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技术方案

技术编号:10119004 阅读:218 留言:0更新日期:2014-06-11 10:52
根据本发明专利技术的实施例,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。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】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相关申请案本申请案主张2011年7月1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。
技术介绍
在正常的工程设计实践中,对极低温制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制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。
技术实现思路
根据本专利技术的实施例,提供一种对极低温制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制冷系统中的制冷剂流的至少一部分分流远离在所述制冷系统的极低温冷却操作期间使用的制冷剂流动回路,以实现对所述热交换器阵列的至少一部分的加温;以及在使制冷剂流的所述至少一部分分流的同时,阻止过量制冷剂质量流量通过所述制冷系统的压缩机。在另外的相关实施例中,所述使所述制冷剂流的至少一部分分流可包括使制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。所述阻止过量制冷剂质量流量可包括操作缓冲阀以准许将制冷剂存储在所述制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。所述使所述制冷剂流的至少一部分分流可包括使制冷剂流的至少一部分从所述制冷系统的冷凝器的出口分流到所述热交换器阵列中的点。经分流的所述制冷剂流的所述至少一部分可包括处于比所述制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制冷剂。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5℃、至少约10℃、至少约15℃、至少20℃、至少约25℃、至少约30℃和至少约35℃。所述分流可包括使制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。在另外相关的实施例中,所述分流可包括使制冷剂流的至少一部分从所述制冷系统中的至少两个加温制冷剂源序列分流,所述至少两个加温制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)彼此不同的制冷剂成分。所述分流可包括使制冷剂流的至少一部分从所述制冷系统中的所述至少两个加温制冷剂源的交替序列分流。所述分流可包括使制冷剂流的至少一部分从所述制冷系统中的至少两个加温制冷剂源分流,所述至少两个加温制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)彼此不同的制冷剂成分;以及将来自所述至少两个加温制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制冷剂的量。制冷剂流可经分流到热交换器阵列中的一个以上位置。在根据本专利技术的另一实施例中,制冷剂流可从所述压缩机的出口分流到馈送线路的入口,从所述入口制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制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-20℃到约+40℃的范围内的温度。所述阻止过量制冷剂质量流量可包括在所述制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制冷剂存储在所述制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制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制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制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制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制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。所述使制冷剂流的至少一部分分流可包括使至少足够制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制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制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制冷剂流被引到的位置。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制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1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5psi、10psi、20psi和30psi中的至少一者内。所述方法可包括不使用所述制冷系统外部的设备来实现对所述热交换器阵列的加温。所述制冷系统可包括混合制冷系统,且所述制冷剂可包括两种或两种以上制冷剂的混合物,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。所述制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。所述制冷系统可包括至少一个相分离器。在另外相关实施例中,所述方法可在所述制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,所述制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制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;到所述热本文档来自技高网...
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【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.07.01 US 61/503,702;2011.12.02 US 61/566,3401.一种对极低温制冷系统的热交换器阵列进行加温的方法,所述方法包括:将所述制冷系统中的制冷剂流的至少一部分分流远离在所述制冷系统的极低温冷却操作期间使用的制冷剂流动回路,以实现对所述热交换器阵列的至少一部分的加温;以及在使制冷剂流的所述至少一部分分流的同时,阻止过量制冷剂质量流量通过所述制冷系统的压缩机,所述阻止过量制冷剂质量流量通过所述制冷系统的压缩机包括以下的其中之一:(a)操作缓冲阀以准许将制冷剂存储在所述制冷系统的膨胀罐和缓冲罐中的至少一者中,(b)将可变速度驱动器应用于所述压缩机,(c)阻挡进入所述压缩机的至少一个汽缸的质量流量,所述压缩机是往复型压缩机,(d)使所述压缩机的至少两个涡旋彼此分离,所述压缩机是涡旋型压缩机,和(e)减少所述制冷系统的多个压缩机中的至少一个压缩机的质量流量或缩短所述制冷系统的多个压缩机中的至少一个压缩机的操作。2.根据权利要求1所述的方法,其中所述使所述制冷剂流的至少一部分分流包括使制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,其中所述阻止过量制冷剂质量流量包括操作缓冲阀以准许将制冷剂存储在所述制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,其中所述使所述制冷剂流的至少一部分分流包括使制冷剂流的至少一部分从所述制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,其中经分流的所述制冷剂流的所述至少一部分包括处于比所述制冷系统的极低温操作中的最冷热交换器的温度温暖的温度下的制冷剂。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5℃、至少10℃、至少15℃、至少20℃、至少25℃、至少30℃和至少35℃。13.根据权利要求1所述的方法,其中所述使所述制冷剂流的至少一部分分流包括使制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,其中所述使所述制冷剂流的至少一部分分流包括使制冷剂流的至少一部分从所述制冷系统中的至少两个加温制冷剂源的序列分流,所述至少两个加温制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)彼此不同的制冷剂组成。15.根据权利要求14所述的方法,其中所述使所述制冷剂流的至少一部分分流包括使制冷剂流的至少一部分从所述制冷系统中的所述至少两个加温制冷剂源的交替序列分流。16.根据权利要求1所述的方法,其中所述使所述制冷剂流的至少一部分分流包括使制冷剂流的至少一部分从所述制冷系统中的至少两个加温制冷剂源分流,所述至少两个加温制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)彼此不同的制冷剂组成;以及将来自所述至少两个加温制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,其中所述使所述制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制冷剂的量。18.根据权利要求1所述的方法,其中所述使所述制冷剂流的至少一部分分流包括使制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,其中所述使制冷剂流的至少一部分分流包括使所述制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,从所述入口制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制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-20℃到+40℃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...

【专利技术属性】
技术研发人员:凯文·P·弗莱因邱永嘉海因·杨·穆恩
申请(专利权)人:布鲁克机械公司
类型:发明
国别省市:美国;US

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