CN101460790A - 调节受控膨胀阀的系统与方法 - Google Patents
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Abstract
一种用制冷系统控制封闭体的温度下拉的方法,该制冷系统具有压缩机、排热热交换器、膨胀阀以及蒸发器,该方法包括使制冷剂循环通过制冷系统,感测该封闭体的参数,根据感测的参数确定期望的蒸发器压力,并依据该期望的蒸发器压力调节膨胀阀。
Description
技术领域
本发明总体上涉及制冷系统。更确切的,本发明涉及设置成在系统启动后改进温度下拉的跨临界制冷系统。
背景技术
在通常的使用循环制冷剂的制冷系统中,制冷剂循环通过特定的被制冷区域从而从该区域中去除热量。制冷剂以液体或者液体与蒸汽的饱和混合物的形式进入蒸发器,该液体由于从被制冷区域吸收热量而被蒸发(即,汽化成为纯蒸汽)。这个过程发生在稍微低于被制冷区域的温度的制冷剂温度,以便促进从该区域到制冷剂的热传递。通过蒸发器的制冷剂流通常被调整来使离开蒸发器的蒸汽温度保持比液体-蒸汽混合物的饱和温度高固定的裕度或“过热度”。这保证了完全足够的制冷剂被循环来匹配被制冷区域的热负荷。因为被制冷区域可能不需要持续的冷却,制冷系统可能被关闭一段时间,从而允许被制冷区域和制冷剂加热到或者临近环境温度。当被制冷区域再次需要冷却时,制冷系统被打开,并且制冷剂将最初在稍微低于环境温度的温度经历蒸发过程。随着被制冷区域的冷却,正在蒸发的制冷剂的温度会相应地降低,直到被制冷区域达到期望温度且系统再次稳定为止。把被制冷区域从系统关闭后的较热温度冷却到期望的较冷设定点温度的过程被称为“下拉”。
含氯的制冷剂因为其破坏臭氧的潜能而在世界上大多数地方被淘汰。氢氟碳化合物(HFC)已经被用作替代的制冷剂,但是这种制冷剂也具有高的全球变暖潜能。“自然”制冷剂(例如二氧化碳)最近被提出作为替代流体。不幸的是,使用这些自然制冷剂也有问题。特别的,二氧化碳具有低临界温度,这会导致在制冷系统的启动过程中蒸发器温度和压力高于临界点并且处在超临界区域中。当制冷剂处在高于临界温度的温度时,不存在分离的液相和汽相,因此正常的蒸发过程不能发生。当蒸发器温度是超临界温度时,不存在“过热度”,因此,流量调节装置不能正常运行。结果是,很难控制开始的下拉过程,而这个过程是使被制冷区域达到期望设定点温度和使制冷剂回到正常的亚临界过程所必需的过程。
因此,当以跨临界方式使用跨临界制冷剂(例如二氧化碳)来提供冷却时,就需要一种具有改进的下拉控制的制冷系统。
发明内容
本发明涉及用制冷系统控制被制冷封闭体的温度下拉的系统和方法,该制冷系统具有压缩机、排热热交换器、膨胀阀,以及蒸发器。该方法包括:使制冷剂循环通过制冷系统,感测封闭体的参数,根据感测的参数确定期望的蒸发器压力,并且依据期望的蒸发器压力调整膨胀阀。
附图说明
图1示出根据本发明所述的制冷系统的一个实施例。
图2是过程流程图,说明了实施根据本发明的温度下拉方法所执行的步骤。
图3示出如图1所示的制冷系统在系统启动后和应用温度下拉方法之前的压力与焓的关系曲线图。
图4示出在启动后并且第一次应用温度下拉方法后的压力与焓的关系曲线图。
图5示出在启动后并且第二次应用温度下拉方法后的压力与焓的关系曲线图。
图6示出在启动后并且在下拉后的稳态运行中的压力与焓的关系曲线图。
具体实施方式
图1示出制冷系统20的示意图,制冷系统20包括压缩机22,气体冷却器24,膨胀阀26,蒸发器28,蒸发器传感器30,封闭体传感器31,和阀控制器32。压缩机22可包括任何类型的压缩机,包括(但不限于):往复式,涡旋式,螺杆式,旋叶式,立叶式,变速式,全封闭式,和开放驱动式压缩机。
制冷系统20适用于需要冷源的任何场合,例如用在建筑和汽车的温度控制单元里。然而,制冷系统20将从类别上关于需要冷却的“封闭体”来进行描述。例如,该“封闭体”可能是建筑中的办公室区域,或者是冷藏类食品运输交通工具的食品贮存区域。
如图1所示,制冷剂路径34由制冷系统20中的不同部件连接构成。制冷剂路径34由点1,2,3,4限定的环路构成。在制冷系统20从非运行模式到运行的冷却模式的启动后,制冷剂首先在压缩机22中被压缩。制冷剂然后以高压和高焓离开压缩机22(点2),并且被引导通过气体冷却器24。制冷剂在气体冷却器24中丧失热量,然后以低焓和高压离开气体冷却器24(点3)。然后,离开气体冷却器24的制冷剂在膨胀阀26中被节流调速。膨胀阀26最好是电子膨胀阀(EXV)。在经过膨胀阀26中的膨胀过程后(点4),制冷剂被导向蒸发器28。在被蒸发器28加热后(点1),制冷剂再一次进入压缩机22,然后重复上述循环。
如图1所示,制冷系统20的蒸发器28被布置在表示需要冷却的区域的封闭体36中。循环部件38(例如风扇或者吹风器)被连接到封闭体36,并且设置成引导空气流40经过蒸发器28,以便冷却封闭体36的内部42。
在制冷系统20的初始启动中,蒸发器28的温度T1将会大约等于封闭体36的温度T2。特别的,如果制冷系统20已经在一段持续的时间内处在非运行模式,那么温度T1和T2很可能与封闭体36外面的环境空气温度基本上相等。当使用标准的HFC制冷剂时,不需要太多的关注蒸发器28的温度T1可能等于环境温度的情况,因为HFC制冷剂通常具有高临界温度。因此,使用HFC制冷剂的制冷系统倾向于运行在“亚临界”状态。由于在亚临界区域内的压力和温度之间的限定关系,在亚临界系统中相对容易控制系统运行和制冷量。
另一方面,当使用跨临界制冷剂(例如二氧化碳)时,蒸发器28的温度T1可能等于或者接近环境温度的情况是有问题的,因为二氧化碳有相对低的临界温度。二氧化碳的临界温度是大约87.8华氏度。在温暖的气候中,环境空气温度超过二氧化碳的临界温度是很常见的。当这种情况发生时,温度T1和T2可能超过临界温度,因此导致“超临界”蒸发器温度。如接下来将要仔细讨论的,为了在这种环境中实现蒸发器28和封闭体36之间有效的热传递,蒸发器28的温度T1必须降低到亚临界温度,即低于制冷剂临界温度的温度。如果在制冷系统20的运行过程中温度T1保持在超临界,系统将会具有最小的制冷量,因此将会很难或者不可能将封闭体36的温度下拉到低于环境温度很多。例如,当制冷系统20用于在封闭体36中运载易腐货物的冷藏型卡车时,这是特别有害的。在这个实施例中,关键在于制冷系统20能够在短时间内把封闭体36的温度T2下拉到低温,从而易腐货物不会腐败。然而,如果没有能力把蒸发器28的温度T1下拉到亚临界区域中,那么制冷系统20就几乎没有用作冷源的价值。本发明提供了在制冷系统运行于亚临界或者超临界循环时操作制冷系统以下拉封闭体温度的系统和方法。
在制冷系统20中,膨胀阀26,蒸发器传感器30,封闭体传感器31,和阀控制器32共同运作来保证充分的封闭体温度下拉,使得制冷系统20即使在运行在环境温度高于制冷剂的临界温度的环境中时也仍然适于用作冷源。制冷系统20的蒸发器传感器30连接到蒸发器28,并且被设置成感测蒸发器28内的参数,然后将对应于该参数的信号传送到阀控制器32。优选地,蒸发器传感器30感测的参数是蒸发器压力,但是也可以想到可被感测并用于推导压力的其他参数(例如温度)。类似的,制冷系统20的封闭体传感器31连接到封闭体36,并且被设置成感测封闭体36内的参数,例如温度,然后将对应于该参数的信号发送到阀控制器32。阀控制器32可使用例如蒸发器压力,封闭体温度和期望的封闭体温度设定点的组合来确定期望的蒸发器压力,该蒸发器压力将会使蒸发器温度降低到亚临界温度并使封闭体温度能够下拉到期望的温度设定点。
在本发明的一个实施例中,封闭体传感器31包括温度转换器,例如热电偶,RTD(电阻式温度检测器),或者热敏电阻。封闭体传感器31被设置成感测封闭体36的内部42内的温度,然后传送信号到阀控制器32。根据封闭体温度,阀控制器32确定对蒸发器压力所需的适当调节,以便达到蒸发器28和封闭体36之间必要的热传递并获得期望的封闭体设定点温度。
此外,在一个实施例中,膨胀阀26是电子膨胀阀(EXV),蒸发器传感器30包括嵌在蒸发器管道中的压力转换器来测量制冷剂压力。该压力转换器提供反馈信号到阀控制器32,阀控制器32相应地控制膨胀阀26的运动。EXV包括机械阀,该机械阀连接到步进电机来控制阀孔的打开和闭合。该步进电机根据需要通过打开或闭合阀孔来响应阀控制器输入。通常,压降是通过控制安置在膨胀阀26中的阀孔尺寸或流量限制来调节的。
对于蒸发器处在亚临界状态的稳态操作,蒸发器传感器30可另外包括温度转换器以便通过比较蒸发器28中的蒸汽温度和饱和压力来确定离开蒸发器28的制冷剂蒸汽的过热度。
图2是用制冷系统控制封闭体的温度下拉的方法50的过程流程图。为了举例,方法50将会参照图1中的制冷系统20来讨论。
方法50开始于步骤52,即:使制冷剂循环通过制冷系统,例如制冷系统20。方法50在步骤54继续,即:感测需要冷却的封闭体的参数。在本发明的一个实施例中,感测的参数是封闭体36的温度。接下来,在步骤56中,根据感测到的封闭体内的参数确定期望的蒸发器压力。任何使制冷系统20能够确定期望的蒸发器压力的参数或者参数的组合都在本发明的保护范围内。然后,在步骤58中,依据期望的蒸发器压力调节膨胀阀。在一个实施例中,调节膨胀阀26以把蒸发器压力从超临界压力降低到亚临界压力。在步骤58中调节膨胀阀后,在步骤60中例如利用蒸发器传感器30确定实际蒸发器压力。最后,在步骤62中,依据在步骤60中确定的实际蒸发器压力来调节膨胀阀。但必须注意的是,在一些情况中,像箭头64表示的,可能必须不断地或者以规定的时间间隔来执行步骤54-62,以便达到或保持期望的封闭体设定点温度。
在一些情况中,构成方法50的不同步骤可能以稍微不同的顺序执行。此外,一个或多个步骤可以被省略,而这不会偏离本发明的保护范围。例如,步骤60和62可被省略,从而方法50只基于感测封闭体参数而不基于实际蒸发器压力来调整膨胀阀。
通过执行方法50,在运行于亚临界或者跨临界循环的使用任何类型制冷剂的制冷系统中下拉封闭体温度是可能的。然而,方法50特别适于用在设置为运行在跨临界模式中的制冷系统中。如前面所讨论的,在热的环境温度中使用时,这些类型的系统通常运行在超临界状态。本发明的系统和方法即使在热的环境条件中也能够下拉封闭体温度。因此,本发明允许制冷系统即使运行在高于所使用的制冷剂的临界温度的环境中也能使蒸发器保持在亚临界状态。
图3示出在制冷系统20启动后并且在应用温度下拉方法50之前的压力与焓的关系曲线图。如图3中所示,制冷系统20被设置成循环二氧化碳。然而,应当理解的是,二氧化碳仅仅用于举例而不是限制的目的。此外,图3中的循环假设在制冷系统20中的热交换器是理想的并且蒸发器28中的压力是保持基本恒定的。
在图3中,蒸汽的圆顶线V由饱和液相线和饱和汽相线形成,定义了制冷剂沿制冷循环的各个点的状态。在蒸汽圆顶线V的下方,所有涉及液体和蒸汽的状态同时共存。蒸汽圆顶线V的最顶点是临界点P。临界点P被定义成饱和液体与饱和蒸汽共存的最高温度和压力。通常,压缩的液体位于蒸汽圆顶线V的左边,过热的蒸汽位于蒸汽圆顶线V的右边。当趋近临界点P时,液体和气体的性质变得相同。因此,在临界点上方只有一个相。特别的,在临界压力上方,物质不能被分成液相和汽相。
如图3所示,在蒸汽圆顶线V内,制冷剂的温度在特定压力下保持恒定。因此,在亚临界区域中的制冷剂的压力和温度是直接相关的。然而,在蒸汽圆顶线V外部,温度和压力之间没有特定的关系。例如,蒸发器28中的压力(在点4和1之间)保持在大约1200psia(磅/平方英寸,绝对压力),但是蒸发器28中的温度从蒸发器28入口处的大约85华氏度(点4)增加到出口处的大约100华氏度(点1)。因此,在蒸汽圆顶线V的亚临界区域外部,温度和压力之间的关系消失。
在图3中,制冷剂路径34是由点1,2,3和4定义的环。循环在主路径中开始于点1,此处表示在进入压缩机22之前的制冷剂是低压高焓的超临界流体。在压缩机22中压缩后,制冷剂以高压高焓离开压缩机22,如点2所示。然后,当制冷剂流过气体冷却器24时,焓减少,压力保持不变,制冷剂作为较冷的超临界流体离开。在离开气体冷却器24后,制冷剂在膨胀阀26里被节流调速,降低压力,如点4所示。最后,制冷剂被引导通过蒸发器28,制冷剂作为更高焓的超临界流体离开蒸发器28,如点1所示。如图3中所示,制冷循环的点1,2,3和4处于临界点P的上方。当制冷循环的每个点都位于制冷剂临界点的上方时,该循环被称为“超临界”循环。在该超临界区域中,液相和气相彼此不再能够清晰地区别开来,并且制冷剂在整个循环中保持为超临界流体。
在制冷系统中,单位容积制冷量,即总制冷量除以制冷剂质量流量得到的量,可以通常以蒸发线的长度表示在压力与焓的关系曲线图上。如图3所示,启动后的制冷系统20的单位容积制冷量被表示为从点4到点1的蒸发线L的长度。单位容积制冷量确定了在制冷系统与待冷却区域之间可能的热传递量。特别的,点1沿着蒸发线L的位置直接相关于点1处的温度,这个温度又大体与待冷却区域的温度成比例。注意到随着压力的升高,点1附近的恒温线弯向左侧。因此,对于给定的封闭体温度,随着压力的增加,当点1沿着恒定的封闭体温度等温线向左移动时,可能的最大单位容积制冷量减少。而且,对于给定的封闭体温度,压力的增加会导致蒸发器温度增加,从而减少封闭体和蒸发器之间可利用的温度差,以及减少制冷剂和封闭体之间的热传递。因此,出现对单位容积制冷量的不利影响。
在图3中,封闭体36的封闭体温度E1和封闭体36外部的空气的环境温度A是大约100华氏度。此外,在这个例子中,期望的封闭体36的温度设定点D是大约30华氏度。因此,为了使封闭体36冷却到期望的设定点D,制冷系统20必须有足够的制冷量。特别的,驱动蒸发器28和封闭体36之间的热传递的是蒸发器28和封闭体36之间的温度差ΔT1。如图3所示,温度差ΔT1在点4是大约15华氏度,然后迅速降低到点1处的大约0华氏度。由于温度差小,系统的制冷量也小。因此,在不用例如上述方法50调节膨胀阀26的情况下,将封闭体36内的温度下拉到期望的温度设定点D(特别是在短时间内)是很困难的。
图4示出在启动后并且第一次应用温度下拉方法50后的压力和焓的关系曲线图。如图4所示,对膨胀阀26的调整导致了蒸发器28的压力降低到蒸汽圆顶线V的下方,进入到蒸汽圆顶线的两相亚临界区中。特别的,蒸发器压力从大约1200psia降到大约700psia,而气体冷却器压力保持恒定在大约1600psia。在第一次应用方法50后,制冷循环的点2和点3保持在蒸汽圆顶线V的上方,而点1和点4现在位于蒸汽圆顶线V的下方。只要气体冷却器压力在蒸汽圆顶线的上方且蒸发器压力在蒸汽圆顶线下方,制冷循环就被称为“跨临界”循环。
在蒸汽圆顶线V的内部,蒸发器温度保持恒定。所以,在恒定的压力下,温度差ΔT2在这个区域内也保持恒定。因此,不像图3中即使在恒定的压力下也持续变化的温度差ΔT1,温度差ΔT2在蒸汽圆顶线V内总是可知的和恒定的。特别的,在蒸汽圆顶线V内,温度和压力是直接相关的。因此,在这个亚临界区域中,制冷剂的温度确定了压力,反之亦然。这种固定的关系允许精确控制蒸发器的温度和压力。因此,特定的蒸发器温度可通过将膨胀阀26调节到对应于该温度的蒸发器压力来获得。特别的,方法50允许制冷系统20持续不断的监测和控制蒸发器28和封闭体36之间的温度差,继而监测和控制系统的制冷量。
如上所述,调节由膨胀阀26导致的压降使蒸发器压力现在处于亚临界区域内的结果是增加的制冷量。这个增加量被表示为从点4到点1的蒸发线的长度。对增加的制冷量起作用的主要因素是在蒸发器出口温度时的焓的大幅增加。如图4所示,即使蒸发器出口温度保持一样,蒸发器制冷量的增加也超过了图3的超临界循环。另外,不只是制冷量增加,通过从温度和压力之间没有限定关系的超临界循环转换到温度和压力之间的关系可知的跨临界循环,控制制冷量的能力也被改进。
请注意,对于给定的封闭体温度进一步降低蒸发器压力可能不会必然地进一步增加制冷量,因为较低的压力也会降低在点1处返回到压缩机22的蒸汽的密度,从而降低循环制冷剂的总质量流量。蒸发器28中的最佳压力将会是增加的单位容积制冷量(如通过图3和4的压力-焓关系图的比较可见)与由点1处的较低蒸汽密度得到的较低的总质量流量之间的折衷。因此,阀控制器32必须由程序控制成对于给定的封闭体温度确定蒸发器28中的最佳压力,以便最大化所得到的制冷剂流的净制冷量。
如图4所示,在第一次应用方法50后,封闭体温度E2与环境空气温度A仍然是基本平衡的。这是由于蒸发器压力刚刚降低进入亚临界区域,而且还没有足够的时间让热从封闭体36传递到流过蒸发器28的制冷剂。然而,如在接下来的图中将会看到的,本发明的系统和方法将会随着时间的推移而使封闭体温度降低到期望的温度设定点D。
图5示出在第二次应用温度下拉方法50后的压力和焓的关系曲线图。如图5中所示,对膨胀阀26的控制调整已导致蒸发器28的压力降到蒸汽圆顶线V内的较低压力。特别的,蒸发器压力已经降到了大约550psia,而气体冷却器压力保持在大约1600psia。在第二次应用方法50后,制冷循环仍然运行在跨临界循环状态。然而,高压侧气体冷却器压力与低压侧蒸发器压力之间的压力差增加。
如图5中所示,封闭体温度E3从大约100华氏度降到了大约60华氏度。这个封闭体温度的降低是根据温度下拉方法50对膨胀阀26的控制调整的直接结果。如果不调整膨胀阀26来使蒸发器压力降低到两相流的区域中,那么在当前条件下就不可能实现封闭体温度的降低。
通过执行温度下拉方法50,制冷系统20已经能够下拉封闭体温度E3更接近大约为30华氏度的期望温度设定点D。然而,因为封闭体36的期望温度设定点D低于如图5中所示的封闭体温度E3,所以可能必须更进一步降低蒸发器压力,从而降低蒸发器温度以允许足够的热传递。如图6将要以图形表示的,这可通过再一次执行温度下拉方法50来完成。
重要的是请注意,从控制的观点看,当封闭体温度合理地低于制冷剂的临界温度时,监测封闭体温度和蒸发器温度就可以不再是必须的。根据蒸发器过热度对制冷剂的计量可足以控制系统运行。
图6示出最后稳态运行的系统的压力和焓的关系曲线图,其中,在合理短的时间段内应用下拉方法50后,封闭体温度E4与期望温度设定点D基本相等。特别的,封闭体36的温度已经通过膨胀阀26的控制调整而从图3中的环境温度A被下拉到图6中的期望温度设定点D。当封闭体温度达到并保持期望设定点温度时,制冷系统就被称作处于稳态运行。在稳态运行中,不再必须如前所述来控制膨胀阀26以使封闭体温度E4保持在期望温度设定点D。在稳态时,制冷系统20可通过应用类似于上面描述的方法50的方法而继续运行。然而,制冷系统20可替代地应用任意数量的其他装置和方法来控制在制冷系统20的稳态运行过程中的蒸发器温度。例如,制冷系统20可包括布置在蒸发器28的出口附近的附加传感器,该附加传感器被设置成感测流过出口的制冷剂温度,并根据该感测值控制蒸发器内的制冷剂温度。
虽然已经关于在达到稳态运行之前三次应用方法50描述了本发明,但是那些需要更多次或更少次应用方法50的实施例也在本发明保护范围之内。特别的,需要的应用次数取决于多个因素,包括期望的效率,下拉到设定点温度所需的时间,以及为了保持下拉过程中的有效性能所需要的蒸发器压力变化的大小。因此,为了举例而不是限制的目的而关于三次应用温度下拉方法50描述了本发明。
此外,应当了解,二氧化碳作为制冷剂仅仅是为了举例的目的。本发明的系统和方法可用于任意其它类型的制冷剂而不会偏离本发明的保护范围。
虽然已经关于优选实施例描述了本发明,但是所属领域的技术人员将会认识到可以从形式和细节上做出改变而不会偏离本发明的精神和范围。
Claims (20)
1.一种用制冷系统控制封闭体的温度下拉的方法,制冷系统具有压缩机,排热热交换器,膨胀阀以及蒸发器,所述方法包括:
使制冷剂循环通过制冷系统;
感测封闭体的参数;
根据感测到的参数确定期望的蒸发器压力;以及
依据期望的蒸发器压力调整膨胀阀。
2.如权利要求1所述的方法,其中封闭体的参数是温度。
3.如权利要求1所述的方法,进一步包括:
确定蒸发器内的实际蒸发器压力;以及
依据实际蒸发器压力调整膨胀阀。
4.如权利要求1所述的方法,其中制冷剂用于跨临界制冷循环。
5.如权利要求1所述的方法,其中制冷剂是二氧化碳。
6.如权利要求1所述的方法,其中依据期望的蒸发器压力调整膨胀阀的步骤把实际蒸发器压力从超临界压力降低到亚临界压力。
7.如权利要求1所述的方法,其中膨胀阀是电子膨胀阀。
8.一种用于冷却封闭体的制冷系统,包括:
用于将制冷剂压缩到气体冷却器压力的压缩机,其中气体冷却器压力是超临界压力;
用于冷却制冷剂的气体冷却器;
用于加热制冷剂的蒸发器,其中蒸发器具有蒸发器压力;
布置在气体冷却器和蒸发器之间且设置成把制冷剂的压力从超临界气体冷却器压力降低到期望的蒸发器压力的膨胀阀,其中期望的蒸发器压力是亚临界压力;以及
用于监测封闭体参数的传感器。
9.如权利要求8所述的制冷系统,其中制冷剂是二氧化碳。
10.如权利要求8所述的制冷系统,其中制冷剂用于跨临界制冷循环。
11.如权利要求8所述的制冷系统,其中封闭体参数是封闭体温度。
12.如权利要求8所述的制冷系统,其中传感器被设置成将表示封闭体参数的信号传送到阀控制器。
13.如权利要求12所述的制冷系统,其中阀控制器被设置成根据封闭体参数调整蒸发器压力。
14.如权利要求8所述的制冷系统,其中膨胀阀是电子膨胀阀。
15.一种操作具有压缩机,排热热交换器,膨胀阀,和蒸发器的制冷系统的方法,所述方法包括:
使制冷剂循环通过制冷系统;以及
根据所感测到的参数调整膨胀阀的阀孔来把蒸发器压力从超临界压力降低到亚临界压力。
16.如权利要求15所述的方法,其中所感测的参数是温度。
17.如权利要求15所述的方法,其中所感测的参数是压力。
18.如权利要求17所述的方法,其中调整膨胀阀的阀孔的步骤包括感测蒸发器压力,以及比较蒸发器压力与期望的压力。
19.如权利要求15所述的方法,其中制冷剂用于跨临界制冷循环。
20.如权利要求15所述的方法,其中阀控制器接收所感测的参数,并被设置成根据所感测的参数调节膨胀阀的阀孔。
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104321599A (zh) * | 2012-04-17 | 2015-01-28 | 丹佛斯公司 | 用于蒸气压缩系统的控制器和用于控制蒸气压缩系统的方法 |
CN109300802A (zh) * | 2017-07-25 | 2019-02-01 | 无尽电子有限公司 | 用于干燥晶片的装置及方法 |
CN113167484A (zh) * | 2018-12-07 | 2021-07-23 | 大金工业株式会社 | 空气调节器 |
Families Citing this family (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5198337B2 (ja) * | 2009-03-25 | 2013-05-15 | ホシザキ電機株式会社 | 自動製氷機 |
US8011191B2 (en) | 2009-09-30 | 2011-09-06 | Thermo Fisher Scientific (Asheville) Llc | Refrigeration system having a variable speed compressor |
EP2309213B1 (en) * | 2009-10-12 | 2013-05-01 | LG Electronics Inc. | Air conditioning system and method for controlling operation thereof |
CN102575890B (zh) | 2009-11-03 | 2015-08-26 | 开利公司 | 结合微通道热交换器的制冷剂系统的压力尖峰减小 |
US9335079B2 (en) * | 2009-11-25 | 2016-05-10 | Carrier Corporation | Low suction pressure protection for refrigerant vapor compression system |
US9989279B2 (en) * | 2010-04-29 | 2018-06-05 | Carrier Corporation | Refrigerant vapor compression system with intercooler |
US9970696B2 (en) | 2011-07-20 | 2018-05-15 | Thermo King Corporation | Defrost for transcritical vapor compression system |
FR2979419B1 (fr) * | 2011-08-30 | 2018-03-30 | Arkema France | Fluides de transfert de chaleur supercritiques a base de tetrafluoropropene |
DE102012102041B4 (de) * | 2012-03-09 | 2019-04-18 | Audi Ag | Vorrichtung und Verfahren zur Vereisungsvermeidungsregelung für Wärmepumpenverdampfer |
CN104661842A (zh) | 2012-09-20 | 2015-05-27 | 冷王公司 | 电动运输制冷系统 |
US9676484B2 (en) | 2013-03-14 | 2017-06-13 | Rolls-Royce North American Technologies, Inc. | Adaptive trans-critical carbon dioxide cooling systems |
US10132529B2 (en) | 2013-03-14 | 2018-11-20 | Rolls-Royce Corporation | Thermal management system controlling dynamic and steady state thermal loads |
EP2994385B1 (en) | 2013-03-14 | 2019-07-03 | Rolls-Royce Corporation | Adaptive trans-critical co2 cooling systems for aerospace applications |
US10302342B2 (en) | 2013-03-14 | 2019-05-28 | Rolls-Royce Corporation | Charge control system for trans-critical vapor cycle systems |
US9718553B2 (en) | 2013-03-14 | 2017-08-01 | Rolls-Royce North America Technologies, Inc. | Adaptive trans-critical CO2 cooling systems for aerospace applications |
US9657969B2 (en) | 2013-12-30 | 2017-05-23 | Rolls-Royce Corporation | Multi-evaporator trans-critical cooling systems |
DE102015010593B4 (de) | 2015-08-11 | 2018-12-06 | Audi Ag | Betriebsverfahren für eine Kälteanlage und zugehörige Kälteanlage |
EP3187796A1 (en) | 2015-12-28 | 2017-07-05 | Thermo King Corporation | Cascade heat transfer system |
US10982887B2 (en) * | 2018-11-20 | 2021-04-20 | Rheem Manufacturing Company | Expansion valve with selectable operation modes |
Family Cites Families (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4197719A (en) | 1976-01-29 | 1980-04-15 | Dunham-Bush, Inc. | Tri-level multi-cylinder reciprocating compressor heat pump system |
US4254637A (en) | 1979-10-19 | 1981-03-10 | Vilter Manufacturing Corporation | Refrigeration system with refrigerant cooling of compressor and its oil |
NO890076D0 (no) | 1989-01-09 | 1989-01-09 | Sinvent As | Luftkondisjonering. |
US5209072A (en) | 1991-01-15 | 1993-05-11 | Westinghouse Electric Corp. | Refrigeration temperature control system |
US5353602A (en) * | 1993-03-25 | 1994-10-11 | Calmac Manufacturing Corporation | Non-steady-state self-regulating intermittent flow thermodynamic system |
US5522233A (en) | 1994-12-21 | 1996-06-04 | Carrier Corporation | Makeup oil system for first stage oil separation in booster system |
US6105378A (en) | 1995-10-30 | 2000-08-22 | Shaw; David N. | Variable capacity vapor compression cooling system |
JP3858297B2 (ja) | 1996-01-25 | 2006-12-13 | 株式会社デンソー | 圧力制御弁と蒸気圧縮式冷凍サイクル |
US6145326A (en) | 1999-04-29 | 2000-11-14 | Systematic Refrigeration, Inc. | Forced oil cooling for refrigeration compressor |
JP2001147048A (ja) * | 1999-11-19 | 2001-05-29 | Sanden Corp | 冷凍回路の過熱度制御装置 |
US6321549B1 (en) * | 2000-04-14 | 2001-11-27 | Carrier Corporation | Electronic expansion valve control system |
US6418735B1 (en) | 2000-11-15 | 2002-07-16 | Carrier Corporation | High pressure regulation in transcritical vapor compression cycles |
EP1369648A3 (en) * | 2002-06-04 | 2004-02-04 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Supercritical refrigerant cycle system |
US6626000B1 (en) | 2002-10-30 | 2003-09-30 | Visteon Global Technologies, Inc. | Method and system for electronically controlled high side pressure regulation in a vapor compression cycle |
US6826917B1 (en) | 2003-08-01 | 2004-12-07 | York International Corporation | Initial pull down control for a multiple compressor refrigeration system |
JP4613526B2 (ja) * | 2004-06-23 | 2011-01-19 | 株式会社デンソー | 超臨界式ヒートポンプサイクル装置 |
RU2362096C2 (ru) | 2004-08-09 | 2009-07-20 | Кэрриер Корпорейшн | Удаление мгновенно выделяющегося газа из сборника в системе охлаждения |
US7178362B2 (en) * | 2005-01-24 | 2007-02-20 | Tecumseh Products Cormpany | Expansion device arrangement for vapor compression system |
DE102005009173A1 (de) | 2005-02-17 | 2006-08-24 | Bitzer Kühlmaschinenbau Gmbh | Kälteanlage |
-
2006
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104321599A (zh) * | 2012-04-17 | 2015-01-28 | 丹佛斯公司 | 用于蒸气压缩系统的控制器和用于控制蒸气压缩系统的方法 |
US10359222B2 (en) | 2012-04-17 | 2019-07-23 | Danfoss A/S | Controller for a vapour compression system and a method for controlling a vapour compression system |
CN109300802A (zh) * | 2017-07-25 | 2019-02-01 | 无尽电子有限公司 | 用于干燥晶片的装置及方法 |
CN109300802B (zh) * | 2017-07-25 | 2022-04-19 | 无尽电子有限公司 | 用于干燥晶片的装置及方法 |
CN113167484A (zh) * | 2018-12-07 | 2021-07-23 | 大金工业株式会社 | 空气调节器 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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