EP1562011B1

Digital controller for scroll compressor condensing unit

Abstract

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EP1562011B1, drawing sheet 1
Sheet 1 of 19

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Expired 15 January 2022, 4.7 years ago.

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14 claims: 14 independent, 0 dependent

  1. 1
    A cooling system comprising:a plurality of housings (42a, b, c;242a, b, c);a plurality of evaporators (54, 254) respectively disposed in said plurality of housings (42a, b, c;242a, b, c);a condenser (46, 246) coupled in fluid communication with said plurality of evaporators;a compressor (44, 244) coupled in fluid communication with said plurality of evaporators and said condenser, said compressor being a pulse-width modulated variable capacity compressor;anda plurality of temperature sensors (174a, b, c) disposed in respective ones of said plurality of housings, said temperature sensors operable to read a temperature within respective ones of said plurality of housings;characterized in that the cooling system comprises: a plurality of evaporator controllers (300a, b, c) respectively associated with said plurality of evaporators and connected to said plurality of temperature sensors;anda system controller (60) responsive to said plurality of temperature sensors, in communication with said plurality of evaporator controllers, and coupled to said compressor for providing a variable duty cycle control signal to said compressor whereby said compressor is modulated between a first capacity state and a second capacity state while operating to thereby adjust the operating capacity of said compressor based on a temperature within at least one of said housings to maintain a specified temperature in at least one of said housings. Kühlsystem, umfassend: mehrere Gehäuse (42a, b, c;242a, b, c);mehrere Verdampfer (54, 254), die jeweils in den mehreren Gehäusen (42a, b, c;242a, b, c) angeordnet sind;einen Kondensator (46, 246), der mit den mehreren Verdampfern in Fluidverbindung gekoppelt ist;einen Kompressor (44, 244), der mit den mehreren Verdampfern und dem Kondensator in Fluidverbindung gekoppelt ist, wobei der Kompressor ein pulsweitenmodulierter Kompressor variabler Kapazität ist;undmehrere Temperatursensoren (174a, b, c), die in jeweiligen der mehreren Gehäuse angeordnet sind, wobei die Temperatursensoren betreibbar sind, um eine Temperatur in jeweiligen der mehreren Gehäuse zu lesen;dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlsystem umfasst: mehrere Verdampfersteuergeräte (300a, b, c), die jeweils den mehreren Verdampfern zugeordnet und mit den mehreren Temperatursensoren verbunden sind;undein Systemsteuergerät (60), das auf die mehreren Temperatursensoren anspricht, mit den mehreren Verdampfersteuergeräten in Verbindung steht und mit dem Kompressor zum Liefern eines Steuersignals für ein variables Tastverhältnisses zu dem Kompressor gekoppelt ist, wodurch der Kompressor während des Betriebs zwischen einem ersten Kapazitätszustand und einem zweiten Kapazitätszustand moduliert wird, um dadurch die Betriebskapazität des Kompressors beruhend auf einer Temperatur in mindestens einem der Gehäuse anzupassen, um in mindestens einem der Gehäuse eine festgelegte Temperatur zu halten. Système de refroidissement comprenant : une pluralité de boîtiers (42a, b, c ;242a, b, c) ;une pluralité d'évaporateurs (54, 254) respectivement disposés dans ladite pluralité de boîtiers (42a, b, c ;242a, b, c) ;un condenseur (46, 246) couplé en communication fluidique avec ladite pluralité d'évaporateurs ;un compresseur (44, 244) couplé en communication fluidique avec ladite pluralité d'évaporateurs et ledit condenseur, ledit compresseur étant un compresseur à capacité variable modulé en largeur d'impulsion ;etune pluralité de capteurs de température (174a, b, c) disposés dans des boîtiers respectifs de ladite pluralité de boîtiers, lesdits capteurs de température fonctionnant pour lire une température à l'intérieur de boîtiers respectifs de ladite pluralité de boîtiers ;caractérisé en ce que le système de refroidissement comprend : une pluralité de commandes d'évaporateur (300a, b, c) respectivement associées à ladite pluralité d'évaporateurs et connectées à ladite pluralité de capteurs de température ;etune commande de système (60) sensible à ladite pluralité de capteurs de température, en communication avec ladite pluralité de commandes d'évaporateur, et couplée audit compresseur pour fournir audit compresseur un signal de commande de cycle opératoire variable, moyennant quoi ledit compresseur est modulé entre un premier état de capacité et un second état de capacité tout en fonctionnant pour ainsi régler la capacité de fonctionnement dudit compresseur sur la base d'une température à l'intérieur d'au moins un desdits boîtiers pour maintenir une température spécifiée dans au moins un desdits boîtiers.
  2. 2
    Kühlsystem nach Anspruch 1, wobei das Systemsteuergerät einen manuellen Betriebsmodus und einen automatischen Betriebsmodus umfasst, wobei das Systemsteuergerät von den Verdampfersteuergeräten eine Eingabe erhält und zu dem Kompressor ein Steuersignal für ein variables Tastverhältnisses liefert. Système de refroidissement selon la revendication 1, dans lequel ladite commande de système inclut un mode de fonctionnement manuel et un mode de fonctionnement automatique, ladite commande de système recevant une entrée desdites commandes d'évaporateur et fournissant audit compresseur un signal de commande de cycle opératoire variable. The cooling system according to Claim 1, wherein said system controller includes a manual operating mode and an automatic operating mode, said system controller receiving an input from said evaporator controllers and providing a variable duty cycle control signal to said compressor.
  3. 3
    Kühlsystem nach Anspruch 1 oder 2, welches weiterhin ein Dampfeinspritzsystem (158) zum Einspritzen von Dampf in den Kompressor an einer Position zwischen einem Saugdruck und einem Ablassdruck umfasst, wobei das Systemsteuergerät zum Steuern des Einspritzens des Dampfes mit dem Dampfeinspritzsystem gekoppelt ist. Système de refroidissement selon la revendication 1 ou 2, comprenant en outre un système d'injection de vapeur (158) pour injecter de la vapeur dans ledit compresseur à une position entre une pression d'aspiration et une pression de refoulement, ladite commande de système étant couplée audit système d'injection de vapeur pour commander une injection de ladite vapeur. The cooling system according to Claim 1 or 2, further comprising a vapor injection system (158) for injecting vapor into said compressor at a position intermediate a suction pressure and a discharge pressure, said system controller being coupled to said vapor injection system for controlling injection of said vapor.
  4. 4
    Kühlsystem nach Anspruch 3, welches weiterhin einen Temperatursensor (222) zum Erfassen einer Temperatur des Dampfes bei dem Ablassdruck umfasst, wobei das Systemsteuergerät zum Steuern des Einspritzens des Dampfes beruhend auf der Temperatur des Dampfes bei dem Ablassdruck mit dem Temperatursensor gekoppelt ist. Système de refroidissement selon la revendication 3, comprenant en outre un capteur de température (222) pour détecter une température de ladite vapeur à ladite pression de refoulement, ladite commande de système étant couplée audit capteur de température pour commander l'injection de ladite vapeur sur la base de ladite température de ladite vapeur à ladite pression de refoulement. The cooling system according to Claim 3, further comprising a temperature sensor (222) for sensing a temperature of said vapor at said discharge pressure, said system controller being coupled to said temperature sensor for controlling injection of said vapor based on said temperature of said vapor at said discharge pressure.
  5. 5
    Kühlsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches weiterhin einen ersten und einen zweiten Kondensatorlüfter (202, 204) umfasst, wobei das Systemsteuergerät mit den Kondensatorlüftern gekoppelt ist, um die Kondensatorlüfter beruhend auf einer von mindestens einem der Temperatursensoren erfassten Temperatur, einem prozentualen Tastverhältnis und einer berechneten Mindestdruckdifferenz zu steuern. Système de refroidissement selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre un premier et un second ventilateur de condenseur (202, 204), ladite commande de système étant couplée auxdits ventilateurs de condenseur pour commander lesdits ventilateurs de condenseur sur la base d'une température détectée par au moins un desdits capteurs de température, du cycle opératoire en pour-cent et d'un différentiel de pression minimal calculé. The cooling system according to any one of the preceding claims, further comprising a first and a second condenser fan (202, 204), said system controller being coupled to said condenser fans to control said condenser fans based upon a temperature sensed by at least one of said temperature sensors, percent duty cycle, and a calculated minimum pressure differential.
  6. 6
    Kühlsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kompressor ein Gas zwischen einem Saugdruck und einem Ablassdruck komprimiert und wobei das Kühlsystem weiterhin mehrere Drucksensoren (176a, b, c) zum Erfassen des Saugdrucks umfasst, wobei die Verdampfersteuergeräte jeweils mit den mehreren Drucksensoren gekoppelt sind, wobei das Systemsteuergerät beruhend auf einem Saugdruck und der Temperatur in mindestens einem der Gehäuse die Kapazität des Kompressors steuert. Système de refroidissement selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit compresseur comprime un gaz entre une pression d'aspiration et une pression de refoulement, et ledit système de refroidissement comprend en outre une pluralité de capteurs de pression (176a, b, c) pour détecter ladite pression d'aspiration, lesdites commandes d'évaporateur étant respectivement couplées à ladite pluralité de capteurs de pression, ladite commande de système commandant ladite capacité dudit compresseur sur la base d'une pression d'aspiration et de ladite température à l'intérieur d'au moins un desdits boîtiers. The cooling system according to any one of the preceding claims, wherein said compressor compresses a gas between a suction pressure and a discharge pressure, and said cooling system further comprises a plurality of pressure sensors (176a, b, c) for sensing said suction pressure, said evaporator controllers being respectively coupled to said plurality of pressure sensors, said system controller controlling said capacity of said compressor based on a suction pressure and said temperature within at least one of said housings.
  7. 7
    Kühlsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kompressor ein Scrollkompressor ist. Système de refroidissement selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit compresseur est un compresseur à volute. The cooling system according to any one of the preceding claims, wherein said compressor is a scroll compressor.
  8. 8
    Kompressorsteuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kompressor zwei durch eine Dichtung getrennte mechanische Elemente (84, 90) aufweist, wobei die mechanischen Elemente relativ zueinander beweglich sind, um Fluiddruck aufzubauen, und wobei der Kompressor einen Mechanismus zum selektiven Lösen der Dichtung als Reaktion auf das Steuersignal umfasst, um dadurch den aufgebauten Fluiddruck zu ändern, während es den mechanischen Elementen ermöglicht wird, eine im Wesentlichen konstante relative Bewegung miteinander zu halten. Système de commande de compresseur selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit compresseur a deux éléments mécaniques (84, 90) séparés par un joint, lesdits éléments mécaniques étant mobiles l'un par rapport à l'autre pour développer une pression de fluide et dans lequel ledit compresseur inclut un mécanisme pour rompre sélectivement ledit joint en réponse audit signal de commande pour ainsi changer ladite pression de fluide développée tout en permettant auxdits éléments mécaniques de maintenir un mouvement relatif sensiblement constant l'un par rapport à l'autre. The compressor control system according to any one of the preceding claims, wherein said compressor has two mechanical elements (84, 90) separated by a seal, said mechanical elements being movable relative to one another to develop fluid pressure and wherein said compressor includes mechanism to selectively break said seal in response to said control signal to thereby alter said fluid pressure developed while allowing said mechanical elements to maintain substantially constant relative movement with one another.
  9. 9
    Kühlsystem nach Anspruch 8, wobei der Kompressor ein Scrollkompressor ist und die zwei mechanischen Elemente Scrollelemente sind. Système de refroidissement selon la revendication 8, dans lequel ledit compresseur est un compresseur à volute et lesdits deux éléments mécaniques sont des éléments de volute. The cooling system according to Claim 8, wherein said compressor is a scroll compressor and said two mechanical elements are scroll members.
  10. 10
    Kühlsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Systemsteuergerät einen durchschnittlichen Saugdruck über einem festgelegten Zeitraum in jeder Steuerzykluszeit ermittelt. Système de refroidissement selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ladite commande de système détermine une pression d'aspiration moyenne sur une période de temps spécifiée sur chaque temps de cycle de commande. The cooling system according to any one of the preceding claims, wherein said system controller determines an average suction pressure over a specified period of time within each control cycle time.
  11. 11
    Kühlsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mehreren Verdampfersteuergeräte (300a, b, c) in jeweiligen der mehreren Gehäuse (42a, b, c;242a, b, c) angeordnet sind. Système de refroidissement selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ladite pluralité de commandes d'évaporateur (300a, b, c) est disposée à l'intérieur de boîtiers respectifs de ladite pluralité de boîtiers (42a, b, c ;242a, b, c). The cooling system according to any one of the preceding claims, wherein said plurality of evaporator controllers (300a, b, c) are disposed within respective ones of said plurality of housings (42a, b, c;242a, b, c).
  12. 12
    Kühlsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Systemsteuergerät (60) Temperatursensor- und Forderlastzustandswerte von den mehreren Verdampfersteuergeräten (300a, b, c) empfängt. Système de refroidissement selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ladite commande de système (60) reçoit des valeurs d'état de capteur de température et de demande de charge provenant de ladite pluralité de commandes d'évaporateur (300a, b, c). The cooling system according to any one of the preceding claims, wherein said system controller (60) receives temperature sensor and demand loading state values from said plurality of evaporator controllers (300a, b, c).
  13. 13
    Kühlsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jedes Verdampfungssteuergerät ausgelegt ist, um eine Entfrostungssteuerung, eine Lüftersteuerung und eine Steuerung eines elektronischen Expansionsventils lokal auszuführen. Système de refroidissement selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque commande d'évaporateur est configurée pour exécuter localement une commande de dégivrage, une commande de ventilateur et une commande de vanne de détente électronique. The cooling system according to any one of the preceding claims, wherein each evaporation controller is configured to perform defrost control, fan control and electronic expansion valve control locally.
  14. 14
    Kühlsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches mehrere Drucksensoren (176a, b, c) umfasst, die betreibbar sind, um jeweiligen der Verdampfersteuergeräte Druckmessungen zu liefern. Système de refroidissement selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant une pluralité de capteurs de pression (176a, b, c) pouvant fonctionner pour fournir des mesures de pression à des commandes respectives parmi les commandes d'évaporateur. The cooling system according to any one of the preceding claims, comprising a plurality of pressure sensors (176a, b, c) operable to provide pressure measurements to respective ones of the evaporator controllers.
Independent claims14