內(nèi)；門，以在與柜體接合時(shí)密封所述柜體；壓力均衡端口，所述壓力均衡端口配置成接收來自于冷柜隔間外部的環(huán)境空氣；和除濕單元，所述除濕單元流體地連接到冷柜隔間和壓力均衡端口，所述除濕單元配置成除濕壓力均衡端口所接收的環(huán)境空氣并且將除濕的空氣傳送到冷柜隔間中。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述除濕單元閉環(huán)流體地連接到冷柜隔間。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，還包括強(qiáng)制空氣裝置，所述強(qiáng)制空氣裝置流體地連接到除濕單元。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述除濕單元包括單級基于壓縮機(jī)的裝置、多級基于壓縮機(jī)的裝置、珀耳帖裝置、低溫制冷機(jī)裝置、濕氣吸收材料或濕氣吸附材料中的一種。
9.一種使用流體地連接到冷柜隔間的除濕單元來除濕超低溫制冷裝置的冷柜隔間的方法，所述方法包括以下步驟將內(nèi)部空氣從冷柜隔間抽吸到除濕單元中；用除濕單元移除內(nèi)部空氣中的濕氣，以提供除濕的空氣；以及將除濕的空氣從除濕單元傳送到冷柜隔間中。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，還包括步驟將內(nèi)部空氣循再環(huán)通過除濕單元。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述再循環(huán)步驟是連續(xù)的。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述再循環(huán)步驟是間斷的。
13.根據(jù)權(quán)利要求9-12中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，移除和傳送步驟中的至少一個(gè)步驟通過強(qiáng)制空氣裝置來執(zhí)行。
14.根據(jù)權(quán)利要求9-13中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，除濕的空氣的溫度低于內(nèi)部空氣的溫度。
15.根據(jù)權(quán)利要求9-14中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，除濕的空氣的濕氣含量小于內(nèi)部空氣的濕氣含量。
16.一種使用流體地連接到冷柜隔間的除濕單元來除濕超低溫制冷裝置的冷柜隔間的方法，所述方法包括以下步驟將環(huán)境空氣從冷柜隔間外部抽吸到除濕單元中； 用除濕單元移除環(huán)境空氣中的濕氣，以提供除濕的空氣；以及將除濕的空氣從除濕單元傳送到冷柜隔間中。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，抽吸步驟包括將環(huán)境空氣從冷柜隔間外部抽吸通過壓力均衡端口，所述壓力均衡端口流體地連接到除濕單元。
18.根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的方法，還包括步驟 將內(nèi)部空氣從冷柜隔間抽吸到除濕單元中；用除濕單元移除內(nèi)部空氣中的濕氣，以提供除濕的空氣；以及將除濕的空氣從除濕單元傳送到冷柜隔間中。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，還包括步驟將內(nèi)部空氣再循環(huán)通過除濕單元。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，所述再循環(huán)步驟是連續(xù)的。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，所述再循環(huán)步驟是間斷的。
全文摘要
一種超低溫制冷系統(tǒng)(10)和技術(shù)，其包括柜體(24)，所述柜體具有被保持在一定溫度范圍的存儲腔室(12)；門(16)，當(dāng)其與柜體(24)接合時(shí)提供與柜體(24)的密封；以及除濕器(22、60)，其連接到柜體用于除濕柜體(24)內(nèi)的存儲腔室(12)。
文檔編號F25D17/04GK102171521SQ200980138733
公開日2011年8月31日 申請日期2009年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月30日
發(fā)明者D·H·史密斯, K·D·布拉姆萊特, S·內(nèi)魯爾, T·斯威夫特, W·J·蒂普頓, W·莫里斯 申請人:賽默飛世爾科技(阿什維爾)有限責(zé)任公司