WO2005022051A1 - Verfahren zur regelung einer klimaanlage - Google Patents

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    • F25B2700/2115—Temperatures of a compressor or the drive means therefor
    • F25B2700/21152—Temperatures of a compressor or the drive means therefor at the discharge side of the compressor

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling an air conditioning system according to the kind described in the preamble of claim 1.
  • a generic method is known for example from DE 199 25 744 AI.
  • a compressor, a gas cooler and a high-pressure area of an internal heat exchanger are arranged on the high-pressure side of the refrigeration cycle.
  • the low-pressure side of the refrigeration cycle has an expansion valve, an evaporator, a collecting container and a low-pressure area of the internal heat exchanger.
  • the refrigerant is compressed in the compressor, which leads to an increase in its temperature.
  • the refrigerant then releases heat to the environment and cools down further in the internal heat exchanger. It is expanded to a lower pressure in the expansion valve and evaporates in the evaporator while absorbing heat from the supply air.
  • the refrigerant In the internal heat exchanger, the refrigerant must absorb the heat from the high pressure side and get back into the compressor, creating a closed refrigeration cycle.
  • the limits of such an increase in the refrigerant temperature are in particular the permissible temperature of the compressor, but also the temperature of the refrigerant itself.
  • the temperature of the compressor essentially depends on the inlet temperature of the refrigerant into the compressor, the compressor pressure ratio, the dynamic properties of the compressor and the polytropic efficiency.
  • an internal heat exchanger is used in the known transcritical refrigeration circuit, the performance of which strongly influences the inlet temperature into the compressor. If the speed of the internal combustion engine connected to the compressor increases, the mass flow of the refrigerant is regulated at constant cooling capacity, which can be done, for example, by adjusting the compressor. If the compressor stroke is reduced, the polytropic efficiency of the compressor decreases, so that the compression temperature rises sharply while the compressor pressure ratio remains constant.
  • the performance of the internal heat exchanger is limited in such a way that the temperature of the compressor and / or of the refrigerant does not exceed a critical value. This results in a regulation of the refrigeration cycle in which the maximum temperature of the refrigerant always moves along the critical temperature in operating conditions with a corresponding load and does not exceed it. This avoids overheating of the compressor and damage to components due to excessive pressure increase with simple means.
  • FIG. 1 shows a refrigeration cycle of an air conditioning system with which the method according to the invention can be carried out
  • Fig. 2 is a diagram in which the pressure of the refrigerant is plotted against the specific enthalpy of the same.
  • a refrigerant circulates within the refrigeration cycle 1 in a manner known per se, in the present case preferably C0 2 .
  • the refrigerant is compressed in a compressor 2 and then fed to a gas cooler 3. There, the refrigerant releases heat to the environment, which lowers the temperature of the refrigerant.
  • a further reduction in the temperature of the refrigerant is achieved by an internal heat exchanger 4 which connects to the gas cooler 3.
  • the compressor 2, the gas cooler 3 and the inner heat exchanger 4 are connected to one another by refrigerant lines 5 and form the high-pressure side of the refrigeration circuit 1.
  • the refrigerant lines 5 also connect the components of the refrigeration circuit 1 described below.
  • the refrigerant After passing through the inner heat exchanger 4, which has a high-pressure region 4a and a low-pressure region 4b, the refrigerant arrives at an expansion valve 6, in which it is expanded to a lower pressure. The refrigerant then flows again through the coolant lines 5 into an evaporator 7, where it evaporates while absorbing heat from the supply air to the interior of the motor vehicle. The evaporator 7 is followed by a collecting container 8 into which the refrigerant flows.
  • the refrigerant returns to the compressor 2 via the low-pressure region 4b of the inner heat exchanger 4, from which heat is removed from the high-pressure region 4b, so that the refrigeration circuit 1 is closed ,
  • the expansion valve 6, the evaporator 7, the collecting container 8 and the low pressure region 4b of the inner heat exchanger 4 form the low pressure side of the refrigeration cycle 1.
  • the refrigeration cycle 1 described is operated in a manner known per se in the so-called supercritical or transcritical process, in which there is no transition between the gaseous and the liquid phase of the refrigerant and the refrigerant somic remains in the gas cooler 3 in the gaseous state and in which Expansion valve 6 is present as wet steam.
  • This transcritical operation of the refrigeration cycle 1 a high heat emission to the surroundings is achieved at a high temperature of the refrigerant.
  • the temperature of the refrigerant rises in addition to the pressure before it emits the heat in the subsequent gas cooler 3.
  • this temperature can reach values which damage both the lubricant of the compressor 2 and the compressor 2, which means that the temperature of the refrigerant has upper limits, in particular due to the permissible temperature of the compressor 2 are set.
  • the performance of the internal heat exchanger 4 is reduced, so that the temperature limit at the outlet of the compressor 2 can be maintained at the critical operating point, for example when idling or at very high engine speeds and high outside or ambient temperatures.
  • the air conditioning system is operated with a low air flow through the heat-emitting component of the cooling circuit 1 and at high ambient temperatures with maximum working pressure on the high pressure side of the cooling circuit 1, the inner heat exchanger 4 is designed so that the maximum temperature can be reached as far as possible without exceeding it.
  • the pressure generated by the compressor 2 is reduced by reducing the stroke of the latter to such an extent that the critical or permissible temperature cannot be exceeded. This reduction in the stroke of the compressor 2 can take place in a manner known per se and therefore not described in detail.
  • the control of the refrigeration cycle 1 described can be carried out as control variables via two different temperatures of the coolant. For example, it is possible to allow a certain temperature to be exceeded for a certain time and to intervene in the refrigeration cycle 1 in the manner described at the latest when a second, higher temperature is reached.
  • a temperature sensor 9 is arranged between the compressor 2 and the gas cooler 3 in the refrigerant line 5, which is connected to the compressor 2 via a connecting line 10 and to the expansion valve 6 via a connecting line 11 connected and is able to control the operation of the same.
  • Another possibility of keeping the temperature in the cooling circuit 1 below a critical temperature is to draw in additional coolant via a bore 12 on the underside of the collecting container 8 and to supply it to the cooling circuit 1.
  • the pressure p of the refrigerant within the refrigeration cycle 1 is plotted against the specific enthalpy h thereof. This course is represented by the line labeled "A”.
  • the refrigerant is compressed to the pressure p according to item II, where the critical temperature T kr ⁇ t is reached.
  • the gas cooler 3 the refrigerant is cooled to point III and by means of the high-pressure region 4a of the inner heat exchanger 4 to point IV.
  • the expansion valve 6 expands the refrigerant to the state according to point V.

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Abstract

Bei einem Verfahren zur Regelung einer Klimaanlage, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, bei welchem in einem Kältekreislauf (1) mit einem Verdichter (2), einem Gaskühler (3), einem inneren Wärmetauscher (4), einem Expansionsventil (6), einem Verdampfer (7) und einem Sammelbehälter (8) ein Kältemittel zirkuliert, wird der Kältekreislauf überkritisch betrieben. Die Leistung des inneren Wärmetauschers (4) wird derart begrenzt, dass die Temperatur des Verdichters (2) und/oder des Kältemittels einen kritischen Wert nicht übersteigt.

Description

Verfahren zur Regelung einer Klimaanlage
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung einer Klimaanlage nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher beschriebenen Art .
Ein gattungsgemäßes Verfahren ist beispielsweise aus der DE 199 25 744 AI bekannt. Dabei sind auf der Hochdruckseite des Kältekreislaufs ein Verdichter, ein Gaskühler und ein Hochdruckbereich eines inneren Wärmetauschers angeordnet . Die Niederdruckseite des Kältekreislaufs weist ein Expansionsventil, einen Verdampfer, einen Sammelbehälter und einen Niederdruckbereich des inneren Wärmetauschers auf. In dem Verdichter wird das Kältemittel verdichtet, was zu einer Temperaturerhöhung desselben führt . Nachfolgend gibt das Kältemittel Wärme an die Umgebung ab und kühlt in dem inneren Wärmetauscher weiter ab. Im Expansionsventil wird es auf einen niedrigeren Druck entspannt und verdampft im Verdampfer unter Wärmeaufnahme aus der Zuluft . In dem inneren Wärmetauscher muss das Kältemittel die Wärme der Hochdruckseite aufnehmen und gelangt wieder in den Verdichter, wodurch ein geschlossener Kältekreislauf entsteht.
Bereits im bekannten Stand der Technik wurde festgestellt, dass für einen effizienten Betrieb der Klimaanlage ein transkritischer bzw. überkritischer Kältekreislauf vorteilhaft ist, da nur durch die hierbei auftretende hohe Temperatur des Kältemittels eine hohe Wärmeabgabe an die Umgebung stattfinden kann. Aus diesem Grund ist es bei derartigen überkritischen Prozessverläuf n, bei denen zwischen dem Verdichterausgang und dem Eingang des Expansionsventils kein Phasenübergang zwischen der gasförmigen und der flüssigen Phase stattfindet, erforderlich, das Kältemittel auf möglichst hohe Verdichtungstemperaturen zu komprimieren.
Die Grenzen einer solchen Erhöhung der Kältemitteltemperatur sind insbesondere die zulässige Temperatur des Verdichters, jedoch auch die Temperatur des Kältemittels selbst. Hierbei hängt die Temperatur des Verdichters im wesentlichen von der Eintrittstemperatur des Kältemittels in den Verdichter, dem Verdichterdruckverhältnis, den dynamischen Eigenschaften des Verdichters und dem polytropen Wirkungsgrad ab. Zur Erhöhung der Effizienz und somit auch der Leistung wird bei dem bekannten transkritischen Kältekreislauf ein innerer Wärmetauscher verwendet, dessen Leistungsfähigkeit die Eintrittstemperatur in den Verdichter stark beeinflusst . Nimmt die Drehzahl der mit dem Verdichter verbundenen Brennkraftmaschine zu, so wird bei konstanter Kälteleistung der Massenstrom des Kältemittels geregelt, was beispielsweise durch das Verstellen des Verdichters vorgenommen werden kann. Wird der Verdichterhub reduziert, so nimmt der polytrope Wirkungsgrad des Verdichters ab, so dass die Verdichtungstemperatur bei konstant bleibendem Verdichterdruckverhältnis stark ansteigt.
Um eine Schädigung der gesamten Anlage zu verhindern, wird bei bekannten Klimaanlagen bislang eine druck- oder temperaturabhängige Abschaltung der Anlage vorgenommen. Problematisch dabei ist jedoch, dass nach dem Abschalten der Anlage keine Kälteleistung mehr zur Verfügung gestellt werden kann. Dies ist um so problematischer, als gerade bei hohen Drehzahlen der Brennkraftmaschine und hohen Außentemperaturen oftmals auch eine entsprechende Kälteleistung von der Klimaanlage gefordert wird.
Weitere ähnliche Verfahren und Vorrichtungen zur Regelung von Klimaanlagen sind auch in der DE 198 13 673 AI oder der DE 101 40 630 AI beschrieben. Jedoch sind auch diese Lösungen nicht in der Lage, das beschriebene Problem zu beseitigen.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Regelung einer Klimaanlage zur Verfügung zu stellen, welches auch im überkritischen Betrieb mit einer geeigneten Strategie betrieben werden kann, ohne dass bei einer drohenden Temperaturüberschreitung des Kältemittels die gesamte Klimaanlage abgeschaltet werden muss.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst .
Erfindungsgemäß wird die Leistung des inneren Wärmetauschers derart begrenzt, dass die Temperatur des Verdichters und/oder des Kältemittels einen kritischen Wert nicht übersteigt. Damit ergibt sich eine Regelung des Kältekreislaufs, bei der sich die maximale Temperatur des Kältemittels in Betriebszu- ständen mit entsprechender Belastung stets entlang der kritischen Temperatur bewegt und diese nicht überschreitet. Dadurch wird eine Überhitzung des Verdichters sowie eine Beschädigung von Bauteilen aufgrund einer zu starken Druckerhöhung mit einfachen Mitteln vermieden.
Zur Begrenzung der Leistung des inneren Wärmetauschers und somit zur Verhinderung des Überschreitens des kritischen Werts der Temperatur des Kältemittels ergeben sich mehrere Möglichkeiten, die gegebenenfalls auch in Kombination eingesetzt werden können.
Zum einen ist es möglich, dass der durch den Verdichter erzeugte Druck durch eine Verringerung des Hubs des Verdichters reduziert wird. Zum anderen kann das Expansionsventil geöffnet und der Druck in dem Kältekreislauf verringert werden. Eine weitere Lösung kann darin bestehen, dass über eine Bohrung des Sammelbehälters zusätzliches Kühlmittel angesaugt und dem Kältekreislauf zugeführt wird. Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung prinzipmäßig beschrieben.
Dabei zeigen:
Fig. 1 einen Kältekreislauf einer Klimaanlage, mit dem das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann; und
Fig. 2 ein Diagramm, in dem der Druck des Kältemittels über der spezifischen Enthalpie desselben aufgetragen ist.
Fig. 1 zeigt einen Kältekreislauf 1 einer in ihrer Gesamtheit nicht dargestellten Klimaanlage, welche zur Kühlung eines Innenraums eines ebenfalls nicht dargestellten Kraftfahrzeugs vorgesehen ist. Innerhalb des Kältekreislaufs 1 zirkuliert in an sich bekannter Weise ein Kältemittel, im vorliegenden Fall vorzugsweise C02. Das Kältemittel wird in einem Verdichter 2 verdichtet und anschließend einem Gaskühler 3 zugeführt. Dort gibt das Kältemittel Wärme an die Umgebung ab, wodurch die Temperatur des Kältemittels verringert wird. Eine weitere Temperaturverringerung des Kältemittels wird durch einen inneren Wärmetauscher 4 erreicht, welcher sich an den Gaskühler 3 anschließt. Der Verdichter 2, der Gaskühler 3 und der innere Wärmetauscher 4 sind durch Kältemittelleitungen 5 miteinander verbunden und bilden die Hochdruckseite des Kältekreislaufs 1. Die Kältemittelleitungen 5 verbinden auch die nachfolgend beschriebenen Bauteile des Kältekreislaufs 1.
Nach Durchlaufen des inneren Wärmetauschers 4, der einen Hochdruckbereich 4a und einen Niederdruckbereich 4b aufweist, gelangt das Kältemittel zu einem Expansionsventil 6, in dem es auf einen niedrigeren Druck entspannt wird. Anschließend strömt das Kältemittel wiederum durch die Kühlmittelleitungen 5 in einen Verdampfer 7, wo es unter Wärmeaufnahme aus der Zuluft zu dem Innenraum des Kraftfahrzeugs verdampft . An den Verdampfer 7 schließt sich ein Sammelbehälter 8 an, in den das Kältemittel einströmt . Von dem Sammelbehälter 8 , auf den zu einem späteren Zeitpunkt näher eingegangen wird, gelangt das Kältemittel über den Niederdruckbereich 4b des inneren Wärmetauschers 4, an dem Wärme aus dem Hochdruckbereich 4b entnommen wird, wieder zu dem Verdichter 2, so dass der Kältekreislauf 1 geschlossen ist. Das Expansionsventil 6, der Verdampfer 7, der Sammelbehälter 8 sowie der Niederdruckbe- reich 4b des inneren Wärmetauschers 4 bilden die Niederdruckseite des Kältekreislaufs 1.
Der beschriebene Kältekreislauf 1 wird in an sich bekannter Weise im sogenannten überkritischen bzw. transkritischen Pro- zess betrieben, bei dem kein Übergang zwischen der gasförmigen und der flüssigen Phase des Kältemittels stattfindet und das Kältemittel somic in dem Gaskühler 3 im gasförmigen Zustand verbleibt und in dem Expansionsventil 6 als Nassdampf vorliegt. Durch diesen transkritischen Betrieb des Kältekreislaufs 1 wird bei hoher Temperatur des Kältemittels eine hohe Wärmeabgabe an die Umgebung erreicht . Durch die Verdichtung des Kältemittels in dem Verdichter 2 steigt zusätzlich zu dem Druck auch die Temperatur des Kältemittels an, bevor es im nachfolgenden Gaskühler 3 die Wärme abgibt. Diese Temperatur kann bei sehr hohen Außentemperaturen und entsprechend hohen Drehzahlen des Verdichters 2 Werte erreichen, die sowohl das Schmiermittel des Verdichters 2 schädigen als auch den Verdichter 2 sehr stark beanspruchen, sodass der Temperatur des Kältemittels insbesondere aufgrund der zulässigen Temperatur des Verdichters 2 nach oben Grenzen gesetzt sind. Gleiches gilt auch für die Höhe des Drucks in dem Kühlkreislauf 1, der durch die Festigkeit der Bauteile des Kühlkreislaus 1 nach oben begrenzt ist.
Um die Überschreitung der beschriebenen kritischen Temperatur des Verdichters 2 sowie die Überschreitung eines kritischen Drucks innerhalb des Kältekreislaufs 1 zu verhindern, wird bei dem vorliegenden Kältekreislauf 1 die Leistung des inneren Wärmetauschers 4 reduziert, so dass das Temperaturlimit am Austritt des Verdichters 2 im kritischen Betriebspunkt, beispielsweise bei Leerlauf oder bei sehr hohen Drehzahlen der Brennkraftmaschine und hohen Außen- bzw. Umgebungstemperaturen, eingehalten werden kann. Um in anderen Betriebspunkten der Brennkraftmaschine und der Klimaanlage nicht auf Leistungs- und Effizienzpotentiale verzichten zu müssen, wird die Klimaanlage bei einem geringen Luftstrom durch die wärmeabgebende Komponente des Kältekreislaufs 1 sowie bei hohen Umgebungstemperaturen mit maximalem Arbeitsdruck auf der Hochdruckseite des Kältekreislaufs 1 betrieben, wobei der innere Wärmetauscher 4 so ausgeführt ist, dass die maximale Temperatur soweit wie möglich erreicht werden kann, ohne diese zu überschreiten. Falls in einem anderen Betriebspunkt die kritische Temperatur überschritten wird, so wird der durch den Verdichter 2 erzeugte Druck durch eine Verringerung des Hubs desselben soweit reduziert, dass die kritische bzw. zulässige Temperatur nicht überschritten werden kann. Diese Hubverringerung des Verdichters 2 kann in an sich bekannter und daher nicht näher beschriebener Art und Weise erfolgen.
Die beschriebene Regelung des Kältekreislaufs 1 kann dabei über zwei unterschiedlich hohe Temperaturen des Kühlmittels als Regelgrößen vorgenommen werden. Beispielsweise ist es möglich, das Überschreiten einer bestimmten Temperatur für eine bestimmte Zeit zu erlauben und spätestens bei Erreichen einer zweiten, höheren Temperatur auf die beschriebene Art und Weise in den Kältekreislauf 1 einzugreifen.
Zur Ermittlung der für die Regelung erforderlichen Temperatur des Kältemittels nach dem Verdichter 2 ist zwischen dem Verdichter 2 und dem Gaskühler 3 in der Kältemittelleitung 5 ein Temperatursensor 9 angeordnet, der über eine Verbindungsleitung 10 mit dem Verdichter 2 und über eine Verbindungsleitung 11 mit dem Expansionsventil 6 verbunden und so in der Lage ist, den Betrieb derselben zu steuern. Statt der Verringerung des Drucks an dem Verdichter 2 ist es auch möglich, zur Begrenzung der Leistung des inneren Wärmetauschers 4 bzw. zur Verhinderung des Überschreitens des kritischen Werts der Temperatur des Kältemittels das Expansionsventil 6 zu öffnen und so den Druck in dem Kältekreislauf 1 zu verringern, wodurch sich entsprechend auch die Temperatur des Kältemittels verringert .
Eine weitere Möglichkeit, die Temperatur in dem Kältekreislauf 1 unterhalb einer kritischen Temperatur zu halten, besteht darin, über eine Bohrung 12 an der Unterseite des Sammelbehälters 8 zusätzliches Kühlmittel anzusaugen und dem Kältekreislauf 1 zuzuführen.
In Fig. 2 ist der Druck p des Kältemittels innerhalb des Kältekreislaufs 1 über der spezifischen Enthalpie h desselben aufgetragen. Dieser Verlauf ist durch die mit „A" bezeichnete Linie dargestellt. Ausgehend von dem mit I bezeichneten Zustand bzw. Punkt wird das Kältemittel auf den Druck p gemäß dem Punkt II verdichtet, wo die kritische Temperatur Tkrιt erreicht wird. In dem Gaskühler 3 erfolgt die Abkühlung des Kältemittels auf den Punkt III und mittels des Hochdruckbereichs 4a des inneren Wärmetauschers 4 auf den Punkt IV. Durch das Expansionsventil 6 wird das Kältemittel auf den Zustand gemäß Punkt V entspannt. Schließlich gelangt das Kältemittel durch das Verdampfen innerhalb des Verdampfers 7 zu dem Punkt VI und von dort durch die Wärmeaufnahme des Niederdruckbereichs 4b des inneren Wärmetauschers 4 zurück auf den Punkt I am Eintritt in den Verdichter 2. Es wird also deutlich, dass durch den Einsatz des inneren Wärmetauschers 4 eine Verbesserung des Kälteprozesses in dem Kältekreislauf 1 erreicht wird. Durch den mit dem Bezugszeichen B bezeichneten Doppelpfeil ist dieser Austausch von Wärme innerhalb des inneren Wärmetauschers 4 dargestellt. In Fig. 2 sind weitere Linien C, D und E eingezeichnet, welche zwischen den Punkten I und II sowie den Punkten II und IV parallel zu der Kurve A verlaufen. Dabei wird deutlich, dass durch eine Absenkung des Drucks innerhalb des Kühlkreislaufs 1 die kritische Temperatur Tkrit erst sehr viel später erreicht wird. Die Linie F zeigt in an sich bekannter Weise die Grenze zwischen den Zuständen gasförmig, flüssig und Nass- dampf des Kältemittels.

Claims

Patentansprüche
Verfahren zur Regelung einer Klimaanlage, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, bei welchem in einem Kältekreislauf mit einem Verdichter, einem Gaskühler, einem inneren Wärmetauscher, einem Expansionsventil, einem Verdampfer und einem Sammelbehälter ein Kältemittel zirkuliert, wobei der Kältekreislauf überkritisch betrieben wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Leistung des inneren Wärmetauschers (4) derart begrenzt wird, dass die Temperatur des Verdichters (2) und/oder des Kältemittels einen kritischen Wert nicht übersteigt .
Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zur Verhinderung des Überschreitens des kritischen Werts der Temperatur des Kältemittels der durch den Verdichter (2) erzeugte Druck durch eine Verringerung des Hubs des Verdichters (2) reduziert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zur Verhinderung des Überschreitens des kritischen Werts der Temperatur des Kältemittels das Expansionsventil (6) geöffnet und der Druck in dem Kältekreislauf (1) verringert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 , 2 oder 3 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zur Verhinderung des Überschreitens des kritischen Werts der Temperatur des Kältemittels über eine Bohrung (12) des Sammelbehälters (8) zusätzliches Kühlmittel angesaugt und dem Kältekreislauf (1) zugeführt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Temperatur des Kältemittels nach dem Verdichter (2) mittels eines zwischen dem Verdichter (2) und dem Gaskühler (3) angeordneten Temperatursensors (9) ermittelt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass als Kältemittel C02 verwendet wird.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001025774A1 (en) 1999-10-06 2001-04-12 Laitinen Vellonen Sakari Method for analysing a papermaking process and an electrochemical sensor for analysing liquid

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4661696B2 (ja) 2005-12-08 2011-03-30 株式会社デンソー 超臨界冷凍サイクル

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1990007683A1 (en) * 1989-01-09 1990-07-12 Sinvent As Trans-critical vapour compression cycle device
US5685160A (en) * 1994-09-09 1997-11-11 Mercedes-Benz Ag Method for operating an air conditioning cooling system for vehicles and a cooling system for carrying out the method
EP0915306A2 (de) * 1997-11-06 1999-05-12 Denso Corporation Überkritisches Kältegerät
DE19813673A1 (de) 1998-03-27 1999-09-30 Daimler Chrysler Ag Verfahren und Vorrichtung zum Heizen und Kühlen eines Nutzraumes eines Kraftfahrzeuges
JP2000234811A (ja) * 1999-02-17 2000-08-29 Matsushita Electric Ind Co Ltd 冷凍サイクル装置
EP1043550A1 (de) * 1997-12-26 2000-10-11 Zexel Corporation Kältekreislauf
DE19925744A1 (de) 1999-06-05 2000-12-07 Mannesmann Vdo Ag Elektrisch angetriebenes Kompressionskältesystem mit überkritischem Prozeßverlauf
JP2000337723A (ja) * 1999-05-25 2000-12-08 Saginomiya Seisakusho Inc 超臨界蒸気圧縮サイクルの運転制御方法および装置および容量可変コンプレッサの容量制御装置および容量制御弁
JP2001235239A (ja) * 2000-02-23 2001-08-31 Seiko Seiki Co Ltd 超臨界蒸気圧縮サイクル装置
JP2002061969A (ja) * 2000-08-23 2002-02-28 Zexel Valeo Climate Control Corp 冷凍サイクルの制御装置
EP1228910A2 (de) * 2001-02-05 2002-08-07 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Fahrzeug-Klimaanlage
JP2003054249A (ja) * 2001-08-10 2003-02-26 Japan Climate Systems Corp 車両用空調装置
DE10140630A1 (de) 2001-08-18 2003-02-27 Bayerische Motoren Werke Ag Kälteanlage für ein Kraftfahrzeug sowie Kältemittel-Kreisprozess
US20030061827A1 (en) * 2001-10-03 2003-04-03 Hisayoshi Sakakibara Super-critical refrigerant cycle system and water heater using the same

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6480776A (en) * 1987-09-22 1989-03-27 Sanden Corp Volume-variable compressor
NO915127D0 (no) * 1991-12-27 1991-12-27 Sinvent As Kompresjonsanordning med variabelt volum
DE19706663B4 (de) * 1997-02-20 2007-01-11 Behr Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Regelung einer Klimaanlage in einem Kraftfahrzeug

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1990007683A1 (en) * 1989-01-09 1990-07-12 Sinvent As Trans-critical vapour compression cycle device
US5685160A (en) * 1994-09-09 1997-11-11 Mercedes-Benz Ag Method for operating an air conditioning cooling system for vehicles and a cooling system for carrying out the method
EP0915306A2 (de) * 1997-11-06 1999-05-12 Denso Corporation Überkritisches Kältegerät
EP1043550A1 (de) * 1997-12-26 2000-10-11 Zexel Corporation Kältekreislauf
DE19813673A1 (de) 1998-03-27 1999-09-30 Daimler Chrysler Ag Verfahren und Vorrichtung zum Heizen und Kühlen eines Nutzraumes eines Kraftfahrzeuges
JP2000234811A (ja) * 1999-02-17 2000-08-29 Matsushita Electric Ind Co Ltd 冷凍サイクル装置
JP2000337723A (ja) * 1999-05-25 2000-12-08 Saginomiya Seisakusho Inc 超臨界蒸気圧縮サイクルの運転制御方法および装置および容量可変コンプレッサの容量制御装置および容量制御弁
DE19925744A1 (de) 1999-06-05 2000-12-07 Mannesmann Vdo Ag Elektrisch angetriebenes Kompressionskältesystem mit überkritischem Prozeßverlauf
JP2001235239A (ja) * 2000-02-23 2001-08-31 Seiko Seiki Co Ltd 超臨界蒸気圧縮サイクル装置
JP2002061969A (ja) * 2000-08-23 2002-02-28 Zexel Valeo Climate Control Corp 冷凍サイクルの制御装置
EP1228910A2 (de) * 2001-02-05 2002-08-07 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Fahrzeug-Klimaanlage
JP2003054249A (ja) * 2001-08-10 2003-02-26 Japan Climate Systems Corp 車両用空調装置
DE10140630A1 (de) 2001-08-18 2003-02-27 Bayerische Motoren Werke Ag Kälteanlage für ein Kraftfahrzeug sowie Kältemittel-Kreisprozess
US20030061827A1 (en) * 2001-10-03 2003-04-03 Hisayoshi Sakakibara Super-critical refrigerant cycle system and water heater using the same

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 2000, no. 11 3 January 2001 (2001-01-03) *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 2000, no. 15 6 April 2001 (2001-04-06) *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 2000, no. 25 12 April 2001 (2001-04-12) *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 2002, no. 06 4 June 2002 (2002-06-04) *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 2003, no. 06 3 June 2003 (2003-06-03) *
TAKAHASHI T: "DEVELOPMENT OF CARBON DIOXIDE (CO2) APPLIED REFRIGERATION SYSTEM", SAE AUTOMOTIVE ALTERNATE REFRIGERANT SYSTEMS SYMPOSIUM, XX, XX, July 2000 (2000-07-01), pages 1 - 20, XP001169113 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001025774A1 (en) 1999-10-06 2001-04-12 Laitinen Vellonen Sakari Method for analysing a papermaking process and an electrochemical sensor for analysing liquid

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Publication number Publication date
DE10338388B3 (de) 2005-04-21

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