专利名称：数字涡形冷凝单元控制器的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及一种用于制冷系统或其他冷却系统的冷凝单元的控制器。更具体地说，本发明涉及一种采用可变容量压缩机的冷凝单元，通过使用从一个或多个系统传感器得到的可变负载循环信号由脉冲宽度调制来控制该压缩机。冷凝单元控制器能够控制单个的蒸发器或具有类似或混合温度的多个蒸发器。
常规上，用于冷柜的制冷系统采用由压缩机支架提供的空气冷却或水冷却的冷凝器。以并联方式联接压缩机，从而可以分级地接通和切断压缩机，以便按照负载的需要来调节系统冷却容量。通常，压缩机和冷却器位于室外的房顶上或位于靠近安放冷柜的区域的机房中。
在各冷柜内皆有一个蒸发器，蒸发器由来自冷凝器的制冷剂管道送料，膨胀的制冷剂通过冷凝器循环，以冷却该柜。通常，闭环控制系统调节流过蒸发器的制冷剂流量，以维持期望的柜温度。比例积分微分(PID)闭环控制系统对此功用是通用的，有温度和/或压力传感器提供检测的状态输入。
通常零售商店使用分隔的系统去提供不同的个别冷却温度范围低温(用于冷冻食品，冰淇淋，标称-25F)；中温(用于肉类，乳制品，标称+20F)；和高温(用于花卉，果蔬，标称+35至+40F)。使各个分隔的低、中和高温系统最佳化到其各自的温度范围。通常，各系统会采用它自己的压缩机支架和它自己的制冷剂管道组，该管道组来自和去往压缩机、冷凝器和蒸发器。
上述常规配置的建造和维修成本很高。大部分成本涉及长的制冷剂管道路程。长的管道路程不仅硬件和安装成本高，而且注满管道所需的制冷剂数量也是一个重要的成本因素。管道路程越长，则所需制冷剂越多。此外环境因素也会增加成本。管接头可能泄漏，使制冷剂漏入大气。长的管道路程总是意味着更多的管道接头，接头可能泄漏。当发生泄漏时，管道路程越长，制冷剂损失越多。
受让人的美国专利6,047,557公开解决上述问题的方案，其公开通过引用包括于本文中。上述专利中提出的方案涉及一个分布制冷系统。在该系统中，冷凝器被安装于冷柜上，且由也可安装于柜内的特定脉冲宽度调制的压缩机使用。若需要，冷凝器和压缩机可以联在一起，以服务于一组相邻的冷柜，每个柜皆有其自己的蒸发器。此外，具有至少一个脉冲宽度调制压缩机的多个压缩机，能够用来处理大蒸发器负载系列。还有，冷凝器可以安装于一个有蒸发器的罩内，以提供一个整装的组件；或者可以像在分体式系统中那样布置的远处。由一个控制系统驱动脉冲宽度调制压缩机，该系统根据所测系统负载提供一个可变负载循环控制信号。
虽然上述脉冲宽度调制压缩机和制冷系统令人满意地工作，但是这些系统的继续发展的目的就在于控制压缩机、冷凝器和冷凝单元内其他部件的容量。
本专业的人员可从下面的详细描述、所附权利要求书和附图中，了解本发明的其他优点和目的。
图8是说明图7所示控制器的示意图；图9是本发明控制系统的流程图；
图10是图7和8所示控制器的控制部件的平面图；图11是根据本发明说明柜控制器和系统控制器的示意图；和图12是根据本发明一个替代实施例的冷凝单元或冷却系统的系统方框图。
为了使冷却容量与负载匹配，可以按需要单个地或成组地接通和切断压缩机12。在典型的零售商店装置中，可以安装几个独立的系统，以处理不同的工作温度范围，其中每个系统按图1所示来配置。请注意，液体管路28和吸气管路30可能很长(例如达150英尺)，以跨越从冷柜16到机房或房顶18的距离。
图2示出一个按照本发明原理配置的一个冷凝单元或冷却系统40。冷却系统40包括一个冷柜42，一个压缩机44，一个冷凝器46，一个第一膨胀阀48，一个经济器50，一个第二膨胀阀52和一个蒸发器54。虽然结合冷柜说明冷却系统，但在需要时结合其他冷却装置使用冷却系统，也属于本发明的范围。
冷凝器46和压缩机44都装在柜42内，或与其相连接。蒸发器54和相关的膨胀阀48和52同样装在柜42内。冷凝器46包括一个排热机构56，借此把热传到环境中。排热机构56可以是一个连接于适宜管道的水套，用以把废热带到位于房顶或室外别处的水冷却塔。要不然，排热机构56可以是一个强制空气冷却系统或无源对流空气冷却系统。冷却系统40还可使用一个液体管道截止阀58，去控制流向蒸发器54的制冷剂流量。阀58与一些控制传感器连接，以便按需要向蒸发器54供应制冷剂。
图12示出根据本发明原理配置冷凝单元或冷却系统240的另一实施例。冷却系统240包括一系列的冷柜242a、242b和242c，以及一组压缩机244a、244b、244c和244d，压缩机组244a-d至少包括一个脉冲宽度调制压缩机244d。冷却系统240是一个分体式系统，其中压缩机244a-d装在房顶上或机房18中，而冷柜242a-c则装在商店零售区。在装有压缩机244a-d的机房18中，还装有一个冷凝器246，一个第一膨胀阀248和一个经济器250，除冷柜242a-c之外，冷却系统240还包括一个第二膨胀阀252和一个蒸发器254。虽然在图12中结合冷柜242a-c描述冷却系统240，但在需要时和其他冷却装置结合使用冷却系统240也属于本发明的范围。
冷凝器246包括一个排热机构256，借此把热传给环境。排热机构256可以是一个与适宜管道相连接的水套，用以把废热带到位于房顶或室外别处的水冷却塔。要不然，排热机构256可以是一个强制空气冷却系统或无源对流空气冷却系统。冷却系统240还可使用一个液体管道截止阀258，去控制流向各蒸发器254的制冷剂流量。阀258与一些控制传感器连接，以便按需要向蒸发器254供应制冷剂。
冷却系统240像冷却系统40一样，用压缩机控制器60在容量信号线62上把脉冲宽度调制控制信号送到用于压缩机244d的容量电磁阀64。此外，控制器60利用下述的算法调节阀64的控制信号的脉冲宽度。虽然图12中只示出一个脉冲宽度调制压缩机244d，但可以有更多的压缩机包括容量电磁阀64用以靠控制器60来进行脉冲宽度调制。此外，虽然图12中未示出，但控制器60还可在喷射信号线上把脉冲宽度调制蒸气喷射信号送到用于任何压缩机244a-d的喷射电磁阀。控制器60利用下述的算法调节用于喷射电磁阀的控制信号的脉冲宽度。
冷却系统40采用一个冷凝单元或系统控制器60，控制器60在容量信号线62上把脉冲宽度调制控制信号送到用于压缩机44的容量电磁阀64。控制器60使用下述算法调节用于阀64的控制信号脉冲宽度。控制器60还在喷射信号线66上把脉冲宽度调制蒸气喷射信号送到一个用于压缩机44的喷射电磁阀68。控制器60使用下述的算法调节用于阀68的控制信号脉冲宽度。
图3和图4示出压缩机44的细节。涡形压缩机44包括一个外壳70。在外壳70内装有一个驱动马达和一个压缩机组件82。该马达包括一个定子72，一个转子74，一个把转子74固定于其上的曲轴76，一个上轴承座78，和一个用于旋转支承曲轴76和压缩机组件82的下轴承座80。
压缩机组件82包括一个动涡旋构件84。构件84支承于上轴承座78上，且通过曲轴销86和驱动轴套88可驱动地连接于曲轴76。一个非动涡旋构件90是以啮合于动涡旋构件84的方式安置的，并且借助多个螺栓(未示出)和相关套构件(未示出)可轴向移动地固定于上轴承座78上。一个欧氏联轴器92同涡旋构件84和90合作，以防在其间的相对转动。一个隔板94被装在壳70的上端附近，用于把壳70的内部分隔成在其上端的排出室96和在其下端的吸入室98。
在操作中，当动涡旋构件84相对于涡旋构件90运动时，通过吸入管接头100把吸入气体抽吸到壳70的吸入室98中。通过一个设在非动涡旋构件90中的入口102把吸入气体从吸入室98抽吸到压缩机82。设在涡旋构件84和90上的啮合涡旋线，界定气体的移动袋；当这些袋由于涡旋构件84轨道运动而快速向内移动时，其尺寸逐渐减小，从而压缩通过入口102进入的吸入气体。然后通过一个设在非动涡旋构件90中的排出口104和一个在隔板94中形成的通道106，把压缩气体排出到排出管96中。最好在排出口104内安置一个压力响应排出阀108。
非动涡旋构件90还设有一个在其上表面中形成的环形凹槽110。在凹槽110内装有一个浮动密封件112，由中压气体对着隔板94给该密封件加偏压，从而使吸入室98从排出室96密封。一个通道114伸过非动涡旋构件90，以便把中压气体送到凹槽110。
结合压缩机44示出一个容量控制系统120。容量控制系统120包括一个排出管接头122，一个活塞124，一个管接头126和一个电磁阀64。在排出口104内以螺旋方式承装或以其他方式固定排出管接头122。排出管接头122界定一内腔130和多个排出通道132。在排出管接头122和内腔130下面安装排出阀108。于是，压力气体克服排出阀108的偏压负载而打开排出阀108，从而使压力气体通过通道132流入内腔130内并流入排出室96内。
现在参照图3，图4和图5，更详细地说明排出管接头122和活塞124组件。排出管接头122界定一个环形法兰134。对着法兰134安置一个唇形密封件136和一个浮动保持件138。活塞124是压入配合到或以其他方式固定到排出管接头122上的；活塞124界定一个环形法兰140，法兰140把密封件136和保持件138夹在法兰140与法兰134之间。排出管接头122界定一个通路142和一个孔144；孔144贯穿排出管接头122，以便把排出室96流体连通于压力室146；压力室146是由排出管接头122、活塞124、密封件136、保持件138和壳70界定的。壳接头126被固定于一个由壳70界定的孔内，且滑动地承装排出管接头122、活塞124、密封件136和保持件138的组件。压力管146由管148流体连通于电磁阀64，且与吸入管接头100连接，从而经管150连接于吸入管98。活塞124、密封件136和浮动保持件318的组合提供一个自动定心密封系统，从而准确地对准壳接头126的内孔。密封件136和浮动保持件138有足够的径向柔顺性，致使在壳接头126的内孔与其中固定排出管接头122的排出口104的内孔之间的任何未对准，都可由密封件136和浮动保持件138调节。
为了加偏压而使非动涡旋构件90密封地啮合于正常全负载运行的动涡旋构件84，由控制器60退动电磁阀64(或起动它)，以阻断在管148与管150之间的流体流动。在这个位置，室146通过通道142和孔144与排出室96连通。在室96和146内的处于排出压力的压力流体，会对着活塞124的对峙侧作用，从面使非动涡旋构件90对着动涡旋构件84正常地施加偏压，以便各个涡旋构件的轴端密封地啮合于其对峙涡旋构件各自的端板。两个涡旋构件84和90的轴密封使压缩机44以100％容量工作。
为了卸载压缩机44，由控制器60把电磁阀64起动到(或退动到)图4所示的位置。在这个位置，吸入室98是通过吸入管接头100、管150、电磁阀64和管148直接连通于室146的。在排出压力下，压力流体被卸压成从室146吸入，在活塞124对峙侧上的压力差会向上移动非动涡旋构件90，使各涡旋构件的端部的轴端与其各自的端板分离，并且较高的压力袋会释放到较低的压力袋且最终释放到吸入室98。设置孔144，以控制在排出室96与室146之间的排出气体的流量。于是，当室146连接于压缩机的吸入侧射，活塞124对峙侧上会产生压力差。安装一个波形弹簧152，以便在非动涡旋构件90调制期间，在浮动密封件112与隔板94之间维持密封关系。在涡旋件84与92之间建立一个间隙154时，会消除吸入气体的继续压缩。当这种卸载发生时，排出阀108会移动到它们的关闭位置，从而防止高压流体从下游制冷系统上的排出室96回流。当要恢复吸入气体的压缩时，会退动(或起动)电磁阀64，以重新阻断在管148与150之间的流体流动，从而通过通道142和孔144由排出室96加压室146。
现在参照图3、图4和图6，更详细地说明用于压缩机44的流体喷射系统158。压缩机44有能力把液体喷入中压移动管，即吸入管98和排出室96中间。一个流体喷射管接头160贯穿壳70，并且流体地连接于喷射管162，这又会流体地连接于一个在非动涡旋构件90上固定的喷射管接头164。非动涡旋构件90界定一对径向通道166，每个通道都延伸于喷射管接头164与一对轴向通道168之间。在压缩机组件82的非动涡旋构件90的对峙侧，轴向通道168向移动室打开，以便按控制器60的要求把流体喷入这些移动室。
图2示出蒸气喷射系统158，该系统给压缩机44的流体喷射系统提供流体如图2所示，在冷却系统中示出压缩机44；该系统包括冷凝器46，第1膨胀阀或节流阀48，经济器50，第2膨胀阀或节流阀52，蒸发器54，和互连诸部件的一系列管道。压缩机44靠马达运行，以压缩制冷气体。然后用冷凝器46液化受压缩的气体。经济器50可以是一个膨胀箱型或热交换器型经济器。如图所示，液化的制冷剂通过膨胀阀48流到膨胀箱型经济器50，制冷剂在此经济器分离成气体和液体。气态制冷剂进一步流过附加的管道系统，以便通过管接头160引入压缩机44。另一方面，其余的液态制冷剂进一步在膨胀阀52膨胀，然后在蒸发器54蒸发，且再次进入压缩机44。
再参照图2，把膨胀箱经济器50和蒸气喷射系统的其余部分结合起来，可以把压缩机44的容量增加到大于压缩机44的固定容量。通常，在标准的制冷条件下，压缩机44的容量可增加约30％，从而给压缩机提供130％的容量。为了能够控制压缩机44的容量，在经济器50与管接头160之间设置电磁阀68。可用控制器60控制压缩机44的增加容量，控制器60或以脉冲宽度喷射方式或以连续喷射方式操纵电磁阀68。当以脉冲宽度调制方式操纵时，把电磁阀68和压缩机44的容量控制系统120结合起来，可以在其固定容量的0％与130％之间的任何容量处，安排压缩机44的容量，以适应较快的负载降低。
参照图7，单个的压缩机44和冷凝器46能够服务于好几个分布柜或加热和冷却(HVAC)系统中的好几个分布冷却单元。在图7中，用标以42a、42b和42c的虚线框表示冷柜或冷却系统箱。常规上，压缩机44和冷凝器46可以装在冷柜或箱42a之类的冷柜或箱之一之内或连接于其上；也可以比如在分体式系统中如图12中所示装在远处，其中压缩机46和冷凝器44在机房中或在房顶18上。各冷柜或箱具有它自己的用54(a、b、c)和52(a、b、c)表示的蒸发器和配套的第2膨胀阀，以及液体管路截止阀58(a、b、c)和恒温器172(a、b、c)，恒温器可控制一个各自的液体管路截止阀58(a、b、c)。此外，冷柜或箱之一，通常是最低温度的柜或箱，可以具有温度传感器174，如冷柜或箱42a内所示。当包括温度传感器174时，它可向控制器60提供输出信息，如下所述。最后，可以包括一个监测制冷剂吸入管接头100的压力的压力传感器176。压力传感器176向控制器60提供这种信息，如下所述。
要不然，如图2，图7和图11所示，每个蒸发器54皆可拥有它自己的柜控制器300，以便根据柜温度和柜出口压力进行除霜、风扇和电子膨胀阀的控制。具体参照图11，在一组冷柜42a、42b、42c中的每个柜都分别包括一个柜控制器300a、300b、300c。温度传感器174a、174b、174c和压力传感器176a、176b、176c向各自的柜控制器300a、300b、300c提供温度和柜出口压力测量。柜控制器300a、300b、300c通过一个数字双向通信路径310连接于系统控制器60，从而能够用柜控制器300a、300b、300c向系统控制器60提供温度和压力传感值和柜需要的负载状态(1或0)。进而，各个柜控制器300a、300b、300c根据接收的温度和压力传感值局部地进行除霜、电子膨胀阀和风扇的控制。
图7的组合柜或组合冷却单元实施例说明怎样对单个的压缩机44进行脉冲宽度调制，以便由控制器60进行容量控制和蒸气喷射，从而按瞬时需要冷却。温度传感器174和/或压力传感器176提供系统上负载的指示。如下所述控制器60调整容量控制系统120和蒸气喷射系统的脉冲宽度调制，以便在压缩机的高容量状态与低容量状态之间调制压缩机，以满足制冷剂的瞬时需要。
控制器60可通过使用电磁阀64的脉冲宽度调制来控制压缩机44的容量。除本实施例之外，能够从0％到100％控制压缩机44的容量；用脉冲宽度调制操作可把容量从10％调制到100％。此外，借助控制本发明蒸气喷射系统的电磁阀68的脉冲宽度调制，可把压缩机44的容量增加到从100％到约130％之间的任何容量。控制器60还可以在需要时用开/关方式操纵电磁阀68。引入控制器60的操作特征和算法将在下面详述。
控制器60能够控制单个蒸发器(图2)的或多个蒸发器(图7)的制冷系统。多个蒸发器的系统的蒸发器可以具有类似的温度或者混合的温度，其方法是在较高温度的蒸发器中采用电子压力调节器。
现在参照图7和图8，更详细地说明控制器60。控制器60控制一个报警输出200，它在任何报警条件期间保持接通。当所有报警条件终结时，报警输出200会自己复位。
控制器60控制第1冷凝器风扇202和第2冷凝器风扇204的运行。冷却系统40包括用于冷凝器46的两个冷凝器风扇马达和风扇。控制器60控制以206表示的压缩机44马达的运行，以208表示的蒸气喷射电磁阀68的运行，和以210表示的容量控制电磁阀64的运行。
向控制器60提供各种输入。这些输入包括以212表示的控制功率，以214表示的来自压力传感器176的任选吸入压力输入，以216表示的来自温度传感器174的任选负载柜温度输入，以220表示的来自温度传感器218的在半盘管或盘管返回处的制冷剂温度，和以224表示的来自温度传感器222的压缩机44排出气体的温度。利用各种输入，控制器60能够根据柜空气温度、压缩机吸入压力、或二者，控制压缩机44的容量，这将在下面详述。控制器60和各种端子板都装在一个适合安装于冷却系统40中的盒(未示出)中。
虽未具体详述，但是如果需要这种保护的话冷却系统40还包括一个低压切断电动机械开关，以便在很低的吸入压力下停止压缩机44运行，从而提供真空保护；和一个高压头切断电动机械开关，以便在很高的排出压力下停止压缩机44运行。如上所详述，各个蒸发器54(a、b、c)都带有其自己的液体管路电磁阀58(a、b、c)、其自己的温度传感器172(a、b、c)和其自己的恒温膨胀阀52(a、b、c)，这些阀或传感器都不与控制器60连通。只通过头柜温度传感器174和/或吸入压力传感器176与控制器60连通。最后，控制器60能够在诸制冷剂之间切换，这些冷冻剂包括但不限于R-404A、R-407C、R-22、R-134a和R-410A，这将在下面详述。
压缩机容量控制算法(图9)控制器60通过电磁阀64和/或电磁阀68的脉冲宽度调制控制来调制压缩机44的容量。有两种不同的比例积分微分控制环路。可把器60设置成使用利用传感器176的吸入压力控制，利用传感器174的头柜温度控制，或利用传感器174和176的头柜温度控制和吸入控制后备的组合。将依次描述上述各情况。
吸入压力控制在吸入压力控制期间，用被调整成把平均吸入压力维持在吸入压力设定值230的加载时间操作压缩机44。平均吸入压力的确定方法是在压缩机44的各个加载/卸载循环时期取许多吸入压力样值，然后利用数字滤波器232来过滤这种吸入压力数据。通过消除由压缩44加载和卸载引起的几乎所有压力波动，数字滤波器232会产生用来控制的有用的平均压力。最好是，数字滤波器的取样率与脉冲宽度调制(PWM)循环时间成反比，以便数字滤波器在各个PWM循环期间都以20个样值操作，而与所选择的PWM循环时间无关。这样得到的滤波将具有适宜的定时，以便匹配所选择的PWM循环时间。用PID算法控制吸入压力。如下所述，可在控制器60设定吸入压力设定值。来自吸入压力传感器176的信号是先通过数字滤波器再发送到吸入压力PID算法。如果选择吸入压力控制，则头柜温度PID算法无作用。
头柜温度控制在头柜温度控制期间，用加载工作周期百分率操作压缩机44，该周期被调整成把所选头柜中空气温度维持在头柜温度设定值234。用PID算法控制这种头柜温度。如下所述，可在控制器60上设定头柜温度设定值。来自温度传感器174的信号直接送往头柜温度PID算法。如果选择头柜温度控制，则吸入压力PID算法无作用。
组合控制在组合控制期间，操作压缩机44，以得到吸入压力设定值230和头柜温度设定值234。增加压缩机44的容量，直到满足这两个设定值为止。通过使吸入压力PID控制和头柜温度PID控制同时起作用的方法，实现组合控制。控制器60使要求最小的压缩机容量的那个PID控制处于支配地位。在压缩机44的每个卸载循环期间，会重新计算哪一个控制的确定。这种组合的优先企图在于头柜温度控制是大部分时间的处于支配地位的控制，从而它必然要求较小的压缩机容量。于是，头柜温度设定值通常被设定成比按照吸入压力设定值本身达到的值要略高的冷藏温度。在一个会选择二者中较小者的选择器236中，组合两个PID控制功能(一个功能用于吸入压力，另一功能用于头柜温度)的输出。选择器把信号送到一个容量调制生成器238。容量调制生成器生成一个要送到电磁铁驱动器240的PWM电磁阀64的定时。优选头柜温度处于支配地位的理由是如果把吸入压力设定值设定成去实现一个比头柜温度设定值低的温度，则吸入压力控制会处于支配地位，并且头柜温度会维持于一个低于头柜温度设定值的温度。这样的设定基本上使头柜温度测量失效。在支配头柜温度控制期间的吸入压力控制的存在，是在头柜除霜时有用的，因为吸入压力在除霜时低于头柜温度。此外，吸入压力传感器176的压力能够更好地控制冷凝器，和当吸入压力变得太低时更好地保护压缩机马达，以防止短循环。组合控制方式没有内环和没有外环。两个PID控制路径是相等的，都是有效的；由选择器236确定哪一个路径在当时有控制效果。
转到描述脉冲宽度调制，用容量调制生成器238把选择器236的选择算法输出转换成重复脉冲的负载循环值。容量调制生成器238的输出会控制压缩机44的电磁阀64。较大的容量会在占较小比例的循环时间里使电磁阀64通电(或断电)，以增加压缩机44的容量按下式计算输出容量 式中e(t)是检测值与设定值之间的误差信号，Kp是比例常数，Kd是微分常数，而 是积分常数。两个PID(比例积分微分)算法可以简化成没有微分功能的PI(比例积分)算法。关于上述的输出方程，把比例和积分常数除以100，可得到在此使用的P和I。用于吸入压力控制的PID(或PI)常数是可调的，它们具有默认值。也有最小和最大值，不能超出这些值去设定它们。最好是，默认值是p＝0.3，I＝0.15；且调整范围是p＝0.1～0.6，I＝0.05～0.03。用于头距温度控制的这些PI常数是可调的，它们具有默认值。也有最小和最大值，不能超出这些值去设定它们。最好是，默认值是p＝0.3，I＝0.3；且调整范围是p＝0.1～0.6，I＝0.05～0.03。
如下所述，PWM最大循环时间是可由用户选择的。最好是，默认值为20秒，最小值为10秒，而最大值为60秒。
还提供一个压缩机容量下限。虽然压缩机44的容量可降至0％，但如果所需压缩机容量值降至10％以下，则控制器60会切断压缩机44的马达。按照上升到10％的容量要求和马达起动逻辑来支配马达的重新起动。
还提供具有短PWM循环时间的低容量的控制。把压缩机44的负载时间控制成不小于2秒。对于20秒(默认值)或20秒以上的PWM最大循环时间设定，这条件是由10％的最小负载的负载循环来满足的。对于比20秒小的(10～20秒)PWM最大循环时间设定，当容量处于低值时，会增加PWM循环时间从而维持2秒的最小负载时间条件。如果把PWM最大循环时间设定为10秒，则当PWM是20％或20％以上时，满足2秒的最小负载时间。如果容量下降至15％，则维持2秒的最小负载时间，PWM循环时间会自动地上升至 秒( 秒的15％是2秒)。如果容量降至10％，则PWM循环时间会自动地上升至20秒(20秒的10％是2秒)。当计算容量小于10％时(这会使压缩机马达切断)，PWM循环时间不会增加得超出10％的PWM的时间值。这使其他的控制功能得以正常地执行，从而可在没有过度迟延的情况下用控制算法来确定恢复抽吸的校正时间。
蒸气注入编制控制器60的程序，以操作喷射电磁阀68。这可把压缩机44的容量增加到约130％。当容量电磁阀断电时，控制器60又操作电磁阀68。因此，在可通过控制器60进行蒸气喷射之前，压缩机44的容量必须是100％。然后控制器60用脉冲宽度调制来操作电磁阀68以便根据由控制器60确定的要求把压缩机44的容量从100％增加到约130％。
马达起动逻辑延迟控制器60包括一个马达起动逻辑，该逻辑禁止压缩机马达起动，直至一段适宜的时间延迟以后为止。时间延迟是在停止压缩机马达的最近时刻开始的。最好是，压缩机马达具有2分钟的起动延迟，这延迟时间是不可调的。这可防止在任何给定的小时里有30次以上的起动。
卸载起动控制器60包括一个附加的马达起动逻辑，该逻辑通过给电磁阀64通电(或断电)在起动时卸载压缩机44。马达卸载起动会减小马达冲击电流，且能够进行更多的马达起动而不过度磨损马达接触器。最好是，在激励马达接触器以卸载压缩机44以前，电磁阀64被通电(或断电)1秒钟；且在马达开始保持压缩机44卸载以后，它还会保持通电(或断电)3秒钟。在这种卸载运行以后，假定控制器60还在工作，则电磁阀64的控制返回到正常的PID控制算法。如果控制器60已经失效或不送电，则对冷却系统40的其余部分施加的电力会使所有马达和蒸气喷射在没有延迟的情况下运行。PWM输出会切断，且压缩机44会以100％容量运行，这时蒸气喷射会把容量增加到约130％。
抽空控制器60可以包括吸入压力传感器176。当包括传感器176时，通常不会在一个单独的柜42转入除霜(停止制冷剂流动)时发生降压，因为压力控制算法会减小压缩机容量，以便把吸入压力维持在设定值230。然而，吸入压力传感器176位于数字滤波器232的前面，从而压力传感器176可监测过低的吸入压力。最好是，如果瞬时吸入压力降至5PSIG以下，则会立即停止压缩机马达，且会调用重新起动逻辑。最好是，把电动机械低压切断开关设定成零PSIG。这样，它可防止真空，而又容许吸入压力传感器176防止低压状态。因此，电动机械开关成为一种后备控制。当控制器60不包括吸入压力传感器176时，控制器60不能防止抽空。外部电动机械低压切断开关必须在这样的条件下控制压缩机44。不能调用控制器60内的重新起动逻辑(延迟)。
高排出温度压缩机保护检测的条件。如图8所示，冷却系统40包括温度传感器222，它监测压缩机44的排出温度。控制器60包括用于压缩机44的排出气体温度的两个设定值。最好是，把很高的排出温度条件(VHDTC)设定成在280F(138C)以上为真和在270F(132C)以下为伪。最好是，高的排出温度条件(HDTC)是在260F(127C)以上为真和在250F(121C)以下为伪。这两个设定值是不可调的。如果检测到VHDTC为真(280F以上)的持续时间超过15秒，则切断压缩机马达。
在高排出温度期间的蒸气喷射。如果压缩机马达正在运行并且HDTC为真而VHDTC为伪，则压缩机44的容量由于结束电磁阀64的脉冲宽度调制而增强到100％，并且蒸气喷射电磁阀68通电(或断电)以提供全蒸气喷射。因此，如果压缩机马达正在运行并且HDTC回到为伪(且VHDTC仍然为伪)，则压缩机容量会回到正常控制，并且蒸气喷射电磁阀68会断电(或通电)以结束蒸气喷射。蒸气喷射的结束是认为压缩机容量低于100％。
自动重新起动。如上所述，在停止马达以后和经历一段规定延迟时间以后，会发生自动重新起动。控制器60可用于自动重新起动，但这种自动重新起动可能被切断，如下所述，需要人工复位。如上所述，当压缩机马达由于高排出温度而切断时，控制器60保持这些高排出温度断路事件(HDTSE)的计数。HDTSE计数器将是零，直至HDTSE发生为止。每当HDTSE发生时(此时检测到该条件)，计数器就递增1。每当HDTSE发生时，都会起动一个30分钟的高排出温度重新起动延迟计时器。当VHDTC和HDTC两者皆伪(压缩机44已冷却)且温度重新起动延迟计时器已完成它的定时时，若计算器计数小于4，则在控制器60确定有需要时就发生马达重新起动。其净效应是在高排出温度事件以后只容许3次自动重新起动，并且只有在按照传感器222的指示压缩机44已经冷却之后且马达尚未运行30秒钟，才容许这种自动重新起动。如果发生第4次HDTSE，则要直到把计数器人工复位到零时才用控制器60自动重新起动马达。当HDTSE正在进行时，由控制器60显示一个错误代码。最好是，E11可指示第1事件，E12可指示第2事件，E13可指示第3事件，和E14可指示第4事件。对于E11、E12和E13，会发生自动重新起动。E14指示需要一个人工重新起动。通过断电维持高排出温度事件的计数。高温延迟计时器的状态会在断电期间被保持(到最接近5分钟)。如果HDTC和VHDTC中每一个都为真，则HDTC和VHDTC的状态也会在断电期间被保持。此一信息以5分的间隔被写入不易失存储器中。在两种条件皆伪且30分计时器满期以后，会中止把此一信息写入不易失存储器。在冷却系统40的正常运行期间不写入信息，可避免不易失存储器的“耗损”。
人工复位。用于高排出温度事件的计数器，即使其计数小于4，也可在任何时刻被复位到零。计数器的人工复位会清除计数和保持于30分延迟计时器上的任何时间。在人工复位以后，只有在传感器222检测的排出气体温度已经降低时(或以后)，马达才会重新起动。这种安排可提供高温断电特征的工厂试验而没有延迟的过度时间损失和不浪费容许的自动重新起动。最好是，控制器60包括一个用于人工复位的独立按钮250(图10)，按钮250必须按压且保持2秒才能实现人工重新起动。在按钮250旁边的一个黄色LED 252指示人工重新起动的需求。在显示E14时，接通LED252；在人工重新起动过程开始时，切断LED252。
在排出温度传感器失效时的运行。如果排出温度传感器222对控制器60呈现断开或短路，则这会构成一种失效传感器222的检测，并且由控制器60显示错误代码E04。当检测到传感器222失效时，控制器60会继续进行正常运行，但是要把压缩机44的容量限制到75％，且接通报警器200。在这样的条件下，不会有靠传感器222进行的其他压缩机保护。然而，用于过高温度的压缩机内线断路功能仍然有效。
冷凝器风扇控制冷凝器风扇控制算法。如图8所示，控制器60操作两个冷凝器风扇202和204。风扇202和204是以超前和滞后方式操作的，其控制主要基于冷凝温度，部分基于压缩机44的运行容量，和部分基于饱和吸入温度(SST)。冷凝器风扇控制算法利用下述的6项测试来控制风扇202和204。选择这些测试值，以优先地保持压缩机44两端的至少75PSI的压力差，从而甚至在很低的室外温度和冷凝温度下也能保证良好的性能。冷凝器控制算法除了制冷剂类型以外，没有可调的设定值。在下面的测试中，SCT是饱和冷凝器温度，SST是饱和吸入温度，而Cap C是在冷凝器46范围内的压缩机容量。
1.当SCT＞{[SST-(40F)]×
+(+53f)}时，接通超前冷凝器风扇；2.当SCT＞{[SST-(40F)]×
-[CapC/100％]×[(+112F)-(+32F)]+(+113F)}时，接通滞后冷凝器风扇；3.当SCT＜{[SST-(-40F)]×
-[CapC/100％]×[(+112F)-(+32F)]+(+93F)}时，切断滞后冷凝器风扇；4.当SCT＜{[SST-(-40F)]×
+(33F)时，切断超前冷凝器风扇；5.当SCT＞{(+105F)}时，接通超前冷凝器风扇；和6.当SCT＞{(+125F)}时，接通滞后冷凝器风扇。
写出上述方程，以便能用相当的摄氏温度值取代全部华氏温度值，且仍产生相同的控制效果。控制器60通过读出温度传感器218确定SCT。SST是计算的温度，它是通过把数字滤波器232的输出(吸入压力)转换成相应的制冷剂蒸气/液体饱和温度来确定的。如果控制器60不涉及吸入压力传感器176，则使用从传感器174读出的头柜温度。用检测温度减去9F(5C)作为SST。用于冷凝器风扇控制算法的CapC等于当前驱动容量电磁阀64的容量值，但CapC限于不小于25％和不大于50％。上述第5和第6风扇控制测试可使风扇202和204以指定的SCT极大值接通，而与其他条件无关，从而可防止过度的排出压力和温度。对于没有吸入压力传感器176的和用头柜温度传感器172确定SST的装置来说，这是一种必要的备用运行模式。在这种装置中，头柜的除霜会使控制器60切断风扇202和204，从而使冷凝器温度上升。上述第5和第6测试优先于第1至第4测试。
冷凝器风扇延迟。最好是，各冷凝器风扇202和204在它起动以后会保持接通60秒，且在它停止以后会保持切断30秒。这种时间延迟可防止过分的风扇循环。
冷凝器风扇交替。通过一个风扇交替计时器交替在上述控制方案中的超前和滞后冷凝器风扇。最好是，在每隔约20小时以后，交替超前/滞后风扇一次。如果在交替时只有一个风扇是接通的，则不发生交替。风扇交替计射器会等待下去，直至下一次两个风扇接通或两个风扇切断而发生变化为止。然而，如果在一段长的时期以后不发生交替有利条件(都接通或都切断)，就强制发生超前/滞后风扇变化。最好是，在强制变化以前，一个交替推迟计时器会运行5小时。通过风扇交替计时器的超时(20小时)，起动该计时器；且通过超前/滞后风扇的成功交替，复位它。这种交替方法通过各风扇运行时间的均匀化，减小磨损应力。
在传感器失效时运行。正常冷凝器风扇的运行取决于来自两个传感器的信号。如果检测到由冷凝器控制器使用的传感器失效，就中止正常冷凝器风扇运行，并且一个备用控制算法将取代。当出现影响冷凝器控制的传感器失效时，则每当压缩机运行时都接通超前风扇。每当压缩机容量超过35％时，滞后风扇都会接通；每当压缩机容量低于25％时，就切断它。
一个冷凝器风扇。如果只有一个冷凝器风扇，则必须并联地连接控制器60的两个冷凝器风扇输出，以确保单个的风扇总是超前风扇。在超前与滞后之间没有提供定期交替的取代。
供电时的输出状态。在初始供电时，压缩机马达运行，容量电磁阀64断电(或通电)，以提供100％的压缩机容量，并且接通两个冷凝器风扇202和204。控制器60在供电之后马上开始处于一种非功能性的复位状态。在控制器60开始发挥功能以后，不应该接通的项目会分阶段地切断，否则它们会保持接通。在控制器60开始发挥功能之后，容量电磁阀64开始工作。此外，会接通报警器200，直至控制器60开始发挥功能为止，其后切断报警器200。
吸入压力传感器失效。如果吸入压力设定值230不是99，且吸入压力传感器176向控制器60呈现断开，这就构成一种失效传感器176的检测，并且显示错误代码E01并接通报警器200。以100％设定压缩机容量，且蒸气喷射电磁阀68通电(或断电)，以便把容量增加到100％以上。压缩机44保持在此状态，直至不再检测到失效的传感器条件为止。如果把吸入压力设定值230设定到99，这就给控制器60发信号不要使用吸入压力控制，且不会接通报警器200。
头柜温度传感器失效。如果头柜温度设定值234不是99，并且头柜温度传感器174向控制器呈现要或者断开或者短路，这就会构成一种失效传感器174的检测，并且显示一个错误代码E02并接通报警器200。以100％设定压缩机容量，并且蒸气喷射电磁阀68，通电(或断电)以便把容量增加到100％以上。压缩机44保持在此种状态，直至不再检测到失效的传感器条件为止。如果把头柜温度设定值234设定为99，这就向控制器60发出信号不要使用头柜温度控制，并且不会接通报警器200。
冷凝器温度传感器失效。如果冷凝器温度传感器218向控制器60呈现要断开或短路，这就构成一种失效检测器218的检测，并且显示一个错误代码E03并接通报警器200。
显示器为了使控制器60简单，显示器包括3个7段数字254、256和258；4个按钮250、260、262和264；和17个指示灯252和266-296，全部发光二极管如图10所示。
数字。控制器60使用“7段”数字254、256和258显示上述的各种设定值和错误代码。最好是，数字254、256和258的照明部分是1英寸高度的十分之三。在显示器上与操作值一起简要地显示上述的各种错误代码(E01至E14)。如果接通报警器200，则继续重复这种错误代码和操作值的显示。最好是，如果存在一个报警条件，则错误代码会显示二分之一秒；所选操作值会显示1.95秒。如果存在多个报警条件，则会按号顺序显示0.45秒，且每个所选操作值会都显示2秒。被空白显示围绕的每个报警代码显示时间是二分之一秒。这可实现一种引起注意报警的闪光效果。
指示灯(LED)。17个指示灯是绿色、红色或黄色的。各输出皆有一个与它配套的指示灯。绿色指示灯指示只显示的项目。红色指示灯指示该项目具有能改变的设定值。黄灯指示人工模式和报警。LED252是一个黄色指示灯，它指示自动重新起动的计数器的人工复位是必须人工设定的。LED266是一个红色指示灯，它指示正在使用吸入压力和头柜温度控制的组合控制。LED268是一个红色指示灯，它指示正在使用头柜温度控制。LED270是一个红色指示灯，它指示正在使用吸入压力控制。(一次只点亮LED 266-270中之一)。LED272是一个绿色指示灯，它指示该显示器正在示出直接来自吸入压力传感器176的吸入压力。LED274是一个红色指示灯，它指示该显示器正在示出来自数字滤波器232的平均吸入压力。LED276是一个红色指示灯，它指示该显示器正在示出制冷剂的计算饱和温度(SST)。LED278是一个红色指示灯，它指示该显示器正在示出头柜温度。LED280是一个绿色指示灯，它指示该显示器正在示出基于传感器222的排出温度。LED282是一个黄色指示灯，它指示该显示器正在示出处于人工模式的当前压缩机容量。LED284是一个红色指示灯，它指示该显示器正在示出处于自动模式的当前压缩机容量。LED286是一个红色指示灯，它指示该显示器正在示出电磁阀64的一个PWM循环的总时间。LED288～294都是红色指示灯，它们指示该显示器正在示出在上面在“压缩机容量控制算法”中详述的4个常数。LED296是一个红色指示灯，它指示该显示器正在示出所用制冷剂的类型。
设定值通过操作按钮260～264，可改变各种设定值。选择操作值显示的相同按钮(262和264)还可选择基础设定值。按压这些按钮，就会选择各种设定值；用LED272-296指示正在显示哪一个设定值。显示值按照数字254～258示出。当正在显示一个具体的设定值时，按压并保持按钮260就使按钮262和264分别减小和增加设定值的数值。如果不存在涉及正在显示的操作值的设定值，则按压按钮260对按钮262和264无效。在断电时，保持全部设定值。可调的设定值包括吸入压力(LED274)，SST(LED276)，头柜温度(LED278)，压缩机容量(LED282和284)，PWM循环时间(LED286)，4个PID常数(LED288～294)，和制冷剂类型(LED296)。
吸入压力。这是要由压缩机实现的目标平均吸入压力。把这压力设定为99，就不能执行吸入压力控制模式(LED268会点亮)，并且控制器60会假定压力传感器176是断开的。吸入压力和SST在其中一个可调整另一个时就认为是相同的设定值。
SST。这是制冷剂的计算饱和温度。这被看成是上述的吸入压力。
头柜温度。这是用于头柜温度的设定值。把这温度设定为99，就不能执行头柜温度控制模式(LED270会点亮)，并且控制器60会假定温度传感器174是断开的。把吸入压力和头柜温度两者设定成小于99的值，会使组合控制模式被使用(LED266会点亮)。
压缩机容量。这用于设定压缩机44的人工模式。使用按钮262或264选择这个项目(LED284)，会使控制按照PID自动进行，并且显示器会示出压缩机容量的操作值。当选择此项(LED284)时，按压并保持按钮260会按照由PID控制环路最后计算的容量锁定控制器60，并会开始进行容量的人工控制(LED282点亮，LED284熄灭)。然后可用按钮262或264改变人工容量。在改变人工容量以后，通过在松开按钮260以后使用按钮262和264选择不同的设定值，就可在人工PWM模式下观察操作值。选择不同的设定值和然后按压按钮260，可使控制器60返回到自动模式。
PWM循环时间。这用于设定容量电磁阀64的一个PWM循环的总时间。
PID盘I。这用来为在“压缩机容量控制算法”中的PID常数设定上述的4个常数。
制冷剂。这用来设定正在系统中使用的制冷剂的类型。这些选择最好是R-404A，R-407C，R-22，R-134a和R-140。它们在显示器上分别被显示成404，407，22，134和410。这些设定用于在压力与温度之间的适当转换。即使压缩机原来不适用于所有5种制冷剂，控制器60也包括所有5种制冷剂的设定。
显示器操作值在控制器60上的显示器数字254-258能显示几个操作值中的任何一个值。使用按钮262和264滚动地显示各种操作值。
瞬射吸入压力(LED272)。这LED指示该显示器正在示出由吸入压力传感器176读出的吸入压力。这会指示吸入压力在各卸载循环中的上下波动。
平均吸入压力(LED274)。这LED指示该显示器正在示出平均吸入压力，该压力是数字滤波器232的输出。这不指示由于卸载循环操作引起的压力波动。
头柜温度(LED278)。这LED指示正在显示头柜中的当前空气温度。这读数直接来自温度传感器174。
排出温度(LED280)。这LED指示正在显示当前压缩机气体排出温度。这读数直接来自温度传感器222。
压缩机容量(LED284)。这LED指示正在显示当前压缩机运行容量。这值由控制器60计算，用来操作容量调制发生器238、电磁铁驱动器240和电磁铁64。
PWM循环时间(LED286)。这LED指示用于PWM循环时间设定值的当前值。
操作模式如上所述，控制器60具有人工操作模式和自动操作模式。在自动模式中，控制器60用由PID控制环路控制的容量电磁阀64进行操作。在人工模式中，压缩机44用恒定的固定容量进行运行。如上详述，在控制器60上设定容量。冷凝器风扇控制和压缩机保护方案继续以人工模式操作，就象在自动模式中一样。人工模式用于测试目的。控制器60在复位以后以自动模式开始进行操作。
虽然上面详述了本发明的最佳实施例，但应指出，本发明可以进行修正、变动和更改，而不偏离所附权利要求书的范围和合理意义。
权利要求
1.一种压缩机控制系统，包括一个压缩机，它可在按照至少两种状态激励时有选择地操作，其中第一状态相当于第一容量，第二状态相当于比所述第一容量小的第二容量，所述压缩机可用于压缩一种处于吸入压力与排出压力之间的气体；一个压力传感器，用以检测所述吸入压力；和一个控制器，它耦合于所述压力传感器用来产生一个可变负载循环控制信号，其中所述负载循环控制信号是所述吸入压力的函数，所述控制器耦合于所述压缩机，以便响应所述可变负载循环控制信号使所述压缩机有选择地交替于所述第一与第二状态之间，从而基于所述吸入压力调整所述压缩机的容量。
2.根据权利要求1的压缩机控制系统，其中所述控制器在一段处在控制循环时间内的规定时期，确定一个平均吸入压力。
3.根据权利要求1的压缩机控制系统，还包括一个蒸气喷射系统，用于在一个处于所述吸入压力与所述排出压力之间的位置处，把蒸气喷入所述压缩机；所述控制器耦合于所述蒸气喷射系统，以便控制所述气体的喷射。
4.根据权利要求3的压缩机控制系统，还包括一个温度传感器，用以检测一个处于所述排出压力下的所述气体的温度，所述控制器耦合于所述温度传感器，以便根据处于所述排出压力下的所述气体的所述温度，控制所述蒸气喷射。
5.根据权利要求1的压缩机控制系统，其中所述压缩机是涡旋压缩机。
6.根据权利要求1的压缩机控制系统，其中所述压缩机具有由一个密封件隔开的两个机械部件，所述机械部件可以彼此相对地运动以建立流体压力；并且其中所述压缩机包括一个机构，用以响应所述的控制信号有选择地断开所述的密封件，从而变更所述的建立的流体压力，同时使所述机械部件维持基本上恒定的彼此相对的运动。
7.根据权利要求6的压缩机控制系统，其中所述压缩机是涡旋压缩机；所述两个机械部件是涡旋构件。
8.根据权利要求1的压缩机控制系统，其中所述控制器包括起动逻辑，所述起动逻辑在激励所述压缩机时，选择所述压缩机的所述第二状态。
9.一种冷却系统，包括一个壳体；一个蒸发器，置于所述壳体中；一个冷凝器，以流体连通方式耦合于所述蒸发器；一个压缩机，以流体连通方式耦合于所述蒸发器和所述冷凝器，所述压缩机是脉冲宽度调制可变容量压缩机；一个置于所述壳体内的温度传感器，所述温度传感器可用于读出所述壳体内的温度；和一个系统控制器，它响应于所述温度传感器并耦合于所述压缩机，以便向所述压缩机提供一个可变负载循环控制信号，从而所述压缩机在操作时可调制于第一容量状态与第二容量状态之间，借此根据所述壳体内的所述温度，调整所述压缩机的运行容量，以便在所述壳体内维持规定的温度。
10.根据权利要求9的冷却系统，还包括一个蒸气喷射系统，用以在一个处于所述吸入压力与所述排出压力之间的位置处，把蒸气喷入所述压缩机，所述系统控制器耦合于所述蒸气喷射系统，以便控制所述气体的喷射。
11.根据权利要求10的冷却系统，还包括一个温度传感器，用以检测处于所述排出压力下的气体的温度，所述系统控制器耦合于所述温度传感器，以便根据处于所述排出压力下的所述气体的所述温度，控制所述蒸气的喷射。
12.根据权利要求9的冷却系统，其中所述压缩机是涡旋压缩机。
13.根据权利要求9的冷却系统，其中所述压缩机具有由一个密封件隔开的两个机械部件，所述机械部件可以彼此相对地运动以建立流体压力；并且其中所述压缩机包括一个机构，用以响应所述的控制信号有选择地断开所述的密封件，从而变更所述的建立的流体压力，同时使所述机械部件维持基本上恒定的彼此相对的运动。
14.根据权利要求13的冷却系统，其中所述压缩机是涡旋压缩机；所述两个机械部件是涡旋构件。
15.根据权利要求9的冷却系统，还包括一第一和一个第二冷凝器风扇，所述控制器耦合于所述冷凝器风扇，以便根据所述温度传感器所检测的温度、百分率负载循环和计算的最小压力差，控制所述的风扇。
16.根据权利要求9的冷却系统，其中所述压缩机压缩一种处于吸入压力与排出压力之间的气体，并且所述冷却系统还包括一个用以检测所述吸入压力的压力传感器，所述系统控制器耦合于所述压力传感器，以便根据所述壳体内的所述吸入压力和所述温度，控制所述压缩机的所述容量。
17.根据权利要求16的冷却系统，其中所述压缩机是涡旋压缩机。
18.根据权利要求16的冷却系统，其中所述压缩机具有由一个密封件隔开的两个机械部件，所述机械部件可以彼此相对地运动以建立流体压力；并且其中所述压缩机包括一个机构，用以响应所述的控制信号有选择地断开所述的密封件，从而变更所述的建立的流体压力，同时使所述机械部件维持基本上恒定的彼此相对的运动。
19.根据权利要求18的冷却系统，其中所述压缩机是涡旋压缩机；所述两个机械部件是涡旋构件。
20.根据权利要求16的冷却系统，其中所述系统控制器在一段处于每个控制循环时间内的规定时期，确定平均吸入压力。
21.根据权利要求9的冷却系统，还包括多个壳体，每个壳体皆有置于其中的一个相应蒸发器，所述的温度传感器被置于至少一个所述壳体中。
22.根据权利要求9的冷却系统，还包括多个壳体，每个壳体皆有置于所述多个壳体中每个壳体内的一个蒸发器、一个蒸发器控制器和一个温度传感器，每个所述温度传感器皆连接于在所述多个壳体中所述每个壳体内的所述蒸发器控制器，每个所述蒸发器控制器皆把温度传感器值和需求负载状态值传递到所述的系统控制器。
23.一种冷却系统，包括一个壳体；一个蒸发器；置于所述壳体中；一个冷凝器，以流体连通方式耦合于所述蒸发器；一个压缩机，以流体连通方式耦合于所述蒸发器和所述冷凝器，所述压缩机装有一种处于吸入压力与排出压力之间的气体；一个压力传感器，用以检测所述的吸入压力；和一个控制器，它响应于所述吸入压力传感器并耦合于所述压缩机，以便向所述压缩机提供一个可变负载循环控制信号，从而所述压缩机在操作时可调制于第一容量状态与第二容量状态之间，借此根据所述吸入压力，调整所述压缩机的工作容量，以便维持一个规定的吸入压力。
24.根据权利要求23的冷却系统，还包括一个蒸气喷射系统，用以在一个处于所述吸入压力与所述排出压力之间的位置处，把蒸气喷入所述压缩机，所述控制器耦合于所述蒸气喷射系统，以便控制所述气体的喷射。
25.根据权利要求24的冷却系统，还包括一个用来检测处于所述排出压力下的气体的温度的温度传感器，所述系统控制器耦合于所述温度传感器，以便根据处于所述排出压力下的所述气体的所述温度，控制所述蒸气的喷射。
26.根据权利要求23的冷却系统，还包括一个温度传感器和一个第一与一个第二冷凝器风扇，所述控制器耦合于所述冷凝器风扇，以便根据所述温度传感器所检测的温度、百分率负载循环和计算的最小压力差，控制所述的风扇。
27.根据权利要求23的冷却系统，其中所述压缩机是涡旋压缩机。
28.根据权利要求23的冷却系统，其中所述压缩机具有由一个密封件隔开的两个机械部件，所述机械部件可以彼此相对地运动以建立流体压力；并且其中所述压缩机包括一个机构，用以响应所述的控制信号有选择地断开所述的密封件，从而变更建立的所述流体压力，同时使所述机械部件维持基本上恒定的彼此相对的运动。
29.根据权利要求28的冷却系统，共中所述压缩机是涡旋压缩机；所述两个机械部件是涡旋构件。
30.根据权利要求23的冷却系统，其中所述控制器在一段处于控制循环时间内的规定时期，确定一个平均吸入压力。
31.根据权利要求23的冷却系统，还包括多个壳体，每个壳体皆有一个置于其中的相应蒸发器，和一个在所述多个壳体中的一个壳体内安置的温度传感器。
32.一种用于复式压缩机柜的压缩机控制系统，该柜装有至少一个具备脉冲宽度调制容量的压缩机，所述的压缩机控制系统包括一个压力传感器，用以检测气体的吸入压力；和一个系统控制器，它响应于所述吸入压力传感器并耦合于至少一个压缩机，以便向至少一个压缩机提供一个可变负载循环控制信号，使所述至少一个压缩机在运行时可以调制于第一容量状态与第二容量状态之间，从而根据所述吸入压力调整至少一个压缩机的工作容量，以维持一个规定的吸入压力。
33.根据权利要求32的压缩机控制系统，还包括一个蒸气喷射系统，用来在一个介于吸入压力与排出压力之间的位置处，把蒸气喷入至少一个压缩机中，所述的系统控制器耦合于所述蒸气喷射系统，以控制所述气体的喷射。
34.根据权利要求33的压缩机控制系统，还包括一个温度传感器，用以检测处于所述排出压力下的所述气体的温度，所述控制器耦合于所述温度传感器，以便根据处于所述排出压力下的所述气体的所述温度，控制所述蒸气的喷射。
35.根据权利要求32的压缩机控制系统，其中所述系统控制器耦合于一个冷凝器风扇，以控制该风扇。
36.根据权利要求32的压缩机控制系统，其中所述系统控制器包括起动逻辑，所述起动逻辑在激励所述至少一个压缩机时选择所述至少一个压缩机的所述第二容量状态。
37.根据权利要求32的压缩机控制系统，还包括一个用来控制蒸发器的蒸发器控制器和一个连接于所述蒸发器控制器的温度传感器，所述温度传感器把温度数据传递到所述蒸发器控制器，并且所述蒸发器控制器把所述温度数据传递到所述系统控制器。
38.根据权利要求37的压缩机控制系统，其中所述蒸发器控制器还把需求负载状态数据传递到所述系统控制器。
39.根据权利要求32的冷却系统，其中所述系统控制器在一段处于控制循环时间内的规定时期，确定一个平均吸入压力。
40.一种压缩机控制系统，包括一个复式压缩机柜，其中至少装有一个压缩机，这个压缩机可在至少按照两种状态激励时有选择地运行，其中第一状态相当于第一容量，第二状态相当于比所述第一容量小的第二容量，所述至少一个压缩机可用于压缩一种其压力介于吸入压力与排出压力之间的气体；一个压力传感器，用以检测所述的吸入压力；和一个耦合于所述压力传感器的控制器，用以产生一个随所述吸入压力而变的可变负载循环控制信号，所述控制器耦合于所述压缩机，以便使所述压缩机根据所述可变负载循环控制信号在所述第一状态与第二状态之间进行有选择地变更，从而根据所述吸入压力来调整所述至少一个压缩机的容量。
41.根据权利要求40的压缩机控制系统，其中所述控制器在一段处于控制循环时间内的规定时期，确定一个平均吸入压力。
42.根据权利要求40的压缩机控制系统，还包括一个蒸气喷射系统，用以在一个介于所述吸入压力与所述排出压力之间的位置处把蒸气喷入所述的压缩机，所述控制器耦合于所述蒸气喷射系统，以便控制所述气体的喷射。
43.根据权利要求42的压缩机控制系统，还包括一个温度传感器，用以检测一个处于所述排出压力下的所述气体的温度，所述控制器耦合于所述温度传感器，以便根据处于所述排出压力下的所述气体的所述温度，控制所述蒸气的喷射。
44.根据权利要求40的压缩机控制系统，其中所述压缩机是涡旋压缩机。
45.根据权利要求40的压缩机控制系统，其中所述压缩机具有由一个密封件隔开的两个机械部件，所述机械部件可彼此相对地运动以建立流体压力；并且其中所述压缩机装有一个机构，用以根据所述控制信号有选择地断开所述的密封件，从而变更建立的所述流体压力，同时使所述机械部件保持基本上恒定的彼此相对的运动。
46.根据权利要求45的压缩机控制系统，其中所述压缩机是涡旋压缩机；所述两个机械部件是涡旋构件。
47.根据权利要求40的压缩机控制系统，其中所述控制器包括起动逻辑，所述起动逻辑在激励所述压缩机时选择所述压缩机的所述第二状态。
48.一种冷却系统，包括一个壳体一个蒸发器，置于所述壳体中；一个冷凝器，以液体连通方式耦合于所述蒸发器；一个压缩机柜，以液体连通方式耦合于所述蒸发器和所述冷凝器，所述压缩机柜至少包括一个压缩机，这个压缩机具有脉冲宽度调制可变容量并且可工作于两种状态之间；一个压力传感器，用以检测气体的吸入压力；一个系统控制器，它响应于所述吸入压力传感器并耦合于至少一个压缩机，以便向至少一个压缩机提供可变负载循环控制信号，从而所述至少一个压缩机在工作时可调制于第一容量状态与第二容量状态之间，借此根据所述的吸入压力来调整至少一个压缩机的工作容量，以维持一个预定的吸入压力。
49.根据权利要求48的冷却系统，其中所述至少一个压缩机压缩处于吸入压力与排出压力之间的所述气体，且所述冷凝系统还包括一个用来检测所述壳体内温度的温度传感器，所述气体控制器耦合于所述温度传感器，以便根据所述吸入压力和所述壳体内的所述温度，控制所述压缩机的所述容量。
50.根据权利要求48的冷却系统，其中所述至少一个压缩机是涡旋压缩机。
51.根据权利要求48的冷却系统，其中所述至少一个压缩机具有由一个密封件隔开的两个机械部件，所述机械部件可以彼此相对地运动以建立液体压力；并且其中所述至少一个压缩机装有一个机构，用以根据所述控制信号有选择地断开所述的密封件，从而变更建立的所述流体压力，同时使所述机械部件维持基本上恒定的彼此相对的运动。
52.根据权利要求51的冷却系统，其中所述至少一个压缩机是涡旋压缩机；所述两个机械部件是涡旋构件。
53.根据权利要求48的冷却系统，其中所述系统控制器在一段处于控制循环时间内的规定时期，确定一个平均吸入压力。
54.根据权利要求48的冷却系统，还包括多个壳体，其中每个壳体皆有一个置于其中的相应蒸发器，所述温度传感器被置于所述壳体的至少一个壳体中。
55.根据权利要求48的冷却系统，还包括多个壳体，每个壳体皆有置于所述多个壳体的每个壳体中的一个蒸发器、一个蒸发器控制器和一个温度传感器，每个所述温度传感器皆连接于所述多个壳体的所述每个壳体内的所述蒸发器控制器，每个所述蒸发器控制器皆把温度传感器值和需求负载状态值传递到所述系统控制器。
全文摘要
一种冷却系统控制器可根据冷却壳体的温度、压缩机的吸入压力或该温度和压力,控制可变容量压缩机的容量。冷却系统控制器可控制单式蒸发器或复式蒸发器冷冻系统。复式蒸发器系统可具有一些有相同温度的或混合温度的蒸发器。控制器还可使用一个或多个以超前/滞后方式工作的冷凝器风扇去控制该系统的冷却容量。
文档编号F04C27/00GK1385659SQ0210243
公开日2002年12月18日 申请日期2002年1月21日 优先权日2001年3月16日
发明者亨·M·潘, 理查德·P·沃格三世, 内格拉杰·杰伊安斯 申请人:科普兰公司