CN112240224A - 流体循环系统及其操作方法、计算机可读介质和控制器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种流体循环系统及其操作方法、计算机可读介质和控制器，流体循环系统包括：涡旋膨胀机；以及外部流体循环路径，包括用以向涡旋膨胀机供送流体的高压流体管以及用以输送来自涡旋膨胀机的流体的低压流体管，操作方法包括如下步骤：建立压差的步骤：在向涡旋膨胀机供送流体之前，使得高压流体管中的流体压力高于低压流体管中的流体压力达预定压差；以及启动涡旋膨胀机的步骤：在通过建立压差的步骤而实现预定压差后，启动涡旋膨胀机并向涡旋膨胀机供送流体，根据本发明的流体循环系统及其操作方法、计算机可读介质和控制器能够避免涡旋膨胀机无法正常启动和工作的技术问题，并且简单实用、便利且易于实施。

Description

流体循环系统及其操作方法、计算机可读介质和控制器
技术领域
本发明涉及流体循环系统领域，更具体地，涉及一种包括涡旋膨胀机的流体循环系统及其操作方法，以及用于执行所述操作方法的计算机可读介质和控制器。
背景技术
本部分提供了与本发明相关的背景信息，这些信息并不必然构成现有技术。
一些流体循环系统通常包括膨胀机和外部流体循环路径，其中，膨胀机是利用高压流体膨胀成低压流体以向外输出机械功或电功的装置。一种常见的膨胀机为涡旋膨胀机，涡旋膨胀机的膨胀机构包括动涡旋盘和定涡旋盘，动涡旋盘和定涡旋盘彼此接合以在动涡旋涡卷与定涡旋涡卷之间限定一系列膨胀腔，所述一系列膨胀腔从膨胀机构的中心径向向外地体积逐渐增大，由此使得从膨胀机构中心处的进气口进入膨胀机构内的高压流体在经由所述一系列膨胀腔后变为低压流体并通过排气口被排出膨胀机构。在流体膨胀过程中产生驱动力矩，例如带动轴旋转以输出机械功或者进而输出电功。
以低压侧涡旋膨胀机(膨胀机构位于具有排气压力的低压区中)为例，通常在定涡旋盘端板的背侧设置有背压腔，该背压腔由设置在定涡旋盘端板上的凹槽和浮动密封圈构成。浮动密封圈需要可靠的浮动来发挥密封作用，以保证涡旋膨胀机正常启动和正常工作。然而，根据现有技术的流体循环系统的操作方法，在启动涡旋膨胀机之前，如果吸排气压差太小，可能会导致浮动密封圈无法正常浮动，导致涡旋膨胀机内无法建立正常的压力差，从而无法正常启动和工作，这导致流体循环系统无法正常运行。
因此，需要提供一种改进的流体循环系统操作方法，以克服或减轻现有技术中的上述技术问题。
发明内容
在本部分中提供本发明的总体概要，而不是本发明完全范围或本发明所有特征的全面公开。
本发明的目的是在上面提到的一个或多个技术问题方面进行改进。
根据本发明的一个方面，提供了一种流体循环系统的操作方法，
所述流体循环系统包括：
涡旋膨胀机；以及
外部流体循环路径，所述外部流体循环路径包括用以向所述涡旋膨胀机供送流体的高压流体管以及用以输送来自所述涡旋膨胀机的流体的低压流体管，
其中，所述操作方法包括如下步骤：
建立压差的步骤：在向所述涡旋膨胀机供送流体之前，使得所述高压流体管中的流体压力高于所述低压流体管中的流体压力达预定压差；以及
启动所述涡旋膨胀机的步骤：在通过所述建立压差的步骤而实现所述预定压差后，启动所述涡旋膨胀机并向所述涡旋膨胀机供送流体。
根据本发明的一个优选实施方式，所述预定压差使得所述高压流体管中的流体压力为所述低压流体管中的流体压力的至少1.5倍。
通过预先调节所述高压流体管中的流体压力和所述低压流体管中的流体压力以实现上述优选的预定压差，即，使得所述高压流体管中的流体压力为所述低压流体管中的流体压力的至少1.5倍，能够在向涡旋膨胀机供送流体之前预见性地将涡旋膨胀机的壳体内的可能的压力分布调节在一个适当的范围内，以平衡浮动密封圈在涡旋膨胀机启动时的受力，从而能够在启动涡旋膨胀机之前就避免了浮动密封圈受力不平衡的问题，从而从根本上确保流体循环系统中的涡旋膨胀机以及流体循环系统正常启动和工作。
根据本发明的一个优选实施方式，所述流体循环系统还包括连通至所述高压流体管和所述低压流体管以形成旁通回路的旁通管，以及，所述建立压差的步骤包括：在向所述涡旋膨胀机供送流体之前，通过对所述旁通管中的流体进行节流而在所述高压流体管与所述低压流体管之间建立流体压差。
根据本发明的一个优选实施方式，所述旁通管上设置有旁通阀，所述旁通阀在所述建立压差的步骤期间打开至预定打开程度，所述预定打开程度使得所述高压流体管与所述低压流体管之间能够达到所述预定压差，所述旁通阀在实施所述启动所述涡旋膨胀机的步骤时逐渐减小打开程度至关闭。
根据本发明的一个优选实施方式，所述流体循环系统包括增压部，所述增压部具有换热器从而适于将来自所述低压流体管的低压流体转变为高压流体并且将高压流体输送至所述高压流体管，以及，所述操作方法还包括借助于所述旁通回路而进行的预热步骤，所述预热步骤用于预热所述换热器并且在所述建立压差的步骤之前实施。
根据本发明的一个优选实施方式，在所述建立压差的步骤期间，保持所述高压流体管与所述涡旋膨胀机切断流体连通，并且保持所述低压流体管与所述涡旋膨胀机流体连通。
根据本发明的一个优选实施方式，所述高压流体管上设置有用于控制所述高压流体管与所述涡旋膨胀机的流体连通的高压进气阀，所述高压进气阀在所述建立压差的步骤期间保持关闭并且在实施所述启动所述涡旋膨胀机的步骤时打开。
根据本发明的另一个方面，提供了一种计算机可读介质，其中，所述计算机可读介质储存有被执行时实施如上所述的操作方法中的步骤。
根据本发明的另一个方面，提供了一种控制器，所述控制器包括如上所述的计算机可读介质。
根据本发明的另一个方面，提供了一种流体循环系统，其中，所述流体循环系统包括如前所述的控制器。
根据本发明的一个优选实施方式，所述流体循环系统包括：
涡旋膨胀机；以及
外部流体循环路径，所述外部流体循环路径包括用以向所述涡旋膨胀机供送流体的高压流体管以及用以输送来自所述涡旋膨胀机的流体的低压流体管，
其中，所述流体循环系统能够被所述控制器控制成使得：在向所述涡旋膨胀机供送流体之前，所述高压流体管中的流体压力高于所述低压流体管中的流体压力达预定压差。
根据本发明的一个优选实施方式，所述流体循环系统包括连通至所述高压流体管和所述低压流体管以形成旁通回路的旁通管，以及，所述旁通管中的流体适于被节流而在所述高压流体管与所述低压流体管之间建立流体压差。
根据本发明的一个优选实施方式，所述旁通管上设置有旁通阀，所述旁通阀适于被打开至预定打开程度以达到所述预定压差并且还适于逐渐减小打开程度至关闭。
根据本发明的一个优选实施方式，所述涡旋膨胀机包括能够进行轴向浮动的定涡旋盘，所述定涡旋盘的定涡旋盘端板的背侧设置有由浮动密封圈密封的背压腔。
所述高压流体管上设置有用于控制所述高压流体管与所述涡旋膨胀机的流体连通的高压进气阀。
综上可知，根据本发明的流体循环系统及其操作方法以及用于执行所述操作方法的计算机可读介质和控制器至少带来以下有益效果：通过采用根据本发明的流体循环系统、计算机可读介质和控制器以及实施根据本发明的流体循环系统操作方法能够有效避免流体循环系统中的涡旋膨胀机无法正常启动和工作的技术问题，并且根据本发明的流体循环系统、计算机可读介质和控制器以及流体循环系统操作方法简单实用、便利且易于实施，具有较高的成本效益，能够大大提高工作效率。
附图说明
根据以下参照附图的详细描述，本发明的前述及另外的特征和优点将变得更加清楚，这些附图仅作为示例并且不一定是按比例绘制。在附图中采用相同的参考标记指示相同的部件，在附图中：
图1示出流体循环系统的示意图；
图2示出图1的流体循环系统中的涡旋膨胀机的纵向截面示意图；
图3示出根据相关技术的流体循环系统操作方法的流程图；以及
图4示出根据本发明的一个优选实施方式的流体循环系统操作方法的流程图。
参考标记列表
流体循环系统Y；涡旋膨胀机1；外部流体循环路径11
壳体10；顶盖14；底盖16；隔板15；进气管17
排气管18；主轴承座40；旋转轴30；定子52；转子54
膨胀机构EM；定涡旋盘22；动涡旋盘24；定涡旋盘端板220
高压流体管171；低压流体管181；进气口I
高压进气阀K1；旁通管161；旁通阀K2；背压腔C
浮动密封圈S；低压区A1；高压区A2
具体实施方式
现在将结合附图1-4对本发明的优选实施方式进行详细描述。以下的描述在本质上只是示例性的而非意在限制本发明及其应用或用途。在各视图中，相对应的构件或部分采用相同的参考标记。
在下述示例性实施方式中，所述涡旋膨胀机示例性地示出为立式低压侧涡旋膨胀机。然而根据本发明的涡旋膨胀机(下文又称“膨胀机”)并不限于此类型，而可以是诸如卧式低压侧涡旋膨胀机的任何其他合适类型的涡旋膨胀机。
为了便于对根据本发明的流体循环系统操作方法的理解，下面将参照图1和图2来描述示例性流体循环系统Y的基本构造和原理。
如图1所示，流体循环系统Y(例如利用卡诺循环的有机朗肯循环系统)包括涡旋膨胀机1和外部流体循环路径11，外部流体循环路径11包括：用以向涡旋膨胀机1供送流体的高压流体管171，高压流体管171上设置有高压进气阀K1；用以输送来自涡旋膨胀机1的流体的低压流体管181；以及与高压流体管171和低压流体管181流体连通的增压部，所述增压部用于使来自低压流体管181的低压流体增压成高压流体并进入高压流体管171中。在本发明的示例性流体循环系统Y中，所述增压部示出为包括：冷凝器(适于将气态低压流体冷凝为液态流体的换热器)、工质泵(适于将液态流体泵送至蒸发器)和蒸发器(适于将液态流体蒸发为高压气态流体的换热器)等装置。本领域普通技术人员应当理解的是，本发明的流体循环系统操作方法的应用不限于此。另外，如图1中所示，外部流体循环路径11还包括分别连通至高压流体管171和低压流体管181的旁通管161，旁通管161上设置有旁通阀K2。
通常，在向涡旋膨胀机1供送流体之前需要首先实施预热步骤，以预热外部流体循环路径11，从而使外部流体循环路径11中的流体达到一定的压力。具体地，通常关闭高压进气阀K1并打开旁通阀K2，使得高压流体管171、旁通管161和低压流体管181形成流体回路，当启动所述增压部(蒸发器、冷凝器和工质泵等)后，流体沿着高压流体管171、旁通管161和低压流体管181循环流通并不断增压。
如图2所示，涡旋膨胀机1包括大致圆筒形的壳体10、设置在壳体10一端的顶盖14以及设置在壳体10另一端的底盖16。壳体10、顶盖14以及底盖16构成涡旋膨胀机1的具有封闭空间的外壳。
涡旋膨胀机1还包括设置在顶盖14和壳体10之间以将膨胀机的内部空间分隔成高压区A2(也称为高压空间)和低压区A1(也称为低压空间)的隔板15。隔板15和顶盖14之间构成高压区A2，而隔板15、壳体10和底盖16之间构成低压区A1。在高压区设置有用于引入高压流体(也称为工作流体)的进气管17，在低压区A1设置有用于排出膨胀后的低压流体的排气管18，其中，外部流体循环路径11的高压流体管171连通至进气管17以向涡旋膨胀机1供送高压流体，低压流体管181连通至排气管18以接收膨胀后的低压流体。
涡旋膨胀机1还包括由定涡旋盘22和动涡旋盘24构成的膨胀机构EM。动涡旋盘24能够相对于定涡旋盘22平动转动(即，动涡旋盘24的中心轴线绕定涡旋盘22的中心轴线公转，但是动涡旋盘24本身不会绕自身的中心轴线自转)。
定涡旋盘22包括定涡旋盘端板220、从定涡旋盘端板220的一侧面延伸的定涡旋涡卷和设置在定涡旋盘端板220的中心处的用于供高压流体进入膨胀机构EM中的进气口I，动涡旋盘24包括动涡旋盘端板以及从动涡旋盘端板的一侧面延伸的动涡旋涡卷，在膨胀机构EM内限定有如下各个腔体：流体连通至膨胀机构EM的排气口的排气腔，以及由定涡旋涡卷和动涡旋涡卷接合形成的与进气口I流体连通的进气腔和用于使工作流体体积膨胀的封闭的一系列膨胀腔。具体地，在所述一系列膨胀腔中，径向最内侧的膨胀腔邻近进气口I并且具有与引入的高压流体基本相同的进气压力，因而称为高压腔，径向最外侧的膨胀腔具有与即将排出膨胀机构EM的低压流体基本相同的排气压力，因而称为低压腔，介于高压腔和低压腔之间的膨胀腔具有低于吸气压力且高于排气压力的中间压力，因而称为中压腔。其中，在定涡旋盘端板220的另一侧面上设置有背压腔C，背压腔C由浮动密封圈S密封并与所述中压腔流体连通。
来自高压流体管171的高压流体经由进气管17进入涡旋膨胀机1内的高压区A2，然后经由进气口I进入膨胀机构EM中。进入膨胀机构EM的高压流体流经体积逐渐增大的一系列膨胀腔而被膨胀并变为低压流体。低压流体被排出至膨胀机构EM外部的低压区A1中，然后经由连接至涡旋膨胀机1的排气管18而被排出至低压流体管181。
涡旋膨胀机1还包括旋转轴(也可以称为输出轴)30。旋转轴30由设置在主轴承座40中的主轴承以可旋转的方式支撑。旋转轴30的一端联接至动涡旋盘24的毂部从而被驱动旋转。当涡旋膨胀机1运行时，在膨胀机构EM对流体进行膨胀的过程中产生驱动力矩，带动旋转轴30旋转以输出机械功或电功。
涡旋膨胀机1还可以包括由定子52和转子54构成的发电机。定子52固定至壳体10。转子54设置在定子52与旋转轴30之间。转子54固定至旋转轴30的外周面上，以在涡旋膨胀机1运行时随着旋转轴30一起旋转，从而使得发电机能够发电。
根据相关技术的流体循环系统操作方法，参照图3可知包括如下步骤：1)实施如前所述的预热步骤(打开旁通阀并且打开增压部中的包括工质泵在内的流体泵从而使工作流体(工质)开始循环，同时热源开始加热蒸发器而冷源开始冷却冷凝器)；以及2)当外部流体循环路径11中的流体达到一定压力后，启动涡旋膨胀机1，打开高压进气阀K1以向涡旋膨胀机1供送流体，并逐渐关闭旁通阀K2。
浮动密封圈需要需要可靠的浮动来发挥密封作用，以保证涡旋膨胀机正常启动和正常工作。然而，根据现有技术的流体循环系统的操作方法，在启动涡旋膨胀机之前，如果吸排气压差太小，可能会导致浮动密封圈无法正常浮动，导致涡旋膨胀机内无法正常密封从而无法建立正常的压力差，从而无法正常启动和工作，这导致流体循环系统无法正常运行。
另外，在不设置有高压进气阀K1或者在预热步骤即打开高压进气阀K1的根据另一相关技术的操作方法中，其步骤大体为：预热步骤；膨胀机以电动机模式运行的步骤(即，使实施为例如感应异步发电电动机的膨胀机通电运转)；逐渐关闭旁通阀K2并且使膨胀机以发电机模式运行的步骤。然而，在该根据另一相关技术的操作方法中，会同样存在如上所述的问题(尤其是浮动密封圈S无法发挥密封隔离作用而使得低压区A1与高压区A2直接连通的问题)。
针对上述技术问题，本发明对相关技术的流体循环系统操作方法进行了改进，总体来讲，本发明通过在向涡旋膨胀机供送流体之前的预热步骤期间使外部流体循环路径的高压流体管与低压流体管之间建立预定压差而有效地避免了上述问题，实现了涡旋膨胀机和流体循环系统的正常启动和工作。具体地，下文将参照图4详细描述根据本发明的优选实施方式的流体循环系统操作方法。
图4示出了根据本发明的一个优选实施方式的流体循环系统操作方法的流程图。如图4所示的流体循环系统操作方法包括如下步骤：1)预热步骤，其中，关闭高压进气阀K1并打开旁通阀K2，使得高压流体管171、旁通管161和低压流体管181形成流体回路，当启动所述增压部(蒸发器、冷凝器和工质泵等)后，流体沿着高压流体管171、旁通管161和低压流体管181循环流通并不断增压；2)建立压差的步骤，其中，将旁通阀K2关小至预定打开程度，由此通过节流作用而在高压流体管171与低压流体管181之间逐渐建立压力差，该压力差逐渐增大至期望的预定压差，其中，所述预定打开程度可以根据期望达到的预定压差的大小而不同；以及3)启动涡旋膨胀机1的步骤，其中，当达到所述预定压差后，为涡旋膨胀机1供电而使其运转，打开高压进气阀K1并逐渐关小旁通阀K2至完全关闭，从而使涡旋膨胀机1正常启动和工作，流体在流体循环系统Y中循环流动，进而涡旋膨胀机1转为直接输出机械功或者用作发电机而基于机械功输出电功。
为此，根据本发明的优选实施方式，可以通过将高压流体管171与低压流体管181之间的预定压差设定在恰当范围内来确保可靠地启动涡旋膨胀机优选地，预定压差使得高压流体管171中的流体压力为低压流体管181中的流体压力的至少1.5倍。
显然，通过采用如上所述的根据本发明的流体循环系统操作方法，能够确保浮动密封圈在涡旋膨胀机启动时正常浮动实现密封，保证涡旋膨胀机1和流体循环系统Y的正常启动和工作。
同样，在此需指出的是，即使在预热步骤期间使低压流体管181保持与涡旋膨胀机1中的低压区A1切断流体连通(比如采用另一个阀等手段)，由于在向涡旋膨胀机1中供送流体的同时需要使低压流体管181与涡旋膨胀机1中的低压区A1流体连通，也会导致低压区A1中的压力快速与低压流体管181中的压力一致，从而也可确保涡旋膨胀机1和流体循环系统Y的正常启动和工作。
尽管在前述实施方式中描述了根据本发明的流体循环系统操作方法的示例性实施方式，但是，本发明并不限于此，而是在不背离本发明的精神及保护范围的情况下，可以进行各种改型、替换和组合。另外，尽管在前述优选实施方式中采用减小旁通阀的开口的方式来建立预定压差，然而可以理解，也可以通过其他合适的节流方式/装置来实现预定压差的建立。另外，尽管上文未具体描述，可以理解的是，可以设置适于检测高压流体管171和低压流体管181中的流体压力的压力检测器或者可以基于相关参数估算出高压流体管171和低压流体管181中的流体压力并且将所获得的流体压力数据传送至控制器以控制涡旋膨胀器的开启正时，由此，根据本发明的流体循环系统操作方法还可以包括检测步骤。
另外，根据本发明，还提供了与上述流体循环系统操作方法相关联的计算机可读介质、流体循环系统的控制器以及流体循环系统。
可以理解的是，通过将不同的实施方式及各个技术特征、步骤以不同的方式进行组合或者对其进行改型，可以进一步设计得出各种不同的实施方式。
上文结合具体实施方式描述了根据本发明的优选实施方式的流体循环系统操作方法。可以理解，以上描述仅为示例性的而非限制性的，在不背离本发明的范围的情况下，本领域技术人员参照上述描述可以想到多种变型和修改。这些变型和修改同样包含在本发明的保护范围内。

Claims (15)

1.一种流体循环系统(Y)的操作方法，
所述流体循环系统包括：
涡旋膨胀机(1)；以及
外部流体循环路径(11)，所述外部流体循环路径包括用以向所述涡旋膨胀机供送流体的高压流体管(171)以及用以输送来自所述涡旋膨胀机的流体的低压流体管(181)，
其中，所述操作方法包括如下步骤：
建立压差的步骤：在向所述涡旋膨胀机供送流体之前，使得所述高压流体管中的流体压力高于所述低压流体管中的流体压力达预定压差；以及
启动所述涡旋膨胀机的步骤：在通过所述建立压差的步骤而实现所述预定压差后，启动所述涡旋膨胀机并向所述涡旋膨胀机供送流体。
2.根据权利要求1所述的操作方法，其中，所述预定压差使得所述高压流体管中的流体压力为所述低压流体管中的流体压力的至少1.5倍。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的操作方法，其中，所述流体循环系统还包括连通至所述高压流体管和所述低压流体管以形成旁通回路的旁通管(161)，以及，所述建立压差的步骤包括：在向所述涡旋膨胀机供送流体之前，通过对所述旁通管中的流体进行节流而在所述高压流体管与所述低压流体管之间建立流体压差。
4.根据权利要求3所述的操作方法，其中，所述旁通管上设置有旁通阀(K2)，所述旁通阀在所述建立压差的步骤期间打开至预定打开程度，所述预定打开程度使得所述高压流体管与所述低压流体管之间能够达到所述预定压差，所述旁通阀在实施所述启动所述涡旋膨胀机的步骤时逐渐减小打开程度至关闭。
5.根据权利要求3所述的操作方法，其中，所述流体循环系统包括增压部，所述增压部具有换热器从而适于将来自所述低压流体管的低压流体转变为高压流体并且将高压流体输送至所述高压流体管，以及，所述操作方法还包括借助于所述旁通回路而进行的预热步骤，所述预热步骤用于预热所述换热器并且在所述建立压差的步骤之前实施。
6.根据权利要求1至2中的任一项所述的操作方法，其中，在所述建立压差的步骤期间，保持所述高压流体管与所述涡旋膨胀机切断流体连通，并且保持所述低压流体管与所述涡旋膨胀机流体连通。
7.根据权利要求1至2中的任一项所述的操作方法，其中，所述高压流体管上设置有用于控制所述高压流体管与所述涡旋膨胀机的流体连通的高压进气阀(K1)，所述高压进气阀在所述建立压差的步骤期间保持关闭并且在实施所述启动所述涡旋膨胀机的步骤时打开。
8.一种计算机可读介质，其中，所述计算机可读介质储存有被执行时实施如权利要求1至7中任一项所述的操作方法中的步骤的计算机程序。
9.一种流体循环系统(Y)的控制器，其中，所述控制器包括如权利要求8所述的计算机可读介质。
10.一种流体循环系统(Y)，其中，所述流体循环系统包括如权利要求9所述的控制器。
11.根据权利要求10所述的流体循环系统(Y)，其中，所述流体循环系统包括：
涡旋膨胀机(1)；以及
外部流体循环路径(11)，所述外部流体循环路径包括用以向所述涡旋膨胀机供送流体的高压流体管(171)以及用以输送来自所述涡旋膨胀机的流体的低压流体管(181)，
其中，所述流体循环系统能够被所述控制器控制成使得：在向所述涡旋膨胀机供送流体之前，所述高压流体管中的流体压力高于所述低压流体管中的流体压力达预定压差。
12.根据权利要求11所述的流体循环系统(Y)，其中，所述流体循环系统包括连通至所述高压流体管和所述低压流体管以形成旁通回路的旁通管(161)，以及，所述旁通管中的流体适于被节流而在所述高压流体管与所述低压流体管之间建立流体压差。
13.根据权利要求12所述的流体循环系统(Y)，其中，所述旁通管上设置有旁通阀(K2)，所述旁通阀适于被打开至预定打开程度以达到所述预定压差并且还适于逐渐减小打开程度至关闭。
14.根据权利要求11所述的流体循环系统(Y)，其中，所述涡旋膨胀机(1)包括能够进行轴向浮动的定涡旋盘，所述定涡旋盘的定涡旋盘端板的背侧设置有由浮动密封圈密封的背压腔。
15.根据权利要求11至14中任一项所述的流体循环系统(Y)，其中，所述高压流体管上设置有用于控制所述高压流体管与所述涡旋膨胀机的流体连通的高压进气阀(K1)。
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US17/621,153 US11767758B2 (en) 2019-07-19 2020-07-17 Fluid circulation system and method for operating same, computer-readable medium, and controller

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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007170765A (ja) * 2005-12-26 2007-07-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd 冷凍サイクル装置の運転方法
WO2014157299A1 (ja) * 2013-03-28 2014-10-02 サンデン株式会社 排熱回収装置
CN104271899A (zh) * 2012-05-09 2015-01-07 三电有限公司 废热回收装置
CN104271891A (zh) * 2012-05-09 2015-01-07 三电有限公司 废热回收装置
CN105849371A (zh) * 2013-10-23 2016-08-10 奥尔灿能源股份公司 用于可靠地启动orc系统的设备与方法
CN106437856A (zh) * 2016-08-15 2017-02-22 合肥通用机械研究院 涡旋永磁膨胀机及利用该膨胀机的余热回收发电系统

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5414811B2 (zh) * 1973-11-15 1979-06-09
US5772415A (en) 1996-11-01 1998-06-30 Copeland Corporation Scroll machine with reverse rotation sound attenuation
US5800141A (en) 1996-11-21 1998-09-01 Copeland Corporation Scroll machine with reverse rotation protection
US6135736A (en) * 1997-10-23 2000-10-24 Copeland Corporation Scroll machine with non-machined anti-thrust surface
US7338265B2 (en) 2005-03-04 2008-03-04 Emerson Climate Technologies, Inc. Scroll machine with single plate floating seal
JP4974851B2 (ja) 2007-11-01 2012-07-11 三菱電機株式会社 冷凍空調装置
WO2011089638A1 (ja) 2010-01-19 2011-07-28 三菱電機株式会社 容積型膨張機及びこの容積型膨張機を用いた冷凍サイクル装置
JPWO2012042698A1 (ja) 2010-09-29 2014-02-03 三菱電機株式会社 冷凍空調装置
CN108278210B (zh) * 2013-02-05 2019-09-06 艾默生环境优化技术有限公司 压缩机冷却系统
US10378542B2 (en) 2015-07-01 2019-08-13 Emerson Climate Technologies, Inc. Compressor with thermal protection system
CN208416615U (zh) * 2018-07-12 2019-01-22 艾默生环境优化技术(苏州)有限公司 膨胀机以及包括膨胀机的流体循环系统

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007170765A (ja) * 2005-12-26 2007-07-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd 冷凍サイクル装置の運転方法
CN104271899A (zh) * 2012-05-09 2015-01-07 三电有限公司 废热回收装置
CN104271891A (zh) * 2012-05-09 2015-01-07 三电有限公司 废热回收装置
WO2014157299A1 (ja) * 2013-03-28 2014-10-02 サンデン株式会社 排熱回収装置
CN105849371A (zh) * 2013-10-23 2016-08-10 奥尔灿能源股份公司 用于可靠地启动orc系统的设备与方法
CN106437856A (zh) * 2016-08-15 2017-02-22 合肥通用机械研究院 涡旋永磁膨胀机及利用该膨胀机的余热回收发电系统

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