8/13/2019 Us 8534079

http://slidepdf.com/reader/full/us-8534079 1/7

US008534079B2

( 1 2 ) Ulllted States Patent ( 1 0 ) P a t e n t N 0 . : U S 8 , 5 3 4 , 0 7 9 B2Brooks ( 4 5 ) D a t e o f P a t e n t : S e p . 1 7 , 2 0 1 3

54) FREEZERWITHLIQUIDCRYOGEN 5 , 3 2 7 , 7 2 9 A * 7/1994 Yanaiet 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62/606

REFRIGER NT NDMETHOD 5,373,702 * 12/1994 Kalet e t a 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62/50.2

5 , 3 9 6 , 7 7 7 A 3 / 1 9 9 5 M a I t i n

5 , 6 0 5 , 0 4 9 A 2 / 1 9 9 7 M o o r e t a 1 .7 5 ) I n v e n t o r : J e f f r e y S . B r o o k s , J a s p e r , GA U S ) 5 , 6 9 4 , 7 7 6 A 0 / 1 9 9 7 S a h m

_ _ 6,006,525 A 12/1999 Tyree, J r . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62/50.6

7 3 ) A s s 1 g n e e : C h a r t I n c . , G a r ? e l d H e i g h t s , OH U S ) 6 , 4 3 2 , 1 7 4 B 1 8 / 2 0 0 2 H e u n g6 , 4 3 8 , 9 6 9 B1 8 / 2 0 0 2 L a s k a r i s e t a 1 .

( * ) N o t i c e : S u b j e c t t o a n y d i s c l a i m e r , t h e t e r m o f h i s 2 0 0 3 6 6 0 8 1 4 9 ’ ; é g r g w a w t 3 ; t 3 1an er uee .

P a t e n t 1 5 e x g e l t d e d o r d a d l u s t e d u n d e r 3 5 2 0 0 3 / 0 0 2 9 1 7 9 A 1 2 / 2 0 0 3 V a n d e r W o u d e e 1 6 1 .U - S - C - 1 5 4 ) Y 350 a y s - 2 0 0 4 / 0 0 0 0 1 5 3 A1 1 / 2 0 0 4 B a g l e y

2004/0020228 A1 2 / 2 0 0 4 Waldschmidt e t a 1 .

2 1 ) A p p l . N 0 . : 1 2 / 7 2 6 , 9 1 0 2 0 0 5 / 0 0 8 6 9 7 4 A1 4 / 2 0 0 5 S t e i n b a c h e t a 1 .2005/0120736 A1 6 / 2 0 0 5 m

2 2 ) F i l e d ; Man 8 , 2010 2 0 0 6 / 0 0 5 3 8 2 5 A1 3 / 2 0 0 6 Owen t a 1 .2006/0065004 A1 3 / 2 0 0 6 Lee

2006/0168976 A1 8 / 200 6 Flynn t a 1 .

6 5 ) Pm ubhcatlo“ Data 2 0 0 9 / 0 2 6 6 1 0 0 A1 1 0 / 2 0 0 9 V i e g a s

US 011/0225984 A1 S e p . 2 2 , 2 0 1 1 * C i t e d by e x a m i n e r

( 5 1 ) g l z t g b c l l g / o o 2 0 0 6 0 1 ) P r i m a r y E x a m i n e r * o h n P e t t i t t5 2 ) U Cl 7 4 ) A t t o r n e y , A g e n t , o r Firm *R. l a k e J o h n s t o n , Esq;

U S I I ’ C I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 2 / 5 1 . 1 ; 6 2 / 1 5 1 ; 6 2 / 3 8 1 DLA i p e r LLP Us

5 8 ) F i e l d o f C l a s s i ? c a t i o n Search 5 7 ABSTRACT

USPC . . . . . . . . . . . . . . . . 6 2 / 5 2 . 1 , 5 0 . 2 , 5 0 . 4 , 5 0 . 7 , 6 2 , 6 3 , ( )

6 2 / 1 5 0 , 1 5 1 A r e e z e r t h a t u s e s l i q u i d cryogen s a r e f r i g e r a n t i n c l u d e s an

S e e a p p l i c a t i o n ? l e f o r c o m p l e t e s e a r c h h i s t o r y , i n n e r v e s s e l d e ? n i n g a s t o r a g e chamber a n d a n o u t e r j a c k e t

g e n e r a l l y s u r r o u n d i n g t h e i n n e r v e s s e l s o t h a t a n i n s u l a t i o n

5 6 ) R e f e r e n c e s C i t e d s p a c e i s d e ? n e d t h e r e b e t W e e n . A e a t e x c h a n g e r i s p o s i

U . S . PATENTDOCUMENTS

2,007,251 * 7 / 1 9 3 5 Kniskern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 62/49.1

3 , 1 6 6 , 9 1 3 * 1 / 1 9 6 5 C a r t e r . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 62/56

3 , 6 4 0 , 0 8 2 A 2 / 1 9 7 2 Dehne

3,782,133 * 1/19 7 4 Desperier e t a 1 . . . . . . . . . . . . . . . . 62 /3 8 1

4 , 2 7 7 , 9 4 9 A 7 / 1 9 8 1 L o n g s w o r t h4 , 3 1 7 , 6 6 5 A 3 / 1 9 8 2 P r e n t i c e

4 ,3 4 3 , 63 4 * 8 / 1 9 8 2 Davis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 6 2 / 6 2

4 , 3 4 4 , 2 9 1 A 8 / 1 9 8 2 T y r e e , J r . e t a 1 .4 , 3 5 6 , 7 0 7 A 1 1 / 1 9 8 2 T y r e e , J r . e t a 1 .4 , 5 2 8 , 8 1 9 A 7 / 1 9 8 5 K l e e

4,621,500 * 1 1 / 1 9 8 6 Paganiet a 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 62/53.2

4 , 7 3 9 , 6 2 3 A 4 / 1 9 8 8 T y r e e , J r . e t a 1 .4, 99 1 , 402 * 2 / 1 99 1 Saia,III . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 62/52.1

t i o n e d i n a t o p p o r t i o n o f h e s t o r a g e chamber and h a s an n l e t

i n c o m m u n i c a t i o n W i t h a s u p p l y o f t h e l i q u i d c r y o g e n r e f r i g

e r a n t s o t h a t t h e l i q u i d c r y o g e n r e f r i g e r a n t s e l e c t i v e l y ?oWs

t h r o u g h t h e h e a t e x c h a n g e r t o c o o l t h e s t o r a g e chamber h i l e

b e i n g v a p o r i Z e d . A u r g e l i n e i s i n c o m m u n i c a t i o n W i t h t h e

o u t l e t o f t h e h e a t e x c h a n g e r a n d i n c l u d e s a p u r g e o u t l e t p o s i

t i o n e d o v e r t h e e x t e r i o r o f t h e h e a t e x c h a n g e r . A u r g e v a l v e

i s p o s i t i o n e d W i t h i n t h e p u r g e l i n e s o t h a t t h e v a p o r i Z e d l i q u i d

c r y o g e n f r o m t h e h e a t e x c h a n g e r i s s e l e c t i v e l y d i r e c t e d t o t h e

e x t e r i o r o f t h e h e a t e x c h a n g e r t o r e d u c e i c e f o r m a t i o n o n h e

h e a t e x c h a n g e r .

2 2 C l a i m s , 2 Drawing S h e e t s

8/13/2019 Us 8534079

http://slidepdf.com/reader/full/us-8534079 2/7

US. Patent S e p . 1 7 , 2 0 1 3 S h e e t 1 o f 2 U S 8 , 5 3 4 , 0 7 9 B2

8/13/2019 Us 8534079

http://slidepdf.com/reader/full/us-8534079 3/7

US . P a t e n t

5 1 . 2

S e p . 1 7 , 2 0 1 3 S h e e t 2 0 f 2

O p e n B y p a s s V a l v e JLB

US 8 , 5 3 4 , 0 7 9 B2

C l o s e B y p a s s V a l v e

l

O p e n P u r g e V a l v e

s r q s

~59

C l o s e P u r g e V a l v e

van

Gill/L C l o s e A l l V a l v e s

Open E x h a u s t V a l v e

8/13/2019 Us 8534079

http://slidepdf.com/reader/full/us-8534079 4/7

US 8 , 5 3 4 , 0 7 9 B2

1

FREEZER WITH IQUI D CRYOGENREFRIGERANTANDMETHOD

F I E L D OF THE INVENTION

The p r e s e n t i n v e n t i o n g e n e r a l l y r e l a t e s t o f r e e z e r s a n d ,

m o r e p a r t i c u l a r l y , t o f r e e z e r s t h a t use l i q u i d cryogen a s a

r e f r i g e r a n t .

BACKGROUND

F r e e z e r s f o r s t o r i n g b i o l o g i c a l s p e c i m e n s , s a m p l e s , m a t e

r i a l s , p r o d u c t s and t h e l i k e o f t e n u s e c r y o g e n i c l i q u i d s a s a

r e f r i g e r a n t . Such f r e e z e r s t y p i c a l l y f e a t u r e a r e s e r v o i r o f a

l i q u i d c r y o g e n , s u c h a s l i q u i d n i t r o g e n , i n t h e b o t t o m o f t h e

f r e e z e r s t o r a g e chamber W i t h t h e p r o d u c t s t o r e d a b o v e t h e

r e s e r v o i r o r p a r t l y s u b m e r g e d W i t h i n t h e c r y o g e n i c l i q u i d .The f r e e z e r s t y p i c a l l y a l s o f e a t u r e a d o u b l e - W a l l e d , vacu u m

i n s u la t e d c o n s t r u c t i o n s o t h a t t h e s t o r a g e chamber i s W e l l

i n s u l a t e d . S u c h f r e e z e r s p r o v i d e s t o r a g e t e m p e r a t u r e s r a n g

i n g from a p p r o x i m a t e l y — 9 0 0 C . t o — l 9 5 o C .

A i s a d v a n t a g e o f p r i o r a r t l i q u i d c r y o g e n f r e e z e r s i s t h a tt h e t e m p e r a t u r e c a n n o t b e d i r e c t l y c o n t r o l l e d . The t e m p e r a

t u r e i s c o n t r o l l e d b y m a i n t a i n i n g t h e a m o u n t o f c r y o g e n i cl i q u i d i n t h e r e s e r v o i r . The e m p e r a t u r e o f t h e f r e e z e r s t o r a g e

c o m p a r t m e n t t h u s v a r i e s d e p e n d e n t upon h e amount f l i q u i d

c r y o gen i n t h e f r e e z e r .

A u r t h e r d i s a d v a n t a g e o f p r i o r a r t l i q u i d c r y o g e n f r e e z e r s

i s t h a t t h e r e i s some c o n c e r n t h a t submerging b i o l o g i c a l

s p e c i m e n s i n t h e c r y o g e n i c l i q u i d p r e s e n t s a r i s k o f c r o s s

c o n t a m i n a t i o n b e t W e e n s p e c i m e n c o n t a i n e r s . Even When h e

s t o r e d s p e c i m e n c o n t a i n e r s a r e p l a c e d i n t h e c o l d v a p o r a b o v e

t h e c r y o g e n i c l i q u i d r e s e r v o i r , t h e r e i s s t i l l t h e p o t e n t i a l f o rt h e specimen c o n t a i n e r s t o c o m e i n t o c o n t a c t W i t h , o r be

s u b m e r g e d W i t h i n , t h e c r y o g e n i c l i q u i d i f t h e f r e e z e r i s o v e r

? l l e d W i t h t h e c r y o g e n i c l i q u i d .Also a v a i l a b l e a r e f r e e z e r s t h a t use mechanical r e f r i g e r a

t i o n s y s t e m s i n p l a c e o f a l i q u i d c r y o g e n r e s e r v o i r . The

m e c h a n i c a l r e f r i g e r a t i o n s y s t e m s t y p i c a l l y i n c l u d e a c o m

p r e s s o r , an v a p o r a t o r , a condenser and f a n . Air s c i r c u l a t e dt h r o u g h t h e s t o r a g e chamber and a c r o s s a c o o l i n g c o i l t o

m a i n t a i n t h e d e s i r e d t e m p e r a t u r e i n t h e f r e e z e r s t o r a g e cham

b e r . The f r e e z e r s n o r m a l l y do n o t f e a t u r e vacuum i n s u l a t i o n

a n d employ m a t e r i a l s s u c h a s foam a n d / o r ? b e r g l a s s i n s u l a

t i o n t o i n s u l a t e t h e s t o r a g e c h a m b e r . Such f r e e z e r s t y p i c a l l y

p r o v i d e s t o r a g e t e m p e r a t u r e s i n t h e — 4 0 0 C . t o — 8 0 ° C . r a n g e .

A i s a d v a n t a g e o f t h e m e c h a n i c a l f r e e z e r i s t h a t t h e

m e c h a n i c a l r e f r i g e r a t i o n s y s t e m r e q u i r e s s i g n i ? c a n t

amount of l e c t r i c a l poWer o m a i n t a i n t h e d e s i r e d tempera

t u r e W i t h i n t h e f r e e z e r s t o r a g e c h a m b e r . F u r t h e r m o r e ,

m e c h a n i c a l r e f r i g e r a t i o n s y s t e m s remove h e a t from h e s t o r

a g e chamber and r e j e c t i t t o t h e e n v i r o n m e n t a r o u n d t h e

f r e e z e r . T h i s a d d s s i g n i ? c a n t h e a t t o t h e r o o m W i t h i n Which

t h e f r e e z e r i s s t o r e d s o t h a t a d d i t i o n a l a i r c o n d i t i o n i n g c a p a c

i t y i s r e q u i r e d f o r t h e r o o m . T h i s a d d s a d d i t i o n a l e l e c t r i c a l

poWere q u i r e m e n t s

t ot h e

f a c i l i t y .I n a d d i t i o n , i n t h e e v e n t

o fa poWer a i l u r e , t h e s t o r a g e chamber i l l W a r m a p i d l y , Which

c o u l d r e s u l t i n t h e l o s s o f t h e s t o r e d b i o l o g i c a l m a t e r i a l s .

B R I E F DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

FIG. 1 i s a schematic of an embodiment of h e f r e e z e r With

l i q u i d c r y o g e n r e f r i g e r a n t o f t h e p r e s e n t i n v e n t i o n ;F I G . 2 i s a How h a r t s h o W i n g t h e p r o c e s s i n g p e r f o r m e d b y

t h e c o n t r o l l e r o f F I G . 1 .

DETAILEDDESCRIPTION OF EMBODIMENTS

An embodiment o f t h e f r e e z e r W i t h l i q u i d c r y o g e n r e f r i ge r a n t o f t h e i n v e n t i o n i s i n d i c a t e d i n g e n e r a l a t 1 0 i n F I G . 1 .

20

25

30

35

40

45

50

55

60

6 5

2

The r e e z e r i n c l u d e s an i n n e r v e s s e l 12 Which de?nes s t o r a g e

chamber 14.An u t e r a c k e t 1 6 g e n e r a l l y s u r r o u n d s t h e v e s s e l

12 s o t h a t an i n s u l a t i o n s p a c e 18 s de?ned betWeen h e i n n e r

v e s s e l 1 2 and t h e o u t e r j a c k e t 1 6 . A acuum i s p r e f e r a b l y

draWn on h e i n s u l a t i o n s p a c e 18 s o t h a t t h e s t o r a g e chamber

14 i s i n s u l a t e d . I n an a l t e r n a t i v e embodiment, t h e va c u u m

i n s u l a t i o n s p a c e 1 8 may b e s u p p l e m e n t e d , o r r e p l a c e d , b y

i n s u l a t i o n ma t e r i a l s knoWn i n t h e a r t i n c l u d i n g , b u t n o t l i m

i t e d t o , f oam o r ? b e r g l a s s .

An n s u l a t e d p l u g o r l i d 2 0 i s r e m o v a b l y p o s i t i o n e d W i t h i n

an o f f s e t a c c e s s o p e n i n g 22 o f t h e f r e e z e r Which p e r m i t s

a c c e s s t o t h e s t o r a g e chamber 1 4 . The l i d 20 i s p r e f e r a b l y

m o u n t e d t o t h e r e m a i n i n g p o r t i o n o f t h e f r e e z e r b y h i n g e d

b r a c k e t 2 4 . A o t a t i n g t r a y 2 6 i s p o s i t i o n e d W i t h i n t h e s t o r a g e

chamber 1 4 a n d h o l d s t h e i t e m s b e i n g s t o r e d W h i l e a l s o p r o

v i d i n g a c c e s s t h r o u g h o f f s e t a c c e s s o p e n i n g 2 2 When h e l i d

20 i s o p e n .

The s t o r a g e chamber 1 4 o f t h e f r e e z e r , a n d t h u s t h e i t e m s

s t o r e d t h e r e i n , a r e c o o l e d by a h e a t e x c h a n g e r p o s i t i o n e d

W i t h i n a t o p p o r t i o n o f t h e s t o r a g e c h a m b e r . The h e a t

e x c h a n g e r p r e f e r a b l y t a k e s t h e f o r m o f a c o o l i n g c o i l 2 8 , b u t

a l t e r n a t i v e h e a t e x c h a n g e r components o r s t r u c t u r e s c o u l d be

u s e d i n s t e a d .

A t o r a g e c o n t a i n e r 2 9 c o n t a i n i n g a s u p p l y o f l i q u i d c r y o

g e n r e f r i g e r a n t i s i n communication W i t h t h e i n l e t 3 0 o f f e e d

l i n e 3 2 . Feed i n e 3 2 communicates W i t h t h e i n l e t o f c o o l i n g

c o i l 2 8 . W h i l e l i q u i d n i t r o g e n i s d i s c u s s e d b e l o W a s t h e l i q u i d

c r y o g e n r e f r i g e r a n t , i t s h o u l d b e u n d e r s t o o d t h a t a l t e r n a t i v e

c r y o g e n i c l i q u i d s c o u l d b e s u b s t i t u t e d f o r t h e l i q u i d n i t r o g e n .The i q u i d n i t r o g e n i s p r e s s u r i z e d f o r t r a n s f e r t o t h e i n l e t 3 0 o f

t h e f e e d l i n e 32 s u c h a s by pump 3 . A l t e r n a t i v e l y , t h e l i q ui d

n i t r o g e n c o u l d b e s t o r e d u n d e r p r e s s u r e i n s t o r a g e c o n t a i n e r

29 s o t h a t no p u m p s n e e d e d . Other l t e r n a t i v e s f o r s u p p l y i n g

c r y o g e n i c l i q u i d u n d e r p r e s s u r e a r e knoWn n t h e a r t and may

be used a s W e l l .

With e g a r d t o o p e r a t i o n o f t h e f r e e z e r o f F I G . 1 , a l l o f t h e

v a l v e s o f t h e f r e e z e r i n i t i a l l y a r e c l o s e d . W h en o o l i n g o f t h e

s t o r a g e chamber 4 i s d e s i r e d , t h e o p e r a t o r i n i t i a t e s t h e c o o li n g c y c l e v i a e l e c t r o n i c c o n t r o l l e r 3 4 . C o n t r o l l e r 3 4 may e a

m i c r o p r o c e s s o r o r any o t h e r e l e c t r o n i c c o n t r o l d e v i c e knoWn

i n t h e a r t . As l l u s t r a t e d by b l o c k 4 3 o f F I G . 2 , t h e c o n t r o l l e r

34 of F I G . 1 opens t h e automated b y p a s s v a l v e 42 s o t h a t

l i q u i d n i t r o g e n ?oWs t h r o u g h t h e i n l e t 3 0 o f f e e d l i n e 3 2 .

T h e r e W i l l i n i t i a l l y b e g a s i n t h e t r a n s f e r l i n e c o n n e c t i n g t h e

i n l e t 3 0 o f t h e f e e d l i n e W i t h t h e s o u r c e o f p r e s s u r i z e d l i q u i d

n i t r o g e n . T h i s g a s n o r m a l l y W i l l b e Warmer h a n t h e s t o r a g e

chamber o f t h e f r e e z e r . To p r e v e n t t h i s g a s f r o m e n t e r i n g t h e

h e a t e x c h a n g e r , a b y p a s s l i n e 3 8 h a v i n g a n o u t l e t 4 0 a l s o

communicates W i t h a p o r t i o n o f t h e f e e d l i n e 3 2 p o s i t i o n e d

betWeen h e i n l e t o f t h e c o o l i n g c o i l 2 8 and h e i n l e t 3 0 o f t h e

f e e d l i n e . When t h e c o n t r o l l e r o p e n s b y p a s s v a l v e 4 2 , t h e

W a r m g a s t h a t e n t e r s t h r o u g h i n l e t 3 0 i s v e n t e d t h r o u g h t h e

b y p a s s l i n e 3 8 and o u t l e t 4 0 .

The t e m p e r a t u r e o f t h e g a s e n t e r i n g t h e f e e d l i n e 3 2 i s

m o n i t o r e d by f e e d t e m p e r a t u r e s e n s o r 4 4 , Which a l s o c o m

m u n i c a t e s W i t h c o n t r o l l e r 3 4 . W h en t h e t e m p e r a t u r e o f t h e

i n c o m i n g g a s i n d i c a t e d a s TG n d e c i s i o n b l o c k 4 5 o f F I G . 2 )

h a s c o o l e d t o a t e m p e r a t u r e beloW t h a t o f t h e f r e e z e r s t o r a g e

chamber 4 i n d i c a t e d a s TCH n d e c i s i o n b l o c k 4 5 o f F I G . 2 ) ,

t h e c o n t r o l l e r c l o s e s b y p a s s v a l v e 42 and p u r g e g a s v a l v e 4 6

i s o p e n e d , a s i n d i c a t e d a t 4 8 and 5 0 , r e s p e c t i v e l y , i n F I G . 2 .

As a r e s u l t , l i q u i d n i t r o g e n r e f r i g e r a n t ?oWs t h r o u g h t h e

c o o l i n g c o i l 2 8 . T h e l i q u i d n i t r o g e n ? o W i n g t h r o u g h t h e c o o l

i n g c o i l i s c o l d e r t h a n t h e g a s i n s i d e o f s t o r a g e chamber 4 s o

t h a t i t a b s o r b s h e a t from i n s i d e o f t h e c h a m b e r . As h e l i q u i d

n i t r o g e n a b s o r b s t h e h e a t , i t i s v a p o r i z e d a n d e x i t s t h e h e a t

e x c h a n g e r t a k i n g t h e a b s o r b e d h e a t W i t h i t .

8/13/2019 Us 8534079

http://slidepdf.com/reader/full/us-8534079 5/7

US 8 , 5 3 4 , 0 7 9 B2

3

As i l l u s t r a t e d by a r r o w s 51a and 51b i n F I G . 1 , t h e r e s u l t

i n g c o l d g a s s u r r o u n d i n g t h e h e a t e x c h a n g e r i n s i d e t h e s t o r a g e

chamber c i r c u l a t e s t h r o u g h o u t t h e chamber v i a n a t u r a l con

v e c t i o n . More s p e c i ? c a l l y , t h e h i g h e r d e n s i t y c o l d g a s f r o m

t h e t o p p o r t i o n o f t h e c h a m b e r W i t h i n W h i c h t h e c o o l i n g c o i l

i s p o s i t i o n e d d e s c e n d s a r r o W s 5 1 1 1 ) t h u s f o r c i n g W a r m e r

l o W e r d e n s i t y g a s t o r i s e a r r o W s 5 1 b ) t o b e c o o l e d b y t h ec o o l i n g c o i l .

As i l l u s t r a t e d i n F I G . 1 , t h e open p u r g e g a s v a l v e 46 i s

p o s i t i o n e d on h e o u t l e t s i d e o f h e h e a t e x c h a n g e r . The a p o r

i Z e d n i t r o g e n r e f r i g e r a n t e x i t s t h e o u t l e t o f h e h e a t e x c h a n g e r

t h r o u g h e x i t l i n e 5 2 a n d t r a v e l s i n t o p u r g e l i n e 5 4 , s i n c e

e x h a u s t v a l v e 56 i s i n a c l o s e d c o n d i t i o n . P u r g e l i n e 5 4 i s

p r o v i d e d W i t h p u r g e o u t l e t s 6 2 p o s i t i o n e d a d j a c e n t t o a n d

o v e r t h e c o o l i n g c o i l s o t h a t t h e n i t r o g e n g a s e x i t s t h e p u r g e

l i n e a s a p u r g e g a s and p r o v i d e s a d d i t i o n a l c o o l i n g t o t h e

s t o r a g e chamber 1 4 .

I n a d d i t i o n , i c e f o r m a t i o n on t h e e x t e r i o r s u r f a c e o f t h e

c o o l i n g c o i l 28 c a n i n s u l a t e i t from h e s t o r a g e chamber f h e

f r e e Z e r a n d r e d u c e t h e c o i l ’ s c o o l i n g e f f e c t i v e n e s s . The i t r o

g e n p u r g e g a s e x i t i n g t h e p u r g e o u t l e t s 6 2 a b o v e t h e c o o l i n g

c o i l 2 8 i s a d r y g a s . T h i s d r y n i t r o g e n p u r g e g a s d i s p l a c e s

a m b i e n t a i r W h i c h c o u l d c o n t a i n W a t e r ) f r o m t h e s p a c e

a r o u n d t h e e x t e r i o r s u r f a c e o f t h e c o o l i n g c o i l t o r e d u c e t h e

p o s s i b i l i t y o f i c e f o r m i n g on h e c o i l . F u r t h e r m o r e , When h e

p r o c e s s o f F I G . 2 i s p e r f o r m e d , t h e p u r g e t y p i c a l l y c o n t i n u e s

u n t i l a s u ? i c i e n t amount o f d r y n i t r o g e n p u r g e g a s i s i n t r o

duced o t h e chamber o d i s p l a c e any m o i s t a i r i n t h e c h a m b e r .

T o p r e v e n t p u r g e g a s t h a t i s s u b s t a n t i a l l y c o l de r t h a n t h e

d e s i r e d s t o r a g e chamber e m p e r a t u r e o f t h e f r e e Z e r from i s

c h a r g i n g i n t o t h e c h a m b e r 1 4 , t h e c o n t r o l l e r 3 4 m o n i t o r s t h e

t e m p e r a t u r e o f t h e p u r g e g a s v i a a p u r g e g a s t e m p e r a t u r e

s e n s o r 6 4 . W hen h e t e m p e r a t u r e o f t h e p u r g e g a s i n d i c a t e d

a s TP i n d e c i s i o n b l o c k 6 6 o f F I G . 2 ) t r a v e l i n g t h r o u g h p u r g e

l i n e 54 i s c o o l e d t o t h e m i ni m u m d e s i r e d t e m p e r a t u r e o f t h e

s t o r a g e chamber of h e f r e e Z e r i n d i c a t e d a s T M Z - n i n d e c i s i o n

b l o c k 6 6 o f F I G . 2 ) , t h e p u r g e g a s v a l v e 4 6 i s c l o s e d by t h ec o n t r o l l e r 3 4 , a s i n d i c a t e d a t 72 i n F I G . 2 .

W h en t h e p u r g e g a s v a l v e 4 6 i s c l o s e d , t h e c o o l i n g g a s

e x h a u s t v a l v e 5 6 i s o p e n e d by t h e c o n t r o l l e r 3 4 , a s i n d i c a t e d

a t 7 3 i n F I G . 2 , t o v e n t n i t r o g e n g a s from t h e c o o l i n g c o i l

e x t e r n a l t o t h e f r e e Z e r v i a t h e e x h a u s t l i n e 74 and x h a u s t v e n t

7 6 . As l o n g a s t h e c o o l i n g c o i l 28 s a t a t e m p e r a t u r e l e s s t h a n

t h a t o f t h e g a s i n s i d e o f t h e s t o r a g e chamber 1 4 , c o n v e c t i o n

c o o l i n g W i l l o c c u r .

The o n t r o l l e r 34 m o n i t o r s t h e e x h a u s t g a s t e m p e r a t u r e v i a

an e x h a u s t g a s t e m p e r a t u r e s e n s o r 8 2 . When h e t e m p e r a t u r e

o f t h e n i t r o g e n e x h a u s t g a s ?oWing t h r o u g h e x i t l i n e 5 2 a n d

e x h a u s t l i n e 74 i n d i c a t e d a s T i n d e c i s i o n block 78 of I G .

2 ) c o o l s t o a t e m p e r a t u r e a p p r o x i m a t e l y 1 0 ° C . t o 2 0 ° C .

beloW h e minimu m d e s i r e d s t o r a g e chamber e m p e r a t u r e o f

t h e s t o r a g e chamber i n d i c a t e d a s T m l - n - X i n d e c i s i o n b l o c k

7 8 o f F I G . 2 ) , t h e e x h a u s t v a l v e 5 6 i s c l o s e d by h e c o n t r o l l e r ,a s i n d i c a t e d a t 84 i n F I G . 2 , s o t h a t t h e How o f l i q u i d n i t r o g e n

i n t o t h e c o o l i n g c o i l i s p a u s e d . The n i t r o g e n ( l i q u i d o r g a s

e o u s ) i n t h e c o o l i n g c o i l t h e n a b s o r b s h e a t f r o m t h e c h a m b e r

and expands o r e v a p o r a t e s s o t h a t no-?oW c o o l i n g i s accom

p l i s h e d . W h i l e t h e p r e d e t e r m i n e d amount X b o v e a n d i n

d e c i s i o n b l o c k 7 8 o f F I G . 2 i s p r e f e r a b l y a p p r o x i m a t e l y 1 0 °

C . t o 2 0 ° C . , a l t e r n a t i v e t e m p e r a t u r e amounts may be used

i n s t e a d .

The x h a u s t g a s t e m p e r a t u r e s e n s o r 82 s p o s i t i o n e d e x t e r

n a l t o t h e f r e e Z e r . As r e s u l t , i t i s Warmed by m b i e n t e x t e r n a l

a i r W h i l e t h e r e i s no How h r o u g h t h e c o o l i n g c o i l 2 8 . Once h e

e x h a u s t g a s t e m p e r a t u r e s e n s o r d e t e c t s t h a t t h e g a s W i t h i n l i n e

5 2 h a s Warmed b o v e t h e m a x i m u m e s i r e d s t o r a g e chamber

20

25

30

35

40

45

50

55

60

6 5

4

t e m p e r a t u r e i n d i c a t e d a s T max i n d e c i s i o n b l o c k 86 of I G .

2 ) , t h e e x h a u s t v a l v e 5 6 i s a g a i n o p e n e d b y t h e c o n t r o l l e r .As i n d i c a t e d by d e c i s i o n b l o c k 9 0 o f F I G . 2 , t h e e x h a u s t

v a l v e 5 6 i s c y c l e d i n a c c o r d a n c e W i t h t h e a b o v e u n t i l t h e

f r e e Z e r s t o r a g e chamber 1 4 c o o l s t o t h e m i ni m u m d e s i r e d

t e m p e r a t u r e a s measured by a chamber t e m p e r a t u r e s e n s o r

9 2 . At t h a t t i m e , a s i n d i c a t e d a t d e c i s i o n b l o c k 9 4 , a l l v a l v e sa r e c l o s e d and t h e c o n t r o l l e r s i m p l y m o n i t o r s t h e s t o r a g e

c h a m b e r t e m p e r a t u r e .

As i n d i c a t e d by e c i s i o n b l o c k 9 6 , When h e st o r a g e cham

b e r t e m p e r a t u r e o f t h e s t o r a g e chamber a g a i n Warms t o t h e

m a x i m u m d e s i r e d t e m p e r a t u r e , a s measured by t h e chamber

t e m p e r a t u r e s e n s o r 9 2 , t h e b y p a s s v a l v e 4 2 i s a g a i n o p e n e d b y

t h e c o n t r o l l e r a n d t h e p r o c e s s o f F I G . 2 b e g i n s a g a i n .

The f r e e Z e r of FIGS. 1 and 2 t h e r e f o r e removes h e a t f r o m

t h e s t o r a g e c h a m b e r b y v a p o r i Z i n g t h e l i q u i d n i t r o g e n i n t h ec o o l i n g c o i l a n d t h e n v e n t i n g t h e g a s o u t s i d e o f t h e f r e e Z e r ,

and u t s i d e o f t h e r o o m i t h i n Which h e f r e e Z e r i s l o c a t e d , i f

d e s i r e d . The a s c r e a t e d b y v a p o r i z i n g t h e l i q u i d n i t r o g e n c a n

o n l y b e Warmed t o t h e t e m p e r a t u r e o f t h e f r e e Z e r s t o r a g e

chamber i n s t e a d of above ambient a s i s t h e c a s e With t h e

r e f r i g e r a n t o f a t y p i c a l p r i o r a r t m e c h a n i c a l f r e e Z e r . As ar e s u l t , no h e a t i s added o t h e r o o m i t h i n Which h e f r e e Z e r

i s l o c a t e d t o i n c r e a s e t h e a i r c o n d i t i o n i n g r e q u i r e d f o r t h e

room.

The f r e e Z e r o f FIGS. 1 and 2 a l s o a l l o W s f o r c o n t r o l o f t h e

f r e e Z e r t e m p e r a t u r e , n o t p o s s i b l e W i t h t y p i c a l p r i o r a r t l i q u i dc r y o g e n f r e e Z e r s , W i t h o u t t h e d i s a d v a n t a g e s o f a m e c h a n i c a l

f r e e Z e r . I n a d d i t i o n , t h e f r e e Z e r o f F I G S . 1 and 2 p r e v e n t s t h e

s t o r e d p r o d u c t f r o m m a k i n g c o n t a c t W i t h a n d / o r b e i n g s u b

m e r g e d W i t h i n t h e l i q u i d c r y o g e n b y r e m o v i n g t h e l i q u i dc r y o g e n from t h e s t o r a g e chamber o f t h e f r e e Z e r .

The f r e e Z e r o f FIGS. 1 and 2 a l s o e l i m i n a t e s t h e mechani

c a l r e f r i g e r a t i o n c o m p o n e n t s u s e d b y t y p i c a l p r i o r a r tm e c h a n i c a l f r e e Z e r s and t h u s t h e a s s o c i a t e d l a r g e e l e c t r i c a l

p o W e r r e q u i r e m e n t s . M i n i m a l p o W e r i s r e q u i r e d b y t h e

f r e e Z e r o f FIGS. 1 and t o o p e r a t e t h e c o n t r o l l e r t h a t m o n i t o r s

and c o n t r o l s t h e f r e e Z e r and t h e a s s o c i a t e d s o l e n o i d v a l v e s

r e q u i r e d f o r o p e r a t i o n .F u r t h e r m o r e , i n t h e e v e n t o f a poWer a i l u r e , t h e f r e e Z e r o f

FIGS. 1 and 2 i s n o t i m m e d i a t e l y e f f e c t e d . S i n c e t h e f r e e Z e r

i n c o r p o r a t e s a v a c u u m - i n s u l a t e d s t o r a g e c h a m b e r , t h e s t o r

a g e chamber e m p e r a t u r e i s m a i n t a i n e d o v e r a l o n g e r p e r i o d

o f t i m e , t h u s r e q u i r i n g i n f r e q u e n t c o o l i n g c y c l e s a s o p p o s e d

t o t h e c o n t i n u o u s c o o l i n g r e q u i r e d b y t y p i c a l p r i o r a r tm e c h a n i c a l f r e e Z e r s . T h i s p r o v i d e s s u ? i c i e n t t i m e t o a d d r e s s

poWer a i l u r e i s s u e s b e f o r e t h e s t o r a g e t e m p e r a t u r e i n s i d e t h e

f r e e Z e r i s e f f e c t e d .

While t h e p r e f e r r e d embodiments o f t h e i n v e n t i o n h a v e

been shoWn n d d e s c r i b e d , i t W i l l b e a p p a r e n t t o t h o s e s k i l l e d

i n t h e a r t t h a t c h a n g e s and o d i ? c a t i o n s may e made h e r e i n

W i t h o u t d e p a r t i n g f r o m t h e s p i r i t o f h e i n v e n t i o n , t h e s c o p e o f

W h i c h i s d e ? n e d b y t h e a p p e n d e d c l a i m s .

What s c l a i m e d i s :

1 . A r e e Z e r f o r u s i n g l i q u i d cryogen a s a r e f r i g e r a n t c o m

p r i s i n g :a ) a n i n n e r v e s s e l d e ? n i n g a s t o r a g e c h a m b e r ;

b ) a n o u t e r j a c k e t g e n e r a l l y s u r r o u n d i n g t h e i n n e r v e s s e l s o

t h a t an i n s u l a t i o n s p a c e i s de?ned h e r e b e t W e e n ;

c ) a h e a t e x c h a n g e r p o s i t i o n e d i n t h e s t o r a g e c h a m b e r , s a i dh e a t e x c h a n g e r h a v i n g a n o u t l e t and a n i n l e t a d a p t e d t o

c o m m u n i c a t e W i t h a s u p p l y o f t h e l i q u i d c r y o g e n r e f r i g

e r a n t s o t h a t t h e l i q u i d c r y o gen r e f r i g e r a n t may ? o W

t h r o u g h t h e h e a t e x c h a n g e r t o c o o l t h e s t o r a g e c h a m b e r

W h i l e b e i n g v a p o r i Z e d ;

8/13/2019 Us 8534079

http://slidepdf.com/reader/full/us-8534079 6/7

US 8 , 5 3 4 , 0 7 9 B2

5

d ) a p u r g e l i n e i n communication i t h t h e o u t l e t o f h e h e a t

e x c h a n g e r , s a i d p u r g e l i n e i n c l u d i n g a p u r g e o u t l e t p o s i

t i o n e d a d j a c e n t t o a n e x t e r i o r o f t h e h e a t e x c h a n g e r ;

e ) a p u r g e v a l v e p o s i t i on e d W i t h i n t h e p u r g e l i n e s o t h a t t h e

v a p o r i z e d l i q u i d c r y o g e n f r o m t h e h e a t e x c h a n g e r may

b e s e l e c t i v e l y d i r e c t e d t o t h e e x t e r i o r o f t h e h e a t

exchanger t o r e d u c e i c e f o r m a t i o n o n t h e h e a t

e x c h a n g e r ;f ) a n e x h a u s t l i n e i n communication W i t h t h e o u t l e t o f t h e

h e a t e x c h a n g e r a n d t h e p u r g e l i n e ;

g ) t h e e x h a u s t l i n e h a v i n g a n e x h a u s t v e n t ;

h) a n e x h a u s t v a l v e p o s i t i on e d W i t h i n t h e e x h a u s t l i n e ;

i ) a f e e d l i n e i n communication W i t h t h e i n l e t o f t h e h e a t

e x c h a n g e r a n d a d a p t e d t o c o m m u n i c a t e W i t h t h e s u p p l y

o f l i q u i d c r y o g e n ;

j ) a s b y p a s s l i n e i n c o m m u n i c a t i o n W i t h t h e f e e d l i n e ;

k ) a b y p a s s v a l v e p o s i t i o n e d i n t h e b y p a s s l i n e ;1 ) a f e e d t e m p e r a t u r e s e n s o r i n communication W i t h t h e

f e e d l i n e ;m ) a purge g a s t e m p e r a t u r e s e n s o r i n communication With

t h e p u r g e l i n e ;n ) an e x h a u s t g a s t e m p e r a t u r e s e n s o r i n communication

W i t h t h e e x h a u s t l i n e ;0 ) a chamber t e m p e r a t u r e s e n s o r i n communication W i t h

t h e s t o r a g e c h a m b e r ;

p ) a c o n t r o l l e r i n communication i t h t h e f e e d , p u r g e g a s ,

e x h a u s t g a s and chamber t e m p e r a t u r e s e n s o r s and t h e

b y p a s s , p u r g e a n d e x h a u s t v a l v e s , s a i d c o n t r o l l e r p r o

grammed o :

i . open t h e b y p a s s v a l v e When a t e m p e r a t u r e o f g a s

?oWing h r o u g h t h e f e e d l i n e i s h i g h e r t h a n a t e m p e r a

t u r e o f t h e s t o r a g e c h a m b e r ;

i i . c l o s e t h e b y p a s s v a l v e When t h e t e m p e r a t u r e o f g a s

?oWing t h r o u g h t h e f e e d l i n e i s l o W e r t h a n t h e tem

p e r a t u r e o f t h e s t o r a g e c h a m b e r ;

i i i . open t h e p u r g e v a l v e and c l o s e t h e e x h a u s t v a l v e

When t e m p e r a t u r e o f g a s ?oWing h r o u g h t h e p u r g e

l i n e i s g r e a t e r t h a n a m i ni m u m e s i r e d t e m p e r a t u r e o ft h e s t o r a g e c h a m b e r ;

i v . c l o s e t h e p u r g e v a l v e and open t h e e x h a u s t v a l v e

When t h e t e m p e r a t u r e o f g a s ? o W i n g t h r o u g h t h e

p u r g e l i n e i s l o W e r t h a n t h e m i ni m u m d e s i r e d tem

p e r a t u r e o f t h e s t o r a g e c h a m b e r ;

v . c l o s e t h e e x h a u s t v a l v e When a t e m p e r a t u r e of g a s

?oWing t h r o u g h t h e e x h a u s t l i n e i s l o W e r t h a n t h e

minimum e s i r e d t e m p e r a t u r e o f h e s t o r a g e chamber

b y a p r e d e t e r m i n e d a m o u n t ; a n d

v i . c l o s e a l l v a l v e s When a t e m p e r a t u r e o f t h e s t o r a g e

chamber s l e s s t h a n t h e minimu m d e s i r e d t e m p e r a

t u r e .

2 . The f r e e z e r o f c l a i m 1 W h e r e i n t h e p r e d e t e r m i n e d

amount o f p ) v i s a p p r o x i m a t e l y 1 0 ° C .

3 . The f r e e z e r o f c l a i m 1 W h e r e i n t h e h e a t e x c h a n g e r i s a

c o o l i n g c o i l .4 . The f r e e z e r o f c l a i m 1 W h e r e i n t h e p u r g e o u t l e t i s p o s i

t i o n e d o v e r t h e h e a t e x c h a n g e r .

5 . The f r e e z e r o f c l a i m 1 W h e r e i n t h e l i q u i d c r y o g e n r e f r i g

e r a n t i s l i q u i d n i t r o g e n .6 . The f r e e z e r of l a i m 1 Wherein t h e i n s u l a t i o n s p a c e i s a

vacuum n s u l a t i o n s p a c e .

7 . The f r e e z e r o f c l a i m 1 f u r t h e r comprising an a c c e s s

o p e n i n g f o r m e d t h r o u g h t h e i n n e r v e s s e l a n d t h e o u t e r j a c k e t

a n d a l i d f o r r e m o v a b l y c l o s i n g t h e a c c e s s o p e n i n g .

8 . The f r e e z e r o f c l a i m 7 f u r t h e r c o m p r i s i n g a r o t a t i n g t r a y

p o s i t i o n e d W i t h i n t h e s t o r a g e c h a m b e r .

9 . A r e e z e r f o r u s i n g l i q u i d cryogen a s a r e f r i g e r a n t c o m

p r i s i n g :

20

25

30

35

40

45

50

55

60

6 5

6

a ) a n i n n e r v e s s e l d e ? n i n g a s t o r a g e c h a m b e r ;

b ) a n o u t e r j a c k e t g e n e r a l l y s u r r o u n d i n g t h e i n n e r v e s s e l s o

t h a t an i n s u l a t i o n s p a c e i s de?ned h e r e b e t W e e n ;

c ) a h e a t e x c h a n g e r p o s i t i o n e d i n t h e s t o r a g e c h a m b e r , s a i dh e a t e x c h a n g e r h a v i n g a n o u t l e t and a n i n l e t a d a p t e d t o

c o m m u n i c a t e W i t h a s u p p l y o f t h e l i q u i d c r y o g e n r e f r i g

e r a n t s o t h a t t h e l i q u i d c r y o g e n r e f r i g e r a n t m ay ? o Wt h r o u g h t h e h e a t e x c h a n g e r t o c o o l t h e s t o r a g e c h a m b e r

W h i l e b e i n g v a p o r i z e d ;d ) a p u r g e hue i n communication i t h t h e o u t l e t o f h e h e a t

e x c h a n g e r , s a i d p u r g e l i n e i n c l u d i n g a p u r g e o u t l e t p o s i

t i o n e d a d j a c e n t t o a n e x t e r i o r o f t h e h e a t e x c h a n g e r ;

e ) a p u r g e v a l v e p o s i t i o n e d W i t h i n t h e p u r g e l i n e s o t h a t t h e

v a p o r i z e d l i q u i d c r y o g e n f r o m t h e h e a t e x c h a n g e r may

b e s e l e c t i v e l y d i r e c t e d t o t h e e x t e r i o r o f t h e h e a t

exchanger t o r e d u c e i c e f o r m a t i o n on t h e h e a t

e x c h a n g e r ;f ) a n e x h a u s t l i n e i n communication W i t h t h e o u t l e t o f t h e

h e a t e x c h a n g e r a n d t h e p u r g e l i n e ;

g ) t h e e x h a u s t l i n e h a v i n g a n e x h a u s t v e n t ;

h ) a n e x h a u s t v a l v e p o s i t i on e d W i t h i n t h e e x h a u s t l i n e ;

i ) a purge g a s t e m p e r a t u r e s e n s o r i n communication W i t h

t h e p u r g e l i n e ;j ) an e x h a u s t g a s t e m p e r a t u r e s e n s o r i n communication

W i t h t h e e x h a u s t l i n e ;

k ) a chamber t e m p e r a t u r e s e n s o r i n communication W i t h

t h e s t o r a g e c h a m b e r ;

1 ) a c o n t r o l l e r i n communication W i t h t h e p u r g e g a s ,

e x h a u s t g a s and chamber t e m p e r a t u r e s e n s o r s and t h e

p u r g e a n d e x h a u s t v a l v e s , s a i d c o n t r o ll e r programmed

t o :

i . open h e p u r g e v a l v e and l o s e t h e e x h a u s t v a l v e When

a t e m p e r a t u r e o f g a s ?oWing h r o u g h t h e p u r g e l i n e i s

g r e a t e r t h a n a m i ni m u m d e s i r e d t e m p e r a t u r e o f t h e

s t o r a g e c h a m b e r ;i i . c l o s e t h e p u r g e v a l v e and open h e e x h a u s t v a l v e When

t h e t e m p e r a t u r e o f g a s ? o W i n g t h r o u g h t h e p u r g e l i n ei s l o W e r t h a n t h e minimu m e s i r e d t e m p e r a t u r e o f h e

s t o r a g e c h a m b e r ,i i i . c l o s e t h e e x h a u s t v a l v e W hen a t e m p e r a t u r e of g a s

?oWing t h r o u g h t h e e x h a u s t l i n e i s l o W e r t h a n t h e

minimum e s i r e d t e m p e r a t u r e o f h e s t o r a g e chamber

b y a p r e d e t e r m i n e d a m o u n t ; a n d

i v . c l o s e a l l v a l v e s When a t e m p e r a t u r e o f t h e s t o r a g e

chamber s l e s s t h a n t h e minimu m d e s i r e d t e m p e r a

t u r e .

1 0 . The f r e e z e r o f c l a i m 9 W h e r e i n t h e p r e d e t e r m i n e d

amount o f l ) i i i i s a p p r o x i m a t e l y 1 0 0 C . t o 2 0 0 C .

1 1 . The f r e e z e r o f c l a i m 9 Wherein h e h e a t e x c h a n g e r i s a

c o o l i n g c o i l .1 2 . The f r e e z e r o f c l a i m 9 Wherein t h e p u r g e o u t l e t i s

p o s i t i o n e d o v e r t h e h e a t e x c h a n g e r .

1 3 . The f r e e z e r o f c l a i m 9 W h e r e i n t h e l i q u i d c r y o g e n

r e f r i g e r a n t i s l i q u i d n i t r o g e n .1 4 . The f r e e z e r o f c l a i m 9 Wherein h e i n s u l a t i o n s p a c e i s a

vacuum n s u l a t i o n s p a c e .

1 5 . The f r e e z e r of c l a i m 9 f u r t h e r comprising an a c c e s s

o p e n i n g f o r m e d t h r o u g h t h e i n n e r v e s s e l a n d t h e o u t e r j a c k e t

a n d a l i d f o r r e m o v a b l y c l o s i n g t h e a c c e s s o p e n i n g .

1 6 . The f r e e z e r o f c l a i m 1 5 f u r t h e r c o m p r i s i n g a r o t a t i n g

t r a y p o s i t i o n e d W i t h i n t h e s t o r a g e c h a m b e r .

1 7 . A r e e z e r c o m p r i s i n g :

a ) a n i n n e r v e s s e l d e ? n i n g a s t o r a g e c h a m b e r ;

b ) a n o u t e r j a c k e t g e n e r a l l y s u r r o u n d i n g t h e i n n e r v e s s e l s o

t h a t an i n s u l a t i o n s p a c e i s de?ned h e r e b e t W e e n ;

c ) a s u p p l y o f l i q u i d c r y o g e n r e f r i g e r a n t ;

8/13/2019 Us 8534079

http://slidepdf.com/reader/full/us-8534079 7/7

US 8 , 5 3 4 , 0 7 9 B2

7

d ) a h e a t e x c h a n g e r p o s i t i o n e d i n t h e s t o r a g e c h a m b e r , s a i d

h e a t exchanger having an o u t l e t and an i n l e t i n commu

n i c a t i o n W i t h t h e s u p p l y o f h e l i q u i d c r y o g e n e f r i g e r a n t

s o t h a t t h e l i q u i d c r y o g e n r e f r i g e r a n t s e l e c t i v e l y ?oWs

t h r o u g h t h e h e a t e x c h a n g e r t o c o o l t h e s t o r a g e c h a m b e r

W h i l e b e i n g v a p o r i z e d ;

e ) a p u r g e l i n e i n communication i t h t h e o u t l e t o f h e h e a te x c h a n g e r , s a i d p u r g e l i n e i n c l u d i n g a p u r g e o u t l e t p o s i

t i o n e d a d j a c e n t t o a n e x t e r i o r o f t h e h e a t e x c h a n g e r ; and

f ) a p u r g e v a l v e p o s i t io n e d W i t h i n t h e p u r g e l i n e s o t h a t t h e

v a p o r i z e d l i q u i d c r y o g e n f r o m t h e h e a t e x c h a n g e r i s

s e l e c t i v e l y d i r e c t e d t o t h e e x t e r i o r o f t h e h e a t e x c h a n g e r

t o r e d u c e i c e f o r m a t i o n o n h e h e a t e x c h a n g e r ;

g ) an e x h a u s t l i n e i n communication W i t h t h e o u t l e t o f t h e

h e a t e x c h a n g e r a n d t h e p u r g e l i n e ;

h ) t h e e x h a u s t l i n e h a v i n g a n e x h a u s t v e n t ;

i ) a n e x h a u s t v a l v e p o s i t i o n e d W i t h in t h e e x h a u s t l i n e ;

j ) a f e e d l i n e i n communication W i t h t h e i n l e t o f t h e h e a t

e x c h a n g e r a n d t h e s u p p l y o f l i q u i d c r y o g e n ;

k ) a b y p a s s l i n e i n c o m m u n i c a t i o n W i t h t h e f e e d l i n e ;

1 ) a b y p a s s v a l v e p o s i t i o n e d i n t h e b y p a s s l i n e ;

m ) a f e e d t e m p e r a t u r e s e n s o r i n communication W i t h t h ef e e d l i n e ;

n ) a purge g a s t e m p e r a t u r e s e n s o r i n communication With

t h e p u r g e l i n e ;0 ) an e x h a u s t g a s t e m p e r a t u r e s e n s o r i n communication

W i t h t h e e x h a u s t l i n e ;p ) a chamber t e m p e r a t u r e s e n s o r i n communication W i t h

t h e s t o r a g e c h a m b e r ;

q ) a c o n t r o l l e r i n communication i t h t h e f e e d , p u r g e g a s ,

e x h a u s t g a s and chamber t e m p e r a t u r e s e n s o r s and t h e

b y p a s s , p u r g e a n d e x h a u s t v a l v e s , s a i d c o n t r o l l e r p r o

grammed o :

i . open t h e b y p a s s v a l v e When a t e m p e r a t u r e o f g a s

?oWing h r o u g h t h e f e e d l i n e i s h i g he r t h a n a t e m p e r a

t u r e o f t h e s t o r a g e c h a m b e r ;

i i . c l o s e t h e b y p a s s v a l v e When t h e t e m p e r a t u r e o f g a s

?oWing t h r o u g h t h e f e e d l i n e i s l o W e r t h a n t h e tem

p e r a t u r e o f t h e s t o r a g e c h a m b e r ;

i i i . open t h e p u r g e v a l v e and c l o s e t h e e x h a u s t v a l v e

When t e m p e r a t u r e o f g a s ?oWing h r o u g h t h e p u r g e

l i n e i s g r e a t e r t h a n a m i ni m u m e s i r e d t e m p e r a t u r e o f

t h e s t o r a g e c h a m b e r ;

i v . c l o s e t h e p u r g e v a l v e and open t h e e x h a u s t v a l v e

When t h e t e m p e r a t u r e o f g a s ? o W i n g t h r o u g h t h e

p u r g e l i n e i s l o W e r t h a n t h e m i ni m u m d e s i r e d tem

p e r a t u r e o f t h e s t o r a g e c h a m b e r ;

v . c l o s e t h e e x h a u s t v a l v e When a t e m p e r a t u r e of g a s

?oWing t h r o u g h t h e e x h a u s t l i n e i s l o W e r t h a n t h e

minimum e s i r e d t e m p e r a t u r e o f h e s t o r a g e chamber

b y a p r e d e t e r m i n e d a m o u n t ; a n d

v i . c l o s e a l l v a l v e s When a t e m p e r a t u r e o f t h e s t o r a g e

chamber s l e s s t h a n t h e minimu m d e s i r e d t e m p e r at u r e .

1 8 . The f r e e z e r o f c l a i m 1 7 W h e r e i n t h e p r e d e t e r m i n e d

amount o f q ) v i s a p p r o x i m a t e l y 1 0 ° C . t o 2 0 0 C .

20

25

30

35

40

45

50

55

8

1 9 . The f r e e z e r o f c l a i m 1 7 W h e r e i n t h e s u p p l y o f l i q u i d

c r y o g e n r e f r i g e r a n t i n c l u d e s a p r e s s u r i z e d c o n t a i n e r c o n t a i n

i n g t h e l i q u i d c r y o g e n r e f r i g e r a n t .2 0 . The f r e e z e r o f c l a i m 1 7 W h e r e i n t h e s u p p l y o f l i q u i d

c r y o g e n r e f r i g e r a n t i n c l u d e s a c o n t a i n e r c o n t a i n i n g t h e l i q u i d

cryogen and p u m p i n c i r c u i t betWeen h e c o n t a i n e r and h e

h e a t e x c h a n g e r i n l e t .

2 1 . A r e e z e r c o m p r i s i n g :a ) a n i n n e r v e s s e l d e ? n i n g a s t o r a g e c h a m b e r ;

b ) a n o u t e r j a c k e t g e n e r a l l y s u r r o u n d i n g t h e i n n e r v e s s e l s o

t h a t an i n s u l a t i o n s p a c e i s de?ned h e r e b e t W e e n ;

c ) a s u p p l y o f l i q u i d c r y o g e n r e f r i g e r a n t ;d ) a h e a t e x c h a n g e r p o s i t i o n e d i n t h e s t o r a g e c h a m b e r , s a i d

h e a t exchanger having an o u t l e t and an i n l e t i n commu

n i c a t i o n W i t h t h e s u p p l y o f h e l i q u i d c r y o g e n e f r i g e r a n ts o t h a t t h e l i q u i d c r y o g e n r e f r i g e r a n t s e l e c t i v e l y ?oWs

t h r o u g h t h e h e a t e x c h a n g e r t o c o o l t h e s t o r a g e c h a m b e r

W h i l e b e i n g v a p o r i z e d ;e ) a p u r g e l i n e i n communication i t h t h e o u t l e t o f h e h e a t

e x c h a n g e r , s a i d p u r g e l i n e i n c l u d i n g a p u r g e o u t l e t p o s i

t i o n e d a d j a c e n t t o a n e x t e r i o r o f t h e h e a t e x c h a n g e r ;

f ) a p u r g e v a l v e p o s i t i o n e d W i t hi n t h e p u r g e l i n e s o t h a t t h e

v a p o r i z e d l i q u i d c r y o g e n f r o m t h e h e a t e x c h a n g e r i s

s e l e c t i v e l y d i r e c t e d t o t h e e x t e r i o r o f t h e h e a t e x c h a n g e r

t o r e d u c e i c e f o r m a t i o n o n h e h e a t e x c h a n g e r ;

g ) an e x h a u s t l i n e i n communication W i t h t h e o u t l e t o f t h e

h e a t e x c h a n g e r a n d t h e p u r g e l i n e ;h ) t h e e x h a u s t l i n e h a v i n g a n e x h a u s t v e n t ;

i ) a n e x h a u s t v a l v e p o s i t i on e d W i t h i n t h e e x h a u s t l i n e ;

j ) a purge g a s t e m p e r a t u r e s e n s o r i n communication W i t h

t h e p u r g e l i n e ;k ) an e x h a u s t g a s t e m p e r a t u r e s e n s o r i n communication

W i t h t h e e x h a u s t l i n e ;

1 ) a chamber t e m p e r a t u r e s e n s o r i n communication W i t h

t h e s t o r a g e c h a m b e r ;

m ) a c o n t r o l l e r i n communication W i t h t h e p u r g e g a s ,

e x h a u s t g a s and chamber t e m p e r a t u r e s e n s o r s and t h e

p u r g e a n d e x h a u s t v a l v e s , s a i d c o n t r o ll e r programmed

t o :

i . open h e p u r g e v a l v e and l o s e t h e e x h a u s t v a l v e When

a t e m p e r a t u r e o f g a s ?oWing h r o u g h t h e p u r g e l i n e i s

g r e a t e r t h a n a m i ni m u m d e s i r e d t e m p e r a t u r e o f t h e

s t o r a g e c h a m b e r ;i i . c l o s e t h e p u r g e v a l v e and open h e e x h a u s t v a l v e When

t h e t e m p e r a t u r e o f g a s ? o W i n g t h r o u g h t h e p u r g e l i n ei s l o W e r t h a n t h e minimu m e s i r e d t e m p e r a t u r e o f h e

s t o r a g e c h a m b e r ;i i i . c l o s e t h e e x h a u s t v a l v e W hen a t e m p e r a t u r e of g a s

?oWing t h r o u g h t h e e x h a u s t l i n e i s l o W e r t h a n t h e

minimum e s i r e d t e m p e r a t u r e o f h e s t o r a g e chamber

b y a p r e d e t e r m i n e d a m o u n t ; a n d

i v . c l o s e a l l v a l v e s When a t e m p e r a t u r e o f t h e s t o r a g e

chamber s l e s s t h a n t h e minimu m d e s i r e d t e m p e r a

t u r e .2 2 . The f r e e z e r o f c l a i m 2 1 W h e r e i n t h e p r e d e t e r m i n e d

amount o f m ) i i i i s a p p r o x i m a t e l y 1 0 ° C .

* * * * *