具有储热装置的气温控制系统的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年2月20日提交的美国发明专利申请第16/280,758号的优先权，并要求于2018年2月23日提交的美国临时申请第62/634,223号的权益。上述申请的全部公开内容通过引用并入文本。

本公开内容涉及具有储热装置的气温控制系统。

背景技术：

本部分提供涉及本公开内容的背景信息，并不一定是现有技术。

气温控制系统，例如热泵系统、制冷系统或空调系统，可以包括流体回路，该流体回路具有室外热交换器、一个或更多个室内热交换器、一个或更多个膨胀装置以及使工作流体(例如，制冷剂或二氧化碳)循环通过流体回路的一个或更多个压缩机。期望对气温控制系统的有效且可靠的操作，以确保气温控制系统能够根据需要有效且高效地提供冷却和/或加热效果。

技术实现要素：

本部分提供了公开内容的总体概述，且并不是其全部范围和所有特征的全面公开内容。

本公开内容提供了一种气温控制系统，该气温控制系统包括工作流体回路和储存罐。工作流体回路具有第一压缩机、第一热交换器、第二热交换器、闪蒸罐以及第三热交换器。第一热交换器接收从第一压缩机排出的工作流体。闪蒸罐被布置在第一热交换器的下游，并且包括入口以及第一出口和第二出口。第一出口向布置在闪蒸罐与第一压缩器之间的第三热交换器提供工作流体。第二出口向第一压缩机提供工作流体。储存罐包含相变材料，该相变材料与工作流体回路的第二热交换器热耦合。

在以上段落的气温控制系统的一些配置中，第二热交换器被布置在储存罐内，使得第二热交换器与包含在储存罐中的相变材料流体隔离，并且与第一热交换器和闪蒸罐流体连通。

在以上任一段落的气温控制系统的一些配置中，工作流体回路包括布置在第二热交换器与第一热交换器之间的第一膨胀装置。

在以上任何段落的气温控制系统的一些配置中，工作流体回路包括布置在闪蒸罐与第三热交换器之间的第二膨胀装置。

在以上任何段落的气温控制系统的一些配置中，工作流体回路包括布置在闪蒸罐与第一压缩机之间的第三膨胀装置。

在以上任何段落的气温控制系统的一些配置中，以上任何段落的气温控制系统能够在吸热模式和排热模式下操作。在吸热模式下，第三膨胀装置可以被打开以允许流体流过闪蒸罐的第二出口，从而允许来自储存罐中的相变材料的热被传递到第二热交换器中的工作流体，以降低相变材料的温度。在排热模式下，第三膨胀装置可以被关闭以限制流体流过闪蒸罐的第二出口，从而允许来自第二热交换器中的工作流体的热被传递到储存罐中的相变材料。

在以上任何段落的气温控制系统的一些配置中，工作流体回路包括：第一流体通道，该第一流体通道从第一压缩机的出口延伸并且通过第一热交换器而延伸至布置在储存罐内的第二热交换器；第二流体通道，该第二流体通道从闪蒸罐的第一出口延伸并且通过第三热交换器而延伸至第一压缩机的入口；以及第三流体通道，该第三流体通道从闪蒸罐的第二出口延伸至第一压缩机。

在以上任何段落的气温控制系统的一些配置中，闪蒸罐包括闪蒸罐，并且其中，第一出口是液体出口并且第二出口是蒸汽出口。

在以上任何段落的气温控制系统的一些配置中，工作流体回路包括旁路通道，该旁路通道从第一流体通道的在第一热交换器上游的位置延伸至第一流体通道的在第一热交换器下游的位置。该旁路通道包括控制流体流过旁路通道的阀。

在以上任何段落的气温控制系统的一些配置中，工作流体回路包括第四流体通道，该第四流体通道从第三流体通道延伸至第一流体通道的在第一压缩机与第一热交换器之间的位置。

在以上任何段落的气温控制系统的一些配置中，第四流体通道包括第二压缩机。

在以上任何段落的气温控制系统的一些配置中，工作流体回路包括低温流体通道，该低温流体通道从第二流体通道的在第三热交换器上游的位置延伸至第二流体通道的在第三热交换器与第一压缩机之间的位置。

在以上任何段落的气温控制系统的一些配置中，低温流体通道包括第三压缩机、第四膨胀装置和第四热交换器。

在以上任何段落的气温控制系统的一些配置中，工作流体回路包括第一膨胀装置和第二膨胀装置，该第一膨胀装置被布置在第一热交换器与闪蒸罐之间，第二膨胀装置被布置在闪蒸罐与第一压缩机之间。

在以上任何段落的气温控制系统的一些配置中，工作流体回路包括第一阀和第二阀，第一阀被布置在第二热交换器与闪蒸罐之间，第二阀被布置在第一压缩机与第二热交换器之间。

在以上任何段落的气温控制系统的一些配置中，第一阀是止回阀并且第二阀是电磁阀。

在以上任何段落的气温控制系统的一些配置中，工作流体回路包括第二压缩机和第四热交换器，第二压缩机从第三热交换器接收工作流体，并且将工作流体排出到第四热交换器中。

在以上任何段落的气温控制系统的一些配置中，第四热交换器是级间冷却器。

在另一个形式中，本公开内容提供了一种气温控制系统，该气温控制系统包括工作流体回路和储存罐。该工作流体回路具有第一流体通道、闪蒸罐、第二流体通道以及第三流体通道。第一流体通道从第一压缩机接收工作流体并且包括第一热交换器。闪蒸罐包括入口以及第一出口和第二出口。第二流体通道从闪蒸罐的第一出口接收工作流体，并且包括布置在闪蒸罐与第一压缩机之间的第三热交换器。第三流体通道从闪蒸罐的第二出口接收工作流体，并且向第一压缩机提供工作流体。储存罐包含相变材料，该相变材料与工作流体回路的第二热交换器热耦合。

在以上段落的气温控制系统的一些配置中，第二热交换器被布置在储存罐内，使得第二热交换器与包含在储存罐中的相变材料流体隔离，并且与第一热交换器和闪蒸罐流体连通。

在以上任一段落的气温控制系统的一些配置中，第一流体通道包括布置在闪蒸罐的入口的上游的第一膨胀装置。第二流体通道包括布置在闪蒸罐的第一出口的下游的第二膨胀装置。

在以上任何段落的气温控制系统的一些配置中，以上任何段落的气温控制系统能够在吸热模式和排热模式下操作。在吸热模式下，第三膨胀装置可以被打开以允许流体流过闪蒸罐的第二出口，从而允许来自储存罐中的相变材料的热被传递到第二热交换器中的工作流体，以降低相变材料的温度。在排热模式下，第三膨胀装置可以被关闭以限制流体流通过蒸罐的第二出口，从而允许来自第二热交换器中的工作流体的热被传递到储存罐中的相变材料。

在以上任何段落的气温控制系统的一些配置中，第三流体通道包括布置在闪蒸罐的第二出口的下游的第三膨胀装置。

在以上任何段落的气温控制系统的一些配置中，工作流体回路包括旁路通道，该旁路通道从第一流体通道的在第一热交换器上游的位置延伸至第一流体通道的在第一热交换器下游的位置。旁路通道包括控制流体流过旁路通道的阀。

在以上任何段落的气温控制系统的一些配置中，工作流体回路包括第四流体通道，该第四流体通道从第三流体通道延伸至第一流体通道的在第一压缩机与第一热交换器之间的位置，第四流体通道包括第二压缩机。

在以上任何段落的气温控制系统的一些配置中，工作流体回路包括低温流体通道，该低温流体通道从第二流体通道的在第三热交换器上游的位置延伸至第二流体通道的在第三热交换器与第一压缩机之间的位置。

在以上任何段落的气温控制系统的一些配置中，低温流体通道包括第三压缩机、第四膨胀装置和第四热交换器。

根据本文提供的描述，其他适用领域将变得明显。本发明内容中的描述和具体示例仅用于说明的目的，并不旨在限制本公开内容的范围。

附图说明

本文所描述的附图仅用于对所选实施方式而非所有可能的实现方式进行说明的目的，并且不旨在限制本公开内容的范围。

图1是根据本公开内容的原理的气温控制系统的示意性表示；

图2是示出图1的气温控制系统的控制模块与部件之间通信的框图；

图3是根据本公开内容的原理的另一气温控制系统的示意性表示；

图4是根据本公开内容的原理的又一气温控制系统的示意性表示；

图5是根据本公开内容的原理的又一气温控制系统的示意性表示；

图6是根据本公开内容的原理的又一气温控制系统的示意性表示；以及

图7是根据本公开内容的原理的又一气温控制系统的示意性表示。

在附图的若干视图中，对应的附图标记指示对应的部分。

具体实施方式

现在将参照附图更充分地描述示例实施方式。

示例实施方式被提供使得该公开内容将是充分的，并且将范围充分地传达至本领域技术人员。阐述了许多具体细节，例如具体部件、装置和方法的示例，以提供对本公开内容的实施方式的充分理解。对于本领域技术人员而言明显的是：不需要采用具体细节，示例实施方式可以以许多不同形式来实施，并且均不应被解释成限制本公开内容的范围。在一些示例实施方式中，未详细地描述公知的过程、公知的装置结构以及公知的技术。

本文所使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而不旨在是限制性的。如本文所使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式“一”、“一个”以及“该”也可以旨在包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”和“具有”是包括性的，因此指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但是不排除一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组合的存在或添加。除非具体地被标识为执行顺序，否则本文所描述的方法步骤、处理和操作不应被解释为必须要求以所讨论或者示出的特定顺序来执行。还应当理解，可以采用附加的或者替选的步骤。

当元件或层被称为“在……上”、“接合至”、“连接至”或“耦接至”另一元件或层时，其可以直接在其他元件或层上、接合、连接或耦接至其他元件或层，或可以存在中间元件或层。相比之下，当元件被称为“直接在另一元件或层上”、“直接接合至”、“直接连接至”或“直接耦接至”另一元件或层时，可以不存在中间元件或层。用于描述元件之间的关系的其他词应当以相似的方式解释(例如，“在……之间”与“直接在……之间”，“相邻”与“直接相邻”等)。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或更多个相关联的列举的项目的任何和所有组合。

尽管术语第一、第二、第三等在本文可以用于描述各种元件、部件、区域、层和/或部分，但是这些元件、部件、区域、层和/或部分不应当受这些术语限制。这些术语可以仅用于将一个元件、部件、区域、层或部分与另一区域、层或部分区分开。除非上下文清楚地指出，否则当在本文使用时诸如“第一”、“第二”和其他数值术语的术语并不意味着次序或顺序。因此，在不偏离示例实施方式的教导的情况下，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部分可以被称为第二元件、部件、区域、层或部分。

为了便于描述，在本文中可以使用空间相对术语，例如“内部”、“外部”、“下方”、“之下”、“下部”、“之上”、“上部”等来描述如图所示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。空间相对术语可以意在包含装置在使用或操作中的除了附图中所描绘的取向之外的不同取向。例如，如果附图中的装置被翻转，则被描述为在其他元件或特征“之下”或“下方”的元件将被定向在其他元件或特征“之上”。因此，示例术语“下方”可以包含之上和之下两个取向。该装置可以以其他方式定向(旋转90度或以其他取向)，并且对应地解释本文所使用的空间相对描述符。

参照图1，提供了气温控制系统10，气温控制系统10可以在吸热模式(即，制冰模式)、排热模式(即，融冰模式)与中性吸热模式之间操作。气温控制系统10可以是例如热泵系统、制冷系统和/或空调系统。气温控制系统10可以包括流体回路11，流体回路11具有压缩机12、第一热交换器14和第二热交换器16、第一膨胀装置18、第二膨胀装置20和第三膨胀装置22、闪蒸罐24、第三热交换器25以及旁路阀26。气温控制系统10还可以包括与流体回路11处于热传递关系(即，热耦合)并且与流体回路11流体隔离的储热罐28。

压缩机12可以压缩工作流体(例如，二氧化碳或任何其他制冷剂)并使其循环通过气温控制系统10的流体回路11，以根据需要加热或冷却空间。压缩机12可以是例如涡旋式压缩机，或任何其他合适的压缩机，例如往复式压缩机或旋转式叶片压缩机。在一些实施方式中，压缩机12可以是例如数字调制的涡旋式压缩机，该数字调制的涡旋式压缩机可操作以选择性地将其动涡旋盘和定涡旋盘(未示出)分离，以允许部分压缩的工作流体从由涡旋盘形成的压缩腔泄漏，从而减小压缩机12的操作容量。

压缩机12可以包括第一入口30和第一出口32。第一入口30可以从吸入管线34接收工作流体。在压缩机12中被压缩的工作流体可以通过第一出口32排出到可以包括第一热交换器14和第一膨胀装置18的第一流体通道38。

第一热交换器14可以从压缩机12的第一出口32接收经压缩的工作流体。第一热交换器14可以是冷凝器或气体冷却器，并且可以将来自工作流体的热传递到周围空气，可以通过风扇(未示出)迫使该周围空气通过第一热交换器14。在一些实施方式中，例如，第一热交换器14可以将来工作流体的热传递到例如水的液体流。

从第一热交换器14，工作流体可以流过第一膨胀装置18(例如，电子或热膨胀阀或毛细管)。第一膨胀装置18可以布置在第一热交换器14与第二热交换器16之间，并且可以控制流体从第一热交换器14流到第二热交换器16。第一膨胀装置18下游的工作流体可以具有比第一膨胀装置18上游的工作流体低的压力。

工作流体可以从第一膨胀装置18流入第二热交换器16。第二热交换器16可以被布置在储存罐28内，使得第二热交换器16与储存罐28处于热传递关系(例如，热耦合)。

工作流体可以从第二热交换器16流入闪蒸罐24。闪蒸罐24可以包括入口40、第一出口42和第二出口44。液体工作流体和蒸汽工作流体可以在闪蒸罐24内彼此分离。例如，蒸汽工作流体可以积聚在闪蒸罐24的上部46中，并且液体工作流体可以积聚在闪蒸罐24的下部48中。在一些实施方式中，闪蒸罐24可以被可操作以将液体工作流体和蒸汽工作流体分离的任何其他合适的热交换器代替。

液体工作流体可以通过第一出口42离开闪蒸罐，并且流入可以包括第二膨胀装置20(例如，电子或热膨胀阀或毛细管)和第三热交换器25的第二流体通道52。从第一出口42，液体工作流体可以流过第二膨胀装置20。第二膨胀装置20可以被布置在闪蒸罐24与第三热交换器25之间，并且可以控制流体从闪蒸罐24的第一出口42流到第三热交换器25。第二膨胀装置20下游的工作流体可以具有比第二膨胀装置20的上游的工作流体低的压力。

从第二膨胀装置20，工作流体可以流过第三热交换器25。第三热交换器25可以是蒸发器，在该蒸发器中工作流体可以从待冷却的空间吸收热。工作流体可以从第三热交换器25流入吸入管线34，并且随后通过第一入口30流回压缩机12。

蒸汽工作流体可以通过第二出口44离开闪蒸罐24并且流入第三流体通道54。第三流体通道54可以在第二出口44与吸入管线34之间延伸。流过第三流体通道54的工作流体可以流过第三膨胀装置22。第三膨胀装置22可以被布置在闪蒸罐24与压缩机12之间，并且可以控制流体从闪蒸罐24的第二出口44流到压缩机12。第三膨胀装置22下游的工作流体可以具有比第三膨胀装置22上游的工作流体低的压力。第三膨胀装置22可以是例如电子或热膨胀阀或毛细管。

在一些配置中，旁路通道56可以从第一流体通道38的在第一热交换器14上游的位置(即，在压缩机12与第一热交换器14之间的位置)延伸至第一流体通道38的在第一热交换器14和第一膨胀装置18下游的位置。旁路阀26可以沿着旁路通道56被布置，并且可以在限制流体流过旁路通道56的关闭位置与允许流体通过旁路通道的打开位置之间移动。在旁路阀26处于打开位置时，从压缩机12排出的工作流体的至少一部分可以绕过第一热交换器14和第一膨胀装置18，并且通过旁路通道56流到第二热交换器16。以这种方式，在旁路阀26处于打开位置时，来自压缩机12的高压工作流体可以直接流到第二热交换器16，在第二热交换器16中储热罐28冷却高压工作流体。可以理解的是，旁路阀26可以是例如电磁阀、由流体压差制动的机械阀、或电子膨胀阀，或任何其他类型的阀。

例如，储热罐28可以限定包含相变材料58例如水或乙二醇的腔室。在一些配置中，可以将添加剂例如酒精和氯化钙(cacl2)混合到相变材料58中以改变(例如，升高或降低)相变材料58改变相(例如，在固体与液体之间)的温度。第一温度传感器60可以附接至储热罐28，以检测包含在储热罐28中的相变材料58的温度，并且第二温度传感器61可以附接至第二热交换器16，以检测第二热交换器16中的工作流体的温度。

如图2所示，控制模块62可以与压缩机12、第一膨胀装置18、第二膨胀装置20和第三膨胀装置22、旁路阀26、以及第一温度传感器60和第二温度传感器61通信。控制模块62可以控制例如压缩机12、第一膨胀装置18、第二膨胀装置20和第三膨胀装置22、旁路阀26的操作。气温控制系统10的操作模式可以至少部分地基于控制模块62从第一温度传感器60和第二温度传感器61接收的数据。也就是说，控制模块62可以基于从第一温度传感器60和第二温度传感器61接收的数据来控制第一膨胀装置18和第三膨胀装置22以在吸热模式(即，制冰模式)、排热模式(即，融冰模式)和中性吸热模式下操作气温控制系统10。在一些配置中，压力传感器(未示出)可以被布置在闪蒸罐24上或闪蒸罐24内，并且可以将闪蒸罐24的上部46中的蒸汽工作流体的压力传送到控制模块62。控制模块62可以基于这样的压力数据来控制第三膨胀装置。

当在吸热模式下操作气温控制系统时，控制模块62打开第三膨胀装置22以降低闪蒸罐24中的压力(并且降低由第二温度传感器61测量的饱和温度)，并且将从第一温度传感器60接收的温度测量值与从第二温度传感器61接收的温度测量值进行比较。如果从第一温度传感器60接收的温度测量值等于或低于从第二温度传感器61接收的温度测量值，则控制模块62可以控制第一膨胀装置18和第三膨胀装置22中一个或两个，使得通过第二热交换器16的工作流体的流体温度低于相变材料58的流体温度(即，从第一温度传感器60接收的温度测量值高于从第二温度传感器61接收的温度测量值)。以这种方式，通过布置在储存罐28中的第二热交换器16的工作流体从相变材料58吸收热，这使相变材料58冷却并且可以使相变材料变成固体(即，冰)。在电力成本相对低且环境温度相对较低(在操作效率较高时)时(例如，在晚上)，气温控制系统10可以操作以降低储热罐28内的相变材料58的温度。可以以将蒸发器25的出口处的工作流体的过热保持在预定范围内的方式来控制第三膨胀装置22。第一膨胀装置18可以以如下方式控制，在亚临界操作模式下，在气体冷却器14的出口处的工作流体的过冷在预定范围内。此外，第一膨胀装置18可以被控制，使得在跨临界操作模式下，气体冷却器14中的工作流体的压力被保持在由气体冷却器14的出口处的工作流体的温度的预定函数限定的值的预定范围内。

在排热模式下操作气温控制系统10时，控制模块62关闭第三膨胀装置22，并且将从第一温度传感器60接收的温度测量值与从第二温度传感器61接收的温度测量值进行比较。如果从第一温度传感器60接收的温度测量值等于或高于从第二温度传感器61接收的温度测量值，则控制模块62可以控制第一膨胀装置18和第三膨胀装置22中一个或两个，使得通过第二热交换器16的工作流体的流体温度高于相变材料58的流体温度(即，从第一温度传感器60接收的温度测量值低于从第二温度传感器61接收的温度测量值)。以这种方式，通过布置在储存罐28中的第二热交换器16的工作流体将热传递给相变材料58，这使工作流体在工作流体进入闪蒸罐24之前冷却。在电力成本高(例如，在白天期间)且系统10的操作效率由于较高环境温度而相对较低时，气温控制系统10可以操作以使用包含在储存罐28中的相变材料58来减少工作流体的焓并且因此增加系统10的冷却能力。

当在中性吸热模式下操作气温控制系统10时，控制模块62打开第二膨胀装置20，并且将从第一温度传感器60接收的温度测量值与从第二温度传感器61接收的温度测量值进行比较。如果从第一温度传感器60接收的温度测量值低于或高于从第二温度传感器61接收的温度测量值，则控制模块62可以控制第一膨胀装置18和第三膨胀装置22中一个或两个，使得通过第二热交换器16的工作流体的流体温度等于(或大致等于)相变材料58的流体温度(即，从第一温度传感器60接收的温度测量值等于从第二温度传感器61接收的温度测量值)。以这种方式，当工作流体通过第二热交换器16并且进入闪蒸罐24时，工作流体与储热罐28之间没有净能量传递(即中性吸热)。

本公开内容的气温控制系统10的益处之一是，可以使用储热罐28来存储固体相变材料58，以在高电力成本期间使用，从而降低操作气温控制系统10的总成本。

参照图3，提供了另一气温控制系统110，其除了下述任何差异之外可以基本类似于上述气温控制系统10。气温控制系统110可以包括流体回路111，该流体回路111具有第一压缩机112、第一热交换器114和第二热交换器116、第一膨胀装置118、第二膨胀装置120和第三膨胀装置122、闪蒸罐124、第三热交换器124以及旁路阀126。气温控制系统110还可以包括与流体回路111处于热传递关系(即，热耦合)并且与流体回路111流体隔离的储热罐128，以及控制模块(未示出)。第一压缩机112、第一热交换器114和第二热交换器116、第一膨胀装置118、第二膨胀装置120和第三膨胀装置122、闪蒸罐124、第三热交换器125、旁路阀126、储热罐128以及控制模块(未示出)的结构和功能可以分别与上述压缩机12、第一热交换器14和第二热交换器16、第一膨胀装置18、第二膨胀装置20和第三膨胀装置22、闪蒸罐24、第三热交换器25、旁路阀26、储热罐28以及控制模块62的结构和功能类似或相同，并且因此，将不再详细描述。

气温控制系统110还可以包括第二压缩机113。第二压缩机113可以沿着蒸汽回收流体通道130被布置，蒸汽回收流体通道130从第一流体通道132的在闪蒸罐124与第三膨胀装置122之间的位置延伸至第二流体通道134的在第一压缩机112与第一热交换器114之间的位置。第二压缩机113可以包括第一入口136和第一出口138。蒸汽工作流体可以离开闪蒸罐124并且进入第二压缩机113的第一入口136，在第二压缩机内蒸汽工作流体被压缩并且通过第一出口138排出到第二流体通道134。

当气温控制系统110处于部分吸热模式下时(即，制冰模式和提供必要的冷却)，第二膨胀装置120至少部分地打开，使得工作流体可以流到第三热交换器125并且吸收来自待冷却的空间的热。这样，通过布置在储热罐128内的第二热交换器116的相对大量的液体工作流体可以变成蒸汽并且积聚在闪蒸罐124内。积聚在闪蒸罐124中的大量的蒸汽工作流体可以流到第二压缩机113，在第二压缩机113内蒸汽工作流体被压缩，并且经由蒸汽回收流体通道130和第二流体通道134排出到第一热交换器114。以这种方式，气温控制系统110更高效地运行，并且气温控制系统的吸热速率增加(即，储热罐128中包含的相变材料被冷却的速率)。

参照图4，提供了另一气温控制系统210，其除了下述任何差异之外可以基本类似于上述气温控制系统10和气温控制系统110。气温控制系统210可以包括流体回路211，该流体回路211具有第一压缩机212、第二压缩机213、第一热交换器214和第二热交换器216、第一膨胀装置218、第二膨胀装置220和第三膨胀装置222、闪蒸罐224、第三热交换器225(例如，诸如中温蒸发器的室内热交换器)以及旁路阀226。气温控制系统210还可以包括与流体回路211处于热传递关系(即，热耦合)并且与流体回路211流体隔离的储热罐228，以及控制模块(未示出)。第一压缩机212、第二压缩机213、第一热交换器214和第二热交换器216、第一膨胀装置218、第二膨胀装置220和第三膨胀装置222、闪蒸罐224、第三热交换器225、旁路阀226、储热罐228以及控制模块(未示出)的结构和功能可以分别与上述第一压缩机112、第二压缩机113、第一热交换器114和第二热交换器116、第一膨胀装置118、第二膨胀装置120和第三膨胀装置122、闪蒸罐124、第三热交换器125、旁路阀126、储热罐128以及控制模块62的结构和功能类似或相同，并且因此，将不再详细描述。

气温控制系统210还可以包括低温流体通道230，低温流体通道230从中温流体通道(或第二流体通道)232的在第二膨胀装置220与第三热交换器225之间的位置延伸至中温流体通道232的在第三热交换器225与第一压缩机212之间的位置。低温流体通道230还可以包括第三压缩机233、第四膨胀装置234和第四热交换器236(例如，诸如低温蒸发器的室内热交换器)。

第三压缩机233可以包括第一入口235和第一出口237。第一入口235可以从第四热交换器236接收工作流体。在第三压缩机233中压缩的工作流体可以通过第一出口237排出到沿着中温流体通道232的在第三热交换器225与第一压缩机212之间的位置。

第四膨胀装置234可以被布置在第二膨胀装置220与第四热交换器236之间。例如，第四膨胀装置234可以是电子或热膨胀阀或毛细管。第四膨胀装置234下游的工作流体可以具有比第四膨胀装置234上游的工作流体低的压力。

第四热交换器236可以经由第四膨胀装置234从闪蒸罐224选择性地接收工作流体。第四热交换器236中的工作流体可以从待冷却的第一空间(例如，冷冻室或冷冻食品陈列柜)吸收热，并且第三热交换器225可以从待冷却的第二空间(例如，冰箱的内部、冷藏陈列柜的内部或冷却器的内部)吸收热。在一些配置中，第四热交换器236中的工作流体和第三热交换器225中的工作流体可以从相同的空间(例如，第四热交换器236和第三热交换器225可以在不同的时间操作以例如在冷冻室与冷却器之间切换空间)吸收热。工作流体可以从第四热交换器236通过第一入口235流回到第三压缩机233中。

本公开内容的气温控制系统210的益处之一是，储热罐228可以与多个通道一起使用，每个通道具有以不同的蒸发温度操作的相应蒸发器(例如，其中气温控制系统210正在控制冷却器与冷冻室的温度的应用)。

参照图5，提供了另一气温控制系统310，其除了下述任何差异之外可以基本类似于上述气温控制系统10、气温控制系统110、气温控制系统210。气温控制系统310可以包括流体回路311，该流体回路311具有第一压缩机312、第一热交换器314和第二热交换器316、第一膨胀装置318和第二膨胀装置320、闪蒸罐324以及第三热交换器325。气温控制系统310还可以包括与流体回路311处于热传递关系(即，热耦合)并且与流体回路311流体隔离的储热罐328，以及控制模块(未示出)。第一压缩机312的结构和功能可以与上述压缩机12、压缩机112、压缩机212的结构和功能类似或相同，并且因此，将不再详细描述。

第一热交换器314的结构和功能可以与上述热交换器14、热交换器114、热交换器214的结构和功能类似或相同，并且因此，将不再详细描述。第二热交换器316的结构和功能可以与上述热交换器16、热交换器116、热交换器216的结构和功能类似或相同，并且因此，将不再详细描述。

第一膨胀装置318的结构和功能可以与上述膨胀装置18、膨胀装置118、膨胀装置218的结构和功能类似或相同，并且因此，将不再详细描述。第二膨胀装置320的结构和功能可以与上述膨胀装置20、膨胀装置120、膨胀装置220的结构和功能类似或相同，并且因此，将不再详细描述。

闪蒸罐324的结构和功能可以与上述闪蒸罐24、闪蒸罐124、闪蒸罐224的结构和功能类似或相同，并且因此，将不再详细描述。第三热交换器325(例如，诸如低温蒸发器的室内热交换器)的结构和功能可以与上述热交换器25、热交换器125、热交换器225的结构和功能类似或相同，并且因此，将不再详细描述。

储热罐328的结构和功能可以与上述储热罐28、储热罐128、储热罐228的结构和功能类似或相同，并且因此，将不再详细描述。控制模块(未示出)的结构和功能可以与上述控制模块62的结构和功能类似或相同，并且因此，将不再详细描述。

气温控制系统310还可以包括第二压缩机313、第四热交换器330、以及旁路阀334。除了以下所述任何差异之外，第二压缩机313可以与上述压缩机233类似或相同。第二压缩机313可以包括第一入口336和第一出口338。第一入口36可以从第三热交换器325接收工作流体。在第二压缩机313中被压缩的工作流体可以通过第一出口338排出到第四热交换器330。

例如，第四热交换器330可以是中间冷却器或级间冷却器，并且可以冷却从第二压缩机313排出的经压缩的工作流体。离开第四热交换器330的工作流体可以根据气温控制系统310的操作模式流入旁路通道340或第一压缩机312(经由导管342)。止回阀343可以被布置在闪蒸罐324的第二出口344的下游，以阻止从第二压缩机313回流到闪蒸罐324。

除了以下所述任何差异之外，旁路阀334可以与上述旁路阀26类似或相同。旁路阀334可以被布置在旁路通道340中并且可以在打开位置与关闭位置之间移动。在关闭位置，旁路阀334可以限制或阻止流体流从第四热交换器330和/或闪蒸罐324直接流入第二热交换器316。在打开位置，旁路阀334可以允许流体流从第四热交换器330和/或闪蒸罐324直接流入布置在储热罐328内的第二热交换器316。可以理解的是，旁路阀334可以是例如电磁阀、由流体压差制动的机械阀、或电子膨胀阀，或任何其他类型的阀。

当在吸热模式下操作气温控制系统310时，旁路阀334被关闭并且第一压缩机312和第二压缩机313运行。控制模块(未示出)将从附接至储热罐328的第一温度传感器360接收的温度测量值与从附接至第二热交换器316的第二温度传感器360接收的温度测量值进行比较。如果从第一温度传感器360接收的温度测量值等于或低于从第二温度传感器361接收的温度测量值，则控制模块(未示出)可以控制第一压缩机312和第二压缩机313中一个或两个的容量，使得通过第二热交换器316的工作流体的流体温度低于相变材料358的流体温度。以这种方式，通过布置在储存罐328中的第二热交换器316的工作流体从相变材料358吸收热，这使相变材料358冷却并且可以使相变材料变成固体(即，冰)。

当在完全排热模式下操作气温控制系统310时，旁路阀334被打开，第二压缩机313运行并且第一压缩机312关闭。控制模块(未示出)将从第一温度传感器360接收的温度测量值与从第二温度传感器361接收的温度测量值进行比较。如果从第一温度传感器360接收的温度测量值等于或高于从第二温度传感器361接收的温度测量值，则控制模块(未示出)可以控制第二压缩机313的容量，使得通过第二热交换器316的工作流体的流体温度高于相变材料358的流体温度。以这种方式，通过布置在储存罐328中的第二热交换器316的工作流体将热传递给相变材料358，这将在工作流体进入闪蒸罐324之前使工作流体冷凝。

当在部分排热模式下操作气温控制系统310时，旁路阀334被关闭并且第一压缩机312和第二压缩机313运行。控制模块(未示出)将从第一温度传感器360接收的温度测量值与从第二温度传感器361接收的温度测量值进行比较。如果从第一温度传感器360接收的温度测量值等于或高于从第二温度传感器361接收的温度测量值，控制模块(未示出)可以控制第一压缩机312和第二压缩机313中一个或两个的容量，使得通过第二热交换器316的工作流体的流体温度高于相变材料358的流体温度。以这种方式，通过布置在储存罐328中的第二热交换器316的工作流体将热传递给相变材料358，这将在工作流体进入闪蒸罐324之前使工作流体冷却。

当在中性吸热模式下操作气温控制系统310时，旁路阀334被关闭并且第一压缩机312和第二压缩机313运行。控制模块(未示出)将从第一温度传感器360接收的温度测量值与从第二温度传感器361接收的温度测量值进行比较。如果从第一温度传感器360接收的温度测量值低于或高于从第二温度传感器361接收的温度测量值，则控制模块(未示出)可以控制第一压缩机312和第二压缩机313中一个或两个的容量，使得通过第二热交换器316的工作流体的流体温度等于(或大致等于)相变材料358的流体温度。以这种方式，当工作流体通过第二热交换器316并且进入闪蒸罐324时，在工作流体与储热罐328之间没有净能量传递(即中性吸热)。

尽管第一压缩机312和第二压缩机313被示出为单个压缩机，但是应当理解，每个压缩机312、313可以被并联连接的多个压缩机代替。

参照图6和图7，提供了另一气温控制系统410，其除了下述任何差异之外可以基本类似于上述气温控制系统10、气温控制系统110、气温控制系统210、气温控制系统310。气温控制系统410可以包括流体回路411，该流体回路411具有压缩机412、第一热交换器414和第二热交换器416、第一膨胀装置418、第二膨胀装置420和第三膨胀装置422、闪蒸罐424以及第三热交换器425。气温控制系统410还可以包括与流体回路411处于热传递关系(即，热耦合)并且与流体回路411流体隔离的储热罐428。压缩机412的结构和功能可以与上述压缩机12、压缩机112、压缩机212、压缩机312的结构和功能类似或相同，并且因此，将不再详细描述。第一热交换器414的结构和功能可以与上述热交换器14、热交换器114、热交换器214、热交换器314的结构和功能类似或相同，并且因此，将不再详细描述。

除了下述任何差异之外，第二热交换器416的结构和功能可以与上述热交换器16、热交换器116、热交换器216、热交换器316的结构和功能类似或相同。

除了下述任何差异之外，第一膨胀装置418的结构和功能可以与上述膨胀装置18、膨胀装置118、膨胀装置218、膨胀装置318的结构和功能类似或相同。第一膨胀装置418可以被布置在第一热交换器414与闪蒸罐424之间，并且可以控制流体从第一热交换器414流到闪蒸罐424。第一膨胀装置418下游的工作流体可以具有比第一膨胀装置418上游的工作流体低的压力。

第二膨胀装置420的结构和功能可以与上述膨胀装置20、膨胀装置120、膨胀装置220、膨胀装置320的结构和功能类似或相同，并且因此，将不再详细描述。第三膨胀装置422的结构和功能可以与上述膨胀装置22、膨胀装置122、膨胀装置222、膨胀装置322的结构和功能类似或相同，并且因此，将不再详细描述。闪蒸罐424的结构和功能可以与上述闪蒸罐24、闪蒸罐124、闪蒸罐223、闪蒸罐324的结构和功能类似或相同，并且因此，将不再详细描述。

第三热交换器425的结构和功能可以与上述热交换器25、热交换器125、热交换器225、热交换器325的结构和功能类似或相同，并且因此，将不再详细描述。储热罐428的结构和功能可以与上述储热罐28、储热罐128、储热罐228、储热罐328的结构和功能类似或相同，并且因此，将不再详细描述。

气温控制系统410还可以包括第一控制阀430、第二控制阀432、第四膨胀装置434以及第一止回阀436和第二止回阀438。第一控制阀430可以在打开位置(图7)与关闭位置(图6)之间移动，并且可以被布置在从在压缩机412与第一热交换器414之间位置(经由导管442)延伸到第二热交换器416的第一流体通道440处。可以理解的是，第一控制阀430可以是例如电磁阀、由流体压差制动的机械阀、或电子膨胀阀或任何其他类型的阀。

第二控制阀432可以在打开位置(图6)与关闭位置(图7)之间移动，并且可以被布置在从第二热交换器416(经由导管442)延伸至在压缩机412与第三热交换器425之间位置的第二流体通道444处。可以理解的是，第二控制阀432可以是例如电磁阀、由流体压差制动的机械阀、或电子膨胀阀或任何其他类型的阀。

第四膨胀装置434(例如，膨胀阀或毛细管)可以被布置在从闪蒸罐424与第二膨胀装置420之间位置(经由导管448)延伸至第二热交换器416的第三流体通道446处。第四膨胀装置434可以控制流体从闪蒸罐424流到第二热交换器416。第四膨胀装置434下游的工作流体可以具有比第四膨胀装置434上游的工作流体低的压力。

第一止回阀436可以在打开位置(图6)与关闭位置(图7)之间移动，并且可以被布置在第四膨胀装置434下游的第三流体通道446处。第二止回阀438可以在打开位置(图7)与关闭位置(图6)之间移动，并且可以布置在从第二热交换器416(经由管道448)延伸至闪蒸罐424与第一膨胀装置418之间位置的第四流体通道450处。

继续参照图6和图7，现在将详细描述气温控制系统410在吸热模式(即，制冰模式)和排热模式(即，融冰模式)下的操作。在吸热模式下(如图6所示)，第一控制阀430和第二止回阀438处于关闭位置，并且第二控制阀432和第一止回阀436处于打开位置。工作流体在压缩机412中被压缩并且排出到第一热交换器414，在第一热交换器414中通过将来自工作流体的热传递到周围空气或另一冷却介质(例如，水)来冷却高压工作流体。从第一热交换器414，工作流体流过第一膨胀装置418，从而在流入闪蒸罐424之前降低工作流体的温度和压力。

在闪蒸罐424中，液体工作流体与蒸汽工作流体分离。液体工作流体可以通过液体出口452离开闪蒸罐424。蒸汽工作流体可以通过蒸汽出口454离开闪蒸罐。从液体出口452，工作流体的第一部分可以流过第二膨胀装置420以进一步降低其温度和压力至第三热交换器425，在第三热交换器425中工作流体可以从待冷却的空间吸收热。工作流体可以从第三热交换器425流回到压缩机412。

离开液体出口452的工作流体的第二部分可以流过布置在第三流体通道446处的第四膨胀装置434。流过第四膨胀装置434降低了工作流体的温度和压力。在离开第四膨胀装置434时，工作流体可以流过第一止回阀436并且(经由导管448)进入第二热交换器416。工作流体在流过第一止回阀436时可能不会经历其状态或性质的任何显著的变化。由于第二止回阀438处于关闭位置，所以工作流体被阻止流过第四流体通道450。第二热交换器416和储热罐428与第三热交换器425平行地布置。流过布置在储存罐428中的第二热交换器416的工作流体吸收来自相变材料458的热，这使相变材料458冷却并且可以使相变材料458变成固体(即，冰)。在电力成本低时(例如，在夜间)，气温控制系统410可以操作以降低储热罐428内的相变材料458的温度。从第二热交换器416，工作流体流过导管442和第二控制阀432，并且流回到压缩机412中。

从闪蒸罐424的蒸汽出口454，蒸汽工作流体可以流过第三膨胀装置422，以在流回到压缩机412中之前，降低蒸汽工作流体的温度和压力。

在排热模式下(如图7所示)，第二控制阀432和第一止回阀436处于关闭位置，并且第一控制阀430和第二止回阀438处于打开位置。工作流体在压缩机412中被压缩并且通过第一控制阀430和导管442排出到布置在储热罐428中的第二热交换器416。包含在储热罐428中的相变材料458使流过第二热交换器416的高压工作流体冷凝，这使工作流体冷却(即，降低温度)。当电力成本高时(例如，在白天)，气温控制系统410可以操作以使用包含在储存罐428中的相变材料458以降低工作流体的温度。

从第二热交换器416，工作流体流过第二止回阀438，并且进入闪蒸罐424。由于第一止回阀436处于关闭位置，所以工作流体被阻止流过第三流体通道446。

在闪蒸罐424中，液体工作流体与蒸汽工作流体分离。液体工作流体可以通过液体出口452离开闪蒸罐424。蒸汽工作流体可以通过蒸汽出口454离开闪蒸罐。从液体出口452，工作流体可以流过第二膨胀装置420以降低工作流体的温度和压力至第三热交换器425，在第三热交换器425中工作流体可以从待冷却的空间吸收热。由于第一止回阀436处于关闭位置，所以工作流体被阻止流过第三流体通道446。工作流体可以从第三热交换器425流回到压缩机412中。

从闪蒸罐424的蒸汽出口454，蒸汽工作流体可以流过第三膨胀装置422，以在流回到压缩机412中之前，降低蒸汽工作流体的温度和压力。

在本申请中，术语“模块”可以用术语“电路”代替。术语“模块”可以指代以下内容、可以是以下内容的一部分或者可以包括以下内容：专用集成电路(asic)；数字、模拟或混合模拟/数字分立电路；数字、模拟或混合模拟/数字集成电路；组合逻辑电路；现场可编程门阵列(fpga)；执行代码的(共享、专用或成组的)处理器；存储由处理器执行的代码的(共享的、专用的或成组的)存储器；提供所述的功能的其他合适的硬件部件；或者例如在片上系统中的以上中的一些或所有的组合。

模块可以包括一个或更多个接口电路。在一些示例中，接口电路可以包括连接到局域网(lan)、因特网、广域网(wan)或其组合的有线或无线接口。本公开内容的任何给定模块的功能可以分布在经由接口电路连接的多个模块中。例如，多个模块可以允许负载平衡。在另一示例中，服务器(也被称为远程或云)模块可以代表客户端模块来实现一些功能。

以上所使用的术语“代码”可以包括软件、固件和/或微代码，并且可以指程序、例程、函数、类、数据结构和/或对象。术语“共享处理器电路”包含执行来自多个模块的一些或所有代码的单个处理器电路。术语“组处理器电路”包含结合附加的处理器电路来执行来自一个或更多个模块的一些或所有代码的处理器电路。对多个处理器电路的提及包含在分立晶片上的多个处理器电路、在单晶片上的多个处理器电路、单个处理器电路的多个核、单个处理器电路的多个线程或以上的组合。术语“共享存储器电路”包含存储来自多个模块的一些或所有代码的单个存储器电路。术语“组存储器电路”包含结合附加存储器存储来自一个或更多个模块的一些或所有代码的存储器电路。

术语“存储器电路”是术语“计算机可读介质”的子集。如本文所使用的，术语“计算机可读介质”不包含通过介质(例如在载波上)传播的暂态电信号或电磁信号；因此术语“计算机可读介质”可以被认为是有形的和非暂态的。非暂态有形计算机可读介质的非限制性示例是：非易失性存储器电路(例如闪速存储器电路、可擦除可编程只读存储器电路或掩模只读存储器电路)；易失性存储器电路(例如，静态随机存取存储器电路或动态随机存取存储器电路)；磁存储介质(例如，模拟或数字磁带或硬盘驱动器)；以及光学存储介质(例如，cd、dvd或蓝光光盘)。

在本申请中，被描述为具有特定属性或执行特定操作的装置元件被具体配置成具有那些特定属性并执行那些特定操作。具体地，对执行动作的元件的描述意味着该元件被配置成执行该动作。元件的配置可以包括元件的编程，例如通过在与该元件相关联的非暂态有形计算机可读介质上编码指令。

本申请中描述的装置和方法可以由通过配置通用计算机执行体现在计算机程序中的一个或更多个特定功能而创建的专用计算机来部分或完全地实现。上述功能块，流程图部件和其他元件用作软件说明，其可以通过有经验的技术人员或编程人员的例行工作被编译成计算机程序。

计算机程序包括存储在至少一个非暂态、有形计算机可读介质上的处理器可执行指令。计算机程序还可以包括或依赖于所存储的数据。计算机程序可以包含与专用计算机的硬件交互的基本输入/输出系统(bios)、与专用计算机的特定装置交互的装置驱动器、一个或更多个操作系统、用户应用程序、后台服务、后台应用程序等。

计算机程序可以包括：(i)要解析的描述性文本，例如html(超文本标记语言)、xml(可扩展标记语言)或json(javascript对象表示法)(ii)汇编代码，(iii)由编译器从源代码生成的对象代码，(iv)用于由解释器执行的源代码，(v)用于由即时编译器进行编译和执行的源代码等。仅作为示例，可以使用以下语言的语法编写源代码，所述语言包括：c、c++、c#、objective-c、swift、haskell、go、sql、r、lisp、fortran、perl、pascal、curl、ocaml、html5(超文本标记语言第5版)、ada、asp(活动服务器页面)、php(php：超文本预处理器)、scala、eiffel、smalltalk、erlang、ruby、visuallua、matlab、simulink和

权利要求中阐述的任何元件都不旨在是35u.s.c.§112(f)含义中的装置加功能元件，除非使用短语“用于……的装置”或者在方法要求的情况下，使用短语“用于……的操作”或“用于……的步骤”来明确阐述元件。

已经出于说明和描述的目的提供了对实施方式的前述描述。这并非意在穷举或限制本公开内容。特定实施方式的各个元件或特征通常不限于该特定实施方式，而是在适用的情况下是可互换的，并且可以在选择的实施方式中使用，即使没有具体示出或描述也是如此。特定实施方式的各个元件或特征在许多方面也可以变化。这样的变型不应被视为是脱离本公开内容，并且所有这样的修改旨在被包括在本公开内容的范围内。