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ALLGEMEINER
STAND DER TECHNIK 1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Verdichter, und insbesondere
ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern eines Betriebs eines
Kolbenverdichters.
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2. Beschreibung des Stands
der Technik
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Im
allgemeinen saugt und verdichtet ein Kolbenverdichter ein Kühlgas und
läßt dieses
ab, indem er einen Kolben in einem Zylinder linear und hin- und
herbewegt. Ein Verfahren zum Antreiben des Kolbens ist in ein Hin-
und Herbewegungsverfahren und ein Linearbewegungsverfahren eingeteilt.
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Das
Hin- und Herbewegungsverfahren dient zum Umwandeln einer Drehkraft
eines Motors durch Kuppeln einer Kurbelwelle an einen Drehbewegungsmotor
und Kuppeln des Kolbens an die Kurbelwelle in eine lineare und hin-
und hergehende Bewegung.
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Das
Linearbewegungsverfahren dient dem Hin- und Herbewegen des Kolbens
durch eine lineare Bewegung des Motors durch Verbinden des Kolbens
mit der. Bewegungsvorrichtung eines Linearbewegungsmotors.
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Es
wird nun ein Kolbenverdichter beschrieben, der das lineare Verfahren
einsetzt.
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Der
Kolbenverdichter, der das lineare Verfahren einsetzt, weist keine
Kurbelwelle, die eine Drehbewegung in eine lineare Bewegung umwandelt,
und daher geringeren Reibungsverlust auf; er weist eine höhere Verdichtungseffizienz
als ein allgemein gebräuchlicher
Verdichter auf.
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Wenn
der Kolbenverdichter für
einen Kühlschrank
oder eine Klimaanlage zum Einsatz kommt, kann ein Verdichtungsverhältnis des
Kolbenverdichters durch Verändern
einer Spannung, die an den Kolbenverdichter angelegt ist, verändert werden,
wodurch eine Kühlkapazität gesteuert
ist. Das Verdichtungsverhältnis bezeichnet
ein Verhältnis
zwischen einem Gesamtvolumen eines Zylinders und einem Freiraumvolumen.
Das Freiraumvolumen ist ein Volumen zwischen einem Kolbenkopf und
einem Zylinderkopf.
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1 ist ein schematisches
Blockdiagramm, das einen Aufbau einer Vorrichtung zum Steuern eines Betriebs
eines Kolbenverdichters gemäß einer
herkömmlichen
Technik zeigt.
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Wie
in 1 gezeigt, beinhaltet
eine Vorrichtung zum Steuern eines Betriebs eines Kolbenverdichters: einen
Stromdetektor 4 zum Ermitteln eines Stroms, der an einen
internen Motor (nicht gezeigt) eines Kolbenverdichters 6 angelegt
ist; einen Spannungsdetektor 3 zum Ermitteln einer Spannung,
die an den internen Motor angelegt ist; ein Hubberechnungsgerät 5 zum
Berechnen eines Hubschätzwerts
des Verdichters auf Grundlage des ermittelten Stromwerts und Spannungswerts
und eines Parameters des internen Motors; einen Vergleicher 1 zum
Vergleichen des berechneten Hubschätzwerts mit einem voreingestellten
Hubbezugswert und Ausgeben eines Differenzwerts gemäß dem Vergleichsergebnis;
und eine Steuerung 2 zum Steuern eines Hubs des Verdichters
durch Verändern
einer AC-Spannung, die an den internen Motor angelegt ist, gemäß dem Differenzwert.
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Der
Hub bezeichnet eine Bewegungsentfernung des Kolbens in dem Kolbenverdichter 6,
wenn der Kolben linear und hin- und herbewegt wird.
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Der
Betrieb der Vorrichtung zum Steuern eines Betriebs des Kolbenverdichters
wird nun unter Bezugnahme auf 2 beschrieben.
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2 ist ein Ablaufdiagramm
des Betriebs einer Vorrichtung zum Steuern eines Betriebs des Kolbenverdichters
gemäß der herkömmlichen
Technik.
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Zunächst ermittelt
der Stromdetektor 4 einen Strom, der an den internen Motor
(nicht gezeigt) des Verdichters 6 angelegt ist, und gibt
den ermittelten Stromwert an das Hubberechnungsgerät 5 aus.
Zu diesem Zeitpunkt ermittelt der Spannungsdetektor 3 eine
Spannung, die an den Motor angelegt ist, und gibt den ermittelten Spannungswert
an das Hubberechnungsgerät 5 aus.
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Das
Hubberechnungsgerät
5 berechnet
einen Hubschätzwert
der Verdichtung durch Einsetzen des ermittelten Stromwerts und Spannungswerts
und des Parameters des Motors in die Gleichung (1) unten und leitet
den berechneten Hubschätzwert
an den Vergleicher
1 (Schritt
11).
wobei „R" ein Widerstand, „L" eine Induktivität, α eine Motorkonstante, V
M eine Spannung, die an den Motor angelegt
ist, „i" ein Strom, der an
den Motor angelegt ist, und i ein Zeitveränderungsverhältnis des
Stroms, der an den Motor angelegt ist, ist. Das bedeutet, daß i ein
Differentialwert (di/dt) von „i" ist.
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Danach
vergleicht der Vergleicher 1 den Hubschätzwert mit dem Hubbezugswert
und leitet den Differenzwert gemäß dem Vergleichsergebnis
an die Steuerung 2 (Schritt 12).
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Die
Steuerung 2 steuert einen Hub des Verdichters 6 durch
Verändern
einer AC-Spannung, die an den Motor des Verdichters 6 angelegt
ist, auf Grundlage des Differenzwerts. Das bedeutet, daß, wenn
der berechnete Hubschätzwert
größer als
der voreingestellte Hubbezugswert ist, die Steuerung 2 die
AC-Spannung, die an den Motor angelegt ist, reduziert (Schritt 14).
Wenn jedoch der berechnete Hubschätzwert kleiner als der voreingestellte
Hubbezugswert ist, erhöht
die Steuerung 2 die AC-Spannung, die an den Motor angelegt
ist (Schritt 13).
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Der
herkömmliche
Kolbenverdichter weist jedoch folgendes Problem auf. Wenn ein maximales
Verdichtungsvolumen gemäß einer
spezifischen Belastungsbedingung erforderlich ist, eine Gas- (Kühlgas-)
Federkonstante jedoch klein ist, wird ein mittlerer Punkt des Kolbens
nicht verändert,
so daß der
Kolbenkopf nicht mit einem maximalen Hub betrieben sein kann, ohne
mit einem Zylinderkopf zusammenzuprallen. Das maximale Verdichtungsvolumen
bezeichnet eine Bedingung, bei der das Freiraumvolumen maximiert
ist, wenn sich der Kolben von einem oberen Totpunkt (TDC) auf einen
unteren Totpunkt (BTC) senkt.
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KURZDARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung
und ein Verfahren zur Betriebssteuerung eines Kolbenverdichters
bereitzustellen, die imstande sind, eine Betriebseffizienz eines
Verdichters durch Sicherstellen eines maximalen Verdichtungsvolumens
des Verdichters zu verbessern.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung
und ein Verfahren zur Betriebssteuerung eines Kolbenverdichters
bereitzustellen, die imstande sind, ein maximales Verdichtungsvolumen
eines Verdichters durch Steuern eines Hubvolumens durch entweder
Anlegen nur einer Wechselspannung (AC-Spannung) an den Verdichter
oder durch Anlegen einer AC-Spannung zusammen mit einer Gleichspannung
(DC-Spannung) an den Verdichter gemäß einer Belastungsbedingung,
wenn ein Hub des Verdichters gesteuert ist, sicherzustellen.
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Es
ist des weiteren eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung
und ein Verfahren zur Betriebssteuerung eines Kolbenverdichters
bereitzustellen, die imstande sind, ein maximales Verdichtungsvolumen
eines Verdichters durch Steuern eines Hubvolumens durch entweder
Anlegen nur einer AC-Spannung an den Verdichter oder durch Anlegen
einer AC-Spannung zusammen mit einer DC-Spannung an den Verdichter
gemäß einer
Benutzeranforderung, wenn ein Hub des Verdichters gesteuert ist,
sicherzustellen.
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Zur
Erzielung dieser und anderer Vorteile und gemäß dem Zweck der vorliegenden
Erfindung, wie hierin ausgeführt
und ausführlich
beschrieben, ist ein Verfahren zum Steuern eines Betriebs eines
Verdichters bereitgestellt, beinhaltend: Steuern eines Hubs eines
Verdichters durch entweder Anlegen einer AC-Spannung an den Verdichter
oder durch Anlegen einer AC-Spannung und einer DC-Spannung zusammen.
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Zur
Lösung
der oben angegebenen Aufgaben ist außerdem ein Verfahren zum Steuern
eines Betriebs eines Verdichters bereitgestellt, beinhaltend: Steuern
eines Hubs eines Verdichters, der in einer Klimaanlage eingerichtet
ist, durch Anlegen einer AC-Spannung an den Verdichter oder durch
entweder Anlegen einer AC-Spannung an den Verdichter oder durch
Anlegen einer AC-Spannung und einer DC-Spannung zusammen an den
Verdichter, wenn eine Belastung des Verdichters einer voreingestellten
spezifischen Belastungsbedingung entspricht.
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Zur
Lösung
der oben angegebenen Aufgaben ist außerdem ein Verfahren zum Steuern
eines Betriebs eines Verdichters bereitgestellt, bei dem der Hub
eines Verdichters durch Anlegen einer AC-Spannung auf Grundlage
eines Hubbezugswerts des Verdichters gesteuert ist, umfassend: entweder
Anlegen der AC-Spannung an den Verdichter oder Anlegen der AC-Spannung
und einer DC-Spannung gemäß einer
Belastungsbedingung des Verdichters.
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Zur
Lösung
der oben angegebenen Aufgaben ist außerdem eine Vorrichtung zum
Steuern eines Betriebs eines Verdichters bereitgestellt, beinhaltend:
eine Einheit zum Steuern eines Hubs des Verdichters durch entweder
Anlegen einer AC-Spannung an den Verdichter oder durch Anlegen der
AC-Spannung und einer DC-Spannung zusammen an den Verdichter, wenn
der Hub des Verdichters gesteuert ist.
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Zur
Lösung
der oben angegebenen Aufgaben ist außerdem eine Vorrichtung zum
Steuern eines Betriebs eines Verdichters bereitgestellt, beinhaltend:
eine Einheit zum Steuern eines Hubs des Verdichters durch entweder
Anlegen einer AC-Spannung an den Verdichter oder durch Anlegen der
AC-Spannung und einer DC-Spannung an den Verdichter, wenn eine Belastung
des Verdichters einer voreingestellten spezifischen Belastungsbedingung
entspricht, wenn der Hub des Verdichters, der in einer Klimaanlage
eingerichtet ist, gesteuert ist.
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Zur
Lösung
der oben angegebenen Aufgaben ist außerdem eine Vorrichtung zum
Steuern eines Betriebs eines Verdichters bereitgestellt, beinhaltend:
einen Hubdetektor zum Ermitteln eines Hubs eines Verdichters, der
in einer Klimaanlage eingerichtet ist; einen Vergleicher zum Vergleichen
des Hubwerts, der durch den Hubdetektor ermittelt ist, mit einem
voreingestellten Hubbezugswert und Ausgeben eines Differenzsignals gemäß einem
Vergleichsergebnis; einen DC-Spannungsbezugswertgenerator
zum Ermitteln einer Belastung des Verdichters und Erzeugen eines
DC-Spannungsbezugswerts,
wenn die ermittelte Belastung einer voreingestellten spezifischen
Belastungsbedingung entspricht; und eine Steuerung zum Steuern des
Hubs durch Verändern
einer AC-Spannung, die an den Verdichter angelegt ist, auf Grundlage
des Differenzsignals oder durch Erhöhen des Hubs durch Anlegen
einer DC-Spannung, die dem DC-Spannungsbezugswert entspricht, und
der AC-Spannung
zusammen an den Verdichter.
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Die
oben genannten und andere Aufgaben, Merkmale, Gesichtspunkte und
Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden detaillierten
Beschreibung der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang mit den
beiliegenden Zeichnungen offensichtlicher hervor.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
beigefügten
Zeichnungen, die enthalten sind, um ein weiteres Verstehen der Erfindung
bereitzustellen, und die in der Beschreibung enthalten sind und
ein Bestandteil von ihr bilden, zeigen Ausführungsformen der Erfindung
und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Grundsätze der
Erfindung zu erklären.
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Es
zeigen:
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1 ein schematisches Blockdiagramm,
das einen Aufbau einer Vorrichtung zum Steuern eines Betriebs eines
Kolbenverdichters gemäß einer
herkömmlichen
Technik zeigt;
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2 ein Ablaufdiagramm eines
Betriebs der Vorrichtung zum Steuern eines Betriebs des Kolbenverdichters
gemäß der herkömmlichen
Technik;
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3 ein schematisches Blockdiagramm,
das einen Aufbau einer Vorrichtung zum Steuern eines Betriebs eines
Kolbenverdichters gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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4 ein Ablaufdiagramm eines
Betriebs der Vorrichtung zum Steuern eines Betriebs des Kolbenverdichters
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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5 eine Graphik, die eine
spezifische Belastungsbedingung des Verdichters von 3 zeigt; und
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6A bis 6C ein Verdichtungsvolumen eines Kolbens
gemäß einer
DC-Spannung und einer AC-Spannung, die an den Verdichter von 3 angelegt sind.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Es
wird nun detailliert auf die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung Bezug genommen, die in den beiliegenden Zeichnungen beispielhaft
dargestellt sind.
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Es
werden nun unter Bezugnahme auf 3 bis 6C eine Vorrichtung und ein
Verfahren zum Steuern eines Betriebs eines Verdichter, die imstande
sind, ein maximales Verdichtungsvolumen eines Verdichters sicherzustellen
und eine Betriebseffizienz des Verdichters durch Steuern eines Hubvolumens
durch entweder Anlegen nur einer AC-Spannung an den Verdichter oder durch
Anlegen einer AC-Spannung
zusammen mit einer DC-Spannung an den Verdichter gemäß einer
Belastungsbedingung, wenn ein Hub gesteuert wird, gemäß bevorzugter
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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3 ist ein schematisches
Blockdiagramm, das einen Aufbau einer Vorrichtung zum Steuern eines Betriebs
eines Kolbenverdichters gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt.
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Wie
in 3 gezeigt, beinhaltet
eine Vorrichtung zum Steuern eines Betriebs eines Verdichters gemäß der vorliegenden
Erfindung: einen Hubdetektor 104 zum Ermitteln eines Hubs
eines Verdichters 200; einen Vergleicher 101 zum
Vergleichen des Hubs, der durch den Hubdetektor 104 ermittelt
ist, mit einem voreingestellten Hubbezugswert und Ausgeben eines
Differenzsignals gemäß einem
Vergleichsergebnis; einen DC-Spannungsbezugswertgenerator 103 zum
Erhalten eines Saugdrucks und eines Ablaßdrucks auf Grundlage einer
Saugöffnungstemperatur
und einer Ablaßdurchgangstemperatur
des Verdichters 200, der eine Belastung des Verdichters
auf Grundlage des erhaltenen Saugdrucks und Ablaßdrucks ermittelt und einen DC-Spannungsbezugswert
erzeugt, wenn die ermittelte Belastung einer spezifischen Belastungsbedingung entspricht;
und eine Steuerung 102 zum Steuern des Hubs des Verdichters 200 durch
Verändern
einer AC-Spannung, die an den Verdichter angelegt ist, auf Grundlage
des Differenzsignals, das vom Vergleicher 101 ausgegeben
ist, oder Erhöhen
des Hubs des Verdichters 200 durch Anlegen der DC-Spannung
entsprechend dem DC-Spannungsbezugswert, der vom DC-Spannungsbezugswertgenerator 100 zugeleitet
ist, und der AC-Spannung zusammen an den Verdichter.
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Die
spezifische Belastungsbedingung betrifft einen Modus zum Anlegen
einer AC-Spannung und einer DC-Spannung an den Verdichter 200,
um ein Hubvolumen zu maximieren (d.h. ein maximales Verdichtungsvolumen
sicherzustellen), wenn eine Belastung des Verdichters 200 eine
maximale Belastung ist oder einer Benutzeranforderung entspricht.
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Wenn
zum Beispiel der Verdichter in einer Klimaanlage (nicht gezeigt)
eingerichtet ist und einen Kühl/Heizbetrieb
ausführt,
betrifft die spezifische Belastungsbedingung eine Belastungsbedingung,
die in einem Heizbetriebsmodus erzeugt ist und große Heizfähigkeit
erfordert. Um dabei die Heizfähigkeit
zu maximieren, muß das
Hubvolumen des Kolbens erhöht
werden, und da in diesem Falle nur die AC-Spannung an den Verdichter 200 angelegt
ist, kann ein maximales Verdichtungsvolumen aufgrund einer Beschränkung in
einem mechanischen Aufbau des Verdichters nicht erhalten werden.
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Daher
werden die AC-Spannung und die DC-Spannung zusammen an den Verdichter 200 angelegt, um
eine Mittelposition eines Kolbens des Verdichters zum Betreiben
des Verdichters auf einem maximalen Verdichtungsvolumen zu bewegen,
wodurch eine ausreichende Heizfähigkeit
erreicht sein kann. Die Mittelposition des Kolbens bezeichnet eine
Mitte des Kolbens, der in einem Zylinder hin- und herbewegt wird,
die verändert, d.h.
durch die DC-Spannung bewegt (erhöht oder herabgesetzt) sein
kann.
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Das
Hubvolumen des Verdichters 200 wird zum Beispiel durch
die DC-Spannung erhöht,
und dementsprechend kann der Verdichter 200 das maximale
Verdichtungsvolumen erzielen und mit dem maximalen Hub arbeiten.
Das maximale Verdichtungsvolumen bezeichnet eine Bedingung, bei
der das Freiraumvolumen maximiert ist, wenn sich der Kolben von
einem oberen Totpunkt (TDC) auf einen unteren Totpunkt (BTC) senkt. Das
Freiraumvolumen ist ein Volumen zwischen einem Kolbenkopf und einem
Zylinderkopf.
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Der
Betrieb der Vorrichtung zum Steuern eines Betriebs des Kolbenverdichters
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird nun detailliert beschrieben.
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4 ist ein Ablaufdiagramm
eines Betriebs der Vorrichtung zum Steuern eines Betriebs des Kolbenverdichters
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Zunächst ermittelt
der Hubdetektor 104 einen Hub des Verdichters 200 und
leitet den ermittelten Hubwert an den Vergleicher 101.
D.h., der Hubdetektor 104 ermittelt einen Stromwert und
einen Spannungswert, die an den internen Motor des Verdichters 200 angelegt
sind, und berechnet einen Hubschätzwert
des Verdichters durch Einsetzen des ermittelten Strom- und Spannungswerts
und eines Parameters des Motors in Gleichung (1) in der herkömmlichen
Technik und leitet den berechneten Hubschätzwert an den Vergleicher 101 (Schritt
S21).
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Der
Vergleicher 101 vergleicht den Hubschätzwert, der durch den Hubdetektor 104 ermittelt
ist, mit einem voreingestellten Hubbezugswert und leitet ein Differenzsignal
gemäß dem Vergleichsergebnis
an die Steuerung 102.
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Die
Steuerung 102 steuert den Hub des Verdichters 200 durch
Anlegen einer AC-Spannung entsprechend dem Differenzsignal, das
vom Vergleicher 101 an den Verdichter 200 ausgegeben
ist.
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Danach
ermittelt der DC-Spannungsbezugswertgenerator 103 Temperaturen
einer Saugöffnung
(nicht gezeigt) und eines Ablaßdurchgangs
(nicht gezeigt) des Verdichters 200 über einen Temperaturfühler (nicht gezeigt),
erhält
einen Saugdruck und einen Ablaßdruck
auf Grundlage der ermittelten Temperaturinformation und erkennt
den erhaltenen Saugdruck und Ablaßdruck als eine Verdichterbelastung
(Schritt 22). Hierbei können,
wenn die Temperaturen der Saugöffnung
und des Ablaßdurchgangs
eine spezifische Temperatur erreichen, der Saugdruck und der Ablaßdruck,
die dieser spezifischen Temperatur entsprechen, im voraus durch Experimentieren
ermittelt werden, um so den Saugdruck und den Ablaßdruck zu
erhalten. D.h., der DC-Spannungsbezugswertgenerator 103 ermittelt
den Saugdruck und den Ablaßdruck,
die vorher durch ein Experiment als eine Verdichterbelastung erhalten
wurden (Schritt 22).
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Es
wird nun das Verfahren zum Ermitteln der Verdichterbelastung über verschiedene
Ausführungsformen
hinweg beschrieben.
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Zunächst kann
eine Belastung des Verdichters 200 auf Grundlage eines
absoluten Werts einer Phasendifferenz zwischen einem Strom, der
an den Verdichter 200 angelegt ist, und einem Hub ermittelt
werden. Wenn zum Beispiel der absolute Wert der Phasendifferenz
zwischen einem Strom und einem Hub genutzt wird und die Phasendifferenz
zwischen dem Strom und dem Hub 90° beträgt, wird
eine gegenwärtige
Belastung des Verdichters als eine Bezugsbelastung betrachtet. Wenn
die Phasendifferenz zwischen dem Strom und dem Hub ein Wert zwischen
90° und
180° ist,
wird die gegenwärtige
Belastung des Verdichters als eine maximale Belastung betrachtet.
Wenn die Phasendifferenz zwischen dem Strom und dem Hub zwischen
0° und 90° beträgt, wird
die gegenwärtige
Belastung des Verdichters als eine niedrige Belastung betrachtet.
D.h. je mehr sich die Phasendifferenz zwischen dem Strom und dem
Hub an 180° annähert, wird
die gegenwärtige
Belastung als eine maximale Belastung erkannt, während je mehr sich die Phasendifferenz
zwischen dem Strom und dem Hub an 0° annähert, die gegenwärtige Belastung
des Verdichters als eine niedrige Belastung betrachtet wird.
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Zweitens
kann die Belastung eines Verdichters 200 auf Grundlage
einer Lufttemperatur des Verdichters 200 ermittelt werden.
Zum Beispiel wird die Lufttemperatur über einen Temperaturfühler ermittelt,
und wenn die Lufttemperatur ungefähr 25° beträgt, wird eine gegenwärtige Belastung
des Verdichters als eine Bezugsbelastung betrachtet. Wenn die Lufttemperatur
25° oder
mehr beträgt,
wird eine gegenwärtige
Belastung des Verdichters als maximale Belastung betrachtet. Wenn
die Lufttemperatur unter 25° liegt,
wird eine gegenwärtige
Belastung des Verdichters als eine niedrige Belastung betrachtet.
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Drittens
kann die Belastung des Verdichters auf Grundlage einer Raumtemperatur
ermittelt werden. Wenn zum Beispiel die Raumtemperatur eine voreingestellte
Temperatur (z.B. 25°)
annimmt, wird eine gegenwärtige
Belastung des Verdichters als eine Bezugsbelastung betrachtet. Wenn
die Raumtemperatur höher
als die voreingestellte Bezugstemperatur ist, wird eine gegenwärtige Belastung
des Verdichters als eine maximale Belastung betrachtet. Wenn die
Raumtemperatur niedriger als die voreingestellte Bezugstemperatur
ist, wird eine gegenwärtige
Belastung des Verdichters als eine niedrige Belastung betrachtet.
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Viertens
kann die Belastung des Verdichters auf Grundlage einer Temperatur
eines Kondensators (nicht gezeigt) und eines Verdampfers (nicht
gezeigt) in einem Kühlkreislauf
eines Kühlschranks
oder einer Klimaanlage ermittelt werden. Wenn zum Beispiel Temperaturen
des Kondensators und des Verdampfers eine Bezugstemperatur darstellen,
die vorher durch Experimentieren voreingestellt wurde, wird die
gegenwärtige Belastung
des Verdichters als eine Bezugsbelastung betrachtet. Wenn die Temperaturen
des Kondensators und des Verdampfers über der Bezugstemperatur liegen,
wird die gegenwärtige
Belastung des Verdichters als eine maximale Belastung betrachtet.
Wenn die Temperaturen des Kondensators und des Verdampfers unter der
Bezugstemperatur liegen, wird die gegenwärtige Belastung des Verdichters
als eine niedrige Belastung betrachtet.
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Wenn
die Temperaturen des Kondensators und des Verdampfers ermittelt
sind, kann durch Experimentieren ein Saug- und ein Ablaßdruck bekannt
sein. Und zwar kann der gegenwärtige
Belastungszustand des Verdichters bekannt sein.
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Danach
erzeugt, wenn die ermittelte Belastung einer spezifischen Belastungsbedingung
entspricht (einer maximalen Belastung oder einem Heizmodus), der
DC-Spannungsbezugswertgenerator 103 einen DC-Spannungsbezugswert,
um ein Hubvolumen des Verdichters zu erhöhen (d.h. um ein maximales
Verdichtungsvolumen sicherzustellen), und leitet den erzeugten DC-Spannungsbezugswert
an die Steuerung 102 (Schritt S23). Dann legt die Steuerung 102 eine
AC-Spannung zusammen mit einer DC-Spannung, die dem DC-Spannungsbezugswert
entspricht, an den Verdichter 200 an. Das heißt bei der
vorliegenden Erfindung, wenn eine gegenwärtige Belastung des Verdichters,
die durch eines der verschiedenen Belastungsermittlungsverfahren
ermittelt ist, eine maximale Belastung ist, wird die DC-Spannung
an den Verdichter angelegt, um das maximale Verdichtungsvolumen
zu erzielen, d.h. um das Hubvolumen des Verdichters zu erhöhen (Schritt 24).
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Wenn
indessen die ermittelte Belastung der spezifischen Belastungsbedingung
(der maximalen Belastung oder dem Heizmodus) nicht entspricht, d.h.
wenn der DC-Spannungsbezugswert
vom DC-Spannungsbezugswertgenerator 103 nicht zugeführt ist,
erhöht
oder reduziert die Steuerung 102 die AC-Spannung, die an
den Verdichter angelegt ist, auf Grundlage eines Differenzsignals,
das vom Vergleicher 101 zugeleitet wird. Wenn zum Beispiel
der ermittelte Hubwert größer als
der voreingestellte Hubbezugswert ist, reduziert die Steuerung 102 die
AC-Spannung, die
an den Verdichter angelegt ist. Wenn jedoch der ermittelte Hubwert
kleiner als der voreingestellte Hubbezugswert ist, erhöht die Steuerung 102 die
AC-Spannung, die
an den internen Motor des Verdichters angelegt ist (Schritt S25
bis S27).
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Dementsprechend
wird in der vorliegenden Erfindung die gegenwärtige Belastung des Verdichters 200 ermittelt,
und wenn die gegenwärtige
Belastung der voreingestellten spezifischen Belastungsbedingung
entspricht, werden sowohl die DC-Spannung als auch die AC-Spannung
an den Verdichter 200 angelegt, um das Hubvolumen zu erhöhen, wohingegen,
wenn die gegenwärtige
Belastung des Verdichters der spezifischen Belastungsbedingung nicht
entspricht, die DC-Spannung abgenommen wird und nur die AC-Spannung
zum Steuern des Hubs an den Verdichter 200 angelegt wird.
Hierbei wird das Hubvolumen des Kolbens durch die DC-Spannung gesteuert.
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Es
wird nun unter Bezugnahme auf 5 die
spezifische Belastungsbedingung des Verdichters beschrieben.
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5 ist eine Graphik, die
eine spezifische Belastungsbedingung des Verdichters von 3, d.h. eine Belastung gemäß dem Ablaß- und Saugdruck
des Verdichters 200 zeigt.
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In 5 wird eine Mittelposition
des Kolbens des Verdichters gemäß einer
Belastung des Verdichters verändert,
und je höher
der Ablaßdruck
ist, desto mehr steigt die Mittelposition an. D.h. die AC-Spannung,
die an den Verdichter angelegt ist, nimmt keinen Einfluß auf die
Mittelposition des Kolbens, und nur die DC-Spannung, die an den
Verdichter angelegt ist, steuert die Mittelposition des Kolbens
genau. Daher kann, wenn nur die AC-Spannung, nicht die DC-Spannung,
an den Verdichter angelegt ist, die Mittelposition abhängig vom
Ablaßdruck,
dem Saugdruck, Mechanismusgestaltungsbedingungen (d.h. einer Federkonstante,
einer Kolbenmasse usw.) ungenau verändert werden.
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Wie
in 5 dargestellt, zeigt
die Graphik von 5, wenn
der Verdichter in einer Kühl-Heizklimaanlage
eingerichtet ist, eine spezifische Belastungsbedingung, wenn der
Verdichter unter der „B"-Belastungsbedingung
betrieben ist, nachdem der Verdichter unter der „A"-Belastungsbedingung
betrieben war (z.B. einem Kühlmodus).
Das bedeutet, daß beim
Kühlen
durch Anlegen nur der AC-Spannung
an den Verdichter eine ausreichende Kühlfähigkeit erzielt sein kann,
wenn der Modus jedoch vom Kühlmodus
in den Heizmodus geändert wird,
kann eine maximale Heizfähigkeit
nur dann erzielt sein, wenn sowohl die AC-Spannung als auch die DC-Spannung
an den Verdichter angelegt ist.
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Dementsprechend
ist unter der „A"-Belastungsbedingung
(z.B. ist, wenn der Verdichter in der Klimaanlage eingerichtet ist,
die „A"-Belastungsbedingung
ein Kühlmodus
zum Ausführen
eines Kühlbetriebs)
die Mittelposition des Kolbens nicht verändert. Unter der „B"-Belastungsbedingung
(z.B. ist, wenn der Verdichter in der Klimaanlage eingerichtet ist,
die „B"-Belastungsbedingung ein Heizmodus zum
Ausführen
eines Heizbetriebs) indessen ist die Mittelposition des Kolbens
durch die DC-Spannung gesteuert. Das bedeutet, daß, während die
Steuerung 102 den Hub durch Verändern der AC-Spannung steuert,
die an den Verdichter 200 gemäß dem Differenzsignal angelegt
ist, welches vom Vergleicher 101 zugeleitet ist, die Steuerung 102,
wenn der DC- Spannungsbezugswert
vom DC-Spannungsbezugswertgenerator 103 zugeführt wird,
die DC-Spannung, die dem DC-Spannungsbezugswert
entspricht, und die AC-Spannung an den Verdichter 200 anlegt,
um dadurch den Hub (das Hubvolumen) zu erhöhen. In diesem Falle ist der
erhöhte
Hub das maximale Verdichtungsvolumen. Wenn die DC-Spannung gemäß einer
Belastungsbedingung oder durch Steuerung eines Benutzers an den
Verdichter angelegt wird, kann die Hubmittelposition wie in 6 gezeigt verschoben werden.
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Es
wird nun unter Bezugnahme auf 6A bis 6C das Verdichtungsvolumen
des Kolbens gemäß der DC-Spannung
und der AC-Spannung, die an den Verdichter angelegt sind, beschrieben.
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6A bis 6C zeigt ein Verdichtungsvolumen eines
Kolbens gemäß einer
DC-Spannung und einer AC-Spannung, die an den Verdichter von 3 angelegt sind.
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Wie
in 6A gezeigt, steigt,
wenn sich der Verdichter 200 unter der „A"-Belastungsbedingung befindet (d.h.
wenn der Verdichter in der Klimaanlage eingerichtet ist und im Kühlmodus
betrieben ist), wenn die AC-Spannung an den Verdichter 200 angelegt
ist, die Mittelposition des Kolbens an, um das maximale Verdichtungsvolumen
zu erzielen.
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Wie
in 6B gezeigt, ändert sich
unter einer spezifischen Belastungsbedingung (d.h. wenn der Modus
vom Kühlmodus
in den Heizmodus geändert
wird), wenn nur die AC-Spannung (oder die Hubspannung) an den Verdichter 200 angelegt
ist, die Mittelposition des Kolbens nicht, so daß das maximale Verdichtungsvolumen
nicht erzielt sein kann.
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Wie
in 6C gezeigt, steigt
unter einer spezifischen Belastungsbedingung (d.h. wenn der Modus vom
Kühlmodus
in den Heizmodus geändert
wird), wenn die AC-Spannung und die DC-Spannung zusammen an den
Verdichter 200 angelegt sind, die Mittelposition des Kolbens
an, um das maximale Verdichtungsvolumen zu erzielen. Das bedeutet,
daß, da
die Mittelposition des Kolbens durch die DC-Spannung ansteigt, das maximale
Verdichtungsvolumen erzielt sein kann.
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Dementsprechend
ist die Mittelposition des Kolbens des Verdichters 200 durch
die DC-Spannung und die AC-Spannung erhöht, und dementsprechend erzielt
der Verdichter das maximale Verdichtungsvolumen und führt den
maximalen Hubbetrieb durch. Wenn zum Beispiel die Anfangsposition
des Kolbens als die „A"-Belastungsbedingung
eingestellt ist und der Verdichter unter „B"-Belastungsbedingung betrieben ist,
nachdem er unter der „A"-Belastungsbedingung betrieben war, ist
es, weil eine Gasfederkonstante so klein ist, daß die Mittelposition des Kolbens
nicht verändert
wird, daher schwierig, den Kolben ohne Zusammenprall mit dem maximalen
Verdichtungsvolumen zu betreiben. Daher ist durch Anlegen der DC-Spannung
und der AC-Spannung an den Verdichter 200 die Mittelposition
des Kolbens durch die DC-Spannung erhöht, und dementsprechend kann
der Verdichter 200 das maximale Verdichtungsvolumen erzielen,
so daß er
mit dem maximalen Hub betrieben ist.
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Andererseits
kann bei der vorliegenden Erfindung das maximale Hubvolumen (das
maximale Verdichtungsvolumen) durch entweder Anlegen der AC-Spannung
an den Verdichter oder Anlegen der DC-Spannung und der AC-Spannung
an den Verdichter gemäß der Belastungsbedingung
oder durch Anlegen der DC-Spannung und der AC-Spannung an den Verdichter
gemäß einer
Benutzeranforderung erzielt sein.
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Wie
insoweit beschrieben, weisen Verfahren und Vorrichtung zum Steuern
eines Betriebs eines Kolbenverdichters der vorliegenden Erfindung
die folgenden Vorteile auf.
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D.h.
wenn ein Hub des Verdichters gesteuert ist, ist nur die AC-Spannung
oder sind sowohl die AC-Spannung als auch die DC-Spannung gemäß einer
Belastungsbedingung des Verdichters oder einer Benutzeranforderung
an den Verdichter angelegt, um das Hubvolumen zu steuern und dadurch
das maximale Verdichtungsvolumen zu erzielen. Das bedeutet, daß durch
Erzielen des maximalen Verdichtungsvolumens eine Betriebseffizienz
des Verdichters gesteigert sein kann.
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Da
die vorliegende Erfindung in verschiedenen Formen ausgeführt sein
kann, ohne von ihrem Geist oder wesentlichen ihrer Merkmale abzuweichen,
sollte es sich außerdem
verstehen, daß die
oben beschriebenen Ausführungsformen,
wenn nicht anders angegeben, durch keine der Details der vorausgehenden
Beschreibung begrenzt sind, sondern eher allgemein innerhalb ihres
Geists und Anwendungsgebiets wie in den beigefügten Ansprüchen definiert aufgefaßt werden
sollen, und daher sollen alle Änderungen
und Modifikationen innerhalb der Abgrenzungen der Ansprüche, oder Äquivalenten
dieser Abgrenzungen, durch die beigefügten Ansprüche umfaßt sein.
